JPH09253951A - 並進・回転移動のためのアクチュエータ - Google Patents

並進・回転移動のためのアクチュエータ

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JPH09253951A
JPH09253951A JP9006961A JP696197A JPH09253951A JP H09253951 A JPH09253951 A JP H09253951A JP 9006961 A JP9006961 A JP 9006961A JP 696197 A JP696197 A JP 696197A JP H09253951 A JPH09253951 A JP H09253951A
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JP
Japan
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actuator
rod
piston
bearing
ring
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JP9006961A
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English (en)
Inventor
Edward A Neff
エー．ネフ エドワード
Hans Portegies
ポーテギュイズ ハンス
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SMC Corp
Original Assignee
SMC Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B23Q1/4876—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed parallelly by a single rotating pair
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • 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
    • H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom

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Abstract

(57)【要約】 【課題】精密な並進および回転移動を行う、組立部品を
搬送し位置決めするためのアクチュエータを提供する。 【解決手段】回転可能なロッドの精密な並進位置決めを
行うためのアクチュエータは、往復移動するピストンを
備える。第１の軸線の回りの回転を確立するために、回
転モータがピストンに取り付けられ、可撓性の継手によ
って回転モータとロッドとが連結され、第１の軸線に実
質的に平行な軸線の回りのロッドの精密な回転が図られ
ている。さらに、このアクチュエータは、一対のローラ
ーベアリングを備える。これらのローラーベアリングは
互いに離間し、そのそれぞれによって回転可能なロッド
と往復移動するピストンとが相互に連結され、ピストン
に対するロッドの回転が、これに対する並進移動を回避
しつつ可能とされている。さらに、一対のＯリングを備
えたスリーブが、一対のローラーベアリングの間でロッ
ドに取り付けられ、Ｏリング、ロッド、およびピストン
の間に流体隔室が形成されている。よって、ロッド内の
流体通路により、真空ポンプが、隔室からロッドの遠位
端部へと真空を及ぼすことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、製品の自
動的な組立のために有用なアクチュエータに関する。さ
らに詳しくは、本発明は、製品組立過程において構成部
品を検査し、組み立て、位置決めするのに有用なアクチ
ュエータに関する。特に、本発明は、限定されるもので
はないが、構成部品に対する極めて軽い力と通常の力の
両者を発生しながら、自動化された組立手順の際に、比
較的脆い構成部品を迅速に移動させて精密に位置決めす
るためのアクチュエータとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】自動化された製品の組立のために有用な
多数の装置が、長年に渡って成功裏に使用されている。
それぞれの場合において、自動化された組立装置は、完
成品の製造および組立の際に採用される方法、手順、お
よび過程の効率化および正確性を増加させる観点から用
いられてきた。実際に、極めて多くの消費者用製品が、
現在では、自動化された組立装置を組み込んだ組立ライ
