JP6291277B2 - アクチュエーター - Google Patents

Description

この発明は、回転軸に取り付けられた移動体を回転軸の回転に応じて移動させつつ、回転軸を支持するサポートを移動体に連動させるアクチュエーターに関する。

従来、ボールネジに螺合するナットにスライダーを取り付けて、ナットおよびスライダーをボールネジの回転に応じてボールネジの軸方向へ移動させるアクチュエーターが広く用いられている。かかるアクチュエーターでは、ボールネジの回転数（１秒あたりの回転数）がボールネジの固有振動数に一致すると、ボールネジが共振することが知られている。具体的に説明すると、ボールネジの端部を受ける軸受部材とナットを節とする振動の振動数（固有振動数）に、ボールネジの回転数が一致した場合等に、ボールネジが共振する。そして、ボールネジの共振は、騒音やボールネジの破損といった問題を引き起こすおそれがあった。

そこで、特許文献１では、ボールネジを支持するサポートブラケットが、ナットと軸受部材の間に配置される。このサポートブラケットは、ナットの速度の半分の速度でナットに連動するように構成されており、ナットと軸受部材の中心でボールネジを支持しながら移動する。こうして、ナットと軸受部材を節とする振動の腹をサポートブラケットで抑え込むことで、当該振動の発生が抑制されている。

特開平８−９８４５５号公報

このように、回転軸（ボールネジ）に取り付けられた移動体（ナット、スライダー）を回転軸の回転に応じて軸方向へ移動させるアクチュエーターにおいては、移動体に連動するサポート（サポートブラケット）で回転軸を支持することで、回転軸の振動の発生を抑制できる。ただし、特許文献１は、移動体の速度に対するサポートの速度の比を１／２に設定することで所定の課題の解決を図るものである。そのため、特許文献１で示された技術は１／２の減速比を構成する場合に適用できるに過ぎず、適用可能な範囲が限られていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、回転軸に取り付けられた移動体を回転軸の回転に応じて移動させつつ、回転軸を支持するサポートを移動体に連動させるにおいて、より広範囲への適用が可能な技術の提供を目的とする。

本発明の第１態様にかかるアクチュエーターは、上記目的を達成するために、軸方向に延びる回転軸と、回転軸に取り付けられて回転軸の回転に応じて軸方向へ移動する移動体と、回転軸を受ける軸受部材と、移動体と軸受部材の間で回転軸を支持するサポートと、移動体の移動をサポートに伝達することでサポートを軸方向へ移動させる伝達機構とを備え、伝達機構は、移動体の移動に応じて回転する主回転部材および回転することでサポートを移動させる従回転部材を有し、主回転部材の回転に従って従回転部材を回転させることで、主回転部材の径と従回転部材の径との比に応じた減速比で移動体の移動をサポートに伝達して、移動体の移動する側へサポートを移動させる。

このように構成された本発明の第１態様は、移動体の移動をサポートに伝達することでサポートを軸方向へ移動させる伝達機構を備える。具体的には、伝達機構は、移動体の移動に応じて回転する主回転部材と、回転することでサポートを移動させる従回転部材とを有する。そして、伝達機構は、主回転部材の回転に従って従回転部材を回転させることで、主回転部材の径と従回転部材の径との比に応じた減速比で移動体の移動をサポートに伝達する。したがって、主回転部材および従回転部材の少なくとも一方の径を変更することで、移動体の移動をサポートに伝達する際の減速比を容易に変更できる。かかる本発明は、移動体の速度に対するサポートの速度の比を所望の値に容易に設定することができ、より広範囲への適用が可能となっている。

なお、本明細書においては、減速比は、入力側の速度を出力側へ伝達するとしたとき、入力側の速度に対する出力側の速度の比として与えられるものとする。すなわち、減速比は、（出力側の速度）／（入力側の速度）で与えられるものとする。

この際、主回転部材の径と従回転部材の径との比に応じた減速比で移動体の移動をサポートに伝達するための具体的構成としては種々考えられる。そこで、主回転部材および従回転部材は、それぞれの回転中心線を一致させた状態で互いに固定されて、回転中心線を中心に一体的に回転するように、アクチュエーターを構成しても良い。あるいは、主回転部材および従回転部材のそれぞれはギヤであり、複数のギヤを並べたギヤ列の少なくとも一部を構成するように、アクチュエーターを構成しても良い。

また、移動体と軸受部材の間に設けるサポートの個数は、１個に限られず、複数であっても良い。なお、複数のサポートを設けた構成では、軸受部材の側のサポートほど、軸受部材に近い分だけ、移動体に連動して移動すべき範囲が狭い。そのため、軸受部材の側のサポートほど、より低速で移動させることが適切となる。

