JP3414042B2 - 低発塵直動アクチュエータ - Google Patents
低発塵直動アクチュエータInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クリーンルーム内で好
適に利用できる低発塵直動アクチュエータの改良に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、低発塵直動アクチュエータとして
は、例えば本出願人が先に提案し実開平７−７８３７号
公報に開示されたものがある。このものは、細長い箱型
ハウジングに内設された直動案内装置と、これに案内さ
れるキャリッジと、そのキャリッジをボールねじ装置を
介して軸方向に駆動する直線駆動装置を備え、ハウジン
グの上面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリ
ットを有している。そして、スリットを貫通してハウジ
ング内から外部に突出したキャリッジの頭部に被搬送物
を取り付け搬送する。 【０００３】しかして、スリットが開口したままではハ
ウジング内外に塵埃が自由に出入するため、ハウジング
の両端部にプーリを配設すると共にキャリッジの前後両
端ににシールバンドのループを取り付けて、このシール
バンドを前記プーリを経てキャリッジの直線運動ととも
に循環移動可能とし、前記スリットの開口を蓋するよう
になっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな防塵タイプの直動アクチュエータを、クリーンルー
ム内での搬送手段として使用する場合には、直動アクチ
ュエータ内部の塵埃が外部に洩れ出てクリーンルーム内
を汚染することがないように、更に一層の防塵対策を施
したクリーンルーム仕様の低発塵直動アクチュエータが
求められる。 【０００５】そこで本発明は、防塵タイプの直動アクチ
ュエータ自身の内部を減圧することにより、外部への発
塵量を極力低減した低発塵直動アクチュエータを提供す
ることを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の低発塵直動アクチュエータは、軸方向に長いハウ
ジングと、該ハウジングに内設された直動案内装置と、
該直動案内装置を介して軸方向に移動自在に前記ハウジ
ングに配設されたキャリッジと、該キャリッジを軸方向
に移動させる直線駆動装置とを備え、前記ハウジングの
一面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリット
を設け、前記キャリッジは前記スリットを貫通してハウ
ジング外に突出したワーク取付け座面を有している直動
アクチュエータにおいて、前記ハウジングの内部の軸方
向の両端部にそれぞれ配設したプーリを介してシールバ
ンドの可動ループを形成し、該可動ループの一端を前記
キャリッジの一端に、可動ループの他端をキャリッジの
他端に固定して前記シールバンドで前記スリットの開口
をシールすると共に、ハウジング内の空気を当該ハウジ
ングの軸方向の両端部近傍で吸引する吸引手段を設け、
かつ前記ハウジングのスリット開口端面に前記シールバ
ンドの両側縁部と係合するシール用溝をそれぞれ設け、
前記シール用溝の溝底面を該シール用溝の溝入り口から
奥に向かい下り勾配のテーパ形状とし、その溝底面の入
り口端縁を前記シールバンドとの摺接部としたことを特
徴とするものである。 【０００７】 【作用】シールバンドとハウジングで囲まれた直動アク
チュエータ内の閉空間の空気を吸引することで、直動ア
クチュエータ内を負圧に保ち、発塵物の外部漏洩を防止
する。特に、キャリッジがハウジングの端部に移動した
ときは、ハウジング内空気が移動するキャリッジで端部
に押しこまれて圧力上昇を来し、発塵物の外部漏出を招
き易いが、空気を吸引する開口をハウジング両端部近く
に配置することで、そうした圧力上昇が効果的に緩和さ
れる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、各図中の同一または相当部分には同一符号
を付して重複する説明を省略する。図１ないし図３は、
この発明の第１の実施例を示すもので、図１は全体斜視
図、図２はその軸に直角な断面図、図３はシールバンド
案内溝の断面図である。 【０００９】ハウジング１は、底部と側面部と上面部と
が一体的に押し出し成形された軸方向に長い箱形であ
り、両端にエンドカバー１Ｅが固定されるとともに上面
部に軸方向のスリットＳが開口している。ハウジング１
の内部には、直動案内装置としてのリニアガイド装置２
と、このリニアガイド装置２に案内されつつ直線往復運
動するキャリッジ３と、そのキャリッジ３の駆動装置で
あるボールねじ装置４が配設されている。キャリッジ３
の一部は、スリットＳを貫通してハウジング１に外部に
突出し、その上面がワーク取付け座面３ａになってい
る。 【００１０】また、ハウジング１内の軸方向の両端部
に、それぞれ二個ずつ計四個のプーリ５を配し、シール
バンド６の一端をキャリッジ３の一方の端部に固定する
と共に、他端は一端側のプーリ５を通して折り返し、ハ
ウジング１の他端に至って他のプーリ５を経て逆に折り
返してキャリッジ３の他方の端部に固定したことにより
シールバンド６の可動ループを形成し、その可動ループ
でスリットＳの開口を塞いでいる。プーリ５の形状は、
中央部が最も径が大きく両端部にかけて次第に縮径しつ
つ湾曲するたる型に成形されている。シールバンド６
