JP2010266010A - ベルトテンション調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同時にベルト両辺のベルトテンションを偏りなく正確に調整することができ、しかも、誰が行っても簡易かつ短時間で正確なベルトテンションの調整を行えるようにする。
【解決手段】一方の片辺側ベルト１５ａに接する第１のアイドラ１６が取り付けられ、ベルト走行方向と直角な方向に移動可能なようにケーシング１２に取り付けられた第１のアイドラシャフト１８と、他方の片辺側ベルト１５ｂに接する第２のアイドラ１７が取り付けられ、ベルト走行方向と直角な方向に移動可能なようにケーシング１２に取り付けられた第２のアイドラシャフト２３と、第１アイドラ１６と第２アイドラ１７のそれぞれの端部に螺合する左右逆ねじで同一リードになったねじ部を有する左右ねじシャフト３０と、ケーシング１２上に固定され、左右ねじシャフトを回転可能に支持する支持ブラケット３２と、からベルトテンション調整装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト・プーリーを利用した伝動機構においてベルトテンションの調整に用いられるベルトテンション調整装置に係り、特に、搬送装置や多関節位置決め装置のベルト伝動機構に適用されるベルトテンション調整装置に関する。

ワークの搬送や位置決め作業に多関節ロボットが広く利用されている。この種の多関節ロボットでは、ベルト・プーリを用いた伝動機構がアームの中に組み込まれている。伝動機構のベルトに緩みがあると、ワークの運動経路に誤差が生じる。ワークを一定の経路に沿って正確に搬送し、決められた位置に正確に位置決めするには、ベルトテンションの調整を行うことが必要不可欠になる。

そこで、従来の一般的なベルトテンションの調整方法を図７に示す。この図７において、１はベルトを示す。ベルト１は無端のベルトで図示しない左右両側にそれぞれ配置されているプーリに巻き掛けられている。２はベルト１にテンションを与えるアイドラを示している。ベルト１に緩みが生じた場合には、図７に示すようにアイドラ２を片側のベルト１に対して押し付けると、ベルト１のテンションを高めることができる。この図７に示す方法のように、ベルトの片側にテンションをかける方法としては、例えば、特許文献１に記載されたベルトテンション調整装置を挙げることができる。

これに対して、ベルト１に両側からテンションをかけながら調整する方法を図８に示す。この方式では、それぞれベルト１に押し付けるアイドラ２、２を対にして用い、両者を一体にしてベルト１に沿って移動させることでベルト１のテンションを高めている。この方式を採用した先行技術としては、例えば、特許文献２に記載されたベルトテンション調整方法を挙げることができる。
特開２００５−３６９２３号公報 特開平１０−２７７９８４号公報

しかしながら、従来のベルト調整方法では、以下のような問題があった。
先ず、図７に示したような片辺のベルト１にテンションをかける方式では、ベルト１のテンションに偏りが生じるという問題がある。そして、テンションの偏りによって、減速機構部およびプーリーが僅かながら回転してしまうため、機械の原点位置に狂いが生じるという潜在的な問題がある。また、テンションの偏りにより、正回転と逆回転とで、動作経路にばらつきが生じる虞がある。

これに対して、図８に示したベルト１の両辺にテンションをかける方式では、片辺の場合と異なり、ベルトテンションの偏りはなくなる利点はある。しかし、一対のアイドラ２、２をベルト１に沿って移動させる距離の割りにベルトテンション調整量は少ないため、必要な範囲でテンションの調整をできるようにするためには、アイドラ２が移動できるスペースを広く確保しなければならない。このため、テンション調整機構のために、多関節ロボットのアームが大型化するという欠点がある。また、アイドラの移動量が大きいため、作業性も非常に悪い。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、スペースを取らずにロボットなどのベルト伝動機構に組み込むことができ、同時にベルト両辺のベルトテンションを偏りなく正確に調整することができ、しかも、誰が行っても簡易かつ短時間で正確なベルトテンションの調整を行うことができるしたベルトテンション調整装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、中空のケーシング内部に駆動側のプーリと従動側のプーリとに巻き掛けられる無端環状のベルトとが収容されたベルト伝動機構のベルトテンションを調整するためのベルトテンション調整装置において、前記ベルトの一方の片辺側ベルトに接する第１のアイドラが取り付けられ、前記ベルト走行方向と直角な方向に移動可能なように前記ケーシングに取り付けられた第１のアイドラシャフトと、前記ベルトの他方の片辺側ベルトに接する第２のアイドラが取り付けられ、前記ベルト走行方向と直角な方向に移動可能なように前記ケーシングに取り付けられた第２のアイドラシャフトと、前記第１アイドラ軸と前記第２アイドラのそれぞれの端部に螺合する左右逆ねじで同一リードになったねじ部を有する左右ねじシャフトと、前記ケーシング上に固定され、左右ねじシャフトを回転可能に支持する支持ブラケットと、とからなることを特徴とする。

