JPH068854U

JPH068854U - 二次元運動装置

Info

Publication number: JPH068854U
Application number: JP4804192U
Authority: JP
Inventors: 宜孝有馬
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】各部のたわみを抑えＺ軸方向の位置決め精度
の向上を図る。【構成】Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材９Ａ，９
Ｂに両端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材１５
と、Ｙ軸方向に延伸したＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂ
に両端部を移動自在に支持されたＹ方向可動部材１９
と、上記Ｘ方向可動部材１５及びＹ方向可動部材１９に
支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のスライダ２１と
を備えてなる二次元運動装置１にして、前記Ｘ軸ガイド
部材９Ａ，９Ｂ及びＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂを支
承する支持部材２０を設けてなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、スライダがＸ軸及びＹ軸方向へ移動する二次元運動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

スライダがＸ軸及びＹ軸方向へ移動する二次元運動装置の先行例としては、例えば特開平１−３０３３５９号公報（以下単に先行例と称す）に記載のごとき構成のものがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

先行例のごとき従来の構成においては、互いに平行に設けたＸ軸方向のボールネジに移動自在に螺合したナット部材によってＸ方向可動部材の両端部を支持しており、またＹ軸方向の互いに平行なボールネジに移動自在に螺合したナット部材によってＹ方向可動部材の両端部を支持している。そして、上記Ｘ方向可動部材とＹ方向可動部材とによってスライダをＸ軸，Ｙ軸方向へ移動する構成である。

【０００４】上記従来の構成においては、スライダのストロークが２倍，３倍となった場合、Ｘ軸ボールネジ及びＹ軸方向のボールネジと、スライダを移動自在に支承したＸ方向可動部材及びＹ方向可動部材の長さが長くなり、自重でたわみスライダの動きが円滑にならなくなる。そして、スライダに設けたＺ軸の垂直方向の位置変化が大きくなり、Ｚ軸の位置決めがばらつき、位置決め精度を確保できないという問題があった。

【０００５】また、前記従来の構成においては、互いに平行に設けたボールネジを用いる構成であるので、高価なボールネジを多く使用することとなり、高価なものとなる。さらに、平行に設けたボールネジを同期回転させるためにベベルギア等を使用するので、それだけ構成が複雑化するという問題がある。

【０００６】この考案の目的は、上記問題点を改善するため、各部のたわみを抑えＺ軸方向の位置決め精度の向上を図ると共に、コストの低減を図った二次元運動装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案は、Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材と、Ｙ軸方向に延伸したＹ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持されたＹ方向可動部材と、上記Ｘ方向可動部材及びＹ方向可動部材に支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のスライダとを備えてなる二次元運動装置にして、前記Ｘ軸ガイド部材及びＹ軸ガイド部材を支承する支持部材を設けて二次元運動装置を構成した。

【０００８】また、この考案は、Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材と、Ｙ軸方向に延伸したＹ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持されたＹ方向可動部材と、上記Ｘ方向可動部材及びＹ方向可動部材に支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のスライダとを備えてなる二次元運動装置にして、前記Ｘ方向可動部材とＹ方向可動部材とを、それぞそれ複数本平行して設けて二次元運動装置を構成した。

【０００９】さらに、この考案は、Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材と、Ｙ軸方向に延伸したＹ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持されたＹ方向可動部材と、上記Ｘ方向可動部材及びＹ方向可動部材に支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のスライダとを備えてなる二次元運動装置にして、前記Ｘ軸ガイド部材およびＹ軸ガイド部材に係合し移動自在な前記Ｘ方向可動部材およびＹ方向可動部材を支持した可動ブロックに、直線方向にのみ摺動自在な軸受部材を設けて二次元運動装置を構成した。

【００１０】

【作用】

この考案の二次元運動装置を採用することにより、Ｘ軸ガイド部材及びＹ軸ガイド部材のたわみを防ぐために、Ｘ軸ガイド部材及びＹ軸ガイド部材を支承する支持部材を設けてある。または、Ｘ方向可動部材とＹ方向可動部材は、それぞれ平行した複数本で構成されている。このため、スライダのＺ軸方向のたわみは抑えられ、Ｚ軸方向の位置決め精度は向上される。

