JP2013122294A - リニアアクチュエータ - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来のアクチュエータでは、移動体2を往復移動させるためのモータ6およびボールねじ機構の他に、シールベルトを張設するためのプーリを設けているので、アクチュエータが必要以上に大きくなるという問題があった。
【解決手段】 複数の軸間に張設され、正逆方向に回転されるタイミングベルト6と、タイミングベルト6の内側で、タイミングベルト6の進行方向に配した摺動ガイド10と、摺動ガイド10上を往復直線摺動する摺動体と、タイミングベルト6を摺動体との間で挟持する支持体7と、タイミングベルト6の外周囲に張設されたシールベルト5と、タイミングベルト6と摺動ガイド10と摺動体と支持体7とシールベルト5からなる駆動手段を内包し、タイミングベルト6の進行方向に支持体が突出するスリット9を有するハウジング2と、を備え、スリット9は、シールベルト5により閉鎖されたものである。
【選択図】 図2

Description

本発明は、半導体部品などの精密部品の製造や検査等を行うクリーンルーム内で使用されるリニアアクチュエータに関する。
従来より、半導体部品などの精密部品の製造や検査等を行うクリーンルーム内で使用され、塵埃の侵入や散出を防止するための構造をしたアクチュエータが知られている。
この種のアクチュエータCとして、2個の直動案内装置(2本のガイドレール104)が配設され、2個の直動案内装置に1つの移動体102が設けられているとともに、移動体102の位置決め機構として、ボールねじ機構を適用しているものがあった。このボールねじ機構は、2本のガイドレール104の間に、当該ガイドレール104の延出方向に沿って平行に延出したねじ軸122と、送りねじとしてのボールナット(図示しない)とを備えており、ねじ軸122が駆動装置(例えば、モータ)106によって回転する。モータ106によりねじ軸122が回転されると、このときの回転運動が複数のボールに伝達され、これら複数のボールが螺旋状転動空間に沿って循環することにより、ボールナットをねじ軸122に沿って往復運動させることができる。これにより、ボールナットに固定された移動体102をスライダ108を介してガイドレール104に沿って往復移動させることができるとともに、モータ106を停止することで移動体102を所定の位置で停止させることができる。
また、アクチュエータCには、スリット112による開口を塞ぐ可動式のシールベルト116が設けられている。このシールベルト116は、移動体102の移動方向(図7の左右方向)の両端部に上下2個ずつ合計4個のプーリ114が軸受(図示しない)を介して回転可能に設けられ、プーリ114と移動体102との間に架けてスリット112による開口を塞ぐものである(例えば、特許文献1参照)。ここで、図7(a)は従来のアクチュエータ全体を示す縦断面図であり、図7(b)は図7(a)のD−D線に沿う断面図であり、図7(c)は図7(a)のE−E線に沿う断面図であり、図7(d)は図7(a)のF−F線に沿う断面図である。
特開2007−270881号公報(背景技術)
しかしなから、従来のアクチュエータでは、ガイドレール104に沿って移動体102を往復移動させるためのモータ106およびボールねじ機構の他に、スリット112による開口を塞ぐシールベルト116を張設するために移動体102の移動方向の両端部に上下2ずつ合計4個のプーリ114を設けているので、移動体の移動距離を確保するために、アクチュエータ全体が必要以上に大きくなるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、リニアアクチュエータ内部の構成を簡略化し、搬送効率を向上させることができるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第1の態様に係るものは、 複数の軸間に張設され、正逆方向に回転されるタイミングベルトと、タイミングベルトの内側で、タイミングベルトの進行方向に配した摺動ガイドと、タイムングベルトにより摺動ガイド上を往復直線摺動する摺動体と、タイミングベルトを摺動体との間で挟持する支持体と、タイミングベルトの外周囲に張設され、タイミングベルトとともに回転するシールベルトと、タイミングベルトと摺動ガイドと摺動体と支持体とシールベルトからなる駆動手段を内包し、タイミングベルトの進行方向に支持体が突出するスリットを有するハウジングと、を有し、スリットは、シールベルトにより閉鎖され、支持体は、スリットから突出し、その先端にハンド部を備えたものである。
