JP4529090B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、駆動部の駆動作用下にピストンを軸線方向に沿って変位させ、該ピストンの変位作用下にワークの搬送・把持等が可能な電動アクチュエータに関する。

従来から、このような電動アクチュエータを適用した一例として、工作機械等の先端部に取り付けられ、把持機構を開閉させることによりワークを把持可能なチャック装置が知られている。

図１０に示されるように、このチャック装置１は、ケーシング２の内部にモータ３が設けられ、該モータ３の出力軸４の上端部に断面楕円状のカム５が連結されている。前記カム５の外周面には、一組のローラ６ａ、６ｂが当接すると共に、該ローラ６ａ、６ｂがケーシング２に対して傾動可能に軸支された一組のフィンガ７ａ、７ｂの一端部にそれぞれ回転自在に設けられている。このフィンガ７ａ、７ｂには、その一端部を互いに接近する方向に引張するコイルバネ８が介装され、前記一端部側に装着されたローラ６ａ、６ｂが常にカム５の外周面に向かって押圧されている。フィンガ７ａ、７ｂには、ケーシング２に軸支された部位と一端部との間にそれぞれバネ板９ａ、９ｂが設けられ、該バネ板９ａ、９ｂは前記フィンガ７ａ、７ｂが軸支された部位を支点としてカム５から離間する半径外方向に湾曲可能である。また、フィンガ７ａ、７ｂの他端部には、被挟持物１０を把持可能な爪部１１ａ、１１ｂがそれぞれ設けられている。

そして、モータ３の駆動作用下にカム５が回転し、該カム５によってローラ６ａ、６ｂがコイルバネ８のバネ力に打ち勝って互いに離間するように半径外方向に変位することにより、フィンガ７ａ、７ｂがケーシング２に対して軸支された部位を支点として傾動する。これにより、一組の爪部１１ａ、１１ｂが、互いに接近する方向に変位し、該爪部１１によって被挟持物１０が把持される。この際、爪部１１ａ、１１ｂによる被挟持物１０の把持力はバネ板９ａ、９ｂのバネ力によって保持される（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２２０６８４号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、カム５を駆動源であるモータ３に対して直接接続する構造としているため、該モータ３から出力された出力がそのまま前記カム５へと伝達され、前記カム５を所望の回転量（回転数、回転角度等）に制御することができないという問題がある。

また、フィンガ７ａ、７ｂの傾動量を、モータ３に設けられた光学センサ１２によって検出される回転数等に基づいて制御する構成としているが、前記光学センサ１２が高価であるため、チャック装置１における製造コストの増大及び該チャック装置１の大型化を招くと共に、前記フィンガ７ａ、７ｂの傾動動作及びカム５の回転動作を機械的に停止させる手段を何ら備えていないため、前記モータ３が何らかの原因で過回転した場合に、前記フィンガ７ａ、７ｂによる被挟持物１０の把持を確実且つ安定して行うことが困難である。

さらに、被挟持物１０をフィンガ７ａ、７ｂの傾動作用下に把持する際に、前記フィンガ７ａ、７ｂに介装されたコイルバネ８のバネ力と板バネ９のバネ力とが相反する方向に作用することになるため、該コイルバネ８と板バネ９のバネ力とが互いに相殺し、前記板バネ９のバネ力によって保持される被挟持物１０の把持力が低下してしまうことが懸念される。

本発明は、前記の種々の課題を考慮してなされたものであり、ギア機構を介してピストンに伝達される駆動部からの出力を制御することができ、且つ、変位終端位置における前記ピストンの変位を確実且つ安定的に規制することができると共に、装置の小型化及びその耐久性の向上を図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。

前記の目的を達成するために、本発明は、ボディと、
前記ボディに連結され、通電作用下に回転駆動する駆動部と、
前記駆動部に連結されて回転駆動する第１ギアと該第１ギアの周囲を公転する第２ギアとを有するギア機構と、
前記第２ギアを回転自在に支持し、該第２ギアの回転作用下に前記ボディの軸線を中心として回転変位する回転部材と、
前記回転部材に設けられ、該回転部材の軸線と略直交した支軸を介して回転自在に支持されるローラと、前記回転部材が回転した際に前記ローラと対向する位置に形成され、該回転部材の軸線方向に沿った高さ寸法が変化するガイド部とを有し、前記回転部材の回転作用下に該回転部材を前記ボディの軸線方向に沿って変位させる変位機構と、
前記回転部材に連結され、前記ボディの軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記ピストンを軸線方向のいずれか一方側に向かって押圧する弾発力を有するスプリングと、
を備え、
前記ピストンの変位作用下に開閉動作することによってワークを把持可能な一組のチャックを備えた把持装置であり、前記ワークを前記チャックで把持する際の把持力が、前記スプリングの弾発力によって保持されることを特徴とする。

