JP5419002B2

JP5419002B2 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP5419002B2
Application number: JP2008302142A
Authority: JP
Inventors: 喜弘深野; 隆一増井
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: CN101451599A; TW200928637A; KR101058404B1; US20090140586A1; CN101451599B; TWI383276B; DE102008059771A1; KR20090058467A; JP2009159813A; US8561491B2

Description

本発明は、駆動部の駆動力を送りねじを介して変位部材に伝達することにより前記変位部材を移動させる電動アクチュエータに関する。

従来から、ワーク等を搬送する手段として、モータ等の回転駆動源の回転駆動力によって送りねじを回転駆動し、ワークを搬送するスライダを変位させる電動アクチュエータが広く用いられている。

このような電動アクチュエータでは、例えば、ガイドレールに沿ってテーブルが変位自在に設けられると共に、該ガイドレールと平行に駆動源が設けられ、該駆動源はブラケットを介してガイドレールの端部に設けられた支持板に連結されている。そして、駆動源から出力された回転力が、伝動機構を構成するドライブプーリ、ドリブンプーリ及び歯付ベルトを介してガイドレール内に設けられたねじ軸へと伝達され、前記ねじ軸が回転することによって螺合されたナット部材が軸線方向に沿って変位し、それに伴って、該ナット部材に連結されたテーブルがガイドレールに沿って変位する（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１４４８３０号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、テーブルを有するガイドレールと、該テーブルを変位させるための駆動力を発生させる駆動源とが並列に設けられ、且つ、前記ガイドレールとは別個に設けられたブラケットを介して互いに連結されている。このため、電動アクチュエータを構成する部品点数が多くなり、製造コスト及び組付工数の増大を招くと共に、装置が大型化してしまうという問題がある。

近年、電動アクチュエータの使用環境や設置スペース等の制約からその高さ寸法を抑制して薄型化された電動アクチュエータを望む要請がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、長手方向及び該長手方向と直交した幅方向に小型化し、且つ、高剛性を確保すると共に、放熱性を高め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。

前記の目的を達成するために、本発明は、駆動部の駆動力を駆動力伝達ベルトを介して変位部材に伝達する電動アクチュエータにおいて、
収容部を有するボディと、
前記収容部に設けられ、電気信号によって駆動する駆動部と、
前記収容部に設けられ、前記駆動部の駆動作用下に回転する送りねじと、
前記駆動部において出力された駆動力を、前記送りねじへと伝達する駆動力伝達機構と、
前記ボディに軸線方向に沿って変位自在に設けられる変位部材と、
を備え、
前記収容部を介して前記駆動部と送りねじとが平行に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、駆動部と送りねじとが、単一のボディにおける収容部にそれぞれ配設されるため、前記駆動部と送りねじとをそれぞれ別個のボディに対して設けている電動アクチュエータと比較し、前記ボディを含む電動アクチュエータ全体の剛性を向上させることができると共に、電動アクチュエータの長手方向及び該長手方向と直交する幅寸法の小型化を図ることができる。

また、ボディを、成形によって形成することにより、該ボディの剛性をより一層向上させることができる。

さらに、駆動部を構成する回転駆動源が、金属製材料からなる放熱プレートに連結されると共に、該回転駆動源に臨むボディの内壁面に放熱用溝を設けることにより、前記放熱プレート及び放熱用溝を介して回転駆動源で発生した熱を外部へと好適に放熱させることができる。その結果、電動アクチュエータにおける放熱性を向上させ、好適な温度で駆動させることができる。

さらにまた、ボディには、該ボディの軸線と直交方向に貫通した孔部を有し、前記孔部に挿通された固定用ボルトが他の部材に螺合されることにより、前記ボディが前記他の部材に固定されるようにするとよい。

またさらに、ボディは、該ボディの軸線と直交方向したねじ孔を有し、前記ねじ孔に臨むように設けられた他の部材に挿通された固定用ボルトが前記ねじ孔に螺合されることにより、前記ボディが前記他の部材へと固定されるようにするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、駆動部と送りねじとが、単一のボディにおける収容部にそれぞれ配設されるため、前記駆動部と送りねじとをそれぞれ別個のボディに対して設けている電動アクチュエータと比較し、前記ボディを含む電動アクチュエータ全体の剛性を向上させることができると共に、電動アクチュエータの長手方向及び該長手方向と直交する幅寸法の小型化を図ることが可能となる。

