リニアアクチュエータ
【課題】 ケーシング部材を用いる必要がなく簡素な構成であり、もって小型化に適したリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】 中空部を有する共に軸方向に沿って転動体転走面を有する軌道レールと、この軌道レールに組み付けられて該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、前記軌道レールの軸方向両端に固定される一対の回転部材と、前記軌道レールの中空部を軸方向に挿通されると共に前記一対の回転部材に架け回される一方、両端部が前記移動ブロックの移動方向両端面に固定される駆動索と、この駆動索を駆動させる駆動手段と、を備える。
【解決手段】 中空部を有する共に軸方向に沿って転動体転走面を有する軌道レールと、この軌道レールに組み付けられて該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、前記軌道レールの軸方向両端に固定される一対の回転部材と、前記軌道レールの中空部を軸方向に挿通されると共に前記一対の回転部材に架け回される一方、両端部が前記移動ブロックの移動方向両端面に固定される駆動索と、この駆動索を駆動させる駆動手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動案内装置と、回転部材及び駆動索からなる回転伝達機構とを備えたリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のリニアアクチュエータとしては特許文献１に開示されるものが知られている。このリニアアクチュエータは、ガイドケーシングと、このガイドケーシング内に固定されるガイドレールと、このガイドレールと相対運動すると共に前記ガイドケーシング内を移動するスライダ部材と、このスライダ部材に固定されると共に搬送対象物が搭載される連結体と、前記ガイドケーシングの軸方向両端に固定される一対のガイドローラケーシングと、このガイドローラケーシング内に回転自在に支承される一対のガイドローラと、このガイドローラに架け回され、前記ガイドケーシングを軸方向に貫通すると共に前記連結体に固定される歯付きベルトと、前記ガイドローラを回転駆動させるモータと、から構成されている。前記ガイドケーシングには前記歯付きベルトが挿通されるベルト収容室が形成されており、該ベルト収容室は前記ガイドレールの下部に配置されている。
【０００３】
このように構成された特許文献１のリニアアクチュエータでは、前記モータが駆動すると、該モータの駆動に同期して前記ガイドローラが回転することになる。その後、前記歯付きベルトがガイドローラ上を回って、ガイドケーシングに形成されたベルト収容室内を走行することになる。この歯付きベルトの走行により、該歯付きベルトと連結されたスライダ部材が牽引され、かかるスライダ部材が前記ガイドレールに沿って軸方向に直線移動するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実登第2582043号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１に開示されたリニアアクチュエータ、すなわち、ガイドレール及びスライダ部材からなる運動案内装置とガイドローラ及びベルト部材からなる回転伝達機構とを備えるリニアアクチュエータでは、前記スライダ部材の上部に搬送対象物を搭載して該搬送対象物をガイドレールの軸方向に沿って運搬させるように用いるのが通常である。
【０００６】
このため、一対のガイドローラに架け回されたベルト部材が走行する収容室の配置として、前記スライダ部材の上部を選定することは考えにくく、前記ベルト部材は特許文献１のリニアアクチュエータのように、前記ガイドレールの下部、又は該ガイドレールの側面側に配置せざるを得ない。かかる場合、前記ガイドケーシングに対して前記ベルト部材が挿通される前記ベルト収容室を貫通形成する必要があり、その分、ガイドケーシングが大型化してしまい、ひいてはリニアアクチュエータ全体が大型化してしまうといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ケーシング部材を用いる必要がなく簡素な構成であり、もって小型化に適したリニアアクチュエータを提供することにある。
【０００８】
このような目的を達成する本発明のリニアアクチュエータは、中空部を有する共に軸方向に沿って転動体転走面を有する軌道レールと、この軌道レールに組み付けられて該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、前記軌道レールの軸方向両端に固定される一対の回転部材と、前記軌道レールの中空部を軸方向に挿通されると共に前記一対の回転部材に架け回される一方、両端部が前記移動ブロックの移動方向両端面に固定される駆動索と、この駆動索を駆動させる駆動手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
このように構成された本発明のリニアアクチュエータによれば、軌道レールが中空部を有しており、該軌道レールの中空部を前記駆動索が挿通されるように構成されている。このため、従来のリニアアクチュエータのように、前記駆動索が貫通する収容室を備えたケーシング部材の構成を別個に設ける必要がなく、その分、リニアアクチュエータ全体の構成を簡素化することが可能であり、その結果リニアアクチュエータ全体の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したリニアアクチュエータの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す軌道レールの斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に係るリニアアクチュエータの一端を示す側面断面図である。
