JP2006275068A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 清浄な環境下においても外部環境を汚染することなく使用することが可能なアクチュエータを提供すること。
【解決手段】 中空部材と、中空部材の内周側に収容・配置され回転駆動されるネジと、中空部材の内周側に収容・配置されネジに対して螺合・配置されたナットと、中空部材の内周側に収容・配置されナットに固着された移動体部と、移動体部に設けられた駆動側磁石部と、中空部材の外周側にその回転を規制された状態で且つ中空部材に対して非接触の状態でスライド可能に配置されたスライダ部と、スライダ部に設けられ駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部とを具備し、ネジを回転・駆動してナット及び移動体部を適宜の方向に移動させ磁気式スラスト方向カップリング機構によってスライダ部を同方向に移動させるようにしたもの。
【選択図】 図５

Description

本発明は、アクチュエータに係り、特に、いわゆる「クリーンルーム」内や食品・医療関連の清浄な雰囲気内で、何等支障なく使用することができるように工夫したものに関する。

例えば、クリーンルーム内や食品・医療関連の装置などで、清浄な雰囲気内でワークを搬送及び直動位置決めするための手段としてスライダタイプの電動アクチュエータが用いられている。この種のアクチュエータは概略次のような構成になっている。まず、ハウジングがあり、このハウジング内にはボールネジが回転可能に収容されている。このボールネジは、例えば、サーボモータの回転軸にカップリングを介して連結されていて、サーボモータによって回転駆動されるようになっている。上記ボールネジにはボールナットがその回転を規制された状態で螺合している。上記ボールナットにはスライダが固着されていて、このスライダに任意の機器が搭載されることになる。

そして、上記サーボモータを適宜の方向に回転駆動することにより、ボールネジを同方向に回転させる。このボールネジの回転によってそこにその回転を規制された状態で螺合しているボールナットが任意の方向に移動し、それによって、ボールナットに固着されているスライダ及びそこに搭載されている機器が同方向に所定量だけ移動することになる。

ところで、この種のアクチュエータにおいては、ボールナットに固着されたスライダがハウジングの外部に露出している必要があるため、ハウジングにはスライダの移動方向に沿って開口部がスリット状に形成されている。そのため、この開口部を介してボールネジやボールナットに付着しているグリースや油等や発生する粉塵が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことが懸念される。

そこで、上記開口部を極力小さくしたり、開口部に保護カバ等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行ない、開口部を介してボールネジやボールナットに付着しているグリースや油や発生する粉塵等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止するようにしていた。

又、上記方策以外にも、例えば、真空引きによってハウジングの内部を負圧状態にして、それによって、ボールネジやボールナットに付着しているグリースや油等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止することも行なわれていた。

上記各種の方策に関して具体的な例を挙げて説明する。
まず、アクチュエータを食品工場の食品機械に使用する場合が挙げられる。この種の食品工場の場合にはアクチュエータのハウジング内に内装されているボールネジやボールナットに塗布されている油やグリースや発生する粉塵が、開口部を介して外部に飛散したり油等が洩れ出て食品に付着してしまうことが懸念される。
このような場合は、既に説明したように、開口部に保護カバ等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行ない、開口部を介してボールネジやボールナットのグリースや油や発生する粉塵等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止するようにしていた。
又、それ以外にも、多少のグリースや油が外部に流出して食品に付着しても人体に害を与えないように、高価な食品用グリースや油を使用する等の対策を採用する場合もあった。

次に、アクチュエータを各種クリーンルームや医療関係の装置等において使用する場合が挙げられるが、この場合にも開口部を小さくするためのラビリンス構造を使用したり、アクチュエータ内部を負圧に保つなどしてアクチュエータ内部で発生する粉塵が流出することを防止する様々な手段が採用されているものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、開口部に保護カバ等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行なっても、開口部を完全に閉塞しているわけではないので、アクチュエータ内部のグリースや油や発生する粉塵等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを完全に防止することはできず、クリーンルーム内や食品・医療関連の清浄な雰囲気内での使用に大きな制限があった。
又、蛇腹等を用いた場合には、蛇腹の畳代の関係上ストロークが長くなるという問題があり、又、機械の大型化と蛇腹が高価であるため製造コストが上昇してしまうという問題があった。
又、アクチュエータの内部を吸引してボールネジやボールナットのグリースや油や発生する粉塵等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止したり、逆にアクチュエータの内部を加圧して開口部を介して塵埃や水滴等がハウジングの内部に侵入してしまうことを抑制する方法の場合には、吸引・加圧の為の設備が必要となり製造コストが上昇してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、クリーンルーム内や食品・医療関連の清浄な雰囲気内で何等支障なく使用することができるように工夫したアクチュエータを提供することにある。

