JP6918598B2 - Actuator and actuator unit - Google Patents

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    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors

Description

本発明は、アクチュエータ及びアクチュエータユニットに関するものである。 The present invention relates to an actuator and an actuator unit.

下記特許文献１には、アクチュエータの一つとして、主軸先端の工具ホルダにクーラントを供給するように構成した主軸装置が開示されている。この主軸装置は、主軸ヘッドに回転可能に設けられた主軸の先端に工具ホルダが装着され、軸方向移動により工具ホルダをクランプ、アンクランプするドローバーを主軸に設け、工具ホルダにクーラントを供給可能なクーラント供給孔をドローバーに設け、クーラント供給孔にクーラント供給装置からのクーラントを流通可能なロータリージョイントをドローバー後端に接続し、ロータリージョイントにホースを介してクーラント供給装置を接続して成る、軸芯給油方式の主軸装置である。 Patent Document 1 below discloses a spindle device configured to supply coolant to a tool holder at the tip of the spindle as one of the actuators. In this spindle device, a tool holder is attached to the tip of a spindle rotatably provided on the spindle head, and a drawbar for clamping and unclamping the tool holder by moving in the axial direction is provided on the spindle, and coolant can be supplied to the tool holder. A shaft core consisting of a coolant supply hole provided in the drawbar, a rotary joint capable of flowing coolant from the coolant supply device is connected to the rear end of the drawbar, and the coolant supply device is connected to the rotary joint via a hose. It is a refueling type spindle device.

特開２０１１−４５９８０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-45980

ところで、上記従来技術のように、回転するシャフト（主軸）に対してホース（流体流路）を接続する場合には、ロータリージョイントを取り付ける必要がある。しかしながら、ロータリージョイントを取り付けると、シャフトだけでなくロータリージョイントを動かすために、推力・トルクが大きいモータを選択しなければならない。また、ロータリージョイントに接続されたホースに流体が供給され、ホースが硬くなると、シャフトに衝撃や抵抗が加わり、アクチュエータの動作に影響が出る虞がある。また、ロータリージョイントは部品数が多く壊れやすいため、メンテナンスの頻度が高くなるという問題がある。 By the way, when connecting a hose (fluid flow path) to a rotating shaft (spindle) as in the above-mentioned prior art, it is necessary to attach a rotary joint. However, when a rotary joint is attached, a motor with a large thrust and torque must be selected in order to move not only the shaft but also the rotary joint. Further, when fluid is supplied to the hose connected to the rotary joint and the hose becomes stiff, an impact or resistance is applied to the shaft, which may affect the operation of the actuator. Further, since the rotary joint has a large number of parts and is fragile, there is a problem that the frequency of maintenance is high.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロータリージョイントを使用せずにシャフトと流体流路とを接続でき、推力・トルク及び動作に対する影響が少ないアクチュエータ及びアクチュエータユニットの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an actuator and an actuator unit which can connect a shaft and a fluid flow path without using a rotary joint and have little influence on thrust, torque and operation. do.

上記の課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、先端部に中空孔が設けられたシャフトと、前記シャフトが摺動可能に挿通されたハウジングと、を有し、前記ハウジングには、流体流路接続孔と、前記流体流路接続孔と連通して前記シャフトの外周面を囲う内部空間と、が設けられ、前記内部空間に囲まれた前記シャフトの外周面には、前記中空孔と連通する連通孔が設けられており、前記ハウジングは、前記流体流路接続孔が径方向に設けられた筒状のハウジング本体と、前記ハウジング本体の両端開口部を閉塞する一対の蓋体と、前記ハウジング本体と一対の蓋体との間に介在するシール体と、前記シール体に設けられ、前記シャフトを摺動可能に支持する摺動リングと、を有する、という構成を採用する。 In order to solve the above problems, the actuator of the present invention has a shaft having a hollow hole at the tip thereof and a housing through which the shaft is slidably inserted, and the housing has a fluid. A flow path connection hole and an internal space that communicates with the fluid flow path connection hole and surrounds the outer peripheral surface of the shaft are provided, and the outer peripheral surface of the shaft surrounded by the internal space has the hollow hole. A communication hole for communication is provided, and the housing includes a tubular housing body in which the fluid flow path connection hole is provided in the radial direction, and a pair of lids that close the openings at both ends of the housing body. A configuration is adopted in which a seal body interposed between the housing body and the pair of lids and a sliding ring provided on the seal body and slidably supporting the shaft are provided.

また、本発明のアクチュエータユニットは、先に記載のアクチュエータが、前記シャフトの軸方向と直交する方向に複数積層され、前記流体流路接続孔が、前記シャフトの軸方向及び前記アクチュエータの積層方向と直交する方向に設けられている、という構成を採用する。 Further, in the actuator unit of the present invention, a plurality of the actuators described above are stacked in a direction orthogonal to the axial direction of the shaft, and the fluid flow path connection hole is aligned with the axial direction of the shaft and the stacking direction of the actuator. A configuration is adopted in which the actuators are provided in orthogonal directions.

本発明によれば、ロータリージョイントを使用せずにシャフトと流体流路とを接続でき、推力・トルク及び動作に対する影響が少なくなる。 According to the present invention, the shaft and the fluid flow path can be connected without using a rotary joint, and the influence on the thrust / torque and the operation is reduced.

