JP6611409B2 - アクチュエータ、及び振れ止め機構 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ、及び振れ止め機構に関する。

ロッドタイプのアクチュエータでは、例えば、モータの回転運動が、ボールねじを介して、スライド部に伝達されることにより、スライド部に固定されたロッドが進退移動する。これにより、ロッドの先端に取り付けられた任意の工具が、作業対象のワークを押圧するなど、様々な作業を行う。このようなアクチュエータでは、ボールねじ軸の先端（モータが接続された駆動端とは反対側の自由端）に振れ回りが生じやすい。特に、モータの回転運動が高速である程、ボールねじ軸の曲がりや自重によるたわみが大きくなり、ボールねじ軸の先端の振れ回りは大きくなる。このため、ボールねじ軸の危険速度を大きくすることができず、モータを高速で回転させることができなかった。

これに対して、特許文献１には、ボールねじ軸の先端の振れ回りを抑制する振れ止め部材を備えたアクチュエータが開示されている。ボールねじ軸の先端は、この振れ止め部材を介して、ロッドの孔の内周に支持されている。

特開２０１３−３６６０６号公報

特許文献１に記載のアクチュエータでは、ロッドの進退移動に伴い、振れ止め部材は、ロッドの孔の内周面を摺動する。特にアクチュエータが大型である程、振れ止め部材と孔の内周面との接触面積が大きくなり、振れ止め部材とロッドの孔の内周面との間の摺動抵抗が大きくなる。結果として、ロッドの円滑な移動を阻害するおそれが生ずる。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、ロッドの挿入孔の内周面と振れ止め機構との間の抵抗を低減することができるアクチュエータ、及び振れ止め機構を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るアクチュエータは、
回転軸を備えたモータと、
前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
前記ボールねじナットに固定され、前記ボールねじナットとともに直線運動する移動体と、
前記移動体に固定され、前記移動体とともに直線運動し、前記ボールねじ軸の先端を挿入するための挿入孔が形成されたロッドと、
前記ボールねじ軸の先端に取り付けられ、前記ボールねじの振れ回りを抑制するための振れ止め機構と、
を有し、
前記振れ止め機構は、前記ボールねじ軸に対して、軸心回りに回転可能に接続された振れ止め機構本体と、前記振れ止め機構本体に回転可能に保持され、前記挿入孔の内周面に接触することで、前記ロッドの直線運動に伴って前記ロッドの進退方向に回転する回転体と、を有し、
前記ボールねじ軸は、外周面がねじ面として構成されたボールねじ軸本体と、前記ボールねじ軸本体の先端に設けられると共に、前記振れ止め機構が取り付けられる部分である先端部と、を有し、
前記振れ止め機構は、前記回転体が前記ボールねじ軸の前記先端部よりも先端側に配置されるように構成されていることを特徴とする。

前記回転体は、前記ボールねじ軸の軸心を中心として、前記振れ止め機構本体の周方向に等間隔に少なくとも２つ以上配置されていてもよい。

前記振れ止め機構本体は、前記ボールねじ軸の回転運動及び前記ロッドの直線運動に伴って、前記ボールねじ軸に対して非回転状態に維持されていてもよい。

前記振れ止め機構本体を回転可能に支持するベアリングを備えるとともに、前記ボールねじ軸に固定される固定部を有し、
前記ベアリングにより、前記振れ止め機構本体は、前記ボールねじ軸に対して回転可能に接続されていてもよい。

前記回転体は、ローラであってもよい。

前記ローラは、ローラ本体と、ローラ軸と、前記ローラ本体と前記ローラ軸との間に介在されたローラベアリングと、を有していてもよい。

前記ローラ本体は、弾性の素材から形成されていてもよい。
前記振れ止め機構本体は、前記挿入孔の前記内周面に前記ローラを付勢する付勢手段を有していてもよい。
前記付勢手段は、前記ローラ本体には接触せずに、前記ローラ軸に接触する板ばねから構成され、
前記板ばねが前記ローラ軸を付勢することにより、前記ローラ本体は前記挿入孔の前記内周面に付勢されていてもよい。

前記回転体は、ボールであってもよい。
前記振れ止め機構本体は、前記挿入孔の前記内周面に前記ボールを付勢する付勢手段を有していてもよい。
前記付勢手段は、板ばねから構成されていてもよい。

本発明の第２の観点に係る振れ止め機構は、
回転軸を備えたモータと、
前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
前記ボールねじナットに固定され、前記ボールねじナットとともに直線運動する移動体と、
前記移動体に固定され、前記移動体とともに直線運動し、前記ボールねじ軸の先端を挿入するための挿入孔が形成されたロッドと、
を有するアクチュエータの前記ボールねじ軸の先端に取り付けられ、前記ボールねじの振れ回りを抑制するための振れ止め機構であって、
前記ボールねじ軸に対して、軸心回りに回転可能に接続された振れ止め機構本体と、
前記振れ止め機構本体に回転可能に保持され、前記挿入孔の内周面に接触することで、前記ロッドの直線運動に伴って前記ロッドの進退方向に回転する回転体と、
を有し、
前記ボールねじ軸は、外周面がねじ面として構成されたボールねじ軸本体と、前記ボールねじ軸本体の先端に設けられると共に、前記振れ止め機構が取り付けられる部分である先端部と、を有し、
前記回転体は、前記ボールねじ軸の前記先端部よりも先端側に配置されていることを特徴とする。