は、例えばポリウレタン含浸帆布製，スチール製または
プラスチック製等の平バンドである。 【００１１】更に、このようにシールバンド６で外部と
遮断されたハウジング１の内部の軸方向の両端部には、
ハウジング内の空気を吸引する手段としての二本の空気
抜き管８Ａ，８Ｂがハウジング１の外部からエンドカバ
ー１Ｅを貫通してハウジング１の内部に配設されてい
る。一方の空気抜き管８Ａは短く内部に突出して、ハウ
ジング１の一端側に吸引口８Ａａが開口している。他方
の空気抜き管８Ｂは長く内部に延びて、ハウジング１の
他端側に吸引口８Ｂａが開口している。これらの空気抜
き管８Ａ，８Ｂは、図示しない一台の共通の排気ポンプ
に接続される。なお、他方の空気抜き管８Ｂをハウジン
グ１内に延長して配設する代わりにハウジング１の外部
を通し、反対端側のエンドカバー１Ｅを貫通させること
によりハウジング１の他端側に吸引口８Ｂａを開口させ
るようにすることも可能である。 【００１２】前記リニアガイド装置２の案内レール１１
はハウジング１の軸方向に長くハウジング床面に配設さ
れている。この案内レール１１は上側が開口した凹形状
であり、取付けボルト孔１１ａに挿通した図示しないボ
ルトで固定され、その相対する両内側面に軸方向に延び
る左右一対のボール転動溝１２が形成されている。前記
ボールねじ装置４のねじ軸１４はハウジング１の軸方向
に沿ってハウジング中央部に配設され、図外の両端部に
おいて軸受を介してハウジング床面に回転自在に支持さ
れており、ねじ軸端に取り付けた図外のタイミングプー
リと外部の駆動モータ１５に取り付けたタイミングプー
リ１６とがタイミングベルト１７で正逆回転駆動可能に
連結されている。駆動モータ１５及びプーリ１６はモー
タカバー５０により囲われ、ハウジング１とモータカバ
ー５０との接合部はパッキン５１により気密構造とされ
ている。 【００１３】そのねじ軸１４に図示されない多数のボー
ルを介して螺合されたボールねじのナット１８は、この
実施例ではリニアガイド装置２のスライダをも兼ねてお
り、案内レール１１の凹部に軸方向に移動可能に嵌合さ
れている。すなわち、ナット１８の左右の両側面には、
案内レール１１のボール転動溝１２に対向して図示しな
いボール転動溝が形成してあり、それら対向する両溝で
なるボール転動路内を転動する図外の多数のボールを介
して案内レール１１に嵌合されている。そして、ナット
１８の左右の両外側面の内側の肉厚部に、前記外側面の
ボール転動溝と平行な貫通孔からなる図示されないボー
ル循環路が形成され、また、ナット１８の前後の端面に
ボルト１３Ｂで固着されているエンドカバー１３に前記
外側面のボール転動溝と前記ボール循環路とを連通させ
る湾曲したボール溝が設けてあり、これらボール転動溝
とボール循環路と湾曲ボール溝とでリニアガイド装置の
ボール無限循環経路が形成され、このボール無限循環経
路内に転動自在に装着された多数の図示されないボール
の転動を介して、ボールねじのナット１８が案内レール
１１に案内されて円滑に直線移動する構成である。 【００１４】前記キャリッジ３はナット１８の上面に固
定して取り付けられており、ハウジング１のスリットＳ
の開口幅より幅を狭くした頸部３ｂを介して天板３ｃが
ハウジング１の外に突き出している。スリットＳの開口
をシールするシールバンド６の両側縁は、ハウジング１
のスリット開口端面に形成されているシール用溝２０に
係合してシール性能を高めている。そのシール用溝２０
の形状は、図３に示すように溝底面２０ａが溝入り口か
ら奥に向かい下り勾配のテーパ形状とされ、その溝底面
２０ａの入り口端縁がシールバンド６との摺接部２０ｂ
である。そして、テーパ状の溝底面２０ａとシールバン
ド６の下面との間には断面くさび状空間２０ｃが形成さ
れている。 【００１５】なお、キャリッジ３の下部側面にはマグネ
ット２１が固定され、一方、ハウジング１の内側面には
そのマグネット２１に対向するホール素子等の磁気セン
サ２２が取り付けられており、このマグネット２１およ
び磁気センサ２２によってキャリッジ３の直線移動の原
点位置が検出され、この原点検出信号に基づきＡＣサー
ボモータからなる駆動モータ１５の回転を制御すること
により、直線移動の位置決めを高精度で行うことができ
るように構成されている。 【００１６】次に上記実施例の作用を説明する。被搬送
体であるワークは、ハウジング１の外部に突き出して露
出しているキャリッジ３のワーク取付座面３ａにボルト
で固定する。そして、まず、空気抜き管８Ａ，８Ｂが接
続されている図示しない一台の排気ポンプを駆動し、ハ
ウジング１内の空気を吸引して内部を負圧にする。この
状態で駆動モータ１５を回転させる。その回転力がタイ
ミングベルト１７を介してボールねじ装置４に伝達され
てねじ軸１４が回転し、ナット１８が軸方向に移動す
る、と同時にナット１８に固定されているキャリッジ３
が共に軸方向に移動してワークの搬送が行われる。この
移動のとき、リニアガイド装置２のスライダを兼ねたナ
ット１８が案内レール１１に案内され、キャリッジ３の
円滑な移動が保障されるので、ワークの正確な直線移動
が確保される。 【００１７】キャリッジ３の移動に伴い、スリットＳの
開口をシールしているシールバンド６のループも移動す
る。例えば、いま、キャリッジ３が図１で左方へ移動す
るとき、シールバンド６は、進行方向の二個のプーリ５
０を経て方向転換され反対端の二個のプーリ５０を経て
再度方向転換されて、図１で反時計方向に回りながら回
動する。この回動において、スリット開口のシール用溝
