JP3729420B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、駆動源およびそれによって変位するテーブル機構をフレームに配設したアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、構造部材を一体成形し、前記構造部材と移動体とが個別、且つ着脱自在に構成され、所望のスペース内でアクチュエータまたは構造部材を連結して自在に組み立てて形成するアクチュエータおよびその構造体を提案している（特願平３−２２９１８５号、特願平３−３６０６３２号並びに特願平３−３６０６３３号等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであって、作業者が設置環境、用途等に応じて種々のアクチュエータを選択することが可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００４】
【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、直線状に延在するフレームと、
モータの回転軸と一体化された駆動力伝達軸と、
前記駆動力伝達軸の軸線方向に沿って変位するテーブルブロックと、
少なくとも、ベアリングが配設されるベアリングブロック、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック、モータが配設されるモータブロック、エンコーダが配設されるエンコーダブロック等を含み、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックと、
前記駆動制御ブロックに連設されるターミナルブロックと、
を備え、前記分割された駆動制御ブロック間、および前記駆動制御ブロックと前記ターミナルブロックとの間を電気的に接続するバス線が設けられ、
前記ターミナルブロックにはインターフェースドライブが装着され、前記インターフェースドライブは、前記フレームに配設されたコネクタを介して外部に信号を導出するように設けられることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明に係るアクチュエータでは、少なくとも、ベアリングが配設されるベアリングブロック、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック、モータが配設されるモータブロック、エンコーダが配設されるエンコーダブロック等を含み、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックと、前記駆動制御ブロックに連設されるターミナルブロックとを備えることにより、一体的に制御することが可能となる。さらに、前記分割された駆動制御ブロック間、および前記駆動制御ブロックと前記ターミナルブロックとの間を電気的に接続するバス線が設けられ、前記ターミナルブロックにはインターフェースドライブが装着され、前記インターフェースドライブは、前記フレームに配設されたコネクタを介して外部に信号を導出する。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明に係るアクチュエータについて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例に係るアクチュエータの斜視図、図２は図１の部分分解斜視図、図３は図１に示すアクチュエータの一部省略平面図、図４はＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図、図５は、Ｖ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００１８】
アクチュエータ１０は、基盤となるフレーム１２と、前記フレーム１２の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー１４ａ、１４ｂと、前記フレーム１２の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー１６、１７と、前記サイドカバー１４ａ、１４ｂの上面部に係合するトップカバー１８とを有する。
【００１９】
さらに、前記フレーム１２上には、該フレーム１２の一端部側に近接する部位に固定されたモータ２０と、カップリング部材２２を介して前記モータ２０の回転軸とボールねじ２４とを同軸に連結する連結ブロック２６と、フレーム１２の他端部側に固定され、前記ボールねじ２４の端部を回転自在に支持する軸受ブロック２８と、前記ボールねじ２４の回転作用下に前記連結ブロック２６と軸受ブロック２８との間を直線的に変位するテーブル機構３０とが設けられる。前記連結ブロック２６と軸受ブロック２８との間には、前記ボールねじ２４によって変位するテーブル機構３０を直線状に案内するガイド部材３２が設けられる。
【００２０】
詳細には、図２に示すように、フレーム１２には、略同一且つ断面略Ｔ字状の溝部３４ａ、３４ｂ並びに断面略Ｌ字状の通路３５ａ、３５ｂが夫々長手方向に略平行して二条画成されている。フレーム１２の底面部に直交する両側面部には、サイドカバー１４ａ、１４ｂを取着するための係合溝３６ａ、３６ｂが長手方向に沿って夫々画成されている。また、前記係合溝３６ａ、３６ｂに近接する部位には、該係合溝３６ａ、３６ｂと略平行な長溝３８ａ、３８ｂが画成されている。このフレーム１２は、軽金属の押し出し、または引き抜きにより成形される。なお、フレーム１２の底面部に画成される前記溝部３４ａ、３４ｂは図示しない他のフレーム、アクチュエータ等を連結するために使用され、前記通路３５ａ、３５ｂは配線用通路、流体用通路として用いられるもので、二条に限らず一条以上であればよい。
【００２１】
フレーム１２の長手方向の両端部には、夫々エンドカバー１６、１７が取着される。一方のエンドカバー１７の一側面部には、モータ２０の一端部を保持するための略円形状の孔部４０が画成されている。さらに、前記エンドカバー１７の対向する両側面部には、モータ２０に電気的に接続されたケーブル４２を取り出すための複数の孔部４４ａ、４４ｂが画成されている。従って、前記孔部４４ａ、４４ｂの中からいずれかの孔部４４ａ（４４ｂ）を選択することにより、ケーブル４２の取り出し方向を選択することができる。
【００２２】
前記フレーム１２に当接するサイドカバー１４ａ、１４ｂの側面部には、該フレーム１２の係合溝３６ａ、３６ｂに係合する略Ｌ字状の突起部４６ａ、４６ｂが設けられている。この場合、係合溝３６ａ、３６ｂが画成されたフレーム１２の側面に対して傾斜する位置から夫々のサイドカバー１４ａ、１４ｂを押圧することにより、前記突起部４６ａ、４６ｂを係合溝３６ａ、３６ｂに沿って嵌入することができる。前記サイドカバー１４ａ、１４ｂをフレーム１２から離脱させる場合には、上方側に向かってサイドカバー１４ａ、１４ｂを引張するだけでよい。従って、簡便にサイドカバー１４ａ、１４ｂをフレーム１２に取着し、あるいは離脱させることができる。
【００２３】
次に、テーブル機構３０は、ボールねじ２４の回転運動を直線運動に変換するボールねじブッシュ４８と、前記ボールねじブッシュ４８の両側面部を対向して保持する一対のテーブルブロック５０ａ、５０ｂと、前記ボールねじブッシュ４８とガイド部材３２との間に介装される断面コの字状の保持部材５２とを含む。前記テーブルブロック５０ａ、５０ｂの上面には、他の部材を搭載して連結するための連結用の孔部５４が画成されている。なお、前記連結用の孔部５４の他に位置決め用凹部５６を画成することにより、高精度にワークを位置決めすることが可能となる。
【００２４】
前記トップカバー１８には、図４に示すように、その長手方向に沿って断面略矩形状を呈する通路５８ａ、５８ｂが略平行に二条画成されている。前記通路５８ａ、５８ｂは、モータ２０に接続されるケーブル４２の配線用通路あるいは図示しないセンサを所定の位置に配設してテーブル機構３０の位置を検出するために使用される。さらに、前記二条の通路５８ａ、５８ｂの間には流体用または配線用の通路５９が画成されている。
【００２５】
本実施例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、次にその動作について説明する。
【００２６】
アクチュエータ１０は、図５に示すように、設置環境に応じて作業者が選択することによりトップカバー１８、サイドカバー１４ａ、１４ｂ並びにエンドカバー１６、１７を装着することなく、フレーム１２上にテーブル機構３０、軸受ブロック２８、連結ブロック２６並びにモータ２０等が固定された状態で使用することが可能である。この場合、フレーム１２の底面部に画成された断面略Ｔ字状の溝部３４ａ、３４ｂを介して該フレーム１２を図示しない部材上に固定するとともに、テーブルブロック５０ａ、５０ｂに画成された連結用の孔部５４を介して図示しない他の部材を連結することにより、例えば、ワークの搬送等を行うことができる。
【００２７】
一方、作業者は、アクチュエータ１０の設置環境に応じて所望のカバーを選択してフレーム１２に装着することが可能である。すなわち、一対のサイドカバー１４ａ、１４ｂの中から一方のサイドカバー１４ａ（１４ｂ）を選択してフレーム１２の片方の側面にのみ装着してもよく、あるいは両方の側面に装着してもよい。また、サイドカバー１４ａ、１４ｂだけでなくフレーム１２の両端部に一方のエンドカバー１６（１７）を選択して装着することもできる。この場合、前記エンドカバー１６、１７に係合させることによりトップカバー１８を装着することも可能である。作業者はアクチュエータ１０の設置環境等に応じて所望のカバーをフレーム１２に対して装着することができる。
【００２８】
このように作業者が所望の組合せを選択してアクチュエータ１０を形成した後、図示しない電源に接続されたモータ２０を駆動させることにより、カップリング部材を介して該モータ２０の駆動軸と同軸に連結されたボールねじ２４が回転する。前記ボールねじ２４の回転に伴ってその螺回作用下にテーブル機構３０が直線状に移動する。以上のようにして、前記テーブル機構３０に連結された図示しないワーク等を搬送することができる。なお、本実施例に係るアクチュエータ１０は、ワークの重量が約５ｋｇ以下の軽量物を搬送する場合に好適に使用される。
【００２９】
ここで、本実施例の変形例を図６および図７に示す。この変形例は、夫々形状が異なる一組のサイドカバー５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂをフレーム１２に装着したものであり、その他の構成は図１に示すアクチュエータ１０と同一である。第１変形例に係るアクチュエータ１０ａでは、側面部が略平坦に形成された一組のサイドカバー５１ａ、５１ｂをフレーム１２に装着している。第２変形例に係るアクチュエータ１０ｂでは、夫々のサイドカバー５３ａ、５３ｂの側面に略平行に断面略Ｔ字状の長溝５５ａ、５５ｂを画成することにより、他の部材を連設して配置することが可能となる。なお、前記サイドカバー５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂは、以下に示す実施例においても同様にフレームに装着することが可能であり、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例に係るアクチュエータ６０を図８〜図１０に示す。なお、以下に示す実施例において、前記第１実施例に係るアクチュエータ１０と略同一の機能を営む構成要素については、単にその旨を明記するに止め、詳細な説明を省略する。
【００３１】
このアクチュエータ６０は、図２に示すフレーム１２に比較して若干短手方向に拡幅して形成されフレーム６２と、前記フレーム６２の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー６４ａ、６４ｂと、前記フレーム６２の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー６６、６７と、前記サイドカバー６４ａ、６４ｂの上面部に係合するトップカバー６８とを有する。
【００３２】
前記フレーム６２上には、モータ６３と、中空のブロック体からなり前記モータ６３の回転軸とボールねじ７０とを同軸に連結する連結ブロック７２と、前記ボールねじ７０の端部を回転自在に支持する軸受ブロック７４と、前記ボールねじ７０の回転作用下に前記連結ブロック７２と軸受ブロック７４との間を直線的に変位するテーブル機構７６とが設けられる。前記連結ブロック７２と軸受ブロック７４との間には、前記ボールねじ７０によって変位するテーブル機構７６を直線状に案内する一対のガイド部材７８ａ、７８ｂが設けられる。前記夫々のガイド部材７８ａ、７８ｂは、フレーム６２の上面に形成された段部８０に長手方向に沿って略平行に固着されている。
【００３３】
詳細には、図１０に示すように、フレーム６２の底面部には略同一且つ断面略Ｔ字状の溝部８２ａ、８２ｂが画成され、さらに、上面部と底面部との間には断面略長方形状の通路８４ａ、８４ｂ並びに正方形状の通路８６ａ、８６ｂが夫々長手方向に略平行して二条画成されている。フレーム６２の底面部に直交する両側面部には、サイドカバー６４ａ、６４ｂを取着するための係合溝８８ａ、８８ｂおよびねじ部材９０を螺入して前記サイドカバー６４ａ、６４ｂをフレーム６２に固定するための長溝９２が長手方向に沿って夫々画成されている。このフレーム６２は、軽金属の押し出し、または引き抜きにより成形される点が第１実施例と同様である。なお、フレーム６２の底面部に画成される断面略Ｔ字状の溝部８４ａ、８４ｂは図示しない他のフレーム、アクチュエータ等を連結するために使用され、通路８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂは配線用通路、流体用通路として用いられるものであり、この点も第１実施例と同様である。
【００３４】
フレーム６２の端部に取着される一方のエンドカバー６７の側面部には、ケーブル９４を取り出すための複数の孔部９６ａ〜９６ｄが画成されている。従って、前記孔部９６ａ〜９６ｄの中から所望の孔部を選択することにより、ケーブル９４の取り出し方向を選択することができる。前記フレーム６２に当接するサイドカバー６４ａ、６４ｂの一側面には、該フレーム６２の係合溝８８ａ、８８ｂに係合する略Ｌ字状の突起部９８ａ、９８ｂが設けられている。なお、前記突起部９８ａ、９８ｂをフレーム６２の係合溝８８ａ、８８ｂに挿入する方法は第１実施例と同様である。前記突起部９８ａ、９８ｂが設けられた側面とは反対側の側面には、サイドカバー６４ａ、６４ｂをフレーム６２に固定するためにねじ部材９０が螺入される長溝９２が画成されている。
【００３５】
テーブル機構７６は、ボールねじ７０の回転運動を直線運動に変換するボールねじブッシュ１００と、前記ボールねじブッシュ１００の両側面部に固着された一組のテーブルブロック１０２ａ、１０２ｂと、前記夫々のテーブルブロック１０２ａ、１０２ｂと夫々のガイド部材７８ａ、７８ｂとの間に介装され、各ガイド部材７８ａ、７８ｂ上を摺動する保持部材１０４ａ、１０４ｂとを含む。なお、テーブルブロック１０２ａ、１０２ｂの上面に画成される連結用の孔部５４並びに位置決め用の凹部５６は第１実施例と同様である。この場合、トップカバー６８の短手方向の両端部には、図９に示すように、その長手方向に沿って断面略台形状を呈する通路１０６ａ、１０６ｂが略平行に二条画成されている。
【００３６】
本実施例に係るアクチュエータ６０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、第１実施例に係るアクチュエータ１０と比較してその動作並びに作用効果が略同一である点は省略し、その異なる点についてのみ説明する。
