(57)【要約】【課題】フットプリントを小さくして省スペース化が図れるアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータは、第１ステータと第１ロータとを有する第１モータと、第１モータに対して中心軸の軸線方向に離隔して配置され第２ステータと第２ロータとを有する第２モータと、第１ロータ及び第２ロータを軸線方向に沿って貫通し、第１ロータから２ロータの反対側に向けて突出する第１部分にスプライン溝部が設けられ、第２ロータから第１ロータの反対側に向けて突出する第２部分に雄ねじ部が設けられる軸部材と、軸部材のスプライン溝部と係合してスプライン溝部に沿って軸部材を軸線方向に案内させると共に、第１ロータと共に回転して軸部材を中心軸の軸回り方向に回転可能なスプライン外筒と、軸部材の雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が設けられ、第２ロータと共に回転して軸部材を中心軸の軸線方向に移動可能なナット部材と、を備える。【選択図】図１
2020061926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステータと前記第１ステータに対して中心軸の軸回り方向に回転可能な第１ロータとを有する第１モータと、
前記第１モータに対して前記中心軸の軸線方向に離隔して配置されると共に、第２ステータと前記第２ステータに対して回転可能で前記第１ロータの前記中心軸と同軸に配置される第２ロータとを有する第２モータと、
前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記軸線方向に沿って貫通し、前記第１ロータから前記第２ロータの反対側に向けて前記軸線方向の一方に突出する第１部分の少なくとも一部に前記軸線方向に沿って延びるスプライン溝部が設けられ、前記第２ロータから前記第１ロータの反対側に向けて前記軸線方向の他方に突出する第２部分の少なくとも一部に雄ねじ部が設けられる軸部材と、
前記軸部材の前記スプライン溝部と係合して当該スプライン溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内させると共に、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸回り方向に回転可能なスプライン外筒と、
前記軸部材の前記雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が設けられ、前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸線方向に移動可能なナット部材と、を備える
アクチュエータ。
【請求項２】
前記軸部材における前記スプライン溝部の径は、前記雄ねじ部の径よりも大きい
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記軸部材は、前記第１部分を含むシャフトと前記第２部分を含むネジ軸とに分割されると共に、前記シャフトとネジ軸とがねじ締結によって連結される
請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１モータ及び前記第２モータは、ダイレクトドライブモータである
請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記軸部材の第１部分の端部にはアーム取付部材が固定され、当該アーム取付部材は、ワークが取り付けられるアーム部を支持する
請求項１から４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記軸部材の第２部分が貫通するコレットと、
前記軸部材の第２部分が貫通するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダチューブと、前記ピストンを付勢する弾性部材と、を有するシリンダと、
を含むクランプ機構を備え、
前記ピストンは、前記弾性部材によって前記コレットの外周面に接することで、前記コレットを前記軸部材に押し付けるチャック部を有し、
前記コレットは、前記シリンダチューブの内部に気体又は液体が供給されると、前記軸部材から離れる
請求項１から５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記外周面は、前記チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、
前記チャック部は、前記外周面と対向する傾斜面である
請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記スプライン外筒の径方向外側は、転がり軸受を介してスプライン外筒用ハウジングで支持される
請求項１から７のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第１部分の先端に固定されるアーム取付部材に設けられ前記第１部分の外周を覆う筒状部と、前記第１部分と、の間に円筒状の隙間が形成される
請求項１から８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動と直動運動を行うアクチュエータが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のアクチュエータは、ボールねじ及びボールスプラインを有し、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が回転することで軸部材が直動運動を行い、ボールスプラインのスプライン外筒が回転することで軸部材が回転運動を行う。
【０００３】
また、特許文献１のアクチュエータは、二軸一体型モータを備える。二軸一体型モータは、第１ロータと、第１ロータの径方向外側に配置される第２ロータと、を有する。第１ロータにナットが固定されナットの回転により軸部材が直動運動をする。第２ロータにより軸部材が回転運動をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３００７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のアクチュエータは、第１ロータの径方向外側に第２ロータが配置される二軸一体型モータを有するため、フットプリントを小さくすることが困難となる可能性がある。
【０００６】
本開示は、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して省スペース化が図れるアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のアクチュエータは、第１ステータと前記第１ステータに対して中心軸を中心とする軸回り方向に回転可能な第１ロータとを有する第１モータと、前記第１モータに対して前記中心軸の軸線方向に離隔して配置されると共に、第２ステータと前記第２ステータに対して回転可能で前記第１ロータの前記中心軸と同軸に配置される第２ロータとを有する第２モータと、前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記軸線方向に沿って貫通し、前記第１ロータから前記２ロータの反対側に向けて前記軸線方向の一方に突出する第１部分の少なくとも一部に前記軸線方向に沿って延びるスプライン溝部が設けられ、前記第２ロータから前記第１ロータの反対側に向けて前記軸線方向の他方に突出する第２部分の少なくとも一部に雄ねじ部が設けられる軸部材と、前記軸部材の前記スプライン溝部と係合して当該スプライン溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内させると共に、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸回り方向に回転可能なスプライン外筒と、前記軸部材の前記雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が設けられ、前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸線方向に移動可能なナット部材と、を備える。