２０に係合しているシールバンド６の両側縁が、溝底面
２０ａの入り口の摺接部２０ｂに接触しつつ移動してシ
ールを行っている。たる型のプーリ５０は調心性を有す
るから、シールバンド６の横ずれを効果的に防止するこ
とができ、したがってシールバンド６の両側端部がシー
ル用溝２０の溝側面２０ｄに接触することはない。 【００１８】こうしてワークの搬送が行われるにあた
り、ボールねじ装置４では、硬い鋼製のボールがねじ軸
１４とナット１８との相対する両ボールねじ溝内を転動
しつつ螺旋状に移動する際に、磨耗金属粉や潤滑グリー
スの飛散粒子が放出される。また、リニアガイド装置２
では、同じく鋼製の多数のボールが案内レール１１の転
動体転動溝１２とスライダであるナット１８の転動体転
動溝との相対する両転動体転動溝内を転動しつつ移動す
る際に、磨耗金属粉や潤滑グリースの飛散粒子が放出さ
れる。更に、シールバンド６と溝底面２０ａとの摺接部
２０ｂでも磨耗粉が発生する。 【００１９】しかし、本実施例の低発塵直動アクチュエ
ータにあっては、それらの発塵粒子はハウジング１内で
ほぼ完全に除去され、外部（クリーンルーム）には殆ど
放出されない。すなわち、ハウジング１の内部は、排気
ポンプで負圧にされており、シールバンド６は外部との
圧力差によりシール用溝の溝底面２０ａの摺接部２０ｂ
に押しつけられている。同時に、テーパ状の溝底面２０
ａとシールバンド６の下面との間のくさび状空間２０ｃ
が極めて狭い空気流路を形成し、これにより前記摺接部
２０ｂに向かい速い空気流速を生じることから、殆ど全
ての発塵粒子はハウジング１内に吸引されてしまい外部
に発塵することはない。 【００２０】しかも、シール用溝の溝底面２０ａをテー
パ状としてシールバンド６の下面と線接触でシールし、
シールすき間を極めて小さくしたため吸引空気量が極め
て少なくて済む。これにより、排気ポンプの排気量が節
減できて、負圧発生動力費用を低減でき、且つ吸引用配
管の取り回しも容易になるという効果が得られる。因み
に、本発明者らの実験では、空気抜き管８Ａ，８Ｂから
おのおの２５Ｎｌ／ｍｉｎのハウジング内空気を吸引し
つつキャリッジ３を３ｍ／ｍｉｎの速さで移動させた時
のハウジング外部への発塵量は１立方フィートあたり８
個に過ぎなかった。この時の前記シール用溝のくさび状
空間２０ｃの最大すき間は０．３ｍｍ、その空気流速は
５５ｃｍ／ｓｅｃである。 【００２１】ここで、キャリッジ３の移動速度を速くす
ると、その進行方向のハウジング１の閉空間内の空気
は、キャリッジ３及びナット１８に押されて圧縮される
結果、負圧に保てなくなる可能性が考えられる。しか
し、この実施例の場合、空気抜き管８Ａ，８Ｂは共通の
一台の排気ポンプに接続してあり、キャリッジ３を境に
して一方の空間（空気抜き管８Ａ側）の圧力が高まれ
ば、その分他方側の空間（空気抜き管８Ｂ側）の負圧が
大きくなって、結局一方の空間（空気抜き管８Ａ側）の
吸引量が増大するから、そのようなキャリッジ３の両側
での圧力差発生の現象は起こり難い。 【００２２】また、この実施例によれば、キャリッジ３
のワーク取付座面３ａに負荷されるワーク重量を、剛性
の点で最も有利なリニアガイド装置２の軸線上で支持し
ており、直動アクチュエータに要求される高剛性が確保
されている。また、この実施例によれば、ボールねじ装
置４のナット１８がリニアガイド装置２のスライダを兼
用した構成のため、装置全体を非常に小型で軽量なもの
にすることができる。 【００２３】図４，図５に本発明の他の実施例を示す。
この実施例の直動アクチュエータは、大型で重量の大き
いワークの搬送を対象とした直動アクチュエータであ
り、ハウジング１内には二台のリニアガイド装置２が幅
方向の両サイドに平行に配設されている。そして各リニ
アガイド装置の案内レール１１にそれぞれ二台ずつ取り
付けた計四台のスライダ１０で、大型のキャリッジ３を
支持している。 【００２４】そのキャリッジ３を搬送するボールねじ装
置４は、両方のリニアガイド装置２の間に配置されてお
り、ねじ軸１４は一端が軸受を介して一方のエンドカバ
ー１Ｅに支持され、他端は軸受を介して他方のエンドカ
バー１Ｅに支持されると共に外方に突出して図示しない
駆動モータの出力軸と連結されている。そのねじ軸１４
に螺合されているナット１８をキャリッジ３の下面中央
部に嵌め込んで、キャリッジ３とボールねじ装置４とが
連結されている。 【００２５】そのキャリッジ３の上面幅方向の両サイド
には、幅が狭くキャリッジと同じ長さを有する凸部２５
がワーク取付けボルトの螺合するねじ孔２５ａを有して
突設され、ハウジング１のカバー１ａに設けられたスリ
ットＳを貫通して外部に突き出しており、その凸部２５
の上面がワーク取付座面３ａになっている。スリットＳ
は、この場合、キャリッジ３の左右一対の凸部２５に対
応させて左右一対に設けられている。 【００２６】また、ハウジング１の肉厚の床部には、各
案内レール１１の真下の位置に、軸方向に設けた貫通孔
の両端開口をエンドカバー１Ｅで塞いでなる閉空間２６
が形成されている。この実施例の閉空間２６は断面角形
で、その長手方向の両端部に設けた通気孔２７ａ，２７
ｂを介してのみハウジング１の内部空間に連通してい
る。その閉空間２６は、摺動自在に内挿されたピストン
２８により前後の閉空間２６ａ，２６ｂに区画されてい
る。そして、それらの各区画毎に内部の空気を吸引する
べく、ハウジング１の側面を貫通して取り付けた空気抜
き管８Ａ等の吸引口８Ａａ，８Ｂａが閉空間２６の両端
