JP6943126B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

アクチュエータに用いることができるクランプ機構として、例えば、特許文献１に記載のクランプ機構が知られている。特許文献１に記載のクランプ機構は、軸部材と、軸部材に挿入されるブレーキピストン及び歩進用ピストンと、ブレーキピストン及び歩進用ピストンの間に配置された皿ばね状部材と、ブレーキピストンを正方向に付勢する付勢手段と、ブレーキピストンを逆方向に付勢する第１圧力室と、を有する。この構成では、付勢手段によって皿ばね状部材を狭圧することで軸部材をクランプする。また、第１圧力室に流体圧を入力することで軸部材をアンクランプする。

特開平９−１７４３５８号公報

特許文献１のクランプ機構は、ブレーキピストンと皿ばね状部材が軸部材の軸線方向に並んで配置されている。したがって、特許文献１のクランプ機構は、軸部材の軸線方向の寸法を小さくすることが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、軸線方向の寸法を小さく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。

本態様のアクチュエータは、軸部材と、前記軸部材が貫通するコレットと、前記軸部材が貫通するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダチューブと、前記ピストンを付勢する弾性部材と、を有するシリンダと、を備え、前記ピストンは、前記弾性部材によって前記コレットの外周面に接することで、前記コレットを前記軸部材に押し付けるチャック部を有するクランプ機構と、前記軸部材を軸線方向に移動可能であり、且つ、前記軸部材を回転可能な駆動部と、を備え、前記クランプ機構は、前記弾性部材が付勢する方向に前記ピストンが前記軸部材に沿って移動することで前記チャック部が前記コレットの外周面に接し、前記コレットを前記軸部材に対して押し付けるようにするとともに、前記シリンダチューブの内部に気体又は液体が供給されると前記ピストンは前記弾性部材による付勢に抗する方向に前記軸部材に沿って移動することで前記チャック部による前記コレットの前記軸部材に対する押し付けを解除して、前記コレットが前記軸部材から離れるように構成されている。

この構成によれば、弾性部材は、チャック部をコレットの外周面に接するように付勢することができる。そして、チャック部は、コレットを軸部材に押し付けて軸部材をクランプすることができる。また、チャック部は、コレットの外周面に接する構成であるため、該外周面と径方向において重なる。このような構成により、クランプ機構の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、シリンダチューブの内部に気体又は液体を供給することで、軸部材をアンクランプすることができる。また、この構成によれば、アクチュエータの軸線方向の寸法を小さくすることができる。

望ましい態様として、前記外周面は、前記チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、前記チャック部は、前記外周面と対向する傾斜面である。

この構成によれば、傾斜面は、シリンダチューブの内部へ気体又は液体が供給されていない場合に、テーパ面と面接触することができる。これにより、コレットの外周面とチャック部とが線接触、又は点接触する場合と比較して、コレットとチャック部との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。したがって、コレットが軸部材をクランプしている場合に、コレットの外周面とチャック部とが滑ることを抑制できる。

望ましい態様として、前記クランプ機構及び前記駆動部を収容するハウジングを備え、前記駆動部は、前記ハウジングに対して回転自在な第１ロータと、前記第１ロータの径方向外側に配置され、前記ハウジングに対して回転自在な第２ロータと、ナットと、スプライン外筒と、を有し、前記軸部材は、前記第１ロータを貫通して配置され、前記第１ロータから前記軸線方向の一方に突出する第１部分にネジ部を有し、前記第１ロータから前記軸線方向の他方に突出する第２部分に前記軸線方向に沿った溝部を有し、前記ナットは、前記ネジ部に螺合され、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記軸線方向に移動させ、前記スプライン外筒は、前記溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内し、かつ前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記第２ロータの回転軸の軸回り方向に回転させる。

この構成によれば、ナット及びスプライン外筒が第１ロータに対して回転軸の軸線方向の外側に配置されるため、第１ロータ及び第２ロータを径方向について小型化することができる。これにより、アクチュエータのフットプリントを小さくすることができる。

本発明によれば、軸線方向の寸法を小さくすることが可能なアクチュエータを提供することができる。

図１は、本実施形態のアクチュエータの部分断面図である。 図２は、図１における要部を示す要部断面図である。 図３は、回転軸と直交する平面による二軸一体型モータの断面図である。 図４は、図１における要部を示す要部断面図である。 図５は、図１における要部を示す要部断面図である。 図６は、アンクランプ状態のクランプ機構を示す要部断面図である。 図７は、図１に示す状態からネジ軸を上昇させた状態を示す図である。 図８は、本実施形態のアクチュエータの動作手順の一例を示すフローチャートである。

発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態のアクチュエータの部分断面図である。図１の断面は、回転軸ＡＸを含む平面による断面であるが、後述するナット５１の内部構成は、省略している。図１の断面において、固定部材の位置を示すため、適宜、他の断面がわかるように、部分断面が示されている。図２は、図１における要部（二軸一体型モータＭＰ）を示す要部断面図である。図３は、回転軸ＡＸと直交する平面による二軸一体型モータＭＰの断面図である。図４は、図１における要部（後述するスプライン外筒用ハウジング）を示す要部断面図である。図５は、図１における要部（後述するクランプ機構）を示す要部断面図である。図６は、アンクランプ状態のクランプ機構を示す要部断面図である。図７は、ネジ軸を上昇させた状態を示す図である。

図１に示すアクチュエータ１は、例えば、ピックアンドプレース装置として用いられる。アクチュエータ１は、ワークを移送するアーム部８０と、アーム部８０を駆動する二軸一体型モータ（駆動部）ＭＰと、二軸一体型モータＭＰに接続されたボールネジ５０及びボールスプライン６０と、クランプ機構１３０と、を有する。以下、Ｚ軸に平行な方向であって、二軸一体型モータＭＰからアーム部８０に向けた方向を上方とし、アーム部８０から二軸一体型モータＭＰに向けた方向を下方として説明する。

アーム部８０は、例えば、単一のアームのみを有する片持ちのアームである。アクチュエータ１は、例えば、アーム部８０の回転軸ＡＸをＺ方向に向けて図示略の支持台に固定されている。図１に示すように、アクチュエータ１は、アーム部８０をＺ方向（直動方向）に移動させてアーム部８０をＺ方向に上下させ、アーム部８０をＺ方向と直交する任意の平面内で、回転軸ＡＸの軸回り方向に回転あるいは回動させてワークを所望の位置に移送する。

図２に示すように、二軸一体型モータＭＰは、ステータ１０と、第１ロータ２０と、第２ロータ３０と、ハウジング４０と、第１回転検出部１０１と、第２回転検出部１０２と、を有する。ステータ１０、第１ロータ２０及び第２ロータ３０は、回転軸ＡＸを中心として、互いに同軸に配置されている。ステータ１０は、第１ロータ２０と第２ロータ３０との間に配置されている。例えば、第１ロータ２０は、ステータ１０の径方向内側に配置され、ステータ１０に対して相対回転する。第２ロータ３０は、ステータ１０の径方向外側に配置され、ステータ１０に対して相対回転する。

図３に示すように、ステータ１０は、ステータコア１１と、第１励磁コイル１２と、第２励磁コイル１３と、を有する。ステータ１０は、回転軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。ステータコア１１は、筒状のバックヨーク１５と、バックヨーク１５の径方向内側に配置された複数の第１ティース１４と、バックヨーク１５の径方向外側に配置された複数の第２ティース１６と、を有する。