ン上で製造されている。
【０００３】製造される製品の複雑性が増すにつれて、
その製品を製造するのに必要な機械の複雑性も比例して
増加し得ることは容易に理解される。このことは、構成
部品が繊細であるかまたは脆く、精密な組立が重要であ
る場合に特に当てはまる。例えば、多くの製品では、そ
の製造の際に、極めて小さく重量の軽い部品を精密に位
置決めして組み立てる必要がある。さらに詳しくは、こ
のような操作では、部品の所定位置への移動、および部
品を移動させて他の部品と組み合わせるのに用いる力の
両者について精密性が要求される。極めて小さくて脆
く、または重量の軽い部品を製造過程で使用する場合、
またこのような部品を組み立てるために極めて小さい力
または通常の力が要求される場合は、このような考慮が
極めて重要となる。
【０００４】自動化された組立のために有用な装置の形
式の１つは、リニアボイスコイル型アクチュエータであ
る。この形式のアクチュエータは、組立部品を移動させ
て位置決めするのに使用することができ、小型化、軽い
取り扱い動作、および高い精密移動の独特の組み合わせ
を得ることができるものである。一般に、このような特
徴の組み合わせは、ソレノイド、ステッパーモータ、ま
たは空気圧装置のような従来の設計を使用しては達成し
得ないものである。このような理由から、リニアボイス
コイル型アクチュエータは、自動化された組立装置の設
計および構成の際のますます一般的な構成要素となりつ
つある。
【０００５】構造的には、リニアボイスコイル型アクチ
ュエータは、一般に、永久磁石の固定された磁界の中を
変位軸線に沿って並進移動するために摺動可能に取り付
けられた磁気コイルを備えている。磁気コイルに印加さ
れる電流により、コイルが可変磁界を発生し、可変磁界
と固定磁界との相互作用により、変位軸線に沿ってコイ
ルが並進的に移動する。磁気コイルによって発生する可
変磁界の極性および大きさ、ひいてはコイルによって発
生する力および変位軸線に沿った移動の方向は、電流を
適切に調整することによって制御することができる。
【０００６】自動化された組立のためには、一般に、コ
イルと並進的に移動するようにマニピュレータが取り付
けられる。動作の際に、マニピュレータが組立部品を把
持し、コイルに電流を印加して、変位軸線に沿ってコイ
ルおよびマニピュレータが部品を移動させ、あるいは再
配置する。部品が所望の目的地に到達したならば、マニ
ピュレータは部品を開放し、更なる部品のためにプロセ
スを繰り返すことが可能となる。
【０００７】正に所望される並進移動に加えて回転移動
を行うためには、アクチュエータの変位軸線の回りに回
転可能なマニピュレータをリニアボイスコイルに組み込
めばよい。マニピュレータとサーボモータとを連結し、
これによりサーボモータに印加される電流によってマニ
ピュレータが選択的に回転するようにする。実際の経験
によれば、マニピュレータとサーボモータとを共通の回
転軸線に沿って配置し、サーボモータの出力軸とマニピ
ュレータとを可撓性をもって連結するのが特に効率的で
あることが示されている。機能的には、可撓性の継手を
備えることにより、マニピュレータとサーボモータとの
間の回転の整合の小さな変動を減衰させることのできる
手段が与えられる。このような基本的な要素を備えたリ
ニアボイスコイルは、「並進および回転制御によるアク
チュエータ」と題した発明について、ネフ（Neff）に対
して発行され、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国
特許第５，３１５，１８９号に開示されている。
【０００８】回転制御のためのダイレクトドライブのサ
ーボモータを備えるアクチュエータの使用には、問題が
ないわけではない。特に、経験によれば、この種のアク
チュエータは、並進移動のみを行うアクチュエータと比
較した場合、一般により程度の低い並進精度を示すもの
であることが提示されている。並進精度の減少は、一般
に、ダイレクトドライブのサーボモータとマニピュレー
タとの間の可撓性の継手に帰せられている。可撓性の継
手については、マニピュレータの並進移動の際に、継手
を交互に圧縮・伸長させるような力を受けがちとなる傾
向があることが理解されよう。これに関連して、可撓性
の継手の圧縮および伸長の結果、マニピュレータの並進
位置のある程度の変動が起こる。
【０００９】リニアボイスコイル型アクチュエータの回
転制御を行うサーボモータの使用に伴う他の問題には、
不所望の力や衝撃がサーボモータに伝達されることが含
まれる。特に、磁気コイルが加速または減速されるにつ
れて、あるいは組立部品を把持するかまたはこれと接触
するために移動されるにつれて、力または推力が、移動
の並進方向に沿って向けられるようになる。従来のアク
チュエータの設計においては、このような力または推力
がサーボモータに伝達され、この結果、サーボモータの