【０００８】
アクチュエータにおいては、スプライン外筒と、第１モータと、第２モータと、ナット部材とを中心軸の軸線方向に沿って配置される。従って、第１ロータの径方向外側に第２ロータが配置される二軸一体型モータを有するアクチュエータよりも、径方向の大きさが減少しフットプリントが小さくなって省スペース化が図れる。
【０００９】
また、第１モータと第２モータとが分離したため、それぞれのモータのトルクを個別に設定することができる。さらに、軸部材の一端側にスプライン外筒が設けられ、他端側にナット部材が設けられている。従って、軸部材の一端側にスプライン外筒及びナット部材がともに設けられている場合と比較して、スプライン外筒及びナット部材の回転による軸部材の振れや傾きが小さくなる。
【００１０】
望ましい形態として、前記軸部材における前記スプライン溝部の径は、前記雄ねじ部の径よりも大きい。
【００１１】
第１モータの駆動力によってスプライン外筒が中心軸の軸回り方向に回転し、スプライン外筒と共に軸部材が回転する。ここで、軸部材におけるスプライン溝部の径は、雄ねじ部の径よりも大きいため、スプライン溝部の剛性が雄ねじ部よりも高くなる。従って、軸部材を回転させて周方向の所定位置で停止させる場合に、当該所定位置により近い位置で停止させることができる。また、軸部材が周方向の所定位置になるまでに軸部材の回転操作を行う場合、最終的な所定位置に位置させるまでの時間が短縮される。
【００１２】
望ましい形態として、前記軸部材は、前記第１部分を含むシャフトと前記第２部分を含むネジ軸とに分割されると共に、前記シャフトとネジ軸とが連結部材を介して連結される。
【００１３】
これにより、シャフト又はネジ軸に摩耗等が生じた場合に、シャフト又はネジ軸のうち摩耗等が生じた部材のみを交換すればよいため、部品コストの低減を図ることができる。
【００１４】
望ましい形態として、前記第１モータ及び第２モータは、ダイレクトドライブモータである。
【００１５】
ダイレクトドライブモータは、減速機構を介さずに、発生した駆動力を対象物にダイレクトに伝達する。即ち、第１モータの駆動力によって直接にスプライン外筒を回転させることで軸部材を回転させることができる。また、第２モータの駆動力によって直接にナット部材を回転させることで軸部材を直動させることができる。
【００１６】
望ましい形態として、前記軸部材の第１部分の端部には、アーム取付部材が固定され、当該アーム取付部材は、ワークが取り付けられるアーム部を支持する。
【００１７】
軸部材の第１部分には前記スプライン溝部と係合するスプライン外筒が設けられるため、軸部材が回転する際に振れや傾きが小さくなる。従って、アーム取付部材及びアーム部が回転する際の振れや傾きも小さくなるため、ワークを安定的に回転及び昇降させることができる。
【００１８】
望ましい形態として、前記軸部材の第２部分が貫通するコレットと、前記軸部材の第２部分が貫通するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダチューブと、前記ピストンを付勢する弾性部材と、を有するシリンダと、を含むクランプ機構を備え、前記ピストンは、前記弾性部材によって前記コレットの外周面に接することで、前記コレットを前記軸部材に押し付けるチャック部を有し、前記コレットは、前記シリンダチューブの内部に気体又は液体が供給されると、前記軸部材から離れる。
【００１９】
この構成によれば、弾性部材は、チャック部をコレットの外周面に接するように付勢することができる。そして、チャック部は、コレットを軸部材に押し付けて軸部材をクランプすることができる。また、チャック部は、コレットの外周面に接する構成であるため、該外周面と径方向において重なる。このような構成により、クランプ機構の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、シリンダチューブの内部に気体又は液体を供給することで、軸部材をアンクランプすることができる。また、電源が遮断された場合においても、軸部材をクランプ機構で保持することができる。
【００２０】
望ましい形態として、前記外周面は、前記チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、前記チャック部は、前記外周面と対向する傾斜面である。
【００２１】
この構成によれば、傾斜面は、シリンダチューブの内部へ気体又は液体が供給されていない場合に、テーパ面と面接触することができる。これにより、コレットの外周面とチャック部とが線接触、又は点接触する場合と比較して、コレットとチャック部との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。したがって、コレットが軸部材をクランプしている場合に、コレットの外周面とチャック部とが滑ることを抑制できる。
【００２２】
望ましい形態として、前記スプライン外筒の径方向外側は、転がり軸受を介してスプライン外筒用ハウジングで支持される。
【００２３】
ワークを支持する軸部材がワークからの回転モーメントを受ける場合には、軸部材が中心軸に対して傾く方向に力を受ける可能性がある。ここで、スプライン外筒の径方向外側は、軸受を介してスプライン外筒用ハウジングで支持されている。従って、中心軸の軸線方向に直交する径方向へのスプライン外筒の変位又は振動が抑制される。
【００２４】
望ましい形態として、前記第１部分の先端に固定されるアーム取付部材に設けられ前記第１部分の外周を覆う筒状部と、前記第１部分と、の間に円筒状の隙間が形成される。
【００２５】
当該円筒状の隙間により、前記第１部分と前記円筒状の隙間の外部との間にラビリンス構造が形成されるため、アーム取付部材の内方の防塵性及び防水性が高められる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、フットプリントを小さくして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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、第１実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【図３】図３は、第２実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【図５】図５は、第３実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図６】図６は、図５の要部を拡大した断面図である。
【図７】図７は、図５の別の要部を拡大した断面図である。
【図８】図８は、第３実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【図９】図９は、第４実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
[第１実施形態]
図１は、第１実施形態のアクチュエータの断面図である。図１の断面は、後述する第１ロータ及び第２ロータの中心軸ＡＸを含む平面による断面である。図２は、第１実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【００３０】
図１に示すように、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、アーム部８０と、第１モータＭ１と、第２モータＭ２と、軸部材ＳＦと、スプライン外筒６１と、ナット部材５１と、を備える。
【００３１】
以下、Ｚ方向に平行な方向であって、第１モータＭ１からアーム部８０に向けた方向を上方とし、アーム部８０から第１モータＭ１に向けた方向を下方として説明する。また、アーム部８０の中心軸ＡＸの軸線方向は、Ｚ方向と同一とする。
【００３２】
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の中心軸ＡＸをＺ方向に向けた状態で固定台ＳＴに固定されている。アーム部８０は、アーム取付部材７０の上に固定される。アーム取付部材７０は、後述するシャフト６３の上端にボルトを介して固定される。アクチュエータ１は、アーム部８０をＺ方向（直動方向、中心軸ＡＸの軸線方向）に上下させ、アーム部８０をＺ方向と直交する平面内で、中心軸ＡＸの軸回り方向に回転させる。アーム部８０には図示しないワークが搭載されるため、ワークが所望の位置に移送される。
