JP4005248B2

JP4005248B2 - Actuator

Info

Publication number: JP4005248B2
Application number: JP37205798A
Authority: JP
Inventors: 秀和中村; 洋幸岩石
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000197304A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば、サーボモータ、ボールネジ・ボールナット機構、或いはプーリ・ベルト機構等を使用して、スライダを直動させるアクチュエータに係り、特に、スライダの移動に伴う内部空間内の空気の圧縮・膨張を抑制して、内部の塵埃の外部への流出、或いは、外部の塵埃の内部への流入を防止することができるように工夫したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクチュエータは概略次のような構成になっている。まず、横断面形状が略Ｕ字状をなすハウジングがあり、このハウジング内にスライダが移動可能に収容されている。すなわち、ハウジング内の一端側にはサーボモータが内装されていて、このサーボモータの回転軸にはボールネジが連結されている。一方、上記スライダ側にはボールナットが固着されていて、このボールナットが上記ボールネジに螺合している。
【０００３】
又、ハウジング側の内側面には左右にそれぞれ溝が形成されており、同様に、スライダの左右にもそれぞれ溝が形成されている。又、スライダ側には複数個のボールが移動可能に収容されている。そして、上記サーボモータを何れかの方向に回転させることにより、ボールネジを同方向に回転させる。このボールネジの回転によって、回転を規制されているボールナットが軸方向に移動することになり、それによって、ボールナットに固着されているスライダが同方向に移動するものである。
【０００４】
又、いわゆる「クリーンルーム」と称されるものがあり、これは、空気中の細かな塵埃等を嫌う精密部品の製造を行う場合に使用されるものである。一方、既に説明したようなアクチュエータの場合には、ハウジング内にて各種の塵埃（例えば、各摺動部において発生する塵埃やグリース等）が発生し、その発生した塵埃がアクチュエータ内部から外部の室内に流出することになる。したがって、そのままの状態では上記したようなクリーンルーム内で使用することはできない。
【０００５】
そこで、アクチュエータに吸引装置を取り付けて、該吸引装置によってアクチュエータ内部を吸引して負圧状態とし、それによって、アクチュエータ内部にて発生した塵埃の外部への流出を防止するようにしている。
【０００６】
又、逆に、アクチュエータに加圧装置を取り付けて、アクチュエータの内部空間を加圧することにより、内部を正圧に保持することも行われる。これは、アクチュエータが悪い環境下（各種の塵埃が浮遊している環境）で使用される場合であって、外部の塵埃がアクチュエータの内部に侵入することを防止するためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、既に述べたように、従来のクリーンルーム用のアクチュエータの場合には、吸引装置によってアクチュエータの内部を吸引して負圧とし、アクチュエータの内部にて発生した塵埃の外部への流出を規制するようにしている。ところが、アクチュエータの場合には、前述したように、スライダが軸方向に適宜移動することになり、その際、スライダが移動していく側の内部空間内の空気は圧縮され、逆に、反対側の内部空間内の空気は膨張することになり、いわゆる「ポンピング現象」が発生することになる。このようなポンピング現象が発生した場合には、上記吸引装置による吸引効果が低下してしまい、アクチュエータ内部で発生した塵埃の外部への流出抑制効果が低下してしまうという問題があった。
このような問題に対しては、例えば、吸引装置による吸引効果を高めることが考えられるが、それでは、吸引装置が大型化してしまって、アクチュエータそのものの大型化、構成の複雑化を誘発してしまうことになる。特に、従来のアクチュエータの場合には、スライダが移動する開口部が大きく確保されていて、隙間が大きいために、元々大きな吸引力を必要としており、それに上記点が重なって吸引装置が益々大型化してしまうことになる。
又、このような問題は、吸引装置によってアクチュエータ内部を吸引する場合だけではなく、逆に、加圧装置によって加圧する場合にもいえる。すなわち、スライダの移動によって上記したようなポンピング現象が発生した場合には、加圧装置による加圧状態が損なわれ、外部の塵埃の内部への侵入防止効果が低下してしまうことになる。
【０００８】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、内部にて発生した塵埃の外部への流出、外部の塵埃の内部への侵入を確実に防止することが可能なアクチュエータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、開口部を備えたハウジングと、上記ハウジングに対して上記開口部に沿って移動可能に取り付けられたスライダと、上記ハウジングの開口部を閉塞すると共に上記スライダの移動を許容するべくスライダを跨ぐように取り付けられたシールプレートと、を具備し、上記ハウジングの内部に形成された中空部を吸引又は加圧するアクチュエータにおいて、上記スライダの移動方向両端部において上記シールプレートをガイドすると共に弾性部材の付勢力を利用して上記シールプレートを上記開口部側に押し付けるガイドローラ機構が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記ハウジングは、横断面形状が略Ｕ字状をなすベースと、このベースの上方にそれぞれ取り付けられた一対のサイドカバと、から構成されていて、上記ベース及び上記一対のサイドカバの少なくとも何れか一方に中空部が形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるアクチュエータは、請求項１又は請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記シールプレートは上記一対のサイドカバの面と同じ高さ位置になるように取り付けられていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるアクチュエータは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記スライダの上面側にはスライダーカバが被冠されていて、このスライダーカバはスライダの端部に対して僅かな隙間をもって取り付けられていると共に、シールプレート及びサイドカバの面に対しても僅かな隙間をもって取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、本願発明によるアクチュエータの場合には、ハウジングに中空部を構成し、この中空部を介して、スライダを挟んだ軸方向両側の内部空間を連通するようにしたものである。それによって、スライダが一方に移動する場合には、その一方側の内部空間内の空気が連通孔及び中空部を介して他方の内部空間内に流入し、逆に、スライダが他方に移動した場合には、その他方の内部空間内の空気が連通孔及び中空部を介して一方側の内部空間内に流入することになる。このような空気の流通を許容することにより、スライダが移動した側における内部空間の空気が圧縮され、逆に、反対側の内部空間の空気が膨張するといった現象（ポンピング現象）を緩和し、それによって、内部の塵埃の外部への流出、或いは、外部の塵埃の内部への流入を防止することができる。