複数の第１ティース１４は、バックヨーク１５の内周に沿って並んでいる。複数の第１ティース１４は、バックヨーク１５と接続されている。第１励磁コイル１２は、第１ティース１４の周りに巻き回されている。第１励磁コイル１２は、第１ドライバ１２１と電気的に接続されている。第１ドライバ１２１は、第１励磁コイル１２に第１駆動電流Ｉ１を供給することにより、第１ロータ２０を駆動する。

第１励磁コイル１２を励磁させて得られる回転磁界は、例えば３相である。第１励磁コイル１２には、駆動信号の各位相が１２０°ずれたＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用の励磁コイルが含まれる。

複数の第２ティース１６は、バックヨーク１５の外周に沿って並んでいる。複数の第２ティース１６は、バックヨーク１５と接続されている。第２励磁コイル１３は、第２ティース１６の周りに巻き回されている。第２励磁コイル１３は、第２ドライバ１２２と電気的に接続されている。第２ドライバ１２２は、第２励磁コイル１３に第２駆動電流Ｉ２を供給することにより、第２ロータ３０を駆動する。

第２励磁コイル１３を励磁させて得られる回転磁界は、例えば３相である。第２励磁コイル１３には、駆動信号の各位相が１２０°ずれたＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用の励磁コイルが含まれる。

第１ドライバ１２１と第２ドライバ１２２は、コントローラー１２０と電気的に接続されている。コントローラー１２０は、第１ドライバ１２１と第２ドライバ１２２とを独立して制御する。コントローラー１２０は、第１駆動電流Ｉ１の電流量と第２駆動電流Ｉ２の電流量とを独立に制御する。第１駆動電流Ｉ１の電流量によって、第１ロータ２０の回転角が制御される。第２駆動電流Ｉ２の電流量によって、第２ロータ３０の回転角が制御される。コントローラー１２０は、第１ロータ２０の回転角と第２ロータ３０の回転角とを独立に制御する。

複数の第１ティース１４の軸方向長さは、複数の第２ティース１６の軸方向長さより、長い。この構造により、第１駆動電流Ｉ１の電流量と、第２駆動電流Ｉ２の電流量とが同じでも、第１ロータ２０のトルクが、第２ロータ３０のトルクよりも極端に小さくならない。第１駆動電流Ｉ１の電流量と、第２駆動電流Ｉ２の電流量とが同じ場合、第１ロータ２０のトルクが、第２ロータ３０のトルクよりも小さくなるように、複数の第１ティース１４の軸方向長さを、複数の第２ティース１６の軸方向長さより長くする。これにより、コントローラー１２０は、第１ロータ２０と、第２ロータ３０とを独立して制御しやすくなる。

図２に示すように、第１ロータ２０は、第１ロータブラケット２１と、永久磁石によって構成された第１ロータコア２２と、後述のナット５１に連結される連結ブラケット２３、２４を有する。図３に示すように、第１ロータブラケット２１は、回転軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。第１ロータブラケット２１は、内径側の円筒出力軸とも言える。第１ロータ２０の内径は、後述のナット５１及びスプライン外筒６１の外形よりも小さくなっている。

第１ロータコア２２は、Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部とを有する。Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部は、回転方向に交互に等間隔で配置されている。第１ロータコア２２は、第１励磁コイル１２が第１ティース１４に励磁した回転磁界に応じて回転する。第１ロータコア２２は、第１ロータブラケット２１の外周面に貼り付けられてもよいし、第１ロータブラケット２１の内部に埋め込まれてもよい。

図２に示すように、連結ブラケット２３は、筒状に形成され、第１ロータブラケット２１の内周側に配置されている。連結ブラケット２３は、Ｚ方向下側の端部に形成されたフランジ部２３ａと、緩衝部材２３ｂと、を有する。緩衝部材２３ｂは、フランジ部２３ａのＺ方向上側の面に配置されている。緩衝部材２３ｂは、例えば、弾性体のゴムである。本実施形態において、連結ブラケット２３は、第１ロータブラケット２１の上端に固定され、第１ロータブラケット２１の内周に沿って下方に延びている構成である。連結ブラケット２４は、連結ブラケット２３の下端に固定され、連結ブラケット２３から下方に延びている構成である。したがって、第１ロータブラケット２１から後述のナット５１までの間は、第１ロータブラケット２１の上端から内側下方に折り返されるように連結ブラケット２３、２４が連結された構成となっている。

第２ロータ３０は、第２ロータブラケット３１と、永久磁石によって構成された第２ロータコア３２とを有する。第２ロータブラケット３１は、第２ロータコア３２の外周側に配置されている。図３に示すように、第２ロータブラケット３１は、回転軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。第２ロータブラケット３１は、外径側の円筒出力軸とも言える。

第２ロータコア３２は、Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部とを有する。Ｎ極のマグネット部とＳ極のマグネット部は、回転方向に交互に等間隔で配置されている。第２ロータコア３２は、第２励磁コイル１３が第２ティース１６に励磁した回転磁界に応じて回転する。第２ロータコア３２は、第２ロータブラケット３１の内周面に貼り付けられてもよいし、第２ロータブラケット３１の内部に埋め込まれてもよい。

図２に示すように、第１軸受２５は、第１ティース１４及び第１励磁コイル１２と、Ｚ方向において重ならない位置に配置されている。第１軸受２５は、バックヨーク１５と、第１ロータブラケット２１との間にあり、第１ロータ２０を回転自在に支持している。第１軸受２５は、軸受２５ａ及び軸受２５ｂを有する複数組み合わせ軸受である。バックヨーク１５内には、径方向内側と、径方向外側とを分ける非磁性のスリットを設けることが望ましい。第１軸受２５は、第１ロータブラケット２１の外周にある突起部で位置決めされ、固定されている。

第２軸受３５は、第２ティース１６及び第２励磁コイル１３と、Ｚ方向において重ならない位置に配置されている。第２軸受３５は、バックヨーク１５と、第２ロータブラケット３１との間にあり、第２ロータ３０を回転自在に支持している。第２軸受３５は、軸受３５ａ及び軸受３５ｂを有する複数組み合わせ軸受である。第２軸受３５は、第２ロータブラケット３１の内周にある突起部で位置決めされ、固定されている。

第１回転検出部１０１は、第１軸受２５とＺ方向において重ならない位置に設けられている。第１回転検出部１０１は、ハウジング４０に対する第１ロータブラケット２１の回転角を検出し、コントローラー１２０（図３参照）に供給する。

第１回転検出部１０１は、例えば、レゾルバである。第１回転検出部１０１は、レゾルバステータ１０１ａと、レゾルバロータ１０１ｂと、を有する。レゾルバロータ１０１ｂは、第１ロータブラケット２１の外周面に固定されている。レゾルバステータ１０１ａは、レゾルバロータ１０１ｂの径方向において対向する位置に配置される。コントローラー１２０は、第１ロータ２０において所望の回転角を得られるように、第１回転検出部１０１の検出結果に基づいて第１駆動電流Ｉ１の電流量を調節する。

