(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源により回転する送りねじと、
前記送りねじに係合し、該送りねじの回転運動を直線運動に変換する送りナットと、
前記送りねじおよび前記送りナットを収納するフレームと、
前記フレームの内部に変位自在に設けられ、前記送りナットの変位作用下に該フレームの内周面に沿って摺動変位する摺動ガイドを介して前記フレームに沿って変位する変位部材と、
前記送りナットと前記変位部材とを連結し、内部に前記送りねじが所定間隔離間して挿通される係合部材を有し、前記係合部材において前記変位部材の変位方向と直交して該送りナット側に突出した第１ガイド部と、前記送りナットに設けられ前記第１ガイド部が摺動自在に係合される第１ガイド溝とからなる第１ガイド機構と、前記第１ガイド部および前記変位部材の変位方向と直交して前記係合部材において前記第１ガイド部と反対側に突出した第２ガイド部と、前記摺動ガイドに設けられて前記第２ガイド部が摺動自在に係合される第２ガイド溝とからなる第２ガイド機構とを有する偏芯吸収機構と、
を備え、
前記第１及び第２ガイド部が、前記第１及び第２ガイド溝に対して互いに異なる方向にそれぞれ直線変位自在に係合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、送りねじの回転運動を送りナットによって直線運動に変換して変位部材を直線運動させるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワーク等を搬送する駆動源として、送りねじを用いたアクチュエータが使用されている。このアクチュエータ１０は、例えば、図８に示すように、モータ１２の回転軸１４にボールねじ１６の一端部が接続され、該ボールねじ１６の他端部は軸支部材１８に軸支される。前記ボールねじ１６には送りナット２０が螺合し、該送りナット２０は変位部材２２によって囲繞される。該変位部材２２の上部にはその変位方向に沿って延在する取付部２４が突出形成され、該取付部２４は前記アクチュエータ１０のフレーム２６の上部に形成されたスリット２８から上方に突出する。
【０００３】
前記モータ１２が付勢されると、前記ボールねじ１６の回転運動は送りナット２０によって直線運動に変換され、この直線運動は変位部材２２に伝達されて該変位部材２２がアクチュエータ１０の長手方向に沿って変位する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のアクチュエータ１０では、フレーム２６とボールねじ１６との間に軸芯ずれがある場合、変位部材２２が変位する際にフレーム２６の内壁部との摺動抵抗が増大し、変位部材２２がフレーム２６の内部を変位する際、その変位動作に支障が生じてしまう。
【０００５】
このため、フレーム２６にボールねじ１６を組み付ける際、ボールねじ１６の両端側を回転軸１４および軸支部材１８に対して芯出しするとともに、ボールねじ１６を送りナット２０に対しても芯出しする必要があり、組み付け作業が煩雑なものとなるという問題があった。
【０００６】
また、アクチュエータ１０が長尺である場合や、変位部材２２にワーク等の荷重がかかった場合等に、ボールねじ１６の中央が撓んでしまうと、前述と同様に、変位部材２２とフレーム２６との摺動抵抗が増大し、場合によっては変位部材２２が変位できなくなる。このため、アクチュエータ１０をあまり長くすることができず、また、ワークの荷重を制限する必要があった。
【０００７】
本発明は前記の課題を解決すべくなされたものであって、送りねじとフレームとの間に軸芯ずれがあっても変位部材の変位作用に支障を来す懸念のない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、回転駆動源により回転する送りねじと、
前記送りねじに係合し、該送りねじの回転運動を直線運動に変換する送りナットと、
前記送りねじおよび前記送りナットを収納するフレームと、
前記フレームの内部に変位自在に設けられ、前記送りナットの変位作用下に該フレームの内周面に沿って摺動変位する摺動ガイドを介して前記フレームに沿って変位する変位部材と、
前記送りナットと前記変位部材とを連結し、内部に前記送りねじが所定間隔離間して挿通される係合部材を有し、前記係合部材において前記変位部材の変位方向と直交して該送りナット側に突出した第１ガイド部と、前記送りナットに設けられ前記第１ガイド部が摺動自在に係合される第１ガイド溝とからなる第１ガイド機構と、前記第１ガイド部および前記変位部材の変位方向と直交して前記係合部材において前記第１ガイド部と反対側に突出した第２ガイド部と、前記摺動ガイドに設けられて前記第２ガイド部が摺動自在に係合される第２ガイド溝とからなる第２ガイド機構とを有する偏芯吸収機構と、
