JP2012154446A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転駆動源の回転運動を移動部材の直線運動に変換する変換機構を備えたアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator including a conversion mechanism that converts a rotational motion of a rotational drive source into a linear motion of a moving member.
例えば、モータの回転運動を変換機構によりロッドの直線運動に変換し、ロッドを介してワークのクランプ又はアンクランプを行うアクチュエータが知られている。この変換機構としては、例えば、特許文献1に開示のものがある。特許文献1の送りねじ装置は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合する移動用ナットとを備えている。ねじ軸の軸棒は、回転駆動源(例えばサーボモータ)に連結されるとともに回転駆動源の回転運動が伝達されることで回転可能になっている。また、軸棒には2本のコイルばねが外嵌されるとともに、各コイルばねの両端が、軸棒の両端に嵌合固定されたジョイント部材の凹部に嵌合されている。 For example, there is known an actuator that converts a rotational motion of a motor into a linear motion of a rod by a conversion mechanism and clamps or unclamps a workpiece via the rod. An example of this conversion mechanism is disclosed in Patent Document 1. The feed screw device of Patent Document 1 includes a screw shaft and a moving nut that is screwed onto the screw shaft. The shaft of the screw shaft is connected to a rotational drive source (for example, a servo motor) and is rotatable by transmitting the rotational motion of the rotational drive source. Further, two coil springs are externally fitted to the shaft rod, and both ends of each coil spring are fitted into recesses of a joint member fitted and fixed to both ends of the shaft rod.
移動用ナットの内側にはねじ軸が貫通する貫通路が形成されている。貫通路の上面には二つのピンがねじ軸の長さ方向に所定の間隔をあけてねじ軸の長さ方向に対して直交する方向へ延びるように立設されている。さらに、貫通路の下面には二つのピンが貫通路の上面に立設された各ピンに対向するようにねじ軸の長さ方向に対して直交する方向へ延びるように立設されている。各ピンは、各コイルばねの素線に当接している。そして、ねじ軸の回転に伴いコイルばねが回転すると、各コイルばねは各ピンとの噛み合いを維持しながら、ねじ軸の回転運動を移動用ナットの直線運動に変換する。そして、上記構成の送りねじ装置の移動用ナットに、アクチュエータ本体から出没可能なロッドが連結される。また、ロッドは回り止め機構により回転が規制される。 A through passage through which the screw shaft passes is formed inside the moving nut. Two pins are erected on the upper surface of the through passage so as to extend in a direction perpendicular to the length direction of the screw shaft at a predetermined interval in the length direction of the screw shaft. Furthermore, two pins are erected on the lower surface of the through passage so as to extend in a direction orthogonal to the length direction of the screw shaft so as to face each pin erected on the upper surface of the through passage. Each pin is in contact with the wire of each coil spring. And if a coil spring rotates with rotation of a screw shaft, each coil spring will convert rotation motion of a screw shaft into linear motion of a nut for movement, maintaining meshing with each pin. Then, a rod that can be projected and retracted from the actuator body is connected to the moving nut of the feed screw device having the above configuration. Further, the rotation of the rod is restricted by a rotation prevention mechanism.
モータによりねじ軸が回転すると、各ピンと各コイルばねとの噛み合いから、移動用ナット及びロッドが回り止め機構により回転が規制された状態で直線移動する。そして、ロッドの先端がワークに突き当たると、各コイルばねが圧縮されて弾性変形し、ロッドをワークに押し付けるのに必要な推力が付与される結果、ワークがクランプされる。 When the screw shaft is rotated by the motor, the moving nut and the rod linearly move in a state in which the rotation is restricted by the non-rotating mechanism from the meshing of each pin and each coil spring. When the tip of the rod hits the workpiece, each coil spring is compressed and elastically deformed, and a thrust required to press the rod against the workpiece is applied, so that the workpiece is clamped.
しかしながら、特許文献1の送りねじ装置では、各コイルばねと噛み合う各ピンがねじ軸の長さ方向に対して直交する方向へ延びるように立設されており、各コイルばねの素線の傾斜に対して交差する方向へ延びるように設けられている。このため、ロッドの先端がワークに突き当たり、コイルばねが圧縮していく際、各ピンのうちの一つだけが素線の一箇所を集中して押圧することになる。このため、コイルばねの一部分がピンにより押圧された方向に集中して圧縮されていくとともに、集中して圧縮されたコイルばねの一部分に偏荷重が加わってコイルばねが座屈し、この座屈した部分が軸棒側へ押し付けられる。そして、コイルばねは、軸棒と摺接した状態で圧縮されることで、コイルばねの付勢力がワークに押し付けるのに必要な推力としてロッドの先端に伝わり難くなり、ワークをクランプするための十分な推力を確保することができなくなる虞がある。 However, in the feed screw device of Patent Document 1, each pin that meshes with each coil spring is erected so as to extend in a direction orthogonal to the length direction of the screw shaft, so that the strand of each coil spring is inclined. It is provided so as to extend in a direction intersecting with each other. For this reason, when the tip of the rod hits the work and the coil spring is compressed, only one of the pins concentrates and presses one part of the wire. For this reason, a part of the coil spring is concentrated and compressed in the direction pressed by the pin, and an unbalanced load is applied to a part of the concentrated and compressed coil spring, causing the coil spring to buckle and buckling. The part is pressed to the shaft bar side. The coil spring is compressed while being in sliding contact with the shaft rod, so that the urging force of the coil spring is difficult to be transmitted to the tip of the rod as a thrust required to press the work, and sufficient for clamping the work. There is a risk that it will not be possible to ensure a sufficient thrust.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題に着目してなされたものであり、その目的は、コイルばねを座屈させずに均等に圧縮させることができるアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to such problems in the conventional technology, and an object of the present invention is to provide an actuator that can compress a coil spring evenly without buckling. .