第２回転検出部１０２は、第２軸受３５とＺ方向において重ならない位置に設けられている。第２回転検出部１０２は、ハウジング４０に対する第２ロータブラケット３１の回転角を検出し、コントローラー１２０（図３参照）に供給する。

第２回転検出部１０２は、例えば、レゾルバである。第２回転検出部１０２は、レゾルバロータ１０２ａと、レゾルバステータ１０２ｂと、を有する。レゾルバロータ１０２ａは、第２ロータブラケット３１の内周面に固定されている。レゾルバロータ１０２ａは、レゾルバステータ１０２ｂの径方向において対向する位置に配置されている。コントローラー１２０は、第２ロータ３０において所望の回転角を得られるように、第２回転検出部１０２の検出結果に基づいて第２駆動電流Ｉ２の電流量を調節する。

第１回転検出部１０１と、第２回転検出部１０２とは、円環板状のカバー９９で覆われている。円環板状のカバー９９は、異物が第１回転検出部１０１と、第２回転検出部１０２との周囲に侵入しないよう、抑制している。

ボールネジ５０は、ナット５１と、ネジ軸（第１部分）５２と、不図示の転動体とを有する。ナット５１は、第１ロータブラケット２１の下方に配置されている。つまり、ナット５１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の下方の外側に配置されている。ナット５１は、第１ロータ２０と同軸に配置され、第１ロータ２０の回転とともに回転する。図１に示すように、ナット５１は、フランジ部５１ａを有する。フランジ部５１ａは、固定部材５１ｂにより連結ブラケット２４に固定されている。ナット５１は、当該連結ブラケット２４と、連結ブラケット２３とを介して第１ロータブラケット２１に連結されている。例えば、第１ロータブラケット２１と連結ブラケット２３との間は、固定部材２６で固定されている。また、連結ブラケット２３と連結ブラケット２４との間は、固定部材２７で固定されている。固定部材２６、２７としては、例えばボルト等が用いられる。ナット５１は、連結ブラケット２３、２４により、第１ロータブラケット２１と一体に設けられる。したがって、ナット５１は、第１ロータ２０が回転する場合、第１ロータ２０と一体で回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。

ネジ軸５２は、第１ロータ２０から下方に突出している。ネジ軸５２は、外周面にネジ山が形成されたネジ部５２ａと、被クランプ部５２ｂとを備える。ネジ部５２ａには、ナット５１が螺合している。ナット５１が回転すると、回転に応じてネジ軸５２が軸方向（Ｚ方向）に移動する。ナット５１の内部には、転動体が配置される。被クランプ部５２ｂは、ネジ部５２ａのネジ山よりも外径が小さい。

ネジ軸５２の下端部には、ストッパ５３がナット５４によって取り付けられている。ストッパ５３は、円環形状の部材である。ストッパ５３は、ネジ軸５２に挿入されている。ストッパ５３のＺ方向上側には、円環形状の緩衝部材５３ａが配置されている。緩衝部材５３ａは、例えば、弾性体のゴムである。緩衝部材５３ａ及びストッパ５３の外径ｒ２は、フランジ部１５０ａの内径ｒ１よりも大きい。したがって、ストッパ５３は、ネジ軸５２が所定の長さだけ上昇した場合に、緩衝部材５３ａを介してフランジ部１５０ａと接する。これにより、ストッパ５３は、ネジ軸５２が所定の長さを超えて上昇することを規制できる。

ボールスプライン６０は、スプライン外筒６１と、シャフト（第２部分）６２と、不図示の転動体とを有する。スプライン外筒６１は、第２ロータブラケット３１の上方に配置されている。つまり、スプライン外筒６１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の上方の外側に配置されている。スプライン外筒６１は、第２ロータ３０と同軸に配置され、第２ロータ３０の回転とともに回転する。スプライン外筒６１は、連結ブラケット３３を介して第２ロータブラケット３１に連結されている。例えば、第２ロータブラケット３１と連結ブラケット３３との間は、固定部材３６で固定されている。固定部材３６としては、例えばボルト等が用いられる。スプライン外筒６１は、連結ブラケット３３により、第２ロータブラケット３１と一体に設けられる。したがって、スプライン外筒６１は、第２ロータ３０が回転する場合、第２ロータ３０と一体で回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。

スプライン外筒６１の上端には、連結ブラケット３４が配置されている。連結ブラケット３４は、固定部材３７により連結ブラケット３３に固定されている。固定部材３７としては、例えばボルト等が用いられる。

図１に示すように、シャフト６２は、第１ロータ２０から上方に突出している。シャフト６２は、スプライン外筒６１の内径側に挿入されている。シャフト６２は、下端側が連結部５６を介してネジ軸５２と一体に連結されている。本実施形態においては、ネジ軸５２とシャフト６２とが連結部５６において圧入され、一体となって軸部材ＳＦを構成している。図２に示すように、連結部５６には、ネジ軸５２とシャフト６２とを圧入する際に空気を逃がす孔部５６ａが設けられる。図４に示すように、シャフト６２は、回転軸ＡＸの軸線方向に平行な溝部６２ａが周方向に複数並んで設けられる。シャフト６２は、上端に縮径部６２ｂを有する。縮径部６２ｂは、後述のアーム取り付け部材７０に固定される。

また、スプライン外筒６１の内周面には、シャフト６２の溝部６２ａに対応した凸部が周方向に複数並んで設けられる。シャフト６２の溝部６２ａにスプライン外筒６１の凸部が挿入されることにより、回転軸ＡＸの軸回り方向におけるスプライン外筒６１とシャフト６２との相対移動が規制され、かつ、回転軸ＡＸの軸線方向におけるスプライン外筒６１とシャフト６２との相対移動が許容される。このため、スプライン外筒６１が回転する場合、回転に応じてシャフト６２が軸方向（Ｚ方向）に移動する。また、スプライン外筒６１を回転させない状態でナット５１の回転によりネジ軸５２が回転軸ＡＸの軸線方向に移動する場合、シャフト６２がネジ軸５２と共に軸線方向に移動する。スプライン外筒６１の内部には、転動体が配置される。

ハウジング４０は、モータ用ハウジング４１と、ナット用ハウジング４２と、スプライン外筒用ハウジング４３とを有する。モータ用ハウジング４１は、例えば円筒状に形成され、二軸一体型モータＭＰを収容する。

ナット用ハウジング４２は、フランジ部４２ａと、筒状部４２ｂと、を有する。図２に示すように、フランジ部４２ａは、円環状に形成され、固定部材４４によりモータ用ハウジング４１の下端に固定される。フランジ部４２ａには、ステータコア固定ハウジング１７を固定する固定部材４５が取り付けられる。固定部材４５により、ステータコア１１がハウジング４０に対して固定される。筒状部４２ｂは、フランジ部４２ａの内周から下方に延びている。図１に示すように、筒状部４２ｂは、ボールネジ５０のナット５１を収容する。

