JP2000161457A

JP2000161457A - 直進／回転機構

Info

Publication number: JP2000161457A
Application number: JP10340795A
Authority: JP
Inventors: Shunji Takaoka; 俊志高岡; Motonori Inagaki; 元紀稲垣; Nobukimi Gunke; 伸公郡家; Hiroshi Nakagawa; 洋中川
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単で且つ薄型であり、さらに、直進
と回転の駆動が１つのメカニズムで構成でき、信号系統
も簡単な直進／回転機構を提供する。【解決手段】モータ21と共に回転するボールネジ23の
回転によってラック27がＹ方向に直線駆動するように構
成されている。対称位置に配置されているラック37も同
様に構成されている。ラック27とラック37の間にはピニ
オンギア39が噛み合わされている。モータ21とモータ31
を同方向で等速回転すると、ラック27、37が同方向に同
じ速度で移動し、ピニオンギア39は回転を停止してＹ方
向に直進駆動する。モータ21とモータ31の速度を変える
と、ラック27とラック37に速度差が生じピニオンギア39
が回転／直進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送物体を直進及
び回転移動させる搬送装置などに供する直進／回転機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】直進／回転機構は、物体を直線方向に移
動したり回転したりする装置に組み込まれている。例え
ば、工場などの天井に取り付けられて、搬送物体を直進
方向に往復移動させたり回転移動させたりするクレーン
などの天井搬送装置、いわゆるＯＨＴ（オーバヘッドホ
イストトランスポート）などに組み込まれている。この
ＯＨＴは、図４に斜視図を示すような構造になってお
り、レールに沿って走行する走行機構１５の下部に搬送
機構が取り付けられている。この搬送機構は、図に表示
されない直進／回転機構の駆動によって、テーブル１７
が図の矢印のように直進方向に往復移動したり回転移動
したりする。これによって、テーブル１７の下部に取り
付けられた物体保持装置１９に保持された物体を直進及
び回転移動させることが出来る。

【０００３】このようなテーブルを直進及び回転駆動さ
せるための、従来の直進／回転機構は図６のような構造
になっている。すなわち、この直進／回転機構は、モー
タ１の回転軸に直結してボールネジ３が延びており、こ
のボールネジ３にはスライド部材５が螺合されている。
さらに、このスライド部材５の下部端面にはスライドテ
ーブル７が係止されている。なお、係止構造はスライド
テーブル７の面方向の回転駆動を阻害しないように工夫
されている。このような直進機構の構成により、ボール
ネジ３の軸方向を螺動するスライド部材５に伴って、ス
ライドテーブル７が自在に直進駆動できるようになって
いる。

【０００４】また、ボールネジ３の上部位置であって、
スライド部材５の移動を邪魔しない位置に、ボールネジ
３と平行するように、モータ９とこのモータ９の回転軸
に直結して延びているウォーム１１とが配置されてい
る。一方、ウォームホイール１３にはその円周にウォー
ムギアが形成されており、ウォーム１１と螺合されて回
転自在に取り付けられている。また、このウォームホイ
ール１３の下部端面にはスライドテーブル７が係止され
ている。なお、この係止構造はスライドテーブル７の直
進方向への移動を妨げないように工夫されている。この
ような回転機構の構成により、ウォームホイール１３の
回転に伴ってスライドテーブル７が自在に面方向に回転
駆動できるようになっている。