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、回転駆動源の回転運動を、移動部材の直線運動に変換する変換機構を備えたアクチュエータであって、前記変換機構は、前記移動部材の回転を規制する回り止め機構と、前記回転駆動源の回転力によって回転する回転部材と、前記移動部材又は前記回転部材に取り付けられるコイルばねと、前記移動部材又は前記回転部材に取り付けられるとともに前記回転部材の回転運動を前記移動部材に伝達する伝達部と、から構成され、前記伝達部は、前記コイルばねにおける隣り合う螺旋線材同士の隙間で、少なくとも前記螺旋線材の傾斜方向において対向する前記螺旋線材の一部に、前記螺旋線材の傾斜と同じ傾斜で当接することを要旨とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an actuator including a conversion mechanism that converts a rotational motion of a rotational drive source into a linear motion of a moving member, wherein the conversion mechanism is A rotation preventing mechanism that restricts rotation of the member, a rotating member that rotates by the rotational force of the rotation drive source, a coil spring that is attached to the moving member or the rotating member, and a moving member that is attached to the rotating member. A transmitting portion that transmits the rotational motion of the rotating member to the moving member, and the transmitting portion is a gap between adjacent spiral wires in the coil spring, and faces at least in the inclination direction of the spiral wire. The gist is to contact a part of the spiral wire with the same inclination as that of the spiral wire.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記伝達部は、前記隙間に挿入されるとともに前記螺旋線材の傾斜に沿って傾倒可能な円柱状のピンであることを要旨とする。 The invention according to claim 2 is the gist of the invention according to claim 1, wherein the transmission portion is a cylindrical pin that is inserted into the gap and tiltable along the inclination of the spiral wire rod. And
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記ピンは、前記移動部材又は前記回転部材に設けられる軸受により前記ピンの中心軸線を回転中心として回転可能に支持されていることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the pin is supported by a bearing provided on the moving member or the rotating member so as to be rotatable about the central axis of the pin as a rotation center. This is the gist.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記ピンの前記螺旋線材と当接する部位に受け部が設けられていることを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記伝達部は、前記螺旋線材と等ピッチに形成された伝達用コイルばねであることを要旨とする。
The gist of the invention described in claim 4 is that, in the invention described in claim 2 or claim 3, a receiving portion is provided in a portion of the pin that contacts the spiral wire.
The gist of a fifth aspect of the present invention is that, in the first aspect of the present invention, the transmission portion is a transmission coil spring formed at an equal pitch to the helical wire.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の発明において、前記移動部材は、アクチュエータ本体に出没可能に支持された筒状のロッドであるとともに、前記コイルばねは、前記ロッド内に配置されていることを要旨とする。 The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving member is a cylindrical rod supported by an actuator body so as to be able to appear and retract, and The gist of the coil spring is that it is disposed in the rod.
この発明によれば、コイルばねを座屈させずに均等に圧縮させることができる。 According to this invention, the coil spring can be compressed evenly without buckling.
(第1の実施形態)
以下、本発明を電動アクチュエータに具体化した第1の実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is embodied in an electric actuator will be described below with reference to FIGS.