【００１１】また、Ｘ軸ガイド部材およびＹ軸ガイド部材に係合し移動自在なスライダを装着したＸ方向可動部材とＹ方向可動部材の両端部を支持した可動ブロックに、直線方向にのみ摺動できる軸受部材を装着してある。このため、Ｘ方向可動部材とＹ方向可動部材の両端部は固定され、スライダに負荷が加わった時、両端固定梁となりＸ方向可動部材およびＹ方向可動部材のたわみ量は微量となり、スライダのＺ軸方向のたわみが抑えられる。

【００１２】

【実施例】

図１を参照するに、本実施例に係る二次元運動装置１は、複数の支柱３の上部に四角の環状のベース５を備えている。上記ベース５上の各角部にはそれぞれ支持ブロック７が取付けてあり、各支持ブロック７には、Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂの両端部が支持されていると共に、Ｙ軸方向に延伸したＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂの両端部が支持されている。上記Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９ＢとＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂは、図１より明らかなように上下に高さを異にして設けてある。

【００１３】前記各Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂにはそれぞれ可動ブロック１３Ａ，１３Ｂが移動可能に支持されており、この各可動ブロック１３Ａ，１３Ｂには、Ｙ軸方向に延伸した複数本のＸ方向可動部材１５の両端部が支持されている。

【００１４】また、前記各Ｙ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂにはそれぞれ可動ブロック１７Ａ，１７Ｂが移動可能に支持されており、この各可動ブロック１７Ａ，１７ＢにはＸ軸方向に延伸した複数本のＹ方向可動部材１９の両端部が支持されている。そして、前記各Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂと各Ｙ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂにはたわみを防ぐための支持部材２０が前記ベース５上に設けられている。

【００１５】前記Ｘ方向可動部材１５とＹ方向可動部材１９は互いに立体交差しており、この立体交差の部分には、前記Ｘ方向可動部材１５に対してＹ軸方向へ移動可能に支持され、かつＹ方向可動部材１９に対してＸ軸方向へ移動可能に支持されたスライダ２１が設けられている。このスライダ２１には、本実施例においては、例えばロボットハンドのごとき適宜のハンド装置２２が上下動可能に装着されている。

【００１６】前記スライダ２１をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動し位置決めするために、適宜の固定位置、本実施例においては支持ブロック７上に装着した第１のサーボモータＭ１によって水平に揺動される第１リンク２３が設けてある。この第１リンク２３の支持位置は前記支持ブロック７上に限ることなく、例えばベース５の外側に別の支持部を設けて、この支持部にて支持する構成としても良いものである。

【００１７】また、前記スライダ２１には、図２に示すように、第２のサーボモータＭ２が装着してあると共に第２リンク２５の基部が固定軸２７を介して水平に揺動自在に支持されている。この第２リンク２５と上記第２サーボモータＭ２に連結した減速機２９の出力軸３１はボルト等を介して一体的に連結してある。

【００１８】そして、前記第１リンク２３の先端部と第２リンク２５の先端部はヒンジピン３３を介して枢支連結してある。

【００１９】上記構成により、第２サーボモータＭ２を固定した状態において、第１サーボモータＭ１を駆動して第１リンク２３を駆動すると、第１リンク２３の先端部はＸ軸方向及びＹ軸方向に変位する。この第１リンク２３の先端部のＸ，Ｙ軸方向への変位は、Ｘ方向可動部材１５がＸ軸方向へ移動し、かつＹ方向可動部材１９がＹ軸方向へ移動することによって吸収される。そして、スライダ２１は、上記Ｘ方向可動部材１５とＹ方向可動部材１９との立体交差位置が変位することにより、その変位に応じてＸ，Ｙ軸方向へ移動することとなる。

