(57)【要約】【課題】長尺の案内レールを使用することなく被駆動体をロングストロークにわたって搬送可能とする。【解決手段】この多段構造のアクチュエータ１は、複数の駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄそれぞれが、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂを有している。二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂは、相互のナット５，５が逆方向に駆動され、また、隣り合う駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄのナット５，５相互が連結されている。さらに、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄには、案内レール２が取り付けられ、これを支持する複数の案内部材３は、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄ毎に軸方向に離間してベースＢに配置されている。そして、各案内レール２は、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄの移動に伴って、複数の案内部材３に順次に受け渡されるようになっている。【選択図】図１
2010096318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動ユニットと、該複数の駆動ユニットを案内する複数の案内ユニットとを備える多段構造のアクチュエータであって、
各案内ユニットは、各駆動ユニットに付設されてこれと一体に移動する案内レールと、該案内レールをその軸方向にスライド移動可能に支持するように各駆動ユニット毎に前記軸方向に離間してベース上に配置される複数の案内部材とを有し、各駆動ユニットは、一つのモータと、該一つのモータによって同時に駆動される二つのボールねじとを有するとともに、前記二つのボールねじが、相互のナットが逆方向に移動されるように構成されており、
前記複数の駆動ユニットは、隣り合う駆動ユニットのナット相互が連結されるとともに、各案内レールが各駆動ユニットの移動に伴って前記軸方向に離間して配置された案内部材に順次に受け渡されるようになっていることを特徴とする多段構造のアクチュエータ。
【請求項２】
複数の駆動ユニットと、該複数の駆動ユニットを案内する複数の案内ユニットとを備える多段構造のアクチュエータであって、
各案内ユニットは、各駆動ユニットに付設されてこれと一体に移動する案内レールと、該案内レールをその軸方向にスライド移動可能に支持するように各駆動ユニット毎に前記軸方向に離間して配置される複数の案内部材とを有し、各駆動ユニットは、一つのモータと、該一つのモータによって同時に駆動される二つのボールねじとを有するとともに、前記二つのボールねじが、相互のナットが逆方向に移動されるように構成されており、
前記複数の駆動ユニットは、隣り合う駆動ユニットのナット相互が連結され、１段目と最終段目の駆動ユニットは、これに付設される案内レールに対応する案内部材が、当該１段目と最終段目の駆動ユニット毎にその軸方向に離間してベース上に複数配置されるとともに、各案内レールが各駆動ユニットの移動に伴って前記軸方向に離間して配置された案内部材に順次に受け渡されるようになっており、さらに、隣り合う駆動ユニット相互間には、前記案内ユニットが、隣り合う駆動ユニット同士によって互いをスライド移動可能に支持するように付設されていることを特徴とする多段構造のアクチュエータ。
【請求項３】
前記各駆動ユニットの二つのボールねじは、前記一つのモータによってねじ軸回転で駆動され、互いのねじ溝のねじれ方向が同じ場合には、ボールねじのナットを互いに逆方向に回転させ、互いのねじ溝のねじれ方向が逆の場合には、ボールねじのナットを互いに同方向に回転させてナット相互を逆方向に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の多段構造のアクチュエータ。
【請求項４】
前記各案内ユニットは、前記案内レールと前記案内部材との間に予圧が付与されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多段構造のアクチュエータ。
【請求項５】
前記各案内レールは、対応する案内部材と接触する面に、当該案内レールが案内部材に進入する際に徐々に荷重がかかるように自身を導く傾斜面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の多段構造のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロングストロークの位置決めに好適な多段構造のアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロングストロークの位置決めに使用し得るアクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。同文献に記載の技術では、被駆動体としての可動テーブルを、案内ユニットを介してベース上に設け、この可動テーブルを、一つのモータによってスライド移動される二つのナットで駆動している。なお、案内ユニットの案内レールは、上記ベース側に取り付けられている。