本発明によれば、駆動部からの駆動力をギア機構の第１及び第２ギアを介して伝達することにより、その回転速度を所定量だけ変速し且つ前記駆動力を増大させることができ、前記駆動力が伝達された回転部材を、変位機構によってボディの軸線方向に変位させることができる。従って、ギア機構を介して駆動力をピストンに伝達することにより、該駆動力を所望量に制御することができると共に、前記駆動力を変速させ且つ増大させる機能と、該駆動力を介して回転部材を軸線方向に沿って変位させる機能とを兼ね備えることにより、電動アクチュエータの小型化を図ることができる。また、ピストンの変位作用下に開閉動作することによってワークを把持可能な一組のチャックを備える把持装置とすることにより、前記ピストンの変位作用下にチャックを連動させてその開閉作用下にワークの把持を行うことができると共に、スプリングの弾発力によって前記チャックによるワークの把持状態を好適に維持させることが可能となる。

また、変位機構を介して回転部材が軸線方向に変位する際、該回転部材に支持された第２ギアが第１ギアと噛合された状態で回転しながら軸線方向へと変位している。そのため、第１ギアと第２ギアとの噛合時における摩耗が好適に抑制され、ギア機構の耐久性を向上させることができる。

さらに、ピストンは、スプリングの弾発力によってその軸線方向のいずれか一方側に押圧されているため、一方の変位終端位置において前記ピストンの変位を確実且つ安定的に規制することができる。一方、変位機構を介して回転部材が軸線方向に変位することにより、ピストンを前記スプリングの弾発力に抗して軸線方向の他方側へと変位させている。この結果、電動アクチュエータを、ピストンの変位作用下に開閉動作することによってワークを把持可能な一組のチャックを備えた把持装置とした際、駆動部が駆動していない場合においても、スプリングの弾発力によってピストンをその変位終端位置において確実且つ安定的に保持することが可能であるため、前記弾発力によって前記チャックによるワークの把持状態を好適に維持させることが可能となる。

また、回転部材の回転作用下にローラをガイド部に沿って回転させると共に、スプリングの弾発力を、前記ピストンを介してローラがガイド部側に押圧される方向に付勢させるとよい。

これにより、ローラが回転部材の回転作用下にガイド部に沿って変位することにより、該ローラが高さ寸法の変化するガイド部によってスプリングの弾発力の付勢方向と反対方向に徐々に変位し、それに伴って前記ローラが支持された回転部材を軸線方向に沿って変位させることができる。その結果、回転部材に連結されたピストンを、スプリングの弾発力に抗してボディの軸線方向に沿って変位させることが可能となる。

さらに、回転部材に、ボディに対して係合させることにより前記回転部材の回転変位が規制されるストッパを設けることにより、例えば、駆動部の駆動作用下に前記回転部材が回転し過ぎてしまうことがなく、その回転変位を確実且つ簡便に停止させることができる。その結果、駆動部の回転量を検出・制御するために従来設けられていた検出機構が不要となるため、電動アクチュエータの小型化及びコストの削減を図ることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、駆動部からの駆動力を変速且つ増大させるギア機構を設けることにより、ピストンに伝達される駆動力を所望量に制御することができると共に、前記駆動力を変速させ且つ増大させる機能と、該駆動力を介して回転部材を軸線方向に変位させる機能とを兼ね備えているので、電動アクチュエータの小型化を図ることができる。また、ギア機構における第１ギアに対して第２ギアが噛合された状態で回転しながら軸線方向へと変位させることにより、前記ギア機構の噛合時における摩耗が抑制されるので、その耐久性を向上させることができる。

さらに、ピストンは、スプリングの弾発力によってその軸線方向のいずれか一方側に押圧されているため、その変位終端位置における前記ピストンの変位を確実且つ安定的に規制することができる。

本発明に係る電動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。

図１において、参照符号５０は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータの一例であるワーク把持用チャックを示す。

このワーク把持用チャック５０は、図１に示されるように、電流が供給されることにより回転駆動する駆動部５２と、該駆動部５２に接続されて前記駆動部５２から出力される駆動力の回転速度を変速するギア機構５４と、前記ギア機構５４に接続され、該ギア機構５４を介して出力される回転駆動力を直線運動へと変換する変換機構５６と、前記ギア機構５４及び変換機構５６に接続され、該変換機構５６からの駆動力が伝達されるピストン５８を有するボディ６０と、前記ボディ６０の下部に設けられ、その開閉作用下にワークＷを把持する把持機構６２とを含む。