本発明によれば、同時にベルト両辺のベルトテンションを偏りなく正確に調整することができ、しかも、誰が行っても簡易かつ短時間で正確なベルトテンションの調整を行うことができる。しかも、スペースをとらず、多関節搬送ロボットのような細いアームの中にも容易に組み込むことができる

以下、本発明によるベルトテンション調整装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１において、参照番号５０は、本実施形態によるベルトテンション調整装置が適用される多関節搬送ロボットを示す。図１（ａ）は多関節搬送ロボットの正面図、図１（ｂ）は多関節搬送ロボットを上からみた平面図である
まず、この多関節搬送ロボット５０について説明する。この多関節搬送ロボット５０は、例えば、搬送物として液晶パネルを搬送するのに用いられるロボットである。

図１において、参照番号５１は、ベッドを示す。多関節搬送ロボット５０はベッド５１の上を走行することができる。このベッド５１の上面には、多関節搬送ロボット５０の基部５２が設置されている。この基部５２には、サーボモータなどの駆動部が組み込まれている。基部５２の上端には、水平面上を旋回自在な旋回アーム５３が連結されており、この旋回アーム５３によって細長い胴部５４が鉛直に支持されている。

この胴部５４には、一対の昇降部５５が取り付けられており、胴部５４の案内面にそって上下に昇降することができる。そして、昇降部５５には、第１アーム５６と第２アーム５７とかなる腕部が支持されている。これら第１アーム５６と第２アーム５７は、水平面上を旋回するようになっている。ワークである液晶パネルは、第２アーム５７の先端に設けられる図示しない手指形のエンドエフェクタに載せて搬送される。

次に、図２は、本実施形態によるベルトテンション調整装置を示している。図３は、ベルトテンション調整装置の平面図である。このベルトテンション調整装置１０は、第１アーム５６と第２アーム５７に動力を伝動するベルト伝動機構のテンションを調整する目的で、図１（ｂ）に示すように、第１アーム５６、第２アーム５７のそれぞれの内部に組み込まれている。

図２において、参照番号１２は、アーム本体のケーシングを示す。このケーシング１２は中空になっている。このケーシング１２の内部には、図示しないプーリーが回転自在に設けられ、これらプーリーには、ベルトしてタイミングベルト１５が巻き掛けられている。

ここで、図２、図３において、タイミングベルト１５については、無端環状のベルトであるが、ベルトテンション調整の機構を説明する便宜のため、一方の片辺側のベルト１５ａと、他方の片辺側のベルト１５ｂと区別して説明する。

一方の片辺側のベルト１５ａには、第１のアイドラ１６が接するように、他方の片辺側のベルト１５ｂには、第２のアイドラ１７が接するように、それぞれ配置されている。

この場合、第１アイドラ１６は、第１のアイドラシャフト１８に取り付けられている。この第１アイドラシャフト１８は、軸受１９を介して支持され、座板２０から垂直に垂下するように取り付けられている。この座板２０にはタイミングベルト１５の走行方向と直角に長溝２１が形成されており、この長溝２１からボルト２２を締め込んで座板２０をケーシング１２の上面に固定するようになっている。したがって、ボルト２２を外せば、座板２０は、ケーシング１２の上面を滑らせて位置を可変にすることができる。

第２アイドラ１７についても、同様に第２アイドラシャフト２３に取り付けられ、この第２アイドラシャフト２３は軸受２４を介して支持されるとともに座板２５から垂直に垂下するように取り付けられている。この座板２５にもタイミングベルト１５の走行方向と直角に長溝２６が形成されており、この長溝２６からボルト２７を締め込むことにより、座板２５をケーシング１２の上面に固定することができる。したがって、座板２５は、ケーシング１２の上面での位置を可変にすることができる。

図２に示すように、第１アイドラシャフト１８には径のより大きくなっている頭部１８ａが形成されており、この頭部１８ａは座板２０の上に突き出るようになっている。第２アイドラシャフト２３にも同様に径の拡がった頭部２３ａが形成されている。

第１アイドラシャフト１８の頭部１８ａと、第２アイドラシャフト２３の頭部２３ａには、それぞれ雌ねじ部１８ｂ、２３ｂが直径方向に形成されている。左右ねじシャフト３０は、その両端部に雌ねじ部１８ｂ、２３ｂに螺合する雄ねじ部３１ａ、３１ｂを有している。

