JP2023023331A - Actuator and guide device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータおよび案内装置に関する。 The present invention relates to actuators and guides.
スライダに設けられたローラで円弧状のガイドを両側から挟み込むことにより、円弧状のガイドに沿ってスライダを移動させる技術が知られている。 A technique is known in which a slider is moved along an arc-shaped guide by sandwiching the arc-shaped guide from both sides with rollers provided on the slider.
特許文献1には、軌道体に沿って移動自在に設けられた移動体は、複数の転走面を転走する複数の回転体を有し、複数の回転体が複数の転走面に接触するそれぞれの接点が、軌道体の長手方向と直交する断面において、同一直線上に配置されている運動案内装置が開示されている。
In
特許文献2には、ガイドに配置された第1ローラと第3ローラの接触角線が右下がりに傾斜し、第2ローラと第4ローラの接触角線が右上がりに傾斜し、第2ローラと第3ローラがガイドの上側に配置され、第1ローラと第4ローラが、ガイドの下側に配置される運動案内装置が開示されている。 In Patent Document 2, the contact angle line of the first roller and the third roller arranged in the guide is inclined downward to the right, the contact angle line of the second roller and the fourth roller is inclined upward to the right, and the second roller and a third roller are arranged above the guide, and the first roller and the fourth roller are arranged below the guide.
特許文献3には、支持部材に移動可能に設けられたシール部材は、ガイドの曲線部の湾曲の外側に接触する第1接触部と、ガイドの曲線部の湾曲の内側に接触し、第1接触部と一体の第2接触部と、を有する運動案内装置が開示されている。 In Patent Document 3, a seal member movably provided on a support member includes a first contact portion that contacts the outer side of the curved portion of the guide, a first contact portion that contacts the inner side of the curved portion of the guide, and a first contact portion. A motion guide is disclosed having a contact portion and an integral second contact portion.
特許文献4には、可撓性を有するシャフトは、周面において螺旋状に形成された係合部を有し、被係合部は、シャフトの係合部に係合し、係合部に沿う方向である第1方向に移動可能であり、第1方向に直交する第2方向におけるケース部に対する位置が固定されている駆動装置が開示されている。 In Patent Document 4, the shaft having flexibility has an engaging portion formed spirally on the peripheral surface, and the engaged portion engages with the engaging portion of the shaft and engages with the engaging portion. A driving device is disclosed which is movable in a first direction along which the position relative to the case portion is fixed in a second direction orthogonal to the first direction.
特許文献5には、弧状レードレイルを下方から支持して滑動し得るように弧状レードレイルの凹側面にローラを並べ、そのローラが外れないように溝または突起を設置した弧状レードレイルが開示されている。 Patent Document 5 discloses an arcuate ladle rail in which rollers are arranged on the concave side surface of the arcuate ladle rail so that the arcuate ladle rail can be slid while being supported from below, and grooves or protrusions are installed so that the rollers do not come off.
しかしながら、特許文献1~5に開示の技術では、曲線状のガイドに沿ったスライダの駆動および位置決めが困難だった。
そこで、本発明の一態様は、曲線状のガイドに沿ったスライダの駆動および位置決めが可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
また、本発明の一態様は、曲線状のガイドに沿ったスライダの走行安定性を向上させることが可能な案内装置を提供することを目的とする。
However, with the techniques disclosed in
Accordingly, an object of one aspect of the present invention is to provide an actuator capable of driving and positioning a slider along a curved guide.
Another object of one aspect of the present invention is to provide a guide device capable of improving running stability of a slider along a curved guide.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るアクチュエータは、少なくとも一部に曲線部を有するガイドと、前記ガイドに沿って移動可能なスライダと、ねじ軸の回転運動をナットの直動運動に変換し、前記スライダに伝える変換部と、前記曲線部の曲線形状に応じて前記スライダに対して回動可能に前記ナットを支持する第1支持部材とを備える。 In order to solve the above problems, an actuator according to an aspect of the present invention includes a guide having a curved portion at least in part, a slider movable along the guide, and a linear motion of a nut by rotating a screw shaft. A converting portion that converts the motion into motion and transmits the motion to the slider, and a first support member that supports the nut so as to be rotatable with respect to the slider in accordance with the curved shape of the curved portion.
これにより、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてスライダに対してナットを回動させることができる。このため、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてスライダが傾いた場合においても、ナットの直動運動の安定性を確保することができる。このため、曲線部を有するガイドに沿ってスライダが移動する場合においても、変換部で変換された直動運動をスライダに伝えることが可能となり、曲線状のガイドに沿ったスライダの駆動および位置決めが可能となる。 Thereby, the nut can be rotated with respect to the slider according to the curved shape of the curved portion of the guide. Therefore, even if the slider is tilted according to the curved shape of the curved portion of the guide, the stability of the linear motion of the nut can be ensured. Therefore, even when the slider moves along a guide having a curved portion, the linear motion converted by the converting portion can be transmitted to the slider, and the slider can be driven and positioned along the curved guide. It becomes possible.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記第1支持部材は、前記ナットに固定された第1回動軸と、前記スライダに固定された第1固定部材と、前記第1固定部材に対して前記第1回動軸を回動可能に支持する第1軸受とを備える。 Further, according to the actuator of one aspect of the present invention, the first supporting member includes a first rotating shaft fixed to the nut, a first fixing member fixed to the slider, and the first fixing member. and a first bearing that rotatably supports the first rotating shaft with respect to the member.
