JP6711036B2 - 一軸アクチュエータおよびこれを備える一軸アクチュエータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの出力軸からの駆動力を、タイミングベルトを介して一軸アクチュエータの入力軸に入力する一軸アクチュエータ装置に関する。

この種の一軸アクチュエータ装置として、例えば特許文献１ないし２に記載の技術が開示されている。これら文献に記載されるように、この種の一軸アクチュエータ装置は、一軸アクチュエータと、一軸アクチュエータの入力軸と並行に配置される出力軸を有するモータと、モータの出力軸と一軸アクチュエータの入力軸とを繋ぐタイミングベルト機構とを備える。
一軸アクチュエータは、スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する。ボールねじ機構のねじ軸が一軸アクチュエータの入力軸になっている。モータの出力軸と一軸アクチュエータの入力軸との間には、タイミングベルトが架け渡され、モータの出力軸からの駆動力が一軸アクチュエータの入力軸に入力されるようになっている。

特開２０１４−７０６９８号公報 特開２００５−３２１０６２号公報

ところで、近年、この種の一軸アクチュエータ装置において、スライドテーブルに重量物を載せて用いる用途が増加している。そのため、スライドテーブルが担う荷重の増大により、スライドテーブルを駆動する一軸アクチュエータの入力軸、つまり、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるために、より一層大きな駆動トルクが要求されている。
ボールねじ機構の駆動トルクを増大させるためには、ボールねじ機構やモータを大型化する方策が考えられる。しかしながら、単にボールねじ機構やモータを大型化すれば、装置全体が大型化し組立作業の効率も低下する。そのため、コンパクトな装置を望む市場要求を満足せず、また、大きなコストアップともなるため、必ずしも望ましい方策とはいえない。

一方、ボールねじ機構やモータを大型化せずに、一軸アクチュエータの駆動トルクを増大させる上では、従動プーリを大径化してタイミングベルト機構の減速比を大きくする方策が有効である。これに対し、特許文献１ないし２記載の技術では、タイミングベルトは、「張力がかかった状態に取り付けられる」ものの、これら文献の開示からは、タイミングベルトを掛け回す従動プーリ部分の支持構造が不明である。
ここで、従動プーリ部分の支持構造として、例えば、一軸アクチュエータが取付けられるブラケット部分で一軸アクチュエータの入力軸を１つの軸受で片持ち支持する場合、タイミングベルトの張力が大きければ、入力軸には大きな曲げモーメントが作用する。そのため、円滑な駆動を行う上で改善の余地があり、極端な場合、片持ち支持された入力軸が破断するおそれがある。

また、従動プーリ部分の支持構造として、一軸アクチュエータの入力軸を２つの軸受を用いて従動プーリの両側で両持ち支持する場合、入力軸を安定して支持し得るものの、両持ち支持するための支持構造が従動プーリの両側に必要となる。そのため、タイミングベルト機構が大型化し、コンパクトな装置を望む市場要求を満足する上では改善の余地がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、入力軸または出力軸の連結構造をコンパクトに構成し得る一軸アクチュエータおよびこれを備える一軸アクチュエータ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち、第一の態様に係る一軸アクチュエータは、スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータ本体を備え、前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっており、前記入力軸にタイミングベルト機構からの駆動力が入力される一軸アクチュエータであって、前記一軸アクチュエータ本体が装着される一軸アクチュエータブラケットと、該一軸アクチュエータブラケットから前記タイミングベルト機構側に張り出す前記入力軸に装着されて前記駆動力が入力される従動プーリと、該従動プーリと前記一軸アクチュエータブラケットとの間に装着される第一軸受と、前記一軸アクチュエータ本体の前記一軸アクチュエータブラケット側の軸受ブロックに配置されて前記入力軸を回転自在に支持する二つの第二軸受と、前記一軸アクチュエータ本体の前記一軸アクチュエータブラケットとは反対側の軸受ブロックに配置されて前記入力軸を回転自在に支持する第三軸受とを備え、前記第一軸受は、前記従動プーリが受けるラジアル荷重を前記一軸アクチュエータブラケットに担わせるように、前記従動プーリを当該軸受を介して前記一軸アクチュエータブラケットに回転自在に支持していることを特徴とする。

第一の態様に係る一軸アクチュエータによれば、入力軸前後の第二および第三軸受に加えて、従動プーリと一軸アクチュエータブラケットとの間に装着される第一軸受を備え、この第一軸受は、従動プーリが受けるラジアル荷重を一軸アクチュエータブラケットに担わせるように、従動プーリを、当該軸受を介して一軸アクチュエータブラケットに回転自在に支持しているので、従動プーリが受けるタイミングベルトの張力を入力軸が受けないように、第一軸受を介して一軸アクチュエータブラケットで受けることができる。
そして、このような構成であれば、従動プーリと一軸アクチュエータブラケットとの間に配置した第一軸受によって、一軸アクチュエータの入力軸が受けるタイミングベルトの張力を軽減できるので、入力軸に装着された従動プーリを２つの軸受を用いて従動プーリの両側で両持ち支持する場合と比較して、コンパクトな構成で入力軸を支持することができる。

