JP2010133431A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化を来すことなく高荷重に耐えることができる滑り案内機構を備えた電動アクチュエータを提供すること。
【解決手段】 金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成されたベースと、上記ベースに対して滑り案内機構を介して移動可能に設置され金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成された移動体と、上記移動体を移動させる駆動手段と、を具備してなる電動アクチュエータにおいて、上記滑り案内機構は、上記ベースとスライダの何れか一方に設けられた案内凹部と、上記ベースとスライダの何れか他方に設けられた上記案内凹部に摺動接触する案内凸部と、から構成されているもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は、滑り案内機構を備えた電動アクチュエータに係り、特に、滑り案内機構の構成を改良することにより、簡単な構成で高荷重に耐えることができるように工夫したものに関する。

滑り案内機構を備えた電動アクチュエータの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１等がある。
特開平０９−２７３５５０号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。特許文献１に開示されている滑り案内機構においては、ベースとスライダとの間に樹脂製のガイドピースが使用されている構成になっている。しかしながら、樹脂製のガイドピースの場合には、機械的特性が決して高いわけではないので、高荷重に耐えることができないという問題があった。
仮に、高荷重に対応しようとすると、荷重を広い面積で受けて面圧を小さくする必要があるため、ガイドピースが大きくなってしまい、その結果、滑り案内機構ひいては電動アクチュエータが大型化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、装置の大型化を来すことなく高荷重に耐えることができる滑り案内機構を備えた電動アクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による電動アクチュエータは、金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成されたベースと、上記ベースに対して滑り案内機構を介して移動可能に設置され金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成された移動体と、上記移動体を移動させる駆動手段と、を具備してなる電動アクチュエータにおいて、上記滑り案内機構は、上記ベースとスライダの何れか一方に設けられた案内凹部と、上記ベースとスライダの何れか他方に設けられた上記案内凹部に摺動接触する案内凸部と、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２による電動アクチュエータは、請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、上記ベースと移動体が同等の線膨張係数を持つ素材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３による電動アクチュエータは、請求項２記載の電動アクチュエータにおいて、上記案内凹部と案内凸部の少なくとも何れか一方には潤滑性を高める処理が施されていることを特徴とするものである。
又、請求項４による電動アクチュエータは、請求項３記載の電動アクチュエータにおいて、上記潤滑性を高める処理は、潤滑性を高めるコーティング処理、潤滑性を高める鍍金処理、潤滑性を高める表面改質処理の何れか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願発明の請求項１による電動アクチュエータは、金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成されたベースと、上記ベースに対して滑り案内機構を介して移動可能に設置され金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成された移動体と、上記移動体を移動させる駆動手段と、を具備してなる電動アクチュエータにおいて、上記滑り案内機構は、上記ベースとスライダの何れか一方に設けられた案内凹部と、上記ベースとスライダの何れか他方に設けられた上記案内凹部に摺動接触する案内凸部と、から構成されているので、従来の樹脂製のガイドピースを使用したものに比べて、高荷重に有効に対応することができ、その際、装置が大型化することもない。
又、請求項２による電動アクチュエータは、請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、上記ベースと移動体が同等の線膨張係数を持つ素材から構成されているので、摩擦熱の影響、雰囲気温度の変動等によって、滑り案内機構の隙間量が変動してしまうことを抑制することができ、高いガイド機能を維持することができる。
又、請求項３による電動アクチュエータは、請求項２記載の電動アクチュエータにおいて、上記案内凹部と案内凸部の少なくとも何れか一方には潤滑性を高める処理が施されているので、円滑な動作を提供することができる。
又、請求項４による電動アクチュエータは、請求項３記載の電動アクチュエータにおいて、上記潤滑性を高める処理は、潤滑性を高めるコーティング処理、潤滑性を高める鍍金処理、潤滑性を高める表面改質処理の何れかであるので、所望の潤滑性能を確実に提供することができる。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、本願発明をロッドタイプの電動アクチュエータに適用した例を示すものである。以下、詳細に説明する。
まず、ベース１があり、このベース１はその横断面形状がＵ字形状をなしている。又、上記ベース１は二分割されていて、図４に示すように、第１ベース要素３と第２ベース要素５とから構成されている。上記第１ベース要素３は、図４に示すように、その横断面形状がＬ字状をなしていて、一方、上記第２ベース要素５は、図４に示すように、Ｉ字状をなしている。そして、これら第１ベース要素３と第２ベース要素５とを組立・固定することにより、Ｕ字形状のベース１を構成しているものである。

