(57)【要約】【課題】スライダの変位速度を高速化させることができるとともに、装置全体のより一層小型化および軽量化を図ることにある。【解決手段】駆動用のプーリ３８と従動用のプーリ４４との間に懸架されるベルト部材４６とを含む駆動力伝達機構１６と、フレーム１２側に形成された第１ボール転動溝６６ａ、６６ｂとスライダ１８側に形成された第２ボール転動溝に沿って転動する複数のボールを含み、前記スライダ１８がフレーム１２に沿って変位するときに該スライダ１８を案内するガイド機構２０とを備える。【選択図】図２
2004011681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームの内部または外部に配設される駆動源と、
前記フレームの一端部側に回動自在に軸支された駆動用のプーリと、該フレームの他端部側に回動自在に軸支された従動用のプーリと、前記駆動用のプーリと前記従動用のプーリとの間に懸架されるベルト部材とを含む駆動力伝達機構と、
前記ベルト部材が係止され、該ベルト部材の回転運動によって該ベルト部材と一体的に前記フレームの軸線方向に沿って往復動作するスライダと、
フレーム側に形成された第１ボール転動溝とスライダ側に形成された第２ボール転動溝に沿って転動する複数のボールを含み、前記スライダがフレームに沿って変位するときに該スライダを案内するガイド機構と、
を備える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、
前記ベルト部材は、スライダに形成された溝部に着脱自在に装着されるベルトストッパによって係止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、
前記駆動力伝達機構は、前記ガイド機構の内部側に配設されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１記載のアクチュエータにおいて、
前記駆動力伝達機構と前記ガイド機構は、それぞれ分離して平行に配設され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に沿ってスライダを直線状に往復動作させることが可能なアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、ワークを搬送するためにアクチュエータ等の搬送手段が用いられている。
【０００３】
ここで、従来技術に係るアクチュエータを図１４および図１５に示す（例えば、特開平１１−３０２３４号公報等参照）。
【０００４】
この従来技術に係るアクチュエータ１は、軌道レール２の凹部３に沿って変位するスライダ４と、図示しない駆動モータによって駆動され且つ前記スライダ４に対して取り外し可能なナット体５に螺合するねじ軸６とを有する。前記ねじ軸６の両端部には、該ねじ軸６を回転自在に支持するねじ軸支持体７ａ、７ｂがそれぞれ設けられ、前記ねじ軸支持体７ａ、７ｂは、軌道レール２の上面８に載置した状態で取り付けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係るアクチュエータ１では、ねじ軸６の回転運動がナット体５を介してスライダ４の直線運動に変換されることにより該スライダ４を変位させているため、ねじ軸６を高速回転させてもスライダ４の変位速度を大幅に増大させて該スライダ４を高速度で変位させることが困難である。
【０００６】
また、ユーザの設置環境に対応して、より一層アクチュエータの小型化および軽量化を図りたいという要請がある。
【０００７】
本発明は、前記の点を考慮してなされたものであり、スライダの変位速度を高速化させることができるとともに、装置全体のより一層小型化および軽量化を図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。
【０００８】
【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、フレームと、
前記フレームの内部または外部に配設される駆動源と、
前記フレームの一端部側に回動自在に軸支された駆動用のプーリと、該フレームの他端部側に回動自在に軸支された従動用のプーリと、前記駆動用のプーリと前記従動用のプーリとの間に懸架されるベルト部材とを含む駆動力伝達機構と、
前記ベルト部材が係止され、該ベルト部材の回転運動によって該ベルト部材と一体的に前記フレームの軸線方向に沿って往復動作するスライダと、