【０００３】
また、ロングストロークの位置決めを目的とした他のアクチュエータとして、特許文献２に記載の技術も知られている。同文献に記載の技術は、上下方向に大きなストロークが必要な場合に好適な技術であって、上下に配設された２軸のボールねじをサーボモータで駆動する駆動ユニットを備え、これをスライド機構毎に別個の案内ユニットを用いた２段の多段構造とすることで被駆動体に対しロングストロークを得ている。
【特許文献１】特開２００３−１２７０４４号公報（図２）
【特許文献２】特開２００６−１０２８８６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、案内ユニットの案内レールをベースに取り付けているため、案内レールの長さは、移動するストローク分の長さに可動テーブルの長さを加えただけ必要となる。そのため、特許文献１に記載の技術は、１系統のみのスライド機構であれば特に問題はないものの、これを多段構造とした場合には、段数を増やすに従ってストロークが長くなる。したがって、敷設する案内レールが非常に長くなってしまうという問題がある。
【０００５】
これに対し、特許文献２に記載の技術では、スライド機構毎に別個の案内ユニットを用いているので、１つのスライド機構の案内レールはボールねじと同ストロークでよい。しかし、特許文献２に記載の技術は、上下移動の用途に使用する場合には問題ないものの、水平移動の用途に使用する場合には、スライド機構が片持ちになってしまう。そのため、ロングストロークになるほど重力の影響によって案内ユニットに対応する案内部材に過大なモーメント荷重がかかる。また、これが更に多段構造（例えば４段構造）となった場合には、水平方向で自重を支えることが困難なので、駆動ユニットを支えるために別途に長尺の案内ユニットが必要となる。したがって、敷設する案内レールが非常に長くなってしまうという問題を解決することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、長尺の案内ユニット（案内レール）を使用することなく被駆動体をロングストロークに亘って搬送可能とするとともに、ロングストロークの位置決めを可能とし得る多段構造のアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、複数の駆動ユニットと、該複数の駆動ユニットを案内する複数の案内ユニットとを備える多段構造のアクチュエータであって、各案内ユニットは、各駆動ユニットに付設されてこれと一体に移動する案内レールと、該案内レールをその軸方向にスライド移動可能に支持するように各駆動ユニット毎に前記軸方向に離間してベース上に配置される複数の案内部材とを有し、各駆動ユニットは、一つのモータと、該一つのモータによって同時に駆動される二つのボールねじとを有するとともに、前記二つのボールねじが、相互のナットが逆方向に移動されるように構成されており、前記複数の駆動ユニットは、隣り合う駆動ユニットのナット相互が連結されるとともに、各案内レールが各駆動ユニットの移動に伴って前記軸方向に離間して配置された案内部材に順次に受け渡されるようになっていることを特徴としている。
【０００８】
第一の発明に係る多段構造のアクチュエータによれば、各駆動ユニットと一体に移動する案内レールを各駆動ユニットに取り付け、案内レールを保持する案内部材をベースに各駆動ユニット毎に軸方向に複数配置し、案内レールは、案内部材によって軸方向にスライド移動可能に支持されるとともに、各案内レールが各駆動ユニットの移動に伴って離間配置された案内部材に順次に受け渡されるので、長尺の案内レールを使用することなく、ロングストロークに亘って搬送および位置決めが可能である。
【０００９】
ここで、上記第一の発明に係る多段構造のアクチュエータによれば、各駆動ユニットを二つのボールねじ（左右ねじ含む）を１つのモータで駆動し、全ての駆動ユニットには案内レールが付設されており、軸方向に複数配置された案内部材によってベース上で順次に受け渡されるため、多段構造とした場合に、ストロークが長くなるにつれ、配置される案内部材の数もそれに応じて多数必要となる。そこで、本発明のうち第二の発明は、ストロークが長くなった場合であっても、配置される案内部材の数を少なくし得るものである。
【００１０】
すなわち、本発明のうち第二の発明は、複数の駆動ユニットと、該複数の駆動ユニットを案内する複数の案内ユニットとを備える多段構造のアクチュエータであって、各案内ユニットは、各駆動ユニットに付設されてこれと一体に移動する案内レールと、該案内レールをその軸方向にスライド移動可能に支持するように各駆動ユニット毎に前記軸方向に離間して配置される複数の案内部材とを有し、各駆動ユニットは、一つのモータと、該一つのモータによって同時に駆動される二つのボールねじとを有するとともに、前記二つのボールねじが、相互のナットが逆方向に移動されるように構成されており、前記複数の駆動ユニットは、隣り合う駆動ユニットのナット相互が連結され、１段目と最終段目の駆動ユニットは、これに付設される案内レールに対応する案内部材が、当該１段目と最終段目の駆動ユニット毎にその軸方向に離間してベース上に複数配置されるとともに、各案内レールが各駆動ユニットの移動に伴って前記軸方向に離間して配置された案内部材に順次に受け渡されるようになっており、さらに、隣り合う駆動ユニット相互間には、前記案内ユニットが、隣り合う駆動ユニット同士によって互いをスライド移動可能に支持するように付設されていることを特徴としている。