本発明の実施形態におけるアクチュエータユニットの外観斜視図である。It is external perspective view of the actuator unit in embodiment of this invention. 図１に示すアクチュエータユニットが備えるアクチュエータの内部構成図である。It is an internal block diagram of the actuator included in the actuator unit shown in FIG. 本発明の実施形態におけるシャフトハウジングの外観斜視図である。It is external perspective view of the shaft housing in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるシャフトハウジングの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the shaft housing in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるシャフトハウジングの軸方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axial direction of the shaft housing in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、省略した部分がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below are described by way of example in order to better understand the gist of the invention, and are not limited to the present invention unless otherwise specified. Further, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easy to understand, the main parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Not necessarily. In addition, in order to make the features of the present invention easy to understand, some parts have been omitted for convenience.

図１は、本発明の実施形態におけるアクチュエータユニット１００の外観斜視図である。図２は、図１に示すアクチュエータユニット１００が備えるアクチュエータ１の内部構成図である。
図１に示すように、アクチュエータユニット１００は、複数のアクチュエータ１が積層されて構成されている。アクチュエータ１は、シャフト１０を移動させるアクチュエータ本体２と、シャフト１０にエア（流体）を供給するカートリッジ部３と、を有する。 FIG. 1 is an external perspective view of the actuator unit 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is an internal configuration diagram of the actuator 1 included in the actuator unit 100 shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the actuator unit 100 is configured by stacking a plurality of actuators 1. The actuator 1 has an actuator main body 2 for moving the shaft 10 and a cartridge unit 3 for supplying air (fluid) to the shaft 10.

なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。シャフト１０が延びる軸方向をＺ軸方向、シャフト１０の軸方向と直交したアクチュエータ１の積層方向をＹ軸方向、シャフト１０の軸方向及びアクチュエータ１の積層方向とそれぞれ直交する方向をＸ軸方向とする。 In the following description, the XYZ Cartesian coordinate system may be set, and the positional relationship of each member may be described with reference to the XYZ Cartesian coordinate system. The axial direction in which the shaft 10 extends is the Z-axis direction, the stacking direction of the actuator 1 orthogonal to the axial direction of the shaft 10 is the Y-axis direction, and the axial direction of the shaft 10 and the direction orthogonal to the stacking direction of the actuator 1 are the X-axis directions. do.

アクチュエータ本体２は、図２に示すように、シャフト１０と、シャフト１０をその軸線Ｏ回りに回転させる回転モータ２０（動力伝達部）と、シャフト１０を軸線Ｏに沿った軸方向（Ｘ軸方向）に直動させる直動モータ３０と、回転モータ２０及び直動モータ３０等の駆動部を収容する駆動部ハウジング４０と、駆動部ハウジング４０のＺ軸方向の下端面に接続され、シャフト１０が摺動可能に挿通されたシャフトハウジング５０（ハウジング）と、を有する。 As shown in FIG. 2, the actuator main body 2 includes a shaft 10, a rotary motor 20 (power transmission unit) that rotates the shaft 10 around its axis O, and an axial direction (X-axis direction) along the axis O of the shaft 10. ), The drive unit housing 40 that houses the drive units such as the rotary motor 20 and the linear motion motor 30, and the shaft 10 connected to the lower end surface of the drive unit housing 40 in the Z-axis direction. It has a shaft housing 50 (housing) that is slidably inserted.

シャフト１０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びており、回転モータ２０及び直動モータ３０によって、鉛直方向に直動すると共に、鉛直方向に延びる軸線Ｏ回りに回転する。シャフト１０の先端部１０Ａには、中空孔１１が設けられている。このシャフト１０の先端部１０Ａには、工具や吸着パッド等の図示しないアプリケーション装置が取り付けられる。本実施形態では、シャフト１０の先端部１０Ａに図示しない吸着パッドが取り付けられ、ワークＷをピックアップし、所定の場所に載置する所謂ピック＆プレイス動作を行うようになっている。 The shaft 10 extends in the vertical direction (Z-axis direction), and is linearly moved in the vertical direction by the rotary motor 20 and the linear motion motor 30, and is rotated around the axis O extending in the vertical direction. A hollow hole 11 is provided in the tip portion 10A of the shaft 10. An application device (not shown) such as a tool or a suction pad is attached to the tip portion 10A of the shaft 10. In the present embodiment, a suction pad (not shown) is attached to the tip portion 10A of the shaft 10, and a so-called pick-and-place operation of picking up the work W and placing it in a predetermined place is performed.

シャフト１０の先端部１０Ａと反対の基端部１０Ｂ側は、駆動部ハウジング４０に収容されている。駆動部ハウジング４０に収容されたシャフト１０の基端部１０Ｂ側には、例えば、軸方向に延びる図示しないスプライン溝が設けられている。回転モータ２０は、当該スプライン溝に係合する図示しないスプラインナット（回転子）と、当該スプラインナットを回転させる固定子とを有する。回転モータ２０の固定子は、駆動部ハウジング４０に固定され、シャフト１０のスプライン軸に係合したスプラインナット（回転子）を回転させることで、シャフト１０の軸方向の移動を許容しつつ、シャフト１０を軸線Ｏ回りに回転させるようになっている。 The base end portion 10B side opposite to the tip end portion 10A of the shaft 10 is housed in the drive unit housing 40. For example, a spline groove (not shown) extending in the axial direction is provided on the base end portion 10B side of the shaft 10 housed in the drive portion housing 40. The rotary motor 20 has a spline nut (rotor) (not shown) that engages with the spline groove and a stator that rotates the spline nut. The stator of the rotary motor 20 is fixed to the drive unit housing 40, and by rotating a spline nut (rotor) engaged with the spline shaft of the shaft 10, the shaft 10 is allowed to move in the axial direction. 10 is rotated around the axis O.