尚、本願発明に対する先行出願としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等がある。

実開昭５８−７６８０４号公報 実開平５−６７８６６号公報 特開平１１−２７０５１０号公報 特開２０００−１９７３０４号公報

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、中空部材と、上記中空部材の内周側に収容・配置され回転駆動されるネジと、上記中空部材の内周側に収容・配置され上記ネジに対して螺合・配置されたナットと、 上記中空部材の内周側に収容・配置され上記ナットに固着された移動体部と、上記移動体部に設けられた駆動側磁石部と、上記中空部材の外周側にその回転を規制された状態で、且つ、上記中空部材に対して非接触の状態でスライド可能に配置されたスライダ部と、上記スライダ部に設けられ上記駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部と、を具備し、上記ネジを回転・駆動することにより上記ナット及び上記移動体部を適宜の方向に移動させ、それによって、上記駆動側磁石部と従動側磁石部とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構の作用によって上記スライダ部を同方向に移動させるように構成したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記中空部材やスライダ部はハウジング内に設置されていて、上記スライダ部は上記ハウジングに支持されることにより上記中空部に対して非接触の状態を保持しているものであることを特徴とするものである。
又、請求項３によるアクチュエータは、請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記中空部材は長手方向に沿って上記ハウジングによって支持されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるアクチュエータは、請求項３記載のアクチュエータにおいて、上記中空部材は別途設置された支持部材を介して上記ハウジングに支持されていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるアクチュエータは、請求項３記載のアクチュエータにおいて、上記中空部材には支持部材が予め一体に設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項６によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記中空部材は非磁性材料から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項７によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記従動側磁石部は磁石の表面に樹脂をコーティング又はモールドされたものであることを特徴とするものである。
又、請求項８によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記移動体部とスライダ部との間には上記中空部材を挟んで磁気式回転方向カップリング機構が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項９によるアクチュエータは、請求項８記載のアクチュエータにおいて、上記磁気式回転方向カップリング機構は、上記移動体部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石と、上記スライダ部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石とから構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項１０によるアクチュエータは、請求項１〜請求項９の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記ネジはボールネジであることを特徴とするものである。
又、請求項１１によるアクチュエータは、請求項１〜請求項９の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記ネジは台形ネジであることを特徴とするものである。

