JPH0531683A - 運動機構 - Google Patents
運動機構Info
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- JPH0531683A JPH0531683A JP3208679A JP20867991A JPH0531683A JP H0531683 A JPH0531683 A JP H0531683A JP 3208679 A JP3208679 A JP 3208679A JP 20867991 A JP20867991 A JP 20867991A JP H0531683 A JPH0531683 A JP H0531683A
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- Japan
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- axis
- moving body
- moving
- ball screw
- racks
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
- F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/58—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/02—Program-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/023—Cartesian coordinate type
- B25J9/026—Gantry-type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/18—Mechanical movements
- Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
- Y10T74/18576—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including screw and nut
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- Y10T74/1864—Shaft and nut driven
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- Y10T74/20354—Planar surface with orthogonal movement only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は運動体の位置決め精度が高く、停止
中の運動体の位置を保持可能であり、可動部分の重量が
軽く、運動体を高速で運動可能な運動機構を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 運動体４６と、平行に配設された１対のラッ
ク１２ａ、１２ｂと、ラック１２ａ、１２ｂの長さ方向
へ、平行に移動可能な移動体１６ａ、１６ｂと、運動体
４６が取り付けられると共に、両端が移動体１６ａ、１
６ｂへそれぞれ連結された連結体１８と、移動体１６
ａ、１６ｂへそれぞれ回転可能に設けられると共に、ラ
ック１２ａ、１２ｂへそれぞれ噛合するピニオンギア２
８ａ、２８ｂと、ラック１２ａ、１２ｂと平行、かつ回
転可能、移動体１６ａ、１６ｂに螺合され、回転が停止
した際には現在の回転位置を保持可能なボールネジ２０
と、ボールネジ２０を回転させるための駆動手段２４と
を具備する。
中の運動体の位置を保持可能であり、可動部分の重量が
軽く、運動体を高速で運動可能な運動機構を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 運動体４６と、平行に配設された１対のラッ
ク１２ａ、１２ｂと、ラック１２ａ、１２ｂの長さ方向
へ、平行に移動可能な移動体１６ａ、１６ｂと、運動体
４６が取り付けられると共に、両端が移動体１６ａ、１
６ｂへそれぞれ連結された連結体１８と、移動体１６
ａ、１６ｂへそれぞれ回転可能に設けられると共に、ラ
ック１２ａ、１２ｂへそれぞれ噛合するピニオンギア２
８ａ、２８ｂと、ラック１２ａ、１２ｂと平行、かつ回
転可能、移動体１６ａ、１６ｂに螺合され、回転が停止
した際には現在の回転位置を保持可能なボールネジ２０
と、ボールネジ２０を回転させるための駆動手段２４と
を具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は運動機構に関し、より詳
細には運動体をラックとピニオンギアを用いた機構で運
動させるための運動機構に関する。
細には運動体をラックとピニオンギアを用いた機構で運
動させるための運動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】運動体をラックとピニオンギアを用いた
機構で運動させるための運動機構としては欧州特許公報
ＥＰ−２６５−８５５−Ａに開示される技術がある。こ
の運動機構は運動体へ回転可能に挿通されたロッドの両
端にピニオンギアを固定し、そのピニオンギアをそれぞ
