JPH01193139A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械、ロボットアーム等の位置決め装置
として好適な位置決め装置、より具体的には単一の駆動
手段により複数の位置決め操作を行なうことができる位
置決め装置に関するものである。

（従来の技術およびその問題点） 工作機械、ロボットアーム等に用いられる位置決め装置
としては、たとえば第６図（ａ）乃至（Ｃ）に示すもの
が知られている。同図（ａ）に示す装置は、位置決めピ
ン１を具備するアーム２を、矢印Ａ及びＢで示す二方向
の所定位置に位置決めするものであり、ボールねじ３に
連結された駆動モータ４を作動させてテーブル５をガイ
ドレール６に沿って移動させる一方、そのテーブルに配
設され減速機を含む他の駆動モータ７を作動させること
により、アーム２に直線運動Ａおよび回転運動Ｂを賦与
しそれを所定位置にもたらすものである。

しかしながら、アーム２を所定位置にもたらすには、そ
れが運動し得る方向の数に等しい数、すなわち直線運動
Ａ及び回転運動已にそれぞれ対応する駆動モータが個別
に必要とされていた。

このことは第６図（ｂ）及び（Ｃ）　に示した装置にお
いても同様であり、同図（ｂ）に示す装置では、ボール
ねじ３に連結されたテーブル５ａ及び５ｂをガイドレー
ル６に沿って個別に移動させるため、それぞれの駆動モ
ータ４ａ及び４ｂが必要とされた。また、同図（Ｃ）に
示す装置では、テーブル５に起立して設けたコラム８に
交差させて設けたアーム９に、図中矢印で示す方向の運
動を賦与するには、テーブル５、コラム８、そしてアー
ム９をそれぞれの方向に駆動する駆動モータ４ａ、　４
ｂ、　４ｃを個別に必要としていた。

このため、従来の位置決め装置では、位置決め方向の数
に対応して駆動モータが必要とされるので、位置決め方
向の数が増加するにつれ駆動モータの数も増加すること
になりコストが上昇するばかりでなく、位置決め装置の
重量も増加すると言う問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
単一の駆動手段により複数の位置決め操作を行なうこと
ができる軽量で安価な位置決め装置を提供する（こある
。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため本発明に係る位置決め装置は、
基材に回動自在に支持されたボールねじ軸と、ボールね
じ軸に係合しボールねじを形成するナツト部材と、ボー
ルねじ軸を駆動すべくその一端に連結された駆動手段と
、ナツト部材をその軸線方向に案内する案内手段と、ナ
ツト部材のその軸線周りの回動運動を許容するとともに
、軸線方向への運動を制限し得る制動手段と、ナツト部
材に連結され一体的に回転可能な回転体と、回転体のそ
の軸線周りの回転を制限し得る他の制動手段とを少なく
とも具えてなる。

（作　用） このように構成した位置決め装置によれば、ナツト部材
のその軸線周りの回動運動を許容するとともに、その軸
線方向への運動を制限し得る制動手段を作動させる一方
、ナツト部材に連結され一体的に回転可能な回転体の運
動を制限する他の制動手段を非作動とし、駆動手段によ
りボールねじ軸を回転させると、ナツト部材はその軸線
まわりの回転運動だけが許容されるので、ナツト部材、
ひいてはナツト部材に連結された回転体に、駆動手段の
回転量に対応した運動が賦与される。

これに対し、制動手段を非作動とする一方、他の制動手
段を作動させると、ナツト部材に連結された回転体のそ
の軸線まわりの回転運動が制限され、その結果ナツト部
材の回転が拘束されるのでナツト部材には、駆動手段の
回転量に対応し案内手段に沿うねじ軸の延在方向への運
動が賦与される。したがってそれら制動手段を適宜に操
作することにて、単一の駆動手段により２方向の位置決
め操作を行なうことができる。