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。

図１において、参照符号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、図１〜図４に示されるように、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って長尺なボディ１２と、該ボディ１２の一端部に連結されるプーリカバー１４と、前記ボディ１２の内部に収容され、電気信号によって駆動する駆動部１６と、該ボディ１２の上部に設けられ、図示しないワークを搬送するためのスライダ（変位部材）１８と、前記駆動部１６からの駆動力を前記スライダ１８へと伝達する駆動力伝達機構２０とを含む。

ボディ１２は、例えば、金属製材料から押出成形、引張成形及びダイカスト成形によって中空状に形成され、その内部には軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在し、駆動部１６の収容される第１ボア部（収容部）２２と、前記第１ボア部２２と平行に延在し駆動力伝達機構２０を構成する送りねじ２４が挿通される第２ボア部（収容部）２６とを有する。

このボディ１２の一端部には、プーリカバー１４がカバーボルト２８によって連結され、第１及び第２ボア部２２、２６の一端部側を閉塞している。一方、ボディ１２の他端部には、プレート状のカバープレート３０がカバーボルト２８を介して固定され、該カバープレート３０には、第２ボア部２６に臨む位置に孔部３２が形成される。すなわち、カバープレート３０は、第１ボア部２２の他端部側を閉塞すると共に、第２ボア部２６とは孔部３２を介して連通している。この孔部３２は、駆動力伝達機構２０を構成するロッド７０が挿通自在に形成される。

また、ボディ１２の上面には、ガイドブロック３４の装着される凹部３６が形成され、前記ガイドブロック３４は、ボディ１２に挿通された複数の固定ボルト３８を介して前記凹部３６に固定されている。すなわち、ガイドブロック３４の一部が凹部３６に挿入されることにより、ボディ１２に対して位置決めされる。

駆動部１６は、例えば、ステッピングモータからなる回転駆動源４０と、該回転駆動源４０をボディ１２に対して固定するベースプレート４２と、前記回転駆動源４０の回転量を検出する検出部４４とを含む。この回転駆動源４０は、ベースプレート４２を介して締結ボルト４６でボディ１２に固定され、前記電気信号が供給されるリード線４８と、該電気信号の通電作用下に回転駆動する駆動軸５０とを有する。駆動軸５０には、駆動力伝達機構２０を構成する駆動プーリ５２が連結され、該駆動軸５０と共に回転駆動する。

このベースプレート４２は、例えば、アルミニウム等の金属製材料から形成され、該ベースプレート４２がボディ１２に保持されている。そして、ボディ１２の内壁面には、該ボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在し、且つ、互いに所定間隔離間した複数の放熱溝５１（図７参照）が形成され、前記放熱溝５１に臨むようにベースプレート４２が配設されている。

また、この放熱溝５１は、回転駆動源４０及びベースプレート４２を覆うようにボディ１２の軸線方向に沿って所定長さで形成されている。そのため、回転駆動源４０からの発熱を好適にボディ１２の外部へと放熱することが可能となる。

スライダ１８は、断面略Ｕ字状に形成され、図示しないワークが載置されるテーブル面５４を有した本体部５６と、該本体部５６の両側部に対してそれぞれ折曲した一組の側壁部５８ａ、５８ｂと、前記本体部５６の一端部を覆うエンドプレート６０とを含む。

一組の側壁部５８ａ、５８ｂの内壁面には、複数のボール６２が設けられる第１ボール溝６４が延在し、該ボール６２が、ガイドブロック３４の両側面に設けられる第２ボール溝６６と該第１ボール溝６４との間に保持される。

すなわち、スライダ１８は、その内側に設けられた複数のボール６２を介してガイドブロック３４に対して軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられている。

また、スライダ１８の端部には、連結ボルト６８を介してエンドプレート６０が連結される。エンドプレート６０は、本体部５６の延在方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交するように設けられ、その下部には、駆動力伝達機構２０を構成するロッド７０が連結される。