れ平行に配設された１対のラックにそれぞれ噛合させ、
前記ロッドの１端部にモータ（駆動手段）を取り付けた
運動機構である。この運動機構において、モータが回転
するとロッドが回転し、同時に１対のピニオンギアも同
方向へ同速度で回転する。ピニオンギアはラックと噛合
しているため、ロッドはラックの長さ方向へ移動する。
その際、ロッドは運動体に挿通されているので運動体も
ロッド及びモータと一体に移動する。
機構で運動させるための運動機構としては欧州特許公報
ＥＰ−２６５−８５５−Ａに開示される技術がある。こ
の運動機構は運動体へ回転可能に挿通されたロッドの両
端にピニオンギアを固定し、そのピニオンギアをそれぞ
れ平行に配設された１対のラックにそれぞれ噛合させ、
前記ロッドの１端部にモータ（駆動手段）を取り付けた
運動機構である。この運動機構において、モータが回転
するとロッドが回転し、同時に１対のピニオンギアも同
方向へ同速度で回転する。ピニオンギアはラックと噛合
しているため、ロッドはラックの長さ方向へ移動する。
その際、ロッドは運動体に挿通されているので運動体も
ロッド及びモータと一体に移動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の運動機構には次のような課題がある。運動体の位
置決め精度がラックとピニオンギアの影響を多大に受け
るため、両者の間のバックラッシュにより当該位置決め
精度を高くするのが困難という課題がある。また、モー
タが停止中であってもラックとピニオンギアの噛合位置
は外力により簡単に変化してしまうので、運動体の位置
がずれるという課題がある。さらに、モータがロッド及
び運動体と一緒に移動するため、比較的重いモータ自身
の重量が負荷となり、モータのエネルギ消費が大きくな
ったり、高速運動の障害になるという課題がある。従っ
て、本発明は運動体の位置決め精度が高く、停止中の運
動体の位置を保持可能であり、可動部分の重量が軽く、
運動体を高速で運動可能な運動機構を提供することを目
的とする。
従来の運動機構には次のような課題がある。運動体の位
置決め精度がラックとピニオンギアの影響を多大に受け
るため、両者の間のバックラッシュにより当該位置決め
精度を高くするのが困難という課題がある。また、モー
タが停止中であってもラックとピニオンギアの噛合位置
は外力により簡単に変化してしまうので、運動体の位置
がずれるという課題がある。さらに、モータがロッド及
び運動体と一緒に移動するため、比較的重いモータ自身
の重量が負荷となり、モータのエネルギ消費が大きくな
ったり、高速運動の障害になるという課題がある。従っ
て、本発明は運動体の位置決め精度が高く、停止中の運
動体の位置を保持可能であり、可動部分の重量が軽く、
運動体を高速で運動可能な運動機構を提供することを目
的とする。
【０００４】上記課題を解決するため、本発明は次の構
成を備える。すなわち、運動体と、平行に配設された１
対のラックと、該１対のラックの長さ方向へ、ラックと
平行に移動可能な１対の移動体と、前記運動体が取り付
けられると共に、両端が前記移動体へそれぞれ連結され
た連結体と、前記１対の移動体へそれぞれ回転可能に設
けられると共に、前記１対のラックへそれぞれ噛合する
１対のピニオンギアと、前記ラックと平行、かつ軸線を
中心として回転可能に配設され、少なくとも一方の前記
移動体に螺合され、回転が停止した際には現在の回転位
置を保持可能なボールネジと、前記ボールネジを回転さ
せるための駆動手段とを具備することを特徴とする。
成を備える。すなわち、運動体と、平行に配設された１
対のラックと、該１対のラックの長さ方向へ、ラックと
平行に移動可能な１対の移動体と、前記運動体が取り付
けられると共に、両端が前記移動体へそれぞれ連結され
た連結体と、前記１対の移動体へそれぞれ回転可能に設
けられると共に、前記１対のラックへそれぞれ噛合する
１対のピニオンギアと、前記ラックと平行、かつ軸線を
中心として回転可能に配設され、少なくとも一方の前記
移動体に螺合され、回転が停止した際には現在の回転位
置を保持可能なボールネジと、前記ボールネジを回転さ
せるための駆動手段とを具備することを特徴とする。
【０００５】
【作用】作用について説明する。運動機構の位置決め精
度はボールネジの精度に影響されるため、高精度の位置
決めが可能となる。また、ボールネジは回転が停止中は
現在の回転位置が保持可能なので、停止中において運動
体の位置ずれを防止可能となる。駆動手段はボールネジ
を駆動するので、運動体等の可動部分に比較的重い駆動
手段を設けないので可動部分は軽量となる。
度はボールネジの精度に影響されるため、高精度の位置
決めが可能となる。また、ボールネジは回転が停止中は
現在の回転位置が保持可能なので、停止中において運動
体の位置ずれを防止可能となる。駆動手段はボールネジ
を駆動するので、運動体等の可動部分に比較的重い駆動
手段を設けないので可動部分は軽量となる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。 （第１実施例）第１実施例について図１（平面図）と共
に説明する。まず、Ｘ軸方向の駆動機構について述べ
る。１０は基台であり、中央部分をくり抜いた枠体状に
形成されている。１２ａ、１２ｂはＸ軸ラックであり、
基台１０上においてＸ軸方向へ互いに平行に配設されて