これにより、スライダは、第1軸受を介して第1回動軸の周りを回動することができる。このため、第1支持部材は、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてスライダに対して回動可能にナットを支持することができる。 Thereby, the slider can rotate around the first rotation shaft via the first bearing. Therefore, the first support member can support the nut rotatably with respect to the slider according to the curved shape of the curved portion of the guide.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータは、前記曲線部の曲線形状に応じて前記ガイドに対して回動可能に前記ねじ軸を支持する第2支持部材をさらに備える。 Further, the actuator according to one aspect of the present invention further includes a second support member that supports the screw shaft so as to be rotatable with respect to the guide according to the curved shape of the curved portion.
これにより、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてガイドに対してねじ軸を回動させることができる。このため、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてねじ軸と直交する方向にスライダが移動した場合においても、ナットの直動運動の安定性を確保することができる。このため、曲線部を有するガイドに沿ってスライダが移動する場合においても、変換部で変換された直動運動をスライダに伝えることが可能となり、曲線状のガイドに沿ったスライダの駆動および位置決めが可能となる。 Thereby, the screw shaft can be rotated with respect to the guide according to the curved shape of the curved portion of the guide. Therefore, even when the slider moves in the direction orthogonal to the screw axis according to the curved shape of the curved portion of the guide, the stability of the linear motion of the nut can be ensured. Therefore, even when the slider moves along a guide having a curved portion, the linear motion converted by the converting portion can be transmitted to the slider, and the slider can be driven and positioned along the curved guide. It becomes possible.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記第2支持部材は、前記ねじ軸の第1端部を収容するケーシングと、前記ケーシングに固定された第2回動軸と、前記ガイドに固定された第2固定部材と、前記第2固定部材に対して前記第2回動軸を回動可能に支持する第2軸受とを備える。 Further, according to the actuator according to the aspect of the present invention, the second support member includes a casing that accommodates the first end of the screw shaft, a second rotation shaft fixed to the casing, the guide and a second bearing that rotatably supports the second rotating shaft with respect to the second fixing member.
これにより、ねじ軸は、第2軸受を介して第2回動軸の周りを回動することができる。このため、第2支持部材は、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてガイドに対して回動可能にねじ軸を支持することができる。 Thereby, the screw shaft can rotate around the second rotation shaft via the second bearing. Therefore, the second support member can support the screw shaft so as to be rotatable with respect to the guide according to the curved shape of the curved portion of the guide.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータは、前記ねじ軸を回転させるモータと、前記モータと前記ねじ軸を結合するカップリングとをさらに備え、前記モータおよび前記カップリングは、前記ケーシングとともに回動可能である。 Further, the actuator according to one aspect of the present invention further includes a motor that rotates the screw shaft and a coupling that couples the motor and the screw shaft, and the motor and the coupling rotate together with the casing. It is possible.
これにより、モータ、カップリングおよびねじ軸は、第2軸受を介して第2回動軸の周りを回動することができる。このため、第2支持部材は、モータを駆動源としたねじ軸の回転運動の安定性を確保しつつ、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてガイドに対して回動可能にねじ軸を支持することができる。 Thereby, the motor, the coupling and the screw shaft can rotate around the second rotation shaft via the second bearing. Therefore, the second support member supports the screw shaft so as to be rotatable with respect to the guide according to the curved shape of the curved portion of the guide while ensuring the stability of the rotational motion of the screw shaft driven by the motor. can do.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記ガイドは、前記ガイドに対する前記ねじ軸の回動に伴って前記ねじ軸の第2端部を逃がす開口部を備える。 Also, according to the actuator of one aspect of the present invention, the guide includes an opening through which the second end of the screw shaft escapes as the screw shaft rotates with respect to the guide.
これにより、ガイドの曲線部の曲線形状に応じてガイドに対してねじ軸が回動する場合においても、ガイドに沿ったスライダの移動に支障をきたすことなく、ねじ軸の第2端部がガイドに衝突するのを防止することができ、スライダの回転可動域を広げることができる。 As a result, even when the screw shaft rotates with respect to the guide according to the curved shape of the curved portion of the guide, the second end of the screw shaft does not interfere with the movement of the slider along the guide. can be prevented from colliding with the slider, and the rotational movable range of the slider can be widened.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記変換部は、ボールねじ、台形ねじまたは三角ねじである。 Moreover, according to the actuator according to one aspect of the present invention, the converting portion is a ball screw, a trapezoidal screw, or a triangular screw.
これにより、変換部は、ねじ軸の回転運動をナットの直動運動に変換することができる。このとき、変換部としてボールねじを用いることにより、駆動トルクを低減することができ、ねじ軸を回転させるモータの省電力化を図ることができる。 Thereby, the conversion part can convert the rotary motion of the screw shaft into the linear motion of the nut. At this time, by using a ball screw as the converting portion, it is possible to reduce the driving torque, and it is possible to reduce the power consumption of the motor that rotates the screw shaft.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータは、前記スライダに支持され、前記ガイドを4方向から挟み込むように配置された8個以上の転がり軸受をさらに備える。 Further, the actuator according to one aspect of the present invention further includes eight or more rolling bearings supported by the slider and arranged to sandwich the guide from four directions.
ここで、転がり軸受を介してスライダをガイドに沿って走行させることにより、ガイドが曲線部を有する場合においても、ガイドとの摩擦を低減しつつ、ガイドに沿ってスライダを移動させることができる。
また、ガイドを4方向から挟み込むように8個以上の転がり軸受を配置することにより、ガイドの走行面がどのような方向を向いている場合においても、スライダの保持力および剛性を向上させることができ、ガイドの設置角度に制限を設けることなく、スライダの走行安定性、走行精度および位置決め精度を向上させることが可能となる。
例えば、スライダの走行安定性、走行精度および位置決め精度を低下させることなく、ガイドを立てて設置したり、ガイドを反転させて設置したりすることができる。このため、例えば、X線照射を用いた医療機器の分野において、ヘリカルスキャンに対応しつつ、スライダの駆動および位置決めが可能となる。
Here, by running the slider along the guide via the rolling bearing, even if the guide has a curved portion, the slider can be moved along the guide while reducing friction with the guide.
