JP2017008971A - 一軸アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングベルトの張力をコンパクトな構成で調整し、且つ、常時定位置で固定し得る一軸アクチュエータ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】一軸アクチュエータ１０は、スライドテーブル１１と、スライドテーブル１１を移動させるスライドテーブル移動構造とを有する。スライドテーブル移動構造は、ボールねじ機構２０と直動案内機構３０とが組み合わされて構成されている。モータ２と一軸アクチュエータ１０との間の位置に、タイミングベルト４３の張力を調整する張力調整部５０を設けた。張力調整部５０は、タイミングベルト４３の張力を調整するスプリング５３と、スプリング５３の位置決めをする位置決め用ブロック５１と調整用ブロック５６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの出力軸からの駆動力を、タイミングベルトを介して一軸アクチュエータの入力軸に入力する一軸アクチュエータ装置に関する。

この種の一軸アクチュエータ装置として、例えば特許文献１ないし２に記載の技術が開示されている。これら文献に記載されるように、この種の一軸アクチュエータ装置は、モータの出力軸と一軸アクチュエータの入力軸との間にタイミングベルトが架け渡され、モータの出力軸からの駆動力が一軸アクチュエータの入力軸に入力されるようになっている。

特開２０１４−７０６９８号公報（図２、段落００３１） 特開２００５−３２１０６２号公報（図１、段落００２５、２９）

しかし、特許文献１記載の技術では、タイミングベルトは、「張力がかかった状態に取り付けられる」と記載されるものの、同文献の開示からは、タイミングベルトの張力を調整するための構造が不明である。そのため、タイミングベルトの張力を適切に調整する上で検討の余地がある。
これに対し、特許文献２記載の技術では、タイミングベルトを有するタイミングベルト機構が折り返しボックス内に収容され、モータがＬ金具を介して折り返しボックスに取付けられている。そして、Ｌ金具の外側面には調整ねじが外側面から張り出して取り付けられ、この調整ねじを締め込んで、調整ねじの先端を折り返しボックスの外側面に押し付けることにより、タイミングベルトの張力を調整可能になっている。

しかしながら、特許文献２記載の技術では、調整ねじがＬ金具の外側面から張り出して取り付けられているので、一軸アクチュエータ装置の外形寸法が大きくなるという問題がある。また、張り出している調整ねじが他の部材と干渉するおそれがある。さらに、調整ねじで押し付けた力で調整位置を保持するものの、振動や経時変化等により調整ねじが緩むおそれがある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、タイミングベルトの張力をコンパクトな構成で調整し、且つ、常時定位置で固定し得る一軸アクチュエータ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置は、スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータと、該一軸アクチュエータの入力軸と並行に配置される出力軸を有するモータと、前記モータの出力軸と前記一軸アクチュエータの入力軸とを繋ぐタイミングベルト機構とを備え、前記タイミングベルト機構により前記モータの出力軸からの駆動力が前記一軸アクチュエータの入力軸にタイミングベルトを介して入力されて、前記スライドテーブルを一の軸線上で前記直動案内機構により案内しつつ前記ボールねじ機構により移動させる一軸アクチュエータ装置であって、前記モータと前記一軸アクチュエータとの間の位置に、前記タイミングベルトの張力を調整する張力調整部を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置によれば、タイミングベルトの張力を調整する張力調整部を有するので、タイミングベルトの張力を適切に調整することができる。そして、この張力調整部は、モータと一軸アクチュエータとの間の位置に設けられているので、一軸アクチュエータ装置の外形寸法に張力調整部が影響を与えることがない。よって、タイミングベルトの張力を調整可能としつつ、一軸アクチュエータ装置をコンパクトに構成することができる。

ここで、本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置において、前記張力調整部は、前記タイミングベルトの張力を調整するスプリングと、該スプリングの位置を固定する複数のブロックとを有することは好ましい。
このような構成であれば、スプリングによってタイミングベルトの張力を調整可能とし、さらに、スプリングによって、調整後のブロックの位置を固定することができる。そのため、常時定位置で固定することが可能となり振動や経時変化等による緩みを防止または抑制する上で好適である。