【００３３】
第１モータＭ１は、第１ステータ１０と、第１ロータ２０と、第１モータハウジング４０と、第１回転検出部１０１と、を有する。
【００３４】
第１ステータ１０の径方向内側には、第１ステータ保持体１１が配置される。第１ステータ１０は、第１ステータ保持体１１に固定される。第１ロータ２０は、第１ステータ１０の外周側に配置される。第１ロータ２０は、中心軸ＡＸを中心として回転する。第１ロータ２０は、第１ロータブラケット２１と、第１ロータブラケット２１の径方向内側に固定され永久磁石を有する第１ロータコア２２とを有する。第１ロータブラケット２１は、中心軸ＡＸを中心とする筒状に形成されている。また、第１ロータブラケット２１は、第１軸受３１の外輪を支持する外輪押さえ２１ａを有する。
【００３５】
第１ステータ１０及び第１ロータ２０は、中心軸ＡＸを中心として同軸に配置されている。第１ロータ２０は、第１ステータ１０及び第１ステータ保持体１１の径方向外側に配置され、第１ステータ１０に対して相対回転する。換言すると、第１ロータ２０は、第１軸受３１を介して、第１ステータ１０及び第１ステータ保持体１１に回転可能に支持される。第１ステータ保持体１１は、ボルトを介して第１モータハウジング４０に固定されている。第１ステータ１０は、中心軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。
【００３６】
第１モータハウジング４０は、例えば円筒状に形成され、第１モータＭ１を収容する。第１モータハウジング４０の上端は、開口しており、当該開口部には第１蓋部材１１１が設けられる。第１蓋部材１１１は、ボルトを介して第１ロータブラケット２１の外輪押さえ２１ａに固定される。第１蓋部材１１１の径方向中央部には貫通孔が設けられ、貫通孔はスプライン外筒６１で覆われる。第１蓋部材１１１の下面には、上方に凹む凹部１１２が設けられる。
【００３７】
スプライン外筒６１の下端部には、径方向に広がるフランジ６２が設けられる。フランジ６２が凹部１１２に挿入された状態で、フランジ６２が第１蓋部材１１１にボルトを介して固定される。また、第１モータハウジング４０の上端には、径方向外側に広がる取付用フランジ４０ａが設けられる。取付用フランジ４０ａは、固定台ＳＴの上面に載置され、ボルトを介して固定台ＳＴに固定可能である。第１蓋部材１１１の外周端と第１モータハウジング４０の内周端との間には、微小な隙間が形成され、第１蓋部材１１１が第１モータハウジング４０に対して回転可能となる。
【００３８】
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、第１モータＭ１の回転状態を検出する。第１回転検出部１０１は、第１軸受３１の上側に配置される。
【００３９】
第２モータＭ２は、第１モータＭ１に対して中心軸ＡＸの軸線方向に並んで配置される。第２モータＭ２は、第２ステータ１０Ａと、第２ロータ２０Ａと、第２モータハウジング４０Ａと、第２回転検出部１０１Ａと、を有する。第１モータＭ１及び第２モータＭ２は、円筒状のダイレクトドライブモータである。
【００４０】
第２ロータ２０Ａは、第２ステータ１０Ａの外周側に配置される。第２ロータ２０Ａは、中心軸ＡＸを中心として回転する。即ち、第２ロータ２０Ａの中心軸は、第１ロータ２０の中心軸ＡＸと同軸である。第２ロータ２０Ａは、第２ロータブラケット２１Ａと、第２ロータブラケット２１Ａの径方向内側に固定され永久磁石を有する第２ロータコア２２Ａとを有する。第２ロータブラケット２１Ａは、中心軸ＡＸを中心とする筒状に形成されている。第２ステータ１０Ａ及び第２ロータ２０Ａは、中心軸ＡＸを中心として同軸に配置されている。
【００４１】
第２ロータ２０Ａは、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａの径方向外側に配置され、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに対して相対回転する。換言すると、第２ロータ２０Ａは、第２軸受３２を介して、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに回転可能に支持される。第２ステータ１０Ａは、第２ステータ１０Ａの径方向内側に配置された第２ステータ保持体１１Ａに固定されている。第２ステータ保持体１１Ａは、ボルトを介して第２モータハウジング４０Ａに固定されている。第２ステータ１０Ａは、中心軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。
【００４２】
ここで、軸部材ＳＦについて説明する。軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３と、を有する。シャフト６３は、アーム取付部材７０から中心軸ＡＸの軸線方向に沿って連結部１００まで延びている。連結部１００は、第２回転検出部１０１Ａと並ぶ位置に設けられる。シャフト６３は、大径部６３１と小径部６３２とを有する。大径部６３１は、アーム取付部材７０から第１モータハウジング４０の下底部４０ｂまで延びている。
【００４３】
大径部６３１の外周には、中心軸ＡＸの軸線方向に延びるスプライン溝部６３３が周方向に間隔をおいて複数設けられる。スプライン外筒６１の内周側には、図示しないが、スプライン溝部６３３に係合可能な複数の凸部を有するスプライン部が設けられる。このように、軸部材ＳＦは、第１ロータ２０から第２ロータ２０Ａの反対側に向けて軸線方向の一方である上方に突出する第１部分Ｓ１を有し、第１部分Ｓ１には、軸線方向に沿って延びるスプライン溝部６３３が設けられる。スプライン溝部６３３とスプライン部とが複数のボールを介して係合することで、スプライン部に沿って軸部材ＳＦが軸線方向に案内されると共に、軸部材ＳＦは第１ロータ２０と共に回転することにより軸部材ＳＦが中心軸の軸回り方向に回転可能となる。なお、小径部６３２は、大径部６３１の下端から連結部１００まで延びている。このように、第１部分Ｓ１では、ころがり案内のボールスプラインが適用される。
【００４４】
ネジ軸５３は、連結部１００からストッパ５５まで延びている。ネジ軸５３は、上方の大径部５３１と、下方の小径部５３２とを有する。ネジ軸５３の大径部５３１の先端部（図１の上端部）には、上方に突出する細径部５３１ａが設けられる。細径部５３１ａの外周には、雄ねじが設けられる。シャフト６３の小径部６３２の下端部には、凹部６３２ａが設けられる。凹部６３２ａの内周には、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合う雌ねじが設けられる。凹部６３２ａの内周の雌ねじは、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合っている。これにより、シャフト６３の小径部６３２とネジ軸５３の大径部５３１とが一体に連結される。即ち、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される。なお、大径部５３１の外周には雄ねじ部５３３が形成される。即ち、軸部材ＳＦは、第２ロータ２０Ａから第１ロータ２０の反対側に向けて軸線方向の他方である下方に突出する第２部分Ｓ２を有し、第２部分Ｓ２には雄ねじ部５３３が設けられる。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。なお、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
【００４５】
第２モータハウジング４０Ａは、例えば円筒状に形成され、第２モータＭ２を収容する。第２モータハウジング４０Ａの上端は、開口しており、当該開口部には軸部材ＳＦが貫通して設けられる。開口部の外周には、中心軸ＡＸの軸回り方向に環状に延びる上底部４０Ａａが設けられる。上底部４０Ａａは、第１モータハウジング４０の下底部４０ｂと当接し下底部４０ｂにボルトを介して固定されている。第２モータハウジング４０Ａの下底部４０Ａｂも開口しており、当該開口部は、ナット用ハウジング４２及びストッパ用カバー４４で覆われる。
【００４６】
