JP2008164076A

JP2008164076A - 直線移動装置

Info

Publication number: JP2008164076A
Application number: JP2006354836A
Authority: JP
Inventors: Wataru Sakano; 亘坂野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】可動体のストロークに比較して小型であると共に設置方向に制約のない直線移動装置を提供する。
【解決手段】直線移動装置が、固定的な装置本体１と、往復直線移動可能に装置本体１に支持される第１可動体１０と、第１可動体１０を移動させる駆動手段３０と、第１可動体１０の移動方向と平行に往復直線移動可能に第１可動体１０に支持される第２可動体２０と、第１可動体１０に軸支されて移動方向で互いに離間された第１及び第２プーリ４０、５０と、装置本体１に一端６０ａ、７０ａが固定され、他端６０ｂ、７０ｂが第２可動体２０に固定され、それぞれの中間部分が第１及び第２プーリ４０、５０に互いに反対方向でそれぞれ巻き掛けられた第１及び第２ベルト６０、７０とを具備し、第１可動体１０の往復直線移動が第２可動体２０の往復直線移動を引き起こす。
【選択図】図２

Description

本発明は、様々な機械装置の送り機構等に用いられる直線移動装置に関するものである。

従来、例えば図６に示されるようなボールねじ１０１と移動ナット１０２を用いた直線移動装置１１０が知られている。この種の直線移動装置１１０は、ボールねじ１０１をモータ１０３等で回転させることにより、移動ナット１０２が固定した案内部（レール）１０４によって案内されながら移動するように構成されている。モータ１０３を除いた部分の移動装置１１０の全長Ｌは、移動ナットのストロークＳｔ、移動ナットの長さＬ１、ボールねじ支持部の長さＬ２により定まるので、ストロークＳｔよりも相当大きい値を有していた。このため直線移動装置の設置スペース条件が厳しい場合にはこの種の直線移動装置１１０を利用できなかった。

一方、装置の大きさに比較して、大きなストロークが得られる直線移動機構が特許文献１に記載されている。この直線移動機構は、鉛直からやや傾斜して配設されるもので、第１の可動体として上段アームを、及び第２の可動体として下段アームを備え、上段アームと下段アームにそれぞれ配設されたスプロケットの間にチェーンが張設されている。作動については、上段アームがモータ等によってあるストロークで上昇されると、下段アームは前記ストロークの２倍のストロークで上昇される。ただし、下降時には下段アームの自重を利用する構造であるので、この直線移動機構を水平の直線移動に適用することはできなかった。

特開平８−１２０６４８号公報

本発明は、前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、可動体のストロークに比較して小型であると共に設置方向に制約のない直線移動装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載された発明では、直線移動装置は、固定的な装置本体（１）と、装置本体（１）に対して往復直線移動可能に該装置本体（１）に支持される第１可動体（１０）と、第１可動体（１０）を移動させる駆動手段（３０）と、第１可動体（１０）の移動方向と平行に往復直線移動可能に第１可動体（１０）に支持される第２可動体（２０）と、移動方向に垂直な第１枢軸（４１）によって第１可動体（１０）に軸支された第１プーリ（４０）と、第１プーリ（４０）から移動方向で離間されて、移動方向に垂直な第２枢軸（５１）によって第１可動体（１０）に軸支された第２プーリ（５０）と、装置本体（１）に一端（６０ａ）が固定され、他端（６０ｂ）が第２可動体（２０）に固定され、中間部分が第１プーリ（４０）に巻き掛けられた第１ベルト（６０）と、装置本体（１）に一端（７０ａ）が固定され、他端（７０ｂ）が第２可動体（２０）に固定され、中間部分が第１ベルト（６０）とは反対の巻き方向で第２プーリ（５０）に巻き掛けられた第２ベルト（７０）とを具備し、第１可動体（１０）の往復直線移動が第２可動体（２０）の往復直線移動を引き起こすことを特徴としている。

これにより、第１可動体（１０）に第１及び第２プーリ（４０，５０）が固定され、それらのプーリにそれぞれ第１及び第２ベルト（６０，７０）が巻き掛けられて、各ベルトの他端（６０ｂ，７０ｂ）が第２可動体（２０）に結合されているので、第１可動体（１０）が駆動手段（３０）によって移動させられると、第２可動体（２０）は第１可動体（１０）の移動量の２倍の移動量で移動することができる。また、ベルトを第１及び第２ベルトの一対のベルトとして設けてあるので、例えば水平配置の場合においても往復移動が可能となり、装置の配置に関する制約を受けない。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、直線移動装置は、第１ベルトの一端（６０ａ）及び／又は第２ベルトの一端（７０ａ）と装置本体（１）との間に挿入されて、第１及び第２ベルト（６０，７０）に張力を与える少なくとも一つのテンション装置（８０，９０）を更に具備することを特徴としている。