In addition, by arranging eight or more rolling bearings so as to sandwich the guide from four directions, the holding force and rigidity of the slider can be improved regardless of the direction of the running surface of the guide. It is possible to improve the running stability, running accuracy, and positioning accuracy of the slider without limiting the installation angle of the guide.
For example, the guide can be installed upright or inverted without deteriorating the running stability, running accuracy and positioning accuracy of the slider. Therefore, for example, in the field of medical equipment using X-ray irradiation, it is possible to drive and position the slider while supporting helical scanning.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記転がり軸受は、前記ガイドで規定される案内方向に対して互い違いの位置に配置されている。 Moreover, according to the actuator of one aspect of the present invention, the rolling bearings are arranged at staggered positions with respect to the guide direction defined by the guide.
これにより、8個以上の転がり軸受を介したスライダの走行時に調心性を持たせることが可能となり、ガイドおよびスライダの加工誤差や転がり軸受の取付けなどに起因する走行安定性の低下を抑制することが可能となる。 As a result, it is possible to provide alignment when the slider travels through eight or more rolling bearings, thereby suppressing deterioration in travel stability caused by machining errors of guides and sliders, mounting of rolling bearings, and the like. becomes possible.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記スライダは、前記転がり軸受を互いに直角に配置可能な互いに隣接する2つの面を持つハウジングを備える。 Also, according to the actuator according to one aspect of the present invention, the slider includes a housing having two surfaces adjacent to each other on which the rolling bearings can be arranged at right angles to each other.
これにより、転がり軸受を隣接させつつ、転がり軸受を互いに直角に配置することが可能となる。このため、ガイドを4方向から挟み込むように8個以上の転がり軸受を配置するためのスペースの拡大を抑制することができ、スライダのコンパクト化を図りつつ、スライダの走行安定性を向上させることができる。 This allows the rolling bearings to be arranged at right angles to each other while they are adjacent. Therefore, it is possible to suppress the expansion of the space for arranging eight or more rolling bearings so as to sandwich the guide from four directions, and it is possible to improve the running stability of the slider while making the slider more compact. can.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータは、前記転がり軸受が互いに直角に配置される前記ハウジングの2つの面の交差位置と、前記ハウジングの2つの面に配置された転がり軸受が接触する前記ガイドの2つの面の交差位置は、互いに対向する。 Further, the actuator according to an aspect of the present invention includes: a crossing position of two surfaces of the housing where the rolling bearings are arranged perpendicular to each other; and the guide where the rolling bearings arranged on the two surfaces of the housing are in contact are opposite each other.
これにより、転がり軸受が互い違いに配置されるハウジングの2つの面と、転がり軸受が互い違いに接触するガイドの2つの面を互いに隣接させることができ、ガイドを4方向から挟み込むためのハウジングの4つの面をガイドの両端に設けることができる。このため、スライダ幅およびガイド幅の増大を抑制しつつ、スライダの走行安定性を向上させることができる。 As a result, the two surfaces of the housing on which the rolling bearings are alternately arranged and the two surfaces of the guides on which the rolling bearings are alternately contacted can be adjacent to each other. A face can be provided at each end of the guide. Therefore, it is possible to improve the running stability of the slider while suppressing an increase in the slider width and the guide width.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記転がり軸受は、カムフォロア、玉軸受またはころ軸受である。 Moreover, according to the actuator according to one aspect of the present invention, the rolling bearing is a cam follower, a ball bearing, or a roller bearing.
これにより、ガイドが曲線部を有する場合においても、ガイドとの摩擦を低減しつつ、ガイドに沿ってスライダを移動させることができる。 Accordingly, even when the guide has a curved portion, the slider can be moved along the guide while reducing friction with the guide.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記転がり軸受は、外輪の外周面に曲率を持つ。 Further, according to the actuator of one aspect of the present invention, the rolling bearing has a curvature on the outer peripheral surface of the outer ring.
これにより、曲線部の曲率が変化する場合においても、ガイドに沿ってスライダを移動させることができる。 Thereby, even when the curvature of the curved portion changes, the slider can be moved along the guide.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記転がり軸受は、偏心軸を備える。 Moreover, according to the actuator according to one aspect of the present invention, the rolling bearing has an eccentric shaft.
これにより、転がり軸受に予圧を与えることができ、ガイドに沿ったスライダの走行安定性および走行精度を向上させることができる。 As a result, preload can be applied to the rolling bearings, and the running stability and running accuracy of the slider along the guide can be improved.
また、本発明の一態様に係るアクチュエータによれば、前記曲線部は、一定の曲率を持つ。 Moreover, according to the actuator according to the aspect of the present invention, the curved portion has a constant curvature.
これにより、一定の半径を持つ軌道に沿ってスライダを移動させることができ、仮想中心を設定することができる。 This allows the slider to move along a trajectory with a constant radius and set a virtual center.
