JP5328735B2 - Actuator - Google Patents
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Description
本発明は、モータによってボールネジを回転させ、それによって、ボールネジに螺合するボールナット及びそこに固定されたロッドやスライダ等の移動体を移動させるように構成されたアクチュエータに係り、特に、モータ側とボールネジ・ボールナットを備えたアクチュエータ本体側とを夫々ユニット化して容易に着脱できるように工夫したものに関する。 The present invention relates to an actuator configured to rotate a ball screw by a motor and thereby move a ball nut screwed to the ball screw and a moving body such as a rod and a slider fixed thereto, in particular, the motor side And an actuator body provided with a ball screw / ball nut as a unit, and devised so that they can be easily attached and detached.
例えば、ロッドを一軸方向に直進運動させるアクチュエータは、概略、次のような構成になっている。まず、モータがあり、このモータの回転軸にはボールネジが連結されている。上記ボールネジにはボールナットが螺合していて、このボールナットにはロッドが取付・固定されている。このロッドの先端に先端金具が取り付けられ、そこに任意の機器が取り付けられるものである。 For example, an actuator that linearly moves a rod in a uniaxial direction generally has the following configuration. First, there is a motor, and a ball screw is connected to the rotating shaft of the motor. A ball nut is screwed onto the ball screw, and a rod is attached and fixed to the ball nut. A tip metal fitting is attached to the tip of this rod, and an arbitrary device is attached thereto.
そして、上記モータを適宜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、それによって、そこに螺合しているボールナット及びロッドが一軸方向に往復動することになる。 Then, by rotating the motor in an appropriate direction, the ball screw is rotated in the same direction, whereby the ball nut and the rod screwed there reciprocate in one axis direction.
従来この種のアクチュエータにおいては、ボールネジ・ボールナットを備えたアクチュエータ本体部分に対してブラケット等を介してモータ等が螺子締めされていて、さらに、カバーによって覆われた構成になっている。 Conventionally, in this type of actuator, a motor or the like is screwed to a body of an actuator provided with a ball screw / ball nut via a bracket or the like, and is further covered with a cover.
尚、この種のアクチュエータを開示するものとして、例えば、特許文献1がある。 For example, Patent Document 1 discloses an actuator of this type.
上記従来の構成によると次のような問題があった。 まず、モータを駆動制御するためのドライバ及びコントローラは、モータカバの外部に別途設置されており、アクチュエータ本体から出ているケーブルを外部に設置された上記ドライバやコントローラ及び電源部に接続する必要があり、その為、配線接続等の煩わしい作業を余儀なくされると共に、配線接続距離が長い場合等はノイズが入り込み、適正な制御が損なわれてしまうこともあった。 又、工場内では同種のアクチュエータを多数設置して使用する場合があり、その際、各アクチュエータにはドライバやコントローラからケーブルが接続されることになり、上記したように、煩雑な配線処理を余儀なくされると共に、乱雑な設置状況になってしまうという問題もあった。 又、夫々のアクチュエータには制御のために必要な固有のパラメータ値や位置情報等が入力されることになるが、上記したように、アクチュエータの外側に夫々対応するドライバやコントローラが設置される場合は、夫々の組合せを間違えることなく入力しなければならず、非常に面倒であった。 The conventional configuration has the following problems. First, the driver and controller for driving and controlling the motor are separately installed outside the motor cover, and it is necessary to connect the cable from the actuator body to the driver, controller and power supply unit installed outside. For this reason, troublesome work such as wiring connection is unavoidable, and when the wiring connection distance is long, noise enters and proper control may be impaired. In addition, there are cases where many of the same type of actuators are installed and used in the factory, and at that time, a cable is connected to each actuator from a driver or controller, and as described above, complicated wiring processing is unavoidable. At the same time, there was a problem that the installation situation was messy. In addition, specific parameter values and position information necessary for control are input to each actuator. As described above, corresponding drivers and controllers are installed outside the actuator. Had to input each combination without making a mistake, which was very troublesome.
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、取扱上支障になる外部露出ケーブル等をできるだけ少なくし、且つ、モータ側とアクチュエータ本体側を夫々ユニット化して容易に着脱できるように工夫したアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above points. The object of the present invention is to minimize the number of externally exposed cables and the like that hinder handling, and to easily unitize the motor side and the actuator body side respectively. The object is to provide an actuator devised so that it can be attached and detached.