所望しない摩耗や劣化の可能性が生ずる場合があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記した点に照らし
て、本発明の目的は、精密な並進および回転移動を行
う、組立部品を搬送し位置決めするためのアクチュエー
タを提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、増強された動作耐久
性を特徴とする、組立部品を搬送し位置決めするための
アクチュエータを提供することにある。
【００１２】本発明のさらに他の目的は、使用するのが
比較的簡単であり、製造するのが比較的容易であり、比
較的にコスト効果のある、組立部品を搬送し位置決めす
るためのアクチュエータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】発明によれば、組立部品
を搬送して位置決めするためのアクチュエータが提供さ
れる。さらに詳しくは、このアクチュエータは、変位軸
線に沿った部品の並進移動のために、および同軸線の回
りの部品の回転移動をするために提供される。
【００１４】アクチュエータは、変位軸線と平行な並進
移動のために、ハウジング内に摺動可能に取り付けられ
たピストンを備える。ハウジングには永久磁石が取り付
けられ、ハウジング内で固定磁界を確立する。永久磁石
は、好ましくは稀土類磁石とし、変位軸線と平行にハウ
ジングの中央隔室を介して延在する突出体として形成す
る。開放された通路が形成された磁気コイルがピストン
に取り付けられ、永久磁石を部分的に囲繞するように位
置させ、固定極磁石の突出部が通路を介して延在するよ
うにする。電気伝導性のワイヤを磁気コイルの回りに繰
り返し巻回し、ワイヤに電流を印加することにより、ハ
ウジング内に可変磁界を発生させる。
【００１５】本発明は、さらに中空のロッドを備える。
ロッドの長手方向軸線が、アクチュエータの変位軸線と
実質的に平行に指向するようにロッドを配置する。中空
のロッドの近位端部は、ピストンに配置した一対のベア
リングを通過し、ロッドが、ロッド自身の長手方向軸線
の回りに回転するのを可能とする。
【００１６】本発明は、さらに回転可能な出力軸を備え
た電動サーボモータを備える。サーボモータはピストン
に連結され、出力軸が中空のロッドと整列するように配
置される。可撓性の継手により、サーボモータの出力軸
と中空のロッドの近位端部とを連結する。この結果、サ
ーボモータに電流を印加することによって、中空のロッ
ドをベアリング内で選択的に回転させることができる。
【００１７】重要なことは、中空のロッド、ベアリン
グ、サーボモータ、および可撓性の継手が協働すること
により、本発明では部品の回転動作が可能となる点であ
る。
【００１８】さらに、ベアリングにより、ピストンが並
進方向に加速された場合であっても、中空のロッドが、
ピストンに対して並進的に移動するのが回避される。こ
の結果、ロッドは、ピストンの並進移動によって、明確
かつ正確に位置決めされる。加えて、ベアリングは、中
空のロッドおよびマニピュレータの加速および減速に伴
う力を吸収し得ることが理解されよう。この様式で、こ
のような力により、アクチュエータの他の部品に摩耗を
生ずることが回避され得る。
【００１９】ロッドの遠位端部は、アクチュエータのハ
ウジングから突出し、マニピュレータに連結されてい
る。アクチュエータの１つの態様として、マニピュレー
タは、移動させる組立部品を把持するように動作させる
ことができる。アクチュエータの代替的な態様では、真
空源をロッドに機能的に連結して、搬送の際にマニピュ
レータに対して組立部品を保持する中空のロッドを介し
て吸引力を発生させることができる。
【００２０】動作的には、本発明は３つの別個の形態を
提供するものであり、これにより組立部品を移動させた
り、あるいは再配置することができる。
【００２１】動作の第１の形態においては、電流源を磁
気コイルの巻回体に接続する。この電流源からの電流
が、オペレータの要求に応じてコイルを通過し、可変磁
界が発生する。可変磁界は、永久磁石によって発生した
固定磁界と相互作用し、磁気コイルに対する力を発生さ
せる。可変磁界と固定磁界との間の相互作用によって発
生した力により、磁気コイル、ピストン、サーボモー
タ、中空のロッド、およびマニピュレータがハウジング
に対して移動する。この移動により、組立部品を並進的
に再配置することが可能となる。
【００２２】動作の第２の形態では、オペレータの制御
下にある電流をサーボモータに供給する。この電流によ
り、サーボモータが、サーボモータの出力軸、可撓性の
継手、中空のロッド、およびマニピュレータを選択的に
回転させる。この選択的な回転により、組立部品が回転
して再配置されることが可能となる。
【００２３】動作の第３の形態においては、アクチュエ
