JP6296136B2 - 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。

シリンジ内の液体を所定流量で吐出させるための装置として、回転直動変換機構（ボールねじ）を用いたアクチュエータが従来から知られている。例えば、特許文献１には、シリンジ内の液体を所定流量で吐出させるためのシリンジ駆動ユニットが記載されている。特許文献１のシリンジ駆動ユニットは、案内レールと、案内レールと平行に設けられると共にモータによって回転するねじ軸と、且つねじ軸の回転に応じて案内レールに沿って移動するスライダと、を備えている。スライダの移動に応じてシリンジ内の液体が所定流量で吐出される。

特開２０１０−２２９９２６号公報

液体の吐出流量の精度を向上させるためには、ボールねじの回転量に対するスライダの移動量にばらつきがないことが求められる。このためには、ボールねじが案内レールと完全に平行であることが望ましい。しかしながら、各部材の取り付け誤差等に起因して、少なからずボールねじが案内レールと平行ではなくなる可能性がある。このため、ボールねじの回転量に対するスライダの移動量がばらつく可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、回転直動変換機構の回転量に対するスライダの移動量のばらつきを抑制できるアクチュエータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るアクチュエータは、フレームと、前記フレームに取り付けられた案内レールと、前記案内レールに案内されるスライダと、前記案内レールに対して前記フレームを挟んだ反対側に配置され、前記フレームに支持されたねじ軸及び前記ねじ軸に取り付けられたナットを有する回転直動変換機構と、前記スライダと前記ナットとを接続する接続部材と、を備える。

回転直動変換機構がフレームを挟んで案内レールとは反対側に配置されることにより、回転直動変換機構及び案内レールがフレームに対して同じ方向に配置される場合に比較して、回転直動変換機構から案内レールまでの距離が大きくなる。これにより、スライダとナットとを接続する接続部材が長くなるので、接続部材が変形しやすくなる。接続部材が変形することで、仮に案内レールに対するねじ軸のなす角度を変化させる力が回転直動変換機構に作用したとしても、ねじ軸が案内レールと平行である状態が保たれやすい。すなわち、接続部材が緩衝部材として案内レールに対するねじ軸の方向のずれを抑制する。したがって、本発明に係るアクチュエータは、回転直動変換機構の回転量に対するスライダの移動量のばらつきを抑制できる。

本発明の望ましい態様として、前記接続部材は、前記フレームに対して隙間を空けて配置されていることが好ましい。これにより、接続部材が変形する際に、フレームが接続部材に干渉しにくい。このため、接続部材が容易に変形することができる。

本発明の望ましい態様として、前記ねじ軸の軸方向から見て、前記接続部材は、前記案内レール及び前記ねじ軸を通る直線を軸とした線対称形状であることが好ましい。これにより、作用する力の方向に応じた接続部材の変形しやすさのばらつきが生じにくくなる。このため、案内レールに対するねじ軸の方向のずれが抑制されやすい。

本発明の望ましい態様として、前記接続部材は、前記ねじ軸の軸方向に沿った環状の部材であることが好ましい。これにより、接続部材において、ねじ軸の軸廻りのねじり剛性が、ねじ軸に対して直交する軸廻りのねじり剛性よりも小さくなりやすい。このため、接続部材において、案内レールに対するねじ軸の方向のずれを抑制する方向に変形は生じやすく、且つ傾斜（ピッチング）が生じにくい。

本発明の望ましい態様として、前記接続部材は、ナットブラケットを介して前記ナットに接続されており、前記ナットブラケットは、前記ねじ軸に対して直交する板状のナット支持部を備えることが好ましい。これにより、ナットブラケットは、ナットから伝わるねじ軸の軸方向の力を、ねじ軸に対して直交する板状のナット支持部で受ける。このため、ナットブラケットから接続部材に伝えられる力の方向が、ねじ軸の軸方向に対してずれにくくなる。

本発明の望ましい態様として、前記接続部材は、ナットブラケットを介して前記ナットに接続されており、前記ナットブラケットは、前記ナットを前記ねじ軸の軸方向に対して直交する軸廻りに回転可能に支持することが好ましい。これにより、ねじ軸に傾斜（ピッチング）が生じた場合でも、回転直動変換機構等に生じる応力が抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記スライダに対して前記接続部材を挟んだ反対側に配置され、前記接続部材と共に移動するプランジャ駆動部材を備え、前記案内レールが取り付けられる前記フレームの面に平行な方向であって前記ねじ軸の軸方向に対して直交する方向をＸ方向としたとき、前記プランジャ駆動部材の前記Ｘ方向の長さは、前記接続部材の前記Ｘ方向の長さの半分以上であることが好ましい。これにより、接続部材のうちプランジャ駆動部材が配置される面が補強される。このため、接続部材においてねじ軸の軸方向廻りのねじり剛性が大きくなる。その結果、プランジャ駆動部材の傾斜（ピッチング）が抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記接続部材は、前記ねじ軸の軸方向に沿った環状の部材であって、前記スライダに固定される板状のスライダ連結部と、前記ナットブラケットに固定され且つ前記スライダ連結部に平行な板状であるナットブラケット連結部と、を備えることが好ましい。これにより、接続部材において、スライダとの連結部及びナットブラケットとの連結部が互いに平行な平面となる。このため、接続部材とスライダとを固定する工程及び接続部材とナットブラケットとを固定する工程が容易となる。

本発明の望ましい態様として、前記フレームは、前記案内レールに接するベースプレートと、前記案内レールに対して前記ベースプレートを挟んだ反対側に配置される補強部材と、を備えることが好ましい。これにより、ベースプレートに変形が生じにくくなる。さらに、案内レールを固定するための雌ネジを補強部材に設けることができるので、補強部材がない場合に比較して案内レールがより強固に固定される。その結果、案内レールの位置決め精度が向上する。