本発明によれば、シールベルトをタイミングベルトの外周囲に張設し、タイミングベルトとともに回転するようにしているので、ハウジング内部の構成を簡略化できるとともに、全体的に省スペース化を図ることができる。これにより、摺動体の移動と連動して移動するハンド部の移動距離も従来より長く設定でき、搬送効率を向上させることができる。
本発明のうち第2の態様に係るものは、第1の態様に係るリニアアクチュエータであって、シールベルトとタイミングベルトは、一体的に結合して設けられたものである。
本発明によれば、シールベルトとタイミングベルトとが一体的に結合して設けられているので、シールベルトとタイミングベルトがずれることなく、シールベルトによりハウジングのスリットを確実に閉鎖させることができる。
本発明のうち第3の態様に係るものは、第1または第2の態様に係るリニアアクチュエータであって、ハウジングは、駆動手段を2組対称にして内包し、対向する面にそれぞれの駆動手段の支持体が突出するスリットを有し、支持体の先端に設けられたハンド部は、ハウジングのスリットが形成された面と異なる面上で、上下方向に所望の間隔をあけ、進行方向の中心位置が同一で重畳して配されたものである。
本発明によれば、ハウジングの対向する面に形成されているスリットから突出させたハンド部をスリットが形成された面と異なる面上で、上下方向に所望の間隔をあけ、進行方向の中心位置が同一で重畳して配しているので、リニアアクチュエータの現状の高さで、またはリニアアクチュエータの高さを変更するのみで、ハンド部が半導体部品の収納容器に接触することなく、一方のハンド部で半導体部品を取りながら、他方のハンド部でも半導体部品を取ることができる。これにより、半導体部品の搬送効率を向上させることができる
本発明によれば、シールベルトをタイミングベルトの外周囲に張設し、タイミングベルトとともに回転するようにしているので、リニアアクチュエータ内部のスペースを有効に利用でき、搬送効率を向上させることができる。
本発明の一実施形態におけるリニアアクチュエータの斜視図である。 同リニアアクチュエータの内部構造を示す図である。 (a)同リニアアクチュエータの上面図である。 (b)同リニアアクチュエータの側面一部断面図である。 図3(a)のA−A断面を示す図である。 図3(b)のB−B断面を示す図である。 図4のC−C断面を示す図である。 (a) 従来のアクチュエータ全体を示す縦断面図である。 (b) 図7(a)のD−D線に沿う断面図である。 (c) 図7(a)のE−E線に沿う断面図である。 (d) 図7(a)のF−F線に沿う断面図である。
以下、本発明のリニアアクチュエータの一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図1は本発明の一実施形態におけるリニアアクチュエータの斜視図であり、図2は同リニアアクチュエータの内部構造を示す図であり、図3(a)は同リニアアクチュエータの上面図であり、図3(b)は同リニアアクチュエータの側面一部断面図であり、図4は図3(a)のA−A断面を示す図であり、図5は図3(b)のB−B断面を示す図であり、図6は図4のC−C断面を示す図である。
図1、図2に示すように、リニアアクチュエータ1は、主として、ハウジング2と、摺動体3(左摺動体3a、右摺動体3b)と、移動体4(左移動体4a、右移動体4b)と、シールベルト5(左シールベルト5a、右シールベルト5b)と、タイミングベルト6(左タイミングベルト6a、右タイミングベルト6b)と、支持体7(左支持体7a、右支持体7b)とを備えている。ここで、左摺動体3a、左移動体4a、左シールベルト5a、左タイミングベルト6a、左支持体7aは、それぞれハウジング2の左側に設けられた摺動体3、移動体4、シールベルト5、タイミングベルト6、支持体7であり、また、右摺動体3b、右移動体4b、右シールベルト5b、右タイミングベルト6b、右支持体7bは、それぞれハウジング2の右側に設けられた摺動体3、移動体4、シールベルト5、タイミングベルト6、支持体7である。