JP6879087B2 - 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。

回転運動と直動運動を行うアクチュエータとして、例えば特許文献１及び特許文献２に記載のアクチュエータが知られている。特許文献１及び特許文献２に記載のアクチュエータは、それぞれボールねじ及びボールスプライン有し、ボールねじのネジ軸とボールスプラインのシャフトとが連結された軸部材が用いられる。この構成では、ボールねじのナットを回転させることで軸部材に直動運動を行わせ、ボールスプラインのスプライン外筒を回転させることで軸部材に回転運動を行わせる。

特許文献１のアクチュエータは、ナット及びスプライン外筒のそれぞれにタイミングプーリを接続し、別々のモータによりタイミングプーリを回転させることでナット及びスプライン外筒を駆動する構成である。また、特許文献２のアクチュエータは、二軸一体型モータの外軸側の第２ロータにナットを固定し、ステータにスプライン外筒を固定する構成である。この構成において、ナットは、内軸側の第１ロータの内側に配置される。

特開２０１５−８０８３７号公報 特開２０１３−２３００７６号公報

特許文献１のアクチュエータは、タイミングプーリを駆動するモータを軸部材の側方に配置する構成であるため、フットプリント（専有面積）を小さくすることが困難である。特許文献２のアクチュエータは、二軸一体型モータの内軸側の第１ロータの内側にナットを配置する構成であるため、第１ロータのナットよりも大きくする必要がある。このため、フットプリントを小さくすることが困難である。また、上記のようなアクチュエータは、第２ロータを回転させる際、軸部材の連れ回りを抑制することが求められる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、フットプリントを小さくすることが可能であり、なアクチュエータを提供することを目的とする。また、本発明は、軸部材の連れ回りを防止することが可能なアクチュエータを提供することを目的とする。

本態様のアクチュエータは、ハウジングと、前記ハウジングに対して回転自在な第１ロータと、前記第１ロータの径方向外側に配置され、前記ハウジングに対して回転自在な第２ロータと、前記第１ロータの回転軸の軸線方向に前記第１ロータを貫通して配置され、前記第１ロータから前記軸線方向の一方に突出する第１部分にネジ部を有し、前記第１ロータから前記軸線方向の他方に突出する第２部分に前記軸線方向に沿った溝部を有する軸部材と、前記第１ロータに対して前記軸線方向の前記一方の外側に配置され、前記ネジ部に螺合され、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記回転軸の軸線方向に移動させるナットと、前記第１ロータに対して前記軸線方向の前記他方の外側に配置され、前記溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内し、かつ前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記第２ロータの回転軸の軸回り方向に回転させるスプライン外筒とを備える。

この構成によれば、ナット及びスプライン外筒が第１ロータに対して回転軸の軸線方向の外側に配置されるため、第１ロータ及び第２ロータを径方向について小型化することができる。これにより、フットプリントを小さくすることができる。また、スプライン外筒により、第２ロータを回転させる際の軸部材の連れ回りを抑制することが可能となる。

望ましい形態として、前記第１ロータの内径は、前記ナット及び前記スプライン外筒の外径よりも小さい。

この構成によれば、第１ロータの内径がナット及びスプライン外筒の外径よりも小さくすることにより、第１ロータ及び第２ロータを径方向について小型化することができる。

望ましい態様として、前記第２部分の先端に連結され、アームを取り付けるアーム取り付け部材を更に備える。

この構成によれば、アーム取り付け部材にアームを取り付けることで、搬送装置を構成することができる。

望ましい態様として、前記ハウジングは、前記ボールスプラインを収容し前記第２部分の一部を覆うスプライン外筒用ハウジングを有し、前記アーム取り付け部材は、前記ボールスプライン側に延びて前記スプライン外筒用ハウジングの前記軸線方向の先端を収容する筒状部を有し、前記筒状部は、前記スプライン外筒用ハウジングとの間に隙間を有する。

この構成によれば、隙間により、外部環境からのシール性を確保することができる。また、隙間においてスプライン外筒用ハウジングの回転方向に抵抗を受けるため、軸部材の回転を抑制できる。

望ましい態様として、前記ナットは、第１転がり軸受を介して前記ハウジングに支持され、前記スプライン外筒は、第２転がり軸受を介して前記ハウジングに支持される。

この構成によれば、軸部材に対して軸線方向に直交する方向に力が加えられる場合、転がり軸受を介してハウジングによりこの力を受けることができるため、ナット及びスプライン外筒の変位を抑制できる。

望ましい態様として、前記ナットに接続された負作動電磁ブレーキを更に備える。

この構成によれば、軸部材の落下を抑制できる。

本態様のアクチュエータは、ハウジングと、前記ハウジングに対して回転自在な第１ロータと、前記第１ロータの径方向外側に配置され、前記ハウジングに対して回転自在な第２ロータと、前記第１ロータの回転軸の軸線方向に前記第１ロータを貫通して配置され、前記第１ロータから前記軸線方向の一方に突出する第１部分にネジ部を有し、前記第１ロータから前記軸線方向の他方に突出する第２部分に前記軸線方向に沿った溝部を有する軸部材と、前記ネジ部に螺合され、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記回転軸の軸線方向に移動させるナットと、前記溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内し、かつ前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記第２ロータの回転軸の軸回り方向に回転させるスプライン外筒とを備える。