本発明では、ロッドの進退移動に伴い、振れ止め機構の回転体が、ロッドの孔の内周面に接触しつつ回転する。このため、ロッドの挿入孔の内周面と振れ止め機構との間の抵抗を低減することができる。結果として、ロッドの進退移動が円滑になり、アクチュエータの動作の安定性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。 カバーを取り外したときのアクチュエータの斜視図である。 カバーを取り外したときのアクチュエータの断面図である。 アクチュエータの分解断面図である。 ガイド装置の斜視図である。 ガイド装置の断面図である。 ガイド装置の分解斜視図である。 ガイド装置へのロッドの取り付けを説明するための斜視図である。 振れ止め機構が取り付けられたボールねじの一部断面図である。 振れ止め機構が取り付けられたボールねじ軸の先端部近傍の斜視図（その１）である。 振れ止め機構が取り付けられたボールねじ軸の先端部近傍の斜視図（その２）である。 振れ止め機構の断面図である。 振れ止め機構本体の分解斜視図（その１）である。 振れ止め機構本体の分解斜視図（その２）である。 振れ止め機構本体の先端側の分割部材の背面図である。 振れ止め機構本体の後端側の分割部材の正面図である。 ローラ及び板バネが配置された後端側の分割部材の正面図である。 振れ止め機構の分解断面図である。 ガイド装置へのボールねじの取り付けを説明するための斜視図である。 ガイド装置へのボールねじの取り付けを説明するための断面図である。 図１５のＡ−Ａ断面図である。 アクチュエータの動作を説明するための断面図（その１）である。 アクチュエータの動作を説明するための断面図（その２）である。 アクチュエータの動作を説明するための断面図（その３）である。 振れ止め機構の作用を説明するための断面図（その１）である。 振れ止め機構の作用を説明するための断面図（その２）である。 比較例に係る振れ止め機構を示す断面図である。 第１実施形態の変形例に係る振れ止め機構を示す断面図（その１）である。 第１実施形態の変形例に係る振れ止め機構を示す断面図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係るアクチュエータの断面図である。 第２実施形態に係る振れ止め機構が取り付けられたボールねじ軸の先端部近傍の斜視図である。 第２実施形態に係る振れ止め機構が取り付けられたボールねじ軸の先端部近傍の断面図である。 第２実施形態に係る振れ止め機構本体の分解斜視図である。 ロッドの挿入孔へ挿入された第２実施形態に係る振れ止め機構の断面図である。 図２５のＢ−Ｂ断面図である。 第２実施形態に係る振れ止め機構の作用を説明するための断面図である。 第２実施形態の変形例に係る振れ止め機構を示す断面図である。

《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態に係るアクチュエータ１０について、図１Ａ〜図２１を用いて説明する。なお、理解を容易にするために、ＸＹＺ座標を設定し、適宜参照する。

アクチュエータ１０は、図１Ａに示すように、Ｙ軸方向に往復運動するロッド１１を有するロッドタイプの直動アクチュエータである。アクチュエータ１０は、ロッド１１と、モータユニット２０と、フロントハウジング８０と、リアハウジング９０と、カバー１８とを有している。

カバー１８は、例えば、アルミニウムを押出成形することによって形成される。カバー１８は、図１Ｂに示すように、ボルト１９によって、フロントハウジング８０及びリアハウジング９０に固定されている。

アクチュエータ１０は、図２に示すように、ロッド１１等に加えて、ロッド１１をＹ軸方向に案内するスライド部３１を有するガイド装置３０と、モータユニット２０の回転運動をボールねじナット７２の直線運動に変換するボールねじ７０と、振れ止め機構１００とを有している。

ロッド１１は、図３に示すように、内部に挿入孔１１ａが形成された部材である。ロッド１１は、円筒形状のロッド本体と先端金具１２とを有する。ロッド１１のロッド本体は、例えば、アルミニウムからなる。ただし、ロッド本体の素材は、任意であり、アルミニウム以外のものであってもよい。例えば、ステンレス鋼であってもよい。ロッド１１のロッド本体は、例えば、冷間加工によって形成されている。ロッド１１の−Ｙ側の端部には、外周に雄ねじが形成された先端金具１２がねじ込まれることにより固定されている。また、ロッド１１の＋Ｙ側の端部の外周には、雄ねじ部１１ｂが形成されている。

モータユニット２０は、モータ２１と、モータ２１を収納するモータハウジング２２と、アクチュエータケーブル２４とを有する。

モータ２１は、出力軸２３、ロータ、ステータ、エンコーダ、減速器等を有している。モータ２１には、アクチュエータケーブル２４を介して電源からの電力が供給される。モータ２１に電力が供給されることによって、モータ２１のロータが回転する。このロータの回転運動は、例えば、減速器によって所定の減速比で減速され、出力軸２３に出力される。また出力軸２３の先端は、カップリングが接続されている。モータハウジング２２は、ボルト２５によって、リアハウジング９０に取り付けられている。

ガイド装置３０は、ロッド１１がスライド部３１に固定されることにより、ロッド１１を＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の双方向に案内する。このガイド装置３０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、スライド部３１と、ベース６０と、スライド部３１とベース６０との間に配置され、転動体として機能するボール５０とを有する。このボール５０は、高剛性の素材からなり、具体的には、鋼材からなる。ボール５０は、スライド部３１とベース６０との間に複数配置されている。

スライド部３１は、図５に示すように、スライド部本体３２と、転動体収納ユニット４０とを有する。

スライド部本体３２は、例えば、金属からなる略直方体の部材である。スライド部本体３２には、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔３２ａが形成されている。図３に示すように、スライド部本体３２の貫通孔３２ａの−Ｙ側の開口近傍の内周面には、雌ねじ部３２ｂが形成されている。ロッド１１の雄ねじ部１１ｂが、スライド部本体３２の貫通孔の雌ねじ部３２ｂに螺合することにより、ロッド１１は、スライド部本体３２に固定される。

