(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する二組の面を有する四角筒体からなり、前記四角筒体の稜線部に沿って所定長だけ延在するスリットが形成されたアクチュエータボデイと、
前記アクチュエータボデイの端部に連結される駆動源と、
前記アクチュエータボデイによって囲繞された空間部に配設され、前記駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、
前記駆動力伝達手段から伝達される駆動力によって前記アクチュエータボデイのスリットに沿って往復動作するスライダと、
前記アクチュエータボデイの空間部内の壁面に固定されるリニアガイドレールおよび前記リニアガイドレールに沿って摺動変位するガイドブロックとを有し、前記スライダを前記スリットに沿って直線状に変位させるガイド手段と、
を備え、
前記アクチュエータボデイの側面には、前記空間部内に対し前記アクチュエータボデイの軸線と直交する方向から前記スライダを挿入するためのスライダ挿入用開口部と、前記スライダを前記ガイドブロックに取り付けるためのスライダ取付用孔部と、前記リニアガイドレールを前記アクチュエータボデイに取り付けるためのガイド取付用孔部とがそれぞれ設けられることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
治具の位置決めプレートに設けられた複数の位置決めピンをアクチュエータボデイの位置決め用孔部に挿入する工程と、
前記アクチュエータボデイの端部に形成された開口部からリニアガイドレールを軸線方向に沿った空間部内に挿入する工程と、
前記位置決めプレートとアクチュエータボデイとを一体的にスライドさせ、治具に設けられた位置決め用シャフトをアクチュエータボデイに形成された位置決めシャフト用孔部に挿通させる工程と、
前記リニアガイドレールの第１側面が位置決め用孔部を貫通して突出する位置決めピンに当接し、且つ前記第１側面と反対側の第２側面が位置決め用シャフトの端部に当接して位置決めされることにより、アクチュエータボデイの軸線とリニアガイドレールの軸線とを一致させる工程と、
を有することを特徴とする電動アクチュエータの組み付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータボデイ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電動アクチュエータおよびその組み付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータの駆動作用下にスライダをアクチュエータボデイに沿って変位させることにより、前記スライダに載置されたワークを所定位置に搬送する電動アクチュエータが用いられている。
【０００３】
この種の従来技術に係る電動アクチュエータはフレームを有し、前記フレーム上には、駆動力伝達部（例えば、ボールねじ軸またはタイミングベルト等）、ガイド部（例えば、リニアガイドレール、ガイドブロック等）、テーブル部等を含む機能要素が搭載され、さらに、フレームの内部構造を保護するためにフレームの開口部を閉塞するカバーが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記電動アクチュエータにおける剛性は、主としてフレームにより確保されており、高剛性を確保するためにはフレームの断面二次モーメントを高める必要がある。このことは、フレームの剛性が必要な方向に十分なフレーム寸法を確保することを意味し、仮に十分な寸法が確保できない場合にはフレームの肉厚が増大する等の重量の増加を避けることができない。
【０００５】
また、フレーム上に前述した種々の機能要素を配置する方法は、機能構造の剛性支持手段の方向（フレームの方向）を限定するため、例えば、軸受け保持構造部材（ハウジング）等の補助支持部材が必要となり、さらに、内部構造保護、環境上の要請によりカバーが必要とされる。これらの補助支持部材およびカバーの存在は電動アクチュエータ全体における重量の増加を意味し、フレームが支えるべき重量が増加するという点で相対的に剛性の低下を招いている。
【０００６】