なお、本実施形態では、ハウジング2の左側に設けられた部材とハウジング2の右側に設けられた部材はそれぞれ左右対称の同一部材であるので、以下では、両者を併せて摺動体3、移動体4、シールベルト5、タイミングベルト6、支持体7として説明する(その他の部材も同様)。また、本実施形態では、摺動体3と移動体4とシールベルト5とタイミングベルト6と支持体7をそれぞれ2組左右対称に設けたが、これに限らず、摺動体3と移動体4とシールベルト5とタイミングベルト6を一組のみ設けたものであってもよい。
ハウジング2は、内部が空洞で四角柱形状であり、左右の側面8(左側面8a、右側面8b)に外部に開いたタイミングベルト6の進行方向に長く延びるスリット9(左スリット9a、右スリット9b)が形成されている。ハウジング2の内部には、摺動体3を案内するための凸状の摺動ガイド10(左摺動ガイド10a、右摺動ガイド10b)が左右に設置されている(図4、図5参照)。
摺動体3は、下部に凹部が形成され、その凹部が凸状の摺動ガイド10に嵌合されて、ハウジング2に設けられたスリット9に沿ってタイミングベルト6の進行方向に摺動するものである。このように、摺動体3は、摺動ガイド10に案内されながらスリット9に沿ってタイミングベルト6の進行方向に摺動する。移動体4は、摺動体3の上部で摺動体3と一体的に結合されている。そして、移動体4は、摺動体3が摺動することにより摺動体3と一体的に移動する。
タイミングベルト6は、移動体4を移動させるベルトである、このタイミングベルト6は、2つのプーリ11(前方プーリ11A(左前方プーリ11Aa、右前方プーリ11Ab)、後方プーリ11B(左後方プーリ11Ba、右後方プーリ11Bb))を介してハウジング2内に軸間方向可動に張設されている。すなわち、タイミングベルト6は、前方プーリ11Aと後方プーリ11Bをそれぞれ軸として2軸間に張設され、この2軸間において正逆方向に回転することができる。この2個のプーリ11のうち、前方プーリ11Aは駆動モータ13(左駆動モータ13a、右駆動モータ13b)により駆動される駆動プーリであり、後方プーリ11Bは駆動モータにより駆動されない従動プーリである。また、このタイミングベルト6は、プーリ11の側面の中間付近の小径プーリ部11Xに嵌合して張設されている(図3(b)参照)。このタイミングベルト6の内側面にはタイミングベルト歯部16(左タイミングベルト歯部16a、右タイミングベルト歯部16b)が設けられ、タイミングベルト歯部16はプーリ11の小径プーリ部11Xの側面に設けられた小径プーリ部歯部(図示略)と噛み合うように構成されている。そして、この駆動モータ13が駆動することにより前方プーリ11Aが回転し、その回転に伴ってタイミングベルト6も回転する。ここで、駆動モータ13は、ハウジング2の外部からボルト(図示略)で取り付けられ、前方プーリ11Aは駆動モータ13の回転軸を中心として回転する。また、後方プーリ11Bは、ハウジング2の外部から取り付けられたプーリ回転支軸12(左プーリ回転支軸12a、右プーリ回転支軸12b)を中心として回転する。このように、駆動モータ13が駆動することにより、タイミングベルト6と結合されている移動体4が摺動体3とともに摺動ガイド10上を往復直線摺動する。ここで、移動体4のタイミングベルト6と接触する面には移動体歯部19(移動体歯部19a、移動体歯部19b)が形成され、その移動体歯部19にタイミングベルト歯部16が噛み合うことにより、移動体4はタイミングベルト6と一体になって移動することができる(図6参照)。なお、本実施形態では、前方プーリ11Aを駆動プーリとし、後方プーリ11Bを従動プーリとしたが、これに限らず、いずれもプーリ11も駆動プーリとしてもよい。また、本実施形態では、2個のプーリ11を用いてタイミングベルト6を張設したが、これに限らず、前方プーリ11Aと後方プーリ11Bの間に他のプーリを設け、3個以上のプーリ11を用いてタイミングベルト6を張設させてもよい。ここで、摺動ガイド10は、タイミングベルト6の内側で、前方プーリ11Aと後方プーリ11Bの間、すなわち、プーリ11の長手側の軸間方向(タイミングベルト6の進行方向)に配されている。