近傍に開口している。 【００２７】この実施例の場合、プーリ５に懸け渡して
回動自在に構成されたシールバンド６の可動ループは、
二系列設置されて二本の各スリットＳの開口をそれぞれ
にシールするようになっている。シールバンド６は等し
い長さのバンド６Ｌ，６Ｒに二分割されており、図４で
左方のシールバンド６Ｌは一端がキャリッジ３の凸部２
５の左端面２５Ｌに固定されるとともに、他端は左方の
エンドカバー１Ｅに取り付けられた上下のプーリ５を通
して方向転換した後に閉空間２６内のピストン２８の左
端面２８Ｌに固定されている。右方のシールバンド６Ｒ
は一端がキャリッジ３の凸部２５の右端面２５Ｒに固定
されるとともに、他端は右方のエンドカバー１Ｅに取り
付けられた上下のプーリ５を通して方向転換した後にピ
ストン２８の右端面２８Ｒに固定されている。その左方
のシールバンド６Ｌと右方のシールバンド６Ｒとピスト
ン２８とで一方のシールバンド６の可動ループが構成さ
れている。 【００２８】その他の構成は上記第１の実施例とほぼ同
様である。いま、キャリッジ３がハウジング１の長さ方
向の中央にあるとき、ピストン２８は閉空間２６の長さ
方向の中央に位置している。キャリッジ３が図４で右方
に移動を始めるとピストン２８は反対方向に移動しはじ
める。この状態のとき、ハウジング１内のキャリッジ３
で仕切られた空間のうちの移動方向前方の空間の空気
は、通気孔２７ｂを経て閉空間２６ｂに至り、吸引口８
Ｂａから図外の空気抜き管に吸引される。一方、ピスト
ン２８の移動方向前方（左側）空間の空気は吸気口８Ａ
ａから空気抜き管８Ａに吸引されると共に、通気口２７
ａを経て、キャリッジ３の移動により減圧されているキ
ャリッジ後方の空間へも流入する。これにより、アクチ
ュエータ内で発生した発塵粒子は完全に除去され、ハウ
ジング１の外部（クリーンルーム）には放出されない。 【００２９】キャリッジ３が図４で右方向に高速で移動
する場合は、移動方向前方の空間の空気は圧縮される。
しかしこの実施例の場合、同時に、閉空間２６内のピス
トン２８が左方向に高速移動するので、右方の閉空間２
６ｂは体積が急拡張されて減圧される。そのため圧縮さ
れたキャリッジ前方の空気は通気孔２７ｂから閉空間２
６ｂへと流入し、キャリッジ前方の空気の圧力上昇が抑
制され、その結果シールバンド６の部分からの発塵が外
部に放出されることが効果的に防止される。 【００３０】更に、キャリッジ３が右方向に移動してス
トローク端に接近すると、ピストン２８は左側の吸引口
８Ａａを閉じ、右側の吸引口８Ｂａの吸引量を増大させ
る。これにより、ストローク端付近のキャリッジ前方空
間の急激な体積減少による圧力上昇を相殺し発塵を防止
する。なお、上記各実施例では、キャリッジ３の直線駆
動手段としてボールねじ装置４を用いたが、これに限ら
ず、リニアモータを用いるようにしても良く、また、シ
ールバンド６の内周面にタイミングプーリの歯と噛み合
う歯を形成する（ただし、シール用溝２０との摺接部は
除く）とともにプーリ５をタイミングプーリにして、駆
動モータ１５の駆動力をシールバンド６に伝達してキャ
リッジ３を直線移動するようにしても良い。 【００３１】 【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明の低
発塵直動アクチュエータによれば、アクチュエータ内を
軸方向に移動させるようにしたキャリッジの一部をアク
チュエータに設けたスリットを介して外部に露出させる
と共に、そのスリットの開口をシールバンドの可動ルー
プでシールし、かつハウジング内の空気を吸引手段によ
りハウジングの軸方向の両端部近傍で常時アクチュエー
タ内部から吸引するものとしたため、アクチュエータ内
を負圧に保つことができ、アクチュエータ内発塵物の外
部漏洩を防止するという効果が得られる。特に、キャリ
ッジが高速でアクチュエータの端部に移動したときは、
端部において空気圧力の上昇を来し発塵物の外部漏出を
招き易いが、吸引手段の開口をアクチュエータの両端部
近くに配置することで、そうした圧力上昇を効果的に緩
和して発塵物の外部漏洩を抑制できるという効果を奏す
る。
適に利用できる低発塵直動アクチュエータの改良に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、低発塵直動アクチュエータとして
は、例えば本出願人が先に提案し実開平７−７８３７号
公報に開示されたものがある。このものは、細長い箱型
ハウジングに内設された直動案内装置と、これに案内さ
れるキャリッジと、そのキャリッジをボールねじ装置を
介して軸方向に駆動する直線駆動装置を備え、ハウジン
グの上面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリ
ットを有している。そして、スリットを貫通してハウジ
ング内から外部に突出したキャリッジの頭部に被搬送物
を取り付け搬送する。 【０００３】しかして、スリットが開口したままではハ
ウジング内外に塵埃が自由に出入するため、ハウジング
の両端部にプーリを配設すると共にキャリッジの前後両
端ににシールバンドのループを取り付けて、このシール
バンドを前記プーリを経てキャリッジの直線運動ととも
に循環移動可能とし、前記スリットの開口を蓋するよう
になっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな防塵タイプの直動アクチュエータを、クリーンルー
ム内での搬送手段として使用する場合には、直動アクチ
ュエータ内部の塵埃が外部に洩れ出てクリーンルーム内