又、適用するアクチュエータとしては、吸引装置或いは加圧装置を備えたものであっても備えていないものであってもよく、特に、吸引装置或いは加圧装置を備えたものに適用した場合には、内部の塵埃の外部への流出防止、外部の塵埃の内部への侵入防止機能を確実に維持することができる。
又、ハウジングとしては、単一部材で構成する場合或いはベースと一対のサイドカバによって構成する場合等、様々な場合が考えられる。ベースと一対のサイドカバによって構成した場合には、少なくとも、何れか一方に中空部を形成すればよいが、その両方に形成して内部空気の流通を許容することにより、より高い効果を期待できる。
又、シールプレートがスライダを跨ぐ部分にガイドローラ機構を設けることが考えられ、その場合には、その部分における摺動抵抗を低減させて塵埃の発生を抑制する効果がある。
又、シールプレートと一対のサイドカバの上面を揃え、且つ、スライダカバを僅かな隙間を存して配置した場合には、内部の塵埃の外部への流出防止、外部の塵埃の内部への侵入防止機能をより高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１及び図２は、本実施の形態によるアクチュエータの外観を示す図で、まず、ベース１があり、このベース１の上方であって左右には、一対のサイドカバ３、５がそれぞれ取り付けられている。これらベース１及び一対のサイドカバ３、５によってハウジングを構成している。上記ベース１は、例えば、アルミニウムの押出成形、樹脂の押出成形、鋼の引抜により製造されていて、中空状をなしている。同様に、上記一対のサイドカバ３、５も、例えば、アルミニウムの押出成形や樹脂の押出成形により製造されていて、中空状をなしている。又、ベース１及び一対のサイドカバ３、５の両端には、フロントカバ７とリアカバ９がそれぞれ取り付けられている。又、上記リアカバ９側には、モーターカバ１１が取り付けられている。
【００１２】
又、上記ベース１及び一対のサイドカバ３、５によって囲まれた空間内には、スライダ１３が移動可能に配置されている。このスライダ１３の上にはスライダーカバ１５が被冠されている。又、上記一対のサイドカバ３、５の間は、ステンレス製のシールプレート１７によって閉塞されている。又、サイドカバ５側には、図示しない吸引装置が接続される吸引継手１９が取り付けられていると共に、上記リアカバー９側には、ケーブル２１が挿通されるケーブル挿通部材２３が取り付けられている。
尚、図中符号２５はシールプレート止め部材である。
又、上記一対のサイドカバ３、５の上面側の適所には、それぞれ磁石２０、２２が取り付けられていて、上記シールプレート１７は、これら磁石２０、２２によって吸着されるようになっている。
【００１３】
次に、図３乃至図６を参照して本実施の形態によるアクチュエータの内部の構成を説明する。まず、ベース１及び一対のサイドカバ３、５によって囲まれた空間内であって、上記モーターカバ１１側には、サーボモータ３１が内装されている。このサーボモータ３１は、ステータ３３と、このステータ３３の内周側に配置されたロータ３５とから構成されていて、上記ロータ３５はシャフト３７の外周に固着されている。
【００１４】
上記シャフト３７は、ボールネジ一体型のものであって、図３及び図４中左方向に延長された部分はボールネジ３９となっている。一方、図４及び図５に示すように、既に述べたスライダ１５には、ボールナット４１が固着されていて、このボールナット４１が上記ボールネジ３９に螺合する関係にある。したがって、上記サーボモータ３１が何れかの方向に回転することにより、シャフト３７、すなわち、ボールネジ３９が同方向に回転し、それによって、その回転を規制されているボールナット４１が軸方向に移動する。
【００１５】
上記ボールナット４１の軸方向への移動によって、スライダ４１が同方向に移動する構成になっている。そして、このスライダ４１上に図示しない各種の機器、例えば、ロボット等が搭載されることになる。
尚、上記シャフト３７は、軸受部材４３、４５、４７、４９等によって回転可能に支持されている。又、図３及び図４に示すように、サーボモータ３１の図中右側には、位置検出器５０が設置されている。この位置検出器５０は、光学式センサと複数個のスリットを備えた円板等から構成されている。
【００１６】
又、上記ベース１の左右の内側面には、溝１ｃ、１ｄが形成されていて、それら溝１ｃ、１ｂには鋼製のレール４ａ、４ｂが取り付けられている。又、スライダ１３側にも左右に図示しない溝が形成されていて、そこには図示しない鋼製のレールが取り付けられている。又、スライダ１３側においては、その両端にリターン路が形成されていると共に、内部に循環路が形成されている。ベース１側のレール４ａ、４ｂとスライダ１３側のレール間には複数個のボール６が介在している。スライダ１３が移動するときには、これら複数個のボールが転がりながら循環することになり、それによって、スライダ１３の移動を円滑なものとしている。
【００１７】
次に、既に説明したシールプレート９とスライダ１３との関係について説明する。図３に示すように、シールプレート９は、スライダ１３を跨ぐように配置されていて、そのシールプレート９が跨いだ部分をスライダーカバ１５によって覆うように構成している。
又、シールプレート９が跨ぐ部分の上下位置であって適所には、ガイドローラ機構５１、５３が配置されていると共に、ガイドローラ５５、５７、５９、６１が設置されている。
【００１８】
上記ガイドローラ機構５３は、図６に示すような構成になっている。まず、図６に示すように、スライダーカバ１５の内周面にコイルスプリング６３を介して支持部材６５が取り付けられている。そして、その支持部材６５にガイドローラ６７が回転可能に取り付けられている。よって、ガイドローラ６７は、コイルスプリング６３によって、シールプレート９に上方から押圧された状態で回転可能に接触している。
又、ガイドローラ機構５１もガイドローラ機構５３と同様の構成になっている。
【００１９】
又、ガイドローラ機構５１、５３以外のその他のガイドローラ５５、５７、５９、６１については、図６にも示すように、単にスライダ１３に対して回転可能に取り付けられているものであって、シールプレート１７に対して下方から接触している。そして、これらガイドローラ機構５１、５３及びガイドローラ５５、５７、５９、６１を設けることにより、シールプレート１７との間の摺動時における摩擦を軽減させて、摺動時における塵埃の発生を抑制するものである。