また回転体を別の駆動機構に連結することにより、その
駆動機構も作動させることができ、その場合には単一の
駆動手段にて２以上の位置決め操作を行なうことができ
る。

（実施例） 以下図面を参照して本発明位置決め装置の好適な実施例
について詳述する。

第１図は、本発明位置決め装置の一実施例を断面にして
示す図であり、基材としての筒状をしたハウジング１０
の一端部に取付けられた底壁部材１２に、駆動手段とし
てのサーボモータ１４を固着する。

このサーボモータ１４の出力軸を、底壁部材１２に形成
した凹部１２ａ内でハウジング１２の軸線方向に突出さ
せる一方、底壁部材に軸受１６を介して回動自在に支持
されたボールねじ軸１８の一端を同様に凹所１２ａ内に
突出させ、カップリング２０を介してその出力軸及びボ
ールねじ軸１８を互いに共軸に連結する。

ハウジング１０内に延在するボールねじ軸１８に、ボー
ルねじ軸のボール溝に係合する球状の転動体（図示せず
）を転勤自在に保持するナツト部材２２を螺合させてボ
ールねじを形成する。このナツト部材は、本実施例では
、転動体を保持しボールねじ軸１８に直接的に螺合する
ナツト部材本体２４と、ボールねじ軸１８に共軸にナツ
ト部材２４の外方に配置された連結部材２６とを具える
。ここで連結部材２６は、ナツト部材本体２４及びボー
ルねじ軸１８の一部を収容する収容凹部を有する中空体
であり、ナット部材本体２４に固着された連結ブラケッ
ト２８を介してナツト部材本体に一体的に取付けられて
いる。また、連結部材２６は、ナツト部材本体に離間す
る部分の外周に、連結部材の軸線に平行に延在するスプ
ライン２６＆が設けられている。

連結部材２６にはそれらスプライン２６ａに係合する球
状の転動体２８を介して回転体３０が装着され、連結部
材２６、ひいてはナツト部材２２をその軸線方向に案内
する案内手段３２として、いわゆるボールスプラインを
形成する。

スプライン２６ａに離間する連結部材２６の部分に対向
するハウジング１０の内壁には、連結部材、それゆえナ
ツト部材２２のポールねじ軸軸線まわりでの回転運動を
許容するとともに、その軸線方向への運動を制限し得る
制動手段３４を設ける。この制動手段は、第２図（ａ）
に拡大して示したように、ハウジング１０の内壁に装着
される軸受３６と、軸受の内輪に一体的に取付けられる
保持部材３８と、この保持部材に支持され連結部材２６
の外周面に当接可能なブレーキ本体４０とを具えている
。ブレーキ本体４０は、ハウジング内方に突出させた保
持部材３８の突部３８ａに固着されて連結部材２６に離
間して平行に延在する１個又は複数のピン４２に回動自
在にそれぞれ支持される磁性材料よりなるアーム４４を
具える。それらアーム４４は、第２図（ｂ）に示すよう
に、連結部材の外周面に沿ってほぼ平行に延在する彎曲
形状をしており、連結部材２６に対向する彎曲内面には
、ブレーキパッド４６が固着され、またアームの自由端
近くには収容孔４８が設けられている。そして収容孔４
８内には弾性手段としての圧縮ばね５０を収容し、保持
部材３８に支持されたアーム４４をピン４２の周りに回
動させ、そのことによりブレーキパッド４６を連結部材
２６に押圧し得るようにする。一方、その圧縮ばね５０
に対抗してアーム４４を回動させブレーキパッド４４を
連結部材２６から釈放する釈放手段としての一例の電磁
石５２を、アーム４４の彎曲外面に対向させて保持部材
３８に設ける。なお、この電磁石への電流の供給は、保
持部材３８が回動運動することを考慮すれば、例えばス
リップリング等の既知の方法を適用することが好ましい
が、これに限定されるものではない。

