JP4508796B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータに係り、特に、塵埃の多い環境下や水が直接噴流されるような環境下においても、何等支障なく使用することができるように工夫したものに関する。

従来の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、ハウジングがあり、このハウジング内にはボールネジが回転可能に収容されている。このボールネジは、例えば、サーボモータの回転軸にカップリングを介して連結されていて、サーボモータによって回転駆動されるようになっている。上記ボールネジにはボールナットがその回転を規制された状態で螺合している。上記ボールナットにはスライダが固着されていて、このスライダに任意の機器が搭載されることになる。

そして、上記サーボモータを適宜の方向に回転駆動することにより、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そこにその回転を規制された状態で螺合しているボールナットが任意の方向に移動し、それによって、ボールナットに固着されているスライダ及びそこに搭載されている機器が同方向に所定量だけ移動することになる。

ところで、この種のアクチュエータにおいては、ボールナットに固着されたスライダがハウジングの外部に露出している必要があるため、ハウジングにはスライダの移動方向に沿って開口部がスリット状に形成されている。そのため、この開口部を介して塵埃や水滴等がハウジングの内部に侵入してしまうことになる。逆にボールネジやボールナットに付着しているグリースや油等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことも懸念される。

そこで、上記開口部を極力小さくしたり、開口部に保護カバー等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行ない、開口部を介して塵埃や水滴等がハウジングの内部に侵入してしまうことを抑制すると共に、ボールネジやボールナットに付着しているグリースや油等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止するようにしていた。
又、上記方策以外にも、例えば、真空引きによってハウジングの内部を負圧状態にして、それによって、ボールネジやボールナットに付着しているグリースや油等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止することも行なわれていた。

上記各種の方策に関して具体的な例を挙げて説明する。
まず、アクチュエータを食品工場の食品機械に使用する場合が挙げられる。この種の食品工場の場合には様々な洗浄が行なわれ、そのような洗浄時の水滴等が食品機械に使用されているアクチュエータの内部に開口部を介して侵入してしまうことが予想される。又、アクチュエータのハウジング内に内装されているボールネジやボールナットに塗布されている油やグリースが、開口部を介して外部に飛散したり油等が洩れ出て食品に付着してしまうことが懸念される。このような場合は、既に説明したように、開口部に保護カバ等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行ない、開口部を介して塵埃や水滴等がハウジングの内部に侵入してしまうことを抑制すると共に、ボールネジやボールナットのグリースや油等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止するようにしていた。
又、それ以外にも、多少のグリースや油が外部に流出して食品に付着しても人体に害を与えないように、高価な食品用グリースや油を使用する等の対策を採用する場合もある。

次に、アクチュエータを梱包機械に使用する場合が挙げられる。この種の梱包機械が使用される環境下においては、細かい紙の繊維等が浮遊しており、これらが開口部を介してアクチュエータの内部に侵入して、潤滑部分等の油に付着する事により潤滑不良や異物混入によって機械にダメージを与えることが懸念される。そこで、既に述べたように、開口部に保護カバ等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行ない、開口部を介して細かい繊維等がハウジングの内部に侵入してしまうことを防止するようにしているものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、開口部に保護カバ等からなるラビリンス構造を構成して隙間を極力小さくしたり、或いは開口部に蛇腹を取付ける等の処理を行なっても、開口部を完全に閉塞しているわけではないので、塵や水滴の侵入を完全に防止することはできず、又、飛沫や直接噴流等がない場合でも環境湿度が高い場合等では内部の湿度も必然的に高くなり錆びの発生の原因になってしまい、結局、塵埃の多い環境下や、水が直接噴流されるような環境下での使用には大きな制限があった。
又、蛇腹等を用いた場合には、蛇腹の畳代の関係上ストロークが長くなるという問題があり、又、機械の大型化と蛇腹が高価であるため製造コストが上昇してしまうという問題があった。
又、アクチュエータの内部を吸引してボールネジやボールナットのグリースや油等が開口部を介して外部に飛散・流出してしまうことを防止したり、逆にアクチュエータの内部を加圧して開口部を介して塵埃や水滴等がハウジングの内部に侵入してしまうことを抑制する方法の場合には、吸引・加圧の為の設備が大型化し製造コストが上昇してしまうという問題があった。

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、塵埃の多い環境下における使用や水の直接噴流が行なわれるような環境下においても、何等支障なく使用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。

