JP5776709B2 - アクチュエータおよびこれを備えた精密機械 - Google Patents

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Description

この発明は、ベルト駆動でガイドレールに沿って往復運動するスライダを備えたアクチュエータに関する。
従来より、高精度な製造装置、検査装置、搬送装置等では、回転モータによるベルト駆動で、スライダがガイドレールに沿って往復運動するアクチュエータが使用されている。このアクチュエータを構成するスライダはガイドレールに対する軸受を備えている。 このようなアクチュエータの従来例としては、特許文献１および２に記載されたものが挙げられる。
特許文献１および２に記載されたアクチュエータは、別々のガイドレールに沿って移動する主軸受（搭載物を固定するスライダ）とカウンタ軸受（スライダ）を有している。これらの軸受は、各ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドを有する。特許文献１および２には、主軸受とカウンタ軸受とを逆方向に移動させることにより、加速時又は減速時などに生じる主軸受の反力が抑えられて、振動の抑制を図ることができると記載されている。
特許文献１に記載されたアクチュエータの一例では、断面が円形のガイドレールおよびカウンタガイドレールが並列に配置され、下向きに延びる回転軸を有するプーリ間に掛け渡された無端ベルトが、主軸受とカウンタ軸受にそれぞれ板片状の固定具を用いて固定されている。別の例では、二個の主軸受と一個のカウンタ軸受を備え、二個の主軸受は所定間隔を開けてハウジングに保持され、ハウジングは主軸受間に凹部を有し、この凹部に対向する位置にカウンタ軸受が配置されている。無端ベルトは、主軸受用のハウジングの凹部内と、カウンタ軸受の前記凹部と対向する位置に、それぞれ板片状の固定具を用いて固定されている。
特許文献２に記載されたアクチュエータでは、主軸受用のガイドレールが凹状の断面形状を有し（ガイドレールの断面がコ字形状であり）、ガイドレールの凹部内に無端ベルトが配置されている。実施形態の例では、主軸受の左右の頂板に、中央が一段低くなるように折り曲げられた固定具の両端が固定されている。また、一対のカウンタ軸受が主軸受の各頂板の上方に配置され、主軸受用と同様の固定具の両端が両カウンタ軸受の上に固定されている。そして、両固定具の中央部（両端より低く、ガイドレールの凹部と左右のカウンタ軸受間に配置される部分）に、無端ベルトが固定されている。
特開２００１−２４８７０３号公報 特開２００８−１０１６４２号公報
特許文献１および２に記載されたアクチュエータでは、前述のように、駆動ベルトとスライダ（主軸受とカウンタ軸受）およびガイドレールとが近接し、駆動ベルトとスライダとの結合箇所を二箇所有するため、駆動ベルトのメンテナンス（交換や交換後のアライメント調整など）の作業性という点で改善の余地ある。
この発明の課題は、ベルト駆動でガイドレールに沿って往復運動するスライダを備えたアクチュエータにおいて、駆動ベルトのメンテナンスの作業性を改善することである。
上記課題を解決するために、この発明の一態様のアクチュエータは、駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡された駆動ベルトと、前記駆動ベルトの幅方向両側に並列に配置された二本のガイドレールと、前記駆動ベルトの駆動により、前記各ガイドレールに沿って往復運動する二個のスライダと、前記二個のスライダが所定間隔を開けて固定され、前記二個のスライダ間に前記駆動ベルトが固定されている連結板と、を有し、前記駆動ベルトは、前記二個のスライダの重心位置またはその近傍に配置され、前記駆動ベルトと前記スライダとの結合箇所は、前記連結板の二個のスライダが固定されている間の部分だけである。