又、上記スライダーカバ１５は、スライダ１３に対して横方向に僅かな隙間を存した状態で取り付けられているとともに、一対のサイドプレート３、５及びシールプレート１７の上面に対しても僅かな隙間を存した状態で取り付けられている。
【００２０】
次に、前述したベース１と一対のサイドカバ３、５の構成をさらに詳細に説明する。まず、ベース１は、図５に示すように、横断面形状が略Ｕ字状をなしていて、且つ、中空部１ａを備えた構成になっている。又、中空部１ａは軸方向に連続して形成されていて、そこに、前述した吸引継手１９が取り付けられている。その吸引継手１９には、前述したように、図示しない吸引装置が接続されることになり、この吸引装置によって中空部１ａ内が吸引されることになる。又、上記ベース１の内底面には複数個の円形の連通孔１ｂが形成されていて、これら複数個の連通孔１ｂを介して、上記中空部１ａとアクチュエータの内部空間（ベース１、一対のサイドカバ３、５によって囲まれた空間）とを連通するようにしている。
【００２１】
又、一対のサイドカバ３、５をみてみると、サイドカバ３は中空状に形成されていて、中空部３ａを備えた形状になっている。この中空部３ａも長手方向に延長された状態で形成されている。又、サイドカバ３の内側面には円形の連通孔３ｂが複数個形成されている。同様に、サイドカバ５も中空状に形成されていて、長手方向に延長された中空部５ｂを備えた構成になっている。又、サイドカバ５の内側面にも、円形の連通孔５ｂが複数個形成されている。
よって、サイドカバ３、５の中空部３ａ、５ａについても、それぞれの連通孔３ｂ、５ｂを介して、アクチュエータの内部空間（ベース１、一対のサイドカバ３、５によって囲まれた空間）とを連通するようになっている。したがって、ベース１の中空部１ａと一対のサイドカバ３、５の中空部３ａ、５ａについても相互に連通する関係にある。
【００２２】
以上の構成を基にその作用を説明する。
サーボモータ３１が適宜の方向に回転することにより、スライダ１３が軸方向の何れかの方向に移動することについては既に説明した通りであり、ここでは、スライダ１３の移動時に、ベース１、サイドカバ３、５、シールプレート１７によって囲まれた内部空間の空気がどのように流通するかについて説明する。
【００２３】
まず、上記内部空間は図示しない吸引装置によって常時吸引されている。すなわち、吸引継手１９には図示しない吸引装置が接続されており、又、ベース１の中空部１ａ及び連通孔１ｂを介して上記内部空間は吸引装置に接続されている。よって、吸引装置によって吸引することにより、内部空間内が吸引されることになり、それによって、内部空間内は負圧に保持され、内部で発生した塵埃の外部への流出が防止されるようになっている。
【００２４】
そのような状態において、例えば、スライダ１３が図３及び図４中左方向に移動すると仮定する。この場合、スライダ１３の図３及び図４中左側の内部空間内の空気は、ベース１の連通孔１ｂを介して中空部１ａ内に流入すると共に、サイドカバ３、５の連通孔３ｂ、５ｂを介して、中空部３ａ、５ａ内に流入する。ベース１の中空部１ａ内及びサイドカバ３、５の中空部３ａ、５ａ内に流入した空気は、反対側、すなわち、スライダ１３の図３及び図４中右側の内部空間内に位置する連通孔１ｂ、３ｂ、５ｂを介して、該内部空間内に流出する。したがって、スライダ１３の図３及び図４中左側の内部空間内の空気が圧縮されることはなく、同時に、スライダ１３の図３及び図４中右側の内部空間内の空気が膨張することもなく、ポンピング現象の発生を抑制することができる。よって、吸引装置による吸引効果が低下してしまうことはなく、内部空間内で発生した塵埃の外部への流出防止機能は維持されることになる。
【００２５】
逆に、スライダ１３が図３及び図４中右方向に移動すると仮定する。この場合、スライダ１３の図３及び図４中右側の内部空間内の空気は、ベース１の連通孔１ｂを介して中空部１ａ内に流入すると共に、サイドカバ３、５の連通孔３ｂ、５ｂを介して、中空部３ａ、５ａ内に流入する。ベース１の中空部１ａ内及びサイドカバー３、５の中空部３ａ、５ａ内に流入した空気は、反対側、すなわち、スライダ１３の図３及び図４中左側の内部空間内に位置する連通孔１ｂ、３ｂ、５ｂを介して、該内部空間内に流出する。したがって、スライダ１３の図３及び図４中右側の内部空間内の空気が圧縮されることはなく、同時に、スライダ１３の図３及び図４中左側の内部空間内の空気が膨張されることはなく、ポンピング現象の発生は抑制される。よって、吸引装置による吸引効果が低下してしまうことはなく、内部空間内で発生した塵埃の外部への流出防止機能は確実に維持される。
【００２６】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、スライダ１３の移動時において、スライダ１３が移動する側の内部空間内の空気が圧縮され、同時に、反対側の内部空間の空気が膨張するいわゆるポンピング現象の発生を抑制することができる。これは、ベース１、サイドカバ３、５を中空状に形成して中空部１ａ、３ａ、５ａを形成し、且つ、複数個の連通孔１ｂ、３ｂ、５ｂを形成して、スライダ１３が移動する側の内部空間内の空気を反対側の内部空間内に移動させるように構成したからである。よって、内部空間内の空気の圧縮・膨張による吸引効果の低下を防止することができ、それによって、内部空間内にて発生する塵埃の外部への流出防止機能を確実なものとすることができる。
特に、本実施の形態の場合には、ベース１の中空部１ａと一対のサイドカバ３、５の中空部３ａ、５ａの両方を使用して空気を移動させるようにしたので、その効果も極めて高いものである。
又、本実施の形態の場合には、シールプレート１７がスライダ１３を跨ぐ部分にガイドローラ機構５１、５３を設けると共に、ガイドローラ５５、５７、５９、６１を設けたので、シールプレート１７とスライダ１３との摺動抵抗が軽減され、その部分における塵埃発生を抑制することがでる。
又、仮に塵埃が発生しても、それは、スライダーカバ１５内であって、吸引効果が及ぶ領域内であるので、外部に流出することは確実に防止されることになる。
又、シールプレート１７の上面のレベルと一対のサイドカバ３、５の上面のレベルは一致していて、且つ、スライダーカバ１５の下端はそのレベルに対して僅かな隙間をおいて被冠されていると共に、スライダ１３の端面に対しても僅かな隙間を存した状態で取り付けられているので、その部分（スライダーカバ１５とスライダ１３との間の隙間の部分）における吸引効果は極めて高くなっており、よって、塵埃の外部への流出は確実に防止されるものである。
【００２７】
次に、図７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、吸引継手１９がベース１側に取り付けられていたが、この第２の実施の形態の場合には、サイドカバ５に取り付けられているものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
よって、この第２の実施の形態の場合にも同様の効果を奏することができる。
【００２８】
