シリンダ型アクチュエータ
【課題】 径方向のスペースを縮小し、部品点数の減少から重量の軽減を図り、かつ、高精度な穴あけ加工を省略することができるシリンダ型アクチュエータを提供する。
【解決手段】 シリンダケース内に、駆動機構によって往復動操作される移動体と、この移動体に組み付けられ、該移動体と一体で前記シリンダケース内の一定の作動領域内で往復動操作される可動ロッドとを備えたシリンダ型アクチュエータであって、前記移動体6の前記駆動機構側の端部に、半径方向に延出するフランジ16を設け、前記可動ロッド7の前記駆動機構側の基端部の外周面に、前記フランジ16に対向するフランジ部18cを有する固定具8を装着し、前記移動体6のフランジ16と、前記可動ロッド7に装着した固定具8のフランジ部18cを、締結具17,17aを介して互いに締結したシリンダ型アクチュエータ。
【解決手段】 シリンダケース内に、駆動機構によって往復動操作される移動体と、この移動体に組み付けられ、該移動体と一体で前記シリンダケース内の一定の作動領域内で往復動操作される可動ロッドとを備えたシリンダ型アクチュエータであって、前記移動体6の前記駆動機構側の端部に、半径方向に延出するフランジ16を設け、前記可動ロッド7の前記駆動機構側の基端部の外周面に、前記フランジ16に対向するフランジ部18cを有する固定具8を装着し、前記移動体6のフランジ16と、前記可動ロッド7に装着した固定具8のフランジ部18cを、締結具17,17aを介して互いに締結したシリンダ型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動機構によって回転操作されるボールネジ軸に螺合するボールネジナットと、このボールネジナットと共に往復動作する可動ロッドの締結を容易にしたシリンダ型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来この種のシリンダ型アクチュエータとしては、図16に示すようにサーボモータ等のモータ100を内蔵したモータユニット101に、ボールネジ軸102およびこれに螺合するボールネジナット103を内蔵したシリンダケース104を組み付け、カップリング105を介してモータ100の回転軸にボールネジ軸102を連結し、ボールネジ軸102の回転に伴ってボールネジナット103を往復動作させている。このボールネジナット103には、一体で駆動される可動ロッド106が組み付けられ、可動ロッド106の往復動作によって被搬送物の移動、あるいは往復動作の取り出しを行なっている(特許文献1、特許文献2参照)。
【0003】
この従来技術によると、図17に示すようにボールネジナット103の外周側に、短尺の中空状ロッド107が被冠・固定され、この中空状ロッド107に別の中空状ロッド108が差し込まれて可動ロッド106が構成され、リベット109によって連結固定されている。シリンダケース104の前後にはフロントブラケット110とリアブラケット111が設けられ、このフロントブラケット110とリアブラケット111との間に上下それぞれ二本ずつガイド軸部材112が掛け渡されている。中空状ロッド107には、上下位置にピン113が配置され、このピン113を2本のガイド軸部材112の間に挟まれるように配置してボールネジナット103および可動ロッド106の回転を規制している。
【特許文献1】特開平08−121560号公報
【特許文献2】特開2005−151758号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献2に記載の従来技術によると、中空状ロッド107の外側に上下それぞれ二本ずつ掛け渡されたガイド軸部材112を設けるため、径方向のスペースを必要とし、アクチュエータの構造が大型化し、部品点数の増加から重量の増大を来たすことになる。また、中空状ロッド107に別の中空状ロッド108を差込みリベット109によって連結固定するため、リベット109の穴あけ加工が必要となり、中空状ロッド107にピン113を組み付けるための穴あけ加工も必要となる。このため、高精度な穴あけ加工に対して費用が嵩み高価格となる。さらに、アクチュエータ全体の重量が嵩むことから駆動源のモータ100の出力が低減し、可動ロッド106の軸方向の推力も奪われてしまうことになる。
【0005】
本発明は、上記課題を解決し、径方向のスペースを縮小し、部品点数の減少から重量の軽減を図り、かつ、高精度な穴あけ加工を省略することができるシリンダ型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記課題を解決するため、シリンダケース内に、駆動機構によって往復動操作される移動体と、この移動体に組み付けられ、該移動体と一体で前記シリンダケース内の一定の作動領域内で往復動操作される可動ロッドとを備えたシリンダ型アクチュエータにおいて、前記移動体の前記駆動機構側の端部に、半径方向に延出するフランジを設け、前記可動ロッドの前記駆動機構側の基端部の外周面に、前記フランジに対向するフランジ部を有する固定具を装着し、前記移動体のフランジと、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部を、締結具を介して互いに締結したことにある。
また、本発明は、前記移動体に設けられたフランジに、軸方向の取付穴を形成し、前記可動ロッドの外周面に装着された固定具のフランジ部に、前記移動体のフランジの取付穴に対向する取付穴を形成し、前記移動体のフランジに形成された取付穴と、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部に形成された取付穴を重ね合わせて、前記締結具としてのボルトを取付穴相互に挿入し、このボルトを螺合して互いに締結したことにある。
