(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に長いハウジングと、該ハウジングに内設された直動案内装置と、該直動案内装置を介して軸方向に移動自在に前記ハウジングに配設されたキャリッジと、該キャリッジを軸方向に移動させる直線駆動装置とを備え、前記ハウジングの一面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリットを設け、前記キャリッジは前記スリットを貫通してハウジング外に突出したワーク取付け座面を有し、前記ハウジングの内部の軸方向の両端部にそれぞれ配設したプーリを介してシールバンドの可動ループを形成し、該可動ループの一端を前記キャリッジの一端に、可動ループの他端をキャリッジの他端に固定して前記シールバンドで前記スリットの開口をシールすると共に、ハウジング内の空気を当該ハウジングの軸方向の両端部近傍で吸引する吸引手段を設けた低発塵直動アクチュエータであって、前記ハウジングは該ハウジングの軸方向の両端部に設けた通気孔を介してのみ前記内部空間と連通する閉空間を肉厚の床部に有し、前記閉空間は前記ハウジングの軸方向に移動可能なピストンにより前後に区画され、前記シールバンドは前記キャリッジの一端部に一端が固定され且つ他端が前記ハウジング内の一方の軸方向端部に配設された前記プーリを介して前記ピストンの一端部に固定された第１のバンドと、前記キャリッジの他端部に一端が固定され且つ他端が前記ハウジング内の他方の軸方向端部に配設された前記プーリを介して前記ピストンの他端部に固定された第２のバンドとからなることを特徴とする低発塵直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記吸引手段は前記閉空間の両端近傍に開口する二つの吸引口であって、前記キャリッジが前記ハウジングの軸方向端部に移動したときに前記吸引口の一方が前記ピストンにより塞がれることを特徴とする請求項１記載の低発塵直動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内で好適に利用できる低発塵直動アクチュエータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低発塵直動アクチュエータとしては、例えば本出願人が先に提案し実開平７−７８３７号公報に開示されたものがある。このものは、細長い箱型ハウジングに内設された直動案内装置と、これに案内されるキャリッジと、そのキャリッジをボールねじ装置を介して軸方向に駆動する直線駆動装置を備え、ハウジングの上面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリットを有している。そして、スリットを貫通してハウジング内から外部に突出したキャリッジの頭部に被搬送物を取り付け搬送する。
【０００３】
しかして、スリットが開口したままではハウジング内外に塵埃が自由に出入するため、ハウジングの両端部にプーリを配設すると共にキャリッジの前後両端ににシールバンドのループを取り付けて、このシールバンドを前記プーリを経てキャリッジの直線運動とともに循環移動可能とし、前記スリットの開口を蓋するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような防塵タイプの直動アクチュエータを、クリーンルーム内での搬送手段として使用する場合には、直動アクチュエータ内部の塵埃が外部に洩れ出てクリーンルーム内を汚染することがないように、更に一層の防塵対策を施したクリーンルーム仕様の低発塵直動アクチュエータが求められる。
【０００５】
そこで本発明は、防塵タイプの直動アクチュエータ自身の内部を減圧することにより、外部への発塵量を極力低減した低発塵直動アクチュエータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の低発塵直動アクチュエータは、軸方向に長いハウジングと、該ハウジングに内設された直動案内装置と、該直動案内装置を介して軸方向に移動自在に前記ハウジングに配設されたキャリッジと、該キャリッジを軸方向に移動させる直線駆動装置とを備え、前記ハウジングの一面にはキャリッジの移動方向に長く開口したスリットを設け、前記キャリッジは前記スリットを貫通してハウジング外に突出したワーク取付け座面を有し、前記ハウジングの内部の軸方向の両端部にそれぞれ配設したプーリを介してシールバンドの可動ループを形成し、該可動ループの一端を前記キャリッジの一端に、可動ループの他端をキャリッジの他端に固定して前記シールバンドで前記スリットの開口をシールすると