この構成によれば、スプライン外筒により、第２ロータを回転させる際の軸部材の連れ回りを抑制することが可能となる。

本発明によれば、省スペース化が可能なアクチュエータを提供することができる。

図１は、本実施形態のアクチュエータの部分断面図である。 図２は、図１における要部を示す要部断面図である。 図３は、図１における要部を示す要部断面図である。 図４は、回転軸と直交する平面による二軸一体型モータの断面図である。 図５は、図１に示す状態からネジ軸を上昇させた状態を示す図である。

発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態のアクチュエータの部分断面図である。図１の断面は、回転軸ＡＸを含む平面による断面であるが、後述するナット５１の内部構成は、省略している。図１の断面において、固定部材の位置を示すため、適宜、他の断面がわかるように、部分断面が示されている。図２は、図１における要部（二軸一体型モータＭＰ）を示す要部断面図である。図３は、回転軸ＡＸと直交する平面による二軸一体型モータＭＰの断面図である。図４は、図１における要部（後述するスプライン外筒用ハウジング）を示す要部断面図である。図５は、ネジ部を上昇させた状態を示す図である。

図１に示すアクチュエータ１は、例えば、ピックアンドプレース装置として用いられる。アクチュエータ１は、ワークを移送するアーム部８０と、アーム部８０を駆動する二軸一体型モータＭＰと、二軸一体型モータＭＰに接続されたボールねじ５０及びボールスプライン６０と、を有する。以下、Ｚ軸に平行な方向であって、二軸一体型モータＭＰからアーム部８０に向けた方向を上方とし、アーム部８０から二軸一体型モータＭＰに向けた方向を下方として説明する。

アーム部８０は、例えば、単一のアームのみを有する片持ちのアームである。アクチュエータ１は、例えば、アーム部８０の回転軸ＡＸをＺ方向に向けて図示略の支持台に固定されている。図１に示すように、アクチュエータ１は、アーム部８０をＺ方向（直動方向）に移動させてアーム部８０をＺ方向に上下させ、アーム部８０をＺ方向と直交する任意の平面内で、回転軸ＡＸの軸回り方向に回転あるいは回動させてワークを所望の位置に移送する。

二軸一体型モータＭＰは、ステータ１０と、第１ロータ２０と、第２ロータ３０と、ハウジング４０と、第１回転検出部１０１と、第２回転検出部１０２と、を有する。ステータ１０、第１ロータ２０及び第２ロータ３０は、回転軸ＡＸを中心として、互いに同軸に配置されている。ステータ１０は、第１ロータ２０と第２ロータ３０との間に配置されている。例えば、第１ロータ２０は、ステータ１０の径方向内側に配置され、ステータ１０に対して相対回転する。第２ロータ３０は、ステータ１０の径方向外側に配置され、ステータ１０に対して相対回転する。

ステータ１０は、ステータコア１１と、第１励磁コイル１２と、第２励磁コイル１３と、を有する。図３に示すように、ステータ１０は、回転軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。ステータコア１１は、筒状のバックヨーク１５と、バックヨーク１５の径方向内側に配置された複数の第１ティース１４と、バックヨーク１５の径方向外側に配置された複数の第２ティース１６と、を有する。

複数の第１ティース１４は、バックヨーク１５の内周に沿って並んでいる。複数の第１ティース１４は、バックヨーク１５と接続されている。第１励磁コイル１２は、第１ティース１４の周りに巻き回されている。第１励磁コイル１２は、第１ドライバ１２１と電気的に接続されている。第１ドライバ１２１は、第１励磁コイル１２に第１駆動電流Ｉ１を供給することにより、第１ロータ２０を駆動する。

第１励磁コイル１２を励磁させて得られる回転磁界は、例えば３相である。第１励磁コイル１２には、駆動信号の各位相が１２０°ずれたＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用の励磁コイルが含まれる。

複数の第２ティース１６は、バックヨーク１５の外周に沿って並んでいる。複数の第２ティース１６は、バックヨーク１５と接続されている。第２励磁コイル１３は、第２ティース１６の周りに巻き回されている。第２励磁コイル１３は、第２ドライバ１２２と電気的に接続されている。第２ドライバ１２２は、第２励磁コイル１３に第２駆動電流Ｉ２を供給することにより、第２ロータ３０を駆動する。

第２励磁コイル１３を励磁させて得られる回転磁界は、例えば３相である。第２励磁コイル１３には、駆動信号の各位相が１２０°ずれたＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用の励磁コイルが含まれる。

第１ドライバ１２１と第２ドライバ１２２は、コントローラー１２０と電気的に接続されている。コントローラー１２０は、第１ドライバ１２１と第２ドライバ１２２とを独立して制御する。コントローラー１２０は、第１駆動電流Ｉ１の電流量と第２駆動電流Ｉ２の電流量とを独立に制御する。第１駆動電流Ｉ１の電流量によって、第１ロータ２０の回転角が制御される。第２駆動電流Ｉ２の電流量によって、第２ロータ３０の回転角が制御される。コントローラー１２０は、第１ロータ２０の回転角と第２ロータ３０の回転角とを独立に制御する。