【００２０】同様に、第１サーボモータＭ１を固定した状態において第２サーボモータＭ２を駆動すると、第２リンク２５が固定軸２７を中心として先端側を水平に揺動する傾向になる。しかし、第２リンク２５の先端部は第１リンク２５の先端部に枢支連結してあるので、第２リンク２５はヒンジピン３３を中心として固定軸２７側が相対的に揺動されることとなる。

【００２１】すなわち第２サーボモータＭ２を駆動することによってスライダ２１をＸ，Ｙ軸方向へ変位せしめることができるものである。

【００２２】したがって、前記第１，第２のサーボモータＭ１，Ｍ２を適宜に制御駆動することにより、広範囲に亘ってスライダ２１をＸ，Ｙ軸方向へ移動し位置決めすることができる。

【００２３】前記Ｘ軸カイド部材９Ａ，９ＢとＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂのたわみを防ぐための支持部材２０について更に詳細に説明する。

【００２４】図３及び図４を参照するに、支柱３上に設けたベース５には支持ブロック７が立設されていて、この支持ブロック７の間にＸ軸ガイド部材９Ａ，９ＢとＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂが装着されている。そして、Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９ＢにはＸ方向可動部材１５を装着した可動ブロック１３Ａ，１３ＢがＸ軸方向へ移動自在に設けられ、また、図示を省略してあるが、Ｙ軸ガイド部材１１Ａ，１１ＢにもＹ方向可動部材１９を装着した可動ブロック１７Ａ，１７ＢがＹ軸方向へ移動自在に設けられている。

【００２５】前記可動ブロック１３Ａ，１３Ｂあるいは１７Ａ，１７Ｂには、例えばボールブッシュ３５が装着されていて、このボール軸受３５を固定する回り止め板３７が締結部材により取り付けられている。そして、このボール軸受３５を介して可動ブロック１３Ａ，１３Ｂあるいは１７Ａ，１７ＢはＸ軸ガイド部材９Ａ，９ＢあるいはＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂ上を円滑にＸ軸方向あるいはＹ軸方向へ移動自在となっている。

【００２６】前記Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９ＢあるいはＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂとベース５との間には、複数の支持部材２０が設けられている。すなわち、この支持部材２０は柱状をなし、ベース５にボルト３９により固着され、支持部材２０とＸ軸ガイド部材９Ａ，９ＢあるいはＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂとの間は円弧面４１にて密着されてボルト４３にて連結されている。なお、支持部材２０とＸ軸ガイド部材９Ａ，９ＢあるいはＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂとの間を円弧面４１にて密着させたが、図５に示されているごとく、支持部材２０にＶ形状のＶ溝４５も設けて密着することも可能である。

【００２７】上記構成により、二次元運動装置１のストロークが長くなった時、Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ、Ｙ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂの長さが長くなっても、複数本の支持部材２０で支承されているため、Ｘ，Ｙ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ，１１Ａ，１１Ｂは自重によりたわみはなく、円滑な移動ができると共に、Ｚ軸の位置決め精度の向上を図ることができる。

【００２８】図６及び図７には、支持部材２０の他の実施例を示してある。

【００２９】図６を参照するに、ベース５上に支持部材２０としてのブロック４７を設け、このブロック４７上にＸ軸方向及びＹ軸方向へ延伸したＸ軸，Ｙ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ，１１Ａ，１１Ｂとしてのレール４９を設けてある。一方、可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂの裏面にブラケット５１が固着され、このブラケット５１に軸５３を介して車輪５５が回転自在に設けられ、この車輪５５が前記レール４９上を回転しながらＸ，Ｙ軸方向へ可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂは移動されることとなる。

【００３０】而して、可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂはたわむことなく、その効果は第１の実施例と同様な効果を発揮することができる。