図1に示すように、電動アクチュエータ11のアクチュエータ本体12は、両側が開口部を有する筒状に形成されている。アクチュエータ本体12の一端(図1の左端)にはすべり軸受13が固定されるとともに、他端(図1の右端)には回転駆動源としてのモータ14が固定されている。モータ14の回転軸14aはアクチュエータ本体12内に位置している。回転軸14aの先端には、回転部材としての円柱状の軸部材15が連結されている。軸部材15はアクチュエータ本体12の軸方向に沿って延びるとともに、軸部材15の先端はすべり軸受13の内側に位置している。そして、軸部材15は、モータ14の駆動により回転する回転軸14aと一体回転可能になっている。
As shown in FIG. 1, the
アクチュエータ本体12内には、その軸方向に沿って延び、且つ外端開口部がキャップ20によって塞がれた筒状をなす移動部材としてのロッド21が設けられている。ロッド21は、すべり軸受13を介してアクチュエータ本体12に出没可能に貫通支持されている。ロッド21の内側にはコイルばね22が、アクチュエータ本体12の軸方向に沿って延びるように配設されている。コイルばね22が圧縮される前の状態では、コイルばね22の螺旋線材22aの傾斜は傾斜角度θ1になっている。コイルばね22の一端はキャップ20の内端面に固着されるとともに、他端は軸部材15の基端に当接している。
In the
図2及び図3に示すように、軸部材15の先端には、軸部材15の軸方向に沿って延びる一対の延設部15aが設けられている。各延設部15aの外周面は軸部材15の外周面と同一周面上に位置している。一対の延設部15a同士の間には空間Sが形成されている。図3に示すように、各延設部15aには、軸部材15の軸方向に対して直交する方向へ延びるとともに空間Sに連通する挿通孔15bが貫通形成されている。各挿通孔15bは円孔状をなすとともに互いに対向する位置に設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of extending
各挿通孔15bには丸棒状の支持部材23が挿通されている。各支持部材23はその一部が空間S内に突出するとともに、各挿通孔15b内で支持部材23の中心軸線を回転中心として回転可能になっている。また、空間S内には円筒状の軸受24が配置されている。軸受24の外周面には、軸受24の軸心に向けて凹む一対の嵌合凹部24aが互いに対向する位置に形成されている。そして、各嵌合凹部24aに各支持部材23における空間S内に突出した部位が嵌合されることで、軸受24が各支持部材23に支持されている。また、軸受24の内周面には潤滑剤を溜めるための溜まり部24bが形成されている。
A round bar-
図1において拡大して示すように、軸受24の内側には円柱状の2本のピン25,26がその中心軸線L1を回転中心として回転可能に支持されている。各ピン25,26と軸受24との間は、溜まり部24bに充填されている潤滑剤により潤滑されている。各ピン25,26の先端部は、各ピン25,26がコイルばね22の隣り合う螺旋線材22a同士の隙間22cに挿入されて、隙間22cで螺旋線材22aの傾斜方向において対向した位置に、コイルばね22の内側から突出されている。また、各ピン25,26の先端部には円弧状に凹む受け部25a,26aがピン25,26の周方向全体に亘って形成されている。軸受24の内側において、各ピン25,26の基端部同士の間には隙間が設けられている。
As shown in an enlarged view in FIG. 1, two
各ピン25,26及び軸受24は、各支持部材23がその中心軸線を回転中心として回転することで、空間S内で揺動可能になっている。すなわち、各ピン25,26は、隣り合う螺旋線材22a同士の隙間22cで、螺旋線材22aの傾斜方向において対向する螺旋線材22aの各部位に当接すると、螺旋線材22aの傾斜に沿って傾倒可能になっている。なお、各ピン25,26は、螺旋線材22aが受け部25a,26aに嵌まり込んでいることで、軸受24に対して抜け止めされている。
Each of the
次に、回り止め機構について説明する。
図2に示すように、すべり軸受13の内面は、平坦面状に形成されるとともに互いに対向する一対の第1案内部13aと、各第1案内部13aの端縁同士を繋ぐとともに外方に向けて膨らむように円弧状に形成された第2案内部13bとから形成されている。また、ロッド21の外面は、すべり軸受13の一対の第1案内部13aにそれぞれ案内される一対の第1被案内部21aと、各第1被案内部21aの端縁同士を繋ぐとともにすべり軸受13の第2案内部13bに案内される円弧状の第2被案内部21bとからなる。
Next, the rotation preventing mechanism will be described.
As shown in FIG. 2, the inner surface of the
そして、軸部材15が回転することでピン25,26がロッド21内で回転すると、ピン25,26と噛み合っているコイルばね22が回転しようとし、コイルばね22の一端と固着されているキャップ20を介してロッド21が回転しようとする。しかし、ロッド21は、一対の第1被案内部21aがすべり軸受13の一対の第1案内部13aに当接しているため、軸部材15の回転に伴いコイルばね22及びロッド21が共回りすることが防止されるようになっている。よって、本実施形態では、ロッド21の一対の第1被案内部21a及びすべり軸受13の一対の第1案内部13aにより回り止め機構が構成されている。
When the
そして、軸部材15の回転運動が、各ピン25,26を介してコイルばね22に伝達されると、一対の第1被案内部21aがすべり軸受13の一対の第1案内部13aに摺接しながら案内されるとともに、ロッド21の第2被案内部21bがすべり軸受13の第2案内部13bに摺接しながら案内される。これにより、コイルばね22及びロッド21が直線運動するようになっている。よって、本実施形態では、軸部材15、コイルばね22、ピン25,26及びすべり軸受13により、モータ14の回転運動をロッド21の直線運動に変換する変換機構が構成されるとともに、ピン25,26は軸部材15の回転運動をコイルばね22及びロッド21に伝達する伝達部として機能する。
When the rotational movement of the
また、モータ14が正方向に回転されると、図4に示すように、ロッド21は、アクチュエータ本体12から突出されることになり、ワークWをクランプするクランプ位置に配置される。反対に、モータ14が逆方向に回転されると、図1に示すように、ロッド21は、アクチュエータ本体12内に没入されることになり、アンクランプ位置に配置される。
Further, when the
次に、上記構成の電動アクチュエータ11の作用について説明する。