駆動部５２は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣモータ等の回転駆動源からなり、前記駆動部５２の駆動力が、駆動軸６４に装着されたギア機構５４のピニオンギア（第１ギア）６６を介して複数のサテライトギア（第２ギア）６８へと伝達される。

ギア機構５４は、図１及び図２に示されるように、駆動部５２の下部に連結されるケーシング（ボディ）７０と、該ケーシング７０の内部に設けられ、前記駆動部５２の駆動作用下に回転するピニオンギア６６と、該ピニオンギア６６を中心として半径外方向に配置され、該ピニオンギア６６とそれぞれ噛合する複数（例えば、３枚）のサテライトギア６８とからなる（図３参照）。

ピニオンギア６６は、ケーシング７０内に向かって突出した駆動部５２の駆動軸６４に装着され、該駆動部５２の駆動作用下に一体的に回転する。

また、サテライトギア６８は、それぞれ略同一形状に形成され、変換機構５６におけるギアホルダ（回転部材）７４のギアピン７６にそれぞれ回転自在に支持されると共に、ケーシング７０の内周面に形成された内歯部７８と噛合している。そして、ギアピン７６の上部には、円盤状の保持プレート８０が装着されることにより、前記サテライトギア６８が、ギアピン７６に対してそれぞれ軸支された状態でギアホルダ７４及び保持プレート８０によって軸線方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）への変位が規制される。なお、この保持プレート８０は、ギアピン７６に螺合される固定ねじ８２を介してギアホルダ７４に固定されている。

すなわち、複数のサテライトギア６８の中心にピニオンギア６６が配置されると共に、該サテライトギア６８の外周側がそれぞれ内歯部７８に噛合されている。そして、駆動部５２の回転作用下にピニオンギア６６が自転することにより、該ピニオンギア６６に噛合された複数のサテライトギア６８が、ケーシング７０の内歯部７８に噛合された状態で該ピニオンギア６６を中心として公転する。これにより、サテライトギア６８が支持されたギアホルダ７４がケーシング７０及び変換機構５６におけるカムボディ（ボディ）８４の内部で回転変位する。

変換機構５６は、図１及び図２に示されるように、ケーシング７０とボディ６０との間に挟持されるカムボディ８４と、該カムボディ８４の内部に回転自在に設けられるギアホルダ７４とを含む。なお、カムボディ８４とケーシング７０は、駆動部５２とボディ６０との間に共締めされている。

カムボディ８４は樹脂製材料から形成され、その略中央部がボディ６０側（矢印Ａ１方向）に向かって突出し、その先端部が該ボディ６０の貫通孔８６に挿入され、駆動部５２側となる端面からボディ６０側（矢印Ａ１方向）に向かって断面略円形状に窪んだ凹部８８が形成される。カムボディ８４は、図２に示されるように、ケーシング７０及びボディ６０に連結されるためその外形形状が矩形状に形成され、略中央部はその内部にギアホルダ７４が配設されるため断面略円形状に窪んで形成されている。さらに、カムボディ８４は、略中央部に貫通した挿通孔９０と、該挿通孔９０の半径外側に周状に形成され、凹部８８の底壁面８８ａに対する高さ寸法Ｈが徐々に変化する昇降レール（ガイド部）９２と、前記凹部８８内におけるギアホルダ７４の回転変位を規制するストッパ部９４とを備える。

昇降レール９２は、図２及び図４に示されるように、半径方向に略一定幅で形成されると共に、その高さ寸法Ｈは、カムボディ８４を駆動部５２側から見て時計回り（矢印Ｒ１方向）に底壁面８８ａから徐々に高くなるように設定されている。

詳細には、例えば、図４及び図５に示されるように、挿通孔９０を中心として半径外方向に延在する昇降レール９２の基線Ｄを初期位置とした場合、該基線Ｄから４５°までの範囲Ｅ１における底壁面８８ａからの高さ寸法Ｈは、該底壁面８８ａと同一面となるため０に設定され、４５°の位置から２２５°までの範囲Ｅ２においてその高さ寸法Ｈが徐々に増大していくように設定されている。そして、昇降レール９２は、基線Ｄに対して２２５°の位置から３００°までの範囲Ｅ３内で略一定の高さ寸法Ｈとなる平面状に設定されると共に、３００°から３６０°、すなわち、基線Ｄの位置までとなる範囲Ｅ４内で高さ寸法Ｈは、再び該底壁面８８ａと同一面となる０に設定される。このように、昇降レール９２の高さ寸法Ｈは、カムボディ８４の周方向に沿った位置に応じてそれぞれ異なる値に設定されている。なお、この昇降レール９２の高さ寸法Ｈと基線Ｄに対する角度との関係は、上述した数値に限定されるものではなく、ワーク把持用チャック５０の使用環境に応じて任意に設定される。

