JP5845070B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

ロッドタイプのリニアアクチュエータは、例えば、ボールねじを有しており、このボールねじが、モータの回転運動をロッドの直線運動に変換する。この変換により、ロッドが往復運動し、ロッドの先端に取り付けられた任意の工具が、様々な作業を行う。

特開２００２−１３０４１９号公報

このようなアクチュエータは、高い精度で作業できることが望ましい。カバーを有さないアクチュエータの場合は、作業台に固定する場合、作業者が、作業台の下に潜り込んで下方からアクチュエータを取り付けなければならない。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、アクチュエータが行う作業を安定化させることを目的とする。また、取り付けの作業性を向上させることができるアクチュエータを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、
回転軸を備えたモータと、
前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
前記ボールねじナットとともに直線運動するように前記ボールねじナットに接続され、先端に工具が取り付けられるとともに、前記ボールねじ軸の先端部が挿入されるための孔が形成された円筒形状に形成されている作業軸と、
を有し、
前記ボールねじ軸の前記先端部には、前記作業軸の前記孔の内周面と接触するとともに、前記作業軸の運動方向に沿って、溝が形成されている弾性部材が配置されていることを特徴とする。
前記溝は、前記作業軸の前記孔の内周面と前記弾性部材の先端側の面とによって規定される先端側空間から、前記孔の内周面と前記弾性部材の後端側の面とによって形成される後端側空間に通じるように形成されていてもよい。
前記弾性部材に形成された前記溝は、前記ボールねじ軸の中心とする円周に沿って等間隔に複数形成されていてもよい。
前記弾性部材は、前記ボールねじ軸の前記先端部が嵌め込まれる貫通孔が中央に形成され、前記溝が外周に形成された円環形状に形成され、
前記ボールねじ軸の前記先端部には、前記弾性部材が前記ボールねじ軸から抜けることを防止する抜け止め部材が取り付けられていてもよい。

前記作業軸に固定されたスライド部と、
前記スライド部が取り付けられたレール部と、
前記レール部に脱着可能に取り付けられ、前記スライド部を覆うカバーと、
を有し、
前記レール部には、ボルトを挿入するための貫通孔が形成され、
前記アクチュエータは、前記カバーを取り外すことにより、前記ボルトで作業台に固定されてもよい。

前記アクチュエータは、
剛性の素材からなる転動体を有し、
前記スライド部は、前記作業軸に固定され、前記スライド部には、前記作業軸の運動方向に沿って第１溝部が形成され、
前記レール部は、剛性の素材からなり、前記レール部には、前記第１溝部に対向し、前記作業軸の運動方向に沿って第２溝部が形成され、
前記転動体は、前記第１溝部及び前記第２溝部に挟まれることにより前記第１溝部及び前記第２溝部を転動して、前記スライド部を移動可能に支持していてもよい。

前記スライド部は、前記転動体が通過する転動体循環路が内部に形成された転動体収納ユニットを有し、
前記第１溝部と前記第２溝部との間を転動した前記転動体は、前記転動体循環路を通過して、前記第１溝部と前記第２溝部との間に移動し、再び、前記第１溝部と前記第２溝部との間を転動してもよい。

前記転動体収納ユニットには、グリスを注入するための注入口が形成され、
前記注入口は、前記転動体循環路に通じていてもよい。

前記転動体は、球形状に形成され、
前記第１溝部及び前記第２溝部の内面は、湾曲面として構成されており、
前記湾曲面の曲率半径は、前記転動体の半径と同等であってもよい。

前記スライド部の前記第１溝部、前記レール部の前記第２溝部、及び前記転動体循環路は、それぞれ２つずつ形成され、
前記転動体は、前記第１溝部と前記第２溝部とに、前記作業軸の運動方向と直交する方向に挟まれていてもよい。

前記作業軸には、雄ねじ部が形成され、
前記スライド部には、雌ねじ部が形成されており、
前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との螺合により、前記作業軸は、前記スライド部に固定されていてもよい。

本発明によれば、アクチュエータが行う作業の精度が低下することを抑制でき、アクチュエータが行う作業を安定化させることができる。また、上側から作業台に取り付けることができるため、アクチュエータの取り付けの作業性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。 （Ａ）は、カバーを取り外したときのアクチュエータの斜視図であり、（Ｂ）は、カバーを取り外したときのアクチュエータのＹＺ断面図である。 アクチュエータの分解断面図である。 （Ａ）は、ガイド装置の斜視図であり、（Ｂ）は、ガイド装置のＸＺ断面図である。 （Ａ）は、スライド部の斜視図であり、（Ｂ）は、スライド部の分解斜視図である。 （Ａ）は、スライド部本体の斜視図（その１）であり、（Ｂ）は、スライド部本体の斜視図（その２）であり、（Ｃ）は、スライド部本体のＸＺ断面図であり、（Ｄ）は、スライド部本体のＹＺ断面図である。 （Ａ）は、スライド部本体のＸＺ断面における部分拡大図（その１）であり、（Ｂ）スライド部本体のＸＺ断面における部分拡大図（その２）である。 （Ａ）は、リターンの斜視図であり、（Ｂ）は、リターンのＸＹ断面図であり、（Ｃ）は、リターンのＸＺ断面図である。 （Ａ）は、スライド部の組み立てを説明するためのＸＺ断面図であり、（Ｂ）は、スライド部の組み立てを説明するための斜視図である。 ボールの軌道を説明するためのＸＹ断面図である。 （Ａ）は、レール部の斜視図であり、（Ｂ）は、レール部のＸＺ断面図である。 （Ａ）は、レール部のＸＺ断面における部分拡大図（その１）であり、（Ｂ）レール部のＸＺ断面における部分拡大図（その２）である。 （Ａ）は、ガイド装置の組み立てを説明するためのＸＺ断面図（その１）であり、（Ｂ）は、ガイド装置の組み立てを説明するためのＸＺ断面図（その２）であり、（Ｃ）は、ガイド装置の組み立てを説明するためのＸＺ断面図（その３）である。 ロッドのガイド装置への取り付けを説明するための斜視図である。 （Ａ）は、ボールねじのＹＺ断面図であり、（Ｂ）は、ボールねじ軸の先端部の斜視図であり、（Ｃ）は、ボールねじ軸の先端部のＹＺ断面図である。 （Ａ）は、弾性部材の斜視図であり、（Ｂ）は、弾性部材のＸＺ断面図である。 ボールねじのガイド装置への取り付けを説明するための斜視図である。 （Ａ）は、ボールねじのガイド装置への取り付けを説明するためのＹＺ断面図であり、（Ｂ）は、ボールねじのガイド装置への取り付けを説明するためのＸＺ断面図である。 （Ａ）は、ボールねじのベアリングハウジングへの取り付けを説明するためのＹＺ断面図であり、（Ｂ）は、モータユニットのベアリングハウジングへの取り付けを説明するためのＹＺ断面図である。 （Ｉ）、（ＩＩ）、及び（ＩＩＩ）は、アクチュエータの動作を説明するためのＹＺ断面図である。 （Ｉ）及び（ＩＩ）は、ガイド装置の動作を説明するためのＸＹ断面図である。 （Ｉ）及び（ＩＩ）は、弾性部材の作用を説明するためのＹＺ断面図である。 （Ａ）は、ボールねじ軸の先端の振れの発生を説明するための比較例であり、（Ｂ）は、ボールねじ軸の先端の振れの発生を説明するための本発明の実施形態に係るアクチュエータの断面図である。 アクチュエータの作業台への取り付けを説明するための図である。 弾性部材の変形例を示すＸＺ断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るアクチュエータ１０について説明する。なお、図中のＸＹ平面は水平な面であり、図中のＺ軸の方向は鉛直方向である。