本発明によれば、回転直動変換機構の回転量に対するスライダの移動量のばらつきを抑制できるアクチュエータを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係るアクチュエータを示す正面図である。 図３は、本実施形態に係るアクチュエータを示す平面図である。 図４は、本実施形態に係るアクチュエータを示す左側面図である。 図５は、本実施形態に係るアクチュエータを示す右側面図である。 図６は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。 図７は、図６におけるサポートユニットの周辺の拡大図である。 図８は、本実施形態に係る接続部材が変形した状態を説明するための模式図である。 図９は、第１変形例に係るアクチュエータを示す左側面図である。 図１０は、図９におけるＢ矢視図である。 図１１は、第２変形例に係る接続部材を示す斜視図である。 図１２は、第３変形例に係るアクチュエータを示す斜視図である。 図１３は、第３変形例に係るアクチュエータを示す正面図である。 図１４は、第３変形例に係るアクチュエータを示す平面図である。 図１５は、第３変形例に係るアクチュエータを示す底面図である。 図１６は、第３変形例に係るアクチュエータを示す左側面図である。 図１７は、第３変形例に係るアクチュエータを示す右側面図である。 図１８は、図１４におけるＣ−Ｃ断面図である。

本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。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るアクチュエータを示す正面図である。図３は、本実施形態に係るアクチュエータを示す平面図である。図４は、本実施形態に係るアクチュエータを示す左側面図である。図５は、本実施形態に係るアクチュエータを示す右側面図である。図６は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。アクチュエータ１は、例えば、シリンジ内の液体を所定の流量で吐出させるために用いられる装置である。

図１〜図６に示すように、アクチュエータ１は、フレーム２と、シリンジ固定部材１１と、プランジャ駆動部材１２と、案内レール５と、スライダ４と、モータ９と、ボールねじ６と、ナットブラケット７と、接続部材３と、を備える。アクチュエータ１を用いてシリンジ内の液体を吐出させるときは、シリンジ固定部材１１にシリンジが固定され、プランジャ駆動部材１２にプランジャが固定される。シリンジ固定部材１１はフレーム２に固定されている。プランジャ駆動部材１２は、ボールねじ６の回転に応じて移動可能な接続部材３に固定されている。プランジャ駆動部材１２がシリンジ固定部材１１に対して近付く方向に移動することにより、シリンジ内の液体が吐出される。

フレーム２は、アクチュエータ１の各部材を支持するための部材である。フレーム２は、例えばステンレス鋼等の金属により形成されている。図１に示すように、フレーム２は、ベースプレート２１と、サイドプレート２２と、サイドプレート２３と、を備える。ベースプレート２１、サイドプレート２２及びサイドプレート２３は、例えば肉厚が１．５ｍｍのステンレス鋼板を曲げ加工することにより一体に形成されている。ベースプレート２１は、プランジャ駆動部材１２の移動する方向に長い板状部材であって、案内レール５及びシリンジ固定部材１１を支持している。サイドプレート２２及びサイドプレート２３は、ベースプレート２１の短手方向の両端から、ベースプレート２１に対して直交する方向に突出している。このため、ボールねじ６の軸方向から見たフレーム２は略Ｕ字状である。また、サイドプレート２２は、ボールねじ６の軸方向で接続部材３の端面と対向する第１対向面２２１及び第２対向面２２２（図６参照）を備える。サイドプレート２３は、ボールねじ６の軸方向で接続部材３の端面と対向する第１対向面２３１及び第２対向面２３２を備える。

以下の説明において、ベースプレート２１の短手方向に平行なＸ軸、ボールねじ６の軸方向に平行なＹ軸、及びＸ軸及びＹ軸の両方に対して直交するＺ軸からなる直交座標系を用いて説明する。また、Ｘ方向のうち、ベースプレート２１に対してサイドプレート２２のある方向を−Ｘ方向とし、サイドプレート２３のある方向を＋Ｘ方向とする。Ｙ方向のうち、プランジャ駆動部材１２に対してシリンジ固定部材１１のある方向を＋Ｙ方向とし、＋Ｙ方向の反対方向を−Ｙ方向とする。Ｚ方向のうち、ベースプレート２１に対してサイドプレート２２及びサイドプレート２３が突出する方向を−Ｚ方向とし、−Ｚ方向の反対方向を＋Ｚ方向とする。

シリンジ固定部材１１及びプランジャ駆動部材１２は、ベースプレート２１の＋Ｚ方向側に配置されている。シリンジ固定部材１１は、ベースプレート２１に例えば溶接等により固定されている。プランジャ駆動部材１２は、接続部材３に例えば溶接等により固定されている。

図１及び図３に示すように、ベースプレート２１には開口部２９が設けられている。開口部２９は例えば矩形の孔である。例えば、モータ９周辺における部材の接続作業が開口部２９を介して行われる。また、図６に示すように、ベースプレート２１には裏板２５及びサポートユニットブラケット２６が取り付けられている。裏板２５は、例えばベースプレート２１と同じ材料で形成されている。裏板２５の厚みは、ベースプレート２１の厚みよりも大きく、例えば２ｍｍである。裏板２５は、例えば溶接によってベースプレート２１に固定されている。サポートユニットブラケット２６は、裏板２５に対して直交する板状部材である。サポートユニットブラケット２６は、肉厚が２ｍｍのステンレス鋼板を曲げ加工することにより、裏板２５と一体に形成されている。このため、裏板２５及びサポートユニットブラケット２６は、Ｘ方向から見て略Ｌ字を描いている。