ストッパ部９４は、凹部８８の内周面に沿って断面略円弧状に形成され、該内周面より半径内方向に若干だけ突出すると共に、カムボディ８４の上面より所定長だけ駆動部５２側（矢印Ａ２方向）に突出している（図２参照）。

図２、３及び図６に示されるように、ギアホルダ７４は樹脂製材料から形成され、断面略円形状に形成されたプレート部９６と、該プレート部９６から上方に向かって突出した複数のギアピン７６と、該プレート部９６の略中央部から下方に向かって突出した保持部９８と、前記保持部９８及びプレート部９６を貫通する孔部１００と、前記プレート部９６に形成されたローラ孔１０２を介して回転自在に保持されるローラ１０４と、前記プレート部９６の外周面より半径外方向に突出した係止部（ストッパ）１０６とを含む。

ギアピン７６は、孔部１００を中心として同一直径上に等間隔離間して配置され、前記ギアピン７６の突出量はそれぞれ略同一に設定される。そして、ギアピン７６には、それぞれサテライトギア６８が挿通される。すなわち、ギアピン７６の数量は、サテライトギア６８の数量に対応して設定されている。

保持部９８は、図１に示されるように、カムボディ８４の挿通孔９０に挿入されると共に、その内部には孔部１００を通じてピストン５８の第１軸部１０８が挿入され該第１軸部１０８の段部１０８ａに係合される。そして、ピストン５８の第１軸部１０８に環状溝を介して係止リング１１０を装着することにより、該ギアホルダ７４のピストン５８に対する軸線方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）への変位が規制され、前記ギアホルダ７４とピストン５８とが一体的に変位する。

ローラ孔１０２は、図６に示されるように、断面略長方形状に開口して形成され、孔部１００の半径外側となり且つ隣接するギアピン７６の間となる位置に配置される。詳細には、ローラ孔１０２は、一方のギアピン７６と他方のギアピン７６とを結ぶ仮想線Ｓ上に配置され、前記ギアピン７６側に向かって延在するローラ孔１０２の一辺が、前記仮想線Ｓと略直交する一辺より長く設定されている。

このローラ孔１０２には、ローラ軸（支軸）１１２によって回転自在に軸支された円盤状のローラ１０４が挿入され、該ローラ軸１１２は、前記ローラ孔１０２を挟むように形成されたプレート部９６の第１ピン穴１１４と、保持部９８側に形成された第２ピン穴１１６に挿入されることにより保持されている。前記第１ピン穴１１４は、プレート部９６の外周面に貫通するように形成されているため、ローラ１０４をローラ孔１０２に配置した状態で第１ピン穴１１４からローラ軸１１２を該ローラ１０４へと挿通させ、該ローラ軸１１２の先端部を第２ピン穴１１６に挿入させることにより、該ローラ１０４がローラ孔１０２の内部に回転自在に軸支される。

このローラ１０４は、図１に示されるように、ローラ孔１０２を介してプレート部９６の上面より若干だけ突出すると共に、該プレート部９６の下面より所定長だけ突出し、その外周面がカムボディ８４の昇降レール９２に当接する。すなわち、ローラ１０４は、ギアホルダ７４をカムボディ８４に対して装着した際に、昇降レール９２と対向する位置に設けられている。

換言すれば、ギアホルダ７４の軸線とローラ１０４の軸線とが略直交するように配置されると共に、前記ギアホルダ７４の回転方向と前記ローラ１０４の回転方向とが略直交することとなる。

係止部１０６は、図２、３及び図６に示されるように、プレート部９６の外周面より半径外方向に所定長だけ突出し、ギアホルダ７４がカムボディ８４内で回転変位した際に、ストッパ部９４に当接することによりその回転変位が規制される。

図１に示されるように、ボディ６０の内部には、軸線方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って貫通した貫通孔８６が形成され、該貫通孔８６の内部に長尺なピストン５８が変位自在に設けられている。

この貫通孔８６の上端部には、筒状の第１軸受１１８が挿入され、該第１軸受１１８によってピストン５８の第１軸部１０８が軸線方向に沿って変位自在に保持される。この第１軸受１１８は、貫通孔８６の内壁面に形成された段部８６ａに係合されると共に、環状溝に装着された係止リング７２によって上方（矢印Ａ２方向）への変位が規制されている。

一方、貫通孔８６の下端部には、筒状の第２軸受１２０が挿入され、該第２軸受１２０によってピストン５８の第２軸部１２２が軸線方向に沿って変位自在に保持される。第２軸受１２０は、貫通孔８６の内壁面に形成された段部８６ｂに係合されると共に、前記貫通孔８６の下端部に螺合された係止ねじ１２４によって係止される。このように、第１及び第２軸受１１８、１２０は、貫通孔８６の内部に固定されている。

