JP3634027B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動源の回転駆動力を回転駆動力伝達手段を介して変位部材に伝達することにより、例えば、ワーク等の搬送手段として機能する電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、ワークを搬送するための手段として電動アクチュエータが用いられている。この電動アクチュエータは、アクチュエータ本体として機能し開口部が画成された長尺状なフレームと、前記フレーム内に固設される電動モータとを有する。前記電動モータのモータ軸にはカップリング部材を介してその回転駆動力を他の部材に伝達するボールねじが同軸的に連結される。
【０００３】
このフレームの軸線方向に沿ってスリットが画成され、該フレームの開口部はカバー部材によって閉塞される。前記ボールねじに螺合し該ボールねじの螺回作用下にスリットに沿って変位する軸受ブロックとテーブルとが設けられ、このテーブルは、軸受ブロックに連結されて該軸受ブロックと一体的にフレームの軸線方向に沿って往復動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る前記の電動アクチュエータでは、軸受ブロックがスリットを介してカバー部材から外部に突出するように構成されているため、前記スリットと軸受ブロックとの間隙を通じて外部から塵埃等がフレーム内に進入してボールねじに付着するという不都合がある。この結果、ボールねじの駆動力伝達機能が劣化して、スライドテーブルを円滑に往復動作させることができないという不具合がある。
【０００５】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、アクチュエータ本体内に設けられた駆動力伝達軸に塵埃等が付着することを防止して、電動モータの回転駆動力を円滑に伝達することが可能な電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、筒状を呈し軸線方向に沿って第１貫通孔が形成されたアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の第１貫通孔の端部に固定されるボスと、
前記アクチュエータ本体の内部または外部に連設される回転駆動源と、
前記回転駆動源の駆動軸と直列に、または駆動力媒介手段を介して並列に連結され、外周面の所定範囲に雄ねじ部が刻設された送りねじ軸と、
前記ボスと係合して周り止め作用を営むスプライン溝が外周面に形成されるとともに、第２貫通孔の内周面に形成された雌ねじ部と前記送りねじ軸の雄ねじ部との係合作用下に前記アクチュエータ本体の軸線方向に沿って変位するスプラインチューブと、
前記スプラインチューブの端部に外嵌され、該スプラインチューブとともに前記アクチュエータ本体の第１貫通孔に沿って摺動変位することにより、該スプラインチューブが変位する際の案内作用を営むダンパ部材と、
前記送りねじ軸の端部に形成され、前記スプラインチューブの第２貫通孔に摺接することにより、該スプラインチューブの振れ止め並びに抜け止めの作用を営む膨出部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、回転駆動源の回転駆動力が送りねじ軸に伝達され、アクチュエータ本体の第１貫通孔内に設けられたスプラインチューブがボスによって周り止めされた状態で第２貫通孔の内周面に形成された雌ねじ部と送りねじ軸の雄ねじ部との係合作用下に前記アクチュエータ本体の軸線方向に沿って変位する。この結果、スプラインチューブに保持されたワークを所定の位置に搬送することが可能となる。前記スプラインチューブが軸線方向に沿って変位する際、ダンパ部材が該スプラインチューブとともに前記アクチュエータ本体の第１貫通孔に沿って摺動変位することにより、該スプラインチューブが変位する際の案内作用が営まれる。さらに、送りねじ軸の端部に形成された膨出部が前記スプラインチューブの第２貫通孔に摺接することにより、該スプラインチューブの振れ止め並びに抜け止めの作用が営まれる。
【００１０】
この場合、送りねじ軸がスプラインチューブによって囲繞されているため、前記送りねじ軸に対して塵埃等が付着することを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る電動アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１２】