案内レール５は、ベースプレート２１に取り付けられた長尺部材である。案内レール５は、ベースプレート２１のうち裏板２５とは反対側の表面に固定されている。より具体的には、案内レール５は、ベースプレート２１を貫通するボルト等の締結部材が裏板２５に形成された雌ねじに嵌合することで、ベースプレート２１に固定されている。

スライダ４は、案内レール５に案内されて、案内レール５に沿って移動可能な部材である。図１に示すように、スライダ４は案内レール５をＸ方向の両側から挟んでいる。スライダ４は、内部に案内レール５に接する複数の転動体を有している。転動体は、例えば玉であり、案内レール５に接しながら転がる。これにより、スライダ４は、案内レール５に沿って滑らかに直線運動することができる。すなわち、スライダ４及び案内レール５は、直動案内を形成している。より具体的には、複数の転動体は、環状の配置されており転がりながら循環する。すなわち、複数の転動体が無限循環路を形成している。

上述したように、スライダ４及び案内レール５で構成される直動案内、シリンジ固定部材１１及びプランジャ駆動部材１２のいずれもがベースプレート２１の＋Ｚ方向側に配置されている。これにより、直動案内がシリンジと近接して配置されるので、外力によるシリンジ固定部材１１の傾斜（ピッチング及びローリング）が抑制される。これにより、シリンジ内の液体の吐出流量の精度が向上する。なお、ピッチングはＸ軸廻りの回転であり、ローリングはＹ軸廻りの回転である。

モータ９は、フレーム２に支持されており、シャフト９１を備える。モータ９は、例えばステッピングモータであって、制御装置から供給されるパルス信号に応じて所定角度ずつ回転することができる。シャフト９１は、例えばカップリング９２を介してボールねじ６に連結されている。ボールねじ６は、回転運動を直動運動に変換できる回転直動変換機構である。例えば、ボールねじ６は、本体部６１０及び連結部６１１を含むねじ軸６１と、本体部６１０に取り付けられたナット６２と、を備える。具体的には、シャフト９１は、ねじ軸６１の一端に設けられた連結部６１１にカップリング９２を介して接続されている。ねじ軸６１の本体部６１０の表面にはねじ山が形成されており、連結部６１１の表面は平滑面である。ナット６２の内壁に形成されたねじ山が本体部６１０のねじ山に嵌合している。また、連結部６１１の外径は、本体部６１０の外径よりも小さい。

図７は、図６におけるサポートユニットの周辺の拡大図である。図７に示すように、サポートユニットブラケット２６には、ボルト等の締結部材によりサポートユニット８が取り付けられている。サポートユニット８は、ボールねじ６を回転可能に支持するための部材である。サポートユニット８は、ケース８０と、軸受８１と、軸受８２と、ロックナット８３と、を備える。

ケース８０は、軸受８１及び軸受８２の外輪に接しており、軸受８１及び軸受８２を支持している。例えば、ケース８０に設けられた孔に軸受８１及び軸受８２が圧入されることにより、軸受８１及び軸受８２の外輪がケース８０に固定されている。軸受８１及び軸受８２は、ねじ軸６１の軸方向に沿って並んでいる。軸受８１の内輪が本体部６１０と連結部６１１との間の段差６１２に接しており、軸受８２の内輪が連結部６１１に取り付けられたロックナット８３に接している。すなわち、段差６１２及びロックナット８３により、軸受８１及び軸受８２が位置決めされている。

ナットブラケット７は、ボールねじ６のナット６２に連結された部材である。図６に示すように、ナットブラケット７は、ベース部７１と、ナット支持部７３と、補強部７２と、を備える。ベース部７１、ナット支持部７３及び補強部７２は、例えばステンレス鋼板に対して曲げ加工及び溶接を施すことにより一体に形成されている。

ベース部７１は、例えばベースプレート２１と平行な板状部材である。ナット支持部７３は、Ｙ軸に対して直交する板状部材である。ナット６２は、ナット支持部７３に設けられた孔を貫通しており、ボルト等の締結部材によってナット支持部７３に固定されている。このため、ナットブラケット７は、ナット６２の移動に伴って一体的に移動する。補強部７２は、ベース部７１及びナット支持部７３の両方に直交する板状部材であって、ベース部７１及びナット支持部７３の両方に連結されている。補強部７２は、ナット支持部７３がベース部７１に対する角度を変えるように倒れることを抑制する。これにより、ナット支持部７３に外力が加わった場合でもナット支持部７３が変形しにくいので、ナット６２の姿勢が維持されやすい。

接続部材３は、スライダ４とナット６２とを接続するための部材である。具体的には、接続部材３は、ナットブラケット７を介してスライダ４をナット６２に接続している。接続部材３は、図１に示すように例えばＹ方向に沿う環状の部材であって、スライダ連結部３１と、第１迂回部３２と、第２迂回部３３と、ナットブラケット連結部３４と、を備える。Ｙ方向に沿う環状の部材とは、環状の部材の軸方向がＹ方向に沿うことを意味し、以下においても同様の意味で用いられる。スライダ連結部３１、第１迂回部３２、第２迂回部３３及びナットブラケット連結部３４は、例えばステンレス鋼板に対して曲げ加工及び溶接を施すことにより一体に形成されている。

スライダ連結部３１は、ベースプレート２１に平行な板状部材である。Ｘ方向において、スライダ連結部３１はベースプレート２１よりも長い。すなわち、Ｚ方向から見て、Ｘ方向におけるスライダ連結部３１の両端は、ベースプレート２１のＸ方向の両端よりも外側に位置している。スライダ連結部３１は、ボルト等の締結部材によってスライダ４に固定されている。このため、接続部材３は、スライダ４と共に案内レール５に案内される。具体的には、スライダ４は、スライダ連結部３１の−Ｚ方向側に固定されている。また、スライダ連結部３１の＋Ｚ方向側には、プランジャ駆動部材１２が固定されている。