次に、図８を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合には、前記第２の実施の形態の場合において、一対のサイドカバ３、５のみに中空部３ａ、５ａを形成し、ベース１については中実状に形成したものである。このような構成であっても略同等の効果を奏することができる。
尚、ベース１のみに中空部を形成して、一対のサイドカバ３、５については中実状に形成するような構成も考えられ、それでも略同等の効果を奏することができる。
【００２９】
次に、図９を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。前記各実施の形態においては、シールプレート１７がスライダ１３を跨ぐ箇所にガイドローラ機構やガイドローラを配置したが、この実施の形態の場合には、単に樹脂製の押圧部材７１、７３を配置したものである。このようなタイプのアクチュエータであっても同様に適用可能である。
【００３０】
尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記各実施の形態の場合には、ボールネジ・ボールナット機構によってスライダ１３を移動させるものを例に挙げて説明したが、プーリ・ベルト機構によってスライダ１３を移動せさるようなものであっても同様に適用可能である。
又、ベース１と一対のサイドカバ３、５の少なくとも何れか一方に中空部及び連通孔を形成して、空気の流通を許容するようよに構成すればよく、必ずしも両方に中空部と連通孔を形成する必要はない。
又、前記各実施の形態においては、吸引装置を備えたアクチュエータを例に挙げて説明したが、そのようなものを備えていないタイプのアクチュエータに対しても同様に適用可能である。
又、吸引装置ではなく加圧装置を備えているものに対しても適用可能である。この場合には、アクチュエータが塵埃の多い悪環境下で使用される場合に、外部の塵埃が内部に侵入することを防止するものであり、その際、内部空間内の不必要な圧縮・膨張を防止して、外部の塵埃の内部への流入防止機能を高めることができる。
又、前記各実施の形態の場合には、ハウジングをベース１と一対のサイドカバ３、５から構成しているが、これを一体化させて単一のハウジングとして構成してもよく、そのようなものにおいても同様に適用可能である。
因みに、ハウジングをベース１と一対のサイドカバ３、５から構成しているのは製造・組立上の利点があるからである。すなわち、ベース１における溝１ｃ、１ｄの位置としては、高い剛性を確保する意味でできるだけ低い方が好ましい。よって、仮に単一のハウジングとした場合には、比較的深い場所に溝１ｃ、１ｄが位置し、当然のことながら一対のレール４ａ、４ｂも深い場所に位置することになる。一方、上記レール４ａ、４ｂに対しては組立後に、レール４ａ、４ｄの溝成形（研削加工）や研磨が施されることになり、その位置が深い場所にあるとそれらの作業が困難なものとなってしまう。その点、ハウジングをベース１と一対のサイドカバ３、５として構成した場合には、そのようなことはなく、一対のサイドカバ３、５が取り付けられる前に研磨作業を施せば、容易に行うことができるものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上本発明によるアクチュエータによると、スライダを挟んだ両側の内部空間相互間において内部空気の流通を許容するように構成したので、いわゆるポンピング現象の発生を抑制することができ、それによって、内部の塵埃の外部への流出、或いは、外部の塵埃の内部への侵入を効果的に防止することができるようになった。
特に、ハウジングをベースと一対のサイドカバから構成し、ベースの中空部と一対のサイドカバの中空部の両方を使用して空気を移動させるようにした場合には、その効果も極めて高いものである。
又、シールプレートがスライダを跨ぐ部分にガイドローラ機構を設けた場合には、シールプレートとスライダとの摺動抵抗が軽減され、その部分における塵埃発生を抑制することができる。
又、仮に塵埃が発生しても、それは、スライダーカバ内であって、吸引或いは加圧効果が及ぶ領域内であるので、外部に流出或いは内部に侵入することは確実に防止されることになる。
又、シールプレートの上面のレベルと一対のサイドカバの上面のレベルを一致させ、且つ、スライダーカバの下端をそのレベルに対して僅かな隙間をおいて被冠した場合には、その部分における吸引或いは加圧効果は極めて高くなっており、よって、塵埃の外部への流出或いは内部への侵入は確実に防止されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの外観を示す図で、アクチュエータの平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの外観を示す図で、アクチュエータの側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、シールプレートを撤去し、且つ、カバー類を撤去して、アクチュエータの内部構造を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、シールプレートを撤去し、且つ、カバー類の一部を切欠いて示す側断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータを側面方向からみた側断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ガイドローラ機構の構成を示す側断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図で、アクチュエータの側断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す図で、アクチュエータの側断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１ベース
１ａ中空部
１ｂ連通孔
３サイドカバ
３ａ中空部
３ｂ連通孔
５サイドカバ
５ａ中空部
５ｂ連通孔
１３スライダ
１５スライダーカバ
１７シールプレート
１９吸引継手
２０磁石
２２磁石
３１サーボモータ[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an actuator that linearly moves a slider using, for example, a servo motor, a ball screw / ball nut mechanism, or a pulley / belt mechanism, and more particularly to compression / compression of air in an internal space as the slider moves. The present invention relates to a device devised so as to suppress expansion and prevent outflow of internal dust to the outside or inflow of external dust to the inside.