これにより、ベルト（６０，７０）のたわみの発生を防止することにより第２移動体（２０）の移動の応答性を高めることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の直線移動装置において、少なくとも一つのテンション装置（８０，９０）が発生する張力が可変であることを特徴としている。

これにより、第２可動体（２０）に作用する荷重の大きさに応じてベルトの張力を最適な値に調整することが可能になる。

また本発明では、第１及び第２ベルト（６０，７０）に替えて第１及び第２歯付ベルトを、及び第１及び第２プーリ（４０，５０）に替えて第１及び第２歯付プーリを具備すること、並びに第１及び第２ベルト（６０，７０）に替えて第１及び第２チェーンを、及び第１及び第２プーリ（４０，５０）に替えて第１及び第２スプロケットを具備することも可能である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

次に添付の各図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図１は本発明の実施例による直線移動装置の斜視図であり、図２は内部の構造を示すために一部の構成要素を取り除いた状態の斜視図であり、図３は本発明の直線移動装置の原理を示すための模式図であり、図４及び図５は図２と同様の図であるが可動体が最も左へ及び最も右へそれぞれ移動した状態の斜視図である。

まず、図１及び図２を参照して説明する。本実施例の直線移動装置１００は主要構成要素として、固定的な装置本体１と、この装置本体１に支持されると共に装置本体１に対して矢印Ｘで示される移動方向で往復移動する第１可動体１０と、この第１可動体１０を移動させるための駆動手段３０と、第１可動体１０に支持されると共に前記移動方向で往復移動する第２可動体２０と、第１可動体１０に軸支された第１プーリ４０と、第１プーリ４０に対して前記移動方向で離間されて第１可動体１０に軸支された第２プーリ５０と、第１プーリ４０に巻き掛けられた第１ベルト６０と、第２プーリ５０に前記第１ベルト６０の巻き方向とは反対方向に巻き掛けられた第２ベルト７０と、第１及び第２ベルトのそれぞれの一端に接続された第１及び第２テンション装置８０、９０とを具備している。

第１可動体１０は、第１可動体フレーム１１と、そのフレームの下方中央部に結合された第１スライドテーブル１２と、第１可動体フレーム１１の両側面に平行に取り付けられた二組のレールアセンブリ１３とを具備している。各レールアセンブリ１３は上下に所定の間隔を空けて配置された上レール１３ｕと下レール１３ｄの２本により構成されている。上及び下レール１３ｕ、１３ｄは、ほぼ矩形の断面を有しており後述する第１及び第２スライダ３、２２が組み合わされてそれらを案内するものである。また上及び下レール１３ｕ，１３ｄはそれらの端部でレール連結具１４により互いに結合されている。

駆動手段３０は、本実施例においては、モータ３１と、モータ３１のシャフト（不図示）に連結された減速機３２と、図４及び５に示されるように、減速機３２の出力軸３３に取り付けられたピニオン３４と、このピニオン３４に噛み合うラック３５とを具備している。ラック３５は第１可動体１０の第１スライドテーブル１２に前記移動方向で固定されており、またモータ３１及び減速機３２は装置本体１のモータ取付板２に固定されている。

装置本体１は第１スライダ３を二個具備している。前記第１スライダ３は、図４及び５で示されるように、第１可動体の下レール１３ｄに組み合わせられて、この下レール１３ｄを支持すると共にそのレールの従って第１可動体の直線移動の案内を行うものである。また第１スライダ３は、モータ取付板２に固定されて上方へ延びる図示されない第１スライダ取付ブロックを介してモータ取付板２に固定されている。以上のように構成されているので、第１可動体１０は、装置本体１に支持されながら、モータ３１の回転によって矢印Ｘの移動方向で直線移動することができる。

第２可動体２０は、第２可動体テーブル２１と、図２においては一個で示されるが、このテーブル２１の下面に固定された二個の第２スライダ２２を具備している。第２スライダ２２は第１可動体１０の二本の上レール１３ｕにそれぞれ嵌合して、この上レール１３ｕによって支持されるとともに案内される。