尚、本願発明に対する先行出願としては、例えば、特許文献１、特許文献２がある。

実開昭５８−７６８０４号公報 実開平５−６７８６６号公報

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、中空部材と、上記中空部材の内周側に移動可能な状態で収容・配置されるピストン部と、上記ピストン部に設けられた駆動側磁石部と、上記中空部材の外周側に移動可能な状態で配置されるスライダ部と、上記スライダ部に設けられ上記駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部と、を具備し、上記ピストン部を駆動して適宜の方向に移動させ、それによって、上記駆動側磁石部と従動側磁石部とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構の作用によって上記スライダ部を同方向に移動させるように構成したアクチュエータにおいて、上記ピストン部とスライダ部との間には、上記中空部材を挟んで磁気式回転方向カップリング機構が設けられていて、上記磁気式回転方向カップリング機構は、上記スライダ部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石と、上記ピストン部に設けられ上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向のほぼ中央部に位置した磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石とから構成されており、外力の作用時において上記磁気式スラスト方向カップリング機構が脱調する前に脱調するようにそのトルクが予め設定されていて、上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向長さ（Ｌ１）は上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石の軸方向長さ（Ｌ２）より長く設定されており、上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向長さ（Ｌ１）と上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石の軸方向長さ（Ｌ２）の差は、上記磁気式スラスト方向カップリング機構が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定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、上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石は、圧縮成形によるボンド磁石により構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、上記中空部材の内周側にはネジ・ナット機構が収容・配置されていて、上記ピストン部は上記ナットに固着されているものであ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３記載のアクチュエータにおいて、上記ネジはボールネジであることを特徴とするものである。
又、請求項５によるアクチュエータは、請求項３記載のアクチュエータにおいて、上記ネジは台形ネジであることを特徴とするものである。
又、請求項６によるアクチュエータは、請求項３〜請求項５の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記ネジは駆動モータによって回転・駆動され、該駆動モータ側で電流制限をかけることにより駆動モータの最大出力トルクを制限するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項７によるアクチュエータは、請求項６記載のアクチュエータにおいて、上記中空部材内及び上記モータのモータカバ内に圧力差が生じないように圧力調整機構を設けたことを特徴とするものである。

以上述べたように本発明によるアクチュエータは、中空部材と、上記中空部材の内周側に移動可能な状態で収容・配置されるピストン部と、上記ピストン部に設けられた駆動側磁石部と、上記中空部材の外周側に移動可能な状態で配置されるスライダ部と、上記スライダ部に設けられ上記駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部と、を具備し、上記ピストン部を駆動して適宜の方向に移動させ、それによって、上記駆動側磁石部と従動側磁石部とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構の作用によって上記スライダ部を同方向に移動させるように構成したアクチュエータにおいて、上記ピストン部とスライダ部との間には、上記中空部材を挟んで磁気式回転方向カップリング機構が設けられていて、上記磁気式回転方向カップリング機構は、外力の作用時において上記磁気式スラスト方向カップリング機構が脱調する前に脱調するようにそのトルクが予め設定されている構成になっているので、磁気式スラスト方向カップリング機構の脱調、それによる各種不具合の発生を未然に防止することができる。
又、上記磁気式回転方向カップリング機構を、上記ピストン部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石と、上記スライダ部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石とから構成するようにした場合には、比較的簡単な構成で所望の磁気式回転方向カップリング機構を得ることができる。
又、上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石を、圧縮成型によるボンド磁石により構成した場合には、簡単に後加工が可能であり様々な寸法に容易に対応可能である。又、圧縮方向の金型の範囲内で長さ調整が可能な為、多くの金型を用いることなく長さの異なる磁石を容易に製作できる。そして、モータトルクとリードに対応した最適な回転カップリング機構を容易に製作することができる。
又、上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向長さ（Ｌ１）を上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石の軸方向長さ（Ｌ２）より長く設定した場合には、磁気式回転方向カップリング機構の脱調を防止することができる。
又、上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向長さ（Ｌ１）と上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石の軸方向長さ（Ｌ２）の差を、上記磁気式スラスト向カップリング機構が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定した場合には、上記効果をより高いものとすることができる。
又、上記中空部材の内周側にネジ・ボールト機構を収容・配置して、上記ピストン部は上記ナットに固着するようにした場合には、ネジ・ナット方式のアクチュエータにおいて所望の構成を得ることができる。
尚、ネジとしては、例えば、ボールネジや台形ネジが考えられる。
又、上記ネジを駆動モータによって回転・駆動し、該駆動モータ側で電流制限をかけることにより駆動モータの最大出力トルクを制限するようにした場合には、それによっても、磁気式スラスト方向カップリング機構の脱調防止をなすことができる。
又、中空部材内及びモータのモータカバ内に圧力差が生じないように圧力調整機構を設けた場合には、それによって、中空部材内やモータカバ内における結露防止等を図ることができ、それによって、さらに信頼性を高めることができる。