【０００５】今、モータ１を回転させると、ボールネジ
３の回転によってスライド部材５がボールネジ３に沿っ
て移動するので、スライド部材５に係止されたスライド
テーブル７は図の矢印の方向に直進駆動する。勿論、移
動方向を変えるにはモータ１の回転方向を変えることに
よって行う。次に、モータ９を回転させると、ウォーム
１１の回転によってウォームホイール１３が回転するの
で、このウォームホイール１３に係止されたスライドテ
ーブル７が面方向に回転駆動する。このとき、回転方向
を変えるにはモータ９の回転方向を変えればよい。この
ようにして、スライドテーブル７を自在に直進及び回転
駆動することが出来る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような直進／回転機構は、直進機構と回転機構は別々の
アクチュエータで構成されており、構造上、それぞれの
機構を上下の位置に配置しなければならない。このた
め、直進／回転機構の組立高さが高くなってしまう。さ
らに、直進機構と回転機構の２つのアクチュエータを用
いるために、全体構造も大きくなり、且つコストも高く
なってしまう。また、直進機構の駆動メカニズムと回転
機構の駆動メカニズムが別々に構成されているため、機
構全体の駆動効率も悪い。さらに、直進駆動用のモータ
と回転駆動用のモータには別々の信号を供給しなければ
ならず、信号線系統が複雑になってしまうなどの問題が
ある。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、構造が簡単で且つ薄型であり、さら
に、直進と回転の駆動が１つのメカニズムで構成でき、
信号系統も簡単な直進／回転機構を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る直進／回
転機構は、アクチュエータの駆動によって、スライドテ
ーブルに直進駆動と回転駆動とをさせる機構を備えた直
進／回転機構であって、スライドテーブルに固着されて
おり、且つ直進と回転が自在に出来るように配置された
円形の回転台と、この回転台の中心に対して対称位置の
円周上の接線に平行に配置され、回転台に駆動力を伝達
する一対の直進駆動手段と、一対の直進駆動手段の各々
に直進駆動力を供給し、且つ直進駆動速度を可変させる
駆動力供給手段とを備えている。そして、一対の直進駆
動手段の直進駆動速度と方向が等しいときは、回転台は
回転を停止して直進駆動手段と共に直進方向に移動し、
一対の直進駆動手段の直進駆動速度が異なるときは、回
転台は回転／直進駆動を行うことを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る直進／回転機構は、請求項
１の直進／回転機構において、回転台がピニオンギアで
あり、一対の直進駆動手段がピニオンギアに駆動力を伝
達する一対のラックであり、駆動力供給手段が、一対の
ラックに対して、回転力に基づく直進駆動力を供給する
と共に、回転速度を可変して、ラックの直進駆動速度を
可変させるモータであることを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る直進／回転機構は、請求項
１の直進／回転機構において、回転台がピニオンギアで
あり、一対の直進駆動手段がピニオンギアに駆動力を伝
達する一対のラックであり、駆動力供給手段が、一対の
ラックに直進駆動力を供給し、且つラックの直進駆動速
度を可変させるリニアモータであることを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る直進／回転機構は、請求項
１の直進／回転機構において、回転台がピニオンギアで
あり、一対の直進駆動手段がピニオンギアに駆動力を伝
達する一対のベルトであり、駆動力供給手段が、一対の
ベルトの移動駆動力を供給し、且つベルトの移動駆動速
度を可変させるモータであること特徴とする。

【００１２】請求項５に係る直進／回転機構は、請求項
１の直進／回転機構において、回転台に回転力を伝達す
るクランク機能と、この回転台に直進駆動力を伝達する
直進駆動伝達機能とを有し、回転台の中心に対して対称
位置に配置されたリンク棒を備え、駆動力供給手段が、
回転速度可変のモータであり、一対の直進駆動手段が、
前記モータの回転を直線運動に変換する送りネジ機構
と、この送りネジ機構から前記リンク棒に直進駆動力並
びにクランク力を伝達する伝達部材を備えたスライド部
材であることを特徴とする。

【００１３】このような構成にすることによって、１種
類のアクチュエータ機構によって直進駆動と回転駆動を
行うことが出来る。従って、装置全体の構造が簡単にな
り、特に、装置の高さを低くし薄型にすることが出来
る。また、制御系も簡単になり、経済的、且つ使い勝手
のよい直進／回転機構を実現することが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実
施の形態の直線／回転機構の斜視図である。同図におい
て、モータ２１の回転軸に直結してボールネジ２３が延
びており、これらが上部を開放されたケース２５に収納
されている。このボールネジ２３には、スライド部材２
７ａで螺合されたラック２７が取り付けられている。そ
して、モータ２１の回転に伴うボールネジ２３の回転に
よって、スライド部材２７ａが螺動してラック２７が直
線方向（図のＹ方向）に移動できるように構成されてい
る。

【００１５】一方、ラック２７の歯面と対向する側に
も、前述と同様な機構部品が対称配置されている。すな
わち、モータ３１の回転軸に直結してボールネジ３３が
延びており、これらが上部を開放されたケース３５に収
納されている。このボールネジ３３には、スライド部材
３７ａで螺合されたラック３７が、ラック２７と歯面を
対向して取り付けられている。そして、モータ３１の回
転に伴うボールネジ３３の回転によって、スライド部材
３７ａが螺動してラック３７が直線方向（図のＹ方向）
に移動できるように構成されている。

【００１６】さらに、ラック２７の歯とラック３７の歯
に挟まれる位置にピニオンギア３９が螺合されて配置さ
れている。このピニオンギア３９は、ラック２７の歯と
ラック３７の歯に沿って直線方向に移動でき、且つ、ラ
ック２７とラック３７の移動速度差によって回転出来る
ように構成されている。そして、ピニオンギア３９の下
部端面にはスライドレール２９が固定され、さらに、こ
のピニオンギア３９の上部端面には図示しないスライド
テーブルが取り付けられている。このスライドテーブル
が、この直進／回転機構によって、直進もしくは回転駆
動をするものである。