アクチュエータ１０は、図１に示すように、Ｙ軸方向に往復運動するロッド１１（作業軸）を有するリニアアクチュエータである。このアクチュエータ１０は、ロッド１１と、モータユニット２０と、フロントハウジング８０と、ベアリングハウジング９０と、カバー１８とを有している。

カバー１８は、例えば、アルミニウムを押出成形することによって形成される。カバー１８には、図２（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔１８ａが形成されており、ボルト１９によって、フロントハウジング８０及びベアリングハウジング９０に固定されている。

アクチュエータ１０は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ロッド１１等に加えて、ロッド１１をＹ軸方向に案内するガイド装置３０と、モータユニット２０の回転運動を直線運動に変換するボールねじ７０とを有している。

ロッド１１は、図３に示すように、内部に孔１１ａが形成された円筒状の部材で、例えば、ステンレス鋼からなる。ロッド１１の−Ｙ側の端部には、外周に雄ねじが形成された先端金具１２がねじ込まれることによって固定されている。また、ロッド１１の＋Ｙ側の端部の外周には、雄ねじ部１１ｂが形成されている。

モータユニット２０は、モータ２１と、モータ２１を収納するモータハウジング２２と、アクチュエータケーブル２４とを有する。

モータ２１は、例えば、ステッピングモータであり、出力軸２３、ロータ、ステータ、エンコーダ、減速器等を有している。モータ２１には、アクチュエータケーブル２４を介して電源からの電力が供給される。モータ２１に電力が供給されることによって、モータ２１のロータが回転する。このロータの回転運動は、例えば、減速器によって所定の減速比で減速され、出力軸２３に出力される。また出力軸２３の先端は、カップリング（継ぎ手）として構成されている。

モータハウジング２２は、略直方体のケースであり、モータハウジング２２の−Ｙ側の面には、開口２２ａが形成されている。モータ２１の出力軸２３は、この開口２２ａから外部に露出している。また、開口２２ａの上側（＋Ｚ側）には、Ｚ方向に貫通するねじ孔２２ｂが形成されている。このねじ孔２２ｂには、ボルト２５が挿入される。

ガイド装置３０は、ロッド１１がスライド部３１に固定されることにより、ロッド１１を＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の双方向に案内する。このガイド装置３０は、図４に示すように、スライド部３１と、レール部６０と、スライド部３１とレール部６０との間に配置されたボール５０（転動体）とを有する。このボール５０は、剛性の素材からなり、具体的には、鋼材からなる。ボール５０は、スライド部３１とレール部６０との間に複数配置されている。

スライド部３１は、図５に示すように、ボール５０を介して、レール部６０にＹ軸方向に移動可能に支持されている。なお、スライド部３１は、複数のボール５０のみでレール部６０に支持されている。スライド部３１は、スライド部本体３２と、スライド部本体３２の−Ｚ側の面にボルト４９で固定されたリターン４０とを有する。

スライド部本体３２は、図６に示すように、Ｙ方向に貫通する貫通孔３２ａが形成された略直方体の部材で、例えば、鉄等の金属からなる。貫通孔３２ａの−Ｙ側の開口近傍の内周面には、雌ねじ部３２ｂが形成されている。また、スライド部本体３２の下端には、−Ｚ方向に突出する一対の凸部３３，３４が形成されている。この凸部３３，３４は、Ｙ方向に沿って形成されており、＋Ｘ側の面及び−Ｘ側の面には、ボール５０が転動するための溝部３３ａ，３４ａがそれぞれ形成されている。溝部３３ａ，３４ａの内面は、略湾曲面として構成されている。具体的には、図７（Ａ）に示すように、溝部３３ａ，３４ａの内面は、二つの円弧部からなるゴシックアーチ形状に形成されている。しかしながら、これに限らず、溝部３３ａ，３４ａの内面は、図７（Ｂ）に示すように、その曲率半径Ｒ１が、ボール５０の半径Ｒ２と同等となる湾曲面に形成されていてもよい。