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に示すように、まず、ハウジング１がある。このハウジング１はその横断面形状が略Ｕ字状をなしていて、底壁３と一対の側壁５、５とから構成されている。上記ハウジング１の長手方向両端開口部には端部材７、７が取り付けられている。
尚、図２は図１からハウジング１等を撤去した状態を示している。

上記ハウジング１の外側であって上記端部材７の図１〜図４中右側にはサーボモータケース９が取り付けられている。このサーボモータケース９内には、図４に示すように、サーボモータ１１が内装されている。又、上記サーボモータケース９の図１乃至図４中右側には、ケーブル取出部材１０、１２が取り付けられている。上記サーボモータ１１の図４中右側には位置検出機構１３が取り付けられている。又、上記サーボモータケース９は、図４に示すように、円筒部材１５とこの円筒部材１５の両端に取り付けられた端部材１７、１９とから構成されている。

又、図４に示すように、上記サーボモータ１３の回転軸２１には、カップリング機構２３を介してボールネジ２５が連結されている。又、図４及び図５に示すように、ハウジング１内には中空部材２７が収容・配置されている。この中空部材２７は既に説明した一対の端部材７、７との間に介挿・固定されている。そして、上記ボールネジ２５はこの中空部材２７内に収容・配置されている。上記中空部材２７は、非磁性材料から構成されている。この実施の形態の場合には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製である。
尚、それ以外にも、例えば、アルミニウムの押出材から構成することが考えられる。

上記中空部材２７内にはボールナット２９が収容・配置されていて、このボールナット２９は上記ボールネジ２５に対して螺合・配置されている。又、上記ボールネジ２５は、軸受部材３１、３３、３７によって回転可能に支持されている。又、上記ボールネジ２５の外周にはポリマー潤滑部材３５が設置されている。このポリマー潤滑部材３５は潤滑油を含んだ樹脂である。

図４及び図５に示すように、上記ボールナット２９にはピストン部４１が連結されている。上記ピストン部４１は第１スリーブ４３と第２スリーブ４５とから構成されていて、上記第１スリーブ４３の図５中右端を第２スリーブ４５の図５中左端に螺合・結合させている。又、上記第２スリーブ４５の図５中右端はボールナット２９の図５中左端を覆うように取り付けられていて、複数本の固定ボルト４６によって連結・固定されているものである。

上記ピストン部４１の第１スリーブ４３の外周であって左右両端にはニードルベアリング５１、５３が取り付けられている。又、
これらニードルベアリング５１、５３の外周側であって中空部材２７との間には、滑り軸受部材５５、５７が設置されている。そして、上記第１スリーブ４３の外周側であって上記ニードルベアリング５１、５３の間には駆動側磁石部６０が設けられている。この駆動側磁石部６０は、複数個の駆動側磁石６１とヨーク６２を交互に積層・配置した構成になっている。又、上記第２スリーブ４５の外周側には磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３が設置されている。又、上記ニードルベアリング５１の図５中左側には固定ナット５２が螺合されている。

上記中空部材２７の外周側にはスライダ部７１が設置されている。このスライダ部７１は、円筒部材７３と、この円筒部材７３の両端に取り付けられた端部材７５、７７とから構成されている。上記円筒部材７３の内周側には、滑り軸受部材７９、８１が設置されている。これら滑り軸受け部材７９、８１は、既に説明したピストン部４１側の滑り軸受部材５５、５７に対応した位置に設置されているものである。

上記滑り軸受け部材７９、８１の間には従動側磁石部８２が設けられている。既に説明した駆動側磁石部６０とこの従動側磁石部８２とによって磁気式スラスト方向カップリング機構８０を構成しているものである。上記従動磁石部８２は、複数個の従動側磁石８３とヨーク８４を交互に積層・配置した構成になっている。上記端部材７７の内周側には磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５が設置されているものである。上記従動側磁石８３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５は、共に、その表面に樹脂のコーティング又はモールドが施されているものであり、それによって、防錆効果を得るようにしている。
因みに、駆動側磁石６１と磁気式回転カップリング機構用内側磁石６３は共に中空部材２７の内周側に収容・配置されているので、防錆の必要性は低いものである。

