JP2003014069A - 単軸ロボットにおける軸連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単軸ロボットの省スペース化（コンパクト
化）を図ることができ、しかも高い組立精度を必要とし
ない安価な単軸ロボットを提供する。 【解決手段】 モータ２の回転駆動軸２ａとボールねじ
軸３とを互いに連結するカップリング部材１２の一部分
を、モータ２の回転駆動軸２ａ側の一端部に配設された
フランジ１４の内側位置に配置する。また、モータ２の
回転駆動軸２ａとボールねじ軸３とを互いに連結するカ
ップリング部材１２をボールねじ軸３のモータ連結側の
一端部３ａに圧着することにより、ベアリングの内輪
（例えば、第１のベアリング１０ａ，１０ｂの内輪α）
を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動による
ボールねじ軸の回転に応じてこのボールねじ軸に螺合さ
れた可動部をガイドレールに沿って直線的に移動させる
ようにした単軸ロボットにおける軸連結構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、可動部を一軸方向に直線的に
移動させるように構成した単軸ロボットは一般的に知ら
れている。この種の単軸ロボットは、例えば、可動部に
作業用の各種工具を取付けて移動させたり、或いは可動
部に別の単軸ロボットを取付けることによっていわゆる
直交移動型のロボットを構成する等、産業用ロボットの
分野において広く用いられている。

【０００３】単軸ロボットは、モータを駆動源とするボ
ールねじ機構により可動部を移動させる型式ものが一般
的であり、図２はこの種の従来の単軸ロボット３０を示
している。この単軸ロボット３０にあっては、図２に示
すように、ボールねじ軸３１の両端部がベアリング３
２，３３にて回転自在に支持され、ボールねじ軸３１の
一端部がモータ３４の回転駆動軸（出力軸若しくはロー
タ軸）３４ａにカップリング部材３５を介して連結され
ている。また、ベース３６上には一軸方向に沿って直線
状に延びるガイドレール３７が敷設され、このガイドレ
ール３７に可動部３８が移動可能に装着されている。そ
して、可動部３８にはナット部材３９が圧入嵌合されて
おり、このナット部材３９にボールねじ軸３１が図外の
ボール（鋼球）を介して螺着されている。かくして、モ
ータ３４の回転駆動軸３４ａの回転駆動によるボールね
じ軸３１の正逆回転に応じて、可動部３８がガイドレー
ル３７に沿って直線的に移動されるように構成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来の単軸ロボット３０にあっては、次のような問
題点がある。すなわち、単軸ロボット３０の外観寸法に
対して可動部３８の有効移動領域が広い方が、単軸ロボ
ット３０の省スペース化（コンパクト化）の点で有利で
ある。ところが、ボールねじ軸３１を用いた単軸ロボッ
ト３０では、図２に示すようにボールねじ軸３１の両端
部をベアリング３２，３３を介して支持ブロック４０，
４１に支持し、ボールねじ軸３１の一端側をカップリン
グ部材３５を介してモータ３４の回転駆動軸３４ａに連
結するようにしているのが一般的であるため、このボー
ルねじ軸３１とモータ３４の回転駆動軸３４ａとの連結
部分４２の占有スペースが比較的大きくなり、これが単
軸ロボット３０の省スペース化を図る上でのマイナス要
因となっているのが実状である。

【０００５】さらに、上述の如き構成の従来の単軸ロボ
ット３０では、ボールねじ軸３１とモータ３４の回転駆
動軸３４ａとの間のアライメント誤差を吸収できないた
め、カップリング部材３４に高い加工精度が必要とな
り、従って単軸ロボット３０の製作費が高くなるという
問題点がある。