を備え、
前記第１及び第２ガイド部が、前記第１及び第２ガイド溝に対して互いに異なる方向にそれぞれ直線変位自在に係合されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、送りねじに位置ずれがある場合、あるいは、前記送りねじが撓んだ場合であっても、偏芯吸収機構を構成する第１及び第２ガイド機構において係合された第１ガイド部と第１ガイド溝とが摺動変位し、且つ、係合された第２ガイド部と第２ガイド溝とが摺動変位することにより、前記送りねじの偏芯が吸収され、変位部材に影響を与えることがないため、前記送りねじの位置ずれや撓みを許容することができる。また、簡素な構成でフレームに対する送りねじの偏芯ずれを吸収することができ、好適である。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１および図２において、参照符号３０は、本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータを示す。このアクチュエータ３０は、基本的には、長尺に形成されたフレーム３２と、該フレーム３２の一端部に設けられたモータ３４と、前記フレーム３２の内部に軸支されたボールねじ３６と、前記フレーム３２の内周に摺接し、該ボールねじ３６によって変位する変位機構３８とを備える。
【００１４】
前記フレーム３２の側面部には図示しないボルト等の取付手段を介してアクチュエータ３０を他の部材に取着する複数の取付用長溝４０ａ〜４０ｄが長手方向に沿って形成され、前記取付用長溝４０ａと４０ｂ、４０ｃと４０ｄの間には、図示しない位置センサが装着されるセンサ用溝４２ａ、４２ｂが長手方向に沿って延在するように形成される。
【００１５】
前記フレーム３２の一端部にはスペーサ４４の一端部が固着され、該スペーサ４４の他端部にはモータ３４が固着される。該モータ３４の回転軸４６にはカップリング４８によってボールねじ３６が接続される。該ボールねじ３６の両端部は前記フレーム３２の両端側内部に装着された軸支部材５０ａ、５０ｂにベアリング５２ａ〜５２ｃを介して軸支される。
【００１６】
前記ボールねじ３６は前記変位機構３８の内部に挿通する（図３参照）。該変位機構３８の一端部には、図４に示すように、第１摺動ガイド５４が設けられ、該第１摺動ガイド５４の内壁は前記ボールねじ３６に対して所定間隔離間している。前記第１摺動ガイド５４の一端側には拡径部５６が形成され、該拡径部５６は前記フレーム３２の内壁に摺動自在である。前記拡径部５６にはリング状の永久磁石５７が装着される。この場合、フレーム３２のセンサ用溝４２ａ、４２ｂの所定部位に装着されたセンサ（図示せず）が、変位機構３８とともに変位する永久磁石５７の磁気を検知することにより、変位機構３８の変位量等を検出することができる。
【００１７】
前記第１摺動ガイド５４の端部には略円筒状に形成された送りナット６０が当接し、該送りナット６０はボール部材６２を介して前記ボールねじ３６に係合する。該送りナット６０の一端部には偏芯吸収機構５８を構成するナットホルダ６４の一端部が固着される。該ナットホルダ６４の内壁は前記ボールねじ３６から所定間隔離間している。前記ナットホルダ６４の他端部には、図４に示すように、前記ボールねじ３６と直交する方向（矢印Ｃ方向）に延在して第１ガイド溝６６が形成され、該第１ガイド溝６６には、リング状に形成され、前記偏芯吸収機構５８を構成する係合部材６８の第１ガイド部７０が摺動自在に係合する。前記第１ガイド溝６６および前記第１ガイド部７０によって第１ガイド機構７２が構成される。前記係合部材６８の内壁は前記ボールねじ３６から所定間隔離間している。
【００１８】
前記係合部材６８の前記第１ガイド部７０と反対側の面には、前記ボールねじ３６の軸線方向と前記第１ガイド部７０の変位方向とにそれぞれ直交する方向（矢印Ｂ方向）に延在して第２ガイド部７４が凸出形成される。前記偏芯吸収機構５８は第２摺動ガイド７６を備え、該第２摺動ガイド７６に形成された第２ガイド溝７８は前記第２ガイド部７４に摺動自在に係合する。前記第２ガイド部７４および前記第２ガイド溝７８によって第２ガイド機構８０が構成される。前記第２摺動ガイド７６の内壁は前記ボールねじ３６から所定間隔離間している。前記第２摺動ガイド７６の一端側には拡径部８２が形成され、該拡径部８２は前記フレーム３２の内壁に摺動自在である。
【００１９】