ここで、既に説明した駆動側磁石部６０と従動側磁石部８２との関係について詳細に説明する。まず、上記駆動側磁石部６０を構成する駆動側磁石６１と従動側磁石部８２を構成する従動側磁石８３の磁極をみてみると、まず、半径方向に関しては、上記駆動側磁石６１と従動側磁石８３の異極同士が対向・配置されていて吸着力が発揮されるように構成されている。又、隣接する駆動側磁石６１、６１を軸方向に沿ってみてみると同極同士が対向・配置されている。同様に、隣接する従動側磁石８３、８３を軸方向に沿ってみてみると、同極同士が対向・配置されている。そして、ピストン部４１が軸方向に移動することにより、上記複数個の駆動側磁石６１と複数個の従動側磁石８３の作用によってスライダ部７１がそれに追従して同方向に移動することになる。

次に、既に述べた磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５の関係について説明する。これら磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５とによって磁気式回転方向カップリング機構８６を構成している。上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５の素材としては、例えば、ネオジ磁石、フェライト磁石等の焼結磁石が考えられるが、脆性材料であるため機械加工が困難であり加工工数を要する等の問題がある。そこでこの実施の形態では、圧縮成形によるボンド磁石で製作するようにしている。それによって、簡単に後加工が可能であり様々な寸法に容易に対応可能となる。又、圧縮方向の金型の範囲内で長さ調整が可能な為、多くの金型を用いることなく長さの異なる磁石、具体的には、磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５を容易に製作できる。そして、モータトルクとリードに対応した最適な磁気式回転方向カップリング機構８６を容易に製作することができるものである。

上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５の着磁の形態を図６に示す。まず、磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３の外周部には「Ｎ極」と「Ｓ極」が交互に着磁されている。同様に、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５の内周部にも、「Ｎ極」と「Ｓ極」が交互に着磁されている。そして、相互の「Ｎ極」と「Ｓ極」が吸着した状態で落ち着いているものである。このような構成をなす磁気式回転方向カップリング機構８６によって、ボールナット２９とピストン部４１の回転方向の動作を規制するようにしているものである。

具体的に例を挙げて説明すると、例えば、スライダ部７１に対して軸方向の外力が外部から加わった場合には、ボールネジ２５がロックされている状態であっても、スライダ部７１と磁気的に結合しているピストン部４１を介してボールナット２９が回転してしまうことが予想される。ボールナット２９が回転してしまった場合には、スライダ部７１が軸方向に移動してしまうことになる。このような現象を防止する為に上記磁気式回転方向カップリング機構８６を採用しているものであり、ボールナット２９の回転を規制して、スライダ部７１が外力の作用によって不用意に移動してしまうことを防止しているものである。

尚、この実施の形態ではピストン部４１にベアリング５１、５３が装着されていてピストン部４１が回転可能な構成になっているが、これはピストン部４１の回転方向の摺動抵抗を減らし、磁気式回転方向カップリング機構８６の必要トルクを抑え、トルク変動やバラツキを抑えるためである。

又、磁気式回転方向カップリング機構８６を構成する上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５は磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３に比べて軸方向に長い構成になっている。具体的には、両者の長さの差は磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されている。その理由はスライダ部７１に対して軸方向に力が加わるとその量に比例してスライダ部７１とピストン部４１の相対位置関係に差が生じることとなり、同時に磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５の軸方向の相対位置関係にも差が生じることになる。磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５が正規の位置からずれることによりその回転方向の磁気的結合力も弱まり、磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調する原因となって所定の位置決めが出来なくなることが予想される。これを防止するために、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５の長さを磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３の長さより長くしているものであり、特に、その差を、磁気式スラスト方向カップリング機構が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定しているものである。