ここで、第一の態様に係る一軸アクチュエータにおいて、前記第一軸受は、内輪、外輪および前記内輪と前記外輪との間に転動自在に介装された複数の転動体とを有する転がり軸受であり、前記一軸アクチュエータブラケットは、前記転がり軸受の外輪外周面と同軸に嵌合するように前記タイミングベルト機構側に張り出す円環状の鍔部から形成された外輪嵌合部を有し、前記従動プーリは、前記転がり軸受の内輪内周面と同軸に嵌合するように前記一軸アクチュエータブラケット側に張り出す円環状の鍔部から形成された内輪嵌合部を有することは好ましい。

このような構成であれば、一軸アクチュエータブラケットは、転がり軸受の外輪外周面と同軸に嵌合するようにタイミングベルト機構側に張り出す円環状の鍔部から形成された外輪嵌合部を有し、従動プーリは、転がり軸受の内輪内周面と同軸に嵌合するように一軸アクチュエータブラケット側に張り出す円環状の鍔部から形成された内輪嵌合部を有するので、従動プーリが受けるタイミングベルトの張力を入力軸が受けないように、転がり軸受を介して一軸アクチュエータブラケットで受ける上で好適である。
そして、このような構成であれば、従動プーリと一軸アクチュエータブラケットとの間に配置される転がり軸受と二つの嵌合部を設けるだけで、一軸アクチュエータの入力軸が受けるタイミングベルトの張力を軽減できるので、コンパクトな構成で入力軸を支持する上で好適である。

また、上記課題を解決するために、本発明のうち、第二の態様に係る一軸アクチュエータは、スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータ本体を備え、前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっており、モータの出力軸からの駆動力がタイミングベルト機構を介して前記入力軸に入力される一軸アクチュエータであって、前記タイミングベルト機構は、自身の装着孔が前記出力軸に装着される駆動プーリと、前記入力軸に装着される従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに架け渡されるタイミングベルトとを備え、前記駆動プーリの装着孔には、自身の途中部分まで前記出力軸が挿入されて前記モータとは反対側の部分に空隙部が形成されるとともに、前記モータの出力軸端面には、雌ねじが形成されており、前記モータの出力軸先端に対向するように前記装着孔の前記空隙部に介挿される円筒状の間座と、前記モータとは反対側から前記駆動プーリの外側面に複数の固定用ボルトにより装着される円環状の押え蓋と、前記押え蓋の外側面から前記出力軸端面の雌ねじに螺合されて、前記押え蓋、前記間座および前記出力軸相互を軸方向から固定する連結用ボルトとを有することを特徴とする。

第二の態様に係る一軸アクチュエータによれば、モータの駆動軸の先端に、間座を介して押え蓋を配置し、連結用ボルトにより、駆動軸、間座および押え蓋相互を軸方向から締結することによって一体に固定するとともに、複数の固定用ボルトにより、駆動プーリと押え蓋相互を軸方向から締結することによって一体に固定することができる。そのため、出力軸の部分の連結構造がコンパクトである。さらに、駆動プーリと出力軸とを径方向から押しねじで固定した場合と比べて、複数の固定用ボルトによって大きな外径の位置にて駆動プーリを強固に固定することができる。よって、モータの出力軸と駆動プーリとの締結力を強固にしつつ、出力軸の連結構造をコンパクトに構成できる。

また、上記課題を解決するために、本発明のうち、第三の態様に係る一軸アクチュエータは、スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータ本体と、該一軸アクチュエータ本体が装着される一軸アクチュエータブラケットと、該一軸アクチュエータブラケットに基端部が固定されるとともに先端部が前記一軸アクチュエータ本体の装着面とは反対側の面に対向するように張り出した支持アングルとを備え、前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっており、モータの出力軸からの駆動力がタイミングベルト機構を介して前記入力軸に入力される一軸アクチュエータであって、前記タイミングベルト機構は、前記出力軸に装着される駆動プーリと、前記入力軸に装着される従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに架け渡されるタイミングベルトとを備え、前記入力軸は、前記従動プーリにキーによって固定され、前記従動プーリは、前記ねじ軸とは反対側の面に、前記ねじ軸と同軸に且つ当該従動プーリと一体に連結軸が設けられ、前記連結軸が、前記支持アングルに転がり軸受を介して回転自在に支持されることにより前記従動プーリが前記一軸アクチュエータブラケットと前記支持アングルとの間に両持ち支持されていることを特徴とする。

第三の態様に係る一軸アクチュエータによれば、ねじ軸が受けるタイミングベルトの張力を、一軸アクチュエータブラケットと支持アングルとによる両持ち構造によって軽減しつつ、入力軸をキーによって従動プーリに固定するとともに、入力軸と同軸に従動プーリに設けた連結軸を、転がり軸受を介して支持アングルで支持したので、入力軸の支持構造をコンパクトな構成としつつ、この支持構造を組み立てる際の作業効率を向上させることができる。
ここで、第三の態様に係る一軸アクチュエータにおいて、前記支持アングルが、ポリカーボネート製であることは好ましい。このような構成であれば、ポリカーボネートは、鋼材と比較した場合でも耐衝撃性が高い。そのため、比較的に、支持アングルを薄くすることができる。よって、モータを大型化したり、支持構造をよりコンパクトにする上で好適である。また、鋳鉄と比較した場合でも高い制振性が得られるため、モータに対する制振性能を向上させる上でも好適である。