を汚染することがないように、更に一層の防塵対策を施
したクリーンルーム仕様の低発塵直動アクチュエータが
求められる。 【０００５】そこで本発明は、防塵タイプの直動アクチ
ュエータ自身の内部を減圧することにより、外部への発
塵量を極力低減した低発塵直動アクチュエータを提供す
ることを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の低発塵直動アクチュエータは、軸方向に長いハウ
ジングと、該ハウジングに内設された直動案内装置と、
該直動案内装置を介して軸方向に移動自在に前記ハウジ
ングに配設されたキャリッジと、該キャリッジを軸方向
に移動させる直線駆動装置とを備え、前記ハウジングの
一面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリット
を設け、前記キャリッジは前記スリットを貫通してハウ
ジング外に突出したワーク取付け座面を有している直動
アクチュエータにおいて、前記ハウジングの内部の軸方
向の両端部にそれぞれ配設したプーリを介してシールバ
ンドの可動ループを形成し、該可動ループの一端を前記
キャリッジの一端に、可動ループの他端をキャリッジの
他端に固定して前記シールバンドで前記スリットの開口
をシールすると共に、ハウジング内の空気を当該ハウジ
ングの軸方向の両端部近傍で吸引する吸引手段を設け、
かつ前記ハウジングのスリット開口端面に前記シールバ
ンドの両側縁部と係合するシール用溝をそれぞれ設け、
前記シール用溝の溝底面を該シール用溝の溝入り口から
奥に向かい下り勾配のテーパ形状とし、その溝底面の入
り口端縁を前記シールバンドとの摺接部としたことを特
徴とするものである。 【０００７】 【作用】シールバンドとハウジングで囲まれた直動アク
チュエータ内の閉空間の空気を吸引することで、直動ア
クチュエータ内を負圧に保ち、発塵物の外部漏洩を防止
する。特に、キャリッジがハウジングの端部に移動した
ときは、ハウジング内空気が移動するキャリッジで端部
に押しこまれて圧力上昇を来し、発塵物の外部漏出を招
き易いが、空気を吸引する開口をハウジング両端部近く
に配置することで、そうした圧力上昇が効果的に緩和さ
れる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、各図中の同一または相当部分には同一符号
を付して重複する説明を省略する。図１ないし図３は、
この発明の第１の実施例を示すもので、図１は全体斜視
図、図２はその軸に直角な断面図、図３はシールバンド
案内溝の断面図である。 【０００９】ハウジング１は、底部と側面部と上面部と
が一体的に押し出し成形された軸方向に長い箱形であ
り、両端にエンドカバー１Ｅが固定されるとともに上面
部に軸方向のスリットＳが開口している。ハウジング１
の内部には、直動案内装置としてのリニアガイド装置２
と、このリニアガイド装置２に案内されつつ直線往復運
動するキャリッジ３と、そのキャリッジ３の駆動装置で
あるボールねじ装置４が配設されている。キャリッジ３
の一部は、スリットＳを貫通してハウジング１に外部に
突出し、その上面がワーク取付け座面３ａになってい
る。 【００１０】また、ハウジング１内の軸方向の両端部
に、それぞれ二個ずつ計四個のプーリ５を配し、シール
バンド６の一端をキャリッジ３の一方の端部に固定する
と共に、他端は一端側のプーリ５を通して折り返し、ハ
ウジング１の他端に至って他のプーリ５を経て逆に折り
返してキャリッジ３の他方の端部に固定したことにより
シールバンド６の可動ループを形成し、その可動ループ
でスリットＳの開口を塞いでいる。プーリ５の形状は、
中央部が最も径が大きく両端部にかけて次第に縮径しつ
つ湾曲するたる型に成形されている。シールバンド６
は、例えばポリウレタン含浸帆布製，スチール製または
プラスチック製等の平バンドである。 【００１１】更に、このようにシールバンド６で外部と
遮断されたハウジング１の内部の軸方向の両端部には、
ハウジング内の空気を吸引する手段としての二本の空気
抜き管８Ａ，８Ｂがハウジング１の外部からエンドカバ
ー１Ｅを貫通してハウジング１の内部に配設されてい
る。一方の空気抜き管８Ａは短く内部に突出して、ハウ
ジング１の一端側に吸引口８Ａａが開口している。他方
の空気抜き管８Ｂは長く内部に延びて、ハウジング１の
他端側に吸引口８Ｂａが開口している。これらの空気抜
き管８Ａ，８Ｂは、図示しない一台の共通の排気ポンプ
に接続される。なお、他方の空気抜き管８Ｂをハウジン
グ１内に延長して配設する代わりにハウジング１の外部
を通し、反対端側のエンドカバー１Ｅを貫通させること
によりハウジング１の他端側に吸引口８Ｂａを開口させ
るようにすることも可能である。 【００１２】前記リニアガイド装置２の案内レール１１
はハウジング１の軸方向に長くハウジング床面に配設さ
れている。この案内レール１１は上側が開口した凹形状
であり、取付けボルト孔１１ａに挿通した図示しないボ
ルトで固定され、その相対する両内側面に軸方向に延び
る左右一対のボール転動溝１２が形成されている。前記
ボールねじ装置４のねじ軸１４はハウジング１の軸方向
に沿ってハウジング中央部に配設され、図外の両端部に
おいて軸受を介してハウジング床面に回転自在に支持さ
れており、ねじ軸端に取り付けた図外のタイミングプー
リと外部の駆動モータ１５に取り付けたタイミングプー
リ１６とがタイミングベルト１７で正逆回転駆動可能に
連結されている。駆動モータ１５及びプーリ１６はモー
