JP6841415B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ロッド型のアクチュエータに係り、特に、給油のための構成と動作時のエア抜きのための構成を簡略化させることができるように工夫したものに関する。

従来のアクチュエータを開示するものとして、例えば、特許文献１等がある。
まず、特許文献１に記載されたオイルバス式電動シリンダーは、直立外筒と、この直立内筒内に設置されモータによって回転・駆動されるねじ軸と、このねじ軸に螺合されるナットと、このナットに固定され上記直立外筒に対して出没可能に設置された直立内筒とから構成されている。上記直立内筒の下側には流通孔が形成されていて、この流通孔を介して上記直立内筒内の下側と上記直立外筒内を流通するように潤滑剤が封入されている。この潤滑材は上記直立外筒に設けられた注入孔を介して注入される。

また、上記直立内筒内部の上側は空気室となっていて大気連通孔を介して外部と連通されている。この大気連通孔によって、上記直立内筒が移動した際の上記空気室内の圧力変化が回避されている。また、非使用時には上記大気連通孔はキャップによって閉塞される。

実用新案登録第２５２５９１２号公報

上記従来の構成によると、次のような問題があった。
特許文献１に記載されたオイルバス式電動シリンダーの場合は、内部に潤滑剤を供給する注入孔が設けられており、それとは別に、上記直立内筒が移動した際の上記空気室内の圧力変化を回避して上記直立内筒の円滑な移動を可能とするために大気連通孔が設けられているため、構成が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、このような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、給油のための構成と動作時のエア抜きのため構成を簡略化させることができるアクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、ハウジングと、上記ハウジング内に内装され駆動モータにより回転・駆動されるボールねじ軸と、上記ボールねじ軸にその回転を規制された状態で螺合されたボールねじナットと、上記ボールねじナットに固着された中空ロッドと、を具備し、上記駆動モータを正・逆適宜の方向に回転させることにより上記ボールねじ軸を同方向に回転させ、それによって、上記ボールねじナット及び上記中空ロッドを上記ボールねじ軸の軸方向に進退させるアクチュエータにおいて、上記ハウジングには給油孔が設けられているとともに該給油孔には給油キャップが着脱可能に取り付けられていて、上記給油キャップにエア抜き部が設けられており、上記エア抜き部は上記給油キャップに設けられ内外を連通する通気部であり、上記通気部は内圧が作用したときに開放されるものであり、上記通気部は切込みであることを特徴とするものである。
また、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記給油キャップの上記エア抜き部の内側には凹部が設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３によるアクチュエータは、請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記凹部にはフィルタが着脱可能に内装されているものであることを特徴とするものである。

以上述べたように、本願発明の請求項１によるアクチュエータによると、ハウジングと、上記ハウジング内に内装され駆動モータにより回転・駆動されるボールねじ軸と、上記ボールねじ軸にその回転を規制された状態で螺合されたボールねじナットと、上記ボールねじナットに固着された中空ロッドと、を具備し、上記駆動モータを正・逆適宜の方向に回転させることにより上記ボールねじ軸を同方向に回転させ、それによって、上記ボールねじナット及び上記中空ロッドを上記ボールねじ軸の軸方向に進退させるアクチュエータにおいて、上記ハウジングには給油孔が設けられているとともに該給油孔には給油キャップが着脱可能に取り付けられていて、上記給油キャップにはエア抜き部が設けられているので、給油のための構成と動作時のエア抜きのための構成を簡略化させることができる。
また、請求項２によるアクチュエータによると、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記エア抜き部は上記給油キャップの内外を連通する通気部であるので、エア抜きのための構成は極めて簡単である。
また、請求項３によるアクチュエータによると、請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記通気部は常時開放されているので、動作時に確実にエア抜きを行なうことができる。
また、請求項４によるアクチュエータによると、請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記通気部は内圧が作用したときに開放されるので、エア抜き以外の場合は確実に閉じて外部からの異物の侵入防止を図ることができる。
また、請求項５によるアクチュエータによると、請求項１〜請求項４の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記給油キャップの上記エア抜き部の内側には凹部が設けられているので、給油キャップを変形させ易くなり給油孔に対する着脱が容易になる。
また、請求項６によるアクチュエータによると、請求項５記載のアクチュエータにおいて、上記凹部にはフィルタが着脱可能に内装されているものであるので、異物の侵入防止をより確実なものとすることができる。