さらに、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置は、スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有するとともに前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっている一軸アクチュエータと、該一軸アクチュエータの入力軸と並行に配置される出力軸を有するモータと、該モータの出力軸と前記一軸アクチュエータの入力軸とを繋ぐタイミングベルト機構とを備え、前記モータの出力軸からの駆動力が前記一軸アクチュエータの入力軸に前記タイミングベルト機構を介して入力されて、前記スライドテーブルを一の軸線上で前記直動案内機構により案内しつつ前記ボールねじ機構により移動させる一軸アクチュエータ装置であって、前記一軸アクチュエータとして、本発明のいずれか一の態様に係る一軸アクチュエータを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置によれば、一軸アクチュエータとして、本発明のいずれか一の態様に係る一軸アクチュエータを備えているので、入力軸または出力軸の連結構造をコンパクトに構成できる。

上述のように、本発明によれば、入力軸または出力軸の連結構造をコンパクトに構成できる。

本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置の第一実施形態を説明する模式的平面図であり、同図では、タイミングベルト機構の従動プーリ部分を、軸線を含む断面にて図示している。 図１の正面図であり、同図では、ねじ軸を支持する軸受部分を一部破断して示している。 図１の左側面図である。 図１の右側面図であり、同図では、タイミングベルト機構を囲むケーシングを取り外した状態を図示している。 図２のＺ−Ｚ断面の拡大図である。 図１の要部（図４でのＹ−Ｙ断面）の拡大図である。 図６に示す従動プーリ部分の入力軸支持構造の構成部品を分解して示す図である。 比較例として示す一軸アクチュエータ装置の模式的平面図であり、同図は、図１に対応する図を示している。 本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置の第二実施形態を説明する模式的平面図であり、同図は、図８に対応する図を示している。 本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置の第三実施形態を説明する模式的平面図であり、同図は、図８に対応する図を示している。

以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、各実施形態において、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
まず、本発明の一態様に係る一軸アクチュエータ装置の第一実施形態について説明する。

図１に示すように、第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１は、モータ２、一軸アクチュエータ本体１０およびタイミングベルト機構４０を備える。モータ２は、自身のフランジ３がモータブラケット５にボルト９で取り付けられている。モータ２は、一端面に出力軸４を有し、出力軸４は、モータブラケット５の反対側まで張り出している。
一軸アクチュエータ本体１０は、スライドテーブル１１と、スライドテーブル１１を移動させるスライドテーブル移動構造とを有する。スライドテーブル移動構造は、ボールねじ機構２０と直動案内機構３０とが組み合わされて構成されている。

詳しくは、第一実施形態の一軸アクチュエータ本体１０は、長手方向に延びる略Ｕ字状の凹部１２uを上面中央部に有する長尺な筐体１２を備える。筐体１２の両端には、軸受ブロック１３，１４がそれぞれ装着されている。筐体１２の凹部１２u内には、凹部１２uの底面１２ｄに、直動案内機構３０の案内レール３１が長手方向の略全長に亘って固定されている。
案内レール３１上には、図５に筐体１２の断面を示すように、直動案内機構３０のスライダ３２が、転動体（不図示）を介して跨設されている。スライダ３２内には、転動体を循環させるための転動体循環機構（不図示）が設けられている。

スライダ３２の上部には、ブロック状のスライドテーブル１１が固定されている。スライドテーブル１１は、直動案内機構３０のスライダ３２と一体に案内レール３１に沿ってスライド移動可能になっている。なお、図５では、スライドテーブル１１と筐体１２の凹部１２uの開口部との隙間を覆う防塵用のカバー部材を図示しているが、図１ではカバー部材の図示を省略している。
さらに、スライドテーブル１１の中央には、図５に示すように、スライダ３２よりも上方の位置に、軸方向に沿って円形の貫通孔１１ｂが形成され、この貫通孔１１ｂに、円筒状のボールねじナット２２が固定されている。ボールねじナット２２には、長尺なねじ軸２１が軸方向に沿って貫通している。

ねじ軸２１は、図１に示すように、筐体１２の凹部１２u内に設けられている。ねじ軸２１の両端部は、図２に示すように、タイミングベルト機構４０とは反対側が、軸受ブロック１３に転がり軸受６２を介して回転自在に支持されている。一方、タイミングベルト機構４０側の端部は、軸受ブロック１４に二つの転がり軸受６１を介して回転自在に支持されるとともに、後に詳述する第一軸受を有する入力軸支持構造６０によって支持されている。入力軸支持構造６０は、図１に示すように、タイミングベルト機構４０の従動プーリ４２が受けるラジアル荷重を一軸アクチュエータブラケット１８に担わせるように支持している。

第一実施形態では、軸受ブロック１３の転がり軸受６２には、深溝玉軸受を用いている。また、軸受ブロック１４の二つの転がり軸受６１には、アンギュラ玉軸受を用いており、相互の軸受は、正面組合せとされている。なお、二つの転がり軸受６１が第二軸受に対応し、転がり軸受６２が第三軸受に対応している。
ねじ軸２１の外周面には、ねじ溝が形成されている。一方、図５に示したボールねじナット２２の内周面には、ねじ軸２１のねじ溝に対向するねじ溝（不図示）が形成されている。ねじ軸２１とボールねじナット２２とは、両ねじ溝間に転動自在に配設された複数のボール（不図示）を介して螺合している。また、ボールねじナット２２には、複数のボールを循環させるためのボール循環機構（不図示）が設けられている。