図1に示すように、ロッド21が没入されている状態で、モータ14への通電によりモータ14が正方向(図1に示す矢印M1の方向)に駆動されると、回転軸14aの回転に伴い軸部材15が回転し、ピン25,26がロッド21内で正方向へ回転する。すると、ピン25は、受け部25aと螺旋線材22aとが面接触した状態で摺接しながらピン25の中心軸線L1を回転中心として矢印R1の方向へ回転する。一方、ピン26は、受け部26aと螺旋線材22aとが面接触した状態で摺接しながらピン26の中心軸線L1を回転中心として矢印R2の方向へ回転する。すなわち、各ピン25,26は中心軸線L1を回転中心としてそれぞれ異なる方向へ回転する。そして、コイルばね22及びロッド21がアクチュエータ本体12の軸方向に沿って直線的にロッド21の突出方向(図1に示す矢印Y1の方向)へ移動され、図4に示すように、ロッド21の先端(キャップ20の外端面)がワークWに突き当たり、ロッド21の移動が規制される。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 1, when the
さらに、ロッド21に付与される推力が必要十分な値になるまでモータ14は回転し続ける。このとき、図5に示すように、コイルばね22は、ピン25,26の回転によりロッド21の先端側に向けて送られるため、コイルばね22において、ピン25,26よりもロッド21の先端側の部位が圧縮されていき、コイルばね22の傾斜は、傾斜角度θ1よりも小さい傾斜角度θ2になる。これに伴い、図5において拡大して示すように、ピン25,26は、螺旋線材22aの傾斜角度θ2に沿って傾倒されるとともに、螺旋線材22aの付勢力が受け部25a,26aによって受け止められる。これにより、コイルばね22がロッド21の先端側に向けて均等に圧縮され、ロッド21に付与される推力が上昇する。
Furthermore, the
そして、ロッド21に付与される推力が必要十分な値に達した時点でモータ14への通電が遮断される。よって、モータ14の駆動が停止された状態で、推力は常にロッド21の先端側に付与された状態になっており、ロッド21をワークWに押し付けるのに必要な推力が確保されている。
Then, when the thrust applied to the
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)電動アクチュエータ11は、モータ14の回転運動をロッド21の直線運動に変換する変換機構を備えている。この変換機構は、モータ14の回転軸14aに連結される軸部材15と、ロッド21の内側に配置されたコイルばね22と、軸部材15に支持されるとともに軸部材15の回転運動をコイルばね22及びロッド21に伝達するピン25,26とから構成されている。そして、軸部材15の回転に伴いピン25,26が回転して、コイルばね22が圧縮していくときにピン25,26が螺旋線材22aの傾斜に沿って傾倒する。よって、コイルばね22が圧縮していくときにピン25,26が傾倒することで、コイルばね22における隣り合う螺旋線材22a同士の隙間22cで、螺旋線材22aの傾斜方向において対向する螺旋線材22aの各部位をピン25,26により押圧することできる。このため、ピン25,26によりコイルばね22をロッド21の先端側に向けて均等に圧縮させることができる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)本実施形態では、隙間22cに円柱状のピン25,26を挿入した。そして、軸部材15の回転運動を、ピン25,26を介してコイルばね22に伝達させることで、コイルばね22及びロッド21を直線運動させることができる。よって、隙間22cにピン25,26を挿入するだけで、ピン25,26を伝達部として機能させることができる。
(2) In this embodiment,
(3)ピン25,26は、軸部材15の先端に設けられる軸受24によりピン25,26の中心軸線を回転中心として回転可能になっている。よって、ピン25,26と螺旋線材22aとが当接しながらコイルばね22及びロッド21がアクチュエータ本体12の軸方向に沿って直線的に移動している際に、ピン25,26はその中心軸線L1を回転中心として回転することができる。これによれば、ピン25,26と螺旋線材22aとの間の摩擦抵抗を低減することができるとともに、コイルばね22をロッド21の先端側へスムーズに送ることができ、ワークWをクランプするための推力をロッド21に付与し易くすることができる。
(3) The
(4)ピン25,26の螺旋線材22aと当接する部位には円弧状に凹む受け部25a,26aがピン25,26の周方向全体に亘って形成されている。よって、螺旋線材22aと受け部25a,26aとの間が面接触になるため、ピン25,26の先端部に受け部25a,26aが形成されておらず、螺旋線材22aとピン25,26との間が点接触である場合に比べて、螺旋線材22aとピン25,26との間の接触面積を増やすことができる。その結果、螺旋線材22aとピン25,26との接触部位の摩耗を抑制することができる。
(4) Receiving
(5)コイルばね22はロッド21内に配置されている。よって、コイルばね22がロッド21の外周側に配置されている場合のように、ロッド21の外周側にコイルばね22を配置するスペースを確保する必要が無くなるため、電動アクチュエータ11自体をコンパクトにすることができる。
(5) The
(6)ピン25,26の先端部に円弧状に凹む受け部25a,26aを形成した。よって、螺旋線材22aが受け部25a,26aに嵌め込まれて係止されることで、ピン25,26が軸受24から抜けてしまうことを抑制することができる。
(6) Receiving
(7)本実施形態では、軸受24の内側に円柱状のピン25,26を2本挿入し、各ピン25,26をその中心軸線L1を回転中心として回転可能に支持した。よって、ピン25は、受け部25aと螺旋線材22aとが面接触した状態で摺接しながらピン25の中心軸線L1を回転中心として矢印R1の方向へ回転する。一方、ピン26は、受け部26aと螺旋線材22aとが面接触した状態で摺接しながらピン26の中心軸線L1を回転中心として矢印R2の方向へ回転する。すなわち、各ピン25,26は中心軸線L1を回転中心としてそれぞれ異なる方向へ回転する。よって、螺旋線材22aとピン25,26との接触部位の摩耗を抑制することができる。
(7) In this embodiment, two
(第2の実施形態)
以下、本発明を電動アクチュエータに具体化した第2の実施形態を図6〜図8にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment in which the present invention is embodied in an electric actuator will be described with reference to FIGS. In the embodiment described below, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the redundant description thereof is omitted or simplified.
