JP6148448B2

JP6148448B2 - アクチュエータ

Info

Publication number: JP6148448B2
Application number: JP2012217894A
Authority: JP
Inventors: 竜也半田
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014070698A

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

工場等で種々の作業の自動化に寄与するアクチュエータは、その設置状態や設置環境等によって、様々な形態で使用される。例えば、比較的、狭い場所で使用する場合や、アクチュエータを含む装置全体の小型化を図る場合には、折返しタイプのアクチュエータが使用される（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のアクチュエータは、モータのモータ軸に取り付けられた第１の歯付きプーリと、ボールネジに取り付けられた第２の歯付きプーリと、これら第１の歯付きプーリと第２の歯付きプーリとに取り付けられた歯付きベルトとによって折り返し部が構成され、この折り返し部がカバーによって覆われている。また、特許文献１に記載の折返しタイプのアクチュエータでは、ボールネジの軸端が第２の歯付きプーリの孔の形状に応じて加工された上で、その加工部分が第２の歯付きプーリに圧入され、あるいは、加締されることで、第２の歯付きプーリがボールネジに直接に取り付けられている。

特開平１０−５８３７４号公報

しかし、特許文献１に記載の折返しタイプのアクチュエータでは、ボールネジの軸端が加工されるために、ボールネジを含む本体を、モータの回転軸とボールネジが同軸に配置されたストレートタイプのアクチュエータと共用化することができなかった。このため、製造者は折返しタイプの本体とストレートタイプの本体とを別々に在庫として用意する必要があった。また、使用者は設置状況等に応じて折返しタイプのアクチュエータをストレートタイプのアクチュエータに形状変更したいと考えても、本体を流用することができず、コスト増を招いていた。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、形状にかかわらず、ボールネジを含む本体の共用化を可能とす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、本発明に係るアクチュエータは、
ボールネジが、モータの回転軸の回転運動を直線運動に変換し、前記直線運動に基づいて移動体が往復運動するアクチュエータであって、前記モータの回転軸とともに回転するシャフトと、前記シャフトの一端に設けられる第１プーリと、第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリとに取り付けられて、前記第１プーリの回転運動を前記第２プーリに伝達するベルトと、前記第２プーリと前記ボールネジとを連結し、前記第２プーリの回転運動を前記ボールネジに伝達する取付部材と、を有し、前記取付部材における前記第２プーリに対向する面には、第１凸部が形成され、前記第２プーリにおける前記取付部材に対向する面には、第２凸部が形成され、前記第１凸部と前記第２凸部の何れか一方の凸部は、他方の凸部の間に嵌め込まれ、前記取付部材は、前記取付部材における前記第２プーリに対向する面に形成され、前記第２プーリの回転中心に取り付けられる軸状部材が嵌め込まれる第１取付孔と、前記取付部材における前記第２プーリに対向する面の反対の面に形成され、前記ボールネジが嵌め込まれる第２取付孔と、を有することを特徴とする。

前記第１取付孔と前記第２取付孔とが同軸となるようにしてもよい。

前記第２プーリの回転中心に形成され、前記軸状部材が嵌め込まれる第３取付孔と、前記第２プーリの外周面から前記第３取付孔までを貫通する第４取付孔と、前記第４取付孔に嵌め込まれ、前記第３取付孔に嵌め込まれた前記軸状部材を前記第２プーリに固定する固定部材と、を有するようにしてもよい。

本発明によれば、第２プーリとボールネジとを連結し、第２プーリの回転運動をボールネジに伝達する取付部材を備えることにより、ボールネジと第２プーリとを直接に接続する必要がなく、第２プーリの孔の形状に応じたボールネジの軸端の加工が不要となる。このため、折り返しタイプ、ストレートタイプといった形状にかかわらず、ボールネジを含む本体の共用化が可能となる。

本実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。本実施形態に係るアクチュエータの分解斜視図である。本実施形態に係るアクチュエータの分解斜視図の拡大図である。（Ａ）は連結部の分解斜視図、（Ｂ）は連結部の分解断面図である。連結部の斜視図である。（Ａ）は非連結時の連結構造を示す断面図、（Ｂ）は連結時の連結構造を示す断面図である。（Ａ）は連結部材の他の例の斜視図、（Ｂ）は連結部材の他の例の側面図である。