そこで、複数のサポートを移動体と軸受部材の間に設けたアクチュエーターにおいて、伝達機構は、複数のサポートのそれぞれについて従回転部材を有し、主回転部材の回転に従って各従回転部材を回転させ、軸方向に隣り合う２個のサポートのうち、軸受部材の側のサポートを移動させる従回転部材の径は、移動体の側のサポートを移動させる従回転部材の径と比較して、より小さい減速比に対応するように、アクチュエーターを構成しても良い。かかる構成では、軸受部材の側のサポートほど、より低速で移動させることができる。

また、減速比の具体的値としては種々考えられる。そこで、移動体と軸受部材の間に１個以上のサポートを備えるアクチュエーターにおいて、伝達機構は、軸方向に軸受部材と隣り合うサポートに対して、整数分の１の減速比で移動体の移動を伝達するように、アクチュエーターを構成しても良い。

あるいは、移動体と軸受部材の間に１個以上のサポートを備えるアクチュエーターにおいて、伝達機構は、軸方向に軸受部材と隣り合うサポートに対して、非整数分の１の減速比で移動体の移動を伝達するように、アクチュエーターを構成しても良い。かかる構成は、特許文献１には開示されていない態様（非整数分の１の減速比）で、移動体にサポートを連動させることができ、より広範囲への適用が可能となっている。

そこで、本発明の第２態様にかかるアクチュエーターは、上記目的を達成するために、軸方向に延びる回転軸と、回転軸に取り付けられて回転軸の回転に応じて軸方向へ移動する移動体と、回転軸を受ける軸受部材と、移動体と軸受部材の間で回転軸を支持する１個以上のサポートと、移動体の移動をサポートに伝達することで軸方向に沿って移動体の移動する側へサポートを移動させる伝達機構とを備え、伝達機構は、移動体が移動する速度の非整数分の１の速度で、軸方向に軸受部材と隣り合うサポートを移動させる。このように構成された本発明の第２態様は、特許文献１には開示されていない態様（非整数分の１の減速比）で、移動体にサポートを連動させることができ、より広範囲への適用が可能となっている。

この際、伝達機構は、移動体が移動する速度に対してサポートの個数に１を加えた値分の１未満の速度で、軸方向に軸受部材と隣り合うサポートを移動させるように、アクチュエーターを構成しても良い。

また、移動体と軸受部材の間に複数のサポートを備えたアクチュエーターでは、軸受部材に隣り合うサポート以外のサポートが移動する速度についても、種々の態様で設定することができる。

そこで、移動体と軸受部材の間に複数のサポートを備え、伝達機構は、複数のサポートのうち軸方向に軸受部材と隣り合う端部サポートの速度の、１より大きい整数倍の速度で、端部サポート以外のサポートを移動させるように、アクチュエーターを構成しても良い。

あるいは、移動体と軸受部材の間に複数のサポートを備え、伝達機構は、複数のサポートのうち軸方向に軸受部材と隣り合う端部サポートの速度の、１より大きい非整数倍の速度で、端部サポート以外のサポートを移動させるように、アクチュエーターを構成しても良い。

回転軸に取り付けられた移動体を回転軸の回転に応じて移動させつつ、回転軸を支持するサポートを移動体に連動させるアクチュエーターにおいて、本発明は、より広範囲への適用が可能となっている。

本発明を適用したアクチュエーターの第１実施形態を模式的に例示する斜視図である。 図１中のＡ−Ａ線矢視図である。 移動体およびサポートの速度のバリエーションの概要を表形式で例示する図である。 本発明を適用したアクチュエーターの第２実施形態を模式的に例示する斜視図である。 図４に例示したアクチュエーターの平面図である。 図４に例示したアクチュエーターの底面図である。 図４に例示したアクチュエーターの部分拡大斜視図である。

図１は、本発明を適用したアクチュエーターの第１実施形態を模式的に例示する斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線矢視図である。なお、両図および以下の図では、アクチュエーターの長手方向をＸ方向とし、アクチュエーターの幅方向をＹ方向（Ｘ方向に直交する）とし、アクチュエーターの高さ方向をＺ方向（Ｘ方向およびＹ方向に直交する）とするＸＹＺ直交座標軸を適宜示す。また、各座標軸の矢印側を正側と適宜称し、各座標軸の矢印の反対側を負側と適宜称する。

このアクチュエーター１は、単一の回転軸２と、回転軸２の回転に伴って移動する移動体３とを備えた単軸ロボットである。アクチュエーター１は、例えばステンレス鋼等の合金鋼あるいはアルミニウム等の金属（軽金属）で構成された筐体１０を備える。筐体１０は、Ｘ方向に長尺な形状を有しており、Ｘ方向の両側に開口している。さらに、筐体１０は、Ｚ方向正側にも開口している。これによって、アクチュエーター１の構成部品をＺ方向から開口を介して筐体１０に取り付けることができ、アクチュエーター１の組立の容易化が図られている。

