JP3662288B2

JP3662288B2 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP3662288B2
Application number: JP05836495A
Authority: JP
Inventors: 茂和永井; 昭男斉藤; 亨杉山
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JPH08256448A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、駆動力伝達手段を介して回転駆動源の回転駆動力をスライドテーブルに伝達し、前記スライドテーブルをフレームの長手方向に沿って変位させることによりワークを搬送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、基本的には、電動モータと、前記電動モータの回転駆動力を直線運動に変換して他の部材に伝達するボールねじ等の駆動力伝達手段と、前記駆動力伝達手段を介してアクチュエータ本体の長手方向に沿って変位するスライドテーブルとから構成される。
【０００３】
本出願人は、前記電動アクチュエータに関し、種々の提案を行っている（例えば、特願平６−６７３７０号、特願平６−１５７１１６号等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、回転駆動源に対して瞬時に過大な負荷が付与された場合、前記回転駆動源の回転駆動力がスライドテーブルに伝達されることを阻止することにより、該回転駆動源を保護して耐久性を向上させ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。
【０００５】
【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、回転駆動源と、
長手方向に沿って長尺に形成されたフレームと、
前記回転駆動源の駆動作用下に前記フレームに沿って変位するスライドテーブルと、
前記回転駆動源の回転駆動力を前記スライドテーブルに伝達する駆動力伝達手段と、
前記回転駆動源と前記駆動力伝達手段との間に設けられ、前記回転駆動源の回転駆動力を前記駆動力伝達手段に伝達する一方、前記回転駆動源の回転トルクが予め設定された設定値を超えた時、該回転駆動源から駆動力伝達手段に対する回転駆動力の伝達を規制するトルクリミッタと、
を備え、
前記トルクリミッタは、一組の摩擦板と、前記一組の摩擦板の間に挟持されたリング体とを有し、
前記駆動力伝達手段は、前記回転駆動源の駆動軸に連結されたローラと前記一組の摩擦板の間に挟持されたリング体との間に懸架される第１ベルトと、前記スライドテーブルに軸着されたピン部材を介して前記トルクリミッタと同軸に軸支されたプーリと、前記フレームの凹部の底面部に長手方向に沿って張設されると共に、前記プーリに懸架される第２ベルト部材とを含み、
前記回転駆動源の回転駆動力が前記第１ベルトを介して前記トルクリミッタのリング体と同軸に軸支されたプーリに伝達されて該プーリが所定方向に回転すると共に、前記プーリに懸架された第２ベルト部材を介して前記スライドテーブルがフレームの凹部の長手方向に沿って変位することを特徴とする。
【０００６】
【作用】
上記の本発明に係る電動アクチュエータでは、付勢された回転駆動源の回転駆動力が駆動力伝達手段を介してスライドテーブルに伝達され、前記スライドテーブルがフレームに沿って変位する。この結果、前記スライドテーブルに載置されたワークを所定位置に搬送することができる。
【０００７】
前記スライドテーブルによってワークを搬送している途中において、回転駆動源の回転トルクが予め設定された設定値を超える時には、トルクリミッタによって前記回転駆動源から駆動力伝達手段に対する回転駆動力の伝達が規制される。この場合、第１ベルトを介して回転駆動力が伝達されるリング体と一組の摩擦板の間の摩擦力が減少し前記一組の摩擦板の間でリング体がスリップした状態となることにより、プーリに懸架された第２ベルト部材を介して回転転駆動力がスライドテーブルに伝達されないため、スライドテーブルが停止する。
【０００８】
【実施例】
本発明に係る電動アクチュエータについて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１参考例に係る電動アクチュエータからトップカバーを外した状態の一部断面平面図、図２は、図１に示す電動アクチュエータの縦断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図、図４は、図１に示す電動アクチュエータに組み付けられたトルクリミッタの正面図である。