[0002]
[Prior art]
The actuator is roughly configured as follows. First, there is a housing having a substantially U-shaped cross section, and a slider is movably accommodated in the housing. That is, a servo motor is housed at one end in the housing, and a ball screw is connected to the rotation shaft of the servo motor. On the other hand, a ball nut is fixed to the slider side, and this ball nut is screwed into the ball screw.
[0003]
In addition, grooves are formed on the left and right sides of the inner surface on the housing side, and similarly, grooves are also formed on the left and right sides of the slider. A plurality of balls are movably accommodated on the slider side. Then, by rotating the servo motor in any direction, the ball screw is rotated in the same direction. The rotation of the ball screw causes the ball nut whose rotation is restricted to move in the axial direction, whereby the slider fixed to the ball nut moves in the same direction.
[0004]
Also, there is a so-called “clean room”, which is used when manufacturing precision parts that dislike fine dust in the air. On the other hand, in the case of the actuator already described, various kinds of dust (for example, dust and grease generated at each sliding portion) are generated in the housing, and the generated dust is transferred from the inside of the actuator to the outside chamber. Will be leaked. Therefore, in the state as it is, it cannot be used in the clean room as described above.
[0005]
Therefore, a suction device is attached to the actuator, and the inside of the actuator is sucked into the negative pressure state by the suction device, thereby preventing the dust generated inside the actuator from flowing out to the outside.
[0006]
Conversely, a pressure device is attached to the actuator to pressurize the internal space of the actuator, thereby holding the inside at a positive pressure. This is for the case where the actuator is used in a bad environment (an environment in which various kinds of dust are floating), and is for preventing external dust from entering the inside of the actuator.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional configuration has the following problems.
First, as described above, in the case of a conventional clean room actuator, the inside of the actuator is sucked into a negative pressure by a suction device so as to regulate the outflow of dust generated inside the actuator to the outside. I have to. However, in the case of an actuator, as described above, the slider moves appropriately in the axial direction. At that time, the air in the inner space on which the slider moves is compressed and, conversely, on the opposite side The air in the interior space of the air expands, and a so-called “pumping phenomenon” occurs. When such a pumping phenomenon occurs, there is a problem that the suction effect of the suction device is reduced, and the effect of suppressing the outflow of dust generated inside the actuator to the outside is reduced.
For such a problem, for example, it is conceivable to increase the suction effect by the suction device. However, this increases the size of the suction device, leading to an increase in the size of the actuator itself and a complicated configuration. It will be. In particular, in the case of a conventional actuator, a large opening for moving the slider is ensured and the gap is large, so that a large suction force is originally required, and the above points overlap with each other to further increase the size of the suction device. It will end up.
Such a problem can be said not only when the inside of the actuator is sucked by the suction device, but also when the pressure is applied by the pressurizing device. That is, when the above-described pumping phenomenon occurs due to the movement of the slider, the pressurization state by the pressurizing device is impaired, and the effect of preventing the entry of external dust into the interior is reduced.
[0008]
The present invention has been made based on such points, and the object of the present invention is to reliably prevent the dust generated inside from flowing out and the outside dust from entering the inside. It is to provide an actuator.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an actuator according to claim 1 of the present invention comprises a housing having an opening, a slider attached to the housing so as to be movable along the opening, and an opening of the housing. Occlude And to straddle the slider to allow the slider to move Attached seal plate; And sucking or pressurizing the hollow portion formed inside the housing. In the actuator A guide roller mechanism is provided that guides the seal plate at both ends of the slider in the moving direction and presses the seal plate against the opening using the biasing force of an elastic member. It is characterized by this.
An actuator according to claim 2 is the actuator according to claim 1, The housing is composed of a base having a substantially U-shaped cross section and a pair of side covers attached above the base, and at least one of the base and the pair of side covers. Hollow part is formed It is characterized by this.
An actuator according to claim 3 is the actuator according to claim 1 or 2, The seal plate is attached so as to be at the same height as the surfaces of the pair of side covers. It is characterized by this.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an actuator according to the first aspect. Either In the actuator described, A slider cover is crowned on the upper surface side of the slider, and the slider cover is attached with a slight clearance to the end of the slider, and also has a slight clearance with respect to the surfaces of the seal plate and the side cover. Attached with It is characterized by this.
[0010]
That is, in the case of the actuator according to the present invention, a hollow portion is formed in the housing, and the internal spaces on both sides in the axial direction sandwiching the slider are communicated with each other through the hollow portion. As a result, when the slider moves to one side, the air in the internal space on one side flows into the other internal space through the communication hole and the hollow portion, and conversely, the slider moves to the other side. Then, the air in the other internal space flows into the internal space on one side through the communication hole and the hollow portion. By allowing such air flow, the air in the internal space on the side where the slider has moved is compressed, and conversely, the air in the internal space on the opposite side expands (pumping phenomenon). Therefore, it is possible to prevent the internal dust from flowing out to the outside or the external dust from flowing into the inside.
