(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動部とシリンダ部とが併設されたアクチュエータボデイと、
前記回転駆動部に設けられ、駆動力伝達軸に対し回転駆動力を伝達する回転駆動源と、
前記シリンダ部に設けられ、圧力流体の作用下に変位するピストンを含むシリンダ機構と、
前記回転駆動源の駆動力および前記ピストンの押圧力が共に伝達され、前記アクチュエータボデイの長手方向に沿って変位自在に設けられたスライドテーブルと、
を備え、
前記シリンダ部は、前記ピストンが収装され前記アクチュエータボデイに一体的に膨出形成された断面矩形状のシリンダチューブと、一端部が前記ピストンに連結され他端部が前記シリンダチューブから外部に突出して前記スライドテーブルの屈曲部に連結されるピストンロッドとを有し、
前記アクチュエータボデイには、前記シリンダチューブに隣接し該アクチュエータボデイの長手方向に沿って延在する断面略矩形状の凹部が形成され、前記スライドテーブルの下面部には、前記凹部に対応する断面矩形状からなる軸受ブロックが固定され、前記軸受ブロックは、前記駆動力伝達軸との係合作用下に前記凹部に沿って該スライドテーブルと一体的に変位するように設けられ、
前記スライドテーブルが前記アクチュエータボデイの長手方向に沿って変位する際、該スライドテーブルを案内するガイド手段が設けられ、
前記ガイド手段は、前記回転駆動部に設けられ、前記アクチュエータボデイの前記凹部に形成された第１転動溝と、前記スライドテーブルに固定された前記軸受ブロックに形成され前記第１転動溝に対向する第２転動溝と、前記第２転動溝から所定距離離間して前記軸受ブロックに形成された第１転動穴と、前記第１転動溝、第２転動溝および第１転動穴からなる第１循環通路に沿って転動する複数の転動体とを有し、
前記第１転動溝と第２転動溝と第１転動穴とを結んだ仮想線が水平軸に対し所定角度傾斜して交差するように四方向に設けられ、
さらに、前記ガイド手段は、前記シリンダ部の前記スライドテーブルと前記シリンダチューブとの間に設けられ、前記スライドテーブルの下面に形成された第３転動溝と、前記第３転動溝に対向し前記シリンダチューブの上面に形成された第４転動溝と、前記第３転動溝から前記スライドテーブルの上側に向かって所定角度傾斜した部位に設けられた第２転動穴と、相互に対向する前記第３転動溝及び第４転動溝と前記第２転動穴とからなる第２循環通路に沿って転動する複数の他の転動体とを有す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アクチュエータボデイの軸線方向に沿ってスライドテーブルを往復動作させるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワーク等の搬送手段としてアクチュエータが用いられている。このアクチュエータは、ガイド部材の案内作用下に長尺なフレームに沿って移動テーブルを直線状に往復運動させることにより、前記移動テーブルに載置されたワークを搬送するものである。
【０００３】
従来技術に係るアクチュエータは、駆動手段として圧力流体が用いられる流体圧アクチュエータと、駆動手段としてモータが用いられる電動アクチュエータとに大別される。
【０００４】
流体圧アクチュエータでは、圧力流体の作用下にピストンを往復動作させ、前記ピストンに固定された移動テーブルを一体的に変位させる構成が採用されている。一方、電動アクチュエータでは、モータの回転駆動力をボールねじに伝達し、前記ボールねじの螺回作用下に移動テーブルを変位させる構成が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記流体圧アクチュエータでは、移動テーブルを圧力流体の作用下に変位させているため、所定位置に高精度に位置決めすることができないという不都合がある。
【０００６】
また、前記電動アクチュエータでは、移動テーブルをモータの回転駆動力によって変位させているため、ワークが重量物であると該モータに付与される負荷が大きくなって大型のモータを用いなければならず、装置全体が大型化するという不都合がある。
【０００７】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、スライドテーブルを高精度に位置決めすることができるとともに、重量物からなるワークを円滑に変位させることが可能な駆動力を有する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、回転駆動部とシリンダ部とが併設されたアクチュエータボデイと、
前記回転駆動部に設けられ、駆動力伝達軸に対し回転駆動力を伝達する回転駆動源と、
前記シリンダ部に設けられ、圧力流体の作用下に変位するピストンを含むシリンダ機構と、
前記回転駆動源の駆動力および前記ピストンの押圧力が共に伝達され、前記アクチュエータボデイの長手方向に沿って変位自在に設けられたスライドテーブルと、
を備え、
前記シリンダ部は、前記ピストンが収装され前記アクチュエータボデイに一体的に膨出形成された断面矩形状のシリンダチューブと、一端部が前記ピストンに連結され他端部が前記シリンダチューブから外部に突出して前記スライドテーブルの屈曲部に連結されるピストンロッドとを有し、
