(57)【要約】      （修正有）【課題】長尺であっても軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉が発生することを低減す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、駆動プーリ１と、従動プーリ２と、両プーリ１，２の間に掛け渡された無端ベルト３と、ガイドレール４と、無端ベルト３に接続されガイドレール４に沿って直線移動する軸受５とを備える。従動プーリ２の径は、駆動プーリ１の径よりも大きく設定される。【選択図】図２
2013113367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置により回転駆動される駆動プーリと、
回転自在に支持された従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡され前記駆動プーリの回転に伴って回転する無端ベルトと、
軸方向に延びるガイドレールと、
前記無端ベルトに接続され且つ前記無端ベルトの回転に伴って前記ガイドレールに沿って前記軸方向に直線移動する軸受と、を備え、前記軸受に搭載物を搭載して直線移動させるアクチュエータにおいて、
前記従動プーリの径が前記駆動プーリの径よりも大きいことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動プーリと前記無端ベルトとの接触角度が１７０°以上となるように、前記駆動プーリの径と前記従動プーリの径との比が設定されたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記無端ベルトが前記軸受の重心位置に連結されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ガイドレールの形状は断面略Ｕ字状であり、前記ガイドレールの凹部内に前記無端ベルトの少なくとも一部が配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータに関し、特に、高精度な製造、検査等で用いられる高速、かつ高加減速を必要とする直動案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製造装置には、ワークを移動させるために直線案内軸受装置が備えられており、このような直線案内軸受装置に好適に用いられるアクチュエータが、特許文献１，２に開示されている。
特許文献１，２に開示のアクチュエータは、駆動装置により回転駆動される駆動プーリと、回転自在に支持された従動プーリと、駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡された無端ベルトと、ワーク等の搭載物を搭載して直線移動する軸受と、軸受の直線移動を案内するガイドレールと、軸受のカウンタウェイトとして機能するカウンタ軸受と、カウンタ軸受の直線移動を案内するカウンタガイドレールと、を備えている。軸受及びカウンタ軸受は無端ベルトに接続されているが、カウンタ軸受は、軸受が取り付けられた側とは前記両プーリを挟んで反対側に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０１６４２号公報
【特許文献２】特開２００１−２４８７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のアクチュエータは、長尺に構成されるに従って、無端ベルトの撓み振動が大きくなり、軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉（接触）が発生することがあった。これは、駆動プーリ及び従動プーリのそれぞれの径が大きい場合（図４（ａ）参照）には許容されることがあるが、駆動プーリ及び従動プーリのそれぞれの径が小さい場合（図４（ｂ）参照）には改善の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、長尺であっても軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉が発生することを低減するアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、駆動装置により回転駆動される駆動プーリと、
回転自在に支持された従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡され前記駆動プーリの回転に伴って回転する無端ベルトと、
軸方向に延びるガイドレールと、
前記無端ベルトに接続され且つ前記無端ベルトの回転に伴って前記ガイドレールに沿って前記軸方向に直線移動する軸受とを備え、前記軸受に搭載物を搭載して直線移動させるアクチュエータにおいて、
前記従動プーリの径が前記駆動プーリの径よりも大きいことを特徴としている。
【０００６】
このように、従動プーリ２の径を駆動プーリ１の径より大きくすることで、無端ベルト３と軸受５とのすきまを大きくすることができ、無端ベルト３と軸受５との干渉を回避することができる。
その結果、長尺であっても軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉が発生することを低減するアクチュエータを提供することができる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記駆動プーリと前記無端ベルトとの接触角度が１７０°以上となるように、前記駆動プーリの径と前記従動プーリの径との比が設定されたことを特徴としている。