第１迂回部３２及び第２迂回部３３は、スライダ連結部３１に対して直交する板状部材であって、スライダ連結部３１の両端から−Ｚ方向に突出している。第１迂回部３２は、フレーム２のサイドプレート２２に対して−Ｘ方向側に位置している。第１迂回部３２は、サイドプレート２２に対して幅ｄ１の隙間を空けて対向している。幅ｄ１は、例えば１ｍｍから２ｍｍ程度である。第２迂回部３３は、フレーム２のサイドプレート２３に対して＋Ｘ方向に位置している。第２迂回部３３は、サイドプレート２３に対して幅ｄ１の隙間を空けて対向している。図４に示すように、Ｚ方向における第１迂回部３２及び第２迂回部３３の長さＬ１は、スライダ連結部３１からボールねじ６までの距離Ｌ２よりも長い。すなわち、第１迂回部３２及び第２迂回部３３のスライダ連結部３１とは反対側の端部は、ボールねじ６よりも−Ｚ方向に位置している。

仮に、第１迂回部３２及び第２迂回部３３がフレーム２の外側を通過せずに内側を通過する場合、すなわちベースプレート２１に設けられたスリット等を第１迂回部３２及び第２迂回部３３が通過する場合、ベースプレート２１のねじり剛性が低下する。すなわち、ベースプレート２１において、第１迂回部３２及び第２迂回部３３が通過するスリット分の断面欠損が生じることでねじり剛性が低下する。したがって、外力によってベースプレート２１に変形が生じやすくなる。これにより、案内レール５の位置決め精度の低下、又は案内レール５及びボールねじ６に生じる応力による寿命低下等の問題が生じる。これに対して、本実施形態においては、第１迂回部３２及び第２迂回部３３がフレーム２を迂回しているので、ベースプレート２１の変形が抑制されている。また、ベースプレート２１を製作するための加工が少なくなるので、フレーム２の製造が容易となる。

ナットブラケット連結部３４は、スライダ連結部３１と平行な板状部材であって、第１迂回部３２と第２迂回部３３とを連結している。このため、接続部材３は、Ｙ方向から見て略長方形状である。より具体的には、接続部材３は、Ｙ方向から見て、Ｘ方向に沿う短辺とＺ方向に沿う長辺を有する略長方形状である。また、接続部材３は、Ｙ方向から見て、スライダ４及びねじ軸６１を通る直線Ｃ（図４参照）を軸とした線対称形状であるともいえる。ナットブラケット連結部３４は、ナットブラケット７のベース部７１にボルト等の締結部材によって固定されている。このため、接続部材３は、ナット６２の移動に伴って、ナットブラケット７と共に一体的に移動する。

また、ナットブラケット連結部３４の端面は、図１及び図６に示すように、第１対向面２２１、第２対向面２２２、第１対向面２３１及び第２対向面２３２に対向している。ナット６２の移動に伴ってナットブラケット連結部３４が−Ｙ方向に所定量移動すると、ナットブラケット連結部３４が第１対向面２２１及び第１対向面２３１に接する。これにより、接続部材３が−Ｙ方向に移動できる限界位置が規定されている。また、ナット６２の移動に伴ってナットブラケット連結部３４が＋Ｙ方向に所定量移動すると、ナットブラケット連結部３４が第２対向面２２２及び第２対向面２３２に接する。これにより、接続部材３が＋Ｙ方向に移動できる限界位置が規定されている。このため、ナット６２のねじ軸６１からの脱落が防止される。

モータ９が駆動すると、シャフト９１を介してボールねじ６のねじ軸６１が回転する。ねじ軸６１が回転すると、ねじ軸６１のねじ山に嵌合しているナット６２がＹ方向に移動する。これにより、ナット６２と共に、ナットブラケット７、接続部材３及びスライダ４がＹ方向に移動する。プランジャ駆動部材１２のＹ方向の移動量は、スライダ４のＹ方向の移動量に等しい。このため、アクチュエータ１に設置されたシリンジ内の液体の吐出流量の精度を向上させるためには、スライダ４の移動量が高い精度で制御される必要がある。そのためには、図１に示した案内レール５の軸Ａ１がねじ軸６１の軸Ａ２と平行であることが望ましい。しかしながら、軸Ａ１が軸Ａ２と平行である状態を常に保持することは容易ではない。例えば、フレーム２に対する各部材の取り付け誤差によって、少なからず軸Ａ１が軸Ａ２と平行でなくなる可能性がある。また、ナット６２の移動に応じて、サポートユニット８を支点としてねじ軸６１が少なからず揺動することにより、軸Ａ１が軸Ａ２と平行でなくなる可能性がある。すなわち、軸Ａ１に対する軸Ａ２の角度が経時的に変化する可能性がある。これにより、ボールねじ６の回転量に対するスライダ４の移動量にばらつきが生じる可能性がある。

また、仮に案内レール５及びスライダ４とボールねじ６とが近接して配置され、且つねじ軸６１が揺動しないようにボールねじ６が支持される場合、軸Ａ１が軸Ａ２に対してなす角度の経時的な変化が抑制されるものの、案内レール５及びスライダ４とボールねじ６とに応力が生じ続ける可能性がある。これにより、スライダ４の滑らかな移動が阻害されるので、ボールねじ６の回転量に対するスライダ４の移動量にばらつきが生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態に係るアクチュエータ１においては、接続部材３が変形することにより、ボールねじ６の回転量に対するスライダ４の移動量にばらつきが抑制される。図８は、本実施形態に係る接続部材が変形した状態を説明するための模式図である。図８は、アクチュエータ１を＋Ｙ方向に向かって見た場合の図である。なお、図８においては説明のため接続部材３の変形が大きく描かれているため、図８で描かれた接続部材３の変形は実際の変形とは異なる場合がある。