【００３７】
本実施例に係るアクチュエータ６０が図１に示すアクチュエータ１０と異なる点は、フレーム６２が若干拡幅されて強固に形成されているとともに、テーブル機構７６を構成する一組のガイド部材７８ａ、７８ｂが所定間隔離間して略平行に二条画成されている点である。従って、フレーム６２並びにガイド部材７８ａ、７８ｂに対する剛性が増すことから、図１に示すアクチュエータ１０では搬送されるワークの重量が比較的軽量物であるのに対して、本実施例に係るアクチュエータ６０では、約３０ｋｇ以下のワークを好適に搬送することが可能となる。
【００３８】
なお、図１１に示すように、サイドカバー６４ａ、６４ｂ、エンドカバー６６、６７等をフレーム６２から取り外した状態で他の装置に設置して使用することができる点は、第１実施例と同様である。また、図１２並びに図１３に示すように、本実施例に係るアクチュエータ６０に対しても形状が異なる一組のサイドカバー１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ、１０９ｂを装着することができることは勿論である。
【００３９】
次に、本発明の第３実施例に係るアクチュエータ１１０を図１４〜図１６に示す。このアクチュエータ１１０は、図１０に示すフレーム６２と同様に強固に形成されたフレーム１１２と、前記フレーム１１２の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー１１４ａ、１１４ｂと、前記フレーム１１２の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー１１６、１１７と、前記サイドカバー１１４ａ、１１４ｂの上面部に係合するトップカバー１１８とを有する。
【００４０】
前記フレーム１１２上には、モータ１１９と、中空のブロック体からなり前記モータ１１９の回転軸とボールねじ１２０とを同軸に連結するカップリング部材１２１が収容された連結ブロック１２２と、軸受ブロック１２４と、テーブル機構１２６とが設けられる。前記連結ブロック１２２と軸受ブロック１２４との間には、前記ボールねじ１２０によって変位するテーブル機構１２６を直線状に案内する一対のガイド部材１２８ａ、１２８ｂが設けられる。前記夫々のガイド部材１２８ａ、１２８ｂは、フレーム１１２の上面に形成された段部１３０に長手方向に沿って略平行に固着されている。前記各ガイド部材１２８ａ、１２８ｂと断面略コの字状の各保持部材１２９ａ、１２９ｂとの間には、複数のベアリング部材１３１が配設されている。
【００４１】
フレーム１１２には略同一且つ断面略Ｔ字状の溝部１３２ａ、１３２ｂと、互いに線対称に位置する断面略長方形状の通路１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂが夫々長手方向に略平行に画成されている。フレーム１１２の両側面部には、サイドカバー１１４ａ、１１４ｂを取着するための係合溝１３８ａ、１３８ｂおよびビス１４０を挿入するための長溝１４２が長手方向に沿って夫々画成されている。
【００４２】
前記フレーム１１２に当接するサイドカバー１１４ａ、１１４ｂの一側面には、該フレーム１１２の係合溝１３８ａ、１３８ｂに係合する略Ｌ字状の突起部１４２ａ、１４２ｂが設けられている。なお、前記突起部１４２ａ、１４２ｂをフレーム１１２の係合溝１３８ａ、１３８ｂに挿入する方法は第１実施例と同様である。さらに、夫々のサイドカバー１１４ａ、１１４ｂの上下両端部には、長手方向に沿って略平行に通路１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂが画成されている。
【００４３】
テーブル機構１２６は、ボールねじ１２０の回転運動を直線運動に変換するボールねじブッシュ１４８と、前記ボールねじブッシュ１４８の両側面部に固着された一組のテーブルブロック１５０ａ、１５０ｂと、前記夫々のテーブルブロック１５０ａ、１５０ｂと夫々のガイド部材１２８ａ、１２８ｂとの間に介装され、各ガイド部材１２８ａ、１２８ｂ上を摺動する保持部材１２９ａ、１２９ｂとを含む。前述したように、保持部材１２９ａ、１２９ｂとガイド部材１２８ａ、１２８ｂとが摺接する部位には、複数のベアリング部材１３１が配設され、摩擦抵抗を減少させる。
【００４４】
なお、テーブルブロック１５０ａ、１５０ｂの上面に画成される連結用の孔部５４並びに位置決め用の凹部５６は第１実施例と同様であり、また、図６並びに図７に示すように、形状の異なる一組のカバーを選択的に装着することができることも同様である。
【００４５】
本実施例に係るアクチュエータ１１０は、基本的には以上のように構成され、第１、第２実施例に係るアクチュエータ１０、６０と比較して図１７に基づいて説明する。
【００４６】
アクチュエータ１１０では、高剛性のフレーム１１２とベアリング部材１３１を用いて摩擦抵抗を減少させ、テーブル機構１２６を変位させるモータ１１９の出力を２００〜２４０Ｗとすることにより、ワークの重量である積載荷重を６０ｋｇ以下とし、ストローク長が最大１０００ｍｍまで可能である。
【００４７】
このように、作業者は、種々の用途に応じて最適なアクチュエータ１０、６０、１１０を選択することができるとともに、設置環境に応じて各種のカバーを取捨選択して装着することが可能である。
【００４８】
次に、本発明の第４実施例に係るアクチュエータを図１８〜図２２に示す。本実施例に係るアクチュエータは、図１に示すアクチュエータ１０のボールねじ２４に代替してタイミングベルトによってテーブル機構を直線状に移動させる点で異なる。
【００４９】
アクチュエータ１６０は、長尺なフレーム１６２と、前記フレーム１６２に装着される一組のサイドカバー１６４ａ、１６４ｂ並びに一対のエンドカバー１６６、１６７と、前記フレーム１６２上をタイミングベルト１６８を介して直線状に変位するテーブル機構１７０と、前記フレーム１６２の一端側に配設され、連結されたモータ１７２の回転駆動下にタイミングベルト１６８を回動させるモータプーリユニット１７４と、前記フレーム１６２の他端部に配設され、タイミングベルト１６８に係合するアイドルプーリユニット１７６とを有する。なお、前記サイドカバー１６４ａ、１６４ｂ、エンドカバー１６６、１６７並びにトップカバー（図示せず）は、前記第１実施例とほぼ同様に構成され、その装着の方法も同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
前記テーブル機構１７０を構成するテーブルブロック１７８の内部には、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように、所定長のピッチによりベルト歯１８０が形成されたタイミングベルト１６８の一端部に噛合して挟持する挟持手段１８２ａ、１８２ｂが設けられている。前記タイミングベルト１６８は、一端部を始点とし、他端部を終点として離間して形成され、一端部および他端部が夫々挟持手段１８２ａ、１８２ｂによって挟持されている。この挟持手段１８２ａは、図２０Ａに示すように、前記タイミングベルト１６８の一側面を平板状の第１プレート１８４に係合させ、他側面をタイミングベルト１６８のベルト歯１８０の凹凸に第２プレート１８６の凸凹を噛み合わせ、前記タイミングベルト１６８の他側面を前記第２プレート１８６に係合させることにより、タイミングベルト１６８の一端部を挟持する。そして、この両プレート１８４、１８６をブロック体１８８に形成された凹部１９０および溝部１９２に夫々装着することによりタイミングベルト１６８を確実に挟持することが可能となる。なお、図２０Ｂは、同様にして、タイミングベルト１６８の一端部を挟持する場合の斜視図であり、タイミングベルト１６８の両側面を一対のプレート１８４ａ、１８６ａで挟持し、前記一方のプレート１８６ａに形成された凹凸と噛合し、ブロック体１８８ａによりタイミングベルト１６８を挟持することができる。なお、本実施例では、モータ１７２からの動力伝達部材としてタイミングベルト１６８を用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、スチールベルト、チェーン、ワイヤロープ等を用いることも可能である。より高精度の位置決めを行う場合には、ボールねじ、ストリングねじ、台形ねじ等の送りねじを使用するとよい。
【００５１】
次に、モータプーリユニット１７４は、図２１に示すように、凹部が画成されたギヤボックス１９４と、前記凹部にベアリング１９６ａ、１９６ｂを介して回転自在に配設され、傾斜部にギヤ歯が形成された第１ベベルギヤ１９８と、前記第１ベベルギヤ１９８に軸部を介して連結され、タイミングベルト１６８を支持するプーリ２００と、前記ギヤボックス１９４の四隅に画成された孔部２０２にねじ止めされるギヤボックスカバー２０４と、前記ギヤボックス１９４の側面部に連結され、前記第１ベベルギヤ１９８に噛合する第２ベベルギヤ２０６をモータ軸２０８により軸支し回転駆動するモータ１７２とから構成される。
【００５２】
このモータプーリユニット１７４では、第２ベベルギヤ２０６が連結されたモータ１７２の回転軸と、第１ベベルギヤ１９８を保持するプーリ２００の回転軸とを直交もしくは斜交させて噛合させている。前記噛合する第１および第２ベベルギヤ１９８、２０６は、速比が等しくてもよく、また異なるものでもよい。従って、モータ１７２を含むモータプーリユニット１７４全体をトップカバーから突出させることなく形成することが可能である。
【００５３】
また、前記ギヤボックス１９４の側面部に配設されるモータ１７２の反対側面部には前記テーブルブロック１７８が当接した際に、衝撃を緩和するためのダンパ２１０が設けられている。なお、前記ギヤボックス１９４およびモータ１７２は、第１および第２ベベルギヤ１９８、２０６同士の噛合精度を向上させるために、一体化すると好適である。また、モータ１７２は正確な同期駆動、位置制御を行うサーボモータ、ステッピングモータを使用すると好適である。
【００５４】
次に、前記テーブル機構１７０を間にしてモータプーリユニット１７４に対向する直線上に配設されるアイドルプーリユニット１７６は、図２２に示すように、基台を形成するプーリベース２１２と、前記プーリベース２１２の上面に画成された孔部２１４にねじ止めされるとともに、側部に画成された貫通孔２１６にボルト２１８を嵌合して連結され、略中央にベアリング２２０を配設するための円形状の貫通孔２２２が画成されたプーリボックス２２４とを含む。さらに、前記アイドルプーリユニット１７６は、前記ベアリング２２０を介してプーリボックス２２４に軸部を介して回転可能に配設され、タイミングベルト１６８を支持するプーリ２２６と、前記プーリ２２６の上面に突設する軸部２２８に係合するベアリング２３０を略中央の円形状の孔部２３２に嵌挿してプーリ２２６の回転を支持するとともに、略平行して突出するプーリボックス２２４の突部２３４にねじ止めされるプーリボックスカバー２３６とを有する。なお、プーリべース２１２の一方の突部に接合してテーブルブロック１７８に当接するダンパ２３８が設けられている。前記ボルト２１８は、タイミングベルト１６８の張力調整用ボルトである。プーリベース２１２の孔部２１４によりねじを介して仮止めされたアイドルプーリユニット１７６は、ボルト２１８を介してこれと平行に移動させ、適切な箇所で孔部２１４に嵌合するねじを増し締めし、固定される。
【００５５】
前記モータプーリユニット１７４およびアイドルプーリユニット１７６は、図１８に示すように、ベースプレート２１９を介してフレーム１６２の長手方向の両端側に対向して配設され、該モータプーリユニット１７４およびアイドルプーリユニット１７６の夫々のプーリ２００、２２６の外周面にタイミングベルト１６８が懸架される。前記モータプーリユニット１７４およびアイドルプーリユニット１７６の中間には、タイミングベルト１６８の回動に伴って矢印ＡまたはＢ方向に変位するテーブルブロック１７８が配設され、前記テーブルブロック１７８の底面部にはリニアガイド２２１に沿って摺動する摺接部材２２３が連結される。
【００５６】
本実施例に係るアクチュエータ１６０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。
【００５７】
先ず、モータプーリユニット１７４、テーブルブロック１７８、モータ１７２が連結されたアイドルプーリユニット１７６にタイミングベルト１６８を懸架し、ベースプレート２１９を介してフレーム１６２に固定する。
【００５８】
なお、一組のサイドカバー１６４ａ、１６４ｂ並びに一対のエンドカバー１６６、１６７は、設置環境に応じて作業者が選択してフレーム１６２に装着する。従って、図１９に示すように、前記サイドカバー１６４ａ、１６４ｂおよびエンドカバー１６６、１６７を装着することなく使用することも可能である。
【００５９】
そこで、図示しない電源に接続されたモータ１７２を駆動させる。前記モータ１７２の駆動により、モータ軸２０８に連結された第２ベベルギヤ２０６が回転する。前記第２ベベルギヤ２０６と直交または斜交して結合される第１ベベルギヤ１９８が回転することにより、該第１ベベルギヤ１９８に同軸に連結されたプーリ２００が回転する。前記プーリ２００の回転作用下に該プーリ２００の外周面に接合するタイミングベルト１６８が回転する。
【００６０】
このタイミングベルト１６８は、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように、夫々の端部が分離して挟持され、モータ１７２を正転／逆転させることにより、第１および第２ベベルギヤ１９８、２０６を介してテーブルブロック１７８をリニアガイド２２１に沿って変位させることが可能となる。前記テーブルブロック１７８の上面部に画成された孔部２３９にねじを介して他の部材を連結することができる。モータプーリユニット１７４側およびアイドルプーリユニット１７６側に設けられたダンパ２１０、２３８は、前記テーブルブロック１７８の直線往復運動による衝撃を緩和する機能を営むものである。
【００６１】
なお、本実施例に係るアクチュエータ１６０においても、第１実施例のアクチュエータ１０と同様に、形状の異なる種々のカバーを選択して装着することが可能である。
【００６２】
次に、本発明の第５実施例に係るアクチュエータ２４０を図２３〜図２６に示す。このアクチュエータ２４０は、図８に示すアクチュエータ６０にシリンダ２４２を組み込んで両者を一体化したものである。
【００６３】
このアクチュエータ２４０は、モータ６３、テーブル機構７６等を含むアクチュエータ部２４４と、前記アクチュエータ部２４４の外部に連設して設けられたバランサ部２４６とからなる。この場合、前記アクチュエータ部２４４は、図８に示すアクチュエータ６０と構成並びに動作が略同一であるため、同一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。
【００６４】
バランサ部２４６は、略角柱状のケーシング２４８内にシリンダ２４２の一端部が固定されて設けられる。すなわち、長尺なフレーム６２の短手方向の一方の側面部にプレート２５０を介して立方体状の連結ブロック２５２が固着され、前記連結ブロック２５２にシリンダ２４２の長手方向の一端部が固定されている。シリンダ２４２は、略円柱状のシリンダチューブ２５４内を往復動作するピストン（図示せず）を有し、長手方向の両端部に夫々圧力流体を供給、排出するためのポート２５６ａ、２５６ｂが設けられている。前記ピストンには外部に露出するピストンロッド２５８が連結され、前記ピストンロッド２５８の先端部には所定角度傾斜する連結板２６０が連結されている。前記連結板２６０の一端部はテーブル機構７６の一方のテーブルブロック１０２ａに固着されている。この場合、バランサ部２４６は、ポート２５６ａから供給される圧力流体の作用下にピストンロッド２５８が矢印ＸまたはＹ方向に変位することにより、同様に矢印ＸまたはＹ方向に変位するようにテーブル機構７６を駆動させるモータ６３を補助する機能を営む。従って、前記モータ６３に対する負荷が減少する。