前記第１摺動ガイド５４および前記第２摺動ガイド７６は略円筒状の変位部材８４の両端部に螺入され、該変位部材８４の内部には前記送りナット６０、ナットホルダ６４および係合部材６８が挿入される。前記変位部材８４の上部には前記アクチュエータ３０の長手方向に沿って延在する取付部８６が突出形成され、該取付部８６は前記フレーム３２の上部に画成されたスリット８８を挿通する。前記取付部８６の両端部には略コ字状に形成されたガイド部材９０ａ、９０ｂが固着され、該ガイド部材９０ａ、９０ｂは前記スリット８８を形成する壁部に摺動自在である。前記取付部８６には図示しないテーブル等が装着可能である。
【００２０】
第１の実施の形態に係るアクチュエータ３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００２１】
モータ３４が付勢され、回転軸４６が回転すると、カップリング４８を介してボールねじ３６が回転する。この回転運動はボール部材６２を介して送りナット６０に伝達される。このとき、取付部８６のガイド部材９０ａ、９０ｂがスリット８８の壁部に係合するため、変位機構３８の回転が阻止される。このため、前記回転運動は送りナット６０によって直線運動に変換され、変位機構３８は矢印Ａ方向に変位する。
【００２２】
次いで、図５、図６に示すように、ボールねじ３６がフレーム３２に対して軸芯ずれしている場合について説明する。
【００２３】
フレーム３２に対する矢印Ｂ方向のボールねじ３６の軸芯ずれの大きさがｂであるとき、図５に示すように、第２ガイド機構８０を構成する第２摺動ガイド７６の第２ガイド溝７８に対して、係合部材６８の第２ガイド部７４がｂだけ変位する。また、フレーム３２に対する矢印Ｃ方向のボールねじ３６の軸芯ずれの大きさがｃであるとき、図６に示すように、第１ガイド機構７２を構成するナットホルダ６４の第１ガイド溝６６に対して、係合部材６８の第１ガイド部７０がｃだけ変位する。一方、第１摺動ガイド５４、第２摺動ガイド７６はフレーム３２に対して矢印Ｂ、Ｃ方向に変位することがない。従って、フレーム３２に対して軸芯ずれがある状態でボールねじ３６が回転すると、ナットホルダ６４は、図５、図６中、奥行き方向に変位するが、第１摺動ガイド５４、第２摺動ガイド７６の拡径部５６、８２とフレーム３２の内壁との摺動抵抗が増大することがなく、変位機構３８の変位作用に支障を来す懸念がない（図２参照）。
【００２４】
このため、アクチュエータ３０を組み付ける際、ボールねじ３６の両端部を軸支部材５０ａ、５０ｂに対して芯出しすればよく、ボールねじ３６および送りナット６０のフレーム３２に対する厳密な芯出しの工程が不要となる。
【００２５】
また、アクチュエータ３０が長尺であり、ボールねじ３６が長く形成されて該ボールねじ３６が自重により撓曲した場合や、変位機構３８にかかるワーク等の荷重のためにボールねじ３６が撓曲した場合であっても、同様に、変位機構３８は良好に変位することができる。
【００２６】
次に、第２の実施の形態に係るアクチュエータ１００について、図７を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２７】
このアクチュエータ１００のフレーム１０２の一端部にはケーシング１０４が固着され、該ケーシング１０４には前記フレーム１０２と平行にモータ１０６が設けられる。該モータ１０６の回転軸１０８にはプーリ１１０が設けられ、一方、前記フレーム１０２の軸支部材１０３に軸支されたボールねじ１１１の一端部にはプーリ１１２が設けられる。前記プーリ１１０と１１２にはベルト１１３が巻回される。
【００２８】
前記ボールねじ１１１には、第１の実施の形態のアクチュエータ３０と同様に、ボール部材６２を介して送りナット６０が係合し、該送りナット６０にはナットホルダ６４が固着される。該ナットホルダ６４の第１ガイド溝６６には、図４に示すように、係合部材６８の第１ガイド部７０が摺動自在に係合し、該係合部材６８の第２ガイド部７４は摺動ガイド１１４に形成された第２ガイド溝７８に摺動自在に係合する。
【００２９】
前記摺動ガイド１１４の一端側には前記送りナット６０、前記ナットホルダ６４および前記係合部材６８を囲繞して筒状の変位部材１１６が設けられる。前記摺動ガイド１１４の他端側には筒状部材１１８の一端部が固着され、該筒状部材１１８の他端部は前記フレーム１０２の端部から突出し、支持部材１２０によって該フレーム１０２に摺動自在に支持される。前記筒状部材１１８の内部には前記ボールねじ１１１の端部が軸支部材１２２によって回転自在に支持される。前記筒状部材１１８は蓋部材１２４によって閉蓋され、このため、アクチュエータ１００の外部から塵埃等が侵入することが防止され、ボールねじ１１１に塵埃等が付着する懸念が払拭される。
【００３０】