さらに、本発明は、前記固定具に、互いに組み合わせて環状になる、半円弧状のアームを有する一対の固定要素を用いるとともに、これら一対の固定要素の両端部に、両端部相互が重なる重複部分を形成し、これら重複部分に前記取付穴を形成し、該取付穴を介して前記移動体のフランジに設けられた取付穴に重ね合わせて締結したことにある。
またさらに、本発明は、前記可動ロッドの端部外周面に、前記固定具を組み付ける円周方向の係合溝を形成したことにある。
また、本発明は、前記固定具を構成する前記固定要素のアームの少なくとも重複しない片側先端部に、軸方向の鍔部を設けたことにある。
さらに、本発明は、前記固定具を構成する前記固定要素のアームの内周側に、回り止めとなる扁平部を形成したことにある。
またさらに、本発明は、前記固定具を構成する前記固定要素のアームの外周縁に、軸方向に延びるガイド片を延出し、該ガイド片の先端に、可動ロッド側に向けて折り曲げ部を形成し、前記ガイド片に回り止めプレートを組み付けたことにある。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば以下のような効果を奏することができる。
請求項1によれば、部品締結用の穴加工が不要となり、部品点数の削減から小型化および軽量化を図ることができる。
請求項2によれば、可動ロッドと移動体の締結に、ボルトを用いて締結しているので、組み付け作業が容易であり、かつ組み付けに精度を要求されないことから加工が容易で、かつ経済的である。
請求項3によれば、固定具に、互いに組み合わせて環状になる、半円弧状のアームを有する一対の固定要素を用いているので、可動ロッドと移動体の締結に、穴あけ加工が不要となり、精度が要求されず、経済的である。
請求項4によれば、係合溝に固定具を組み付けるので、固定具が係合溝に位置決めされ、固定具が軸方向に移動する虞がない。
請求項5によれば、軸方向の鍔部によって固定要素相互の位置決めが図られるので、固定要素が互いにずれる不具合を防止することができる。
請求項6によれば、回り止めとなる扁平部によって固定要素の回り止めが図られるので、移動体との位置決めを図ることができる。
請求項7によれば、ガイド片によって回り止めプレートを保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下本発明のシリンダ型アクチュエータの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1はシリンダ型アクチュエータの正面図、図2はシリンダ型アクチュエータの側面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図1のB−B線断面図、図5は図1のC−C線断面図、図6は図2のD−D線断面図、図7は図2のE−E線断面図、図8は可動ロッドとボールネジナットを締結する固定具を分解して示す斜視図、図9は図8の固定具を組み付ける過程を示す斜視図、図10ないし図15は固定具の構造を示す斜視図である。
【0009】
図1ないし図7は、シリンダ型アクチュエータを示したもので、このアクチュエータ1は往復動する可動体2を内蔵した機構部1Aと、サーボモータあるいはステッピングモータ等の駆動用モータ3を内蔵した駆動部1Bとで構成されている。
【0010】
上記機構部1Aは、横断面略円形の中空部4aを有する長尺のシリンダケース4に、長手方向に沿って配設されたボールネジ軸5と、このボールネジ軸5の回転に伴って長手方向(軸方向)に、往復動操作される可動体2が収納されている。シリンダケース4は、長尺の筐体の軸線上に略円形状の中空部4aを形成したもので、この筐体の角部を成す対角線上の前記中空部4aの内周面に軸方向のガイド溝4bが形成されている(図4、図5参照)。
【0011】
前記可動体2は、内周面に雌ネジが刻設されて、ボールネジ軸5に螺合する移動体としての円筒状のボールネジナット6と、少なくともボールネジナット6の外径よりも大きい内径を有し、かつ前記シリンダケース4の中空部4aの内径よりも小さい外径に形成されている円筒状の可動ロッド7とで構成されている。この可動ロッド7の内部に、前記ボールネジナット6が挿入されて、このボールネジナット6と可動ロッド7を、後述する固定具8を介して一体に締結している。前記可動ロッド7には、外内周を研削加工なしで使用できるアルミ高精度引き抜き素材を使用している。
【0012】
ボールネジ軸5は、図3に示すように、前記駆動用モータ3側の基端5aを、カップリング9を介して前記駆動用モータ3の出力軸3aに連結されており、前記駆動用モータ3を内蔵したモータハウジング10とシリンダケース4を連結したブラケット11の内面ボス部に、軸受け12を介して基端部5bが支持されている。ボールネジ軸5の先端5cには、前記可動ロッド7の内面を摺動可能に支持する軸受け13が装着され、かつ止め輪14を介して抜け止めが図られている。前記シリンダケース4の先端部内周面には、軸受け15が設けられ、可動ロッド7を往復動可能に支持している。
【0013】
次に、ボールネジナット6と可動ロッド7を締結する固定具8の構造を図8ないし図15に従って説明する。
前記ボールネジナット6の前記駆動用モータ3側端部の端面には、図10に示すように略菱形形状のフランジ16が一体に設けられており、このフランジ16は、ボールネジナット6の外径よりも外側に突出する延出部分には、後述する締結具としてのボルト17を通すための軸方向の取付穴16aが形成されている。