【００６５】
本実施例に係るアクチュエータ２４０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。
【００６６】
このアクチュエータ２４０は、通常、略鉛直方向に立設した状態で使用し、モータ６３の駆動作用下にテーブル機構７６を略鉛直上下方向に移動させることによって前記テーブル機構７６によって支持されたワークを昇降させることができる。この場合、アクチュエータ２４０を立設した状態で使用することにより、モータ６３にはテーブル機構７６並びにワークの重量分の負荷がかかるが、前記重量分の負荷をシリンダ２４２の駆動力によって補助することにより、モータ６３の負担を軽減することができる。なお、アクチュエータ２４０は、略鉛直方向に立設した状態のみならず、所定角度傾斜した状態で使用することも可能である。
【００６７】
次に、本発明の第６実施例に係るアクチュエータ２７０を図２７〜図３１に示す。このアクチュエータ２７０は、モータの負荷を軽減する機能を営むシリンダがフレームの内部に一以上収納されている点に特徴がある。
【００６８】
このアクチュエータ２７０は、図３１に示すように、開口部２７２が画成され、底面部に断面略Ｔ字状の長溝２７４ａ、２７４ｂが画成されたフレーム２７６を有する。前記長溝２７４ａ、２７４ｂは、該アクチュエータ２７０を図示しない他の装置等に取り付けるためのものである。前記フレーム２７６の長手方向の両端部には、一対のエンドカバー２７８ａ、２７８ｂが連結され、一方のエンドカバー２７８ａには一対の管継手２８０ａ、２８０ｂが連結されている（図２８参照）。この場合、一方の管継手２８０ａは、大気側に開放されて圧力流体の排出用として機能するものであり、他方の管継手２８０ｂは、圧力流体の供給ポートとして機能するものである。なお、前記フレーム２７６には、後述するように、一方の管継手２８０ｂから導入された圧力流体を反対側のエンドプレート２８８まで流通させる通路２８１が貫通して画成されている（図３１参照）。
【００６９】
前記フレーム２７６の開口部２７２内には、図２９に示すように、所定間隔離間して互いに平行に配置された一組のシリンダチューブ２８２、２８４が設けられ、前記シリンダチューブ２８２、２８４の両端部には夫々エンドプレート２８６、２８８が気密に連結されている（図２８並びに図２９参照）。この場合、一方のエンドプレート２８６には、略中央に配置された一方の管継手２８０ａと各シリンダチューブ２８２、２８４内の室とを連通させる通路２９０が画成されている。他方のエンドプレート２８８には各シリンダチューブ２８２、２８４内の室に夫々連通する連通路２９２が設けられる。
【００７０】
さらに、フレーム２７６の開口部２７２内には、図２８並びに図２９に示すように、モータ２９４と、カップリング部材２９６を介してモータ２９４の回転軸とボールねじシャフト２９８とを同軸に連結するための連結ブロック３００と、ワークを搭載するためのテーブル機構３０２と、前記ボールねじシャフト２９８の一端部を軸支する軸受ブロック３０４とが配設される。なお、図２７並びに図３０に示すように、前記フレーム２７６の短手方向の両側面部には一組のサイドカバー３０６ａ、３０６ｂが装着され、さらに、上面部には、テーブル機構３０２が移動する間隙を除いて開口部２７２を閉塞するトップカバー３０８がエンドカバー２７８ａ、２７８ｂに連結される。
前記テーブル機構３０２は、図２９並びに図３０に示すように、一組のシリンダチューブ２８２、２８４間に配設され、フレーム２７６の長手方向に沿って該シリンダチューブ２８２、２８４の外周部を摺動するテーブルブロック３１０と、前記テーブルブロック３１０の湾曲する凹部に固着されるスライドブロック３１２と、前記テーブルブロック３１０の底面部に固定されるプレート３１４と、開口部２７２の底面に所定間隔離間して長手方向に沿って固着される一組のガイド部材３１６ａ、３１６ｂと、前記ガイド部材３１６ａ、３１６ｂとの摺接面が形成された摺動部材３１８ａ、３１８ｂとを含む。前記テーブルブロック３１０の両側部であって、各シリンダチューブ２８２、２８４の外周面に摺接する部位には、該シリンダチューブ２８２、２８４の長手方向に沿って断面略半円状の切欠部位が形成され、前記切欠部位には、断面略半円状を呈する永久磁石３２０が複数個並設された部材３２２が固着されている。なお、前記永久磁石３２０の形状は、その断面が略半円状に形成されているが、これに限定されるものではなく、シリンダチューブ２８２、２８４の外周の一部または全部を囲繞する形状であればよい。
【００７１】
一方、夫々のシリンダチューブ２８２、２８４の室内には、圧力流体に押圧されて前記室内を往復動作するピストン３２４が設けられている。各シリンダチューブ２８２、２８４の内壁を摺動変位するピストン３２４は、夫々略同一に構成されているため、以下、一方のピストン３２４を説明する。前記ピストン３２４には、略円盤状を呈する複数の永久磁石３２６が並設されている。この場合、本実施例に使用されるシリンダは、ピストン３２４にピストンロッドが連結されない、いわゆるロッドレスシリンダを採用しており、後述するように、前記ピストン３２４の変位は永久磁石３２０、３２６相互間による磁気作用を介してテーブル機構３０２に伝達される。なお、本実施例では、テーブルブロック３１０とピストン３２４の両方に永久磁石３２０、３２６を設けているが、いずれか一方を永久磁石で形成し、他方を磁性体で形成してもよいことは勿論である。さらに、前記永久磁石３２０、３２６に代替して電磁石を用いることにより、廉価に製造することができる利点がある。
【００７２】
この場合、ピストン３２４に設けられた永久磁石３２６は、第１磁石として機能するものであり、切欠部位に設けられた永久磁石３２０は、第２磁石として機能するものである。
本実施例に係るアクチュエータ２７０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。
【００７３】
本実施例に係るアクチュエータ２７０をエアーバランサとして機能させる場合について説明する。先ず、図示しない固定手段によってアクチュエータ２７０を略鉛直方向に立設した状態に固定する。この場合、図２８に示すように、管継手２８０ａ、２８０ｂが設けられたエンドカバー２７８ａ側を上方に向けて固定し、予め、一方の管継手２８０ｂにチューブ等を接続して、他方の管継手２８０ａは開放した状態とする。
【００７４】
そこで、前記チューブを介してアクチュエータ２７０に圧縮空気を導入するとともに、図示しない電源に接続されたモータ２９４を駆動させる。前記モータ２９４の回転駆動作用下にボールねじシャフト２９８が回転し、ボールねじの螺回作用下にテーブル機構３０２が矢印Ｘ方向に変位する。
【００７５】
一方、前記モータ２９４の駆動と同時に管継手２８０ｂから導入された圧縮空気は、一方のエンドプレート２８６の孔部を通過し、フレーム２７６に沿って画成された通路２８１を介して対向する反対側のエンドプレート２８８に供給される。そこで、前記エンドプレート２８８に供給された圧力流体は、連通路２９２によって分岐されて同時に一組のシリンダチューブ２８２、２８４内の室に供給される。前記供給された圧力流体によって押圧され、各シリンダチューブ２８２、２８４内のピストン３２４が矢印Ｘ方向に変位する。この場合、前記ピストン３２４に付着された複数の円盤状の永久磁石３２６は、その磁気作用によってテーブルブロック３１０の切欠部位に固着された複数の永久磁石３２０を引張する。従って、並列して配置された一組のシリンダチューブ２８２、２８４内の夫々のピストン３２４が矢印Ｘ方向に変位すると同時にテーブルブロック３１０を矢印Ｘ方向に引張する。
【００７６】
このように、前記テーブル機構３０２は、モータ２９４によって回転駆動されるボールねじシャフト２９８の螺回作用、並びにシリンダチューブ２８２、２８４内を移動するピストン３２４の磁界作用が併用されることによって、ともに矢印Ｘ方向に変位する。従って、前記テーブル機構３０２に搭載されるワークが重量物であっても、モータ２９４にかかる負荷が軽減されて好適にワークを矢印Ｘ方向に搬送することができる。さらに、例えば、モータ２９４に図示しないエンコーダを連結し、前記エンコーダからの信号に基づいて搬送位置を検出することにより、矢印Ｘ方向における所定位置で高精度な位置決めを行うことが可能となる。
【００７７】
このように、本実施例に係るアクチュエータ２７０は、モータ２９４と一組のロッドレスシリンダを共働させることにより、エアーバランサとして機能させることができるが、これに限定されるものではなく、アクチュエータ２７０を略水平に設置した状態において、モータ２９４またはシリンダのいずれか一方のみを駆動させることにより、ワークの搬送等を行うことができる。
【００７８】
なお、本実施例に係るアクチュエータ２７０は、フレーム２７６内の開口部２７２に並列に二本のシリンダチューブ２８２、２８４を配設して説明しているがこれに限定されるものではなく、一本以上あればよいことは勿論である。
【００７９】
次に、本発明の第７実施例に係るアクチュエータを図３２〜図３５に示す。
【００８０】
従来、モータの回転軸とボールねじとを、例えば、カップリング部材を介して連結することにより、前記モータの駆動力をテーブル機構に伝達している。前記モータの回転軸とボールねじとを連結する場合、前記回転軸とボールねじとを同軸に保持する連結ブロックが設けられている。また、前記カップリング部材は、前記モータの回転軸とボールねじとの軸心のズレを吸収するとともに、回転運動を直線運動に変換する際に発生する振動や、ボールねじがより長尺になるにつれて発生する特有の撓みを持った回転運動（いわゆる、縄跳び現象）等に起因する振動をモータ軸に伝達することを防止する機能を営む。
【００８１】
ところで、前記カップリング部材は回転する際に余分な慣性力が発生することから、例えば、サーボモータ等の高い動特性が要求されるモータでは、前記慣性力によって動特性が阻害されるという不都合がある。また、モータの小型・軽量化を図ることにより、アクチュエータ自体をよりコンパクトにして汎用性を向上させたい、という要請がある。
【００８２】
そこで、本実施例に係るアクチュエータでは、前記モータの回転軸と、テーブル機構を直線状に変位させる駆動軸とを一体化し、アクチュエータ自体の小型・軽量化を図ることができる点に特徴がある。
【００８３】
このアクチュエータ３３０は、外枠を形成し開口部３３２を除く側面部に断面略Ｔ字型の長溝３３４が略平行に画成されたフレーム３３６と、前記フレーム３３６の底部に配設された直動ガイド３３８と、ボールねじシャフト３４０の回転作用下に前記直動ガイド３３８に沿って直線状に変位するテーブル機構３４２と、前記フレーム３３６の一端部に連結されたモータ３４４とから構成される。
【００８４】
前記テーブル機構３４２は、直動ガイド３３８に沿って摺動する軸受部材３４６と、前記軸受部材３４６に固着されボールねじブッシュ３４８に嵌合するボールねじシャフト３４０の回転作用下に直線状に変位するテーブル３４９とを含む。
【００８５】
モータ３４４は、図３４に示すように、ケーシング３５０内に収納されるモータ部３５２とエンコーダ部３５４とから構成され、前記ケーシング３５０はブラケット部３５６が形成されたフレーム３５８並びにエンドカバー３６０を含む。前記ケーシング３５０内には、ボールねじシャフト３４０と一体成形されモータ軸として機能する駆動軸３６２が配設されている。前記駆動軸３６２はブラケット部３５６に支持された第１ベアリング部材３６４と、後述するエンコーダフレーム３６６によって支持された第２ベアリング部材３６８とによって保持される。
【００８６】
前記第１ベアリング部材３６４は、いわゆる深溝玉軸受として機能するものであり、その側面部には、第１ベアリング部材３６４を軸線方向に沿って支持するスプリングワッシャ３７０が設けられる。この第１ベアリング部材３６４並びにスプリングワッシャ３７０は、以下の機能を有する。
【００８７】
すなわち、本実施例における第１ベアリング部材３６４は、駆動軸３６２がケーシング３５０の外部に露出する部位に近接して配置され、駆動軸３６２に対する半径内方向の保持力を有することにより、永久磁石３７２とステータコイル３７４間のクリアランスを高精度に確保するとともに、ボールねじシャフト３４０の縄跳び現象等に起因する振動がモータ部３５２に伝搬されることを防止する機能を営む。
【００８８】
なお、モータ３４４の発熱に伴うフレーム３５８と駆動軸３６２との素材間の熱膨張量の差から発生する変位は、前記第１ベアリング部材３６４を側面から保持するスプリングワッシャ３７０が弾性変形して軸線方向に変位することにより吸収される。この結果、第１ベアリング部材３６４に対して軸線方向の応力が発生することを阻止することができる。
【００８９】
駆動軸３６２にはリング状のモータロータ３７６並びに永久磁石３７２が順次外嵌して夫々固着され、前記永久磁石３７２の外周面に対応するフレーム３５８の内壁面にはリング状のステータコイル３７４並びにステータ鉄心３７８が夫々固着されている。前記駆動軸３６２とモータロータ３７６とを固定するには、図示しない面取り部位に止めねじを係合させる、あるいは回り止め用キー溝、止め輪、カラー等により固定する方法がある。また、接着剤、シュパンリング等を用いる方法、あるいは駆動軸３６２に直接、磁石を装着した後、着磁させ、該駆動軸３６２とモータロータ３７６とを一体的に形成してもよい。
【００９０】
エンドカバー３６０の内壁にはエンコーダフレーム３６６が固着され、前記エンコーダフレーム３６６は、ベアリング押さえ３８０を介して第２ベアリング部材３６８を支持する。この場合、前記第２ベアリング部材３６８は、並列にボール３６９が配設された、いわゆる複列アンギュラ玉軸受を構成する。前記第２ベアリング部材３６８は、並列に配設されたボール３６９が軸線と直交する線に対して夫々所定角度傾斜して配設されていることから、軸線方向に対する荷重並びに前記軸線に直交する方向に対する荷重を吸収することができる。なお、前記第２ベアリング部材３６８は、他の組合せに係るアンギュラ玉軸受、組合せ円錐ころ軸受あるいは複列円錐ころ軸受等に代替してもよい。
【００９１】
前記エンコーダフレーム３６６には、所定間隔離間する一対の基板３８４ａ、３８４ｂがピン３８６を介して固定され、前記一対の基板３８４ａ、３８４ｂには夫々発光部および受光部からなる一対のフォトセンサ３８８ａ、３８８ｂが固着される。前記駆動軸３６２の一端部にはナット部材３９０が嵌合され、前記ナット部材３９０の外周部にドーナツ状のエンコーダディスク３９２が固定される。前記エンコーダディスク３９２には、図示しないスリットが画成され、発光部からの発光光を前記スリットを介して受光部で受光することにより、モータ３４４の回転速度、テーブル３４９の位置等を検出する。
【００９２】
本実施例に係るアクチュエータ３３０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。
【００９３】
先ず、モータ３４４にリード線を介して接続された図示しない電源を付勢することにより、前記モータ部３５２が駆動され、駆動軸３６２が所定方向に回転する。従って、前記モータ部３５２による回転運動は、駆動力伝達軸として機能するボールねじシャフト３４０を介してボールねじブッシュ３４８に伝達され、前記ボールねじシャフト３４０によって回転運動が直線運動に変換されてテーブル３４９を変位させる。
【００９４】
この場合、前記モータ３４４の作動中において、第１ベアリング部材３６４は、前述したように、ボールねじシャフト３４０に起因する振動を吸収して、該振動が駆動軸３６２に伝達されることを防止するため、モータ部３５２に損傷を与えることなく回転運動を安定して継続させることが可能となる。