本発明の一実施の形態を示す図で、アクチュエータの斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２のＩＩＩ部分の拡大図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図４（ａ）は給油キャップの斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ断面図である。

以下、図１乃至図４を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。
この一実施の形態によるアクチュエータ１には、図１、図２に示すようにハウジング３がある。このハウジング３は、略円筒形のフレーム５と、フレーム５の先端側（図２中左側）に被冠されたフロントキャップ７と、上記フレーム５の後端側（図２中右側）に設置されたリアブラケット９と、このリアブラケット９の後端側（図２中右側）に設置されたモータケース１１と、から構成されている。

図２に示すように、上記フレーム５の先端側（図２中左側）の外周面にはフロントキャップ取付用雄ネジ部１３が形成されており、上記フレーム５の後端側（図２中右側）の外周面にはリアブラケット取付用雄ネジ部１５が形成されている。

また、上記フロントキャップ７には貫通孔１７が形成されている。この貫通孔１７の後端側（図２中右側）は拡径されており、ここにフロントキャップ取付用雌ネジ部１９が形成されている。このフロントキャップ取付用雌ネジ部１９と上記フレーム５のフロントキャップ取付用雄ネジ部１３が螺合されることで、上記フレーム５に上記フロントキャップ７が螺合・固定される。
また、上記貫通孔１７の先端側（図２中左側）は縮径されていて、ここに軸受設置用凹部２１が形成されている。この軸受設置用凹部２１には、円筒形の滑り軸受２３が設置されている。

また、上記リアブラケット９は、リアブラケット本体２５と、このリアブラケット本体２５の外周側を被覆するジャケット２７と、から構成されている。上記リアブラケット本体２５は、例えば、ダイカスト製であり、上記ジャケット２７は、例えば、樹脂製である。

上記リアブラケット本体２５の前端側（図２中左側）には凹部２９が形成されている。この凹部２９の内周面にはリアブラケット取付用雌ネジ部３１が形成されている。このリアブラケット取付用雌ネジ部３１に上記フレーム５のリアブラケット取付用雄ネジ部１５が螺合されることで、上記フレーム５に上記リアブラケット９が取り付けられている。

また、図２及び図３に示すように、上記リアブラケット本体２５には貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３の先端側（図２中左側）は上記凹部２９に連絡されている。また、上記貫通孔３３の先端側（図２中左側）には軸受取付用凹部３５が形成されている。この軸受取付用凹部３５内には、軸受３７、３７が設置されている。これら軸受３７、３７は、それぞれ、上記軸受取付用凹部３５の内周面に当接される外輪３９と、この外輪３９の内側に設置された内輪４１と、この内輪４１と上記外輪３９との間に設置されたリテイナ４３と、このリテイナ４３に保持され上記内輪４１と上記外輪３９との間で転動される複数の鋼球４５とから構成されている。
上記貫通孔３３の先端側（図２中左側）には軸受押え４７が設置されている。この軸受押え４７と上記リアブラケット本体２５の間に上記軸受３７、３７の外輪３９、３９が固定されている。

また、上記リアブラケット本体２５の図２中上側には給油孔４９が形成されている。上記リアブラケット本体２５内の上記貫通孔３３の外周側には凹部５１が形成されており、この凹部５１を介して上記給油孔４９と上記フレーム５内部とが連通されている。

また、上記ジャケット２７の図２中上側には、上記給油孔４９よりもわずかに大きい貫通孔５３が形成されている。この貫通孔５３を介して上記給油孔４９が上記ジャケット２７の外側に露出している。

上記モータケース１１は、上記リアブラケット９の後端側（図２中右側）に設置されるモータケース本体５５と、このモータケース本体５５の後端側を閉塞する端部カバ５７から構成される。上記モータケース本体５５は、図示しない複数のボルトによって貫通されており、これらのボルトが上記リアブラケット本体２５の後端（図２中右端）に形成された図示しない雌ネジ部に螺合されることで、上記リアブラケット本体２５に固定されている。また、上記端部カバ５７も、図示しない複数のボルトによって貫通されており、これらのボルトが上記モータケース本体５５の後端（図２中右端）に形成された図示しない雌ネジ部に螺合されることで、上記モータケース本体５５に固定されている。