この左右ねじシャフト３０では、両雄ねじ部３１ａ、３１ｂは、ねじが同一のリードであるが、ねじの方向が左右逆ねじになっている。雌ねじ部１８ｂ、２３ｂには、これらの雄ねじ部３１ａ、３１ｂに対応した雌ねじが切られていることはいうまでもない。

このような左右ねじシャフト３０は、シャフトブラケット３２を用いてケーシング１２の上面で回転可能にに固定されている。この場合、左右ねじシャフト３０の軸方向は、タイミングベルト１５の走行方向と直角である。この実施形態では、シャフトブラケット３２は細長い筐体形のブラケットで、左右ねじシャフト３０は、その長手方向の側壁部を挿通されている。そして、左右ねじシャフト３０の中央部にはシャフトブラケット３２に収まるように、左右ねじシャフト３０を回すためのグリップ部３３が取り付けられている。

なお、図２、３において、参照符合３４ａ、３４ｂは、左右ねじシャフト３０の両側の雄ねじ部３１ａ、３１ｂに螺合し、第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３の位置を固定するロックナット３４ａ、３４ｂを示す。

本実施形態によるベルトテンション調整装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
まず、タイミングベルト１５が緩んでいる場合に、ベルトテンションを高くする調整について説明する。

図２並びに図３に示す位置で、第１アイドラ１６と第２アイドラ１７によりタイミングベルト１５にベルトテンションを与えていたところ、テンションをより大きくするには、次のように調整を行う。

まず、ロックナット３４ａ、３４ｂを緩めておく。そうしてから、図４、図５に示すように、ペンチやスパナなどの工具でグリップ部３３を掴んで、左右ねじシャフト３０を時計回りの方向、図中矢印方向に少しずつ回す。

左右ねじシャフト３０が回ると、左右ねじシャフト３０は軸方向の位置は固定されているため、左右ねじシャフト３０の両端部の雄ねじ部３１ａ、３１ｂに螺合している第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３の方が座板２０、２５とともに移動することになる。そして、左右ねじシャフト３０の雄ねじ部３１ａ、３１ｂは左右逆ねじで同一リードのねじになっているため、同一距離を互いに接近する方向に同時に移動することになる。

こうして左右ねじシャフト３０を回しながら第１アイドラ１６と第２アイドラ１７を移動させ、適当なベルトテンションになったところで、ロックナット３４ａ、３４ｂを締め付け、第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３を固定する。

その後、第１アイドラシャフト１８を支持する座板２０と、第２アイドラシャフト２３を支持する座板２５は、移動した位置でボルト２２、２７で固定される。タイミングベルト１５のテンションが強いと、タイミングベルト１５の走行中に第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３には浮き上がらせる力が働くが、座板２０、２５の固定により、その浮き上がりを防止することができる。

次に、タイミングベルト１５のテンションが大きすぎる場合は、上記とは逆に、左右ねじシャフト３０を反時計回りに回せば、同一距離を互いに離間する方向に第１アイドラ１６と第２アイドラ１７が同時に移動するので、同様にしてベルトテンションを調整することができる。

以上のように、本実施形態によれば、左右ねじシャフト３０の両端部に左右逆ねじで同一リードの雄ねじ部３１ａ、３１ｂを設け、この雄ねじ部３１ａ、３１ｂを第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３の頭部１８ａ、２３ａに螺合させているので、左右ねじシャフト３０を回すことで、同一距離を接近させたり、あるいは離間させながら、タイミングベルト１５の両辺１５ａ、１５ｂのベルトテンションを偏りなく正確に調整することができる。

しかも、操作そのものは左右ねじシャフト３０を単純に回すだけであるので、誰が行っても簡易かつ短時間で正確なベルトテンションの調整を行うことができる。

また、左右ねじシャフト３０それ自体は、厳密に位置決めしなくても、シャフトブラケット３２を用いてケーシング１２の上面に回転可能に固定するだけでよい。第１アイドラ１６と第２アイドラ１７の移動量の正確さはねじ機構によって担保されているからである。

さらに、左右ねじシャフト３０は、タイミングベルト１５の両辺１５ａ、１５ｂの間に配置されるので、設置スペースをとらず、しかも棒状の左右ねじシャフト３０をシャフトブラケット３２で支持するという小さくまとまった構造になるので、本実施形態の多関節搬送ロボット５０のような細いアーム５６、５７の中にも容易に組み込むことができる。

そして、多関節搬送ロボット５０では、タイミングベルト１５の左右両辺１５ａ、１５ｂのベルトテンションの偏りが位置制御上の原点を狂わせ、搬送物の位置決め精度の誤差に直結するところ、上記のように、タイミングベルト１５のベルトテンションを簡単にしかも正確に偏りなく調整できるので、正確なワーク搬送の実現に寄与することができる。