また、図２に示すように、ナット用ハウジング４２は、連結ブラケット２４との間で第３軸受２８を保持する。第３軸受２８は、ナット５１を回転自在に支持している。第３軸受２８は、例えば、転がり軸受である。第３軸受２８は、ウェーブワッシャ２９ａ及び押さえ部材２９ｂを介してフランジ部４２ａに支持されている。第３軸受２８は、ウェーブワッシャ２９ａ及び押さえ部材２９ｂにより、筒状部４２ｂ側に押し付けられている。例えば、アーム部８０により物体を支持し、アーム部８０及び物体の荷重の重心が回転軸ＡＸと一致しない場合又はアーム部８０及び物体の回転モーメントを受ける場合には、軸部材ＳＦが回転軸ＡＸに対して傾く方向に力を受ける可能性がある。これに対して、第３軸受２８がウェーブワッシャ２９ａ及び押さえ部材２９ｂを介してナット用ハウジング４２及び固定台ＳＴで径方向に支持されているので、回転軸ＡＸの軸線方向に直交する方向へのナット５１の変位又は振動が抑制される。

図１に示すように、スプライン外筒用ハウジング４３は、フランジ部４３ａと、第１筒状部４３ｂと、第２筒状部４３ｃとを有する。フランジ部４３ａは、円環状に形成され、固定部材４６によりモータ用ハウジング４１の上端に固定される。図２に示すように、フランジ部４３ａは、固定部材４７により、固定台ＳＴに固定される。フランジ部４３ａが固定台ＳＴに固定されることにより、アクチュエータ１が固定台ＳＴに固定される。

図１に示すように、第１筒状部４３ｂは、円筒状に形成され、フランジ部４３ａの内周から上方に延びている。第１筒状部４３ｂは、ボールスプライン６０のスプライン外筒６１を収容する。図４に示すように、第１筒状部４３ｂは、第１段部４３ｄ及び第２段部４３ｅを介して第２筒状部４３ｃに接続される。

図４に示すように、第１筒状部４３ｂは、第１段部４３ｄにおいて、連結ブラケット３４との間で第４軸受３８を保持する。第４軸受３８は、スプライン外筒６１を回転自在に支持している。第４軸受３８は、例えば、転がり軸受である。第４軸受３８は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂを介して第２段部４３ｅに支持されている。第４軸受３８は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂにより、連結ブラケット３４側に押し付けられている。また、第４軸受３８は、スプライン外筒用ハウジング４３及び固定台ＳＴ（図１参照）で径方向に支持されている。例えば、アーム部８０により物体を支持し、アーム部８０及び物体の荷重の重心が回転軸ＡＸと一致しない場合又はアーム部８０及び物体の回転モーメントを受ける場合には、軸部材ＳＦが回転軸ＡＸに対して傾く方向に力を受ける可能性がある。これに対して、第４軸受３８がウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂを介してスプライン外筒用ハウジング４３及び固定台ＳＴで径方向に支持されているので、回転軸ＡＸの軸線方向に直交する方向へのスプライン外筒６１の変位又は振動が抑制される。

図４に示すように、第２段部４３ｅには、エア供給部４３ｆが設けられる。エア供給部４３ｆは、エアパージ用のエア継手を取り付け可能である。エア供給部４３ｆは、外部と、第２筒状部４３ｃとシャフト６２との間に形成される空間との間を連通する。エア供給部４３ｆには、閉塞用のボルト４３ｇが設けられている。ボルト４３ｇは、エア供給部４３ｆに着脱可能に取り付けられる。ボルト４３ｇは、エア供給部４３ｆに埃等の異物が入らないように閉塞する。

第２筒状部４３ｃは、円筒状に形成され、第１筒状部４３ｂの上端から上方に延びている。第２筒状部４３ｃは、第１筒状部４３ｂよりも径が小さい。第２筒状部４３ｃは、シャフト６２の外周面の一部を覆うように配置される。例えば、図１に示すように、回転軸ＡＸの軸線方向についての第２筒状部４３ｃの寸法は、軸部材ＳＦが最も下端に配置された状態で、第２筒状部４３ｃの上端と軸部材ＳＦの上端（シャフト６２の上端）とが面一状態となるように設定される。

アーム取り付け部材７０は、シャフト６２の先端（上端）に連結される。アーム取り付け部材７０は、連結部７１と、筒状部７２と、蓋部７３とを有する。連結部７１は、シャフト６２の縮径部６２ｂに連結される。連結部７１は、縮径部６２ｂを貫通させる貫通部７１ａと、連結部材７４を挿入する凹部７１ｂと、アーム部８０を取り付けるアーム取り付け面７１ｃと、蓋部７３を取り付ける蓋部取り付け面７１ｄとを有する。

貫通部７１ａは、縮径部６２ｂの形状に対応して形成される。凹部７１ｂは、貫通部７１ａに縮径部６２ｂを挿入した状態において、縮径部６２ｂとの間に空間を形成する。この空間には、連結部材７４が配置される。連結部材７４は、対向する等しい傾斜のテーパ面が形成された凹状部材７４ａ及び凸状部材７４ｂを有する。凹状部材７４ａは、環状に形成され、凹部７１ｂの内周に接して配置される。凸状部材７４ｂは、環状に形成され、凹部７１ｂの内側に挿入される。凸状部材７４ｂの内周は、縮径部６２ｂの外周に接して配置される。連結部材７４は、固定部材７５により凸状部材７４ｂが凹状部材７４ａの内側に圧入されて固定される。これにより、凹部７１ｂの内周と凹状部材７４ａの外周との間、凹状部材７４ａのテーパ面と凸状部材７４ｂのテーパ面との間及び凸状部材７４ｂの内周と縮径部６２ｂの外周との間が、互いに押し付け合った状態となる。そのため、凹部７１ｂ、凹状部材７４ａ、凸状部材７４ｂ及び縮径部６２ｂの間にそれぞれ摩擦力が生じる。この摩擦力により、アーム取り付け部材７０が縮径部６２ｂに一体で連結される。

アーム取り付け面７１ｃは、アーム部８０が取り付けられる。アーム取り付け面７１ｃには、アーム部８０を固定するための不図示の固定部材を挿入する挿入孔７１ｅが設けられている。蓋部取り付け面７１ｄは、後述の蓋部７３が取り付けられる。

筒状部７２は、円筒状に形成され、連結部７１からスプライン外筒６１側（下方）に延びた状態で設けられる。筒状部７２は、スプライン外筒用ハウジング４３の第２筒状部４３ｃよりも回転軸ＡＸの径方向外側に配置され、第２筒状部４３ｃの先端（上端）を収容する。筒状部７２は、下端部に段部７２ａを有する。段部７２ａは、内周面の下端が拡径された構成である。段部７２ａには、シール部７７が配置される。シール部７７は、筒状部７２とスプライン外筒用ハウジング４３の第２筒状部４３ｃとの間に形成される隙間７２ｂを封止する。シール部７７としては、例えば、断面視でＵ字状又はコ字状の部材をリング状に形成した構造等が挙げられる。シール部７７は、例えば、弾性変形可能な材料を用いて形成される。シール部７７は、弾性変形した状態で、段部７２ａの内周面と第２筒状部４３ｃの外周面との間に配置される。シール部７７により、シャフト６２が外部から保護された状態となる。なお、段部７２ａの下端部には、内側に突出する突起部が形成される。この突起部により、シール部７７の落下が抑制される。また、電源遮断時においては、シール部７７のシール抵抗により、シャフト６２（軸部材ＳＦ）の回転が抑制される。

また、図１及び図４に示すように、筒状部７２と第２筒状部４３ｃとの間に円筒状の隙間７２ｂが形成される。この隙間７２ｂにより、シャフト６２と外部との間にラビリンス構造が形成されるため、防塵性及び防水性が高められる。