それゆえこの制動手段３４では、第２図（Ｃ）に示した
様に、電磁石５２への電流の供給を停止すれば、アーム
４４が連結部材２６の方向に押圧され、ブレーキパッド
４６が連結部材２６の外周面に当接し、連結部材の回転
を制限すべく作用する。しかしながら、ブレーキ本体４
０が軸受３６の内輪に取付けられた保持部材３８に支持
されているので保持部材３８は、連結部２６と一体に回
転し得るものの、連結部材、ひいてはナツト部材２２の
軸線方向への運動を制限することとなる。

これに対し、電磁石５２に電流を供給し圧縮ばねに抗し
てアーム４４を回動させ、アームに取付けられたブレー
キパッド４４の連結部材２６の外表面との係合を解けば
、連結部材ひいてはナツト部材２２のボールねじ軸に沿
う運動が許容される。なお、本実施例によれば、電磁石
に電流を作用させた場合にのみブレーキパッドを釈放で
きる構成としたので、停電などの非常時にあってもナツ
ト部材が不要な運動をすることがない。

同様に、案内手段３２を構成する回転体３０も、第１図
に示すようにそれ自身の軸線まわりの回転を制限する他
の制動手段５４を具える。この制動手段５４も、制動手
段３４と実質的に同様な構造をしており、第３図に拡・
大して示したように、回転体３０を軸受５６を介してハ
ウジング１０の開口端部に一体的に取付けられた他の底
壁部材５８に回動自在に連結するとともに、その回転体
３０の外周面に当接可能なブレーキ本体６０を底壁部材
５８に設ける。なお、ブレーキ本体６０の構造は、第２
図（ｂ）に示したところと同等であるのでその説明につ
いては省略する。但しここで注意することは、ブレーキ
本体６０を作動させることにより、回転体３０の連結部
材２６の軸線まわりの回転を阻止したとしても、回転体
３０及び連結部材２６は転動体２８を介して連結された
ボールスプラインを形成するので、連結部材２６の軸線
方向への運動を制限するものではないことである。

そして、第１図に示したように本実施例においては、ワ
ークの位置決め装置として本発明装置を適用した一例と
して、サーボモータ１４から離間した側でハウジングｌ
Ｏから突出させた連結部材２６の端部に、ロケートピン
６２を先端側に有するアーム６４を固着したが、このよ
うな装置に限定されるものではなく種々の変更が可能で
ある。

次に第４図を参照して本発明装置の作動について説明す
る。なお説明を簡潔なものとするため、図ではロケート
ピンを有するアーム６４を省略して示す。

第４図（ａ）は、ナツト部材２２に長手軸線方向の運動
を賦与する場合を示している。制動手段３４を非作動と
し、他の制動手段５４を作動させ、サーボモータ１４に
よりボールねじ軸１８を回転駆動させると、回転体３０
が実質的にハウジング１０に対して固定されているので
ナツト部材２２は、ボールスプラインとして機能し、ボ
ールねじ軸の回転に対応して矢印Ａで示す方向に移動す
ることになる。

これに対し、第４図（ｂ）は、ナツト部材２２に矢印Ｂ
で示すような回転運動を賦与する場合を示しており、こ
の場合には、制動手段３４を作動させるのに対し、他の
制動手段５４を非作動とすれば良い。

このようにすることにより、ナツト部材２２は制動手段
３４によりその軸線方向への運動が制限されることとな
るが、軸線まわりでの回転は許容される。

また、回転体３０もナツト部材２２と一体に回動するこ
とができるので、ナツト部材２２に矢印Ｂで示す回転運
動を賦与することができる。

第５図は本発明装置の他の実施例を一部断面にして示す
図であり、互いに直交する３軸方向の位置決めを行なう
ことができる装置を示している。

なお、簡略のため、第１図に示す部分と同等の作用をな
す部分については同一の符号を付して示す。

基材としてのベースプレー目０に起立して設けた互いに
離間する起立壁１２．１２に、それぞれ軸受１６を介し
てボールねじ軸１８を回動自在に支持し、その一端を起
立壁に固着したサーボモータ１４にカップリング２０を
介して連結する。