一方、ボールネジナット6と同じ方向の可動ロッド7の片側外周面の縁部7aには、図11に示すように、円周方向に沿って一定幅gの溝7bが形成されており、この可動ロッド7の前記駆動用モータ3側基端部の外周面の縁部7aに、端面7cから軸方向に向けて一定幅hで一定深さmの凹部7dが一定長さnにわたって形成されている。
【0014】
前記固定具8の詳細を図12ないし図15にしたがって説明する。
前記固定具8は、前記可動ロッド7の溝7bに組み付けられるもので、左右に延びる半円弧状のアーム18aを有する一対の固定金具18で構成されている。固定金具18の左右のアーム18aの先端部の外側側縁には取付穴18bを形成したフランジ部18cが設けられており、片側(図示例では左側)のフランジ部18cの側縁には軸方向に向けて突出した鍔部18dが設けられている。
この固定金具18は、図13ないし図15に示すように固定金具18相互のアーム18aの先端部を互いに組み合わせて環状になるもので、一対の固定金具18を組み付けた状態で、上記溝7b内周面に合致する径を有するように形成されている(図12参照)。この固定金具18は、鍔部18dが上になるようにアーム18a先端相互を重ね合わせ、取付穴18bが可動ロッド7の外側に突出するように組みつけられている。
これら固定金具18は、互いの取付穴18bを合致させて前記ボルト17を挿通させて、ナット17aによって締結している。前記可動ロッド7の凹部7dは、このときのナット17aを羅着する際の逃げとなるものである。なお、固定金具18にタップにより雌ネジを切ることで、ナット17aを省略することができる。
前記フランジ部18cの内側側面は扁平部18eに形成されており、この扁平部18eが前記可動ロッド7の凹部7dに当接して固定具8の回り止めが図られている。また、この固定金具18は、左右のアーム18aの中間位置に、アーム18aの外側縁から僅かに遠心方向に延出してから軸方向に折り曲げた一定長さpのガイド片18fを設けている。このガイド片18fの先端には、内径側に向けて折り曲げられた係合爪部18gが設けられている。
【0015】
前記固定金具18のガイド片18fには、図8および図9に示すように回り止めプレート19が組み付けられており、この回り止めプレート19は、可動ロッド7の空転抑制目的で、可動ロッド7の外周面に接触して、シリンダケース4内4bを摺動しています。
該回り止めプレート19は、板状のプレート19aの一端部中間部に切り欠き部19bを設け、この切り欠き部19bから他端部側に向けて中間部に薄肉部19cを形成したものである。該回り止めプレート19は、切り欠き部19bにガイド片18fが組み合わさるようにして固定金具18の内側に組み付け、薄肉部19cを前記固定金具18のガイド片18fの内側に重ねるようにして前記固定金具18に組みつけられている。
【0016】
前記シリンダケース4の中空部4aには、可動体2を一定の範囲内で往復作動させるためのストッパ機構が設けられている。
前記ブラケット11の内面ボス部には、前記ボルト17の頭部17bに対向する位置にゴム等の弾性体のストッパ20が軸方向に向けて装着されている。また、前記軸受け15の後部側には、ガイド片18fの係合爪部18gに対向する位置に、弾性体のストッパ片21が設けられている。
【0017】
次に、上記シリンダ型アクチュエータの組み付け手順を説明する。
図8に示すように、一対の固定金具18を可動ロッド7の溝7bの周囲に対向させて配置し、固定金具18のガイド片18fの内側に、切り欠き部19bをガイド片18fに係合させるようにして回り止めプレート19を組み付ける。
そして、一対の固定金具18のアーム18aを可動ロッド7の溝7bに係合させて、鍔部18dが上になるようにして、取付穴18bが重なるようにアーム18a先端相互を重ね合わせて組み付ける。このとき、固定金具18のアーム18aの扁平部18eが前記可動ロッド7の凹部7dに位置するように組み付ける。こうして、固定具8の回り止めが図られる。
一方、ボールネジナット6のフランジ16の取付穴16aに、ボルト17を通し、このボルト17を、重ね合わされた固定金具18の取付穴18bに通し、ナット17aを螺合する。こうして、一対の固定金具18が可動ロッド7の溝7bに組み付けられる。
このとき、回り止めプレート19は、ガイド片18fの内側に密着して、可動ロッド7の外周面に圧接され、可動ロッド7の空転を抑制する。
そして、ボールネジナット6に一体に組み付けられた可動ロッド7は、ガイド片18fをガイド溝4bに合わせた状態にして、シリンダケース4の中空部4aに挿入する。
こうして、ボールネジナット6の軸線上に螺合して組み付けられたボールネジ軸5は、カップリング9を介して前記駆動用モータ3の出力軸3aに連結される。
【0018】
次に、駆動用モータ3を作動させて上記シリンダ型アクチュエータを駆動すると、駆動用モータ3の回転は、カップリング9を介してボールネジ軸5に伝わり、ボールネジ軸5が回転する。こうして、ボールネジ軸5の回転により、ボールネジナット6が、軸方向に移動し、ボールネジナット6と固定具8を介して一体に締結された可動ロッド7を軸方向に移動させる。駆動用モータ3を正逆回転駆動することにより、可動ロッド7は往復動される。このとき、ボルト17の頭部17bをストッパ20に当接させ、およびガイド片18fの係合爪部18gをストッパ片21に当接させて、停止位置を制御部に認識させることにより、ストローク動作の基準原点を検出することができる。この基準原点を制御部に認識させることにより、一定の範囲内で可動ロッド7が往復動することになる。
【0019】