回転軸２は、Ｘ方向に平行な軸方向へ直線状に延びるボールネジ等のネジ（送りネジ）であり、筐体１０のＹ方向の中央に配置されている。アクチュエーター１は、筐体１０のＸ方向の両端部にそれぞれ固定された２個の軸受部材４を備えており、回転軸２のＸ方向の各端部は、軸受部材４によって回転可能に支持されている。さらに、アクチュエーター１は、Ｘ方向正側における筐体１０の端部に固定されたモーターＭを備えており、Ｘ軸方向正側の軸受部材４は、モーターＭと回転軸２とを相互に結合する。したがって、モーターＭで回転軸２を駆動することで、回転軸２をその中心線の回りで回転させることができる。

移動体３は、テーブル３０と、テーブル３０のＺ方向負側に固定されて回転軸２に螺合するナット３１（送りナット）とを有する。こうして、回転軸２とナット３１とでボールネジが構成されている。したがって、モーターＭが回転軸２を回転させると、移動体３は、回転軸２の回転に伴って回転軸２に沿ってＸ方向へ移動する。なお、この移動体３の移動は、回転軸２に平行に配置されたガイドレール５によって案内される。つまり、筐体１０では、回転軸２のＹ方向の両側それぞれにガイドレール５が固定されており、移動体３は、Ｙ方向の両端部でガイドレール５に係合しつつ、ガイドレール５に沿ってＸ方向へ移動する。

また、アクチュエーター１は、回転軸２に係合しつつ回転軸２を支持するサポート６ａ、６ｂを備える。具体的には、筐体１０内では、Ｘ方向における移動体３と軸受部材４との間に２個のサポート６ａ、６ｂが設けられている。なお、２個のサポート６ａ、６ｂのうち、移動体３側のサポートに符号６ａを付するとともに、軸受部材４側のサポートに符号６ｂを付した。かかるサポート６ａ、６ｂは、移動体３の両側それぞれに設けられている。こうして、移動体３よりもＸ方向正側およびＸ方向負側のそれぞれにおいて、Ｘ方向に並ぶ２個のサポート６ａ、６ｂが回転軸２を支持する。

サポート６ａ、６ｂのそれぞれは、軸接触部６２およびガイド係合部６４を有する。軸接触部６２は、ガイド係合部６４に固定されており、回転軸２に沿ってＸ方向へ移動自在な状態で回転軸２に接触する。ガイド係合部６４は、ガイドレール５に沿ってＸ方向へ移動自在な状態でガイドレール５に係合する。なお、ここの例では、ガイド係合部６４は、２本のガイドレール５のうち一方（ここではＹ軸負側）に係合しているが、２本のガイドレール５の両方に係合しても構わない。かかる構成を具備するサポート６ａ、６ｂは、軸接触部６２に接触する回転軸２を支持しつつ、ガイドレール５に沿ってＸ方向へ移動することができる。特に、このアクチュエーター１は、移動体３に連動して各サポート６ａ、６ｂをＸ方向へ移動させる連動機構１００を備える。

連動機構１００は、筐体１０のＸ方向の両端部のそれぞれに設けられた多段プーリー１１０を有する。各多段プーリー１１０は、３個のプーリー１１２、１１４、１１６と、これらに共通に設けられたプーリー軸１１８とを有する。プーリー１１２、１１４、１１６は、それぞれの回転中心線Ｃを一致させた状態でＺ方向に積層されており、プーリー軸１１８がプーリー１１２、１１４、１１６の回転中心をＺ方向に貫いて、プーリー１１２、１１４、１１６を相互に固定する。プーリー軸１１８の一端は、筐体１０の底面に設けられた軸受孔１１に嵌っており、プーリー軸１１８は、軸受孔１１によって回転自在に支持されている。そして、プーリー軸１１８が回転すると、プーリー１１２、１１４、１１６が一体的に回転する。この際、プーリー１１２の周速度Ｖ１１２、プーリー１１４の周速度Ｖ１１４、プーリー１１６の周速度Ｖ１１６の比は、プーリー１１２の径Ｄ１１２、プーリー１１４の径Ｄ１１４、プーリー１１６の径Ｄ１１６の比と等しくなる（Ｖ１１２：Ｖ１１４：Ｖ１１６＝Ｄ１１２：Ｄ１１４：Ｄ１１６）。

プーリー１１２の径Ｄ１１２、プーリー１１４の径Ｄ１１４、プーリー１１６の径Ｄ１１１６は、この順に大きい（Ｄ１１２＞Ｄ１１４＞Ｄ１１６）。したがって、プーリー１１２の周速度Ｖ１１２に対するプーリー１１４の周速度Ｖ１１４の比Ｒ１１（＝Ｖ１１４／Ｖ１１２＝Ｄ１１４／Ｄ１１２）は１より小さく、換言すれば、プーリー１１２の回転が減速比Ｒ１１（＜１）でプーリー１１４に伝達される。また、プーリー１１２の周速度Ｖ１１２に対するプーリー１１６の周速度の比Ｒ１２（＝Ｖ１１６／Ｖ１１２＝Ｄ１１６／Ｄ１１２）は１より小さいとともに減速比Ｒ１１よりも小さく、換言すれば、プーリー１１２の回転が減速比Ｒ１２（＜Ｒ１１＜１）でプーリー１１６に伝達される。