タカバー５０により囲われ、ハウジング１とモータカバ
ー５０との接合部はパッキン５１により気密構造とされ
ている。 【００１３】そのねじ軸１４に図示されない多数のボー
ルを介して螺合されたボールねじのナット１８は、この
実施例ではリニアガイド装置２のスライダをも兼ねてお
り、案内レール１１の凹部に軸方向に移動可能に嵌合さ
れている。すなわち、ナット１８の左右の両側面には、
案内レール１１のボール転動溝１２に対向して図示しな
いボール転動溝が形成してあり、それら対向する両溝で
なるボール転動路内を転動する図外の多数のボールを介
して案内レール１１に嵌合されている。そして、ナット
１８の左右の両外側面の内側の肉厚部に、前記外側面の
ボール転動溝と平行な貫通孔からなる図示されないボー
ル循環路が形成され、また、ナット１８の前後の端面に
ボルト１３Ｂで固着されているエンドカバー１３に前記
外側面のボール転動溝と前記ボール循環路とを連通させ
る湾曲したボール溝が設けてあり、これらボール転動溝
とボール循環路と湾曲ボール溝とでリニアガイド装置の
ボール無限循環経路が形成され、このボール無限循環経
路内に転動自在に装着された多数の図示されないボール
の転動を介して、ボールねじのナット１８が案内レール
１１に案内されて円滑に直線移動する構成である。 【００１４】前記キャリッジ３はナット１８の上面に固
定して取り付けられており、ハウジング１のスリットＳ
の開口幅より幅を狭くした頸部３ｂを介して天板３ｃが
ハウジング１の外に突き出している。スリットＳの開口
をシールするシールバンド６の両側縁は、ハウジング１
のスリット開口端面に形成されているシール用溝２０に
係合してシール性能を高めている。そのシール用溝２０
の形状は、図３に示すように溝底面２０ａが溝入り口か
ら奥に向かい下り勾配のテーパ形状とされ、その溝底面
２０ａの入り口端縁がシールバンド６との摺接部２０ｂ
である。そして、テーパ状の溝底面２０ａとシールバン
ド６の下面との間には断面くさび状空間２０ｃが形成さ
れている。 【００１５】なお、キャリッジ３の下部側面にはマグネ
ット２１が固定され、一方、ハウジング１の内側面には
そのマグネット２１に対向するホール素子等の磁気セン
サ２２が取り付けられており、このマグネット２１およ
び磁気センサ２２によってキャリッジ３の直線移動の原
点位置が検出され、この原点検出信号に基づきＡＣサー
ボモータからなる駆動モータ１５の回転を制御すること
により、直線移動の位置決めを高精度で行うことができ
るように構成されている。 【００１６】次に上記実施例の作用を説明する。被搬送
体であるワークは、ハウジング１の外部に突き出して露
出しているキャリッジ３のワーク取付座面３ａにボルト
で固定する。そして、まず、空気抜き管８Ａ，８Ｂが接
続されている図示しない一台の排気ポンプを駆動し、ハ
ウジング１内の空気を吸引して内部を負圧にする。この
状態で駆動モータ１５を回転させる。その回転力がタイ
ミングベルト１７を介してボールねじ装置４に伝達され
てねじ軸１４が回転し、ナット１８が軸方向に移動す
る、と同時にナット１８に固定されているキャリッジ３
が共に軸方向に移動してワークの搬送が行われる。この
移動のとき、リニアガイド装置２のスライダを兼ねたナ
ット１８が案内レール１１に案内され、キャリッジ３の
円滑な移動が保障されるので、ワークの正確な直線移動
が確保される。 【００１７】キャリッジ３の移動に伴い、スリットＳの
開口をシールしているシールバンド６のループも移動す
る。例えば、いま、キャリッジ３が図１で左方へ移動す
るとき、シールバンド６は、進行方向の二個のプーリ５
０を経て方向転換され反対端の二個のプーリ５０を経て
再度方向転換されて、図１で反時計方向に回りながら回
動する。この回動において、スリット開口のシール用溝
２０に係合しているシールバンド６の両側縁が、溝底面
２０ａの入り口の摺接部２０ｂに接触しつつ移動してシ
ールを行っている。たる型のプーリ５０は調心性を有す
るから、シールバンド６の横ずれを効果的に防止するこ
とができ、したがってシールバンド６の両側端部がシー
ル用溝２０の溝側面２０ｄに接触することはない。 【００１８】こうしてワークの搬送が行われるにあた
り、ボールねじ装置４では、硬い鋼製のボールがねじ軸
１４とナット１８との相対する両ボールねじ溝内を転動
しつつ螺旋状に移動する際に、磨耗金属粉や潤滑グリー
スの飛散粒子が放出される。また、リニアガイド装置２
では、同じく鋼製の多数のボールが案内レール１１の転
動体転動溝１２とスライダであるナット１８の転動体転
動溝との相対する両転動体転動溝内を転動しつつ移動す
る際に、磨耗金属粉や潤滑グリースの飛散粒子が放出さ
れる。更に、シールバンド６と溝底面２０ａとの摺接部
２０ｂでも磨耗粉が発生する。 【００１９】しかし、本実施例の低発塵直動アクチュエ
ータにあっては、それらの発塵粒子はハウジング１内で
ほぼ完全に除去され、外部（クリーンルーム）には殆ど
放出されない。すなわち、ハウジング１の内部は、排気
ポンプで負圧にされており、シールバンド６は外部との
圧力差によりシール用溝の溝底面２０ａの摺接部２０ｂ
に押しつけられている。同時に、テーパ状の溝底面２０
ａとシールバンド６の下面との間のくさび状空間２０ｃ
が極めて狭い空気流路を形成し、これにより前記摺接部
２０ｂに向かい速い空気流速を生じることから、殆ど全
ての発塵粒子はハウジング１内に吸引されてしまい外部
に発塵することはない。 【００２０】しかも、シール用溝の溝底面２０ａをテー