上記ベース１の図１、図２中右側には、ベアハウジング７が連結・固定されていると共に、このベアハウジング７の図１、図２中右側にはモーターカバ９が連結・固定されている。上記モーターカバ９内には駆動モータ１１が収容・配置されていて、この駆動モータ１１の回転軸１１ａには、カップリング１３を介して滑りねじ部材１５が連結・固定されている。上記滑りねじ部材１５は、その一端（図中右端）を軸受部材１７、１９によって軸支されている。又、上記ベース１の図中左端には端部材２１が連結・固定されている。

上記滑りねじ部材１５はベース１内において延長・配置されていて、そこにはナット部材２３がその回転を規制された状態で螺合・配置されている。上記ナット部材２３の外周にはスライダ２５が設置されていて、連結・固定ピン２７によって一体化されている。上記駆動モータ１１を正転・逆転させることにより、滑りねじ部材が同方向に回転し、それによって、ナット部材２３とスライダ２５が、図１、図２中左右何れかの方向に移動することになる。

上記ベース１とスライダ２５であるが、何れも機械的特性が高い素材、具体的には、金属製であって、機械加工、金型成型、押出加工、引抜加工等によって形成されている。又、上記ベース１とスライダ２５は同等の線膨張係数を備えた素材から構成されているものである。
尚、金属製以外ではセラミックス製が考えられる。

上記スライダ２５とベース１との間には、図４に示すように、滑り案内機構２９が設置されている。以下、この滑り案内機構２９の構成を説明する。まず、ベース１側をみてみると、左右内側面に２個ずつのＶ字状のベース側溝３１、３１が形成されている。一方、スライダ２５の左右外側面には２個ずつのＶ字状のスライダ側突起３３、３３が形成されている。そして、上記ベース側溝３１、３１に対してスライダ側突起３３、３３が摺動接触する構成になっている。

上記ベース側溝３１、３１の案内面には潤滑性を高める処理が施されている。具体的には、潤滑性を高めるためのコーティング処理、鍍金処理、表面改質処理等である。同様に、上記スライダ側突起３３、３３の案内面にも、同様の潤滑性を高める処理が施されている。

既に説明した駆動モータ１１にはエンコーダ３７が取り付けられていると共に、モーターカバ９の端にはケーブル押え部材３９を介して、アクチュエータケーブル束４１が設置されている。又、スライダ２５には中空状のロッド４３が連結されている。このロッド４３はベース１内を延長されていて、前記端部材２１を貫通して、ベース１の外側に向かって出没可能に設置されている。上記端部材２１とロッド４３との間には軸受部材４５が設置されている。
又、各構成部品の材質であるが、ベース１はアルミニウム製、ベアハウジング７はアルミニウム製、モーターカバ９はステンレス製、ナット部材２３とガイドピース３５は樹脂製、滑りねじ部材１５は鋼製、ロッド４３はアルミニウム製である。
尚、各構成部品の材質にいてはこれを特に限定するものではない。

以上の構成を基にその作用を説明する。駆動モータ１１を正転・逆転させることにより、滑りねじ部材１５が同方向に回転する。この滑りねじ部材１５の回転によって、ナット部材２３とスライダ２５が、図１、図２中左右何れかの方向に移動する。上記スライダ２５の移動によって、そこに連結・固定されているロッド４３がベース１に対して出没することになる。そして、例えば、ロッド４３に任意の機器等を搭載しておくことにより、該機器を往復動させることができるものである。

次に、滑り案内機構２９における隙間の調整・設定について説明する。例えば、隙間を１０μｍに設定したい場合には、ベース側溝３１、３１とスライダ側突起３３、３３との間に、その外径が５μｍの図示しないシムを介装し、その状態で、第１ベース要素３と第２ベース要素５とを連結・固定する。次に、スライダ２５を移動させて上記シムを撤去することにより、隙間量を１０μｍに設定することが可能になる。

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、装置の大型化を来すことなく、高荷重に対応可能な滑り案内機構２９を備えた電動アクチュエータを得ることができる。これは、従来の樹脂製のガイドピースを使用した滑り案内機構ではなく、ベース１に一体のベース側溝３１、３１と、スライダ２５の一体のスライダ側突起３３、３３とから、滑り案内機構２９を構成するようにしたからである。
又、上記ベース１とスライダ２５は、何れも機械的特性が高い素材、具体的には、金属製であって、機械加工、金型成型、押出加工、引抜加工等によって形成されており、よって、高い機械的特性を確実に得ることができ、高荷重に対しても効果的に対応することができる。
又、上記ベース１とスライダ２５は同等の線膨張係数を備えた素材から構成されているので、摩擦熱の影響、雰囲気温度の変動等によって、滑り案内機構２９の隙間量が変動してしまうことを抑制することができ、高いガイド機能を長期にわたって維持することができる。
又、上記ベース側溝３１、３１の案内面、上記スライダ側突起３３、３３の案内面には、潤滑性を高める処理が施されているので、摺動抵抗を軽減させて円滑な動作を提供することができる。