複数の第１ティース１４の軸方向長さは、複数の第２ティース１６の軸方向長さより、長い。この構造により、第１駆動電流Ｉ１の電流量と、第２駆動電流Ｉ２の電流量とが同じでも、第１ロータ２０のトルクが、第２ロータ３０のトルクよりも極端に小さくならない。第１駆動電流Ｉ１の電流量と、第２駆動電流Ｉ２の電流量とが同じ場合、第１ロータ２０のトルクが、第２ロータ３０のトルクが小さくなるように、複数の第１ティース１４の軸方向長さを、複数の第２ティース１６の軸方向長さより長くする。これにより、コントローラー１２０は、第１ロータ２０と、第２ロータ３０とを独立して制御しやすくなる。

第１ロータ２０は、第１ロータブラケット２１と、永久磁石によって構成された第１ロータコア２２と、後述のナット５１に連結される連結ブラケット２３、２４を有する。図３に示すように、第１ロータブラケット２１は、回転軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。第１ロータブラケット２１は、内径側の円筒出力軸とも言える。第１ロータ２０の内径は、後述のナット５１及びスプライン外筒６１の外形よりも小さくなっている。

第１ロータコア２２は、Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部とを有する。Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部は、回転方向に交互に等間隔で配置されている。第１ロータコア２２は、第１励磁コイル１２が第１ティース１４に励磁した回転磁界に応じて回転する。第１ロータコア２２は、第１ロータブラケット２１に外周面に貼り付けられてもよいし、第１ロータコア２２の内部に埋め込まれてもよい。

連結ブラケット２３は、筒状に形成され、第１ロータブラケット２１の内周側に配置されている。本実施形態において、連結ブラケット２３は、第１ロータブラケット２１の上端に固定され、第１ロータブラケット２１の内周に沿って下方に延びている構成である。連結ブラケット２４は、連結ブラケット２３の下端に固定され、連結ブラケット２３から下方に延びている構成である。したがって、第１ロータブラケット２１から後述のナット５１までの間は、第１ロータブラケット２１の上端から内側下方に折り返されるように連結ブラケット２３、２４が連結された構成となっている。

第２ロータ３０は、第２ロータブラケット３１と、永久磁石によって構成された第２ロータコア３２とを有する。第２ロータブラケット３１は、第２ロータコア３２の外周側に配置されている。図３に示すように、第２ロータブラケット３１は、回転軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。第２ロータブラケット３１は、外径側の円筒出力軸とも言える。 第２ロータコア３２は、Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部とを有する。Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部は、回転方向に交互に等間隔で配置されている。第２ロータコア３２は、第２励磁コイル１３が第２ティース１６に励磁した回転磁界に応じて回転する。第２ロータコア３２は、第２ロータブラケット３１に内周面に貼り付けられてもよいし、第２ロータブラケット３１の内部に埋め込まれてもよい。

第１ティース１４及び第１励磁コイル１２と、Ｚ方向において重ならない位置に、第１軸受２５が配置されている。第１軸受２５は、バックヨーク１５と、第１ロータブラケット２１との間にあり、第１ロータ２０を回転自在に支持している。第１軸受２５は、軸受２５ａ及び軸受２５ｂを有する複数組み合わせ軸受である。バックヨーク１５内には、径方向内側と、径方向外側とを分ける非磁性のスリットを設けることが望ましい。第１軸受２５は、第１ロータブラケット２１の外周にある突起部で位置決めされ、固定されている。

第２ティース１６及び第２励磁コイル１３と、Ｚ方向において重ならない位置に、第２軸受３５が配置されている。第２軸受３５は、バックヨーク１５と、第２ロータブラケット３１との間にあり、第２ロータ３０を回転自在に支持している。第２軸受３５は、軸受３５ａ及び軸受３５ｂを有する複数組み合わせ軸受である。第２軸受３５は、第２ロータブラケット３１の内周にある突起部で位置決めされ、固定されている。

第１軸受２５とＺ方向において重ならない位置に、第１回転検出部１０１が設けられている。第１回転検出部１０１は、ハウジング４０に対する第１ロータブラケット２１の回転角を検出し、コントローラー１２０（図３参照）に供給する。

第１回転検出部１０１は、例えば、レゾルバである。第１回転検出部１０１は、レゾルバステータ１０１ａと、レゾルバロータ１０１ｂと、を有する。レゾルバロータ１０１ｂは、第１ロータブラケット２１の外周面に固定されている。レゾルバステータ１０１ａは、レゾルバロータ１０１ｂの径方向において対向する位置に配置される。コントローラー１２０は、第１ロータ２０において所望の回転角を得られるように、第１回転検出部１０１の検出結果に基づいて第１駆動電流Ｉ１の電流量を調節する。

第２軸受３５とＺ方向において重ならない位置に、第２回転検出部１０２が設けられている。第２回転検出部１０２は、ハウジング４０に対する第２ロータブラケット３１の回転角を検出し、コントローラー１２０（図３参照）に供給する。