また、ピストン５８は、一端部側に形成され第１軸受１１８に保持される第１軸部１０８と、他端部側に形成され第２軸受１２０に保持される第２軸部１２２と、前記第１軸部１０８と第２軸部１２２の間に形成され、該第１及び第２軸部１０８、１２２より拡径して貫通孔８６の内壁面に当接する本体部１２６とを含む。この本体部１２６と第１軸受１１８との間にはスプリング１２８が介装され、ピストン５８を常に第１軸受１１８から離間させる方向（矢印Ａ１方向）に付勢すると共に、本体部１２６と第２軸受１２０との間には弾性材料（例えば、ゴム）からなるダンパ１３０が配設されている。なお、このダンパ１３０は、本体部１２６の端面に対して固着されている。

そして、ボディ６０の上端部には、変換機構５６のカムボディ８４が連結ねじ１３２を介して連結されている。

把持機構６２は、ボディ６０の下部に形成された切欠部１３４に設けられ、ピストン５８の第２軸部１２２に係合される一組のチャック１３６ａ、１３６ｂからなる。このチャック１３６ａ、１３６ｂは、断面略Ｌ字状に形成され、その折曲した略中央部がリンクピン１４０を介してボディ６０の切欠部１３４に回動自在に軸支されている。また、チャック１３６ａ、１３６ｂの一端部側には、それぞれ半円状に切り欠かれた溝部１３８が形成され、ピストン５８の第２軸部１２２に装着されたピストンピン１４２にそれぞれ係合されている。一方、チャック１３６ａ、１３６ｂの他端部は、リンクピン１４０に軸支された部位から下方に向かって延在している。

すなわち、ピストン５８の軸線方向に沿った変位作用下にピストンピン１４２に係合された一組のチャック１３６ａ、１３６ｂがリンクピン１４０を支点として所定角度だけ回動し、前記一組のチャック１３６ａ、１３６ｂの回動作用下にその他端部が互いに接近・離間するように開閉動作する（図１中、矢印Ｂ、Ｃ方向）。なお、把持機構６２は、チャック１３６ａ、１３６ｂが互いに離間する方向（矢印Ｂ方向）に回動した際にワークＷを把持すると共に（図１参照）、互いに接近する方向（矢印Ｃ方向）に回動した際に、前記ワークＷの把持状態が解除される（図７参照）。

本発明の第１の実施の形態に係るワーク把持用チャック５０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。なお、図１に示されるように、ピストン５８がスプリング１２８の弾発力によって下方（矢印Ａ１方向）へと変位し、一組のチャック１３６ａ、１３６ｂの他端部が互いに離間する方向（矢印Ｂ方向）に回動してワークＷの孔部ｗ１を把持した状態を初期状態とする。

このワークＷがチャック１３６ａ、１３６ｂによって把持された初期状態では、図示しない電源から駆動部５２への電流の供給が停止してギア機構５４及び変換機構５６に対して駆動力が付与されておらず、且つ、ローラ１０４がカムボディ８４における基線Ｄ上に位置して昇降レール９２に当接していない状態にある。この場合、ピストン５８は、スプリング１２８の弾発力によって下方に向かって押圧されているため、該ピストン５８の変位作用下に一組のチャック１３６ａ、１３６ｂが開動作してワークＷの孔部ｗ１を把持している。

次に、この初期状態（図１参照）からワークＷの把持状態を解除する場合について説明する。

先ず、図示しない電源より駆動部５２に対して電流が供給され、前記駆動部５２が所定量だけ時計回り（矢印Ｒ１方向）に回転駆動することにより、駆動軸６４と共にピニオンギア６６が回転する。そして、駆動部５２からの駆動力がピニオンギア６６に噛合された複数のサテライトギア６８へと伝達され、該サテライトギア６８が前記ピニオンギア６６を中心としてその周りを公転する。これにより、駆動部５２からの駆動力がギア機構５４を介して増大され、サテライトギア６８を支持しているギアホルダ７４がケーシング７０及びカムボディ８４内において駆動部５２側から見て時計回り（矢印Ｒ１方向）に回転変位する。なお、ギアホルダ７４は、該ギアホルダ７４に連結されたピストン５８に対するスプリング１２８の弾発力によって常に下方へと引張されている。

この際、ギアホルダ７４は、該ギアホルダ７４に装着されたローラ１０４が、基線Ｄ上からカムボディ８４の昇降レール９２に沿って時計回り（矢印Ｒ１方向）に回転変位する。この昇降レール９２は、時計回り（矢印Ｒ１方向）方向にその高さ寸法Ｈが徐々に増大するように形成されているため、前記ローラ１０４が昇降レール９２の範囲Ｅ２から範囲Ｅ３に向かって回転するのに伴い、該ローラ１０４が支持されたギアホルダ７４が徐々に駆動部５２側（矢印Ａ２方向）へと上昇する。

