JP2541521B2 - Linear drive mechanism for industrial robots - Google Patents

Linear drive mechanism for industrial robots

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JP2541521B2
JP2541521B2 JP61166807A JP16680786A JP2541521B2 JP 2541521 B2 JP2541521 B2 JP 2541521B2 JP 61166807 A JP61166807 A JP 61166807A JP 16680786 A JP16680786 A JP 16680786A JP 2541521 B2 JP2541521 B2 JP 2541521B2
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JP
Japan
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ball screw
housing
screw shaft
robot
screw nut
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信利 鳥居
亮 二瓶
彰弘 寺田
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Fanuc Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ロボットの可動部を直線移動させる直
線駆動機構に関する。
The present invention relates to a linear drive mechanism for linearly moving a movable part of an industrial robot.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

産業用ロボットの可動部(胴や軸)を直線移動させる
従来の駆動機構を第2図に示す。ケーシング72内に軸受
56を介して立設したボールねじ軸50のねじ部51にはボー
ルねじナット52が螺合しており、該ナット52にはアーム
70を介して内胴54がボールねじ軸50と平行に固定されて
いる。またボールねじ軸50の下端部には歯付きプーリ60
が固定されており、該歯付きプーリ60はケーシング72の
下方に固定されたサーボモータ68の駆動軸66先端に固定
した他の歯付きプーリ64と歯付きタイミングベルト62を
介して連結されている。
FIG. 2 shows a conventional drive mechanism for linearly moving a movable part (body or shaft) of an industrial robot. Bearing in casing 72
A ball screw nut 52 is screwed into a threaded portion 51 of a ball screw shaft 50 which is erected via 56, and the nut 52 has an arm.
The inner case 54 is fixed in parallel to the ball screw shaft 50 via 70. In addition, a toothed pulley 60 is attached to the lower end of the ball screw shaft 50.
Is fixed, and the toothed pulley 60 is connected via a toothed timing belt 62 to another toothed pulley 64 fixed to the tip of the drive shaft 66 of the servomotor 68 fixed below the casing 72. .

上述のような直線駆動機構のため、歯付きプーリ60,6
4と歯付きタイミングベルト62とを介してサーボモータ6
8により駆動されたボールねじ軸50の回転運動によっ
て、内胴54はボールねじナット52と共に上昇、或いは下
降する。
Due to the linear drive mechanism described above, the toothed pulleys 60,6
Servomotor 6 via 4 and toothed timing belt 62
The inner barrel 54 moves up or down together with the ball screw nut 52 by the rotational movement of the ball screw shaft 50 driven by 8.

この内胴上部には垂直軸線まわりに回転する垂直軸80
が設けられており、モータを含む駆動部81を介してアー
ム82が延長してあり、該アーム82の先端には手首部84が
設けられており、その先端には作業用のハンド86が装備
されている。
In the upper part of this inner body, a vertical axis 80 that rotates around the vertical axis
Is provided, an arm 82 is extended through a drive unit 81 including a motor, a wrist portion 84 is provided at the tip of the arm 82, and a work hand 86 is provided at the tip. Has been done.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

然しながら上述の従来型直線駆動機構ではボールねじ
軸50の下方部58には歯付きプーリ60と軸受56をその長手
方向に直列に配設する必要があり、ボールねじナット52
を螺合させるねじ部51の長さは必然的に短くなる。従っ
て内胴54の可動ストロークlもそれに応じて短くなる。
可動ストロークlを長くするためにはその分だけボール
ねじ軸50を長くする必要が生じ、結局は駆動機構全体が
長く、大きくなってしまう。
However, in the above-described conventional linear drive mechanism, it is necessary to dispose the toothed pulley 60 and the bearing 56 in series in the lower portion 58 of the ball screw shaft 50 in the longitudinal direction thereof.
The length of the threaded portion 51 for screwing together is inevitably short. Therefore, the movable stroke l of the inner case 54 is also shortened accordingly.
In order to lengthen the movable stroke l, it is necessary to lengthen the ball screw shaft 50 by that amount, and eventually the entire drive mechanism becomes long and large.

依って、本発明は斯かる問題点の解決を図るべく、直
線駆動機構全体の大きさを変えることなく可動部のスト
ロークを大きくすること、或いは必要ストロークを得る
ために、よりコンパクトな大きさの直線駆動機構を提供
せんとするものである。
Therefore, in order to solve such a problem, the present invention makes it possible to increase the stroke of the movable part without changing the size of the entire linear drive mechanism, or to obtain a necessary stroke, a more compact size. It is intended to provide a linear drive mechanism.