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、モータカバと、上記モータカバ内に収容・配置されたモータと、上記モータの回転軸に固着されたオルダム式カップリング機構の一方のカップリングハブと、から構成されているモータモジュールユニットと、リアブラケットと、リアブラケットの内周側に配置されたボールネジと、上記ボールネジに固着されたオルダム式カップリング機構の他方のカップリングハブと、上記ボールネジに回転を規制された状態で螺合しボールネジの回転によって移動するボールナットと、上記ボールナットに取付・固定された移動体とを備えユニット化されたアクチュエータ本体と、上記一方のカップリングハブの外周側であって上記モータモジュールユニットのモータカバに設けられ段付凹部を備えた嵌合凸部と、上記他方のカップリングハブの外周側であって上記アクチュエータ本体のリアブラケットに設けられ上記嵌合凸部に嵌合し放射方向の貫通孔を備えた嵌合凹部と、上記嵌合凸部と上記嵌合凹部とを嵌合させた状態で上記嵌合凹部の外周側であって放射方向から上記嵌合凹部の貫通孔を介して上記嵌合凸部の段付凹部にねじ込まれ段付部を備えた1本の固定ねじと、を具備し、上記モータモジュールユニットと上記アクチュエータ本体を連結する場合には、上記一方のカップリングハブと他方のカップリングハブをカップリングスぺーサを介して連結するとともに上記嵌合凸部と嵌合凹部を嵌合させその状態で上記固定ねじをねじ込み、上記モータモジュールユニットと上記アクチュエータ本体を分離させる場合には上記固定ねじを外して上記嵌合凸部と嵌合凹部の嵌合を解除するとともに上記一方のカップリングハブと他方のカップリングハブのカップリングスぺーサを介しての連結を解除するようにした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、上記モータカバ内には上記モータを駆動するためのドライバやコントローラが収容・配置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2記載のアクチュエータにおいて、上記モータカバ内には基板が内装されていて、上記ドライバやコントローラは上記基板に実装されており、上記基板の上記モータ側の面であってモータの背面側に設けられた空間に寄った位置にはコネクタが取り付けられているとともに上記モータの背面側の上記モータカバにはケーブル接続具が取り付けられていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an actuator according to claim 1 of the present invention includes a motor cover, a motor housed and arranged in the motor cover, and one coupling of an Oldham type coupling mechanism fixed to the rotating shaft of the motor. A motor module unit composed of a hub, a rear bracket, a ball screw disposed on the inner peripheral side of the rear bracket, the other coupling hub of the Oldham coupling mechanism fixed to the ball screw, and the above A ball nut that is screwed into the ball screw in a state where rotation is restricted and moves by the rotation of the ball screw, an actuator main body unitized with a moving body attached and fixed to the ball nut, and the one coupling hub Provided on the motor cover of the motor module unit. A fitting convex portion having a stepped recess, having a through hole engaged radially fitted in the fitting convex portion to a periphery side disposed on the rear bracket of the actuator body of the other coupling hub and the fitting recesses, the through holes of the upper Symbol fitting recess an outer peripheral side of the fitting recess from the radial direction in a state where the fitting the said fitting projection and the fitting recess fitting One fixing screw screwed into the stepped recess of the convex portion and provided with a stepped portion, and when connecting the motor module unit and the actuator body, the one coupling hub and the other When the coupling hub is connected via a coupling spacer, the fitting convex portion and the fitting concave portion are fitted, the fixing screw is screwed in that state, and the motor module unit and the actuator body are separated. The fixing screw is removed to release the fitting between the fitting convex portion and the fitting concave portion and to release the coupling of the one coupling hub and the other coupling hub via the coupling spacer. It is characterized by that. According to a second aspect of the present invention, in the actuator according to the first aspect, a driver and a controller for driving the motor are accommodated and arranged in the motor cover. According to a third aspect of the present invention, in the actuator according to the second aspect of the present invention, the motor cover is provided with a board, the driver and the controller are mounted on the board, and the motor side surface of the board. A connector is attached at a position close to the space provided on the back side of the motor, and a cable connector is attached to the motor cover on the back side of the motor. is there.