【図５】図４に示すリニアアクチュエータの一端を上部側から観察した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を用いて本発明を適用したリニアアクチュエータの一実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用したリニアアクチュエータを示す斜視図である。このリニアアクチュエータは、直線状に延びる軌道レール１と、転動体としての多数のボール５を介して前記軌道レール１に組付けられた移動ブロック２と、前記軌道レール１の軸方向両端に回転自在に固定された回転部材としてのプーリ３と、このプーリ３に架け回されると共に前記移動ブロック２に固定される駆動索としてのベルト部材４と、前記プーリ３を回転駆動させる駆動手段としてのモータと、から構成されており、前記モータの駆動によりベルト部材４が一対のプーリ３間を走行することで、搬送対象物を搭載した移動ブロック２を前記軌道レール１に沿って往復運動自在に案内することができるようになっている。
【００１３】
尚、図１では本実施形態のリニアアクチュエータの全体像を見易くするため、モータの構成、前記移動ブロック２に対するプーリ３の固定手段、及びベルト部材４の一部を省略して描いている。前記モータの構成、プーリ３の固定手段の詳細については後述する。
【００１４】
図２は、前記軌道レール１を示す斜視図である。この軌道レール１は中空部１０を有して直線状に延びている。また、この軌道レール１の左右両側面には長手方向に沿って突部１１がそれぞれ設けられており、各突部１１の上下方向には転動体転走面としてのボール転走面１２が１条ずつ設けられ、軌道レール１全体として４条のボール転走面１２が設けられている。更に、軌道レール１の上面部１３及び下面部１４には、長手方向に沿って所定の間隔にて該軌道レール１を固定部に固定するための取付孔１５が形成されている。軌道レール１の上面部１３に設けられた取付孔１５ａの径は、軌道レール１を固定部に固定するために用いられるボルトの頭部の径よりも僅かに大きく設定されている。その一方で、前記下面部１４に設けられた取付孔１５ｂの径は、前記ボルトの頭部の径よりも小さく、該ボルトのねじ部の径よりも僅かに大きく設定されている。
【００１５】
このように構成された軌道レール１の製造方法について説明する。先ず、熱間押出しされた丸い又は角のあるパイプ材を用いる。該パイプ材としては、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼等の鋼が採用されている。そして、前記パイプ材の肉厚を均一にするために、パイプ材をダイスに通す所謂引き抜き加工する。次に、パイプ材を予め求める形状に加工された異形ダイスに通す異形引き抜きをする。この異形引き抜きによって、丸又は多角形のパイプ材の断面形状が軌道レール１の断面形状に塑性変形する。この異形引き抜きと同時に前記軌道レール１の両側面に前記ボール転走面１２が加工される。次に、かかるボール転走面１２に焼き入れをする。この焼入れ後、該ボール転走面１２の曲がりを矯正し、前記軌道レール１の上面部１３及び下面部１４に前記取付孔１５ａ，１５ｂを開ける。最後にボール転走面１２を研削加工し、前記軌道レール１が完成する。
【００１６】
上記軌道レール１には、図１に示すように、多数のボール５を介して前記移動ブロック２が組み付けられており、該移動ブロック２が前記軌道レール１の軸方向に沿って直線運動するように構成されている。すなわち、前記軌道レール１と移動ブロック２とが直線運動案内装置を構成している。かかる移動ブロック２は、ブロック本体６と、このブロック本体６の往復移動方向の両端に装着される一対のエンドプレート７とから構成されている。かかるエンドプレート７にはシール部材が装着されており、該シール部材がエンドプレート７と軌道レール１との隙間を密封し、軌道レール１に付着した塵芥などが移動ブロック２の内部に侵入するのを防止している。
【００１７】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。前記ブロック本体６は、軌道レール１の上面部１３に対向する水平部６ａと、軌道レール１の両側面に対向する一対のスカート部６ｂを有して略チャネル状に形成されており、一対のスカート部６ｂの間に前記軌道レール１の上半分が収容されている。また、前記ブロック本体６の水平部６ａには搬送対象物をボルトで固定するためのタップ穴（図示外）が設けられている。
【００１８】
前記軌道レール１に面したスカート部６ｂの内側には軌道レール１のボール転走面１２に対向するボール５の負荷ボール転走面６０が設けられており、これら負荷ボール転走面６０と軌道レール１のボール転走面１２とが対向することにより、ボール５が軌道レール１と移動ブロック２との間で荷重を負荷しながら転走する負荷ボール通路６１が構成されるようになっている。前記負荷ボール転走面６０は各スカート部６ｂの内側面に２条ずつ設けられ、前記ブロック本体６には４条の負荷ボール通路６１が設けられている。また、各スカート部６ｂには各負荷ボール通路６１に対応して当該負荷ボール通路６１と略平行にボール戻し通路６２が設けられている。このボール戻し通路６２の内径は、ボール５の直径よりも僅かに大きく設定されており、前記ボール５は荷重から開放された状態でこのボール戻し通路６２内を転走する。
【００１９】
尚、図３中において、符号６３は軌道レール１の側面とブロック本体６のスカート部６ｂとの間を密封するシール部材、符号６４は軌道レール１の上面とブロック本体６の水平部６ａとの間を密封するシール部材である。
【００２０】