第２実施形態
次に、図６は、本発明の第２実施形態によるベルトテンション調整装置を示す。この第２実施形態では、第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３を支持する座板２０、２５をブラケット４０、４０で固定するようにしている。ブラケット４０、４０は、座板２０、２５の縁部を押さえる保持部４０ａを有している。なお、図６では、第１アイドラシャフト１８のみを示しているのが、第２アンドラシャフト２３も同様になっている。

タイミングベルト１５のベルトテンションを調整するときには、ボルト４２を緩めて、ブラケット４０による拘束を解除すれば、第１アイドラシャフト１８および第２アイドラシャフト２３は、座板２０、２５とともにケーシング１２の上面を滑って移動することができる。

テンション調整後に、ボルト４２を締めれば、ブラケット４０、４０によって座板２０、２５をそれぞれ固定し、第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３を固定することができる。タイミングベルト走行中は、第１アイドラシャフト１８、第２アイドラシャフト２３の浮き上がり防止にもなる。

以上、本発明に係るベルトテンション調整装置について、多関節搬送ロボットのベルト伝動機構に適用した実施形態を挙げて説明したが、本発明のベルトテンション調整装置は、ロボット以外の種々の機械のベルト伝動装置に適用可能であることはもちろんである。

本発明によるベルトテンション調整装置が適用される多関節搬送ロボットを示し、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図である。 本発明の実施形態によるベルトテンション調整装置の横断面図である。 本発明の実施形態によるベルトテンション調整装置の平面図である。 ベルトテンションを高める場合の操作を示す横断面図である。 ベルトテンションを高める場合の操作を示す平面図である。 本発明によるベルトテンション調整装置の変形例を示す横断面図である。 従来のベルトテンション調整方法を示す模式図である。 従来の別のベルトテンション調整方法を示す模式図である。

１０…ベルトテンション調整装置、１２…ケーシング、１５…タイミングベルト、１６…第１アイドラ、１７…第２アイドラ、１８…第１アイドラシャフト、２０…座板、２３…第２アイドラシャフト、２５…座板、３０…左右ねじシャフト、３２シャフトブラケット、５０…多関節搬送ロボット、５６…第１アーム、５７…第２アーム

Claims (7)

1. 中空のケーシング内部に駆動側のプーリと従動側のプーリとに巻き掛けられる無端環状のベルトとが収容されたベルト伝動機構のベルトテンションを調整するためのベルトテンション調整装置において、
   前記ベルトの一方の片辺側ベルトに接する第１のアイドラが取り付けられ、前記ベルト走行方向と直角な方向に移動可能なように前記ケーシングに取り付けられた第１のアイドラシャフトと、
   前記ベルトの他方の片辺側ベルトに接する第２のアイドラが取り付けられ、前記ベルト走行方向と直角な方向に移動可能なように前記ケーシングに取り付けられた第２のアイドラシャフトと、
   前記第１アイドラ軸と前記第２アイドラのそれぞれの端部に螺合する左右逆ねじで同一リードになったねじ部を有する左右ねじシャフトと、
   前記ケーシングに固定され、左右ねじシャフトを回転可能に支持する支持ブラケットと、
   とからなることを特徴とするベルトテンション調整装置。
2. 前記支持ブラケットは、前記第１アイドラシャフトおよび第２アイドラシャフトの移動量を決定する基準となるように前記左右ねじシャフトの軸方向の位置を一定に支持することを特徴とする請求項１に記載のベルトテンション調整装置。
3. 前記第１アイドラシャフトおよび第２アイドラシャフトは、ケーシングに浮き上がり防止用のボルトで固定された座板とともに前記ケーシング上を滑って移動することを特徴とする請求項１に記載のベルトテンション調整装置。
4. 前記第１アイドラシャフトおよび第２アイドラシャフトは、ケーシングに浮き上がり防止用のブラケットで固定された座板とともに前記ケーシング上を滑って移動することを特徴とする請求項１に記載のベルトテンション調整装置。
5. 前記左右ねじシャフトのねじ部は、前記第１アイドラシャフトと第２アイドラシャフトの頭部に形成された左右逆ねじの雌ねじ部に螺合し、ロックナットで固定されることを特徴とする請求項１に記載のベルトテンション調整装置。
6. 前記ケーシングは、多関節搬送ロボットのアームのケーシングであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載のベルトテンション調整装置。
7. 多関節搬送ロボットのアーム毎に前記ベルトテンション調整装置が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のベルトテンション調整装置。

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