〔問題点を解決するための枢支〕[Pivot for solving problems]

本発明は上述した発明目的に鑑みて、産業用ロボット
の可動部をボールねじ軸とボールねじナットとからなる
回転−直動変換機構を使用し、回転駆動力を駆動源から
歯付きタイミングベルトを介して上記回転−直動変換機
構に伝動することによりハウジング内の収納位置とハウ
ジング外の上方位置との間で直線移動させる産業用ロボ
ットの直線駆動機構において、 前記ハウジングの内室の上方域の支持部に前記駆動源
を形成するサーボモータを縦向きにして取着すると共に
その出力軸に一方の歯付きプーリを取付け、 前記ハウジングの内室の上方域の支持部の定位置に同
じく回転軸受を介して回転のみ可能に取着されると共に
前記タイミングベルトを経て前記一方の歯付きプーリか
ら回転を伝動される他方の歯付きプーリを設け、 前記他方の歯付きプーリの中心部に前記ボールねじナ
ットを受容し、該ボールねじナットを前記ハウジングの
内室に最下端側を有し、縦方向に延設された前記ボール
ねじ軸にねじ係合させ、 前記縦方向に延設された前記ボールねじ軸の最上端
に、前記ハウジングの内室中に引き戻された収納位置と
該ハウジングの内室から上方へ突出した上昇位置との間
を上下直線移動可能なロボット内胴の上端部を固着して
前記ボールねじ軸の上下動に応じて一体に上昇下降する
該ロボット内胴を前記可動部として設け、 前記ボールねじナットに螺合した前記ボールねじ軸は
前記最上端と脚下端との間の全長に亘ってボールねじ部
を備え、依って前記ロボット内胴の上下直動ストローク
をボールねじ軸の略全長に亘るようにしたことを特徴と
する産業用ロボットの直線駆動機構を提供する。
In view of the above-mentioned object of the invention, the present invention uses a rotation-linear motion conversion mechanism, which is a movable part of an industrial robot, including a ball screw shaft and a ball screw nut, and a rotary driving force from a drive source to a toothed timing belt. A linear drive mechanism of an industrial robot that linearly moves between a storage position inside a housing and an upper position outside the housing by transmitting power to the rotation-linear motion conversion mechanism via a linear drive mechanism of an upper region of an inner chamber of the housing. A servo motor that forms the drive source is attached to the support portion in a vertical direction, and one toothed pulley is attached to its output shaft, and a rotary bearing is also fixed at a fixed position in the upper portion of the inner chamber of the housing. The other toothed pulley that is attached so as to be rotatable only through the timing belt and that transmits the rotation from the one toothed pulley via the timing belt; The ball screw nut is received in the center of the toothed pulley, and the ball screw nut has the lowest end side in the inner chamber of the housing and is screw-engaged with the ball screw shaft extending in the longitudinal direction. At the uppermost end of the ball screw shaft extending in the vertical direction, a straight vertical movement is possible between a retracted position retracted into the inner chamber of the housing and a raised position protruding upward from the inner chamber of the housing. The robot inner body which is fixed to the upper end of the robot inner body and moves up and down integrally according to the vertical movement of the ball screw shaft is provided as the movable part, and the ball screw shaft screwed to the ball screw nut is A ball screw portion is provided over the entire length between the uppermost end and the leg lower end, so that the vertical linear motion stroke of the robot inner body is made to extend over substantially the entire length of the ball screw shaft. Robot direct A line drive mechanism is provided.

〔作用〕[Action]

軸受と回転駆動力の伝動用プーリとをボールねじ軸か
らボールねじナットへ移したことにより、ボールねじ軸
の略全長に亘ってねじを設けることが可能となり、固定
位置で回転するボールねじナットと協働して可動部の直
線ストロークを長くすることが可能となる。
By moving the bearing and the rotary drive power transmission pulley from the ball screw shaft to the ball screw nut, it becomes possible to provide a screw over substantially the entire length of the ball screw shaft, and a ball screw nut that rotates at a fixed position. The linear stroke of the movable part can be lengthened in cooperation with each other.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に
詳細に説明する。第1図は本発明による産業用ロボット
の直線駆動機構を図示したものであり、例えばロボット
のベース部の縦断面図と考えてよい。ケーシング32内の
上方位置に適宜な固定手段により固定されたサーボモー
タ28の回転駆動力を該サーボモータ28の駆動軸26、該駆
動軸26に固定された歯付きプーリ24、そして該歯付きプ
ーリ24に巻架した歯付きタイミングベルト22へと伝動し
て、該歯付きタイミングベルト22を係合する他の歯付き
プーリ20を形成,具備したボールねじナット12を回転さ
せる。このボールねじナット12は軸受16によってケーシ
ング32内の上方位置に軸受支持されて中心軸線を中心と
した回転のみが可能となっており、このボールねじナッ
ト12にはボールねじ軸10が螺合しており、直線移動する
ことが可能な構成となっている。このボールねじ軸10の
上端18には内胴14がアーム30を介してボールねじ軸10と
平行に固定されており、ボールねじ軸10に上端18を除く
残部の全長に亘ってねじが設けられており、ねじ部11を
形成している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 illustrates a linear drive mechanism of an industrial robot according to the present invention, which may be considered as a vertical sectional view of a base portion of the robot, for example. The rotational driving force of the servo motor 28 fixed to an upper position in the casing 32 by an appropriate fixing means is applied to the drive shaft 26 of the servo motor 28, the toothed pulley 24 fixed to the drive shaft 26, and the toothed pulley. The ball screw nut 12 is formed by forming another toothed pulley 20 which is transmitted to the toothed timing belt 22 wound around the toothed wheel 24 to engage with the toothed timing belt 22 and is rotated. The ball screw nut 12 is supported by the bearing 16 at an upper position in the casing 32 and can rotate only about the central axis.The ball screw shaft 10 is screwed onto the ball screw nut 12. It is configured to be able to move in a straight line. An inner shell 14 is fixed to the upper end 18 of the ball screw shaft 10 in parallel with the ball screw shaft 10 via an arm 30, and a screw is provided on the ball screw shaft 10 over the entire length of the remaining portion excluding the upper end 18. And forms the threaded portion 11.