又、ピストン部４１とスライダ部７１は駆動側磁石部６０と従動側磁石部８２とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構８０の吸着力のみで固定されているため、外部から過大に力が加わった場合や、スライダ部７１をロックさせた状態でサーボモータ１１に大きなトルクを出力させた場合には、発生推力に応じて、上記磁気式スラスト方向カップリング機構８０を構成する上記駆動側磁石部６０と従動側磁石部８２の相対位置関係がずれ最終的には脱調することになる。そして、一旦脱調してしまった場合には、強制的に力を加えてスライダ部７１とピストン部４１の位置関係を元の状態に戻す必要がある。しかしながら、その際大きな力が必要となったりをロックした状態で外部からスライダ部７１に強制的に力を加えたり、若しくは分解等を行う必要が生じたりと非常に困難な作業となる。

そこで上記のような脱調現象を起こさないように、予め磁気式スラスト方向カップリング機構８０と磁気式回転方向カップリング機構８６の夫々の磁気締結力を調整するようにしている。具体的には、磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調する前に磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調するように、磁気式回転方カップリング機構８６のトルクを調整しているものである。つまり、磁気式回転方向カップリング機構８６をトルクリミッタとして使用するものである。
尚、磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調しても、図６に示すように、所定角度だけ回転して次の吸着ポイントに移動するだけであるので、何等の不都合も生じないものである。

又、上記スライダ部７１の円筒部材７３の外周には別の円筒部材９０が隙間を存した状態で設置されている。この円筒部材９０と上記円筒部材７３との間にはフローティング用ピン９２が取り付けられている。又、上記円筒部材９０と円筒部材７３の間には止めリング部材９４、９６が取り付けられている。

又、上記シリンダ部７１はガイド機構９１によってその回転を規制されている。すなわち、図２及び図３に示すように、スライダ部７１の上記円筒部材９０の左右両側には一対のガイド軸９３、９３が設置されていて、これら一対のガイド軸９３、９３の両端は端部材７、７に固定されている。上記一対のガイド軸９３、９３にはガイド部材９５、９５が摺動可能に取り付けられている。そして、これら一対のガイド部材９５、９５が上記スライダ部７１の円筒部材９０に固定されているものである。円筒部材９０はこのガイド機構９１によってその回転を規制された状態でガイドされるものである。又、円筒部材７３はフローティング用ピン９２によって円筒部材９０と回転方向に対しては一対化されているので、円筒部材７３もその回転を規制されることになり、結局、スライダ部７１全体がその回転を規制されているものである。又、スライダ部７１がその回転を規制されていることにより、既に説明した磁気式回転方向カップリング機構８６を介して、ピストン部４１とボールナット２９がその回転を規制されているものである。

又、上記円筒部材９０に何等かの外力が作用した場合であるが、この場合には、上記フローティング用ピン９２が半径方向に移動するだけで、内側の円筒部材７３側には何等影響を与えることはない。つまり、円筒部材９０の内側のシリンダ部７１は中空部材２７の外周側において不用意な外力の影響を受けることがないようなある種浮上した状態に保持されているものである。

又、図１に示すように、ハウジング１の上端開口部にはカバ１０１が取り付けられており、このカバ１０１とハウジング１の左右の側壁５、５との間には隙間１０３、１０３が形成されている。この隙間１０３、１０３は、上記ガイド部材９５、９５の上端突出部９５ａ、９５ａの通路となるものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。
サーボモータ１１を適宜の方向に回転・駆動することによりボールネジ２５が同方向に回転する。このボールネジ２５の回転によってボールナット２９及びピストン部４１が何れかの方向に移動する。そして、上記ピストン部４１の移動によって、中空部材２７を介して外周側に配置されているスライダ部７１が、磁気式スラスト方向カップリング機構８０を構成する駆動側磁石部６０と従動側磁石部８２の作用によって同方向に移動することになる。
この一連の動作において、スライダ部７１はガイド機構９１によってその回転を規制されており、又、磁気式回転方向カップリング機構８６を介して、ピストン部４１とボールナット２９がその回転を規制されているものである。
又、スライダ部７１が停止している状態でスライダ部７１に何らかの外力が作用した場合について説明する。この場合には、磁気式回転方向カップリング機構８６によってピストン部４１とボールナット２９の回転が規制されているので、ボールナット２９が不用意に回転してしまうようなことを防止することができ、それによって、スライダ部７１の誤動作は防止される。
又、何等かの外力の作用により磁気式スラスト方向カップリング機構８０を構成する駆動側磁石部６０と従動側磁石部８２の間に位置ずれが生じたような場合について説明する。この場合には、磁気式回転方向カップリング機構８６を構成する磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５を磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３に比べて軸方向に長い構成としていて、特に、両者の長さの差は磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されていので、磁気式回転方向カップリング機構８６を構成する磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３が磁気式回転方向カップリング機構外側磁石８５からはみ出すことはなく、回転方向に対して常に一定のトルクを保持することができる。そして、磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調して所定の位置決めができなくなるような事態の発生が防止される。
又、磁気式スラスト方向カップリング機構８０に何等かの外力が作用してこれが脱調するような事態の発生を想定する。この場合には、磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調する前に磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調するように、磁気式回転方向カップリング機構８６のトルクを調整しているので、磁気式スラスト方向カップリング機構の脱調は確実に防止される。つまり、磁気式回転方向カップリング機構８６をトルクリミッタとして機能させるようにしているものである。又、磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調した場合には、その後のリセットに困難を要してしまうが、磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調した場合には、回転方向に所定角度だけ回転して次の吸着ポイントに移行するだけであり、何等の不都合も生じないものである。

