JP2006159346A

JP2006159346A - 三軸駆動装置

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Publication number: JP2006159346A
Application number: JP2004354428A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Taguchi; 俊文田口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: JP4341540B2

Abstract

【課題】ケーブルベアによる騒音の発生を抑制できると共に可動部の軽量化を図ることのできる三軸駆動装置を提供する。
【解決手段】第２のプーリ２３を駆動するプーリ駆動機構２６を、第２のプーリ２３と一体に回転し且つ第２のプーリ２３を図中Ｙ軸方向に移動可能に支持するスプライン軸２７と、このスプライン軸２７の一端部に設けられた第３のプーリ２８と、この第３のプーリ２８を介してスプライン軸２７を駆動する第３のベルト式駆動機構２９とで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動分析装置、電子部品実装装置、各種加工機、搬送装置などに用いられる三軸駆動装置に関する。

例えばウエルプレート等の反応容器に採取された血液や尿等の試料を分析する自動分析装置においては、反応容器に試薬を分注する分注ノズルを所定位置に位置させるために、分注ノズルを互いに直交する三つの軸方向に移動させる必要がある。従来、分注ノズル等の被駆動部材を互いに直交する三つの軸方向に駆動する三軸駆動装置は、ベースと、このベースの上方に設けられた第１の可動部を前記三つの軸方向のうち第１の軸方向（例えばＸ軸方向）に移動可能に支持する第１の案内機構と、前記第１の可動部上に設けられた第２の可動部を前記三つの軸方向のうち第１の軸方向と直交する第２の軸方向（例えばＹ軸方向）に移動可能に支持する第２の案内機構と、前記第１の可動部を前記第１の軸方向に駆動する第１のベルト式駆動機構と、前記第２の可動部を前記第２の軸方向に駆動する第２のベルト式駆動機構と、前記第２の可動部に回転自在に支持された第１のプーリと、この第１のプーリと平行に設けられた第２のプーリと、これらのプーリと協働して前記被駆動部材を前記第１及び第２の軸方向と直交する第３の軸方向（例えばＺ軸方向）に駆動する伝動ベルトと、前記第２のプーリを駆動するプーリ駆動機構とを備えた構成となっている。

このような三軸駆動機構では、第１のベルト式駆動機構により第１の可動部を第１の軸方向に移動させると、被駆動部材が第１の軸方向に移動する。また、第２のベルト式駆動機構により第２の可動部を第２の軸方向に移動させると被駆動部材が第２の軸方向に移動し、プーリ駆動機構により第２のプーリを回転させると被駆動部材が第３の軸方向に移動するので、被駆動部材を互いに直交する三つの軸方向に駆動することができる。

しかしながら、上述した三軸駆動装置では、プーリ駆動機構の駆動モータが第２の可動部に設けられているため、プーリ駆動機構の駆動モータが第２の可動部と一体に第２の軸方向に移動する。このため、第２の可動部が第２の軸方向に移動したときに駆動モータの電源ケーブルを保護するケーブルベアが引きずられ、騒音が発生するという問題があった。また、プーリ駆動機構の駆動モータが第２の可動部に設けられているため、可動部の軽量化を図ることが困難であった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ケーブルベアによる騒音の発生を抑制できると共に可動部の軽量化を図ることのできる三軸駆動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明は、被駆動部材を互いに直交する三つの軸方向に駆動するものであって、ベースと、このベースの上方に設けられた第１の可動部を前記三つの軸方向のうち第１の軸方向に移動可能に支持する第１の案内機構と、前記第１の可動部上に設けられた第２の可動部を前記三つの軸方向のうち前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に移動可能に支持する第２の案内機構と、前記第１の可動部を前記第１の軸方向に駆動する第１のベルト式駆動機構と、前記第２の可動部を前記第２の軸方向に駆動する第２のベルト式駆動機構と、前記第２の可動部に回転自在に支持された第１のプーリと、この第１のプーリと平行に設けられた第２のプーリと、これらのプーリと協働して前記被駆動部材を前記第１及び第２の軸方向と直交する第３の軸方向に駆動する伝動ベルトと、前記第２のプーリを駆動するプーリ駆動機構と、を備えた三軸駆動装置において、前記第２のプーリと一体に回転し且つ前記第２のプーリを前記第２の軸方向に移動可能に支持するスプライン軸と、前記スプライン軸の一端部に設けられた第３のプーリと、この第３のプーリを介して前記スプライン軸を駆動する第３のベルト式駆動機構とで前記プーリ駆動機構を構成したことを特徴とする。

ここで、第１のベルト式駆動機構は、第１の可動部に対して固定され、第１の可動部を第１の軸方向に駆動する伝動ベルトと、この伝動ベルトを複数のプーリを介して駆動する駆動モータとからなるものであってもよい。また、第２のベルト式駆動機構は、第２の可動部に対して固定され、第２の可動部を第２の軸方向に駆動する伝動ベルトと、この伝動ベルトを複数のプーリを介して駆動する駆動モータとからなるものであってもよい。さらに、前記第３のベルト式駆動機構は、第３のプーリを駆動する伝動ベルトと、この伝動ベルトを複数のプーリを介して駆動する駆動モータとからなるものであってもよい。
また、前記第１の可動部はベースの上方に設けられた一対のガイドロッドにより第１の軸方向に移動可能に両端部を支持されてもよいし、あるいはベースの上方に設けられたガイドレールにより第１の軸方向に移動可能に一端部を支持されてもよい。