シールベルト5は、帯状形状をしており、移動体4とともに移動しながらハウジング2のスリット9を閉鎖するものである。ここで、ハウジング2のスリット9を閉鎖するとは、スリット9をシールベルト5で塞ぎ、ハウジング2の内部からスリット9を介しハウジング2の外部にゴミや塵埃などが出ないようにしていることを意味し、スリット9とシールベルト5の間にハウジング2の内部からスリット9を介しハウジング2の外部にゴミや塵埃などが出ない程度の隙間が存在する場合も含まれる。このシールベルト5は、タイミングベルト6の外周囲に沿って、2個のプーリ11(前方プーリ11A、後方プーリ11B)を軸として張設されている。具体的には、シールベルト5は、タイムングベルト6の外側面に結合して設けられ、タイミングベルト6が張設されているプーリ11の小径プーリ部11Xと一体になったプーリ11の上下プーリ部11Yを介して張設されている。このように、シールベルト5は、タイミングベルト6とともに回転することができる。なお、本実施形態では、シールベルト5とタイミングベルト6を一体的に結合して設けたが、これに限らず、タイミングベルト6をシールベルト5と別体にして、タイミングベルト6をシールベルト5の内側面に沿って設けてもよい。また、本実施形態では、小径プーリ部11Xと一体の上下プーリ部11Yからプーリ11を構成したが、これに限らず、小径プーリ部11Xと別体の上下プーリ部11Yを組み立ててプーリ11を構成してもよい。
支持体7は、タイミングベルト6とシールベルト5を介して移動体4とビス17により結合している(図6参照)。すなわち、支持体7には支持体ビス取付孔(図示略)が設けられ、またシールベルト5にはシールベルトビス取付孔(図示略)が設けられている。そして、タイミングベルト6を移動体4のタイミングベルト取付穴18(タイミングベルト取付穴18a、タイミングベルト取付穴18b)に装着した後、ビス17を支持体7の支持体ビス取付孔(図示略)およびシールベルト5のシールベルトビス取付孔(図示略)に挿入して支持体7と移動体4を結合することにより、支持体7とシールベルト5とタイミングベルト6と移動体4が固定される。これにより、移動体4の移動に伴って、支持体7およびシールベルト5も可動することになる。支持体7は、ハウジング2のスリット9から突出してハウジング2の上部に延び、ハウジング2の上部には半導体部品などの精密部品を載せるためのハンド部14(左ハンド部14a、右ハンド部14b)が形成されている。この支持体7の左ハンド部14aと右ハンド部14bは、ハウジング2の上面上で、左ハンド部14aが右ハンド部14bの下方に所望の間隔をあけて、左ハンド部14aと右ハンド部14bの進行方向の中心位置が同一になるように配置されている。ここで、所望の間隔とは、ハンド部14に載せる物(たとえば、半導体部品)の高さより高い間隔である。このようにすることにより、下部のハンド部14に半導体部品を載せた状態で、上部のハンド部14を自由に移動させることができる。なお、本実施形態では、左ハンド部14aを右ハンド部14bの下部に配置させたが、これに限らず、右ハンド部14bを左ハンド部14aの下部に配置させてもよい。このように、ハウジング2は、タイミングベルト6と摺動ガイド10と摺動体3と支持体7とシールベルト5からなる駆動手段を2組対称に内包して構成されている。
ハウジング2の前方側面2aと後方側面2cには排圧機構(図示略)が設けられている。この排圧機構は、ハウジング2の前方側面2aと後方側面2cに設けられた排圧口と、その排圧口に接続された排圧チューブと、排圧チューブを介しハウジング2内の内気を吸引するポンプから構成されている。この排圧機構により、ハウジング2内の内気が吸引され、ハウジング2の内部が減圧されて負圧状態に保たれる。また、排圧機構(図示略)は、ハウジング2の前方側面2aと後方側面2cに設けられた排圧口と、その排圧口全体を覆う塵埃などを通さないフィルターから構成するものであってもよい。この排圧機構によっても、ハウジング2の内部の塵埃などをハウジング2の外部に出すことなく、ハウジング2の内気をハウジング2の外部に排気することができる。なお、本実施形態では、ハウジング2の前方側面2aと後方側面2cに排圧機構(図示略)を設けたが、これに限らず、ハウジング2の壁面であれば他の壁面に排圧機構を設けたものであってもよい。