更に、上記構成からなるブロック本体６の軸方向両端面には、図１に示すように、前記一対のエンドプレート７が固定されるようになっている。このため、これら一対のエンドプレート７は前記ブロック本体６と略同一の形状に形成されている。また、各エンドプレート７の前記ブロック本体６との当接面には、前記ブロック本体６の負荷ボール通路６１とボール戻し通路６２とを連結する方向転換路７１が設けられており、ボール５を負荷ボール通路６１とボール戻し通路６２との間で往来させることが可能になっている。すなわち、本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記ブロック本体６に対して一対のエンドプレート７を固定することによって、前記移動ブロック２に対してボール５の無限循環路が完成するようになっている。
【００２１】
また、各エンドプレート７の軸方向端面には図１に示すように、内周面に雌ねじが形成された固定孔７２が設けられており、該固定孔７２には後述する連結部材を介して前記ベルト部材４が固定されるようになっている。尚、前記軌道レール及びボールの無限循環路を備えた移動ブロックとからなる直線運動案内装置の場合、通常、前記ボールの無限循環路に対して潤滑油を供給するための給油口がエンドプレートの軸方向端面に設けられている。すなわち、本発明を適用したリニアアクチュエータでは、通常、潤滑油の給油口として設けられた構造を移動ブロック２とベルト部材４とを結合するための構造として利用している。
【００２２】
尚、前記ブロック本体６及び一対のエンドプレート７によって形成されるボール５の無限循環路内には、複数のボール５と共に、これらボール５を整列させるためのスペーサ部材５１が隣接するボール５間に配置されている（図１参照）。このスペーサ部材５１によって、前記無限循環路内におけるボール５の円滑な循環が可能となっている。
【００２３】
図４及び図５は、本実施形態に係るリニアアクチュエータの一端を示す図面であり、図４は側面図、図５はリニアアクチュエータの一端を上部側から観察した図である。前記軌道レール１の軸方向両端にはハウジング３１を介して前記プーリ３が回転自在に固定されている。かかるハウジング３１は、図４に示すように、一部が軌道レール１の中空部１０に挿入されると共に該軌道レール１の軸方向両端を覆うようにして固定されている。また、このハウジング３１は互いに対向する一対のフランジ部３１ａ，３１ｂを有しており、これらフランジ部３１ａ，３１ｂの間には前記プーリ３が回転自在に固定される一方、前記フランジ部３１ａには前記プーリ３を回転駆動させるためのモータ８が固定されている。
【００２４】
その一方で、前記プーリ３は、前記フランジ部３１ａ，３１ｂ間に軸支される軸部３２と、この軸部３２の周囲に設けられて円盤状に形成されたローラ部３３と、このローラ部３３の両端に設けられて該ローラ部３３に対する前記ベルト部材４のずれ止めを成すフランジ部３４（図５にのみ図示）と、から構成されており、かかるローラ部３３の外周面には後述するベルト部材４の歯列と噛み合う歯列が形成されている。すなわち、前記プーリ３は所謂タイミングプーリの構成をなしている。
【００２５】
前記プーリ３の軸部３２は前記フランジ３１ａに固定されたモータ８の駆動軸と減速器８１を介して連結されており、該モータ８の駆動軸が駆動すると、この駆動軸に同期して前記プーリ３の軸部３２が回転駆動し、その結果前記軸部３２の周囲に設けられたローラ部３３が前記ハウジング３１のフランジ３１ａ，３１ｂ間で回転することになる。
【００２６】
一方、前記ベルト部材４は歯列を有した所謂タイミングベルトの構成をなしており、図１に示すように、前記軌道レール１の中空部１０を軸方向に貫通すると共に、該軌道レール１の軸方向両端に設けられた一対のプーリ３に架け回されている。すなわち、本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記軌道レール１の中空部１０が前記ベルト部材４の収容室として機能している。また、前記ベルト部材４の両端は連結部材９を介して前記エンドプレート７の軸方向端面に固定されている。
【００２７】
図４に示すように、前記連結部材９は、前記エンドプレート７の軸方向端面に形成された固定孔７２（図１参照）に螺合する張力調整板９０と、この張力調整板９０を回転自在に保持すると共に前記ベルト部材４の歯列に噛み合う歯列が形成された第一半体９１と、この第一半体９１に固定ボルトを介して固定される第二半体９２とから構成されている。これら第一半体９１と第二半体９２と間に前記ベルト部材４が配置され、前記固定ボルトの締結によって該ベルト部材４が強固に挟持されるようになっている。
【００２８】
前記張力調整板９０には治具が遊嵌する調整穴９０ａが形成されており、治具を用いて前記調整板９０を前記エンドプレート７の固定孔７２に対して螺合させることにより、該張力調整板９０が軸方向（図４の紙面左右方向）に移動することとなる。この張力調整板９０の軸方向移動に伴って前記第一半体９１及び第二半体９２も軸方向に移動することとなり、その結果、これら第一半体９１及び第二半体９２に挟持されたベルト部材４の張力が調整されるようになる。
【００２９】
このように構成される本実施形態のリニアアクチュエータの組立方法としては、先ず、前記移動ブロック２が組み付けられた軌道レール１を固定部（図示外）の所定位置に配置した後、ボルトを軌道レール１の下面部１４に設けられた取付孔１５ｂに挿通させ、該ボルトの締結によって前記固定部に対して軌道レール１を固定する。次に、前記プーリ３を回転自在に保持したハウジング３１の一部を図４に示すように前記軌道レール１の軸方向から該軌道レール１の中空部１０に対して装着し、該ハウジング３１によって軌道レール１の軸方向両端が覆われるように固定する。更に前記軌道レール１の中空部１０に対してベルト部材４を挿通させると共に前記一対のプーリ３に架け回す。これら一対のプーリ３に架け回されたベルト部材４の両端を前記連結部材９によって前記移動ブロック２の軸方向両端面に連結する。最後に、前記連結部材９によって前記ベルト部材４の張力を調整することで、本実施形態のリニアアクチュエータが完成するようになっている。
【００３０】
以上のように組み立てられた本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記モータ８が駆動すると、該モータ８の駆動軸に同期して前記プーリ３の軸部３２の周囲に設けられたローラ部３３が回転することになる。このローラ部３３の回転により、前記ベルト部材４が該ローラ部３３上を回ると共に、前記軌道レール１の中空部１０内を走行することになる。