ここで、ねじ軸２１は、一軸アクチュエータ本体１０の入力軸になっている。図１に示すように、本実施形態では、ねじ軸２１は、一軸アクチュエータブラケット１８側に固定された軸受ブロック１４側の端部が入力部２１ｎとなっており、この入力部２１ｎが、軸受ブロック１４からタイミングベルト機構４０側に張り出している。
入力部２１ｎの基端側を支持する軸受ブロック１４は、図４に示すように、一軸アクチュエータブラケット１８に、４本のボルト２１ｋで取り付けられている。また、一軸アクチュエータブラケット１８は、４本のブラケット固定ボルト６によって、モータブラケット５に取り付けられる。モータブラケット５には、図１に示す軸線ＣＬ２の位置を中心として、図３に示すように、対角線方向の４か所に雌ねじ７が等配して設けられている。

また、一軸アクチュエータブラケット１８には、モータブラケット５の各雌ねじ７（図１参照）に対向する位置に、図４に示すように、タイミングベルト４３の張設方向Ｈ（同図の水平方向）に沿って長穴８がそれぞれ延設されている。これにより、対面する二つのブラケット５、１８の相互は、後述する張力調整部５０での調整後に、４本のブラケット固定ボルト６を増し締めすることによって強固に固定可能になっている。
上記構成により、図１に示すように、モータ２の出力軸４の軸線ＣＬ２は、一軸アクチュエータ本体１０の入力軸であるねじ軸２１の軸線ＣＬ１と並行に配置される。そして、上記タイミングベルト機構４０は、モータ２の出力軸４と一軸アクチュエータ本体１０の入力軸であるねじ軸２１とを駆動力を伝達可能に繋いでいる。

第一実施形態では、タイミングベルト機構４０は、モータ２の出力軸４に同軸に固定される駆動プーリ４１と、ねじ軸２１の入力部２１ｎに同軸に固定される従動プーリ４２と、駆動プーリ４１と従動プーリ４２とに架け渡されるタイミングベルト４３とを有する。なお、タイミングベルト機構４０の周囲は、直方体状の箱型に形成された着脱可能なケーシング４４によって全体が覆われている。
また、この一軸アクチュエータ装置１は、図１および図３に示すように、モータ２と一軸アクチュエータ本体１０との間の位置に、タイミングベルト機構４０のタイミングベルト４３の張力を調整する張力調整部５０を備えている。本実施形態の張力調整部５０は、タイミングベルト４３の張力を調整する調整用ボルト５１と、調整用ボルト５１の位置を固定するロックナット５３とを有する。

詳しくは、この張力調整部５０は、張力調整ボルト５１を保持するための直方体状の取付けブロック５４を有する。取付けブロック５４の基端部は、モータブラケット５の一軸アクチュエータ寄りの端部に、上下二本の取付けボルト５５（図３参照）で固定され、タイミングベルト機構４０とは反対側に向けて水平に張り出している。
取付けブロック５４の先端側には、雌ねじ５４ｆがタイミングベルト４３の張設方向Ｈに沿って形成されている。雌ねじ５４ｆには、張力調整ボルト５１の一端がねじ込まれる。張力調整ボルト５１は、全長に亘って雄ねじ５１ｍが形成されているねじ棒である。張力調整ボルト５１には、二つのナット５６、５７が螺合されている。二つのナット５６、５７の一方が張力調整ナット５６である。

張力調整ナット５６は、一軸アクチュエータ本体１０の軸受ブロック１４の側面（モータ２に対向する面）１４ｍに当接するように固定され、張力調整ナット５６の締め込みによる張力調整ボルト５１の突っ張りによってタイミングベルト４３の張力を調整するようになっている。他のナット５３はロックナットである。ロックナット５３は、取付けブロック５４の側面５４ｍに当接するように固定され、張力調整ナット５６および調整用ボルト５１の位置をより確実に保持可能になっている。
取付けブロック５４の基部には、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８とを嵌合させるインロー嵌合部５４ｋが設けられている。インロー嵌合部５４ｋは、タイミングベルト４３の張設方向Ｈには、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８との相互の移動を許容しつつ、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８との対面する方向（張設方向Ｈと直交方向）には、相互の移動を拘束する嵌合構造を有する。

これにより、この張力調整部５０は、インロー嵌合部５４ｋの嵌合構造によって、張力調整ボルト５１の締め付けによる突っ張りによって張設されたタイミングベルトのベルト反力に抗し、モータ２の出力軸４の軸線ＣＬ２と一軸アクチュエータ本体１０の入力軸であるねじ軸２１の軸線ＣＬ１との距離Ｌ（図１参照）が、モータ２の回転、振動により変化しないように張力調整部５０によって維持し、モータ２の出力軸４と一軸アクチュエータ本体１０の入力軸であるねじ軸２１との二軸の並行を保持可能になっている。
ここで、第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１の入力軸であるねじ軸２１の入力軸支持構造６０について詳しく説明する。

第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１は、入力軸支持構造６０として、図６に要部を拡大図示するように、一軸アクチュエータブラケット１８、およびタイミングベルト機構４０の従動プーリ４２、並びに、第一軸受である転がり軸受４５を備える。なお、従動プーリ４２は、上記タイミングベルト機構４０の構成要素を兼ねている。
転がり軸受４５は、従動プーリ４２と一軸アクチュエータブラケット１８との間に配置されている。本実施形態では、転がり軸受４５は、内輪４６、外輪４７および内輪４６と外輪４７との間に転動自在に介装された複数の転動体４８を有する深溝玉軸受を用いている。