そして、このボールねじ軸１８に、そのボール溝に係合
する球状の転動体を転勤自在に保持するナツト部材２２
を螺合させ、ボールねじを形成する。

ナツト部材２２を軸受３６の内輪に一体的に装着し、こ
の軸受を介して保持部材３８を相対回転可能に連結する
。ベースプレート１０に対向する側で保持部材３８に制
動手段３４を設けるが、制動手段３４は、第５図（ｂ）
に示したように、保持部材３８に固着され加圧流体の給
排により伸縮運動を行なう流体圧シリンダ６８の出力軸
の自由端部に、同様に保持部材３８に突出させて設けた
ピン４２に一端が回動自在に支持されたアーム４４の他
端を連結し、ベースプレートｌＯに対向するアーム４４
の端部にブレーキパッド４６を固着したものである。な
お、簡略のため、流体圧シリンダ６８に加圧流体を給排
する給排管は図示しない。

一方、ベースプレート１０に離間した側において、保持
部材３８に、ベースプレート１０に平行に延在する第１
のスライドプレート７０を固着する。また第１のスライ
ドプレート７０は、第５図（Ｃ）　　に示したように、
ベースプレート１０に設けられたボールねじ軸の軸線方
向に平行に延在する第１の案内手段３２に連結されてい
る。案内手段３２としては、摩擦係数が小さく高精度位
置決めに適したたとえば転がり案内手段としての所謂Ｌ
Ｍガイドを用いることが好ましい。

ところでナツト部材２２にはプーリ７２が一体的に固着
され、このプーリ７２は、第１のプレート７０上に設け
た起立壁７４に軸受７６を介して回動自在に支持されボ
ールねじ軸１８に平行に延在させた軸７８の一端に固着
した他のプーリ８０に、ベルト８２を介して連結されて
いる。また軸７８の他端にはかさ歯車８４が固着されて
いる。このかさ歯車８４は、軸７８に実質的に直交する
とともに、第１のスライドプレート７０に平行に延在す
る他のボールねじ軸８６の一端に固着した他のかさ歯車
８８に噛合する。ここで他のボールねじ軸８６の各端部
は、第１のスライドプレート７０に互いに離間させて設
けた起立壁７４及び９０に軸受９２を介して回転自在に
支持される。

他のボールねじ軸８６には、そのボール溝に供給する球
状の転動体を転勤自在に保持する他のナツト部材９４を
螺合させ、他のボールねじを形成する。

そして他のナツト部材９４を軸受９６の内輪に一体的に
固着し、この軸受９６を介して他の保持部材９８を相対
回転可能に連結し、第１のスライドプレート７０に対向
する側で保持部材９８に、第５図（ｂ）に示した構造と
同等の他の制動手段５４を設ける。また、第１のスライ
ドプレート７０から離間した側において、他の保持部材
９８に第２のスライドプレート１００を固着する。この
第２のスライドプレート１００は、第１の案内手段３２
と同様な構造の第２の案内手段１０２により、第２のボ
ールねじ軸８６の延在方向に運動することができるもの
である。なおここで注意することは、ナツト部材２２に
連結されたプーリ７２に伝達される運動は、ベルト８２
を介してプーリ８０に伝達され、さらに互いに噛合する
かさ歯車３４．８８を介して他のボールねじ軸８６及び
ナツト部材９４に伝達されることとなり、従ってこれら
部材は、第１図に示した回転体と実質的に等価なもので
ある。

ちなみに、制動手段３４を非作動とし、他の制動手段５
４を作動させ、サーボモータ１４によりボールねじ軸１
８を回転駆動させると、他の保持部材９８は、他のボー
ルねじ軸８６の軸線方向への運動が制限され、単にそこ
での回転が許容されるのであるが、保持部材３８は、ボ
ールねじ軸８６の軸線方向に沿って移動することができ
るので、それに連結された第１のスライドプレートを案
内手段３２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させる。