転動体収納ユニット４０は、図４Ｂに示すように、スライド部本体３２の下面（−Ｚ側の面）に固定されている。転動体収納ユニット４０の内部には、転動体循環路４１が形成されている。転動体循環路４１には、複数のボール５０が配置される。

ベース６０は、図５に示すように、Ｙ軸方向を長手方向とする部材である。ベース６０は、底板部６１と、底板部６１の両側に形成された側壁部６２Ｒ、６２Ｌとを有する。ベース６０は、例えば、アルミニウムを押出成形することによって形成される。側壁部６２Ｒの−Ｘ側の面及び側壁部６２Ｌの＋Ｘ側の面には、凹部がそれぞれ形成されている。この凹部には、Ｙ軸方向を長手方向とするガイドレール６３Ｒ、６３Ｌが取り付けられている。ガイドレール６３Ｒの−Ｘ側の面及びガイドレール６３Ｌの＋Ｘ側の面には、溝部がそれぞれ形成されている。溝部は、対向するように形成されており、溝部の内面は、略湾曲面として構成されている。このガイドレール６３Ｒ、６３Ｌの溝部を、ボール５０が転動することにより、スライド部３１は、円滑に移動する。

ガイド装置３０は、ベース６０にスライド部３１が取り付けられることによって完成する。そして、スライド部３１のスライド部本体３２の貫通孔３２ａには、図６に示すように、ロッド１１の＋Ｙ側の端部が挿入される。そして、貫通孔３２ａに形成された雌ねじ部３２ｂに、ロッド１１の＋Ｙ側の端部に形成された雄ねじ部１１ｂが螺合されることにより、ロッド１１は、ガイド装置３０のスライド部３１に固定される。

ボールねじ７０は、図７に示すように、ボールねじ軸７１と、ボールねじナット７２とを有する。

ボールねじ軸７１は、軸心がＹ軸方向に平行になるように配置されている。ボールねじ軸７１は、外周面が螺旋状の雄ねじ面として構成されたボールねじ軸本体７１ａと、ボールねじ軸本体７１ａの＋Ｙ側の端部に取り付けられた接続部材７３とを有する。接続部材７３は、モータユニット２０の出力軸２３に接続されることで、出力軸２３の回転とともに回転する。これにより、出力軸２３の回転運動がボールねじ軸７１に伝達される。

ボールねじナット７２は、ボールねじ軸７１のボールねじ軸本体７１ａの外周に配置されている。ボールねじナット７２の内周面には雌ねじ部が形成されている。このボールねじナット７２は、ボールねじ軸７１に高剛性の球体を介して嵌め込まれる。これにより、ボールねじ軸７１の回転運動が、ボールねじナット７２の直線運動に変換される。

振れ止め機構１００は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃに取り付けられ、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを抑制するために用いられる。振れ止め機構１００は、ローラ１１０の一部が露出する略円柱形状の部材である。振れ止め機構１００は、ローラ１１０と、ローラ１１０を保持する振れ止め機構本体１２０と、振れ止め機構本体１２０とボールねじ軸７１とを接続する固定部１５０とを有する。

ローラ１１０は、ボールねじ軸７１の軸心（Ｙ軸方向に平行な軸心）を中心として、振れ止め機構本体１２０の周方向に１２０度毎に３つ配置されている。ローラ１１０は、図９に示すように、ローラ本体１１１と、ローラ軸１１２と、ローラ本体１１１とローラ軸１１２との間に介在されたローラベアリング１１３とを有する。

ローラ本体１１１は、円環状の部材であり、例えば、弾性の素材から形成されている。ローラ本体１１１の素材は、好ましくはゴムである。しかしながら、ローラ本体１１１の素材は、これに限らず、弾性の素材以外のものであってもよい。

ローラベアリング１１３は、例えば、内輪部と、外輪部と、内輪部と外輪部との間に配置された複数のボールとから構成されるボールベアリングである。ローラベアリング１１３の外輪部は、ローラ本体１１１の孔に嵌め込まれて固定されている。また、ローラベアリング１１３の内輪部には、ローラ軸１１２が挿入されて固定されている。このローラベアリング１１３の作用により、ローラ本体１１１は、ローラ軸１１２に回転可能に支持される。

振れ止め機構本体１２０は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、先端側（−Ｙ側）の分割部材１３０と、後端側（＋Ｙ側）の分割部材１４０と、３枚の板バネ１２１と、分割部材１４０に固定された固定ピン１２２とを有する。ローラ１１０、板バネ１２１、及び固定ピン１２２は、分割部材１３０と分割部材１４０との間に挟まれて保持されている。

分割部材１３０は、略円柱形状に形成されている。分割部材１４０の中央には、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔１３１が形成されている。分割部材１３０は、例えば、ポリアセタール樹脂から形成されている。

分割部材１４０は、円形の大径部１４０Ａと、この大径部の＋Ｙ側に形成された円形の小径部１４０Ｂとから構成されている。分割部材１４０の中央には、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔１４１が形成されている。この貫通孔１４１は、分割部材１３０の貫通孔１３１と同軸になるように形成されている。分割部材１４０は、分割部材１３０と同様に、例えば、ポリアセタール樹脂から形成されている。