ナット用ハウジング４２は、上端フランジ４２ａと、上端フランジ４２ａの内周端から下方に延びる筒状に形成された筒状部４２ｂと、筒状部４２ｂの下端から内周側に延びる底部４２ｃとを有する。上端フランジ４２ａは、第２モータハウジング４０Ａの下底部４０Ａｂにボルトを介して固定されている。ストッパ用カバー４４は、ナット用ハウジング４２の底部４２ｃにボルトを介して固定されている。底部４２ｃには、貫通孔が設けられ、ネジ軸５３の小径部５３２が貫通して設けられる。
【００４７】
小径部５３２の下端には、ストッパ５５がナット５６によって取り付けられている。ストッパ５５は、円環形状の部材である。ストッパ５５は、ネジ軸５３に挿入されている。ストッパ５５のＺ方向上側には、円環形状の緩衝部材５５ａが配置されている。緩衝部材５５ａは、例えば、弾性体のウレタンゴムである。軸部材ＳＦが上昇して、緩衝部材５５ａを介してストッパ５５がナット用ハウジング４２の底部４２ｃに当たることによって軸部材ＳＦの上昇を規制することができる。ナット用ハウジング４２の内方には、ナット部材５１と、第２連結ブラケット４５とが収容される。
【００４８】
ナット部材５１の内周側には、雌ねじ部が設けられる。雌ねじ部は、軸部材ＳＦの第２部分Ｓ２の雄ねじ部５３３と複数のボールを介して噛み合う。ナット部材５１の径方向外側には、第２連結ブラケット４５が配置される。ナット部材５１の下端には、径方向外側に広がるフランジ部５１ａが形成される。フランジ部５１ａは、ボルトを介して第２連結ブラケット４５に固定される。第２連結ブラケット４５の上端には、径方向外側に広がるフランジ４５ａが設けられ、フランジ４５ａはボルトを介して第１連結ブラケット４６に固定される。このように、第２部分Ｓ２では、ころがり案内のボールねじが適用される。
【００４９】
第１連結ブラケット４６は、ボルトを介して第２ロータブラケット２１Ａに固定される。このように、ナット部材５１と、第２連結ブラケット４５と、第１連結ブラケット４６と、第２ロータブラケット２１Ａとは、一体になって回転可能である。詳細には、ナット部材５１、第２連結ブラケット４５、第１連結ブラケット４６及び第２ロータブラケット２１Ａは、第２軸受３２を介して、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに対して回転可能に支持される。
【００５０】
第２回転検出部１０１Ａは、例えば、レゾルバである。第２回転検出部１０１Ａは、第２モータＭ２の回転状態を検出する。第２回転検出部１０１Ａは、軸方向において連結部１００に並んだ位置に配置される。
【００５１】
次に、アクチュエータ１の動きを説明する。
【００５２】
まず、軸部材ＳＦが昇降する（直動する）態様を説明する。この態様では、第２モータＭ２のみが作動し、第１モータＭ１は作動しない。
【００５３】
図１に示すように、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転する。詳細には、第２ロータ２０Ａは、第２軸受３２を介して、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに対して中心軸ＡＸ回りに回転する。なお、第１ロータ２０は、回転しない。
【００５４】
ナット部材５１は、第２ロータ２０Ａと一体になっている。よって、ナット部材５１も第２ロータ２０Ａと一体に中心軸ＡＸの軸回り方向に回転する。ナット部材５１の雌ねじ部は、軸部材ＳＦの第２部分Ｓ２の雄ねじ部５３３と噛み合っているため、ナット部材５１の回転により軸部材ＳＦが軸線方向に沿って直動する。詳細には、図２に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。なお、この状態では、また、軸部材ＳＦが上昇して、緩衝部材５５ａを介してストッパ５５がナット用ハウジング４２の底部４２ｃに当たることによって軸部材ＳＦの上昇が規制される。
【００５５】
次いで、軸部材ＳＦが旋回する（回転する）態様を説明する。この態様では、軸部材ＳＦのＺ方向の移動の仕方により、第１の態様、第２の態様及び第３の態様が含まれる。
【００５６】
第１の態様では、第１モータＭ１が作動し、第２モータＭ２が作動しない。前述したように、スプライン溝部６３３とスプライン部とが噛み合う。これにより、スプライン外筒６１のスプライン部に沿って軸部材ＳＦが軸線方向に案内される。また、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１を介して第１ロータ２０と共に回転することにより、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能となる。さらに、第２モータＭ２が作動しないためナット部材５１も回転しない。よって、スプライン外筒６１によって軸部材ＳＦが回転すると、ナット部材５１により軸部材ＳＦが軸線方向に沿って直動する。以上より、第１の態様では、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１と一体に回転しつつ、静止したナット部材５１と相対的に回転することでＺ方向に直動する。
【００５７】
第２の態様では、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１と一体に回転しつつ、軸部材ＳＦのＺ方向の位置が変化しないようにナット部材５１を回転させる。従って、第２の態様では、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方を作動させる。即ち、第１モータＭ１による回転は第１の態様と同様であり、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１を介して第１ロータ２０と共に回転することにより、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能となる。第２モータＭ２は、第１の態様では作動させなかったが、軸部材ＳＦが直動する方向と逆方向にナット部材５１を回転させる。以上より、第２の態様では、軸部材ＳＦのＺ方向の位置が変化しないまま、軸部材ＳＦがスプライン外筒６１と一体に回転する。
【００５８】
第３の態様では、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１と一体に回転しつつ、ナット部材５１の回転速度を適宜調整することにより、軸部材ＳＦが直動する速度（Ｚ方向の移動速度）を可変させる。従って、第３の態様では、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方を作動させる。即ち、第１モータＭ１による回転は第１及び第２の態様と同様であり、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１を介して第１ロータ２０と共に回転することにより、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能となる。第２モータＭ２は、軸部材ＳＦの所望する直動の速度に合わせて、モータの回転速度を設定する。以上より、第３の態様では、軸部材ＳＦのＺ方向の移動速度を適宜に調整しつつ、軸部材ＳＦがスプライン外筒６１と一体に回転する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１は、第１ステータ１０と第１ステータ１０に対して中心軸ＡＸを中心とする軸回り方向に回転可能な第１ロータ２０とを有する第１モータＭ１と、第１モータＭ１に対して中心軸ＡＸの軸線方向に離隔して配置されると共に、第２ステータ１０Ａと第２ステータ１０Ａに対して回転可能で第１ロータ２０の中心軸ＡＸと同軸に配置される第２ロータ２０Ａとを有する第２モータＭ２と、第１ロータ２０及び第２ロータ２０Ａを軸線方向に沿って貫通し、第１ロータ２０から第２ロータ２０Ａの反対側に向けて軸線方向の一方に突出する第１部分Ｓ１の少なくとも一部に軸線方向に沿って延びるスプライン溝部６３３が設けられ、第２ロータ２０Ａから第１ロータ２０の反対側に向けて軸線方向の他方に突出する第２部分Ｓ２の少なくとも一部に雄ねじ部５３３が設けられる軸部材ＳＦと、軸部材ＳＦのスプライン溝部６３３と係合してスプライン溝部６３３に沿って軸部材ＳＦを軸線方向に案内させると共に、第１ロータ２０と共に回転して軸部材ＳＦを中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能なスプライン外筒６１と、軸部材ＳＦの雄ねじ部５３３と噛み合う雌ねじ部が設けられ、第２ロータ２０Ａと共に回転して軸部材ＳＦを中心軸ＡＸの軸線方向に移動可能なナット部材５１と、を備える。