また、貫通孔３２ａには、図６に示すように、リング３６が嵌め込まれている。また、スライド部本体３２の下面（−Ｚ側の面）には、ねじ孔３２ｃ及び一対のボス孔３２ｄが形成され、スライド部本体３２の＋Ｘ側の側面には、孔３２ｅが形成されている。

リターン４０は、図８に示すように、ボール５０が配置される一対のボール循環路４３，４４が形成された部材であり、リターン４０の＋Ｘ側の面及び−Ｘ側の面には凹部４５，４６が形成されている。このリターン４０は、筐体４１と、この筐体４１の上面に取り付けられる蓋体４２とを有する。筐体４１及び蓋体４２は、例えば、ポリアセタール樹脂を射出成形することによって形成される。

筐体４１には、一対のボール循環路４３，４４が形成されている。このボール循環路４３，４４は、ボール５０が移動するための通路で、ストレート通路部４３ａ，４４ａとカーブ通路部４３ｂ，４４ｂとから構成されている。ボール循環路４３，４４は、その断面形状がボール５０の直径と同等の直径の円形になるように形成されている。また、筐体４１の上面（＋Ｚ側の面）には、＋Ｚ方向に突出した円筒形状の一対のボス部４７が２つ形成されている。このボス部４７は、その径が、スライド部本体３２のボス孔３２ｄの径と同等になるように形成されている。また、筐体４１には、Ｚ方向に貫通する貫通孔４１ａが４つ形成されている。この貫通孔４１ａには、ボルト４９が挿入される。

蓋体４２には、Ｚ方向に貫通する一対のボス孔４２ａが形成されている。ボス孔４２ａには、筐体４１のボス部４７が挿入される。また、蓋体４２には、Ｚ方向に貫通する一対の貫通孔４２ｂが４つ形成されている。貫通孔４２ｂと、筐体４１の貫通孔４１ａとには、ボルト４９が挿入される。また、蓋体４２には、グリスを注入するための注入孔４８が形成されている。注入孔４８は、蓋体４２に形成されたグリス通路を介して、ボール循環路４３，４４に通じている。

次に、スライド部３１の組み立て方法について、図９を参照して説明する。

先ず、図９（Ａ）に示すように、スライド部本体３２の凸部３３，３４が、リターン４０の凹部４５，４６に嵌め込まれる。このとき、リターン４０の筐体４１のボス部４７も、スライド部本体３２のボス孔３２ｄに嵌め込まれる。ボス部４７がボス孔３２ｄに嵌め込まれることにより、図９（Ｂ）を参照するとわかるように、スライド部本体３２のねじ孔３２ｃと、リターン４０の蓋体４２の貫通孔４２ｂと、リターン４０の筐体４１の貫通孔４１ａとが同軸上に配置される。

次に、図９（Ｂ）に示すように、ボルト４９が、貫通孔４１ａと貫通孔４２ｂとを介して、スライド部本体３２のねじ孔３２ｃにねじ込まれる。ボルト４９がねじ込まれることにより、リターン４０は、スライド部本体３２に固定される。

リターン４０がスライド部本体３２に固定されることにより、図１０に示すように、リターン４０の筐体４１に形成されたボール循環路４３と、スライド部本体３２の凸部３３に形成された溝部３３ａとが、ボール５０の軌道Ｔ１に沿って配置される。同様に、リターン４０の筐体４１に形成されたボール循環路４４と、スライド部本体３２の凸部３４に形成された溝部３４ａとが、ボール５０の軌道Ｔ２に沿って配置される。これら軌道Ｔ１，Ｔ２は、ストレート部分とカーブ部分とを有する長円形状に形成される。これにより、スライド部３１の組み立てが、完了する。

ボール５０は、リターン４０の筐体４１に形成されたボール循環路４３，４４や、スライド部本体３２の凸部３３に形成された溝部３３ａ、凸部３４に形成された溝部３４ａ等に配置される。これにより、ボール５０は、図１０に示す軌道Ｔ１，Ｔ２に沿って配置される。

レール部６０は、図１１に示すように、Ｙ軸方向を長手方向とする板状のベース６１と、このベース６１の＋Ｘ側及び−Ｘ側に形成された側壁６２，６３とを有する。レール部６０は、例えば、アルミニウムを押出成形することによって形成される。ベース６１には、Ｚ方向に貫通する複数の貫通孔６１ａが形成されている。また、側壁６２の−Ｘ側の面及び側壁６３の＋Ｘ側の面には、凹部６２ａ，６３ａがそれぞれ形成されている。この凹部６２ａ，６３ａには、Ｙ軸方向を長手方向とする略直方体に形成された鋼製部材６４，６５が取り付けられている。鋼製部材６４の−Ｘ側の面及び鋼製部材６５の＋Ｘ側の面には、溝部６４ａ，６５ａがそれぞれ形成されている。溝部６４ａ，６５ａは、対向するように形成されており、溝部６４ａ，６５ａの内面は、略湾曲面として構成されている。具体的には、図１２（Ａ）に示すように、溝部６４ａ，６５ａの内面は、二つの円弧部からなるゴシックアーチ形状に形成されている。しかしながら、これに限らず、溝部６４ａ，６５ａの内面は、図１２（Ｂ）に示すように、その曲率半径Ｒ３が、ボール５０の半径Ｒ２と同等となる湾曲面に形成されていてもよい。

レール部６０には、図１３に示すように、複数のボール５０を介して、スライド部３１が取り付けられる。レール部６０にスライド部３１が取り付けられると、レール部６０の鋼製部材６４の溝部６４ａと、スライド部３１のスライド部本体３２の凸部３３に形成された溝部３３ａとにボール５０が挟まれる。同様に、レール部６０の鋼製部材６５の溝部６５ａと、スライド部３１のスライド部本体３２の凸部３４に形成された溝部３４ａとにボール５０が挟まれる。溝部６４ａと溝部３３ａとの間にボール５０が挟まれるとともに、溝部６５ａと溝部３４ａとの間にボール５０が挟まれることにより、スライド部３１は、ボール５０のみでレール部６０に支持される。また、レール部６０に対して、Ｙ軸方向に移動可能になる。

