JP6229739B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ本体の軸線方向に沿ってスライドテーブルを往復動作させるリニアアクチュエータに関する。

従来から、ワーク等の搬送手段として、例えば、圧力流体の供給作用下に流体圧シリンダ等のリニアアクチュエータが用いられている。本出願人は、特許第３７９５９６８号公報に開示されているように、シリンダ本体に沿ってスライドテーブルを直線状に往復運動させることにより、前記スライドテーブルに載置されたワークを搬送可能なリニアアクチュエータを提案している。上述したようなリニアアクチュエータでは、近年、構成を簡素化することによる組み付け性の向上や製造コストの削減が要請されている。

本発明の一般的な目的は、構成の簡素化を図ることで組み付け性の向上を図ると共に、安価に製造することが可能なリニアアクチュエータを提供することにある。

本発明は、シリンダ本体の軸線方向に沿ってスライドテーブルを往復動作させるリニアアクチュエータにおいて、
前記シリンダ本体に取り付けられ、複数の転動体が循環する循環溝の形成されたガイドブロックと、前記ガイドブロックの端部に設けられるカバー部材とを有し、前記スライドテーブルを前記シリンダ本体の軸線方向に沿って案内するガイド機構と、
前記ガイドブロックに装着され、前記循環溝内に前記転動体を循環自在に保持すると共に、前記カバー部材を前記ガイドブロックに対して保持する保持部材と、
を備え、
前記保持部材は、前記ガイドブロックに対して着脱自在に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、リニアアクチュエータを構成するガイド機構は、ガイドブロックに転動体の循環する循環溝を備え、該ガイドブロックの端部にはカバー部材が設けられ、前記ガイドブロックに保持部材を着脱自在に設けることで、前記循環溝内に前記転動体を循環自在に保持しつつ、前記カバー部材を前記ガイドブロックに対して保持している。

従って、カバー部材を、例えば、ガイドブロックに対してボルト等で組み付ける場合と比較し、保持部材を用いることで簡便にガイドブロックに対して組み付けることができ、且つ、前記保持部材を装着するだけで確実に循環溝を塞いで転動体を保持できるため、組み付け性の向上を図ることができると共に、構成の簡素化を図ることで安価に製造することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータの外観斜視図である。 図２は、図１に示すリニアアクチュエータの分解斜視図である。 図３は、図１のリニアアクチュエータの全体縦断面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図７は、図１のリニアアクチュエータを構成するガイド機構の外観斜視図である。 図８は、図７に示すガイド機構の分解斜視図である。 図９は、図７のガイド機構を別の方向から見た外観斜視図である。 図１０は、図９に示すガイド機構の分解斜視図である。 図１１は、図７のガイド機構を構成するカバープレートの外観斜視図である。 図１２は、図１１に示すカバープレートの平面図である。 図１３は、図６におけるカバープレートの突起部近傍を示す拡大断面図である。 図１４は、図７のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。

このリニアアクチュエータ１０は、図１〜図６に示されるように、シリンダ本体１２と、該シリンダ本体１２の上部に設けられ、長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って直線状に往復動作するスライドテーブル１４と、前記シリンダ本体１２とスライドテーブル１４との間に介装され、前記スライドテーブル１４を長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内するガイド機構１６とを含む。

シリンダ本体１２は、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料から形成され、断面長方形状で長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さで形成され、その上面には、略中央部に断面略半円状に窪んだ凹部１８が形成される（図２参照）。この凹部１８は、長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在すると共に、シリンダ本体１２とガイド機構１６とを連結する連結ボルト２０の挿通される一組の挿通孔２２が貫通している。

また、シリンダ本体１２の一側面には、圧力流体の供給・排出される第１及び第２ポート２４、２６が該シリンダ本体１２の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交するように形成され、後述する一対の貫通孔２８ａ、２８ｂと連通している（図４参照）。さらに、シリンダ本体１２の両側面には、長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ってセンサ取付溝３０がそれぞれ形成され、図示しないセンサが装着される。

シリンダ本体１２の下面には、軸線上となる幅方向の中央部に一組の挿通孔２２が形成され、図３に示されるように、下方より連結ボルト２０が挿通される。そして、連結ボルト２０は、その先端部が前記シリンダ本体１２の上面より突出し、ガイド機構１６のガイドブロック６８に螺合されることによって互いに連結される。