【００６０】
アクチュエータ１においては、スプライン外筒６１と、第１モータＭ１と、第２モータＭ２と、ナット部材５１とを中心軸ＡＸの軸線方向に沿って配置している。従って、第１ロータ２０の径方向外側に第２ロータ２０Ａが配置される二軸一体型モータを有するアクチュエータよりも、径方向の大きさが減少してフットプリントが小さくなる。
【００６１】
また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径は、雄ねじ部５３３の径よりも大きい。
【００６２】
第１モータＭ１の駆動力によってスプライン外筒６１が中心軸ＡＸの軸回り方向に回転し、スプライン外筒６１と共に軸部材ＳＦが回転する。ここで、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径は、雄ねじ部５３３の径よりも大きいため、スプライン溝部６３３の剛性が雄ねじ部５３３よりも高くなる。従って、軸部材ＳＦを回転させて周方向の所定位置で停止させる場合に、当該所定位置により近い位置で停止させることができる。また、軸部材ＳＦが周方向の所定位置になるまでに軸部材ＳＦの回転操作を行う場合、最終的な所定位置に位置させるまでの時間が短縮される。
【００６３】
スプライン外筒６１は、第１モータＭ１の出力軸の近くに配置され、ナット部材５１は、第２モータＭ２の出力軸の近くに配置される。従って、スプライン外筒６１には、第１モータＭ１の出力軸の振れ及び傾きの影響が及び難くなり、スプライン外筒６１を精度よく組み付けることができる。ナット部材５１には、第２モータＭ２の出力軸の振れ及び傾きの影響が及び難くなり、ナット部材５１を精度よく組み付けることができる。
【００６４】
第１モータＭ１と第２モータＭ２とが分離したため、それぞれのモータのトルクを個別に設定することができる。
【００６５】
軸部材ＳＦの一端側にスプライン外筒６１が設けられ、他端側にナット部材５１が設けられている。従って、軸部材ＳＦの一端側にスプライン外筒６１及びナット部材５１がともに設けられている場合と比較して、スプライン外筒６１及びナット部材５１の回転による軸部材ＳＦの振れや傾きが小さくなる。
【００６６】
第１モータＭ１及び第２モータＭ２のそれぞれにおいて、モータハウジングとロータ及びステータとが分離しているため、モータの組み付け時に精度の調整（芯出し）が可能なため、精度よくモータを組み付けることができる。
【００６７】
軸部材ＳＦは、第１部分Ｓ１を含むシャフト６３と第２部分Ｓ２を含むネジ軸５３とに分割されると共に、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される。
【００６８】
シャフト６３又はネジ軸５３に摩耗等が生じた場合に、摩耗等が生じた部材のみを交換すればよいため、部品コストの低減を図ることができる。
【００６９】
第１モータＭ１及び第２モータＭ２は、ダイレクトドライブモータである。
【００７０】
ダイレクトドライブモータは、減速機構を介さずに、発生した駆動力を対象物にダイレクトに伝達する。即ち、第１モータＭ１の駆動力によって直接にスプライン外筒６１を回転させることで軸部材ＳＦを回転させることができる。また、第２モータＭ２の駆動力によって直接にナット部材５１を回転させることで軸部材ＳＦを直動させることができる。
【００７１】
軸部材ＳＦの第１部分Ｓ１の端部には、アーム取付部材７０が固定され、アーム取付部材７０は、ワークが取り付けられるアーム部８０を支持する。
【００７２】
軸部材ＳＦの第１部分Ｓ１にはスプライン溝部６３３と係合するスプライン外筒６１が設けられるため、軸部材ＳＦが回転する際に振れや傾きが小さくなる。従って、アーム取付部材７０及びアーム部８０が回転する際の振れや傾きも小さくなるため、ワークを安定的に回転及び昇降させることができる。
【００７３】
[第２実施形態]
次いで、第２実施形態に係るアクチュエータ１Ａについて説明する。第１実施形態と同一の構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。以下、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００７４】
図３は、第２実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが下限に位置している状態を示す。図４は、第２実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【００７５】
第２実施形態は、第１実施形態に対して軸部材ＳＦの構造が相違する。即ち、第１実施形態では、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とに分割されている。ネジ軸５３の大径部５３１とシャフト６３の小径部６３２とは、ねじ締結によって一体に連結されている。
【００７６】
しかし、第２実施形態に係る軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。例えば、１本の円柱状の金属部材の外周部分を削ることによって、シャフト６３及びネジ軸５３の形状を有する軸部材ＳＦが形成される。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。ここで、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
【００７７】
なお、軸部材ＳＦの昇降及び旋回については、第１実施形態と同じである。また、図３に示す軸部材ＳＦの下限位置において、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａとともにナット部材５１も回転し、図４に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１Ａにおいて、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。従って、シャフト６３とネジ軸５３とを分割して連結した場合よりも、軸部材ＳＦの剛性が高くなる。
【００７９】
[第３実施形態]
次いで、第３実施形態に係るアクチュエータ１Ｂについて説明する。第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。以下、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
図５は、第３実施形態のアクチュエータの断面図である。図６は、図５の要部を拡大した断面図である。図７は、図５の別の要部を拡大した断面図である。図８は、第３実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【００８０】
本実施形態では、第１モータＭ１よりも上側の部位（図６に詳細に示す）と、ナット部材５１よりも下側の部位（図７に詳細に示す）とが、主に第１実施形態及び第２実施形態と相違している。
アーム取付部材７０Ａは、シャフト６３の先端（上端）に連結される。アーム取付部材７０Ａ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６３の縮径部６３ａに連結される。
【００８１】
図６に示すように、筒状部７２は、円筒状に形成され、連結部７１から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４３２よりも外側に配置され、第２筒状部４３２の上部４３２ａを収容する。筒状部７２の下端には、凹部７２ａが設けられる。凹部７２ａは、内周面の下端が拡径されて形成される。凹部７２ａには、シール部７７が配置される。
【００８２】