また、前記ガイドレールは凹状の断面形状を有し、前記凹状の開口が前記連結板側に向けて配置され、前記二個のスライダは、前記ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドと、前記ガイドレールの上側に配置される上板と、前記ガイドレールの底板部の下側に配置される底板と、前記ガイドレールの各側部材の外側に配置される一対の側板と、を有し、前記ガイドレールの前記凹状の開口が前記上板で全て塞がれている。前記静圧パッドは、前記ガイドレールの各側部材の上面と対向する前記上板の位置と、前記ガイドレールの各側部材の下面と対向する前記底板の位置と、前記一対の側板の内面の上部および下部と、に配置されている。
また、前記連結板の幅方向中心に、前記駆動ベルトを固定する固定具がボルトで固定され、前記固定具は、前記連結板に固定される基端部と、前記駆動ベルトが入る凹部を有する受け部とを有し、これらの幅方向両端が前記受け部側から挿入されたボルトにより固定され、前記連結板の固定具を挟んだ両脇に、前記二個のスライダの上板がボルトで固定されている。
この態様のアクチュエータによれば、駆動ベルトとスライダおよびガイドレールが並列に配置され、前駆動ベルトとスライダとの結合箇所は連結板の二個のスライダが固定されている間の部分だけであるため、駆動ベルトの交換は駆動ベルトを連結板から外すことで簡単に行うことができる。また、交換されて取り付けられた駆動ベルトのアライメント調整は、連結板の反対側から行うことができる。よって、駆動ベルトとスライダとの結合箇所を二箇所有するアクチュエータと比較して、駆動ベルトのメンテナンスの作業性が改善される。
この態様のアクチュエータは、前記駆動ベルトを覆うカバーとして、前記連結板の反対側から着脱可能なカバーを有することができる。
この発明の一態様のアクチュエータは、精密機械（精密加工機械、精密検査装置、精密スキャン装置、半導体デバイス製造装置、フラットパネルディスプレイ製造装置など）の直線案内アクチュエータとして好適に使用できる。
この発明のアクチュエータによれば、従来のアクチュエータと比較して駆動ベルトのメンテナンスの作業性を改善することができる。
実施形態のアクチュエータを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されるものではない。
この実施形態のアクチュエータは、図１〜３に示すように、無端状の駆動ベルト１と、二個のガイドレール２と、二個のスライダ３と、連結板４と、従動プーリ５１と、駆動プーリ５２と、駆動プーリ５２を回転駆動するモータ６とで構成されている。駆動ベルト１は、従動プーリ５１と駆動プーリ５２との間に掛け渡されている。ガイドレール２は、対向する一対の側部材２１と底板部２２とからなり、上側が開放された凹状の断面形状を有する。
スライダ３は、図３に示すように、ガイドレール２の上側に配置される上板３１と、ガイドレール２の底板部２２の下側に配置される底板３２と、ガイドレール２の各側部材２１の外側に配置される一対の側板３３，３４とで構成されている。そして、上板３１の下面の両端側（ガイドレール２の各側部材２１の上面と対向する位置）、底板３２の上面の両端側（ガイドレール２の各側部材２１の下面と対向する位置）、一対の側板３３，３４の内面の上部及び下部に、それぞれグラファイト多孔質で形成された静圧パッド３１ａ〜３４ａが配置されている。これらの静圧パッド３１ａ〜３４ａとガイドレール２の各側部材２１との間に、静圧空気軸受が形成される。
また、連結板４の幅方向中心に、駆動ベルト１を固定する固定具４１がボルト４２（図１参照）で固定されている。固定具４１は、連結板４に固定される基端部４１ａと、駆動ベルト１が入る凹部を有する受け部４１ｂとを有し、これらの幅方向両端が受け部４１ｂ側から挿入されたボルト４３（図３参照）により固定されている。連結板４の固定具４１を挟んだ両脇に、二個のスライダ３の上板３１がボルト４４（図１参照）で固定されている。