上述のように、本発明によれば、タイミングベルトの張力をコンパクトな構成で調整することができる。

本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置の一実施形態を説明する模式的平面図である。 図１の正面図である。 図１の左側面図である。 図１の右側面図であり、同図では、タイミングベルト機構を囲むケーシングを取り外した状態を図示している。 図２のＺ−Ｚ断面の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１に示すように、この一軸アクチュエータ装置１は、モータ２、一軸アクチュエータ１０およびタイミングベルト機構４０を備える。モータ２は、自身のフランジ３がモータブラケット５にボルト９で取り付けられている。モータ２は、一端面に出力軸４を有し、出力軸４は、モータブラケット５の反対側まで張り出している。
一軸アクチュエータ１０は、スライドテーブル１１と、スライドテーブル１１を移動させるスライドテーブル移動構造とを有する。スライドテーブル移動構造は、ボールねじ機構２０と直動案内機構３０とが組み合わされて構成されている。

詳しくは、本実施形態の一軸アクチュエータ１は、長手方向に延びる略Ｕ字状の凹部１２uを上面中央部に有する長尺な筐体１２を備える。筐体１２の両端には、軸受ブロック
１３，１４がそれぞれ装着されている。筐体１２の凹部１２u内には、凹部１２uの底面１２ｄに、直動案内機構３０の案内レール３１が長手方向の略全長に亘って固定されている。
案内レール３１上には、図５に筐体１２の断面を示すように、直動案内機構３０のスライダ３２が、転動体（不図示）を介して跨設されている。スライダ３２内には、転動体を循環させるための転動体循環機構（不図示）が設けられている。

スライダ３２の上部には、ブロック状のスライドテーブル１１が固定されている。スライドテーブル１１は、直動案内機構３０のスライダ３２と一体に案内レール３１に沿ってスライド移動可能になっている。なお、図５では、スライドテーブル１１と筐体１２の凹部１２uの開口部との隙間を覆う防塵用のカバー部材を図示しているが、図１ではカバー部材の図示を省略している。
さらに、スライドテーブル１１の中央には、図５に示すように、スライダ３２よりも上方の位置に、軸方向に沿って円形の貫通孔１１ｂが形成され、この貫通孔１１ｂに、円筒状のボールねじナット２２が固定されている。ボールねじナット２２には、長尺なねじ軸２１が軸方向に沿って貫通している。

ねじ軸２１は、図１に示すように、筐体１２の凹部１２u内に設けられ、筐体１２の長
手方向両端部に設けられた軸受ブロック１３，１４に、自身両端部が回転自在に支持されている。ねじ軸２１の外周面には、ねじ溝が形成されている。一方、図５に示したボールねじナット２２の内周面には、ねじ軸２１のねじ溝に対向するねじ溝（不図示）が形成されている。ねじ軸２１とボールねじナット２２とは、両ねじ溝間に転動自在に配設された複数のボール（不図示）を介して螺合している。また、ボールねじナット２２には、複数のボールを循環させるためのボール循環機構（不図示）が設けられている。

ここで、ねじ軸２１は、一軸アクチュエータ１０の入力軸になっている。図１に示すように、本実施形態では、ねじ軸２１は、一軸アクチュエータブラケット１８側に固定された軸受ブロック１４側の端部が入力部２１ｎとなっており、この入力部２１ｎが、軸受ブロック１４からタイミングベルト機構４０側に張り出している。
入力部２１ｎの側を支持する軸受ブロック１４は、図４に示すように、一軸アクチュエータブラケット１８にボルト２１ｋで取り付けられている。また、一軸アクチュエータブラケット１８は、４本のブラケット固定ボルト６によって、モータブラケット５に取り付けられる。モータブラケット５には、図１に示す軸線ＣＬ２の位置を中心として、図３に示すように、対角線方向の４か所に雌ねじ７が等配して設けられている。