一方、図４に示されるように、一対の貫通孔２８ａ、２８ｂが、シリンダ本体１２の内部において長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通し、一方の貫通孔２８ａと他方の貫通孔２８ｂとは、所定間隔離間して略平行に並設されている。

貫通孔２８ａ、２８ｂには、シールリング３２及びマグネット３４が外周面に装着されたピストン３６と、前記ピストン３６に連結されたピストンロッド３８とを含むシリンダ機構４０がそれぞれ設けられる。このシリンダ機構４０は、一対のピストン３６及びピストンロッド３８が一対の貫通孔２８ａ、２８ｂにそれぞれ内装され構成される。

また、貫通孔２８ａ、２８ｂの一端部は、キャップ４２によって閉塞され、前記貫通孔２８ａ、２８ｂの他端部は、止め輪を介して保持されるロッドホルダ４４によって気密に閉塞される。

さらに、一方の貫通孔２８ａは、第１及び第２ポート２４、２６とそれぞれ連通し、他方の貫通孔２８ｂは、一方の貫通孔２８ａとの間に形成された一組の接続通路４６を介して互いに連通している。すなわち、第１及び第２ポート２４、２６に供給された圧力流体は、一方の貫通孔２８ａへと導入された後、接続通路４６を通じて他方の貫通孔２８ｂにも導入される。この接続通路４６は、貫通孔２８ａ、２８ｂの延在方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交するように形成されている。

スライドテーブル１４は、図１〜図６に示されるように、テーブル本体４８と、該テーブル本体４８の他端部に連結されるエンドプレート５０とを備え、前記エンドプレート５０は、前記テーブル本体４８に対して直交するように連結される。

テーブル本体４８は、長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定厚さで延在するベース部５２と、該ベース部５２の両側部から直交するように下方へと延在した一対のガイド壁５４ａ、５４ｂとからなる。そして、ガイド壁５４ａ、５４ｂの内面には、後述するガイド機構１６のボール（転動体）５６が案内される第１ボール案内溝５８が形成される。この第１ボール案内溝５８は、断面略半円状に窪んで形成される。

また、テーブル本体４８の一端部には、一対のボルト６０によってエンドプレート５０が固定される。

ベース部５２には、例えば、互いに所定間隔離間して配置された４個のワーク保持用孔部６２が形成され、このワーク保持用孔部６２は、例えば、スライドテーブル１４に載置されたワーク（図示せず）を固定するために用いられる。

エンドプレート５０は、テーブル本体４８の他端部に固定され、シリンダ本体１２の端面に臨むように設けられると共に、一組のロッド孔に挿通されたピストンロッド３８の端部がそれぞれ固定される。これにより、エンドプレート５０を含むスライドテーブル１４が、ピストンロッド３８と共にシリンダ本体１２の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する。

また、エンドプレート５０の略中央部には、ダンパ装着孔を介してダンパ６６が装着される。このダンパ６６は、例えば、ゴム等の弾性材料からなり、その端部がエンドプレート５０の端面から突出し、スライドテーブル１４の変位作用下に共に前記ダンパ６６がシリンダ本体１２の端面に当接する。

ガイド機構１６は、図２、図５〜図１０に示されるように、幅広扁平状のガイドブロック６８と、該ガイドブロック６８の両端部に設けられる一対のカバーブロック（カバー部材）７０ａ、７０ｂと、前記ガイドブロック６８の長手方向に沿って循環する複数のボール５６と、前記ボール５６を前記ガイドブロック６８のボール循環溝（循環溝）７１に保持するカバープレート（保持部材）７２とを含む。

ガイドブロック６８は、例えば、ステンレスや炭素鋼等の金属製材料から形成され、その両側面に長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って第２ボール案内溝７４が形成されると共に、その下面にはボール５６の装填される一対のボール循環溝７１が長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って形成される。すなわち、第２ボール案内溝７４とボール循環溝７１とが略平行に形成される（図１０参照）。なお、第２ボール案内溝７４は、第１ボール案内溝５８と同様に断面半円状に形成される。

そして、ガイド機構１６の上部にスライドテーブル１４が配置された際、第２ボール案内溝７４は、第１ボール案内溝５８と対向する位置に形成され、ボール循環溝７１はシリンダ本体１２の上面に臨むように形成される。

また、ガイドブロック６８の幅方向中央には、連結ボルト２０の螺合される一組のボルト孔７６が形成されている。

カバーブロック７０ａ、７０ｂは、例えば、ナイロン等の樹脂製材料からなり、本体部７８と、該本体部７８の幅方向略中央で切り欠かれた切欠部８０とを有している。

本体部７８は、切欠部８０を中心として幅方向左右に２分割して形成されると共に、ガイドブロック６８に当接する一端面が平面状に形成され、該一端面と反対側となる他端面が段付状に形成される。

