JPH052309Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は移動機構に関し、詳しくは、工業用ロ
ボツトやNC工作機械等に使用され、精密な直線
運動が要求される移動機構に関する。

〔従来の技術〕

本出願は先に高速かつ高精度で直線運動を行う
ことがきる手段としてローラの摩擦力でもつてガ
イドバーを挟持した状態で走行可能な移動機構を
提案した。（特願昭62−113868〜113870号参照） これらの提案によれば、固定台上に敷設された
ガイドレール上を移動自在な移動台と、固定台上
にガイドレールと平行に配設されたガイドバー
と、ガイドバーに圧接し、移動台に設けた駆動源
によつて駆動され、移動台を移動させる駆動ロー
ラと、上記の移動台に関連して設けられ、移動台
の移動位置を検出する手段とを備え、移動台の移
動位置を検出する手段を介して駆動源による移動
台の移動を制御するようにしたことを特徴とする
ものであり、このように構成することによつて、
高精度で移動位置を検出することが可能であり、
しかも、移動台をガイドレールに沿つて高速で移
動させることができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような移動機構では、
ガイドバーと、これを狭持するごとくに配置され
た移動台上の駆動ローラおよび圧接ローラとの相
対位置を正確にセツトすることが一般に難かし
く、片当りが生じてしまうことが多いために、例
えばガイドバーの上部のみしか駆動ローラに接触
しないような状態がおきる。しかしてこのような
状態で連続運動を行なつた場合、ガイドバーや駆
動ローラおよび圧接ローラの寿命が著しく短かく
なつてしまうという難点があつた。

また、近年の組立ロボツトではその移動・停止
速度および位置精度の向上が性能として要求され
てきており、また、無人化の高速操作によるコス
トパフオーマンスが望まれるところであるが、上
述の移動機構の場合、後述するような原因で第４
図に示すように移動台２の移動方向に対して駆動
ローラ１０のローラ軸１０Ａが正確に鉛直方向α₁
に保たれず、傾くという解決すべき課題が残され
ていた。

すなわち、第４図において、１は固定ベース、
４は固定ベース１上に取付けられたガイドレール
（本例では２本のうちの１本のみが示されてい
る）、５は固定ベース１上に固定部材６を介して
ガイドレール４と平行に固定されたガイドバー、
２はガイドレール４上に摺動自在に保持された移
動台、７は移動台２上に支持台８を介して取付け
られ、駆動ローラ１０を駆動させるサーボモータ
である。

このように構成された移動機構では駆動ローラ
１０と不図示の圧接ローラとの間にガイドバー５
が狭持された状態でサーボモータを駆動回転させ
ることにより移動台２が矢印または方向に高
速移動するが、図示のような傾斜θがあるとロー
ラ１０とガイドバー５との間に働く摩擦力を介し
てガイドバー５をａまたはｂ方向に変位させよう
とする力が作用する。

なお、上述のような傾斜は主としてローラ１０
上に重量のあるサーボモータ７を搭載しているこ
とや、ローラ軸１０Ａが軸受を介して移動台２に
支持されていること等、組立構造上の幾分の遊び
によるものである。かくして、上述のような作用
によりローラ１０とガイドバー５との間に滑りが
生じ、更にはサーボモータ７に過大な負荷を強い
る原因となつていた。

ちなみに、傾斜角度θが30分、ローラ１０の径
を22mm、移動距離を500mmとして、ガイドバー５
をその移動に合せて自在に上下させるものとする
と、その上下の変位量は4.36mmにも及ぶ。しかし
て、このことはローラ１０で移動変位を検出して
いる装置の場合、移動位置の誤差となつてあらわ
れる。