図１および図３において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータを示す。この電動アクチュエータ１０は、角筒状を呈し軸線方向に沿って貫通孔１１が画成されたアクチュエータ本体１２と、前記アクチュエータ本体１２の一端部にねじ止めされるエンドブロック１４と、前記アクチュエータ本体１２の他端部に連結ブロック１６ａ、１６ｂを介して連結され、前記アクチュエータ本体１２の側面と面一に形成されたカバー部材１８と、前記カバー部材１８内に固設される電動モータ（回転駆動源）２０とを含む。
【００１３】
さらに、電動アクチュエータ１０は、前記電動モータ２０のモータ軸と一体的に形成され、外周面の所定範囲に雄ねじ部２２が刻設された送りねじ軸２４と、連結ブロック１６ａに固設され前記送りねじ軸２４を回転自在に軸支するベアリング２６と、内周面に前記雄ねじ部２２に嵌合する雌ねじ部２８が刻設され、前記送りねじ軸２４の螺回作用下に矢印Ｘ1またはＸ2方向に変位するスプラインチューブ３０と、前記スプラインチューブ３０の一端部に外嵌されたリング状のダンパ部材３２とを有する。前記ダンパ部材３２には、環状溝を介してリング状の磁石３３が嵌合され、後述するセンサ取付用溝の任意の部位に装着されたセンサ（図示せず）を介してスプラインチューブ３０の先端部に保持されたワークの位置を検出することが可能となる。
【００１４】
なお、前記送りねじ軸２４の一端部にはスプラインチューブ内の貫通孔（後述する）に摺接する膨出部３５が形成され、前記膨出部３５は該スプラインチューブ３０が変位する際の振れ止め並びに抜け止めの機能を営む。
【００１５】
略円筒状に形成されたスプラインチューブ３０の外周面には、該スプラインチューブ３０の回り止め機能を営むスプライン溝３４が刻設され、前記スプライン溝３４に係合するボス３６がエンドブロック１４にねじ止めされる。また、スプラインチューブ３０の内部には、軸線方向に沿って延在する貫通孔３８が画成され、前記貫通孔３８の一端部は、ピン部材４０によって係止されたワーク取付部材４２によって閉塞される。この場合、回転駆動力伝達軸として機能する送りねじ軸２４は、スプラインチューブ３０によって囲繞されるとともに、さらに、アクチュエータ本体１２によって二重に囲繞されている。なお、前記ワーク取付部材４２は、前記ピン部材４０を引き抜いて種々の形状を有する他のワーク取付部材４２と交換することが可能である。
【００１６】
連結ブロック１６ａには、スプラインチューブ３０の原点復帰用センサとして機能するフォトマイクロスイッチ４４が設けられ、ダンパ部材３２に接続された図示しない金具をフォトマイクロスイッチ４４で検出することにより、スプラインチューブ３０の原点位置を検出することができる。
【００１７】
図１および図２に示されるように、アクチュエータ本体１２、連結ブロック１６ａ、１６ｂおよびカバー部材１８の４側面には、軸線方向に沿って延在する二条の溝部４６ａ、４６ｂが略平行にそれぞれ画成される。前記溝部４６ａ、４６ｂは、図示しないボルト部材を介して電動アクチュエータ１０を固定する断面略Ｔ字状の固定用溝４８と、前記固定用溝４８に連続して形成され断面略円弧状を呈するセンサ取付用溝５０とから構成される。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００１９】
まず、ワーク取付部材４２を介して図示しないワークを予め保持しておく。
【００２０】
続いて、図示しない電源を付勢することにより電動モータ２０が回転駆動し、前記電動モータ２０の回転駆動力はモータ軸と一体的に形成された送りねじ軸２４に伝達される。前記送りねじ軸２４の雄ねじ部２２とスプラインチューブ３０の内周面に形成された雌ねじ部２８との螺合作用下に前記スプラインチューブ３０が矢印Ｘ１ 方向に変位する。
【００２１】
この場合、スプラインチューブ３０の外周面に形成されたスプライン溝３４がボス３６と係合して回り止めの機能を営むとともに、アクチュエータ本体１２の貫通孔１１に沿って摺動変位するダンパ部材３２が案内作用を発揮する。
【００２２】
前記スプラインチューブ３０の矢印Ｘ１ 方向に対する変位過程において、該スプラインチューブ３０の外周面に外嵌されたダンパ部材３２は、エンドブロック１４に当接することによりスプラインチューブ３０の変位終端位置を規制するストッパとして作用するとともに、前記ダンパ部材３２によって前記エンドブロック１４に当接する際の衝撃を吸収する。
【００２３】