図１１Ａは、分割部材１３０の背面（＋Ｙ側の端面）を示す図である。図１１Ｂは、分割部材１４０の正面（−Ｙ側の端面）を示す図である。図１０Ａ〜図１１Ｂに示すように、分割部材１３０、１４０の端面には、ローラ本体１１１を配置するためのローラ配置用溝部１３２、１４２が形成されている。ローラ配置用溝部１３２、１４２は、分割部材１３０、１４０の中心から放射状に形成されている。

また、分割部材１３０、１４０の端面には、板バネ１２１を配置するための板バネ配置用溝部１３３、１４３が形成されている。板バネ配置用溝部１３３、１４３は、貫通孔１３１、１４１の中心を中心とする円Ｃ１に沿うように、円弧状に形成されている。板バネ配置用溝部１３３、１４３は、板バネ１２１の数に対応して３箇所に形成されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、板バネ配置用溝部１３３、１４３は、その端部の幅Ｗが、ローラ軸１１２の直径よりも大きくなるように形成されている。板バネ配置用溝部１３３、１４３の底面には、固定ピン１２２が挿入される挿入孔１３５、１４５が形成されている。板バネ配置用溝部１３３、１４３は、その深さが、ローラ配置用溝部１３２、１４２の深さよりも浅くなるように形成されている。

板バネ１２１は、金属片を略Ｌ字形状に屈曲されることにより形成されている。固定ピン１２２は、金属からなり、略円柱形状に形成されている。

図１２は、ローラ１１０及び板バネ１２１が配置された分割部材１４０の正面（−Ｙ側の端面）を示す図である。振れ止め機構本体１２０を組み立てる場合、組立ての作業者は、例えば、図１２に示すように、先ず、分割部材１４０にローラ１１０及び板バネ１２１を配置する。詳しくは、分割部材１４０の端面に形成されたローラ配置用溝部１４２に、ローラ本体１１１を配置する。ローラ配置用溝部１４２に、ローラ本体１１１を配置すると、ローラ軸１１２の両端が、板バネ配置用溝部１４３に引っ掛けられる。続いて、作業者は、板バネ配置用溝部１４３に、板バネ１２１が配置する。この状態で、図１０を参照するとわかるように、分割部材１４０に分割部材１３０を取り付ける。すると、分割部材１３０の端面に形成されたローラ配置用溝部１３２にも、ローラ本体１１１が配置され、板バネ配置用溝部１３３にも、板バネ１２１が配置される。そうすると、２つの分割部材１３０、１４０の間に、ローラ１１０及び板バネ１２１が保持される。分割部材１３０、１４０の間に、ローラ１１０及び板バネ１２１が保持されると、図１２に示すように、板バネ１２１の付勢作用により、ローラ軸１１２が外径方向に付勢される。この結果、ローラ１１０が矢印Ａに示す方向に付勢される。以上により、振れ止め機構本体１２０が完成する。

図１３は、振れ止め機構１００の分解断面図である。図１３に示すように、固定部１５０は、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔１５１が形成された円筒状の部材である。固定部１５０は、例えば、金属から形成されている。固定部１５０の貫通孔１５１には、−Ｙ側からベアリング１５３が嵌め込まれている。ベアリング１５３は、例えば、内輪部及び外輪部と、これらの間に配置された複数のボールとから構成されるボールベアリングである。

固定部１５０には、振れ止め機構本体１２０が取り付けられる。詳しくは、ベアリング１５３の内輪部に、振れ止め機構本体１２０の分割部材１４０の小径部１４０Ｂが嵌め込まれる。そして、ベアリング１５３の内輪部、分割部材１４０の貫通孔１４１、及び分割部材１３０の貫通孔１３１には、ボルト１０１が挿入される。挿入されたボルト１０１は、ナット１０２に捻じ込まれることにより締結される。このベアリング１５３の作用により、振れ止め機構本体１２０は、固定部１５０にＹ軸回りに回転可能に支持される。

また、固定部１５０の貫通孔１５１には、図９に示すように、＋Ｙ側からボールねじ軸７１の先端部７１ｃが挿入される。固定部１５０は、外周から複数の止めねじ１５２が捻じ込まれることにより、先端部７１ｃに回り止め状態で固定される。これにより、固定部１５０は、ボールねじ軸７１の回転とともに回転する。

振れ止め機構１００が取り付けられたボールねじ７０は、図１４に示すように、ガイド装置３０に固定される。具体的には、ボールねじ軸７１の先端が、スライド部本体３２の貫通孔３２ａに＋Ｙ側から挿入されていき、ボールねじナット７２が、貫通孔３２ａ内に配置される。そして、スライド部本体３２に、側方から止めねじ７４がねじ込まれて締結されることにより、ボールねじ７０は、ガイド装置３０に固定される。

また、ボールねじ７０が、ガイド装置３０に固定されると、図１５に示すように、振れ止め機構１００が、ロッド１１の挿入孔１１ａ内に配置される。このとき、図１６に示すように、板バネ１２１の付勢作用により、振れ止め機構１００のローラ本体１１１の外周（外径部）が、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に押圧されつつ接触する。これにより、ボールねじ軸７１の先端が、この振れ止め機構１００を介して、挿入孔１１ａの内周面に支持される。

フロントハウジング８０は、図３に示すように、ガイド装置３０の−Ｙ側に、ボルトによって固定されている。フロントハウジング８０には、ロッド１１を通すための貫通孔が形成されており、この貫通孔の内周面には、オイルレスベアリング８２が配置されている。オイルレスベアリング８２は、ロッド１１をＹ軸方向に移動可能に支持する。