上記モータケース１１内には、駆動モータ５９が設置されている。この駆動モータ５９にはモータハウジング６１があり、このモータハウジング６１の内側には、ステータ６３が設置されている。このステータ６３の内側には出力軸６５が回転可能に設置されていて、この出力軸６５にはロータ６７が固着されている。

また、上記駆動モータ５９の後端側（図２中右側）にはエンコーダ６９が設置されている。このエンコーダ６９には、上記駆動モータ５９の出力軸６５の後端側（図２中右側）に固着され図示しないスケールが表示されたエンコーダホイール７１と、上記モータハウジング６１の後端側（図２中右側）に固着されたケース７３と、このケース７３内に設置され図示しない投光器と受光器が実装された電子基板７５がある。上記電子基板７５の図示しない投光器から上記エンコーダホイール７１に照射されると、上記エンコーダホイール７１によって反射された光が上記図示しない受光器によって検出される。上記図示しないスケールにより上記エンコーダホイール７１が回転されると、上記図示しない受光器によって検出される光の強さが変化し、この光の強さの変化に基づき上記出力軸６５の回転角度や回転数が検出されるようになっている。

また、上記モータケース１１内の図２中右上側には、コントローラ基板７７が設置されている。このコントローラ基板７７によって、上記駆動モータ５９の回転方向や回転速度が制御される。

上記フレーム５内には、ボールねじ軸７９が上記軸受３７、３７によって回転可能に支持された状態で設置されている。上記ボールねじ軸７９は、ボールねじ軸本体８１と、このボールねじ軸本体８１の後端側（図２中右側）に突設された支持部８３からなる。上記ボールねじ軸本体８１の外周面には螺旋溝８５が形成されている。上記支持部８３は上記軸受３７、３７の内輪４１、４１に圧入されている。また、上記支持部８３は上記軸受３７、３７から後端側（図２中右側）に突出されており、カップリング機構８７を介して上記駆動モータ５９の出力軸６５に連結されている。上記カップリング機構８７は、上記ボールねじ軸７９の支持部８３に固着されるボールねじ軸側ハブ８９と、上記駆動モータ５９の出力軸６５に固着されるモータ側ハブ９１と、上記ボールねじ軸側ハブ８９とモータ側ハブ９１との間に係合・介挿される中間ディスク９３とから構成されている。

また、上記ボールねじ軸７９にはボールねじナット９５が螺合されている。このボールねじナット９５には、略円筒形状のボールねじナット本体９７があり、このボールねじナット本体９７の内側には螺旋溝９９が形成されている。また、上記ボールねじナット本体９７には図示しない無負荷循環路が形成されている。上記ボールねじナット本体９７の後端側（図２中右側）にはフランジ部１０１が形成されている。

上記ボールねじナット本体９７の前端側（図２中左側）にはエンドキャップ１０３が設置されていて、上記ボールねじナット本体９７の後端側（図２中右側）にもエンドキャップ１０５が設置されている。上記エンドキャップ１０３、１０５にはそれぞれ図示しないリターン路が形成されている。

上記ボールねじナット本体９７の螺旋溝９９と上記ボールねじ軸本体８１の螺旋溝８５との間の空間と、上記エンドキャップ１０３の図示しないリターン路、上記図示しない無負荷循環路、及び、上記エンドキャップ１０５の図示しないリターン路には、複数の鋼球１０６が転動・循環されている。

上記ボールねじナット９５の外周側にはロッド連結部材１０７が設置されている。このロッド連結部材１０７には、ロッド連結部材本体１０９とロッド固定部材１１１がある。上記ロッド連結部材本体１０９は、その後端側（図２中右側）が略円筒形状を成しており、ここに上記ボールねじナット９５が収容・固定される。上記ボールねじナット本体９７のフランジ部１０１は上記ロッド連結部材本体１０９の後端側（図２中右側）に係合され、外側（図２中右側）からボールねじナット固定部材１１２によって固定されている。
上記ロッド連結部材本体１０９の前端側（図２中左側）は図２中上側が切り欠かれた略半円筒形状となっており、ここに上記ロッド固定部材１１１が設置されている。