フレーム側に形成された第１ボール転動溝とスライダ側に形成された第２ボール転動溝に沿って転動する複数のボールを含み、前記スライダがフレームに沿って変位するときに該スライダを案内するガイド機構と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、スライダに形成された溝部に着脱自在に装着されるベルトストッパを設け、前記ベルトストッパによってベルト部材を係止するとよい。
【００１０】
なお、前記駆動力伝達機構を、前記ガイド機構の内部側に配設し、あるいは前記駆動力伝達機構と前記ガイド機構をそれぞれ分離して平行に配設するとよい。
【００１１】
本発明によれば、駆動力伝達機構として駆動用のプーリと従動用のプーリとの間に懸架されたベルト部材を用い、前記ベルト部材をスライダに係止して該ベルト部材とスライダとを一体的に変位させることにより、該スライダの変位速度が高速化される。
【００１２】
また、本発明では、駆動用のプーリと従動用のプーリとの間に懸架されたベルト部材の回転運動に伴ってスライダが変位する駆動力伝達機構と、第１ボール転動溝がフレームに形成されたガイド一体型フレームとを組み合わせることにより、従来技術に係るアクチュエータと比較して装置全体が小型化および軽量化される。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１において、参照数字１０は、本発明の第１実施の形態に係るアクチュエータを示す。
【００１５】
このアクチュエータ１０は、複数の取付用孔部１１が形成され、断面コ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の一端部側に設けられた回転駆動源１４とを含む。
【００１６】
さらに、前記アクチュエータ１０は、前記回転駆動源１４の回転駆動力を直線運動に変換して伝達する駆動力伝達機構１６と、前記駆動力伝達機構１６を介して伝達される直線運動によって前記フレーム１２の軸線方向に沿って往復動作するスライダ１８と、前記スライダ１８をフレーム１２に沿って案内するガイド機構２０（図７参照）とを有する。
【００１７】
なお、前記フレーム１２およびスライダ１８をステンレススチール、アルミニウム、またはアルミニウム合金等の金属製材料によって形成し、前記フレーム１２を、押し出し成形、引き抜き成形等によって一体的に形成すると好適である。
【００１８】
前記フレーム１２の軸線方向に沿った一端部には、第１ハウジング２２が一体的に連結され、該フレーム１２の軸線方向に沿った他端部には、第２ハウジング２４が一体的に連結される。前記第１ハウジング２２および第２ハウジング２４には、図１および図２に示されるように、ねじ部材２６を介して着脱自在に装着される第１カバー部材２８および第２カバー部材３０と、長さが異なる一組のねじ部材３２ａ、３２ｂを介して連結される一組のエンドプレート３４ａ、３４ｂとが設けられる。
【００１９】
前記第１ハウジング２２の底面部には、回転駆動源１４が図示しないねじ部材によって締結される。なお、前記回転駆動源１４は、該第１ハウジング２２の底面部に限定されるものではなく、図４の二点鎖線に示されるように、第１ハウジング２２の上面部に連結することができ、設置環境に対応していずれか一方を選択することができる。
【００２０】
また、前記第１ハウジング２２の凹部３６内には、駆動用のプーリ３８が回転自在に軸支され、前記駆動用のプーリ３８は、円形状の開口部４０を介して回転駆動源１４の駆動軸１４ａに直接連結されている（図２および図４参照）。第２ハウジング２４の凹部４２内には、従動用のプーリ４４が回転自在に軸支され、前記駆動用のプーリ３８と従動用のプーリ４４との間には、フレーム１２の軸線と略平行に延在するベルト部材４６が懸架される。
【００２１】
従動用のプーリ４４の中心には、円柱状のピン部４８が軸着され、前記ピン部４８は、第２カバー部材３０に形成された長孔５０と、第２ハウジング２４の凹部４２に装着されるプレート５２とによって軸支される（図２および図４参照）。前記プレート５２は、第２ハウジング２４の凹部４２にねじ部材５４によって係止され、該プレート５２は、前記ねじ部材５４が係合する長孔５６に沿って変位可能に設けられる。
【００２２】