蓋部７３は、ボルト等の固定部材７６により連結部７１の蓋部取り付け面７１ｄに取り付けられる。蓋部７３は、シャフト６２の縮径部６２ｂを外部環境から保護する。

図５に示すように、クランプ機構１３０は、軸部材ＳＦと、コレット１３２と、シリンダ１３４と、を含む。図５に示すように、コレット１３２は、径方向に変形可能な把持部１３２Ａと、略筒形状のフランジ部１３２Ｂと、を備える。把持部１３２Ａには、Ｚ方向にスリ割りが４つ形成されている。図５に示す断面図は、該スリ割りに沿って切断した断面を示している。スリ割りは、周方向に９０度ずつ異なる位置に形成されている。これにより、把持部１３２Ａは、径方向に弾性変形が可能となる。なお、スリ割りの数、形状及び位置は、特に限定されない。スリ割りは、把持部１３２Ａが径方向に弾性変形可能となるように、形成されていればよい。

コレット１３２には、ネジ軸５２が挿入される。コレット１３２は、第１テーパ面１３２ａと、第２テーパ面１３２ｂと、凹部１３２ｃと、内周面１３２ｄと、を備える。第１テーパ面１３２ａは、把持部１３２Ａの外周面である。第１テーパ面１３２ａは、Ｚ方向下側に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面である。つまり、第１テーパ面１３２ａは、略円錐面の形状である。

第２テーパ面１３２ｂは、フランジ部１３２ＢのＺ方向上側の外周面である。第２テーパ面１３２ｂは、Ｚ方向上側に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面である。つまり、第２テーパ面１３２ｂは、略円錐面の形状である。凹部１３２ｃは、フランジ部１３２Ｂの外周面に形成された溝である。凹部１３２ｃは、Ｚ方向において、第１テーパ面１３２ａと第２テーパ面１３２ｂとの間に形成される。内周面１３２ｄは、ネジ軸５２の被クランプ部５２ｂと対向する面である。コレット１３２は、ネジ軸５２が軸方向に最大限移動した場合でも内周面１３２ｄがネジ軸５２の被クランプ部５２ｂと対向するように配置されている。

図５に示すように、シリンダ１３４は、ピストン１３６と、シリンダチューブ１３８と、第１シール部材１６０と、第２シール部材１６２と、を備える。また、シリンダ１３４は、気体供給部１６３と、固定部材１４４と、ストッパ部１４６と、ネジ軸用ハウジング１５０と、ばね１５６と、を備える。

ピストン１３６には、軸部材ＳＦが挿入される。ピストン１３６は、傾斜面１３６ａと、第１外側面１３６ｂと、第２外側面１３６ｃと、溝部１３６ｄと、下面１３６ｅと、凹部１３６ｆと、上面１３６ｇと、を備える。

傾斜面１３６ａは、ピストン１３６のＺ方向上側の内周面である。傾斜面１３６ａは、Ｚ方向上側に向かうにつれて径が大きくなるように傾斜している。傾斜面１３６ａは、Ｚ方向において第１テーパ面１３２ａと重なる。このような構成により、傾斜面１３６ａは、ピストン１３６がＺ方向上側に移動した場合に第１テーパ面１３２ａと接触できる。そして、傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａと接触した場合に、第１テーパ面１３２ａを径方向内側に押圧できる。すなわち、傾斜面１３６ａは、把持部１３２Ａを径方向内側に押圧可能なチャック部である。傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａと対向する。すなわち、傾斜面１３６ａと第１テーパ面１３２ａとは、略同じ傾きを有する。傾斜面１３６ａは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。これにより、ピストン１３６及びコレット１３２が占有する空間の軸線方向の寸法を小さくすることができる。

第１外側面１３６ｂ及び第２外側面１３６ｃは、ピストン１３６の外側面である。第１外側面１３６ｂは、第２外側面１３６ｃよりもＺ方向上側に位置する。第２外側面１３６ｃは、第１外側面１３６ｂよりも径が大きい。第１外側面１３６ｂ及び第２外側面１３６ｃは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。溝部１３６ｄは、第１外側面１３６ｂに形成された角溝である。溝部１３６ｄは、第１外側面１３６ｂの周方向に沿って形成されている。下面１３６ｅは、ピストン１３６のＺ方向下側の面である。下面１３６ｅには、Ｚ方向上側に凹んだ凹部１３６ｆが形成される。上面１３６ｇは、ピストン１３６のＺ方向上側の面である。

シリンダチューブ１３８は、ピストン１３６を収容する略筒形状の部材である。筒状部１３８ａと、外径側フランジ部１３８ｂと、内径側フランジ部１３８ｃと、溝部１３８ｄと、第１内側面１３８ｅと、第２内側面１３８ｆと、気体供給路１３８ｇと、を備える。筒状部１３８ａは、筒形状の部材である。筒状部１３８ａのＺ方向上側の端部に外径側フランジ部１３８ｂ及び内径側フランジ部１３８ｃが接続される。外径側フランジ部１３８ｂは、円環状に形成されたフランジ面である。外径側フランジ部１３８ｂは、固定部材１４０により筒状部４２ｂの下端に固定される。内径側フランジ部１３８ｃは、円環状に形成され、外径側フランジ部１３８ｂよりも径方向内側に配置される。内径側フランジ部１３８ｃには、段差面１４２が形成される。段差面１４２は、内径側フランジ部１３８ｃのＺ方向上側の端部に形成される。段差面１４２は、Ｚ方向上側から見て、円環形状である。

第１内側面１３８ｅは、内径側フランジ部１３８ｃの径方向内側の側面である。第１内側面１３８ｅは、第１外側面１３６ｂと対向する。第２内側面１３８ｆは、筒状部１３８ａの径方向内側の側面である。第２内側面１３８ｆの径は、第１内側面１３８ｅの径よりも大きい。第２内側面１３８ｆは、第２外側面１３６ｃと対向する。第１内側面１３８ｅ及び第２内側面１３８ｆは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。溝部１３８ｄは、第２内側面１３８ｆに形成された角溝である。溝部１３８ｄは、第２内側面１３８ｆの周方向に沿って形成されている。

図５に示すように、気体供給路１３８ｇは、シリンダチューブ１３８の外部からシリンダチューブ１３８の内部まで貫通する開口である。気体供給路１３８ｇには、気体供給配管１５８が接続されている。気体供給路１３８ｇと気体供給配管１５８とは、例えば、シールテープを介してネジ固定されている。

第１シール部材１６０は、Ｏリングである。第１シール部材１６０は、溝部１３６ｄに配置される。第１シール部材１６０は、第１外側面１３６ｂと、第１内側面１３８ｅとの間の隙間を埋める。これによれば、第１外側面１３６ｂと、第１内側面１３８ｅとの隙間がシールされる。

第２シール部材１６２は、Ｏリングである。第２シール部材１６２は、溝部１３８ｄに配置される。第２シール部材１６２は、第２外側面１３６ｃと、第２内側面１３８ｆとの間の隙間を埋める。これによれば、第２外側面１３６ｃと、第２内側面１３８ｆとの隙間がシールされる。このような構成により、気体供給配管１５８、気体供給路１３８ｇ、第１外側面１３６ｂ、第２外側面１３６ｃ、第１内側面１３８ｅ、第２内側面１３８ｆ、第１シール部材１６０及び第２シール部材１６２で囲まれた圧力室１３９が形成される。