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記無端ベルトが前記軸受の重心位置に連結されたことを特徴としている。
【０００８】
このような構成であれば、加減速時に無端ベルトの駆動力により軸受に無用なモーメントが発生することが抑制されるので、無端ベルトの軸受に対する接触がより一層抑制される。なお、軸受に搭載物が搭載されている場合は、搭載物が搭載された軸受の重心位置（すなわち、軸受と搭載物とを組み合わせたものの重心位置）を、「軸受の重心位置」というものとする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記ガイドレールの形状は断面略Ｕ字状であり、前記ガイドレールの凹部内に前記無端ベルトの少なくとも一部が配されていることを特徴としている。
このような構成であれば、ガイドレールの凹部と搭載物とが対向しないようにして、無端ベルトから発生する塵埃が搭載物に付着することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、長尺であっても軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉が発生することを低減する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】
【００１１】
【図１】本発明に係るアクチュエータの一実施形態における構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係るアクチュエータの一実施形態における構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係るアクチュエータの一実施形態における軸受を軸方向から見た正面図である。
【図４】従来のアクチュエータの構成を示す側面図であり、（ａ）は駆動プーリ及び従動プーリのそれぞれの径が大きい場合を示し、（ｂ）は駆動プーリ及び従動プーリのそれぞれの径が小さい場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のアクチュエータの実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るアクチュエータの一実施形態における構成を示す平面図である。また、図２は、本発明に係るアクチュエータの一実施形態における構成を示す側面図である。また、図３は、本発明に係るアクチュエータの一実施形態における軸受を軸方向から見た正面図である。
【００１３】
（アクチュエータの構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態のアクチュエータは、モータ１０により回転駆動される駆動プーリ１と、回転自在に支持された従動プーリ２と、駆動プーリ１と従動プーリ２との間に掛け渡された環状の無端ベルト３と、軸方向に延びるガイドレール４と、無端ベルト３の回転に伴ってガイドレール４に沿って軸方向に直線移動する軸受５とを備えている。
ここで、ガイドレール４の一方の端部には、モータ１０が取り付けられている。このモータ１０の回転軸１０ａは、水平且つガイドレール４の軸線（軸方向）に直交する方向に延びており、その先端には駆動プーリ１が取り付けられている。さらに、ガイドレール４の他方の端部には、従動プーリ２を回転自在に支持するプーリハウジング１１が取り付けられている。
【００１４】
そして、駆動プーリ１と従動プーリ２との間には、ガイドレール４に沿う方向（軸方向）に無端ベルト３が掛け渡されている。無端ベルト３の表面（内側面）には、周方向に沿って並ぶ複数の歯（図示せず）が形成されており、駆動プーリ１及び従動プーリ２の外周面に形成された歯（図示せず）と噛み合わされている。そのため、無端ベルト３は、駆動プーリ１の回転により回転駆動されるようになっている。
また、軸受５はその一部が無端ベルト３に接続されているとともに、ガイドレール４に係合されているので、無端ベルト３の回転に伴って軸受５はガイドレール４に案内されて軸方向に直線移動可能となっている。
【００１５】
＜プーリ＞
本実施形態のアクチュエータにおいては、従動プーリ２の径が、駆動プーリ１の径よりも大きく設定されている。特に、モータが取り付けられている駆動プーリ１は、必要な推進力を得るための最小限の径であればよく、高加速が可能になるように、駆動プーリ１の径はなるべく小さくしたほうが好ましい。なお、駆動プーリ１の径が大きくなると、力のモーメントの原理で無端ベルト３の推進力が小さくなってしまうことがある。
【００１６】
ここで、駆動プーリ１及び従動プーリ２にて架設されて上下に張られた無端ベルト３のうち、軸受５に連結された下側の無端ベルト３は、その接線が軸受の移動軸に対して平行となるように配置される。これにより、駆動プーリ１及び従動プーリ２によって折り返された上側の無端ベルト３と軸受５とのすきまｄ（図２参照）が大きくなり、長尺化による無端ベルト３の撓み等で無端ベルト３が振動しても軸受５と無端ベルト３との干渉を低減することができる。
【００１７】
また、従動プーリ２の径と駆動プーリ１の径との関係は、駆動プーリ１と無端ベルト３との接触角度が１７０°以上となるように設定されることが好ましい。駆動プーリ１の径に対する従動プーリ２の径の比が、駆動プーリ１と無端ベルト３との接触角度が１７０°以上となるように設定するということは、従動プーリ２を極端に大きくしないことで、駆動伝達能力を下げず、イナーシャ比が大きくならずにすむという高加減速にさらなる効果を奏する。