以上述べたように本発明によるアクチュエータは、中空部材と、上記中空部材の内周側に収容・配置され回転駆動されるネジと、上記中空部材の内周側に収容・配置され上記ネジに対して螺合・配置されたナットと、上記中空部材の内周側に収容・配置され上記ナットに固着された移動体部と、上記移動体部に設けられた駆動側磁石部と、上記中空部材の外周側にその回転を規制された状態で、且つ、上記中空部材に対して非接触の状態でスライド可能に配置されたスライダ部と、上記スライダ部に設けられ上記駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部と、を具備し、上記ネジを回転・駆動することにより上記ナット及び上記移動体部を適宜の方向に移動させ、それによって、上記駆動側磁石部と従動側磁石部とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構の作用によって上記スライダ部を同方向に移動させるように構成したので、まず、ネジとナット等からなる機械構成部分が全て中空部材内に収容・配置されていて隔離されているので、ネジとナット等からなる機械構成部分が全て中空部材内に収容・配置されていて隔離されているので、内部の油やグリース等が外部に流出することについても防止することができ、外部環境を汚染することがなくクリーンな環境下においても使用可能なアクチュエータを提供することができるようになった。
又、従来のように高価な蛇腹や、複雑なラビリンス機構等を採用する必要がないため加工費を安くでき低コストでかつ容易に防塵、防滴構造のスライダータイプアクチュエータを実現可能である。
又、スライダ部を中空部材に対して非接触な状態で設置しているので、スライダ部のスライド動作によって粉塵等が発生することを防止することができ、それによって、クリーン環境下での使用可能性をさらに高めることができる。
又、スライダ部を中空部材に対して非接触としたことによりスライド時の抵抗が軽減され、それによって、駆動力の軽減を図ることができる。
又、上記中空部材やスライダ部はハウジング内に設置されていて、上記スライダ部を上記ハウジングに支持させることにより上記中空部に対して非接触の状態を保持するようにした場合には、スライダ部の変形や変位を抑制することができ、それによって、スライダ部と中空部材とを非接触な状態で確実に保持することができ、スライダ部のスライド動作によって粉塵等が発生することを確実に防止することができる。
又、上記中空部材を長手方向に沿って上記ハウジングによって支持される構成とした場合には、中空部材の撓みを防止することができ、それによって、スライダ部と中空部材とを非接触な状態で確実に保持することができ、スライダ部のスライド動作によって粉塵等が発生することを確実に防止することができる。
又、上記中空部材を別途設置された支持部材を介して上記ハウジングに支持させるようにした場合には、中空部材の撓みを防止することができ、それによって、スライダ部と中空部材とを非接触な状態で確実に保持することができ、スライダ部のスライド動作によって粉塵等が発生することを確実に防止することができる。
又、上記中空部材に支持部材を予め一体に設けた場合には、中空部材の撓みを防止することができ、それによって、スライダ部と中空部材とを非接触な状態で確実に保持することができ、スライダ部のスライド動作によって粉塵等が発生することを確実に防止することができると共に、部品点数が減少することになる。
又、上記中空部材を非磁性材料から構成した場合には、磁気式スラスト方向カップリング機構の機能をより精度の高いものとすることができる。
又、上記従動側磁石部を磁石の表面に樹脂をコーティング又はモールドされたものとした場合には、防錆効果を得ることができる。
又、移動体部とスライダ部との間に上記中空部材を挟んで磁気式回転方向カップリング機構を設けた場合には、それによって、ナット及び移動体部の不用意な回転を規制することができ、例えば、外力の作用によってスライダ部が不用意に移動してしまうようなことを防止することができる。
尚、ネジとしては、例えば、ボールネジや台形ネジ等が考えられる。勿論、それらに限定されるものではない。

以下、図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１に示すように、まず、ハウジング１がある。このハウジング１はその横断面形状が略Ｕ字状をなしていて、底壁３と一対の側壁５、５とから構成されている。上記ハウジング１の長手方向両端開口部には端部材７、７が取り付けられている。

上記ハウジング１の外側であって上記端部材７の図１〜図４中右側にはサーボモータケース９が取り付けられている。このサーボモータケース９内には、図３及び図４に示すように、サーボモータ１１が内装されている。又、上記サーボモータケース９の図１乃至図４中右側には、ケーブル取出部材１３、１５が取り付けられている。上記サーボモータ１１の図４中右側には位置検出機構１７が取り付けられている。又、上記サーボモータケース９は、図３及び図４に示すように、円筒部材１９とこの円筒部材１９の両端に取り付けられた端部材２１、２３とから構成されている。

又、図４に示すように、上記サーボモータ１１の回転軸２５には、カップリング機構２７を介してボールネジ２９が連結されている。又、図３乃至図５に示すように、ハウジング１内には中空部材３１が収容・配置されている。この中空部材３１は既に説明した一対の端部材７、７との間に介挿・固定されている。そして、上記ボールネジ２９はこの中空部材３１内に収容・配置されている。上記中空部材３１は、非磁性材料から構成されている。この実施の形態の場合には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製である。
尚、それ以外にも、例えば、アルミニウムの押出材から構成することが考えられる。

上記中空部材３１内にはボールナット３３が収容・配置されていて、このボールナット３３は上記ボールネジ２９に対して螺合・配置されている。又、図３及び図４に示すように、上記ボールネジ２９は、軸受部材３５、３７、３９によって回転可能に支持されている。又、図３及び図４に示すように、上記ボールネジ２９の外周にはポリマー潤滑部材４１が設置されている。このポリマー潤滑部材４１は潤滑油を含んだ樹脂である。

図３乃至図５に示すように、上記ボールナット３３には移動体４３が連結されている。上記移動体部４３は第１スリーブ４５と第２スリーブ４７とから構成されていて、上記第１スリーブ４５の図５中右端を第２スリーブ４７の図５中左端に螺合・結合させている。又、上記第２スリーブ４７の図５中右端はボールナット３３の図５中左端を覆うように取り付けられていて、複数本の固定ボルト４９によって連結・固定されているものである。