リアハウジング９０は、ガイド装置３０の＋Ｙ側に、ボルトによって固定されている。リアハウジング９０は、ボールねじ軸７１を挿入するための貫通孔が形成されており、この貫通孔の内周面には、ボールベアリング９２が配置されている。ボールベアリング９２は、貫通孔の＋Ｙ側から嵌め込まれ、ベアリング押さえによって固定されている。このボールベアリング９２によって、ボールねじ軸７１は回転可能に支持される。

上述のように構成されたアクチュエータ１０の動作について、図１７Ａ〜図１８Ｂを用いて説明する。

先ず、モータユニット２０のモータ２１に電源が供給されることによって、図１７Ａに示すように、モータ２１の出力軸２３が所定の方向に回転する。出力軸２３が所定の方向に回転（正転）すると、出力軸２３に接続されているボールねじ軸７１が、出力軸２３とともに回転する。

ボールねじ軸７１が回転すると、図１７Ｂに示すように、ボールねじ軸７１の回転運動に伴って、ボールねじナット７２が、例えば、−Ｙ方向に直線運動をする。ボールねじナット７２が、−Ｙ方向に移動すると、ボールねじナット７２に固定されているガイド装置３０のスライド部３１も、ボールねじナット７２とともに−Ｙ方向に移動をする。スライド部３１が−Ｙ方向に移動をすると、スライド部３１に固定されているロッド１１も、スライド部３１とともに−Ｙ方向に移動する。これにより、ロッド１１の先端に取り付けられた先端金具１２が−Ｙ方向に移動する。

また、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、ロッド１１が−Ｙ方向に移動するのに対し、ボールねじ軸７１は、−Ｙ方向には移動せずに、振れ止め機構１００の固定部１５０とともに回転する。振れ止め機構本体１２０は、固定部１５０のベアリング１５３に回転可能に支持されている。このため、振れ止め機構本体１２０自体は非回転状態のまま、ローラ本体１１１のみが、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に対して接触しつつ、ローラ軸１１２回りに回転する。

以上により、ロッド１１及び先端金具１２の−Ｙ方向への移動が完了する。

次に、モータユニット２０の出力軸２３が所定の方向とは逆方向に回転（逆転）すると、図１７Ｃに示すように、出力軸２３に接続されているボールねじ軸７１は、出力軸２３とともに回転する。

ボールねじ軸７１が回転すると、ボールねじ軸７１の回転運動に伴って、ボールねじナット７２が、＋Ｙ方向に直線運動をする。ボールねじナット７２が、＋Ｙ方向に移動すると、ボールねじナット７２に固定されているガイド装置３０のスライド部３１も、ボールねじナット７２とともに＋Ｙ方向に移動をする。スライド部３１が＋Ｙ方向に移動をすると、スライド部３１に固定されているロッド１１も、スライド部３１とともに＋Ｙ方向に移動する。これにより、ロッド１１の先端に取り付けられた先端金具１２が＋Ｙ方向に移動する。

また、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、ロッド１１が＋Ｙ方向に移動するのに対し、ボールねじ軸７１は＋Ｙ方向には移動せずに、振れ止め機構１００の固定部１５０とともに回転する。そして、振れ止め機構本体１２０自体は非回転状態のまま、ローラ本体１１１のみが、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に対して接触しつつ、ローラ軸１１２回りに回転する。

以上により、ロッド１１及び先端金具１２の＋Ｙ方向への移動が完了し、ロッド１１及び先端金具１２は、初期位置まで戻る。

以上、説明したように、本第１実施形態に係るアクチュエータ１０では、ロッド１１の進退移動に伴い、振れ止め機構１００のローラ本体１１１が、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に接触しつつ回転する。このため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面と振れ止め機構１００との間の抵抗を低減することができる。

これに対して、従来のアクチュエータ（特許文献１に記載のアクチュエータ）の場合、ロッド１１の進退移動に伴い、振れ止め部材が、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面を摺動する。このため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面と振れ止め部材との間の摺動抵抗によって、ロッド１１の円滑な移動が阻害されるおそれがある。特にアクチュエータが大型である程、振れ止め部材と挿入孔１１ａの内周面との接触面積が大きくなり、振れ止め部材と挿入孔１１ａの内周面との間の摺動抵抗が大きくなる。このため、アクチュエータの大型化が困難であった。

しかしながら、本第１実施形態では、振れ止め機構１００のローラ本体１１１が、摺動せずに、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に接触しつつ回転するため、挿入孔１１ａの内周面との間の抵抗を低減することができる。これにより、ロッド１１の進退移動が円滑になる。結果として、アクチュエータ１０の動作の安定性を向上させることができる。また、振れ止め機構１００と挿入孔１１ａの内周面との接触面積を小さくすることができ、振れ止め機構１００と挿入孔１１ａの内周面との間の摺動抵抗を小さくすることができる。結果として、アクチュエータ１０の大型化を実現することができる。

また、従来のアクチュエータの場合、ロッド１１の進退移動に伴い、振れ止め部材が、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面を摺動するため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に滑面処理を施していた。しかしながら、本第１実施形態では、このような滑面処理も不要になる。

また、本第１実施形態では、板バネ１２１が、挿入孔１１ａの内周面にローラ１１０を付勢している。このため、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃが、ローラ１１０を介して、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に安定して支持される。これにより、ボールねじ軸７１に共振が生じにくくなり、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを抑制できる。