図6に示すように、電動アクチュエータ31には、軸部材15の外周側に伝達部としての伝達用コイルばね32が設けられている。伝達用コイルばね32はコイルばね22と等ピッチであるとともに、伝達用コイルばね32の螺旋線材32aの線径はコイルばね22の螺旋線材22aの線径と同じになっている。軸部材15の基端にはスプリングガイド33が凹設されている。伝達用コイルばね32の一端(モータ14側)はスプリングガイド33に嵌合されるとともに、他端(モータ14とは反対側)は軸部材15の先端よりもロッド21の先端側に位置している。また、伝達用コイルばね32はロッド21の内側に配置されるとともに、コイルばね22と伝達用コイルばね32とは一部分が噛み合った状態になっている。コイルばね22と伝達用コイルばね32とが噛み合った状態において、コイルばね22と伝達用コイルばね32の傾斜は、互いに同じ傾斜である傾斜角度θ3になっている。
As shown in FIG. 6, the
上記構成の電動アクチュエータ31において、ロッド21が没入されている状態で、モータ14への通電によりモータ14が正方向(図6に示す矢印M2の方向)に駆動されると、回転軸14aの回転に伴い軸部材15が回転し、伝達用コイルばね32がロッド21内で正方向へ回転する。すると、伝達用コイルばね32の螺旋線材32aとコイルばね22の螺旋線材22aとの噛み合いによりコイルばね22及びロッド21がアクチュエータ本体12の軸方向に沿って直線的にロッド21の突出方向(図6に示す矢印Y2の方向)へ移動され、図7に示すように、ロッド21の先端(キャップ20の外端面)がワークWに突き当たる。そして、ロッド21の先端がワークWに突き当たると、ロッド21の移動が規制される。
In the
さらに、ロッド21に付与される推力が必要十分な値になるまでモータ14は回転し続ける。このとき、図8に示すように、コイルばね22における伝達用コイルばね32と噛み合っている部位よりもロッド21の先端側の部位、及び伝達用コイルばね32におけるコイルばね22と噛み合っている部位よりもモータ14側の部位が圧縮されていく。そして、コイルばね22における伝達用コイルばね32と噛み合っている部位よりもロッド21の先端側の部位の傾斜、及び伝達用コイルばね32におけるコイルばね22と噛み合っている部位よりもモータ14側の部位の傾斜は、傾斜角度θ3よりも小さい傾斜角度θ4になる。これにより、コイルばね22における伝達用コイルばね32と噛み合っている部位よりもロッド21の先端側の部位、及び伝達用コイルばね32におけるコイルばね22と噛み合っている部位よりもモータ14側の部位が均等に圧縮されるため、ロッド21に付与される推力が上昇する。
Furthermore, the
そして、ロッド21に付与される推力が必要十分な値に達した時点でモータ14への通電が遮断される。よって、モータ14の駆動が停止された状態で、推力は常にロッド21の先端側に付与された状態になっており、ロッド21をワークWに押し付けるのに必要な推力が確保されている。
Then, when the thrust applied to the
したがって、第2の実施形態によれば以下に示す効果を得ることができる。
(8)電動アクチュエータ31には、軸部材15の外周側にコイルばね22と等ピッチの伝達用コイルばね32が設けられている。よって、伝達用コイルばね32を軸部材15の外周側に配設するだけで、伝達用コイルばね32によりコイルばね22をロッド21の先端側に向けて均等に圧縮させることができる。
Therefore, according to the second embodiment, the following effects can be obtained.