前記アクチュエータボデイには、前記シリンダチューブに隣接し該アクチュエータボデイの長手方向に沿って延在する断面略矩形状の凹部が形成され、前記スライドテーブルの下面部には、前記凹部に対応する断面矩形状からなる軸受ブロックが固定され、前記軸受ブロックは、前記駆動力伝達軸との係合作用下に前記凹部に沿って該スライドテーブルと一体的に変位するように設けられ、
前記スライドテーブルが前記アクチュエータボデイの長手方向に沿って変位する際、該スライドテーブルを案内するガイド手段が設けられ、
前記ガイド手段は、前記回転駆動部に設けられ、前記アクチュエータボデイの前記凹部に形成された第１転動溝と、前記スライドテーブルに固定された前記軸受ブロックに形成され前記第１転動溝に対向する第２転動溝と、前記第２転動溝から所定距離離間して前記軸受ブロックに形成された第１転動穴と、前記第１転動溝、第２転動溝および第１転動穴からなる第１循環通路に沿って転動する複数の転動体とを有し、
前記第１転動溝と第２転動溝と第１転動穴とを結んだ仮想線が水平軸に対し所定角度傾斜して交差するように四方向に設けられ、
さらに、前記ガイド手段は、前記シリンダ部の前記スライドテーブルと前記シリンダチューブとの間に設けられ、前記スライドテーブルの下面に形成された第３転動溝と、前記第３転動溝に対向し前記シリンダチューブの上面に形成された第４転動溝と、前記第３転動溝から前記スライドテーブルの上側に向かって所定角度傾斜した部位に設けられた第２転動穴と、相互に対向する前記第３転動溝及び第４転動溝と前記第２転動穴とからなる第２循環通路に沿って転動する複数の他の転動体とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、回転駆動部とシリンダ部とを併設し、回転駆動源の駆動力およびピストンの押圧力をスライドテーブルに共に伝達することにより、前記アクチュエータボデイの長手方向に沿ってスライドテーブルを変位させることができる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１〜図３において、参照数字１０は、本発明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１０は、アルミニウム等の材料によって形成されたアクチュエータボデイ１２と、前記アクチュエータボデイ１２に沿って直線状に往復動作する断面Ｌ字状のスライドテーブル１４とを有する。なお、前記アクチュエータボデイ１２の表面には、硬質アルマイト処理を施すとよい。
【００１３】
前記アクチュエータ１０は、シリンダ部１６とモータ部（回転駆動部）１８とから構成され、前記シリンダ部１６およびモータ部１８はアクチュエータボデイ１２の軸線方向に沿って略平行に併設される。図２に示されるように、前記アクチュエータボデイ１２の下面２０には、長手方向に沿って略平行に４条の取付用長溝２２ａ〜２２ｄが形成され、図示しない取付手段を前記取付用長溝２２ａ〜２２ｄに装着することにより、アクチュエータ１０を他の部材に固定することができる。
【００１４】
また、前記アクチュエータボデイ１２の下面２０に直交する一側面２４には、一組のセンサ用長溝２６ａ、２６ｂが略平行に形成され、一方、前記一組のセンサ用長溝２６ａ、２６ｂに対向するスライドテーブル１４のプレート部２８には磁石３０を装着するための一組の溝部３２ａ、３２ｂが形成される。前記センサ用長溝２６ａ、２６ｂの所定部位に装着されたセンサ３４を介して磁石３０の磁界を検知することにより、直線状に変位するスライドテーブル１４の位置を検出することができる。
【００１５】
シリンダ部１６は、アクチュエータボデイ１２と一体的に形成されその一部からなるシリンダチューブ３６と、前記シリンダチューブ３６の内部に形成されたシリンダ室３８に収装される楕円形のピストン４０と、一端部が前記ピストン４０に連結され、他端部がシリンダチューブ３６から外部に突出してスライドテーブル１４の屈曲部４２に連結されるピストンロッド４４とを有する。なお、シリンダチューブ３６には、シリンダ室３８に圧力流体を供給するための一組の圧力流体出入ポート（図示せず）が形成される。
【００１６】
モータ部１８は、アクチュエータボデイ１２の凹部４６に沿って変位自在に設けられ、スライドテーブル１４の下面部に固定される軸受ブロック４８と、前記軸受ブロック４８の軸線方向に沿ってボールねじ５０が螺合するように形成されたねじ穴とを有する。
【００１７】
モータ部１８の一端部には、モータが収納されたモータブロック５２が設けられ、前記モータブロック５２は、アクチュエータボデイ１２と面一に形成される。前記モータの駆動軸はボールねじ５０を延長して一体的に形成され、前記駆動軸は所定間隔離間する第１軸受部材５４ａおよび第２軸受部材５４ｂによって回動自在に支持される。なお、ボールねじ５０の一端部は、第３軸受部材５４ｃによって回動自在に軸支される。
【００１８】
この場合、前記モータとして、例えば、ＡＣサーボモータまたはステッピングモータを用いると好適である。モータブロック５２の内部には、該モータブロック５２に固定されたステータコイル５６と駆動軸に固定されたロータ５８が設けられる。また、ボールねじ５０に代替して送りねじを用いてもよい。
【００１９】