さらに、フレーム上に種々の機能要素を配置する方法は、前記フレームを断面内の特定部位に限定させることとなる。すなわち、フレームは電動アクチュエータ自体の取付機能および支持機能を営むことから、フレームの取付方向を限定し、所望の姿勢（例えば、横向き姿勢あるいは片持ち姿勢等）で動作させる場合、フレームを支持するために、例えば、ブラケット等のフレーム支持手段が必要となり、そのために総合的な剛性低下、重量増加および寸法増加等を招来している。
【０００７】
なお、前記ブラケット等のフレーム支持手段には、ワークおよびフレームに起因する応力が集中するため、前記応力集中に耐えることが可能な強固なものが要請される。
【０００８】
本発明は、前記の点を考慮してなされたものであり、制限された断面寸法空間内で軽量且つ高剛性なボデイ構造を実現することが可能な電動アクチュエータおよびその組み付け方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、対向する二組の面を有する四角筒体からなり、前記四角筒体の稜線部に沿って所定長だけ延在するスリットが形成されたアクチュエータボデイと、
前記アクチュエータボデイの端部に連結される駆動源と、
前記アクチュエータボデイによって囲繞された空間部に配設され、前記駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、
前記駆動力伝達手段から伝達される駆動力によって前記アクチュエータボデイのスリットに沿って往復動作するスライダと、
前記アクチュエータボデイの空間部内の壁面に固定されるリニアガイドレールおよび前記リニアガイドレールに沿って摺動変位するガイドブロックとを有し、前記スライダを前記スリットに沿って直線状に変位させるガイド手段と、
を備え、
前記アクチュエータボデイの側面には、前記空間部内に対し前記アクチュエータボデイの軸線と直交する方向から前記スライダを挿入するためのスライダ挿入用開口部と、前記スライダを前記ガイドブロックに取り付けるためのスライダ取付用孔部と、前記リニアガイドレールを前記アクチュエータボデイに取り付けるためのガイド取付用孔部とがそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、アクチュエータボデイを対向する二組の面を有する四角筒体によって構成し、前記四角筒体の稜線部に沿って所定長だけ延在するスリットを介してスライダを往復動作させている。従って、アクチュエータボデイを、例えば、扁平な四角筒体の構造とすることにより、高さ方向が制限された縦断面寸法空間内で軽量且つ高剛性のボデイ構造とすることができる。
【００１１】
さらに、本発明では、先ず、治具の位置決めプレートに設けられた複数の位置決めピンをアクチュエータボデイの位置決め用孔部に挿入するとともに、前記アクチュエータボデイの端部に形成された開口部からリニアガイドレールを軸線方向に沿った空間部内に挿入する。
【００１２】
続いて、前記位置決めプレートとアクチュエータボデイとを一体的にスライドさせ、治具に設けられた位置決め用シャフトをアクチュエータボデイに形成された位置決めシャフト用孔部に挿通させる。
【００１３】
さらに、前記リニアガイドレールの第１側面が位置決め用孔部を貫通して突出する位置決めピンに当接し、且つ前記第１側面と反対側の第２側面が位置決め用シャフトの端部に当接して位置決めされることにより、アクチュエータボデイの軸線とリニアガイドレールの軸線とを一致させることができる。
【００１４】
このように、本発明では、治具を用いてアクチュエータボデイと、その空間部内に配設されるリニアガイドレールとの高精度な芯出し作業を簡便に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電動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。
【００１６】
図１および図２において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータを示す。
【００１７】
この電動アクチュエータ１０は、対向する二組の面が相互に略平行な四角筒体からなり、前記四角筒体の稜線部１２に沿って直線状に所定長だけ延在するスリット１４が形成されたアクチュエータボデイ１６と、前記アクチュエータボデイ１６の一端部に連結された回転駆動源（駆動源）１８とを含む。