一方、図示しない切換手段によって電動モータ２０を前記とは逆方向に回転させることにより、スプラインチューブ３０が矢印Ｘ２ 方向に変位して原位置に復帰する。その際、スプラインチューブ３０が確実に原点位置に復帰したことをフォトマイクロスイッチ４４によって確認することができる。
【００２４】
本実施の形態では、電動モータ２０のモータ軸と一体的に形成された送りねじ軸２４が貫通孔３８を有するスプラインチューブ３０によって囲繞されるとともに、さらに、アクチュエータ本体１２によって二重に囲繞されているため、前記送りねじ軸２４に塵埃等が付着することを防止することが可能となる。
【００２５】
従って、前記塵埃等の付着によって送りねじ軸２４に対する摺動抵抗が増加することを防止して耐久性を向上させるとともに、電動モータ２０の回転駆動力をスプラインチューブ３０に円滑に伝達することができる。
【００２６】
次に、本発明の他の実施の形態に係る電動アクチュエータ６０を図４に示す。なお、図３に示す電動アクチュエータ１０と同一の構成要素には同一の参照数字を付してその詳細な説明を省略する。
【００２７】
図３に示す電動アクチュエータ１０では電動モータ２０と送りねじ軸２４とを直列に同軸に連結しているのに対し、図４に示す電動アクチュエータ６０では、電動モータ２０のモータ軸および送りねじ軸２４にそれぞれプーリ６２ａ、６２ｂが連結され、前記プーリ６２ａ、６２ｂに懸架されるタイミングベルト（駆動力媒介手段）６４を介して前記電動モータ２０と送りねじ軸２４とを並列に配設している点で異なる。
【００２８】
また、電動アクチュエータ６０では、並設された電動モータ２０と送りねじ軸２４とを囲繞するカバー部材６６と、連結ブロック１６ｂに固定され前記電動モータ２０を支持する支持プレート６８とを有する。
【００２９】
さらに、電動アクチュエータ６０は送りねじ軸２４の一端部に設けられた電磁ブレーキ機構７０を有し、前記電磁ブレーキ機構７０は、励磁コイル７２と、送りねじ軸２４に固着され前記励磁コイル７２の励磁作用下に保持されるディスク７４とから構成される。この場合、励磁コイル７２に対する非通電時にブレーキ状態となり、前記励磁コイル７２に通電することによりブレーキ状態が解除される。前記電磁ブレーキ７０は、例えば、電動アクチュエータ６０を略鉛直上方向（矢印Ｘ１ 方向）に立設した状態で使用した場合に、ワークの落下防止用として機能するものである。なお、前記電磁ブレーキ機構７０を図３に示す電動アクチュエータ１０に組み込んでもよいことは勿論である。
【００３０】
図４に示す電動アクチュエータ６０の作用効果は、図３に示す電動アクチュエータ１０と略同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００３１】
次に、第１の実施の形態に係る電動アクチュエータ１０を用いてアクチュエータの構造体８０を組み付けた状態を図５に示す。
【００３２】
このアクチュエータの構造体８０は、作業工程に応じて、第１セクション８２と、前記第１セクション８２に並設される第２セクション８４とから基本的に構成される。
【００３３】
前記第１および第２セクション８２、８４は、骨組を形成する複数の柱状部材８６と、電動アクチュエータ１０を含む複数のアクチュエータ８８と、前記アクチュエータ８８に併設されるエアバランサ（以下、バランサという）９０と、作業テーブル９２と、ワーク９４と、ワーク収納ボックス９６と、ワーク保持プレート９８と、移動体１００と、ワーク把持手段としての吸着用パッド１０２が連結されたシリンダ１０４と、シリンダロッド１０６が突出した状態のシリンダ１０８とを含む。
【００３４】
前記第１セクション８２には、アクチュエータ８８の一端部に該アクチュエータ８８の上面と面一に配設されたモータボックス１１０および表示部を有するコントローラ１１２が設けられる。このモータボックス１１０およびコントローラ１１２を、これらが配設されるアクチュエータ８８の上面と面一に形成することにより、他の部材に取り付ける際の互換性を有するとともに、形状がコンパクトであるためスペースの有効利用を図ることができる。従って、図中に示す他のモータボックス１１０等においても、配設されたアクチュエータ８８の上面と面一に形成することが可能である。
【００３５】
一方、前記第２セクション８４は、アクチュエータ８８に併設されたバランサ９０がそれぞれ対向して立設され、前記併設されたアクチュエータ８８およびバランサ９０の移動体１００には、アクチュエータ８８の両端部がそれぞれ連結される。前記アクチュエータ８８は、他のアクチュエータ８８およびバランサ９０に対してそれぞれ略直交するとともに、略水平状態を保持して連結される。
【００３６】