いる。１４ａ、１４ｂはＸ軸レールであり、基台１０上
においてＸ軸方向へ互いに平行、かつＸ軸ラック１２
ａ、１２ｂのそれぞれの内側にＸ軸ラック１２ａ、１２
ｂとも平行に配設されている。１６ａ、１６ｂはＸ軸移
動体であり、Ｘ軸レール１４ａ、１４ｂへそれぞれ嵌合
すると共に、Ｘ軸レール１４ａ、１４ｂ上をＸ軸方向へ
摺動可能になっている。また、Ｘ軸移動体１６ａ、１６
ｂはＸ軸レール１４ａ、１４ｂから、例えばアリ構造に
より外れを防止されている。１８は連結体の一例である
Ｘパイプであり、両端がＸ軸移動体１６ａ、１６ｂに固
定されている。
面と共に詳述する。 （第１実施例）第１実施例について図１（平面図）と共
に説明する。まず、Ｘ軸方向の駆動機構について述べ
る。１０は基台であり、中央部分をくり抜いた枠体状に
形成されている。１２ａ、１２ｂはＸ軸ラックであり、
基台１０上においてＸ軸方向へ互いに平行に配設されて
いる。１４ａ、１４ｂはＸ軸レールであり、基台１０上
においてＸ軸方向へ互いに平行、かつＸ軸ラック１２
ａ、１２ｂのそれぞれの内側にＸ軸ラック１２ａ、１２
ｂとも平行に配設されている。１６ａ、１６ｂはＸ軸移
動体であり、Ｘ軸レール１４ａ、１４ｂへそれぞれ嵌合
すると共に、Ｘ軸レール１４ａ、１４ｂ上をＸ軸方向へ
摺動可能になっている。また、Ｘ軸移動体１６ａ、１６
ｂはＸ軸レール１４ａ、１４ｂから、例えばアリ構造に
より外れを防止されている。１８は連結体の一例である
Ｘパイプであり、両端がＸ軸移動体１６ａ、１６ｂに固
定されている。
【０００７】２０はＸ軸ボールネジであり、基台１０上
に固定されているギアボックス２２ａ、２２ｂに両端が
Ｘ軸方向の軸線を中心として回転可能に支持されてい
る。Ｘ軸ボールネジ２０はＸ軸レール１４ａの上方に、
Ｘ軸方向へ配設されると共に、Ｘ軸移動体１６ａに螺合
している。また、Ｘ軸ボールネジ２０の回転が停止中に
は現在の回転位置が保持可能になっており、位置ずれを
防止可能になっている。Ｘ軸ボールネジ２０が回転する
とＸパイプ１８により連結された両Ｘ軸移動体１６ａ、
１６ｂはＸ軸レール１４ａ、１４ｂ上をＸ軸方向へ移動
する。２４は駆動手段の一例であるＸ軸サーボモータで
あり、Ｘ軸ボールネジ２０を回転させる。Ｘ軸サーボモ
ータ２４の回転数、回転方向、回転量を制御することに
よりＸ軸ボールネジ２０の回転をコントロール可能にな
っている。２６はＸロッドであり、Ｘパイプ１８および
Ｘ軸移動体１６ａ、１６ｂを回転可能に貫挿している。
Ｘ軸移動体１６ａ、１６ｂから突出した両端にはＸ軸ピ
ニオンギア２８ａ、２８ｂが固定され、それぞれＸ軸ラ
ック１２ａ、１２ｂへ噛合している。なお、連結体とし
てのＸパイプ１８を設けない場合、Ｘロッド２６が連結
体の役目をする。
に固定されているギアボックス２２ａ、２２ｂに両端が
Ｘ軸方向の軸線を中心として回転可能に支持されてい
る。Ｘ軸ボールネジ２０はＸ軸レール１４ａの上方に、
Ｘ軸方向へ配設されると共に、Ｘ軸移動体１６ａに螺合
している。また、Ｘ軸ボールネジ２０の回転が停止中に
は現在の回転位置が保持可能になっており、位置ずれを
防止可能になっている。Ｘ軸ボールネジ２０が回転する
とＸパイプ１８により連結された両Ｘ軸移動体１６ａ、
１６ｂはＸ軸レール１４ａ、１４ｂ上をＸ軸方向へ移動
する。２４は駆動手段の一例であるＸ軸サーボモータで
あり、Ｘ軸ボールネジ２０を回転させる。Ｘ軸サーボモ
ータ２４の回転数、回転方向、回転量を制御することに
よりＸ軸ボールネジ２０の回転をコントロール可能にな
っている。２６はＸロッドであり、Ｘパイプ１８および
Ｘ軸移動体１６ａ、１６ｂを回転可能に貫挿している。
Ｘ軸移動体１６ａ、１６ｂから突出した両端にはＸ軸ピ
ニオンギア２８ａ、２８ｂが固定され、それぞれＸ軸ラ
ック１２ａ、１２ｂへ噛合している。なお、連結体とし
てのＸパイプ１８を設けない場合、Ｘロッド２６が連結
体の役目をする。
【０００８】続いて、Ｙ軸方向の駆動機構について述べ
る。３０ａ、３０ｂはＹ軸ラックであり、基台１０上に
おいてＸ軸と直角なＹ軸方向へ互いに平行に配設されて
いる。３２ａ、３２ｂはＹ軸レールであり、基台１０上
においてＹ軸方向へ互いに平行、かつＹ軸ラック３０
ａ、３０ｂのそれぞれの内側にＹ軸ラック３０ａ、３０
ｂとも平行に配設されている。３４ａ、３４ｂはＹ軸移
動体であり、Ｙ軸レール３２ａ、３２ｂへそれぞれ嵌合
すると共に、Ｙ軸レール３２ａ、３２ｂ上をＹ軸方向へ
摺動可能になっている。また、Ｙ軸移動体３４ａ、３４
ｂはＹ軸レール３２ａ、３２ｂから、例えばアリ構造に
より外れを防止されている。３６は連結体の一例である
Ｙパイプであり、両端がＹ軸移動体３４ａ、３４ｂに固
定されている。３８はＹ軸ボールネジであり、基台１０
上に固定されているギアボックス２２ａ、２２ｃに両端
がＹ軸方向の軸線を中心として回転可能に支持されてい
る。Ｙ軸ボールネジ３８はＹ軸レール３２ａの上方に、
Ｙ軸方向へ配設されると共に、Ｙ軸移動体３４ａに螺合
している。また、Ｙ軸ボールネジ３８の回転が停止中に
は現在の回転位置が保持可能になっており、位置ずれを
防止可能になっている。Ｙ軸ボールネジ３８が回転する
とＹパイプ３６により連結された両Ｙ軸移動体３４ａ、
３４ｂはＹ軸レール３２ａ、３２ｂ上をＹ軸方向へ移動
する。
る。３０ａ、３０ｂはＹ軸ラックであり、基台１０上に
おいてＸ軸と直角なＹ軸方向へ互いに平行に配設されて