また、上記ロッド連結部材１０７を介して、上記ボールねじナット９５の前端側（図２中左側）に中空ロッド１１３が連結されている。この中空ロッド１１３は略円筒形状の部材で、その後端部（図２中右側）が上記ロッド連結部材本体１０９と上記ロッド固定部材１１１によって介挿・固定されている。
また、上記中空ロッド１１３の先端（図２中左端）には、先端部材１１５が固着されていて、この先端部材１１５を介して図示しない取付対象物が取り付けられる。
また、上記中空ロッド１１３の先端側（図２中左端側）は、上記フロントキャップ７の貫通孔１７を貫通して前方側（図２中左側）に突出されている。また、上記中空ロッド１１３は上記フロントキャップ７に設置された滑り軸受２３によって摺動可能に支持されている。

また、上記ロッド連結部材本体１０９の幅方向（図２中紙面垂直方向）両側には図示しない回り止め用凸部が突出・形成されており、これら図示しない回り止め用凸部が上記フレーム５の内周面に形成された図示しないガイド溝に係合されている。このような構成により、上記ボールねじナット９５と中空ロッド１１３は上記ボールねじ軸７９が回転されても、その回転が規制され、前後方向（図２中左右方向）に移動されることになる。

また、上記リアブラケット９の給油孔４９には、給油キャップ１２１が着脱可能に設置されている。この給油キャップ１２１は、例えば、ゴム製であり、図４（ａ）に示すように、長円形の横断面形状を成しており、図４（ａ）中下側が縮径された栓部１２３、図４（ａ）中上側が拡径された蓋部１２５となっている。上記給油キャップ１２１が取り付けられた際、上記栓部１２３側が上記給油孔４９内に圧入され、上記蓋部１２５によって上記給油孔４９の開口部付近が覆われる。

上記給油キャップ１２１の図４（ａ）中上側には、エア抜き部としてのスリット１２７が形成されている。このスリット１２７は上記給油キャップ１２１の内外を連通する通気部となっている。また、図４（ｂ）に示すように、上記給油キャップ１２１の上記スリット１２７の内側部分（図４（ｂ）中下側部分）には凹部１２９が形成されている。
また、上記栓部１２３の外周側には環状凸部１３１、１３１が突出・形成されている。この環状凸部１３１、１３１は、上記栓部１２３が上記給油孔４９に圧入された際、上記給油孔４９の内周面に当接され、これにより上記給油キャップ１２１が上記給油孔４９に保持される。

また、上記凹部１２９内には、図示しないフィルタが着脱可能に設置される。このフィルタには様々な種類があり、例えば、塵埃を通過させないもの、水分を通過させないが空気は通過させるもの等、がある。

次に、この一実施の形態による作用を説明する。
まず、アクチュエータ１の動作について説明する。
駆動モータ５９によってボールねじ軸７９を正転又は逆転させると、ボールねじナット９５及び中空ロッド１１３にも回転されるように力が作用する。しかし、上記ボールねじナット９５と上記中空ロッド１１３は、ロッド連結部材１０７の図示しない回り止め用凸部とフレーム５の図示しないガイド溝によって上記ボールねじ軸７９を中心とした回転が規制されているので、上記図示しないガイド溝に沿って前進又は後退される。
また、上記ボールねじナット９５及び中空ロッド１１３が前進又は後退されると、給油キャップ１２１のスリット１２７から上記ハウジング３内に空気が出入りし、これにより上記フレーム５内の空気圧の変化が低減される。これにより、上記ボールねじナット９５及び中空ロッド１１３が円滑に前進又は後退されることになる。

また、上記給油キャップ１２１の凹部１２９内には、図示しないフィルタが着脱可能に設置され、このフィルタにより上記スリット１２７を介した空気の出入りの際に、例えば、塵埃を通過させない、水分を通過させないが空気は通過させる等様々な機能を奏する。

