JP3695784B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、回転駆動手段の駆動作用下にスライドテーブルが変位する電動アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば、ワークを搬送するための手段として電動アクチュエータが用いられている。この電動アクチュエータは、基本的には、長尺状に形成されたフレームと、前記フレーム内に配設された電動モータと、前記電動モータの回転駆動力を直線運動に変換して他の部材に伝達するボールねじと、所定間隔離間し前記フレームの上面部の長手方向に沿って固設される一対のガイドレールと、前記ガイドレールの案内作用下に前記ボールねじを介してフレームの長手方向に沿って変位するスライドテーブルとから構成される。
【0003】
また、前記ボールねじの一端部には該ボールねじを回転自在に軸支する軸受部材が設けられ、前記ボールねじの他端部にはカップリング部材を介して電動モータのモータ軸が連結される。さらに、前記電動モータの近接する部位には、該電動モータの回転角度、回転数等を検出するためのエンコーダが配設されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術に係る電動アクチュエータでは、フレームがアルミニウムの材料で形成されるため剛性がやや劣り、スライドテーブルの直線精度並びに平行精度は、実質的に、剛性の高いステンレス鋼の材料で形成されたガイドレールに依存している。従って、従来技術に係る電動アクチュエータの高さ方向の寸法は、前記フレームの高さ方向の寸法と前記フレームの上面部に固設されるガイドレールの高さ方向の寸法とが加算された寸法となり、高い剛性を保持しながら前記電動アクチュエータの高さ方向の寸法を規制することができないという不都合がある。
【0005】
また、フレームとガイドレールとが別体で形成されるため部品点数が多くなり、組付工数が増加して製造コストが高騰するという不都合がある。
【0006】
さらに、従来技術に係る電動アクチュエータでは、その組付工程の際、カップリング部材を介してボールねじとモータ軸とが同一の軸心となるように位置決めして連結しなければならないとともに、前記ボールねじをフレームの軸心に沿って配設する必要があり、このようなボールねじの調心作業が煩雑となる不都合がある。
【0007】
本発明は、前記の種々の不都合を克服するためになされたものであり、高い剛性を保持しながら高さ方向の寸法を規制するとともに廉価に製造することが可能であり、さらにボールねじの調心作業等を行う必要がなく簡便に組み付けることが可能な電動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、長手方向に沿って長尺に形成されたベース部材と、
前記ベース部材の一端部に固設される回転駆動手段と、
前記ベース部材の他端部に対向して固設され、前記回転駆動手段の回転量を検出する検出手段と、
前記回転駆動手段の駆動作用下にベース部材の長手方向に沿って変位するスライドテーブルと、
前記回転駆動手段の駆動力をスライドテーブルに伝達する駆動力伝達手段と、
前記ベース部材と一体的に膨出形成され、前記スライドテーブルを案内するガイド部と、
を備え、
前記回転駆動手段は、モータハウジングと前記モータハウジングの開口部に嵌合されるモータユニットとを有し、前記検出手段は、エンコーダハウジングと前記エンコーダハウジングの開口部に嵌合されるエンコーダユニットとを有し、前記モータハウジングおよびエンコーダハウジングはそれぞれ略同一形状で形成され、前記モータハウジングとエンコーダハウジングの開口部がそれぞれ略同一寸法で画成されることを特徴とする。
【0009】
【作用】
上記の本発明に係る電動アクチュエータでは、付勢された回転駆動手段の駆動力が駆動力伝達手段を介してスライドテーブルに伝達され、ベース部材と一体的に形成されたガイド部の案内作用下に前記スライドテーブルが変位する。この結果、前記スライドテーブルに載置されたワークを所定位置に搬送することができる。
【0010】
前記電動アクチュエータでは、ガイド部がベース部材と一体的に膨出形成されているため、高さ方向が規制されて低く形成することができる。さらに、前記電動アクチュエータでは、モータハウジングおよびエンコーダハウジングがそれぞれ略同一形状で形成され、且つ前記モータハウジングとエンコーダハウジングの開口部がそれぞれ略同一寸法で画成されることにより、前記モータハウジングの開口部に嵌合されるモータユニットと、エンコーダハウジングの開口部に嵌合されるエンコーダユニットと、例えば、ボールねじ等の駆動力伝達手段とを、それぞれ同一軸線上に調心することができる。この結果、本願発明では、従来技術のように、モータ軸とボールねじとエンコーダとがそれぞれ同一軸線となるように電動モータ、ボールねじおよびエンコーダをそれぞれ調整する調心作業を行う必要がないため、簡便に組付作業を行うことが可能となる。