【００１１】
第二の発明に係る多段構造のアクチュエータによれば、多段構造の両端に位置することになる１段目と最終段目の駆動ユニットは、これと一体に移動する案内レールを駆動ユニットに取り付け、その案内レールを支持する複数の案内部材をベースに軸方向に配置することで、上記第一の発明に係る多段構造のアクチュエータ同様に、両端に位置する駆動ユニットは、その移動に伴い案内レールが案内部材に順次に支持される。したがって、長尺の案内レールを使用することなく、ロングストロークに亘って搬送および位置決めが可能である。
【００１２】
そして、隣り合う駆動ユニット相互間には、前記案内ユニットが、隣り合う駆動ユニット同士によって互いをスライド移動可能に支持するように付設されているので、隣り合う駆動ユニット同士で相互を支持することができる。そのため、第一の発明に係る多段構造のアクチュエータに比較して、１段目と最終段目以外の他の駆動ユニットに対応する案内部材の個数を少なくすることができる。したがって、上記第一の発明に係る多段構造のアクチュエータに比べて、多数の案内部材を使用することなく、ロングストロークに亘って搬送および位置決めが可能である。
【００１３】
なお、上記第一ないし第二の発明に係る多段構造のアクチュエータにおいて、前記各駆動ユニットの二つのボールねじは、前記一つのモータによってねじ軸回転で駆動され、互いのねじ溝のねじれ方向が同じ場合には、ボールねじのナットを互いに逆方向に回転させ、互いのねじ溝のねじれ方向が逆の場合には、ボールねじのナットを互いに同方向に回転させてナット相互を逆方向に移動させる構成であれば、本発明に係る多段構造のアクチュエータの駆動ユニットとして好適に用いることができる。
【００１４】
また、上記第一ないし第二の発明に係る多段構造のアクチュエータにおいて、例えば、前記各案内ユニットは、前記案内レールと前記案内部材との間に予圧が付与されていれば、案内部材が案内レールを隙間なく支持することによってユニットの振動を抑える上でより好適であり、また、静音化を図る上で好ましい。さらに、このような構成とすれば、駆動ユニットの軸直角方向の剛性が上がるので、隣り合う駆動ユニットのナットからモーメント力が発生した場合においても、軸方向に換算した際の位置決め精度を向上させることができる。
【００１５】
また、上記第一ないし第二の発明に係る多段構造のアクチュエータにおいて、例えば、前記各案内レールは、対応する案内部材と接触する面に、当該案内レールが案内部材に進入する際に徐々に荷重がかかるように自身を導く傾斜面を有していれば、案内レールが案内部材に受け渡される際に、その受け渡しをより円滑にする上で好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、本発明によれば、長尺の案内レールを使用することなく被駆動体をロングストロークに亘って搬送可能とするとともに、ロングストロークの位置決めを可能とし得る多段構造のアクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る多段構造のアクチュエータの実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、４つの駆動ユニットを用いて多段構造を構成した例である。
まず、本発明に係る多段構造のアクチュエータの第一実施形態について図１ないし図２を適宜参照しつつ詳しく説明する。なお、図１は本発明に係る多段構造のアクチュエータの第一実施形態の平面図である。また、図２は、図１の多段構造のうちの一の駆動ユニットおよび案内ユニットを説明する図であり、同図（ａ）はその正面図、また同図（ｂ）は右側面図である。
【００１８】
図１に示すように、この多段構造のアクチュエータ１は、複数の駆動ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、その複数の駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄをそれぞれ案内する複数の案内ユニット２０・・・とを備えて構成されている。複数の駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、いずれも同じ構成を有しており、図２に示すように、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、一つのサーボモータ８と、そのサーボモータ８によって同時に駆動される二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂとを有する。各ボールねじ１１Ａ，１１Ｂは、ねじ軸４と、これに多数のボール（不図示）を介して外嵌するナット５とを有し、ボールねじ１１Ａ，１１Ｂ相互のナット５，５は、互いに逆方向に移動されるように構成されている。
【００１９】