ータ自体を、当業界で周知のいずれかの様式で移動させ
ることができる。組立部品を選択的に把持して開放する
マニピュレータの能力と組み合わせた、３つの形態の同
時かつ協調した動作により、本発明によって、組立部品
を搬送するか、あるいは再配置する高度に柔軟なアクチ
ュエータが提供されることが理解されよう。
【００２４】
【発明の実施の形態】構造および機能の両者に関するこ
の発明の新規な特徴並びにこの発明自体は、同様の参照
符号は同様の部分に言及するものとする添付図面と併せ
て参酌する際に、添付図面から最も良く理解されよう。
【００２５】最初に図１を参照すると、自動化された組
立動作の際に組立部品を移動させて位置決めするための
本発明のアクチュエータは、その意図する環境において
示されており、参照番号１０で示されている。図示する
ように、アクチュエータ１０は、自動化された組立機械
１２に機能的に取り付けられ、アクチュエータ１０が、
コンベヤ１６から部品１４を回収して部品１４を搬送す
る位置と、アクチュエータ１０’が、他側の製品の部品
１８との係合を行うように部品１４を載置する位置との
間の移動が図られている。それらを組み立てた後、部品
１４と１８とを組み合わせたものは、コンベヤ２０によ
って後続するワークステーションへと運ばれ、そこで包
装されるか、または他の部品とさらに組み合わせられる
（図示せず）。アクチュエータ１０およびその動作に関
する限り、図１に示した組立機械１２は、単なる一例と
考えるべきである。実際に、アクチュエータ１０は種々
の機械に取り付けることができ（図示せず）、複数の予
め選択した位置の間での移動を図ることができる。
【００２６】本発明の構造は、図２を参照することによ
ってより良く理解することができる。ここでは、アクチ
ュエータ１０は、ハウジング２２を備えることが理解さ
れよう。レール２４がハウジング２２に取り付けられ、
ピストン２６がレール２４に摺動可能に取り付けられて
いる。ピストン２６が摺動可能に取り付けられているこ
とにより、ピストンが２６が、変位軸線２８に沿ってハ
ウジング２２内を並進移動することが可能となる。永久
磁石３０は、ハウジング２２に取り付けられている。永
久磁石３０は、突出体のような形状であり、変位軸線２
８に実質的に平行に配置されている。
【００２７】磁気コイル３２は、ピストン２６と共に並
進移動を行うために取り付けられている。磁気コイル３
２は、永久磁石３０が通過する開口部の回りに形成され
ている。電気伝導性のワイヤ３４は、磁気コイル３２の
回りに繰り返し巻き付けられている。好ましくは、ワイ
ヤの通過経路が、ワイヤ３４上の全ての点で変位軸線２
８に対して実質的に平行なままとなるようにワイヤ３４
を巻き付けるものとする。
【００２８】さらに中空のロッド３６が、ピストン２６
の並進移動のために取り付けられている。ロッド３６
は、ロッド３６の長手方向軸線が変位軸線２８と同一線
上にあるように配置されている。さらに、ロッド３６と
ピストン２６との連結により、ロッド３６が、変位軸線
２８の回りを旋回、または回転することが可能となる。
ロッド３６は遠位端部３８を有し、遠位端部３８は、開
口部４０を介してハウジング２２から突出している。マ
ニピュレータ４２は、中空のロッド３６の遠位端部３８
に取り付けられている。
【００２９】本発明の目的のためには、マニピュレータ
４２として使用される装置の実際の種類は変えることが
できることが理解されよう。一般に、選択される実際の
装置は、アクチュエータ１０について意図される機能的
な役割に大きく依存する。したがって、多くの異なる種
類の把持装置が適切となり得る。図面に示すアクチュエ
ータ１０の場合は、真空型のマニピュレータが示されて
いる。
【００３０】さらに本発明は、ピストン２６に取り付け
られた電動サーボモータ４４を備える。サーボモータ４
４は、ロッド３６に機能的に連結されており、これによ
りサーボモータ４４によって、ロッド３６が、変位軸線
２８の回りを回転するのが可能となる。サーボモータ４
４と中空のロッド３６との間の協働動作は、図４におい
てより良く理解することができる。この図から分かるよ
うに、中空のロッド３６は、ピストン２６に形成された
穴部４６を通過している。さらに、円筒形のスリーブ４
８が、中空のロッド３６の一部を囲繞するように取り付
けられている。円筒形のスリーブ４８には、複数のポー
ト５０ａ、５０ｂが形成されており、そのそれぞれによ
って、中空のロッド３６の内腔部（lumen ）５２が、円
筒形のスリーブ４８の表面に形成された環状溝５４に連
結されている。円筒形のスリーブ４８と中空のロッド３
６との間で、２つのＯリングシール５６ａ、５６ｂによ
って、気密シールが形成されている。同様に、円筒形の
スリーブ４８と穴部４６との間で、さらに２つのＯリン
グシール５８ａ、５８ｂによって気密シールが維持され