上記移動体部４３の第１スリーブ４５の外周であって左右両端にはニードルベアリング５１、５３が取り付けられている。又、
これらニードルベアリング５１、５３の外周側であって中空部材３１との間には、滑り軸受部材５５、５７が設置されている。そして、上記第１スリーブ４５の外周側であって上記ニードルベアリング５１、５３の間には駆動側磁石部６１が設けられている。この駆動側磁石部６１は、複数個の駆動側磁石６３とヨーク６５を交互に積層・配置した構成になっている。又、上記第２スリーブ４７の外周側には磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７が設置されている。又、上記ニードルベアリング５１の図５中左側には固定ナット６９が螺合されている。

上記中空部材３１の外周側にはスライダ部７１が設置されている。上記スライダ部７１は、上記中空部材３１に対して非接触な状態で設置されている。すなわち、図６に示すように、まず、ハウジング１の側壁５、５の上端にはガイドレール７３、７３が夫々設置されている。又、上記スライダ部７１は、中央部に設けられたスライダ部本体７５と、このスライダ部本体７５から左右に延長された翼部７７、７９とから構成されている。上記一対の翼部７７、７９にはガイド部材８１、８３が設置されている。上記ガイド部材８１にはボール循環路８５が設けられていて、該ボール循環路８５内には複数個のボール８７が移動可能に収容されている。同様に、上記ガイド部材８３にもボール循環路８９が設けられていて、該ボール循環路８９内には複数個のボール９１が移動可能に収容されている。そして、上記ガイド部材８１、８３は既に説明したガイドレール７３、７３に対して移動可能に係合しており、上記ボール８７、９１を介して移動することになる。

上記スライダ部７１のスライダ部本体７５の前後には、図５に示すように、環状部材９３、９５が圧入・固定されていて、これら環状部材９３、９５の間には、従動側磁石部９７が設けられている。既に説明した駆動側磁石部６１とこの従動側磁石部９７とによって磁気式スラスト方向カップリング機構９９を構成しているものである。上記従動磁石部９７は、複数個の従動側磁石１０１とヨーク１０３を交互に積層・配置した構成になっている。又、上記環状部材９５の内周側には磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５が設置されているものである。上記従動側磁石９７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５は、共に、その表面に樹脂のコーティング又はモールドが施されているものであり、それによって、防錆効果を得るようにしている。
因みに、駆動側磁石６３と磁気式回転カップリング機構用内側磁石６７は共に中空部材３１の内周側に収容・配置されているので、防錆の必要性は低いものである。

ここで、既に説明した駆動側磁石部６１と従動側磁石部９７との関係について詳細に説明する。まず、上記駆動側磁石部６１を構成する駆動側磁石６３と従動側磁石部９７を構成する従動側磁石１０１の磁極をみてみると、まず、半径方向に関しては、上記駆動側磁石６３と従動側磁石１０１の異極同士が対向・配置されていて吸着力が発揮されるように構成されている。又、隣接する駆動側磁石６３、６３を軸方向に沿ってみてみると同極同士が対向・配置されている。同様に、隣接する従動側磁石１０１、１０１を軸方向に沿ってみてみると、同極同士が対向・配置されている。そして、移動体部４３が軸方向に移動することにより、上記複数個の駆動側磁石６３と複数個の従動側磁石１０１の作用によってスライダ部７１がそれに追従して同方向に移動することになる。

次に、既に述べた磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５の関係について説明する。これら磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５とによって磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成している。上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５の素材としては、例えば、ネオジ磁石、フェライト磁石等の焼結磁石が考えられるが、脆性材料であるため機械加工が困難であり加工工数を要する等の問題がある。そこでこの実施の形態では、圧縮成形によるボンド磁石で製作するようにしている。それによって、簡単に後加工が可能であり様々な寸法に容易に対応可能となる。又、圧縮方向の金型の範囲内で長さ調整が可能な為、多くの金型を用いることなく長さの異なる磁石、具体的には、磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５を容易に製作できる。そして、モータトルクとリードに対応した最適な磁気式回転方向カップリング機構１０７を容易に製作することができるものである。

上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５の着磁の形態を図７に示す。まず、磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７の外周部には「Ｎ極」と「Ｓ極」が交互に着磁されている。同様に、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５の内周部にも、「Ｎ極」と「Ｓ極」が交互に着磁されている。そして、相互の「Ｎ極」と「Ｓ極」が吸着した状態で落ち着いているものである。このような構成をなす磁気式回転方向カップリング機構１０７によって、ボールナット３３と移動体部４３の回転方向の動作を規制するようにしているものである。