リニアアクチュエータ1の下部には、回転昇降支軸15が設けられている。この回転昇降支軸15により、リニアアクチュエータ1を上下方向に昇降させることができるとともに回転させることができる。
次に、本発明の一実施形態におけるリニアアクチュエータの動作、作用について説明する。リニアアクチュエータ1は、操作スイッチ(図示略)が操作されることにより、あらかじめ作成されたプログラムに従い作動するが、ここでは、リニアアクチュエータ1の基本動作について説明する。
まず、操作スイッチ(図示略)が操作されることにより、所定のプログラムに従って、支持体7のハンド部14が半導体部品の収納容器内の半導体部品に向かって移動する。具体的には、回転昇降支軸15によりリニアアクチュエータ1を昇降回転させて、支持体7のハンド部14を移動させようとする半導体部品の方向に向ける。そして、駆動モータ13によりプーリ11を回転させ、プーリ11に張設されているタイミングベルト6により移動体4を摺動体3および支持体7とともに半導体部品の方向に前進移動させる。このようにして、支持体7のハンド部14を移動させようとする半導体部品の下部に移動させることができる。そして、支持体7のハンド部14を半導体部品の下部に移動させた後は、回転昇降支軸15によりリニアアクチュエータ1を上昇させ、それに伴ってハンド部14が上昇することにより、ハンド部14上に半導体部品を保持することができる。なお、このように支持体7が前進した場合でも、シールベルト5が移動体4とともに移動するので、ハウジング2のスリット9はシールベルト5により閉鎖されている状態を維持することができる。
次に、半導体部品を載せた支持体7のハンド部14をハウジング2の上部に後退させる。具体的には、駆動モータ13を上述と逆回転させることにより、支持体7を後退移動させて、半導体部品が載せられているハンド部14をハウジング2の上部に移動させる。このようにして、支持体7のハンド部14に載せられた半導体部品をハウジング2の上部に移動させることができる。なお、このように支持体7が後退させた場合でも、シールベルト5が移動体4とともに移動するので、ハウジング2のスリット9はシールベルト5により閉鎖されている状態を維持することができる。
次に、支持体7のハンド部14に載せられている半導体部品を他の場所に移動させる。具体的には、回転昇降支軸15によりリニアアクチュエータ1を回転昇降させて、支持体7のハンド部14を半導体部品の移動場所の方向に向ける。そして、駆動モータ13によりプーリ11を回転させ、プーリ11に張設されているタイミングベルト6により移動体4を摺動体3および支持体7とともに半導体部品の移動場所に前進移動させる。そして、支持体7のハンド部14上の半導体部品を他の場所まで前進移動させた後は、他の場所において、回転昇降支軸15によりリニアアクチュエータ1を降下させ、それに伴ってハンド部14が降下することにより、他の場所に半導体部品が降ろすことができる。その後、支持体7のハンド部14を後退させる。このように、半導体部品が移動可能になり半導体部品を他の場所に移動させることができる。
また、本実施形態のリニアアクチュエータ1は、左支持体7aの左ハンド部14aに半導体部品を載せている状態で、右駆動モータ13bにより右プーリ11bを回転させ、半導体部品の収納容器内の半導体部品を右ハンド部14bに載せることもできる。また、ハンド部14の上下方向に間隔と半導体部品の収納容器の半導体部品の上下方向の間隔が同じ、若しくは正数倍の比例の関係である場合は、左支持体7aの左ハンド部14aと右支持体7bの右ハンド部14bを同時に前進させることにより、半導体部品の収納容器内の別々の半導体部品を左ハンド部14a上および右ハンド部14b上に同時に載せることもできる。このように、ハンド部14をハウジング2のある面上で、上下方向に所望の間隔をあけ、進行方向の中心位置が同一で重畳して配しているので、リニアアクチュエータ1の現状の高さで、またはリニアアクチュエータ1の高さを変更するのみで、ハンド部14が半導体部品の収納容器に接触することなく、一方のハンド部14で半導体部品を取りながら、他方のハンド部14でも半導体部品を取ることができる。これにより、左ハンド部14aおよび右ハンド部14bがそれぞれ独立して作業することができるので、半導体部品の搬送効率を向上させることができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以下、本発明の変形例について説明する。