本発明に係る三軸駆動装置によれば、第２のプーリを駆動するプーリ駆動機構を、第２のプーリと一体に回転し且つ第２のプーリを第２の軸方向に移動可能に支持するスプライン軸と、このスプライン軸の一端部に設けられた第３のプーリと、この第３のプーリを介してスプライン軸を駆動する第３のベルト式駆動機構とで構成したことにより、第３のベルト式駆動機構を定位置に固定した状態で第２のプーリを回転させることができる。したがって、第２のプーリを駆動するプーリ駆動機構を第２の可動部に搭載する必要がないので、可動部の軽量化を図ることができる。また、第２のプーリを駆動するプーリ駆動機構が第２の可動部と一体に第２の軸方向に移動することがないので、ケーブルベアによる騒音の発生を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の第１の実施形態に係る三軸駆動装置の概略構成を図１に示す。同図に示すように、本発明の第１の実施形態に係る三軸駆動装置１はプレート状のベース２を備えており、このベース２の上方には、被駆動部材２４を互いに直交する三つの軸方向のうち第１の軸方向（図中Ｘ軸方向）と直交する第２の軸方向（図中Ｙ軸方向）に移動させるためのリニアガイド３が第２の案内機構として設けられている。このリニアガイド３のガイドレール３ａはガイドレールサポート５に延在方向が図中Ｙ軸方向（第２の軸方向）に沿うように固定されており、ガイドレールサポート５はベース２の上方に設けられた二本のガイドロッド４により案内される図示しない略円筒状のベアリングを夫々内嵌する一対のブロック５ａ、一対のブロック５ａ間に架設されるプレート５ｂ及びプレート５ｂに固定されるレール支持部材５ｃからなる。ガイドレール３ａはレール支持部材５ｃに固定されている。一対のガイドロッド４及び図示しないベアリングが第１の案内機構を構成する。このような構成により、ガイドレールサポート５は図中Ｘ軸方向（第１の軸方向）に移動可能に支持されている。ガイドレールサポート５等が第１の可動部を構成する。

また、リニアガイド３のガイドレール３ａはガイドレールサポート５を介して第１のベルト式駆動機構６により図中Ｘ軸方向に駆動されるようになっており、この第１のベルト式駆動機構６は、ガイドレールサポート５に取り付けられ、従って、これも第１の可動部を構成するベルト取付け部材７と、このベルト取付け部材７を介してガイドレールサポート５を図中Ｘ軸方向に駆動する伝動ベルトとしてのタイミングベルト８と、このタイミングベルト８をプーリ９，１０を介して駆動する駆動モータ１１とで構成されている。

一方、リニアガイド３のスライダ３ｂは第２のベルト式駆動機構１２により図中Ｙ軸方向に駆動されるようになっており、この第２のベルト式駆動機構１２は、リニアガイド３のスライダ３ｂに取り付けられたベルト取付け部材１３と、このベルト取付け部材１３を介してスライダ３ｂを図中Ｙ軸方向に駆動する伝動ベルトとしてのタイミングベルト１４と、このタイミングベルト１４をプーリ１５，１６，１７，１８，１９を介して駆動する駆動モータ２０とで構成されている。

また、第１の実施形態に係る三軸駆動装置１は、図２に示すように、リニアガイド３のスライダ３ｂにベルト取付け部材１３とともに第２の可動部を構成するブラケット２１を介して回転自在に支持された第１のプーリ２２と、この第１のプーリ２２と平行に設けられた第２のプーリ２３と、これらのプーリ２２，２３と協働して被駆動部材２４を第１及び第２の軸方向と直交する第３の軸方向（図中Ｚ軸方向）に駆動する伝動ベルトとしてのタイミングベルト２５と、第２のプーリ２３を駆動するプーリ駆動機構２６（図１参照）とを備えている。

ここで、プーリ駆動機構２６は第２のプーリ２３と一体に回転し且つ第２のプーリ２３を図中Ｙ軸方向に移動可能に支持するスプライン軸２７と、このスプライン軸２７の一端部に設けられた第３のプーリ２８と、この第３のプーリ２８を介してスプライン軸２７を駆動する第３のベルト式駆動機構２９とからなり、第３のベルト式駆動機構２９は第３のプーリ２８を駆動する伝動ベルトとしてのタイミングベルト３０と、このタイミングベルト３０をプーリ３１，３２，３３，３４を介して駆動する駆動モータ３５とで構成されている。