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４３２の上部４３２ａ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により、シャフト６３が外部から保護された状態となる。なお、凹部７２ａの下端部には、内側に突出する突起部７２ｂが形成される。この突起部７２ｂにより、シール部７７の落下が抑制される。
【００８３】
また、筒状部７２と第２筒状部４３２の上部４３２ａ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６３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。
【００８４】
蓋部７３は、ボルトにより連結部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６３の縮径部６３ａを外部から保護する。
【００８５】
スプライン外筒用ハウジング４３は、第１筒状部４３１と、第２筒状部４３２と、を有する。また、第１ロータブラケット２１の上端には、第２蓋部材１１１Ａがボルトを介して固定される。第２蓋部材１１１Ａの上端には、スプライン外筒６１Ａのフランジ６２Ａがボルトを介して固定される。
【００８６】
第１筒状部４３１は、上下方向の上側に配置された第１円筒部４３１ｂと、第１円筒部４３１ｂの下側に配置された段部４３１ｄと、段部４３１ｄの下側に配置された第２円筒部４３１ｅとを有する。
【００８７】
第１円筒部４３１ｂには、径方向内側に延びる受け部４３１ａが周方向に沿って円環状に設けられている。受け部４３１ａの上面には、下方に凹む凹部が設けられ、凹部にＯリング７４が収容されている。第２筒状部４３２の下端面がＯリング７４を押圧した状態で、ボルトを介して第２筒状部４３２の下端部が第１筒状部４３１の受け部４３１ａに固定される。第２円筒部４３１ｅの下端部４３１ｃの側面には、凹部が形成され、凹部にはＯリング７５が収容されている。
【００８８】
第１モータハウジング４０の上端部の内周面がＯリング７５を押圧している。この状態で、ボルトを介して第１筒状部４３１の下端部が第１モータハウジング４０の上端部に固定される。さらに、第１モータハウジング４０の上端部の外周面には、径方向内側に凹む凹部が設けられ、凹部にＯリング７６が収容されている。固定台ＳＴの内周面がＯリング７６を押圧した状態で、第１モータハウジング４０の取付用フランジ４０ａが固定台ＳＴの上面にボルトを介して固定される。
【００８９】
図６に示すように、第１筒状部４３１において、第２円筒部４３１ｅと連結ブラケット３４との間に第３軸受３３が保持される。連結ブラケット３４は、スプライン外筒６１Ａのフランジ６２Ａに固定される。よって、第３軸受３３は、スプライン外筒６１及び連結ブラケット３４を回転自在に支持している。第３軸受３３は、例えば、転がり軸受である。第３軸受３３は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂを介して段部４３１ｄに支持されている。第３軸受３３は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂ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３軸受３３は、第１筒状部４３１、第１モータハウジング４０及び固定台ＳＴで径方向に支持されている。
【００９０】
ここで、軸部材ＳＦについて説明する。軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３と、を有する。シャフト６３は、アーム取付部材７０Ａから中心軸ＡＸの軸線方向に沿って連結部１００まで延びている。連結部１００は軸方向において第２回転検出部１０１Ａと並ぶ位置に設けられる。シャフト６３は、縮径部６３ａと大径部６３ｂと小径部６３ｃとが一体になって構成される。大径部６３ｂは、縮径部６３ａの下側に配置される第１大径部６３ｂ１と、第２筒状部４３２の内方に収容される第２大径部６３ｂ２と、スプライン外筒６１Ａの上端から第１モータハウジング４０の下底部４０ｂまで延びる第３大径部６３ｂ３とを有する。第３大径部６３ｂ３の外周には、中心軸ＡＸの軸線方向に延びるスプライン溝部６３３が周方向に間隔をおいて複数設けられる。なお、第１ロータ２０の上端よりも上方に突出してスプライン溝部６３３が設けられた部位が第１部分Ｓ１である。
【００９１】
ネジ軸５３は、連結部１００からストッパ５５まで延びている。ネジ軸５３は、上方の大径部５３１と、下方の小径部５３２とを有する。ネジ軸５３の大径部５３１の上端部には、上方に突出する細径部５３１ａが設けられる。細径部５３１ａの外周には、雄ねじが設けられる。シャフト６３の小径部６３２の下端部には、凹部６３２ａが設けられる。凹部６３２ａの内周には、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合う雌ねじが設けられる。凹部６３２ａの内周の雌ねじは、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合っている。これにより、シャフト６３の小径部６３２とネジ軸５３の大径部５３１とが一体に連結される。即ち、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される。なお、大径部５３１の外周には雄ねじ部５３３が形成される。即ち、軸部材ＳＦは、第２ロータ２０Ａから第１ロータ２０の反対方向に向けて軸線方向の他方である下方に突出する第２部分Ｓ２を有し、第２部分Ｓ２には雄ねじ部５３３が設けられる。なお、小径部５３２の外周には雄ねじ部が設けられていない。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。なお、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
【００９２】
図７に示すように、クランプ機構１３０は、ネジ軸５３の小径部５３２と、コレット１３２と、シリンダ１３４と、を含む。コレット１３２は、径方向に変形可能な把持部１３２Ａと、略筒形状のフランジ部１３２Ｂと、を備える。把持部１３２Ａには、Ｚ方向にスリ割りが４つ形成されている。図７に示す断面図は、該スリ割りに沿って切断した断面を示している。スリ割りは、周方向に９０度ずつ異なる位置に形成されている。これにより、把持部１３２Ａは、径方向に弾性変形が可能となる。なお、スリ割りの数、形状及び位置は、特に限定されない。スリ割りは、把持部１３２Ａが径方向に弾性変形可能となるように、形成されていればよい。
【００９３】
コレット１３２には、ネジ軸５３の小径部５３２が挿入される。コレット１３２は、第１テーパ面１３２ａと、第２テーパ面１３２ｂと、凹部１３２ｃと、内周面１３２ｄと、を備える。第１テーパ面１３２ａは、把持部１３２Ａの外周面である。第１テーパ面１３２ａは、Ｚ方向下側に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面である。つまり、第１テーパ面１３２ａは、略円錐面の形状である。
【００９４】
第２テーパ面１３２ｂは、フランジ部１３２ＢのＺ方向上側の外周面である。第２テーパ面１３２ｂは、Ｚ方向上側に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面である。つまり、第２テーパ面１３２ｂは、略円錐面の形状である。凹部１３２ｃは、フランジ部１３２Ｂの外周面に形成された溝である。凹部１３２ｃは、Ｚ方向において、第１テーパ面１３２ａと第２テーパ面１３２ｂとの間に形成される。内周面１３２ｄは、ネジ軸５３の被クランプ部５３ｂと対向する面である。コレット１３２は、ネジ軸５３が軸線方向に最大限移動した場合でも内周面１３２ｄがネジ軸５３の被クランプ部５３ｂと対向するように配置されている。
【００９５】
シリンダ１３４は、ピストン１３６と、シリンダチューブ１３８と、第１シール部材１６０と、第２シール部材１６２と、を備える。また、シリンダ１３４は、気体供給部１６３と、固定部材１４４と、ストッパ部１４６と、ネジ軸用ハウジング１５０と、ばね１５６と、を備える。
【００９６】
ピストン１３６には、ネジ軸５３の小径部５３２が挿入される。ピストン１３６は、傾斜面１３６ａと、第１外側面１３６ｂと、第２外側面１３６ｃと、溝部１３６ｄと、下面１３６ｅと、凹部１３６ｆと、上面１３６ｇと、を備える。