共に、ハウジング内の空気を当該ハウジングの軸方向の両端部近傍で吸引する吸引手段を設けた低発塵直動アクチュエータであって、前記ハウジングは該ハウジングの軸方向の両端部に設けた通気孔を介してのみ前記内部空間と連通する閉空間を肉厚の床部に有し、前記閉空間は前記ハウジングの軸方向に移動可能なピストンにより前後に区画され、前記シールバンドは前記キャリッジの一端部に一端が固定され且つ他端が前記ハウジング内の一方の軸方向端部に配設された前記プーリを介して前記ピストンの一端部に固定された第１のバンドと、前記キャリッジの他端部に一端が固定され且つ他端が前記ハウジング内の他方の軸方向端部に配設された前記プーリを介して前記ピストンの他端部に固定された第２のバンドとからなることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
シールバンドとハウジングで囲まれた直動アクチュエータ内の閉空間の空気を吸引することで、直動アクチュエータ内を負圧に保ち、発塵物の外部漏洩を防止する。特に、キャリッジがハウジングの端部に移動したときは、ハウジング内空気が移動するキャリッジで端部に押しこまれて圧力上昇を来し、発塵物の外部漏出を招き易いが、空気を吸引する開口をハウジング両端部近くに配置することで、そうした圧力上昇が効果的に緩和される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
なお、各図中の同一または相当部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図１ないし図３は、この発明の第１の実施例を示すもので、図１は全体斜視図、図２はその軸に直角な断面図、図３はシールバンド案内溝の断面図である。
【０００９】
ハウジング１は、底部と側面部と上面部とが一体的に押し出し成形された軸方向に長い箱形であり、両端にエンドカバー１Ｅが固定されるとともに上面部に軸方向のスリットＳが開口している。ハウジング１の内部には、直動案内装置としてのリニアガイド装置２と、このリニアガイド装置２に案内されつつ直線往復運動するキャリッジ３と、そのキャリッジ３の駆動装置であるボールねじ装置４が配設されている。キャリッジ３の一部は、スリットＳを貫通してハウジング１に外部に突出し、その上面がワーク取付け座面３ａになっている。
【００１０】
また、ハウジング１内の軸方向の両端部に、それぞれ二個ずつ計四個のプーリ５を配し、シールバンド６の一端をキャリッジ３の一方の端部に固定すると共に、他端は一端側のプーリ５を通して折り返し、ハウジング１の他端に至って他のプーリ５を経て逆に折り返してキャリッジ３の他方の端部に固定したことによりシールバンド６の可動ループを形成し、その可動ループでスリットＳの開口を塞いでいる。プーリ５の形状は、中央部が最も径が大きく両端部にかけて次第に縮径しつつ湾曲するたる型に成形されている。シールバンド６は、例えばポリウレタン含浸帆布製，スチール製またはプラスチック製等の平バンドである。
【００１１】
更に、このようにシールバンド６で外部と遮断されたハウジング１の内部の軸方向の両端部には、ハウジング内の空気を吸引する手段としての二本の空気抜き管８Ａ，８Ｂがハウジング１の外部からエンドカバー１Ｅを貫通してハウジング１の内部に配設されている。一方の空気抜き管８Ａは短く内部に突出して、ハウジング１の一端側に吸引口８Ａａが開口している。他方の空気抜き管８Ｂは長く内部に延びて、ハウジング１の他端側に吸引口８Ｂａが開口している。これらの空気抜き管８Ａ，８Ｂは、図示しない一台の共通の排気ポンプに接続される。なお、他方の空気抜き管８Ｂをハウジング１内に延長して配設する代わりにハウジング１の外部を通し、反対端側のエンドカバー１Ｅを貫通させることによりハウジング１の他端側に吸引口８Ｂａを開口させるようにすることも可能である。
【００１２】
前記リニアガイド装置２の案内レール１１はハウジング１の軸方向に長くハウジング床面に配設されている。この案内レール１１は上側が開口した凹形状であり、取付けボルト孔１１ａに挿通した図示しないボルトで固定され、その相対する両内側面に軸方向に延びる左右一対のボール転動溝１２が形成されている。
前記ボールねじ装置４のねじ軸１４はハウジング１の軸方向に沿ってハウジング中央部に配設され、図外の両端部において軸受を介してハウジング床面に回転自在に支持されており、ねじ軸端に取り付けた図外のタイミングプーリと外部の駆動モータ１５に取り付けたタイミングプーリ１６とがタイミングベルト１７で正逆回転駆動可能に連結されている。駆動モータ１５及びプーリ１６はモータカバー５０により囲われ、ハウジング１とモータカバー５０との接合部はパッキン５１により気密構造とされている。