【００１８】
この場合、アクチュエータボデイ１６は、高さ方向の寸法が規制された設置環境に対応するために、高さ方向の寸法に対して水平方向の寸法が大きく設定された扁平な四角筒体によって構成されている。
【００１９】
さらに、前記電動アクチュエータ１０は、前記アクチュエータボデイ１６によって囲繞された空間部２０（図４参照）に配設され、前記回転駆動源１８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２２（図３参照）と、前記スリット１４を介して一部が外部に露呈するように設けられ、前記駆動力伝達機構２２を介して伝達される直線運動によってアクチュエータボデイ１６の軸線方向に沿って往復動作するスライダ２４とを有する。
【００２０】
前記アクチュエータボデイ１６は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属製材料を押し出し成形することによって形成される。このアクチュエータボデイ１６の両端部には、図２に示されるように、四角筒体の開口部２６を閉塞する一組のエンドカバー２８ａ、２８ｂが装着される。
【００２１】
また、アクチュエータボデイ１６の側面には、後述するプーリを取り付けるためのプーリ取付用孔部３０ａ、３０ｂと、スライダ挿入用開口部３２と、スライダ２４をガイドブロック３４に取り付けるための一組のスライダ取付用孔部３６ａ、３６ｂ（図６参照）と、リニアガイドレール３８を取り付けるための複数のガイド取付用孔部４０と、後述する治具の位置決めピン４２ａ〜４２ｃが挿入されることにより該アクチュエータボデイ１６を所定位置に位置決めする位置決め用孔部４４ａ〜４４ｃ（図６参照）と、後述する治具８０の位置決め用シャフト４６が挿入される位置決めシャフト用孔部４８（図８参照）とがそれぞれ形成される。
【００２２】
なお、前記スライダ挿入用開口部３２はカバー部材５０によって閉塞され、スライダ取付用孔部３６ａ、３６ｂ、ガイド取付用孔部４０は、それぞれ栓部材５１によって閉塞される。
【００２３】
アクチュエータボデイ１６の空間部２０内には、図３に示されるように、タイミングベルト５２が懸架された一組のプーリ５４ａ、５４ｂが軸線方向に沿って所定間隔離間するように配設される。駆動側の一方のプーリ５４ａは、回転駆動源１８の駆動軸１８ａに軸着され、従動側の他方のプーリ５４ｂは、プーリ取付用孔部３０ａ、３０ｂに嵌合される円盤状の一組の軸受部材５６ａ、５６ｂおよびシャフト５８によって回動自在に軸支される。なお、前記一組のプーリ５４ａ、５４ｂおよびタイミングベルト５２は、駆動力伝達手段として機能するものである。
【００２４】
前記回転駆動源１８は、アクチュエータボデイ１６の一端部側に形成された長孔（図示せず）に挿入される図示しないねじ部材を介して固定されるとともに、長孔に沿って微小距離だけ調整可能に設けられる。前記回転駆動源１８の駆動軸１８ａの近傍には環状凸部６０が形成され、前記環状凸部６０は、アクチュエータボデイ１６の空間部２０内に配設されるプレート６２の係合孔６２ａに係合する（図２参照）。
【００２５】
駆動側と従動側のプーリ５４ａ、５４ｂの離間距離を調整することにより、タイミングベルト５２の張力を調整するテンション機構６４が設けられる（図２および図３参照）。このテンション機構６４は、アクチュエータボデイ１６の空間部２０の内壁面に固定される固定片６６と、前記回転駆動源１８の環状凸部６０に係合する係合孔６２ａが形成されたプレート６２と、前記プレート６２に固着された係止片６８と、前記固定片６６と係止片６８のねじ孔をそれぞれ貫通するねじ部材７０とから構成される。
【００２６】
この場合、前記ねじ部材７０のねじ込み量を調整することにより、アクチュエータボデイ１６の軸線方向に沿って前記プレート６２を微小距離だけ変位させ、駆動軸１８ａに軸着された駆動側のプーリ５４ａの位置を適宜調整する。駆動側のプーリ５４ａと従動側のプーリ５４ｂとの離間距離を調整することにより、前記プーリ５４ａ、５４ｂ間に張設されたタイミングベルト５２の張力を調整することができる。
【００２７】