【００３１】
このとき、前記ベルト部材４の両端は前記連結部材９を介して前記移動ブロック２の軸方向両端面に連結されていることから、モータ８の駆動により前記ベルト部材４が一対のプーリ３間及び前記軌道レール１の中空部１０内を走行すると、このベルト部材４の走行によって前記移動ブロック２が牽引されることになる。その結果、移動ブロック２が軌道レール１の軸方向に沿って直線運動することになる。
【００３２】
以上のように構成された本実施形態のリニアアクチュエータによれば、前記軌道レール１が中空部１０を有しており、該中空部１０内を一対のプーリ３に架け回されたベルト部材４が挿通されるように構成されている。このため、従来のリニアアクチュエータのように、前記ベルト部材が挿通される収容室を備えたケーシング部材の構成をリニアアクチュエータと別個に設ける必要がなく、その分、リニアアクチュエータ全体の構成を簡素化することが可能である。更に、上記ケーシング部材の構成を設ける必要がなく、前記軌道レール１の中空部１０を前記ベルト部材４の収容室として利用しているため、リニアアクチュエータ全体の小型化を達成することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態に係るリニアアクチュエータでは、前記プーリ３が回転自在に保持されたハウジング３１の一部を軌道レール１の中空部１０に装着することで該ハウジング３１が軌道レール１の軸方向両端を覆うようにして位置決め固定されるため、その分組立が容易となり、従来のリニアアクチュエータに比べて簡易に製造することが可能となる。更に、本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記ハウジング３１に保持されたプーリ３に前記軌道レール１の中空部１０内を挿通するベルト部材４を架け回した後に、かかるベルト部材４の両端を前記連結部材９によって前記移動ブロック２の軸方向両端面に連結するだけで、前記軌道レール１の中空部１０から前記一対のハウジング３１が外れることを防止することが可能となる。
【００３４】
尚、本実施形態に係るリニアアクチュエータでは、駆動索が所謂タイミングベルトの構成を、回転部材が所謂タイミングプーリの構成をなしているが、かかるリニアアクチュエータは当該実施形態に限定されるものではなく、例えば駆動索が所謂ワイヤーやチェーンの構成をなしていても差し支えない。この駆動索の形態に合わせて、前記回転部材が所謂スプロケット等の構成をなしていても差し支えない。
【００３５】
また、本実施形態に係るリニアアクチュエータでは、前記駆動手段としてのモータが前記駆動索が架け回された回転部材を回転駆動させるように構成されているが、該駆動手段としてエアシリンダ、油圧シリンダ或いはリニアモータ等を採用し、かかる駆動手段が前記駆動索そのものを往復動させ、この駆動索の往復動に回転部材が従動するような構成としても差し支えない。
【００３６】
また更に、本発明を適用したリニアアクチュエータの実施形態として、移動ブロック２に形成された無限循環路内にボール５及びスペーサ部材５１が収容された直線運動案内装置を用いたものを説明したが、前記無限循環路に対して複数のボールのみが収容された所謂総ボールタイプの直線運動案内装置や、各スペーサ部材５１がベルト部材によって連結されたものを備えた直線運動案内装置を用いても差し支えない。更に、前記直線運動案内装置としては、移動ブロック２及び軌道レール１間に、ボール５及びスペーサ部材５１を介在させない所謂すべり案内装置を採用しても差し支えない。
【００３７】
また、本発明を適用したリニアアクチュエータに適用可能な直線運動案内装置において、転動体としてボールを用いたものを説明したが、転動体はボールに限られるものではなく、ローラを使用しても良い。その場合、転動体の転走面の断面形状は使用するローラの形状に応じ、ボールの場合と同様な曲面状の転走面としても良いし、単なる平面状の転走面としても良い。
【００３８】
更に、上記実施形態に係るリニアアクチュエータの組立方法として、軌道レール１及び移動ブロック２からなる直線運動案内装置を固定部に固定させた後にベルト部材４を装着させる組立方法を説明したが、該ベルト部材４が装着された状態のリニアアクチュエータを固定部に固定するようにしても良い。かかる場合、前記ベルト部材４の一箇所又は複数箇所に対して前記軌道レール１を固定部に固定する際に用いるボルトが貫通する貫通孔を設け、該ベルト部材４が連結された移動ブロック２を軌道レール１に沿ってスライドさせて前記貫通孔を前記軌道レール１の下面部１４に設けられた取付孔１５ｂの真上に位置させる。その後、前記貫通孔及び取付孔１５ｂにボルトを挿通させて固定部にボルトを締結することにより、リニアアクチュエータを固定部に固定するようにしても良い。
【００３９】
また、本発明を適用したリニアアクチュエータでは、該リニアアクチュエータを使用する環境に応じて、前記軌道レール１の軸方向長さを任意に選定することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…軌道レール、２…移動ブロック、３…回転部材、４…駆動索、５…転動体（ボール）、８…モータ、１０…中空部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動案内装置と、回転部材及び駆動索からなる回転伝達機構とを備えたリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のリニアアクチュエータとしては特許文献１に開示されるものが知られている。このリニアアクチュエータは、ガイドケーシングと、このガイドケーシング内に固定されるガイドレールと、このガイドレールと相対運動すると共に前記ガイドケーシング内を移動するスライダ部材と、このスライダ部材に固定されると共に搬送対象物が搭載される連結体と、前記ガイドケーシングの軸方向両端に固定される一対のガイドローラケーシングと、このガイドローラケーシング内に回転自在に支承される一対のガイドローラと、このガイドローラに架け回され、前記ガイドケーシングを軸方向に貫通すると共に前記連結体に固定される歯付きベルトと、前記ガイドローラを回転駆動させるモータと、から構成されている。前記ガイドケーシングには前記歯付きベルトが挿通されるベルト収容室が形成されており、該ベルト収容室は前記ガイドレールの下部に配置されている。