【０００６】一方、ボールねじ軸とモータの回転駆動軸
との連結部分を省略して単軸ロボットの省スペース化を
図るために、モータの回転駆動軸を延長させてこの延長
部分にボールねじ軸を形成するようにした単軸ロボット
も提案されている。しかし、、このような構成の単軸ロ
ボットの場合には、モータの回転駆動軸とボールねじ軸
とを一体として加工しなければならないため、高い加工
精度と特殊な組立が必要となるという問題点がある。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、単軸ロボットの
省スペース化（コンパクト化）を図ることができ、しか
も高い加工精度を必要としない安価な単軸ロボットを提
供することができるような構成の単軸ロボットにおける
軸連結構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、回転駆動源としてのモータと、前記
モータの回転駆動軸に連結されたボールねじ軸と、前記
ボールねじ軸に螺合された可動部と、前記可動部を案内
するガイドレールとをそれぞれ具備し、前記モータにて
前記ボールねじ軸を回転駆動するのに応じて前記可動部
を前記ガイドレールに沿って直線的に移動させるように
した単軸ロボットにおいて、前記モータの回転駆動軸と
前記ボールねじ軸とを互いに連結するカップリング部材
の一部分を、前記モータの回転駆動軸側の一端部に配設
されたフランジの内側位置に配置するようにしている。
また、本発明では、回転駆動源としてのモータと、内輪
と外輪との間に多数のボールを介在させて成るベアリン
グにて回転自在に支持されると共に前記モータの回転駆
動軸に連結されたボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に
螺合された可動部と、前記可動部を案内するガイドレー
ルとをそれぞれ具備し、前記モータにて前記ボールねじ
軸を回転駆動するのに応じて前記可動部を前記ガイドレ
ールに沿って直線的に移動させるようにした単軸ロボッ
トにおいて、前記モータの回転駆動軸と前記ボールねじ
軸とを互いに連結するカップリング部材を前記ボールね
じ軸のモータ連結側の一端部に圧着することにより、前
記ベアリングの内輪を固定するようにしている。

【０００９】本発明の好ましい実施形態においては、モ
ータの回転駆動軸側のフランジに設けられる回転駆動軸
貫通用の通し穴（出力軸貫通穴）がカップリング部材の
外径より大きく形成され、従来ではモータのフランジの
外側に組付けられていたカップリング部材がフランジの
内側位置に配置される。これにより、単軸ロボットの省
スペース化が図られることとなる。また、本発明の好ま
しい実施形態においては、ボールねじ軸のモータ回転駆
動軸接続側の一端部にローレットや圧印等の塑性変形加
工が施され、その塑性変形加工箇所にカップリング部材
を圧着させることにより、ロックナット等を使用するこ
となく、ボールねじ軸支持用ベアリングの内輪の固定
と、カップリング部材の締結とがそれぞれ行なわれ、組
付作業の簡素化，部品点数の削減並びに省スペース化が
図られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施形態に係る軸連結
構造を備えた単軸ロボット１を示すものである。この単
軸ロボット１は、図１に示すように、回転駆動源として
のモータ２と、このモータ２の回転駆動軸２ａに連結さ
れたボールねじ軸３と、このボールねじ軸３に螺合され
た可動部４と、この記可動部４を一軸方向（図１におい
て左右の直線方向）に案内するガイドレール５とをそれ
ぞれ具備している。そして、モータ２にてボールねじ軸
３を回転駆動（正逆回転）するのに応じて可動部４がガ
イドレール５に沿って一軸方向に直線的に移動されるよ
うに構成されている。

【００１２】本実施形態の単軸ロボット１の構造につい
て、さらに具体的に述べると、次の通りである。まず、
単軸ロボット１は、図１に示すように、ベース６及びカ
バー７を備えており、ベース６上には左右方向に延びる
ガイドレール５が敷設されている。そして、このガイド
レール５に可動部４（移動ブラケット）が移動可能に装
着され、可動部４がガイドレール５に沿って直線的に案
内移動されるように配置されている。

【００１３】また、ボールねじ軸３がベース６とカバー
７との間においてガイドレール５に対して平行に配置さ
れると共に、ボールねじ軸３の両端部がガイドレール５
を挟んで左右両側にそれぞれ固定された第１及び第２の
支持ブロック８，９に回転自在に支持されている。すな
わち、第１の支持ブロック８には第１のベアリング１０
ａ，１０ｂが配設されると共に、第２の支持ブロック９
には第２のベアリング１１が配設されている。なお、こ
れらの第１及び第２のベアリング１０ａ，１０ｂ及び１
１は、内輪αと外輪βとの間に多数のボールγを介在せ
しめて成るものである。そして、ボールねじ軸３のモー
タ連結側の一端部３ａ（図１において左端）が第１のベ
アリング１０ａ，１０ｂを介して第１の支持ブロック９
に回転自在に支持され、ボールねじ軸３の他端部３ｂ
（図１において右端）が第２のベアリング１１を介して
第１の支持ブロック９に回転自在に支持されている。