具体的に例を挙げて説明すると、例えば、スライダ部７１に対して軸方向の外力が外部から加わった場合には、ボールネジ２９がロックされている状態であっても、スライダ部７１と磁気的に結合している移動体部４３を介してボールナット３３が回転してしまうことが予想される。ボールナット３３が回転してしまった場合には、スライダ部７１が軸方向に移動してしまうことになる。このような現象を防止する為に上記磁気式回転方向カップリング機構１０７を採用しているものであり、ボールナット３３の回転を規制して、スライダ部７１が外力の作用によって不用意に移動してしまうことを防止しているものである。

尚、この実施の形態では移動体部４３にベアリング５１、５３が装着されていて移動体部４３が回転可能な構成になっているが、これは移動体部４３の回転方向の摺動抵抗を減らし、磁気式回転方向カップリング機構１０７の必要トルクを抑え、トルク変動やバラツキを抑えるためである。

又、磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成する上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５は磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７に比べて軸方向に長い構成になっている。具体的には、両者の長さの差は磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されている。その理由はスライダ部７１に対して軸方向に力が加わるとその量に比例してスライダ部７１と移動体部４３の相対位置関係に差が生じることとなり、同時に磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５の軸方向の相対位置関係にも差が生じることになる。磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５が正規の位置からずれることによりその回転方向の磁気的結合力も弱まり、磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調する原因となって所定の位置決めが出来なくなることが予想される。これを防止するために、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５の長さを磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７の長さより長くしているものであり、特に、その差を、磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定しているものである。

又、移動体部４３とスライダ部７１は駆動側磁石部６１と従動側磁石部９７とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構９９の吸着力のみで固定されているため、外部から過大に力が加わった場合や、スライダ部７１をロックさせた状態でサーボモータ１１に大きなトルクを出力させた場合には、発生推力に応じて、上記磁気式スラスト方向カップリング機構９９を構成する上記駆動側磁石部６１と従動側磁石部９７の相対位置関係がずれ最終的には脱調することになる。そして、一旦脱調してしまった場合には、強制的に力を加えてスライダ部７１と移動体部４３の位置関係を元の状態に戻す必要がある。しかしながら、その際大きな力が必要となったりをロックした状態で外部からスライダ部７１に強制的に力を加えたり、若しくは分解等を行う必要が生じたりと非常に困難な作業となる。

そこで上記のような脱調現象を起こさないように、予め磁気式スラスト方向カップリング機構９７と磁気式回転方向カップリング機構１０７の夫々の磁気締結力を調整するようにしている。具体的には、磁気式スラスト方向カップリング機構９７が脱調する前に磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調するように、磁気式回転方カップリング機構１０７のトルクを調整しているものである。つまり、磁気式回転方向カップリング機構１０７をトルクリミッタとして使用するものである。
尚、磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調しても、図７に示すように、所定角度だけ回転して次の吸着ポイントに移動するだけであるので、何等の不都合も生じないものである。

又、既に説明した中空部材３１であるが、支持部材１１１によって、ハウジング１の底壁３によって支持された構造になっている。上記支持部材１１１は、図４、図５に示すように、長手方向に沿って延長された状態で設置されていて、複数本の固定ボルト１１３によってハウジング１の底壁３に固定されているものである。このような構成とすることにより、中空部材３１の撓みを防止するものである。

又、上記支持部材１１３を設置した関係で、既に説明したスライダ部７１のスライダ部本体７５、磁気式スラスト方向カップリング機構９７を構成する複数個の従動側磁石１０１とヨーク１０３は、図６に示すように、その下端部を切り欠いたような形状になっている。

以上の構成を基にその作用を説明する。
サーボモータ１１を適宜の方向に回転・駆動することによりボールネジ２９が同方向に回転する。このボールネジ２９の回転によってボールナット３３及び移動体部４３が何れかの方向に移動する。そして、上記移動体部４３の移動によって、中空部材３１を介して外周側に配置されているスライダ部７１が、磁気式スラスト方向カップリング機構９９を構成する駆動側磁石部６１と従動側磁石部９７の作用によって同方向に移動することになる。