第２回転検出部１０２は、例えば、レゾルバである。第２回転検出部１０２は、レゾルバロータ１０２ａと、レゾルバステータ１０２ｂと、を有する。レゾルバロータ１０２ａは、第２ロータブラケット３１の内周面に固定されている。レゾルバロータ１０２ａは、レゾルバステータ１０２ｂの径方向において対向する位置に配置されている。コントローラー１２０は、第２ロータ３０において所望の回転角を得られるように、第２回転検出部１０２の検出結果に基づいて第２駆動電流Ｉ２の電流量を調節する。

第１回転検出部１０１と、第２回転検出部１０２とは、円環板状のカバー９９で覆われている。円環板状のカバー９９は、異物が第１回転検出部１０１と、第２回転検出部１０２との周囲に侵入しないよう、抑制している。

ボールねじ５０は、ナット５１と、ネジ軸（第１部分）５２と、不図示の転動体とを有する。ナット５１は、第１ロータブラケット２１の下方に配置されている。つまり、ナット５１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の下方の外側に配置されている。ナット５１は、第１ロータ２０と同軸に配置され、第１ロータ２０の回転とともに回転する。ナット５１は、フランジ部５１ａを有する。フランジ部５１ａは、固定部材５１ｂにより連結ブラケット２４に固定されている。ナット５１は、当該連結ブラケット２４と、連結ブラケット２３とを介して第１ロータブラケット２１に連結されている。例えば、第１ロータブラケット２１と連結ブラケット２３との間は、固定部材２６で固定されている。また、連結ブラケット２３と連結ブラケット２４との間は、固定部材２７で固定されている。固定部材２６、２７としては、例えばボルト等が用いられる。ナット５１は、連結ブラケット２３、２４により、第１ロータブラケット２１と一体に設けられる。したがって、ナット５１は、第１ロータ２０が回転する場合、第１ロータ２０と一体で回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。

ネジ軸５２は、第１ロータ２０から下方に突出している。ネジ軸５２は、ナット５１の内径側に挿入されている。ネジ軸５２は、ナット５１と螺合している。ナット５１が回転すると、回転に応じてネジ軸５２が軸方向（Ｚ方向）に移動する。ナット５１の内部には、転動体が配置される。

ボールねじ５０には、負作動電磁ブレーキ５３が設けられる。負作動電磁ブレーキ５３は、フィールド５３ａと、サイドプレート５３ｂと、アーマチュア５３ｃと、ブレーキディスク５３ｄと、電磁コイル５３ｅとを有する。フィールド５３ａ内には、不図示のコイルばねが配置されている。コイルばねは、アーマチュア５３ｃをブレーキディスク５３ｄ側に押し付ける。電磁コイル５３ｅの通電時には、コイルばねの弾性力よりも強い力でアーマチュア５３ｅがフィールド５３ａ側に引き付けられ、ブレーキディスク５３ｄが開放される。また、電磁コイル５３ｅの非通電時には、電磁コイル５３ｅによる引き付け力が作用しなくなるため、コイルばねの弾性力によりアーマチュア５３ｃがブレーキディスク５３ｄ側に急速に押し付けられる。ブレーキディスク５３ｄは、連結ブラケット２４の下方側の端部２４ａに連結されており、当該連結ブラケット２４を介してナット５１に連結される。ブレーキディスク５３ｄが開放される場合には、ナット５１が回転可能となる。また、ブレーキディスク５３ｄにアーマチュア５３ｃが押し付けられる場合には、ブレーキディスク５３ｄの回転が規制され、これによりナット５１の回転が規制される。したがって、電磁コイル５３ｅの非通電時には、ネジ軸５２の落下が抑制される。なお、負作動電磁ブレーキ５３の構成については、上記構成に限定されず、他の構成であってもよい。

ネジ軸５２の下端部には、ストッパ５４が取り付けられている。ストッパ５４は、ネジ軸５２の上昇を規制する。

ボールスプライン６０は、スプライン外筒６１と、シャフト（第２部分）６２と、不図示の転動体とを有する。スプライン外筒６１は、第２ロータブラケット３１の上方に配置されている。つまり、スプライン外筒６１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の上方の外側に配置されている。スプライン外筒６１は、第２ロータ３０と同軸に配置され、第２ロータ３０の回転とともに回転する。スプライン外筒６１は、連結ブラケット３３を介して第２ロータブラケット３１に連結されている。例えば、第２ロータブラケット３１と連結ブラケット３３との間は、固定部材３６で固定されている。固定部材３６としては、例えばボルト等が用いられる。スプライン外筒６１は、連結ブラケット３３により、第２ロータブラケット３１と一体に設けられる。したがって、スプライン外筒６１は、第２ロータ３０が回転する場合、第２ロータ３０と一体で回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。

スプライン外筒６１の上端には、連結ブラケット３４が配置されている。連結ブラケット３４は、固定部材３７により連結ブラケット３３に固定されている。固定部材３７としては、例えばボルト等が用いられる。