詳しくは、図２に示すように、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、３つのハウジング１４，１５，１６を備えている。モータ側のモータハウジング１４は、サーボモータ８、カップリング１７および支持軸受１８を有する。そして、同図左のボールねじ１１Ａは、そのねじ軸４が、このモータハウジング１４内のカップリング１７を介してサーボモータ８の出力軸に連結されている。また、中央の連結ハウジング１５は、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂ間に設けられ、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂ相互のねじ軸４は、この連結ハウジング１５内のカップリング１７を介して同軸上に直列に接続されるとともに、両端の二つの支持軸受１８で回転自在に支持されている。さらに、モータとは反対側の支持ハウジング１６は、ボールねじ１１Ｂのねじ軸端を支持軸受１８で回転自在に支持している。
【００２０】
そして、上記二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂのうち、同図左のボールねじ１１Ａのねじ溝は右ねじであり、一方、同図右のボールねじ１１Ｂのねじ溝は左ねじになっており、サーボモータ８によってボールねじ１１Ａが駆動されると、これに直列に接続されたボールねじ１１Ｂも同時に駆動され、これにより、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂ相互のナット５，５は、互いに逆方向に移動されるようになっている。ここで、本実施形態の例では、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂは、支持構造として連結ハウジング１５を相互間に設けたことにより、単に長尺のボールねじ１本で構成した場合に比べて、ねじ軸の固有振動に伴う危険速度回転数を高く設定することを可能としている。
【００２１】
そして、図１に示すように、上記駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、ベースＢ上に並列に配置され、隣り合う駆動ユニットのナット５相互が連結されている。具体的には、図１での最下のユニットから順に、第一駆動ユニット１０Ａ、第二駆動ユニット１０Ｂ、第三駆動ユニット１０Ｃ、第四駆動ユニット１０Ｄとすると、１段目の駆動ユニットである第一駆動ユニット１０Ａは、その右側のナット５がベースＢに対して固定腕７によって固定されている。また、第一駆動ユニット１０Ａの左側のナット５は、第二駆動ユニット１０Ｂの左側のナット５に連結腕６によって連結されている。さらに、第二駆動ユニット１０Ｂの右側のナット５は、第三駆動ユニット１０Ｃの右側のナット５に連結腕６によって連結されている。以下同様に最終段目の駆動ユニットである第四駆動ユニット１０Ｄまで隣り合う駆動ユニットのナット５相互が連結され、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄの右側のナット５は、被駆動体Ａに対して被駆動体連結腕１２によって連結されるようになっている。
【００２２】
さらに、図１および図２に示すように、上記各案内ユニット２０は、一つの案内レール２と、複数の案内部材３（この例では８個の案内部材３）とを有している。案内レール２は、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄにこれと一体に移動するように付設されており、本実施形態の例では、案内レール２は、各駆動ユニット１０の３つのハウジング１４，１５，１６の下面に直接固定され、３つのハウジング１４，１５，１６相互を一体に連結している。そして、複数の案内部材３は、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄ毎に、前記軸方向に離間してベースＢ上に配置されており、対応する一つの案内レール２をその軸方向にスライド移動可能に支持するようになっている。
【００２３】
ここで、複数の案内部材３が軸方向に離間して配置された全体の長さＬ１（図１参照）は、一つの案内レール２の全長Ｌ２（図２参照）よりも長くなっており、本実施形態の例では、８個の案内部材３のうち、隣り合う５つの案内部材３によって案内レール２が支持される。そして、駆動ユニット１０が軸方向に移動した際には、軸方向に複数配置した案内部材３に順次に受け渡されるようになっている。なお、本実施形態では、案内部材３としては、使用する案内レール２に応じて、転動体にボールやコロを用いた直動案内装置のスライダ（転動体脱落防止仕様）を用いた。
【００２４】
次に、上記第一実施形態の作用および効果について説明する。
この第一実施形態の多段構造のアクチュエータ１によれば、上記構成を有することにより、奇数番目の駆動ユニットである第一駆動ユニット１０Ａおよび第三駆動ユニット１０Ｃについてナット５，５間を広げ、偶数番目の駆動ユニットである第二駆動ユニット１０Ｂおよび第四駆動ユニット１０Ｄについてナット５，５間を縮めるように駆動することで、図１において、多段構造のアクチュエータ１全体として同図左方向に移動することができる。また逆に、奇数番目の駆動ユニットである第一駆動ユニット１０Ａおよび第三駆動ユニット１０Ｃについてナット５，５間を縮め、偶数番目の駆動ユニットである第二駆動ユニット１０Ｂおよび第四駆動ユニット１０Ｄについてナット５，５間を広げるように駆動することで、多段構造のアクチュエータ１全体として同図右方向に移動することができる。したがって、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄのナット５を被駆動体Ａに連結すれば、被駆動体Ａをロングストロークにわたって搬送することができる。