これに対して、従来のアクチュエータの場合、振れ止め部材は、弾性変形量が比較的小さい樹脂から形成されている。このため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面の真円度が比較的低い場合や、挿入孔１１ａの内周面の表面粗さが比較的大きい場合、挿入孔１１ａの内周面に溶接ビードが形成されていた場合には、ボールねじ軸７１の支持が不完全になる。また、挿入孔１１ａの内周面に対する摺動により、振れ止め部材が磨耗しやすいため、この場合にも、ボールねじ軸７１の支持が不完全になるおそれがある。結果的に、ボールねじ７０に共振が生じて、ボールねじ７０の振れ回りの抑制効果が小さくなるおそれが生じる。

しかしながら、本第１実施形態では、板バネ１２１が、挿入孔１１ａの内周面にローラ１１０を付勢している。このため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面の真円度が比較的低い場合や、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面の表面粗さが比較的大きい場合、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に溶接ビードが形成されていた場合でも、板バネ１２１の付勢作用により、ローラ１１０の外周とロッド１１の挿入孔１１ａの内周との間の隙間が生じにくくなる。これにより、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃを、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に安定して支持することができる。結果として、ボールねじ軸７１に共振が生じにくくなり、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを効果的に抑制できる。また、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りに起因した騒音又は異音を抑制できる。

また、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを効果的に抑制できるため、ボールねじ軸７１の回転を高速化することができる。結果として、ロッド１１及びスライド部３１の移動速度の高速化、高ストローク化を実現することができる。また、アクチュエータ１０のボールねじ軸７１の危険速度を向上させることができる。

また、本第１実施形態では、ローラ１１０は、ボールねじ軸７１の軸心を中心として、振れ止め機構本体１２０の周方向に１２０度毎に３つ配置されている。すなわち、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃは、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に３点支持されている。これにより、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃを、挿入孔１１ａの内周面に安定して支持される。

また、本第１実施形態では、振れ止め機構本体１２０は、ボールねじ軸７１に固定された固定部１５０にＹ軸回りに回転可能に支持されている。このため、ボールねじ軸７１が回転した場合、固定部１５０は、ボールねじ軸７１とともに回転するが、振れ止め機構本体１２０自体は、ボールねじ軸７１に対して非回転状態に維持される。これにより、ローラ１１０が挿入孔１１ａの内周面に摺動することを防止することができる。また、ローラ１１０の摺動抵抗により、ボールねじ軸７１の回転が阻害されることを防止することができる。

図１９は、比較例に係る振れ止め機構３００を示す断面図である。図１９に示すように、振れ止め機構本体１２０は、固定部３５０にＹ軸回りに回転可能に支持されていない場合（固定部３５０がベアリング１５３を具備していない場合）には、振れ止め機構本体１２０及び固定部３５０は、ボールねじ軸７１とともに回転してしまう。すると、振れ止め機構本体１２０がＹ軸回りに回転することで、ローラ１１０が挿入孔１１ａの内周面を摺動する。この摺動抵抗により、ボールねじ軸７１の安定した回転が阻害されるおそれが生じる。

しかしながら、本第１実施形態では、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、固定部１５０は、ボールねじ軸７１とともに回転するのに対して、振れ止め機構本体１２０は、ボールねじ軸７１に対して非回転状態に保たれる。このため、ローラ１１０が挿入孔１１ａの内周面に対して摺動することを防ぐことができ、この摺動抵抗により、ボールねじ軸７１の回転が阻害されることを防止することができる。これにより、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃを、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に安定して支持される。結果として、ボールねじ軸７１に共振が生じにくくなり、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを効果的に抑制できる。また、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りに起因した騒音又は異音を抑制できる。

また、本第１実施形態では、ローラ本体１１１は、ローラベアリング１１３を介してローラ軸１１２に回転可能に支持されている。このため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面と振れ止め機構１００との間の抵抗を、より低減することができる。これにより、ロッド１１の進退移動が、さらに円滑になり、結果として、アクチュエータ１０の動作の安定性をさらに向上させることができる。

また、本第１実施形態では、ローラ本体１１１は、弾性の素材から形成されている。このため、ローラ本体１１１の弾性変形により、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃが、ローラ本体１１１を介して、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に安定して支持される。これにより、ボールねじ軸７１に共振が生じにくくなり、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを抑制できる。

以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記第１実施形態等によって限定されるものではない。

例えば、上記第１実施形態においては、図９に示すように、振れ止め機構本体１２０と固定部１５０とは別体で形成され、振れ止め機構本体１２０は、固定部１５０を介して、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃに接続されている。しかしながら、図２０に示す第１の変形例のように、分割部材１４０と固定部１５０とを一体に形成することも可能である。これにより、部品点数を削減することができる。

また、上記第１実施形態では、図９に示すように、振れ止め機構１００の固定部１５０のベアリング１５３は、ボールベアリングである。しかしながら、これに限らず、図２０に示す第１の変形例のように、ベアリング１５３は、スライドベアリングであってもよい。

また、上記第１実施形態に係るローラ１１０では、図９に示すように、ローラ本体１１１とローラ軸１１２との間にローラベアリング１１３が介在されている。しかしながら、これに限らず、図２０に示す第１の変形例のように、ローラ本体１１１にローラ軸１１２が直接固定されていてもよい。この場合、ローラベアリング１１３を割愛することができ、部品点数を削減することができる。しかしながら、ロッド１１の進退移動の円滑化の観点からは、図９に示すように、ローラ本体１１１とローラ軸１１２との間にローラベアリング１１３が介在されていることが好ましい。