【００１０】
この電動アクチュエータ１０は、基本的には、長手方向に沿って長尺状に形成されたフレーム１２と、前記フレーム１２に画成された凹部１４内に長手方向に沿って支持されたボールねじ１６と、略平行な一組のガイドレール１８ａ、１８ｂの案内作用下にフレーム１２の長手方向に沿って変位するスライドテーブル２０と、前記フレーム１２の一端部に固定され、前記ボールねじ１６を所定方向に回転させる駆動部２２とから構成される。
【００１１】
前記フレーム１２の長手方向に沿った両端部には一組のエンドカバー２４ａ、２４ｂがそれぞれ対向して固着され、前記フレーム１２の短手方向に沿った両側面部には一組のサイドカバー２６ａ、２６ｂがそれぞれ対向して装着され、前記フレーム１２の上面部にはトップカバー２８が装着される（図２および図３参照）。なお、前記サイドカバー２６ａ、２６ｂおよびトップカバー２８は、それぞれフレーム１２に着脱自在に設けられ、例えば、前記サイドカバー２６ａ、２６ｂに設けられた突起部３０ａ、３０ｂをフレーム１２の側面部に画成された溝部３２ａ、３２ｂに嵌挿することにより前記フレーム１２にサイドカバー２６ａ、２６ｂを簡便に取着し、あるいは前記突起部３０ａ、３０ｂを溝部３２ａ、３２ｂから抜脱することによりサイドカバー２６ａ、２６ｂをフレーム１２から簡便に離脱させることができる（図３参照）。
【００１２】
前記フレーム１２には、長手方向に沿って断面略矩形状の第１〜第４貫通孔３４ａ〜３４ｄが画成され、前記第１〜第４貫通孔３４ａ〜３４ｄは、それぞれ流体通路並びに配線用通路として用いられるものである（図３参照）。前記フレーム１２の底面部には、断面略Ｔ字状の連結用溝部３６ａ、３６ｂが所定間隔離間して略平行に一組画成され、前記連結用溝部３６ａ、３６ｂに図示しない連結部材を嵌合することにより該フレーム１２を他のフレームまたは部材等に連結することができる。さらに、前記フレーム１２の上面部に画成された相互に対向する段部３８ａ、３８ｂに沿って略平行に一組のガイドレール１８ａ、１８ｂが固設される。
【００１３】
スライドテーブル２０は、断面略コの字状を呈し、略平行な一組のガイドレール１８ａ、１８ｂに沿って摺動変位する一組のガイドブロック４０ａ、４０ｂと、前記ガイドブロック４０ａ、４０ｂの上面部に固着され、複数の取付用孔部４２が画成された一組の固定ブロック４４ａ、４４ｂと、前記一組の固定ブロック４４ａ、４４ｂ間に連結され、ボールねじ１６に螺合する略円柱状の軸受ブロック４６を保持する保持ブロック４８とから構成され、前記一組の固定ブロック４４ａ、４４ｂおよび保持ブロック４８は、一体的に形成されている。
【００１４】
駆動部２２は、一端部がカップリング部材５０を介してボールねじ１６と同軸に連結され、他端部がモータ軸５２と同軸に連結されるトルクリミッタ５４と、前記トルクリミッタ５４を介して前記ボールねじ１６を回転駆動するインダクションモータ５６とから構成される。前記ボールねじ１６の一端部には、該ボールねじ１６を回転自在に軸支する支持ブロック５８がフレーム１２内の凹部１４に固設される。また、前記インダクションモータ５６はケーシング６０によって保持され、前記ケーシング６０は段部を介してフレーム１２の端部に一体的に連結されている。
【００１５】
前記トルクリミッタ５４は、図４に示されるように、略円盤状部分６２と外周面にねじ部が刻設された軸部６４とが一体的に結合されたハブ６６と、前記ねじ部に嵌合する調整ナット６８と、前記ハブ６６の略円盤状部分６２と調整ナット６８との間に軸支される一組の摩擦板７０ａ、７０ｂと、前記一方の摩擦板７０ａ（７０ｂ）を前記略円盤状部分６２によって保持される他方の摩擦板７０ｂ（７０ａ）側に押圧する皿ばね７２と、前記一組の摩擦板７０ａ、７０ｂの間に挟持され、軸線方向に沿ったシャフト部分７４がカップリング部材５０を介してボールねじ１６と同軸に連結される連結部材７６とから構成される。前記ハブ６６の軸部にはインダクションモータ５６のモータ軸５２が連結され、前記インダクションモータ５６の駆動作用下に摩擦板７０ａ、７０ｂに挟持された連結部材７６が一体的に回転し、同軸に軸支されるカップリング部材５０を介して前記インダクションモータ５６の回転駆動力がボールねじ１６に伝達される。この場合、前記調整ナット６８の緊締力を増減させることにより皿ばね７２が一組の摩擦板７０ａ、７０ｂを押圧して前記連結部材７６を挟持する摩擦板７０ａ、７０ｂの挟持力が調整され、この結果、インダクションモータ５６の回転トルクが設定される。
【００１６】