次に、図５及び図６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、滑り案内機構２９に関して、左右に二箇所ずつのベース側溝３１、３１とスライダ側突起３３、３３を設けたが、この第２の実施の形態の場合にはそれを一箇所ずつとした例を示すものである。
すなわち、図５及び図６に示すように、まず、ベース１側をみてみると、左右内側面に１個ずつのベース側溝３１が形成されている。一方、スライダ２５の左右外側面にも１個ずつのスライダ側突起３３が形成されている。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。

電動アクチュエータとしての作用に関しては、前記第１の実施の形態の場合と同じである。
このような構成でも、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。

次に、図７及び図８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、第２の実施の形態の場合には、ロッドタイプの電動アクチュエータを例に挙げて説明したが、この第３の実施の形態の場合には、スライダタイプの電動アクチュエータを例に挙げて示すものである。

前記第１、第２の実施の形態の場合には、スライダ２５にロッド４３が連結・固定されていたが、この第３の実施の形態の場合には、スライダ２５の上面側にスライダプレート６１が取付・固定されている。
その他の構成は前記第１、第２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。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、電動アクチュエータとしての通常の作用を説明する。駆動モータ１１を正転・逆転させることにより、滑りねじ部材１５が同方向に回転する。この滑りねじ部材１５の回転によって、ナット部材２３とスライダ２５が、図９、図１０中左右何れかの方向に移動する。上記スライダ２５の移動によって、そこに連結・固定されているスライダプレート６１も同方向に移動することになる。そして、例えば、スライダプレート６１に任意の機器等を搭載しておくことにより、該機器を往復動させることができるものである。

このような構成でも、前記第１、第２の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。

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。
例えば、前記第１〜第３の実施の形態では、上記ベース側溝３１、３１の案内面とスライダ側突起３３、３３の案内面の両方に対して、潤滑性を高める処理を施したが、それに限定されるものではなく、少なくとも何れか一方に施す構成も想定される。
又、前記第１〜第３の実施の形態の場合には、ベース側に案内凹部を設けスライダ側に案内凸部を設けたが、その逆の構成も想定される。
又、前記第１〜第３の実施の形態では、案内凹部と案内凸部を左右に二個ずつ設けた構成、一個ずつ設けた構成を示したが、三個以上儲ける構成も想定される。
その他、図示した構成はあくまで一例である。

本発明は、滑り案内機構を備えた電動アクチュエータに係り、特に、滑り案内機構の構成を改良することにより、簡単な構成で高荷重に耐えることができるように工夫したものに関し、例えば、重量物を移動させるための電動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、ロッドタイプの電動アクチュエータの全体の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ロッドタイプの電動アクチュエータの全体の構成を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ロッドタイプの電動アクチュエータのベースとスライダの部分のみを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、ロッドタイプの電動アクチュエータのベースとスライダの部分のみを示す斜視図である。 本発明の第２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３の実施の形態を示す図で、スライダタイプの電動アクチュエータの全体の構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、スライダタイプの電動アクチュエータの全体の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ベース
３ 第１ベース要素
５ 第２ベース要素
１１ 駆動モータ
１５ 滑りネジ部材
２３ ナット部材
２５ スライダ
２９ 滑り案内機構
３１ ベース側溝
３３ スライダ側突起
４３ ロッド

Claims (4)

1. 金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成されたベースと、上記ベースに対して滑り案内機構を介して移動可能に設置され金属製又はセラミックス製であって機械的特性が高い素材から構成された移動体と、上記移動体を移動させる駆動手段と、を具備してなる電動アクチュエータにおいて、
   上記滑り案内機構は、上記ベースと移動体の何れか一方に設けられた案内凹部と、上記ベースと移動体の何れか他方に設けられた上記案内凹部に摺動接触する案内凸部と、から構成されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
   上記ベースと移動体が同等の線膨張係数を持つ素材から構成されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
3. 請求項２記載の電動アクチュエータにおいて、
   上記案内凹部と案内凸部の少なくとも何れか一方には潤滑性を高める処理が施されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
4. 請求項３記載の電動アクチュエータにおいて、
   上記潤滑性を高める処理は、潤滑性を高めるコーティング処理、潤滑性を高める鍍金処理、潤滑性を高める表面改質処理の何れかであることを特徴とする電動アクチュエータ。

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