また、本発明の一態様に係る案内装置は、少なくとも一部に曲線部を有するガイドと、前記ガイドに沿って移動可能なスライダと、前記スライダに支持され、前記ガイドを4方向から挟み込むようにして、前記ガイドで規定される案内方向に対して互い違いの位置に配置された8個以上の転がり軸受とを備える。 Further, a guide device according to an aspect of the present invention includes a guide having a curved portion at least in part, a slider movable along the guide, and supported by the slider so as to sandwich the guide from four directions. and eight or more rolling bearings arranged in staggered positions with respect to the guiding direction defined by the guide.
これにより、ガイドの走行面がどのような方向を向いている場合においても、スライダの保持力および剛性を向上させることが可能となるとともに、スライダの走行時に調心性を持たせることが可能となる。このため、ガイドの設置角度に制限を設けることなく、スライダの走行安定性、走行精度および位置決め精度を向上させることが可能となるとともに、ガイドおよびスライダの加工誤差や転がり軸受の取付けなどに起因する走行安定性の低下を抑制することが可能となる。 As a result, it becomes possible to improve the holding force and rigidity of the slider regardless of the direction in which the running surface of the guide faces, and to provide alignment during running of the slider. . Therefore, it is possible to improve the running stability, running accuracy and positioning accuracy of the slider without limiting the installation angle of the guide. It is possible to suppress deterioration in running stability.
また、本発明の一態様に係る案内装置は、少なくとも一部に曲線部を有するガイドと、前記ガイドに沿って移動可能なスライダと、前記スライダに支持され、前記ガイドを4方向から挟み込むように配置された8個以上の転がり軸受とを備え、前記スライダは、前記転がり軸受を互いに直角に配置可能な互いに隣接する2つの面を持つハウジングを備える Further, a guide device according to an aspect of the present invention includes a guide having a curved portion at least in part, a slider that can move along the guide, and a slider that is supported by the slider and sandwiches the guide from four directions. eight or more rolling bearings arranged therein, the slider comprising a housing having two adjacent surfaces in which the rolling bearings can be arranged at right angles to each other.
これにより、転がり軸受を隣接させつつ、転がり軸受を互いに直角に配置することが可能となる。このため、ガイドを4方向から挟み込むように8個以上の転がり軸受を配置するためのスペースの拡大を抑制することができ、スライダのコンパクト化を図りつつ、スライダの走行安定性を向上させることができる。 This allows the rolling bearings to be arranged at right angles to each other while they are adjacent. Therefore, it is possible to suppress the expansion of the space for arranging eight or more rolling bearings so as to sandwich the guide from four directions, and it is possible to improve the running stability of the slider while making the slider more compact. can.
本発明の一つの態様は、曲線状のガイドに沿ったスライダの駆動および位置決めが可能なアクチュエータを提供することができる。
また、本発明の一つの態様は、曲線状のガイドに沿ったスライダの走行安定性を向上させることが可能な案内装置を提供することができる。
One aspect of the invention can provide an actuator capable of driving and positioning a slider along a curved guide.
Also, one aspect of the present invention can provide a guide device capable of improving the running stability of a slider along a curved guide.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件(使用条件、使用環境等)によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the present invention, and not all combinations of features described in the embodiments are essential for the configuration of the present invention. The configuration of the embodiment can be appropriately modified or changed according to the specifications of the device to which the present invention is applied and various conditions (use conditions, use environment, etc.). The technical scope of the present invention is defined by the claims and is not limited by the following individual embodiments. In addition, the drawings used in the following description may differ from the actual structure in terms of scale, shape, etc., in order to make each configuration easier to understand.
図1~図3は、実施形態に係るアクチュエータの構成例を示す斜視図、図4は、図2のガイドの開口部の構成を拡大して示す斜視図、図5は、図1のスライダが0度の位置にあるときのアクチュエータの構成例を示す斜視図、図6は、図1のスライダが12度の位置にあるときのアクチュエータの構成例を示す斜視図、図7は、実施形態に係るアクチュエータの構成例を示す側面図、図8は、図7のスライダの位置でアクチュエータを切断した構成例を示す断面図、図9は、図7のケーシングの位置でアクチュエータを切断した構成例を示す断面図である。なお、図8は、図7のA-A線に沿って切断した断面図、図9は、図7のB-B線に沿って切断した断面図である。 1 to 3 are perspective views showing configuration examples of the actuator according to the embodiment, FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the configuration of the opening of the guide in FIG. 2, and FIG. 5 is a slider in FIG. FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of the actuator when the slider in FIG. 1 is at a position of 12 degrees; FIG. 8 is a cross-sectional view showing a structural example of the actuator cut at the position of the slider in FIG. 7, and FIG. 9 is a structural example of the actuator cut at the position of the casing shown in FIG. It is a sectional view showing. 8 is a cross-sectional view cut along line AA of FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view cut along line BB of FIG.
なお、以下の実施形態では、スライダを案内するガイドは、ガイドの案内面に対して縦方向(チルト方向)に一定の曲率を持つ場合を例にとるが、ガイドの案内面に対して横方向方向(パント方向)に一定の曲率を持っていてもよいし、ガイドの案内面に対して縦方向に一定の曲率を持つ部分と、ガイドの案内面に対して横方向に一定の曲率を持つ部分とが混在してもよい。また、ガイドの曲線部の曲率は一定であってもよいし、ガイドの曲線部の曲率は変化してもよい。 In the following embodiments, the guide that guides the slider has a constant curvature in the vertical direction (tilt direction) with respect to the guide surface of the guide. It may have a constant curvature in the direction (punt direction), or it may have a constant curvature in the vertical direction with respect to the guide surface of the guide and a constant curvature in the horizontal direction with respect to the guide surface of the guide. parts may be mixed. Also, the curvature of the curved portion of the guide may be constant, or the curvature of the curved portion of the guide may vary.