直動モータ３０は、駆動部ハウジング４０に固定された固定子３１と、固定子３１によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動する可動子３２と、を有する。例えば、固定子３１には図示しない複数のコイルが設けられ、可動子３２には図示しない複数の永久磁石が設けられている。コイルは、鉛直方向に沿って所定ピッチで配置され、且つ、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルを一組として複数組設けられている。本実施形態では、これらＵ、Ｖ、Ｗ相のコイルに三相電機子電流を流すことによって直線的に移動する移動界磁を発生させ、固定子３１に対して可動子３２を直線的に移動させるようになっている。 The linear motor 30 has a stator 31 fixed to the drive unit housing 40 and a mover 32 that is moved in the vertical direction (Z-axis direction) by the stator 31. For example, the stator 31 is provided with a plurality of coils (not shown), and the mover 32 is provided with a plurality of permanent magnets (not shown). The coils are arranged at a predetermined pitch along the vertical direction, and a plurality of sets of three U, V, and W phase coils are provided as one set. In the present embodiment, a moving field that moves linearly is generated by passing a three-phase armature current through these U, V, and W phase coils, and the mover 32 moves linearly with respect to the stator 31. It is designed to let you.

直動モータ３０とシャフト１０は、直動テーブル３３を介して連結されている。直動テーブル３３は、複数の直動案内装置３４によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に案内されている。直動案内装置３４は、駆動部ハウジング４０に固定された軌道レール３４ａと、軌道レール３４ａに組み付けられたスライダブロック３４ｂと、を有する。軌道レール３４ａは、鉛直方向に延びており、スライダブロック３４ｂは、軌道レール３４ａに沿って鉛直方向に移動可能とされている。 The linear motion motor 30 and the shaft 10 are connected via a linear motion table 33. The linear motion table 33 is guided in the vertical direction (Z-axis direction) by a plurality of linear motion guide devices 34. The linear motion guide device 34 has a track rail 34a fixed to the drive unit housing 40 and a slider block 34b assembled to the track rail 34a. The track rail 34a extends in the vertical direction, and the slider block 34b is movable in the vertical direction along the track rail 34a.

直動テーブル３３は、スライダブロック３４ｂに固定され、スライダブロック３４ｂと共に鉛直方向に移動可能とされている。この直動テーブル３３は、直動モータ３０の可動子３２と連結アーム３５を介して連結されている。また、直動テーブル３３は、シャフト１０と連結アーム３６（動力伝達部）を介して連結されている。なお、連結アーム３６には、シャフト１０を回転可能に支持する図示しない軸受が設けられ、シャフト１０の基端部１０Ｂには、シャフト１０の落下を防止する抜け止め３７が設けられている。 The linear motion table 33 is fixed to the slider block 34b and is movable in the vertical direction together with the slider block 34b. The linear motion table 33 is connected to the mover 32 of the linear motion motor 30 via a connecting arm 35. Further, the linear motion table 33 is connected to the shaft 10 via a connecting arm 36 (power transmission unit). The connecting arm 36 is provided with a bearing (not shown) that rotatably supports the shaft 10, and the base end portion 10B of the shaft 10 is provided with a retaining 37 for preventing the shaft 10 from falling.

駆動部ハウジング４０は、図１に示すように、鉛直方向に延びる板状の直方体形状を有する。具体的に、駆動部ハウジング４０は、Ｚ軸方向の寸法がＸ軸方向の寸法よりも長く、Ｘ軸方向の寸法がＹ軸方向の寸法よりも長い。すなわち、駆動部ハウジング４０は、アクチュエータ１の積層方向（Ｙ軸方向）における寸法が最も小さくなっている。この駆動部ハウジング４０のＺ軸方向の上端面には、回転モータ２０や直動モータ３０を駆動させる電源や信号線等を含んだコネクタ４１が接続されている。また、この駆動部ハウジング４０のＸ軸方向の側端面には、カートリッジ部３のカートリッジハウジング６０が着脱可能に固定されている。 As shown in FIG. 1, the drive unit housing 40 has a plate-shaped rectangular parallelepiped shape extending in the vertical direction. Specifically, the drive unit housing 40 has a dimension in the Z-axis direction longer than the dimension in the X-axis direction and a dimension in the X-axis direction longer than the dimension in the Y-axis direction. That is, the drive unit housing 40 has the smallest dimensions in the stacking direction (Y-axis direction) of the actuator 1. A connector 41 including a power supply, a signal line, and the like for driving the rotary motor 20 and the linear motor 30 is connected to the upper end surface of the drive unit housing 40 in the Z-axis direction. Further, the cartridge housing 60 of the cartridge unit 3 is detachably fixed to the side end surface of the drive unit housing 40 in the X-axis direction.

カートリッジハウジング６０は、駆動部ハウジング４０と同様に、鉛直方向に延びる板状の直方体形状を有する。カートリッジハウジング６０は、Ｚ軸方向の寸法が駆動部ハウジング４０のＺ軸方向の寸法よりも短いが、駆動部ハウジング４０と同様に、Ｚ軸方向の寸法がＸ軸方向の寸法よりも長く、Ｘ軸方向の寸法がＹ軸方向の寸法よりも長い。すなわち、カートリッジハウジング６０は、アクチュエータ１の積層方向（Ｙ軸方向）における寸法が最も小さくなっている。このカートリッジハウジング６０のＹ軸方向の寸法は、駆動部ハウジング４０のＹ軸方向の寸法以下とされている。 The cartridge housing 60 has a plate-shaped rectangular parallelepiped shape extending in the vertical direction, similarly to the drive unit housing 40. The cartridge housing 60 has a dimension in the Z-axis direction shorter than the dimension in the Z-axis direction of the drive unit housing 40, but like the drive unit housing 40, the dimension in the Z-axis direction is longer than the dimension in the X-axis direction. The axial dimension is longer than the Y-axis dimension. That is, the cartridge housing 60 has the smallest dimensions in the stacking direction (Y-axis direction) of the actuator 1. The dimension of the cartridge housing 60 in the Y-axis direction is equal to or less than the dimension of the drive unit housing 40 in the Y-axis direction.