前記実施の形態によると、ボールネジナット6と可動ロッド7を、固定具8を介して一体に締結したので、部品締結用の穴加工を省略することができるので、加工精度を要求されず、安価にアクチュエータを製造することができる。また、可動ロッド7には、外内周を研削加工なしで使用できるアルミ高精度引き抜き素材を使用できるため、安価な可動ロッド7が使用可能である。また、可動ロッド7自体の質量が軽減できるため、軸方向の推力を大きくすることができる。駆動源と反対側のボールネジ軸端を自由端にせずに軸受けを配置したので、可動ロッド7速度の許容範囲を大きくすることができる。
【0020】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、上記実施の形態では、移動体は、ボールネジナット6およびボールネジ軸5からなるボールネジ機構によって、往復動作しているが、すべりネジ機構により駆動することもできる。等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施の形態によるシリンダ型アクチュエータの正面図である。
【図2】本発明の実施の形態によるシリンダ型アクチュエータの側面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図1のB−B線断面図である。
【図5】図1のC−C線断面図である。
【図6】図2のD−D線断面図である。
【図7】図2のE−E線断面図である。
【図8】可動ロッドとボールネジナットを締結する固定金具を分解して示す斜視図である。
【図9】図8の固定金具を組み付ける過程を示す斜視図である。
【図10】図8の可動ロッドとボールネジナットを組み付けた状態を示す斜視図である。
【図11】図8の可動ロッドの基端部を示す斜視図である。
【図12】図8の可動ロッドに固定金具を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図13】図8の一対の固定金具を分離した状態を示す斜視図である。
【図14】図13の一対の固定金具を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図15】図13の一対の固定金具を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図16】従来のシリンダ型アクチュエータを示す縦断面図である。
【図17】図16の従来のシリンダ型アクチュエータを示す斜視図である。
【符号の説明】
【0022】
1 アクチュエータ
1A 機構部
1B 駆動部
2 可動体
3 駆動用モータ
4 シリンダケース
4a 中空部
4b ガイド溝
5 ボールネジ軸
6 ボールネジナット(移動体)
7 可動ロッド
8 固定具
9 カップリング
10 モータハウジング
11 ブラケット
17 ボルト(締結具)
17a ナット(締結具)
18 固定金具
18a アーム
18b 取付穴
18c フランジ部
18d 鍔部
18e 扁平部
18f ガイド片
18g 係合爪部
19 回り止めプレート
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動機構によって回転操作されるボールネジ軸に螺合するボールネジナットと、このボールネジナットと共に往復動作する可動ロッドの締結を容易にしたシリンダ型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来この種のシリンダ型アクチュエータとしては、図16に示すようにサーボモータ等のモータ100を内蔵したモータユニット101に、ボールネジ軸102およびこれに螺合するボールネジナット103を内蔵したシリンダケース104を組み付け、カップリング105を介してモータ100の回転軸にボールネジ軸102を連結し、ボールネジ軸102の回転に伴ってボールネジナット103を往復動作させている。このボールネジナット103には、一体で駆動される可動ロッド106が組み付けられ、可動ロッド106の往復動作によって被搬送物の移動、あるいは往復動作の取り出しを行なっている(特許文献1、特許文献2参照)。
【0003】
この従来技術によると、図17に示すようにボールネジナット103の外周側に、短尺の中空状ロッド107が被冠・固定され、この中空状ロッド107に別の中空状ロッド108が差し込まれて可動ロッド106が構成され、リベット109によって連結固定されている。シリンダケース104の前後にはフロントブラケット110とリアブラケット111が設けられ、このフロントブラケット110とリアブラケット111との間に上下それぞれ二本ずつガイド軸部材112が掛け渡されている。中空状ロッド107には、上下位置にピン113が配置され、このピン113を2本のガイド軸部材112の間に挟まれるように配置してボールネジナット103および可動ロッド106の回転を規制している。
【特許文献1】特開平08−121560号公報
【特許文献2】特開2005−151758号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献2に記載の従来技術によると、中空状ロッド107の外側に上下それぞれ二本ずつ掛け渡されたガイド軸部材112を設けるため、径方向のスペースを必要とし、アクチュエータの構造が大型化し、部品点数の増加から重量の増大を来たすことになる。また、中空状ロッド107に別の中空状ロッド108を差込みリベット109によって連結固定するため、リベット109の穴あけ加工が必要となり、中空状ロッド107にピン113を組み付けるための穴あけ加工も必要となる。このため、高精度な穴あけ加工に対して費用が嵩み高価格となる。さらに、アクチュエータ全体の重量が嵩むことから駆動源のモータ100の出力が低減し、可動ロッド106の軸方向の推力も奪われてしまうことになる。