連動機構１００では、Ｘ方向の両端にそれぞれ設けられた同径の２個のプーリーでプーリー対が形成され、各プーリー対にベルト１２２、１２４、１２６が架け渡されている。具体的には、２個のプーリー１１２、１１２にベルト１２２が架け渡されており、２個のプーリー１１４、１１４にベルト１２４が架け渡されており、２個のプーリー１１６、１１６にベルト１２６が架け渡されている。ちなみに、プーリー１１２、１１４、１１６はいずれも歯付プーリーであり、ベルト１２２、１２４、１２６はいずれも歯付ベルトである。このように歯付プーリーを用いた場合、プーリーの径はピッチ円の径として求めれば良い。

そして、移動体３が取付具１３２によりベルト１２２に固定され、移動体３のＸ方向の両側（両外側）に設けられた２個のサポート６ａが所定のサポート間隔ＬａをＸ方向に空けてそれぞれ取付具１３４によりベルト１２４に固定され、これらサポート６ａのＸ方向の両側（両外側）に設けられた２個のサポート６ｂが所定のサポート間隔Ｌｂ（≒２×Ｌａ＞Ｌａ）を空けてそれぞれ取付具１３６によりベルト１２６に固定されている。なお、移動体３、サポート６ａ、サポート６ｂは、それぞれが対応するベルト１２２、ベルト１２４、ベルト１２６のＹ方向の同一側（負側）に固定されている。

かかる連動機構１００は、移動体３に連動してサポート６ａ、６ｂを移動させる。具体的には、モーターＭの駆動力を受けて移動体３が速度Ｖ３でＸ方向へ移動すると、移動体３が取り付けられたベルト１２２が回転して、プーリー１１２を速度Ｖ３に等しい周速度Ｖ１１２で回転させる。同時にプーリー１１４、１１６のそれぞれが速度Ｖ３（＝Ｖ１１２）を減速比Ｒ１１、Ｒ１２で減速した周速度Ｖ１１４、Ｖ１１６で回転して、ベルト１２４、１２６を周速度Ｖ１１４、Ｖ１１６で回転させる。その結果、各サポート６ａは、速度Ｖ３を減速比Ｒ１１で減速した速度Ｖ１１４で移動し（Ｖ１１４＝Ｖ３×Ｒ１１）、各サポート６ｂは、速度Ｖ３を減速比Ｒ１２で減速した速度Ｖ１１６で移動する（Ｖ１１６＝Ｖ３×Ｒ１２）。この際、移動体３、サポート６ａ、サポート６ｂは、それぞれが対応するベルト１２２、ベルト１２４、ベルト１２６のＹ方向の同一側に取り付けられているため、いずれもＸ方向の同じ側へ移動する。

このように、移動体３がＸ方向にストロークの一端から他端へ移動するのに伴って、サポート６ａ、６ｂがＸ方向の一端側から他端側へ移動する。この際、サポート６ａは、移動体３の移動速度Ｖ３よりも遅い速度Ｖ１１４で移動し、サポート６ｂは、サポート６ａよりも遅い速度Ｖ１１６で移動する。したがって、移動体３がストロークＳ３の一端から他端を移動する間、各サポート６ａは移動体３のストロークＳ３より短い移動範囲（＝Ｓ３×Ｖ１１４／Ｖ３）を移動し、各サポート６ｂはサポート６ａより短い移動範囲（＝Ｓ３×Ｖ１１６／Ｖ３）を移動する。この際、モーターＭの回転方向を切り換えることで、移動体３をＸ方向へ往復移動させることができ、サポート６ａ、６ｂのそれぞれも移動体３に連動してＸ方向に往復移動させることができる。

以上に説明したように、本発明を適用したアクチュエーター１は、移動体３の移動をサポート６ａ、６ｂに伝達することでサポート６ａ、６ｂをＸ方向（軸方向）へ移動させる連動機構１００（伝達機構）を備える。具体的には、連動機構１００は、移動体３の移動に応じて回転するプーリー１１２（主回転部材）と、回転することでサポート６ａ、６ｂを移動させるプーリー１１４、１１６（従回転部材）とを有する。そして、連動機構１００は、プーリー１１２の回転に従ってプーリー１１４、１１６を回転させることで、プーリー１１２の径Ｄ１１２とプーリー１１４、１１６の径Ｄ１１４、Ｄ１１６との比に応じた減速比Ｒ１１、Ｒ１２で移動体３の移動をサポート６ａ、６ｂに伝達する。したがって、例えばアクチュエーター１の設計時や工場出荷時等において、プーリー１１２およびプーリー１１４の少なくとも一方の径を変更することで、移動体３の移動をサポート６ａに伝達する際の減速比Ｒ１１を容易に変更でき、同様に、プーリー１１２およびプーリー１１６の少なくとも一方の径を変更することで、移動体３の移動をサポート６ｂに伝達する際の減速比Ｒ１２を容易に変更できる。かかる本発明は、移動体３の速度に対するサポート６ａ、６ｂの速度の比を所望の値に容易に設定することを可能とし、より広範囲への適用が可能となっている。