カートリッジハウジング６０の内部には、図２に示すように、エア制御機構６１が収容されている。エア制御機構６１は、図示しない複数の電磁弁を有し、シャフト１０の先端部１０Ａからの中空孔１１を介したエアの吸引、また、ワークＷの脱着のためのエアの吐出または真空破壊等を制御するようになっている。エア制御機構６１は、カートリッジハウジング６０のＺ軸方向の上端面に設けられたエア用コネクタ６２と接続されると共に、カートリッジハウジング６０のＺ軸方向の下端面に設けられたエアチューブコネクタ６３と接続されている。エア用コネクタ６２は、エアを吸引する図示しないポンプと接続され、エアチューブコネクタ６３は、エアチューブ６４（流体流路）を介してシャフトハウジング５０に設けられたエアチューブ接続孔５１（流体流路接続孔）と接続されている。 As shown in FIG. 2, the air control mechanism 61 is housed inside the cartridge housing 60. The air control mechanism 61 has a plurality of solenoid valves (not shown), sucks air from the tip portion 10A of the shaft 10 through the hollow hole 11, discharges air for attaching / detaching the work W, vacuum breaks, and the like. Is designed to control. The air control mechanism 61 is connected to an air connector 62 provided on the upper end surface of the cartridge housing 60 in the Z-axis direction, and is connected to an air tube connector 63 provided on the lower end surface of the cartridge housing 60 in the Z-axis direction. Has been done. The air connector 62 is connected to a pump (not shown) that sucks air, and the air tube connector 63 is provided with an air tube connection hole 51 (fluid flow path) provided in the shaft housing 50 via the air tube 64 (fluid flow path). It is connected to the connection hole).

図３は、本発明の実施形態におけるシャフトハウジング５０の外観斜視図である。図４は、本発明の実施形態におけるシャフトハウジング５０の分解斜視図である。図５は、本発明の実施形態におけるシャフトハウジング５０の軸方向に沿った断面図である。
図３及び図５に示すように、シャフトハウジング５０には、シャフト１０が摺動可能に挿通されている。このシャフトハウジング５０には、エアチューブ接続孔５１と、エアチューブ接続孔５１と連通してシャフト１０の外周面１０ａを囲う内部空間５２と、が設けられている。 FIG. 3 is an external perspective view of the shaft housing 50 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view of the shaft housing 50 according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the shaft housing 50 according to the embodiment of the present invention along the axial direction.
As shown in FIGS. 3 and 5, the shaft 10 is slidably inserted into the shaft housing 50. The shaft housing 50 is provided with an air tube connection hole 51 and an internal space 52 that communicates with the air tube connection hole 51 and surrounds the outer peripheral surface 10a of the shaft 10.

シャフトハウジング５０は、図４及び図５に示すように、ハウジング本体５３と、一対の蓋体５４と、シール体５５と、摺動リング５６と、を有する。ハウジング本体５３は、貫通孔５３ａが設けられた筒状体である。この貫通孔５３ａには、その径方向においてエアチューブ接続孔５１が連通している。エアチューブ接続孔５１は、ハウジング本体５３の長手方向（Ｚ軸方向）における中央部に設けられており、ハウジング本体５３の内外を連通させている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the shaft housing 50 includes a housing main body 53, a pair of lid bodies 54, a seal body 55, and a sliding ring 56. The housing body 53 is a tubular body provided with a through hole 53a. An air tube connection hole 51 communicates with the through hole 53a in the radial direction thereof. The air tube connection hole 51 is provided in the central portion of the housing body 53 in the longitudinal direction (Z-axis direction), and communicates the inside and outside of the housing body 53.

一対の蓋体５４は、ハウジング本体５３の両端開口部を閉塞し、内部空間５２を形成するものである。ハウジング本体５３の両端開口部には、貫通孔５３ａよりも径が大きい円環状の段付き溝５３ｂが設けられている。一方、蓋体５４には、段付き溝５３ｂに嵌合する円環状の嵌合突起５４ｂが設けられている。この蓋体５４の中央部には、シャフト１０が挿通される貫通孔５４ａが、嵌合突起５４ｂを貫通して設けられている。一対の蓋体５４は、嵌合突起５４ｂによってハウジング本体５３の両端開口部に嵌合し、また、図示しないボルト等によってハウジング本体５３に対し固定されている。 The pair of lids 54 close the openings at both ends of the housing body 53 to form an internal space 52. The openings at both ends of the housing body 53 are provided with an annular stepped groove 53b having a diameter larger than that of the through hole 53a. On the other hand, the lid 54 is provided with an annular fitting projection 54b that fits into the stepped groove 53b. A through hole 54a through which the shaft 10 is inserted is provided in the central portion of the lid 54 so as to penetrate the fitting projection 54b. The pair of lids 54 are fitted to the openings at both ends of the housing body 53 by fitting protrusions 54b, and are fixed to the housing body 53 by bolts or the like (not shown).