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。

図１に示すように、アクチュエータ１０は、移動体としてのスライダ１１と、アクチュエータ本体２０と、モータユニット３０と、ハウジング４０と、折返し部５０とを有する。このアクチュエータ１０は、スライダ１１がＹ軸方向に往復運動するリニアアクチュエータである。また、アクチュエータ１０は、アクチュエータ本体２０に対して折り返すようにモータユニット３０が取り付けられた−Ｘ側折返しタイプ（左側折返しタイプ）のアクチュエータである。

図１及び図２に示すように、アクチュエータ本体２０は、筐体２０ａと、ベアリングハウジング２２と、支持部材としてのカップリング２３とを有する。また、図６に示すように、アクチュエータ本体２０は、ボールネジ２１を内蔵する。ボールネジ２１は、アクチュエータ本体２０の長手方向（Ｙ軸方向）に延在する。ボールネジ２１は、モータユニット３０の回転軸から伝達された回転運動を、直線運動に変換してスライダ１１をＹ軸方向に移動させる。ベアリングハウジング２２は、ボールネジ２１を回転可能に支持する。

図２、図３及び図６に示すように、カップリング２３は、ベアリングハウジング２２の−Ｙ側に取り付けられる環状の部材である。カップリング２３は、取付部材としてのハブ１２０を内周側に配置して、回転可能に支持する。

図４に示すように、ハブ１２０は、軸状部材としてのピン１１０とともに、第２プーリとしてのプーリ１０１とボールネジ２１とを連結する連結部材としての連結部１５０を構成する。

ハブ１２０は、２つの凸部１２１と、円柱形状の本体１２３とを有する。２つの凸部１２１は、本体１２３の円状の２つの面の一方に、その本体１２３の円状の面の中心が空くように間隔を置いて設けられている。２つの凸部１２１の対向する面は、ピン１１０の断面形状（円状）に応じた曲面となっている。また、本体１２３における凸部１２１が取り付けられた面の中心には、ピン１１０の断面形状に応じた孔が形成されている。これら２つの凸部１２１の対向する面の間の空隙と、本体１２３における凸部１２１が取り付けられた面の中心に形成された孔とにより、第１取付孔としての取付孔１２２が形成されている。図５に示すように、取付孔１２２にピン１１０が圧入されて嵌め込まれることにより、ピン１１０とハブ１２０とが一体化した連結部１５０が構成される。

また、図４に示すように、本体１２３における凸部１２１が取り付けられた面の反対の面の中心には、第２取付孔としての取付孔１２４が形成されている。図６に示すように、取付孔１２４にはボールネジ２１の先端（−Ｙ側の端部）が圧入されて嵌め込まれる。これにより、ピン１１０とボールネジ２１とが同軸に、すなわち回転軸が一致するように配置される。

図３及び図６に示すように、プーリ１０１は、外周面に複数の歯が形成された本体１０４と、２つの凸部１０５とを有する。本体１０４には、円状の２つの面の中心間を貫通する孔が形成されている。２つの凸部１０５は、本体１０４の円状の２つの面の一方に、その本体１０４の円状の面の中心が空くように間隔を置いて設けられている。本体１０４に形成される孔と、２つの凸部１０５の間の空隙とにより、第３取付孔としての取付孔１０７が形成される。また、２つの凸部１０５のそれぞれには、外周面から取付孔１０７までを貫通する第４取付孔としてのネジ孔１０６が形成されている。

図６に示すように、取付孔１０７には、ピン１１０が嵌め込まれる。更に、２つのネジ孔１０６のそれぞれに、固定部材としてのネジ１１１が嵌め込まれて加締され、当該ネジ１１１の先端がピン１１０と接触することで、ピン１１０がプーリ１０１に固定される。

このように、ピン１１０及びハブ１２０からなる連結部１５０がボールネジ２１を接続するとともに、プーリ１０１を接続することにより、プーリ１０１とボールネジ２１とは直接に接続されることはなく、連結部１５０を介して連結される。更に、プーリ１０１の回転に伴ってボールネジ２１が回転する。