【００２５】
そして、この多段構造のアクチュエータ１によれば、各駆動ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと一体に移動する案内レール２を各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄに取り付け、案内レール２を保持する案内部材３をベースＢに各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄ毎に軸方向に複数配置し、案内レール２は案内部材３によって軸方向にスライド移動可能に支持されるとともに、各案内レール２が各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄの移動に伴って離間配置された案内部材３に順次に受け渡される構成としたので、長尺の案内レールを使用することなく被駆動体をロングストロークに亘って搬送可能とするとともに、ロングストロークの位置決めが可能である。
【００２６】
次に、本発明に係る多段構造のアクチュエータの第二実施形態について図３ないし図４を適宜参照しつつ詳しく説明する。なお、図３は、本発明に係る多段構造のアクチュエータの第二実施形態の平面図である。また、図４は、図３の多段構造のうちの一の駆動ユニットおよび案内ユニットの正面図（ａ）、および右側面図（ｂ）である。なお、上記第一実施形態と同様または対応する構成には同一の符号を付し、その説明については適宜省略する。
【００２７】
この第二の実施形態の多段構造のアクチュエータは、複数の駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄの二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂを、上下に並行して配置した点が上記第一実施形態と異なっている。
すなわち、図４に示すように、この第二の実施形態の多段構造のアクチュエータ１では、複数の駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、本実施形態においては、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂとして、同じねじれ方向のねじ溝をもつボールねじを用い、これを上下に並列配置している。各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、２つのハウジング１４，１６を備え、モータハウジング１４は、サーボモータ８、カップリング１７、歯車機構１９および支持軸受１８を有する。そして、上下のボールねじ１１Ａ，１１Ｂのいずれか（この例では上側のボールねじ１１Ａ）とモータ８の出力軸とをカップリング１７を介して接続している。そして、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂ相互のねじ軸４は、歯車機構１９を介して連結されており、この歯車機構１９によって互いに逆方向に回転するようになっている。さらに、モータ８とは反対側の支持ハウジング１６は、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂのねじ軸端を、上下二つの支持軸受１８で回転自在にそれぞれ支持している。
【００２８】
そして、上記モータハウジング１４および支持ハウジング１６は、各ハウジング１４，１６の下面が案内レール２に直接取り付けられている。案内レール２は、ベースＢに複数配置した案内部材３によって軸方向にスライド移動可能に支持され、上記第一実施形態同様に、駆動ユニット１０が軸方向に移動した際には、軸方向に複数配置した案内部材３に順次に受け渡されるようになっている。
【００２９】
そして、この第二実施形態の多段構造のアクチュエータ１においては、上述した駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄを、図３に示すようにベースＢ上に並列に複数配置しており、また、同図に示すように、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄは、隣り合う駆動ユニットのナット５相互が連結されている。
具体的には、図３での最下のユニットから順に、第一駆動ユニット１０Ａ、第二駆動ユニット１０Ｂ、第三駆動ユニット１０Ｃ、第四駆動ユニット１０Ｄとすると、１段目の駆動ユニットである第一駆動ユニット１０Ａは、その二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂのうち下側のナット５がベースＢに固定腕７によって固定されている。また、第一駆動ユニット１０Ａの上側のナット５は、第二駆動ユニット１０Ｂの上側ナット５に連結腕６によって連結されている。さらに、第二駆動ユニット１０Ｂの下側のナット５は、第三駆動ユニット１０Ｃの下側のナット５に連結腕６によって接続され、以下同様に最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄまで隣り合う駆動ユニットのナット５相互が連結され、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄの下側のナット５は、被駆動体Ａに対して被駆動体連結腕１２によって連結されるようになっている。