【0011】
【実施例】
次に、本発明に係る電動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。
【0012】
図1は、本発明の第1実施例に係る電動アクチュエータの分解斜視図、図2は、図1に示す電動アクチュエータの縦断面図である。
【0013】
この電動アクチュエータ10は、長手方向に沿って長尺状に形成されたベース部材12と、前記ベース部材12の上面に画成された凹部14内に長手方向に沿って支持されたボールねじ16と、前記ベース部材12の長手方向に沿った一端部に設けられ、前記ボールねじ16を回転駆動させるモータ部18と、前記ベース部材12の長手方向に沿った他端部に設けられるエンコーダ部20と、前記ベース部材12に画成された凹部14を閉塞するカバー部材22とを含む。
【0014】
なお、前記カバー部材22は、ベース部材12の上面部を閉塞するトップカバー部24とベース部材12の長手方向に沿った両端部を閉塞する一組のサイドカバー部26、27とが一体的に組み付けられて構成される。一方のサイドカバー部26には、前記モータ部18およびエンコーダ部20に電気的に接続されるリード線(図示せず)を導出するための窓部28が画成されている。さらに、前記電動アクチュエータ10は、ボールねじ16の回転作用下に相互に対向して配設された二組の軸受部材(後述する)を介してベース部材12の長手方向に沿って変位するスライド機構30を有する。
【0015】
ベース部材12は、鋼材、例えば、鋼板(SPC)等の材料を引き抜きにより一体成形することによって高い剛性を保持することが可能である。このベース部材12は断面略コの字状に形成され、短手方向に沿って所定間隔離間した両端部には、上方に膨出する一組のガイド部32a、32bが平面状のプレート部34と一体的に形成される。このガイド部32a、32bの相互に対向する内壁面には断面略v字状の長溝36a、36bが画成され、前記長溝36a、36bに沿って軸受部材(後述する)が摺動自在に設けられる。
【0016】
モータ部18は、ベース部材12の短手方向に沿って突出する一組の突起部38a、38bを介してガイド部32a、32bの上面にそれぞれねじ止めされるモータハウジング40と、前記モータハウジング40の軸線方向に沿って貫通する孔部42に嵌合されるモータユニット44とから構成される。この場合、前記モータハウジング40は、好適にはアルミニウムの材料を押し出して形成される。前記モータユニット44は略円筒状を呈するケーシングを有し、前記ケーシング内には、電動モータを構成する図示しないロータおよびステータが配設される。なお、前記ロータが固定される電動モータのモータ軸はカップリング部材を用いることなくボールねじ16と一体的に形成される。
【0017】
エンコーダ部20は、前記モータハウジング40と同一材質且つ同一形状に形成されるエンコーダハウジング46と、前記エンコーダハウジング46の貫通する孔部48に嵌合されるエンコーダユニット50とから構成される。前記エンコーダユニット50は、略円筒状のケーシングを有し、前記ケーシング内には、ボールねじ16の回転速度、回転数等を検出するロータリエンコーダ(図示せず)が配設される。なお、前記モータハウジング40およびエンコーダハウジング46の孔部42、48はそれぞれ略同一の直径に形成される。
【0018】
従って、同一形状に形成された前記モータハウジング40およびエンコーダハウジング46は、貫通する孔部42、48内にモータユニット44またはエンコーダユニット50を嵌合するとともに、突起部38a、38bを介してベース部材12の長手方向に沿った両端部にそれぞれねじ止めすることにより、モータ部18のモータ軸、ボールねじ16およびエンコーダ部20のエンコーダシャフトをそれぞれ同一軸線上に配設することができる。この結果、従来技術のように、モータ軸とボールねじ16との調心作業を行う必要がないため、簡便に組み付けることが可能となる。
【0019】
スライド機構30は、上面に画成された取付用孔部(図示せず)を介してワークが連結されるスライドテーブル52を含む。前記スライドテーブル52は、ベース部材12のガイド部32a、32bに沿って摺動変位する一組の摺動ブロック54a、54bと、前記一組の摺動ブロック54a、54b間に設けられた保持ブロック56とが一体的に連結されて構成される。前記保持ブロック56の中央部には軸線方向に沿って開口する開口部58が画成され、ボールねじ16に螺合する略円柱状の軸受ブロック60が前記開口部58内に保持される。