【００９５】
また、前記回転運動に伴ってモータ部３５２が発熱し、フレーム３５８と駆動軸３６２との異なる素材間による熱膨張量の差によって、該フレーム３５８が駆動軸３６２の軸線方向に沿って変位する場合であっても、該変位をスプリングワッシャ３７０が軸線方向に弾性変形して吸収することができる。従って、第１ベアリング部材３６４に対して軸線方向の応力が負荷されることを阻止することができる。
【００９６】
次に、本発明の第８実施例に係るアクチュエータの概略構成図を図３５並びに図３６に示す。
【００９７】
このアクチュエータ４００は、図３３に示すアクチュエータ３３０と同様に、ボールねじ４０２とモータ軸４０４とを同軸に一体化して形成し、該アクチュエータ４００の小型化を図っている点が共通しているが、前記ボールねじ４０２の一端部にブレーキ機構が収納されたブレーキブロック４０６を設け、他端部に、例えば、アブソリュートエンコーダ、セミアブソリュートエンコーダ等のエンコーダ４０８、並びにモータ４１０がハウジング４１２内に収納された駆動制御部４１４をフレーム４１６に固定して設けている点で異なる。なお、前記ブレーキブロック４０６に近接してボールねじ４０２の一端部を軸支する軸受ブロック４１８がフレーム４１６に固設され、さらに、前記軸受ブロック４１８と駆動制御部４１４との間にテーブルブロック４２０が矢印方向に変位自在に配設される。前記駆動制御部４１４には、図３６に示すように、ボールねじ４０２の軸線方向に沿って配設され、モータ４１０の電源、制御信号並びにエンコーダ４０８によって検出される信号を外部に導出するためのバス線４２２ａ〜４２２ｄが設けられている。
【００９８】
前記ハウジング４１２内におけるモータ軸４０４の両端部には、ボールねじ４０２による振動がモータ軸４０４に対して伝達されることを阻止するための複列の第１ベアリング４２４並びに第２ベアリング４２６が設けられ、前記第１ベアリング４２４並びに第２ベアリング４２６によってモータ軸４０４を保持している。このように、駆動制御部４１４にバス線４２２ａ〜４２２ｄを設けることにより、個別に信号通路、配線通路等のスペースを設ける必要がなく、アクチュエータ４００のより一層のコンパクト化を図ることができる。
【００９９】
次に、本発明の第９実施例に係るアクチュエータの概略構成図を図３７〜図４０に示す。なお、図３５並びに図３６に示すアクチュエータ４００と略同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
このアクチュエータ４３０は、ボールねじ４３２の一端部側にリアルエンコーダが配設されたエンコーダブロック４３４並びに手動用のハンドル４３６を設け、前記ボールねじ４３２の他端部側に、ブレーキ機構４３８、クラッチ機構４４０、モータ４４２並びにエンコーダ４４４を含む一体化された駆動制御ブロック４４６を設けている。前記エンコーダブロック４３４および駆動制御ブロック４４６は、フレーム４１６に画成された長溝を介して固定される。
【０１０１】
前記駆動制御ブロック４４６にはターミナルブロック４４８が連設され、前記駆動制御ブロック４４６とターミナルブロック４４８は、夫々のブロックに設けられたバス線４２２ａ〜４２２ｄによって接続される。前記ターミナルブロック４４８に連結されたリード線４５０を介して図示しない外部の制御装置に接続される。
【０１０２】
この場合、図３８に示すように、駆動制御ブロック４４６とターミナルブロック４４８とを一体化したブロック４５２で形成してもよい。また、図３９に示すように、前記駆動制御ブロック４４６内に配設される各構成要素を複数のブロック毎に分割するとともに、前記分割された各ブロックを相互に着脱自在に形成することも可能である。すなわち、駆動制御ブロック４５４は、複列のベアリングが配設されるベアリングブロック４５６と、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック４５８と、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック４６０と、モータが配設されるモータブロック４６２と、エンコーダが配設されるエンコーダブロック４６４と、集中配線機構が設けられたターミナルブロック４６６とを含む。この場合、前記ターミナルブロック４６６には、ボールねじ４３２の軸線に直交する方向または軸線に沿った方向のうち、所望の方向を選択してインターフェースドライブ４６８を装着することが可能である。前記インターフェースドライブ４６８は、図４０に示すように、フレーム４７０の底面部に配設されたコネクタ４７２を介して外部に信号を導出することができる。このように各構成要素をブロック化することにより、所望のブロック体を連結構成することが可能となる。
【０１０３】
次に、本発明の第１０実施例に係るアクチュエータの概略構成図を図４１〜図４３に示す。
【０１０４】
このアクチュエータ４８０は、ボールねじ４８２の両端部をフレーム４８４に固定された一対の軸受ブロック４８６ａ、４８６ｂによって保持し、移動ブロック４８８が一対の軸受ブロック４８６ａ、４８６ｂ間を矢印ＸまたはＹ方向に変位自在に形成されている。前記移動ブロック４８８は一体化して形成され、前記移動ブロック４８８内にはモータ４９０、ベアリング４９２、エンコーダ４９４、ブレーキ機構４９６並びにクラッチ機構４９８が配設されている。このように、その両端部が固定されたボールねじ４８２に対して移動ブロック４８８が変位するように構成することにより、該ボールねじ４８２を回転させることによって発生する、いわゆる縄跳び現象を防止することが可能となる。なお、前記移動ブロック４８８に対する電源、信号等の供給は、図４２に示すように、フレーム４８４の上方に設けられたフレキシブル基板５００を介して行われる。この場合、前記フレキシブル基板５００と移動ブロック４８８とはソケットを介して接続される。なお、図４３に示すように、前記移動ブロック４８８に配設された各構成要素を着脱自在な複数のブロック４８８ａ〜４８８ｅに分離し、相互に着脱自在に連結して構成することも可能である。
【０１０５】
次に、本発明の第１１実施例に係るアクチュエータを図４４〜図４６に示す。
【０１０６】
このアクチュエータ５１０は、上方に突出して一体成形されたガイド部５１２ａ、５１２ｂを有するフレーム５１４と、前記フレーム５１４の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー５１６ａ、５１６ｂと、前記フレーム５１４の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー５１８、５１９と、前記サイドカバー５１６ａ、５１６ｂの上面部に係合するトップカバー５２０とを含む。
【０１０７】
前記フレーム５１４には、モータ５２２と、モータ軸とボールねじシャフト５２４とをカップリング部材５２６を介して連結する連結ブロック５２８と、前記ボールねじシャフト５２４の一端部を軸支する軸受部材５３０と、前記モータ５２２の駆動作用下に矢印ＸまたはＹ方向に変位するテーブル機構５３２とが配設される。なお、図９に示すアクチュエータ６０と略同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０８】
本実施例に係るアクチュエータ５１０は、フレーム５１４の両端部に長手方向に沿って突出するガイド部５１２ａ、５１２ｂを該フレーム５１４と一体成形するとともに、前記各ガイド部５１２ａ、５１２ｂに対して断面略Ｌ字状の第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂ（図４６参照）を夫々固着し、一方、前記各ガイド部５１２ａ、５１２ｂの側面部に摺接する断面略台形状の第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂを夫々配設している点に特徴がある。
【０１０９】
すなわち、図９に示すアクチュエータ６０では、テーブル機構７６を構成するテーブルブロック１０２ａ、１０２ｂとフレーム６２との間にガイド部材７８ａ、７８ｂおよび断面略コの字状の保持部材１０４ａ、１０４ｂを介装して構成している。これに対して、本実施例に係るアクチュエータ５１０では、図４５に示すように、例えば、アルミニウム等の材料によってガイド部５１２ａ、５１２ｂとフレーム５１４とを同一部材で一体成形し、さらに前記第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂ並びに第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂに対し、夫々アルマイト処理を施すとともに、テフロン加工を施している。前記各第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂは夫々ガイド部５１２ａ、５１２ｂに固着され、一方、各第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂは夫々断面コの字状の保持部材５３８ａ、５３８ｂに固着されて各ガイド部５１２ａ、５１２ｂを側面から支持するように形成される。このように、予め特殊加工が施された第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂ並びに第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂを用いることによって、テーブル機構５３２が変位する際に生ずるガイド部５１２ａ、５１２ｂとの摩擦力を減少させることができ、耐用性を向上させることが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明に係るアクチュエータによれば、以下の効果が得られる。
【０１１４】
すなわち、作業者が設置環境、用途等に応じて、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックから任意のブロックを選択して用いることにより、従来、夫々個別に連結された各構成要素が一体化されるため、アクチュエータの小型化を図るとともに、各構成要素を相互に一体的に制御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実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示すアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図３】図１に示すアクチュエータの一部省略平面図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図１に示すアクチュエータから各種のカバーを取り除いた状態を示す斜視図でる。
【図６】図１に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図７】図１に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図１０】図８に示すアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図１１】図８に示すアクチュエータから各種のカバーを取り除いた状態を示す斜視図でる。
【図１２】図８に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図１３】図８に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図１５】図１４に示すアクチュエータからトップカバーを開成した状態の平面図である。
【図１６】図１４に示すアクチュエータのＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図１７】各種のアクチュエータの機能を比較した説明図である。
【図１８】本発明の第４実施例に係るアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図１９】図１８に示すアクチュエータの部分斜視図である。
【図２０】図２０Ａ並びに図２０Ｂは、本発明の実施例に係るタイミングベルトの把持手段を示す説明図である。
【図２１】本発明の実施例に係るモータプーリユニットの分解斜視図である。
【図２２】本発明の実施例に係るアイドルプーリユニットの分解斜視図である。
【図２３】本発明の第５実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２４】図２３に示すアクチュエータのトップカバーを開成した状態の平面図である。
【図２５】図２３に示すアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図２６】図２４に示すアクチュエータのＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図２７】本発明の第６実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２８】図２７に示すアクチュエータのトップカバーを開成した状態の平面図である。
【図２９】図２７に示すアクチュエータの部分斜視図である。
【図３０】図２７に示すアクチュエータのＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿った縦断面図である。
【図３１】図２７に示すアクチュエータのフレームを示す斜視図である。
【図３２】本発明の第７実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図３３】図３２に示すアクチュエータの一部省略斜視図である。
【図３４】図３２に示すアクチュエータの断面図である。
【図３５】本発明の第８実施例に係るアクチュエータの概略構成断面図である。
【図３６】図３５に示すアクチュエータのＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図３７】本発明の第９実施例に係るアクチュエータの概略構成断面図である。
【図３８】図３７に示すアクチュエータの一部省略斜視図である。
【図３９】図３７に示すアクチュエータの変形例である。
【図４０】図３７に示すアクチュエータの変形例である。
【図４１】本発明の第１０実施例に係るアクチュエータの概略構成断面図である。
【図４２】図４１に示すアクチュエータの一部省略斜視図である。
【図４３】図４１に示すアクチュエータの変形例である。
【図４４】本発明の第１１実施例に係るアクチュエータの平面図である。
【図４５】図４４に示すアクチュエータのＸＸＸＸＶ−ＸＸＸＸＶ線に沿った縦断面図である。
【図４６】サイドプレートを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、６０、１１０、１６０、２４０、２７０、３３０、４００、４３０、４８０、５１０…アクチュエータ
１２、６２、１１２、１６２、２７６、４１６、４８４、５１４…フレーム
１４ａ、１４ｂ…サイドカバー １６、１７…エンドカバー
１８…トップカバー ２０…モータ
２２…カップリング部材 ２４…ボールねじ
２６…連結ブロック ２８…軸受ブロック
３０…テーブル機構 ３２…ガイド部材
３６ａ、３６ｂ…係合溝 ４６ａ、４６ｂ…突起部
４８…ボールねじブッシュ ５０ａ、５０ｂ…テーブルブロック
５２…保持部材 ５６…位置決め用凹部
【産業上の利用分野】