本発明の第１参考例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。
【００１７】
まず、予め、電動アクチュエータ１０を組み付ける際、トルクリミッタ５４の調整ナット６８の緊締力を調節することにより、インダクションモータ５６の回転トルクが所望の値に設定される。
【００１８】
そこで、図示しない電源を付勢してインダクションモータ５６を回転駆動させる。前記インダクションモータ５６の回転駆動力はモータ軸５２に連結されたトルクリミッタ５４に伝達され、さらに、トルクリミッタ５４の摩擦板７０ａ、７０ｂに挟持された連結部材７６およびカップリング部材５０を介してボールねじ１６に伝達され、前記ボールねじ１６が所定方向に回転する。
【００１９】
この場合、予め設定された回転トルクの範囲内では、連結部材７６がスリップすることなく一組の摩擦板７０ａ、７０ｂによって確実に挟持された状態にあり、インダクションモータ５６の回転駆動力がボールねじ１６に伝達される。
【００２０】
前記ボールねじ１６の回転駆動力は、該ボールねじ１６に螺着された軸受ブロック４６に伝達され、前記軸受ブロック４６を保持する保持ブロック４８を介してスライドテーブル２０がガイドレール１８ａ、１８ｂに沿って円滑に直線状に変位する。
【００２１】
このようにして、インダクションモータ５６の駆動作用下にスライドテーブル２０が所定方向に変位してワーク（図示せず）を搬送している途中において、該インダクションモータ５６の回転トルクが設定値を超えた時、トルクリミッタ５４を構成する一組の摩擦板７０ａ、７０ｂと連結部材７６との摩擦力が減少して前記一組の摩擦板７０ａ、７０ｂが連結部材７６を挟持する力が弱くなる。この結果、前記一組の摩擦板７０ａ、７０ｂの間で連結部材７６がスリップし、インダクションモータ５６の回転駆動力がボールねじ１６側に伝達されることが阻止され、スライドテーブル２０が停止する。
【００２２】
従って、設定値を超える過大な負荷が瞬時にインダクションモータ５６に付与された場合であっても、前記トルクリミッタ５４が該インダクションモータ５６の回転駆動力をボールねじ１６に伝達することを阻止してスライドテーブル２０を停止させる。このため、前記インダクションモータ５６を保護して該インダクションモータ５６の耐久性を向上させることができるとともに、前記スライドテーブル２０の直線精度が保持され、円滑にワークを搬送することができる。
【００２３】
また、設定値を超える過大な負荷が瞬時にインダクションモータ５６に付与されて該インダクションモータ５６の回転が停止した場合、前記インダクションモータ５６は公知のサーボモータと異なって容易に停止状態を検出することができるため、該インダクションモータ５６を迅速且つ簡便に元の状態に復帰させることができる利点がある。
【００２４】
次に、本発明の実施例に係る電動アクチュエータ８０を図５〜図７に示す。なお、本実施例において、前記第１参考例と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる構成要素並びに動作についてのみ説明する。
【００２５】
本発明の実施例に係る電動アクチュエータ８０は、基本的には、長手方向に沿って長尺状に形成されたフレーム８２と、前記フレーム８２に画成された凹部８４内に沿って変位するスライドテーブル８６と、前記スライドテーブル８６の一端部にねじ止めして固定された一組の支持プレート８８ａ、８８ｂを介して支持される駆動部９０とから構成される。
【００２６】
前記フレーム８２の長手方向に沿った両端部には一組のエンドカバー９２ａ、９２ｂがそれぞれ対向して固着され、前記フレーム８２の短手方向に沿った両側面部には一組のサイドカバー２６ａ、２６ｂがそれぞれ対向して装着される。なお、前記サイドカバー２６ａ、２６ｂは、第１参考例と同様に着脱自在に設けられている。また、前記フレーム８２には、流体通路並びに配線用通路として用いられる第１〜第８貫通孔９４ａ〜９４ｈが長手方向に沿って画成される。さらに、前記フレーム８２の上面部に画成された相互に対向する段部３８ａ、３８ｂには、略平行な一組のガイドレール９６ａ、９６ｂが固着される。
【００２７】