いる。３２ａ、３２ｂはＹ軸レールであり、基台１０上
においてＹ軸方向へ互いに平行、かつＹ軸ラック３０
ａ、３０ｂのそれぞれの内側にＹ軸ラック３０ａ、３０
ｂとも平行に配設されている。３４ａ、３４ｂはＹ軸移
動体であり、Ｙ軸レール３２ａ、３２ｂへそれぞれ嵌合
すると共に、Ｙ軸レール３２ａ、３２ｂ上をＹ軸方向へ
摺動可能になっている。また、Ｙ軸移動体３４ａ、３４
ｂはＹ軸レール３２ａ、３２ｂから、例えばアリ構造に
より外れを防止されている。３６は連結体の一例である
Ｙパイプであり、両端がＹ軸移動体３４ａ、３４ｂに固
定されている。３８はＹ軸ボールネジであり、基台１０
上に固定されているギアボックス２２ａ、２２ｃに両端
がＹ軸方向の軸線を中心として回転可能に支持されてい
る。Ｙ軸ボールネジ３８はＹ軸レール３２ａの上方に、
Ｙ軸方向へ配設されると共に、Ｙ軸移動体３４ａに螺合
している。また、Ｙ軸ボールネジ３８の回転が停止中に
は現在の回転位置が保持可能になっており、位置ずれを
防止可能になっている。Ｙ軸ボールネジ３８が回転する
とＹパイプ３６により連結された両Ｙ軸移動体３４ａ、
３４ｂはＹ軸レール３２ａ、３２ｂ上をＹ軸方向へ移動
する。
【０００９】４０は駆動手段の一例であるＹ軸サーボモ
ータであり、Ｙ軸ボールネジ３８を回転させる。Ｙ軸サ
ーボモータ４０の回転数、回転方向、回転量を制御する
ことによりＹ軸ボールネジ３８の回転をコントロール可
能になっている。４２はＹロッドであり、Ｙパイプ３６
およびＹ軸移動体３４ａ、３４ｂを回転可能に貫挿して
いる。Ｙ軸移動体３４ａ、３４ｂから突出した両端には
Ｙ軸ピニオンギア４４ａ、４４ｂが固定され、それぞれ
Ｙ軸ラック３０ａ、３０ｂへ噛合している。なお、連結
体としてのＹパイプ３６を設けない場合、Ｙロッド４２
が連結体の役目をする。４６は運動体であり、Ｘパイプ
１８およびＹパイプ３６が内部で直交している。運動体
４６はＸパイプ１８およびＹパイプ３６上を移動可能に
なっており、上記Ｘ軸およびＹ軸方向の駆動機構におい
て、Ｘ軸サーボモータ２４および／またはＹ軸サーボモ
ータ４０が駆動されると、基台１０中空部分の平面内を
移動可能になっている。上記の構成によると（第２実施
例以下も同じ）、Ｘ軸ラック１２ａ、１２ｂとＸ軸ピニ
オンギア２８ａ、２８ｂ、Ｙ軸ラック３０ａ、３０ｂと
Ｙ軸ピニオンギア４４ａ、４４ｂの噛合は、Ｘロッド２
６、Ｙロッド４２に生じるトーション（捩じり剛性）に
よりバックラッシュが可及的に消滅させられるので、繰
り返し位置決め精度を比較的向上させることができる。
さらに、駆動系にＸ軸ボールネジ２０、Ｙ軸ボールネジ
３８を使用しているので位置決めの精度を格段に向上さ
せ得る。
ータであり、Ｙ軸ボールネジ３８を回転させる。Ｙ軸サ
ーボモータ４０の回転数、回転方向、回転量を制御する
ことによりＹ軸ボールネジ３８の回転をコントロール可
能になっている。４２はＹロッドであり、Ｙパイプ３６
およびＹ軸移動体３４ａ、３４ｂを回転可能に貫挿して
いる。Ｙ軸移動体３４ａ、３４ｂから突出した両端には
Ｙ軸ピニオンギア４４ａ、４４ｂが固定され、それぞれ
Ｙ軸ラック３０ａ、３０ｂへ噛合している。なお、連結
体としてのＹパイプ３６を設けない場合、Ｙロッド４２
が連結体の役目をする。４６は運動体であり、Ｘパイプ
１８およびＹパイプ３６が内部で直交している。運動体
４６はＸパイプ１８およびＹパイプ３６上を移動可能に
なっており、上記Ｘ軸およびＹ軸方向の駆動機構におい
て、Ｘ軸サーボモータ２４および／またはＹ軸サーボモ
ータ４０が駆動されると、基台１０中空部分の平面内を
移動可能になっている。上記の構成によると（第２実施
例以下も同じ）、Ｘ軸ラック１２ａ、１２ｂとＸ軸ピニ
オンギア２８ａ、２８ｂ、Ｙ軸ラック３０ａ、３０ｂと
Ｙ軸ピニオンギア４４ａ、４４ｂの噛合は、Ｘロッド２
６、Ｙロッド４２に生じるトーション（捩じり剛性）に
よりバックラッシュが可及的に消滅させられるので、繰
り返し位置決め精度を比較的向上させることができる。
さらに、駆動系にＸ軸ボールネジ２０、Ｙ軸ボールネジ
３８を使用しているので位置決めの精度を格段に向上さ
せ得る。
【００１０】（第２実施例）第２実施例について図２
（平面図）と共に説明する。なお、第１実施例と同一の
構成部材については第１実施例と同一の符号を付し説明
を省略する。５０は連結板であり、Ｙ軸移動体３４ａ、
３４ｂ同士を連結している。１本のＸ軸レール１４と、
Ｘ軸ボールネジ２０は連結板５０上に配設されている。
連結板５０はＹパイプ３６またはＹロッド４２と同様連
結体としての役目もする。また、Ｘ軸ボールネジ１４を
回転させるＸ軸サーボモータ２４はＹ軸移動体３４ａに
設けられている。Ｘ軸サーボモータ２４が可動部分に設
けられているが、従来の機構と比較すると、可動部分に
搭載されるモータは１個なので重量負荷は従来の半分に
抑制できる。運動体４６はＸ軸ボールネジ２０と螺合す
ると共に、Ｘ軸レール１４へ摺動可能に嵌合されてい
る。また、運動体４６には複数のロボットヘッド５２、
ワーク、工具等が取り付け可能になっている。
（平面図）と共に説明する。なお、第１実施例と同一の
構成部材については第１実施例と同一の符号を付し説明
を省略する。５０は連結板であり、Ｙ軸移動体３４ａ、
３４ｂ同士を連結している。１本のＸ軸レール１４と、
Ｘ軸ボールネジ２０は連結板５０上に配設されている。