一軸アクチュエータブラケット１８は、円環状の鍔部から形成された外輪嵌合部１９を有する。外輪嵌合部１９は、転がり軸受４５の外輪４７の外周面と同軸に嵌合するようにタイミングベルト機構４０側に張り出している。
従動プーリ４２は、円環状の鍔部から形成された内輪嵌合部４９を有する。内輪嵌合部４９は、転がり軸受４５の内輪４６の内周面と同軸に嵌合するように一軸アクチュエータブラケット１８側に張り出している。外輪嵌合部１９の内周面と外輪４７の外周面との嵌め合い、および内輪嵌合部４９の外周面と内輪４６の内周面との嵌め合いは、いずれも、適切な締め代を設けた「しまり嵌め」となっている。

この入力軸支持構造６０の部分を図７に示す状態から組み立てる際は、まず、一軸アクチュエータ本体１０の軸受ブロック１４を一軸アクチュエータブラケット１８に４本のボルト２１ｋで取り付ける。次いで、一軸アクチュエータブラケット１８の外輪嵌合部１９の内周面に、転がり軸受４５の外輪４７の外周面を圧入する。その後、従動プーリ４２をねじ軸２１の入力部２１ｎに挿入し、次いで、ロックナット１６を入力部２１ｎの先端側に設けられた雄ねじに締め込むことにより、従動プーリ４２の内輪嵌合部４９の外周面を内輪４６の内周面に圧入しつつ、従動プーリ４２をねじ軸２１に固定する。

ここで、ねじ軸２１には、従動プーリ４２の締め込み位置（内輪嵌合部４９の圧入位置でもある）に対応した位置に、段部２１ｔ（図６参照）が形成されており、従動プーリ４２の内周側端面は、上記段部２１ｔに当接する位置にて、内輪嵌合部４９の圧入位置が決定されるとともに、従動プーリ４２がねじ軸２１と一体に固定される。なお、ロックナット１６に替えてキーを用いて従動プーリ４２をねじ軸２１に固定してもよい。
これにより、転がり軸受４５は、図６に示したように、その外輪４７が外輪嵌合部１９に嵌合するとともに、その内輪４６が内輪嵌合部４９に嵌合した状態で装着されることにより、従動プーリ４２が受けるラジアル荷重を一軸アクチュエータブラケット１８に担わせるように、従動プーリ４２を当該転がり軸受４５を介して一軸アクチュエータブラケット１８に回転自在に支持することができる。

第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１は、上述の構成により、一軸アクチュエータ本体１０の入力部２１ｎとモータ２の出力軸４とは、相互にタイミングベルト４３を介して連結され、タイミングベルト機構４０によりモータ２の出力軸４からの駆動力が一軸アクチュエータ本体１０のねじ軸２１に入力される。
これにより、回転駆動力が入力軸であるねじ軸２１に入力されると、回転駆動力は、ボールねじ機構２０によりボールねじナット２２の直線方向への推進力に変換され、ボールねじナット２２と一体に設けられたスライドテーブル１１が、一の軸線ＣＬ１上で直動案内機構３０により案内されつつボールねじ機構２０により移動するようになっている。

次に、第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１の張力調整部５０によるタイミングベルト４３の張設方法および上記入力軸支持構造の作用・効果について説明する。
第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１でタイミングベルト４３の張力を調整する際は、まず、作業者は、４本のブラケット固定ボルト６を仮締め状態にして、タイミングベルト４３の張設方向Ｈに対し、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８相互の移動を許容可能な状態とする。
次いで、作業者は、一軸アクチュエータ本体１０の軸受ブロック１４の側面１４ｍに、張力調整ナット５６を当接するように締め込む。これにより、張力調整ボルト５１の締め付けによる張力調整ボルト５１の突っ張りによって、モータブラケット５と一軸アクチュエータブラケット１８とは、長穴８の調整範囲で張設方向Ｈに相対的にスライド移動する。そのため、タイミングベルト４３の張力を調整することができる。作業者は、張力調整ボルト５１の締め付け加減により、タイミングベルト４３の張力が適切な張力となる位置を決定し、その位置にて張力調整ナット５６を固定する。

次いで、作業者は、取付けブロック５４の側面５４ｍにロックナット５３が当接するようにロックナット５３を締め込んで、張力調整ナット５６および調整用ボルト５１の位置をより確実に保持する。次いで、作業者は、タイミングベルト４３の張力が適切な張力であることを確認しつつ、４本のブラケット固定ボルト６を所定トルクで本締めする。これにより、この一軸アクチュエータ装置１は、タイミングベルト４３を適切な張力で張り渡すことができる。
このように、第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１は、タイミングベルト４３の張力を調整する張力調整部５０を有するので、タイミングベルト４３の張力を適切に調整することができる。そして、この一軸アクチュエータ装置１によれば、張力調整部５０は、モータ２と一軸アクチュエータ本体１０との間の位置に設けられているので、一軸アクチュエータ装置１の外形寸法に張力調整部５０が影響を与えることがない。よって、この一軸アクチュエータ装置１によれば、タイミングベルト４３の張力を調整可能としつつ、一軸アクチュエータ装置１をコンパクトに構成することができる。