【0005】
本発明は、上記課題を解決し、径方向のスペースを縮小し、部品点数の減少から重量の軽減を図り、かつ、高精度な穴あけ加工を省略することができるシリンダ型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記課題を解決するため、シリンダケース内に、駆動機構によって往復動操作される移動体と、この移動体に組み付けられ、該移動体と一体で前記シリンダケース内の一定の作動領域内で往復動操作される可動ロッドとを備えたシリンダ型アクチュエータにおいて、前記移動体の前記駆動機構側の端部に、半径方向に延出するフランジを設け、前記可動ロッドの前記駆動機構側の基端部の外周面に、前記フランジに対向するフランジ部を有する固定具を装着し、前記移動体のフランジと、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部を、締結具を介して互いに締結したことにある。
また、本発明は、前記移動体に設けられたフランジに、軸方向の取付穴を形成し、前記可動ロッドの外周面に装着された固定具のフランジ部に、前記移動体のフランジの取付穴に対向する取付穴を形成し、前記移動体のフランジに形成された取付穴と、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部に形成された取付穴を重ね合わせて、前記締結具としてのボルトを取付穴相互に挿入し、このボルトを螺合して互いに締結したことにある。
さらに、本発明は、前記固定具に、互いに組み合わせて環状になる、半円弧状のアームを有する一対の固定要素を用いるとともに、これら一対の固定要素の両端部に、両端部相互が重なる重複部分を形成し、これら重複部分に前記取付穴を形成し、該取付穴を介して前記移動体のフランジに設けられた取付穴に重ね合わせて締結したことにある。
またさらに、本発明は、前記可動ロッドの端部外周面に、前記固定具を組み付ける円周方向の係合溝を形成したことにある。
また、本発明は、前記固定具を構成する前記固定要素のアームの少なくとも重複しない片側先端部に、軸方向の鍔部を設けたことにある。
さらに、本発明は、前記固定具を構成する前記固定要素のアームの内周側に、回り止めとなる扁平部を形成したことにある。
またさらに、本発明は、前記固定具を構成する前記固定要素のアームの外周縁に、軸方向に延びるガイド片を延出し、該ガイド片の先端に、可動ロッド側に向けて折り曲げ部を形成し、前記ガイド片に回り止めプレートを組み付けたことにある。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば以下のような効果を奏することができる。
請求項1によれば、部品締結用の穴加工が不要となり、部品点数の削減から小型化および軽量化を図ることができる。
請求項2によれば、可動ロッドと移動体の締結に、ボルトを用いて締結しているので、組み付け作業が容易であり、かつ組み付けに精度を要求されないことから加工が容易で、かつ経済的である。
請求項3によれば、固定具に、互いに組み合わせて環状になる、半円弧状のアームを有する一対の固定要素を用いているので、可動ロッドと移動体の締結に、穴あけ加工が不要となり、精度が要求されず、経済的である。
請求項4によれば、係合溝に固定具を組み付けるので、固定具が係合溝に位置決めされ、固定具が軸方向に移動する虞がない。
請求項5によれば、軸方向の鍔部によって固定要素相互の位置決めが図られるので、固定要素が互いにずれる不具合を防止することができる。
請求項6によれば、回り止めとなる扁平部によって固定要素の回り止めが図られるので、移動体との位置決めを図ることができる。
請求項7によれば、ガイド片によって回り止めプレートを保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下本発明のシリンダ型アクチュエータの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1はシリンダ型アクチュエータの正面図、図2はシリンダ型アクチュエータの側面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図1のB−B線断面図、図5は図1のC−C線断面図、図6は図2のD−D線断面図、図7は図2のE−E線断面図、図8は可動ロッドとボールネジナットを締結する固定具を分解して示す斜視図、図9は図8の固定具を組み付ける過程を示す斜視図、図10ないし図15は固定具の構造を示す斜視図である。
【0009】
図1ないし図7は、シリンダ型アクチュエータを示したもので、このアクチュエータ1は往復動する可動体2を内蔵した機構部1Aと、サーボモータあるいはステッピングモータ等の駆動用モータ3を内蔵した駆動部1Bとで構成されている。
【0010】
上記機構部1Aは、横断面略円形の中空部4aを有する長尺のシリンダケース4に、長手方向に沿って配設されたボールネジ軸5と、このボールネジ軸5の回転に伴って長手方向(軸方向)に、往復動操作される可動体2が収納されている。シリンダケース4は、長尺の筐体の軸線上に略円形状の中空部4aを形成したもので、この筐体の角部を成す対角線上の前記中空部4aの内周面に軸方向のガイド溝4bが形成されている(図4、図5参照)。
【0011】