シャフト６２は、第１ロータ２０から上方に突出している。シャフト６２は、スプライン外筒６１の内径側に挿入されている。シャフト６２は、下端側が連結部５６を介してネジ軸５２と一体に連結されている。本実施形態においては、ネジ軸５２とシャフト６２とが連結部５６において圧入され、一体となって軸部材ＳＦを構成している。連結部５６には、ネジ軸５２とシャフト６２とを圧入する際に空気を逃がす孔部５６ａが設けられる。シャフト６２は、回転軸ＡＸの軸線方向に平行な溝部６２ａが周方向に複数並んで設けられる。シャフト６２は、上端に縮径部６２ｂを有する。縮径部６２ｂは、後述のアーム取り付け部材７０に固定される。

また、スプライン外筒６１の内周面には、シャフト６２の溝部６２ａに対応した凸部が周方向に複数並んで設けられる。シャフト６２の溝部６２ａにスプライン外筒６１の凸部が挿入されることにより、回転軸ＡＸの軸回り方向におけるスプライン外筒６１とシャフト６２との相対移動が規制され、かつ、回転軸ＡＸの軸線方向におけるスプライン外筒６１とシャフト６２との相対移動が許容される。このため、スプライン外筒６１が回転する場合、回転に応じてシャフト６２が軸方向（Ｚ方向）に移動する。また、スプライン外筒６１を回転させない状態でナット５１の回転によりネジ軸５２が回転軸ＡＸの軸線方向に移動する場合、シャフト６２がネジ軸５２と共に軸線方向に移動する。スプライン外筒６１の内部には、転動体が配置される。

ハウジング４０は、モータ用ハウジング４１と、ナット用ハウジング４２と、スプライン外筒用ハウジング４３とを有する。モータ用ハウジング４１は、例えば円筒状に形成され、二軸一体型モータＭＰを収容する。

ナット用ハウジング４２は、フランジ部４２ａと、筒状部４２ｂとを有する。フランジ部４２ａは、円環状に形成され、固定部材４４によりモータ用ハウジング４１の下端に固定される。フランジ部４２ａには、ステータコア固定ハウジング１７を固定する固定部材４５が取り付けられる。固定部材４５により、ステータコア１１がハウジング４０に対して固定される。筒状部４２ｂは、フランジ部４２ａの内周から下方に延びている。筒状部４２ｂは、ボールねじ５０のナット５１を収容する。筒状部４２ｂの下端には、負作動電磁ブレーキ５３が固定される。

また、ナット用ハウジング４２は、連結ブラケット２４との間で第３軸受（第１転がり軸受）２８を保持する。第３軸受２８は、ナット５１を回転自在に支持している。第３軸受２８は、例えば転がり軸受である。第３軸受２８は、ウェーブワッシャ２９ａ及び押さえ部材２９ｂを介してフランジ部４２ａに支持されている。第３軸受２８は、ウェーブワッシャ２９ａ及び押さえ部材２９により、筒状部４２ｂ側に押し付けられている。例えば、アーム部８０により物体を支持し、アーム部８０及び物体の荷重の重心が回転軸ＡＸと一致しない場合又はアーム部８０及び物体の回転モーメントを受ける場合には、軸部材ＳＦが回転軸ＡＸに対して傾く方向に力を受ける可能性がある。これに対して、第３軸受２８がウェーブワッシャ２９ａ及び押さえ部材２９ｂを介してナット用ハウジング４２及び固定台ＳＴで径方向に支持されているので、回転軸ＡＸの軸線方向に直交する方向へのナット５１の変位又は振動が抑制される。

スプライン外筒用ハウジング４３は、フランジ部４３ａと、第１筒状部４３ｂと、第２筒状部４３ｃとを有する。フランジ部４３ａは、円環状に形成され、固定部材４６によりモータ用ハウジング４１の上端に固定される。また、フランジ部４３ａは、固定部材４７により、固定台ＳＴに固定される。フランジ部４３ａが固定台ＳＴに固定されることにより、アクチュエータ１が固定台ＳＴに固定される。

第１筒状部４３ｂは、円筒状に形成され、フランジ部４３ａの内周から上方に延びている。第１筒状部４３ｂは、ボールスプライン６０のスプライン外筒６１を収容する。第１筒状部４３ｂは、第１段部４３ｄ及び第２段部４３ｅを介して第２筒状部４３ｃに接続される。

第１筒状部４３ｂは、第１段部４３ｄにおいて、連結ブラケット３４との間で第４軸受（第２転がり軸受）３８を保持する。第４軸受３８は、スプライン外筒６１を回転自在に支持している。第４軸受３８は、例えば転がり軸受である。第４軸受３８は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９を介して第２段部４３ｅに支持されている。第４軸受３８は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９により、連結ブラケット３４側に押し付けられている。また、第４軸受３８は、スプライン外筒用ハウジング４３及び固定台ＳＴ（図１参照）で径方向に支持されている。例えば、アーム部８０により物体を支持し、アーム部８０及び物体の荷重の重心が回転軸ＡＸと一致しない場合又はアーム部８０及び物体の回転モーメントを受ける場合には、軸部材ＳＦが回転軸ＡＸに対して傾く方向に力を受ける可能性がある。これに対して、第４軸受３８がウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９を介してスプライン外筒用ハウジング４３及び固定台ＳＴで径方向に支持されているので、回転軸ＡＸの軸線方向に直交する方向へのスプライン外筒６１の変位又は振動が抑制される。