以上述べたように本発明によるアクチュエータによると、モータカバ内に収容・配置されたモータによってアクチュエータ本体を駆動するように構成されたアクチュエータにおいて、上記モータカバ内に上記モータを駆動するためのドライバやコントローラを収容・配置させるように構成しているので、従来のように、アクチュエータ本体とドライバやコントローラの組合せを気にすることなく必要な入力作業を行うことができる。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、モータカバと、上記モータカバ内に収容・配置されたモータと、上記モータカバ内に収容・配置され少なくとも上記モータを駆動するためのドライバやコントローラを備えた基板と、から構成されたモータモジュールユニットと、ボールネジと、上記ボールネジに回転を規制された状態で螺合しボールネジの回転によって移動するボールナットと、上記ボールナットに取付・固定された移動体とを備え、上記モータモジュールユニットに対して着脱可能に取付・固定されたアクチュエータ本体と、を具備した構成になっているので、モータ側の構成とアクチュエータ本体側の構成が夫々ユニット化されて、且つ、着脱可能に一体化されているので、外部に露出される配線等が極力少なくなり取扱が容易になった。具体的には、煩雑な配線作業が付与となり、ノイズの入力も低減され、且つ、乱雑な設置状況をなくすことができる、等の効果を奏することができる。又、請求項3によるアクチュエータは、請求項2記載のアクチュエータにおいて、上記アクチュエータ本体は、上記モータモジュールユニットに対してカップリング機構を介して連結されると共に、凹凸嵌合構造を介して着脱可能に取付・固定されているので、上記構成をより確実なものとすることができる。又、請求項4によるアクチュエータは、請求項2又は請求項3記載のアクチュエータにおいて、上記モータモジュールユニットにはティーチングボックスが着脱可能に取り付けられているので、構成の簡略化を図ることができると共に、例えば、複数のアクチュエータが設置されている場合でも現在どのアクチュエータに対して作業を行っているのかが明確となり、接続ミスによる問題がなくなるという利点がある。又、請求項5によるアクチュエータは、請求項3又は請求項4記載のアクチュエータにおいて、上記カップリング機構はオルダム式カップリング機構であるので、上記効果をより確実なものとすることができる。 As described above, according to the actuator according to the present invention, in the actuator configured to drive the actuator body by the motor housed and arranged in the motor cover, a driver and a controller for driving the motor are provided in the motor cover. Since it is configured to be accommodated / arranged, a necessary input operation can be performed without worrying about the combination of the actuator main body, the driver, and the controller as in the prior art. According to a second aspect of the present invention, there is provided an actuator according to the first aspect, wherein the motor cover, a motor housed and disposed in the motor cover, a driver for housing and disposed in the motor cover and driving at least the motor, A motor module unit composed of a board with a controller, a ball screw, a ball nut screwed to the ball screw in a state of restricted rotation, and moved by the rotation of the ball screw, and attached and fixed to the ball nut And the actuator body that is detachably attached to and fixed to the motor module unit. The motor side configuration and the actuator body side configuration are each unitized. And is detachably integrated so it is exposed to the outside Wiring or the like has become easier as much as possible less and less handling. Specifically, complicated wiring work is provided, noise input is reduced, and messy installation conditions can be eliminated. According to a third aspect of the present invention, in the actuator according to the second aspect, the actuator body is connected to the motor module unit via a coupling mechanism and is detachable via a concave-convex fitting structure. Since it is attached and fixed, the above configuration can be made more reliable. According to a fourth aspect of the present invention, in the actuator according to the second or third aspect, since the teaching box is detachably attached to the motor module unit, the configuration can be simplified. For example, even when a plurality of actuators are installed, there is an advantage that it becomes clear which actuator is currently working, and there is no problem due to a connection error. According to a fifth aspect of the present invention, in the actuator according to the third or fourth aspect, since the coupling mechanism is an Oldham type coupling mechanism, the effect can be further ensured.