また、本体部７８の幅方向略中央には、下方に向かって断面円弧状に膨出した円弧部８２が形成され、前記円弧部８２は、ガイド機構１６がシリンダ本体１２の上部に連結された際、凹部１８に挿入される。

さらに、本体部７８は、ガイドブロック６８の端面に当接した際、ボール循環溝７１の端部を閉塞すると共に、切欠部８０は、カバーブロック７０ａ、７０ｂの一端面から他端面まで貫通しているため、前記ガイドブロック６８の端面が前記切欠部８０を介して露呈している。

また、本体部７８の一端面には、ボール５６の循環方向を反転させる一組のリターンガイド８４が装着孔８６を介してそれぞれ設けられる。このリターンガイド８４は、断面半円状に形成され外周面にボール５６の転動する溝状のガイド部８８を備える。そして、リターンガイド８４の装着されたカバーブロック７０ａ、７０ｂがガイドブロック６８の両端面に装着された際、前記リターンガイド８４の一端部がボール循環溝７１に接続され、他端部が第２ボール案内溝７４に接続される。

すなわち、リターンガイド８４によってボール循環溝７１と第２ボール案内溝７４とが連続的に接続され、ボール５６は、前記リターンガイド８４においてボール循環溝７１からガイド部８８を介して第１及び第２ボール案内溝５８、７４へと１８０°方向変換して連続的に転動する。

一方、本体部７８の他側面には、切欠部８０を中心として一対の保持部（係合部）９０が互いに等間隔離間して形成され、この保持部９０は、前記本体部７８の一端面側に向かって所定深さで窪んで形成される。そして、保持部９０には、後述するカバープレート７２のフック部９４がそれぞれ係合される。

カバープレート７２は、図７〜図１４に示されるように、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料の板材をプレス成形することで形成され、ベース部（転動体保持部）９２と、該ベース部９２の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った両端部において直交するように立設した４つのフック部（カバー保持部）９４とからなる。

ベース部９２は、図１１及び図１２に示されるように、例えば、略中央に連結ボルト２０の挿通される孔部９６を有した略平面状に形成され、前記孔部９６を挟んだ両端部側にそれぞれ半長円状に切り欠かれた一組の逃げ部９８が形成されている。また、ベース部９２の幅方向となる両側部には、幅中心側に向かってそれぞれ略長方形状に窪んだ一組の窪み部１００が形成される。

この逃げ部９８及び窪み部１００の縁部には、ベース部９２に対して所定角度で折曲して突出した複数の突起部１０２が形成される。突起部１０２は、図１３に示されるように、ベース部９２に対してフック部９４の突出方向とは反対方向に突出するように形成され、例えば、前記ベース部９２に対して約３０°〜４５°の傾斜角度で折曲されている。また、突起部１０２は、ベース部９２の長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さで形成され、互いに等間隔離間するように形成されている。

換言すれば、突起部１０２は、ガイドブロック６８をシリンダ本体１２及びスライドテーブル１４と組み付ける際、前記シリンダ本体１２側に向かって突出するように形成されている。

フック部９４は、例えば、ベース部９２の幅方向に沿って所定幅で形成され、該ベース部９２の一端部、他端部にそれぞれ一組ずつ形成されると共に、前記ベース部９２に対して所定高さだけ突出するように形成される。また、フック部９４は、図１４に示されるように、その高さ方向に沿った略中央部がベース部９２の中心側に向かって凸状となる断面略Ｖ字状に折曲されている。

また、図１４に示されるように、ベース部９２の一端部側に形成されたフック部９４と、前記ベース部９２の他端部側に形成されたフック部９４との離間距離は、一対のカバーブロック７０ａ、７０ｂとガイドブロック６８との長手方向に沿った長さと略同等若しくは若干だけ小さくなるように形成される。