【００３０】
このような構成によって、奇数番目の駆動ユニットである第一駆動ユニット１０Ａおよび第三駆動ユニット１０Ｃと、偶数番目の駆動ユニットである第二駆動ユニット１０Ｂおよび第四駆動ユニット１０Ｄとを、互いに逆方向にモータ８を回転させることで、多段構造のアクチュエータ１全体を同一方向に移動させることができる。そのため、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄのナット５を被駆動体Ａに連結すれば、被駆動体Ａをロングストロークにわたって搬送することができる。
【００３１】
そして、この第二実施形態の多段構造のアクチュエータ１においても、上記第一実施形態同様に、各駆動ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと一体に移動する案内レール２を各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄに取り付け、案内レール２を保持する案内部材３をベースＢに各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄ毎に軸方向に複数配置し、案内レール２は案内部材３によって軸方向にスライド移動可能に支持されるとともに、各案内レール２が各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄの移動に伴って離間配置された案内部材３に順次に受け渡される構成としたので、長尺の案内レールを使用することなく被駆動体Ａをロングストロークに亘って搬送可能とするとともに、ロングストロークの位置決めが可能である。
【００３２】
また、この第二実施形態の多段構造のアクチュエータ１のような構成であれば、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂを上下に並行して配置したことで、上記第一実施形態に比べて軸方向の長さをコンパクトにすることができる。
ここで、上記第一ないし第二実施形態の多段構造のアクチュエータ１は、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂを１つのモータ８でねじ軸回転によって駆動し、全ての駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄには案内レール２が付設されており、ベースＢに対し軸方向に複数配置された案内部材３によって順次受け渡し可能に支持される例である。そのため、多段構造とした場合に、ストロークが長くなるにつれ、ベースＢに配置される案内部材３がストロークに応じて多数必要となる。
【００３３】
そこで、次に、第三実施形態として、ストロークが長くなった場合であっても、配置される案内部材の数を上記第一ないし第二実施形態に比べて少なくし得る多段構造のアクチュエータについて図５〜図９を適宜参照しつつ説明する。なお、図５は、本発明に係る多段構造のアクチュエータの第三実施形態の平面図であり、図６は図５の右側面図（Ｘ方向から見た図）、また、図７〜９は各駆動ユニットをそれぞれ説明する図である。
【００３４】
この第三実施形態の多段構造のアクチュエータ１は、図５に示すように、駆動ユニット１０Ａ〜１０ＤがベースＢ上に並列に複数配置されている点、および駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄのナット５相互の連結構造については上記第二の実施形態同様に構成されている。これに対し、上記第二の実施形態に対し、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄがユニットテーブル９を有し、上記モータハウジング１４および支持ハウジング１６は、各ハウジング１４，１６の下面が、板部材からなるユニットテーブル９に取り付けられている点が異なっている。また、この第三実施形態の多段構造のアクチュエータ１は、上記第二の実施形態に対し、案内ユニット２０の付設構成が異なっており、隣り合う駆動ユニット相互間には、案内ユニット２０が、隣り合う駆動ユニット同士によって互いをスライド移動可能に支持するように付設されている。
【００３５】
詳しくは、１段目の第一駆動ユニット１０Ａは、図７に示すように、上記ユニットテーブル９の下面に案内レール２が配置され、この案内レール２がベースＢに複数配置した案内部材３によって軸方向にスライド移動可能に支持されている。そして、第一駆動ユニット１０Ａが軸方向に移動した際には、軸方向に複数配置した案内部材３が案内レール２を順次にベースＢ上で受け渡し、常に複数の案内部材３によって支持される。さらに、この第一駆動ユニット１０Ａのユニットテーブル９の側面９ｂには、隣り合う第二駆動ユニット１０Ｂを案内するための案内部材３が軸方向に複数付設されている。
【００３６】