In addition, the actuator to be applied may or may not be equipped with a suction device or a pressure device, and particularly when applied to a device equipped with a suction device or a pressure device. In addition, it is possible to reliably maintain the function of preventing internal dust from flowing out and preventing the external dust from entering the interior.
In addition, various cases are conceivable for the housing, such as a single member or a base and a pair of side covers. In the case where the base and the pair of side covers are used, at least one of the hollow portions may be formed, but a higher effect can be expected by forming the hollow portion in both of them and allowing the flow of the internal air.
Further, it is conceivable to provide a guide roller mechanism in a portion where the seal plate straddles the slider. In this case, there is an effect of reducing the sliding resistance in that portion and suppressing the generation of dust.
Also, when the seal plate and the top of the pair of side covers are aligned and the slider cover is arranged with a slight gap, the internal dust can be prevented from flowing out, and the external dust can be prevented from entering the interior. Can be further enhanced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 and FIG. 2 are views showing the appearance of the actuator according to the present embodiment. First, there is a base 1, and a pair of side covers 3 and 5 are attached to the left and right above the base 1, respectively. Yes. The base 1 and the pair of side covers 3 and 5 constitute a housing. The base 1 is manufactured by, for example, aluminum extrusion, resin extrusion, or steel drawing, and has a hollow shape. Similarly, the pair of side covers 3 and 5 are also manufactured by, for example, aluminum extrusion or resin extrusion and have a hollow shape. A front cover 7 and a rear cover 9 are attached to both ends of the base 1 and the pair of side covers 3 and 5, respectively. A motor cover 11 is attached to the rear cover 9 side.
[0012]
A slider 13 is movably disposed in a space surrounded by the base 1 and the pair of side covers 3 and 5. A slider cover 15 is crowned on the slider 13. The pair of side covers 3 and 5 are closed by a stainless seal plate 17. A suction joint 19 to which a suction device (not shown) is connected is attached to the side cover 5 side, and a cable insertion member 23 through which the cable 21 is inserted is attached to the rear cover 9 side.
In the figure, reference numeral 25 denotes a seal plate fixing member.
Further, magnets 20 and 22 are respectively attached to appropriate positions on the upper surface side of the pair of side covers 3 and 5, and the seal plate 17 is attracted by these magnets 20 and 22.
[0013]
Next, the internal configuration of the actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, in a space surrounded by the base 1 and the pair of side covers 3, 5, a servo motor 31 is housed on the motor cover 11 side. The servo motor 31 includes a stator 33 and a rotor 35 disposed on the inner peripheral side of the stator 33, and the rotor 35 is fixed to the outer periphery of a shaft 37.
[0014]
The shaft 37 is of a ball screw integrated type, and the portion extended in the left direction in FIGS. 3 and 4 is a ball screw 39. On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, a ball nut 41 is fixed to the slider 15 already described, and the ball nut 41 is engaged with the ball screw 39. Therefore, when the servo motor 31 rotates in any direction, the shaft 37, that is, the ball screw 39, rotates in the same direction, and thereby the ball nut 41 whose rotation is restricted moves in the axial direction. .
[0015]
The slider 41 moves in the same direction as the ball nut 41 moves in the axial direction. Various devices (not shown) such as a robot are mounted on the slider 41.
The shaft 37 is rotatably supported by bearing members 43, 45, 47, 49 and the like. As shown in FIGS. 3 and 4, a position detector 50 is installed on the right side of the servo motor 31 in the drawing. The position detector 50 is composed of an optical sensor and a disc having a plurality of slits.
[0016]
Further, grooves 1c and 1d are formed on the left and right inner side surfaces of the base 1, and steel rails 4a and 4b are attached to the grooves 1c and 1b. Also, a groove (not shown) is formed on the left and right sides of the slider 13 and a steel rail (not shown) is attached thereto. On the slider 13 side, return paths are formed at both ends, and a circulation path is formed inside. A plurality of balls 6 are interposed between the rails 4a and 4b on the base 1 side and the rails on the slider 13 side. When the slider 13 moves, the plurality of balls circulate while rolling, thereby making the slider 13 move smoothly.
[0017]
Next, the relationship between the already-described seal plate 9 and the slider 13 will be described. As shown in FIG. 3, the seal plate 9 is disposed so as to straddle the slider 13, and is configured to cover the portion straddled by the seal plate 9 with a slider cover 15.
In addition, guide roller mechanisms 51 and 53 are disposed at appropriate positions in the upper and lower positions of the portion where the seal plate 9 is straddled, and guide rollers 55, 57, 59, and 61 are disposed.
[0018]
The guide roller mechanism 53 is configured as shown in FIG. First, as shown in FIG. 6, a support member 65 is attached to the inner peripheral surface of the slider cover 15 via a coil spring 63. A guide roller 67 is rotatably attached to the support member 65. Therefore, the guide roller 67 is rotatably contacted with the seal plate 9 from above by the coil spring 63.
The guide roller mechanism 51 has the same configuration as the guide roller mechanism 53.
[0019]
The other guide rollers 55, 57, 59, 61 other than the guide roller mechanisms 51, 53 are simply attached to the slider 13 so as to be rotatable, as shown in FIG. It contacts the seal plate 17 from below. By providing these guide roller mechanisms 51 and 53 and guide rollers 55, 57, 59, and 61, friction during sliding with the seal plate 17 is reduced, and generation of dust during sliding is suppressed. To do.
The slider cover 15 is attached to the slider 13 with a slight gap in the lateral direction, and a slight gap with respect to the upper surfaces of the pair of side plates 3 and 5 and the seal plate 17. It is attached in the state that existed.