そして、カバープレート７２は、図６及び図９に示されるように、そのベース部９２をガイドブロック６８の下面に当接させることで、一対のボール循環溝７１を覆うこととなるため該ボール循環溝７１の内部にボール５６が保持され、前記ボール５６は、前記ボール循環溝７１から離間する方向への脱落が防止された状態で該ボール循環溝７１に保持される。また、カバープレート７２は、ガイドブロック６８の両端面に一対のカバーブロック７０ａ、７０ｂがそれぞれ設けられた状態で、図７、図９及び図１４に示されるように、４つのフック部９４がそれぞれ前記カバーブロック７０ａ、７０ｂの保持部９０へと係合されることで、一組のカバーブロック７０ａ、７０ｂの間にガイドブロック６８が挟まれた状態でカバープレート７２によって保持されるガイド機構１６が構成される。換言すれば、カバープレート７２が、カバーブロック７０ａ、７０ｂに対して保持される。

すなわち、カバープレート７２は、複数のボール５６をガイドブロック６８に対して保持するボール保持機能と、該ガイドブロック６８の両端部に対して一対のカバーブロック７０ａ、７０ｂを保持するカバー保持機能とを兼ね備えている。

本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記リニアアクチュエータ１０を構成するガイド機構１６の組み付けについて説明する。

先ず、図８及び図１０に示される状態から、ガイドブロック６８のボール循環溝７１及び第２ボール案内溝７４に複数のボール５６を装填した後、前記ガイドブロック６８の両端面にそれぞれカバーブロック７０ａ、７０ｂを当接させる。なお、この場合、第２ボール案内溝７４に装填されたボール５６は、図示しない治具等によってガイドブロック６８から脱落することがないように保持される。

次に、カバープレート７２をガイドブロック６８の下面側から接近させ、そのベース部９２を前記下面に当接させることで一対のボール循環溝７１を閉塞する。これにより、ボール循環溝７１において複数のボール５６がベース部９２によって保持され、前記ボール５６が開口したボール循環溝７１から脱落することがない。

そして、各カバーブロック７０ａ、７０ｂの保持部９０に対してそれぞれカバープレート７２のフック部９４を係合させることで、ガイドブロック６８の両端部にカバーブロック７０ａ、７０ｂがそれぞれ連接された状態で固定されると共に、前記ガイドブロック６８及び前記カバーブロック７０ａ、７０ｂに対して前記カバープレート７２が保持された状態となり、ガイド機構１６の組み付けが完了した状態となる。

このように組み付けられたガイド機構１６を、シリンダ本体１２の上部に載置した状態で、連結ボルト２０をシリンダ本体１２の挿通孔２２へ挿通させ、ガイドブロック６８のボルト孔７６に螺合させることで、前記シリンダ本体１２と前記ガイド機構１６とが互いに接近する方向へと引っ張られ互いに固定される。この際、カバープレート７２のベース部９２が、シリンダ本体１２の上面に当接しており、しかも、前記シリンダ本体１２に対して硬い材質で形成されているため、複数の突起部１０２がそれぞれ連結ボルト２０の螺合によって前記シリンダ本体１２へと食い込むように進入する。

その結果、シリンダ本体１２に対してガイド機構１６を固定することで、複数の突起部１０２が前記シリンダ本体１２に食い込むことによる位置決めが同時になされ、ずれやがたつき等が好適に防止される。

このようにリニアアクチュエータ１０を構成するガイド機構１６では、単一のカバープレート７２を用い、該カバープレート７２をガイドブロック６８に装着することで、複数のボール５６をガイドブロック６８のボール循環溝７１に対して循環自在に保持することができると共に、前記ガイドブロック６８の両端部に当接させた一対のカバーブロック７０ａ、７０ｂを容易に固定することができる。

その結果、ガイドブロック６８、カバーブロック７０ａ、７０ｂ等を含むガイド機構１６を、例えば、ボルト等を用いて互いに組み付ける場合と比較し、簡便に組み付けることができると共に、構成の簡素化を図ることができる。そのため、ガイド機構１６を含むリニアアクチュエータ１０においての組付性の向上及び製造コストの削減を図ることができる。

また、シリンダ本体１２の上部にガイド機構１６を固定する際、連結ボルト２０の螺合作用下に前記シリンダ本体１２と前記ガイド機構１６とを互いに接近させる方向に引っ張ることで、カバープレート７２に形成された複数の突起部１０２を前記シリンダ本体１２へと食い込ませることができ、相対的な位置決めを行うことが可能となり、前記シリンダ本体１２に対するガイド機構１６のずれやがたつき等を好適に防止することができる。

さらに、ガイドブロック６８には、ボール５６の循環する貫通孔を設ける代わりに、下方に向かって開口したボール循環溝７１を形成し、該ボール循環溝７１に前記ボール５６を循環させる構成としている。そのため、前記貫通孔を形成する場合と比較し、加工工数及び加工コストの削減を図ることが可能となる。その結果、リニアアクチュエータ１０における製造コストの削減を図ることができる。