前記可動体2は、内周面に雌ネジが刻設されて、ボールネジ軸5に螺合する移動体としての円筒状のボールネジナット6と、少なくともボールネジナット6の外径よりも大きい内径を有し、かつ前記シリンダケース4の中空部4aの内径よりも小さい外径に形成されている円筒状の可動ロッド7とで構成されている。この可動ロッド7の内部に、前記ボールネジナット6が挿入されて、このボールネジナット6と可動ロッド7を、後述する固定具8を介して一体に締結している。前記可動ロッド7には、外内周を研削加工なしで使用できるアルミ高精度引き抜き素材を使用している。
【0012】
ボールネジ軸5は、図3に示すように、前記駆動用モータ3側の基端5aを、カップリング9を介して前記駆動用モータ3の出力軸3aに連結されており、前記駆動用モータ3を内蔵したモータハウジング10とシリンダケース4を連結したブラケット11の内面ボス部に、軸受け12を介して基端部5bが支持されている。ボールネジ軸5の先端5cには、前記可動ロッド7の内面を摺動可能に支持する軸受け13が装着され、かつ止め輪14を介して抜け止めが図られている。前記シリンダケース4の先端部内周面には、軸受け15が設けられ、可動ロッド7を往復動可能に支持している。
【0013】
次に、ボールネジナット6と可動ロッド7を締結する固定具8の構造を図8ないし図15に従って説明する。
前記ボールネジナット6の前記駆動用モータ3側端部の端面には、図10に示すように略菱形形状のフランジ16が一体に設けられており、このフランジ16は、ボールネジナット6の外径よりも外側に突出する延出部分には、後述する締結具としてのボルト17を通すための軸方向の取付穴16aが形成されている。
一方、ボールネジナット6と同じ方向の可動ロッド7の片側外周面の縁部7aには、図11に示すように、円周方向に沿って一定幅gの溝7bが形成されており、この可動ロッド7の前記駆動用モータ3側基端部の外周面の縁部7aに、端面7cから軸方向に向けて一定幅hで一定深さmの凹部7dが一定長さnにわたって形成されている。
【0014】
前記固定具8の詳細を図12ないし図15にしたがって説明する。
前記固定具8は、前記可動ロッド7の溝7bに組み付けられるもので、左右に延びる半円弧状のアーム18aを有する一対の固定金具18で構成されている。固定金具18の左右のアーム18aの先端部の外側側縁には取付穴18bを形成したフランジ部18cが設けられており、片側(図示例では左側)のフランジ部18cの側縁には軸方向に向けて突出した鍔部18dが設けられている。
この固定金具18は、図13ないし図15に示すように固定金具18相互のアーム18aの先端部を互いに組み合わせて環状になるもので、一対の固定金具18を組み付けた状態で、上記溝7b内周面に合致する径を有するように形成されている(図12参照)。この固定金具18は、鍔部18dが上になるようにアーム18a先端相互を重ね合わせ、取付穴18bが可動ロッド7の外側に突出するように組みつけられている。
これら固定金具18は、互いの取付穴18bを合致させて前記ボルト17を挿通させて、ナット17aによって締結している。前記可動ロッド7の凹部7dは、このときのナット17aを羅着する際の逃げとなるものである。なお、固定金具18にタップにより雌ネジを切ることで、ナット17aを省略することができる。
前記フランジ部18cの内側側面は扁平部18eに形成されており、この扁平部18eが前記可動ロッド7の凹部7dに当接して固定具8の回り止めが図られている。また、この固定金具18は、左右のアーム18aの中間位置に、アーム18aの外側縁から僅かに遠心方向に延出してから軸方向に折り曲げた一定長さpのガイド片18fを設けている。このガイド片18fの先端には、内径側に向けて折り曲げられた係合爪部18gが設けられている。
【0015】
前記固定金具18のガイド片18fには、図8および図9に示すように回り止めプレート19が組み付けられており、この回り止めプレート19は、可動ロッド7の空転抑制目的で、可動ロッド7の外周面に接触して、シリンダケース4内4bを摺動しています。
該回り止めプレート19は、板状のプレート19aの一端部中間部に切り欠き部19bを設け、この切り欠き部19bから他端部側に向けて中間部に薄肉部19cを形成したものである。該回り止めプレート19は、切り欠き部19bにガイド片18fが組み合わさるようにして固定金具18の内側に組み付け、薄肉部19cを前記固定金具18のガイド片18fの内側に重ねるようにして前記固定金具18に組みつけられている。
【0016】
前記シリンダケース4の中空部4aには、可動体2を一定の範囲内で往復作動させるためのストッパ機構が設けられている。
前記ブラケット11の内面ボス部には、前記ボルト17の頭部17bに対向する位置にゴム等の弾性体のストッパ20が軸方向に向けて装着されている。また、前記軸受け15の後部側には、ガイド片18fの係合爪部18gに対向する位置に、弾性体のストッパ片21が設けられている。
【0017】
次に、上記シリンダ型アクチュエータの組み付け手順を説明する。
図8に示すように、一対の固定金具18を可動ロッド7の溝7bの周囲に対向させて配置し、固定金具18のガイド片18fの内側に、切り欠き部19bをガイド片18fに係合させるようにして回り止めプレート19を組み付ける。
そして、一対の固定金具18のアーム18aを可動ロッド7の溝7bに係合させて、鍔部18dが上になるようにして、取付穴18bが重なるようにアーム18a先端相互を重ね合わせて組み付ける。このとき、固定金具18のアーム18aの扁平部18eが前記可動ロッド7の凹部7dに位置するように組み付ける。こうして、固定具8の回り止めが図られる。