本発明は、駆動源およびそれによって変位するテーブル機構をフレームに配設したアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、構造部材を一体成形し、前記構造部材と移動体とが個別、且つ着脱自在に構成され、所望のスペース内でアクチュエータまたは構造部材を連結して自在に組み立てて形成するアクチュエータおよびその構造体を提案している（特願平３−２２９１８５号、特願平３−３６０６３２号並びに特願平３−３６０６３３号等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであって、作業者が設置環境、用途等に応じて種々のアクチュエータを選択することが可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００４】
【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、直線状に延在するフレームと、
モータの回転軸と一体化された駆動力伝達軸と、
前記駆動力伝達軸の軸線方向に沿って変位するテーブルブロックと、
少なくとも、ベアリングが配設されるベアリングブロック、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック、モータが配設されるモータブロック、エンコーダが配設されるエンコーダブロック等を含み、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックと、
前記駆動制御ブロックに連設されるターミナルブロックと、
を備え、前記分割された駆動制御ブロック間、および前記駆動制御ブロックと前記ターミナルブロックとの間を電気的に接続するバス線が設けられ、
前記ターミナルブロックにはインターフェースドライブが装着され、前記インターフェースドライブは、前記フレームに配設されたコネクタを介して外部に信号を導出するように設けられることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明に係るアクチュエータでは、少なくとも、ベアリングが配設されるベアリングブロック、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック、モータが配設されるモータブロック、エンコーダが配設されるエンコーダブロック等を含み、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックと、前記駆動制御ブロックに連設されるターミナルブロックとを備えることにより、一体的に制御することが可能となる。さらに、前記分割された駆動制御ブロック間、および前記駆動制御ブロックと前記ターミナルブロックとの間を電気的に接続するバス線が設けられ、前記ターミナルブロックにはインターフェースドライブが装着され、前記インターフェースドライブは、前記フレームに配設されたコネクタを介して外部に信号を導出する。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明に係るアクチュエータについて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例に係るアクチュエータの斜視図、図２は図１の部分分解斜視図、図３は図１に示すアクチュエータの一部省略平面図、図４はＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図、図５は、Ｖ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００１８】
アクチュエータ１０は、基盤となるフレーム１２と、前記フレーム１２の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー１４ａ、１４ｂと、前記フレーム１２の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー１６、１７と、前記サイドカバー１４ａ、１４ｂの上面部に係合するトップカバー１８とを有する。
【００１９】
さらに、前記フレーム１２上には、該フレーム１２の一端部側に近接する部位に固定されたモータ２０と、カップリング部材２２を介して前記モータ２０の回転軸とボールねじ２４とを同軸に連結する連結ブロック２６と、フレーム１２の他端部側に固定され、前記ボールねじ２４の端部を回転自在に支持する軸受ブロック２８と、前記ボールねじ２４の回転作用下に前記連結ブロック２６と軸受ブロック２８との間を直線的に変位するテーブル機構３０とが設けられる。前記連結ブロック２６と軸受ブロック２８との間には、前記ボールねじ２４によって変位するテーブル機構３０を直線状に案内するガイド部材３２が設けられる。
【００２０】
詳細には、図２に示すように、フレーム１２には、略同一且つ断面略Ｔ字状の溝部３４ａ、３４ｂ並びに断面略Ｌ字状の通路３５ａ、３５ｂが夫々長手方向に略平行して二条画成されている。フレーム１２の底面部に直交する両側面部には、サイドカバー１４ａ、１４ｂを取着するための係合溝３６ａ、３６ｂが長手方向に沿って夫々画成されている。また、前記係合溝３６ａ、３６ｂに近接する部位には、該係合溝３６ａ、３６ｂと略平行な長溝３８ａ、３８ｂが画成されている。このフレーム１２は、軽金属の押し出し、または引き抜きにより成形される。なお、フレーム１２の底面部に画成される前記溝部３４ａ、３４ｂは図示しない他のフレーム、アクチュエータ等を連結するために使用され、前記通路３５ａ、３５ｂは配線用通路、流体用通路として用いられるもので、二条に限らず一条以上であればよい。
【００２１】
フレーム１２の長手方向の両端部には、夫々エンドカバー１６、１７が取着される。一方のエンドカバー１７の一側面部には、モータ２０の一端部を保持するための略円形状の孔部４０が画成されている。さらに、前記エンドカバー１７の対向する両側面部には、モータ２０に電気的に接続されたケーブル４２を取り出すための複数の孔部４４ａ、４４ｂが画成されている。従って、前記孔部４４ａ、４４ｂの中からいずれかの孔部４４ａ（４４ｂ）を選択することにより、ケーブル４２の取り出し方向を選択することができる。
【００２２】
前記フレーム１２に当接するサイドカバー１４ａ、１４ｂの側面部には、該フレーム１２の係合溝３６ａ、３６ｂに係合する略Ｌ字状の突起部４６ａ、４６ｂが設けられている。この場合、係合溝３６ａ、３６ｂが画成されたフレーム１２の側面に対して傾斜する位置から夫々のサイドカバー１４ａ、１４ｂを押圧することにより、前記突起部４６ａ、４６ｂを係合溝３６ａ、３６ｂに沿って嵌入することができる。前記サイドカバー１４ａ、１４ｂをフレーム１２から離脱させる場合には、上方側に向かってサイドカバー１４ａ、１４ｂを引張するだけでよい。従って、簡便にサイドカバー１４ａ、１４ｂをフレーム１２に取着し、あるいは離脱させることができる。
【００２３】
次に、テーブル機構３０は、ボールねじ２４の回転運動を直線運動に変換するボールねじブッシュ４８と、前記ボールねじブッシュ４８の両側面部を対向して保持する一対のテーブルブロック５０ａ、５０ｂと、前記ボールねじブッシュ４８とガイド部材３２との間に介装される断面コの字状の保持部材５２とを含む。前記テーブルブロック５０ａ、５０ｂの上面には、他の部材を搭載して連結するための連結用の孔部５４が画成されている。なお、前記連結用の孔部５４の他に位置決め用凹部５６を画成することにより、高精度にワークを位置決めすることが可能となる。
【００２４】
前記トップカバー１８には、図４に示すように、その長手方向に沿って断面略矩形状を呈する通路５８ａ、５８ｂが略平行に二条画成されている。前記通路５８ａ、５８ｂは、モータ２０に接続されるケーブル４２の配線用通路あるいは図示しないセンサを所定の位置に配設してテーブル機構３０の位置を検出するために使用される。さらに、前記二条の通路５８ａ、５８ｂの間には流体用または配線用の通路５９が画成されている。
【００２５】
本実施例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、次にその動作について説明する。
【００２６】
アクチュエータ１０は、図５に示すように、設置環境に応じて作業者が選択することによりトップカバー１８、サイドカバー１４ａ、１４ｂ並びにエンドカバー１６、１７を装着することなく、フレーム１２上にテーブル機構３０、軸受ブロック２８、連結ブロック２６並びにモータ２０等が固定された状態で使用することが可能である。この場合、フレーム１２の底面部に画成された断面略Ｔ字状の溝部３４ａ、３４ｂを介して該フレーム１２を図示しない部材上に固定するとともに、テーブルブロック５０ａ、５０ｂに画成された連結用の孔部５４を介して図示しない他の部材を連結することにより、例えば、ワークの搬送等を行うことができる。
【００２７】
一方、作業者は、アクチュエータ１０の設置環境に応じて所望のカバーを選択してフレーム１２に装着することが可能である。すなわち、一対のサイドカバー１４ａ、１４ｂの中から一方のサイドカバー１４ａ（１４ｂ）を選択してフレーム１２の片方の側面にのみ装着してもよく、あるいは両方の側面に装着してもよい。また、サイドカバー１４ａ、１４ｂだけでなくフレーム１２の両端部に一方のエンドカバー１６（１７）を選択して装着することもできる。この場合、前記エンドカバー１６、１７に係合させることによりトップカバー１８を装着することも可能である。作業者はアクチュエータ１０の設置環境等に応じて所望のカバーをフレーム１２に対して装着することができる。
【００２８】
このように作業者が所望の組合せを選択してアクチュエータ１０を形成した後、図示しない電源に接続されたモータ２０を駆動させることにより、カップリング部材を介して該モータ２０の駆動軸と同軸に連結されたボールねじ２４が回転する。前記ボールねじ２４の回転に伴ってその螺回作用下にテーブル機構３０が直線状に移動する。以上のようにして、前記テーブル機構３０に連結された図示しないワーク等を搬送することができる。なお、本実施例に係るアクチュエータ１０は、ワークの重量が約５ｋｇ以下の軽量物を搬送する場合に好適に使用される。
【００２９】
ここで、本実施例の変形例を図６および図７に示す。この変形例は、夫々形状が異なる一組のサイドカバー５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂをフレーム１２に装着したものであり、その他の構成は図１に示すアクチュエータ１０と同一である。第１変形例に係るアクチュエータ１０ａでは、側面部が略平坦に形成された一組のサイドカバー５１ａ、５１ｂをフレーム１２に装着している。第２変形例に係るアクチュエータ１０ｂでは、夫々のサイドカバー５３ａ、５３ｂの側面に略平行に断面略Ｔ字状の長溝５５ａ、５５ｂを画成することにより、他の部材を連設して配置することが可能となる。なお、前記サイドカバー５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂは、以下に示す実施例においても同様にフレームに装着することが可能であり、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例に係るアクチュエータ６０を図８〜図１０に示す。なお、以下に示す実施例において、前記第１実施例に係るアクチュエータ１０と略同一の機能を営む構成要素については、単にその旨を明記するに止め、詳細な説明を省略する。
【００３１】
このアクチュエータ６０は、図２に示すフレーム１２に比較して若干短手方向に拡幅して形成されフレーム６２と、前記フレーム６２の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー６４ａ、６４ｂと、前記フレーム６２の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー６６、６７と、前記サイドカバー６４ａ、６４ｂの上面部に係合するトップカバー６８とを有する。
【００３２】
前記フレーム６２上には、モータ６３と、中空のブロック体からなり前記モータ６３の回転軸とボールねじ７０とを同軸に連結する連結ブロック７２と、前記ボールねじ７０の端部を回転自在に支持する軸受ブロック７４と、前記ボールねじ７０の回転作用下に前記連結ブロック７２と軸受ブロック７４との間を直線的に変位するテーブル機構７６とが設けられる。前記連結ブロック７２と軸受ブロック７４との間には、前記ボールねじ７０によって変位するテーブル機構７６を直線状に案内する一対のガイド部材７８ａ、７８ｂが設けられる。前記夫々のガイド部材７８ａ、７８ｂは、フレーム６２の上面に形成された段部８０に長手方向に沿って略平行に固着されている。
【００３３】
詳細には、図１０に示すように、フレーム６２の底面部には略同一且つ断面略Ｔ字状の溝部８２ａ、８２ｂが画成され、さらに、上面部と底面部との間には断面略長方形状の通路８４ａ、８４ｂ並びに正方形状の通路８６ａ、８６ｂが夫々長手方向に略平行して二条画成されている。フレーム６２の底面部に直交する両側面部には、サイドカバー６４ａ、６４ｂを取着するための係合溝８８ａ、８８ｂおよびねじ部材９０を螺入して前記サイドカバー６４ａ、６４ｂをフレーム６２に固定するための長溝９２が長手方向に沿って夫々画成されている。このフレーム６２は、軽金属の押し出し、または引き抜きにより成形される点が第１実施例と同様である。なお、フレーム６２の底面部に画成される断面略Ｔ字状の溝部８４ａ、８４ｂは図示しない他のフレーム、アクチュエータ等を連結するために使用され、通路８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂは配線用通路、流体用通路として用いられるものであり、この点も第１実施例と同様である。
【００３４】
フレーム６２の端部に取着される一方のエンドカバー６７の側面部には、ケーブル９４を取り出すための複数の孔部９６ａ〜９６ｄが画成されている。従って、前記孔部９６ａ〜９６ｄの中から所望の孔部を選択することにより、ケーブル９４の取り出し方向を選択することができる。前記フレーム６２に当接するサイドカバー６４ａ、６４ｂの一側面には、該フレーム６２の係合溝８８ａ、８８ｂに係合する略Ｌ字状の突起部９８ａ、９８ｂが設けられている。なお、前記突起部９８ａ、９８ｂをフレーム６２の係合溝８８ａ、８８ｂに挿入する方法は第１実施例と同様である。前記突起部９８ａ、９８ｂが設けられた側面とは反対側の側面には、サイドカバー６４ａ、６４ｂをフレーム６２に固定するためにねじ部材９０が螺入される長溝９２が画成されている。
【００３５】
テーブル機構７６は、ボールねじ７０の回転運動を直線運動に変換するボールねじブッシュ１００と、前記ボールねじブッシュ１００の両側面部に固着された一組のテーブルブロック１０２ａ、１０２ｂと、前記夫々のテーブルブロック１０２ａ、１０２ｂと夫々のガイド部材７８ａ、７８ｂとの間に介装され、各ガイド部材７８ａ、７８ｂ上を摺動する保持部材１０４ａ、１０４ｂとを含む。なお、テーブルブロック１０２ａ、１０２ｂの上面に画成される連結用の孔部５４並びに位置決め用の凹部５６は第１実施例と同様である。この場合、トップカバー６８の短手方向の両端部には、図９に示すように、その長手方向に沿って断面略台形状を呈する通路１０６ａ、１０６ｂが略平行に二条画成されている。
【００３６】
本実施例に係るアクチュエータ６０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、第１実施例に係るアクチュエータ１０と比較してその動作並びに作用効果が略同一である点は省略し、その異なる点についてのみ説明する。
【００３７】
本実施例に係るアクチュエータ６０が図１に示すアクチュエータ１０と異なる点は、フレーム６２が若干拡幅されて強固に形成されているとともに、テーブル機構７６を構成する一組のガイド部材７８ａ、７８ｂが所定間隔離間して略平行に二条画成されている点である。従って、フレーム６２並びにガイド部材７８ａ、７８ｂに対する剛性が増すことから、図１に示すアクチュエータ１０では搬送されるワークの重量が比較的軽量物であるのに対して、本実施例に係るアクチュエータ６０では、約３０ｋｇ以下のワークを好適に搬送することが可能となる。