シール体５５は、ハウジング本体５３と一対の蓋体５４との間に介在し、両者の隙間を気密にシールするものである。本実施形態のシール体５５は、円環状のＯリングであり、ハウジング本体５３の段付き溝５３ｂに配置され、蓋体５４の嵌合突起５４ｂによって軸方向（Ｚ軸方向）に押しつぶされる。このシール体５５の内径側には、摺動リング５６が設けられている。摺動リング５６は、シャフト１０を摺動可能に支持するものであり、シール体５５が軸方向に押しつぶされることによって、シャフト１０の外周面１０ａに押圧される。これによって、シャフト１０の外周面１０ａと摺動リング５６との隙間からの空気漏れが抑制される。 The seal body 55 is interposed between the housing body 53 and the pair of lids 54, and airtightly seals the gap between the two. The seal body 55 of the present embodiment is an annular O-ring, is arranged in the stepped groove 53b of the housing body 53, and is crushed in the axial direction (Z-axis direction) by the fitting projection 54b of the lid body 54. A sliding ring 56 is provided on the inner diameter side of the seal body 55. The sliding ring 56 slidably supports the shaft 10, and when the seal body 55 is crushed in the axial direction, the sliding ring 56 is pressed against the outer peripheral surface 10a of the shaft 10. As a result, air leakage from the gap between the outer peripheral surface 10a of the shaft 10 and the sliding ring 56 is suppressed.

図５に示すように、シャフトハウジング５０の内部空間５２に囲まれたシャフト１０の外周面１０ａには、中空孔１１と連通する連通孔１２が設けられている。本実施形態の連通孔１２は、シャフト１０を径方向に十字に貫通しており、シャフト１０の外周面１０ａに４つ開口している。なお、連通孔１２は、１つであってもよい。中空孔１１は、シャフト１０を軸方向に貫通しておらず、シャフト１０の先端部１０Ａから連通孔１２が設けられた位置まで軸方向に延在している。これによって、中空孔１１が連通孔１２を介して内部空間５２に連通し、さらに内部空間５２を介してエアチューブ接続孔５１と連通する。 As shown in FIG. 5, a communication hole 12 that communicates with the hollow hole 11 is provided on the outer peripheral surface 10a of the shaft 10 surrounded by the internal space 52 of the shaft housing 50. The communication holes 12 of the present embodiment penetrate the shaft 10 in a cross direction in the radial direction, and have four openings on the outer peripheral surface 10a of the shaft 10. The number of communication holes 12 may be one. The hollow hole 11 does not penetrate the shaft 10 in the axial direction, and extends axially from the tip portion 10A of the shaft 10 to the position where the communication hole 12 is provided. As a result, the hollow hole 11 communicates with the internal space 52 via the communication hole 12, and further communicates with the air tube connection hole 51 via the internal space 52.

シャフトハウジング５０の内部空間５２は、シャフト１０の外径よりも一回り大きな円筒状の空間である。すなわち、ハウジング本体５３の内部空間５２において、ハウジング本体５３の貫通孔５３ａとシャフト１０の外周面１０ａとの間には、隙間が形成されている。この内部空間５２は、シャフト１０の軸方向において、直動モータ３０（図２参照）によるシャフト１０のストロークＳ以上の長さＬを有する。すなわち、シャフト１０のストロークＳの全範囲において、連通孔１２と内部空間５２とが連通するようになっている。なお、シャフト１０のストロークＳは、駆動部ハウジング４０の内部に設けられた図示しないストッパーによって設定することができる。 The internal space 52 of the shaft housing 50 is a cylindrical space that is one size larger than the outer diameter of the shaft 10. That is, in the internal space 52 of the housing body 53, a gap is formed between the through hole 53a of the housing body 53 and the outer peripheral surface 10a of the shaft 10. The internal space 52 has a length L equal to or greater than the stroke S of the shaft 10 by the linear motor 30 (see FIG. 2) in the axial direction of the shaft 10. That is, the communication hole 12 and the internal space 52 communicate with each other in the entire range of the stroke S of the shaft 10. The stroke S of the shaft 10 can be set by a stopper (not shown) provided inside the drive unit housing 40.

上記構成のシャフトハウジング５０は、図２に示すように、シャフト１０の軸線Ｏ上に設けられた駆動伝達部よりもシャフト１０の先端部１０Ａ近く（ワークＷの近く）に配置されている。なお、駆動伝達部とは、シャフトハウジング５０に対しシャフト１０を摺動させる力をシャフト１０に伝達させるものであり、本実施形態では、回転モータ２０及び連結アーム３６が該当する。また、シャフトハウジング５０は、エアチューブ接続孔５１が、シャフト１０の軸方向及びアクチュエータの積層方向と直交するＸ軸方向に延びるように、駆動部ハウジング４０に取り付けられている。すなわち、エアチューブ接続孔５１は、カートリッジ部３の着脱方向と同じ方向に開口しており、図１に示すアクチュエータ１の積層方向と干渉しない方向に配置されている。これにより、エアチューブ６４とエアチューブ接続孔５１との接続が容易になる。 As shown in FIG. 2, the shaft housing 50 having the above configuration is arranged closer to the tip portion 10A of the shaft 10 (near the work W) than the drive transmission portion provided on the axis O of the shaft 10. The drive transmission unit transmits a force for sliding the shaft 10 to the shaft housing 50 to the shaft 10, and in the present embodiment, the rotary motor 20 and the connecting arm 36 correspond to the drive transmission unit. Further, the shaft housing 50 is attached to the drive unit housing 40 so that the air tube connection hole 51 extends in the axial direction of the shaft 10 and the X-axis direction orthogonal to the stacking direction of the actuator. That is, the air tube connection hole 51 is opened in the same direction as the attachment / detachment direction of the cartridge portion 3, and is arranged in a direction that does not interfere with the stacking direction of the actuator 1 shown in FIG. This facilitates the connection between the air tube 64 and the air tube connection hole 51.