このような構成において、第３のベルト式駆動機構２９の駆動モータ３５が駆動されると、第２のプーリ２３がスプライン軸２７と一体に回転する。また、第２のベルト式駆動機構１２の駆動モータ２０が駆動されると、第２のプーリ２３がスライダ３ｂと一体にスプライン軸２７の軸方向に移動する。したがって、上述した第１の実施形態では、第２のプーリ２３を駆動するプーリ駆動機構２６を、第２のプーリ２３と一体に回転し且つ第２のプーリ２３を図中Ｙ軸方向（第２の軸方向）に移動可能に支持するスプライン軸２７と、このスプライン軸２７の一端部に設けられた第３のプーリ２８と、この第３のプーリ２８を介してスプライン軸２７を駆動する第３のベルト式駆動機構２９とで構成したことで、第３のベルト式駆動機構２９を定位置に固定した状態で第２のプーリ２３を回転させることができる。したがって、第２のプーリ２３を駆動するプーリ駆動機構２６をリニアガイド３のスライダ３ｂに搭載する必要がないので、可動部の軽量化を図ることができる。また、第２のプーリ２３を駆動するプーリ駆動機構２６がリニアガイド３のスライダ３ｂと一体に第２の軸方向に移動することがないので、ケーブルベアによる騒音の発生を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した第１の実施形態ではリニアガイド３のガイドレール３ａを支持するガイドレールサポート（第１の可動部）５を支持する第１の案内機構を二本のガイドロッド４及び円筒状のベアリングで支持するようにしたが、図３に示す第２の実施形態のように、ガイドレールサポート５もリニアガイドを使用し、リニアガイド３のガイドレール３ａとは別のガイドレール３６で支持するようにしたり、被駆動部材を支持するベアリングを略円筒状のものに代えるようにしてもよい。同様に、第２の案内機構も上記のものに限られず、リニアガイド３に代えて、例えばガイドロッドと略円筒状のベアリングとの組合せに代えてもよい。いずれの場合も案内機構としては、転がり案内に限らず、すべり案内でもよく、あるいは静圧案内等の非接触式の案内でもよい。

本発明の第１の実施形態に係る三軸駆動装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示す三軸駆動装置の一部を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る三軸駆動装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１三軸駆動装置
２ベース
３リニアガイド
３ａガイドレール
３ｂスライダ
４ガイドロッド
５ガイドレールサポート
６第１のベルト式駆動機構
７ベルト取付け部材
８タイミングベルト
９，１０プーリ
１１駆動モータ
１２第２のベルト式駆動機構
１３ベルト取付け部材
１４タイミングベルト
１５，１６，１７，１８，１９プーリ
２０駆動モータ
２１ブラケット
２２第１のプーリ
２３第２のプーリ
２４被駆動部材
２５タイミングベルト
２６プーリ駆動機構
２７スプライン軸
２８第３のプーリ
２９第３のベルト式駆動機構
３０タイミングベルト
３１，３２，３３，３４プーリ
３５駆動モータ
３６ガイドレール

Claims

被駆動部材を互いに直交する三つの軸方向に駆動するものであって、ベースと、このベースの上方に設けられた第１の可動部を前記三つの軸方向のうち第１の軸方向に移動可能に支持する第１の案内機構と、前記第１の可動部上に設けられた第２の可動部を前記三つの軸方向のうち前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に移動可能に支持する第２の案内機構と、前記第１の可動部を前記第１の軸方向に駆動する第１のベルト式駆動機構と、前記第２の可動部を前記第２の軸方向に駆動する第２のベルト式駆動機構と、前記第２の可動部に回転自在に支持された第１のプーリと、この第１のプーリと平行に設けられた第２のプーリと、これらのプーリと協働して前記被駆動部材を前記第１及び第２の軸方向と直交する第３の軸方向に駆動する伝動ベルトと、前記第２のプーリを駆動するプーリ駆動機構と、を備えた三軸駆動装置において、
前記第２のプーリと一体に回転し且つ前記第２のプーリを前記第２の軸方向に移動可能に支持するスプライン軸と、前記スプライン軸の一端部に設けられた第３のプーリと、この第３のプーリを介して前記スプライン軸を駆動する第３のベルト式駆動機構とで前記プーリ駆動機構を構成したことを特徴とする三軸駆動装置。
前記第１のベルト式駆動機構は、前記第１の可動部に対して固定され、前記第１の可動部を前記第１の軸方向に駆動する伝動ベルトと、この伝動ベルトを複数のプーリを介して駆動する駆動モータとからなることを特徴とする請求項１記載の三軸駆動装置。
前記第２のベルト式駆動機構は、前記第２の可動部に対して固定され、前記第２の可動部を前記第２の軸方向に駆動する伝動ベルトと、この伝動ベルトを複数のプーリを介して駆動する駆動モータとからなることを特徴とする請求項１又は２記載の三軸駆動装置。
前記第３のベルト式駆動機構は、前記第３のプーリを駆動する伝動ベルトと、この伝動ベルトを複数のプーリを介して駆動する駆動モータとからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の三軸駆動装置。
前記第１の可動部は、前記ベースの上方に設けられた一対のガイドロッドにより前記第１の軸方向に移動可能に両端部を支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の三軸駆動装置。
前記第１の可動部は、前記ベースの上方に設けられたガイドレールにより前記第１の軸方向に移動可能に一端部を支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の三軸駆動装置。