次に、上記ボールねじ軸７９と上記ボールねじナット９５に対する給油について説明する。
まず、上記給油キャップ１２１を取り外す。上記給油キャップ１２１は、上記スリット１２７に、例えば、マイナスドライバ等の図示しない治具を挿入し、上記給油キャップ１２１を上記ハウジング３の外側に向けて持ち上げることによって取り外される。
このようにして上記給油キャップ１２１が取り外されると、給油孔４９とリアブラケット本体２５の凹部５１を介して、上記アクチュエータ１の外部とフレーム５の内部が連通される。
次に、上記給油孔４９から図示しない給油スプレのノズルを挿入し、上記ボールねじ軸７９の表面、上記ボールねじ軸７９と上記ボールねじナット９５との間の空間、フレーム５の図示しないガイド溝、及び、上記ボールねじナット９５の図示しない回り止めと上記フレーム５の図示しないガイド溝との間の空間に図示しないグリスの供給を行う。
給油が完了したら、上記給油キャップ１２１の栓部１２３を上記給油孔４９に圧入して、上記給油キャップ１２１を取り付ける。

次に、この一実施の形態による効果について説明する。
まず、アクチュエータ１の給油孔４９には給油キャップ１２１が着脱可能に取り付けられていて、上記給油キャップ１２１にはエア抜き部としてのスリット１２７を設けたので、ハウジング３に上記給油孔４９とは別に通気孔を設ける必要はなく、給油のための構成と動作時のエア抜きのための構成を簡略化させることができる。
また、エア抜き部としてスリット１２７を形成したのみであり、構成を簡易なものとすることができる。
また、上記スリット１２７は、上記給油キャップ１２１の内外を連通する通気部であるため、エア抜きのための構成をきわめて簡単なものにすることができる。
また、上記スリット１２７は常時開放されており、アクチュエータ１の動作時に確実に上記ハウジング３内での圧力変化を上記スリット１２７を介して逃がすことができる。
また、上記給油キャップ１２１の内側には凹部１２９が設けられているので、上記給油キャップ１２１を変形させ易くなり上記給油孔４９に対する着脱が容易になる。
また、上記凹部１２９には図示しないフィルタが着脱可能に内装されているので、例えば、塵埃を通過させない、水分を通過させないが空気は通過させる等の機能を有するフィルタを用いることで、異物の侵入防止をより確実なものとすることができる。

なお、本発明は前記一実施の形態に限定されない。
上記給油キャップに設けられるスリットの形状には、円形、長円形等、様々な場合が考えられる。
また、上記給油キャップに、スリットの代わりに、エア抜き部として、例えば、切込みを入れ、弁として機能するようにしてもよい。この場合は、上記ボールねじナット及び上記中空ロッドが進退された際のみ上記ハウジング内での圧力変化により上記弁が開放され、その他の場合は上記弁が閉じられ、確実に外部からの異物の侵入防止を図ることができる。
また、上記給油キャップにフィルタが設置されない場合も考えられる。
また、給油孔がフレーム側に設けられる場合も考えられる。また、給油はスプレ以外にも、例えば、グリスガンによって行われる場合も考えられる。
その他、図示した構成は一例であり、様々な場合が考えられる。

本発明は、ロッドタイプのアクチュエータに係り、給油のための構成と動作時のエア抜きのため構成を簡略化させることができるように工夫したものに関し、例えば、産業用ロボットに用いられるアクチュエータに好適である。

１ アクチュエータ
３ ハウジング
４９ 給油孔
５９ 駆動モータ
９５ ボールねじナット
１１３ 中空ロッド
１２１ 給油キャップ
１２７ スリット（エア抜き部、通気部）
１２９ 凹部

Claims (3)

1. ハウジングと、
   上記ハウジング内に内装され駆動モータにより回転・駆動されるボールねじ軸と、
   上記ボールねじ軸にその回転を規制された状態で螺合されたボールねじナットと、
   上記ボールねじナットに固着された中空ロッドと、
   を具備し、
   上記駆動モータを正・逆適宜の方向に回転させることにより上記ボールねじ軸を同方向に回転させ、それによって、上記ボールねじナット及び上記中空ロッドを上記ボールねじ軸の軸方向に進退させるアクチュエータにおいて、
   上記ハウジングには給油孔が設けられているとともに該給油孔には給油キャップが着脱可能に取り付けられていて、
   上記給油キャップにエア抜き部が設けられており、
   上記エア抜き部は上記給油キャップに設けられ内外を連通する通気部であり、
   上記通気部は内圧が作用したときに開放されるものであり、
   上記通気部は切込みであることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   上記給油キャップの上記エア抜き部の内側には凹部が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項２記載のアクチュエータにおいて、
   上記凹部にはフィルタが着脱可能に内装されているものであることを特徴とするアクチュエータ。

Images