パ状としてシールバンド６の下面と線接触でシールし、
シールすき間を極めて小さくしたため吸引空気量が極め
て少なくて済む。これにより、排気ポンプの排気量が節
減できて、負圧発生動力費用を低減でき、且つ吸引用配
管の取り回しも容易になるという効果が得られる。因み
に、本発明者らの実験では、空気抜き管８Ａ，８Ｂから
おのおの２５Ｎｌ／ｍｉｎのハウジング内空気を吸引し
つつキャリッジ３を３ｍ／ｍｉｎの速さで移動させた時
のハウジング外部への発塵量は１立方フィートあたり８
個に過ぎなかった。この時の前記シール用溝のくさび状
空間２０ｃの最大すき間は０．３ｍｍ、その空気流速は
５５ｃｍ／ｓｅｃである。 【００２１】ここで、キャリッジ３の移動速度を速くす
ると、その進行方向のハウジング１の閉空間内の空気
は、キャリッジ３及びナット１８に押されて圧縮される
結果、負圧に保てなくなる可能性が考えられる。しか
し、この実施例の場合、空気抜き管８Ａ，８Ｂは共通の
一台の排気ポンプに接続してあり、キャリッジ３を境に
して一方の空間（空気抜き管８Ａ側）の圧力が高まれ
ば、その分他方側の空間（空気抜き管８Ｂ側）の負圧が
大きくなって、結局一方の空間（空気抜き管８Ａ側）の
吸引量が増大するから、そのようなキャリッジ３の両側
での圧力差発生の現象は起こり難い。 【００２２】また、この実施例によれば、キャリッジ３
のワーク取付座面３ａに負荷されるワーク重量を、剛性
の点で最も有利なリニアガイド装置２の軸線上で支持し
ており、直動アクチュエータに要求される高剛性が確保
されている。また、この実施例によれば、ボールねじ装
置４のナット１８がリニアガイド装置２のスライダを兼
用した構成のため、装置全体を非常に小型で軽量なもの
にすることができる。 【００２３】図４，図５に本発明の他の実施例を示す。
この実施例の直動アクチュエータは、大型で重量の大き
いワークの搬送を対象とした直動アクチュエータであ
り、ハウジング１内には二台のリニアガイド装置２が幅
方向の両サイドに平行に配設されている。そして各リニ
アガイド装置の案内レール１１にそれぞれ二台ずつ取り
付けた計四台のスライダ１０で、大型のキャリッジ３を
支持している。 【００２４】そのキャリッジ３を搬送するボールねじ装
置４は、両方のリニアガイド装置２の間に配置されてお
り、ねじ軸１４は一端が軸受を介して一方のエンドカバ
ー１Ｅに支持され、他端は軸受を介して他方のエンドカ
バー１Ｅに支持されると共に外方に突出して図示しない
駆動モータの出力軸と連結されている。そのねじ軸１４
に螺合されているナット１８をキャリッジ３の下面中央
部に嵌め込んで、キャリッジ３とボールねじ装置４とが
連結されている。 【００２５】そのキャリッジ３の上面幅方向の両サイド
には、幅が狭くキャリッジと同じ長さを有する凸部２５
がワーク取付けボルトの螺合するねじ孔２５ａを有して
突設され、ハウジング１のカバー１ａに設けられたスリ
ットＳを貫通して外部に突き出しており、その凸部２５
の上面がワーク取付座面３ａになっている。スリットＳ
は、この場合、キャリッジ３の左右一対の凸部２５に対
応させて左右一対に設けられている。 【００２６】また、ハウジング１の肉厚の床部には、各
案内レール１１の真下の位置に、軸方向に設けた貫通孔
の両端開口をエンドカバー１Ｅで塞いでなる閉空間２６
が形成されている。この実施例の閉空間２６は断面角形
で、その長手方向の両端部に設けた通気孔２７ａ，２７
ｂを介してのみハウジング１の内部空間に連通してい
る。その閉空間２６は、摺動自在に内挿されたピストン
２８により前後の閉空間２６ａ，２６ｂに区画されてい
る。そして、それらの各区画毎に内部の空気を吸引する
べく、ハウジング１の側面を貫通して取り付けた空気抜
き管８Ａ等の吸引口８Ａａ，８Ｂａが閉空間２６の両端
近傍に開口している。 【００２７】この実施例の場合、プーリ５に懸け渡して
回動自在に構成されたシールバンド６の可動ループは、
二系列設置されて二本の各スリットＳの開口をそれぞれ
にシールするようになっている。シールバンド６は等し
い長さのバンド６Ｌ，６Ｒに二分割されており、図４で
左方のシールバンド６Ｌは一端がキャリッジ３の凸部２
５の左端面２５Ｌに固定されるとともに、他端は左方の
エンドカバー１Ｅに取り付けられた上下のプーリ５を通
して方向転換した後に閉空間２６内のピストン２８の左
端面２８Ｌに固定されている。右方のシールバンド６Ｒ
は一端がキャリッジ３の凸部２５の右端面２５Ｒに固定
されるとともに、他端は右方のエンドカバー１Ｅに取り
付けられた上下のプーリ５を通して方向転換した後にピ
ストン２８の右端面２８Ｒに固定されている。その左方
のシールバンド６Ｌと右方のシールバンド６Ｒとピスト
ン２８とで一方のシールバンド６の可動ループが構成さ
れている。 【００２８】その他の構成は上記第１の実施例とほぼ同
様である。いま、キャリッジ３がハウジング１の長さ方
向の中央にあるとき、ピストン２８は閉空間２６の長さ
方向の中央に位置している。キャリッジ３が図４で右方
に移動を始めるとピストン２８は反対方向に移動しはじ
める。この状態のとき、ハウジング１内のキャリッジ３
で仕切られた空間のうちの移動方向前方の空間の空気
は、通気孔２７ｂを経て閉空間２６ｂに至り、吸引口８
Ｂａから図外の空気抜き管に吸引される。一方、ピスト
ン２８の移動方向前方（左側）空間の空気は吸気口８Ａ
ａから空気抜き管８Ａに吸引されると共に、通気口２７
ａを経て、キャリッジ３の移動により減圧されているキ
ャリッジ後方の空間へも流入する。これにより、アクチ