アクチュエータボデイ１６の空間部２０内には、スライダ２４をスリット１４に沿って直線状に変位させるガイド手段７２が設けられる。前記ガイド手段７２は、アクチュエータボデイ１６の空間部２０内の壁面（底面）に固定されるリニアガイドレール３８と、スライダ２４と一体的に変位するように設けられ、前記リニアガイドレール３８に沿って摺動変位するガイドブロック３４とから構成される。
【００２８】
タイミングベルト５２は、図２に示されるように、前記スライダ２４の側部に形成された屈曲部７４と一組の固定ブロック７６ａ、７６ｂとの間に挟持され、駆動側および従動側の一組のプーリ５４ａ、５４ｂ間に懸架されたタイミングベルト５２が所定方向に回転することにより、スライダ２４が該タイミングベルト５２と一体的に直線状に変位するように設けられている。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータ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。
【００３０】
先ず、治具８０を用いてアクチュエータボデイ１６の空間部２０内にガイド手段７２を組み付ける方法について以下に説明する。
【００３１】
この治具８０は、図５に示されるように、基台８２と、前記基台８２の上面に軸線と略直交する方向に沿って並設された一組のレール部材８４ａ、８４ｂと、前記レール部材８４ａ、８４ｂに沿って摺動するブロック８６ａ、８６ｂによって軸線と略直交する方向に変位自在に設けられた位置決めプレート８８とを含む。なお、前記位置決めプレート８８は、基台８２の四隅角部に近接する部位に設けられたストッパピン９０によってその変位が規制される。
【００３２】
さらに治具８０は、前記位置決めプレート８８の上面に所定長だけ突出するように設けられ、位置決め用孔部４４ａ〜４４ｃに挿入されることによりアクチュエータボデイ１６を位置決めした状態で保持する複数の位置決めピン４２ａ〜４２ｃと、アクチュエータボデイ１６の空間部２０内に臨む端部がリニアガイドレール３８の側部（後述する第２側部１００）に当接する位置決め用シャフト４６と、前記位置決め用シャフト４６を支持する支持ブロック９４とを有する。
【００３３】
図６に示されるように、治具８０の位置決めプレート８８上に設けられた複数の位置決めピン４２ａ〜４２ｃをアクチュエータボデイ１６の位置決め用孔部４４ａ〜４４ｃに挿入するとともに、アクチュエータボデイ１６の一端部の開口部２６を介してガイド手段７２を軸線方向に沿って空間部２０内に挿入する。前記ガイド手段７２を構成するガイドブロック３４の上面には、スライダ２４と比較して幅方向の寸法が短縮されたダミースライダ２４ａが連結されている。実際上使用されるスライダ２４の幅が開口部２６の幅よりも大きく設定されているため、アクチュエータボデイ１６の開口部２６から挿入することが困難だからである。
【００３４】
アクチュエータボデイ１６の底面に形成された位置決め用孔部４４ａ〜４４ｃに対し、位置決めプレート８８の上面に形成された位置決めピン４２ａ〜４２ｃが挿入されることにより、該アクチュエータボデイ１６が治具８０の所定位置に位置決めされる。なお、前記位置決めピン４２ａ〜４２ｃの先端部は、アクチュエータボデイ１６を貫通して所定長だけ突出する。
【００３５】
また、アクチュエータボデイ１６のスリット１４から突出するダミースライダ２４ａを、スライダ取付用孔部３６ａ、３６ｂを介して挿入されるボルト９６によってガイドブロック３４に連結する。前記連結されたダミースライダ２４ａの一部を指で把持して空間部２０内に挿入されたリニアガイドレール３８をアクチュエータボデイ１６の幅方向（軸線と略直交する方向）にスライドさせ、リニアガイドレール３８の第１側部９８を、突出する一組の位置決めピン４２ａ〜４２ｃに係合させる（図７参照）。
【００３６】
リニアガイドレール３８の第１側部９８に対する一組の位置決めピン４２ａ〜４２ｃの係合状態が保持された状態において、アクチュエータボデイ１６を位置決めプレート８８と一体的に軸線と略直交する幅方向に変位させ、位置決め用シャフト４６の一端部をアクチュエータボデイ１６の位置決めシャフト用孔部４８に挿通させる。さらに前記位置決めシャフト用孔部４８を貫通して空間部２０内に臨む位置決め用シャフト４６の一端部をリニアガイドレール３８の第２側部１００に当接させる（図８参照）。
【００３７】