【０００３】
このように構成された特許文献１のリニアアクチュエータでは、前記モータが駆動すると、該モータの駆動に同期して前記ガイドローラが回転することになる。その後、前記歯付きベルトがガイドローラ上を回って、ガイドケーシングに形成されたベルト収容室内を走行することになる。この歯付きベルトの走行により、該歯付きベルトと連結されたスライダ部材が牽引され、かかるスライダ部材が前記ガイドレールに沿って軸方向に直線移動するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実登第2582043号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１に開示されたリニアアクチュエータ、すなわち、ガイドレール及びスライダ部材からなる運動案内装置とガイドローラ及びベルト部材からなる回転伝達機構とを備えるリニアアクチュエータでは、前記スライダ部材の上部に搬送対象物を搭載して該搬送対象物をガイドレールの軸方向に沿って運搬させるように用いるのが通常である。
【０００６】
このため、一対のガイドローラに架け回されたベルト部材が走行する収容室の配置として、前記スライダ部材の上部を選定することは考えにくく、前記ベルト部材は特許文献１のリニアアクチュエータのように、前記ガイドレールの下部、又は該ガイドレールの側面側に配置せざるを得ない。かかる場合、前記ガイドケーシングに対して前記ベルト部材が挿通される前記ベルト収容室を貫通形成する必要があり、その分、ガイドケーシングが大型化してしまい、ひいてはリニアアクチュエータ全体が大型化してしまうといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ケーシング部材を用いる必要がなく簡素な構成であり、もって小型化に適したリニアアクチュエータを提供することにある。
【０００８】
このような目的を達成する本発明のリニアアクチュエータは、中空部を有する共に軸方向に沿って転動体転走面を有する軌道レールと、この軌道レールに組み付けられて該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、前記軌道レールの軸方向両端に固定される一対の回転部材と、前記軌道レールの中空部を軸方向に挿通されると共に前記一対の回転部材に架け回される一方、両端部が前記移動ブロックの移動方向両端面に固定される駆動索と、この駆動索を駆動させる駆動手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
このように構成された本発明のリニアアクチュエータによれば、軌道レールが中空部を有しており、該軌道レールの中空部を前記駆動索が挿通されるように構成されている。このため、従来のリニアアクチュエータのように、前記駆動索が貫通する収容室を備えたケーシング部材の構成を別個に設ける必要がなく、その分、リニアアクチュエータ全体の構成を簡素化することが可能であり、その結果リニアアクチュエータ全体の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したリニアアクチュエータの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す軌道レールの斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に係るリニアアクチュエータの一端を示す側面断面図である。
【図５】図４に示すリニアアクチュエータの一端を上部側から観察した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を用いて本発明を適用したリニアアクチュエータの一実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用したリニアアクチュエータを示す斜視図である。このリニアアクチュエータは、直線状に延びる軌道レール１と、転動体としての多数のボール５を介して前記軌道レール１に組付けられた移動ブロック２と、前記軌道レール１の軸方向両端に回転自在に固定された回転部材としてのプーリ３と、このプーリ３に架け回されると共に前記移動ブロック２に固定される駆動索としてのベルト部材４と、前記プーリ３を回転駆動させる駆動手段としてのモータと、から構成されており、前記モータの駆動によりベルト部材４が一対のプーリ３間を走行することで、搬送対象物を搭載した移動ブロック２を前記軌道レール１に沿って往復運動自在に案内することができるようになっている。
【００１３】
尚、図１では本実施形態のリニアアクチュエータの全体像を見易くするため、モータの構成、前記移動ブロック２に対するプーリ３の固定手段、及びベルト部材４の一部を省略して描いている。前記モータの構成、プーリ３の固定手段の詳細については後述する。
【００１４】
図２は、前記軌道レール１を示す斜視図である。この軌道レール１は中空部１０を有して直線状に延びている。また、この軌道レール１の左右両側面には長手方向に沿って突部１１がそれぞれ設けられており、各突部１１の上下方向には転動体転走面としてのボール転走面１２が１条ずつ設けられ、軌道レール１全体として４条のボール転走面１２が設けられている。更に、軌道レール１の上面部１３及び下面部１４には、長手方向に沿って所定の間隔にて該軌道レール１を固定部に固定するための取付孔１５が形成されている。軌道レール１の上面部１３に設けられた取付孔１５ａの径は、軌道レール１を固定部に固定するために用いられるボルトの頭部の径よりも僅かに大きく設定されている。その一方で、前記下面部１４に設けられた取付孔１５ｂの径は、前記ボルトの頭部の径よりも小さく、該ボルトのねじ部の径よりも僅かに大きく設定されている。