前記フレーム８２の凹部８４の底面部には長手方向に沿って所定距離離間する一組の固定ブロック９８ａ、９８ｂが固設され、前記一組の固定ブロック９８ａ、９８ｂ間にはタイミングベルト１００が張設される（図６参照）。前記タイミングベルト１００の中間部は、後述する一組の第２プーリ１０２ａ、１０２ｂを経由して第１プーリ１０４に懸架され、所定の張力に保持された状態で該タイミングベルト１００の両端部が一組の固定ブロック９８ａ、９８ｂにそれぞれ係着される。また、前記フレーム８２の両端部に近接する部位には、相互に対向する一組の支持ブロック１０６ａ、１０６ｂが固設され、前記支持ブロック１０６ａ、１０６ｂには貫通孔を介してそれぞれ一組のショックアブソーバ１０８ａ、１０８ｂが保持される。この場合、前記ショックアブソーバ１０８ａ、１０８ｂを構成するロッド１１０ａ、１１０ｂにスライドテーブル８６が当接することにより、前記スライドテーブル８６の変位終端位置が規制される。
【００２８】
前記スライドテーブル８６にねじ止めして固定された支持プレート８８ａ、８８ｂには第１プーリ１０４を回転自在に軸支する第１ピン部材１１２が軸着され、前記支持プレート８８ａ、８８ｂの下方側には、一組の第２プーリ１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ回転自在に軸支する第２ピン部材１１４ａ、１１４ｂが所定距離離間して設けられる。この場合、前記第１ピン部材１１２は、相互に対向する支持プレート８８ａ、８８ｂの凹部に埋め込まれた一組の軸受部材１１６ａ、１１６ｂによって回転自在に軸支されるとともに、その一端部には前記第１プーリ１０４と同軸にトルクリミッタ５４ａが連結される。
【００２９】
また、前記支持プレート８８ａ、８８ｂの上部にはねじ止めされた一組の支持ブロック１１８ａ、１１８ｂを介してインダクションモータ１２０が連結される。この場合、前記インダクションモータ１２０は、支持ブロック１１８ａ、１１８ｂおよび支持プレート８８ａ、８８ｂを介してスライドテーブル８６に連結され、該スライドテーブル８６と一体的に変位する。前記インダクションモータ１２０のモータ軸に軸支されたローラ１２２と一組の摩擦板７０ａ、７０ｂに挟持されたリング体１２４との間にはタイミングベルト１２６が懸架され、前記タイミングベルト１２６を介してインダクションモータ１２０の回転駆動力がトルクリミッタ５４ａに伝達される。なお、本実施例で用いられるトルクリミッタ５４ａは、図４に示される連結部材７６に代替して摩擦板７０ａ、７０ｂと略同一の直径を有するリング体１２４が前記摩擦板７０ａ、７０ｂの間に介装されている点で第１参考例と異なるが、前記リング体１２４、連結部材７６は同一の機能を営むものであり、その他の構成並びに動作も略同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【００３０】
前記インダクションモータ１２０の回転駆動力は、前記第１ピン部材１１２を介してトルクリミッタ５４ａと同軸に軸支された第１プーリ１０４に伝達され、前記第１プーリ１０４が所定方向に回転する。この場合、一組の固定ブロック９８ａ、９８ｂ間に張設されたタイミングベルト１００が所定間隔離間する一組の第２プーリ１０２ａ、１０２ｂを経由して第１プーリ１０４に懸架されているため、前記第１プーリ１０４の回転作用下に該第１プーリ１０４が前記タイミングベルト１００に摺接してスライドテーブル８６がフレーム８２の長手方向に沿って所定方向に変位する。
【００３１】
このようにして、インダクションモータ１２０の駆動作用下にスライドテーブル８６が所定方向に変位してワーク（図示せず）を搬送している途中において、該インダクションモータ１２０の回転トルクが設定値を超えた時、トルクリミッタ５４ａを構成する一組の摩擦板７０ａ、７０ｂとリング体１２４との摩擦力が減少して前記一組の摩擦板７０ａ、７０ｂがリング体１２４を挟持する力が弱くなる。この結果、前記一組の摩擦板７０ａ、７０ｂの間でリング体１２４がスリップした状態となり、インダクションモータ１２０の回転駆動力は、第１ピン部材１１２を介して第１プーリ１０４側に伝達されることがない。従って、瞬時に過大な負荷がインダクションモータ１２０に付与された場合でも、前記トルクリミッタ５４ａが該インダクションモータ１２０の回転駆動力を第１プーリ１０４に伝達することを阻止するため、該インダクションモータ１２０の耐久性を向上させることができるとともに、スライドテーブル８６の直線精度を保持して円滑にワークを搬送することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２参考例に係る電動アクチュエータ１３０を図８および図９に示す。
【００３３】
この電動アクチュエータ１３０では、インダクションモータ１２０の回転駆動力をスライドテーブル８６に伝達する手段として、長尺状のラック１３２と前記ラック１３２に噛合するピニオン１３４とを用いている点で第１参考例及び本実施例と異なる。
【００３４】