【００１３】
そのねじ軸１４に図示されない多数のボールを介して螺合されたボールねじのナット１８は、この実施例ではリニアガイド装置２のスライダをも兼ねており、案内レール１１の凹部に軸方向に移動可能に嵌合されている。すなわち、ナット１８の左右の両側面には、案内レール１１のボール転動溝１２に対向して図示しないボール転動溝が形成してあり、それら対向する両溝でなるボール転動路内を転動する図外の多数のボールを介して案内レール１１に嵌合されている。そして、ナット１８の左右の両外側面の内側の肉厚部に、前記外側面のボール転動溝と平行な貫通孔からなる図示されないボール循環路が形成され、また、ナット１８の前後の端面にボルト１３Ｂで固着されているエンドカバー１３に前記外側面のボール転動溝と前記ボール循環路とを連通させる湾曲したボール溝が設けてあり、これらボール転動溝とボール循環路と湾曲ボール溝とでリニアガイド装置のボール無限循環経路が形成され、このボール無限循環経路内に転動自在に装着された多数の図示されないボールの転動を介して、ボールねじのナット１８が案内レール１１に案内されて円滑に直線移動する構成である。
【００１４】
前記キャリッジ３はナット１８の上面に固定して取り付けられており、ハウジング１のスリットＳの開口幅より幅を狭くした頸部３ｂを介して天板３ｃがハウジング１の外に突き出している。
スリットＳの開口をシールするシールバンド６の両側縁は、ハウジング１のスリット開口端面に形成されているシール用溝２０に係合してシール性能を高めている。そのシール用溝２０の形状は、図３に示すように溝底面２０ａが溝入り口から奥に向かい下り勾配のテーパ形状とされ、その溝底面２０ａの入り口端縁がシールバンド６の摺接部２０ｂである。そして、テーパ状の溝底面２０ａとシールバンド６の下面との間には断面くさび状空間２０ｃが形成されている。
【００１５】
なお、キャリッジ３の下部側面にはマグネット２１が固定され、一方、ハウジング１の内側面にはそのマグネット２１に対向するホール素子等の磁気センサ２２が取り付けられており、このマグネット２１および磁気センサ２２によってキャリッジ３の直線移動の原点位置が検出され、この原点検出信号に基づきＡＣサーボモータからなる駆動モータ１５の回転を制御することにより、直線移動の位置決めを高精度で行うことができるように構成されている。
【００１６】
次に上記実施例の作用を説明する。
被搬送体であるワークは、ハウジング１の外部に突き出して露出しているキャリッジ３のワーク取付座面３ａにボルトで固定する。
そして、まず、空気抜き管８Ａ，８Ｂが接続されている図示しない一台の排気ポンプを駆動し、ハウジング１内の空気を吸引して内部を負圧にする。この状態で駆動モータ１５を回転させる。その回転力がタイミングベルト１７を介してボールねじ装置４に伝達されてねじ軸１４が回転し、ナット１８が軸方向に移動する、と同時にナット１８に固定されているキャリッジ３が共に軸方向に移動してワークの搬送が行われる。この移動のとき、リニアガイド装置２のスライダを兼ねたナット１８が案内レール１１に案内され、キャリッジ３の円滑な移動が保障されるので、ワークの正確な直線移動が確保される。
【００１７】
キャリッジ３の移動に伴い、スリットＳの開口をシールしているシールバンド６のループも移動する。例えば、いま、キャリッジ３が図１で左方へ移動するとき、シールバンド６は、進行方向の二個のプーリ５０を経て方向転換され反対端の二個のプーリ５０を経て再度方向転換されて、図１で反時計方向に回りながら回動する。この回動において、スリット開口のシール用溝２０に係合しているシールバンド６の両側縁が、溝底面２０ａの入り口の摺接部２０ｂに接触しつつ移動してシールを行っている。たる型のプーリ５０は調心性を有するから、シールバンド６の横ずれを効果的に防止することができ、したがってシールバンド６の両側端部がシール用溝２０の溝側面２０ｄに接触することはない。
【００１８】
こうしてワークの搬送が行われるにあたり、ボールねじ装置４では、硬い鋼製のボールがねじ軸１４とナット１８との相対する両ボールねじ溝内を転動しつつ螺旋状に移動する際に、磨耗金属粉や潤滑グリースの飛散粒子が放出される。また、リニアガイド装置２では、同じく鋼製の多数のボールが案内レール１１の転動体転動溝１２とスライダであるナット１８の転動体転動溝との相対する両転動体転動溝内を転動しつつ移動する際に、磨耗金属粉や潤滑グリースの飛散粒子が放出される。更に、シールバンド６と溝底面２０ａとの摺接部２０ｂでも磨耗粉が発生する。
【００１９】