図２に示されるように、アクチュエータボデイ１２に形成された凹部４６と軸受ブロック４８との間には、前記凹部４６の内壁面に形成されアクチュエータボデイ１２の長手方向に沿って延在する第１転動溝６０と、前記第１転動溝６０に対向して軸受ブロック４８に形成された第２転動溝６２とが設けられる。さらに、該第２転動溝６２から所定間隔離間する部位には、上側並びに下側に向かって所定角度傾斜し、軸受ブロック４８の軸線方向に沿って貫通する第１転動穴（転動穴）６４が形成される。
【００２０】
この場合、第１転動溝６０、第２転動溝６２および第１転動穴６４を結ぶ仮想線Ｔが、水平軸Ｈに対して所定角度θだけ傾斜して交差するように設けられる。前記第１転動溝６０、第２転動溝６２および第１転動穴６４は、相互に連通して複数のボールベアリング（転動体）６６が転動する循環軌道として機能するものである。なお、好適には、複数のボールベアリング６６をアルミニウム材料によって形成するとよい。
【００２１】
スライドテーブル１４とシリンダチューブ３６との間には、前記スライドテーブル１４の下面に形成された第３転動溝６８と、前記第３転動溝６８に対向してシリンダチューブ３６の上面に形成された第４転動溝７０とが設けられる。さらに、前記第３転動溝６８から上側に向かって所定角度傾斜した部位には、第２転動穴７２が形成され、相互に対向する第３転動溝６８、第４転動溝７０並びに第２転動穴７２とが連通して循環軌道が構成される。
【００２２】
本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。
【００２３】
図示しない電源に接続されたモータ部１８が付勢され、モータの回転駆動力がボールねじ５０に伝達される。前記ボールねじ５０の螺回作用下に軸受ブロック４８がアクチュエータボデイ１２の長手方向に沿って変位し、前記軸受ブロック４８と一体的にスライドテーブル１４が直線状に変位する。
【００２４】
前記モータ部１８を付勢すると略同時にシリンダ部１６を駆動させる。すなわち、図示しない圧力流体供給源を付勢し、前記圧力流体供給源から導出された圧力流体をシリンダチューブ３６の一方の圧力流体出入ポートに導入する。前記圧力流体出入ポートを介してシリンダ室３８に供給された圧力流体は、ピストン４０を所定方向に押圧し、ピストン４０に連結されたピストンロッド４４を介してスライドテーブル１４を直線状に変位させる。
【００２５】
このように、駆動手段としてシリンダ部１６とモータ部１８とを併設し、圧力流体の作用下にピストン４０を押圧する押圧力と、ボールねじ５０を介して直線運動に変換されるモータの回転駆動力とを共にスライドテーブル１４に伝達することにより、モータ部１８の作用下にスライドテーブル１４を高精度に位置決めすることができるとともに、シリンダ部１６の作用下に重量物からなるワークを円滑に変位させることができる。
【００２６】
また、本実施の形態に係るアクチュエータ１０では、第１転動溝６０、第２転動溝６２および第１転動穴６４を結ぶ仮想線Ｔを、水平軸Ｈに対して所定角度θだけ傾斜して交差するように四方向に設けることにより、循環軌道を転動するボールベアリング６６の回転方向と該ボールベアリング６６の進行方向（矢印方向）とが一致してその振動を最小限に抑制し、騒音を規制して高速循環させるという効果を得ることができる（図４Ａ参照）。
【００２７】
これに対して、図４Ｂに示されるように、第１転動溝６０、第２転動溝６２および転動穴６５を結ぶ仮想線Ｔと水平軸Ｈとを略一致させて設けた場合、第１転動溝６０、第２転動溝６２によるボールベアリング６６の回転方向と転動穴６５によるボールベアリング６６の回転方向とが平行になっていないため、矢印方向に沿って進行してきたボールベアリング６６が転動穴６５によってリターンする際に該ボールベアリング６６に余分な負荷が付与される。この結果、ボールベアリング６６による振動および騒音が発生する不具合がある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３０】
すなわち、回転駆動部とシリンダ部とを併設し、回転駆動源の駆動力およびピストンの押圧力をスライドテーブルに共に伝達することにより、回転駆動部の作用下にスライドテーブルを高精度に位置決めすることができるとともに、シリンダ部の作用下に重量物からなるワークを円滑に変位させることができる。
【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を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【図４】図４Ａは、本発明の実施の形態に係るアクチュエータの循環軌道を示す説明図であり、図４Ｂは、循環軌道の比較例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…アクチュエータ                １２…アクチュエータボデイ
１４…スライドテーブル              １６…シリンダ部
１８…モータ部                      ４０…ピストン
４４…ピストンロッド                ４６…凹部
４８…軸受ブロック                  ５０…ボールねじ
５２…モータブロック                ５４ａ〜５４ｃ…軸受部材
６０、６２、６８、７０…転動溝      ６４、６５、７２…転動穴
【図１】
0003818708.tif 000002
【図２】
0003818708.tif 000003
【図３】
0003818708.tif 000004
【図４】
0003818708.tif 000005