【００１５】
このように構成された軌道レール１の製造方法について説明する。先ず、熱間押出しされた丸い又は角のあるパイプ材を用いる。該パイプ材としては、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼等の鋼が採用されている。そして、前記パイプ材の肉厚を均一にするために、パイプ材をダイスに通す所謂引き抜き加工する。次に、パイプ材を予め求める形状に加工された異形ダイスに通す異形引き抜きをする。この異形引き抜きによって、丸又は多角形のパイプ材の断面形状が軌道レール１の断面形状に塑性変形する。この異形引き抜きと同時に前記軌道レール１の両側面に前記ボール転走面１２が加工される。次に、かかるボール転走面１２に焼き入れをする。この焼入れ後、該ボール転走面１２の曲がりを矯正し、前記軌道レール１の上面部１３及び下面部１４に前記取付孔１５ａ，１５ｂを開ける。最後にボール転走面１２を研削加工し、前記軌道レール１が完成する。
【００１６】
上記軌道レール１には、図１に示すように、多数のボール５を介して前記移動ブロック２が組み付けられており、該移動ブロック２が前記軌道レール１の軸方向に沿って直線運動するように構成されている。すなわち、前記軌道レール１と移動ブロック２とが直線運動案内装置を構成している。かかる移動ブロック２は、ブロック本体６と、このブロック本体６の往復移動方向の両端に装着される一対のエンドプレート７とから構成されている。かかるエンドプレート７にはシール部材が装着されており、該シール部材がエンドプレート７と軌道レール１との隙間を密封し、軌道レール１に付着した塵芥などが移動ブロック２の内部に侵入するのを防止している。
【００１７】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。前記ブロック本体６は、軌道レール１の上面部１３に対向する水平部６ａと、軌道レール１の両側面に対向する一対のスカート部６ｂを有して略チャネル状に形成されており、一対のスカート部６ｂの間に前記軌道レール１の上半分が収容されている。また、前記ブロック本体６の水平部６ａには搬送対象物をボルトで固定するためのタップ穴（図示外）が設けられている。
【００１８】
前記軌道レール１に面したスカート部６ｂの内側には軌道レール１のボール転走面１２に対向するボール５の負荷ボール転走面６０が設けられており、これら負荷ボール転走面６０と軌道レール１のボール転走面１２とが対向することにより、ボール５が軌道レール１と移動ブロック２との間で荷重を負荷しながら転走する負荷ボール通路６１が構成されるようになっている。前記負荷ボール転走面６０は各スカート部６ｂの内側面に２条ずつ設けられ、前記ブロック本体６には４条の負荷ボール通路６１が設けられている。また、各スカート部６ｂには各負荷ボール通路６１に対応して当該負荷ボール通路６１と略平行にボール戻し通路６２が設けられている。このボール戻し通路６２の内径は、ボール５の直径よりも僅かに大きく設定されており、前記ボール５は荷重から開放された状態でこのボール戻し通路６２内を転走する。
【００１９】
尚、図３中において、符号６３は軌道レール１の側面とブロック本体６のスカート部６ｂとの間を密封するシール部材、符号６４は軌道レール１の上面とブロック本体６の水平部６ａとの間を密封するシール部材である。
【００２０】
更に、上記構成からなるブロック本体６の軸方向両端面には、図１に示すように、前記一対のエンドプレート７が固定されるようになっている。このため、これら一対のエンドプレート７は前記ブロック本体６と略同一の形状に形成されている。また、各エンドプレート７の前記ブロック本体６との当接面には、前記ブロック本体６の負荷ボール通路６１とボール戻し通路６２とを連結する方向転換路７１が設けられており、ボール５を負荷ボール通路６１とボール戻し通路６２との間で往来させることが可能になっている。すなわち、本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記ブロック本体６に対して一対のエンドプレート７を固定することによって、前記移動ブロック２に対してボール５の無限循環路が完成するようになっている。
【００２１】
また、各エンドプレート７の軸方向端面には図１に示すように、内周面に雌ねじが形成された固定孔７２が設けられており、該固定孔７２には後述する連結部材を介して前記ベルト部材４が固定されるようになっている。尚、前記軌道レール及びボールの無限循環路を備えた移動ブロックとからなる直線運動案内装置の場合、通常、前記ボールの無限循環路に対して潤滑油を供給するための給油口がエンドプレートの軸方向端面に設けられている。すなわち、本発明を適用したリニアアクチュエータでは、通常、潤滑油の給油口として設けられた構造を移動ブロック２とベルト部材４とを結合するための構造として利用している。
【００２２】
尚、前記ブロック本体６及び一対のエンドプレート７によって形成されるボール５の無限循環路内には、複数のボール５と共に、これらボール５を整列させるためのスペーサ部材５１が隣接するボール５間に配置されている（図１参照）。このスペーサ部材５１によって、前記無限循環路内におけるボール５の円滑な循環が可能となっている。
【００２３】
図４及び図５は、本実施形態に係るリニアアクチュエータの一端を示す図面であり、図４は側面図、図５はリニアアクチュエータの一端を上部側から観察した図である。前記軌道レール１の軸方向両端にはハウジング３１を介して前記プーリ３が回転自在に固定されている。かかるハウジング３１は、図４に示すように、一部が軌道レール１の中空部１０に挿入されると共に該軌道レール１の軸方向両端を覆うようにして固定されている。また、このハウジング３１は互いに対向する一対のフランジ部３１ａ，３１ｂを有しており、これらフランジ部３１ａ，３１ｂの間には前記プーリ３が回転自在に固定される一方、前記フランジ部３１ａには前記プーリ３を回転駆動させるためのモータ８が固定されている。