【００１７】次に、この実施の形態の動作について説明
する。先ず、ピニオンギア３９に固着されたスライドテ
ーブルの直進駆動の動作について説明する。今、モータ
２１とモータ３１を同じ方向に同じ速度で回転させる
と、ボールネジ２３とボールネジ３３とによって、それ
ぞれ、ラック２７とラック３７とが同方向に同じ早さで
直進駆動する。そして、直進駆動中のラック２７とラッ
ク３７の相対速度はゼロであるので、ピニオンギア３９
は回転することなく、ラック２７とラック３７の歯に噛
み合わされて、２つのラック２７、３７と共に直線方向
（図のＹ方向）に移動する。

【００１８】これに伴って、ピニオンギア３９と共にス
ライドレール２９が直線方向に移動し、結果としてスラ
イドテーブルは図の矢印Ｙの方向に直進駆動する。そし
て、所望の位置まで移動したとき２つのモータ２１、３
１を停止する。なお、スライドテーブルの直進駆動の方
向を反対にするときは、モータ２１とモータ３１を共に
前述とは反対の向きに同じ速度で回転させればよい。こ
のようにして、スライドテーブルを往復直進移動させる
ことが出来る。

【００１９】次に、ピニオンギア３９の固着されたスラ
イドテーブルの回転駆動の動作について説明する。モー
タ２１とモータ３１の速度を変えて同方向に回転する
と、ラック２７とラック３７の直進方向の移動速度が変
わる。すなわち、ラック２７とラック３７の相対速度が
変わるのでピニオンギア３９が回転する。そして、ピニ
オンギア３９の回転に伴って、スライドテーブルが回転
する。

【００２０】例えば、モータ２１よりモータ３１を速く
回転させると、ラック２７に対してラック３７が図の左
上方に相対移動するので、ピニオンギア３９は図の矢印
の方向に回転する。これによって、ピニオンギア３９に
固着されたスライドテーブルを回転駆動させることが出
来る。そして、所望の角度θだけ回転させたら、２つの
モータ２１、３１を止めて回転を停止させるか、２つの
モータ２１、３１を等速回転にして直進駆動に切り替え
ればよい。

【００２１】なお、スライドテーブルの回転方向を反対
にするときは、モータ２１とモータ３１を共に前述とは
反対の向きに回転する速度を変えることによって、ピニ
オンギヤ３９を反対方向に回転するようにすればよい。
また、スライドテーブルの回転速度を変えたいときに
は、モータ２１とモータ３１の速度差を変えて、ラック
２７とラック３７の相対速度を変えることによって、ピ
ニオンギヤ３９の回転速度を変えるようにすればよい。
このようにして、１つのアクチュエータ機構によって、
ピニオンギア３９が直進／回転駆動するために、このピ
ニオンギア３９に固着されたスライドテーブルを直進駆
動させたり、回転駆動させることが出来る。

【００２２】なお、モータ２１とモータ３１の制御につ
いては、モータ２１、３１にサーボモータやステッピン
グモータを用いて、それぞれのモータの回転速度及び回
転角を所望の値に設定すればよい。また、ラック２７、
３７の長さを充分に大きくとることが出来れば、直進方
向の移動ストロークも大きくとれるし、ピニオンギアを
何回転も回すことが出来るので、スライドテーブルを複
数回転させることも可能である。

【００２３】また、この実施の形態のような直進／回転
機構では、ピニオンギアに対してラックが両側から噛み
合わさっているので、ラックとピニオンのギアの噛み合
わせにおける遊びは相殺され、通常は、遊びが動作位置
の精度上問題となることはない。しかし、さらに動作位
置の精度を向上させる場合には、ノンバックラッシュ形
のピニオンギアを用いればよい。このノンバックラッシ
ュ形のピニオンギアは、ピニオンに対して、対称位置の
２カ所に遊び相殺用のラックを設けたり、バネ力または
ボルトで固定することによってギアの噛み合わせの遊び
を吸収するように構成されている。

【００２４】図２は、本発明の実施の形態の直進／回転
機構の１つの変形例を示す概念図である。この変形例の
特徴は、ピニオンギア４１を駆動するラック４３の駆動
源としてリニアモータ４５を用いていることである。す
なわち、リニアモータ４５の上にラック４３が浮上して
おり、通常のリニアモータの駆動原理によってラック４
３がリニアモータ４５上を直進移動する。それ以外の駆
動動作については図１で述べた実施の形態と同じである
ので説明は省略する。また、直動形エアシリンダによっ
てラックを駆動してもよい。この場合は、２つの直動形
エアシリンダの圧力差によってそれぞれのラックの移動
速度を可変すればよい。