これにより、ギアホルダ７４に連結されたピストン５８が、スプリング１２８の弾発力に抗して徐々に駆動部５２側（矢印Ａ２方向）へと変位する。なお、ギアホルダ７４とピストン５８とは、相対的な軸線方向への変位のみが規制されているため、該ギアホルダ７４の回転方向への変位がピストン５８に対して伝達されることがない。換言すれば、ピストン５８は、ボディ６０の貫通孔８６内を軸線方向にのみ変位可能であり、該貫通孔８６内で回転変位することがない。

そして、図７に示されるように、ピストン５８が駆動部５２側へと変位することにより、ピストンピン１４２を介して前記ピストン５８に係合されたチャック１３６ａ、１３６ｂがリンクピン１４０を支点としてその他端部が互いに接近する方向（矢印Ｃ方向）に回動する。これにより、チャック１３６ａ、１３６ｂがワークＷの孔部ｗ１より離間して該ワークＷに対する把持状態が解除される。この際、ローラ１０４は、昇降レール９２において最も高さ寸法Ｈが大きく設定された範囲Ｅ３内にあり、この範囲Ｅ３は略一定の高さ寸法Ｈとなる平面状に設定されているため、前記ピストン５８が軸線方向に沿って変位することがなく、チャック１３６ａ、１３６ｂが所望量だけ閉動作した状態で保持される。すなわち、ピストン５８は、その軸線方向（上方）への変位が規制された変位終端位置となる。

また、このギアホルダ７４がさらに回転変位し、その係止部１０６がカムボディ８４のストッパ部９４に当接することにより、前記ギアホルダ７４の回転変位が規制されて停止する。その結果、カムボディ８４に対するギアホルダ７４の周方向への位置決めがなされ、それに伴ってピストン５８の軸線方向に沿った変位量が制御されるため、該ピストン５８を介して開閉するチャック１３６ａ、１３６ｂの開閉量が所望量に制御される。

一方、把持機構６２を介して再びワークＷの孔部ｗ１を把持する場合には、互いに接近する方向に回動した閉状態である一組のチャック１３６ａ、１３６ｂを予めワークＷの孔部ｗ１に挿入しておく。そして、駆動部５２に対して供給する電流の極性を逆転させ、該駆動部５２を前記とは反対方向（矢印Ｒ２方向）に回転させることにより、ギアホルダ７４が駆動部５２側から見て反時計回り（矢印Ｒ２方向）に回転変位するため、該ギアホルダ７４のローラ１０４が昇降レール９２に沿って徐々にボディ６０側（矢印Ａ１方向）に接近するように下降する。これにより、ギアホルダ７４が、ケーシング７０及びカムボディ８４の内部で軸線方向に沿って下降し、それに伴って、ピストン５８がスプリング１２８の弾発力によってボディ６０の貫通孔８６に沿って下方へと変位する。この際、ピストン５８の端面に装着されたダンパ１３０によって、該ピストン５８が第２軸受１２０に当接した際の衝撃が緩衝される。

その結果、ピストン５８が駆動部５２から離間する方向（矢印Ａ１方向）に変位することにより、該ピストン５８にピストンピン１４２を介して係合されたチャック１３６ａ、１３６ｂがリンクピン１４０を支点としてその他端部が互いに離間する方向（矢印Ｂ方向）に回動するため、ワークＷの孔部ｗ１に挿入された一組のチャック１３６ａ、１３６ｂが該孔部ｗ１の内周面に当接し、前記チャック１３６ａ、１３６ｂによってワークＷが把持される。この際、ローラ１０４は、昇降レール９２に沿って変位した後に再びカムボディ８４の基線Ｄ上に位置している。すなわち、ピストン５８は、スプリング１２８の弾発力によって下方へと変位し、ギアホルダ７４に設けられたローラ１０４がカムボディ８４の底壁面８８ａに当接してその下方への変位が規制された変位終端位置となる。

また、上述したピストン５８の軸線方向に沿った変位量は、カムボディ８４の底壁面８８ａから昇降レール９２における範囲Ｅ３までの高さ寸法Ｈと同等となる。換言すれば、昇降レール９２の高さ寸法Ｈは、ピストン５８の変位量に基づいて予め設定されている。

そして、ギアホルダ７４がさらに回転変位し、その係止部１０６がカムボディ８４のストッパ部９４に当接することにより、前記ギアホルダ７４の回転変位が規制されて停止する。これにより、カムボディ８４に対するギアホルダ７４の周方向に沿った位置決めがなされ、それに伴って、ピストン５８の軸線方向に沿った変位量が制御されるため、該ピストン５８を介して開閉するチャック１３６ａ、１３６ｂの開閉量が所望量に制御される。