[0020]
Next, the structure of the base 1 and the pair of side covers 3 and 5 will be described in more detail. First, as shown in FIG. 5, the base 1 has a substantially U-shaped cross-sectional shape and is provided with a hollow portion 1a. Moreover, the hollow part 1a is continuously formed in the axial direction, and the suction joint 19 described above is attached thereto. As described above, a suction device (not shown) is connected to the suction joint 19, and the inside of the hollow portion 1 a is sucked by this suction device. A plurality of circular communication holes 1b are formed on the inner bottom surface of the base 1, and the hollow portion 1a and the internal space of the actuator (base 1, a pair of actuators) are connected through the plurality of communication holes 1b. And a space surrounded by the side covers 3 and 5).
[0021]
When the pair of side covers 3 and 5 are viewed, the side cover 3 is formed in a hollow shape and has a shape including a hollow portion 3a. This hollow part 3a is also formed in the state extended in the longitudinal direction. A plurality of circular communication holes 3 b are formed on the inner surface of the side cover 3. Similarly, the side cover 5 is also formed in a hollow shape and includes a hollow portion 5b extended in the longitudinal direction. A plurality of circular communication holes 5 b are also formed on the inner surface of the side cover 5.
Therefore, the hollow portions 3a and 5a of the side covers 3 and 5 also communicate with the internal space of the actuator (the space surrounded by the base 1 and the pair of side covers 3 and 5) through the respective communication holes 3b and 5b. It is like that. Accordingly, the hollow portion 1a of the base 1 and the hollow portions 3a, 5a of the pair of side covers 3, 5 are also in communication with each other.
[0022]
The operation will be described based on the above configuration.
As described above, the slider 13 moves in any of the axial directions when the servo motor 31 rotates in an appropriate direction. Here, when the slider 13 is moved, the base 1 and the side cover 3 are moved. 5 and how the air in the internal space surrounded by the seal plate 17 circulates will be described.
[0023]
First, the internal space is always sucked by a suction device (not shown). That is, a suction device (not shown) is connected to the suction joint 19, and the internal space is connected to the suction device via the hollow portion 1 a and the communication hole 1 b of the base 1. Therefore, by sucking with the suction device, the inside space is sucked, so that the inside space is held at a negative pressure, and the dust generated inside is prevented from flowing out to the outside. It has become.
[0024]
In such a state, for example, it is assumed that the slider 13 moves to the left in FIGS. In this case, the air in the inner space on the left side of the slider 13 in FIGS. 3 and 4 flows into the hollow portion 1a through the communication hole 1b of the base 1, and passes through the communication holes 3b, 5b of the side covers 3, 5. And flows into the hollow portions 3a and 5a. The air that has flowed into the hollow portion 1a of the base 1 and the hollow portions 3a, 5a of the side covers 3, 5 is a communication hole 1b located in the opposite side, that is, in the internal space on the right side in FIGS. It flows out in this internal space via 3b, 5b. Therefore, the air in the left inner space of the slider 13 in FIGS. 3 and 4 is not compressed, and at the same time, the air in the inner space of the slider 13 in the right side in FIGS. 3 and 4 is not expanded. The occurrence of the pumping phenomenon can be suppressed. Therefore, the suction effect by the suction device is not lowered, and the function of preventing the dust generated in the internal space from flowing out to the outside is maintained.
[0025]
Conversely, it is assumed that the slider 13 moves in the right direction in FIGS. In this case, the air in the inner space on the right side of the slider 13 in FIGS. 3 and 4 flows into the hollow portion 1a through the communication hole 1b of the base 1, and passes through the communication holes 3b, 5b of the side covers 3, 5. And flows into the hollow portions 3a and 5a. The air that has flowed into the hollow portion 1a of the base 1 and the hollow portions 3a, 5a of the side covers 3, 5 is located on the opposite side, that is, the communication hole located in the inner space on the left side in FIGS. It flows out into the internal space via 1b, 3b and 5b. Therefore, the air in the right inner space of the slider 13 in FIGS. 3 and 4 is not compressed, and at the same time, the air in the left inner space of the slider 13 in FIGS. 3 and 4 is expanded. And the occurrence of the pumping phenomenon is suppressed. Therefore, the suction effect by the suction device is not lowered, and the function of preventing the dust generated in the internal space from flowing out to the outside is reliably maintained.
[0026]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, during the movement of the slider 13, it is possible to suppress the occurrence of a so-called pumping phenomenon in which the air in the internal space on which the slider 13 moves is compressed and at the same time the air in the internal space on the opposite side expands. This is because the base 1 and the side covers 3 and 5 are formed in a hollow shape to form hollow portions 1a, 3a and 5a, and a plurality of communication holes 1b, 3b and 5b are formed, and the slider 13 moves. This is because the air in the internal space on the side is configured to move into the internal space on the opposite side. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the suction effect due to the compression / expansion of the air in the internal space, thereby ensuring the function of preventing the dust generated in the internal space from flowing out to the outside. .
In particular, in the case of the present embodiment, since the air is moved using both the hollow portion 1a of the base 1 and the hollow portions 3a, 5a of the pair of side covers 3, 5, the effect is extremely high. Is.
In the case of the present embodiment, since the guide roller mechanisms 51 and 53 and the guide rollers 55, 57, 59, and 61 are provided in the portion where the seal plate 17 straddles the slider 13, the seal plate 17 and the slider are provided. The sliding resistance with 13 is reduced, and the generation of dust in that portion can be suppressed.
Further, even if dust is generated, it is within the slider cover 15 and in the region where the suction effect is exerted, so that it is reliably prevented from flowing out.
The level of the upper surface of the seal plate 17 and the level of the upper surfaces of the pair of side covers 3 and 5 coincide with each other, and the lower end of the slider cover 15 is crowned with a slight gap with respect to the level. At the same time, since it is attached to the end face of the slider 13 with a slight gap, the suction effect at that portion (the gap portion between the slider cover 15 and the slider 13) is extremely high. Therefore, the outflow of dust to the outside is surely prevented.