この際、移動体３と軸受部材４の間には、本実施形態のように複数（２個）のサポート６ａ、６ｂを設けることができる。なお、複数のサポート６ａ、６ｂを設けた構成では、軸受部材４の側のサポート６ｂほど、軸受部材４に近い分だけ、移動体３に連動して移動すべき範囲が狭い。そのため、軸受部材４の側のサポート６ｂほど、より低速で移動させることが適切となる。

これに対して、本実施形態のアクチュエーター１では、連動機構１００は、複数のサポート６ａ、６ｂのそれぞれについてプーリー１１４、１１６（従回転部材）を有し、プーリー１１２（主回転部材）の回転に従って各プーリー１１４、１１６を回転させる。この際、Ｘ方向（軸方向）に隣り合う２個のサポート６ａ、６ｂのうち、軸受部材４の側のサポート６ｂを移動させるプーリー１１６の径Ｄ１１６は、移動体３の側のサポート６ａを移動させるプーリー１１４の径Ｄ１１４と比較して、より小さい減速比Ｒ１２（＜Ｒ１１）に対応する。かかる構成では、軸受部材４の側のサポート６ｂほど、より低速で移動させることができる。

ちなみに、減速比の具体的値としては種々考えられる。そこで、例えばＸ方向に軸受部材４と隣り合うサポート６ｂを、次に示すような種々の速度で移動させても良い。つまり、連動機構１００は、サポート６ｂに対して整数分の１の減速比Ｒ１２で移動体３の移動を伝達しても良い。具体的には、サポート６ａ、６ｂの個数（２個）に１を加えた値分の１の速度（＝Ｖ３×１／３）でサポート６ｂを移動させても良い。ここで、サポート６ａ、６ｂの個数は、一の軸受部材４と移動体３との間におけるサポート６ａ、６ｂの個数であり、本実施形態の例では２個となる。

あるいは、連動機構１００は、サポート６ｂに対して非整数分の１（例えば、１／３．１）の減速比Ｒ１２で移動体３の移動を伝達する、換言すれば、移動体３が移動する速度Ｖ３の非整数分の１（例えば、１／３．１）の速度Ｖ１１６でサポート６ｂを移動させても良い。かかる構成は、特許文献１には開示されていない態様（非整数分の１の減速比Ｒ１２）で、移動体３にサポート６ｂを連動させることができ、より広範囲への適用が可能となっている。

この際、連動機構１００は、移動体３が移動する速度Ｖ３に対してサポート６ａ、６ｂの個数（２個）に１を加えた値分の１未満の速度（＜Ｖ３×１／３）でサポート６ｂを移動させても良い。あるいは、連動機構１００は、移動体３が移動する速度Ｖ３に対してサポート６ａ、６ｂの個数（２個）に１を加えた値分の１より大きい速度（＞Ｖ３×１/）でサポート６ｂを移動させても良い。ちなみに、このようにサポート６ａ、６ｂの個数に１を加えた値と異なる非整数分の１の減速比で、移動体３の移動をサポート６ｂに伝達する場合は、サポート個数に１を加えた値と非整数との差を、サポート個数に１を加えた値の所定割合（例えば、１０％、５％、１％あるいは０．１％等）以下に設定しても良い。

また、本実施形態で例示したように、移動体３と軸受部材４の間に複数のサポート６ａ、６ｂを備えたアクチュエーター１では、軸受部材４に隣り合うサポート６ｂ以外のサポート６ａが移動する速度Ｖ１１４についても、種々の態様で設定することができる。

そこで、連動機構１００は、サポート６ｂ（端部サポート）の速度Ｖ１１６の、１より大きい整数倍（例えば２倍）の速度Ｖ１１４で、サポート６ａを移動させる構成を具備しても良い。具体的には、サポート６ｂを起点に対象となるサポート６ａまでサポートの個数を数えて求まる整数（＝２）倍の速度Ｖ１１４で、サポート６ａを移動させても良い。

あるいは、連動機構１００は、サポート６ｂ（端部サポート）の速度Ｖ１１６の、１より大きい非整数倍（例えば２．１倍）の速度で、サポート６ａを移動させる構成を具備しても良い。具体的には、サポート６ｂを起点に対象となるサポート６ａまでサポートの個数を数えて求まる整数（＝２）の所定割合（±１０％、５％、１％あるいは０．１％等）を有する非整数を、サポート６ｂの速度Ｖ１１６に乗じた速度でサポート６ａを移動させても良い。

こうして例示した移動体３およびサポート６ａ、６ｂの速度のバリエーションの概要をまとめると図３の表のようになる。ここで、図３は、移動体およびサポートの速度のバリエーションの概要を表形式で例示する図である。