仮に軸Ａ２に対する軸Ａ１のなす角度を変化させる力がボールねじ６に作用したとしても、接続部材３が変形することにより、軸Ａ１が軸Ａ２と平行である状態が保たれやすい。具体的には、接続部材３は、図８に示すように、第１迂回部３２及び第２迂回部３３のＺ方向の両端部がＸ方向にずれるように変形する。上述したように、第１迂回部３２とサイドプレート２２との間、及び第２迂回部３３とサイドプレート２３との間には隙間が設けられているので、接続部材３が容易に変形することができる。また、接続部材３が変形することにより、案内レール５及びスライダ４とボールねじ６とに応力が生じにくい。このため、案内レール５、スライダ４及びボールねじ６の寿命が向上する。

接続部材３に図８に示す変形を生じやすくするため、接続部材３において、例えばＹ軸廻りのねじり剛性は、Ｘ軸廻りのねじり剛性よりも小さいことが好ましい。本実施形態においては、接続部材３がＹ方向に沿う環状部材であることにより、Ｙ軸廻りのねじり剛性がＹ軸に対して直交する軸廻りのねじり剛性よりも小さくなっている。なお、部材のある軸廻りのねじり剛性は、部材の横弾性係数をＧとし、ねじり定数をＪとし、軸方向の長さをＬとしたとき、Ｇ×Ｊ／Ｌで表される。

なお、接続部材３は、必ずしも上述した形状でなくてもよい。接続部材３は環状部材でなくてもよく、例えば、スライダ連結部３１又はナットブラケット連結部３４にＹ方向の一端から他端に亘るスリットが設けられていてもよい。または、スライダ連結部３１及びナットブラケット連結部３４の両方にＹ方向の一端から他端に亘るスリットが設けられていてもよい。また、接続部材３はＺ軸に平行な直線を軸とした線対称形状でなくてもよい。例えば、第１迂回部３２及び第２迂回部３３のいずれかが設けられていないことで、接続部材３がＹ方向から見て略Ｕ字状であってもよい。また、図４に示した長さＬ１は必ずしも距離Ｌ２よりも大きくなくてもよい。ただし、長さＬ１が距離Ｌ２よりも大きい方が、接続部材３がＸ方向の力に対して変形しやすい点で好ましい。

なお、フレーム２は、必ずしもサイドプレート２２及びサイドプレート２３を備えていなくてもよく、少なくともベースプレート２１を備えていればよい。仮にサイドプレート２２及びサイドプレート２３が設けられていない場合、図４に示した幅ｄ１は、第１迂回部３２とベースプレート２１との間の隙間の幅、又は第２迂回部３３とベースプレート２１との間の隙間の幅を意味する。

以上で説明したように、本実施形態に係るアクチュエータ１は、フレーム２と、フレーム２に取り付けられた案内レール５と、案内レール５に案内されるスライダ４と、案内レール５に対してフレーム２を挟んだ反対側に配置され、フレーム２に支持されたねじ軸６１及びねじ軸６１に取り付けられたナット６２を有する回転直動変換機構（ボールねじ６）と、スライダ４とナット６２とを接続する接続部材３と、を備える。

ボールねじ６がフレーム２を挟んで案内レール５とは反対側に配置されることにより、ボールねじ６及び案内レール５がフレーム２に対して同じ方向に配置される場合に比較して、ボールねじ６から案内レール５までの距離が大きくなる。これにより、スライダ４とナット６２とを接続する接続部材３が長くなるので、接続部材３が変形しやすくなる。接続部材３が変形することで、仮に案内レール５に対するねじ軸６１のなす角度を変化させる力がボールねじ６に作用したとしても、ねじ軸６１が案内レール５と平行である状態が保たれやすい。すなわち、接続部材３が緩衝部材として案内レール５に対するねじ軸６１の方向のずれを抑制する。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ１は、回転直動変換機構（ボールねじ６）の回転量に対するスライダ４の移動量のばらつきを抑制できる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１において、接続部材３は、フレーム２に対して隙間を空けて配置されている。これにより、接続部材３が変形する際に、フレーム２が接続部材３に干渉しにくい。このため、接続部材３が容易に変形することができる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１において、ねじ軸６１の軸方向（Ｙ方向）から見て、接続部材３は、案内レール５及びねじ軸６１を通る直線Ｃを軸とした線対称形状である。これにより、作用する力の方向に応じた接続部材３の変形しやすさのばらつきが生じにくくなる。このため、案内レール５に対するねじ軸６１の方向のずれがより抑制されやすい。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１において、接続部材３は、ねじ軸６１の軸方向（Ｙ方向）に沿った環状の部材である。これにより、接続部材３において、ねじ軸６１の軸（Ｙ軸）廻りのねじり剛性が、Ｙ軸に対して直交する軸廻りのねじり剛性よりも小さくなりやすい。このため、接続部材３において、案内レール５に対するねじ軸６１の方向のずれを抑制する方向に変形は生じやすく、且つ傾斜（ピッチング）が生じにくい。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１において、接続部材３は、ナットブラケット７を介してナット６２に接続されている。ナットブラケット７は、ねじ軸６１に対して直交する板状のナット支持部７３を備える。これにより、ナットブラケット７は、ナット６２から伝わるねじ軸６１の軸方向（Ｙ方向）の力を、ねじ軸６１に対して直交する板状のナット支持部７３で受ける。このため、ナットブラケット７から接続部材３に伝えられる力の方向が、ねじ軸６１の軸方向（Ｙ方向）に対してずれにくくなる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１において、接続部材３は、ねじ軸６１の軸方向（Ｙ方向）に沿った環状の部材であって、スライダ４に固定される板状のスライダ連結部３１と、ナットブラケット７に固定され且つスライダ連結部３１に平行な板状であるナットブラケット連結部３４と、を備える。これにより、接続部材３において、スライダ４との連結部及びナットブラケット７との連結部が互いに平行な平面となる。このため、接続部材３とスライダ４とを固定する工程及び接続部材３とナットブラケット７とを固定する工程が容易となる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１において、フレーム２は、案内レール５に接するベースプレート２１と、案内レール５に対してベースプレート２１を挟んだ反対側に配置される補強部材（裏板２５）と、を備える。これにより、ベースプレート２１に変形が生じにくくなる。さらに、案内レール５を固定するための雌ネジを補強部材に設けることができるので、補強部材がない場合に比較して案内レール５がより強固に固定される。その結果、案内レール５の位置決め精度が向上する。