【００２４】
その一方で、前記プーリ３は、前記フランジ部３１ａ，３１ｂ間に軸支される軸部３２と、この軸部３２の周囲に設けられて円盤状に形成されたローラ部３３と、このローラ部３３の両端に設けられて該ローラ部３３に対する前記ベルト部材４のずれ止めを成すフランジ部３４（図５にのみ図示）と、から構成されており、かかるローラ部３３の外周面には後述するベルト部材４の歯列と噛み合う歯列が形成されている。すなわち、前記プーリ３は所謂タイミングプーリの構成をなしている。
【００２５】
前記プーリ３の軸部３２は前記フランジ３１ａに固定されたモータ８の駆動軸と減速器８１を介して連結されており、該モータ８の駆動軸が駆動すると、この駆動軸に同期して前記プーリ３の軸部３２が回転駆動し、その結果前記軸部３２の周囲に設けられたローラ部３３が前記ハウジング３１のフランジ３１ａ，３１ｂ間で回転することになる。
【００２６】
一方、前記ベルト部材４は歯列を有した所謂タイミングベルトの構成をなしており、図１に示すように、前記軌道レール１の中空部１０を軸方向に貫通すると共に、該軌道レール１の軸方向両端に設けられた一対のプーリ３に架け回されている。すなわち、本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記軌道レール１の中空部１０が前記ベルト部材４の収容室として機能している。また、前記ベルト部材４の両端は連結部材９を介して前記エンドプレート７の軸方向端面に固定されている。
【００２７】
図４に示すように、前記連結部材９は、前記エンドプレート７の軸方向端面に形成された固定孔７２（図１参照）に螺合する張力調整板９０と、この張力調整板９０を回転自在に保持すると共に前記ベルト部材４の歯列に噛み合う歯列が形成された第一半体９１と、この第一半体９１に固定ボルトを介して固定される第二半体９２とから構成されている。これら第一半体９１と第二半体９２と間に前記ベルト部材４が配置され、前記固定ボルトの締結によって該ベルト部材４が強固に挟持されるようになっている。
【００２８】
前記張力調整板９０には治具が遊嵌する調整穴９０ａが形成されており、治具を用いて前記調整板９０を前記エンドプレート７の固定孔７２に対して螺合させることにより、該張力調整板９０が軸方向（図４の紙面左右方向）に移動することとなる。この張力調整板９０の軸方向移動に伴って前記第一半体９１及び第二半体９２も軸方向に移動することとなり、その結果、これら第一半体９１及び第二半体９２に挟持されたベルト部材４の張力が調整されるようになる。
【００２９】
このように構成される本実施形態のリニアアクチュエータの組立方法としては、先ず、前記移動ブロック２が組み付けられた軌道レール１を固定部（図示外）の所定位置に配置した後、ボルトを軌道レール１の下面部１４に設けられた取付孔１５ｂに挿通させ、該ボルトの締結によって前記固定部に対して軌道レール１を固定する。次に、前記プーリ３を回転自在に保持したハウジング３１の一部を図４に示すように前記軌道レール１の軸方向から該軌道レール１の中空部１０に対して装着し、該ハウジング３１によって軌道レール１の軸方向両端が覆われるように固定する。更に前記軌道レール１の中空部１０に対してベルト部材４を挿通させると共に前記一対のプーリ３に架け回す。これら一対のプーリ３に架け回されたベルト部材４の両端を前記連結部材９によって前記移動ブロック２の軸方向両端面に連結する。最後に、前記連結部材９によって前記ベルト部材４の張力を調整することで、本実施形態のリニアアクチュエータが完成するようになっている。
【００３０】
以上のように組み立てられた本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記モータ８が駆動すると、該モータ８の駆動軸に同期して前記プーリ３の軸部３２の周囲に設けられたローラ部３３が回転することになる。このローラ部３３の回転により、前記ベルト部材４が該ローラ部３３上を回ると共に、前記軌道レール１の中空部１０内を走行することになる。
【００３１】
このとき、前記ベルト部材４の両端は前記連結部材９を介して前記移動ブロック２の軸方向両端面に連結されていることから、モータ８の駆動により前記ベルト部材４が一対のプーリ３間及び前記軌道レール１の中空部１０内を走行すると、このベルト部材４の走行によって前記移動ブロック２が牽引されることになる。その結果、移動ブロック２が軌道レール１の軸方向に沿って直線運動することになる。
【００３２】
以上のように構成された本実施形態のリニアアクチュエータによれば、前記軌道レール１が中空部１０を有しており、該中空部１０内を一対のプーリ３に架け回されたベルト部材４が挿通されるように構成されている。このため、従来のリニアアクチュエータのように、前記ベルト部材が挿通される収容室を備えたケーシング部材の構成をリニアアクチュエータと別個に設ける必要がなく、その分、リニアアクチュエータ全体の構成を簡素化することが可能である。更に、上記ケーシング部材の構成を設ける必要がなく、前記軌道レール１の中空部１０を前記ベルト部材４の収容室として利用しているため、リニアアクチュエータ全体の小型化を達成することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態に係るリニアアクチュエータでは、前記プーリ３が回転自在に保持されたハウジング３１の一部を軌道レール１の中空部１０に装着することで該ハウジング３１が軌道レール１の軸方向両端を覆うようにして位置決め固定されるため、その分組立が容易となり、従来のリニアアクチュエータに比べて簡易に製造することが可能となる。更に、本実施形態のリニアアクチュエータでは、前記ハウジング３１に保持されたプーリ３に前記軌道レール１の中空部１０内を挿通するベルト部材４を架け回した後に、かかるベルト部材４の両端を前記連結部材９によって前記移動ブロック２の軸方向両端面に連結するだけで、前記軌道レール１の中空部１０から前記一対のハウジング３１が外れることを防止することが可能となる。