【００２５】図３は、本発明の実施の形態の直進／回転
機構の別の変形例を示す概念図である。この変形例の特
徴は、ラックとピニオンギアを用いない一例である。す
なわち、図示しないモータによって回転駆動するボール
ネジ５１及びボールネジ５３には、それぞれスライド部
材５５とスライド部材５７が螺合されている。そして、
これらのスライド部材５５とスライド部材５７には、そ
れぞれ円柱突起５９と円柱突起６１が形成されている。
一方、回転台６３の底面には図示しないスライドテーブ
ルが取り付けられている。

【００２６】また、回転台６３の中心に対して対称な円
周上の位置に、リンク棒６５とリンク棒６７が取り付け
られている。これらのリンク棒６５とリンク棒６７の取
付機構は、回転台６３に回転駆動力を伝達出来るような
機構、例えばクランク機構を構成している。そして、リ
ンク棒６５とリンク棒６７のそれぞれの他端は、それぞ
れ長穴６９と長穴７１が形成され、これらの長穴６９、
７１に、それぞれ円柱突起５９と円柱突起６１とが接続
されている。

【００２７】次に、動作について説明する。スライド部
材５５とスライド部材５７が等しい速度で移動している
ときは、リンク棒６５とリンク棒６７とは直線状態を保
ったまま、スライド部材５５、５７と共に直進方向に移
動する。これによって、回転台６３は図の矢印Ｙの方向
に直進駆動するので、図示しないスライドテーブルも直
進駆動する。次に、ボールネジ５１とボールネジ５３の
回転速度を変えると、速度差によってスライド部材５５
とスライド部材５７の相対位置の関係が変化する。

【００２８】これによって、円柱突起５９と円柱突起６
１は、それぞれの長穴６９と長穴７１を摺動して、リン
ク棒６５とリンク棒６７を傾かせる方向に変位させる。
そしてこのリンク棒６５、６７の変位作用は、回転台６
３側に接続されたリンク棒６５、６７のクランク機構に
よって回転力に変換され、回転台６３を図の矢印の方向
に回転駆動させる。これによってスライドテーブルを回
転駆動させることが出来る。なお、この実施例の機構で
は、回転ストロークを、図１に示した第１の実施の形態
のように大きくとれないが、安価な直進／回転機構を実
現することが出来る。

【００２９】以上述べた実施の形態は本発明の説明のた
めの一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可
能である。

【００３０】例えば、図４に示すように中央のピニオン
ギア３９の円周接線の１８０度対称の位置に、２本のベ
ルト８１、８２を張り、これらのベルト８１、８２が等
速度で同方向に移動しているときは、ピニオンギア３９
も同じ方向に直線移動し、ベルト８１、８２の移動速度
が異なるときは、ピニオンギア３９を回転させるように
構成してもよい。このとき、ベルト８１、８２は、ピニ
オンギア３９の移動に応じて、テンショナー９５によっ
て周長が調整されるようにすればよい。また、プーリ９
１、９２のうちどちらか一方をモータ等によって回転す
ることによって、ベルト８１を駆動するようにすればよ
い。同様に、ベルト８２もプーリ９３、９４のうちどち
らか一方を回転することよって駆動すればよい。なお、
２本のベルト８１、８２をタイミングベルトにしてもよ
い。このとき、ピニオンギア３９及びプーリ９１、９
２、９３、９４をタイミングプーリに置き換えればよ
い。

【００３１】要するに、一対の直進駆動機構に狭持され
た回転台が、一対の直進駆動機構に速度差があるときに
は回転し、速度差がないときには直進駆動するような構
成であれば全て本発明の範囲に入ることは云うまでもな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直進／回
転機構によれば、直進駆動と回転駆動が１組のアクチュ
エータ機構で実現できるので、装置全体を小型化するこ
とが出来、且つ生産コストを下げることが出来る。特
に、直進駆動用と回転駆動用とのアクチュエータを重ね
合わせる必要がなくなるので、装置を薄型にすることが
出来る。