駆動力伝達機構２０は、回転駆動源４０の駆動軸５０に連結された駆動プーリ５２と、第２ボア部２６内に回転自在に支持される送りねじ２４と、前記送りねじ２４の一端部に連結される従動プーリ７２と、前記駆動プーリ５２と従動プーリ７２との間に懸架されるタイミングベルト７４と、前記送りねじ２４の外周部に螺合される変位ナット７６とを含む。

送りねじ２４は、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って長尺に形成され、その一端部がプーリカバー１４に設けられた第１軸受７８と、ボディ１２の第２ボア部２６に設けられた一組の第２軸受８０ａ、８０ｂによって回転自在に支持されると共に、該第１及び第２軸受７８、８０ａ、８０ｂの間には従動プーリ７２が設けられ、固定ビス８２を介して固定されている。なお、第２軸受８０ａ、８０ｂは、第２ボア部２６に螺合されるロックナット８４によって該第２ボア部２６の内部に保持される。

一方、送りねじ２４の外周面には、第２軸受８０ａ、８０ｂによって支持された部位から他端部側（矢印Ａ方向）に向かってねじの刻設されたねじ部８６が形成され、該ねじ部８６には円筒状の変位ナット７６が螺合されている。すなわち、駆動部１６からの回転駆動力がタイミングベルト７４及び従動プーリ７２を介して送りねじ２４へと伝達され、該送りねじ２４が回転することにより、変位ナット７６が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する。

変位ナット７６には、送りねじ２４の他端部側（矢印Ａ方向）に円筒状のロッド７０が連結され、該変位ナット７６と共に軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる。このロッド７０は、第２ボア部２６の他端部に設けられたガイド体８８によって軸線方向に沿って支持されると共に、該ガイド体８８に隣接したシール部材９０が外周面に当接することにより、外部から前記第２ボア部２６内への塵埃等の進入が阻止される。

また、ロッド７０は、一端部に変位ナット７６が連結されると共に、他端部には、ねじ孔９２を有するソケット９４が装着され、該ねじ孔９２に螺合される固定ボルト９６を介してスライダ１８に連結されたエンドプレート６０が連結される。すなわち、送りねじ２４の回転作用下に変位ナット７６及びロッド７０が第２ボア部２６に沿って軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位し、該ロッド７０に連結されたエンドプレート６０を介してスライダ１８が変位する。

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。なお、ここでは、図４に示されるように、変位ナット７６が最もプーリカバー１４側（矢印Ｂ方向）に位置した状態を初期状態として説明する。

先ず、図示しない電源から駆動部１６に対して電気信号（例えば、パルス信号）を供給し、前記電気信号に基づいて回転駆動源４０が回転することにより、ベース体に設けられた駆動プーリ５２が回転する。そして、駆動プーリ５２の駆動作用下にタイミングベルト７４を介して従動プーリ７２が一体的に回転し、該従動プーリ７２の連結された送りねじ２４が第１及び第２軸受７８、８０ａ、８０ｂに支持された状態で回転する。

これにより、送りねじ２４に螺合された変位ナット７６がプーリカバー１４から離間する方向（矢印Ａ方向）へと変位し、該変位ナット７６と共にロッド７０が変位することによって、スライダ１８がガイドブロック３４に沿ってプーリカバー１４から離間する方向（矢印Ａ方向）へと直線変位する（図８参照）。この際、スライダ１８は、ガイドブロック３４との間に設けられた複数のボール６２を介して軸線方向に沿って円滑に案内される。

一方、駆動部１６に供給される電気信号の特性を逆転させ、前記電気信号に基づいて回転駆動源４０を反対方向に回転させることにより、駆動プーリ５２、タイミングベルト７４及び従動プーリ７２が反対方向に回転する。

これにより、送りねじ２４に螺合された変位ナット７６がプーリカバー１４に接近する方向（矢印Ｂ方向）へと変位し、該変位ナット７６と共にロッド７０が変位することによって、スライダ１８がガイドブロック３４に沿ってプーリカバー１４側（矢印Ｂ方向）に向かって直線変位し、初期位置へと復帰する。