図４は、本発明を適用したアクチュエーターの第２実施形態を模式的に例示する斜視図である。図５は、図４に例示したアクチュエーターの平面図である。図６は、図４に例示したアクチュエーターの底面図である。図７は、図４に例示したアクチュエーターの部分拡大斜視図である。第１実施形態と第２実施形態との差異点は、主として連動機構の構成であるので、以下では差異点を中心に説明することとし、共通点については相当符号を付して説明を適宜省略する。なお、第２実施形態においても第１実施形態と共通する構成を具備することで、同様の作用および効果を奏することは言うまでもない。

このアクチュエーター１に設けられた連動機構２００では、それぞれＸ方向に延びる３個のベルト回転機構２１０、２２０、２３０が並列に並ぶ。ベルト回転機構２１０は、筐体１０のＸ方向の両端部のそれぞれに設けられたプーリー２１１、２１１にベルト２１３を架け渡した構成を具備している。ここで、プーリー２１１は歯付プーリーであり、ベルト２１３は歯付ベルトである。各プーリー２１１は、筐体１０によって回転自在に支持されており、ベルト回転機構２１０は、各プーリー２１１の回転とベルト２１３との回転が互いに連動する構成を具備する。同様に、ベルト回転機構２２０はＸ方向に設けられたプーリー２２１、２２１、にベルト２２３を架け渡して、これらの回転が連動する構成を具備し、ベルト回転機構２３０はＸ方向に設けられたプーリー２３１、２３１にベルト２３３を架け渡して、これらの回転が連動する構成を具備する。なお、プーリー２１１、２２１、２３１は、互いに等しい径（ピッチ円の径）を有する。

そして、移動体３が取付具２１４によりベルト２１３に固定され、移動体３のＸ方向の両側（両外側）に設けられた２個のサポート６ａがサポート間隔ＬａをＸ方向に空けてそれぞれ取付具２２４によりベルト２２３に固定され、これらサポート６ａのＸ方向の両側（両外側）に設けられた２個のサポート６ｂがサポート間隔Ｌｂ（≒２×Ｌａ＞Ｌａ）を空けてそれぞれ取付具２３４によりベルト２３３に固定されている。なお、移動体３、サポート６ａ、サポート６ｂは、それぞれが対応するベルト２１３、ベルト２２３、ベルト２３３のＹ方向の同一側（正側）に固定されている。

Ｘ方向正側のプーリー２１１、２２１、２３１のそれぞれには、ギヤ２１５、２２５、２３５がＺ方向負側から固定されている。ギヤ２１５、２２５、２３５のそれぞれのギヤ軸２１７、２２７、２３７は、対応するプーリー２１１、２２１、２３１の回転中心線に一致しており、ギヤ２１５、２２５、２３５と対応するプーリー２１１、２２１、２３１との回転中心は一致している。また、ギヤ２１５、２２５、２３５それぞれの間には伝達ギヤ２４５、２５５が設けられており、これらのギヤ２１５、２４５、２２５、２５５、２３５がこの順番で並んでギヤ列を構成する。したがって、ギヤ２１５の回転が伝達ギヤ２４５によってギヤ２２５に伝達され、さらにギヤ２２５の回転が伝達ギヤ２５５によってギヤ２３５に伝達される。

このようなギヤ列が構成されているため、ギヤ２１５が回転すると、ギヤ２２５、２３５もギヤ２１５と同じ方向に回転する。この際、ギヤ２１５の角速度Ｗ２１５とギヤ２２５の角速度Ｗ２２５の比と、ギヤ２１５の径Ｄ２１５とギヤ２２５の径Ｄ２２５の比の間には、次の関係
Ｗ２１５：Ｗ２２５＝Ｄ２２５：Ｄ２１５
が成立し、ギヤ２１５の角速度Ｗ２１５とギヤ２３５の角速度Ｗ２３５の比と、ギヤ２１５の径Ｄ２１５とギヤ２３５の径Ｄ２３５の比の間には、次の関係
Ｗ２１５：Ｗ２３５＝Ｄ２３５：Ｄ２１５
が成立する。なお、ギヤの径Ｄ２１５、Ｄ２２５、Ｄ２３５はそれぞれ、対応するギヤ２１５、２２５、２３５のピッチ円の径として求めることができる。

ギヤ２１５の径Ｄ２１５、ギヤ２２５の径Ｄ２２５、ギヤ２３５の径Ｄ２３５は、この順に小さい（Ｄ２１５＜Ｄ２２５＜Ｄ２３５）。したがって、ギヤ２１５の角速度Ｗ２１５に対するギヤ２２５の角速度Ｗ２２５の比Ｒ２１（＝Ｗ２２５／Ｗ２１５＝Ｄ２１５／Ｄ２２５）は１より小さく、換言すれば、ギヤ２１５の回転が減速比Ｒ２１（＜１）でギヤ２２５に伝達される。また、ギヤ２１５の角速度Ｗ２１５に対するギヤ２３５の角速度Ｗ２３５の比Ｒ２２（＝Ｗ２３５／Ｗ２１５＝Ｄ２１５／Ｄ２３５）は１より小さいとともに減速比Ｒ２１よりも小さく、換言すれば、ギヤ２１５の回転が減速比Ｒ２２（＜Ｒ１１＜１）でギヤ２３５に伝達される。

