(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の駆動作用下にフレームの軸線方向に沿って移動部材が往復運動を行うアクチュエータであって、
ブロック体と、前記ブロック体の上面に膨出形成され外部に露呈する一対の連結部とを有する移動部材と、
前記移動部材の連結部が移動する空間であるスリットを閉塞する一対のシール部材と、
前記シール部材の一方を保持する保持溝が形成された保持部と、
前記フレームに装着され、前記シール部材の他方を保持するカバー部材と、
を備え、前記連結部の長手方向に沿った両端部は、それぞれ、水平面が徐々に先細りして形成される頂点と、前記頂点から下端側に向かって曲線状に傾斜する傾斜面とを有する船首形状からなり、
それぞれ閉じ合わされて前記スリットを閉塞する一方のシール部材には、段部が形成され、他方のシール部材には前記段部と係合する凸部が形成され、
前記保持部と前記フレームとを一体的にあるいはそれぞれ別体で形成したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータにおいて、保持部は、鉄またはアルミニウム等の金属製材料を用い、引き抜き加工、押し出し加工あるいは研削加工のいずれかによってフレームと一体的に形成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１記載のアクチュエータにおいて、アルミニウム製材料からなる保持部と、鉄製材料からなるフレームとを、それぞれ引き抜き加工または押し出し加工によって別体で形成することを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源の駆動作用下にフレームの軸線方向に沿って移動部材を往復させるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワーク等の搬送手段としてアクチュエータが用いられている。
【０００３】
このアクチュエータは、長尺なフレーム内に移動自在に収容された移動部材を有し、前記移動部材を駆動源の駆動作用下に該フレームの軸線方向に沿って往復運動させることにより、該移動部材に載置されたワークを搬送している。この場合、移動部材とワークとが一体的に移動するためにフレームを密閉した構造とすることができず、外部に設けられたワークと移動部材とを連結し前記ワークに対して移動部材の移動量を伝達するための空間（スリット）を形成する必要がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、フレームの軸線方向に沿って移動部材を移動自在とする構成を維持しながら前記スリットを閉塞するシール部材を設け、前記シール部材によってフレーム内への塵埃等の進入を阻止するとともに、前記フレーム内から外部に向かって発塵の排出を防止することが可能なアクチュエータを提案している（特願平８−７８１３号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、移動部材の移動空間を閉塞するシール部材の保持部を容易且つ廉価に製造することが可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、駆動源の駆動作用下にフレームの軸線方向に沿って移動部材が往復運動を行うアクチュエータであって、
ブロック体と、前記ブロック体の上面に膨出形成され外部に露呈する一対の連結部とを有する移動部材と、
前記移動部材の連結部が移動する空間であるスリットを閉塞する一対のシール部材と、
前記シール部材の一方を保持する保持溝が形成された保持部と、
前記フレームに装着され、前記シール部材の他方を保持するカバー部材と、
を備え、前記連結部の長手方向に沿った両端部は、それぞれ、水平面が徐々に先細りして形成される頂点と、前記頂点から下端側に向かって曲線状に傾斜する傾斜面とを有する船首形状からなり、
それぞれ閉じ合わされて前記スリットを閉塞する一方のシール部材には、段部が形成され、他方のシール部材には前記段部と係合する凸部が形成され、
前記保持部と前記フレームとを一体的にあるいはそれぞれ別体で形成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、シール部材の一方を保持するための保持溝が形成された保持部を、例えば、鉄あるいはアルミニウム等の金属製材料を用いて引き抜き加工または押し出し加工あるいは研削加工することにより簡便且つ廉価に製造することが可能となる。また、本発明では、連結部の両端部を船首形状に形成することにより、前記連結部を介して移動部材が移動する際に閉じ合わされた一対のシール部材が円滑にかき分けられ、該連結部に接触する一対のシール部材との摩擦を減少させることができる。さらに、本発明では、それぞれ閉じ合わされてスリットを閉塞する一方のシール部材に段部を形成し、前記一方のシール部材の段部に他方のシール部材の凸部を組み合わせることにより、シール性をより一層向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るアクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【０００９】