また、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄは、図８に示すように、上記ユニットテーブル９の下面に案内レール２が配置され、この案内レール２がベースＢに複数配置した案内部材３によって軸方向にスライド移動可能に支持されている。そして、第四駆動ユニット１０Ｄが軸方向に移動した際には、軸方向に複数配置した案内部材３が案内レール２を順次にベースＢ上で受け渡し、常に複数の案内部材３によって支持される。さらに、この第四駆動ユニット１０Ｄのユニットテーブル９の側面９ａには、隣り合う第三駆動ユニット１０Ｃを案内するための案内レール２が付設されている。
【００３７】
さらに、１段目と最終段目以外の他の駆動ユニットとなる、第二駆動ユニット１０Ｂおよび第三駆動ユニット１０Ｃは、図９に示すように、ユニットテーブル９の下面には案内レール２が配置されない。その代わり、ユニットテーブル９の一方の側面９ａに案内レール２が付設され、他方の側面９ｂには軸方向に離間して複数の案内部材３が付設される。
そして、本実施形態では、図６に示すように、上記第一駆動ユニット１０Ａの側面９ｂに付設された複数の案内部材３は、第二駆動ユニット１０Ｂの側面９ａに付設された案内レール２を支持し、第二駆動ユニット１０Ｂの側面９ｂに付設された複数の案内部材３は、第三駆動ユニット１０Ｃの側面９ａに付設された案内レール２を支持する。さらに、第三駆動ユニット１０Ｃの側面９ｂに付設された複数の案内部材３は、第四駆動ユニット１０Ｄの側面９ａに付設された案内レール２を支持する。このように、この第三実施形態の多段構造のアクチュエータ１は、順次に隣り合う駆動ユニットを支持する構造となっている。
【００３８】
この第三実施形態の多段構造のアクチュエータ１によれば、上記第二実施形態同様に、奇数番目の駆動ユニットである第一駆動ユニット１０Ａおよび第三駆動ユニット１０Ｃと、偶数番目の駆動ユニットである第二駆動ユニット１０Ｂおよび第四駆動ユニット１０Ｄとを、互いに逆方向にモータ８を回転させることで、多段構造のアクチュエータ１全体として同一方向に移動する。これにより、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄのナット５を被駆動体Ａに連結すれば、被駆動体Ａをロングストロークに亘ってベースＢとの相対運動をさせることができる。
【００３９】
また、この第三実施形態によれば、多段構造の両端に位置する１段目と最終段目の駆動ユニット１０Ａ，１０Ｄは、これと一体に移動する案内レール２を駆動ユニット１０Ａ，１０Ｄに取り付け、その案内レール２を支持する複数の案内部材３をベースＢに軸方向に配置することで、上記第一ないし第二実施形態同様に、両端に位置する駆動ユニット１０Ａ，１０Ｄは、その移動に伴い案内レール２が案内部材３に順次に受け渡されつつ支持することができる。
【００４０】
そして、この第三実施形態によれば、隣り合う駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄ相互間は、案内ユニット２０を、隣り合う駆動ユニット同士によって互いをスライド移動可能に支持するように付設しているので、隣り合う駆動ユニット同士で相互を支持することができる。そのため、上記第一ないし第二実施形態の多段構造のアクチュエータに比較して、多数の案内部材３を使用することなく、被駆動体Ａをロングストロークに亘って搬送可能とするとともに、ロングストロークの位置決めが可能である。
【００４１】
なお、本発明に係る多段構造のアクチュエータは、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記各実施形態では、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄのナット５を被駆動体Ａに連結可能とし、この被駆動体Ａをロングストロークに亘ってベースＢとの相対運動をさせる例を説明したが、これに限らず、例えば、被駆動体Ａが複数存在する場合には、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄや各連結腕６と被駆動体Ａとを連結し、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄを独立で制御することで、複数の被駆動体Ａを独立して位置決めする構成としてもよい。
【００４２】
また、例えば上記実施形態では、案内部材３としては、使用する案内レール２に応じて、転動体にボールやコロを用いた直動案内装置のスライダを用いた例で説明したが、これに限らず、本発明に係る多段構造のアクチュエータは、案内部材３として、例えば図１０に示すように、複数の転がり軸受３ｆによって案内するフオロアタイプのリニアガイドを用いてもよい（例えば特開２００３−３２９０３５号公報参照）。この種のフオロアタイプのリニアガイドであれば、案内レール２を支持していない状態であっても転動体が案内部材３内から脱落するおそれがない。さらに、案内レール２が自重によるたわみや振動などで本来の位置からずれて案内部材３に進入してきても、同じサイズの転動体としてボールやコロを用いた直動案内装置に比べて、転がり軸受３ｆのローラの径を大きくし得るので、ローラ径に対するズレ量の比がより小さくなり、ズレ量をより許容することができる。
【００４３】