第１プーリ４０はその第１枢軸４１が移動方向に対して垂直になるように第１可動体フレーム１１の左端部近くに取り付けられている。第２プーリ５０はその第２枢軸５１がやはり移動方向に対して垂直になるように第１可動体フレーム１１の右端部近くに取り付けられている。従って第１プーリ４０と第２プーリ５０は、移動方向で離間され、また本実施例ではピニオン３４の中心軸線に対して対称に配置されている。

第１ベルト６０は、その一端６０ａが第１テンション装置８０を介して装置本体１に固定され、その他端６０ｂが第２可動体テーブル２１の下面に固定され、その中間部分が第１ローラに巻き掛けられて、全体として横向きのＵ字状を呈している。第２ベルト７０も同様に、その一端７０ａが第２テンション装置９０を介して装置本体１に固定され、その他端７０ｂが第２可動体テーブル２１の下面に固定され、その中間部分が第２ローラに巻き掛けられて横向きのＵ字状を呈している。このとき、第１及び第２ベルトの巻き方向は、各ベルトが形成する二つのＵ字の開口側が対向するように、反対方向となっている。

第１及び第２テンション装置８０，９０は、それぞれ第１及び第２ベルトに張力を付与するためのものであって、その内部にはスプリング（不図示）が収容されている。

本発明の実施例の直線移動装置１００は以上のように構成されているが、ここで主要構成要素の相互の関係を模式的に示すと図３のようになる。前述の説明と重複する部分があるが、この図に示されるように、第１可動体１０は装置本体１上に支持されてその上を左右に移動可能である。また第２可動体２０は第１可動体１０上に支持されてその上を左右に移動可能である。第１可動体１０の左右の端部には第１及び第２プーリ４０、５０がそれぞれ取り付けられ、第１及び第２プーリ４０、５０には第１及び第２ベルト６０、７０がそれぞれ巻き掛けられている。各ベルトの一端６０ａ、７０ａは第１及び第２テンション装置８０，９０を介して装置本体１にそれぞれ固定され、他端６０ｂ、７０ｂは第２可動体２０にそれぞれ固定されている。なお、駆動手段３０は、作図上省略されている。また、矢印Ｓ₁が第１可動体１０の移動量を示し、矢印Ｓ₂が第２可動体２０の移動量を示している。

次に、本実施例の直線移動装置１００がどのように作動するかについて、図２及び４を参照して以下に説明する。図２は、第１及び第２可動体２０が装置の中心に位置する状態を示している。

まず、モータ３１が始動されてピニオン３４が反時計回りに回転すると、ラック３５、及びラック３５が固定された第１可動体１０の第１スライドテーブル１２、及び第１可動体１０のフレームに固定された第１プーリ４０及び第２プーリ５０が左方に移動する。第１プーリ４０には第１ベルト６０が巻き掛けられているので、第１プーリ４０が反時計回りに回転ながら左方へ移動することにより第２可動体テーブル２１に固定されている第１ベルト６０の他端６０ｂが左方へ引っ張られ、その結果第２可動体テーブル２１及びこの第２可動体テーブルに固定されている第２スライダ２２も左方へ移動する（図４）。このとき、第２プーリ５０は第２ベルト７０を単に支えるだけで力を作用させることはないが、第２ベルト７０の他端７０ｂが第２可動体テーブル２１と共に左方へ移動する。

また、第１可動体１０と第２可動体２０の移動量の関係は、プーリにベルトが巻き掛けられているため、第１可動体１０の移動量を第１スライドテーブル１２の移動量Ｓ₁で表し、第２可動体２０の移動量を第２スライダの移動量Ｓ₂で表すと、第２可動体の移動量Ｓ₂は第１可動体の移動量Ｓ₁の２倍になる。図５を参照して後述するように、各可動体が右方へ移動した場合も同様であるので、第１可動体１０がその左端位置から右端位置へ最大限移動したときの第２可動体２０の最大移動量をレールアセンブリ１３の全長以上の値にすることが可能となる。つまり直線移動装置１００の横方向の外形寸法より大きな最大移動量を得ることができる。

また、モータ３１が逆に回転してピニオン３４が時計回りに回転した場合は第１可動体１０は右方へ移動し、今度は、第２可動体テーブル２１に固定されている第２ベルト７０の他端７０ｂが第２プーリ５０の移動にともなって右方へ引っ張られ、その結果第２可動体テーブル２１及び第２スライダ２２も右方へ移動する（図５）。