(8) The
(第3の実施形態)
以下、本発明を電動アクチュエータに具体化した第3の実施形態を図9及び図10にしたがって説明する。第3の実施形態の電動アクチュエータ41は、第1及び第2の実施形態のようなロッド21の先端をワークWに押し付けることでワークWをクランプするものとは異なり、例えば、アクチュエータ本体42の上面に設けられる搬送テーブルTを直線運動させて、搬送テーブルTの上面に設けられた押圧部材Fの一端をワークWに押し付けることでワークWをクランプするものである。
(Third embodiment)
A third embodiment in which the present invention is embodied in an electric actuator will be described below with reference to FIGS. The
図9(a)に示すように、電動アクチュエータ41には、軸部材15の外周側にコイルばね22が配設されている。コイルばね22の一端(モータ14側)はスプリングガイド33に嵌合されるとともに、他端(モータ14とは反対側)は自由な状態になっている。
As shown in FIG. 9A, the
図9(b)に示すように、アクチュエータ本体42の上面には、アクチュエータ本体42の軸方向に沿って延びる挿通孔42aが形成されている。また、アクチュエータ本体42の上面には、アクチュエータ本体42の軸方向に沿って延びるガイドレール47が設けられている。搬送テーブルTの下面には、ガイドレール47と係合可能なリニアガイド48が設けられている。ガイドレール47とリニアガイド48との間には、ボールベアリング49が複数設けられている。複数のボールベアリング49によって、リニアガイド48がガイドレール47に対してアクチュエータ本体42の軸方向へ円滑に移動可能になっている。
As shown in FIG. 9B, an
搬送テーブルTの下面には、連結部材43が挿通孔42aを介してアクチュエータ本体42内に向けて延びるように設けられている。連結部材43の一端は搬送テーブルTと連結されるとともに、他端は軸部材15と重合する位置まで延びている。連結部材43の他端には円孔状の貫通孔43aが形成されるとともに、貫通孔43aには軸受43bを介して丸棒状の支軸44が挿通されている。支軸44は、その中心軸線を回転中心として回転可能に軸受43bにより支持されるとともに、軸部材15に向けて延びるように設けられている。
A
支軸44における軸部材15側の部位には移動部材45が連結されるとともに、移動部材45は、支軸44がその中心軸線を回転中心として回転することで揺動可能になっている。移動部材45は、軸部材15を上下から挟む位置まで延びる一対の延在部45aを有するとともに、各延在部45aの対向する部位には貫通孔45bが形成されている。各貫通孔45bには軸受45cを介してピン46a,46bが挿通されている。各ピン46a,46bは、その中心軸線L2を回転中心として回転可能に軸受45cにより支持されている。各ピン46a,46bにおける軸部材15側の端部は、コイルばね22の隣り合う螺旋線材22a同士の隙間22cに挿入されるとともに、隙間22c内で、螺旋線材22aの傾斜方向において対向する位置に、コイルばね22の外側から突出されている。
A moving
軸部材15が回転することでコイルばね22が回転する。すると、各ピン46a,46bとコイルばね22との噛み合いにより、移動部材45が回転しようとするが、移動部材45と連結されている連結部材43の一部が挿通孔42a内に位置し、且つガイドレール47がリニアガイド48に係合されているため、軸部材15の回転に伴い移動部材45及び連結部材43が共回りすることが防止されるようになっている。よって、本実施形態では、挿通孔42a、連結部材43、ガイドレール47及びリニアガイド48により回り止め機構が構成されている。
As the
そして、軸部材15の回転運動が、各ピン46a,46bを介して移動部材45に伝達されると、連結部材43が挿通孔42aに案内されるとともに、リニアガイド48がガイドレール47に案内され、移動部材45、連結部材43及び搬送テーブルTが直線運動するようになっている。よって、本実施形態では、軸部材15、コイルばね22、各ピン46a,46b及び回り止め機構により変換機構が構成されるとともに、各ピン46a,46bは軸部材15の回転運動を移動部材45、連結部材43及び搬送テーブルTに伝達させる伝達部として機能する。
When the rotational movement of the
また、モータ14が正方向に回転されると、搬送テーブルTはワークWをクランプするクランプ位置に配置される一方で、モータ14が逆方向に回転されると、搬送テーブルTはアンクランプ位置に配置される。
When the
上記構成の電動アクチュエータ41において、モータ14への通電によりモータ14が正方向(図9(a)に示す矢印M3の方向)に駆動されると、回転軸14aの回転に伴い軸部材15が回転し、コイルばね22が正方向へ回転する。すると、螺旋線材22aと各ピン46a,46bとの噛み合いにより、移動部材45及び連結部材43がアクチュエータ本体42の軸方向に沿って直線的にモータ14側とは反対側の方向(図9(a)に示す矢印Y3の方向)へ移動する。ピン46aは、コイルばね22の回転につられて螺旋線材22aと摺接しながらピン46aの中心軸線L2を回転中心として矢印R3の方向へ回転する。一方、ピン46bは、コイルばね22の回転につられて、螺旋線材22aと摺接しながらピン46bの中心軸線L2を回転中心として矢印R4へ回転する。すなわち、各ピン46a,46bは中心軸線L2を回転中心としてそれぞれ異なる方向へ回転する。そして、図10(a)に示すように、押圧部材Fの一端がワークWに突き当たり、搬送テーブルTの移動が規制される。
In the
さらに、搬送テーブルTに付与される推力が必要十分な値になるまでモータ14は回転し続ける。このとき、図10(b)に示すように、コイルばね22の回転により、コイルばね22における各ピン46a,46bが噛み合っている部位よりもモータ14側の部位が、モータ14側に向けて圧縮されていく。このとき、各ピン46a,46bは、移動部材45の揺動に伴って螺旋線材22aの傾斜に沿って傾倒される。これにより、コイルばね22が均等に圧縮され、搬送テーブルTに付与される推力が上昇する。
Further, the
そして、搬送テーブルTに付与される推力が必要十分な値に達した時点でモータ14への通電が遮断される。よって、モータ14の駆動が停止された状態で、推力は常に搬送テーブルTに付与された状態になっており、押圧部材FをワークWに押し付けるのに必要な推力が確保されている。
When the thrust applied to the transfer table T reaches a necessary and sufficient value, the energization to the
したがって、第3の実施形態によれば、第1の実施形態の効果(1)〜(4)及び(6)、(7)と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
(9)第3の実施形態の電動アクチュエータ41は、アクチュエータ本体42の上面に設けられる搬送テーブルTを直線運動させて、押圧部材Fの一端をワークWに押し付けることでワークWをクランプするものである。よって、アクチュエータ本体42の軸方向に沿った長さを短くすることができ、アクチュエータ本体42の軸方向にスペースが無い場合に有効である。
Therefore, according to the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (4), (6), and (7) of the first embodiment. .