以上のように、第１の実施の形態では、駆動部５２からの駆動力がギア機構５４のピニオンギア６６及びサテライトギア６８を介して伝達されることにより、その回転速度が所定量だけ減速され、且つ、前記駆動力が増大されると共に、複数のサテライトギア６８を支持するギアホルダ７４をピストン５８に連結し、該ギアホルダ７４をサテライトギア６８の回転作用下に軸線方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に昇降させることができる。すなわち、前記ギアホルダ７４は、駆動力を減速させ且つ増大させる機能と、該駆動力をギアホルダ７４を介して直線運動に変換する機能とを兼ね備えている。そのため、ワーク把持用チャック５０において、駆動部５２とボディ６０との間に設けられるギア機構５４及び変換機構５６を小型化することができると共に、低コストで構成することができる。

また、ギア機構５４では、ピニオンギア６６に対して噛合された複数のサテライトギア６８が、ギアホルダ７４を介して軸線方向に沿って変位する際に、ピニオンギア６６の自転により公転しながら変位することとなるため、前記ピニオンギア６６とサテライトギア６８との噛合時における摩耗を好適に抑制することができる。その結果、ギア機構５４におけるピニオンギア６６及びサテライトギア６８の高寿命化を図ることができ、ワーク把持用チャック５０の耐久性を向上させることができる。

さらに、ワークＷを把持する際の把持力は、ピストン５８と第１軸受１１８との間に介装されたスプリング１２８の弾発力によって保持されているため、何らかの原因で駆動部５２に対する電流の供給が停止した場合にも、前記ワークＷを確実且つ安定した状態で把持することが可能である。換言すれば、チャック１３６ａ、１３６ｂは、駆動部５２による駆動力が付勢されていない場合にもワークＷを把持することが可能な自己保持機能を有する。

またさらに、カムボディ８４に半径内方向に突出したストッパ部９４を設け、該カムボディ８４の凹部８８に配設されるギアホルダ７４の外周面に半径外方向に突出した係止部１０６を設けることにより、前記ギアホルダ７４が回転変位した際に、その係止部１０６がストッパ部９４に当接することにより回転変位を確実に停止させることができる。これにより、ストッパ部９４及び係止部１０６を介して回転変位しているギアホルダ７４を強制的に係止することができるため、前記ギアホルダ７４又は駆動部５２の回転量を検出するための検出機構を別個に設け、該検出機構の検出結果に基づいて前記ギアホルダ７４又は駆動部５２の回転量を制御する必要がない。その結果、モータ３の回転量を検出する光学センサ１２（検出機構）を設けた従来技術と比較し、コストを削減することができ低コストでワーク把持用チャック５０を構成することができる。

次に、第２の実施の形態に係るワーク把持用チャック１５０を図８及び図９示す。なお、上述した第１の実施の形態に係るワーク把持用チャック５０と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。

この第２の実施の形態に係るワーク把持用チャック１５０では、図８及び図９に示されるように、ピストン５８と第２軸受１２０との間にスプリング１５２が介装され、該スプリング１５２によってピストン５８が常に駆動部５２側（矢印Ａ２方向）へと押圧される点、カムボディ１５４がケーシング７０と駆動部５２との間に挟持され、該カムボディ１５４の昇降レール１５６がギア機構５４側（矢印Ａ１方向）に向かって徐々に高くなるように形成されると共に、ギアホルダ７４に装着された保持プレート１５８にローラ１０４が前記昇降レール１５６に対向して回転自在に設けられている点で、第１の実施の形態に係るワーク把持用チャック５０と相違している。

図８に示されるように、ピストン５８がスプリング１５２の弾発力によって上方へと変位し、一組のチャック１３６ａ、１３６ｂの他端部が互いに接近する方向（矢印Ｃ方向）に回動してワークＷを把持した状態を初期状態では、駆動部５２への電流の供給が停止し、ローラ１０４がカムボディ１５４の底壁面１５４ａに当接している状態にある。この場合、ピストン５８は、スプリング１５２によって上方（矢印Ａ２方向）へと押圧されているため、該ピストン５８の変位作用下に一組のチャック１３６ａ、１３６ｂが閉動作してワークＷの側面を把持している。

次に、この初期状態（図８参照）からワークＷの把持状態を解除する場合には、駆動部５２に対して電流が供給されることにより、ピニオンギア６６が自転すると共に複数のサテライトギア６８が公転し、前記駆動部５２からの駆動力が増大されてギアホルダ７４へと伝達される。そして、ギアホルダ７４及び保持プレート１５８がケーシング７０及びカムボディ１５４内において駆動部５２側から見て時計回り（矢印Ｒ１方向）に回転変位することにより、ローラ１０４が底壁面１５４ａから昇降レール１５６に沿って回転変位し、前記ローラ１０４の回転に伴って該ローラ１０４を備えるギアホルダ７４が徐々にボディ６０側に変位する。