モータユニット３０は、図示しないサーボモータやステッピングモータ等のモータ、回転軸等を有するとともに、図２に示すように、これらの各部材を収納するモータケーシング３２等を有している。モータに電力が供給されることによって、当該モータのロータが回転する。ロータの回転運動は、回転軸に出力されることで、回転軸が回転する。なお、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、回転軸に出力されてもよい。回転軸は、その軸方向が、ボールネジ２１の軸方向に対して平行になるように設けられている。回転軸の先端（−Ｙ側の端部）には、継手部材３４が設けられている。継手部材３４は回転軸とともに回転する。

モータケーシング３２の−Ｙ側には、図２に示すように、開口３５が形成されている。この開口３５からは、回転軸に取り付けられた継手部材３４が露出している。開口３５にハウジング４０が嵌め込まれ、更にネジによる加締等が行われることにより、モータユニット３０にハウジング４０が固定される。ハウジング４０は、モータユニット３０と折返し部５０とを接続する部材である。

折返し部５０は、図３に示すように、第１プーリとしてのプーリ４３、シャフト４１及びベルト５１と、これらの各部材を収納するケーシング５２とカバー５３等を有している。

シャフト４１は、Ｙ軸方向を長手方向とする部材である。このシャフト４１の＋Ｙ側の端部には、継手部材４７が設けられている。継手部材４７は、例えば、複数のねじ部材が径方向から挿入されることによって、シャフト４１に対して回り止め状態で固定されている。継手部材４７の＋Ｙ側の面には、凸部が形成されている。この凸部は、継手部材３４の凹部に対応する形状に形成されており、継手部材４７と継手部材３４とが接続される。これにより、シャフト４１は、継手部材４７及び継手部材３４とともに回転する。

プーリ４３は、シャフト４１の−Ｙ側の先端に設けられている。プーリ４３は、例えば、複数のネジ部材が径方向から挿入されることによって、シャフト４１に対して回り止めされた状態で固定されており、シャフト４１とともに回転する。

ベルト５１は、プーリ１０１とプーリ４３とに、張力がかかった状態に取り付けられることで、プーリ４３の回転運動をプーリ１０１に伝達する。なお、ベルト５１の張力方向は、Ｘ軸方向に平行な方向である。ベルト５１は、例えば、プーリ１０１に形成された歯に係合する複数の歯が形成されたタイミングベルトである。

ケーシング５２は、プーリ１０１、プーリ４３及びベルト５１等を収容するとともに、＋Ｙ側にベアリングハウジング２２及びハウジング４０が取り付けられる。カバー５３は、板状に形成されている。カバー５３は、ケーシング５２に取り付けられ、当該ケーシング５２の開口を覆う。

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は、折り返しタイプのアクチュエータであって、モータの回転軸の回転運動を、継手部材３４、継手部材４７、シャフト４１、プーリ４３、ベルト５１、プーリ１０１を介してボールネジ２１に伝達し、スライダ１１を直線運動させるものである。この運動伝達の構造において、ボールネジ２１と歯付きプーリ１０１とは直接に接続されず、ピン１１０とハブ１２０とからなる連結部１５０が設けられ、この連結部１５０がボールネジ２１とプーリ１０１とを連結する。このような構造により、歯付きプーリ１０１の回転運動がボールネジ２１に伝達される。

このように連結部１５０を設けることにより、従来はボールネジ２１と歯付きプーリ１０１とを直接に接続するために必要であったボールネジ２１の軸端の加工、具体的には、歯付きプーリ１０１の孔１０７の形状の応じた加工が本実施形態では不要となる。従って、折り返しタイプ、ストレートタイプといったアクチュエータの形状にかかわらず、ボールネジを含むアクチュエータ本体２０の共用化が可能となる。

更に、ボールネジを含むアクチュエータ本体２０の共用化が可能となることにより、アクチュエータの製造者は、折返しタイプのアクチュエータ本体とストレートタイプのアクチュエータ本体とを別々に在庫として用意する必要がない。また、アクチュエータの使用者は、設置状況等に応じてアクチュエータの形状を変更したい場合、例えば、折り返しタイプをストレートタイプに変更したい場合には、アクチュエータ本体２０を流用することができ、コスト低減を図ることが可能となる。