以下、図1乃至図8を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。図1はアクチュエータの外観を示す斜視図であり、図2は同上の分解斜視図であり、図3は同上の断面図である。 まず、モータモジュールユニット1があり、このモータモジュールユニット1は、モータカバ3と、該モータカバ3内に収容・配置されたモータ5(図3、図7に示す)と、同じくモータカバ3内に収容・配置された基板7(図3、図7に示す)等から構成されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the actuator, FIG. 2 is an exploded perspective view of the same, and FIG. 3 is a sectional view of the same. First, there is a motor module unit 1. The motor module unit 1 includes a
図3、図7に示すように、上記モータ5の背面側(図3、図7中右側)にはエンコーダ9が取り付けられている。このエンコーダ9は、エンコーダ基板11、エンコーダホイール13等から構成されている。又、モータ5の回転軸15にはオルダム式カップリング機構17が連結されている。 尚、このオルダム式カップリング機構17については後述する。
As shown in FIGS. 3 and 7, an encoder 9 is attached to the back side of the motor 5 (the right side in FIGS. 3 and 7). The encoder 9 includes an
上記基板7には、図示しないドライバ、コントローラが実装されていると共に、モータ電源用コネクタ19、エンコーダ信号用コネクタ21、外部ケーブル接続用コネクタ23、動作表示LED25、その他の電子部品が実装されている。又、モータカバ3の後面側(図3、図7中右側)には、ティーチングボックス接続用コネクタ27が取り付けられていて、このティーチングボックス接続用コネクタ27には、図8に示すように、ティーチングボックス29が取り付けられるものである。又、上記モータカバ3の後面側(図3、図7中右側)には、電源ケーブル31が電源ケーブル接続具32を介して取り付けられている。
A driver and controller (not shown) are mounted on the
上記モータ5の回転軸15にはオルダム式カップリング機構17を介してアクチュエータ本体33が連結されている。このアクチュエータ本体33は次のような構成になっている。すなわち、図2、図3に示すように、まず、ボールネジ35があり、このボールネジ35の外周側にはリアブラケット37が設置されている。上記ボールネジ35にはボールナット39が螺合されていて、このボールナット39の外周側には短尺の中空状ロッド40が被冠・固定されている。又、上記中空状ロッド40には別の中空状ロッド41が差し込まれていて、リベット42によって連結・固定されている。上記中空状ロッド
41の先端には先端金具43が取付・固定されている。
An actuator body 33 is connected to the rotating
又、フロントブラケット45があり、図1に示すように、上記先端金具43はこのフロントブラケット45を貫通・配置されて前方に突出・配置されるものである。又、リアブラケット37とフロントブラケット45との間には4本のガイド軸部材47、47、47、47が設置されている。これら4本のガイド軸部材47は図2中上下2本ずつで一組をなしている。
Further, there is a
一方、ボールナット39側には図2中上下位置にピン49、49が着脱可能に取り付けられている。そして、図2中上側に配置されているピン49が上側の二本のガイド軸部材47、47の間に挟まれるようにして配置され、同様に、図2中下側に配置されているピン49が下側の二本のガイド軸部材47、47の間に挟まれるようにして配置される。そのような構成によって、ボールナット39及びロッド41の回転を規制しているものである。
On the other hand, pins 49, 49 are detachably attached to the ball nut 39 side in the vertical position in FIG. 2 is arranged so that the
上記4本のガイド軸部材47の外側であってリアブラケット37とフロントブラケット45との間にはフレーム51が被冠・配置されている。又、フロントブラケット45には軸受部材53が配置されている。
A
次に、上記オルダム式カップリング機構17の構成を説明する。上記オルダム式カップリング機構17は、図3乃至図7に示すように、モータ5の回転軸15に固着されたカップリングハブ61と、アクチュエータ本体33側のリアブラケット37側にあってボールネジ35の端部に固着されたカップリングハブ63と、これら両カップリングハブ61とカップリングハブ63との間に配置されるカップリングスペーサ65とから構成されている。
Next, the configuration of the Oldham
上記カップリングハブ61は、直径方向に延長・突設された係合凸部67を備えていて、同様に、カップリングハブ63も、直径方向に延長・突設された係合凸部69を備えている。一方、カップリングスペーサ65は、係合凹部71、73を両面に夫々備えていて、これら係合凹部71、73は、相互に直交する直径方向に延長・形成されている。そして、上記係合凹部71にカップリングハブ61の係合凸部67が係合し、上記カップリングハブ63の係合凸部69が係合凹部73内に係合することになる。
The
又、モータカバ3側の端面であって、上記カップリングハブ61の外周側には、嵌合凸部81が突出・成形されている。一方、アクチュエータ本体33側であって、上記カップリングハブ63の外周側には嵌合凹部83が形成されている。上記嵌合凸部81を嵌合凹部83内に差し込んで、固定ねじ85をねじ込むことにより、モータモジュールユニット1側とアクチュエータ本体33側とを連結・固定するものである。 尚、図中符号91はリベットである。
A