かかる連動機構２００は、移動体３に連動してサポート６ａ、６ｂを移動させる。具体的には、モーターＭの駆動力を受けて移動体３が速度Ｖ３でＸ方向へ移動すると、移動体３が取り付けられたベルト２１３が回転して、プーリー２１１を周速度Ｖ３で回転させる。その結果、プーリー２１１に取り付けられたギヤ２１５は、速度Ｖ３をプーリー２１１の半径ｒで除した角速度Ｗ２１５（＝Ｖ３／ｒ）で回転する。また、ギヤ２１５の回転と同時に、ギヤ２２５、２３５のそれぞれが角速度２１５を減速比Ｒ２１、Ｒ２２で減速した角速度Ｗ２２５、Ｗ２３５で回転して、それぞれに取り付けられたプーリー２２１、２３１を角速度Ｗ２２５、Ｗ２３５させる。その結果、ベルト２２３は、各サポート６ａを伴って、角速度Ｗ２２３（＝Ｒ２１×Ｖ３／ｒ）にプーリー２２１の半径ｒを乗じた周速度（＝Ｒ２１×Ｖ３）で回転し、ベルト２３３は、各サポート６ｂを伴って、角速度Ｗ２３５（＝Ｒ２２×Ｖ３／ｒ）にプーリー２３１の半径ｒを乗じた周速度（＝Ｒ２２×Ｖ３）で回転する。すなわち、各サポート６ａは、移動体３の速度Ｖ３を減速比Ｒ２１で減速した速度（＝Ｒ２１×Ｖ３）で移動し、各サポート６ｂは、移動体３の速度Ｖ３を減速比Ｒ２２で減速した速度（＝Ｒ２２×Ｖ３）で移動する。この際、移動体３、サポート６ａ、サポート６ｂは、それぞれが対応するベルト２１３、ベルト２２３、ベルト２３３のＹ方向の同一側に取り付けられているため、いずれもＸ方向の同じ側へ移動する。

このように、移動体３がＸ方向にストロークの一端から他端へ移動するのに伴って、サポート６ａ、６ｂがＸ方向の一端側から他端側へ移動する。この際、サポート６ａは、移動体３の移動速度Ｖ３よりも遅い速度（＝Ｒ２１×Ｖ３）で移動し、サポート６ｂは、サポート６ａよりも遅い速度（＝Ｒ２２×Ｖ３）で移動する。したがって、移動体３がストロークＳ３の一端から他端を移動する間、各サポート６ａは移動体３のストロークＳ３より短い移動範囲（＝Ｓ３×Ｒ２１）を移動し、各サポート６ｂはサポート６ａより短い移動範囲（＝Ｓ３×Ｒ２２）を移動する。この際、モーターＭの回転方向を切り換えることで、移動体３をＸ方向へ往復移動させることができ、サポート６ａ、６ｂのそれぞれも移動体３に連動してＸ方向に往復移動させることができる。

以上に説明したように、本発明を適用したアクチュエーター１は、移動体３の移動をサポート６ａ、６ｂに伝達することでサポート６ａ、６ｂをＸ方向（軸方向）へ移動させる連動機構２００（伝達機構）を備える。具体的には、連動機構２００、移動体３の移動に応じて回転するギヤ２１５（主回転部材）と、回転することでサポート６ａ、６ｂを移動させるギヤ２２５、２３５（従回転部材）とを有する。そして、連動機構２００は、ギヤ２１５の回転に従ってギヤ２２５、２３５を回転させることで、ギヤ２１５の径Ｄ２１５とギヤ２２５、２３５の径Ｄ２２５、Ｄ２３５との比に応じた減速比Ｒ２１、Ｒ２２で移動体３の移動をサポート６ａ、６ｂに伝達する。したがって、例えばアクチュエーター１の設計時や工場出荷時等において、ギヤ２１５およびギヤ２２５の少なくとも一方の径を変更することで、移動体３の移動をサポート６ａに伝達する際の減速比Ｒ２１を容易に変更でき、同様に、ギヤ２１５およびギヤ２３５の少なくとも一方の径を変更することで、移動体３の移動をサポート６ｂに伝達する際の減速比Ｒ２２を容易に変更できる。かかる本発明は、移動体３の速度に対するサポート６ａ、６ｂの速度の比を所望の値に容易に設定することを可能とし、より広範囲への適用が可能となっている。