【００９７】
傾斜面１３６ａは、ピストン１３６のＺ方向上側の内周面である。傾斜面１３６ａは、Ｚ方向上側に向かうにつれて径が大きくなるように傾斜している。傾斜面１３６ａは、Ｚ方向において第１テーパ面１３２ａと重なる。このような構成により、傾斜面１３６ａは、ピストン１３６がＺ方向上側に移動した場合に第１テーパ面１３２ａと接触できる。そして、傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａと接触した場合に、第１テーパ面１３２ａを径方向内側に押圧できる。すなわち、傾斜面１３６ａは、把持部１３２Ａを径方向内側に押圧可能なチャック部である。傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａと対向する。すなわち、傾斜面１３６ａと第１テーパ面１３２ａとは、略同じ傾きを有する。傾斜面１３６ａは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。これにより、ピストン１３６及びコレット１３２が占有する空間の軸線方向の寸法を小さくすることができる。
【００９８】
第１外側面１３６ｂ及び第２外側面１３６ｃは、ピストン１３６の外側面である。第１外側面１３６ｂは、第２外側面１３６ｃよりもＺ方向上側に位置する。第２外側面１３６ｃは、第１外側面１３６ｂよりも径が大きい。第１外側面１３６ｂ及び第２外側面１３６ｃは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。溝部１３６ｄは、第１外側面１３６ｂに形成された角溝である。溝部１３６ｄは、第１外側面１３６ｂの周方向に沿って形成されている。下面１３６ｅは、ピストン１３６のＺ方向下側の面である。下面１３６ｅには、Ｚ方向上側に凹んだ凹部１３６ｆが形成される。上面１３６ｇは、ピストン１３６のＺ方向上側の面である。
【００９９】
シリンダチューブ１３８は、ピストン１３６を収容する略筒形状の部材である。筒状部１３８ａと、外径側フランジ部１３８ｂと、内径側フランジ部１３８ｃと、溝部１３８ｄと、第１内側面１３８ｅと、第２内側面１３８ｆと、気体供給路１３８ｇと、を備える。筒状部１３８ａは、筒形状の部材である。筒状部１３８ａのＺ方向上側の端部に外径側フランジ部１３８ｂ及び内径側フランジ部１３８ｃが接続される。外径側フランジ部１３８ｂは、円環状に形成されたフランジ面である。外径側フランジ部１３８ｂは、固定部材１４０により筒状部４２ｂの下端に固定される。内径側フランジ部１３８ｃは、円環状に形成され、外径側フランジ部１３８ｂよりも径方向内側に配置される。内径側フランジ部１３８ｃには、段差面１４２が形成される。段差面１４２は、内径側フランジ部１３８ｃのＺ方向上側の端部に形成される。段差面１４２は、Ｚ方向上側から見て、円環形状である。
【０１００】
第１内側面１３８ｅは、内径側フランジ部１３８ｃの径方向内側の側面である。第１内側面１３８ｅは、第１外側面１３６ｂと対向する。第２内側面１３８ｆは、筒状部１３８ａの径方向内側の側面である。第２内側面１３８ｆの径は、第１内側面１３８ｅの径よりも大きい。第２内側面１３８ｆは、第２外側面１３６ｃと対向する。第１内側面１３８ｅ及び第２内側面１３８ｆは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。溝部１３８ｄは、第２内側面１３８ｆに形成された角溝である。溝部１３８ｄは、第２内側面１３８ｆの周方向に沿って形成されている。
【０１０１】
気体供給路１３８ｇは、シリンダチューブ１３８の外部からシリンダチューブ１３８の内部まで貫通する開口である。気体供給路１３８ｇには、気体供給配管１５８が接続されている。気体供給路１３８ｇと気体供給配管１５８とは、例えば、シールテープを介してネジ固定されている。
【０１０２】
第１シール部材１６０は、Ｏリングである。第１シール部材１６０は、溝部１３６ｄに配置される。第１シール部材１６０は、第１外側面１３６ｂと、第１内側面１３８ｅとの間の隙間を埋める。これによれば、第１外側面１３６ｂと、第１内側面１３８ｅとの隙間がシールされる。
【０１０３】
第２シール部材１６２は、Ｏリングである。第２シール部材１６２は、溝部１３８ｄに配置される。第２シール部材１６２は、第２外側面１３６ｃと、第２内側面１３８ｆとの間の隙間を埋める。これによれば、第２外側面１３６ｃと、第２内側面１３８ｆとの隙間がシールされる。このような構成により、気体供給配管１５８、気体供給路１３８ｇ、第１外側面１３６ｂ、第２外側面１３６ｃ、第１内側面１３８ｅ、第２内側面１３８ｆ、第１シール部材１６０及び第２シール部材１６２で囲まれた圧力室１３９が形成される。
【０１０４】
気体供給部１６３は、圧縮空気を供給するコンプレッサである。気体供給部１６３は、気体供給配管１５８に接続される。なお、気体供給部１６３が供給する気体は、圧縮空気に限定されない。気体供給部１６３は、例えば、圧縮された窒素を供給してもよい。
【０１０５】
固定部材１４４は、円環形状の板部材である。固定部材１４４は、径方向外側の下面が段差面１４２と接触するように配置される。また、固定部材１４４は、径方向内側の端部が凹部１３２ｃに挿入されている。
【０１０６】
ストッパ部１４６は、円環形状の部材である。ストッパ部１４６には、ネジ軸５３の小径部５２Ｂが挿入される。ストッパ部１４６は、第２テーパ面１３２ｂと対向する傾斜面１４６ａを備える。これにより、ストッパ部１４６は、コレット１３２のＺ方向上側への移動を制限できる。また、ストッパ部１４６は、固定部材１４４を段差面１４２と挟んだ状態で、固定部材１４８によって、内径側フランジ部１３８ｃに固定される。したがって、ストッパ部１４６は、固定部材１４４のＺ方向における位置を固定する。そして、固定部材１４４の内径側の端部は、凹部１３２ｃに挿入されている。これによれば、固定部材１４４は、コレット１３２のＺ方向下側への移動を制限できる。このような構成により、コレット１３２のＺ方向における位置が決定される。
【０１０７】
ネジ軸用ハウジング１５０は、シリンダチューブ１３８、ナット用ハウジング４２、モータ用ハウジング４１及びスプライン外筒用ハウジング４３を介して、固定台ＳＴに固定されている。ネジ軸用ハウジング１５０は、フランジ部１５０ａと、フランジ面１５０ｂと、筒状部１５０ｃと、凹部１５０ｄと、蓋部材１５０ｅと、を有する。フランジ部１５０ａは、円環状に形成され、固定部材１５２により筒状部１３８ａの下端に固定される。フランジ面１５０ｂは、フランジ部１５０ａのＺ方向上側の面である。
【０１０８】
フランジ面１５０ｂは、下面１３６ｅと対向する。筒状部１５０ｃは、フランジ部１５０ａの内周から下方に延びている。図５に示すように、筒状部１５０ｃは、ネジ軸５３の下側の端部を収容する。凹部１５０ｄは、フランジ面１５０ｂからＺ方向下側に凹んだ凹部である。蓋部材１５０ｅは、筒状部１５０ｃのＺ方向下側を塞ぐ部材である。蓋部材１５０ｅは、ボルトによって、筒状部１５０ｃのＺ方向下側の端面に固定される。これにより、Ｚ方向下側から、ネジ軸用ハウジング１５０の内部に異物が侵入することを防ぐことができる。
【０１０９】
ばね１５６は、圧縮コイルばねである。ばね１５６は、一方の端部が凹部１３６ｆの底面と接触する。ばね１５６は、他方の端部が凹部１５０ｄの底面と接触する。したがって、ばね１５６は、凹部１３６ｆの底面及び凹部１５０ｄの底面によって圧縮されている。ネジ軸用ハウジング１５０が固定台ＳＴに固定されているので凹部１５０ｄの底面はＺ軸方向下側に移動しない。したがって、ばね１５６は、ピストン１３６をＺ方向上側に押圧する。なお、ばね１５６は、圧縮コイルばねであるとしたがこれに限定されない。ばね１５６は、ピストン１３６が把持部１３２Ａに近づく方向にピストン１３６を付勢する弾性部材であればよい。ばね１５６は、例えば、角ばね及び円錐ばねでもよい。また、ばね１５６は、複数配置されていてもよい。
【０１１０】
ネジ軸５３の下端部には、ストッパ５５がナット５６によって取り付けられている。ストッパ５５は、円環形状の部材である。ストッパ５５は、ネジ軸５３に挿入されている。ストッパ５５のＺ方向上側には、円環形状の緩衝部材５５ａが配置されている。緩衝部材５５ａは、例えば、弾性体のウレタンゴムである。緩衝部材５５ａ及びストッパ５５の外径ｒ２は、フランジ部１５０ａの内径ｒ１よりも大きい。したがって、ストッパ５５は、ネジ軸５３が所定の長さだけ上昇した場合に、緩衝部材５５ａを介してフランジ部１５０ａと接する。これにより、ストッパ５５は、ネジ軸５３が所定の長さを超えて上昇することを規制できる。