図１並びに図２において参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータを示し、このアクチュエータ１０は、断面コの字状を呈し長尺に形成されたフレーム１２と、前記フレーム１２の内部あるいは外部に設けられた図示しない回転駆動源の駆動軸に連結され、前記回転駆動源の駆動作用下に所定方向に回転するボールねじ１４と、前記ボールねじ１４の螺回作用下に前記フレーム１２の長手方向に沿って直線状に往復動作する移動部材１６と、前記移動部材１６の移動空間であるスリット（後述する）を閉塞するシール機構１８とを有する。
【００１０】
前記フレーム１２の長手方向に沿った両端部には、それぞれ一組のエンドブロック２０ａ、２０ｂが連結され、該フレーム１２の開口部２２の一部を閉塞するトップカバー（カバー部材）２４が前記エンドブロック２０ａ、２０ｂの上面部によって支持される。
【００１１】
なお、前記回転駆動源としては、例えば、ＡＣサーボモータ、ＡＣインダクションモータ、ＤＣサーボモータ、ステップモータ、エアモータ、あるいはホールモータ等を用いるとよい。
【００１２】
前記フレーム１２の底面部から立ち上がった側部２６ａ、２６ｂの内壁面には、複数のボールベアリング２８が転動する二条のボール転動溝３０ａ、３０ｂが長手方向に沿って形成される。また、前記側部２６ａ、２６ｂにはフレーム１２と一体的に形成された保持部３２が設けられ、前記保持部３２には後述するシール部材を保持するための保持溝３４が形成される（図３Ｂ参照）。前記保持部３２は、例えば、鉄あるいはアルミニウム等の金属製材料を引き抜き加工または研削加工を行うことによりフレーム１２と一体的に形成される。
【００１３】
なお、図３Ａに示されるように、アルミニウム製材料からなるレール状の保持部３２ａと鉄製材料からなるフレーム１２ａとを別体で形成した後、前記保持部３２ａとフレーム１２ａとを一体的に結合するように構成してもよい。この場合、前記保持部３２ａおよびフレーム１２ａは、それぞれ引き抜き加工または押し出し加工によって形成される。また、前記保持部３２ａおよびフレーム１２ａを必要に応じて研削加工によって形成してもよい。
【００１４】
移動部材１６は、軸線方向に沿って延在するボールねじ１４の螺回作用下に直線状に往復運動するブロック体３６と、前記ブロック体３６の上面に膨出形成され、保持部３２とトップカバー２４との間に形成されたスリット３８を介して上方に突出する一組の連結部４０ａ、４０ｂとを有する。
【００１５】
前記連結部４０ａ、４０ｂの長手方向に沿った両端部４１は、図７に示されるように、鋭角な傾斜面を有する船首形状に形成される。すなわち、水平面４３が徐々に先細りして鋭利な頂点４５を有するとともに、前記頂点４５から下端側に向かって曲線状に傾斜する傾斜面４７が形成される。このように、連結部４０ａ、４０ｂの両端部４１を船首形状に形成することにより、前記連結部４０ａ、４０ｂを介して移動部材１６が移動する際に閉じ合わされた一対のシール部材４８ａ、４８ｂが円滑にかき分けられ、該連結部４０ａ、４０ｂに接触するシール部材４８ａ、４８ｂとの摩擦を減少させることができる。この結果、前記シール部材４８ａ、４８ｂの耐久性を向上させることができる。なお、フレーム１２は、移動部材１６が移動する際にガイドとしての機能を営む。
【００１６】
前記ブロック体３６の短手方向に沿った両側面部には、保持部３２側のボール転動溝３０ａ、３０ｂと対向し軸線方向に沿って延在する一組のボール転動溝４２ａ、４２ｂが形成され、また、前記ボール転動溝４２ａ、４２ｂに近接する部位には、該ボール転動溝４２ａ、４２ｂと略平行に軸線方向に沿って貫通するボール循環穴４４ａ、４４ｂが形成される（図２参照）。
【００１７】
この場合、保持部３２側に形成されたボール転動溝３０ａ、３０ｂとブロック体３６側に形成されたボール転動溝４２ａ、４２ｂとがボールベアリング２８に対して直接接触するように構成してもよいし、あるいは、図４に示されるように、フレーム１２の内壁面に断面円弧状のレール部材４６を固着し、前記レール部材４６にボール転動溝３０ａを形成してもよい。なお、前記レール部材４６は、研磨し易い鉄製材料で形成すると一層好適である。また、ボール転動溝３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂを、例えば、ショットブラストの方法によって表面処理を施すことにより転動面を硬化させることができる。