しかし、本実施例の低発塵直動アクチュエータにあっては、それらの発塵粒子はハウジング１内でほぼ完全に除去され、外部（クリーンルーム）には殆ど放出されない。すなわち、ハウジング１の内部は、排気ポンプで負圧にされており、シールバンド６は外部との圧力差によりシール用溝の溝底面２０ａの摺接部２０ｂに押しつけられている。同時に、テーパ状の溝底面２０ａとシールバンド６の下面との間のくさび状空間２０ｃが極めて狭い空気流路を形成し、これにより前記摺接部２０ｂに向かい速い空気流速を生じることから、殆ど全ての発塵粒子はハウジング１内に吸引されてしまい外部に発塵することはない。
【００２０】
しかも、シール用溝の溝底面２０ａをテーパ状としてシールバンド６の下面と線接触でシールし、シールすき間を極めて小さくしたため吸引空気量が極めて少なくて済む。これにより、排気ポンプの排気量が節減できて、負圧発生動力費用を低減でき、且つ吸引用配管の取り回しも容易になるという効果が得られる。因みに、本発明者らの実験では、空気抜き管８Ａ，８Ｂからおのおの２５Ｎｌ／ｍｉｎのハウジング内空気を吸引しつつキャリッジ３を３ｍ／ｍｉｎの速さで移動させた時のハウジング外部への発塵量は１立方フィートあたり８個に過ぎなかった。この時の前記シール用溝のくさび状空間２０ｃの最大すき間は０．３ｍｍ、その空気流速は５５ｃｍ／ｓｅｃである。
【００２１】
ここで、キャリッジ３の移動速度を速くすると、その進行方向のハウジング１の閉空間内の空気は、キャリッジ３及びナット１８に押されて圧縮される結果、負圧に保てなくなる可能性が考えられる。しかし、この実施例の場合、空気抜き管８Ａ，８Ｂは共通の一台の排気ポンプに接続してあり、キャリッジ３を境にして一方の空間（空気抜き管８Ａ側）の圧力が高まれば、その分他方側の空間（空気抜き管８Ｂ側）の負圧が大きくなって、結局一方の空間（空気抜き管８Ａ側）の吸引量が増大するから、そのようなキャリッジ３の両側での圧力差発生の現象は起こり難い。
【００２２】
また、この実施例によれば、キャリッジ３のワーク取付座面３ａに負荷されるワーク重量を、剛性の点で最も有利なリニアガイド装置２の軸線上で支持しており、直動アクチュエータに要求される高剛性が確保されている。また、この実施例によれば、ボールねじ装置４のナット１８がリニアガイド装置２のスライダを兼用した構成のため、装置全体を非常に小型で軽量なものにすることができる。
【００２３】
図４，図５に本発明の他の実施例を示す。
この実施例の直動アクチュエータは、大型で重量の大きいワークの搬送を対象とした直動アクチュエータであり、ハウジング１内には二台のリニアガイド装置２が幅方向の両サイドに平行に配設されている。そして各リニアガイド装置の案内レール１１にそれぞれ二台ずつ取り付けた計四台のスライダ１０で、大型のキャリッジ３を支持している。
【００２４】
そのキャリッジ３を搬送するボールねじ装置４は、両方のリニアガイド装置２の間に配置されており、ねじ軸１４は一端が軸受を介して一方のエンドカバー１Ｅに支持され、他端は軸受を介して他方のエンドカバー１Ｅに支持されると共に外方に突出して図示しない駆動モータの出力軸と連結されている。そのねじ軸１４に螺合されているナット１８をキャリッジ３の下面中央部に嵌め込んで、キャリッジ３とボールねじ装置４とが連結されている。
【００２５】
そのキャリッジ３の上面幅方向の両サイドには、幅が狭くキャリッジと同じ長さを有する凸部２５がワーク取付けボルトの螺合するねじ孔２５ａを有して突設され、ハウジング１のカバー１ａに設けられたスリットＳを貫通して外部に突き出しており、その凸部２５の上面がワーク取付座面３ａになっている。スリットＳは、この場合、キャリッジ３の左右一対の凸部２５に対応させて左右一対に設けられている。
【００２６】
また、ハウジング１の肉厚の床部には、各案内レール１１の真下の位置に、軸方向に設けた貫通孔の両端開口をエンドカバー１Ｅで塞いでなる閉空間２６が形成されている。この実施例の閉空間２６は断面角形で、その長手方向の両端部に設けた通気孔２７ａ，２７ｂを介してのみハウジング１の内部空間に連通している。その閉空間２６は、摺動自在に内挿されたピストン２８により前後の閉空間２６ａ，２６ｂに区画されている。そして、それらの各区画毎に内部の空気を吸引するべく、ハウジング１の側面を貫通して取り付けた空気抜き管８Ａ等の吸引口８Ａａ，８Ｂａが閉空間２６の両端近傍に開口している。
【００２７】