上記構成のアクチュエータ１において、図２に示すワークＷをピックアップする場合、エア制御機構６１を駆動させる。エア制御機構６１は、ポンプに連通する電磁弁を開き、エアチューブ６４を介してシャフトハウジング５０の内部空間５２のエアを引くことで、シャフト１０に設けられた中空孔１１に負圧を発生させる。ここで、シャフトハウジング５０には、エアチューブ６４が接続されたエアチューブ接続孔５１と、エアチューブ接続孔５１と連通してシャフト１０の外周面１０ａを囲う内部空間５２と、が設けられている。そして、内部空間５２に囲まれたシャフト１０の外周面１０ａには、中空孔１１と連通する連通孔１２が設けられている。 When the work W shown in FIG. 2 is picked up by the actuator 1 having the above configuration, the air control mechanism 61 is driven. The air control mechanism 61 opens an electromagnetic valve communicating with the pump and draws air in the internal space 52 of the shaft housing 50 through the air tube 64 to generate a negative pressure in the hollow hole 11 provided in the shaft 10. .. Here, the shaft housing 50 is provided with an air tube connection hole 51 to which the air tube 64 is connected, and an internal space 52 that communicates with the air tube connection hole 51 and surrounds the outer peripheral surface 10a of the shaft 10. .. A communication hole 12 that communicates with the hollow hole 11 is provided on the outer peripheral surface 10a of the shaft 10 surrounded by the internal space 52.

この構成によれば、図２に示すように、シャフト１０が軸線Ｏ回りに回転したとしても、内部空間５２と連通孔１２との連通状態が維持されるため、シャフト１０の先端部１０Ａに設けられた中空孔１１に負圧を発生させ、ワークＷをピックアップすることができる。このように、本実施形態によれば、ロータリージョイントを使用せずに、回転するシャフト１０にエアチューブ６４を接続し、負圧を発生させることができる。これにより、ロータリージョイントを動かすために、トルクが大きい回転モータ２０を選択しなくてもよくなる。また、部品数の多いロータリージョイントを使用しなくてよくなるため、アクチュエータ１のメンテナンスの頻度を低減させることができる。 According to this configuration, as shown in FIG. 2, even if the shaft 10 rotates around the axis O, the communication state between the internal space 52 and the communication hole 12 is maintained, so that the shaft 10 is provided at the tip portion 10A of the shaft 10. A negative pressure can be generated in the hollow hole 11 to pick up the work W. As described above, according to the present embodiment, the air tube 64 can be connected to the rotating shaft 10 to generate a negative pressure without using a rotary joint. As a result, it is not necessary to select the rotary motor 20 having a large torque in order to move the rotary joint. Further, since it is not necessary to use a rotary joint having a large number of parts, the frequency of maintenance of the actuator 1 can be reduced.

また、本実施形態では、図５に示すように、シャフトハウジング５０の内部空間５２が、シャフト１０の軸方向において、直動モータ３０（図２参照）によるシャフト１０のストロークＳ以上の長さＬを有している。この構成によれば、図２に示すように、シャフト１０が軸方向に移動したとしても、内部空間５２と連通孔１２との連通状態が維持されるため、シャフト１０の先端部１０Ａに設けられた中空孔１１に負圧を発生させることができる。また、シャフトハウジング５０は、駆動部ハウジング４０に固定されているため、エアチューブ６４との接続状態は変わらず、例えば、ピックアップしたワークＷを脱着するために、中空孔１１からエアを吐出または真空破壊したとしても、その影響をシャフト１０に伝えないようにすることができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the internal space 52 of the shaft housing 50 has a length L of the stroke S or more of the shaft 10 by the linear motor 30 (see FIG. 2) in the axial direction of the shaft 10. have. According to this configuration, as shown in FIG. 2, even if the shaft 10 moves in the axial direction, the communication state between the internal space 52 and the communication hole 12 is maintained, so that the shaft 10 is provided at the tip portion 10A of the shaft 10. A negative pressure can be generated in the hollow hole 11. Further, since the shaft housing 50 is fixed to the drive unit housing 40, the connection state with the air tube 64 does not change. For example, in order to attach / detach the picked up work W, air is discharged or vacuumed from the hollow hole 11. Even if it is destroyed, its influence can be prevented from being transmitted to the shaft 10.

仮に、中空孔１１がシャフト１０を軸方向に貫通して設けられ、基端部１０Ｂにエアチューブ６４が接続される形態を考えた場合、エアの給排気によってエアチューブ６４の硬さが変動すると、そのエアチューブ６４の硬さがシャフト１０の軸方向における抵抗となる。したがって、推力が小さい直動モータ３０を使用した場合には、エアチューブ６４の硬さによって可動子３２が原点復帰できなくなる虞がある。一方、本実施形態によれば、エアチューブ６４の硬さが変動したとしても、その影響がシャフト１０に伝わらないから、推力が大きい直動モータ３０を選択しなくてもよく、小型で軽量のワークＷを高速で搬送することが可能となる。 Assuming that the hollow hole 11 is provided so as to penetrate the shaft 10 in the axial direction and the air tube 64 is connected to the base end portion 10B, the hardness of the air tube 64 changes depending on the air supply and exhaust. , The hardness of the air tube 64 becomes the resistance in the axial direction of the shaft 10. Therefore, when the linear motor 30 having a small thrust is used, the mover 32 may not be able to return to the origin due to the hardness of the air tube 64. On the other hand, according to the present embodiment, even if the hardness of the air tube 64 fluctuates, the influence is not transmitted to the shaft 10, so that it is not necessary to select the linear motion motor 30 having a large thrust, and it is compact and lightweight. The work W can be conveyed at high speed.