連結板５０はＹパイプ３６またはＹロッド４２と同様連
結体としての役目もする。また、Ｘ軸ボールネジ１４を
回転させるＸ軸サーボモータ２４はＹ軸移動体３４ａに
設けられている。Ｘ軸サーボモータ２４が可動部分に設
けられているが、従来の機構と比較すると、可動部分に
搭載されるモータは１個なので重量負荷は従来の半分に
抑制できる。運動体４６はＸ軸ボールネジ２０と螺合す
ると共に、Ｘ軸レール１４へ摺動可能に嵌合されてい
る。また、運動体４６には複数のロボットヘッド５２、
ワーク、工具等が取り付け可能になっている。
【００１１】（第３実施例）第３実施例について図３
（平面図）と共に説明する。本実施例は基台１２０上に
第２実施例の運動機構を４個組み合わせた実施例であ
る。Ｘ軸ボールネジ１００は運動体１０２を搭載した連
結板１０４をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体１０６と
螺合し、運動体１０８を搭載した連結板１１０をＸ軸方
向へ移動させるＸ軸移動体１１２内は遊挿されている。
逆に、Ｘ軸ボールネジ１１４は運動体１０８を搭載した
連結板１１０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体１１６
と螺合し、運動体１０２を搭載した連結板１０４をＸ軸
方向へ移動させるＸ軸移動体１１８内は遊挿されてい
る。従って、運動体１０２、１０８のＸ軸方向の移動は
互いに独立して行うことができる。
（平面図）と共に説明する。本実施例は基台１２０上に
第２実施例の運動機構を４個組み合わせた実施例であ
る。Ｘ軸ボールネジ１００は運動体１０２を搭載した連
結板１０４をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体１０６と
螺合し、運動体１０８を搭載した連結板１１０をＸ軸方
向へ移動させるＸ軸移動体１１２内は遊挿されている。
逆に、Ｘ軸ボールネジ１１４は運動体１０８を搭載した
連結板１１０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体１１６
と螺合し、運動体１０２を搭載した連結板１０４をＸ軸
方向へ移動させるＸ軸移動体１１８内は遊挿されてい
る。従って、運動体１０２、１０８のＸ軸方向の移動は
互いに独立して行うことができる。
【００１２】一方、Ｙ軸ボールネジ１２２は運動体１２
４を搭載した連結板１２６をＹ軸方向へ移動させるＹ軸
移動体１２８と螺合し、運動体１３０を搭載した連結板
１３２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体１３４内は遊
挿されている。また、Ｙ軸ボールネジ１３６は運動体１
３０を搭載した連結板１３２をＹ軸方向へ移動させるＹ
軸移動体１３８と螺合し、運動体１２４を搭載した連結
板１２６をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体１４０内は
遊挿されている。従って、運動体１２４、１３０のＹ軸
方向の移動は互いに独立して行うことができる。上記の
構成により、４個の運動体１０２、１０８、１２４、１
３０は互いに独立してＸ−Ｙ方向へ移動可能になってい
る。
４を搭載した連結板１２６をＹ軸方向へ移動させるＹ軸
移動体１２８と螺合し、運動体１３０を搭載した連結板
１３２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体１３４内は遊
挿されている。また、Ｙ軸ボールネジ１３６は運動体１
３０を搭載した連結板１３２をＹ軸方向へ移動させるＹ
軸移動体１３８と螺合し、運動体１２４を搭載した連結
板１２６をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体１４０内は
遊挿されている。従って、運動体１２４、１３０のＹ軸
方向の移動は互いに独立して行うことができる。上記の
構成により、４個の運動体１０２、１０８、１２４、１
３０は互いに独立してＸ−Ｙ方向へ移動可能になってい
る。
【００１３】（第４実施例）第４実施例について図４
（平面図）と共に説明する。なお、第１実施例と同一の
構成部材については第１実施例と同一の符号を付し説明
を省略する。Ｙ軸ピニオンギア４４ａ、４４ｂは、Ｙロ
ッド４２を介してＹ軸移動体３４ａ、３４ｂの外側面に
それぞれ回転可能に突設され、Ｙ軸ラック３０ａ、３０
ｂに噛合している。Ｙ軸移動体３４ａ、３４ｂ同士は、
連結体として中空のボールネジスプライン（ＢＳ）軸１
５０によって連結されている。ＢＳ軸１５０は外周面に
螺旋状のボールネジ溝１５２と、ボールネジ溝１５２を
横切り、軸線方向へ延びるスプライン溝１５４が複数本
刻設されている。Ｙロッド４２はＢＳ軸１５０の中空部
分に遊挿されている。運動体４６はＢＳ軸１５０に螺合
および嵌合し、複数のロボットヘッド５２等が取り付け
可能になっている。運動体４６の構造について図５と共
に説明する。図５において、１５６はボールネジナット
であり、ＢＳ軸１５０に外嵌し、多数の鋼球（不図示）
を介してボールネジ溝１５２に螺合すると共に、ＢＳ軸
１５０に対し回動自在になっている。ボールネジナット
１５６の外周面とハウジング１５８内面との間はボール
１６０を介してボールベアリングが形成されている。ボ
ールネジナット１５６の外側端面にはタイミングプーリ