ガイド装置３０は、レール部６０にスライド部３１が取り付けられることによって完成する。そして、スライド部３１のスライド部本体３２の貫通孔３２ａには、図１４に示すように、ロッド１１の＋Ｙ側の端部が挿入される。ロッド１１の＋Ｙ側の端部が挿入されると、貫通孔３２ａに形成された雌ねじ部３２ｂに、ロッド１１の＋Ｙ側の端部に形成された雄ねじ部１１ｂが螺合する。これにより、ロッド１１は、ガイド装置３０のスライド部３１に固定される。

ボールねじ７０は、図１５、図２（Ｂ）、及び図３に示すように、ボールねじ軸７１と、ボールねじナット７２と、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の端部に取り付けられた弾性部材１１０とを有する。

ボールねじ軸７１は、外周面が螺旋状のボールねじ面として構成されたボールねじ軸本体７１ａと、ボールねじ軸本体７１ａの＋Ｙ側の端部及び−Ｙ側の端部それぞれに形成された小径部７１ｂ，７１ｃとから構成される。小径部７１ｂ，７１ｃは、その径がボールねじ軸本体７１ａの径よりも小さく形成されている。また、ボールねじ軸７１の小径部７１ｃには、弾性部材１１０が嵌め込まれて、抜け止め部材１１２によって、抜け止めされている。これにより、弾性部材１１０は、ボールねじ軸７１に回転可能に取り付けられる。

ボールねじナット７２は、ボールねじ軸７１のボールねじ軸本体７１ａの外周に配置されている。ボールねじナット７２の内周面にはボールねじ部が形成されている。このボールねじナット７２は、ボールねじ軸７１に剛性の球体を介して嵌め込まれる。これにより、ボールねじ軸７１の回転運動が、ボールねじナット７２の直線運動に変換される。

また、ボールねじ軸７１の小径部７１ｂは、カップリング（継ぎ手）として構成されている。この小径部７１ｂが、カップリングとして構成されたモータユニット２０の出力軸２３に、出力軸２３の回転とともに回転するように接続される。これにより、出力軸２３の回転運動がボールねじ軸７１に伝達される。

弾性部材１１０は、例えば、樹脂からなり、図１６に示すように、中央に貫通孔１１０ａが形成されたリング形状に形成されている。また、この弾性部材１１０は、その外径が、ロッド１１の孔１１ａの内径とほぼ同等に形成されている。具体的には、ボールねじ軸７１の小径部７１ｃを、ロッド１１の孔１１ａに挿入した場合に、弾性部材１１０の外周が、孔１１ａの内周面に接触するように形成されている。弾性部材１１０の外周が、孔１１ａの内周面に接触することにより、弾性部材１１０は、ボールねじ軸７１の小径部７１ｃの振れを抑えることができる。すなわち、弾性部材１１０は、ボールねじ軸７１の小径部７１ｃの振れを抑える振れ止め部材として構成されている。また、弾性部材１１０には、Ｙ軸を中心とした円周上に沿って等間隔に形成された複数の溝１１１が形成されている。本実施形態のおいては、溝１１１は、８つ形成されている。

ボールねじ７０は、図１７に示すように、ガイド装置３０に固定される。具体的には、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の端部が、スライド部本体３２の貫通孔３２ａに＋Ｙ側から挿入され、これにより、ボールねじナット７２が、貫通孔３２ａ内に配置される。そして、スライド部本体３２の孔３２ｅに挿入されたボルト７４がねじ込まれて締結されることにより、ボールねじ７０は、ガイド装置３０に固定される。

また、ボールねじ７０が、ガイド装置３０に固定されると、図１８に示すように、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の小径部７１ｃは、ロッド１１の孔１１ａ内まで移動する。このとき、弾性部材１１０の外周が、ロッド１１の孔１１ａの内周面に接触する。これにより、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の端部が、この弾性部材１１０によって支持される。

フロントハウジング８０は、図３に示すように、ガイド装置３０の−Ｙ側に、ボルト８１によって固定されている。フロントハウジング８０は、例えば、ダイカストにより形成されている。また、フロントハウジング８０には、ロッド１１を通すための貫通孔８０ａが形成されており、この貫通孔８０ａの内周面には、オイルレスベアリング８２が配置されている。オイルレスベアリング８２は、ロッド１１をＹ軸方向に移動可能に支持する。また、フロントハウジング８０は、＋Ｙ方向に突出する突出部８３が形成されており、この突出部８３の上面（＋Ｚ側の面）には、ねじ孔が形成されている。この突出部８３のねじ孔は、カバー１８を固定するために用いられる。突出部８３のねじ孔には、カバー１８に形成された貫通孔１８ａを介して、ボルト１９が挿入される。

ベアリングハウジング９０は、図３に示すように、ガイド装置３０の＋Ｙ側に、ボルト９１によって固定されている。ベアリングハウジング９０は、フロントハウジング８０と同様に、ダイカストにより形成されている。また、ベアリングハウジング９０は、ボールねじ軸７１を挿入するための貫通孔９０ａが形成されており、この貫通孔９０ａの内周面には、ベアリング９２が配置されている。ベアリング９２は、貫通孔９０ａの＋Ｙ側から嵌め込まれ、ベアリング押さえ９２ａによって固定されている。このベアリング９２によって、ボールねじ軸７１は回転可能に支持される。