【０１１１】
なお、軸部材ＳＦの昇降及び旋回については、第１及び第２実施形態と同じである。また、図５に示す軸部材ＳＦの下限位置において、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａとともにナット部材５１も回転し、図８に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。
【０１１２】
以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１Ｂは、軸部材ＳＦの第２部分Ｓ２が貫通するコレット１３２と、軸部材ＳＦの第２部分が貫通するピストン１３６、ピストン１３６を収容するシリンダチューブ１３８及びピストン１３６を付勢する弾性部材を有するシリンダ１３４と、を含むクランプ機構１３０を備える。ピストン１３６は、弾性部材によってコレット１３２の外周面に接することで、コレット１３２を軸部材ＳＦに押し付ける傾斜面１３６ａ（チャック部）を有し、コレット１３２は、シリンダチューブ１３８の内部に気体又は液体が供給されると、軸部材ＳＦから離れる。
【０１１３】
この構成によれば、弾性部材は、チャック部をコレット１３２の外周面に接するように付勢することができる。そして、チャック部は、コレット１３２を軸部材ＳＦに押し付けて軸部材をクランプすることができる。また、チャック部は、コレット１３２の外周面に接する構成であるため、該外周面と径方向において重なる。このような構成により、クランプ機構１３０の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、シリンダチューブ１３８の内部に気体又は液体を供給することで、軸部材ＳＦをアンクランプすることができる。また、電源が遮断された場合においても、軸部材ＳＦをクランプ機構１３０で保持することができる。
【０１１４】
外周面は、チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、チャック部は、外周面と対向する第１テーパ面１３２ａ（傾斜面）である。
【０１１５】
この構成によれば、第１テーパ面１３２ａは、シリンダチューブ１３８の内部へ気体又は液体が供給されていない場合に、テーパ面と面接触することができる。これにより、コレット１３２の外周面とチャック部とが線接触、又は点接触する場合と比較して、コレット１３２とチャック部との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。したがって、コレットが軸部材ＳＦをクランプしている場合に、コレット１３２の外周面とチャック部とが滑ることを抑制できる。
【０１１６】
スプライン外筒６１Ａの径方向外側は、第３軸受３３（転がり軸受）を介してスプライン外筒用ハウジング４３で支持される。
【０１１７】
例えば、アーム部８０によりワークを支持し、アーム部８０及びワークの荷重の重心が中心軸ＡＸと一致しない場合又はアーム部８０及びワークの回転モーメントを受ける場合には、軸部材ＳＦが中心軸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３３がウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂを介して第１筒状部４３１、第１モータハウジング４０及び固定台ＳＴで径方向に支持されているので、中心軸ＡＸの軸線方向に直交する径方向へのスプライン外筒６１Ａの変位又は振動が抑制される。
【０１１８】
第１部分Ｓ１の先端に固定されるアーム取付部材７０Ａに設けられ第１部分Ｓ１の外周を覆う筒状部と、第１部分Ｓ１との間に円筒状の隙間が形成される。
【０１１９】
円筒状の隙間により、第１部分Ｓ１と円筒状の隙間の外部との間にラビリンス構造が形成されるため、アーム取付部材７０Ａの内方の防塵性及び防水性が高められる。
【０１２０】
[第４実施形態]
次いで、第４実施形態に係るアクチュエータ１Ｃについて説明する。第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態と同一の構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。以下、第３実施形態と相違する点を中心に説明する。
【０１２１】
図９は、第４実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが下限に位置している状態を示す。図１０は、第４実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
【０１２２】
第４実施形態は、第３実施形態に対して軸部材ＳＦの構造が相違する。
【０１２３】
即ち、第３実施形態では、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３と、に分割されている。ネジ軸５３の大径部５３１とシャフト６３の小径部６３２とは、ねじ締結によって一体に連結されている。
【０１２４】
しかし、第４実施形態に係る軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。例えば、１本の円柱状の金属部材の外周部分を削ることによって、シャフト６３及びネジ軸５３の形状を有する軸部材ＳＦが形成される。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。ここで、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
【０１２５】
なお、軸部材ＳＦの昇降及び旋回については、第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態と同じである。また、図９に示す軸部材ＳＦの下限位置において、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａとともにナット部材５１も回転し、図１０に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。
【０１２６】
以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１Ｃにおいて、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。従って、シャフト６３とネジ軸５３とを分割して連結した場合よりも、軸部材ＳＦの剛性が高くなる。
【０１２７】
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、軸部材ＳＦにおいて、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される形態を説明したが、シャフト６３の端部をネジ軸５３の端部に圧入して連結してもよい。また、接着剤を用いてシャフト６３とネジ軸５３とを連結してもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  アクチュエータ
１０  第１ステータ
１０Ａ  第２ステータ
１３０  クランプ機構
１３２  コレット
１３４  シリンダ
１３６  ピストン
１３８  シリンダチューブ
２０  第１ロータ
２０Ａ  第２ロータ
３３  第３軸受（転がり軸受）
４３  スプライン外筒用ハウジング
５１  ナット部材
５３  ネジ軸
５３３  雄ねじ部
６１  スプライン外筒
６１Ａ  スプライン外筒
６３  シャフト
６３３  スプライン溝部
７０  アーム取付部材
７０Ａ  アーム取付部材
７２  筒状部
８０  アーム部
ＡＸ  中心軸
Ｓ１  第１部分
Ｓ２  第２部分
ＳＦ  軸部材
Ｍ１  第１モータ
Ｍ２  第２モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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