(9) The
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第2の実施形態において、図11に示すように、ロッド21の外周側にコイルばね22が配設されていてもよい。コイルばね22の一端(モータ14とは反対側)はロッド21の外周面に固着されるとともに他端(モータ14側)は自由な状態になっている。また、伝達用コイルばね32はその一部がロッド21の外周側に位置するとともにコイルばね22と噛み合った状態になっている。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In 2nd Embodiment, as shown in FIG. 11, the
○ 図12に示すように、コイルばね22の螺旋線材22aの線径が伝達用コイルばね32の螺旋線材32aの線径よりも大きくなっていてもよい。これによれば、コイルばね22の耐久性を向上させることができる。また、コイルばね22の螺旋線材22aの線径を適宜調節することで、バネ定数を適宜変更することができ、ロッド21をワークWに押し付けるのに必要な推力を所望の推力に調節することができる。
As shown in FIG. 12, the wire diameter of the
○ 第2の実施形態において、コイルばね22の螺旋線材22aの直径、及び伝達用コイルばね32の螺旋線材32aの直径を小さくしてもよい。これによれば、ロッド21の直径を小さくすることができ、それに伴って、アクチュエータ本体12におけるその軸方向に対して直交する方向に沿った長さを短くすることができる。よって、アクチュエータ本体12の軸方向に対して直交する方向において、電動アクチュエータ31自体をコンパクトにすることができる。
In the second embodiment, the diameter of the
○ 図13に示すように、コイルばね22の螺旋線材22aの線径と伝達用コイルばね32の螺旋線材32aの線径とが同じであって、且つコイルばね22の直径が伝達用コイルばね32の直径よりも小さくてもよい。この場合、図13において拡大して示すように、コイルばね22の螺旋線材22aにおける外周側の部位22bが、伝達用コイルばね32の螺旋線材32aにおける内周側の部位32bに当接する必要がある。そして、コイルばね22の螺旋線材22aにおける外周側の部位22bと伝達用コイルばね32の螺旋線材32aにおける内周側の部位32bとが当接することで、コイルばね22と伝達用コイルばね32とが噛み合った状態になっている。これによれば、コイルばね22と伝達用コイルばね32とが同一径で噛み合っている場合に比べて、コイルばね22及び伝達用コイルばね32のピッチを小さくすることができる。ロッド21をワークWに押し付けるのに必要な推力を上昇させるためには、モータ14の1回転あたりのロッド21の移動量を減らす必要がある。そのためには、コイルばね22のピッチを小さくする必要があるため、この実施形態を適用することで、ロッド21をワークWに押し付けるのに必要な推力を上昇させることができる。
As shown in FIG. 13, the wire diameter of the
○ 第1の実施形態において、図14に示すように、軸受24の内側にピン50を1本挿入してもよい。ピン50の長さは、軸部材15の直径よりも長くなっている。ピン50の両端部は、コイルばね22の隣り合う螺旋線材22a同士の隙間22cで、螺旋線材22aの傾斜方向において対向した位置に、コイルばね22の内側から突出されている。ピン50の両端部には円弧状に凹む受け部50aがピン50の周方向全体に亘って形成されている。ピン50は、抜け止めリング55により軸受24に対して抜け止めされている。
In the first embodiment, one
これによれば、ピン50を、隙間22cで螺旋線材22aの傾斜方向において対向する位置に、コイルばね22の内側又は外側から一本ずつ突出させる場合に比べて、一本のピン50を用いるだけで、隙間22cで螺旋線材22aの傾斜方向において対向する位置にピン50を突出させることができるため、部品点数を削減することができる。
According to this, compared with the case where the
○ 第1の実施形態において、軸受24を削除して、ピン25,26をその中心軸線L1を回転中心として回転できない構成にしてもよい。例えば、図15(a)に示すように、隙間22cにはピン50が1本挿入されている。ピン50には、その軸方向に対して直交する方向に沿って貫通する円孔状の貫通孔51が形成されるとともに、貫通孔51には丸棒状の支軸52が貫挿されている。図15(b)に示すように、支軸52の両端は各挿通孔15bに挿通されるとともに、支軸52は、その中心軸線を回転中心として回転可能になっている。これによれば、支軸52がその中心軸線を回転中心として回転することで、ピン50を、空間S内で揺動させることができるとともに、ピン50が螺旋線材22aと当接すると、螺旋線材22aの傾斜に沿ってピン50を傾倒させることができる。
In the first embodiment, the bearing 24 may be omitted, and the
○ 第1の実施形態において、受け部25a,26aを削除してもよい。
○ 第1及び第2の実施形態において、モータ14が正方向に回転されると、ロッド21がアクチュエータ本体12内に没入されて、アンクランプ位置に配置されるとともに、反対に、モータ14が逆方向に回転されると、ロッド21がアクチュエータ本体12から突出されて、ワークWをクランプするクランプ位置に配置されるようにしてもよい。
In the first embodiment, the receiving
In the first and second embodiments, when the
○ 第3の実施形態において、モータ14が正方向に回転されると、搬送テーブルTはアンクランプ位置に配置される一方で、モータ14が逆方向に回転されると、搬送テーブルTはワークWをクランプするクランプ位置に配置されるようにしてもよい。
In the third embodiment, when the
○ 第1及び第2の実施形態では、ロッド21の先端をワークWに押し付けることでワークWをクランプしたが、これに限らず、ロッド21の先端に、例えば、搬送テーブルT又はハンド部材を連結させて、搬送テーブルT又はハンド部材の一端にワークWを押し付けることでワークWをクランプするようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the workpiece W is clamped by pressing the tip of the
○ 上記各実施形態において、回転駆動源としてモータ14の他にエアモータや内燃機関等を適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
In each of the above embodiments, an air motor, an internal combustion engine, or the like may be applied as a rotational drive source in addition to the