エンドプレート３４ｂと対向する前記プレート５２の幅狭な側面には、前記エンドプレート３４ｂの孔部に頭部が保持された調節用ねじ部材５８がねじ込まれ、前記調節用ねじ部材５８は、駆動用のプーリ３８と従動用のプーリ４４との間に懸架されたベルト部材４６の張力を調節する機能を営む。すなわち、外部に露呈するエンドプレート３４ｂの側面から、例えば、六角レンチ等によって調節用ねじ部材５８の頭部を回動させてプレート５２のねじ孔６０に対するねじ部のねじ込み量を調整することにより、前記プレート５２が第２ハウジング２４の凹部４２に沿って微小距離だけ変位し、ベルト部材４６のテンションを好適に調節することができる。
【００２３】
図５乃至図７に示されるように、前記スライダ１８の一側部には、軸線と略平行に延在する長溝６２が形成され、断面コ字状のベルトストッパ６４を一組のボルト６６を介して前記長溝６２に装着することにより、スライダ１８とベルトストッパ６４との間でベルト部材４６が挟持される。従って、前記ベルト部材４６はスライダ１８に固定され、該ベルト部材４６とスライダ１８とが一体的に変位するように設けられる。
【００２４】
前記ベルトストッパ６４は、一組のボルト６６を介して前記スライダ１８に着脱自在に装着され、しかも、図５および図６に示されるように、フレーム１２の側壁の上部側で外部から容易に着脱することができるため、該フレーム１２にスライダ１８を装着した状態でベルト部材４６の交換作業およびメンテナンス作業等を簡便に遂行することができる。
【００２５】
ガイド機構２０は、図７に示されるように、フレーム１２の内壁の底面に近接する部位に該フレーム１２の軸線方向に沿って延在し、その縦断面が円弧状に形成された一組の対向する第１ボール転動溝６６ａ、６６ｂと、該フレーム１２の内壁に対向するスライダ１８の側面に形成され、その縦断面が円弧状に形成された一組の第２ボール転動溝６８ａ、６８ｂと、前記第２ボール転動溝６８ａ、６８ｂに近接しスライダ１８の軸線方向に沿って貫通する一組のボール転動孔７０ａ、７０ｂとを有する。
【００２６】
また、ガイド機構２０は、スライダ１８の下部側にねじ部材７２を介して一体的に連結されるプレート７４およびカバー７６と、スライダ１８の側面に装着されるリターンガイド７８とを有する。前記プレート７４、カバー７６およびリターンガイド７８をそれぞれ樹脂製材料によって形成すると好適である。
【００２７】
この場合、前記プレート７４およびカバー７６をスライダ１８の側面の下部側に装着することにより、前記プレート７４およびカバー７６が装着されていないスライダ１８の側面の上部側をダンパ８０ａ、８０ｂ（図３参照）が当接する当接面として用いることができる。
【００２８】
なお、前記プレート７４、カバー７６およびリターンガイド７８は、スライダ１８の軸線方向に沿った一方の側面側と他方の側面側とで同一構成部品によって構成されている。
【００２９】
前記カバー７６には、ボールリターン溝８２が形成され、この場合、相互に対向する第１および第２ボール転動溝６６ａ、６６ｂ、６８ａ、６８ｂと、スライダ１８に形成された貫通するボール転動孔７０ａ、７０ｂと、前記ボールリターン溝８２とによって複数のボール８４が転動する無限循環軌道が構成される。
【００３０】
スライダ１８の上部の中央部には、図５および図７に示されるように、軸線方向に沿って延在する断面Ｕ字状の開口部８６が形成され、前記開口部８６は、上方に向かって開口する大きな凹部状に形成されることにより、ベルト部材４６がスライダ１８に接触することがなく好適に回動する空間部として機能する。
【００３１】
また、前記スライダ１８には、図７に示されるように、前記開口部８６から下部側に向かって貫通する矩形状の孔部８８が形成される。
【００３２】
本発明の第１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。
【００３３】
先ず、スライダ１８に対するガイド機構２０の組み付け方法について説明する。
【００３４】
スライダ１８の両端面に対しねじ部材７２を介して一組のプレート７４およびカバー７６をそれぞれ装着し、前記スライダ１８をフレーム１２の凹部内に組み付ける。この場合、スライダ１８の軸線方向に沿った一端側と他端側とで同一構成要素からなるプレート７４、カバー７６およびリターンガイド７８が装着されるため、スライダ１８の一端側または他端側のいずれの方向からでもプレート７４およびカバー７６等を装着することができるように設定されている。
【００３５】
換言すると、スライダ１８の軸線方向に沿った一端側と他端側とで同一の構成部材を用いることにより、その方向性を問題とすることがなく、簡便に組み付けることができる。また、ガイド機構２０を構成する部品の共通化を図ることにより、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００３６】