また、ベアリングハウジング９０には、−Ｙ方向に突出する突出部９３が形成されており、この突出部９３の上面（＋Ｚ側の面）には、ねじ孔が形成されている。このねじ孔は、カバー１８を固定するために用いられる。突出部９３のねじ孔には、カバー１８に形成された貫通孔１８ａを介して、ボルト１９が挿入される。また、突出部９３の−Ｙ側の面には、＋Ｙ方向に移動してきたスライド部３１に接触し、スライド部３１からの衝撃を吸収する衝撃吸収部材９４が配置されている。衝撃吸収部材９４は、弾性の素材からなり、衝撃吸収部材９４の素材には、任意の樹脂が用いられる。また、ベアリングハウジング９０には、＋Ｙ方向に突出する突出部９５が形成されている。

ベアリングハウジング９０には、図１９（Ａ）に示すように、ボールねじ軸７１の小径部７１ｂが挿入される。これにより、ボールねじ７０は、ベアリングハウジング９０に回転可能に支持される。また、ベアリングハウジング９０の突出部９５は、モータユニット２０のモータハウジング２２の開口２２ａに嵌め込まれる。このとき、カップリングとして構成されたボールねじ軸７１の小径部７１ｂが、カップリングとして構成された出力軸２３に、出力軸２３の回転とともに回転するように接続される。これにより、モータ２１内で生じた回転運動が、ボールねじ軸７１に伝達される。そして、図１９（Ｂ）に示すように、モータハウジング２２に形成されたねじ孔２２ｂには、ボルト２５がねじ込まれる。これにより、ベアリングハウジング９０の突出部９５の上面（＋Ｚ側の面）が、ボルト２５の下端に押し付けられるため、モータユニット２０は、ベアリングハウジング９０に対して固定される。

上述のように構成されたアクチュエータ１０の動作について、図２０〜図２２を用いて説明する。

先ず、モータユニット２０のモータ２１に電源が供給されることによって、図２０（Ｉ）に示すように、モータ２１の出力軸２３が所定の方向に回転する。出力軸２３が所定の方向に回転すると、出力軸２３に接続されているボールねじ軸７１が、出力軸２３とともに回転する。

ボールねじ軸７１が回転すると、図２０（ＩＩ）に示すように、ボールねじ軸７１の回転運動に伴って、ボールねじナット７２が、例えば、−Ｙ方向に直線運動をする。ボールねじナット７２が、−Ｙ方向に移動すると、ボールねじナット７２に固定されているガイド装置３０のスライド部３１も、ボールねじナット７２とともに−Ｙ方向に移動をする。

このとき、図２１（Ｉ）に示すように、レール部６０の鋼製部材６４の溝部６４ａと、スライド部本体３２の凸部３３の溝部３３ａと間に配置されたボール５０は、溝部６４ａ及び溝部３３ａに転がり接触しながら転動する。ボール５０は、＋Ｙ方向に移動していき、溝部６４ａと溝部３３ａとの間から、リターン４０に形成されたボール循環路４３に移動する。ボール循環路４３に移動したボール５０は、ボール循環路４３のカーブ通路部４３ｂ、ストレート通路部４３ａを通過し、再び、ボール循環路４３から、溝部６４ａと溝部３３ａとの間に移動する。そして、ボール５０は、溝部６４ａ及び溝部３３ａに転がり接触しながら転動する。

同様に、レール部６０の鋼製部材６５の溝部６５ａと、スライド部本体３２の凸部３４の溝部３４ａと間に配置されたボール５０は、溝部６５ａ及び溝部３４ａに転がり接触しながら転動する。ボール５０は、＋Ｙ方向に移動していき、溝部６５ａと溝部３４ａとの間から、リターン４０に形成されたボール循環路４４に移動する。ボール循環路４４に移動したボール５０は、ボール循環路４４のカーブ通路部４４ｂ、ストレート通路部４４ａを通過し、再び、ボール循環路４４から、溝部６５ａと溝部３４ａとの間に移動する。そして、ボール５０は、溝部６５ａ及び溝部３４ａに転がり接触しながら転動する。

ボール５０が、溝部６４ａ，６５ａ及び溝部３３ａ，３４ａに転がり接触しながら転動することにより、スライド部３１は、レール部６０に案内されつつ、−Ｙ方向に移動する。

ガイド装置３０のスライド部３１が−Ｙ方向に移動をすると、図２０（ＩＩ）に示すように、スライド部３１に固定されているロッド１１も、スライド部３１とともに−Ｙ方向に移動する。これにより、ロッド１１の先端に取り付けられた先端金具１２が−Ｙ方向に移動する。

また、図２２（Ｉ）に示すように、ロッド１１が−Ｙ方向に移動するのに対し、ボールねじ軸７１は、−Ｙ方向には移動せずに回転する。このため、ロッド１１の孔１１ａの内周面は、ボールねじ軸７１に取り付けられた弾性部材１１０に対して摺動する。このとき、ロッド１１の孔１１ａと、弾性部材１１０の−Ｙ側の面とによって規定される空間Ｓの容積は、ロッド１１の−Ｙ方向への移動に伴って大きくなる。これにより、空間Ｓ内の空気が、弾性部材１１０の溝１１１から流入し、空間Ｓの内圧を一定に保つ。

以上により、ロッド１１及び先端金具１２の−Ｙ方向への移動が完了する。

次に、モータユニット２０の出力軸２３が所定の方向とは逆方向に回転すると、図２０（ＩＩＩ）に示すように、出力軸２３に接続されているボールねじ軸７１は、出力軸２３とともに回転する。

ボールねじ軸７１が回転すると、ボールねじ軸７１の回転運動に伴って、ボールねじナット７２が、＋Ｙ方向に直線運動をする。ボールねじナット７２が、＋Ｙ方向に移動すると、ボールねじナット７２に固定されているガイド装置３０のスライド部３１も、ボールねじナット７２とともに＋Ｙ方向に移動をする。