第２の実施の形態に係るアクチュエータ１００は、以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００３１】
モータ１０６が付勢されると、回転軸１０８を介してプーリ１１０が回転し、この回転運動はベルト１１３、プーリ１１２によってボールねじ１１１に伝達される。ボールねじ１１１の回転運動は送りナット６０によって直線運動に変換され、摺動ガイド１１４が矢印Ｄ方向に変位する。このため、筒状部材１１８がその長手方向に沿って変位する。
【００３２】
ボールねじ１１１がフレーム１０２に対して軸芯ずれしている場合、第１の実施の形態のアクチュエータ３０と同様に、第２ガイド溝７８に対して第２ガイド部７４が摺動することによって係合部材６８が摺動ガイド１１４に対して変位し、また、第１ガイド部７０が第１ガイド溝６６を摺動することによってナットホルダ６４が係合部材６８に対して変位する（図４参照）。このため、フレーム１０２に対して軸芯ずれがある状態でボールねじ１１１が回転しても、摺動ガイド１１４とフレーム１０２の内壁との摺動抵抗が増大することがなく、筒状部材１１８の変位作用に支障を来す懸念がない（図７参照）。
【００３３】
従って、アクチュエータ１００を組み付ける際、ボールねじ１１１の両端部を支持部材１２０、軸支部材１２２および軸支部材１０３に対して芯出しすればよく、ボールねじ１１１および送りナット６０のフレーム１０２に対する厳密な芯出し工程が不要となる。
【００３４】
また、ボールねじ１１１が自重により撓曲した場合や、筒状部材１１８にかかる負荷によりボールねじ１１１が撓曲した場合であっても、同様に、筒状部材１１８を良好に変位させることが可能である。
【００３５】
上記したように、第１、第２の実施の形態のアクチュエータ３０、１００では、送りねじとしてボールねじ３６、１１１を用いたが、滑りねじであってもよい。
【００３６】
また、係合部材６８に代えて、ラバー等の可撓性部材によってナットホルダ６４と第２摺動ガイド７６または摺動ガイド１１４とを連結することにより、偏芯吸収機構５８を構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係るアクチュエータによれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。
【００３８】
送りねじが撓曲しても第１及び第２ガイド機構からなる偏芯吸収機構によって変位部材の変位作用に支障を来す懸念がないため、アクチュエータを組み付ける際、前記送りねじの両端をフレームに対して芯出しするだけでよく、従来必要であった送りねじおよび送りナットのフレームに対する厳密な芯出し工程が不要となり、組み付け作業が簡素化され、作業効率が向上する。
【００３９】
また、アクチュエータが長くなると送りねじも長くなり、その自重で撓曲する場合や、変位部材にかかる荷重により送りねじが撓曲する場合であっても変位部材の変位作用に支障を来すことがなく、アクチュエータの変位作用を良好に営むことが可能である。従って、変位範囲の長いアクチュエータを得ることができ、ワークの荷重を大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータを示す斜視図である。
【図２】図１のアクチュエータを示す縦断面図である。
【図３】図１のアクチュエータに使用される変位機構を示す斜視図である。
【図４】図３の変位機構を示す分解斜視図である。
【図５】図１のアクチュエータを示すＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１のアクチュエータを示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータを示す縦断面図である。
【図８】従来技術に係るアクチュエータを示す縦断面図である。
【符号の説明】
３０、１００…アクチュエータ    ３２、１０２…フレーム
３６、１１１…ボールねじ        ３８…変位機構
５４、７６、１１４…摺動ガイド  ６０…送りナット
６４…ナットホルダ              ６６、７８…ガイド溝
６８…係合部材                  ７０、７４…ガイド部
７２、８０…ガイド機構          ８４、１１６…変位部材
１１８…筒状部材
【図１】
0003899617.tif 000002
【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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