（第１変形例）
図９は、第１変形例に係るアクチュエータを示す左側面図である。図１０は、図９におけるＢ矢視図である。図９及び図１０に示すように、第１変形例においては、上述したボールねじ６及びナットブラケット７とは異なるボールねじ６Ａ及びナットブラケット７Ａが設けられている。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図９及び図１０に示すように、ボールねじ６Ａは、ねじ軸６１と、ナット６２Ａと、を備える。ナット６２Ａは、例えば円筒状の部材である。ナット６２Ａの内壁に形成されたねじ山が本体部６１０のねじ山に嵌合している。

ナットブラケット７Ａは、ナット６２ＡをＸ軸廻りに回転可能に支持する部材である。図９及び図１０に示すように、ナットブラケット７Ａは、ベース部７１Ａと、２つのナット支持部７３Ａと、を備える。ベース部７１Ａ及びナット支持部７３Ａは、例えばステンレス鋼板に対して曲げ加工を施すことにより一体に形成されている。

ベース部７１Ａは、ベースプレート２１に平行な板状部材であって、ナットブラケット連結部３４に連結されている。ナット支持部７３Ａは、Ｘ軸に対して直交する板状部材である。ナット支持部７３Ａは、軸受７５と、トラニオン７６と、を備える。軸受７５は、ナット支持部７３Ａに固定されている。トラニオン７６の一端は例えば軸受７５の内輪に圧入されており、トラニオン７６の他端はナット６２Ａに固定されている。これにより、ナットブラケット７Ａは、ナット６２ＡをＸ軸廻りに回転可能に支持することができる。

上述したように、第１変形例に係るアクチュエータ１Ａにおいて、接続部材３は、ナットブラケット７Ａを介してナット６２Ａに接続されている。ナットブラケット７Ａは、ナット６２ＡをＸ軸廻りに回転可能に支持する。これにより、ねじ軸６１に傾斜（ピッチング）が生じた場合でも、ボールねじ６Ａ等に生じる応力が抑制される。

（第２変形例）
図１１は、第２変形例に係る接続部材を示す斜視図である。第２変形例においては、上述した接続部材３とは異なる接続部材３Ｂが設けられる。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

接続部材３Ｂは、上述したスライダ４とナット６２とを接続するための部材である。具体的には、接続部材３Ｂは、ナットブラケット７を介してスライダ４をナット６２に接続している。接続部材３Ｂは、図１１に示すように例えばＹ方向に沿う環状の部材であって、スライダ連結部３１Ｂと、第１迂回部３２Ｂと、第２迂回部３３Ｂと、ナットブラケット連結部３４Ｂと、を備える。スライダ連結部３１Ｂ、第１迂回部３２Ｂ、第２迂回部３３Ｂ及びナットブラケット連結部３４Ｂは、例えば溶接により互いに連結されている。

スライダ連結部３１Ｂは、ベースプレート２１に平行な板状部材であって、例えばステンレス鋼板等の金属板である。Ｘ方向において、スライダ連結部３１Ｂはベースプレート２１よりも長い。すなわち、Ｚ方向から見て、Ｘ方向におけるスライダ連結部３１Ｂの両端は、ベースプレート２１のＸ方向の両端よりも外側に位置している。スライダ連結部３１Ｂは、ボルト等の締結部材によってスライダ４に固定されている。このため、接続部材３Ｂは、スライダ４と共に案内レール５に案内される。具体的には、スライダ４は、スライダ連結部３１Ｂの−Ｚ方向側に固定されている。また、スライダ連結部３１Ｂの＋Ｚ方向側には、プランジャ駆動部材１２が固定されている。

第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂは、スライダ連結部３１Ｂに対して直交する板状部材であって、スライダ連結部３１Ｂの両端から−Ｚ方向に突出している。第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂは、例えばスライダ連結部３１Ｂよりも肉厚の小さいステンレス鋼板等の金属板である。第１迂回部３２Ｂは、サイドプレート２２に対して−Ｘ方向側に位置している。第１迂回部３２Ｂは、サイドプレート２２に対して幅ｄ１（図４参照）の隙間を空けて対向している。第２迂回部３３Ｂは、サイドプレート２３に対して＋Ｘ方向に位置している。第２迂回部３３は、サイドプレート２３に対して幅ｄ１の隙間を空けて対向している。図４に示した第１迂回部３２及び第２迂回部３３と同様に、Ｚ方向における第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂの長さは、スライダ連結部３１Ｂからボールねじ６までの距離よりも長い。すなわち、第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂのスライダ連結部３１Ｂとは反対側の端部は、ボールねじ６よりも−Ｚ方向に位置している。