図1~図9において、アクチュエータ10は、曲線部を持つ経路に沿って移動体を駆動および位置決めする。このとき、アクチュエータ10は、ねじ軸の回転運動をナットの直動運動に変換する変換部を用いることで、移動体の駆動および位置決めを実施する。また、アクチュエータ10は、移動体の曲線運動とナットの直動運動との不整合を解消するため、移動体の曲線運動に合わせてねじ軸およびナットが回動可能になるように支持する。ねじ軸およびナットが回動可能になるように支持する支持部材として、例えば、ジンバル機構を用いることができる。このアクチュエータ10は、例えば、医療機器の分野において、X線照射ヘッドを円弧状に駆動し、位置決めさせることができる。
1-9, an
アクチュエータ10は、ガイド11、スライダ12、モータ13、カップリング14、支持部材17A、17B、27A、27Bおよびボールねじ18を備える。
ガイド11は、スライダ12を案内する。ガイド11は、少なくとも一部に曲線部を有する。本実施形態では、ガイド11は、案内面に対してチルト方向に一定の曲率を持ち、スライダ12を円弧上の軌道に沿って案内する場合を例にとる。ここで、ガイド11は、案内面に対してチルト方向に一定の曲率を持つことにより、一定の半径を持つ軌道に沿ってスライダ12を移動させることができ、仮想中心を設定することができる。このため、アクチュエータ10は、円軌道に沿ってスライダ12を移動させることができる。
ガイド11の両側には、ガイド11による案内方向に沿ってレール11A、11Bが設けられている。ガイド11による案内方向の一端側には、スライダ12を駆動する駆動源が設けられる。ガイド11による案内方向の他端側には、スライダ12の移動を制限するストッパ21が設けられる。また、図4に示すように、ガイド11の案内面には、開口部19が設けられる。開口部19は、レール11A、11B間に位置する。開口部19は、ガイド11に対するねじ軸18Aの回動に伴ってねじ軸18Aの端部を逃がすことができ、スライダ12の回転可動域を広げることができる。なお、レール11A、11Bの材料は、例えば、浸炭鋼を用いることができる。
スライダ12は、ガイド11に沿って移動可能である。スライダ12は、ボールねじ18を介して駆動および位置決めされる。このとき、スライダ12には、積載物100を搭載することができる。積載物100は、例えば、X線照射ヘッドである。
The
スライダ12は、ハウジング12A、12Bおよびカバー12Cを備える。ハウジング12Aは、レール11A側に設けられ、ハウジング12Bは、レール11B側に設けられる。ハウジング12A、12Bは、ガイド11が4方向から挟み込まれるように8個以上のカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を支持する。カバー12Cは、ハウジング12A、12B上に掛け渡されるように設置される。カバー12C上には、積載物100を設置することができる。
カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2は、ガイド11に沿ってスライダ12を移動させる転がり軸受として用いられる。カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2は、ガイド11が4方向から挟み込まれるように8個以上スライダ12に配置される。このとき、カムフォロアJA1、JA2は、レール11Aで規定される案内方向に対して互い違いの位置に配置され、カムフォロアJB1、JB2は、レール11Bで規定される案内方向に対して互い違いの位置に配置される。なお、本実施形態では、転がり軸受としてカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を用いた場合を例にとるが、転がり軸受として玉軸受またはころ軸受を用いてもよい。
The cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 are used as rolling bearings for moving the
ここで、図2および図8に示すように、ガイド11が4方向から挟み込まれるようにカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を支持するため、ハウジング12Aには面MA1、MA2が設けられ、ハウジング12BにはMB1、MB2が設けられる。各面MA1、MA2は、互いに直角に交差するようにしてスライダ12の進行方向に沿って延在され、レール11A側に隣接して配置される。各面MB1、MB2は、互いに直角に交差するようにしてスライダ12の進行方向に沿って延在され、レール11B側に隣接して配置される。このとき、各面MA1、MA2は、レール11Aの延在方向に沿うように曲率が設定され、各面MB1、MB2は、レール11Bの延在方向に沿うように曲率が設定される。
Here, as shown in FIGS. 2 and 8, in order to support the cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 so that the
そして、カムフォロアJA1を面MA1に配置し、カムフォロアJA2を面MA2に配置し、カムフォロアJB1を面MB1に配置し、カムフォロアJB2を面MB2に配置することにより、ガイド11が4方向から挟み込まれるようにして互い違いの位置にカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を支持することができる。
By arranging the cam follower JA1 on the surface MA1, the cam follower JA2 on the surface MA2, the cam follower JB1 on the surface MB1, and the cam follower JB2 on the surface MB2, the
レール11Aには、カムフォロアJA1、JA2をそれぞれ受けるため、面MA1´、MA2´が設けられ、レール11Bには、カムフォロアJB1、JB2をそれぞれ受けるため、面MB1´、MB2´が設けられる。
このとき、カムフォロアJA1、JA2が互いに直角に配置されるハウジング12Aの2つの面MA1、MA2の交差位置と、カムフォロアJA1、JA2がそれぞれ接触するレール11Aの2つの面MA1´、MA2´の交差位置は、互いに対向することができる。また、カムフォロアJB1、JB2が互いに直角に配置されるハウジング12Bの2つの面MB1、MB2の交差位置と、カムフォロアJB1、JB2がそれぞれ接触するレール11Bの2つの面MB1´、MB2´の交差位置は、互いに対向することができる。なお、ハウジング12Aは、2つの面MA1、MA2の交差位置では、レール11Aの端部の対向するようにV字状の凸部を備えてもよい。また、ハウジング12Bは、2つの面MB1、MB2の交差位置では、レール11Bの端部の対向するようにV字状の凸部を備えてもよい。
At this time, the intersection position of the two surfaces MA1 and MA2 of the