この一連の動作において、スライダ部７１はハウジング１による支持構造によってその回転を規制されており、又、磁気式回転方向カップリング機構１０７を介して、移動体４３とボールナット３３がその回転を規制されているものである。

又、スライダ部７１が停止している状態でスライダ部７１に何らかの外力が作用した場合について説明する。この場合には、磁気式回転方向カップリング機構１０７によって移動体４３とボールナット３３の回転が規制されているので、ボールナット３３が不用意に回転してしまうようなことを防止することができ、それによって、スライダ部７１の誤動作は防止される。

又、何等かの外力の作用により磁気式スラスト方向カップリング機構９９を構成する駆動側磁石部６１と従動側磁石部９７の間に位置ずれが生じたような場合について説明する。この場合には、磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成する磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５を磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７に比べて軸方向に長い構成としていて、特に、両者の長さの差は磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されていので、磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成する磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７が磁気式回転方向カップリング機構外側磁石１０５からはみ出すことはなく、回転方向に対して常に一定のトルクを保持することができる。そして、磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調して所定の位置決めができなくなるような事態の発生が防止される。

又、磁気式スラスト方向カップリング機構９９に何等かの外力が作用してこれが脱調するような事態の発生を想定する。この場合には、磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調する前に磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調するように、磁気式回転方向カップリング機構１０７のトルクを調整しているので、磁気式スラスト方向カップリング機構の脱調は確実に防止される。つまり、磁気式回転方向カップリング機構１０７をトルクリミッタとして機能させるようにしているものである。又、磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調した場合には、その後のリセットに困難を要してしまうが、磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調した場合には、回転方向に所定角度だけ回転して次の吸着ポイントに移行するだけであり、何等の不都合も生じないものである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ボールネジ２９とボールナット３３等からなる機械構成部分が全て中空部材３１内に収容・配置されていて隔離されているので、内部の油やグリース等が外部に流出することについても防止することができ、外部環境を汚染することがなくクリーンな環境下においても使用可能なアクチュエータを提供することができる。
又、従来のように高価な蛇腹や、複雑なラビリンス機構等を採用する必要がないため加工費を安くでき低コストでかつ容易に防塵、防滴構造のスライダータイプアクチュエータを実現可能である。
又、磁気式回転方向カップリング機構１０７を設けているので、スライダ部７１に何らかの外力が作用しても、ボールナット３３が不用意に回転してしまうようなことを防止することができ、それによって、スライダ部７１の誤動作を防止することができる。
磁気式回転方向カップリング機構１０７においては、磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成する磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５を磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７に比べて軸方向に長い構成としている。具体的には、両者の長さの差は磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されている。それによって、仮に、磁気式スラスト方向カップリング機構９９を構成する駆動側磁石部６１と従動側磁石部９７の間に位置ずれが生じても、磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成する磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７が磁気式回転方向カップリング機構外側磁石１０５からはみ出すことがないので、回転方向に対して常に一定のトルクを保持することができる。そして、磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調して所定の位置決めができなくなるような事態の発生を防止することができる。
又、磁気式スラスト方向カップリング機構９９が脱調する前に磁気式回転方向カップリング機構１０７が脱調するように、磁気式回転方向カップリング機構１０７のトルクを調整しているので、磁気式スラスト方向カップリング機構９９の脱調を防止することができ、磁気式スラスト方向カップリング機構９９の脱調による不具合の発生を防止することができる。
従動側磁石１０１と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５は、共にその表面に樹脂のコーティング又はモールド処理が施されているので、それによって、所望の防錆効果を得ることができる。
又、磁気式回転方向カップリング機構１０７を構成する磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５は、共に圧縮成形によるボンド磁石で製作されているので、簡単に後加工が可能であり様々な寸法に容易に対応可能である。又、圧縮方向の金型の範囲内で長さ調整が可能な為、多くの金型を用いることなく長さの異なる磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６７、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石１０５を容易に製作できる。そして、モータトルクとリードに対応した最適な回転カップリング機構１０７を容易に製作することができる。
又、本実施の形態の場合には、スライダ部７１が中空部材３１に対して非接触な状態で設置されているので、スライダ部７１のスライド動作によって摩擦粉等が発生することはなく、クリーンルーム仕様に対して好適なものとなる。又、その支持構造も極めて強固なものとなっているので、スライダ部７１の変形や変位は確実に防止され、それによって、上記効果をより高いものとしている。
又、又、本実施の形態の場合には、スライダ部７１が中空部材３１に対して非接触な状態で設置されているので、スライド時の抵抗がなく、それによって、サーボモータ１１の小型化を図ることができる。
中空部材３１は支持部材１１１によって長手方向に沿って支持されているので、その撓みの発生を効果的に防止することができる。これは、上記スライダ部７１を非接触な状態に保持する上でも効果的である。