この実施例の場合、プーリ５に懸け渡して回動自在に構成されたシールバンド６の可動ループは、二系列設置されて二本の各スリットＳの開口をそれぞれにシールするようになっている。シールバンド６は等しい長さのバンド６Ｌ，６Ｒに二分割されており、図４で左方のシールバンド６Ｌは一端がキャリッジ３の凸部２５の左端面２５Ｌに固定されるとともに、他端は左方のエンドカバー１Ｅに取り付けられた上下のプーリ５を通して方向転換した後に閉空間２６内のピストン２８の左端面２８Ｌに固定されている。右方のシールバンド６Ｒは一端がキャリッジ３の凸部２５の右端面２５Ｒに固定されるとともに、他端は右方のエンドカバー１Ｅに取り付けられた上下のプーリ５を通して方向転換した後にピストン２８の右端面２８Ｒに固定されている。その左方のシールバンド６Ｌと右方のシールバンド６Ｒとピストン２８とで一方のシールバンド６の可動ループが構成されている。
【００２８】
その他の構成は上記第１の実施例とほぼ同様である。
いま、キャリッジ３がハウジング１の長さ方向の中央にあるとき、ピストン２８は閉空間２６の長さ方向の中央に位置している。キャリッジ３が図４で右方に移動を始めるとピストン２８は反対方向に移動しはじめる。この状態のとき、ハウジング１内のキャリッジ３で仕切られた空間のうちの移動方向前方の空間の空気は、通気孔２７ｂを経て閉空間２６ｂに至り、吸引口８Ｂａから図外の空気抜き管に吸引される。一方、ピストン２８の移動方向前方（左側）空間の空気は吸気口８Ａａから空気抜き管８Ａに吸引されると共に、通気口２７ａを経て、キャリッジ３の移動により減圧されているキャリッジ後方の空間へも流入する。これにより、アクチュエータ内で発生した発塵粒子は完全に除去され、ハウジング１の外部（クリーンルーム）には放出されない。
【００２９】
キャリッジ３が図４で右方向に高速で移動する場合は、移動方向前方の空間の空気は圧縮される。しかしこの実施例の場合、同時に、閉空間２６内のピストン２８が左方向に高速移動するので、右方の閉空間２６ｂは体積が急拡張されて減圧される。そのため圧縮されたキャリッジ前方の空気は通気孔２７ｂから閉空間２６ｂへと流入し、キャリッジ前方の空気の圧力上昇が抑制され、その結果シールバンド６の部分からの発塵が外部に放出されることが効果的に防止される。
【００３０】
更に、キャリッジ３が右方向に移動してストローク端に接近すると、ピストン２８は左側の吸引口８Ａａを閉じ、右側の吸引口８Ｂａの吸引量を増大させる。これにより、ストローク端付近のキャリッジ前方空間の急激な体積減少による圧力上昇を相殺し発塵を防止する。
なお、上記各実施例では、キャリッジ３の直線駆動手段としてボールねじ装置４を用いたが、これに限らず、リニアモータを用いるようにしても良く、また、シールバンド６の内周面にタイミングプーリの歯と噛み合う歯を形成する（ただし、シール用溝２０との摺接部は除く）とともにプーリ５をタイミングプーリにして、駆動モータ１５の駆動力をシールバンド６に伝達してキャリッジ３を直線移動するようにしても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明の低発塵直動アクチュエータによれば、アクチュエータ内を軸方向に移動させるようにしたキャリッジの一部をアクチュエータに設けたスリットを介して外部に露出させると共に、そのスリットの開口をシールバンドの可動ループでシールし、かつハウジング内の空気を吸引手段によりハウジングの軸方向の両端部近傍で常時アクチュエータ内部から吸引するものとしたため、アクチュエータ内を負圧に保つことができ、アクチュエータ内発塵物の外部漏洩を防止するという効果が得られる。特に、キャリッジが高速でアクチュエータの端部に移動したときは、端部において空気圧力の上昇を来し発塵物の外部漏出を招き易いが、吸引手段の開口をアクチュエータの両端部近くに配置することで、そうした圧力上昇を効果的に緩和して発塵物の外部漏洩を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】図１の軸方向に対する直角方向の断面図である。
【図３】図２のシールバンド案内溝の拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施例の縦方向の断面図である。
【図５】図４の軸方向に対する直角方向の断面図である。
【符号の説明】
１      ハウジング
Ｓ      スリット
２      直動案内装置（リニアガイド装置）
３      キャリッジ
３ａ    ワーク取付け座面
４      直線駆動装置（ボールねじ装置）
５      プーリ
６      シールバンド
８Ａ    吸引手段
８Ｂ    吸引手段
【図１】
0003750637.tif 000002
【図２】
0003750637.tif 000003
【図３】
0003750637.tif 000004
【図４】
0003750637.tif 000005
【図５】
0003750637.tif 000006