(1) 本実施形態では、摺動体3と移動体4を別々の構成として説明したが、これに限らず、摺動体3と移動体4とを一体として摺動体とみなしてもよい。この場合、摺動体はタイミングベルト6により摺動ガイド10上を往復直線摺動し、また摺動体はタイミングベルト6を支持体7との間で挟持している。
(2) 本実施形態では、半導体部品をハンド部14に載せると説明したが、これに限らず、半導体部品をハンド部14により把持するようにしてもよい。この場合のハンド部14は、半導体部品を把持する把持手段(図示略)を有するものである。
(3) 本実施形態では、支持体7のハンド部14はハウジング2の上部に配置させたものであったが、これに限らず、ハウジング2の対向する面にスリット9を形成し、支持体7のハンド部14をスリット9が形成された面と異なる面(たとえば、ハウジング2の下面)上で、上下方向に所望の間隔をあけ、進行方向の中心位置が同一で重畳して配するようにしてもよい。
(4) 本実施形態では、シールベルト5を支持体7と移動体4の間に挟んで結合させたが、これに限らず、シールベルト5を支持体7と移動体4の間に挟まず、シールベルト5と移動体4とをビスにより固定し、支持体7と移動体4とを他のビスにより固定してもよい。ここで、ビスに代えてボルトを用いて固定してもよい(本実施形態でも同様)。また、シールベルト5を固定する際に、シールベルト5を移動体4内で分離させて固定してもよい。
1 リニアアクチュエータ
2 ハウジング
3 摺動体
4 移動体
5 シールベルト
6 タイミングベルト
7 支持体
8 側面
9 スリット
10 摺動ガイド
11 プーリ
12 プーリ回転支軸
13 駆動モータ
14 ハンド部
15 回転昇降支軸
16 タイミングベルト歯部
17 ビス
18 タイミングベルト取付穴
19 移動体歯部

Claims (3)

  1. 複数の軸間に張設され、正逆方向に回転されるタイミングベルトと、
    該タイミングベルトの内側で、前記タイミングベルトの進行方向に配した摺動ガイドと、
    前記タイムングベルトにより前記摺動ガイド上を往復直線摺動する摺動体と、
    前記タイミングベルトを前記摺動体との間で挟持する支持体と、
    前記タイミングベルトの外周囲に張設され、前記タイミングベルトとともに回転するシールベルトと、
    前記タイミングベルトと前記摺動ガイドと前記摺動体と前記支持体と前記シールベルトからなる駆動手段を内包し、前記タイミングベルトの進行方向に前記支持体が突出するスリットを有するハウジングと、を有し、
    前記スリットは、前記シールベルトにより閉鎖され、
    前記支持体は、前記スリットから突出し、その先端にハンド部を備えたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
  2. 前記シールベルトと前記タイミングベルトは、一体的に結合して設けられたことを特徴とする請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  3. 前記ハウジングは、前記駆動手段を2組対称にして内包し、対向する面にそれぞれの駆動手段の前記支持体が突出するスリットを有し、
    前記支持体の先端に設けられた前記ハンド部は、前記ハウジングの前記スリットが形成された面と異なる面上で、上下方向に所望の間隔をあけ、進行方向の中心位置が同一で重畳して配されたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のリニアアクチュエータ。




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