次に、図８及び図９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、中空部材３１を支持部材１１１によって支持するような構成にしたが、この第２の実施の形態の場合には、その支持部材１１１をなくしたものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。

次に、図１０を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、支持部材１１１を
中空部材３１に対して別部材として設置したが、この実施の形態の場合には、これを予め一体成形するようにしたものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。又、一体成形したことにより部品点数を減少させることができる。

尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。
まず、駆動側磁石部と従動側磁石部を構成する駆動部側磁石と従動部側磁石の個数、大きさ等についてはこれを特に限定するものではない。
又、前記第１〜第３の実施の形態の場合には、ボールネジ・ボールナット機構を例に挙げて説明したが、それ以外にも、送りねじとして台形ねじを使用する構成、他様々な構成が想定される。
又、駆動側磁石部と従動側磁石部を構成する駆動部側磁石と従動部側磁石の着磁の態様についても図示したものはあくまで一例である。

本発明は、アクチュエータに係り、特に、清浄な雰囲気内で外部環境を汚染する事なく使用することができるように工夫したものに関し、例えば、「クリーンルーム」内や食品・医療関連の清浄な雰囲気内において使用される各種のアクチュエータに好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体の外観を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの内部の構成を示す平断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの内部の構成を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４のＶ部を拡大して示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、磁気式回転方向カップリング機構の構成を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、アクチュエータの内部の構成を示す側断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、アクチュエータの横断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
３ 底壁
５ 側壁
７ 端部材
９ サーボモータハウジング
１１ サーボモータ
２９ ボールネジ（ネジ）
３１ 中空部材
３３ ボールナット（ナット）
４３ 移動体部
６１ 駆動側磁石部
６３ 駆動側磁石
６７ 磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石
７１ スライダ部
７３ ガイドレール
８１ ガイド部材
８３ ガイド部材
９９ 磁気式スラスト方向カップリング機構
９７ 従動側磁石部
１０１ 従動側磁石
１０５ 磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石
１０７ 磁気式回転方向カップリング機構
１１１ 支持部材

Claims (11)

1. 中空部材と、
   上記中空部材の内周側に収容・配置され回転駆動されるネジと、
   上記中空部材の内周側に収容・配置され上記ネジに対して螺合・配置されたナットと、
   上記中空部材の内周側に収容・配置され上記ナットに固着された移動体部と、
   上記移動体部に設けられた駆動側磁石部と、
   上記中空部材の外周側にその回転を規制された状態で、且つ、上記中空部材に対して非接触の状態でスライド可能に配置されたスライダ部と、
   上記スライダ部に設けられ上記駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部と、
   を具備し、
   上記ネジを回転・駆動することにより上記ナット及び上記移動体部を適宜の方向に移動させ、それによって、上記駆動側磁石部と従動側磁石部とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構の作用によって上記スライダ部を同方向に移動させるように構成したことを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材やスライダ部はハウジング内に設置されていて、上記スライダ部は上記ハウジングに支持されることにより上記中空部に対して非接触の状態を保持しているものであることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項２記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材は長手方向に沿って上記ハウジングによって支持されていることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項３記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材は別途設置された支持部材を介して上記ハウジングに支持されていることを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項３記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材には支持部材が予め一体に設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
6. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材は非磁性材料から構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
7. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記従動側磁石部は磁石の表面に樹脂をコーティング又はモールドされたものであることを特徴とするアクチュエータ。
8. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記移動体部とスライダ部との間には上記中空部材を挟んで磁気式回転方向カップリング機構が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
9. 請求項８記載のアクチュエータにおいて、
   上記磁気式回転方向カップリング機構は、上記移動体部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石と、上記スライダ部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石とから構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
10. 請求項１〜請求項９の何れかに記載のアクチュエータにおいて、
    上記ネジはボールネジであることを特徴とするアクチュエータ。
11. 請求項１〜請求項９の何れかに記載のアクチュエータにおいて、
    上記ネジは台形ネジであることを特徴とするアクチュエータ。

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