また、本実施形態のアクチュエーター１では、連動機構２００は、複数のサポート６ａ、６ｂのそれぞれについてギヤ２２５、２３５（従回転部材）を有し、ギヤ２１５（主回転部材）の回転に従って各ギヤ２２５、２３５を回転させる。この際、Ｘ方向（軸方向）に隣り合う２個のサポート６ａ、６ｂのうち、軸受部材４の側のサポート６ｂを移動させるギヤ２３５の径Ｄ２３５は、移動体３のサポート６ａを移動させるギヤ２２５の径Ｄ２２５と比較して、より小さい減速比Ｒ２２（＜Ｒ２１）に対応する、かかる構成では、第１実施形態と同様に、軸受部材４の側のサポート６ｂほど、より低速で移動させることができる。

ちなみに、減速比の具体的値としては種々考えられる。そこで、第２実施形態における減速にＲ２１、Ｒ２２についても第１実施形態における減速比Ｒ１１、Ｒ１２と同様に種々の値に設定することができる。例えば、連動機構２００は、サポート６ｂに対して非整数分の１（例えば、１／３．１）の減速比Ｒ２２で移動体３の移動を伝達する、換言すれば、移動体３が移動する速度Ｖ３の非整数分の１（例えば、１／３．１）の速度でサポート６ｂを移動させても良い。かかる構成は、特許文献１には開示されていない態様（非整数分の１の減速比Ｒ２２）で、移動体３にサポート６ｂを連動させることができ、より広範囲への適用が可能となっている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、移動体３の移動をサポート６ａ、６ｂに伝達する具体的構成は、上で例示した連動機構１００、２００に限られず、適宜変更が可能である。つまり、移動体３の移動をサポート６ａ、６ｂに伝達する種々の構成を用いることが可能である。

そこで、例えば第２実施形態の構成において、ギヤ列の一部を構成するギヤ２１５、２２５、２３５の径Ｄ２１５、Ｄ２２５、Ｄ２３５を互いに等しくする一方、プーリー２１１、２２１、２３１の径を互いに異ならせることで、減速比Ｒ２１、Ｒ２２を実現しても良い。この場合、プーリー２１１が本発明の「主回転部材」の一例に相当し、プーリー２２１、２３１が本発明の「従回転部材」の一例に相当する。

また、サポート６ａ、サポート６ｂの個数は、上記の例に限られず、１個あるいは３個以上であっても良い。

１…アクチュエーター
２…回転軸
３…移動体３
４…軸受部材
６ａ…サポート
６ｂ…サポート
１００…連動機構（伝達機構）
１１２…プーリー（主回転部材）
１１４…プーリー（従回転部材）
１１６…プーリー（従回転部材）
２００…連動機構（伝達機構）
２１５…ギヤ（主回転部材）
２２５…ギヤ（従回転部材）
２３５…ギヤ（従回転部材）

Claims (3)

1. 軸方向に延びる回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の回転に応じて前記軸方向へ移動する移動体と、
   前記回転軸の一方端を受ける一方軸受部材と、
   前記回転軸の他方端を受ける他方軸受部材と、
   前記移動体と前記一方軸受部材の間で前記回転軸を支持する一方サポートと、
   前記移動体と前記他方軸受部材の間で前記回転軸を支持する他方サポートと、
   前記移動体の移動を前記一方サポートおよび前記他方サポートに伝達することで前記一方サポートおよび前記他方サポートを前記軸方向へ移動させる伝達機構と
   を備え、
   前記伝達機構は、前記移動体の移動に応じて回転する主回転部材および回転することで前記一方サポートおよび前記他方サポートを移動させる従回転部材を有し、前記主回転部材および前記従回転部材は、それぞれの回転中心線を一致させた状態で互いに固定されて、前記回転中心線を中心に一体的に回転することで、前記主回転部材の径と前記従回転部材の径との比に応じた減速比で前記移動体の移動を前記一方サポートおよび前記他方サポートに伝達して、前記移動体の移動する側へ前記一方サポートおよび前記他方サポートを移動させるアクチュエーター。
2. 前記移動体と前記一方軸受部材の間に１個以上の前記一方サポートを備えるとともに、 前記移動体と前記他方軸受部材の間に前記一方サポートと同じ個数の前記他方サポートを備える請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
   前記伝達機構は、前記軸方向に前記一方軸受部材と隣り合う前記一方サポートに対して、整数分の１の前記減速比で前記移動体の移動を伝達するとともに、前記軸方向に前記他方軸受部材と隣り合う前記他方サポートに対して、整数分の１の前記減速比で前記移動体の移動を伝達するアクチュエーター。
3. 前記移動体と前記一方軸受部材の間に１個以上の前記一方サポートを備えるとともに、前記移動体と前記他方軸受部材の間に前記一方サポートと同じ個数の前記他方サポートを備える請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
   前記伝達機構は、前記軸方向に前記一方軸受部材と隣り合う前記一方サポートに対して、非整数分の１の前記減速比で前記移動体の移動を伝達するとともに、前記軸方向に前記他方軸受部材と隣り合う前記他方サポートに対して、非整数分の１の前記減速比で前記移動体の移動を伝達するアクチュエーター。
   

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