これに対し制動手段３４を作動させ、他の制動手段５４
を非作動とすると、保持部材３８の軸線方向への運動が
制動手段３４により制限され、単に回転運動だけが許容
されることとなる。この回転運動はプーリ７２．７８を
介して他のボールねじ８６に伝達され、他の保持部材９
８はその軸線方向に移動可能であり、したがって第２の
スライドプレート１００を第２の案内手段１０２に沿っ
て矢印Ｙで示す方向に移動させることができる。

さらに本実施例では、上述した２方向、つまりＸ、　７
両方向に加え、第５図（Ｃ）　に示すようにＺ方向、つ
まりＸ、７両方向にそれぞれ直交する方向にも位置決操
作を行なうことができるよう、以下に述べる構成を具備
している。

第１のスライドプレート７０上に配設された他のボール
ねじ軸８６に螺合させたナツト部材９４に、他のプーリ
１０４を一体的に固着する一方、第２スライドプレート
１００に設けた起立壁１０６に軸受１０８を介して回動
自在に支持され他のボールねじ軸８６に平行に延在させ
た軸１１０の一端にプーリ１１２を固着し、ベルト１１
４を介してこれらプーリ１０４及び１１２を連結する。

また、プーリ１１２が一端に固着された軸１１０の他端
にかさ歯車１１８を固着し、ボールねじ軸１８及び８６
に実質的に直交するとともに、第２スライドプレート１
００にほぼ直交させて設けた他のベースプレート１２０
に平行に延在する第３のボールねじ軸１２２の一端に固
着された歯車１２４に噛合させる。

第３のボールねじ軸１２２の一端は、起立壁１０６に軸
受１２６を介して回動自在に支持されている。

また、第３のボールねじ軸には、そのボール溝に係合す
る球状の転動体を転勤自在に保持するナツト部材１２８
を螺合させてボールねじを形成する。

そしてこのナツト部材１２８を、ナツト部材２２及び９
４と同様に軸受の内輪に一体的に固着し、この軸受を介
して保持部材１３０に相対回転可能に連結する。この保
持部材１３０に他のベースプレート１２０に対向する側
で、第５図（ｂ）に示したと同等の制動手段１３２を設
け、他のベースプレート１２０から離間した側において
第３のスライドプレート１３４を固着する。

スライドプレー目３４は、第５図（ｄ）　　に示すよう
に、ベースプレート１２０に取付けられた、たとえばＬ
Ｍガイドのような案内手段１３６により、第３のボール
ねじ軸１２２に平行に移動することができる。なお、第
３のボールねじ軸１２２の自由端部には係止リング１３
８を固着し、ナツト部材１２８がボールねじ軸から脱落
するのを防止するのが良い。

次いで本実施例の作動について説明する。各制動手段３
４．５４そして１３２を作動させてそれぞれ関連するナ
ツト部材２２．９４．１２８の軸線方向への運動を制限
した状態でサーボモータ１４を作動させても、単に関連
するボールねじ軸が回転するだけであり、各スライドプ
レート７０．　１００．１３４は初期位置に保持される
。

第１のスライドプレート７０を移動させたい時には、制
動手段３４を非作動とし、残りの制動手段５４及び１３
２を作動されれば良い。この場合にはナツト部材９４及
び１２８の軸線方向への運動が制限され、ナツト部材２
２の軸線方向への運動だけが許容されるので、ナツト部
材２２がボールねじ軸１８の延在方向に移動することと
なり、それに連結された第１のスライドプレート７０を
案内手段３２に沿って移動させることができる。