第２段部４３ｅには、エア供給部４３ｆが設けられる。エア供給部４３ｆは、エアパージ用のエア継手を取り付け可能である。エア供給部４３ｆは、外部と、第２筒状部４３ｃとシャフト６２との間に形成される空間との間を連通する。エア供給部４３ｆには、閉塞用のボルト４３ｇが設けられている。ボルト４３ｇは、エア供給部４３ｆに着脱可能に取り付けられる。ボルト４３ｇは、エア供給部４３ｆに埃等の異物が入らないように閉塞する。

第２筒状部４３ｃは、円筒状に形成され、第１筒状部４３ｂの上端から上方に延びている。第２筒状部４３ｃは、第１筒状部４３ｂよりも径が小さい。第２筒状部４３ｃは、シャフト６２の外周面の一部を覆うように配置される。例えば、図１に示すように、回転軸ＡＸの軸線方向についての第２筒状部４３ｃの寸法は、軸部材ＳＦが最も下端に配置された状態で、第２筒状部４３ｃの上端と軸部材ＳＦの上端（シャフト６２の上端）とが面一状態となるように設定される。

アーム取り付け部材７０は、シャフト６２の先端（上端）に連結される。アーム取り付け部材７０は、連結部７１と、筒状部７２と、蓋部７３とを有する。連結部７１は、シャフト６２の縮径部６２ｂに連結される。連結部７１は、縮径部６２ｂを貫通させる貫通部７１ａと、連結部材７４を挿入する凹部７１ｂと、アーム８０を取り付けるアーム取り付け面７１ｃと、蓋部７３を取り付ける蓋部取り付け面７１ｄとを有する。

貫通部７１ａは、縮径部６２ｂの形状に対応して形成される。凹部７１ｂは、貫通部７１ａに縮径部６２ｂを挿入した状態において、縮径部６２ｂとの間に空間を形成する。この空間には、連結部材７４が配置される。連結部材７４は、対向する等しい傾斜のテーパ面が形成された凹状部材７４ａ及び凸状部材７４ｂを有する。凹状部材７４ａは、環状に形成され、凹部７１ｂの内周に接して配置される。凸状部材７４ｂは、環状に形成され、凹部７１ｂの内側に挿入される。凸状部材７４ｂの内周は、縮径部６２ｂの外周に接して配置される。連結部材７４は、固定部材７５により凸状部材７４ｂが凹状部材７４ａの内側に圧入されて固定される。これにより、凹部７１ｂの内周と凹状部材７４ａの外周との間、凹状部材７４ａのテーパ面と凸状部材７４ｂのテーパ面との間、及び、凸状部材７４ｂの内周と縮径部６２ｂの外周との間が、互いに押し付け合った状態となる。そのため、凹部７１ｂ、凹状部材７４ａ、凸状部材７４ｂ及び縮径部６２ｂの間にそれぞれ摩擦力が生じる。この摩擦力により、アーム取り付け部材７０が縮径部６２ｂに一体で連結される。

アーム取り付け面７１ｃは、アーム８０が取り付けられる。アーム取り付け面７１ｃには、アーム８０を固定するための不図示の固定部材を挿入する挿入孔７１ｅが設けられている。蓋部取り付け面７１ｄは、後述の蓋部７３が取り付けられる。

筒状部７２は、円筒状に形成され、連結部７１からスプライン外筒６１側（下方）に延びた状態で設けられる。筒状部７２は、スプライン外筒用ハウジング４３の第２筒状部４３ｃよりも外側に配置され、第２筒状部４３ｃの先端（上端）を収容する。筒状部７２は、下端部に段部７２ａを有する。段部７２ａは、内周面の下端が拡径された構成である。段部７２ａには、シール部７７が配置される。シール部７７は、筒状部７２とスプライン外筒用ハウジング４３の第２筒状部４３ｃとの間に形成される隙間を封止する。シール部７７としては、例えば断面視でＵ字状又はコ字状の部材をリング状に形成した構造等が挙げられる。シール部７７は、例えば弾性変形可能な材料を用いて形成される。シール部７７は、段部７２ａの内周面と第２筒状部４３ｃの外周面との間に当接されて弾性変形した状態で配置される。シール部７７により、シャフト６２が外部から保護された状態となる。なお、段部７２ａの下端部には、内側に突出する突起部が形成される。この突起部により、シール部７７の落下が抑制される。また、電源遮断時においては、シール部７７のシール抵抗により、シャフト６２（軸部材ＳＦ）の回転が抑制される。

また、図１及び図４に示すように、筒状部７２と第２筒状部４３ｃとの間に円筒状の隙間が形成される。この隙間により、シャフト６２と外部との間にラビリンス構造が形成されるため、防塵性及び防水性が高められる。