前記アクチュエータ８８の移動体１００には他のアクチュエータ８８が連結され、前記アクチュエータ８８には先端部にメカニカルハンド１１４が接続された電動アクチュエータ１０が連結されている。前記第１セクション８２と第２セクション８４とが連結される部位およびその長手方向に向かってアクチュエータ８８が連設され、前記アクチュエータ８８の移動体１００にはそれぞれ位置決め用のシリンダ１０８が連結されている。なお、前記シリンダ１０８に代替して電動アクチュエータ１０を用いてもよい。
【００３７】
前記第１セクション８２に連設してベルトコンベア１１６が設けられ、その連設部位には、制御システムの入出力装置としての機能を有するプログラミングキーボード１１８が設けられる。このプログラミングキーボード１１８は、柱状部材８６に対して着脱自在に取着され、アクチュエータの構造体８０内に組み入れられた各種機器、具体的には各種アクチュエータ８８（電動アクチュエータ１０をも含む）、バランサ９０、シリンダ１０８、メカニカルハンド１１４、およびベルトコンベア１１６等を制御システムにより統括的に管理することができる。
【００３８】
なお、前記制御システムを構成する各種コントローラ、プロセッサ、および、例えば、光信号、電気信号、流体圧信号等からなる各種信号の伝達回路並びに無線信号の送・受信回路は、それぞれアクチュエータ８８および柱状部材８６の内部に収納される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る電動アクチュエータによれば、以下の効果が得られる。
【００４０】
すなわち、回転駆動源の回転駆動力をスプラインチューブに伝達する送りねじ軸に塵埃等が付着することを防止する。
【００４１】
従って、前記塵埃等の付着によって送りねじ軸に対する摺動抵抗が増加することを防止して耐久性を向上させるとともに、回転駆動源の回転駆動力をスプラインチューブに円滑に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータの正面図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータの平面図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った一部断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る電動アクチュエータの一部断面図である。
【図５】図１に示す電動アクチュエータを用いてアクチュエータの構造体を組み付けた状態の斜視図である。
【符号の説明】
１０、６０…電動アクチュエータ １２…アクチュエータ本体
１４…エンドブロック １６ａ、１６ｂ…連結ブロック
１８、６６…カバー部材 ２０…電動モータ
２２…雄ねじ部 ２４…送りねじ軸
２８…雌ねじ部 ３０…スプラインチューブ
３２…ダンパ部材 ３４…スプライン溝
４６ａ、４６ｂ…溝部 ４８…固定用溝
５０…センサ取付用溝 ６４…タイミングベルト
７０…電磁ブレーキ機構 ８０…アクチュエータの構造体

Claims (2)

  1. 筒状を呈し軸線方向に沿って第１貫通孔が形成されたアクチュエータ本体と、
    前記アクチュエータ本体の第１貫通孔の端部に固定されるボスと、
    前記アクチュエータ本体の内部または外部に連設される回転駆動源と、
    前記回転駆動源の駆動軸と直列に、または駆動力媒介手段を介して並列に連結され、外周面の所定範囲に雄ねじ部が刻設された送りねじ軸と、
    前記ボスと係合して周り止め作用を営むスプライン溝が外周面に形成されるとともに、第２貫通孔の内周面に形成された雌ねじ部と前記送りねじ軸の雄ねじ部との係合作用下に前記アクチュエータ本体の軸線方向に沿って変位するスプラインチューブと、
    前記スプラインチューブの端部に外嵌され、該スプラインチューブとともに前記アクチュエータ本体の第１貫通孔に沿って摺動変位することにより、該スプラインチューブが変位する際の案内作用を営むダンパ部材と、
    前記送りねじ軸の端部に形成され、前記スプラインチューブの第２貫通孔に摺接することにより、該スプラインチューブの振れ止め並びに抜け止めの作用を営む膨出部と、
    を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
    送りねじ軸は、回転駆動源の駆動軸と同軸に一体的に形成されることを特徴とする電動アクチュエータ。
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