一方、第２のスライドプレート１００を案内手段１０２
に沿って移動させたい時には、制動手段３４及び１３２
を作動させ、制動手段５４を非作動とすれば良く、制動
手段３４を作動させたことによりプーリ７２に伝達され
たサーボモータ１４の回転運動はそれに連結されたベル
ト８２を介してプーリ８０に伝達され、第２のボールね
じ８６に伝達され、したがってそれに螺合したナツト部
材９４を案内手段１０２に沿って移動させることができ
る。この時、制動手段１３２がナツト部材１２８の軸線
方向の運動を制限するので、第３のスライドプレートが
移動することはない。

また、第３゛のスライドプレート１３４を案内手段１３
６に沿って移動させたい時には制動手段３４及び５４を
作動させ、第３のスライドプレートに関連する制動手段
を非作動とすれば良く、軸線方向への移動が制限された
ナツト部材２２及び５４に関連するプーリ７２及び１０
４、さらにはプーリ１１２を介してボールねじ軸１２８
にサーボモータ１４０回転運動が伝達され、ナツト部材
１２８をその軸線方向に移動させるので、ナツト部材に
連結されたスライドプレート１３４は案内手段１３６に
沿って移動する。

なお、本発明はこれら実施例に制限されるものではな（
、更に他の伝達機構を付加することにより４位置以上の
位置決め操作を行なうことができ、特許請求の範囲内で
種々の変更が可能である。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明位置決め装置によれば、単一
の駆動手段により駆動される駆動軸に関連する各制御手
段を適宜に操作することにより、各駆動軸に関連した位
置決め操作を行なうことができるので、駆動軸の軸数に
対応した数の駆動手段を必要とせず、したがって装置の
構造を簡潔なものとすることができる。それゆえ装置重
量も従来装置に比べて低減させることができ、コスト的
に有利となるなどの多くの利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明位置決め装置を示す縦断面図、第２図
（ａ）は、第１図に示す位置決め装置の制動手段を拡大
して示す図、 第２図（ｂ）及び（Ｃ）は、第２図（ａ）に示す制動手
段の分解斜視図及びその作動を示す説明図、第３図は、
第１図に示す位置決め装置の他の制動手段を示す図、 第４図（ａ）及び（ｂ）は、第１図に示す装置の作動を
示す説明図、 第５図（ａ）乃至（ｄ）は、本発明装置の他の実施例を
示す正面断面図及びそれに適した制動手段を示す斜視図
、側面断面図並びに平面図、第６図（ａ）乃至（Ｃ）は
、従来の位置決め装置を示す斜視図である。 １０、　１２０・・・ハウジング（ベースプレート）１
２、５８・・・底壁部材　　　１４・・・サーボモータ
１８、８６．１２２・・・ボールねじ軸２２、９４・・
・ナツト部材　　２４・・・ナツト部材本体２６・・・
連結部材　　　　　２６ａ・・・スプライン３２、１０
２．１３６・・・案内手段 ３４、５９．１３２・・・制動手段 ３８、９８．１３０・・・保持部材 ４０、６０・・・ブレーキ本体　４４・・・アーム４６
・・・ブレーキパッド　　５０・・・圧縮ばね５２・・
・電磁石　　　　　　６２・・・ロケートピン７０、　
１００．　１３４・・・スライドプレート７２、　８０
．　１０４．　１１２・・・ブーリ第３図 第４図 第５図 （ａ） 第５図 （ｄ） 第６図 （ａ） 八 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基材に回動自在に支持されたボールねじ軸（１８）
   と、ボールねじ軸に係合しボールねじを形成するナット
   部材（２２）と、ボールねじ軸を駆動すべくその一端に
   連結された駆動手段 （１４）と、ナット部材をその軸線方向に案内する案内
   手段（３２）と、ナット部材のその軸線周りの回動運動
   を許容するとともに、軸線方向への運動を制限し得る制
   動手段（３４）と、ナット部材に連結され一体的に回転
   可能な回転体（３０）と、回転体のその軸線周りの回転
   を制限し得る他の制動手段（５４）とを少なくとも具え
   てなることを特徴とする位置決め装置。