【００３８】
なお、図１１に示すように、サイドカバー６４ａ、６４ｂ、エンドカバー６６、６７等をフレーム６２から取り外した状態で他の装置に設置して使用することができる点は、第１実施例と同様である。また、図１２並びに図１３に示すように、本実施例に係るアクチュエータ６０に対しても形状が異なる一組のサイドカバー１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ、１０９ｂを装着することができることは勿論である。
【００３９】
次に、本発明の第３実施例に係るアクチュエータ１１０を図１４〜図１６に示す。このアクチュエータ１１０は、図１０に示すフレーム６２と同様に強固に形成されたフレーム１１２と、前記フレーム１１２の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー１１４ａ、１１４ｂと、前記フレーム１１２の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー１１６、１１７と、前記サイドカバー１１４ａ、１１４ｂの上面部に係合するトップカバー１１８とを有する。
【００４０】
前記フレーム１１２上には、モータ１１９と、中空のブロック体からなり前記モータ１１９の回転軸とボールねじ１２０とを同軸に連結するカップリング部材１２１が収容された連結ブロック１２２と、軸受ブロック１２４と、テーブル機構１２６とが設けられる。前記連結ブロック１２２と軸受ブロック１２４との間には、前記ボールねじ１２０によって変位するテーブル機構１２６を直線状に案内する一対のガイド部材１２８ａ、１２８ｂが設けられる。前記夫々のガイド部材１２８ａ、１２８ｂは、フレーム１１２の上面に形成された段部１３０に長手方向に沿って略平行に固着されている。前記各ガイド部材１２８ａ、１２８ｂと断面略コの字状の各保持部材１２９ａ、１２９ｂとの間には、複数のベアリング部材１３１が配設されている。
【００４１】
フレーム１１２には略同一且つ断面略Ｔ字状の溝部１３２ａ、１３２ｂと、互いに線対称に位置する断面略長方形状の通路１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂが夫々長手方向に略平行に画成されている。フレーム１１２の両側面部には、サイドカバー１１４ａ、１１４ｂを取着するための係合溝１３８ａ、１３８ｂおよびビス１４０を挿入するための長溝１４２が長手方向に沿って夫々画成されている。
【００４２】
前記フレーム１１２に当接するサイドカバー１１４ａ、１１４ｂの一側面には、該フレーム１１２の係合溝１３８ａ、１３８ｂに係合する略Ｌ字状の突起部１４２ａ、１４２ｂが設けられている。なお、前記突起部１４２ａ、１４２ｂをフレーム１１２の係合溝１３８ａ、１３８ｂに挿入する方法は第１実施例と同様である。さらに、夫々のサイドカバー１１４ａ、１１４ｂの上下両端部には、長手方向に沿って略平行に通路１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂが画成されている。
【００４３】
テーブル機構１２６は、ボールねじ１２０の回転運動を直線運動に変換するボールねじブッシュ１４８と、前記ボールねじブッシュ１４８の両側面部に固着された一組のテーブルブロック１５０ａ、１５０ｂと、前記夫々のテーブルブロック１５０ａ、１５０ｂと夫々のガイド部材１２８ａ、１２８ｂとの間に介装され、各ガイド部材１２８ａ、１２８ｂ上を摺動する保持部材１２９ａ、１２９ｂとを含む。前述したように、保持部材１２９ａ、１２９ｂとガイド部材１２８ａ、１２８ｂとが摺接する部位には、複数のベアリング部材１３１が配設され、摩擦抵抗を減少させる。
【００４４】
なお、テーブルブロック１５０ａ、１５０ｂの上面に画成される連結用の孔部５４並びに位置決め用の凹部５６は第１実施例と同様であり、また、図６並びに図７に示すように、形状の異なる一組のカバーを選択的に装着することができることも同様である。
【００４５】
本実施例に係るアクチュエータ１１０は、基本的には以上のように構成され、第１、第２実施例に係るアクチュエータ１０、６０と比較して図１７に基づいて説明する。
【００４６】
アクチュエータ１１０では、高剛性のフレーム１１２とベアリング部材１３１を用いて摩擦抵抗を減少させ、テーブル機構１２６を変位させるモータ１１９の出力を２００〜２４０Ｗとすることにより、ワークの重量である積載荷重を６０ｋｇ以下とし、ストローク長が最大１０００ｍｍまで可能である。
【００４７】
このように、作業者は、種々の用途に応じて最適なアクチュエータ１０、６０、１１０を選択することができるとともに、設置環境に応じて各種のカバーを取捨選択して装着することが可能である。
【００４８】
次に、本発明の第４実施例に係るアクチュエータを図１８〜図２２に示す。本実施例に係るアクチュエータは、図１に示すアクチュエータ１０のボールねじ２４に代替してタイミングベルトによってテーブル機構を直線状に移動させる点で異なる。
【００４９】
アクチュエータ１６０は、長尺なフレーム１６２と、前記フレーム１６２に装着される一組のサイドカバー１６４ａ、１６４ｂ並びに一対のエンドカバー１６６、１６７と、前記フレーム１６２上をタイミングベルト１６８を介して直線状に変位するテーブル機構１７０と、前記フレーム１６２の一端側に配設され、連結されたモータ１７２の回転駆動下にタイミングベルト１６８を回動させるモータプーリユニット１７４と、前記フレーム１６２の他端部に配設され、タイミングベルト１６８に係合するアイドルプーリユニット１７６とを有する。なお、前記サイドカバー１６４ａ、１６４ｂ、エンドカバー１６６、１６７並びにトップカバー（図示せず）は、前記第１実施例とほぼ同様に構成され、その装着の方法も同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
前記テーブル機構１７０を構成するテーブルブロック１７８の内部には、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように、所定長のピッチによりベルト歯１８０が形成されたタイミングベルト１６８の一端部に噛合して挟持する挟持手段１８２ａ、１８２ｂが設けられている。前記タイミングベルト１６８は、一端部を始点とし、他端部を終点として離間して形成され、一端部および他端部が夫々挟持手段１８２ａ、１８２ｂによって挟持されている。この挟持手段１８２ａは、図２０Ａに示すように、前記タイミングベルト１６８の一側面を平板状の第１プレート１８４に係合させ、他側面をタイミングベルト１６８のベルト歯１８０の凹凸に第２プレート１８６の凸凹を噛み合わせ、前記タイミングベルト１６８の他側面を前記第２プレート１８６に係合させることにより、タイミングベルト１６８の一端部を挟持する。そして、この両プレート１８４、１８６をブロック体１８８に形成された凹部１９０および溝部１９２に夫々装着することによりタイミングベルト１６８を確実に挟持することが可能となる。なお、図２０Ｂは、同様にして、タイミングベルト１６８の一端部を挟持する場合の斜視図であり、タイミングベルト１６８の両側面を一対のプレート１８４ａ、１８６ａで挟持し、前記一方のプレート１８６ａに形成された凹凸と噛合し、ブロック体１８８ａによりタイミングベルト１６８を挟持することができる。なお、本実施例では、モータ１７２からの動力伝達部材としてタイミングベルト１６８を用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、スチールベルト、チェーン、ワイヤロープ等を用いることも可能である。より高精度の位置決めを行う場合には、ボールねじ、ストリングねじ、台形ねじ等の送りねじを使用するとよい。
【００５１】
次に、モータプーリユニット１７４は、図２１に示すように、凹部が画成されたギヤボックス１９４と、前記凹部にベアリング１９６ａ、１９６ｂを介して回転自在に配設され、傾斜部にギヤ歯が形成された第１ベベルギヤ１９８と、前記第１ベベルギヤ１９８に軸部を介して連結され、タイミングベルト１６８を支持するプーリ２００と、前記ギヤボックス１９４の四隅に画成された孔部２０２にねじ止めされるギヤボックスカバー２０４と、前記ギヤボックス１９４の側面部に連結され、前記第１ベベルギヤ１９８に噛合する第２ベベルギヤ２０６をモータ軸２０８により軸支し回転駆動するモータ１７２とから構成される。
【００５２】
このモータプーリユニット１７４では、第２ベベルギヤ２０６が連結されたモータ１７２の回転軸と、第１ベベルギヤ１９８を保持するプーリ２００の回転軸とを直交もしくは斜交させて噛合させている。前記噛合する第１および第２ベベルギヤ１９８、２０６は、速比が等しくてもよく、また異なるものでもよい。従って、モータ１７２を含むモータプーリユニット１７４全体をトップカバーから突出させることなく形成することが可能である。
【００５３】
また、前記ギヤボックス１９４の側面部に配設されるモータ１７２の反対側面部には前記テーブルブロック１７８が当接した際に、衝撃を緩和するためのダンパ２１０が設けられている。なお、前記ギヤボックス１９４およびモータ１７２は、第１および第２ベベルギヤ１９８、２０６同士の噛合精度を向上させるために、一体化すると好適である。また、モータ１７２は正確な同期駆動、位置制御を行うサーボモータ、ステッピングモータを使用すると好適である。
【００５４】
次に、前記テーブル機構１７０を間にしてモータプーリユニット１７４に対向する直線上に配設されるアイドルプーリユニット１７６は、図２２に示すように、基台を形成するプーリベース２１２と、前記プーリベース２１２の上面に画成された孔部２１４にねじ止めされるとともに、側部に画成された貫通孔２１６にボルト２１８を嵌合して連結され、略中央にベアリング２２０を配設するための円形状の貫通孔２２２が画成されたプーリボックス２２４とを含む。さらに、前記アイドルプーリユニット１７６は、前記ベアリング２２０を介してプーリボックス２２４に軸部を介して回転可能に配設され、タイミングベルト１６８を支持するプーリ２２６と、前記プーリ２２６の上面に突設する軸部２２８に係合するベアリング２３０を略中央の円形状の孔部２３２に嵌挿してプーリ２２６の回転を支持するとともに、略平行して突出するプーリボックス２２４の突部２３４にねじ止めされるプーリボックスカバー２３６とを有する。なお、プーリべース２１２の一方の突部に接合してテーブルブロック１７８に当接するダンパ２３８が設けられている。前記ボルト２１８は、タイミングベルト１６８の張力調整用ボルトである。プーリベース２１２の孔部２１４によりねじを介して仮止めされたアイドルプーリユニット１７６は、ボルト２１８を介してこれと平行に移動させ、適切な箇所で孔部２１４に嵌合するねじを増し締めし、固定される。
【００５５】
前記モータプーリユニット１７４およびアイドルプーリユニット１７６は、図１８に示すように、ベースプレート２１９を介してフレーム１６２の長手方向の両端側に対向して配設され、該モータプーリユニット１７４およびアイドルプーリユニット１７６の夫々のプーリ２００、２２６の外周面にタイミングベルト１６８が懸架される。前記モータプーリユニット１７４およびアイドルプーリユニット１７６の中間には、タイミングベルト１６８の回動に伴って矢印ＡまたはＢ方向に変位するテーブルブロック１７８が配設され、前記テーブルブロック１７８の底面部にはリニアガイド２２１に沿って摺動する摺接部材２２３が連結される。
【００５６】
本実施例に係るアクチュエータ１６０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。
【００５７】
先ず、モータプーリユニット１７４、テーブルブロック１７８、モータ１７２が連結されたアイドルプーリユニット１７６にタイミングベルト１６８を懸架し、ベースプレート２１９を介してフレーム１６２に固定する。
【００５８】
なお、一組のサイドカバー１６４ａ、１６４ｂ並びに一対のエンドカバー１６６、１６７は、設置環境に応じて作業者が選択してフレーム１６２に装着する。従って、図１９に示すように、前記サイドカバー１６４ａ、１６４ｂおよびエンドカバー１６６、１６７を装着することなく使用することも可能である。
【００５９】
そこで、図示しない電源に接続されたモータ１７２を駆動させる。前記モータ１７２の駆動により、モータ軸２０８に連結された第２ベベルギヤ２０６が回転する。前記第２ベベルギヤ２０６と直交または斜交して結合される第１ベベルギヤ１９８が回転することにより、該第１ベベルギヤ１９８に同軸に連結されたプーリ２００が回転する。前記プーリ２００の回転作用下に該プーリ２００の外周面に接合するタイミングベルト１６８が回転する。
【００６０】
このタイミングベルト１６８は、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように、夫々の端部が分離して挟持され、モータ１７２を正転／逆転させることにより、第１および第２ベベルギヤ１９８、２０６を介してテーブルブロック１７８をリニアガイド２２１に沿って変位させることが可能となる。前記テーブルブロック１７８の上面部に画成された孔部２３９にねじを介して他の部材を連結することができる。モータプーリユニット１７４側およびアイドルプーリユニット１７６側に設けられたダンパ２１０、２３８は、前記テーブルブロック１７８の直線往復運動による衝撃を緩和する機能を営むものである。
【００６１】
なお、本実施例に係るアクチュエータ１６０においても、第１実施例のアクチュエータ１０と同様に、形状の異なる種々のカバーを選択して装着することが可能である。
【００６２】
次に、本発明の第５実施例に係るアクチュエータ２４０を図２３〜図２６に示す。このアクチュエータ２４０は、図８に示すアクチュエータ６０にシリンダ２４２を組み込んで両者を一体化したものである。
【００６３】
このアクチュエータ２４０は、モータ６３、テーブル機構７６等を含むアクチュエータ部２４４と、前記アクチュエータ部２４４の外部に連設して設けられたバランサ部２４６とからなる。この場合、前記アクチュエータ部２４４は、図８に示すアクチュエータ６０と構成並びに動作が略同一であるため、同一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。
【００６４】
バランサ部２４６は、略角柱状のケーシング２４８内にシリンダ２４２の一端部が固定されて設けられる。すなわち、長尺なフレーム６２の短手方向の一方の側面部にプレート２５０を介して立方体状の連結ブロック２５２が固着され、前記連結ブロック２５２にシリンダ２４２の長手方向の一端部が固定されている。シリンダ２４２は、略円柱状のシリンダチューブ２５４内を往復動作するピストン（図示せず）を有し、長手方向の両端部に夫々圧力流体を供給、排出するためのポート２５６ａ、２５６ｂが設けられている。前記ピストンには外部に露出するピストンロッド２５８が連結され、前記ピストンロッド２５８の先端部には所定角度傾斜する連結板２６０が連結されている。前記連結板２６０の一端部はテーブル機構７６の一方のテーブルブロック１０２ａに固着されている。この場合、バランサ部２４６は、ポート２５６ａから供給される圧力流体の作用下にピストンロッド２５８が矢印ＸまたはＹ方向に変位することにより、同様に矢印ＸまたはＹ方向に変位するようにテーブル機構７６を駆動させるモータ６３を補助する機能を営む。従って、前記モータ６３に対する負荷が減少する。
【００６５】
本実施例に係るアクチュエータ２４０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。
【００６６】