ナットブラケット連結部３４Ｂは、スライダ連結部３１Ｂと平行な板状部材であって、第１迂回部３２と第２迂回部３３とを連結している。このため、接続部材３Ｂは、Ｙ方向から見て略長方形状である。より具体的には、接続部材３Ｂは、Ｙ方向から見て、Ｘ方向に沿う短辺とＺ方向に沿う長辺を有する略長方形状である。ナットブラケット連結部３４Ｂは、例えばスライダ連結部３１Ｂと同じ肉厚を有するステンレス鋼板等の金属板である。また、接続部材３Ｂは、Ｙ方向から見て、スライダ４及びねじ軸６１を通る直線を軸とした線対称形状であるともいえる。ナットブラケット連結部３４Ｂは、ナットブラケット７のベース部７１にボルト等の締結部材によって固定されている。このため、接続部材３Ｂは、ナット６２の移動に伴って、ナットブラケット７と共に一体的に移動する。

上述したように第２変形例においては、第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂの肉厚が、スライダ連結部３１Ｂ及びナットブラケット連結部３４Ｂの肉厚よりも小さい。これにより、第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂの肉厚が薄いことによって接続部材３Ｂ全体におけるＹ軸廻りのねじり剛性が小さくなると共に、スライダ連結部３１Ｂ及びナットブラケット連結部３４Ｂのねじれ剛性は保持される。このため、スライダ４及びナットブラケット７の傾斜（ピッチング）が抑制される。

なお、スライダ連結部３１Ｂ、第１迂回部３２Ｂ、第２迂回部３３Ｂ及びナットブラケット連結部３４Ｂは、必ずしも溶接により連結されていなくてもよく、例えばピン及びボルト等で連結されていてもよい。例えば、スライダ連結部３１Ｂ及びナットブラケット連結部３４Ｂに設けられたピンが第１迂回部３２Ｂ及び第２迂回部３３Ｂに設けられた凹部に嵌合することで位置決めが行われる。その上で、ボルト等によってスライダ連結部３１Ｂ、第１迂回部３２Ｂ、第２迂回部３３Ｂ及びナットブラケット連結部３４Ｂが締結される。

（第３変形例）
図１２は、第３変形例に係るアクチュエータを示す斜視図である。図１３は、第３変形例に係るアクチュエータを示す正面図である。図１４は、第３変形例に係るアクチュエータを示す平面図である。図１５は、第３変形例に係るアクチュエータを示す底面図である。図１６は、第３変形例に係るアクチュエータを示す左側面図である。図１７は、第３変形例に係るアクチュエータを示す右側面図である。図１８は、図１４におけるＣ−Ｃ断面図である。ただし図１８において一部の構成は正面図として描かれている。第３変形例に係るアクチュエータ１Ｃは、上述したプランジャ駆動部材１２とは異なるプランジャ駆動部材１２Ｃを備える。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１２に示すように、アクチュエータ１Ｃを用いてシリンジ１３内の液体を吐出させるときは、シリンジ固定部材１１にシリンジ１３が固定され、プランジャ駆動部材１２Ｃにプランジャ１４が固定される。プランジャ駆動部材１２Ｃは、ボールねじ６の回転に応じて移動可能な接続部材３に固定されている。プランジャ駆動部材１２Ｃがシリンジ固定部材１１に対して近付く方向に移動することにより、シリンジ１３内の液体が吐出される。

プランジャ駆動部材１２Ｃは、スライダ連結部３１の＋Ｚ方向側に配置されている。プランジャ駆動部材１２Ｃは、軸方向がＺ方向に沿う環状の部材である。Ｚ方向から見てプランジャ駆動部材１２Ｃの外縁は略長方形を描いている。図１２に示すように、プランジャ駆動部材１２Ｃは、プランジャ接触部１２１と、対向部１２４と、第１側面部１２２と、第２側面部１２３と、を備える。

プランジャ接触部１２１は、Ｙ方向に対して直交する板状部材であって、シリンジ１３及びプランジャ１４がアクチュエータ１Ｃに取り付けられたときにプランジャ１４に接する。プランジャ接触部１２１は、例えば溶接によりスライダ連結部３１に固定されている。プランジャ接触部１２１は、Ｘ方向における中央にＺ方向に延びるスリット１２１ａを備える。

対向部１２４は、プランジャ接触部１２１に平行な板状部材である。対向部１２４のＸ方向の長さは、プランジャ接触部１２１のＸ方向の長さに略等しい。対向部１２４は、Ｘ方向における中央に孔１２４ａを備える。孔１２４ａは、Ｙ方向から見てスリット１２１ａに重なる。

第１側面部１２２及び第２側面部１２３は、Ｘ方向に対して直交する板状部材であって、例えば対向部１２４と一体である。すなわち、１枚の板に曲げ加工が施されることで、対向部１２４、第１側面部１２２及び第２側面部１２３が一体に形成されている。第２側面部１２３のＹ方向の長さは、第１側面部１２２のＹ方向の長さに略等しい。対向部１２４、第１側面部１２２及び第２側面部１２３は、例えば溶接によりスライダ連結部３１に固定されている。第１側面部１２２及び第２側面部１２３の＋Ｙ方向側の端部は、プランジャ接触部１２１に固定されている。また、プランジャ接触部１２１、対向部１２４、第１側面部１２２及び第２側面部１２３のＺ方向の長さは略等しい。

第３変形例に係るプランジャ駆動部材１２Ｃにおいては、上述した実施形態に係るプランジャ駆動部材１２と比較してＸ方向の長さが異なる。図１６に示すように、プランジャ駆動部材１２ＣのＸ方向の長さＬ３は、例えば接続部材３のＸ方向の長さＬ５の半分以上であり、長さＬ５以下である。また、長さＬ３は、例えばナットブラケット７のＸ方向の長さＬ４以上である。長さＬ３は、言い換えるとプランジャ接触部１２１及び対向部１２４のＸ方向の長さである。