図６に示すように、気体供給部１６３は、圧縮空気１６４を供給するコンプレッサである。気体供給部１６３は、気体供給配管１５８に接続される。図３に示すように、気体供給部１６３は、コントローラー１２０と電気的に接続される。コントローラー１２０は、気体供給部１６３が圧縮空気１６４を供給するタイミングを制御する。なお、気体供給部１６３が供給する気体は、圧縮空気１６４に限定されない。気体供給部１６３は、例えば、圧縮された窒素を供給してもよい。

固定部材１４４は、円環形状の板部材である。固定部材１４４には、軸部材ＳＦが挿入される。固定部材１４４は、径方向外側の下面が段差面１４２と接触するように配置される。また、固定部材１４４は、径方向内側の端部が凹部１３２ｃに挿入されている。

ストッパ部１４６は、円環形状の部材である。ストッパ部１４６には、軸部材ＳＦが挿入される。ストッパ部１４６は、第２テーパ面１３２ｂと対向する傾斜面１４６ａを備える。これにより、ストッパ部１４６は、コレット１３２のＺ方向上側への移動を制限できる。また、ストッパ部１４６は、固定部材１４４を段差面１４２と挟んだ状態で、固定部材１４８によって、内径側フランジ部１３８ｃに固定される。したがって、ストッパ部１４６は、固定部材１４４のＺ方向における位置を固定する。そして、固定部材１４４の内径側の端部は、凹部１３２ｃに挿入されている。これによれば、固定部材１４４は、コレット１３２のＺ方向下側への移動を制限できる。このような構成により、コレット１３２のＺ方向における位置が決定される。

ネジ軸用ハウジング１５０は、シリンダチューブ１３８、ナット用ハウジング４２、モータ用ハウジング４１及びスプライン外筒用ハウジング４３を介して、固定台ＳＴに固定されている。ネジ軸用ハウジング１５０は、フランジ部１５０ａと、フランジ面１５０ｂと、筒状部１５０ｃと、凹部１５０ｄと、蓋部材１５０ｅと、を有する。フランジ部１５０ａは、円環状に形成され、固定部材１５２により筒状部１３８ａの下端に固定される。フランジ面１５０ｂは、フランジ部１５０ａのＺ方向上側の面である。フランジ面１５０ｂは、下面１３６ｅと対向する。筒状部１５０ｃは、フランジ部１５０ａの内周から下方に延びている。図５に示すように、筒状部１５０ｃは、ネジ軸５２の下側の端部を収容する。凹部１５０ｄは、フランジ面１５０ｂからＺ方向下側に凹んだ凹部である。蓋部材１５０ｅは、筒状部１５０ｃのＺ方向下側を塞ぐ部材である。蓋部材１５０ｅは、固定部材１５３、１５４によって、筒状部１５０ｃのＺ方向下側の端面に固定される。これにより、Ｚ方向下側から、ネジ軸用ハウジング１５０の内部に異物が侵入することを防ぐことができる。

ばね１５６は、圧縮コイルばねである。ばね１５６は、一方の端部が凹部１３６ｆの底面と接触する。ばね１５６は、他方の端部が凹部１５０ｄの底面と接触する。したがって、ばね１５６は、凹部１３６ｆの底面及び凹部１５０ｄの底面によって圧縮されている。ネジ軸用ハウジング１５０が固定台ＳＴに固定されているので凹部１５０ｄの底面はＺ軸方向下側に移動しない。したがって、ばね１５６は、ピストン１３６をＺ方向上側に押圧する。なお、ばね１５６は、圧縮コイルばねであるとしたがこれに限定されない。ばね１５６は、ピストン１３６が把持部１３２Ａに近づく方向にピストン１３６を付勢する弾性部材であればよい。ばね１５６は、例えば、角ばね及び円錐ばねでもよい。また、ばね１５６は、複数配置されていてもよい。

アクチュエータ１において、アーム部８０を回転軸ＡＸの軸線方向（Ｚ方向）に移動させる場合、コントローラー１２０は、第２ロータ３０を回転させることなく、第１ロータ２０を回転軸ＡＸの軸回り方向の一方又は他方に回転させる。この場合、第１ロータ２０の回転に伴ってボールネジ５０のナット５１が一体となって回転する。ナット５１の回転により、ナット５１とネジ軸５２とが回転軸ＡＸの軸回り方向に相対的に回転するため、ネジ軸５２がＺ方向に移動する。ネジ軸５２の移動により、ネジ軸５２と一体に連結されたシャフト６２、つまり軸部材ＳＦがＺ方向に移動する。軸部材ＳＦの移動により、シャフト６２の上端に連結されたアーム取り付け部材７０及びアーム部８０がＺ方向に移動する。軸部材ＳＦを上方に移動させる場合、図７に示すように、ネジ軸５２の下端のストッパ５３がフランジ部１５０ａの下端に接し、軸部材ＳＦの上方への移動が規制される。また、軸部材ＳＦを下方に移動させる場合、図２に示すように、連結ブラケット２３の緩衝部材２３ｂが連結部５６の下端に接し、軸部材ＳＦの下方への移動が規制される。なお、緩衝部材２３ｂは、連結部５６の下端に固定される構成としてもよい。

アクチュエータ１において、アーム部８０を回転軸ＡＸの軸線周り方向に移動させる場合、コントローラー１２０は、第１ロータ２０及び第２ロータ３０を同期させて回転させる。この場合、第１ロータ２０の回転に伴ってボールネジ５０のナット５１が一体となって回転する。また、第２ロータ３０の回転に伴ってボールスプライン６０のスプライン外筒６１が一体となって回転する。スプライン外筒６１の回転により、シャフト６２がスプライン外筒６１と一体で回転する。シャフト６２の回転により、シャフト６２と連結されたネジ軸５２、つまり軸部材ＳＦが回転する。したがって、ボールネジ５０においては、ナット５１とネジ軸５２とが相対的に回転することが無く、ボールネジ５０のネジ軸５２はナット５１に対してＺ方向に移動しない。つまり、軸部材ＳＦは、Ｚ方向に移動することなく、回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。この軸部材ＳＦの回転により、アーム取り付け部材７０及びアーム部８０が回転軸ＡＸの軸回り方向に回転する。

図５に示すように、クランプ機構１３０において、軸部材ＳＦをクランプする場合、ばね１５６は、ピストン１３６の下面１３６ｅをＺ方向上側に押す。これにより、ピストン１３６がＺ方向上側に移動して、傾斜面１３６ａが第１テーパ面１３２ａに押し付けられる。そして、把持部１３２Ａが径方向内側に弾性変形して、コレット１３２の内周面１３２ｄが被クランプ部５２ｂに押し付けられる。