蓋部７３は、ボルト等の固定部材７６により連結部７１の蓋部取り付け面７１ｄに取り付けられる。蓋部７３は、シャフト６２の縮径部６２ｂを外部環境から保護する。

アクチュエータ１において、アーム８０を回転軸ＡＸの軸線方向（Ｚ方向）に移動させる場合、コントローラー１２０は、第２ロータ３０を回転させることなく、第１ロータ２０を回転軸ＡＸの軸回り方向の一方又は他方に回転させる。この場合、第１ロータ２０の回転に伴ってボールねじ５０のナット５１が一体となって回転する。ナット５１の回転により、ナット５１とネジ軸５２とが回転軸ＡＸの軸回り方向に相対的に回転するため、ネジ軸５２がＺ方向に移動する。ネジ軸５２の移動により、ネジ軸５２と一体に連結されたシャフト６２、つまり軸部材ＳＦがＺ方向に移動する。軸部材ＳＦの移動により、シャフト６２の上端に連結されたアーム取り付け部材７０及びアーム８０がＺ方向に移動する。軸部材ＳＦを上方に移動させる場合、図５に示すように、ネジ軸５２の下端のストッパ５４が連結ブラケット２４の下端に当接し、軸部材ＳＦの上方への移動が規制される。また、軸部材ＳＦを下方に移動させる場合、図１及び図４に示すように、連結部７１がスプライン外筒用ブラケット４３の第２筒状部４３ｃの上端に当接し、軸部材ＳＦの下方への移動が規制される。

アクチュエータ１において、アーム８０を回転軸ＡＸの軸線周り方向に移動させる場合、コントローラー１２０は、第１ロータ２０及び第２ロータ３０を同期させて回転させる。この場合、第１ロータ２０の回転に伴ってボールねじ５０のナット５１が一体となって回転する。また、第２ロータ３０の回転に伴ってボールスプライン６０のスプライン外筒６１が一体となって回転する。スプライン外筒６１の回転により、シャフト６２がスプライン外筒６１と一体で回転する。シャフト６２の回転により、シャフト６２と連結されたネジ軸６２、つまり軸部材ＳＦが回転する。したがって、ボールねじ５０においては、ナット５１とネジ軸５２とが相対的に回転することが無く、ボールねじ５０のネジ軸５２はナット５１に対してＺ方向に移動しない。つまり、軸部材ＳＦは、Ｚ方向に移動することなく、回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。この軸部材ＳＦの回転により、アーム取り付け部材７０及びアーム８０が回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。

以上説明した本実施形態のアクチュエータ１は、ハウジング４０と、第１ロータ２０と、第２ロータ３０と、軸部材ＳＦ（ネジ軸５２及びシャフト６２）と、ナット５１と、スプライン外筒６１と、を備える。第１ロータ２０は、ハウジング４０に対して回転自在である。第２ロータ３０は、第１ロータ２０の径方向外側に配置され、ハウジング４０に対して回転自在である。軸部材ＳＦは、第１ロータ２０の回転軸ＡＸの軸線方向に第１ロータ２０を貫通して配置され、第１ロータ２０から軸線方向の一方に突出するネジ軸５２を有し、第１ロータ２０から軸線方向の他方に突出するシャフト６２に軸線方向に沿った溝部６２ａを有する。ナット５１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の下方の外側に配置され、ネジ軸５２に螺合され、第１ロータ２０と共に回転して軸部材ＳＦを回転軸ＡＸの軸線方向に移動させる。スプライン外筒６１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の上方の外側に配置され、溝部６２ａに沿って軸部材ＳＦを軸線方向に案内し、かつ第２ロータ３０と共に回転して軸部材ＳＦを第２ロータ３０の回転軸ＡＸの軸回り方向に回転させる。

この構成によれば、ナット５１及びスプライン外筒６１が第１ロータ２０に対して回転軸ＡＸの軸線方向の外側に配置されるため、第１ロータ２０及び第２ロータ３０を径方向について小型化することができる。これにより、フットプリントを小さくすることができる。また、スプライン外筒６１により、第２ロータ３０を回転させる際の軸部材ＳＦの連れ回りを抑制することが可能となる。

本実施形態のアクチュエータ１は、第１ロータ２０の内径は、ナット５１及びスプライン外筒６１の外径よりも小さい。この構成によれば、第１ロータ２０及び第２ロータ３０を径方向について小型化することができる。

本実施形態のアクチュエータ１は、シャフト６２の先端に連結され、アーム８０を取り付けるアーム取り付け部材７０を更に備える。この構成によれば、アーム取り付け部材７０にアーム８０を取り付けることで、搬送装置を構成することができる。

本実施形態のアクチュエータ１において、ハウジング４０は、スプライン外筒６１を収容しシャフト６２の一部を覆うスプライン外筒用ハウジング４３を有し、アーム取り付け部材７０は、スプライン外筒６１側に延びてスプライン外筒用ハウジング４３の軸線方向の先端を収容する筒状部７２を有し、筒状部７２は、スプライン外筒用ハウジング４３との間でシャフト６２を封止する隙間７２ｂを有する。この構成によれば、外部環境からのシール性を確保することができる。

本実施形態のアクチュエータ１は、ナット５１は、第３軸受２８を介してハウジング４０に支持され、スプライン外筒６１は、第４軸受３８を介してハウジング４０に支持される。この構成によれば、ナット５１及びスプライン外筒６１の変位を抑制できる。