ている。真空ポート６０は、ピストン２６を通過し、穴
部４６と円筒形のスリーブ４８に形成された環状溝５４
との間の界面において穴部４６と連結する。中空のロッ
ド３６の内腔部５２、ポート５０ａ、５０ｂ、環状溝５
４、および真空ポート６０の連結により、真空ポート６
０と内腔部５２との間の流体連通の経路が与えられ、真
空源（図示せず）を真空ポート６０に連結して、内腔部
５２内の真空を確立することができることが理解されよ
う。図４において、内部コネクタ６２をピストン２６に
取り付けることが認められよう。さらに、外部コネクタ
６６がハウジング２２に取り付けられており、導管６４
が、内部コネクタ６２および外部コネクタ６６に可撓性
をもって連接されている。一般に、内部コネクタ６２、
外部コネクタ６６、および導管６４の組み合わせによ
り、真空源を真空ポート６０に取り付けることのできる
経路が与えられることが理解されよう。さらに、外部コ
ネクタ６６および導管６４により、磁気コイル３２およ
びサーボモータ４４のようなピストン２６に取り付けら
れる部品によって使用される電力および信号のための電
気的な経路が与えられる。
【００３１】円筒形のスリーブ４８のそれぞれの側部に
おいて、中空のロッド３６はベアリング６８ａ、６８ｂ
によって支持されている。ベアリング６８ａ、６８ｂに
より、中空のロッド３６が変位軸線２８の回りを回転す
ることが可能となり、同時に変位軸線２８に沿った方向
の推力を吸収することが可能となる。実際には、種々の
形式のベアリングを使用することができる。しかしなが
ら、本発明の目的のためには、ベアリング６８ａ、６８
ｂは、好ましくはボール型、またはローラー型とする。
【００３２】中空のロッド３６の近位端部は、可撓性の
継手７０に取り付けられており、次いで可撓性の継手７
０は、サーボモータ４４の出力軸７２に連結されてい
る。可撓性の継手７０により、出力軸７２と中空のロッ
ド３６との間の回転整合に関する小さい誤差を減衰させ
ることのできる機構が与えられる。したがって、可撓性
の継手７０は、好ましくは、出力軸７２と中空のロッド
３６との間の回転の不追従をある程度許容しながらも、
サーボモータ４４によって中空のロッド３６に加えられ
るトルクを伝達するのに適切な剛性を有する材料から製
造するものとする。
【００３３】以上のように構成される本発明に係るアク
チュエータの動作を説明する。
【００３４】アクチュエータ１０の典型的な動作シーケ
ンスは、変位軸線２８に沿ってマニピュレータ４２を並
進的に移動させることによって開始する。この作用を営
むために、オペレータの制御下にある電流を、外部コネ
クタ６６、導管６４、および内部コネクタ６２を介し
て、磁気コイル３２の回りに巻き付けたワイヤ３４に流
す。ワイヤ３４内の電流により、磁気コイル３２が可変
磁界を発生させ、可変磁界の強度および極性は、外部コ
ネクタ６６に印加する電流の極性および大きさを適切に
変更することによって調整可能である。可変磁界は、永
久磁石３０によって発生した固定磁界と相互作用する。
この結果、磁気コイル３２、および磁気コイル３２が取
り付けられたピストン２６に力が加えられる。磁気コイ
ル３２によって加えられた力により、位置エネルギーが
最低となる地点まで、ピストン２６が変位軸線２８に沿
って並進移動する。本発明の目的のためには、加えられ
た最初の電流により、好ましくはピストン２６の並進移
動を生起して、マニピュレータ４２を移動させるべき組
立部品に接触させる。
【００３５】マニピュレータ４２が、移動させるべき組
立部品と一旦接触したならば、外部コネクタ６６、導管
６４、および内部コネクタ６２を介して、真空ポート６
０に外部真空源を適用することができる。先に説明した
ように、真空ポート６０に真空を適用すると、結果的
に、中空のロッド３６の内腔部５２に低い圧力、または
真空が発生する。さらに、マニピュレータ４２において
低い圧力の領域が発生し、マニピュレータ４２において
発生した低い圧力により、マニピュレータ４２と接触さ
せて組立部品を保持することができる。
【００３６】本発明の代替的な態様では、爪または他の
把持装置のような異なる装置をマニピュレータ４２とし
て使用することができる。この種の装置は、真空制御可
能に構成することができるものであるため、本発明によ
って提供される基本的な構造と協働して作動し得ること
が容易に理解されよう。
【００３７】マニピュレータ４２によって組立部品が一
旦把持されたならば、磁気コイル３２に第２の電流を印
加することにより、これを変位軸線２８に沿って並進的
に再配置することができる。これは、マニピュレータ４
２の最初の位置決めについて説明したのと同じ動作シー
ケンスに従って行うことができる。さらに、外部コネク
タ６６、導管６４、および内部コネクタ６２を介して電
動サーボモータ４４に第３の電流を印加することによ