このとき、レール11Aの端部の下面側には、下向きに45°傾けてカムフォロアJA1を収容可能な2つの面MA1、MA1´で構成されるV字状の凹部を構成し、レール11Aの端部の上面側には、上向きに45°傾けてカムフォロアJA2を収容可能な2つの面MA2、MA2´で構成されるV字状の凹部を構成することができる。また、レール11Bの端部の下面側には、下向きに45°傾けてカムフォロアJB1を収容可能な2つの面MB1、MB1´で構成されるV字状の凹部を構成し、レール11Bの端部の上面側には、上向きに45°傾けてカムフォロアJB2を収容可能な2つの面MB2、MB2´で構成されるV字状の凹部を構成することができる。このため、カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2の配置スペースの増大を抑制しつつ、ガイド11が4方向から挟み込まれるようにして互い違いの位置にカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を配置することができる。
At this time, on the lower surface side of the end portion of the
なお、各カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2の外周面および各レール11A、11Bの面MA1´、MA2´、MB1´、MB2´を熱処理によって硬度調整し、摩耗の進行を抑制するようにしてもよい。
The hardness of the outer peripheral surfaces of the cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 and the surfaces MA1', MA2', MB1', and MB2' of the
ボールねじ18は、回転運動を直動運動に変換し、スライダ12に伝える変換部として用いられる。ボールねじ18は、ねじ軸18Aおよびナット18Bを備える。なお、本実施形態では、変換部としてボールねじ18を用いた場合を例にとるが、変換部として台形ねじまたは三角ねじを用いてもよい。
The ball screw 18 is used as a converting portion that converts rotary motion into linear motion and transmits it to the
ねじ軸18Aは、モータ13などの駆動源から発生された回転力に基づいて回転運動を行う。ナット18Bは、ねじ軸18Aの回転運動をねじ軸18Aの軸方向の直線運動に変換する。ナット18Bは、ハウジング12A、12B間に位置し、スライダ12にて支持される。
The
ねじ軸18Aおよびナット18Bは、ねじ溝をそれぞれ備える。ねじ軸18Aのねじ溝は、ねじ軸18Aの外周面に螺旋状に設けられる。ナット18Bのねじ溝は、ねじ軸18Aのねじ溝に対向するようにナット18Bの内周面に螺旋状に設けられる。このとき、ねじ軸18Aのねじ溝およびナット18Bのねじ溝は、ねじ軸18Aとナット18Bとの間に螺旋状のボール転動路を形成する。
The
ねじ軸18Aおよびナット18Bの材料は、剛体であれば特に限定されるものでなく、例えば、鉄またはアルミニウム合金などの金属でもよく、セラミックなどの非金属であってもよい。ねじ軸18Aおよびナット18Bのねじ溝の断面形状は、例えば、円弧上であってもよいし、ゴシックアーク状であってもよい。
The material of the
ここで、変換部としてボールねじ18を用いることにより、駆動トルクを低減することができ、ねじ軸18Aを回転させるモータ13の省電力化を図ることができる。
Here, by using the
支持部材17A、17Bは、ガイド11の曲線部の曲線形状に応じてスライダ12に対してチルト方向に回動可能にナット18Bを支持する。支持部材17A、17Bは、図8に示すように、固定部材20A、20B、回動軸21A、21Bおよび軸受UA1、UB1を備える。固定部材20A、20Bは、スライダ12に固定されている。回動軸21A、21Bは、ナット18Bに固定されている。このとき、回動軸21A、21Bの軸方向は、ガイド11の幅方向に設定することができる。各軸受UA1、UB1は、各固定部材20A、20Bに対して各回動軸21A、21Bをチルト方向に回動可能に支持する。ここで、支持部材17A、17Bは、ハウジング12A、12B間に位置し、固定部材20A、20Bは、カバー12Cの裏面に固定することができる。これにより、ナット18Bおよび支持部材17A、17Bを配置するために、ハウジング12A、12B間のスペースを活用することができ、スライダ12のコンパクト化を図ることができる。
The
モータ13は、カップリング14を介してねじ軸18Aの一端に結合される。モータ13は、例えば、ACサーボモータである。ねじ軸18Aの一端は、軸受U0を介してねじ軸18Aの軸周りに回転可能に支持される。
支持部材27A、27Bは、ガイド11の曲線部の曲線形状に応じてガイド11に対してチルト方向に回動可能にねじ軸18Aの一端を支持する。支持部材27A、27Bは、図9に示すように、ケーシング15、固定部材30A、30B、回動軸31A、31Bおよび軸受UA2、UB2を備える。このとき、ガイド11に対してねじ軸18Aがチルト方向に回動可能になるように、ねじ軸18Aの一端は、ケーシング15を介して支持部材27A、27Bにて支持される。
The
ケーシング15は、軸受U0を収容する。また、カップリング14およびケーシング15はコンテナ16に収容され、モータ13はコンテナ16で支持される。このとき、モータ13およびカップリング14は、支持部材27A、27Bを介してケーシング15とともに回動可能である。各固定部材30A、30Bは、レール11A、11Bに固定されている。回動軸31A、31Bは、ケーシング15に固定されている。このとき、回動軸31A、31Bの軸方向は、ガイド11の幅方向に設定することができる。各軸受UA2、UB2は、各固定部材30A、30Bに対して各回動軸31A、31Bをチルト方向に回動可能に支持する。
以上の構成において、モータ13が回転すると、モータ13の回転運動はカップリング14を介してねじ軸18Aに伝えられる。そして、ねじ軸18Aの回転運動に伴ってナット18Bが直動運動することで、スライダ12が駆動される。また、モータ13の回転運動が停止されると、ねじ軸18Aの回転運動が停止し、それに伴ってナット18Bの直動運動が停止されることで、スライダ12が位置決めされる。
In the above configuration, when the
このとき、ナット18Bは、ガイド11の曲線部のチルト方向の曲線形状に応じてスライダ12に対してチルト方向に回動可能に支持部材17A、17Bにて支持される。これにより、支持部材17A、17Bは、ガイド11の曲線部のチルト方向の曲線形状に応じてスライダ12に対してナット18Bをチルト方向に回動させることができる。このため、支持部材17A、17Bは、スライダ12のチルト方向の曲線運動とナット18Bの直動運動との不整合を解消することができ、ガイド12の曲線部のチルト方向の曲線形状に応じてスライダ12がチルト方向に傾いた場合においても、ナット18Bの直動運動の安定性を確保することができる。このため、曲線部を有するガイド12に沿ってスライダ12が移動する場合においても、ボールねじ18で変換された直動運動をスライダ12に伝えることが可能となり、曲線状のガイド11に沿ったスライダ12の駆動および位置決めが可能となる。
At this time, the
また、ねじ軸18Aは、ガイド11の曲線部のチルト方向の曲線形状に応じてガイド11に対してチルト方向に回動可能に支持部材27A、27Bにて支持される。これにより、ガイド11の曲線部のチルト方向の曲線形状に応じてガイド11に対してねじ軸18Aをチルト方向に回動させることができる。このため、ガイド11の曲線部のチルト方向の曲線形状に応じてねじ軸18Aと直交する方向にスライダ12が移動した場合においても、ナット18Bの直動運動の安定性を確保することができる。このため、曲線部を有するガイド11に沿ってスライダ12が移動する場合においても、ボールねじ18で変換された直動運動をスライダ12に伝えることが可能となり、曲線状のガイド11に沿ったスライダ12の駆動および位置決めが可能となる。