従って、アクチュエータボデイ１６の空間部２０内に挿入されたリニアガイドレール３８は、第１側部９８が位置決め用孔部４４ａ〜４４ｃを貫通して突出する一組の位置決めピン４２ａ〜４２ｃに当接して位置決めされ、且つ、前記第１側部９８と反対側に設けられた第２側部１００が位置決め用シャフト４６の端部に当接して位置決めされることにより、アクチュエータボデイ１６の空間部２０内の所定位置に位置決めされる（図９参照）。
【００３８】
このようにアクチュエータボデイ１６の空間部２０の所定位置にリニアガイドレール３８が位置決めされた状態において、アクチュエータボデイ１６の上面に形成されたガイド取付用孔部４０に沿って挿入されるボルト１０１を介して、前記リニアガイドレール３８をアクチュエータボデイ１６の内壁面に固定する（図９参照）。
【００３９】
さらに、ダミースライダ２４ａをガイドブロック３４から取り外し、実際に使用されるスライダ２４をスライダ挿入用開口部３２を介して挿入し、スライダ取付用孔部３６ａ、３６ｂに沿って挿入されるボルト１０２を介して前記スライダ２４をガイドブロック３４に連結する（図４参照）。この場合、ボルト１０２が挿入されるスライダ２４の孔部は、上部側が拡径した断面テーパ状に形成されているため、前記ボルト１０２を容易に挿入することができる。
【００４０】
このようにして、アクチュエータボデイ１６の軸線とリニアガイドレール３８の軸線とを一致させて高精度に同芯度をとることができる。
【００４１】
次に、電動アクチュエータ１０の動作を説明すると、図示しない電源が付勢されることにより回転駆動源１８の駆動軸１８ａが所定方向に回動する。前記回転駆動源１８の駆動軸１８ａに軸着された駆動側のプーリ５４ａが所定方向に回動し、前記駆動側と従動側のプーリ５４ａ、５４ｂとの間に懸架されたタイミングベルト５２が回動する。従って、屈曲部７４と固定ブロック７６ａ、７６ｂとの間に挟持されたタイミングベルト５２を介してスライダ２４がスリット１４に沿って直線状に変位する。
【００４２】
前記回転駆動源１８に供給される電流の極性を前記とは逆転させることにより、タイミングベルト５２が前記とは反対方向に回動し、スライダ２４を前記とは反対方向に変位させることができる。
【００４３】
なお、図１０に示されるように、本実施の形態に係る電動アクチュエータ１０を他のアクチュエータ１１０、１１２と一体的に組み付けて、ＸＹＺの３軸方向に沿って変位する装置１１４を構成してもよい。図１０において、参照数字１１６は、電気信号、流体圧信号等を送給するための可撓性を有するケーブルを示している。
【００４４】
本実施の形態では、閉空間断面構造（断面四角型のチューブ構造）のアクチュエータボデイ１６の空間部２０内に、種々の機能要素を内蔵することにより、限定された空間部２０内で最大のアクチュエータボデイ１６の寸法を確保することができる。アクチュエータボデイ１６の外郭寸法がそのまま断面寸法となり、高さ方向の空間が限定された断面寸法空間内で最大のアクチュエータボデイ１６の寸法を確保することができる。つまり、アクチュエータボデイ１６をモノコック構造とすることにより、究極的な断面二次モーメントが得られる。
【００４５】
特定の剛性を望む場合、アクチュエータボデイ１６の肉厚等の削減が可能となり、軽量化（総合的な剛性増加）、コストダウンができる。
【００４６】
複数の機能要素（ガイド手段７２、駆動力伝達機構２２、テンション機構６４等）がアクチュエータボデイ１６の空間部２０内に収納されることにより、前記機能要素の剛性支持手段の方向を多元化し、補助支持部材への依存度を減少させ、さらなる軽量化が可能となる。複数の機能要素をアクチュエータボデイ１６に直接的に支持することができるため、機能要素の支持精度を向上させることができる。
【００４７】
機能要素の剛性支持方向の多元化は、機能要素のレイアウトの自由度を増大させる。例えば、リニアガイドレール３８をアクチュエータボデイ１６の空間部２０内にその天地を逆転させて取り付けることにより、従来技術ではカバーが装着された部位にリニアガイドレール３８を固定することができる。
【００４８】
従って、機能要素の最適配置により空間効率を改善して装置全体を小型化することや、より高いスペック（大きなサイズ）の要素部品の装備が可能となる。また、アクチュエータボデイ１６の肉厚増加によって剛性をより一層増大させ、しかも要求性能に対する最適な配置が可能となる。例えば、ガイド手段７２の最も有利な荷重方向を、電動アクチュエータ１０の荷重方向に合わせて設定することができる。