さらに、第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１によれば、転がり軸受４５は、従動プーリ４２が受けるラジアル荷重を一軸アクチュエータブラケット１８に担わせるように、従動プーリ４２を、当該軸受４５を介して一軸アクチュエータブラケット１８に回転自在に支持しているので、ねじ軸２１が受けるタイミングベルト４３の張力を軽減しつつコンパクトな構成でねじ軸２１を支持することができる。
すなわち、第一実施形態の例では、一軸アクチュエータブラケット１８は、転がり軸受４５の外輪４７の外周面と同軸に嵌合するようにタイミングベルト機構４０側に張り出す円環状の鍔部から形成された外輪嵌合部１９を有し、従動プーリ４２は、転がり軸受４５の内輪４６の内周面と同軸に嵌合するように一軸アクチュエータブラケット１８側に張り出す円環状の鍔部から形成された内輪嵌合部４９を有するので、転がり軸受４５は、一軸アクチュエータ本体１０の入力軸であるねじ軸２１をタイミングベルト機構４０の従動プーリ４２を介して一軸アクチュエータ本体１０が装着される一軸アクチュエータブラケット１８で回転自在に支持することができる。

そのため、タイミングベルト４３の張力をねじ軸２１が受けないように、一軸アクチュエータブラケット１８でタイミングベルト４３の張力を受けることができる。そして、このような構成であれば、従動プーリ４２と一軸アクチュエータブラケット１８との間に配置される転がり軸受４５によってねじ軸２１が受けるタイミングベルト４３の張力を軽減できる。
特に、第一実施形態によれば、軸受ブロック１４の二つの転がり軸受６１に、アンギュラ玉軸受を用いた正面組合せを採用したので、ねじ軸２１と従動プーリ４２相互を固定する際の許容傾き量を大きくできる。よって、ねじ軸２１と従動プーリ４２相互の組み付け作業性が向上する。

但し、アンギュラ玉軸受を用いた正面組合せは、タイミングベルト４３の張力に対するモーメント荷重の負荷容量が比較的に小さくなる。これに対し、第一実施形態では、上記入力軸支持構造６０により、従動プーリ４２と軸受ブロック１４との間の位置に、深溝玉軸受を用いた転がり軸受４５を更に設けたので、入力部２１ｎ側でのねじ軸２１の負荷容量を大きくできる。よって、ねじ軸２１と従動プーリ４２相互の組み付け作業性を向上させつつ、ねじ軸２１が受けるタイミングベルト４３の張力を軽減する上で優れている。なお、軸受ブロック１３、１４によるねじ軸２１の支持構造は、後述の第二実施形態にも同様に適用できる。

ここで、上記入力軸支持構造６０に替えて、図８に本発明の比較例として、一軸アクチュエータの入力軸を従動プーリの両側で両持ち支持する例を示す。同図に示す例では、同図の従動プーリ１４２の両側で入力部２１ｎを両持ち支持するために、一軸アクチュエータブラケット１１８にＬ字状の支持アングル１０１を設け、この支持アングル１０１を従動プーリ１４２の反対側の面に対向するように張り出させている。そして、入力部２１ｎに、支持アングル１０１まで延長した延長部１２１を設け、この延長部１２１の先端を、軸受１１１を介して支持アングル１０１に支持している。

図８の比較例によれば、従動プーリ１４２の支持構造として、一軸アクチュエータの延長部１２１（入力部２１ｎ）を従動プーリ１４２の両側で両持ち支持し得るものの、両持ち支持するための支持構造が従動プーリの両側に必要となる。そのため、タイミングベルト機構を覆うためのケーシング４４が大型化している。
これに対し、第一実施形態の入力軸支持構造６０によれば、図８に例示するような、従動プーリ１４２の両側で両持ち支持する場合と比較して、図１に示すように、タイミングベルト機構４０の部分の厚さを薄くすることができる。そのため、タイミングベルト機構を覆うケーシング４４を小型化することができ、コンパクトな構成でねじ軸２１を支持することができる。

したがって、例えば、単なる片持ち支持では、ねじ軸２１の円滑な回転が難しかったり、極端な場合はねじ軸２１が破断してしまうような小さな一軸アクチュエータを用いても、上記入力軸支持構造の採用によって、大きな荷重を受ける（タイミングベルト４３の張力が大きい）場合であっても、単なる片持ち支持構造の一軸アクチュエータに比べて、コンパクトな構成でねじ軸２１を支持しつつも、長期間に亘って安定した作動を行わせることができる。
以上説明したように、第一実施形態の一軸アクチュエータ装置１によれば、ねじ軸２１が受けるタイミングベルト４３の張力を軽減しつつコンパクトな構成でねじ軸２１を支持することができる。なお、本発明に係る一軸アクチュエータ装置は、上記第一実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、上記第一実施形態では、従動プーリ４２と一軸アクチュエータブラケット１８との間に装着される軸受として、深溝玉軸受けである転がり軸受４５を装着した例で説明したが、これに限らず、従動プーリ４２が受けるラジアル荷重を一軸アクチュエータブラケット１８に担わせることが可能な軸受であれば、種々の軸受を採用することができる。
ここで、上記第一実施形態では、コンパクトな構成で入力軸または出力軸の部分を連結する例として、入力軸側となる従動プーリ部分の連結構造について説明した。しかし、本発明は、コンパクトに構成し得る出力軸の連結構造をも提供する。