１６２が固定されており、運動体４６に搭載されている
サーボモータ１６４の回転力がタイミングベルト１６６
を介してタイミングプーリ１６２およびボールネジナッ
ト１５６へ伝達可能になっている。
（平面図）と共に説明する。なお、第１実施例と同一の
構成部材については第１実施例と同一の符号を付し説明
を省略する。Ｙ軸ピニオンギア４４ａ、４４ｂは、Ｙロ
ッド４２を介してＹ軸移動体３４ａ、３４ｂの外側面に
それぞれ回転可能に突設され、Ｙ軸ラック３０ａ、３０
ｂに噛合している。Ｙ軸移動体３４ａ、３４ｂ同士は、
連結体として中空のボールネジスプライン（ＢＳ）軸１
５０によって連結されている。ＢＳ軸１５０は外周面に
螺旋状のボールネジ溝１５２と、ボールネジ溝１５２を
横切り、軸線方向へ延びるスプライン溝１５４が複数本
刻設されている。Ｙロッド４２はＢＳ軸１５０の中空部
分に遊挿されている。運動体４６はＢＳ軸１５０に螺合
および嵌合し、複数のロボットヘッド５２等が取り付け
可能になっている。運動体４６の構造について図５と共
に説明する。図５において、１５６はボールネジナット
であり、ＢＳ軸１５０に外嵌し、多数の鋼球（不図示）
を介してボールネジ溝１５２に螺合すると共に、ＢＳ軸
１５０に対し回動自在になっている。ボールネジナット
１５６の外周面とハウジング１５８内面との間はボール
１６０を介してボールベアリングが形成されている。ボ
ールネジナット１５６の外側端面にはタイミングプーリ
１６２が固定されており、運動体４６に搭載されている
サーボモータ１６４の回転力がタイミングベルト１６６
を介してタイミングプーリ１６２およびボールネジナッ
ト１５６へ伝達可能になっている。
【００１４】１６８はスプライン筒であり、ＢＳ軸１５
０に外嵌し、スプライン溝１５４に嵌合すると共に、Ｂ
Ｓ軸１５０に対し回動自在になっている。。スプライン
筒１６８の外周面とハウジング１５８内面との間はボー
ル１７０を介してボールベアリングが形成されている。
スプライン筒１６８の外側端面にはタイミングプーリ１
７２が固定されており、運動体４６に搭載されているサ
ーボモータ１７４の回転力がタイミングベルト１７６を
介してタイミングプーリ１７２およびスプライン筒１６
８へ伝達可能になっている。このＢＳ軸１５０と運動体
４６の基本的構成（以下、ＢＳ運動機構と記す）は公知
のボールネジ・スプライン装置（例えば特開平１−２２
９１６０号公報参照）であるが、本実施例においてはボ
ールネジ・スプライン装置として使用するのではなく、
ＢＳ軸１５０の両端を回転不能にＹ軸移動体３４ａ、３
４ｂへ固定することにより、運動体４６をＢＳ軸１５０
に沿ってＸ軸方向へ移動可能、かつＢＳ軸１５０を中心
として回動可能にした。すなわち、ボールネジナット１
５６のみが回転する場合、運動体４６はＢＳ軸１５０に
沿って移動する。ボールネジナット１５６とスプライン
筒１６８が回転する場合、運動体４６はＢＳ軸１５０を
中心に回動する。さらに、スプライン筒１６８のみが回
転す場合、運動体４６は直線運動と回転運動の合成運動
を行う。
０に外嵌し、スプライン溝１５４に嵌合すると共に、Ｂ
Ｓ軸１５０に対し回動自在になっている。。スプライン
筒１６８の外周面とハウジング１５８内面との間はボー
ル１７０を介してボールベアリングが形成されている。
スプライン筒１６８の外側端面にはタイミングプーリ１
７２が固定されており、運動体４６に搭載されているサ
ーボモータ１７４の回転力がタイミングベルト１７６を
介してタイミングプーリ１７２およびスプライン筒１６
８へ伝達可能になっている。このＢＳ軸１５０と運動体
４６の基本的構成（以下、ＢＳ運動機構と記す）は公知
のボールネジ・スプライン装置（例えば特開平１−２２
９１６０号公報参照）であるが、本実施例においてはボ
ールネジ・スプライン装置として使用するのではなく、
ＢＳ軸１５０の両端を回転不能にＹ軸移動体３４ａ、３
４ｂへ固定することにより、運動体４６をＢＳ軸１５０
に沿ってＸ軸方向へ移動可能、かつＢＳ軸１５０を中心
として回動可能にした。すなわち、ボールネジナット１
５６のみが回転する場合、運動体４６はＢＳ軸１５０に
沿って移動する。ボールネジナット１５６とスプライン
筒１６８が回転する場合、運動体４６はＢＳ軸１５０を
中心に回動する。さらに、スプライン筒１６８のみが回
転す場合、運動体４６は直線運動と回転運動の合成運動
を行う。
【００１５】なお、２個のモータ１６４、１７４を運動
体４６に搭載しているが、適宜なクラッチ（例えば特願
平２−３７８４６号参照）を採用すれば１個のモータで
作動させることができる。さらに、運動体４６の回動量
が少ない場合はスプライン筒１６８の回転はモータでは
なくキックシリンダ等で行ってもよい。本実施例におい
て、運動体４６のＹ軸方向の移動は先行実施例と同様、
Ｙ軸ボールネジ３８の駆動により、一方、運動体４６の
Ｘ軸方向の移動はＢＳ運動機構による。運動体４６がＢ
Ｓ軸１５０を中心として回動可能なのでロボットヘッド
５２等の角度を変化させることが可能となる。本実施例
において、ＢＳ機構を駆動させるモータ１６４、１７４
が運動体４６に設けられている。従って、その分重量負
荷が大きくなってしまうが、運動体４６の回動機能が不
要であれば、スプライン筒１６８を回転させる必要がな
いのでモータが１個で済み、第２実施例と同様、従来の
機構と比較すると、可動部分に搭載されるモータは１個