【００１４】また、第１の支持ブロック８を隔ててボー
ルねじ軸３の反対側にはモータ２が配置され、モータ２
の回転駆動軸２ａとボールねじ軸３とがカップリング部
材１２を介して互いに連結されている。そして、モータ
２の回転駆動軸２ａにカップリング部材１２を介して連
結されてガイドレール５に対して平行に延びるボールね
じ軸３が、可動部４に固着されたナット部材１３に螺着
されている。なお、図示を省略したが、ボールねじ軸３
とナット部材１３との相互間の摩擦を低減するために、
ボールねじ軸３及びナット部材１３のねじ部の間にボー
ル（鋼球）が介在されている。

【００１５】ここで、ボールねじ軸３とモータ２の回転
駆動軸２ａとの連結構造（軸連結構造）を具体的に説明
すると、次の通りである。まず、モータ２の回転駆動軸
２ａ側の一端部に配設されるフランジ１４には、モータ
２の回転駆動軸２ａを挿通配置する円筒状の通し穴１４
ａが設けられており、この通し穴１４ａの内径はカップ
リング部材１２の外径よりも大きく形成されている。か
くして、カップリング部材１２の一部分が図１に示す如
くフランジ１４の通し穴１４ａの内部へ挿入配置されて
その一部分が通し穴１４ａの内側位置に配置され、その
内側位置においてカップリング部材１２の嵌合部１２ａ
がモータ２の回転駆動軸２ａの先端部に嵌着されるよう
に構成されている。そして、この嵌合部１２ａがねじ
（図示せず）により前記回転駆動軸２ａの先端部に締付
固定されている。

【００１６】一方、ボールねじ軸３の回転駆動軸２ａ側
の一端部３ａにはローレット加工や圧印等の塑性変形加
工が施されており、その塑性変形加工部分がカップリン
グ部材１２の他端側のハブ部１２ｂに圧入されて連結さ
れている。すなわち、ボールねじ軸３の一端部３ａにカ
ップリング部材１２のハブ部１２ｂが圧着状態で結合さ
れている。なお、前記カップリング部材１２のハブ部１
２ｂと第１のベアリング１０ａの内輪αとの間にスペー
サ１５が配置され、このスペーサ１５を介して前記ハブ
部１２ｂにて第１のベアリング１０ａ，１０ｂの内輪α
が押さえ付けられて第１のベアリング１０ａ，１０ｂが
スペーサ１５と第１の支持ブロック８の段面１６との間
に挟持されている。

【００１７】このような構成の軸連結構造によれば、モ
ータ２のフランジ１４に設けられる回転軸挿通用の通し
穴１４ａの内径をカップリング部材１２の外径よりも大
きくしてこの通し穴１４ａにカップリング部材１２の一
部分を挿入配置するようにしているので、カップリング
部材１２の一部分が前記フランジ１４ａの内側部分に配
置されてモータ２の占有領域内に吸収されることとな
る。すなわち、モータ２の回転駆動軸２ａとボールねじ
軸３との連結スペースの一部が、モータ２のフランジ１
４ａの通し穴１４ａに吸収されることとなる。そのた
め、単軸ロボット１の全体寸法を小さく設計することが
でき、単軸ロボット１の省スペース化を図ることが可能
となる。また、本実施形態の軸連結構造によれば、モー
タ２の回転駆動軸２ａとボールねじ軸３とをカップリン
グ部材１２を用いて高い加工精度（組付精度）を必要と
することなく連結することが可能である。さらに、本実
施形態の軸連結構造においては、カップリング部材１２
のハブ部１２ｂをボールねじ軸３の一端部３ａに圧着す
ることにより第１のベアリング１０ａ，１０ｂの内輪α
を固定するようにしているので、第１のベアリング１０
ａ，１０ｂの内輪αを固定するロックナットを省略する
ことができ、従って部品点数の少ない省スペース化され
た安価な単軸ロボット１を提供することが可能である。