[0027]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the first embodiment, the suction joint 19 is attached to the base 1 side. However, in the case of the second embodiment, the suction joint 19 is attached to the side cover 5.
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Therefore, the same effect can be obtained also in the case of the second embodiment.
[0028]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the third embodiment, in the case of the second embodiment, the hollow portions 3a and 5a are formed only in the pair of side covers 3 and 5, and the base 1 is formed in a solid state. It is. Even with such a configuration, substantially the same effect can be achieved.
A configuration in which a hollow portion is formed only in the base 1 and the pair of side covers 3 and 5 are formed in a solid shape is also conceivable, and still a substantially equivalent effect can be achieved.
[0029]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In each of the above-described embodiments, the guide roller mechanism and the guide roller are arranged at the place where the seal plate 17 straddles the slider 13, but in this embodiment, the resin-made pressing members 71 and 73 are simply arranged. Is. This type of actuator can be similarly applied.
[0030]
The present invention is not limited to the first to fourth embodiments.
First, in each of the above embodiments, the slider 13 is moved by the ball screw / ball nut mechanism as an example. However, the slider 13 is moved by the pulley / belt mechanism. Is equally applicable.
Further, it is only necessary to form a hollow portion and a communication hole in at least one of the base 1 and the pair of side covers 3 and 5 so as to allow air flow, and the hollow portion and the communication hole are not necessarily provided in both. There is no need to form.
In each of the above embodiments, the actuator provided with the suction device has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to an actuator of a type not provided with such an actuator.
Moreover, it is applicable also to what is provided with the pressurization apparatus instead of the attraction | suction apparatus. In this case, when the actuator is used in a dusty environment, it prevents external dust from entering the inside. At this time, unnecessary compression / expansion in the internal space is prevented. Therefore, it is possible to enhance the function of preventing the inflow of external dust.
Moreover, in the case of each said embodiment, although the housing is comprised from the base 1 and a pair of side cover 3 and 5, this may be integrated and comprised as a single housing, such as The same can be applied to the case.
Incidentally, the reason why the housing is composed of the base 1 and the pair of side covers 3, 5 is that there are advantages in manufacturing and assembling. That is, the position of the grooves 1c and 1d in the base 1 is preferably as low as possible in order to ensure high rigidity. Therefore, if a single housing is used, the grooves 1c and 1d are located in a relatively deep place, and the pair of rails 4a and 4b are naturally located in a deep place. On the other hand, the rails 4a and 4b are subjected to groove forming (grinding) and polishing of the rails 4a and 4d after assembling. If the position is deep, these operations are difficult. End up. In that respect, when the housing is configured as the base 1 and the pair of side covers 3 and 5, this is not the case, and if the polishing operation is performed before the pair of side covers 3 and 5 are attached, the housing can be easily performed. It can be done.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the actuator of the present invention, since the internal air is allowed to flow between the internal spaces on both sides sandwiching the slider, the so-called pumping phenomenon can be suppressed, and thereby the internal dust can be suppressed. Can be effectively prevented from flowing out to the outside or from entering the inside of external dust.
In particular, when the housing is composed of a base and a pair of side covers and the air is moved using both the hollow portions of the base and the hollow portions of the pair of side covers, the effect is extremely high.
Further, when the guide roller mechanism is provided in the portion where the seal plate straddles the slider, the sliding resistance between the seal plate and the slider is reduced, and the generation of dust in that portion can be suppressed.
Further, even if dust is generated, it is within the slider cover and within the region where the suction or pressurizing effect is exerted, so that it is reliably prevented from flowing out or entering inside. .
In addition, when the level of the upper surface of the seal plate and the level of the upper surfaces of the pair of side covers are matched, and the lower end of the slider cover is covered with a slight gap with respect to the level, suction or The pressurizing effect is extremely high, so that the outflow of dust or the intrusion into the inside is surely prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, a diagram showing an external appearance of an actuator, and a plan view of the actuator.
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, showing an external appearance of the actuator, and a side view of the actuator.
FIG. 3 is a plan view showing the internal structure of the actuator with the seal plate removed and the covers removed, showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side cross-sectional view showing the first embodiment of the present invention, with the seal plate removed and a part of the covers cut away.
FIG. 5 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, and is a side sectional view of the actuator as seen from the side surface direction;
FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of a guide roller mechanism, showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side sectional view of an actuator, showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and is a side sectional view of an actuator.
FIG. 9 is a side view showing a configuration of a part of an actuator, showing a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 base
1a Hollow part
1b Communication hole
3 Side cover
3a Hollow part
3b communication hole
5 Side cover
5a Hollow part
5b Communication hole
13 Slider
15 Slider cover
17 Seal plate
19 Suction joint
20 magnets
22 Magnet
31 Servo motor

Claims

A housing with an opening;
A slider movably attached to the housing along the opening;
A seal plate attached so as to straddle the slider so as to block the opening of the housing and allow movement of the slider ;
Comprising
In the actuator that sucks or pressurizes the hollow portion formed inside the housing ,
An actuator comprising a guide roller mechanism that guides the seal plate at both ends in the moving direction of the slider and presses the seal plate against the opening using the biasing force of an elastic member .

The actuator according to claim 1, wherein
The housing is composed of a base having a substantially U-shaped cross section and a pair of side covers attached above the base, and at least one of the base and the pair of side covers. An actuator characterized in that a hollow portion is formed .

The actuator according to claim 1 or 2,
The actuator, wherein the seal plate is mounted so as to be at the same height as the surfaces of the pair of side covers .

In the actuator according to any one of claims 1 to 3,
A slider cover is crowned on the upper surface side of the slider, and the slider cover is attached with a slight gap to the end of the slider, and also has a slight gap with respect to the surfaces of the seal plate and the side cover. An actuator characterized in that it is attached .