【0020】
前記一組の摺動ブロック54a、54bには、図2に示されるように、所定距離離間し相互に対向する固定軸受部材62および偏心軸受部材64がそれぞれ2個ずつねじ止めされる。前記固定軸受部材62および偏心軸受部材64は、所定角度傾斜する外周面66がガイド部32a(32b)の長溝36a(36b)に摺接するガイドホイール68と、ボールベアリング70を介して前記ガイドホイール68を回動自在に保持するブッシュ70a、70bと、前記ブッシュ70a、70bを摺動ブロック54a、54bに固定するボルト部材72と、前記ボルト部材72のねじ部に嵌合するナット部材74とを有する点で同一に構成される。
【0021】
前記固定軸受部材62ではボルト部材72の軸線とブッシュ70aとの軸線が一致しているのに対し、偏心軸受部材64では前記ボルト部材72の軸線Aとブッシュ70bとの軸線Bが一致せず偏心しており、前記偏心作用を利用してガイドホイール68が長溝36bに摺接する具合を調整することができる。この場合、前記固定軸受部材62および偏心軸受部材64を構成するガイドホイール68、68は、相互に対向するガイド部32a、32bの内壁面側に設けられるため、高さ方向が何ら規制されることなく、好適に案内作用を営むことができる。
【0022】
本発明の第1実施例に係る電動アクチュエータ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】
まず、電動アクチュエータ10の組付作業について説明する。
【0024】
モータハウジング40およびエンコーダハウジング46に画成された貫通する孔部42、48にそれぞれ略円柱状に形成されたモータユニット44およびエンコーダユニット50を嵌合する。続いて、突起部38a、38bに画成されたねじ穴に図示しないねじ部材を螺入して前記モータハウジング40およびエンコーダハウジング46をベース部材12の端部側の上面部にそれぞれ固定する。
【0025】
このように、本実施例に係る電動アクチュエータ10では、モータハウジング40およびエンコーダハウジング46をベース部材12に固定するだけでモータ部18、ボールねじ16およびエンコーダ部20を同一軸線上に調心することができる。この結果、従来技術のように、モータ軸とボールねじとエンコーダとがそれぞれ同一軸線となるように電動モータ、ボールねじおよびエンコーダをそれぞれ調整する調心作業を行う必要がないため、簡便に組付作業を行うことが可能となる。
【0026】
次に、電動アクチュエータ10の動作について説明する。
【0027】
図示しない電源を付勢して電動モータを回転駆動させ、モータ軸と一体的に形成されたボールねじ16を回転させる。前記ボールねじ16の回転作用下に該ボールねじ16に螺合する軸受ブロック60を介してスライドテーブル52がベース部材12の長手方向に沿って変位する。従って、前記スライドテーブル52上に搭載されるワークを所定距離搬送することができる。
【0028】
第1実施例に係る電動アクチュエータ10では、ベース部材12と一体的に相互に対向する一組のガイド部32a、32bを膨出形成することにより、フレームとガイドレールとが別体で形成された従来技術と比較して高さ方向の寸法を低く抑制することが可能となる。この結果、電動アクチュエータ10の小型・軽量化を図るとともに、部品点数を削減して廉価に製造することができる。
【0029】
次に、本発明の第2実施例に係る電動アクチュエータ80を図3〜図10に示す。なお、この第2実施例において、前記第1実施例と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、異なる構成要素並びに動作についてのみ説明する。
【0030】
この第2実施例に係る電動アクチュエータ80は、ベース部材82を構成する平面状のプレート部84の短手方向の一方に長尺状のガイド部86を膨出させて一体成形するとともに、前記プレート部84の短手方向の他方に前記ガイド部86と略同一形状からなり、前記ベース部材82と別体で形成されたガイドレール88を固設している点で前記第1実施例と異なる。
【0031】
第2実施例に係る電動アクチュエータ80は、基本的には、長手方向に沿って長尺状に形成されたベース部材82と、前記ベース部材82の長手方向に沿って支持されたボールねじ16と、前記ベース部材82の長手方向に沿った一端部に設けられ、前記ボールねじ16を回転駆動させるモータ部90と、前記ベース部材82の長手方向に沿った他端部に設けられるエンコーダ部92と、前記ベース部材82の上面部を閉塞するカバー部材22とを含む。なお、前記カバー部材22は、前述した第1実施例と同様に形成される。さらに、前記電動アクチュエータ80は、ボールねじ16の回転作用下に相互に対向して配設された4個の軸受ブロック93を介してベース部材82の長手方向に沿って変位するスライド機構94を有する。前記軸受ブロック93には、後述するガイド溝96に沿って転動循環する複数のボールべアリング(図示せず)が配設される。