次に、アクチュエータ１０の動作について説明する。
【００３７】
図示しない電源を付勢することにより回転駆動源１４の駆動軸１４ａに連結された駆動用のプーリ３８が回転駆動し、前記駆動用のプーリ３８の回転運動が従動用のプーリ４４との間に懸架されたベルト部材４６に伝達される。従って、ベルトストッパ６４を介して前記ベルト部材４６が係止されたスライダ１８は、ガイド機構２０の案内作用下に一体的にフレーム１２の軸線方向に沿って変位する。なお、図示しないコントローラの制御作用下に、回転駆動源１４に流される電流の極性を正逆逆転させることにより、前記スライダ１８をフレーム１２の軸線方向に沿って往復動作させることができる。
【００３８】
スライダ１８がフレーム１２の軸線方向に沿って往復動作する際、第１ボール転動溝６６ａ、６６ｂおよび第２ボール転動溝６８ａ、６８ｂに沿って複数のボール８４が転動することにより、フレーム１２に沿ってスライダ１８を円滑に変位させることができる。
【００３９】
本実施の形態では、駆動力伝達機構１６として駆動用のプーリ３８と従動用のプーリ４４との間に懸架されたベルト部材４６を用い、前記ベルト部材４６をスライダ１８に係止して該ベルト部材４６とスライダ１８とを一体的に変位させることにより、該スライダ１８の変位速度を高速化させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、駆動用のプーリ３８と従動用のプーリ４４との間に懸架されたベルト部材４６の回転運動に伴ってスライダ１８が変位する駆動力伝達機構１６と、第１ボール転動溝６６ａ、６６ｂがフレーム１２に形成されたガイド一体型フレームとを組み合わせることにより、従来技術に係るアクチュエータと比較して装置全体を小型化および軽量化することができる。
【００４１】
換言すると、本実施の形態では、第１および第２ボール転動溝６６ａ、６６ｂ６８ａ、６８ｂ等から構成されるガイド機構２０の内部側にベルト部材４６等の駆動力伝達機構１６を配設することにより、より一層の小型化および軽量化を達成することができる。
【００４２】
なお、前記回転駆動源１４に代替して、図示しないロッドレスシリンダまたは流体圧シリンダ等の駆動手段を用いてもよい。
【００４３】
さらに、フレーム１２の側面に図示しないセンサを装着し、スライダ１８に連結され該スライダ１８と一体的に変位する図示しない被検出部材を検出することにより、原点位置を検出することができる。
【００４４】
加えて、本実施の形態では、フレーム１２の第１ボール転動溝６６ａ、６６ｂを略水平に２列配置することにより、４列配置した場合と比較して、該フレーム１２の側部の高さ方向の寸法を抑制して剛性を増大させることができるという利点がある。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータ１００を図８および図９に示す。なお、図１に示す第１の実施の形態に係るアクチュエータ１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
この第２の実施の形態に係るアクチュエータ１００では、それぞれ断面コ字状に形成された上部側の第１フレーム１０２と下部側の第２フレーム１０４と一体的に連結するとともに、その両端部に連結されたハウジング１０６ａ、１０６ｂ内には、一組のプーリ１０８ａ、１０８ｂ、１１０ａ、１１０ｂを略平行に配設して合計４個のプーリ１０８ａ、１０８ｂ、１１０ａ、１１０ｂを使用している点に特徴がある。
【００４７】
図９に示されるように、上部側の第１フレーム１０２には、第１ボール転動溝６６ａ、６６ｂ等のガイド機構２０が設けられ、前記ガイド機構２０の案内作用下にスライダ１８が第１フレーム１０２の凹部に沿って円滑に変位するように設けられ、下部側の第２フレーム１０４には、ベルト部材４６が挿通する中空の空間部１１２が形成される。
【００４８】
第２の実施の形態に係るアクチュエータ１００では、スライダ１８の変位量が大きく設定されたロングストロークタイプとして使用することができ、また、ベルト部材４６の自重による撓みによって所定距離離間する一組の上部側のプーリ１０８ａ、１１０ａに噛合する該ベルト部材４６の歯数が多くなり、プーリ１０８ａ、１１０ａからベルト部材４６に対して回転駆動力を好適に伝達することができる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るアクチュエータ２００を図１０および図１１に示す。
【００５０】