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、ボールネジ２５とボールナット２９等からなる機械構成部分が全て中空部材２７内に収容・配置されていて隔離されているので、液体等の飛沫及び直接噴流下においても何等支障なく使用することができるようになった。
又、ボールネジ２５とボールナット２９等からなる機械構成部分が全て中空部材２７内に収容・配置されていて隔離されているので、内部の油やグリース等が外部に流出することについても防止することができ、外部環境を汚染することがなくクリーンな環境下においても使用可能なアクチュエータを提供することができる。
又、従来のように高価な蛇腹や、複雑なラビリンス機構等を採用する必要がないため加工費を安くでき低コストでかつ容易に防塵、防滴構造のスライダータイプアクチュエータを実現可能である。
又、磁気式回転方向カップリング機構８６を設けているので、スライダ部７１に何らかの外力が作用しても、ボールナット２９が不用意に回転してしまうようなことを防止することができ、それによって、スライダ部７１の誤動作を防止することができる。
磁気式回転方向カップリング機構８６においては、磁気式回転方向カップリング機構８６を構成する磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５を磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３に比べて軸方向に長い構成としている。具体的には、両者の長さの差は磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されている。それによって、仮に、磁気式スラスト方向カップリング機構８０を構成する駆動側磁石部６０と従動側磁石部８２の間に位置ずれが生じても、磁気式回転方向カップリング機構８６を構成する磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３が磁気式回転方向カップリング機構外側磁石８５からはみ出すことがないので、回転方向に対して常に一定のトルクを保持することができる。そして、磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調して所定の位置決めができなくなるような事態の発生を防止することができる。
又、磁気式スラスト方向カップリング機構８０が脱調する前に磁気式回転方向カップリング機構８６が脱調するように、磁気式回転方向カップリング機構８６のトルクを調整しているので、磁気式スラスト方向カップリング機構８０の脱調を防止することができ、磁気式スラスト方向カップリング機構８０の脱調による不具合の発生を防止することができる。
従動側磁石８３と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５は、共にその表面に樹脂のコーティング又はモールド処理が施されているので、それによって、所望の防錆効果を得ることができる。
又、磁気式回転方向カップリング機構８６を構成する磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５は、共に圧縮成形によるボンド磁石で製作されているので、簡単に後加工が可能であり様々な寸法に容易に対応可能である。又、圧縮方向の金型の範囲内で長さ調整が可能な為、多くの金型を用いることなく長さの異なる磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石６３、磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石８５を容易に製作できる。そして、モータトルクとリードに対応した最適な回転カップリング機構８６を容易に製作することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態においては、前記第１の実施の形態の構成において、さらに、サーボモータ１１側において電流制限をかけることにより、サーボモータ１１の最大出力トルクを制限するように構成するものである。
尚、それ以外の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様である。
そして、このような構成とすることにより、磁気式回転方向カップリング機構８６がトルクリミッタとして機能すると共に、サーボモータ１１の最大出力トルクが制限されているので、磁気式スラスト方向カップリング機構８０の脱調を確実に防止することができる。

次に、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、環境温度の変化によって、中空部材２７内或いはサーボモータカバ９内に圧力差が発生しないように圧力調整機構を設けたものである。具体的には、中空部材２７の端面に通気性は有るが液密を保持できるシール部材を介在させ、それによって、中空部材２７内と外気とを連通させて圧力差が生じないような構成にしたものである。同様に、サーボモータカバ９についても、その端面に同様のシール部材を介在させて、サーボモータカバ９内と外気とを連通させて圧力差が生じないように構成したものである。
尚、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る。
そして、このような構成とすることにより、圧力差が発生することにより各種不具合、例えば、結露等の発生を防止することができる。

尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。
まず、駆動側磁石部と従動側磁石部を構成する駆動部側磁石と従動部側磁石の個数、大きさ等についてはこれを特に限定するものではない。
又、前記第１〜第３の実施の形態の場合には、ボールネジ・ボールナット機構を例に挙げて説明したが、それ以外にも、送りねじとして台形ねじを使用する構成、他様々な構成が想定される。
又、駆動側磁石部と従動側磁石部を構成する駆動部側磁石と従動部側磁石の着磁の態様についても図示したものはあくまで一例である。

本発明は、アクチュエータに係り、特に、塵埃の多い環境下における使用や、水の直接噴流下においても問題なく使用することができるように工夫したものに関し、例えば、食品加工工場や梱包工場等において使用される各種のアクチュエータに好適である。

本発明の第１〜第３の実施の形態を示す図で、アクチュエータの全体の外観を示す斜視図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態を示す図で、アクチュエータの内部の構成を示す斜視図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態を示す図で、アクチュエータの内部の構成を示す平面図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態を示す図で、アクチュエータの内部の構成を示す断面図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態を示す図で、図４のＶ部を拡大して示す断面図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態を示す図で、磁気式回転方向カップリング機構の構成を示す横断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
３ 底壁
５ 側壁
７ 端部材
９ サーボモータハウジング
１１ サーボモータ
２５ ボールネジ（ネジ）
２７ 中空部材
２９ ボールナット（ナット）
４１ ピストン部
６０ 駆動側磁石部
６１ 駆動側磁石
６３ 磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石
７１ スライダ部
８０ 磁気式スラスト方向カップリング機構
８２ 従動側磁石部
８３ 従動側磁石
８５ 磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石
８６ 磁気式回転方向カップリング機構

Claims (7)

1. 中空部材と、
   上記中空部材の内周側に移動可能な状態で収容・配置されるピストン部と、
   上記ピストン部に設けられた駆動側磁石部と、
   上記中空部材の外周側に移動可能な状態で配置されるスライダ部と、
   上記スライダ部に設けられ上記駆動側磁石部との組合せによって磁気式スラスト方向カップリング機構を構成する従動側磁石部と、を具備し、
   上記ピストン部を駆動して適宜の方向に移動させ、それによって、上記駆動側磁石部と従動側磁石部とから構成される磁気式スラスト方向カップリング機構の作用によって上記スライダ部を同方向に移動させるように構成したアクチュエータにおいて、
   上記ピストン部とスライダ部との間には、上記中空部材を挟んで磁気式回転方向カップリング機構が設けられていて、
   上記磁気式回転方向カップリング機構は、上記スライダ部に設けられた磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石と、上記ピストン部に設けられ上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向の略中央部に位置した磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石とから構成されており、外力の作用時において上記磁気式スラスト方向カップリング機構が脱調する前に脱調するようにそのトルクが予め設定されていて、
   上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向長さ（Ｌ１）は上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石の軸方向長さ（Ｌ２）より長く設定されており、
   上記磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石の軸方向長さ（Ｌ１）と上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石の軸方向長さ（Ｌ２）の差は、上記磁気式スラスト方向カップリング機構が脱調するまでの変位量の２倍以上に設定されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記磁気式回転方向カップリング機構用内側磁石と磁気式回転方向カップリング機構用外側磁石は、圧縮成形によるボンド磁石により構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材の内周側にはネジ・ナット機構が収容・配置されていて、上記ピストン部は上記ナットに固着されているものであることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項３記載のアクチュエータにおいて、
   上記ネジはボールネジであることを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項３記載のアクチュエータにおいて、
   上記ネジは台形ネジであることを特徴とするアクチュエータ。
6. 請求項３〜請求項５の何れかに記載のアクチュエータにおいて、
   上記ネジは駆動モータによって回転・駆動され、該駆動モータ側で電流制限をかけることにより駆動モータの最大出力トルクを制限するようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
7. 請求項６記載のアクチュエータにおいて、
   上記中空部材内及び上記モータのモータカバ内に圧力差が生じないように圧力調整機構を設けたことを特徴とするアクチュエータ。

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