一方、ボールネジナット6のフランジ16の取付穴16aに、ボルト17を通し、このボルト17を、重ね合わされた固定金具18の取付穴18bに通し、ナット17aを螺合する。こうして、一対の固定金具18が可動ロッド7の溝7bに組み付けられる。
このとき、回り止めプレート19は、ガイド片18fの内側に密着して、可動ロッド7の外周面に圧接され、可動ロッド7の空転を抑制する。
そして、ボールネジナット6に一体に組み付けられた可動ロッド7は、ガイド片18fをガイド溝4bに合わせた状態にして、シリンダケース4の中空部4aに挿入する。
こうして、ボールネジナット6の軸線上に螺合して組み付けられたボールネジ軸5は、カップリング9を介して前記駆動用モータ3の出力軸3aに連結される。
【0018】
次に、駆動用モータ3を作動させて上記シリンダ型アクチュエータを駆動すると、駆動用モータ3の回転は、カップリング9を介してボールネジ軸5に伝わり、ボールネジ軸5が回転する。こうして、ボールネジ軸5の回転により、ボールネジナット6が、軸方向に移動し、ボールネジナット6と固定具8を介して一体に締結された可動ロッド7を軸方向に移動させる。駆動用モータ3を正逆回転駆動することにより、可動ロッド7は往復動される。このとき、ボルト17の頭部17bをストッパ20に当接させ、およびガイド片18fの係合爪部18gをストッパ片21に当接させて、停止位置を制御部に認識させることにより、ストローク動作の基準原点を検出することができる。この基準原点を制御部に認識させることにより、一定の範囲内で可動ロッド7が往復動することになる。
【0019】
前記実施の形態によると、ボールネジナット6と可動ロッド7を、固定具8を介して一体に締結したので、部品締結用の穴加工を省略することができるので、加工精度を要求されず、安価にアクチュエータを製造することができる。また、可動ロッド7には、外内周を研削加工なしで使用できるアルミ高精度引き抜き素材を使用できるため、安価な可動ロッド7が使用可能である。また、可動ロッド7自体の質量が軽減できるため、軸方向の推力を大きくすることができる。駆動源と反対側のボールネジ軸端を自由端にせずに軸受けを配置したので、可動ロッド7速度の許容範囲を大きくすることができる。
【0020】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、上記実施の形態では、移動体は、ボールネジナット6およびボールネジ軸5からなるボールネジ機構によって、往復動作しているが、すべりネジ機構により駆動することもできる。等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施の形態によるシリンダ型アクチュエータの正面図である。
【図2】本発明の実施の形態によるシリンダ型アクチュエータの側面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図1のB−B線断面図である。
【図5】図1のC−C線断面図である。
【図6】図2のD−D線断面図である。
【図7】図2のE−E線断面図である。
【図8】可動ロッドとボールネジナットを締結する固定金具を分解して示す斜視図である。
【図9】図8の固定金具を組み付ける過程を示す斜視図である。
【図10】図8の可動ロッドとボールネジナットを組み付けた状態を示す斜視図である。
【図11】図8の可動ロッドの基端部を示す斜視図である。
【図12】図8の可動ロッドに固定金具を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図13】図8の一対の固定金具を分離した状態を示す斜視図である。
【図14】図13の一対の固定金具を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図15】図13の一対の固定金具を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図16】従来のシリンダ型アクチュエータを示す縦断面図である。
【図17】図16の従来のシリンダ型アクチュエータを示す斜視図である。
【符号の説明】
【0022】
1 アクチュエータ
1A 機構部
1B 駆動部
2 可動体
3 駆動用モータ
4 シリンダケース
4a 中空部
4b ガイド溝
5 ボールネジ軸
6 ボールネジナット(移動体)
7 可動ロッド
8 固定具
9 カップリング
10 モータハウジング
11 ブラケット
17 ボルト(締結具)
17a ナット(締結具)
18 固定金具
18a アーム
18b 取付穴
18c フランジ部
18d 鍔部
18e 扁平部
18f ガイド片
18g 係合爪部
19 回り止めプレート
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダケース内に、駆動機構によって往復動操作される移動体と、この移動体に組み付けられ、該移動体と一体で前記シリンダケース内の一定の作動領域内で往復動操作される可動ロッドとを備えたシリンダ型アクチュエータにおいて、
前記移動体の前記駆動機構側の端部に、半径方向に延出するフランジを設け、前記可動ロッドの前記駆動機構側の基端部の外周面に、前記フランジに対向するフランジ部を有する固定具を装着し、前記移動体のフランジと、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部を、締結具を介して互いに締結したことを特徴とするシリンダ型アクチュエータ。
【請求項2】