本実施形態のアクチュエータ１は、ナット５１に接続された負作動電磁ブレーキ５３を更に備える。この構成によれば、軸部材ＳＦの落下を抑制できる。

また、本実施形態のアクチュエータ１は、ハウジング４０と、第１ロータ２０と、第２ロータ３０と、軸部材ＳＦ（ネジ軸５２及びシャフト６２）と、ナット５１と、スプライン外筒６１と、を備える。第１ロータ２０は、ハウジング４０に対して回転自在である。第２ロータ３０は、第１ロータ２０の径方向外側に配置され、ハウジング４０に対して回転自在である。軸部材ＳＦは、第１ロータ２０の回転軸ＡＸの軸線方向に第１ロータ２０を貫通して配置され、第１ロータ２０から軸線方向の一方に突出するネジ軸５１を有し、第１ロータ２０から軸線方向の他方に突出するシャフト６２に軸線方向に沿った溝部６２ａを有する。ナット５１は、ネジ軸５２に螺合され、第１ロータ２０と共に回転して軸部材ＳＦを回転軸ＡＸの軸線方向に移動させる。スプライン外筒６１は、溝部６２ａに沿って軸部材ＳＦを軸線方向に案内し、かつ第２ロータ３０と共に回転して軸部材ＳＦを第２ロータ３０の回転軸ＡＸの軸回り方向に回転させる。

この構成によれば、スプライン外筒６１により、第２ロータ３０を回転させる際の軸部材ＳＦの連れ回りを抑制することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。例えば、上記の実施形態では、第１ロータ２０及び第２ロータ３０の回転子として、ＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型の回転子が用いられたが、第１ロータ２０及び第２ロータ３０の回転子として、ＶＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型の回転子が用いられてもよい。

また、上記の実施形態では、内側の第１ロータ２０にボールねじ５０のナット５１を連結し、外側の第２ロータ３０にボールスプライン６０のスプライン外筒６１を連結する構成としたが、これに限定されない。例えば、内側の第１ロータ２０にボールスプライン６０のスプライン外筒６１を連結し、外側の第２ロータ３０にボールねじ５０のナット５１を連結する構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、二軸一体型モータＭＰに対して上側にボールスプライン６０が配置され、下側にボールねじ５０が配置された構成としたが、これに限定されない。例えば、二軸一体型モータＭＰに対して上側にボールねじ５０が配置され、下側にボールスプライン６０が配置された構成としてもよい。

１ アクチュエータ
１０ ステータ
２０ 第１ロータ
２８ 第３軸受
３０ 第２ロータ
３８ 第４軸受
４０ ハウジング
４１ モータ用ハウジング
４２ ナット用ハウジング
４２ａ，４３ａ フランジ部
４２ｂ，７２ 筒状部
４３ スプライン外筒用ハウジング
４３ｂ 第１筒状部
４３ｃ 第２筒状部
５０ ボールねじ
５１ ナット
５２ ネジ軸
５３ 負作動電磁ブレーキ
５４ ストッパ
５６，７１ 連結部
６０ ボールスプライン
６１ スプライン外筒
６２ シャフト
６２ａ 溝部
６２ｂ 縮径部
７０ アーム取り付け部材
７２ａ 段部
７２ｂ 隙間
７４ 連結部材
７４ａ 凹状部材
７４ｂ 凸状部材
８０ アーム部，アーム
９９ カバー
１０１ａ，１０２ｂ レゾルバステータ
１０１ｂ，１０２ａ レゾルバロータ
１２０ コントローラー
１２１ 第１ドライバ
１２２ 第２ドライバ
ＡＸ 回転軸
Ｉ１ 第１駆動電流
Ｉ２ 第２駆動電流
ＳＦ 軸部材
ＭＰ 二軸一体型モータ
ＳＴ 固定台

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに対して回転自在な第１ロータと、
   前記第１ロータの径方向外側に配置され、前記ハウジングに対して回転自在な第２ロータと、
   前記第１ロータの回転軸の軸線方向に前記第１ロータを貫通して配置され、前記第１ロータから前記軸線方向の一方に突出する第１部分にネジ部を有し、前記第１ロータから前記軸線方向の他方に突出する第２部分に前記軸線方向に沿った溝部を有する軸部材と、
   前記第１ロータに対して前記軸線方向の前記一方の外側に配置され、前記ネジ部に螺合され、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記回転軸の軸線方向に移動させるナットと、
   前記第１ロータに対して前記軸線方向の前記他方の外側に配置され、前記溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内し、かつ前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記第２ロータの回転軸の軸回り方向に回転させるスプライン外筒と、
   前記第２部分の先端に連結され、アームを取り付けるアーム取り付け部材と
   を備え、
   前記ハウジングは、前記スプライン外筒を収容し前記第２部分の一部を覆うスプライン外筒用ハウジングを有し、
   前記アーム取り付け部材は、前記スプライン外筒側に延びて前記スプライン外筒用ハウジングの前記軸線方向の先端を収容する筒状部を有し、
   前記筒状部は、前記スプライン外筒用ハウジングとの間に隙間を有する
   アクチュエータ。
2. 前記第１ロータの内径は、前記ナット及び前記スプライン外筒の外径よりも小さい
   請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記ナットは、第１転がり軸受を介して前記ハウジングに支持され、
   前記スプライン外筒は、第２転がり軸受を介して前記ハウジングに支持される
   請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記ナットに接続された負作動電磁ブレーキを更に備える
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

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