以上のように、本実施の形態では、駆動部１６を構成する回転駆動源４０と、駆動力伝達機構２０を構成する送りねじ２４とを、単一のボディ１２内に収容することができるため、駆動源とねじ軸とがそれぞれ別個に設けられている電動アクチュエータと比較し、電動アクチュエータ１０全体の剛性を向上させることができる。

また、回転駆動源４０をボディ１２の内部に収容することにより、それぞれ別個のハウジングに設ける場合と比較し、電動アクチュエータ１０の長手方向及び該長手方向と直交する幅寸法を小型化することができる。

さらに、アルミニウム等の金属製材料からなるベースプレート４２に回転駆動源４０を固定し、且つ、該回転駆動源４０の収容されるボディ１２の内部に複数の放熱溝５１を設けることにより、電動アクチュエータ１０における放熱性を向上させることができる。その結果、電動アクチュエータ１０を好適な温度で駆動させることが可能となる。

さらにまた、図９に示されるように、スライダ１８を通じて上方からガイドブロック３４の孔部３４ａ及びボディ１２の孔部１２ａを通じて固定用ボルト９７ａを挿通させ、該固定用ボルト９７ａによって前記ボディ１２を他の装置Ｍに形成されたねじ孔１０１へと螺合させる。これにより、ボディ１２を含む電動アクチュエータ１０を他の装置Ｍの取付面ｍへと確実に固定することができると共に、その取付性を向上させることができる。また、固定用ボルト９７ａは、上述したガイドブロック３４及びボディ１２の内部に完全に収容されるため、電動アクチュエータ１０の外部に露呈及び突出することがなく好適である。なお、孔部１２ａ、３４ａは、ボディ１２の軸線と直交するように貫通している。

一方、図１０に示されるように、上述した他の装置Ｍの取付面ｍに電動アクチュエータ１０を載置し、ボディ１２に設けられた取付用ねじ孔１０３に対して前記他の装置Ｍの貫通孔１０５に下方から挿通された固定用ボルト９７ｂを螺合させるようにしてもよい。これにより、ボディ１２を含む電動アクチュエータ１０を他の装置Ｍの取付面ｍへと確実に固定することができると共に、その取付性を向上させることができる。

また、図１１に示されるように、ボディ１２の側部に孔部１２ｂを設けて継手９８を接続し、該継手９８を介して前記ボディ１２の内部と外部とを連通させる。そして、図示しない配管を介して継手９８に負圧供給源を接続し、負圧流体を供給することによりボディ１２から外部への塵埃等の排出を防止することができる。すなわち、電動アクチュエータ１０の防塵化を図ることが可能となる。その結果、例えば、電動アクチュエータ１０をクリーンルームで使用する際、塵埃等が外部に排出されることがなく好適である。

さらに、継手９８を通じてボディ１２の内部に供給された負圧流体によって複数の放熱溝５１に沿って大気を流動させることができるため、駆動部１６で発生した熱を前記放熱溝５１を介してより一層効果的に排出して放熱することが可能となる。

なお、上述した本実施の形態に係る電動アクチュエータ１０では、駆動部１６の収容される第１ボア部２２と、送りねじ２４が挿通される第２ボア部２６とがそれぞれ独立して設けられる構成について説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図１２に示されるように、第１ボア部２２及び第２ボア部２６との間に、互いを連通可能な連通孔９９を設けるようにしてもよい。この連通孔９９は、第１ボア部２２及び第２ボア部２６の延在方向に対して略直交するように形成される。すなわち、ボディ１２において第１ボア部２２、第２ボア部２６及び連通孔９９が、駆動部１６及び送りねじ２４を収容可能な単一の収容部として機能する。

次に、他の実施の形態に係る電動アクチュエータ１００を図１３〜図１５に示す。なお、上述した本実施の形態に係る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符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この他の実施の形態に係る電動アクチュエータ１００では、スライダ１０２の変位量を調整可能なアジャスタ機構１０４が設けられている点で、本実施の形態に係る電動アクチュエータ１０と相違している。

この電動アクチュエータ１００では、ボディ１２の上面にアジャスタ機構１０４が設けられ、スライダ１０２のプーリカバー１４側（矢印Ｂ方向）への変位量を規制している。アジャスタ機構１０４は、ボディ１２にボルト１０６を介して固定されるブロック部１０８と、前記ブロック部１０８に対して進退自在に螺合されるストッパピン１１０と、前記ストッパピン１１０の変位をロックするロックナット１１２とを含む。