【００１８】
＜ガイドレール＞
ガイドレール４の形状は特に限定されるものではないが、図３に示すように、略Ｕ字状であることが好ましい。すなわち、ガイドレール４は、帯状の底壁４ａと該底壁４ａの両側部から垂直に立設された一対の側壁４ｂ，４ｂとからなり、軸方向に直交する面で切断した断面は略Ｕ字状をなしている。
【００１９】
＜軸受＞
軸受５の形状は、ガイドレール４に係合する形状であれば特に限定されるものではないが、ガイドレール４が上記のような断面略Ｕ字状である場合は、ガイドレール４を内包できるような矩形筒状の部材である。
すなわち、軸受５は、ガイドレール４の底壁４ａに対向する底板５ａと、ガイドレール４の側壁４ｂ，４ｂの側面にそれぞれ対向する側板５ｂ，５ｂと、ガイドレール４の側壁４ｂ，４ｂの平面にそれぞれ対向する頂板５ｃと、が連結してなる矩形筒状の部材である。このように、軸受５は、ガイドレール４を内包するようにして、ガイドレール４に係合されている。
【００２０】
そして、軸受５は、無端ベルト３に連結されると共に、搭載物Ｏが搭載される。具体的には、軸受５は、連結部材７によって無端ベルト３に連結される。ここで、連結部材７は、例えば、平板を中央部７ａが両端部７ｂ，７ｂよりも一段高くなるように曲げ加工された金属製の板ばねである。そして、この板ばね形状の連結部材７を、折曲方向を軸方向と略平行にして、中央部７ａを軸受５の頂板５ｃの内面に、例えばボルト１３の慣用の固着手段により取り付けると共に、両端部７ｂ，７ｂもボルト、接着等の慣用の固着手段により無端ベルト３に固定されている。すなわち、無端ベルト３と連結部材７との連結位置は、ガイドレール４の側壁４ｂ，４ｂの上端よりも低い位置に、すなわちガイドレール４の凹部内に配されている。このように、無端ベルト３と連結部材７との連結位置を、軸受５の重心位置と一致させることにより、無端ベルト３により軸受５が駆動されるときに、軸受５に無用なモーメントが発生することが抑制される。また、連結部材７は、軸方向以外の方向にのみ弾性変形可能に設けられることが好ましい。
【００２１】
なお、軸受５に搭載物Ｏを搭載したことにより、軸受５の質量バランスが崩れる場合には、搭載物のモーメントを相殺するバランスウェイトＢＷ（図３参照）を搭載することが好ましい。
このように、本実施形態のアクチュエータは、従動プーリ２の径を、駆動プーリ１の径よりも大きく設定したので、無端ベルト３と軸受５とのすきまが大きくなり、長尺であっても軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉が発生することを低減するアクチュエータを提供することができる。
【００２２】
［噴出口］
ここで、図３に示すように、軸受５の底板５ａと、側板５ｂ，５ｂと、頂板５ｃのガイドレール４に対向する各内面には、気体を噴出する噴出口が設置されている。すなわち、軸受５とガイドレール４との間に気体軸受が形成されている。気体の種類は特に限定されるものではないが、空気が好ましい。また、本実施形態とは逆に、ガイドレール４の外面に気体を噴出する噴出口を設置してもよい。本実施形態においては、図３に示すように、グラファイト多孔質で形成された板状の静圧パッドＳＰが、噴出口として配置されている。
【００２３】
静圧パッドＳＰには、図示しない空気源から圧縮空気が供給されるため、静圧パッドＳＰからガイドレール４の外面に向かって噴出された空気の圧力によって、ガイドレール４に対し軸受５がわずかに離隔するようになる。そのため、軸受５は殆ど摩擦なく移動できるようになっている。なお、気体軸受を設ける代わりに、軸受５とガイドレール４との間にすべり軸受や転がり軸受を設けてもよい。
【００２４】
（アクチュエータの動作）
次に、本実施形態のアクチュエータの動作について説明する。
まず、図示しない空気源から各静圧パッドＳＰに供給された圧縮空気によって、ガイドレール４に対し軸受５がわずかに離隔した状態に維持される。
ここで、モータ１０が駆動プーリ１を駆動すると、無端ベルト３を介して、ガイドレール４に沿って軸受５が殆ど摩擦なく移動される。そして、駆動プーリ１の駆動を制御することにより、ガイドレール４の両端間で軸受５を往復直線運動させることができる。
このとき、従動プーリ２の径は、駆動プーリ１の径よりも大きく設定されているので、無端ベルト３と軸受５とのすきまが大きくなり、長尺であっても軸受が中央部に位置したときに、当該軸受と無端ベルトとの干渉が発生することを低減することができる。
【００２５】
さらに、ガイドレール４は断面略Ｕ字状であり、したがって側壁４ｂ，４ｂと底壁４ａの外表面は平面からなるので、加工精度（特に真直精度）を向上させ易いという利点がある。
このようなアクチュエータは、製造装置，検査装置，搬送装置等において好適に使用可能であり、特に、軸受が高速で移動し且つ急激に加速又は減速される条件で直線案内軸受装置が運転されても、軸受の高精度な直線移動が求められる各種装置に対して好適である。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  駆動プーリ
２  従動プーリ
３  無端ベルト
４  ガイドレール
５  軸受
１０  モータ
【図１】
2013113367.tif 000003
【図２】
2013113367.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013113367.tif 000006