【0032】
ベース部材82は、鋼材、例えば、鋼板(SPC)等の材料を引き抜きにより一体成形することによって高い剛性を保持することが可能である。このベース部材82の短手方向に沿った一端部には、上方に膨出するガイド部86が平面状のプレート部84と一体的に形成され、前記ガイド部86から所定距離離間する他端部には、例えば、公知のLMガイド(登録商標)からなるガイドレール88が該プレート部84の上面部にねじ止めされる。このガイド部86およびガイドレール88の両側面部には長手方向に沿ってガイド溝96がそれぞれ画成され、前記ガイド溝96に沿って軸受ブロック93が摺動自在に設けられる。なお、前記軸受ブロック93は、それぞれ同一形状に形成される。また、好適には、自動調心機能を有するガイドレール88を用いることにより、取付面に対する加工精度の許容値を大きくすることができる利点がある。
【0033】
モータ部90は、ベース部材82の短手方向に沿って突出する一組の突起部98a、98bを介してガイド部86およびガイドレール88の上面にそれぞれねじ止めされるモータハウジング100と、前記モータハウジング100の開口する開口部102に嵌合されるモータユニット104とから構成される。この場合、前記モータハウジング100は、好適にはアルミニウムの材料を押し出して形成され、開口部102の湾曲する内壁面に沿って嵌合溝106が画成される。また、ベース部材82の端部上面には略長方形状の切欠部108が画成され、前記切欠部108にモータハウジング100の底面部110(図6参照)を当接させることにより、ベース部材82に対してモータハウジング100を位置決めすることができる。
【0034】
前記モータユニット104は、前記開口部102内に保持されるケーシング112と、前記ケーシング112内に配設され、ボールねじ16と一体的に形成されたモータ軸114を回転自在に軸支するベアリング部材116と、前記モータ軸114に固定されるロータ118と、前記ケーシング112の内壁面に積層されて固着されるステータ120とを含む。前記ステータ120およびロータ118によって電動モータが構成される。なお、参照符号122はリング状のダンパ部材、参照符号124はウェーブワッシャをそれぞれ示す。
【0035】
エンコーダ部92は、図7〜図9に示されるように、前記モータハウジング100と同一材質且つ同一形状に形成されるエンコーダハウジング126と、前記エンコーダハウジング126の開口する開口部128に嵌合されるエンコーダユニット130とから構成される。前記エンコーダハウジング126は、モータハウジング100と同様に、ベース部材82の端部の切欠部108に該エンコーダハウジング126の底面部110を当接させることにより位置決めされる。
【0036】
前記エンコーダユニット130は、図7および図10に示されるように、ボールねじ16を回動自在に軸支するベアリング部材132と、前記ベアリング部材132を保持するとともに、エンコーダハウジング126の嵌合溝106に嵌合して位置決めされる略円形状の保持ブロック134と、前記保持ブロック134に連結され、先端部にリング状のダンパ部材136が設けられたカバーブロック138と、ボールねじ16と一体的に形成されるエンコーダシャフト140を介して電動モータの回転角度、回転速度等を検出するロータリエンコーダ142とを含む。
【0037】
前記モータハウジング100およびエンコーダハウジング126は略同一形状に形成されるとともに、開口部102、128はそれぞれ略同一直径に形成される。この場合、湾曲する前記開口部102、128に沿ってモータユニット104またはエンコーダユニット130を嵌合するとともに、切欠部108を介して位置決めした後、突起部98a、98bを介してベース部材82の長手方向に沿った両端部にそれぞれねじ止めすることにより、モータ部90、ボールねじ16およびエンコーダ部92を同一軸線上に配設することができる。この結果、従来技術で必要とされたモータ軸とボールねじとの調心作業を行うことなく、簡便に組み付けることが可能となる。
【0038】
スライド機構94は、上面に画成された取付用孔部(図示せず)を介してワークが連結されるスライドテーブル144を含む。前記スライドテーブル144は、ベース部材82のガイド部86並びにガイドレール88に沿って摺動変位する一組の摺動ブロック146a、146bと、前記一組の摺動ブロック146a、146b間に設けられた保持ブロック148とが一体的に連結されて構成される。前記保持ブロック148には軸線方向に沿って開口する開口部150が画成され、ボールねじ16に螺合する略円柱状の軸受ブロック152のフランジ154を介してねじ止めすることにより前記軸受ブロック152が前記開口部128に保持される。