本考案の目的は、上述した従来の問題点に着目
し、その解決を図るべく、駆動ローラに幾分の傾
きがあつてもローラとガイドバーとの間に滑りが
生じることなく移動を実施することのできる移動
機構を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本考案は固定台
上に敷設されたガイドレール上を移動自在な移動
台と、固定台に両端部が固定され、ガイドレール
と平行して空間に配設されたガイドバーと、ガイ
ドバーの側面に圧接し、移動台に設けた駆動源に
よつて駆動され、移動台を移動させる駆動ローラ
と、ガイドバーを駆動ローラとの間に狭持し、当
該駆動ローラらガイドバーへの圧接力を発生させ
る圧接ローラとを有する移動機構において、ガイ
ドバーの両端部近傍に、ガイドバーの断面を垂直
方向および水平方向で対称的に削減した断面縮小
部を設け、当該断面縮小部によりガイドバーの水
平方向および垂直方向の撓みとその中立軸の周り
のねじれが許容されるようにしたことを特徴とす
る。

〔作用〕

本考案によれば、ガイドバーの断面をその両端
部近傍で垂直方向および水平方向にそれぞれ対称
的に削減し、断面縮小部を設けたことにより、駆
動ローラ軸が鉛直方向に対して傾きを持つような
ことがあつても、ガイドバーの方が駆動ローラと
圧接ローラとにならつて撓むので、ガイドバーと
駆動ローラとの間に滑りが生じるようなことがな
く、機構を円滑に動作させることができる。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本考案の実施例を詳細
かつ具体的に説明する。

第１図は本考案を直行型ロボツトに適用した例
を示す。ここで、１は固定ベース、２は固定ベー
ス１上を走行移動可能な移動台、３は移動台２に
取付けられたロボツトアームである。なお、本例
では図示しないがロボツトアーム３上にこれに沿
つて移動自在な走行部材が設けられ、更に走行部
材に上下方向に昇降自在なロボツトハンドが設け
られる。

４は移動台２上に配設されてガイドレールであ
り、第２図に示すようにガイドレール４は２本が
平行して並設される。また、第１図において５は
ガイドバーであり、ガイドバー５はガイドレール
４と平行、かつ固定ベース１上の中空位置に配設
され、その両端部はバー固定部材６に固定ピン５
０を介して回動可能に支持されると共に上述した
移動台２の上部構成板２Ａと下部構成板２Ｂとの
間の空間を通り抜けるように導設される。

７は移動台２上に支持台８を介して取付けられ
たサーボモータであり、モータ７の回転軸７Ａは
カツプリング９を介して駆動ローラ軸１０Ａと連
結され、また駆動ローラ軸１０Ａの先端部には上
記の第２ガイドバー５の側面に接触する駆動ロー
ラ１０が取付けられている。なお、１１は駆動ロ
ーラ軸１０Ａを第２図に示すようにして軸支して
いるベアリングである。

このようにガイドバー５と接触を保つ駆動ロー
ラ１０に対して、本例では第３図に示すようにガ
イドバー５の反対側の側面に圧接ローラ部材１２
を配置し、この圧接ローラ部材１２を第２図に示
すようなばね収納部材１３のばね１３Ａによりガ
イドバー５に向けて偏倚させ、以て、駆動ローラ
１０をガイドバー５に密接させるようにする。す
なわち、圧接ローラ部材１２に設けられている一
対の圧接ローラ１４と駆動ローラ１０との間にガ
イドバー５が狭持された状態となるので、モータ
７の駆動回転により移動台２全体をガイドバー５
に沿つて移動させることができる。

しかしてここで、本例では方形断面のガイドバ
ー５を、その移動域外の両端支持部近傍で、第１
図に示すように上下左右の四方から対称的に滑ら
かにえぐり取るようになし、以て、その幅方向を
狭めることにより狭梁部６０を設し、ガイドバー
５が狭梁部６０を介して矢印Ｌで示す上下方向の
たわみ、および矢印Ｎで示す左右方向のたわみ、
および矢印Ｍで示す梁中立軸の周りのねじれが生
じ易いようにする。