The
また、スライダ12の駆動時において、各カムフォロアJA1、JA2がレール11Aの各面MA1、MA2上を走行し、各カムフォロアJB1、JB2がレール11Bの各面MB1、MB2上を走行する。これにより、スライダ12は、ガイド11との摩擦を低減しつつ、ガイド11に案内されながら曲線状に移動することができる。
When the
このとき、ガイド11を4方向から挟み込むように8個以上のカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を配置することにより、ガイド11の走行面がどのような方向を向いている場合においても、スライダ12の保持力および剛性を向上させることができ、ガイド11の設置角度に制限を設けることなく、スライダ12の走行安定性、走行精度および位置決め精度を向上させることが可能となる。
例えば、スライダ12の走行安定性、走行精度および位置決め精度を低下させることなく、ガイド11を立てて設置したり、ガイド11を反転させて設置したりすることができる。このため、例えば、X線照射を用いた医療機器の分野において、ヘリカルスキャンに対応しつつ、スライダ12の駆動および位置決めが可能となる。
At this time, by arranging eight or more cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 so as to sandwich the
For example, the
また、カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2は、ガイド11で規定される案内方向に対して互い違いの位置に配置される。これにより、8個以上のカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を介したスライダ12の走行時に調心性を持たせることが可能となり、ガイド11およびスライダ12の加工誤差やカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2の取付けなどに起因する走行安定性の低下を抑制することが可能となる。
The cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 are arranged at staggered positions with respect to the guiding direction defined by the
また、ハウジング12Aは、カムフォロアJA1、JA2を互いに直角に配置可能な互いに隣接する2つの面MA1、MA2を持ち、ハウジング12Bは、カムフォロアJB1、JB2を互いに直角に配置可能な互いに隣接する2つの面MB1、MB2を持つ。これにより、レール11A側において、カムフォロアJA1、JA2を斜め方向に隣接させつつ、カムフォロアJA1、JA2を互い違いの位置に直角に配置することが可能となるとともに、レール11B側において、カムフォロアJB1、JB2を斜め方向に隣接させつつ、カムフォロアJB1、JB2を互い違いの位置に直角に配置することが可能となる。このため、ガイド11を4方向から挟み込むように8個以上のカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を互い違いの位置に配置するためのスペースの拡大を抑制することができ、スライダ12のコンパクト化を図りつつ、スライダ12の走行安定性を向上させることができる。
The
また、ハウジング12Aの2つの面MA1、MA2の交差位置と、レール11Aの2つの面MA1´、MA2´の交差位置は互いに対向し、ハウジング12Bの2つの面MB1、MB2の交差位置と、レール11Bの2つの面MB1´、MB2´の交差位置は互いに対向することができる。これにより、ハウジング12Aの2つの面MA1、MA2と、レール11Aの2つの面MA1´、MA2´を互いに隣接させ、ハウジング12Bの2つの面MB1、MB2と、レール11Bの2つの面MB1´、MB2´を互いに隣接させることができる。このため、8個以上のカムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2を互い違いの位置に配置しつつ、ガイド11を4方向から挟み込むためのガイド11の4つの面MA1´、MA2´、MB1´、MB2´をガイド11の両端に設けることができる。このため、スライダ幅およびガイド幅の増大を抑制しつつ、スライダ12の走行安定性を向上させることができる。
Further, the intersection position of the two surfaces MA1 and MA2 of the
また、スライダ12が図5の0度の位置から図6の12度の位置に移動するに従って、ガイド11とねじ軸18Aとのチルト方向の交差角が増大する。そして、モータ13から離れる方向にスライダ12がさらに移動すると、ガイド11とねじ軸18Aとのチルト方向の交差角がさらに増大し、図4に示すように、ねじ軸18Aの先端が開口部19に入り込む。これにより、ガイド11とねじ軸18Aとのチルト方向の交差角の増大によってスライダ12の移動が制限されるのを防止することができ、スライダ12の回転可動域を広げることができる。
Further, as the
なお、各カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2は、偏心軸を備えてもよい。これにより、各カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2に予圧を与えることができ、ガイド11に沿ったスライダ12の走行安定性および走行精度を向上させることができる。なお、スライダ12に設けられる8個以上のカムフォロアの全てが偏心軸を持つ必要はなく、スライダ12に設けられるカムフォロアの一部が偏心軸を備えてもよい。
Each cam follower JA1, JA2, JB1, JB2 may have an eccentric shaft. As a result, preload can be applied to each of the cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2, and the running stability and running accuracy of the
また、各カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2は、外輪の外周面に曲率を持ってもよい。これにより、アクチュエータ10は、ガイド11の曲線部の曲率が変化する場合においても、ガイド11に沿ってスライダ12を移動させることができる。
Further, each of the cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 may have a curvature on the outer peripheral surface of the outer ring. Thereby, the
なお、ばねなどを用いて各カムフォロアJA1、JA2、JB1、JB2の取り付け位置を可変させるようにしてもよい。これにより、ガイド11の曲線部の曲率が一定しない場合においても、ガイド11に沿うようにスライダ12を駆動することができる。