次に、上述したように組み付けられたガイド機構１６を含むリニアアクチュエータ１０の動作並びに作用効果について簡単に説明する。なお、図４及び図５に示されるように、スライドテーブル１４を構成するエンドプレート５０が、シリンダ本体１２の端面に当接した状態を初期位置として説明する。

先ず、図示しない圧力流体供給源から圧力流体を第１ポート２４へと導入する。この場合、第２ポート２６は、図示しない切換弁の操作下に大気開放状態としておく。

この第１ポート２４に供給された圧力流体は、一方の貫通孔２８ａへ供給されると共に、接続通路４６を通じて他方の貫通孔２８ｂへと供給され、ピストン３６をロッドホルダ４４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧する。これにより、ピストン３６に連結されたピストンロッド３８と共に、スライドテーブル１４がシリンダ本体１２から離間する方向へと変位する。

この際、ガイド機構１６を構成するボール５６が、スライドテーブル１４の変位に伴ってボール循環溝７１、第１及び第２ボール案内溝５８、７４に沿って転動することにより、前記スライドテーブル１４が前記ガイド機構１６によって軸線方向に沿って案内される。

一方、スライドテーブル１４を前記とは反対方向に変位させる場合には、第１ポート２４に供給されていた圧力流体を第２ポート２６に対して供給すると共に、前記第１ポート２４を大気開放状態とする。これにより、第２ポート２６から一対の貫通孔２８ａ、２８ｂへと供給された圧力流体によってピストン３６がロッドホルダ４４から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位し、該ピストン３６と共にピストンロッド３８を介してスライドテーブル１４がシリンダ本体１２に接近する方向へと変位する。そして、スライドテーブル１４を構成するエンドプレート５０に設けられたダンパ６６が、シリンダ本体１２の端面に当接することにより初期位置へと復帰する。

なお、本発明に係るリニアアクチュエータは、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。

Claims (8)

1. シリンダ本体（１２）の軸線方向に沿ってスライドテーブル（１４）を往復動作させるリニアアクチュエータ（１０）において、
   前記シリンダ本体（１２）に取り付けられ、複数の転動体（５６）が循環する循環溝（７１、７４）の形成されたガイドブロック（６８）と、前記ガイドブロック（６８）の端部に設けられるカバー部材（７０ａ、７０ｂ）とを有し、前記スライドテーブル（１４）を前記シリンダ本体（１２）の軸線方向に沿って案内するガイド機構（１６）と、
   前記ガイドブロック（６８）に装着され、前記循環溝（７１）内に前記転動体（５６）を循環自在に保持すると共に、前記カバー部材（７０ａ、７０ｂ）を前記ガイドブロック（６８）に対して保持する保持部材（７２）と、
   を備え、
   前記保持部材（７２）は、前記ガイドブロック（６８）に対して着脱自在に設けられることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 請求項１記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記保持部材（７２）は、前記循環溝（７１）に沿って延在し前記転動体（５６）を保持する転動体保持部（９２）と、
   前記転動体保持部（９２）に対して折曲して前記カバー部材（７０ａ、７０ｂ）を保持するカバー保持部（９４）と、
   を有することを特徴とするリニアアクチュエータ。
3. 請求項２記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記転動体保持部（９２）は、前記シリンダ本体（１２）に臨む前記ガイドブロック（６８）の端面に当接するように設けられ、前記シリンダ本体（１２）側に向かって突出した突起部（１０２）を備えることを特徴とするリニアアクチュエータ。
4. 請求項３記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記突起部（１０２）は、前記保持部材（７２）の長手方向に沿って複数設けられることを特徴とするリニアアクチュエータ。
5. 請求項４記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記突起部（１０２）は、前記長手方向に沿って互いに等間隔離間するように配置されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
6. 請求項２記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記カバー保持部（９４）は、前記カバー部材（７０ａ、７０ｂ）側に向かって凸状となるように断面Ｖ字状に形成され、略同一断面形状で形成された前記カバー部材（７０ａ、７０ｂ）の係合部（９０）に係合されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
7. 請求項１記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記保持部材（７２）は、板材をプレス成形することで形成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
8. 請求項１記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記循環溝（７１）は、前記シリンダ本体（１２）側に向かって開口していることを特徴とするリニアアクチュエータ。

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