また、上記第１実施形態においては、図１６に示すように、板バネ１２１が、ローラ１１０を挿入孔１１ａの内周面に付勢している。しかしながら、ローラ１１０を付勢する付勢手段は、これに限られない。例えば、図２１に示す第２の変形例のように、ゴム等の弾性部材１２１ａであってもよい。また、板バネ１２１及び弾性部材１２１ａに限らず、スプリングであってもよい。しかしながら、製造コストや構造の簡素化の観点から、付勢手段は板バネ１２１や弾性部材１２１ａであることが好ましい。

また、上記第１実施形態においては、振れ止め機構１００が有するローラ１１０の数は３つである。しかしながら、これに限らず、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。しかしながら、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃを、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に安定して支持するために、ローラ１１０の数は、少なくとも２つ以上であることが好ましく、より好ましくは、上記第１実施形態のように３つである。

《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係るアクチュエータ１０Ａについて、図２２〜図２８を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成については、同一の符号を用いる。本第２実施形態に係るアクチュエータ１０Ａは、図２２に示すように、上記第１実施形態に係る振れ止め機構１００とは異なる構造の振れ止め機構２００を有する点で、第１実施形態に係るアクチュエータ１０と相違する。

振れ止め機構２００は、上記振れ止め機構１００と同様に、図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃに取り付けられ、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃの振れ回りを抑制するために用いられる。振れ止め機構２００は、ボール２１０と、ボール２１０を保持する振れ止め機構本体２２０と、振れ止め機構本体２２０とボールねじ軸７１とを接続する固定部１５０とを有する。固定部１５０は、上記第１実施形態に係る振れ止め機構１００の固定部１５０と同様のものである。

ボール２１０は、図２４に示すように、ボールねじ軸７１の軸心（Ｙ軸方向に平行な軸心）を中心として、振れ止め機構本体２２０の周方向に６０度毎に６つ配置されている。ボール２１０は、例えば、剛性の素材からなり、具体的には、鋼材からなる。

振れ止め機構本体２２０は、２つの分割部材２３０、２４０から構成されている。分割部材２３０、２４０は、例えば、ポリアセタール樹脂から形成されている。分割部材２３０、２４０には、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔２３１、２４１が形成されている。分割部材２３０の＋Ｙ側の端面及び分割部材２４０の−Ｙ側の端面には、ボール２１０を配置するための窪み状のボール配置部２３２、２４２が形成されている。ボール配置部２３２、２４２は、ボール２１０の数に対応して、それぞれ６箇所に形成されている。ボール配置部２３２、２４２の内周面は、ボール２１０の外形に対応した湾曲面に形成されている。ボール２１０は、分割部材２３０と分割部材２４０との間に挟まれて、外部に離脱しないように保持されている。

図２５に示すように、ボールねじ７０が、ロッド１１の挿入孔１１ａに挿入されると、振れ止め機構２００が、ロッド１１の挿入孔１１ａ内に配置される。このとき、図２６に示すように、ボール２１０が、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に接触する。これにより、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃが、この振れ止め機構２００を介して、挿入孔１１ａの内周面に支持される。

上述のように構成された振れ止め機構２００の作用について、図２７を用いて説明する。

図２７に示すように、ボールねじ軸７１がＹ軸回りに回転すると、ロッド１１が−Ｙ方向又は＋Ｙ方向のいずれかの方向に移動する。このとき、ロッド１１がＹ軸方向に移動するのに対し、ボールねじ軸７１は、Ｙ軸方向には移動せずに回転する。このため、ボールねじ軸７１に固定された振れ止め機構２００の固定部１５０は、ボールねじ軸７１とともに回転する。しかしながら、振れ止め機構本体２２０は、固定部１５０に回転可能に支持されているため、非回転状態に維持される。そして、振れ止め機構本体２２０に保持されたボール２１０は、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に対して転動する。

以上、説明したように、本第２実施形態に係るアクチュエータ１０Ａでは、ロッド１１の進退移動に伴い、振れ止め機構２００のボール２１０が、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に転動する。このため、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面と振れ止め機構２００との間の抵抗を低減することができる。これにより、ロッド１１の進退移動が円滑になる。結果として、アクチュエータ１０Ａの動作の安定性を向上させることができる。また、本第２実施形態に係るアクチュエータ１０Ａは、上記第１実施形態に係るアクチュエータ１０と効果に準じた効果を奏することができる。

以上、本発明の第２実施形態について説明したが、本発明は上記第２実施形態によって限定されるものではない。

例えば、上記第２実施形態に係る振れ止め機構２００は、ベアリング１５３を介して、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃに回転可能に接続されている。しかしながら、ボール２１０は、挿入孔１１ａの内周面を転動するため、図２８に示すように、振れ止め機構２００は、ベアリング１５３を備えなくてもよい。この場合、部品点数を削減することもできる。しかしながら、ロッド１１の安定した進退移動のために、振れ止め機構２００は、図２７に示すように、ベアリング１５３を備えていることが好ましい。

また、上記第２実施形態では、図２６を参照するとわかるように、振れ止め機構本体２２０は、ボール２１０を挿入孔１１ａの内周面に付勢する付勢手段を具備していない。しかしながら、これに限らず、付勢手段を具備してもよい。