【００３１】また、図７に示す実施例は、図６で示した実施例の車輪５５に代えて、リニアモーションベアリングを設けたものである。すなわち、ベース５上に支持部材２０としてのブロック４７を設け、このブロック４７上にＸ軸方向及びＹ軸方向へ延伸したＸ軸，Ｙ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ，１１Ａ，１１Ｂとしてのレール５７を設けてある。一方、可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂの裏面にリニアモーションベアリング５９を内装するブラケット６１が設けてあり、このリニアモーションベアリング５９を介してＸ，Ｙ軸方向へ可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂは移動されることになる。

【００３２】而して、可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂはたわむことなく、その効果は第１の実施例と同様な効果を発揮することができる。

【００３３】図８に示されている実施例は、スライダ２１のたわみを防止する手段を示してある。すなわち、可動ブラケット１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂに両端を支持され、スライダ２１が移動自在となるＸ軸可動部材１５とＹ軸可動部材１９を複数本（本実施例では２本）平行に設けてある。

【００３４】而して、Ｘ，Ｙ軸の可動部材１５，１９の強度は向上し、スライダ２１に影響するＸ，Ｙ軸可動部材１５，１９のたわみを抑えることができ、スライダ２１に設けたＺ軸のＺ軸方向の位置決め精度を向上させることができる。

【００３５】前記Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９ＢとＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１ＢおよびこのＸ軸，Ｙ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ，１１Ａ，１１Ｂに係合しＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在な可動ブロック１３Ａ，１３Ｂと１７Ａ，１７Ｂについて更に詳細に説明する。

【００３６】図９および図１０を参照するに、Ｘ軸ガイド部材９Ａ，９ＢとＹ軸ガイド部材１１Ａ，１１Ｂは、スプラインシャフトで構成され、Ｘ軸，Ｙ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ，１１Ａ，１１Ｂのスプラインシャフトに係合するボール軸受３５が、可動ブロック１３Ａ，１３Ｂと１７Ａ，１７Ｂにキー４９を介して装着されている。なお、ボール軸受３５については、市販品を採用しているので詳細な構成の説明を省略するが、スプラインシャフトのスプライン溝に係合した複数個のボール５１が無端状の溝を形状した保持器５３内に装着され、この保持器５３は外筒５５内に保持されている。なお、符号５７はゴムシールであり、符号５９は油穴である。

【００３７】上記構成により、可動ブロック１３Ａ，１３Ｂと１７Ａ，１７Ｂに装着された軸受部材としてのボール軸受３５はスプラインシャフトであるＸ軸，Ｙ軸ガイド部材９Ａ，９Ｂ，１１Ａ，１１Ｂに係合して、可動ブロック１３Ａ，１３ＢはＸ軸方向へ移動自在となり、可動ブロック１７Ａ，１７ＢはＹ軸方向へ移動自在となる。なお、ボール軸受３５は図１０に示されているごとく、回転できない構成であり直線方向のみ移動自在となっている。

【００３８】このため、図１に示されているごとく可動ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１７Ａ，１７Ｂに両端を支持されたＸ方向可動部材１５とＹ方向可動部材１９は回転がかからないから回転モーメントを支持できる両端固定梁とみなすことができる。

【００３９】而して、Ｘ方向可動部材１５とＹ方向可動部材１９に支持されたスライダ２１およびこのスライダ２１に設けられたＺ軸であるハンド装置２２のたわみ量は、スライダ２１が４方向で支持されていると共に回転モーメントを支持できているので通常の両端固定梁の１／２のたわみとなる。

【００４０】 δ_max＝１／２・（ＷＬ³／１９２ＥＩ）＝１／１２８・（ＷＬ³／３ＥＩ）となる。δ_max＝最大たわみ量、Ｗ＝Ｚ軸にかかる負荷、Ｌ＝支点間距離。

【００４１】すなわち、従来のボールブッシュガイドを用いた場合は、両端支持梁となり、たわみ量δ_maxは、 δ_max＝ＷＬ³／４８ＥＩ＝１／１６・（ＷＬ³／３ＥＩ）となる。したがってこの実施例の両端固定梁は従来の両端支持梁と比べると、４倍のたわみ量が小さい。