図６に示すように、クランプ機構１３０において、軸部材ＳＦをアンクランプする場合、気体供給部１６３は、気体供給配管１５８及び気体供給路１３８ｇを介して圧力室１３９に所定の圧力の圧縮空気１６４を供給する。これにより、圧力室１３９の圧力が上昇する。圧縮空気１６４は、ピストン１３６の上面１３６ｇをＺ方向下側に押圧する。これにより、ピストン１３６がＺ方向下側に移動して傾斜面１３６ａが第１テーパ面１３２ａから離れる。そして、コレット１３２の内周面１３２ｄが被クランプ部５２ｂから離れる。なお、所定の圧力とは、コレット１３２の内周面１３２ｄが被クランプ部５２ｂと接する状態においてばね１５６がピストン１３６を押圧する力よりも、圧縮空気１６４がピストン１３６を押圧する力の方が大きくなるように設定された圧力である。

ここで、クランプ機構には、特許文献１に記載されているように、皿ばね等のクランプ部とクランプ部を押圧するピストンとを軸部材の軸線方向に並べて配置する構成が知られている。このような構成においては、クランプ機構の軸線方向の寸法が大きくなるという課題があった。

それに対し、本実施形態のクランプ機構１３０は、コレット１３２の第１テーパ面１３２ａの径方向外側にピストン１３６の傾斜面１３６ａが配置されている。そして、ピストン１３６の径方向外側にシリンダチューブ１３８が配置される。この構成によれば、クランプ部（皿ばね等）とクランプ部を押圧するピストンとを軸線方向に並べて配置する構成と比較して、クランプ機構１３０の軸線方向の寸法を小さくすることができる。その結果、アクチュエータ１の軸線方向の寸法を小さくすることができる。

本実施形態のクランプ機構１３０は、ばね１５６がピストン１３６をＺ方向上側に押圧することで軸部材ＳＦをクランプする。そして、クランプ機構１３０は、圧縮空気１６４がピストン１３６をＺ方向下側に押圧することでアンクランプする。このような構成により、クランプ機構１３０は、停電により圧縮空気１６４の供給が停止した場合においても、軸部材ＳＦをクランプすることができる。すなわち、クランプ機構１３０は、停電時において、軸部材ＳＦがＺ方向下側に落下することを防ぐことができる。また、傾斜面１３６ａが第１テーパ面１３２ａに食いついた場合でも、圧縮空気１６４の圧力をさらに高くすることで傾斜面１３６ａを第１テーパ面１３２ａから離すことができる。

図８は、本実施形態のアクチュエータの動作手順の一例を示すフローチャートである。以下、本実施形態のアクチュエータ１の動作手順の一例について図８を参照して説明する。なお、以下の説明においては、軸部材ＳＦがコレット１３２にクランプされている状態を初期状態として説明する。

まず、コントローラー１２０は、第１ドライバ１２１を制御して第１励磁コイル１２に所定の電流を供給する（第１軸部材保持ステップＳＴ１０）。所定の電流とは、第１ロータ２０に所定のトルクを発生させる電流値である。所定のトルクとは、軸部材ＳＦがアンクランプされている場合に、軸部材ＳＦが自重によってナット５１を回転させるトルクと逆向き、且つ、大きさが等しいトルクである。これによれば、軸部材ＳＦがアンクランプされた場合でも、軸部材ＳＦの自重によって軸部材ＳＦが回転しながら落下することを防止できる。

次に、コントローラー１２０は、気体供給部１６３を制御して圧力室１３９に圧縮空気１６４を供給する（アンクランプステップＳＴ１２）。これにより、圧縮空気１６４は、ピストン１３６の上面１３６ｇを鉛直方向下側に押圧する。圧縮空気１６４の圧力は、ばね１５６がピストン１３６を鉛直方向上側に押圧する力よりも、圧縮空気１６４がピストン１３６を鉛直方向下側に押圧する力の方が大きくなるように調整される。したがって、ピストン１３６は鉛直方向下側に移動する。これにより、傾斜面１３６ａが第１テーパ面１３２ａから離れて軸部材ＳＦをアンクランプすることができる。

次に、コントローラー１２０は、アーム部８０が所定の高さ及び所定の回転位置となるように、二軸一体型モータＭＰを制御する（駆動ステップＳＴ１４）。より詳細には、コントローラー１２０は、アーム部８０が所定の高さとなるまで、第１ドライバ１２１を制御して第１ロータ２０を回転させる。また、コントローラー１２０は、アーム部８０が所定の回転位置となるまで、第１ドライバ１２１及び第２ドライバ１２２を制御して、第１ロータ２０及び第２ロータ３０を同期させて回転させる。

次に、コントローラー１２０は、第１ドライバ１２１を制御して第１励磁コイル１２に所定の電流を供給する（第２軸部材保持ステップＳＴ１６）。第２軸部材保持ステップＳＴ１６は、第１軸部材保持ステップＳＴ１０と同様である。

次に、コントローラー１２０は、気体供給部１６３を制御して圧縮空気１６４の供給を停止する（クランプステップＳＴ１８）。これにより、圧力室１３９の圧力が下がり、ばね１５６がピストン１３６を鉛直方向上側に移動させる。したがって、傾斜面１３６ａが第１テーパ面１３２ａを押圧する。これにより、第１テーパ面１３２ａは、径方向内側に弾性変形してネジ軸５２の被クランプ部５２ｂをクランプすることができる。

次に、コントローラー１２０は、第１ドライバ１２１を制御して第１励磁コイル１２に供給されていた電流を止める（軸部材保持停止ステップＳＴ２０）。このような手順により、アクチュエータ１は、第１励磁コイル１２に電流が供給されていない場合でも、軸部材ＳＦをクランプすることができる。すなわち、アクチュエータ１は、停電時においても軸部材ＳＦがＺ方向下側に落下することを防止できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。例えば、上記の実施形態では、第１ロータ２０及び第２ロータ３０の回転子として、ＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型の回転子が用いられたが、第１ロータ２０及び第２ロータ３０の回転子として、ＶＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型の回転子が用いられてもよい。また、気体供給部１６３の代わりにポンプ等の液体供給部を用いて、シリンダチューブ１３８の内部に液体を供給する構成としてもよい。この場合には、シリンダチューブ１３８に供給される液体の圧力が所定の圧力となるように、液体供給部が液体の圧力を調整すればよい。

また、上記の実施形態では、内側の第１ロータ２０にボールネジ５０のナット５１を連結し、外側の第２ロータ３０にボールスプライン６０のスプライン外筒６１を連結する構成としたが、これに限定されない。例えば、内側の第１ロータ２０にボールスプライン６０のスプライン外筒６１を連結し、外側の第２ロータ３０にボールネジ５０のナット５１を連結する構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、二軸一体型モータＭＰに対して上側にボールスプライン６０が配置され、下側にボールネジ５０が配置された構成としたが、これに限定されない。例えば、二軸一体型モータＭＰに対して上側にボールネジ５０が配置され、下側にボールスプライン６０が配置された構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、クランプ機構１３０は、軸部材ＳＦを軸線方向に移動可能であり、且つ、軸部材ＳＦを回転させることが可能なアクチュエータ１に適用されたが、これに限定されない。クランプ機構１３０は、例えば、軸部材ＳＦを軸線方向にのみ移動可能なアクチュエータに適用されてもよい。また、クランプ機構１３０は、例えば、軸部材ＳＦを軸線方向には移動できず、且つ、軸部材ＳＦを回転可能なアクチュエータに適用されてもよい。