これにより、ギアホルダ７４に連結されたピストン５８が、スプリング１５２の弾発力に抗して徐々に駆動部５２から離間する方向（矢印Ａ１方向）に変位し、ピストンピン１４２を介して前記ピストン５８に係合されたチャック１３６ａ、１３６ｂがリンクピン１４０を支点としてその他端部が互いに離間する方向（矢印Ｂ方向）に回動する（図９参照）。これにより、チャック１３６ａ、１３６ｂがワークＷの側面から離間して該ワークＷに対する把持状態が解除される。

また、ギアホルダ７４がさらに回転変位し、その係止部１０６がカムボディ１５４のストッパ部９４に当接することにより、前記ギアホルダ７４の回転変位が規制されて停止する。その結果、カムボディ１５４に対するギアホルダ７４の周方向への位置決めがなされ、それに伴ってピストン５８の軸線方向に沿った変位量が制御されるため、該ピストン５８を介して開閉するチャック１３６ａ、１３６ｂの開閉量が所望量に制御される。

なお、本発明に係る電動アクチュエータは、上述した第１及び第２の実施の形態のワーク把持用チャックに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の第１の実施の形態に係るワーク把持用チャックがワークを把持した状態を示す全体縦断面図である。 図１のワーク把持用チャックにおけるギア機構及び変換機構の分解斜視図である。 図１のギア機構及び変換機構を示す平面図である。 図１のカムボディの単体平面図である。 図４の昇降レールにおいて基線Ｄを支点とした周方向の各範囲Ｅ１〜Ｅ４と高さ寸法Ｈとの関係を示す特性曲線図である。 図１のギアホルダの単体平面図である。 図１のワーク把持用チャックがワークを把持していない非把持状態を示す全体縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るワーク把持用チャックがワークを把持した状態を示す全体縦断面図である。 図８のワーク把持用チャックがワークを把持していない非把持状態を示す全体縦断面図である。 従来技術に係るチャック機構の正面図である。

符号の説明

５０、１５０…ワーク把持用チャック ５２…駆動部
５４…ギア機構 ５６…変換機構
５８…ピストン ６０…ボディ
６２…把持機構 ６４…駆動軸
６６…ピニオンギア ６８…サテライトギア
７０…ケーシング ７４…ギアホルダ
７６…ギアピン ７８…内歯部
８０、１５８…保持プレート ８４、１５４…カムボディ
８８…凹部 ８８ａ、１５４ａ…底壁面
９２、１５６…昇降レール ９４…ストッパ部
９６…プレート部 １０２…ローラ孔
１０４…ローラ １０６…係止部
１１２…ローラ軸 １２８、１５２…スプリング
１３０…ダンパ １３６ａ、１３６ｂ…チャック
１４０…リンクピン １４２…ピストンピン

Claims (3)

1. ボディと、
   前記ボディに連結され、通電作用下に回転駆動する駆動部と、
   前記駆動部に連結されて回転駆動する第１ギアと該第１ギアの周囲を公転する第２ギアとを有するギア機構と、
   前記第２ギアを回転自在に支持し、該第２ギアの回転作用下に前記ボディの軸線を中心として回転変位する回転部材と、
   前記回転部材に設けられ、該回転部材の軸線と略直交した支軸を介して回転自在に支持されるローラと、前記回転部材が回転した際に前記ローラと対向する位置に形成され、該回転部材の軸線方向に沿った高さ寸法が変化するガイド部とを有し、前記回転部材の回転作用下に該回転部材を前記ボディの軸線方向に沿って変位させる変位機構と、
   前記回転部材に連結され、前記ボディの軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
   前記ピストンを軸線方向のいずれか一方側に向かって押圧する弾発力を有するスプリングと、
   を備え、
   前記ピストンの変位作用下に開閉動作することによってワークを把持可能な一組のチャックを備えた把持装置であり、前記ワークを前記チャックで把持する際の把持力が、前記スプリングの弾発力によって保持されることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記回転部材の回転作用下に前記ローラが前記ガイド部に沿って回転すると共に、前記スプリングの弾発力が、前記ピストンを介して前記ローラを前記ガイド部側に押圧する方向に付勢されることを特徴とする電動アクチュエータ。
3. 請求項１又は２記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記回転部材には、前記ボディに対して係合させることにより前記回転部材の回転変位が規制されるストッパが設けられることを特徴とする電動アクチュエータ。

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