【0039】
なお、その他の構成要素並びに作用効果は、第1実施例と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る電動アクチュエータによれば、以下の効果が得られる。
【0041】
すなわち、高い剛性を保持しながら高さ方向の寸法を規制することができるため、電動アクチュエータの小型・軽量化を図ることができる。
【0042】
また、ガイド部をベース部材と一体的に膨出形成しているため、部品点数が削減され、組付工数が減少して廉価に製造することができる。
【0043】
さらに、ボールねじの調心作業を行う必要がなく、簡便に組み付け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実施例に係る電動アクチュエータからカバー部材を外した状態を示す斜視図である。
【図2】図1に示す電動アクチュエータの縦断面図である。
【図3】本発明の第2実施例に係る電動アクチュエータからカバー部材を外した状態を示す斜視図である。
【図4】図3に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。
【図5】図3に示す電動アクチュエータの縦断面図である。
【図6】モータハウジングまたはエンコーダハウジングの形状を示す正面図である。
【図7】図3に示す電動アクチュエータを構成するモータ部およびエンコーダ部を示す断面図である。
【図8】図3に示す電動アクチュエータのモータ部を示す部分断面図である。
【図9】図8のIX−IX線に沿った要部縦断面図である。
【図10】図3に示す電動アクチュエータのエンコーダ部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
10、80…電動アクチュエータ 12、82…ベース部材
16…ボールねじ 18、90…モータ部
20、92…エンコーダ部 22…カバー部材
30、94…スライド機構 32a、32b、86…ガイド部
36a、36b…長溝 40、100…モータハウジング
42、48…孔部 46、126…エンコーダハウジング
50、130…エンコーダユニット 52、144…スライドテーブル
102、128…開口部 142…ロータリエンコーダ
Claims (4)
- 長手方向に沿って長尺に形成されたベース部材と、
前記ベース部材の一端部に固設される回転駆動手段と、
前記ベース部材の他端部に対向して固設され、前記回転駆動手段の回転量を検出する検出手段と、
前記回転駆動手段の駆動作用下にベース部材の長手方向に沿って変位するスライドテーブルと、
前記回転駆動手段の駆動力をスライドテーブルに伝達する駆動力伝達手段と、
前記ベース部材と一体的に膨出形成され、前記スライドテーブルを案内するガイド部と、
を備え、
前記回転駆動手段は、モータハウジングと前記モータハウジングの開口部に嵌合されるモータユニットとを有し、前記検出手段は、エンコーダハウジングと前記エンコーダハウジングの開口部に嵌合されるエンコーダユニットとを有し、前記モータハウジングおよびエンコーダハウジングはそれぞれ略同一形状で形成され、前記モータハウジングとエンコーダハウジングの開口部がそれぞれ略同一寸法で画成されることを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項1記載の電動アクチュエータにおいて、ベース部材は、長手方向に沿って延在し所定距離離間する一組のガイド部を有し、一方のガイド部はベース部材と一体的に膨出形成され、他方のガイド部は該ベース部材と別体で分離形成されたガイドレールからなることを特徴とする電動アクチュエータ。
- 請求項1または2記載の電動アクチュエータにおいて、ベース部材の長手方向に沿って延在し所定距離離間する一組のガイド部の内壁面に相互に対向する長溝を画成し、スライドテーブルは前記長溝に沿って摺動する軸受部材によって案内されることを特徴とする電動アクチュエータ。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電動アクチュエータにおいて、駆動力伝達手段はボールねじからなり、前記ボールねじはモータ軸およびエンコーダシャフトと一体的に形成され、前記ボールねじ、モータ軸およびエンコーダシャフトは同一軸線上にあることを特徴とする電動アクチュエータ。
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