また、上記の実施形態では、ばね１５６は圧縮コイルばねであるとしたが、これに限定されない。ばね１５６は、傾斜面１３６ａが第１テーパ面１３２ａに接するように付勢できるものであればよい。ばね１５６は、例えば、ピストン１３６のＺ方向上側に配置され、ピストン１３６をＺ方向上側に付勢する引っ張りばねでもよい。

本実施形態のクランプ機構１３０は、軸部材ＳＦと、コレット１３２と、シリンダ１３４と、を備える。コレット１３２は、軸部材ＳＦが貫通する筒形状である。シリンダ１３４は、軸部材ＳＦが貫通する筒形状のピストン１３６と、ピストン１３６を収容するシリンダチューブ１３８と、ピストン１３６を付勢する弾性部材（ばね１５６）と、を有する。ピストン１３６は、弾性部材（ばね１５６）によってコレット１３２の外周面（第１テーパ面１３２ａ）に接することで、コレット１３２を軸部材ＳＦに押し付けるチャック部（傾斜面１３６ａ）を有する。コレット１３２は、シリンダチューブ１３８の内部に気体が供給されると、軸部材ＳＦから離れる。

この構成によれば、ばね１５６は、傾斜面１３６ａをコレット１３２の第１テーパ面１３２ａに接するように付勢することができる。そして、傾斜面１３６ａは、コレット１３２の内周面１３２ｄを被クランプ部５２ｂに押し付けて軸部材ＳＦをクランプすることができる。また、傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａに接する構成であるため、第１テーパ面１３２ａと径方向において重なる。このような構成により、クランプ機構１３０の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、シリンダチューブ１３８の内部に気体を供給することで、軸部材ＳＦをアンクランプすることができる。

本実施形態のクランプ機構１３０は、外周面（第１テーパ面１３２ａ）が傾斜面１３６ａに近づくにつれて径が小さくなるテーパ面である。傾斜面１３６ａは、外周面（第１テーパ面１３２ａ）と対向する傾斜面である。

この構成によれば、傾斜面１３６ａは、シリンダチューブ１３８の内部へ気体が供給されていない場合に、第１テーパ面１３２ａと面接触することができる。これにより、第１テーパ面１３２ａと傾斜面１３６ａとが線接触、又は点接触する場合と比較して、コレット１３２とピストン１３６との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。したがって、コレット１３２が軸部材ＳＦをクランプしている場合に、第１テーパ面１３２ａと傾斜面１３６ａとが滑ることを抑制できる。

本実施形態のクランプ機構１３０は、シリンダチューブ１３８の内部に気体が供給されている場合に、外周面（第１テーパ面１３２ａ）が傾斜面１３６ａと径方向において重なる。

これによれば、ピストン１３６及びコレット１３２が占有する空間の軸線方向の寸法をより小さくすることができる。その結果、クランプ機構１３０の軸線方向の寸法を小さくすることができる。

本実施形態のアクチュエータ１は、ハウジング４０と、第１ロータ２０と、第２ロータ３０と、軸部材ＳＦ（ネジ軸５２及びシャフト６２）と、ナット５１と、スプライン外筒６１と、を備える。第１ロータ２０は、ハウジング４０に対して回転自在である。第２ロータ３０は、第１ロータ２０の径方向外側に配置され、ハウジング４０に対して回転自在である。軸部材ＳＦは、第１ロータ２０の回転軸ＡＸの軸線方向に第１ロータ２０を貫通して配置され、第１ロータ２０から軸線方向の一方に突出するネジ軸５２を有し、第１ロータ２０から軸線方向の他方に突出するシャフト６２に軸線方向に沿った溝部６２ａを有する。ナット５１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の下方の外側に配置され、ネジ軸５２に螺合され、第１ロータ２０と共に回転して軸部材ＳＦを回転軸ＡＸの軸線方向に移動させる。スプライン外筒６１は、第１ロータ２０に対して軸線方向の上方の外側に配置され、溝部６２ａに沿って軸部材ＳＦを軸線方向に案内し、かつ第２ロータ３０と共に回転して軸部材ＳＦを第２ロータ３０の回転軸ＡＸの軸回り方向に回転させる。

この構成によれば、ナット５１及びスプライン外筒６１が第１ロータ２０に対して回転軸ＡＸの軸線方向の外側に配置されるため、第１ロータ２０及び第２ロータ３０を径方向について小型化することができる。これにより、フットプリントを小さくすることができる。

１ アクチュエータ
１０ ステータ
２０ 第１ロータ
３０ 第２ロータ
４０ ハウジング
５０ ボールネジ
５１ ナット
５２ ネジ軸
５２ａ ネジ部
５２ｂ 被クランプ部
５６ 連結部
６０ ボールスプライン
６１ スプライン外筒
６２ シャフト
６２ａ 溝部
８０ アーム部
１０１ａ，１０２ｂ レゾルバステータ
１０１ｂ，１０２ａ レゾルバロータ
１３０ クランプ機構
１３２ コレット
１３２Ａ 把持部
１３２Ｂ フランジ部
１３２ａ 第１テーパ面
１３２ｄ 内周面
１３４ シリンダ
１３６ ピストン
１３６ａ 傾斜面（チャック部）
１３８ シリンダチューブ
１３８ｇ 気体供給路
１５６ ばね
１６０ 第１シール部材
１６２ 第２シール部材
１６３ 気体供給部
１６４ 圧縮空気
ＡＸ 回転軸
ＳＦ 軸部材
ＭＰ 二軸一体型モータ
ＳＴ 固定台

Claims (3)

1. 軸部材と、
   前記軸部材が貫通するコレットと、
   前記軸部材が貫通するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダチューブと、前記ピストンを付勢する弾性部材と、を有するシリンダと、
   を備え、
   前記ピストンは、前記弾性部材によって前記コレットの外周面に接することで、前記コレットを前記軸部材に押し付けるチャック部を有するクランプ機構と、
   前記軸部材を軸線方向に移動可能であり、且つ、前記軸部材を回転可能な駆動部と、
   を備え、
   前記クランプ機構は、
   前記弾性部材が付勢する方向に前記ピストンが前記軸部材に沿って移動することで前記チャック部が前記コレットの外周面に接し、前記コレットを前記軸部材に対して押し付けるようにするとともに、前記シリンダチューブの内部に気体又は液体が供給されると前記ピストンは前記弾性部材による付勢に抗する方向に前記軸部材に沿って移動することで前記チャック部による前記コレットの前記軸部材に対する押し付けを解除して、前記コレットが前記軸部材から離れるように構成されている、
   アクチュエータ。
2. 前記外周面は、前記チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、
   前記チャック部は、前記外周面と対向する傾斜面である請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記クランプ機構及び前記駆動部を収容するハウジングを備え、
   前記駆動部は、前記ハウジングに対して回転自在な第１ロータと、前記第１ロータの径方向外側に配置され、前記ハウジングに対して回転自在な第２ロータと、ナットと、スプライン外筒と、を有し、
   前記軸部材は、前記第１ロータを貫通して配置され、前記第１ロータから前記軸線方向の一方に突出する第１部分にネジ部を有し、前記第１ロータから前記軸線方向の他方に突出する第２部分に前記軸線方向に沿った溝部を有し、
   前記ナットは、前記ネジ部に螺合され、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記軸線方向に移動させ、
   前記スプライン外筒は、前記溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内し、かつ前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記第２ロータの回転軸の軸回り方向に回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。

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