このアクチュエータ２４０は、通常、略鉛直方向に立設した状態で使用し、モータ６３の駆動作用下にテーブル機構７６を略鉛直上下方向に移動させることによって前記テーブル機構７６によって支持されたワークを昇降させることができる。この場合、アクチュエータ２４０を立設した状態で使用することにより、モータ６３にはテーブル機構７６並びにワークの重量分の負荷がかかるが、前記重量分の負荷をシリンダ２４２の駆動力によって補助することにより、モータ６３の負担を軽減することができる。なお、アクチュエータ２４０は、略鉛直方向に立設した状態のみならず、所定角度傾斜した状態で使用することも可能である。
【００６７】
次に、本発明の第６実施例に係るアクチュエータ２７０を図２７〜図３１に示す。このアクチュエータ２７０は、モータの負荷を軽減する機能を営むシリンダがフレームの内部に一以上収納されている点に特徴がある。
【００６８】
このアクチュエータ２７０は、図３１に示すように、開口部２７２が画成され、底面部に断面略Ｔ字状の長溝２７４ａ、２７４ｂが画成されたフレーム２７６を有する。前記長溝２７４ａ、２７４ｂは、該アクチュエータ２７０を図示しない他の装置等に取り付けるためのものである。前記フレーム２７６の長手方向の両端部には、一対のエンドカバー２７８ａ、２７８ｂが連結され、一方のエンドカバー２７８ａには一対の管継手２８０ａ、２８０ｂが連結されている（図２８参照）。この場合、一方の管継手２８０ａは、大気側に開放されて圧力流体の排出用として機能するものであり、他方の管継手２８０ｂは、圧力流体の供給ポートとして機能するものである。なお、前記フレーム２７６には、後述するように、一方の管継手２８０ｂから導入された圧力流体を反対側のエンドプレート２８８まで流通させる通路２８１が貫通して画成されている（図３１参照）。
【００６９】
前記フレーム２７６の開口部２７２内には、図２９に示すように、所定間隔離間して互いに平行に配置された一組のシリンダチューブ２８２、２８４が設けられ、前記シリンダチューブ２８２、２８４の両端部には夫々エンドプレート２８６、２８８が気密に連結されている（図２８並びに図２９参照）。この場合、一方のエンドプレート２８６には、略中央に配置された一方の管継手２８０ａと各シリンダチューブ２８２、２８４内の室とを連通させる通路２９０が画成されている。他方のエンドプレート２８８には各シリンダチューブ２８２、２８４内の室に夫々連通する連通路２９２が設けられる。
【００７０】
さらに、フレーム２７６の開口部２７２内には、図２８並びに図２９に示すように、モータ２９４と、カップリング部材２９６を介してモータ２９４の回転軸とボールねじシャフト２９８とを同軸に連結するための連結ブロック３００と、ワークを搭載するためのテーブル機構３０２と、前記ボールねじシャフト２９８の一端部を軸支する軸受ブロック３０４とが配設される。なお、図２７並びに図３０に示すように、前記フレーム２７６の短手方向の両側面部には一組のサイドカバー３０６ａ、３０６ｂが装着され、さらに、上面部には、テーブル機構３０２が移動する間隙を除いて開口部２７２を閉塞するトップカバー３０８がエンドカバー２７８ａ、２７８ｂに連結される。
前記テーブル機構３０２は、図２９並びに図３０に示すように、一組のシリンダチューブ２８２、２８４間に配設され、フレーム２７６の長手方向に沿って該シリンダチューブ２８２、２８４の外周部を摺動するテーブルブロック３１０と、前記テーブルブロック３１０の湾曲する凹部に固着されるスライドブロック３１２と、前記テーブルブロック３１０の底面部に固定されるプレート３１４と、開口部２７２の底面に所定間隔離間して長手方向に沿って固着される一組のガイド部材３１６ａ、３１６ｂと、前記ガイド部材３１６ａ、３１６ｂとの摺接面が形成された摺動部材３１８ａ、３１８ｂとを含む。前記テーブルブロック３１０の両側部であって、各シリンダチューブ２８２、２８４の外周面に摺接する部位には、該シリンダチューブ２８２、２８４の長手方向に沿って断面略半円状の切欠部位が形成され、前記切欠部位には、断面略半円状を呈する永久磁石３２０が複数個並設された部材３２２が固着されている。なお、前記永久磁石３２０の形状は、その断面が略半円状に形成されているが、これに限定されるものではなく、シリンダチューブ２８２、２８４の外周の一部または全部を囲繞する形状であればよい。
【００７１】
一方、夫々のシリンダチューブ２８２、２８４の室内には、圧力流体に押圧されて前記室内を往復動作するピストン３２４が設けられている。各シリンダチューブ２８２、２８４の内壁を摺動変位するピストン３２４は、夫々略同一に構成されているため、以下、一方のピストン３２４を説明する。前記ピストン３２４には、略円盤状を呈する複数の永久磁石３２６が並設されている。この場合、本実施例に使用されるシリンダは、ピストン３２４にピストンロッドが連結されない、いわゆるロッドレスシリンダを採用しており、後述するように、前記ピストン３２４の変位は永久磁石３２０、３２６相互間による磁気作用を介してテーブル機構３０２に伝達される。なお、本実施例では、テーブルブロック３１０とピストン３２４の両方に永久磁石３２０、３２６を設けているが、いずれか一方を永久磁石で形成し、他方を磁性体で形成してもよいことは勿論である。さらに、前記永久磁石３２０、３２６に代替して電磁石を用いることにより、廉価に製造することができる利点がある。
【００７２】
この場合、ピストン３２４に設けられた永久磁石３２６は、第１磁石として機能するものであり、切欠部位に設けられた永久磁石３２０は、第２磁石として機能するものである。
本実施例に係るアクチュエータ２７０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。
【００７３】
本実施例に係るアクチュエータ２７０をエアーバランサとして機能させる場合について説明する。先ず、図示しない固定手段によってアクチュエータ２７０を略鉛直方向に立設した状態に固定する。この場合、図２８に示すように、管継手２８０ａ、２８０ｂが設けられたエンドカバー２７８ａ側を上方に向けて固定し、予め、一方の管継手２８０ｂにチューブ等を接続して、他方の管継手２８０ａは開放した状態とする。
【００７４】
そこで、前記チューブを介してアクチュエータ２７０に圧縮空気を導入するとともに、図示しない電源に接続されたモータ２９４を駆動させる。前記モータ２９４の回転駆動作用下にボールねじシャフト２９８が回転し、ボールねじの螺回作用下にテーブル機構３０２が矢印Ｘ方向に変位する。
【００７５】
一方、前記モータ２９４の駆動と同時に管継手２８０ｂから導入された圧縮空気は、一方のエンドプレート２８６の孔部を通過し、フレーム２７６に沿って画成された通路２８１を介して対向する反対側のエンドプレート２８８に供給される。そこで、前記エンドプレート２８８に供給された圧力流体は、連通路２９２によって分岐されて同時に一組のシリンダチューブ２８２、２８４内の室に供給される。前記供給された圧力流体によって押圧され、各シリンダチューブ２８２、２８４内のピストン３２４が矢印Ｘ方向に変位する。この場合、前記ピストン３２４に付着された複数の円盤状の永久磁石３２６は、その磁気作用によってテーブルブロック３１０の切欠部位に固着された複数の永久磁石３２０を引張する。従って、並列して配置された一組のシリンダチューブ２８２、２８４内の夫々のピストン３２４が矢印Ｘ方向に変位すると同時にテーブルブロック３１０を矢印Ｘ方向に引張する。
【００７６】
このように、前記テーブル機構３０２は、モータ２９４によって回転駆動されるボールねじシャフト２９８の螺回作用、並びにシリンダチューブ２８２、２８４内を移動するピストン３２４の磁界作用が併用されることによって、ともに矢印Ｘ方向に変位する。従って、前記テーブル機構３０２に搭載されるワークが重量物であっても、モータ２９４にかかる負荷が軽減されて好適にワークを矢印Ｘ方向に搬送することができる。さらに、例えば、モータ２９４に図示しないエンコーダを連結し、前記エンコーダからの信号に基づいて搬送位置を検出することにより、矢印Ｘ方向における所定位置で高精度な位置決めを行うことが可能となる。
【００７７】
このように、本実施例に係るアクチュエータ２７０は、モータ２９４と一組のロッドレスシリンダを共働させることにより、エアーバランサとして機能させることができるが、これに限定されるものではなく、アクチュエータ２７０を略水平に設置した状態において、モータ２９４またはシリンダのいずれか一方のみを駆動させることにより、ワークの搬送等を行うことができる。
【００７８】
なお、本実施例に係るアクチュエータ２７０は、フレーム２７６内の開口部２７２に並列に二本のシリンダチューブ２８２、２８４を配設して説明しているがこれに限定されるものではなく、一本以上あればよいことは勿論である。
【００７９】
次に、本発明の第７実施例に係るアクチュエータを図３２〜図３５に示す。
【００８０】
従来、モータの回転軸とボールねじとを、例えば、カップリング部材を介して連結することにより、前記モータの駆動力をテーブル機構に伝達している。前記モータの回転軸とボールねじとを連結する場合、前記回転軸とボールねじとを同軸に保持する連結ブロックが設けられている。また、前記カップリング部材は、前記モータの回転軸とボールねじとの軸心のズレを吸収するとともに、回転運動を直線運動に変換する際に発生する振動や、ボールねじがより長尺になるにつれて発生する特有の撓みを持った回転運動（いわゆる、縄跳び現象）等に起因する振動をモータ軸に伝達することを防止する機能を営む。
【００８１】
ところで、前記カップリング部材は回転する際に余分な慣性力が発生することから、例えば、サーボモータ等の高い動特性が要求されるモータでは、前記慣性力によって動特性が阻害されるという不都合がある。また、モータの小型・軽量化を図ることにより、アクチュエータ自体をよりコンパクトにして汎用性を向上させたい、という要請がある。
【００８２】
そこで、本実施例に係るアクチュエータでは、前記モータの回転軸と、テーブル機構を直線状に変位させる駆動軸とを一体化し、アクチュエータ自体の小型・軽量化を図ることができる点に特徴がある。
【００８３】
このアクチュエータ３３０は、外枠を形成し開口部３３２を除く側面部に断面略Ｔ字型の長溝３３４が略平行に画成されたフレーム３３６と、前記フレーム３３６の底部に配設された直動ガイド３３８と、ボールねじシャフト３４０の回転作用下に前記直動ガイド３３８に沿って直線状に変位するテーブル機構３４２と、前記フレーム３３６の一端部に連結されたモータ３４４とから構成される。
【００８４】
前記テーブル機構３４２は、直動ガイド３３８に沿って摺動する軸受部材３４６と、前記軸受部材３４６に固着されボールねじブッシュ３４８に嵌合するボールねじシャフト３４０の回転作用下に直線状に変位するテーブル３４９とを含む。
【００８５】
モータ３４４は、図３４に示すように、ケーシング３５０内に収納されるモータ部３５２とエンコーダ部３５４とから構成され、前記ケーシング３５０はブラケット部３５６が形成されたフレーム３５８並びにエンドカバー３６０を含む。前記ケーシング３５０内には、ボールねじシャフト３４０と一体成形されモータ軸として機能する駆動軸３６２が配設されている。前記駆動軸３６２はブラケット部３５６に支持された第１ベアリング部材３６４と、後述するエンコーダフレーム３６６によって支持された第２ベアリング部材３６８とによって保持される。
【００８６】
前記第１ベアリング部材３６４は、いわゆる深溝玉軸受として機能するものであり、その側面部には、第１ベアリング部材３６４を軸線方向に沿って支持するスプリングワッシャ３７０が設けられる。この第１ベアリング部材３６４並びにスプリングワッシャ３７０は、以下の機能を有する。
【００８７】
すなわち、本実施例における第１ベアリング部材３６４は、駆動軸３６２がケーシング３５０の外部に露出する部位に近接して配置され、駆動軸３６２に対する半径内方向の保持力を有することにより、永久磁石３７２とステータコイル３７４間のクリアランスを高精度に確保するとともに、ボールねじシャフト３４０の縄跳び現象等に起因する振動がモータ部３５２に伝搬されることを防止する機能を営む。
【００８８】
なお、モータ３４４の発熱に伴うフレーム３５８と駆動軸３６２との素材間の熱膨張量の差から発生する変位は、前記第１ベアリング部材３６４を側面から保持するスプリングワッシャ３７０が弾性変形して軸線方向に変位することにより吸収される。この結果、第１ベアリング部材３６４に対して軸線方向の応力が発生することを阻止することができる。
【００８９】
駆動軸３６２にはリング状のモータロータ３７６並びに永久磁石３７２が順次外嵌して夫々固着され、前記永久磁石３７２の外周面に対応するフレーム３５８の内壁面にはリング状のステータコイル３７４並びにステータ鉄心３７８が夫々固着されている。前記駆動軸３６２とモータロータ３７６とを固定するには、図示しない面取り部位に止めねじを係合させる、あるいは回り止め用キー溝、止め輪、カラー等により固定する方法がある。また、接着剤、シュパンリング等を用いる方法、あるいは駆動軸３６２に直接、磁石を装着した後、着磁させ、該駆動軸３６２とモータロータ３７６とを一体的に形成してもよい。
【００９０】
エンドカバー３６０の内壁にはエンコーダフレーム３６６が固着され、前記エンコーダフレーム３６６は、ベアリング押さえ３８０を介して第２ベアリング部材３６８を支持する。この場合、前記第２ベアリング部材３６８は、並列にボール３６９が配設された、いわゆる複列アンギュラ玉軸受を構成する。前記第２ベアリング部材３６８は、並列に配設されたボール３６９が軸線と直交する線に対して夫々所定角度傾斜して配設されていることから、軸線方向に対する荷重並びに前記軸線に直交する方向に対する荷重を吸収することができる。なお、前記第２ベアリング部材３６８は、他の組合せに係るアンギュラ玉軸受、組合せ円錐ころ軸受あるいは複列円錐ころ軸受等に代替してもよい。
【００９１】
前記エンコーダフレーム３６６には、所定間隔離間する一対の基板３８４ａ、３８４ｂがピン３８６を介して固定され、前記一対の基板３８４ａ、３８４ｂには夫々発光部および受光部からなる一対のフォトセンサ３８８ａ、３８８ｂが固着される。前記駆動軸３６２の一端部にはナット部材３９０が嵌合され、前記ナット部材３９０の外周部にドーナツ状のエンコーダディスク３９２が固定される。前記エンコーダディスク３９２には、図示しないスリットが画成され、発光部からの発光光を前記スリットを介して受光部で受光することにより、モータ３４４の回転速度、テーブル３４９の位置等を検出する。
【００９２】
本実施例に係るアクチュエータ３３０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。
【００９３】
先ず、モータ３４４にリード線を介して接続された図示しない電源を付勢することにより、前記モータ部３５２が駆動され、駆動軸３６２が所定方向に回転する。従って、前記モータ部３５２による回転運動は、駆動力伝達軸として機能するボールねじシャフト３４０を介してボールねじブッシュ３４８に伝達され、前記ボールねじシャフト３４０によって回転運動が直線運動に変換されてテーブル３４９を変位させる。
【００９４】
この場合、前記モータ３４４の作動中において、第１ベアリング部材３６４は、前述したように、ボールねじシャフト３４０に起因する振動を吸収して、該振動が駆動軸３６２に伝達されることを防止するため、モータ部３５２に損傷を与えることなく回転運動を安定して継続させることが可能となる。
【００９５】
また、前記回転運動に伴ってモータ部３５２が発熱し、フレーム３５８と駆動軸３６２との異なる素材間による熱膨張量の差によって、該フレーム３５８が駆動軸３６２の軸線方向に沿って変位する場合であっても、該変位をスプリングワッシャ３７０が軸線方向に弾性変形して吸収することができる。従って、第１ベアリング部材３６４に対して軸線方向の応力が負荷されることを阻止することができる。