このアクチュエータは、連結板４により結合された二個のスライダ３の幅方向外側に、搭載物７１とバランスウエイト７２が固定されて使用される。搭載物７１の重心Ｃ７１とバランスウエイト７２の重心Ｃ７２をつないだ線Ｌ上に、駆動ベルト１の中心Ｃ１が存在する。よって、駆動ベルト１は、二個のスライダ３の重心位置に配置されている。また、駆動ベルト１とスライダ３との結合箇所は、連結板４の二個のスライダ３が固定された間の部分だけである。
この実施形態のアクチュエータでは、モータ６の駆動により駆動プーリ５２が回転すると、駆動ベルト１が駆動して従動プーリ５１で案内される。これにより、駆動ベルト１の駆動力が連結板４を介して二個のスライダ３に伝達されて、両スライダ３が一緒に各ガイドレール２に沿って往復運動する。
この実施形態のアクチュエータによれば、駆動ベルト１の交換は駆動ベルト１を連結板４の固定具４１から外すことで簡単に行うことができる。また、交換されて固定具４１に取り付けられた駆動ベルト１のアライメント調整は、ボルト４３を緩めた状態で連結板４１の反対側から行うことができる。よって、駆動ベルトとスライダとの結合箇所を二箇所有するアクチュエータと比較して、駆動ベルトのメンテナンスの作業性が改善される。
また、駆動ベルト１が二個のスライダ３の重心位置に配置されているため、スライダ３の高加減速に対する耐性が高くなる。
また、連結板４の反対側から着脱可能なカバー８で駆動ベルト１を覆うことができる。駆動ベルト１をカバー８で覆うことにより、駆動ベルト１の摩耗粉に起因する発塵を少なくすることができる。
１ 駆動ベルト
２ ガイドレール
２１ 側部材
２２ 底板部
３ スライダ
３１ スライダの上板
３２ スライダの底板
３３，３４ スライダの側板
３１ａ〜３４ａ スライダの静圧パッド
４ 連結板
４１ 固定具
５１ 従動プーリ
５２ 駆動プーリ
６ モータ
７１ 搭載物
７２ バランスウエイト
８ カバー

Claims (3)

  1. 駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡された駆動ベルトと、
    前記駆動ベルトの幅方向両側に並列に配置された二本のガイドレールと、
    前記駆動ベルトの駆動により、前記各ガイドレールに沿って往復運動する二個のスライダと、
    前記二個のスライダが所定間隔を開けて固定され、前記二個のスライダ間に前記駆動ベルトが固定されている連結板と、
    を有し、
    前記駆動ベルトは、前記二個のスライダの重心位置またはその近傍に配置され、
    前記駆動ベルトと前記スライダとの結合箇所は、前記連結板の二個のスライダが固定されている間の部分だけであり、
    前記ガイドレールは凹状の断面形状を有し、前記凹状の開口が前記連結板側に向けて配置され、
    前記二個のスライダは、前記ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドと、前記ガイドレールの上側に配置される上板と、前記ガイドレールの底板部の下側に配置される底板と、前記ガイドレールの各側部材の外側に配置される一対の側板と、を有し、
    前記ガイドレールの前記凹状の開口が前記上板で全て塞がれ、
    前記静圧パッドは、前記ガイドレールの各側部材の上面と対向する前記上板の位置と、前記ガイドレールの各側部材の下面と対向する前記底板の位置と、前記一対の側板の内面の上部および下部と、に配置され、
    前記連結板の幅方向中心に、前記駆動ベルトを固定する固定具がボルトで固定され、前記固定具は、前記連結板に固定される基端部と、前記駆動ベルトが入る凹部を有する受け部とを有し、これらの幅方向両端が前記受け部側から挿入されたボルトにより固定され、前記連結板の固定具を挟んだ両脇に、前記二個のスライダの上板がボルトで固定されているアクチュエータ。
  2. 前記駆動ベルトを覆うカバーを有し、前記カバーは前記連結板の反対側から着脱可能である請求項１記載のアクチュエータ。
  3. 請求項１または２に記載のアクチュエータを直線案内アクチュエータとして備えた精密機械。
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