このとき、図２１（ＩＩ）に示すように、レール部６０の鋼製部材６４，６５の溝部６４ａ，６５ａと、スライド部本体３２の凸部３３，３４の溝部３３ａ，３４ａと間に配置されたボール５０は、溝部６４ａ，６５ａ及び溝部３３ａ，３４ａに転がり接触しながら転動する。ボール５０は、−Ｙ方向に移動していき、やがて、リターン４０に形成されたボール循環路４３，４４に移動する。ボール循環路４３，４４に移動したボール５０は、ボール循環路４３，４４のカーブ通路部４３ｂ，４４ｂ、ストレート通路部４３ａ，４４ａを通過し、再び、溝部６４ａ，６５ａと溝部３３ａ，３４ａとの間に移動する。溝部６４ａ，６５ａと溝部３３ａ，３４ａとの間に移動したボール５０は、転がり接触しながら転動する。

ボール５０が、溝部６４ａ，６５ａ及び溝部３３ａ，３４ａに転がり接触しながら転動することにより、スライド部３１は、レール部６０に案内されつつ、＋Ｙ方向に移動する。

ガイド装置３０のスライド部３１が＋Ｙ方向に移動をすると、図２０（ＩＩＩ）に示すように、スライド部３１に固定されているロッド１１も、スライド部３１とともに＋Ｙ方向に移動する。これにより、ロッド１１の先端に取り付けられた先端金具１２が＋Ｙ方向に移動する。

また、図２２（ＩＩ）に示すように、ロッド１１が＋Ｙ方向に移動するのに対し、ボールねじ軸７１は＋Ｙ方向には移動せずに回転する。このため、空間Ｓは、ロッド１１の＋Ｙ方向への移動に伴って小さくなる。これにより、空間Ｓ内の空気が、弾性部材１１０の溝１１１から流出し、空間Ｓの内圧を一定に保つ。

以上により、ロッド１１及び先端金具１２の＋Ｙ方向への移動が完了し、ロッド１１及び先端金具１２は、初期位置まで戻る。

以上、説明したように、本実施形態に係るアクチュエータ１０においては、スライド部３１が、鋼製の素材からなるボール５０を介してレール部６０の鋼製部材６４，６５に支持されている。これにより、モータユニット２０の出力軸２３の回転に起因したトルクが、ボールねじ軸７１を介して、スライド部３１に加わっても、スライド部３１は、レール部６０に対して、出力軸２３周りに動かなくなる。このため、出力軸２３の回転に起因したトルクが、ガイド装置３０を介して、ロッド１１に伝わりにくく、ロッド１１の先端部の振れの発生を抑制することができる。ひいては、ロッド１１に固定された先端金具１２の振れを抑制することができ、アクチュエータ１０の作業精度の低下を防ぐことができる。

また、このガイド装置３０により、ロッド１１は、Ｙ軸方向に円滑に往復運動することができる。

また、本実施形態においては、ボールねじ軸７１の小径部７１ｃに弾性部材１１０が取り付けられている。そのため、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の端部は、この弾性部材１１０によって、ロッド１１の孔１１ａの内周面に支持される。これにより、ボールねじ軸７１の先端部の振れの発生を抑制することができる。

例えば、図２３（Ａ）を参照するとわかるように、ボールねじ軸７１の先端に弾性部材１１０が取り付けられていない場合は、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の端部が、ロッド１１の孔１１ａの内周面に対して支持されないため、ボールねじ軸７１の先端部の振れが発生しやすくなる。特に、ボールねじナット７２が、＋Ｙ方向に大きく移動している場合には、ボールねじナット７２から出力軸２３までの距離Ｌ２に対して、ボールねじナット７２からボールねじ軸７１の先端部までの距離Ｌ１が大きくなり、大きな振れが発生するおそれがある。

これに対し、本実施形態においては、図２３（Ｂ）を参照するとわかるように、ボールねじ軸７１の−Ｙ側の端部が、弾性部材１１０によって支持されているため、ボールねじナット７２が＋Ｙ方向に大きく移動している場合においても、ボールねじ軸７１の先端部の振れの発生を抑制することができる。これにより、ボールねじ軸７１の先端部の振れに起因したロッド１１の先端部の振れの発生を抑制することができ、ひいては、アクチュエータ１０の作業精度の低下を防ぐことができる。

また、弾性部材１１０には、溝１１１が形成されているため、ロッド１１の移動時における空間Ｓの内圧の変化を防ぐことができる。例えば、弾性部材１１０に、溝１１１が形成されていない場合には、空間Ｓは、ロッド１１の孔１１ａと、弾性部材１１０の−Ｙ側の面とによって規定された密閉空間となってしまう。このため、ロッド１１のＹ軸方向への移動に伴い、空間Ｓの内圧が変化し、ロッド１１の円滑な動きが阻害されてしまう。

これに対し、本実施形態の弾性部材１１０には、溝１１１が形成されているため、空間Ｓ内の空気が、弾性部材１１０の溝１１１を介して流入出するため、空間Ｓの内圧を一定に保つことができ、空間Ｓの内圧変化によるロッド１１の動きへの影響を排除することができる。ひいては、アクチュエータ１０の作業精度の低下を防ぐことができる。

また、溝１１１が、ボールねじ軸７１の中心とする円周に沿って等間隔に複数形成されているため、ロッド１１の孔１１ａと弾性部材１１０との接触面積を小さくすることができる。これにより、ロッド１１の弾性部材１１０に対する摩擦係数を小さくすることができ、ロッド１１と弾性部材１１０との摩擦によるロッド１１の動きへの影響を小さくすることができる。ひいては、アクチュエータ１０の作業精度の低下を防ぐことができる。

また、アクチュエータ１０は、カバー１８を有している。このため、このカバー１８を取り外すことにより、アクチュエータ１０の上側（＋Ｚ側）から、アクチュエータ１０をボルトで固定することが可能になる。詳しくは、図２４に示すように、アクチュエータ１０を作業台１２０に固定する場合、カバー１８を取り外すことにより、アクチュエータ１０の上側（＋Ｚ側）から、レール部６０のベース６１に形成された貫通孔６１ａを介して、ボルト１２１を作業台１２０のねじ孔１２０ａに挿入することができる。これにより、アクチュエータ１０の作業台１２０への取り付けがしやすくなる。