【００３４】
尚、本実施形態に係るリニアアクチュエータでは、駆動索が所謂タイミングベルトの構成を、回転部材が所謂タイミングプーリの構成をなしているが、かかるリニアアクチュエータは当該実施形態に限定されるものではなく、例えば駆動索が所謂ワイヤーやチェーンの構成をなしていても差し支えない。この駆動索の形態に合わせて、前記回転部材が所謂スプロケット等の構成をなしていても差し支えない。
【００３５】
また、本実施形態に係るリニアアクチュエータでは、前記駆動手段としてのモータが前記駆動索が架け回された回転部材を回転駆動させるように構成されているが、該駆動手段としてエアシリンダ、油圧シリンダ或いはリニアモータ等を採用し、かかる駆動手段が前記駆動索そのものを往復動させ、この駆動索の往復動に回転部材が従動するような構成としても差し支えない。
【００３６】
また更に、本発明を適用したリニアアクチュエータの実施形態として、移動ブロック２に形成された無限循環路内にボール５及びスペーサ部材５１が収容された直線運動案内装置を用いたものを説明したが、前記無限循環路に対して複数のボールのみが収容された所謂総ボールタイプの直線運動案内装置や、各スペーサ部材５１がベルト部材によって連結されたものを備えた直線運動案内装置を用いても差し支えない。更に、前記直線運動案内装置としては、移動ブロック２及び軌道レール１間に、ボール５及びスペーサ部材５１を介在させない所謂すべり案内装置を採用しても差し支えない。
【００３７】
また、本発明を適用したリニアアクチュエータに適用可能な直線運動案内装置において、転動体としてボールを用いたものを説明したが、転動体はボールに限られるものではなく、ローラを使用しても良い。その場合、転動体の転走面の断面形状は使用するローラの形状に応じ、ボールの場合と同様な曲面状の転走面としても良いし、単なる平面状の転走面としても良い。
【００３８】
更に、上記実施形態に係るリニアアクチュエータの組立方法として、軌道レール１及び移動ブロック２からなる直線運動案内装置を固定部に固定させた後にベルト部材４を装着させる組立方法を説明したが、該ベルト部材４が装着された状態のリニアアクチュエータを固定部に固定するようにしても良い。かかる場合、前記ベルト部材４の一箇所又は複数箇所に対して前記軌道レール１を固定部に固定する際に用いるボルトが貫通する貫通孔を設け、該ベルト部材４が連結された移動ブロック２を軌道レール１に沿ってスライドさせて前記貫通孔を前記軌道レール１の下面部１４に設けられた取付孔１５ｂの真上に位置させる。その後、前記貫通孔及び取付孔１５ｂにボルトを挿通させて固定部にボルトを締結することにより、リニアアクチュエータを固定部に固定するようにしても良い。
【００３９】
また、本発明を適用したリニアアクチュエータでは、該リニアアクチュエータを使用する環境に応じて、前記軌道レール１の軸方向長さを任意に選定することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…軌道レール、２…移動ブロック、３…回転部材、４…駆動索、５…転動体（ボール）、８…モータ、１０…中空部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有する共に軸方向に沿って転動体転走面を有する軌道レールと、この軌道レールに組み付けられて該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、前記軌道レールの軸方向両端に固定される一対の回転部材と、前記軌道レールの中空部を軸方向に挿通されると共に前記一対の回転部材に架け回される一方、両端部が前記移動ブロックの移動方向両端面に固定される駆動索と、この駆動索を駆動させる駆動手段と、を備えたリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記軌道レールの軸方向両端には前記一対の回転部材を回転自在に保持する一対のハウジングが設けられており、該ハウジングは前記軌道レールの中空部に挿入されると共に該軌道レールの軸方向両端を覆うようにして固定されていることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１】
中空部を有する共に軸方向に沿って転動体転走面を有する軌道レールと、この軌道レールに組み付けられて該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、前記軌道レールの軸方向両端に固定される一対の回転部材と、前記軌道レールの中空部を軸方向に挿通されると共に前記一対の回転部材に架け回される一方、両端部が前記移動ブロックの移動方向両端面に固定される駆動索と、この駆動索を駆動させる駆動手段と、を備えたリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記軌道レールの軸方向両端には前記一対の回転部材を回転自在に保持する一対のハウジングが設けられており、該ハウジングは前記軌道レールの中空部に挿入されると共に該軌道レールの軸方向両端を覆うようにして固定されていることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５４３９０（Ｐ２０１２−１５４３９０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１１０（Ｐ２０１１−１３１１０）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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