【００１８】
前記ブロック体３６の長手方向に沿った両端部には、図示しない一組のエンドプレートが連結され、前記エンドプレートには、ボール転動溝３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂとボール循環穴４４ａ、４４ｂとを連絡するリターン溝（図示せず）が形成される。前記ボール循環穴４４ａ、４４ｂとボール転動溝３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂとはそれぞれ水平位置になく、該ボール循環穴４４ａ、４４ｂとボール転動溝３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂとを結ぶ線が傾斜するように配置される。なお、ボールベアリング２８の循環方法として、エンドプレートを用いることなく、例えば、図示しないリターンチューブ等の他の方法を採用してもよい。
【００１９】
保持部３２とトップカバー２４との間には、それぞれスリット３８が画成され、前記スリット３８は、保持部３２およびトップカバー２４にそれぞれ保持された一対のシール部材４８ａ、４８ｂによって閉塞される。この場合、前記シール部材４８ａ、４８ｂは、例えば、超高分子量ポリエチレン、含浸油を浸透させた超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、または、ポリウレタンゴム等の弾性体、可撓性部材によって形成すると好適である。
【００２０】
移動部材１６の連結部４０ａ、４０ｂがシール部材４８ａ、４８ｂに接触しない時は、それぞれ平面状に形成された一対のシール部材４８ａ、４８ｂが閉じ合わされてスリット３８が閉塞され、一方、移動部材１６の変位作用下に連結部４０ａ、４０ｂがシール部材４８ａ、４８ｂに接触することにより前記シール部材４８ａ、４８ｂが外側に撓曲するように形成される。この時、連結部４０ａ、４０ｂの両端部４１を船首状に鋭利に形成することにより、閉じ合わされたシール部材４８ａ、４８ｂを円滑に撓曲させることができる。
【００２１】
次に、変形例に係るシール部材４９ａ、４９ｂを図８に示す。このシール部材４９ａ、４９ｂは、それぞれ閉じ合わされる一端部に段部５１を形成し、一方のシール部材の段部５１に他方のシール部材の凸部５３を組み合わせることにより、シール性をより一層向上させることができる。また、前記シール部材４９ａ、４９ｂの中間部には、曲線状の折曲部５５を形成して該シール部材４９ａ、４９ｂを撓み易くしてもよい。さらに、前記シール部材４９ａ、４９ｂが接触する連結部４０ａ（４０ｂ）の側面には、該シール部材４９ａ、４９ｂの接触状態に合わせて溝部５７を形成してもよい。
【００２２】
複数のボールベアリング２８が転動する前記ボール循環穴４４ａ、４４ｂおよびボール転動溝３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂは、ボールベアリング２８の循環軌道としての機能を営む。また、ブロック体３６には、ボールねじ１４に沿って転動する複数のボールベアリング２８を循環させるボール循環穴５９ａ、５９ｂが形成される（図２参照）。さらに、ブロック体３６の底面部とフレーム１２の開口部２２の底面部との間には、例えば、磁気スケールまたは干渉計等の図示しないリニアセンサが配設される。
【００２３】
本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２４】
まず、図示しない回転駆動源を駆動させてボールねじ１４を所定方向に回転させる。前記ボールねじ１４の螺回作用下に移動部材１６がフレーム１２の長手方向に沿って往復運動する。その際、前記移動部材１６は、ボール循環穴４４ａ、４４ｂおよびボール転動溝３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂに沿って転動するボールベアリング２８の案内作用下に円滑に直線運動する。
【００２５】
本実施の形態では、シール部材４８ａ、４８ｂを保持するための保持溝３４が形成された保持部３２を、例えば、鉄あるいはアルミニウム等の金属製材料を用いて引き抜き加工または研削加工することにより簡便且つ廉価に製造することが可能となる。前記鉄製材料としてＳＫＤ材を用い、前記ＳＫＤ材に対して真空焼入れを施すことにより、歪み量および研削量を最小とすることが可能となる。なお、前記鉄製材料またはアルミニウム製材料に対してバレル仕上げ（barrel finishing）あるいはショットピーニング（shot peening）等の仕上げ加工を施すことにより、研磨処理が不要となり、後加工を簡便にすることが可能となる。