前記移動体に設けられたフランジに、軸方向の取付穴を形成し、前記可動ロッドの外周面に装着された固定具のフランジ部に、前記移動体のフランジの取付穴に対向する取付穴を形成し、前記移動体のフランジに形成された取付穴と、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部に形成された取付穴を、前記締結具としてボルトを用いて互いに締結したことを特徴とする請求項1に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項3】
前記固定具に、互いに組み合わせて環状になる、半円弧状のアームを有する一対の固定要素を用いるとともに、これら一対の固定要素の両端部に重複部分を形成し、これら重複部分に前記取付穴を形成し、該取付穴を介して前記移動体のフランジに設けられた取付穴に締結したことを特徴とする請求項1または2に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項4】
前記可動ロッドの端部外周面に、前記固定具を組み付ける円周方向の係合溝を形成したことを特徴とする請求項3に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項5】
前記固定具を構成する前記固定要素のアームの少なくとも重複しない片側先端部に、軸方向の鍔部を設けたことを特徴とする請求項3または4に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項6】
前記固定具を構成する前記固定要素のアームの内周側に、回り止めとなる扁平部を形成したことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項7】
前記固定具を構成する前記固定要素のアームの外周縁に、軸方向に延びるガイド片を延出し、該ガイド片の先端に、可動ロッド側に向けて折り曲げ部を形成し、前記ガイド片に回り止めプレートを組み付けたことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項1】
シリンダケース内に、駆動機構によって往復動操作される移動体と、この移動体に組み付けられ、該移動体と一体で前記シリンダケース内の一定の作動領域内で往復動操作される可動ロッドとを備えたシリンダ型アクチュエータにおいて、
前記移動体の前記駆動機構側の端部に、半径方向に延出するフランジを設け、前記可動ロッドの前記駆動機構側の基端部の外周面に、前記フランジに対向するフランジ部を有する固定具を装着し、前記移動体のフランジと、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部を、締結具を介して互いに締結したことを特徴とするシリンダ型アクチュエータ。
【請求項2】
前記移動体に設けられたフランジに、軸方向の取付穴を形成し、前記可動ロッドの外周面に装着された固定具のフランジ部に、前記移動体のフランジの取付穴に対向する取付穴を形成し、前記移動体のフランジに形成された取付穴と、前記可動ロッドに装着した固定具のフランジ部に形成された取付穴を、前記締結具としてボルトを用いて互いに締結したことを特徴とする請求項1に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項3】
前記固定具に、互いに組み合わせて環状になる、半円弧状のアームを有する一対の固定要素を用いるとともに、これら一対の固定要素の両端部に重複部分を形成し、これら重複部分に前記取付穴を形成し、該取付穴を介して前記移動体のフランジに設けられた取付穴に締結したことを特徴とする請求項1または2に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項4】
前記可動ロッドの端部外周面に、前記固定具を組み付ける円周方向の係合溝を形成したことを特徴とする請求項3に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項5】
前記固定具を構成する前記固定要素のアームの少なくとも重複しない片側先端部に、軸方向の鍔部を設けたことを特徴とする請求項3または4に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項6】
前記固定具を構成する前記固定要素のアームの内周側に、回り止めとなる扁平部を形成したことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【請求項7】
前記固定具を構成する前記固定要素のアームの外周縁に、軸方向に延びるガイド片を延出し、該ガイド片の先端に、可動ロッド側に向けて折り曲げ部を形成し、前記ガイド片に回り止めプレートを組み付けたことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のシリンダ型アクチュエータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2009−177877(P2009−177877A)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−11277(P2008−11277)
【出願日】平成20年1月22日(2008.1.22)
【出願人】(000103792)オリエンタルモーター株式会社 (150)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年1月22日(2008.1.22)
【出願人】(000103792)オリエンタルモーター株式会社 (150)
【Fターム(参考)】
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