なので重量負荷は従来の半分に抑制できる。モータの代
わりにキックシリンダを使用すれば更に重量負荷を軽減
可能となる。なお、この応用として、１本のＢＳ軸１５
０に複数の運動体４６を組み合わせてもよい。
体４６に搭載しているが、適宜なクラッチ（例えば特願
平２−３７８４６号参照）を採用すれば１個のモータで
作動させることができる。さらに、運動体４６の回動量
が少ない場合はスプライン筒１６８の回転はモータでは
なくキックシリンダ等で行ってもよい。本実施例におい
て、運動体４６のＹ軸方向の移動は先行実施例と同様、
Ｙ軸ボールネジ３８の駆動により、一方、運動体４６の
Ｘ軸方向の移動はＢＳ運動機構による。運動体４６がＢ
Ｓ軸１５０を中心として回動可能なのでロボットヘッド
５２等の角度を変化させることが可能となる。本実施例
において、ＢＳ機構を駆動させるモータ１６４、１７４
が運動体４６に設けられている。従って、その分重量負
荷が大きくなってしまうが、運動体４６の回動機能が不
要であれば、スプライン筒１６８を回転させる必要がな
いのでモータが１個で済み、第２実施例と同様、従来の
機構と比較すると、可動部分に搭載されるモータは１個
なので重量負荷は従来の半分に抑制できる。モータの代
わりにキックシリンダを使用すれば更に重量負荷を軽減
可能となる。なお、この応用として、１本のＢＳ軸１５
０に複数の運動体４６を組み合わせてもよい。
【００１６】（第５実施例）第５実施例について図６
（平面図）と共に説明する。本実施例は基台２００上に
第４実施例の運動機構を４個組み合わせた実施例であ
る。Ｘ軸ボールネジ２０２は運動体２０４を搭載したＢ
Ｓ機構２０６をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体２０８
と螺合し、運動体２１０を搭載したＢＳ機構２１２をＸ
軸方向へ移動させるＸ軸移動体２１４内は遊挿されてい
る。逆に、Ｘ軸ボールネジ２１６は運動体２１０を搭載
したＢＳ機構２１２をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体
２１８と螺合し、運動体２０４を搭載したＢＳ機構２０
６をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体２２０内は遊挿さ
れている。従って、運動体２０４、２１０のＸ軸方向の
移動は互いに独立して行うことができる。
（平面図）と共に説明する。本実施例は基台２００上に
第４実施例の運動機構を４個組み合わせた実施例であ
る。Ｘ軸ボールネジ２０２は運動体２０４を搭載したＢ
Ｓ機構２０６をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体２０８
と螺合し、運動体２１０を搭載したＢＳ機構２１２をＸ
軸方向へ移動させるＸ軸移動体２１４内は遊挿されてい
る。逆に、Ｘ軸ボールネジ２１６は運動体２１０を搭載
したＢＳ機構２１２をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体
２１８と螺合し、運動体２０４を搭載したＢＳ機構２０
６をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動体２２０内は遊挿さ
れている。従って、運動体２０４、２１０のＸ軸方向の
移動は互いに独立して行うことができる。
【００１６】一方、Ｙ軸ボールネジ２２２は運動体２２
４を搭載したＢＳ機構２２６をＹ軸方向へ移動させるＹ
軸移動体２２８と螺合し、運動体２３０を搭載したＢＳ
機構２３２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体２３４内
は遊挿されている。また、Ｙ軸ボールネジ２３６は運動
体２３０を搭載したＢＳ機構２３２をＹ軸方向へ移動さ
せるＹ軸移動体２３８と螺合し、運動体２２４を搭載し
たＢＳ機構２２６をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体２
４０内は遊挿されている。従って、運動体２２４、２３
０のＹ軸方向の移動は互いに独立して行うことができ
る。上記の構成により、４個の運動体２０４、２１０、
２２４、２３０は互いに独立してＸ−Ｙ方向へ移動可能
になっている。以上、本発明の好適な実施例について種
々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるの
ではなく、例えば運動体の運動方向は２次元に限定され
ず、直線運動だけでもよいし、運動体に運動体の運動平
面と直角な方向へ移動可能な機構を設け、３次元運動機
構を構成してもよい等、発明の精神を逸脱しない範囲で
さらに多くの改変を施し得るのはもちろんである。
４を搭載したＢＳ機構２２６をＹ軸方向へ移動させるＹ
軸移動体２２８と螺合し、運動体２３０を搭載したＢＳ
機構２３２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体２３４内
は遊挿されている。また、Ｙ軸ボールネジ２３６は運動
体２３０を搭載したＢＳ機構２３２をＹ軸方向へ移動さ
せるＹ軸移動体２３８と螺合し、運動体２２４を搭載し
たＢＳ機構２２６をＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動体２