これに対して、カバーを有さないアクチュエータの場合は、作業台に固定する場合、作業者が、作業台の下に潜り込んで下方（−Ｚ側）からアクチュエータを取り付けなければならない。しかしながら、本実施形態に係るアクチュエータ１０においては、上側（＋Ｚ側）から作業台１２０に取り付けることができるため、アクチュエータ１０の取り付けの作業性を向上させることができる。

また、同様に、アクチュエータ１０は、カバー１８を有しているため、このカバー１８を取り外すことにより、上側（＋Ｚ側）から、ボール５０のグリスを、ガイド装置３０のリターン４０に形成されたグリス注入孔４８から注入することができる。これに対して、カバーを有さないアクチュエータの場合は、ボール５０のグリスを注入するためには、筐体等を分解する必要があり、グリスの注入作業が煩雑なものとなってしまう。しかしながら、本実施形態に係るアクチュエータ１０においては、このカバー１８を取り外すことにより、上側（＋Ｚ側）から、グリスをグリス注入孔４８から注入することができるため、グリスの注入作業の作業性を良好とすることができる。

また、ロッド１１は、ガイド装置３０のスライド部３１に螺合により固定されている。このため、ボルト等で固定する場合と比べて、強固に固定できるとともに、ボルト等の部品を別途用意する必要はなくなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、弾性部材１１０には、８つの溝１１１が形成されているが、これに限らず、図２５に示すように、４つの溝１１１を形成してもよい。また溝１１１を１つのみ形成してもよいし、８つよりも多くの溝１１１を形成してもよい。

また、ガイド装置３０のスライド部３１とリターン４０との間には、複数のボール５０が配置されているが、これに限らず、ころ（ローラ）を配置してもよい。

また、ロッド１１は、スライド部３１に螺合により固定されているが、これに限らず、ボルト等で固定してもよい。

また、レール部６０の鋼製部材６４，６５には、溝部６４ａ，６５ｂが形成されているが、レール部６０の側壁６２，６３に直接溝部を形成してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

（付記）
上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうるが、以下には限られない。また、以下のように記載されることで、以下のような背景技術にも対応し、以下のような課題も解決し、以下のような効果も奏する。

ロッドタイプのリニアアクチュエータは、例えば、ボールねじを有しており、このボールねじが、モータの回転運動をロッドの直線運動に変換する。この変換により、ロッドが往復運動し、ロッドの先端に取り付けられた任意の工具が、様々な作業を行う。このようなアクチュエータにおいては、モータの回転運動を直線運動に変換しているため、モータの回転運動に起因したトルクがロッドに伝わり、ロッドの先端に振れが生じやすい。この場合、アクチュエータの作業の精度が低下するおそれがある。

これに対して、下記特許文献１には、ロッドの振れを規制する回転規制部材を備えたアクチュエータが開示されている。

（特許文献１）特開２００２−１３０４１９号公報

上記特許文献１に記載のアクチュエータの回転規制部材は、樹脂からなる。そのため、モータの回転運動により、回転規制部材にトルクが加わり、回転規制部材が弾性変形をしてしまい、ロッドの先端部に振れが生じるおそれがある。

本付記は、上述の事情の下になされたもので、ロッドの先端部の振れを抑制できるアクチュエータを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本付記のアクチュエータは、
回転軸を備えたモータと、
前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
前記ボールねじナットとともに直線運動するように前記ボールねじナットに接続され、先端に工具が取り付けられる作業軸と、
前記作業軸に固定され、前記作業軸の運動方向に沿って第１溝部が形成されたスライド部と、
前記第１溝部に対向し、前記作業軸の運動方向に沿って第２溝部が形成され、剛性の素材からなるレール部と、
剛性の素材からなり、前記第１溝部及び前記第２溝部に挟まれることにより前記第１溝部及び前記第２溝部を転動して、前記スライド部を移動可能に支持する転動体と、
を有することを特徴とする。

前記スライド部は、前記転動体が通過する転動体循環路が内部に形成された転動体収納ユニットを有し、
前記第１溝部と前記第２溝部との間を転動した前記転動体は、前記転動体循環路を通過して、前記第１溝部と前記第２溝部との間に移動し、再び、前記第１溝部と前記第２溝部との間を転動していてもよい。

前記転動体は、球形状に形成され、
前記第１溝部及び前記第２溝部の内面は、湾曲面として構成されており、
前記湾曲面の曲率半径は、前記転動体の半径と同等であってもよい。

前記スライド部の前記第１溝部、前記レール部の前記第２溝部、及び前記転動体循環路は、それぞれ２つずつ形成され、
前記転動体は、前記第１溝部と前記第２溝部とに、前記作業軸の運動方向と直交する方向に挟まれていてもよい。

前記作業軸は、前記ボールねじ軸の先端部が挿入されるための孔が形成された円筒形状に形成され、
前記ボールねじ軸の前記先端部には、前記作業軸の前記孔の内周面と接触する弾性部材が配置されていてもよい。

前記弾性部材には、前記作業軸の運動方向に沿って、溝が形成されていてもよい。

前記弾性部材に形成された前記溝は、前記ボールねじ軸の中心とする円周に沿って等間隔に複数形成されていてもよい。

前記アクチュエータは、
前記レール部に脱着可能に取り付けられ、前記スライド部を覆うカバーをさらに有していてもよい。

前記作業軸には、雄ねじ部が形成され、
前記スライド部には、雌ねじ部が形成されており、
前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との螺合により、前記作業軸は、前記スライド部に固定されていてもよい。