また、シャフトハウジング５０は、図２に示すように、シャフト１０の軸線Ｏ上において、動力伝達部（回転モータ２０及び連結アーム３６）よりもシャフト１０の先端部１０Ａ近くに配置されている。この構成によれば、ワークＷをピック＆プレイスするタクトタイムを短くすることができる。すなわち、上述したように、中空孔１１がシャフト１０を軸方向に貫通して設けられ、基端部１０Ｂにエアチューブ６４が接続される形態では、シャフト１０の全長に亘ってエアを引く必要があるが、本実施形態によれば、シャフト１０の先端部１０Ａから連通孔１２までエアを引けばよく、また、エア制御機構６１までの距離も短くなるため、素早く負圧を発生させることができる。 Further, as shown in FIG. 2, the shaft housing 50 is arranged on the axis O of the shaft 10 closer to the tip portion 10A of the shaft 10 than the power transmission portion (rotary motor 20 and the connecting arm 36). According to this configuration, the tact time for picking and placing the work W can be shortened. That is, as described above, in the form in which the hollow hole 11 is provided so as to penetrate the shaft 10 in the axial direction and the air tube 64 is connected to the base end portion 10B, it is necessary to draw air over the entire length of the shaft 10. However, according to the present embodiment, air may be drawn from the tip portion 10A of the shaft 10 to the communication hole 12, and the distance to the air control mechanism 61 is also shortened, so that a negative pressure can be quickly generated. ..

また、シャフトハウジング５０は、図４に示すように、筒状のハウジング本体５３に、そのハウジング本体５３の両端開口部を閉塞するように一対の蓋体５４を取り付け、ハウジング本体５３と一対の蓋体５４との間にシール体５５を介在させ、このシール体５５に設けた摺動リング５６によって、シャフト１０を摺動可能に支持する構成となっている。このように、ハウジング本体５３と一対の蓋体５４との間に、シール体５５を挟み込むことにより組み立てが容易になる。また、例えば、ハウジング本体５３の貫通孔５３ａにシール体５５を配置するために円環状の溝を加工する必要がなくなる。ハウジング本体５３の貫通孔５３ａに円環状の溝を加工する場合、加工がし難く、寸法管理が困難になる。一方、本実施形態によれば、ハウジング本体５３の両端開口部に段付き溝５３ｂを加工し、蓋体５４を用いてシール体５５を配置する溝を形成するため、加工が容易で高精度な寸法管理が可能になる。これにより、シール体５５のつぶし代の管理が容易になるため、摺動リング５６によるシャフト１０に対する摺動抵抗の管理が容易になる。 Further, as shown in FIG. 4, the shaft housing 50 has a pair of lids 54 attached to the tubular housing body 53 so as to close both ends of the housing body 53, and the housing body 53 and a pair of lids. A seal body 55 is interposed between the body 54 and the shaft 10 is slidably supported by a sliding ring 56 provided on the seal body 55. In this way, by sandwiching the seal body 55 between the housing body 53 and the pair of lids 54, assembly becomes easy. Further, for example, it is not necessary to process an annular groove in order to arrange the seal body 55 in the through hole 53a of the housing body 53. When an annular groove is machined in the through hole 53a of the housing body 53, it is difficult to machine and dimensional control becomes difficult. On the other hand, according to the present embodiment, the stepped grooves 53b are machined in the openings at both ends of the housing body 53 to form a groove in which the seal body 55 is arranged by using the lid 54, so that the machining is easy and highly accurate. Dimension control becomes possible. As a result, it becomes easy to manage the crushing allowance of the seal body 55, and thus it becomes easy to manage the sliding resistance of the sliding ring 56 with respect to the shaft 10.

このように、上述の本実施形態によれば、先端部１０Ａに中空孔１１が設けられたシャフト１０と、シャフト１０が摺動可能に挿通されたシャフトハウジング５０と、を有し、シャフトハウジング５０には、エアチューブ接続孔５１と、エアチューブ接続孔５１と連通してシャフト１０の外周面１０ａを囲う内部空間５２と、が設けられ、内部空間５２に囲まれたシャフト１０の外周面１０ａには、中空孔１１と連通する連通孔１２が設けられている、という構成を採用することによって、ロータリージョイントを使用せずにシャフト１０にエアチューブ６４を接続でき、推力・トルク及び動作に対する影響が少ないアクチュエータ１及びアクチュエータユニット１００が得られる。 As described above, according to the above-described embodiment, the shaft housing 50 includes a shaft 10 provided with a hollow hole 11 at the tip portion 10A and a shaft housing 50 into which the shaft 10 is slidably inserted. Is provided with an air tube connection hole 51 and an internal space 52 that communicates with the air tube connection hole 51 and surrounds the outer peripheral surface 10a of the shaft 10, and is provided on the outer peripheral surface 10a of the shaft 10 surrounded by the internal space 52. By adopting a configuration in which a communication hole 12 that communicates with the hollow hole 11 is provided, the air tube 64 can be connected to the shaft 10 without using a rotary joint, which affects thrust, torque, and operation. Fewer actuators 1 and 100 are obtained.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiment. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、アクチュエータ１が回転モータ２０及び直動モータ３０を有する構成について例示したが、アクチュエータ１が回転モータ２０のみを有する構成であってもよいし、アクチュエータ１が直動モータ３０のみを有する構成であってもよい。例えば、アクチュエータ１が回転モータ２０のみを有する構成である場合、図５に示す内部空間５２の長さＬを、連通孔１２と対向可能な長さ（領域）まで短くしてもよい。 For example, in the above embodiment, the configuration in which the actuator 1 has the rotary motor 20 and the linear motion motor 30 has been illustrated, but the actuator 1 may have only the rotary motor 20 or the actuator 1 may have the linear motion motor 30. It may be a configuration having only. For example, when the actuator 1 has only the rotary motor 20, the length L of the internal space 52 shown in FIG. 5 may be shortened to a length (region) that can face the communication hole 12.