また、一軸アクチュエータブラケット１８には、モータブラケット５の各雌ねじ７（図１参照）に対向する位置に、図４に示すように、タイミングベルト４３の張設方向Ｈ（同図の水平方向）に沿って長穴８がそれぞれ延設されている。これにより、対面する二つのブラケット５、１８の相互は、後述する張力調整部５０での調整後に、４本のブラケット固定ボルト６を増し締めすることによって強固に固定可能になっている。

上記構成により、図１に示すように、モータ２の出力軸４の軸線ＣＬ２は、一軸アクチュエータ１０の入力軸であるねじ軸２１の軸線ＣＬ１と並行に配置される。そして、上記タイミングベルト機構４０は、モータ２の出力軸４と一軸アクチュエータ１０の入力軸であるねじ軸２１とを駆動力を伝達可能に繋いでいる。
本実施形態では、タイミングベルト機構４０は、モータ２の出力軸４に同軸に固定される駆動プーリ４１と、ねじ軸２１の入力部２１ｎに同軸に固定される従動プーリ４２と、駆動プーリ４１と従動プーリ４２とに架け渡されるタイミングベルト４３とを有する。なお、タイミングベルト機構４０の周囲は、直方体状の箱型に形成された着脱可能なケーシング４４によって全体が覆われている。

この一軸アクチュエータ装置１は、上述の構成により、一軸アクチュエータ１０の入力部２１ｎとモータ２の出力軸４とは、相互にタイミングベルト４３を介して連結され、タイミングベルト機構４０によりモータ２の出力軸４からの駆動力が一軸アクチュエータ１０のねじ軸２１に入力される。
これにより、回転駆動力が入力軸であるねじ軸２１に入力されると、回転駆動力は、ボールねじ機構２０によりボールねじナット２２の直線方向への推進力に変換され、ボールねじナット２２と一体に設けられたスライドテーブル１１が、一の軸線ＣＬ１上で直動案内機構３０により案内されつつボールねじ機構２０により移動するようになっている。

ここで、この一軸アクチュエータ装置１は、図１および図３に示すように、モータ２と一軸アクチュエータ１０との間の位置に、タイミングベルト機構４０のタイミングベルト４３の張力を調整する張力調整部５０を備えている。本実施形態の張力調整部５０は、タイミングベルト４３の張力を調整するスプリング５３と、スプリング５３の位置決めをする位置決め用ブロック５１と調整用ブロック５６とを有する。

取付けブロック５４の基部には、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８とを嵌合させるインロー嵌合部５４ｋが設けられている。このインロー嵌合部５４ｋは、タイミングベルト４３の張設方向Ｈには、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８との相互の移動を許容しつつ、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８との対面する方向（張設方向Ｈと直交方向）には、相互の移動を拘束する嵌合構造を有する。

これにより、この張力調整部５０は、インロー嵌合部５４ｋの嵌合構造によって、スプリング５３の締め付けによる突っ張りによって張設されたタイミングベルトのベルト反力に抗し、モータ２の出力軸４の軸線ＣＬ２と一軸アクチュエータ１０の入力軸であるねじ軸２１の軸線ＣＬ１との距離Ｌが、モータ２の回転、振動により変化しないように張力調整部５０によって維持し、モータ２の出力軸４と一軸アクチュエータ１０の入力軸であるねじ軸２１との二軸の並行を保持可能になっている。

次に、この一軸アクチュエータ装置１の張力調整部５０によるタイミングベルト４３の張設方法および作用・効果について説明する。
この一軸アクチュエータ装置１でタイミングベルト４３の張力を調整する際は、まず、作業者は、４本のブラケット固定ボルト６を仮締め状態にして、タイミングベルト４３の張設方向Ｈに対し、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８相互の移動を許容可能な状態とする。