【００１８】以上、本発明の一実施形態につき述べた
が、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可
能である。例えば、既述の実施形態では、カップリング
部材１２の嵌合部１２ａをボールねじ軸３に固定するた
めにボールねじ軸３の一端部３ａにローレットや圧印等
塑性変形部を設けるようにしているが、これに限定され
るものではなく、接着剤による固定や、塑性変形部及び
接着剤の併用による固定を行なうようにしても良い。

【００１９】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明は、モータの回
転駆動軸とボールねじ軸とを互いに連結するカップリン
グ部材の一部分を、モータの回転駆動軸側の一端部に配
設されたフランジの内側位置に配置するようにしたもの
であるから、フランジの内側位置に配置されるカップリ
ング部材の一部分に相当するスペースの分だけ単軸ロボ
ットのスペース占有領域を狭くすることができて単軸ロ
ボットの省スペース化（コンパクト化）を図ることがで
きる。また、モータの回転駆動軸とボールねじ軸とをカ
ップリング部材にて連結する構造であるため、これを一
体に成形する場合のような高い加工精度（組立精度）を
必要としない安価な単軸ロボットを提供することができ
る。

【００２０】また、請求項２に記載の本発明は、モータ
の回転駆動軸とボールねじ軸とを互いに連結するカップ
リング部材をボールねじ軸のモータ連結側の一端部に圧
着することにより、ベアリングの内輪を固定するように
したものであるから、カップリング部材をベアリング内
輪固定用の部材（例えば、ロックナット等）として兼用
することとなり、従来用いていたようなベアリング内輪
固定用の部材を省略することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る軸連結構造を備えた
単軸ロボットの断面図である。

【図２】従来の軸連結構造を備えた単軸ロボットの断面
図である。

【符号の説明】

１ 単軸ロボット ２ モータ ３ ボールねじ軸 ３ａ 一端部 ３ｂ 他端部 ４ 可動部 ５ ガイドレール ８ 第１の支持ブロック ９ 第２の支持ブロック １０ａ，１０ｂ 第１のベアリング １１ 第２のベアリング １２ カップリング部材 １３ ナット部材 １４ フランジ １５ スペーサ １６ 段面 α 内輪 β 外輪 γ ボール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源としてのモータと、前記モー
   タの回転駆動軸に連結されたボールねじ軸と、前記ボー
   ルねじ軸に螺合された可動部と、前記可動部を案内する
   ガイドレールとをそれぞれ具備し、前記モータにて前記
   ボールねじ軸を回転駆動するのに応じて前記可動部を前
   記ガイドレールに沿って直線的に移動させるようにした
   単軸ロボットにおいて、前記モータの回転駆動軸と前記
   ボールねじ軸とを互いに連結するカップリング部材の一
   部分を、前記モータの回転駆動軸側の一端部に配設され
   たフランジの内側位置に配置するようにしたことを特徴
   とする単軸ロボットにおける軸連結構造。
2. 【請求項２】 回転駆動源としてのモータと、内輪と外
   輪との間に多数のボールを介在させて成るベアリングに
   て回転自在に支持されると共に前記モータの回転駆動軸
   に連結されたボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に螺合
   された可動部と、前記可動部を案内するガイドレールと
   をそれぞれ具備し、前記モータにて前記ボールねじ軸を
   回転駆動するのに応じて前記可動部を前記ガイドレール
   に沿って直線的に移動させるようにした単軸ロボットに
   おいて、前記モータの回転駆動軸と前記ボールねじ軸と
   を互いに連結するカップリング部材を前記ボールねじ軸
   のモータ連結側の一端部に圧着することにより、前記ベ
   アリングの内輪を固定するようにしたことを特徴とする
   単軸ロボットにおける軸連結構造。