【００９６】
次に、本発明の第８実施例に係るアクチュエータの概略構成図を図３５並びに図３６に示す。
【００９７】
このアクチュエータ４００は、図３３に示すアクチュエータ３３０と同様に、ボールねじ４０２とモータ軸４０４とを同軸に一体化して形成し、該アクチュエータ４００の小型化を図っている点が共通しているが、前記ボールねじ４０２の一端部にブレーキ機構が収納されたブレーキブロック４０６を設け、他端部に、例えば、アブソリュートエンコーダ、セミアブソリュートエンコーダ等のエンコーダ４０８、並びにモータ４１０がハウジング４１２内に収納された駆動制御部４１４をフレーム４１６に固定して設けている点で異なる。なお、前記ブレーキブロック４０６に近接してボールねじ４０２の一端部を軸支する軸受ブロック４１８がフレーム４１６に固設され、さらに、前記軸受ブロック４１８と駆動制御部４１４との間にテーブルブロック４２０が矢印方向に変位自在に配設される。前記駆動制御部４１４には、図３６に示すように、ボールねじ４０２の軸線方向に沿って配設され、モータ４１０の電源、制御信号並びにエンコーダ４０８によって検出される信号を外部に導出するためのバス線４２２ａ〜４２２ｄが設けられている。
【００９８】
前記ハウジング４１２内におけるモータ軸４０４の両端部には、ボールねじ４０２による振動がモータ軸４０４に対して伝達されることを阻止するための複列の第１ベアリング４２４並びに第２ベアリング４２６が設けられ、前記第１ベアリング４２４並びに第２ベアリング４２６によってモータ軸４０４を保持している。このように、駆動制御部４１４にバス線４２２ａ〜４２２ｄを設けることにより、個別に信号通路、配線通路等のスペースを設ける必要がなく、アクチュエータ４００のより一層のコンパクト化を図ることができる。
【００９９】
次に、本発明の第９実施例に係るアクチュエータの概略構成図を図３７〜図４０に示す。なお、図３５並びに図３６に示すアクチュエータ４００と略同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
このアクチュエータ４３０は、ボールねじ４３２の一端部側にリアルエンコーダが配設されたエンコーダブロック４３４並びに手動用のハンドル４３６を設け、前記ボールねじ４３２の他端部側に、ブレーキ機構４３８、クラッチ機構４４０、モータ４４２並びにエンコーダ４４４を含む一体化された駆動制御ブロック４４６を設けている。前記エンコーダブロック４３４および駆動制御ブロック４４６は、フレーム４１６に画成された長溝を介して固定される。
【０１０１】
前記駆動制御ブロック４４６にはターミナルブロック４４８が連設され、前記駆動制御ブロック４４６とターミナルブロック４４８は、夫々のブロックに設けられたバス線４２２ａ〜４２２ｄによって接続される。前記ターミナルブロック４４８に連結されたリード線４５０を介して図示しない外部の制御装置に接続される。
【０１０２】
この場合、図３８に示すように、駆動制御ブロック４４６とターミナルブロック４４８とを一体化したブロック４５２で形成してもよい。また、図３９に示すように、前記駆動制御ブロック４４６内に配設される各構成要素を複数のブロック毎に分割するとともに、前記分割された各ブロックを相互に着脱自在に形成することも可能である。すなわち、駆動制御ブロック４５４は、複列のベアリングが配設されるベアリングブロック４５６と、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック４５８と、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック４６０と、モータが配設されるモータブロック４６２と、エンコーダが配設されるエンコーダブロック４６４と、集中配線機構が設けられたターミナルブロック４６６とを含む。この場合、前記ターミナルブロック４６６には、ボールねじ４３２の軸線に直交する方向または軸線に沿った方向のうち、所望の方向を選択してインターフェースドライブ４６８を装着することが可能である。前記インターフェースドライブ４６８は、図４０に示すように、フレーム４７０の底面部に配設されたコネクタ４７２を介して外部に信号を導出することができる。このように各構成要素をブロック化することにより、所望のブロック体を連結構成することが可能となる。
【０１０３】
次に、本発明の第１０実施例に係るアクチュエータの概略構成図を図４１〜図４３に示す。
【０１０４】
このアクチュエータ４８０は、ボールねじ４８２の両端部をフレーム４８４に固定された一対の軸受ブロック４８６ａ、４８６ｂによって保持し、移動ブロック４８８が一対の軸受ブロック４８６ａ、４８６ｂ間を矢印ＸまたはＹ方向に変位自在に形成されている。前記移動ブロック４８８は一体化して形成され、前記移動ブロック４８８内にはモータ４９０、ベアリング４９２、エンコーダ４９４、ブレーキ機構４９６並びにクラッチ機構４９８が配設されている。このように、その両端部が固定されたボールねじ４８２に対して移動ブロック４８８が変位するように構成することにより、該ボールねじ４８２を回転させることによって発生する、いわゆる縄跳び現象を防止することが可能となる。なお、前記移動ブロック４８８に対する電源、信号等の供給は、図４２に示すように、フレーム４８４の上方に設けられたフレキシブル基板５００を介して行われる。この場合、前記フレキシブル基板５００と移動ブロック４８８とはソケットを介して接続される。なお、図４３に示すように、前記移動ブロック４８８に配設された各構成要素を着脱自在な複数のブロック４８８ａ〜４８８ｅに分離し、相互に着脱自在に連結して構成することも可能である。
【０１０５】
次に、本発明の第１１実施例に係るアクチュエータを図４４〜図４６に示す。
【０１０６】
このアクチュエータ５１０は、上方に突出して一体成形されたガイド部５１２ａ、５１２ｂを有するフレーム５１４と、前記フレーム５１４の短手方向の両側面部に装着される一組のサイドカバー５１６ａ、５１６ｂと、前記フレーム５１４の長手方向の両端部に装着される一対のエンドカバー５１８、５１９と、前記サイドカバー５１６ａ、５１６ｂの上面部に係合するトップカバー５２０とを含む。
【０１０７】
前記フレーム５１４には、モータ５２２と、モータ軸とボールねじシャフト５２４とをカップリング部材５２６を介して連結する連結ブロック５２８と、前記ボールねじシャフト５２４の一端部を軸支する軸受部材５３０と、前記モータ５２２の駆動作用下に矢印ＸまたはＹ方向に変位するテーブル機構５３２とが配設される。なお、図９に示すアクチュエータ６０と略同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０８】
本実施例に係るアクチュエータ５１０は、フレーム５１４の両端部に長手方向に沿って突出するガイド部５１２ａ、５１２ｂを該フレーム５１４と一体成形するとともに、前記各ガイド部５１２ａ、５１２ｂに対して断面略Ｌ字状の第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂ（図４６参照）を夫々固着し、一方、前記各ガイド部５１２ａ、５１２ｂの側面部に摺接する断面略台形状の第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂを夫々配設している点に特徴がある。
【０１０９】
すなわち、図９に示すアクチュエータ６０では、テーブル機構７６を構成するテーブルブロック１０２ａ、１０２ｂとフレーム６２との間にガイド部材７８ａ、７８ｂおよび断面略コの字状の保持部材１０４ａ、１０４ｂを介装して構成している。これに対して、本実施例に係るアクチュエータ５１０では、図４５に示すように、例えば、アルミニウム等の材料によってガイド部５１２ａ、５１２ｂとフレーム５１４とを同一部材で一体成形し、さらに前記第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂ並びに第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂに対し、夫々アルマイト処理を施すとともに、テフロン加工を施している。前記各第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂは夫々ガイド部５１２ａ、５１２ｂに固着され、一方、各第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂは夫々断面コの字状の保持部材５３８ａ、５３８ｂに固着されて各ガイド部５１２ａ、５１２ｂを側面から支持するように形成される。このように、予め特殊加工が施された第１サイドプレート５３４ａ、５３４ｂ並びに第２サイドプレート５３６ａ、５３６ｂを用いることによって、テーブル機構５３２が変位する際に生ずるガイド部５１２ａ、５１２ｂとの摩擦力を減少させることができ、耐用性を向上させることが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明に係るアクチュエータによれば、以下の効果が得られる。
【０１１４】
すなわち、作業者が設置環境、用途等に応じて、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックから任意のブロックを選択して用いることにより、従来、夫々個別に連結された各構成要素が一体化されるため、アクチュエータの小型化を図るとともに、各構成要素を相互に一体的に制御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実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示すアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図３】図１に示すアクチュエータの一部省略平面図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図１に示すアクチュエータから各種のカバーを取り除いた状態を示す斜視図でる。
【図６】図１に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図７】図１に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図１０】図８に示すアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図１１】図８に示すアクチュエータから各種のカバーを取り除いた状態を示す斜視図でる。
【図１２】図８に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図１３】図８に示すアクチュエータの変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図１５】図１４に示すアクチュエータからトップカバーを開成した状態の平面図である。
【図１６】図１４に示すアクチュエータのＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図１７】各種のアクチュエータの機能を比較した説明図である。
【図１８】本発明の第４実施例に係るアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図１９】図１８に示すアクチュエータの部分斜視図である。
【図２０】図２０Ａ並びに図２０Ｂは、本発明の実施例に係るタイミングベルトの把持手段を示す説明図である。
【図２１】本発明の実施例に係るモータプーリユニットの分解斜視図である。
【図２２】本発明の実施例に係るアイドルプーリユニットの分解斜視図である。
【図２３】本発明の第５実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２４】図２３に示すアクチュエータのトップカバーを開成した状態の平面図である。
【図２５】図２３に示すアクチュエータの部分分解斜視図である。
【図２６】図２４に示すアクチュエータのＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図２７】本発明の第６実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図２８】図２７に示すアクチュエータのトップカバーを開成した状態の平面図である。
【図２９】図２７に示すアクチュエータの部分斜視図である。
【図３０】図２７に示すアクチュエータのＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿った縦断面図である。
【図３１】図２７に示すアクチュエータのフレームを示す斜視図である。
【図３２】本発明の第７実施例に係るアクチュエータの斜視図である。
【図３３】図３２に示すアクチュエータの一部省略斜視図である。
【図３４】図３２に示すアクチュエータの断面図である。
【図３５】本発明の第８実施例に係るアクチュエータの概略構成断面図である。
【図３６】図３５に示すアクチュエータのＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図３７】本発明の第９実施例に係るアクチュエータの概略構成断面図である。
【図３８】図３７に示すアクチュエータの一部省略斜視図である。
【図３９】図３７に示すアクチュエータの変形例である。
【図４０】図３７に示すアクチュエータの変形例である。
【図４１】本発明の第１０実施例に係るアクチュエータの概略構成断面図である。
【図４２】図４１に示すアクチュエータの一部省略斜視図である。
【図４３】図４１に示すアクチュエータの変形例である。
【図４４】本発明の第１１実施例に係るアクチュエータの平面図である。
【図４５】図４４に示すアクチュエータのＸＸＸＸＶ−ＸＸＸＸＶ線に沿った縦断面図である。
【図４６】サイドプレートを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、６０、１１０、１６０、２４０、２７０、３３０、４００、４３０、４８０、５１０…アクチュエータ
１２、６２、１１２、１６２、２７６、４１６、４８４、５１４…フレーム
１４ａ、１４ｂ…サイドカバー １６、１７…エンドカバー
１８…トップカバー ２０…モータ
２２…カップリング部材 ２４…ボールねじ
２６…連結ブロック ２８…軸受ブロック
３０…テーブル機構 ３２…ガイド部材
３６ａ、３６ｂ…係合溝 ４６ａ、４６ｂ…突起部
４８…ボールねじブッシュ ５０ａ、５０ｂ…テーブルブロック
５２…保持部材 ５６…位置決め用凹部
Claims (1)
- 直線状に延在するフレームと、
モータの回転軸と一体化された駆動力伝達軸と、
前記駆動力伝達軸の軸線方向に沿って変位するテーブルブロックと、
少なくとも、ベアリングが配設されるベアリングブロック、ブレーキ機構が配設されるブレーキブロック、クラッチ機構が配設されるクラッチブロック、モータが配設されるモータブロック、エンコーダが配設されるエンコーダブロック等を含み、構成要素毎に複数のブロックに分割された駆動制御ブロックと、
前記駆動制御ブロックに連設されるターミナルブロックと、
を備え、前記分割された駆動制御ブロック間、および前記駆動制御ブロックと前記ターミナルブロックとの間を電気的に接続するバス線が設けられ、
前記ターミナルブロックにはインターフェースドライブが装着され、前記インターフェースドライブは、前記フレームに配設されたコネクタを介して外部に信号を導出するように設けられることを特徴とするアクチュエータ。
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