ブロック部１０８は、その底部がボディ１２に対して固定され、該底部に対して直角に立設した部位にストッパピン１１０が螺合されている。このストッパピン１１０は、ボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って進退自在に設けられ、その端部にスライダ１０２が当接することにより、該スライダ１０２の変位を係止する。また、ストッパピン１１０には、ブロック部１０８との螺合部位を挟んでプーリカバー１４側（矢印Ｂ方向）にロックナット１１２が螺合されている。

すなわち、ストッパピン１１０をブロック部１０８に対して螺回させ、スライダ１０２に対して接近・離間させる方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位させることにより、前記ストッパピン１１０に当接して係止されるスライダ１０２の変位量を自在に調整することが可能となる。

また、ロックナット１１２を螺回させてブロック部１０８の端面に当接させることにより、スライダ１０２の変位量が調整された状態でストッパピン１１０の進退動作を規制することができ、該スライダ１０２の変位量がずれてしまうことがなく、確実且つ好適に維持される。

本発明に係る電動アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータの外観斜視図である。図１に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図１に示す電動アクチュエータの横断面図である。図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図４の電動アクチュエータにおいてスライダがプーリカバーから離間する方向に変位した状態を示す横断面図である。電動アクチュエータを固定用ボルトによって他の装置に固定する場合を示す横断面図である。電動アクチュエータを固定用ボルトによって他の装置に固定する別の場合を示す横断面図である。上述した電動アクチュエータに負圧供給用の継手を設けた場合を示す横断面図である。電動アクチュエータを構成するボディの第１ボア部と第２ボア部とが連通孔を介して連通された変形例を示す断面図である。他の実施の形態に係る電動アクチュエータの外観斜視図である。図１３に示す電動アクチュエータの平面図である。図１４の電動アクチュエータにおいてスライダがプーリカバー側に向かって変位し、アジャスタ機構によって係止された状態を示す平面図である。

符号の説明

１０、１００…電動アクチュエータ１２…ボディ
１４…プーリカバー１６…駆動部
１８、１０２…スライダ２０…駆動力伝達機構
２２…第１ボア部２４…送りねじ
２６…第２ボア部３０…カバープレート
３４…ガイドブロック４０…回転駆動源
５０…駆動軸５２…駆動プーリ
６０…エンドプレート７０…ロッド
７２…従動プーリ７４…タイミングベルト
７６…変位ナット８４、１１２…ロックナット
８６…ねじ部１０４…アジャスタ機構
１１０…ストッパピン

Claims

駆動部の駆動力を駆動力伝達ベルトを介して変位部材に伝達する電動アクチュエータにおいて、
収容部を有するボディと、
前記収容部に設けられ、電気信号によって駆動する駆動部と、
前記収容部に設けられ、前記駆動部の駆動作用下に回転する送りねじと、
前記駆動部において出力された駆動力を、前記送りねじへと伝達する駆動力伝達機構と、
前記ボディに軸線方向に沿って変位自在に設けられる変位部材と、
を備え、
前記収容部を介して前記駆動部と送りねじとが平行に設けられると共に、前記駆動部を構成する回転駆動源の端部には、金属製材料からなる放熱プレートが連結され、該回転駆動源に臨むボディの内壁面には放熱用溝が設けられ、前記放熱プレートが前記放熱用溝の端部に臨むように配置され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、
前記ボディは、成形によって形成されることを特徴とする電動アクチュエータ。
請求項１又は２記載の電動アクチュエータにおいて、
前記ボディには、該ボディの軸線と直交方向に貫通した孔部を有し、前記孔部に挿通された固定用ボルトが他の部材に螺合されることにより、前記ボディが前記他の部材に固定されることを特徴とする電動アクチュエータ。
請求項１又は２記載の電動アクチュエータにおいて、
前記ボディは、該ボディの軸線と直交方向したねじ孔を有し、前記ねじ孔に臨むように設けられた他の部材に挿通された固定用ボルトが前記ねじ孔に螺合されることにより、前記ボディが前記他の部材に固定されることを特徴とする電動アクチュエータ。