また、上記実施形態では、回転モータ２０がスプラインナットを介してシャフト１０を回転させる構成を例示したが、例えば、回転モータ２０がベルト及びプーリーを介してシャフト１０を回転させる構成であってもよい。この場合、シャフト１０に固定されたプーリーが動力伝達部となる。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the rotary motor 20 rotates the shaft 10 via the spline nut is illustrated, but for example, the rotary motor 20 may be configured to rotate the shaft 10 via the belt and the pulley. .. In this case, the pulley fixed to the shaft 10 serves as the power transmission unit.

また、例えば、上記実施形態では、ワークＷをピック＆プレイスするアクチュエータ１に本発明を適用したが、例えば、他の空圧のアクチュエータや、上記従来技術のように流体として液体を供給する主軸装置等にも本発明を適用することができる。 Further, for example, in the above embodiment, the present invention is applied to the actuator 1 that picks and places the work W, but for example, another pneumatic actuator or a spindle device that supplies a liquid as a fluid as in the above-mentioned prior art. The present invention can also be applied to the above.

１…アクチュエータ、１０…シャフト、１０ａ…外周面、１０Ａ…先端部、１０Ｂ…基端部、１１…中空孔、１２…連通孔、２０…回転モータ、３０…直動モータ、３６…連結アーム（動力伝達部）、５０…シャフトハウジング（ハウジング）、５１…エアチューブ接続孔（流体流路接続孔）、５２…内部空間、５３…ハウジング本体、５４…蓋体、５５…シール体、５６…摺動リング、６４…エアチューブ（流体流路）、１００…アクチュエータユニット、Ｌ…長さ、Ｏ…軸線、Ｓ…ストローク、Ｗ…ワーク 1 ... Actuator, 10 ... Shaft, 10a ... Outer surface, 10A ... Tip, 10B ... Base end, 11 ... Hollow hole, 12 ... Communication hole, 20 ... Rotating motor, 30 ... Linear motor, 36 ... Connecting arm ( Power transmission unit), 50 ... Shaft housing (housing), 51 ... Air tube connection hole (fluid flow path connection hole), 52 ... Internal space, 53 ... Housing body, 54 ... Lid body, 55 ... Seal body, 56 ... Slide Dynamic ring, 64 ... air tube (fluid flow path), 100 ... actuator unit, L ... length, O ... axis, S ... stroke, W ... work

Claims (4)

先端部に中空孔が設けられたシャフトと、
前記シャフトが摺動可能に挿通されたハウジングと、を有し、
前記ハウジングには、流体流路接続孔と、前記流体流路接続孔と連通して前記シャフトの外周面を囲う内部空間と、が設けられ、
前記内部空間に囲まれた前記シャフトの外周面には、前記中空孔と連通する連通孔が設けられており、
前記ハウジングは、
前記流体流路接続孔が径方向に設けられた筒状のハウジング本体と、
前記ハウジング本体の両端開口部を閉塞する一対の蓋体と、
前記ハウジング本体と一対の蓋体との間に介在するシール体と、
前記シール体に設けられ、前記シャフトを摺動可能に支持する摺動リングと、を有する、ことを特徴とするアクチュエータ。 A shaft with a hollow hole at the tip and
It has a housing through which the shaft is slidably inserted.
The housing is provided with a fluid flow path connection hole and an internal space that communicates with the fluid flow path connection hole and surrounds the outer peripheral surface of the shaft.
A communication hole that communicates with the hollow hole is provided on the outer peripheral surface of the shaft surrounded by the internal space .
The housing is
A tubular housing body having the fluid flow path connection hole provided in the radial direction,
A pair of lids that close the openings at both ends of the housing body,
A seal body interposed between the housing body and the pair of lids,
An actuator provided on the seal body and having a sliding ring that slidably supports the shaft . 前記シャフトの軸線上には、前記ハウジングに対し前記シャフトを摺動させる動力伝達部が設けられており、
前記ハウジングは、前記シャフトの軸線上において、前記動力伝達部よりも前記シャフトの先端部近くに配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。 A power transmission unit for sliding the shaft with respect to the housing is provided on the axis of the shaft.
The actuator according to claim 1, wherein the housing is arranged closer to the tip end portion of the shaft than the power transmission portion on the axis of the shaft. 前記シャフトの軸方向に沿って、前記ハウジングに対し前記シャフトを摺動させる直動モータを有し、
前記内部空間は、前記シャフトの軸方向において、前記直動モータによる前記シャフトのストローク以上の長さを有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。 It has a linear motor that slides the shaft with respect to the housing along the axial direction of the shaft.
The actuator according to claim 1 or 2, wherein the internal space has a length equal to or longer than the stroke of the shaft by the linear motor in the axial direction of the shaft. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータが、前記シャフトの軸方向と直交する方向に複数積層され、
前記流体流路接続孔が、前記シャフトの軸方向及び前記アクチュエータの積層方向と直交する方向に設けられている、ことを特徴とするアクチュエータユニット。 A plurality of actuators according to any one of claims 1 to 3 are stacked in a direction orthogonal to the axial direction of the shaft.
An actuator unit characterized in that the fluid flow path connection hole is provided in a direction orthogonal to the axial direction of the shaft and the stacking direction of the actuator.
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