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。 モータ5及びそれを駆動する機器、具体的には、ドライバやコントローラ等をユニット化したモータモジュールユニット1と、ボールネジ35と、上記ボールネジ35に回転を規制された状態で螺合しボールネジ35の回転によって移動するボールナット39と、上記ボールナット39に取付・固定されたロッド41等から構成されたアクチュエータ本体33とを着脱可能に連結するよう構成とした。すなわち、モータ5側の構成とアクチュエータ本体33側の構成が夫々ユニット化されて、且つ、着脱可能に一体化されているので、外部に露出される配線等が極力少なくなり取扱が容易になった。 例えば、煩雑な配線作業が付与となり、ノイズの入力も低減され、且つ、乱雑な設置状況をなくすことができるものである。 又、モータ5を駆動制御するための機器もモータ5と共にユニット化されているので、従来のように、アクチュエータとドライバやコントローラの組合せを気にすることなく必要な入力作業を行うことができる。 又、モータ5側とアクチュエータ本体33側が容易に着脱可能となっているので、何等かの障害が発生した時は何れかを切り離して交換することができ、短期間での復旧が可能である。 又、何らかの障害が発生した時には、モータモジュールユニット1或いはアクチュエータ本体33を交換することにより短期間での復旧が可能である。 又、モータカバ3にティーチングボックス29を着脱可能に取り付けるようにしたので、構成の簡略化を図ることができると共に、その間のケーブルが不要となる。 又、例えば、複数のアクチュエータが設置されている場合でも現在どのアクチュエータに対して作業を行っているのかが明確となり、接続ミスによる問題がなくなるという利点もある。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. The
次に、図9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、ボールネジ・ボールナット機構によってロッドを一軸方向に移動させるように構成したアクチュエータに本願発明を適用した例を示したが、この第2の実施の形態の場合には、図8に示すように、スライダを一軸方向に移動させるように構成したアクチュエータに本願発明を適用した例を示すものである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the first embodiment, the example in which the present invention is applied to the actuator configured to move the rod in the uniaxial direction by the ball screw / ball nut mechanism is shown. In this case, as shown in FIG. 8, an example in which the present invention is applied to an actuator configured to move a slider in a uniaxial direction is shown.
以下、その概略を説明すると、まず、モータモジュールユニット101があり、このモータモジュールユニット101は、モータカバ103を備えていて、該モータカバ103内には、図示しないモータと、コントローラ基板等が内装されており、前記第1の実施の形態におけるモータモジュールユニット1と同じ構成になっている。図中符号131は電源ケーブルである。
Hereinafter, the outline will be described. First, there is a
上記モータモジュールユニット101側には、オルダムカップリング機構117を介して、アクチュエータ本体133が着脱可能に連結されている。上オルダムカップリング機構117は、カップリングハブ161と、図示しない対向する側のカップリングハブと、カップリングスペーサ165とから構成されていて、前記第1の実施の形態の場合のオルダム式カップリング機構17と同じ構成になっている。
An
上記アクチュエータ本体133は、図示しないボールネジと、該ボールネジに螺合する図示しないボールナットと、このボールナットに固定されたスライダ141等から構成されていて、外側にはハウジング151が設置されている。そして、モータの回転によってボールネジが回転することにより、スライダ141が適宜の方向に移動するものである。このような構成のアクチュエータにおいても本願発明を適用することは可能であり、同様の効果を奏することができるものである。 尚、図中符号167はカップリングハブ161に形成された凸部、符号181は嵌合凸部、185は固定ねじである。
The actuator
尚、本発明は前記第1及び第2の実施の形態に限定されるものではない。 まず、カップリング機構の構成としては、オルダム式カップリング機構に限らず、公知の様々な構成のものが考えられる。 その他図示したものはあくまで一例である。 The present invention is not limited to the first and second embodiments. First, the configuration of the coupling mechanism is not limited to the Oldham type coupling mechanism, and various known configurations are conceivable. In addition, what was illustrated is an example to the last.
本発明は、モータによってボールネジを回転させ、それによって、ボールネジに螺合するボールナット及びそこに固定されたロッドを移動させるように構成されたアクチュエータに係り、特に、モータを備えたモータユニットモジュールとボールネジ・ボールナットを備えた駆動部とを夫々ユニット化して容易に着脱できるように工夫したものに関し、例えば、ロッドやスライダを一軸方向に移動させるタイプのアクチュエータに好適である。 The present invention relates to an actuator configured to rotate a ball screw by a motor and thereby move a ball nut screwed to the ball screw and a rod fixed thereto, and in particular, a motor unit module including a motor and The present invention relates to a device that is devised so that it can be easily attached and detached by unitizing a drive unit including a ball screw and a ball nut, and is suitable for, for example, an actuator that moves a rod or a slider in a uniaxial direction.
1 モータモジュールユニット3 モータカバ7 コントローラ基板17 オルダム式カップリング機構27 ティーチングボックス接続用コネクタ29 ティーチングボックス 33 アクチュエータ本体35 ボールネジ39 ボールナット40 中空状ロッド41 中空状ロッド61 カップリングハブ63 カップリングハブ65 カップリングスペーサ
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