次いで、作業者は、一軸アクチュエータ１０の軸受ブロック１４の側面１４ｍに、張力調整部５０を当接するように締め込む。これにより、スプリング５３の突っ張りによって、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８とは、長穴８の調整範囲で張設方向Ｈに相対的にスライド移動する。そのため、タイミングベルト４３の張力を調整することができる。

このように、この一軸アクチュエータ装置１は、タイミングベルト４３の張力を調整する張力調整部５０を有するので、タイミングベルト４３の張力を適切に調整することができる。そして、この一軸アクチュエータ装置１によれば、張力調整部５０は、モータ２と一軸アクチュエータ１０との間の位置に設けられているので、一軸アクチュエータ装置１の外形寸法に張力調整部５０が影響を与えることがない。よって、この一軸アクチュエータ装置１によれば、タイミングベルト４３の張力を調整可能としつつ、一軸アクチュエータ装置１をコンパクトに構成することができる。

さらに、張力調整部５０は、タイミングベルト４３の張力を調整する調整用ブロック５６と、調整用ブロック５６の位置を固定するスプリング５３とを有するので、調整用ブロック５６の突っ張りによってタイミングベルト４３の張力を調整可能とし、さらに、スプリング５３によって、調整後の調整用ブロック５６の位置をより確実に固定することができる。そのため、この一軸アクチュエータ装置１によれば、振動や経時変化等による調整用ブロック５６の緩みを防止または抑制する上で好適である。

また、この一軸アクチュエータ装置１は、取付けブロック５４の基部にインロー嵌合部５４ｋが設けられ、インロー嵌合部５４ｋは、タイミングベルト４３の張設方向Ｈには、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８と相互の移動を許容しつつ、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８との対面する方向には、相互の移動を拘束する嵌合構造を有する。

よって、この一軸アクチュエータ装置１によれば、タイミングベルト４３の張設作業中において、調整用ブロック５６の突っ張りによって張設されたタイミングベルト４３のベルト反力に抗して、モータ２の出力軸４と一軸アクチュエータ１０のねじ軸２１との二軸の並行を保持することができる。
以上説明したように、この一軸アクチュエータ装置１によれば、タイミングベルト４３の張力をコンパクトな構成で調整することができる。なお、本発明に係る一軸アクチュエータ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

１ 一軸アクチュエータ装置
２ モータ
３ フランジ
４ 出力軸
５ モータブラケット
６ ブラケット固定ボルト
７ 雌ねじ
８ 長穴
９ ボルト
１０ 一軸アクチュエータ
１１ スライドテーブル
１２ 筐体
１３ 軸受ブロック
１４ 軸受ブロック
１８ 一軸アクチュエータブラケット
２０ ボールねじ機構
２１ ねじ軸（入力軸）
２２ ボールねじナット
３０ 直動案内機構
３１ 案内レール
３２ スライダ
４０ タイミングベルト機構
４１ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
４３ タイミングベルト
４４ ケーシング
５０ 張力調整部
５１ 位置決め用ブロック
５３ スプリング
５４ 取付けブロック
５５ 取付けボルト
５６ 調整用ブロック

Claims (2)

1. スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータと、該一軸アクチュエータの入力軸と並行に配置される出力軸を有するモータと、前記モータの出力軸と前記一軸アクチュエータの入力軸とを繋ぐタイミングベルト機構とを備え、
   前記タイミングベルト機構により前記モータの出力軸からの駆動力が前記一軸アクチュエータの入力軸にタイミングベルトを介して入力されて、前記スライドテーブルを一の軸線上で前記直動案内機構により案内しつつ前記ボールねじ機構により移動させる一軸アクチュエータ装置であって、
   前記モータと前記一軸アクチュエータとの間の位置に、前記タイミングベルトの張力を調整する張力調整部を有することを特徴とする一軸アクチュエータ装置。
2. 前記張力調整部は、前記タイミングベルトの張力を調整するスプリングと、該スプリングの位置を固定する複数のブロックとを有する請求項１に記載の一軸アクチュエータ装置。

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