本付記によれば、スライド部は、剛性の素材からなる転動体を介して、剛性の素材からなるレール部に支持されるため、モータの回転に起因したトルクが、スライド部に加わっても、スライド部は、レール部に対して、モータの回転軸周りに動かなくなる。このため、モータの回転に起因したトルクが、スライド部を介して、作業軸（ロッド）に伝わりにくく、作業軸の先端部の振れの発生を抑制することができる。また、アクチュエータの作業精度の低下を防ぐことができる。

１０ アクチュエータ
１１ ロッド（作業軸）
１１ａ 孔
１１ｂ 雄ねじ部
１２ 先端金具
１８ カバー
１８ａ 貫通孔
１９ ボルト
２０ モータユニット
２１ モータ
２２ モータハウジング
２２ａ 開口
２２ｂ ねじ孔
２３ 出力軸（回転軸）
２４ アクチュエータケーブル
２５ ボルト
３０ ガイド装置
３１ スライド部
３２ スライド部本体
３２ａ 貫通孔
３２ｂ 雌ねじ部
３２ｃ ねじ孔
３２ｄ ボス孔
３２ｅ 孔
３３、３４ 凸部
３３ａ、３４ａ 溝部（第１溝部）
３６ リング
４０ リターン
４１ 筐体
４１ａ 貫通孔
４２ 蓋体
４２ａ ボス孔
４２ｂ 貫通孔
４３、４４ ボール循環路
４３ａ、４４ａ ストレート通路部
４３ｂ、４４ｂ カーブ通路部
４５、４６ 凹部
４７ ボス部
４８ 注入孔
４９ ボルト
５０ ボール（転動体）
６０ レール部
６１ ベース
６１ａ 貫通孔
６２、６３ 側壁
６２ａ、６３ａ 凹部
６４、６５ 鋼製部材
６４ａ、６５ａ 溝部（第２溝部）
７０ ボールねじ
７１ ボールねじ軸
７１ａ ボールねじ軸本体
７１ｂ、７１ｃ 小径部
７２ ボールねじナット
７４ ボルト
８０ フロントハウジング
８０ａ 貫通孔
８１ ボルト
８２ オイルレスベアリング
８３ 突出部
９０ ベアリングハウジング
９０ａ 貫通孔
９１ ボルト
９２ ベアリング
９２ａ ベアリング押さえ
９３、９５ 突出部
９４ 衝撃吸収部材
１１０ 弾性部材
１１０ａ 貫通孔
１１１ 溝
１１２ 抜け止め部材
１２０ 作業台
１２０ａ ねじ孔
１２１ ボルト
Ｔ１、Ｔ２ 軌道
Ｒ１、Ｒ３ 曲率半径
Ｒ２ 半径
Ｓ 空間

Claims (11)

1. 回転軸を備えたモータと、
   前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
   前記ボールねじナットとともに直線運動するように前記ボールねじナットに接続され、先端に工具が取り付けられるとともに、前記ボールねじ軸の先端部が挿入されるための孔が形成された円筒形状に形成されている作業軸と、
   を有し、
   前記ボールねじ軸の前記先端部には、前記作業軸の前記孔の内周面と接触するとともに、前記作業軸の運動方向に沿って、溝が形成されている弾性部材が配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記溝は、前記作業軸の前記孔の内周面と前記弾性部材の先端側の面とによって規定される先端側空間から、前記孔の内周面と前記弾性部材の後端側の面とによって形成される後端側空間に通じるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記弾性部材に形成された前記溝は、前記ボールねじ軸の中心とする円周に沿って等間隔に複数形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記弾性部材は、前記ボールねじ軸の前記先端部が嵌め込まれる貫通孔が中央に形成され、前記溝が外周に形成された円環形状に形成され、
   前記ボールねじ軸の前記先端部には、前記弾性部材が前記ボールねじ軸から抜けることを防止する抜け止め部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記作業軸に固定されたスライド部と、
   前記スライド部が取り付けられたレール部と、
   前記レール部に脱着可能に取り付けられ、前記スライド部を覆うカバーと、
   を有し、
   前記レール部には、ボルトを挿入するための貫通孔が形成され、
   前記カバーを取り外すことにより、前記ボルトで作業台に固定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
6. 剛性の素材からなる転動体を有し、
   前記スライド部は、前記作業軸に固定され、前記スライド部には、前記作業軸の運動方向に沿って第１溝部が形成され、
   前記レール部は、剛性の素材からなり、前記レール部には、前記第１溝部に対向し、前記作業軸の運動方向に沿って第２溝部が形成され、
   前記転動体は、前記第１溝部及び前記第２溝部に挟まれることにより前記第１溝部及び前記第２溝部を転動して、前記スライド部を移動可能に支持することを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記スライド部は、前記転動体が通過する転動体循環路が内部に形成された転動体収納ユニットを有し、
   前記第１溝部と前記第２溝部との間を転動した前記転動体は、前記転動体循環路を通過して、前記第１溝部と前記第２溝部との間に移動し、再び、前記第１溝部と前記第２溝部との間を転動することを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記転動体収納ユニットには、グリスを注入するための注入口が形成され、
   前記注入口は、前記転動体循環路に通じていることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記転動体は、球形状に形成され、
   前記第１溝部及び前記第２溝部の内面は、湾曲面として構成されており、
   前記湾曲面の曲率半径は、前記転動体の半径と同等であることを特徴とする請求項７又は８に記載のアクチュエータ。
10. 前記スライド部の前記第１溝部、前記レール部の前記第２溝部、及び前記転動体循環路は、それぞれ２つずつ形成され、
    前記転動体は、前記第１溝部と前記第２溝部とに、前記作業軸の運動方向と直交する方向に挟まれることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
11. 前記作業軸には、雄ねじ部が形成され、
    前記スライド部には、雌ねじ部が形成されており、
    前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との螺合により、前記作業軸は、前記スライド部に固定されていることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

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