ュエータ内で発生した発塵粒子は完全に除去され、ハウ
ジング１の外部（クリーンルーム）には放出されない。 【００２９】キャリッジ３が図４で右方向に高速で移動
する場合は、移動方向前方の空間の空気は圧縮される。
しかしこの実施例の場合、同時に、閉空間２６内のピス
トン２８が左方向に高速移動するので、右方の閉空間２
６ｂは体積が急拡張されて減圧される。そのため圧縮さ
れたキャリッジ前方の空気は通気孔２７ｂから閉空間２
６ｂへと流入し、キャリッジ前方の空気の圧力上昇が抑
制され、その結果シールバンド６の部分からの発塵が外
部に放出されることが効果的に防止される。 【００３０】更に、キャリッジ３が右方向に移動してス
トローク端に接近すると、ピストン２８は左側の吸引口
８Ａａを閉じ、右側の吸引口８Ｂａの吸引量を増大させ
る。これにより、ストローク端付近のキャリッジ前方空
間の急激な体積減少による圧力上昇を相殺し発塵を防止
する。なお、上記各実施例では、キャリッジ３の直線駆
動手段としてボールねじ装置４を用いたが、これに限ら
ず、リニアモータを用いるようにしても良く、また、シ
ールバンド６の内周面にタイミングプーリの歯と噛み合
う歯を形成する（ただし、シール用溝２０との摺接部は
除く）とともにプーリ５をタイミングプーリにして、駆
動モータ１５の駆動力をシールバンド６に伝達してキャ
リッジ３を直線移動するようにしても良い。 【００３１】 【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明の低
発塵直動アクチュエータによれば、アクチュエータ内を
軸方向に移動させるようにしたキャリッジの一部をアク
チュエータに設けたスリットを介して外部に露出させる
と共に、そのスリットの開口をシールバンドの可動ルー
プでシールし、かつハウジング内の空気を吸引手段によ
りハウジングの軸方向の両端部近傍で常時アクチュエー
タ内部から吸引するものとしたため、アクチュエータ内
を負圧に保つことができ、アクチュエータ内発塵物の外
部漏洩を防止するという効果が得られる。特に、キャリ
ッジが高速でアクチュエータの端部に移動したときは、
端部において空気圧力の上昇を来し発塵物の外部漏出を
招き易いが、吸引手段の開口をアクチュエータの両端部
近くに配置することで、そうした圧力上昇を効果的に緩
和して発塵物の外部漏洩を抑制できるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】図１の軸方向に対する直角方向の断面図であ
る。 【図３】図２のシールバンド案内溝の拡大断面図であ
る。 【図４】本発明の他の実施例の縦方向の断面図である。 【図５】図４の軸方向に対する直角方向の断面図であ
る。 【符号の説明】 １ ハウジング Ｓ スリット ２ 直動案内装置（リニアガイド装置） ３ キャリッジ ３ａ ワーク取付け座面 ４ 直線駆動装置（ボールねじ装置） ５ プーリ ６ シールバンド ８Ａ 吸引手段 ８Ｂ 吸引手段
る。 【図３】図２のシールバンド案内溝の拡大断面図であ
る。 【図４】本発明の他の実施例の縦方向の断面図である。 【図５】図４の軸方向に対する直角方向の断面図であ
る。 【符号の説明】 １ ハウジング Ｓ スリット ２ 直動案内装置（リニアガイド装置） ３ キャリッジ ３ａ ワーク取付け座面 ４ 直線駆動装置（ボールねじ装置） ５ プーリ ６ シールバンド ８Ａ 吸引手段 ８Ｂ 吸引手段
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−124896（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−253039（ＪＰ，Ａ)
実開 平７−7837（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−119521（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25J 19/00
B23Q 11/08
F16H 25/24
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 軸方向に長いハウジングと、該ハウジン
グに内設された直動案内装置と、該直動案内装置を介し
て軸方向に移動自在に前記ハウジングに配設されたキャ
リッジと、該キャリッジを軸方向に移動させる直線駆動
装置とを備え、前記ハウジングの一面にはキャリッジの
移動方向に長く開口したスリットを設け、前記キャリッ
ジは前記スリットを貫通してハウジング外に突出したワ
ーク取付け座面を有している直動アクチュエータにおい
て、前記ハウジングの内部の軸方向の両端部にそれぞれ
配設したプーリを介してシールバンドの可動ループを形
成し、該可動ループの一端を前記キャリッジの一端に、
可動ループの他端をキャリッジの他端に固定して前記シ
ールバンドで前記スリットの開口をシールすると共に、
ハウジング内の空気を当該ハウジングの軸方向の両端部
近傍で吸引する吸引手段を設け、かつ前記ハウジングの
スリット開口端面に前記シールバンドの両側縁部と係合
するシール用溝をそれぞれ設け、前記シール用溝の溝底
面を該シール用溝の溝入り口から奥に向かい下り勾配の
テーパ形状とし、その溝底面の入り口端縁を前記シール
バンドとの摺接部としたことを特徴とする低発塵直動ア
クチュエータ。
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