り、サーボモータ４４の出力軸７２を選択的に回転させ
ることができる。出力軸７２の回転は、可撓性の継手７
０によって中空のロッド３６に伝達され、これによりマ
ニピュレータ４２が変位軸線２８の回りに旋回または回
転する。並進および回転による再配置に加えて、当業界
で周知のいずれかの方法によってアクチュエータ１０自
体を移動させて、広範な動作の必要性に応じて組立部品
を再配置することができる。アクチュエータ１０の種々
の再配置移動を多数の動作シーケンスと組み合わせるこ
とができ、再配置移動は、いずれも単独または協調的に
行うことができることが理解されよう。再配置シーケン
スが完了したならば、マニピュレータ４２内に存在する
圧力を増加させることにより、組立部品をマニピュレー
タ４２から開放し、アクチュエータ１０の動作シーケン
スを他の組立部品のために再開することが可能となる。
【００３８】ここに詳細に開示した並進および回転移動
のための特定のアクチュエータにより、十分に前記明示
した目的を達成すると共に利点を得ることができるが、
これはこの発明の現在好適な態様の単なる例示であり、
添付する請求の範囲に記載する以外に、ここに示した構
成または設計の詳細が限定されることを意図するもので
はないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】動作環境に置かれた本発明に係るアクチュエー
タの概略斜視図である。
【図２】本発明の内部構造を明らかにするために一部を
削除した、本発明のアクチュエータの側部概略縦断面図
である。
【図３】ここで示すマニピュレータが引き込まれた状態
にある、図２に示す本発明のアクチュエータの側部概略
縦断面図である。
【図４】本発明に係るアクチュエータのピストン組立体
の部分断面図である。
【符号の説明】
１０…アクチュエータ １２…組立機械 １６…コンベヤ ２０…コンベヤ ２２…ハウジング ２６…ピストン ２８…変位軸線 ３０…永久磁石 ３２…磁気コイル ４２…マニピュレータ ４４…サーボモータ ４８…スリーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード エー．ネフ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92067、ランチョ サンタ フェ、エル カミノ リアル 16535 (72)発明者 ハンス ポーテギュイズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92592、テメキュラ スコテラ ロード 34470

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転可能なロッドの精密な並進的位置決め
    を行うためのアクチュエータであって、 ベースと、 前記ベース上で往復直線運動を行うために前記ベースに
    取り付けられたピストンと、 近位端部と遠位端部とを有するロッドと、 前記ピストンに取り付けられた回転駆動軸を備えたモー
    タと、 前記ロッドを回転させるために前記ロッドの前記近位端
    部と整合させて前記回転駆動軸を連結するための可撓性
    の継手と、 前記ロッドに固定的に取り付けられた内側レースと前記
    ピストンに取り付けられた外側レースとを有する近位ベ
    アリングと、 前記ロッドに固定的に取り付けられた内側レースと前記
    ピストンに取り付けられた外側レースとを有する遠位ベ
    アリングとを備えることを特徴とするアクチュエータ。
  2. 【請求項２】請求項１記載のアクチュエータにおいて、
    前記遠位ベアリングと前記近位ベアリングとが精密ボー
    ルベアリングであることを特徴とするアクチュエータ。
  3. 【請求項３】請求項１記載のアクチュエータにおいて、
    前記遠位ベアリングと前記近位ベアリングとが精密ロー
    ラーベアリングであることを特徴とするアクチュエー
    タ。
  4. 【請求項４】請求項１記載のアクチュエータにおいて、
    前記近位ベアリングの前記内側レースと前記遠位ベアリ
    ングの前記内側レースとの間で前記ロッドに取り付けら
    れたスリーブをさらに備えることを特徴とするアクチュ
    エータ。
  5. 【請求項５】請求項４記載のアクチュエータにおいて、
    前記スリーブが、前記スリーブと前記ピストンとの間に
    真空隔室を確立するための封止手段を備えることを特徴
    とするアクチュエータ。
  6. 【請求項６】請求項５記載のアクチュエータにおいて、
    前記封止手段が、 前記スリーブと前記ピストンとの間に流体密封係合状態
    で配置された第１のＯリングであって、前記近位ベアリ
    ングの前記外側レースと前記遠位ベアリングの前記外側