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(イ)前記隙間には前記ピンが二本挿入されるとともに、各ピンの先端部が前記隙間で、前記螺旋線材の傾斜方向において対向する位置に内側から突出していることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載のアクチュエータ。 (B) The two pins are inserted into the gap, and the tip of each pin protrudes from the inside at a position facing the gap in the inclined direction of the spiral wire rod. The actuator according to any one of claims 2 to 4.
T…移動部材としての搬送テーブル、11,31,41…電動アクチュエータ、12,42…アクチュエータ本体、13…変換機構の一部を構成するすべり軸受、13a…回り止め機構の一部を構成する第1案内部、14…回転駆動源としてのモータ、15…変換機構の一部を構成する回転部材としての軸部材、21…移動部材としてのロッド、21a…回り止め機構の一部を構成する第1被案内部、22…変換機構の一部を構成するコイルばね、22a…螺旋線材、22c…隙間、24…軸受、25,26,46a,46b,50…変換機構の一部を構成する伝達部として機能するピン、25a,26a,50a…受け部、32…伝達部としての伝達用コイルばね、32a…螺旋線材、42a…回り止め機構の一部を構成する挿通孔、43…回り止め機構の一部を構成する連結部材、45…移動部材、47…回り止め機構の一部を構成するガイドレール、48…回り止め機構の一部を構成するリニアガイド。 T: Transport table as a moving member, 11, 31, 41 ... Electric actuator, 12, 42 ... Actuator body, 13 ... Slide bearing constituting part of conversion mechanism, 13a ... First constituting part of anti-rotation mechanism DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide part, 14 ... Motor as a rotational drive source, 15 ... Shaft member as a rotating member constituting a part of the conversion mechanism, 21 ... Rod as a moving member, 21a ... A first constituting a part of the rotation preventing mechanism 1 guided portion, 22 ... coil spring constituting a part of the conversion mechanism, 22a ... spiral wire, 22c ... gap, 24 ... bearings, 25, 26, 46a, 46b, 50 ... transmission constituting a part of the conversion mechanism Pins that function as parts, 25a, 26a, 50a ... receiving parts, 32 ... coil springs for transmission as transmission parts, 32a ... spiral wires, 42a ... insertion holes that constitute part of the detent mechanism, 43 Coupling member constituting a part of a detent mechanism, 45 ... moving member, the guide rails forming part of 47 ... detent mechanism, a linear guide which constitutes a part of a 48 ... detent mechanism.
Claims (6)
前記変換機構は、前記移動部材の回転を規制する回り止め機構と、
前記回転駆動源の回転力によって回転する回転部材と、
前記移動部材又は前記回転部材に取り付けられるコイルばねと、
前記移動部材又は前記回転部材に取り付けられるとともに前記回転部材の回転運動を前記移動部材に伝達する伝達部と、から構成され、
前記伝達部は、前記コイルばねにおける隣り合う螺旋線材同士の隙間で、少なくとも前記螺旋線材の傾斜方向において対向する前記螺旋線材の一部に、前記螺旋線材の傾斜と同じ傾斜で当接することを特徴とするアクチュエータ。 An actuator having a conversion mechanism for converting the rotational motion of the rotational drive source into the linear motion of the moving member,
The conversion mechanism includes a rotation prevention mechanism that restricts rotation of the moving member;
A rotating member that is rotated by the rotational force of the rotational drive source;
A coil spring attached to the moving member or the rotating member;
A transmission unit that is attached to the moving member or the rotating member and transmits a rotational motion of the rotating member to the moving member;
The transmitting portion is a gap between adjacent spiral wires in the coil spring and abuts at least a part of the spiral wire facing in the inclination direction of the spiral wire with the same inclination as the inclination of the spiral wire. Actuator.
Priority Applications (1)
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2011
- 2011-01-27 JP JP2011015190A patent/JP2012154446A/en active Pending
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