つまり、モータ２の出力軸４が駆動プーリ４１の幅よりも短い場合（例えば、押しねじの締結力を用いて駆動プーリ４１の径方向から駆動プーリ４１と出力軸４とを連結したとき）、出力軸側での締結力が不足するおそれがある。駆動プーリ４１と出力軸４との締結力が不足すれば、締結部分に摩耗が生じたり、駆動プーリ４１が空転したりして、モータ２の動力が一軸アクチュエータ本体１０に伝達されない可能性が生じ得る。
そこで、以下説明する第二実施形態では、図９を参照して、モータ２の出力軸４と駆動プーリ４１との連結力を強固にしつつ、出力軸４の連結部をコンパクトに構成し得る連結構造について説明する。ここで、図９に示す第二実施形態は、図８に示した比較例に対して出力軸４の部分の出力軸連結構造７０のみが異なる例である。なお、第二実施形態に示す出力軸連結構造７０は、上記第一実施形態の出力軸４に対しても採用することができる。

図９に示すように、出力軸４は、モータ２のフランジ３端部からケーシング４４側に向けて張り出している。出力軸４の先端は、駆動プーリ４１の中心の装着孔４１ｎに内挿されている。ここで、出力軸４の長さは、駆動プーリ４１の幅に対して途中部分まで挿入されるものの、駆動プーリ４１の反対側までは貫通しない長さである。そのため、駆動プーリ４１の反対側が空隙部になる。
そこで、この第二実施形態に示す出力軸連結構造７０では、駆動プーリ４１の装着孔４１ｎ内であって、出力軸４の挿入側とは反対側の空隙部に、円筒状の間座７１が挿入されている。間座７１の外周面は、装着孔４１ｎの内周面に対して隙間なく挿入可能に形成されるとともに、間座７１の中心には、出力軸４の軸心と同軸に、貫通穴が形成されている。なお、間座７１の軸方向の長さは、駆動プーリ４１の装着孔４１ｎの空隙部の長さよりも僅かに長い。

駆動プーリ４１には、モータ２とは反対側となる外側面４１ｓに、円環板状の押え蓋７２が配置されている。押え蓋７２は、円環形状の中心に板厚方向に貫通形成された連結孔と、この連結孔を囲繞するように板厚方向に貫通形成され周方向に等配された複数の固定孔とを有する。そして、駆動プーリ４１の外側面には、押え蓋７２の複数の固定孔それぞれに対向する位置に、複数の雌ねじが形成されている。
モータ２の出力軸４は、出力軸４の端面中心に雌ねじ４ｍが軸線に沿って形成されている。そして、出力軸４は、押え蓋７２中心の連結孔に対し、モータ２とは反対側から挿入された連結用ボルト７３によって、押え蓋７２および間座７１とともに一体に固定されている。

なお、連結用ボルト７３の締め込み方向は、出力軸４の主たる回転方向と一致するように形成されている。そのため、モータ２駆動時の連結用ボルト７３の緩みが防止されている。さらに、押え蓋７２は、押え蓋７２に形成された複数の固定孔に挿入された複数の固定用ボルト７４により駆動プーリ４１の外側面４１ｓに一体に固定されている。
上述した構成により、この第二実施形態によれば、モータ２の駆動軸４の先端に、間座７１を介して押え蓋７２を配置し、連結用ボルト７３により、駆動軸４、間座７１および押え蓋７２相互を軸方向から締結することによって一体に固定するとともに、複数の固定用ボルト７４により、駆動プーリ４１と押え蓋７２相互を軸方向から締結することによって一体に固定しているので、出力軸の連結構造がコンパクトである。

さらに、径方向から押しねじで固定した場合と比べて、駆動プーリ４１を複数の固定用ボルト７４で大きな外径の位置にて強固に固定できる。よって、第二実施形態に示す出力軸連結構造７０によれば、モータ２の出力軸４と駆動プーリ４１との締結力を強固にしつつ、出力軸４の部分の連結構造をコンパクトに構成できる。
また、上記第一実施形態では、入力軸側となる従動プーリ部分の支持構造として、片持ち支持構造を採用した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示す第三実施形態のように、従動プーリを両持ち支持する場合であっても、入力軸の部分の連結構造をコンパクトな構成としつつ、その連結構造を組み立てる際の作業効率を向上させることができる。

つまり、同図に示す第三実施形態では、ねじ軸２１の入力部２１ｎは、従動プーリ１４２に対してその途中部分まで内挿された状態でキー８１によって固定されている。従動プーリ１４２には、入力部２１ｎとは反対側の面に、入力部２１ｎと同軸に連結軸としての凸部１２１が従動プーリ１４２と一体に設けられている。凸部１２１は、転がり軸受１１１を介して支持アングル１０１により回転自在に支持されている。
第三実施形態によれば、ねじ軸２１が受けるタイミングベルト４３の張力を、支持アングル１０１による両持ち構造によって軽減できる。そして、第三実施形態によれば、ねじ軸２１の入力部２１ｎをキー８１によって従動プーリ１４２に固定するとともに、従動プーリ１４２に設けた凸部１２１を、転がり軸受１１１を介して支持アングル１０１で支持したので、図８に示した比較例と比べて、入力部２１ｎの連結構造をコンパクトな構成としつつ、この連結構造を組み立てる際の作業効率を向上させることができる。