このように、本発明の直線移動装置１００では、第１及び第２可動体２０が左右に往復移動可能であり、また装置の配置の方向に制約はなく、水平だけでなく例えば鉛直に配置することも可能である。なお、第１可動体１０と第２可動体２０の移動量の関係は、図４に示した左方への移動の場合と同様に、第２可動体２０の移動量Ｓ₂は、第１可動体１０の移動量Ｓ₁の２倍になる。

次に、前述の実施例の変形例を説明する。まず第１の変形例では、前記第１及び第２テンション装置８０、９０は、それらの発生する張力が可変であるように構成されている。これにより、第２可動体２０を引っ張るのに要する力の大小に応じてテンション装置の発生する力を設定することが可能になる。

さらに、第２の変形例の直線移動装置は、テンション装置を具備せず、各ベルトの一端６０ａ、７０ａが装置本体１に直接に結合されている。ベルトのたるみが小さい場合あるいはたるみの影響を考慮しなくてよい場合等には、直線移動装置はテンション装置を含まなくてもよい。

さらに、第３の変形例の直線移動装置は、テンション装置を一つ具備し、前記一つのテンション装置は第１及び第２ベルトのいずれか一方の一端と装置本体１との間に挿入される。

さらに、本発明による直線移動装置では、前述の実施例における第１及び第２ベルトと第１及び第２プーリを、第１及び第２歯付ベルトとそれに噛み合う第１及び第２歯付プーリに、あるいは第１及び第２チェーンとそれに噛み合う第１及び第２スプロケットに代えてもよい。

本発明の実施例の直線移動装置の斜視図である。前記直線移動装置の内部の構造を示す斜視図である。前記直線移動装置の原理を示す模式図である。第１及び第２可動体が最も左へ移動した状態を示す、前記直線移動装置の内部を示す斜視図である。第１及び第２可動体が最も右へ移動した状態を示す、前記直線移動装置の内部を示す斜視図である。従来技術による直線移動装置の斜視図である。

符号の説明

１装置本体
１０第１可動体
２０第２可動体
３０駆動手段
４０第１プーリ
５０第２プーリ
６０第１ベルト
７０第２ベルト
８０第１テンション装置
９０第２テンション装置

Claims

固定的な装置本体（１）と、
前記装置本体（１）に対して往復直線移動可能に該装置本体（１）に支持される第１可動体（１０）と、
前記第１可動体（１０）を移動させる駆動手段（３０）と、
前記第１可動体（１０）の移動方向と平行に往復直線移動可能に前記第１可動体（１０）に支持される第２可動体（２０）と、
前記移動方向に垂直な第１枢軸（４１）によって前記第１可動体（１０）に軸支された第１プーリ（４０）と、
前記第１プーリ（４０）から前記移動方向で離間されて、前記移動方向に垂直な第２枢軸（５１）によって前記第１可動体（１０）に軸支された第２プーリ（５０）と、
前記装置本体（１）に一端（６０ａ）が固定され、他端（６０ｂ）が前記第２可動体（２０）に固定され、中間部分が前記第１プーリ（４０）に巻き掛けられた第１ベルト（６０）と、
前記装置本体（１）に一端（７０ａ）が固定され、他端（７０ｂ）が前記第２可動体（２０）に固定され、中間部分が前記第１ベルト（６０）とは反対の巻き方向で前記第２プーリ（５０）に巻き掛けられた第２ベルト（７０）とを具備し、
第１可動体（１０）の往復直線移動が第２可動体（２０）の往復直線移動を引き起こすことを特徴とする、直線移動装置。
前記第１ベルトの一端（６０ａ）及び／又は前記第２ベルトの一端（７０ａ）と前記装置本体（１）との間に挿入されて、前記第１及び第２ベルト（６０，７０）に張力を与える少なくとも一つのテンション装置（８０，９０）を更に具備することを特徴とする、請求項１に記載の直線移動装置。
前記少なくとも一つのテンション装置（８０，９０）が発生する前記張力が可変であることを特徴とする、請求項２に記載の直線移動装置。
前記第１及び第２ベルト（６０，７０）に替えて第１及び第２歯付ベルトを、及び前記第１及び第２プーリ（４０，５０）に替えて第１及び第２歯付プーリを具備することを特徴とする、請求項１に記載の直線移動装置。
前記第１及び第２ベルト（６０，７０）に替えて第１及び第２チェーンを、及び前記第１及び第２プーリ（４０，５０）に替えて第１及び第２スプロケットを具備することを特徴とする、請求項１に記載の直線移動装置。