４０内は遊挿されている。従って、運動体２２４、２３
０のＹ軸方向の移動は互いに独立して行うことができ
る。上記の構成により、４個の運動体２０４、２１０、
２２４、２３０は互いに独立してＸ−Ｙ方向へ移動可能
になっている。以上、本発明の好適な実施例について種
々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるの
ではなく、例えば運動体の運動方向は２次元に限定され
ず、直線運動だけでもよいし、運動体に運動体の運動平
面と直角な方向へ移動可能な機構を設け、３次元運動機
構を構成してもよい等、発明の精神を逸脱しない範囲で
さらに多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００１７】
【発明の効果】本発明に係る運動機構を用いると、位置
決め精度はボールネジの精度に影響されるため、運動体
は高精度の位置決めが可能となる。また、ボールネジは
回転停止中に現在の回転位置が保持可能なので、停止中
において運動体の位置ずれを防止可能となるので、安定
した運用が可能となる。また、駆動手段はボールネジを
駆動するので、運動体等の可動部分に比較的重い駆動手
段を設けないので可動部分は軽量となり、運動体の高速
運動が可能となる等の著効を奏する。
決め精度はボールネジの精度に影響されるため、運動体
は高精度の位置決めが可能となる。また、ボールネジは
回転停止中に現在の回転位置が保持可能なので、停止中
において運動体の位置ずれを防止可能となるので、安定
した運用が可能となる。また、駆動手段はボールネジを
駆動するので、運動体等の可動部分に比較的重い駆動手
段を設けないので可動部分は軽量となり、運動体の高速
運動が可能となる等の著効を奏する。
【図１】本発明に係る運動機構の第１実施例を示した平
面図。
面図。
【図２】第２実施例を示した平面図。
【図３】第３実施例を示した平面図。
【図４】第４実施例を示した平面図。
【図５】第４実施例の運動体の構造を示した部分断面
図。
図。
【図６】第５実施例を示した平面図。
１２ａ、１２ｂ Ｘ軸ラック １６ａ、１６ｂ Ｘ軸移動体 １８ Ｘロッド ２０ Ｘ軸ボールネジ ２４ Ｘ軸サーボモータ ２８ａ、２８ｂ Ｘ軸ピニオンギア ３０ａ、３０ｂ Ｙ軸ラック ３４ａ、３４ｂ Ｙ軸移動体 ３６ Ｙロッド ３８ Ｙ軸ボールネジ ４０ Ｙ軸サーボモータ ４４ａ、４４ｂ Ｙ軸ピニオンギア ４６ 運動体 ５０ 連結板 １５０ ＢＳ軸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 運動体と、 平行に配設された１対のラックと、 該１対のラックの長さ方向へ、ラックと平行に移動可能
な１対の移動体と、 前記運動体が取り付けられると共に、両端が前記移動体
へそれぞれ連結された連結体と、 前記１対の移動体へそれぞれ回転可能に設けられると共
に、前記１対のラックへそれぞれ噛合する１対のピニオ
ンギアと、 前記ラックと平行、かつ軸線を中心として回転可能に配
設され、少なくとも一方の前記移動体に螺合され、回転
が停止した際には現在の回転位置を保持可能なボールネ
ジと、 前記ボールネジを回転させるための駆動手段とを具備す
ることを特徴とする運動機構。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3208679A JPH0825150B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 運動機構 |
| DE4224032A DE4224032C2 (de) | 1991-07-25 | 1992-07-21 | Antriebssystem |
| US07/916,681 US5311790A (en) | 1991-07-25 | 1992-07-22 | Drive system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3208679A JPH0825150B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 運動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531683A true JPH0531683A (ja) | 1993-02-09 |
| JPH0825150B2 JPH0825150B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=16560272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3208679A Expired - Fee Related JPH0825150B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 運動機構 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5311790A (ja) |
| JP (1) | JPH0825150B2 (ja) |
| DE (1) | DE4224032C2 (ja) |
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