このようにガイドバー５を構成することによ
り、ガイドバー５に対する駆動ローラ１０および
圧接ローラ１４の取付け相対位置が多少悪く、片
当りが生じる傾向があるとしてもガイドバー５の
方がその狭梁部６０を介して撓み、駆動ローラ１
０と圧接ローラ１４との間に狭持され易い状態に
変位する。

更にまた、駆動ローラ１０およびそのローラ軸
１０Ａが第４図に示したように角度誤差θを持つ
て取付けられたとしてもガイドバー５が固定部材
６に対し固定ピン５０を介して固定されており、
しかもその両端支持部近傍に狭梁部６０を形成し
たことにより、容易に上下左右方向に微動可能で
あり駆動ローラ１０にならうためその間に滑りの
生じるようなことがなく、また装置の延命に貢献
することができる。

更に第１図において、２１は移動台２上に取付
けられたロータリエンコーダ、２２はエンコーダ
２１と不図示のカツプリングを介して取付けられ
たピニオンギヤ装置（以下で単にピニオンギヤと
いう）である。しかしてこのピニオンギヤ２２は
図示しないがバツクラツシが生じないようにばね
で互いに反対方向に偏倚される上下の２段に構成
されており、これらのピニオンギヤ２２が固定ベ
ース１上に設けられたラツクギヤ２３と噛合する
ことにより、モータ７によつて移動台２を第１ガ
イドレール４に沿つて移動させたときに、その移
動位置をエンコーダ２１を介して検出することが
でき、従つて、エンコーダ２１を介して移動台２
の移動を正確に制御することができる。

そこでいま、移動台２が任意の位置に仮に移動
させられ、そこで停止したとすると、ピニオンギ
ヤ２２ではその上部および下部ピニオンギヤが不
図示のばねの付勢力によつて互いに反対の回転方
向に付勢される形態に保たれるので、ラツクギヤ
２３との間にバツクラツシ発生の虞がない。

このように構成した移動機構においては、移動
台２を介してロボツトアーム３を移動させたとき
に、圧接ローラ１４が受ける反力Ｆはロボツトア
ーム３の加速度αおよびその質量ｍの条件によつ
て決まる一方、圧接ローラ１４はその反力Ｆに耐
えて、しかもガイドバー５との間にすべりが生じ
ない状態に保たれなければならない。すなわち、
ガイドバー５と圧接ローラ１４との間の摩擦係数
をμとした場合、 Ｐ＜Ｆ／μ＝mα／μ ……(1) 式(1)の条件を満足するような圧接力Ｐを設定す
る必要があり、従つて、ばね１３Ａのばね力は上
述のような条件のもとに設定される。

本例によれば、上述したような圧接力Ｐをもつ
て、ガイドバー５を駆動ローラ１０と圧接ローラ
１４との間に狭持させた状態に保ちながら、駆動
ローラ１０をモータ７によつて駆動することによ
り移動台２を介してロボツトアーム３を所望の位
置にまで自在に移動させることができるもので、
しかもその移動による位置決めがエンコーダ２１
に直結したバツクラツシのないピニオンギヤ装置
２２とラツクギヤ２３との間の噛合状態によつて
得られるので、高精度の位置決めを保つて、ロボ
ツトアーム３を移動させることが可能であり、し
かもこの場合、上述したような圧接力でガイドバ
ー５が駆動ローラ１０と圧接ローラ１４との間に
保持される一方、ガイドバー５の方が狭梁部６０
を介して上下左右に撓むように構成されているの
で、ガイドバー５の方が駆動ローラ１０にならう
ように変位し、ローラ類が片当りしたり、ローラ
１０とガイドバー５との間に滑りが生じたりする
ようなことがない。本願人は実験装置を試作し、
最高1.5ｍ／secの移動速度で、正確な位置規制を
実施することができた。