    レースとの間に位置した前記第１のＯリングと、 前記スリーブと前記ピストンとの間に流体密封係合状態
    で配置された第２のＯリングであって、前記近位ベアリ
    ングの前記外側レースと前記遠位ベアリングの前記外側
    レースとの間に位置し、前記第１のＯリング、前記第２
    のＯリング、前記スリーブ、および前記ピストンとの間
    に隔室を形成する前記第２のＯリングとを備えることを
    特徴とするアクチュエータ。
  7. 【請求項７】請求項６記載のアクチュエータにおいて、
    前記隔室内で選択的に真空を生成する手段をさらに備え
    ることを特徴とするアクチュエータ。
  8. 【請求項８】請求項７記載のアクチュエータにおいて、
    前記隔室と前記ロッドの前記遠位端部との間で流体によ
    る連通を確立するために、前記ロッドに空気通路が形成
    されていることを特徴とするアクチュエータ。
  9. 【請求項９】回転可能なロッドの精密な並進的位置決め
    を行うためのアクチュエータであって、 ベースと、 ロッドと、 前記ベース上で第１の位置と第２の位置との間で往復運
    動を行うために前記ベースに取り付けられたピストン
    と、 所定の軸線の回りの回転を確立するために前記ピストン
    に取り付けられた手段と、 前記ロッドと前記回転手段とを可撓性を持たせて連結
    し、前記ロッドを動作軸線の回りに回転させる手段であ
    って、前記動作軸線が前記所定の軸線に対して実質的に
    平行である手段と、 前記ロッドと前記ピストンとを相互に連結し、前記ピス
    トンに対する前記ロッドの前記動作軸線の回りを回転可
    能とし、前記ピストンに対する前記ロッドの並進移動を
    回避する手段とを備えることを特徴とするアクチュエー
    タ。
  10. 【請求項１０】請求項９記載のアクチュエータにおい
    て、前記相互連結手段が、 前記ロッドに固定的に取り付けられた内側レースと前記
    ピストンに取り付けられた外側レースとを有する近位ロ
    ーラーベアリングと、 前記ロッドに固定的に取り付けられた内側レースと前記
    ピストンに取り付けられた外側レースとを有する遠位ロ
    ーラーベアリングとを備えることを特徴とするアクチュ
    エータ。
  11. 【請求項１１】請求項９記載のアクチュエータにおい
    て、前記相互連結手段が、 前記ロッドに固定的に取り付けられた内側レースと前記
    ピストンに取り付けられた外側レースとを有する近位ベ
    アリングと、 前記ロッドに固定的に取り付けられた内側レースと前記
    ピストンに取り付けられた外側レースとを有する遠位ベ
    アリングとを備えることを特徴とするアクチュエータ。
  12. 【請求項１２】請求項９記載のアクチュエータにおい
    て、前記回転手段が、前記ベースに取り付けられた回転
    駆動軸を備えたモータを備え、前記連結手段により前記
    回転駆動軸と前記ロッドとが連結されることを特徴とす
    るアクチュエータ。
  13. 【請求項１３】請求項１１記載のアクチュエータにおい
    て、前記近位ベアリングの前記内側レースと前記遠位ベ
    アリングの前記内側レースとの間で前記ロッドに取り付
    けられたスリーブをさらに備えることを特徴とするアク
    チュエータ。
  14. 【請求項１４】請求項１３記載のアクチュエータにおい
    て、 前記スリーブと前記ピストンとの間に流体密封係合状態
    で配置された第１のＯリングであって、前記近位ベアリ
    ングの前記外側レースと前記遠位ベアリングの前記外側
    レースとの間に位置した前記第１のＯリングと、 前記スリーブと前記ベースとの間に流体密封係合状態で
    配置された第２のＯリングであって、前記近位ベアリン
    グの前記外側レースと前記遠位ベアリングの前記外側レ
    ースとの間に位置し、前記第１のＯリング、前記第２の
    Ｏリング、前記スリーブ、および前記ピストンとの間に
    隔室を形成する前記第２のＯリングとをさらに備えるこ
    とを特徴とするアクチュエータ。
  15. 【請求項１５】請求項１４記載のアクチュエータにおい
    て、前記隔室内で選択的に真空を形成する手段をさらに
    備えることを特徴とするアクチュエータ。
  16. 【請求項１６】請求項１５記載のアクチュエータにおい
    て、前記隔室と前記ロッドの前記遠位端部との間で流体
    による連通を確立するために、前記ロッドに空気通路が
    形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
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