The mounting positions of the cam followers JA1, JA2, JB1, and JB2 may be varied using springs or the like. Thereby, even when the curvature of the curved portion of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, or to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.
10 アクチュエータ、11 ガイド、11A、11B レール、12 スライダ、12A、12B ハウジング、12C カバー、13 モータ、14 カップリング、15 ケーシング、16 コンテナ、17A、17B、27A、27B 支持部材、18 ボールねじ、18A ねじ軸、18B ナット、19 開口部、20A、20B、30A、30B 固定部材、21A、21B、31A、31B 回動軸、JA1、JA2、JB1、JB2 カムフォロア、MA1、MA1´、MA2、MA2´、MB1、MB1´、MB2、MB2´ 面、21 ストッパ、U0、UA1、UB1、UA2、UB2 軸受
Claims (17)
前記ガイドに沿って移動可能なスライダと、
ねじ軸の回転運動をナットの直動運動に変換し、前記スライダに伝える変換部と、
前記曲線部の曲線形状に応じて前記スライダに対して回動可能に前記ナットを支持する第1支持部材とを備えることを特徴とするアクチュエータ。 a guide having a curved portion at least partially;
a slider movable along the guide;
a conversion unit that converts the rotational motion of the screw shaft into linear motion of the nut and transmits the motion to the slider;
and a first support member that supports the nut so as to be rotatable with respect to the slider according to the curved shape of the curved portion.
前記ナットに固定された第1回動軸と、
前記スライダに固定された第1固定部材と、
前記第1固定部材に対して前記第1回動軸を回動可能に支持する第1軸受とを備えることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 The first support member is
a first rotating shaft fixed to the nut;
a first fixing member fixed to the slider;
2. The actuator according to claim 1, further comprising a first bearing that rotatably supports said first rotating shaft with respect to said first fixed member.
前記ねじ軸の第1端部を収容するケーシングと、
前記ケーシングに固定された第2回動軸と、
前記ガイドに固定された第2固定部材と、
前記第2固定部材に対して前記第2回動軸を回動可能に支持する第2軸受とを備えることを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。 The second support member is
a casing housing the first end of the screw shaft;
a second rotating shaft fixed to the casing;
a second fixing member fixed to the guide;
4. The actuator according to claim 3, further comprising a second bearing that rotatably supports the second rotating shaft with respect to the second fixing member.
前記モータと前記ねじ軸を結合するカップリングとをさらに備え、
前記モータおよび前記カップリングは、前記ケーシングとともに回動可能であることを特徴とする請求項4記載のアクチュエータ。 a motor that rotates the screw shaft;
further comprising a coupling that couples the motor and the screw shaft,
5. An actuator according to claim 4, wherein said motor and said coupling are rotatable together with said casing.
前記ガイドに沿って移動可能なスライダと、
前記スライダに支持され、前記ガイドを4方向から挟み込むようにして、前記ガイドで規定される案内方向に対して互い違いの位置に配置された8個以上の転がり軸受とを備えることを特徴とする案内装置。 a guide having a curved portion at least partially;
a slider movable along the guide;
A guide characterized by comprising eight or more rolling bearings supported by the slider and arranged in staggered positions with respect to the guiding direction defined by the guide so as to sandwich the guide from four directions. Device.
前記ガイドに沿って移動可能なスライダと、
前記スライダに支持され、前記ガイドを4方向から挟み込むように配置された8個以上の転がり軸受とを備え、
前記スライダは、前記転がり軸受を互いに直角に配置可能な互いに隣接する2つの面を持つハウジングを備えることを特徴とする案内装置。 a guide having a curved portion at least partially;
a slider movable along the guide;
Eight or more rolling bearings supported by the slider and arranged to sandwich the guide from four directions,
Guiding device, characterized in that said slider comprises a housing having two adjacent faces in which said rolling bearings can be arranged at right angles to each other.
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