すなわち、フレーム８２の凹部１３６に長手方向に沿って長尺状のラック１３２を保持部材１３８を介して固定し、一方、前記ラック１３２に噛合するピニオン１３４をシャフト１４０によってトルクリミッタ５４ｂと同軸に軸支している。なお、この第２参考例で用いられるトルクリミッタ５４ｂには、図４に示される連結部材７６に代替して一対の摩擦板７０ａ、７０ｂの間に直径の大なる第１ギヤ１４２が挟持され、前記第１ギヤ１４２は、インダクションモータ１２０のモータ軸に軸支された直径の小なる第２ギヤ１４４に噛合する。
【００３５】
第２参考例に係る電動アクチュエータ１３０では、駆動力伝達手段を相互に噛合するラック１３２とピニオン１３４とで構成することにより、スライドテーブル８６の変位時における騒音の発生を防止するという効果を得ることができる。
【００３６】
【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。
【００３７】
すなわち、回転駆動源に対して設定値を超える過大な負荷が付与された場合、回転駆動力伝達規制手段によって回転駆動源から駆動力伝達手段に対して回転駆動力が伝達されることが規制される。この結果、回転駆動源を保護して該回転駆動源の耐久性を向上させるとともに、スライドテーブルの直線精度を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考例に係る電動アクチュエータからトップカバーを外した状態の一部断面平面図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータの縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図４】図１に示す電動アクチュエータに組み付けられたトルクリミッタの正面図である。
【図５】本発明の実施例に係る電動アクチュエータからトップカバーを外した状態の平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った要部縦断面図である。
【図８】本発明の第２参考例に係る電動アクチュエータからトップカバーを外した状態の平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った要部縦断面図である。
【符号の説明】
１０、８０、１３０…電動アクチュエータ
１２、８２…フレーム１６…ボールねじ
１８ａ、１８ｂ、９６ａ、９６ｂ…ガイドレール
２０、８６…スライドテーブル２２、９０…駆動部
５４、５４ａ、５４ｂ…トルクリミッタ
５６、１２０…インダクションモータ７０ａ、７０ｂ…摩擦板
７６…連結部材１００、１２６…タイミングベルト
１０２ａ、１０２ｂ、１０４…プーリ１３２…ラック
１３４…ピニオン１４２、１４４…ギヤ

Claims

回転駆動源と、
長手方向に沿って長尺に形成されたフレームと、
前記回転駆動源の駆動作用下に前記フレームに沿って変位するスライドテーブルと、
前記回転駆動源の回転駆動力を前記スライドテーブルに伝達する駆動力伝達手段と、
前記回転駆動源と前記駆動力伝達手段との間に設けられ、前記回転駆動源の回転駆動力を前記駆動力伝達手段に伝達する一方、前記回転駆動源の回転トルクが予め設定された設定値を超えた時、該回転駆動源から駆動力伝達手段に対する回転駆動力の伝達を規制するトルクリミッタと、
を備え、
前記トルクリミッタは、一組の摩擦板と、前記一組の摩擦板の間に挟持されたリング体とを有し、
前記駆動力伝達手段は、前記回転駆動源の駆動軸に連結されたローラと前記一組の摩擦板の間に挟持されたリング体との間に懸架される第１ベルトと、前記スライドテーブルに軸着されたピン部材を介して前記トルクリミッタと同軸に軸支されたプーリと、前記フレームの凹部の底面部に長手方向に沿って張設されると共に、前記プーリに懸架される第２ベルト部材とを含み、
前記回転駆動源の回転駆動力が前記第１ベルトを介して前記トルクリミッタのリング体と同軸に軸支されたプーリに伝達されて該プーリが所定方向に回転すると共に、前記プーリに懸架された第２ベルト部材を介して前記スライドテーブルがフレームの凹部の長手方向に沿って変位することを特徴とする電動アクチュエータ。
請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
回転駆動源はインダクションモータからなることを特徴とする電動アクチュエータ。
請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
フレームの側面部には、該電動アクチュエータを他の部材に連結するための連結用溝部が設けられていることを特徴とする電動アクチュエータ。