【００４９】
アクチュエータボデイ１６の開口部の面積が減少することにより、従来技術で用いられていたカバーへの依存度が減少する。すなわち、カバーとフレーム（アクチュエータボデイ１６）とを一体化したボデイ構造とすることにより前記カバーが不要となり、前記カバーがあった部分の剛性をさらに高めることができる。
【００５０】
また、アクチュエータボデイ１６の開口部の面積が減少することにより、クリーン化、防塵化等が容易となる。特に一体構造のアクチュエータボデイ１６の外郭構造は、フレームとカバーとの連結構造に対して両者のシール、遮蔽の必要性が減少するため、防水、防ミスト（液体が染み込みにくい）、高真空（気体のシール）への対応が容易となる。
【００５１】
アクチュエータボデイ１６の形状を四角筒型のチューブ構造とすることにより、取付姿勢の自由度が増大し、従来から用いられていたブラケット等のアクチュエータ外部支持構造への依存度が減少し、総合的な剛性増加、軽量化、小型化が可能となる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５３】
すなわち、アクチュエータボデイを、扁平な四角筒体の構造とすることにより、制限された断面寸法空間内で軽量且つ高剛性のボデイ構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図１に示す電動アクチュエータの回転駆動源および駆動力伝達機構の透視斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図１に示す電動アクチュエータの組み付けに使用される治具の斜視図である。
【図６】図５の治具を用いてアクチュエータボデイの空間部内にガイド手段を位置決めする状態を示す斜視図である。
【図７】図５の治具上にリニアガイドレールが位置決めされた状態を示す斜視図である。
【図８】アクチュエータボデイの空間部内にリニアガイドレールが位置決めされた状態を示す横断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図１０】図１の電動アクチュエータをＸＹＺの３軸方向に変位する装置に組み付けた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…電動アクチュエータ            １２…稜線部
１４…スリット                      １６…アクチュエータボデイ
１８…回転駆動源                    ２０…空間部
２２…駆動力伝達機構                ２４…スライダ
２６…開口部                        ２８ａ、２８ｂ…エンドカバー
３０ａ、３０ｂ…プーリ取付用孔部    ３２…スライダ挿入用開口部
３４…ガイドブロック                ３６ａ、３６ｂ…スライダ取付用孔部
３８…リニアガイドレール            ４０…ガイド取付用孔部
４２ａ〜４２ｃ…位置決めピン        ４４ａ〜４４ｃ…位置決め用孔部
４６…位置決め用シャフト            ４８…位置決めシャフト用孔部
５２…タイミングベルト              ５４ａ、５４ｂ…プーリ
６４…テンション機構                ７２…ガイド手段
７４…屈曲部                        ７６ａ、７６ｂ…固定ブロック
８０…治具                          ８２…基台
８４ａ、８４ｂ…レール部材          ８８…位置決めプレート
【図１】
0003937067.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003937067.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003937067.tif 000006
【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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