この第３の実施の形態に係るアクチュエータ２００では、断面コ字状に形成された第１フレーム２０２と断面Ｌ字状に形成された第２フレーム２０４とを水平方向に沿って一体的に並設するとともに、第１フレーム２０２に配設されたガイド機構２０と、第２フレーム２０４に配設された駆動力伝達機構１６とを分離構成している点に特徴がある。
【００５１】
第３の実施の形態に係るアクチュエータ２００では、ガイド機構２０と駆動力伝達機構１６とを並行に分離構成することにより、メンテナンス作業を容易とし、高さ方向の寸法を抑制することができる利点がある。
【００５２】
次に、本発明の第４実施の形態に係るアクチュエータ３００を図１２および図１３に示す。
【００５３】
この第４の実施の形態に係るアクチュエータ３００では、ガイド機構２０および駆動力伝達機構１６が配設された第１フレーム３０２ａおよび第２フレーム３０２ｂを上下方向に一体的に連結し、一組のスライダ１８ａ、１８ｂをそれぞれ同時に駆動させている点に特徴があり、他の構成は、図８および図９に示されるアクチュエータ１００と同様に設けられている。
【００５４】
なお、ガイド機構２０および駆動力伝達機構１６が配設された第１フレーム３０２ａおよび第２フレーム３０２ｂを上下方向ではなく、左右方向に一体的に連結して構成してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５６】
すなわち、ベルト部材の回転運動に伴ってスライダが変位する駆動力伝達機構と、ガイド機構を構成する第１ボール転動溝がフレームに形成されたガイド一体型フレームとを組み合わせることにより、スライダの変位速度を高速化させることができるとともに、装置全体のより一層小型化および軽量化を図ることができる。
【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】前記アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】前記アクチュエータの平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】図３の矢印Ａ方向からみた矢視図である。
【図７】前記アクチュエータを構成するガイド機構の分解斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータの正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るアクチュエータの平面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った縦断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るアクチュエータの正面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図１４】従来技術に係るアクチュエータの一部切欠斜視図である。
【図１５】前記従来技術に係るアクチュエータの分解斜視図である。
【符号の説明】
１０、１００、２００、３００…アクチュエータ
１２、１０２、１０４、２０２、２０４、３０２ａ、３０２ｂ…フレーム
１４…回転駆動源　　　　　　　　　１６…駆動力伝達機構
１８、１８ａ、１８ｂ…スライダ　　２０…ガイド機構
２２、２４、１０６ａ、１０６ｂ…ハウジング
２８、３０…カバー部材　　　　　　３４ａ、３４ｂ…エンドプレート
３６、４２…凹部
３８、４４、１０８ａ、１０８ｂ、１１０ａ、１１０ｂ…プーリ
４０、８６…開口部　　　　　　　　４６…ベルト部材
５２、７４…プレート　　　　　　　５８…調節用ねじ部材
６６ａ、６６ｂ、６８ａ、６８ｂ…ボール転動溝
７０ａ、７０ｂ…ボール転動孔　　　７８…リターンガイド
【図１】
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【図２】
2004011681.tif 000004
【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】
2004011681.tif 000012
【図１１】
2004011681.tif 000013
【図１２】
2004011681.tif 000014
【図１３】
2004011681.tif 000015
【図１４】
2004011681.tif 000016
【図１５】
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