また、連結部１５０をピン１１０とハブ１２０とにより構成することで、歯付きプーリ１０１の交換等により孔１０７の形状が異なった場合でもピン１１０の軸端のみを加工すればよく、簡易にアクチュエータ本体２０の共用化が可能となる。

更には、ハブ１２０が、ピン１１０とボールネジ２１とが同軸になるように、これらピン１１０とボールネジ２１とを対向させて取り付けるため、軸ずれを防止することができる。

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、上述した実施形態では図４に示す構造の連結部１５０を用いたが、連結部の構造はこれに限定されず、ボールネジ２１とプーリ１０１とを直接に接続させず、これらを連結する構造であればよい。

例えば、図７に示す連結部２００は、円筒部材２０２及び円筒部材２０４と円盤状のプレート２０６とにより構成されている。円筒部材２０２には円状の２つの面の中心間を貫通する孔２０８が形成されている。同様に、円筒部材２０４には円状の２つの面の中心間を貫通する孔２１０が形成されている。また、円筒部材２０２における円筒部材２０４と対向する面には凸部２１１が設けられ、この凸部２１１の端面にプレート２０６が取り付けられる。同様に、円筒部材２０４における円筒部材２０２と対向する面には凸部２１２が設けられ、この凸部２１２の端面にプレート２０６が取り付けられる。

この連結部２００が用いられる場合には、孔２０８及び孔２１０の一方にボールネジ２１の軸端が嵌め込まれ、他方にプーリ１０１の回転軸や、ピン１１０と同様の軸状部材が嵌め込まれる。

また、各部材の接続の態様は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ハブ１２０とボールネジ２１及びピン１１０の接続や、ピン１１０とプーリ１０１と接続は、ネジによる加締で行われてもよい。

また、モータユニット３０内のモータは限定されず、サーボモータやステッピングモータ以外のモータであってもよい。

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。

１０アクチュエータ
１１スライダ
２０アクチュエータ本体
２０ａ筐体
２１ボールネジ
２２ベアリングハウジング
２３カップリング
３０モータユニット
３２モータケーシング
３４継手部材
３５開口
４０ハウジング
４１シャフト
４３プーリ
４７継手部材
５０折返し部
５１ベルト
５３カバー
１０１プーリ
１０４本体
１０６孔
１０７孔
１１１ネジ
１１０ピン
１２０ハブ
１２１凸部
１２２孔
１２３本体
１２４孔
１５０連結部

Claims

ボールネジが、モータの回転軸の回転運動を直線運動に変換し、前記直線運動に基づいて移動体が往復運動するアクチュエータであって、
前記モータの回転軸とともに回転するシャフトと、
前記シャフトの一端に設けられる第１プーリと、
第２プーリと、
前記第１プーリと前記第２プーリとに取り付けられて、前記第１プーリの回転運動を前記第２プーリに伝達するベルトと、
前記第２プーリと前記ボールネジとを連結し、前記第２プーリの回転運動を前記ボールネジに伝達する取付部材と、
を有し、
前記取付部材における前記第２プーリに対向する面には、第１凸部が形成され、
前記第２プーリにおける前記取付部材に対向する面には、第２凸部が形成され、
前記第１凸部と前記第２凸部の何れか一方の凸部は、他方の凸部の間に嵌め込まれ、
前記取付部材は、
前記取付部材における前記第２プーリに対向する面に形成され、前記第２プーリの回転中心に取り付けられる軸状部材が嵌め込まれる第１取付孔と、
前記取付部材における前記第２プーリに対向する面の反対の面に形成され、前記ボールネジが嵌め込まれる第２取付孔と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。
前記第１取付孔と前記第２取付孔とが同軸となることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
前記第２プーリの回転中心に形成され、前記軸状部材が嵌め込まれる第３取付孔と、
前記第２プーリの外周面から前記第３取付孔までを貫通する第４取付孔と、
前記第４取付孔に嵌め込まれ、前記第３取付孔に嵌め込まれた前記軸状部材を前記第２プーリに固定する固定部材と、
を有す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。