また、上記第２実施形態においては、振れ止め機構２００が有するボール２１０の数は６つであるが、これに限らず、５つ以下であってもよいし、７つ以上であってもよい。しかしながら、ボールねじ軸７１の先端部７１ｃを、ロッド１１の挿入孔１１ａの内周面に安定して支持するために、ボール２１０の数は、少なくとも２つ以上であることが好ましい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１０、１０Ａ アクチュエータ
１１ ロッド
１１ａ 挿入孔
１１ｂ 雄ねじ部
１２ 先端金具
１８ カバー
１９ ボルト
２０ モータユニット
２１ モータ
２２ モータハウジング
２３ 出力軸（回転軸）
２４ アクチュエータケーブル
２５ ボルト
３０ ガイド装置
３１ スライド部（移動体）
３２ スライド部本体
３２ａ 貫通孔
３２ｂ 雌ねじ部
４０ 転動体収納ユニット
４１ 転動体循環路
５０ ボール
６０ ベース
６１ 底板部
６２Ｒ、６２Ｌ 側壁部
６３Ｒ、６３Ｌ ガイドレール
７０ ボールねじ
７１ ボールねじ軸
７１ａ ボールねじ軸本体
７１ｃ 先端部
７２ ボールねじナット
７３ 接続部材
７４ 止めねじ
８０ フロントハウジング
８２ オイルレスベアリング
９０ リアハウジング
９２ ボールベアリング
１００、３００ 振れ止め機構
１０１ ボルト
１０２ ナット
１１０ ローラ（回転体）
１１１ ローラ本体
１１２ ローラ軸
１１３ ローラベアリング
１２０ 振れ止め機構本体
１２１ 板バネ（付勢手段）
１２１ａ 弾性部材（付勢手段）
１２２ 固定ピン
１３０、１４０ 分割部材
１３１、１４１ 貫通孔
１３２、１４２ ローラ配置用溝部
１３３、１４３ 板バネ配置用溝部
１３５、１４５ 挿入孔
１４０Ａ 大径部
１４０Ｂ 小径部
１５０、３５０ 固定部
１５１ 貫通孔
１５２ 止めねじ
１５３ ベアリング
２００ 振れ止め機構
２１０ ボール（回転体）
２２０ 振れ止め機構本体
２３０、２４０ 分割部材
２３１、２４１ 貫通孔
２３２、２４２ ボール配置部
Ｗ 幅
Ｃ１ 円

Claims (13)

1. 回転軸を備えたモータと、
   前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
   前記ボールねじナットに固定され、前記ボールねじナットとともに直線運動する移動体と、
   前記移動体に固定され、前記移動体とともに直線運動し、前記ボールねじ軸の先端を挿入するための挿入孔が形成されたロッドと、
   前記ボールねじ軸の先端に取り付けられ、前記ボールねじの振れ回りを抑制するための振れ止め機構と、
   を有し、
   前記振れ止め機構は、前記ボールねじ軸に対して、軸心回りに回転可能に接続された振れ止め機構本体と、前記振れ止め機構本体に回転可能に保持され、前記挿入孔の内周面に接触することで、前記ロッドの直線運動に伴って前記ロッドの進退方向に回転する回転体と、を有し、
   前記ボールねじ軸は、外周面がねじ面として構成されたボールねじ軸本体と、前記ボールねじ軸本体の先端に設けられると共に、前記振れ止め機構が取り付けられる部分である先端部と、を有し、
   前記振れ止め機構は、前記回転体が前記ボールねじ軸の前記先端部よりも先端側に配置されるように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記回転体は、前記ボールねじ軸の軸心を中心として、前記振れ止め機構本体の周方向に等間隔に少なくとも２つ以上配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記振れ止め機構本体は、前記ボールねじ軸の回転運動及び前記ロッドの直線運動に伴って、前記ボールねじ軸に対して非回転状態に維持され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。
4. 前記振れ止め機構本体を回転可能に支持するベアリングを備えるとともに、前記ボールねじ軸に固定される固定部を有し、
   前記ベアリングにより、前記振れ止め機構本体は、前記ボールねじ軸に対して回転可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記回転体は、ローラであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
6. 前記ローラは、ローラ本体と、ローラ軸と、前記ローラ本体と前記ローラ軸との間に介在されたローラベアリングと、を有することを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記ローラ本体は、弾性の素材から形成されていることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記振れ止め機構本体は、前記挿入孔の前記内周面に前記ローラを付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項６又は７に記載のアクチュエータ。
9. 前記付勢手段は、前記ローラ本体には接触せずに、前記ローラ軸に接触する板ばねから構成され、
   前記板ばねが前記ローラ軸を付勢することにより、前記ローラ本体は前記挿入孔の前記内周面に付勢されることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記回転体は、ボールであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
11. 前記振れ止め機構本体は、前記挿入孔の前記内周面に前記ボールを付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１０に記載のアクチュエータ。
12. 前記付勢手段は、板ばねから構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 回転軸を備えたモータと、
    前記回転軸の回転運動とともに回転運動するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸の回転運動に伴って直線運動するボールねじナットと、を有するボールねじと、
    前記ボールねじナットに固定され、前記ボールねじナットとともに直線運動する移動体と、
    前記移動体に固定され、前記移動体とともに直線運動し、前記ボールねじ軸の先端を挿入するための挿入孔が形成されたロッドと、
    を有するアクチュエータの前記ボールねじ軸の先端に取り付けられ、前記ボールねじの振れ回りを抑制するための振れ止め機構であって、
    前記ボールねじ軸に対して、軸心回りに回転可能に接続された振れ止め機構本体と、
    前記振れ止め機構本体に回転可能に保持され、前記挿入孔の内周面に接触することで、前記ロッドの直線運動に伴って前記ロッドの進退方向に回転する回転体と、
    を有し、
    前記ボールねじ軸は、外周面がねじ面として構成されたボールねじ軸本体と、前記ボールねじ軸本体の先端に設けられると共に、前記振れ止め機構が取り付けられる部分である先端部と、を有し、
    前記回転体は、前記ボールねじ軸の前記先端部よりも先端側に配置されていることを特徴とする振れ止め機構。

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