【００２６】
この場合、フレーム１２と保持部３２とを一体的に形成し、あるいはアルミニウム製材料からなるレール状の保持部３２ａと鉄製材料からなるフレーム１２ａとを別体で形成してもよい。また、フレーム１２および保持部３２以外の構成要素、例えば、ブロック体３６、ボールねじ１４等を鉄製材料で形成してもよい。
【００２７】
なお、シール部材４８ａ、４８ｂは、図５に示されるように、一組のガイドレール５０ａ、５０ｂの案内作用下に移動部材５２を移動させるアクチュエータ５４に組み込んでもよく、あるいは、図６に示されるように、トップカバー２４ａと、幅方向においてフレーム１２ｂから突出し略直交する屈曲部５６を有する移動部材５８が設けられたアクチュエータ６０にその上下方向に沿って組み込むことも可能である。図６中では、一組のシール部材４８ａ、４８ｂをそれぞれ外側に向かって撓ませているが、前記一組のシール部材４８ａ、４８ｂを内側に向かって撓ませた状態でシール効果を発揮させることも可能である。
【００２８】
また、本実施の形態では、図示しない回転駆動源の回転運動をボールねじ１４を介して直線運動に変換しているが、これに限定されるものではなく、前記回転駆動源およびボールねじ１４に代替して、図示しないリニアモータ、リニア空気圧シリンダ、リニアボイスコイルモータ、リニアＤＣモータ、リニアステップモータ、リニア誘導モータ、または、リニアＶＲモータ等を駆動源として用いることも可能である。
【００２９】
さらに、シール部材４８ａ、４８ｂ、４９ａ、４９ｂを除いたアクチュエータ１０、５４、６０を構成する全ての部品、例えば、フレーム１２、１２ａ、１２ｂ、ボールねじ１４、移動部材１６、５２、５８、エンドブロック２０ａ、２０ｂ、トップカバー２４、２４ａ、ボールベアリング２８等の構成部品をアルミニウム製材料で形成し、前記アルミニウム製の構成部品に対してショットブラスト処理を行い、続いて、硬質アルマイト処理を施した後、再度ショットブラスト処理を行うことにより、ＥＨＬ（Elasto Hydrodynamic Lubrication ）効果を得ることができる。
【００３０】
すなわち、アクチュエータを構成する各部品の熱膨張率がそれぞれ略同一に形成されるため、熱的影響による変形量が一定となり、各部品間における寸法変化のバラツキをなくすことができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３２】
すなわち、シール部材を保持する保持溝が形成された保持部とフレームとを、引き抜き加工または研削加工等によって一体的にあるいはそれぞれ別体で形成することにより、簡便に且つ廉価に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示すアクチュエータからエンドブロックを取り外した状態を示す部分斜視図である。
【図３】図１に示すアクチュエータを構成する保持部の説明図であり、図３Ａはフレームと保持部とを一体的に形成した状態、図３Ｂはフレームと保持部とを別体で形成した状態を示す図である。
【図４】ボールベアリングが転動するボール転動溝をレール部材に設けた状態を示す断面図である。
【図５】シール部材を他のアクチュエータに組み込んだ状態を示す部分斜視図である。
【図６】シール部材を他のアクチュエータに組み込んだ状態を示す部分斜視図である。
【図７】移動部材を構成する連結部の部分斜視図である。
【図８】シール部材の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、５４、６０…アクチュエータ      １２、１２ａ、１２ｂ…フレーム
１４…ボールねじ                      １６、５２、５８…移動部材
１８…シール機構                      ２０ａ、２０ｂ…エンドブロック
２４、２４ａ…トップカバー            ２８…ボールベアリング
３０ａ、３０ｂ、４２ａ、４２ｂ…ボール転動溝
３２、３２ａ…保持部                  ３４…保持溝
３６…ブロック体                      ３８…スリット
４０ａ、４０ｂ…連結部
４４ａ、４４ｂ、５９ａ、５９ｂ…ボール循環穴
４６…レール部材
４８ａ、４８ｂ、４９ａ、４９ｂ…シール部材
【図１】
0003717601.tif 000002
【図２】
0003717601.tif 000003
【図３】
0003717601.tif 000004
【図４】
0003717601.tif 000005
【図５】
0003717601.tif 000006
【図６】
0003717601.tif 000007
【図７】
0003717601.tif 000008
【図８】
0003717601.tif 000009