また、ねじ軸２１の入力部２１ｎをキー８１によって従動プーリ１４２に固定したことにより、入力部２１ｎ側でのねじ軸２１の負荷容量を大きくできる。そのため、ねじ軸２１と従動プーリ４２相互の組み付け作業性を向上させつつ、ねじ軸２１が受けるタイミングベルト４３の張力を軽減する上で優れている。
ここで、第二ないし第三実施形態において、支持アングル１０１を、ポリカーボネート（ＰＣ：polycarbonate）製とすることは好ましい。支持アングル１０１をポリカーボネート製とすれば、ポリカーボネートは、鋼材と比較した場合でも耐衝撃性が高い。そのため、図８に示した比較例において、支持アングル１０１を鋼製とした場合に比べ、支持アングル１０１を薄くできる。そのため、モータ２を大型化したり、入力軸の部分の連結構造をよりコンパクトにできる。また、ポリカーボネートは、鋳鉄と比較した場合でも高い制振性が得られる。そのため、図８に示した比較例において支持アングル１０１を鋳鉄製とした場合に比べて、モータ２に対する制振性能を向上させることができる。

１ 一軸アクチュエータ装置
２ モータ
３ フランジ
４ 出力軸
５ モータブラケット
６ ブラケット固定ボルト
７ 雌ねじ
８ 長穴
９ ボルト
１０ 一軸アクチュエータ本体
１１ スライドテーブル
１２ 筐体
１３ 軸受ブロック
１４ 軸受ブロック
１６ ロックナット
１８ 一軸アクチュエータブラケット
１９ 外輪嵌合部
２０ ボールねじ機構
２１ ねじ軸（入力軸）
２２ ボールねじナット
３０ 直動案内機構
３１ 案内レール
３２ スライダ
４０ タイミングベルト機構
４１ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
４３ タイミングベルト
４４ ケーシング
４５ 転がり軸受（第一軸受）
４６ 内輪
４７ 外輪
４８ 転動体
４９ 内輪嵌合部
５０ 張力調整部
５１ 調整用ボルト
５３ ロックナット
５４ 取付けブロック
５５ 取付けボルト
５６ 張力調整ナット
６０ 入力軸支持構造
６１ 転がり軸受（第二軸受）
６２ 転がり軸受（第三軸受）
７０ 出力軸連結構造
７１ 間座
７２ 押え蓋
７３ 連結用ボルト
７４ 固定用ボルト
８１ キー
１０１ 支持アングル
１２１ 凸部（連結軸）

Claims (4)

1. スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータ本体を備え、前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっており、モータの出力軸からの駆動力がタイミングベルト機構を介して前記入力軸に入力される一軸アクチュエータであって、
   前記タイミングベルト機構は、自身の装着孔が前記出力軸に装着される駆動プーリと、前記入力軸に装着される従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに架け渡されるタイミングベルトとを備え、
   前記駆動プーリの装着孔には、自身の途中部分まで前記出力軸が挿入されて前記モータとは反対側の部分に空隙部が形成されるとともに、前記モータの出力軸端面には、雌ねじが形成されており、
   前記モータの出力軸先端に対向するように前記装着孔の前記空隙部に介挿される円筒状の間座と、前記モータとは反対側から前記駆動プーリの外側面に複数の固定用ボルトにより装着される円環状の押え蓋と、前記押え蓋の外側面から前記出力軸端面の雌ねじに螺合されて、前記押え蓋、前記間座および前記出力軸相互を軸方向から固定する連結用ボルトとを有することを特徴とする一軸アクチュエータ。
2. スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有する一軸アクチュエータ本体と、該一軸アクチュエータ本体が装着される一軸アクチュエータブラケットと、該一軸アクチュエータブラケットに基端部が固定されるとともに先端部が前記一軸アクチュエータ本体の装着面とは反対側の面に対向するように張り出した支持アングルとを備え、前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっており、モータの出力軸からの駆動力がタイミングベルト機構を介して前記入力軸に入力される一軸アクチュエータであって、
   前記タイミングベルト機構は、前記出力軸に装着される駆動プーリと、前記入力軸に装
   着される従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに架け渡されるタイミングベルトとを備え、
   前記入力軸は、前記従動プーリにキーによって固定され、前記従動プーリは、前記ねじ軸とは反対側の面に、前記ねじ軸と同軸に且つ当該従動プーリと一体に連結軸が設けられ、
   前記連結軸が、前記支持アングルに転がり軸受を介して回転自在に支持されることにより前記従動プーリが前記一軸アクチュエータブラケットと前記支持アングルとの間に両持ち支持されていることを特徴とする一軸アクチュエータ。
3. 前記支持アングルが、ポリカーボネート製である請求項２に記載の一軸アクチュエータ。
4. スライドテーブルと、ボールねじ機構と直動案内機構とが組み合わされたスライドテーブル移動構造とを有するとともに前記ボールねじ機構のねじ軸が入力軸になっている一軸アクチュエータと、該一軸アクチュエータの入力軸と並行に配置される出力軸を有するモータと、該モータの出力軸と前記一軸アクチュエータの入力軸とを繋ぐタイミングベルト機構とを備え、
   前記モータの出力軸からの駆動力が前記一軸アクチュエータの入力軸に前記タイミングベルト機構を介して入力されて、前記スライドテーブルを一の軸線上で前記直動案内機構により案内しつつ前記ボールねじ機構により移動させる一軸アクチュエータ装置であって、
   前記一軸アクチュエータとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の一軸アクチュエータを備えることを特徴とする一軸アクチュエータ装置。

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