また、本例では移動台の主体である移動台２が
２本の第１ガイドレール４に跨つて移動させられ
るもので、しかもその移動を掌るモータ７が移動
台２に搭載されており、モータ７によつて駆動さ
れる駆動ローラ１０と圧接ローラ１４との間にガ
イドバー５を狭持した状態で移動するためにその
間の摩擦による十分な把持力が存在する限り、仮
に摩擦が生じたとしてもなんら支障なく、しかも
高精度を保つて装置を作動させることができる。
更にまた、仮にガイドバー５とローラ間にすべり
が生じたとしても、バツクラツシのないピニオン
ギヤ２２とラツクギヤ２３との間の噛合により移
動台２を正確な移動位置に規制することができ
る。また、上述した圧接力Ｐの強弱をばね１３Ａ
の調整によつて自在に変更可能なことは勿論であ
り、また移動機構自体の組立ならびに調整も容易
であり、充分な耐久性を持たせることができる。

なお、以上に説明した実施例では狭梁部６０を
上下左右の四方から滑らかな切欠きを設けること
によつて形成したが、ガイドバーの両端部に形成
する狭梁部の形状はこれに限られるものではな
く、要はローラから受ける圧接力に順応してガイ
ドバー５に上下左右の撓みおよびねじれが生じ易
く、それによつて駆動ローラ１０に密接する働き
を発生させる縮小形状断面としたものであればよ
いことはいうまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、本考案によれば固定
台上に敷設されたガイドレール上を移動自在な移
動台と、固定台に両端部が固定され、ガイドレー
ルと平行して空間に配設されたガイドバーと、ガ
イドバーの側面に圧接し、移動台に設けた駆動源
によつて駆動され、移動台を移動させる駆動ロー
ラと、ガイドバーを駆動ローラとの間に狭持し、
当該駆動ローラにガイドバーへの圧接力を発生さ
せる圧接ローラとを有する移動機構において、ガ
イドバーの両端部近傍にガイドバーの断面を垂直
方向および水平方向で対称的に削減した断面縮小
部を設け、当該断面縮小部によりガイドバーの水
平方向および垂直方向の撓みとその中立軸の周り
のねじれが許容されるようにしたので、ガイドバ
ーに対する駆動ローラの相対姿勢に多少の狂いが
あつてもガイドバーの方が容易に駆動ローラ、圧
接ローラにならつて相互間に接触が保たれる状態
とすることができ、摩損を防ぐことによつて装置
の運転寿命をのばし、さらにガイドバーの取付け
を含む全体の組立作業をも容易にすることができ
るようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案移動機構の構成の一例を示す斜
視図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図
は第１図の駆動系を取出して模式的に示す斜視
図、第４図は従来の移動機構における不具合な状
態の説明図である。 １……固定ベース、２……移動台、３……ロボ
ツトアーム、４……第１ガイドレール、５……
（第２）ガイドレール、７……サーボモータ、７
Ａ……駆動軸、８……支持台、１０……駆動ロー
ラ、１２……圧接ローラ部材、１３……ばね収納
部材、１３Ａ……ばね、１４……圧接ローラ、２
１……エンコーダ、２２……ピニオンギヤ、２３
……ラツクギヤ、５０……固定ピン、６０……狭
梁部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 固定台上に敷設されたガイドレール上を移動自
   在な移動台と、 前記固定台に両端部が固定され、前記ガイドレ
   ールと平行して空間に配設されたガイドバーと、 当該ガイドバーの側面に圧接し、前記移動台に
   設けた駆動源によつて駆動され、前記移動台を移
   動させる駆動ローラと、 前記ガイドバーを前記駆動ローラとの間に挟持
   し、当該駆動ローラに前記ガイドバーへの圧接力
   を発生させる圧接ローラとを有する移動機構にお
   いて、 前記ガイドバーの両端部近傍に、該ガイドバー
   の断面を垂直方向および水平方向で対称的に削減
   した断面縮小部を設け、当該断面縮小部により前
   記ガイドバーの水平方向および垂直方向の撓みと
   その中立軸の周りのねじれ許容されるようにした
   ことを特徴とする移動機構。