以上で説明したように、第３変形例に係るアクチュエータ１Ｃは、プランジャ駆動部材１２Ｃを備える。プランジャ駆動部材１２Ｃは、スライダ４に対して接続部材３を挟んだ反対側に配置され、接続部材３と共に移動する。案内レール５が取り付けられるフレーム２の面（ベースプレート２１）に平行な方向であってねじ軸６１の軸方向に対して直交する方向をＸ方向としたとき、プランジャ駆動部材１２ＣのＸ方向の長さＬ３は、接続部材３のＸ方向の長さＬ５の半分以上である。これにより、接続部材３のうちプランジャ駆動部材１２Ｃが配置される面（スライダ連結部３１）が補強される。このため、接続部材３においてねじ軸６１の軸方向廻り（Ｙ軸廻り）のねじり剛性が大きくなる。その結果、プランジャ駆動部材１２Ｃの傾斜（ピッチング）が抑制される。

１、１Ａ、１Ｃ アクチュエータ
１１ シリンジ固定部材
１２、１２Ｃ プランジャ駆動部材
１２１ プランジャ接触部
１２１ａ スリット
１２２ 第１側面部
１２３ 第２側面部
１２４ 対向部
１２４ａ 孔
１３ シリンジ
２ フレーム
２１ ベースプレート
２２、２３ サイドプレート
２２１、２３１ 第１対向面
２２２、２３２ 第２対向面
２５ 裏板
２６ サポートユニットブラケット
２９ 開口部
３、３Ｂ 接続部材
３１、３１Ｂ スライダ連結部
３２、３２Ｂ 第１迂回部
３３、３３Ｂ 第２迂回部
３４、３４Ｂ ナットブラケット連結部
４ スライダ
５ 案内レール
６、６Ａ ボールねじ（回転直動変換機構）
６１ ねじ軸
６１０ 本体部
６１１ 連結部
６１２ 段差
６２、６２Ａ ナット
７、７Ａ ナットブラケット
７１、７１Ａ ベース部
７２ 補強部
７３、７３Ａ ナット支持部
７５ 軸受
７６ トラニオン
８ サポートユニット
８０ ケース
８１、８２ 軸受
８３ ロックナット
９ モータ
９１ シャフト
９２ カップリング
Ａ１、Ａ２ 軸
Ｃ 直線

Claims (10)

1. フレームと、
   前記フレームに取り付けられた案内レールと、
   前記案内レールに案内されるスライダと、
   前記案内レールに対して前記フレームを挟んだ反対側に配置され、前記フレームに支持されたねじ軸及び前記ねじ軸に取り付けられたナットを有する回転直動変換機構と、
   前記スライダと前記ナットとを接続する接続部材と、
   を備え、
   前記接続部材は、前記ねじ軸の軸方向に沿った環状の部材であるアクチュエータ。
2. フレームと、
   前記フレームに取り付けられた案内レールと、
   前記案内レールに案内されるスライダと、
   前記案内レールに対して前記フレームを挟んだ反対側に配置され、前記フレームに支持されたねじ軸及び前記ねじ軸に取り付けられたナットを有する回転直動変換機構と、
   前記スライダと前記ナットとを接続する接続部材と、
   を備え、
   前記接続部材は、ナットブラケットを介して前記ナットに接続されており、
   前記ナットブラケットは、前記ナットを前記ねじ軸の軸方向に対して直交する軸廻りに回転可能に支持するアクチュエータ。
3. 前記接続部材は、前記ねじ軸の軸方向に沿った環状の部材であって、前記スライダに固定される板状のスライダ連結部と、前記ナットブラケットに固定され且つ前記スライダ連結部に平行な板状であるナットブラケット連結部と、を備える
   請求項２に記載のアクチュエータ。
4. フレームと、
   前記フレームに取り付けられた案内レールと、
   前記案内レールに案内されるスライダと、
   前記案内レールに対して前記フレームを挟んだ反対側に配置され、前記フレームに支持されたねじ軸及び前記ねじ軸に取り付けられたナットを有する回転直動変換機構と、
   前記スライダと前記ナットとを接続する接続部材と、
   を備え、
   前記接続部材は、ナットブラケットを介して前記ナットに接続されており、
   前記ナットブラケットは、前記ねじ軸に対して直交する板状のナット支持部を備える
   前記接続部材は、前記ねじ軸の軸方向に沿った環状の部材であって、前記スライダに固定される板状のスライダ連結部と、前記ナットブラケットに固定され且つ前記スライダ連結部に平行な板状であるナットブラケット連結部と、を備える
   アクチュエータ。
5. 前記接続部材は、前記フレームに対して隙間を空けて配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 前記ねじ軸の軸方向から見て、前記接続部材は、前記案内レール及び前記ねじ軸を通る直線を軸とした線対称形状である請求項１から５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. 前記接続部材は、前記ねじ軸の軸方向に沿った環状の部材である請求項２に記載のアクチュエータ。
8. 前記接続部材は、ナットブラケットを介して前記ナットに接続されており、
   前記ナットブラケットは、前記ねじ軸に対して直交する板状のナット支持部を備える請求項１に記載のアクチュエータ。
9. 前記スライダに対して前記接続部材を挟んだ反対側に配置され、前記接続部材と共に移動するプランジャ駆動部材を備え、
   前記案内レールが取り付けられる前記フレームの面に平行な方向であって前記ねじ軸の軸方向に対して直交する方向をＸ方向としたとき、前記プランジャ駆動部材の前記Ｘ方向の長さは、前記接続部材の前記Ｘ方向の長さの半分以上である
   請求項１から８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
10. 前記フレームは、前記案内レールに接するベースプレートと、前記案内レールに対して前記ベースプレートを挟んだ反対側に配置される補強部材と、を備える
    請求項１から９のいずれか１項に記載のアクチュエータ。

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