また、例えば上記第二実施形態では、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄのボールねじ１１Ａ，１１Ｂにおいて、同じねじれ方向のねじ溝をもつボールねじを用いた例で説明したが、これに限らず、互いに逆のねじれ方向のねじ溝をもつボールねじを配置した場合には、上記歯車機構１９に替えて、各ねじ軸４にタイミングプーリを装着し、タイミングベルト等を介してボールねじが同一方向に回転するように構成してもよい。また、二つのボールねじ１１Ａ，１１Ｂの配置についても、上下に限定するものではなく、例えば左右に配置してもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態では、予圧については特に言及していないが、案内レールと案内部材は予圧を持って隙間なく保持されていることが望ましい。案内レールと案内部材相互が隙間なく保持されることによって各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄの振動を抑えることができ、静音化が図れる。また、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄの軸直角方向の剛性が上がるので、隣り合うナットからモーメント力が発生した場合においても軸方向に換算した際の位置決め精度を向上させることができる。
【００４５】
さらに、各案内レール２は、対応する案内部材３側の転動体、あるいは転がり軸受と接触する接触面に、案内レール２が案内部材３に進入する際に徐々に荷重がかかるように自身を導く傾斜面を加工し、案内レール２が案内部材３に進入する際に徐々に予圧がかかるようにしてもよい。このような構成とすれば、案内レールが案内部材に受け渡される際に、その受け渡しをより円滑にすることができる。
【００４６】
また、上記第一および第二実施形態では、案内レール２と各ハウジングとを直接連結した例で説明したが、これに限らず、例えば更に剛性を高めるために、第三実施形態に示したように、各ハウジング相互を一つの平板からなるユニットテーブル９で連結し、このユニットテーブル９を介して案内レール２を固定してもよい。
また、上記各実施形態では、案内部材３をベースＢ上に取り付けた例で説明したが、これに限らず、カムフォロア等の案内部材をベース自体に組み込んだ構造としてもよい。
【００４７】
また、上記第三実施形態について、例えば、最終段目の第四駆動ユニット１０Ｄを鉛直方向で支持する案内ユニット２０（案内レール２および案内部材３）は、被駆動体Ａを案内するために基台等に付設する不図示の案内機構と共通化してもよい。
また、上記第三実施形態について、各駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｄのユニットテーブル９の側面に配置される案内部材３を、図１１に例示するように、左右端に配置される案内部材３を増設してダブル案内部材構造としてもよい。また、同図に示すように、その増設に対応させて案内レール２の全長を、軸方向に張り出すように延長してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る多段構造のアクチュエータの第一実施形態の平面図である。
【図２】図１の多段構造のうちの一の駆動ユニットおよび案内ユニットの正面図（ａ）、および右側面図（ｂ）である。
【図３】本発明に係る多段構造のアクチュエータの第二実施形態の平面図である。
【図４】図３の多段構造のうちの一の駆動ユニットおよび案内ユニットの正面図（ａ）、および右側面図（ｂ）である。
【図５】本発明に係る多段構造のアクチュエータの第三実施形態の平面図である。
【図６】図５の右側面図（Ｘ方向から見た図）である。
【図７】図５の多段構造のうちの１段目の駆動ユニットおよび案内ユニットの正面図（ａ）、右側面図（ｂ）および背面図（ｃ）である。
【図８】図５の多段構造のうちの最終段目の駆動ユニットおよび案内ユニットの正面図（ａ）、右側面図（ｂ）および背面図（ｃ）である。
【図９】図５の多段構造のうちの１段目と最終段目以外の他の駆動ユニットおよび案内ユニットの正面図（ａ）、右側面図（ｂ）および背面図（ｃ）である。
【図１０】案内ユニットの変形例を説明する図であり、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）でのＡ−Ａ断面図である。
【図１１】案内ユニットの変形例を説明する図であり、同図は図９に対応して、正面図（ａ）、右側面図（ｂ）および背面図（ｃ）を示している。
【符号の説明】
【００４９】
１    多段構造のアクチュエータ
２    案内レール
３    案内部材
４    ねじ軸
５    ナット
６    連結腕
７    固定腕
８    サーボモータ（モータ）
９    ユニットテーブル
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ    駆動ユニット
１１Ａ，１１Ｂ    ボールねじ
１２    被駆動体連結腕
１４    モータハウジング
１５    連結ハウジング
１６    支持ハウジング
１７    カップリング
１８    支持軸受
１９    歯車機構
２０    案内ユニット
Ａ    被駆動体
Ｂ    ベース
【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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【図１１】
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