【００３３】また、直進駆動用と回転駆動用に分けて信
号を供給する必要もなくなり、同一信号においてそれぞ
れのモータの速度のみを可変すれば、直進駆動と回転駆
動とに切り替えられるので信号系統が簡単になる。さら
に、直進駆動と回転駆動を同一の駆動メカニズムで構成
することが出来るので、機構全体の駆動効率もよくな
る。特に、従来技術では、回転駆動用のアクチュエータ
も直進駆動用のアクチュエータも、それぞれの駆動が出
来るパワーを必要としたが、本発明によれば、直進駆動
兼回転駆動用のアクチュエータとして、従来の半分のパ
ワーのものを２個設ければよいので、経済的且つ効率的
な使い方が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の直進／回転機構の斜視図
である。

【図２】本発明の実施の形態の直進／回転機構の１つの
変形例を示す概念図である。

【図３】本発明の実施の形態の直進／回転機構の別の変
形例を示す概念図である。

【図４】本発明の実施の形態の直進／回転機構の別の変
形例を示す概念図である。

【図５】直進／回転機構を搭載したＯＨＴの斜視図であ
る。

【図６】従来の直進／回転機構の斜視図である。

【符号の説明】

１、９、２１、３１・・・モータ、３、２３、３３、５１、５３・・・ボールネジ、５、５５、５７・・・スライド部材、７、１７・・・スライドテーブル、１１・・・ウォーム、１３・・・ウォームホイール、１５・・・走行機構、１９・・・物体保持装置、２５、３５・・・ケース、２７、３７、４３・・・ラック、２７ａ、３７ａ・・・スライド部材、２９・・・スライドレール、３９、４１・・・ピニオンギア、４５・・・リニアモータ、５９、６１・・・円柱突起、６３・・回転台、６５、６７・・・リンク棒、６９、７１・・・長穴、８１、８２・・・ベルト、９１、９２、９３、９４・・・プーリ、９５・・・テンショナー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 19/06 Ｆ１６Ｈ 19/06 25/20 25/20 Ａ (72)発明者郡家伸公三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢事業所内 (72)発明者中川洋三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢事業所内Ｆターム(参考） 3F022 JJ07 KK02 KK05 MM01 MM02 3F203 BA04 CA02 CC01 CC02 CC03 DA08 FA01 3J051 BA01 BB04 EC03 ED15 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータの駆動によって、スライ
ドテーブルに直進駆動と回転駆動とをさせる機構を備え
た直進／回転機構に於いて、前記スライドテーブルに固着され、直進及び回転自在に
配置された円形の回転台と、前記回転台の中心に対して対称位置の円周上の接線に平
行に配置され、前記回転台に駆動力を伝達する一対の直
進駆動手段と、前記一対の直進駆動手段の各々に直進駆動力を供給し、
且つ直進駆動速度を可変させる駆動力供給手段とを備
え、前記一対の直進駆動手段の直進駆動速度と方向が等しい
ときは、前記回転台は、回転を停止して前記直進駆動手
段と共に直進方向に移動し、前記一対の直進駆動手段の直進駆動速度が異なるとき
は、前記回転台は、回転／直進駆動を行うことを特徴と
する直進／回転機構。
【請求項２】前記回転台がピニオンギアであり、前記一対の直進駆動手段が、前記ピニオンギアに駆動力
を伝達する一対のラックであり、前記駆動力供給手段が、前記一対のラックに対して、回
転力に基づく直進駆動力を供給すると共に、回転速度を
可変して、前記ラックの直進駆動速度を可変させるモー
タであることを特徴とする請求項１記載の直進／回転機
構。
【請求項３】前記回転台がピニオンギアであり、前記一対の直進駆動手段が、前記ピニオンギアに駆動力
を伝達する一対のラックであり、前記駆動力供給手段が、前記一対のラックに直進駆動力
を供給し、且つ前記ラックの直進駆動速度を可変させる
リニアモータであることを特徴とする請求項１記載の直
進／回転機構。
【請求項４】前記回転台がピニオンギアであり、前記一対の直進駆動手段が、前記ピニオンギアに駆動力
を伝達する一対のベルトであり、前記駆動力供給手段が、前記一対のベルトの移動駆動力
を供給し、且つ前記ベルトの移動駆動速度を可変させる
モータであること特徴とする請求項１に記載の直進／回
転機構。
【請求項５】前記回転台に回転力を伝達するクランク
機能と、該回転台に直進駆動力を伝達する直進駆動伝達
機能とを有し、前記回転台の中心に対して対称位置に配
置されたリンク棒を備え、前記駆動力供給手段が、回転速度可変のモータであり、前記一対の直進駆動手段が、前記モータの回転を直線運
動に変換する送りネジ機構と、この送りネジ機構から前
記リンク棒に直進駆動力並びにクランク力を伝達する伝
達部材を備えたスライド部材であることを特徴とする請
求項１記載の直進／回転機構。