【００４２】更にカンチレバータイプのロボットを用いた時のたわみ量と比べると、片持梁のたわみ量δは、δ＝ＷＬ³／３ＥＩであり、本実施例のたわみ量はカンチレバータイプのロボットの１２８倍小さくなる。このことは、１２８倍の可搬重量があるということにつながる。

【００４３】上述したごとき構成により、両端固定の支持方式としたことにより、簡単な構成でコストを低減すると共に剛性の向上を図り、Ｚ軸のたわみを抑えＺ軸の位置決め精度の向上を図ることができる。

【００４４】なお、この考案は、前述した各実施例に限定されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で実施し得るものである。例えば、ベース５は一体形でも分割形でも良く適宜補強材を組合せることも可能である。

【００４５】

【考案の効果】

以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この考案によれば、実用新案登録請求の範囲に記載されたとおりの構成であるから、Ｘ軸，Ｙ軸ガイド部材を支承する支持部材を設けたり、あるいは、Ｘ，Ｙ方向可動部材を複数本平行して設けスライダを支持したり、さらにＸ軸，Ｙ軸ガイド部材をスプラインシャフトにすることにより、Ｘ軸，Ｙ軸ガイド部材及びＸ，Ｙ方向可動部材の自重によりたわみを抑え、Ｚ軸方向の位置決め精度の向上を図ることができる。しかも、簡単な構成であるからコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る装置を示す斜視説明図で
ある。

【図２】スライダ部分の断面説明図である。

【図３】図１におけるIII 矢視部の拡大側面図である。

【図４】図３におけるIV−IV線に沿った拡大断面図であ
る。

【図５】他の実施例を示す支持部材の断面説明図であ
る。

【図６】他の実施例を示す支持部材の断面説明図であ
る。

【図７】他の実施例を示す支持部材の断面説明図であ
る。

【図８】スライダを支承するＸ，Ｙ方向可動部材を示す
平面説明図である。

【図９】軸受部材であるボール軸受の断面説明図であ
る。

【図１０】図９におけるＸ線に沿った断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１二次元運動装置９Ａ，９ＢＸ軸ガイド部材１１Ａ，１１ＢＹ軸ガイド部材１５Ｘ方向可動部材１９Ｙ方向可動部材２０支持部材２１スライダ３５ボール軸受（軸受部材）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材に両
端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材と、Ｙ軸方
向に延伸したＹ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持
されたＹ方向可動部材と、上記Ｘ方向可動部材及びＹ方
向可動部材に支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のス
ライダとを備えてなる二次元運動装置にして、前記Ｘ軸
ガイド部材及びＹ軸ガイド部材を支承する支持部材を設
けてなることを特徴とする二次元運動装置。
【請求項２】Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材に両
端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材と、Ｙ軸方
向に延伸したＹ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持
されたＹ方向可動部材と、上記Ｘ方向可動部材及びＹ方
向可動部材に支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のス
ライダとを備えてなる二次元運動装置にして、前記Ｘ方
向可動部材とＹ方向可動部材とを、それぞれ複数本平行
して設けてなることを特徴とする二次元運動装置。
【請求項３】Ｘ軸方向に延伸したＸ軸ガイド部材に両
端部を移動自在に支持されたＸ方向可動部材と、Ｙ軸方
向に延伸したＹ軸ガイド部材に両端部を移動自在に支持
されたＹ方向可動部材と、上記Ｘ方向可動部材及びＹ方
向可動部材に支持されてＸ軸，Ｙ軸方向へ移動自在のス
ライダとを備えてなる二次元運動装置にして、前記Ｘ軸
ガイド部材およびＹ軸ガイド部材に係合し移動自在な前
記Ｘ方向可動部材およびＹ方向可動部材を支持した可動
ブロックに、直線方向にのみ摺動自在な軸受部材を設け
てなることを特徴とする二次元運動装置。