前述の如くボールねじナット12とサーボモータ28とは
ケーシング32内の上方位置に設置してある。ボールねじ
軸10はその下端がボールねじナット12の位置まで上昇す
ることが可能なので、ボールねじ軸10のストローク、延
いては内胴14のストロークを長くするためにはボールね
じナット12とサーボモータ28との設置位置を可能な限り
ケーシング32内の上方位置に設定することが望ましい。
こうした位置にボールねじナット12を設置しておけば、
前述の如くその略全長に亘ってねじが設けられたボール
ねじ軸10は従来型のねじ部51(第2図)よりも長いねじ
部11を有しており、このより長いねじ部11を最大限に利
用して従来の直線ストロークl(第2図)よりも長い直
線ストロークLを得ることが可能となる。
As described above, the ball screw nut 12 and the servo motor 28 are installed at the upper position in the casing 32. Since the lower end of the ball screw shaft 10 can be lifted up to the position of the ball screw nut 12, the ball screw nut 12 and the servomotor must be used in order to lengthen the stroke of the ball screw shaft 10 and the stroke of the inner shell 14. It is desirable to set the installation position with 28 to the upper position in the casing 32 as much as possible.
If you install the ball screw nut 12 in such a position,
As described above, the ball screw shaft 10 provided with screws over substantially the entire length thereof has the threaded portion 11 longer than the conventional threaded portion 51 (Fig. 2). It is possible to obtain a linear stroke L that is longer than the conventional linear stroke 1 (FIG. 2) by utilizing the limit.

また、こうして長い直線ストロークの得られる内胴14
の上端には、従来型のロボットと同様、回転可能な垂直
軸、駆動部、アーム、手首部及びハンドが取り付けられ
ている。
In addition, the inner body 14 which can obtain a long straight stroke in this way
At the upper end of the robot, a rotatable vertical axis, a drive unit, an arm, a wrist unit, and a hand are attached as in the conventional robot.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ボ
ールねじ軸のねじ部を長く設定可能なので、短くコンパ
クトな構成で直線ストロークを長くすることの可能な産
業用ロボットの直線駆動機構を提供することが可能とな
る。
As is clear from the above description, according to the present invention, since the screw portion of the ball screw shaft can be set to be long, a linear drive mechanism for an industrial robot that can extend the linear stroke with a short and compact structure is provided. It becomes possible to do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による産業用ロボットの直線駆動機構の
略示断面図、第2図は従来型の産業用ロボットの直線駆
動機構の略示断面図。 10……ボールねじ軸、11……ねじ部、12……ボールねじ
ナット、14……可動部(内胴)、18……上端、20……歯
付きプーリ、22……歯付きタイミングベルト、24……歯
付きプーリ、26……駆動軸、28……サーボモータ、30…
…アーム、32……ケーシング、L……直線ストローク。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a linear drive mechanism of an industrial robot according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a linear drive mechanism of a conventional industrial robot. 10 …… Ball screw shaft, 11 …… Screw part, 12 …… Ball screw nut, 14 …… Movable part (inner case), 18 …… Upper end, 20 …… Toothed pulley, 22 …… Toothed timing belt, 24 …… Toothed pulley, 26 …… Drive shaft, 28 …… Servo motor, 30…
… Arm, 32… Casing, L… Linear stroke.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】産業用ロボットの可動部をボールねじ軸と
ボールねじナットからなる回転−直動変換機構を使用
し、回転駆動力を駆動源から歯付きタイミングベルトを
介して上記回転−直動変換機構に伝動することによりハ
ウジング内の収納位置とハウジング外の上方位置との間
で直線移動させる産業用ロボットの直線駆動機構におい
て、 前記ハウジングの内室の上方域の支持部に前記駆動源を
形成するサーボモータを縦向きにして取着すると共にそ
の出力軸に一方の歯付きプーリを取付け、 前記ハウジングの内室の上方域の支持部の定位置に同じ
く回転軸受を介して回転のみ可能に取着されると共に前
記タイミングベルトを経て前記一方の歯付きプーリから
回転を伝動される他方の歯付きプーリを設け、 前記他方の歯付きプーリの中心部に前記ボールねじナッ
トを受容し、該ボールねじナットを前記ハウジングの内
室に最下端側を有し、縦方向に延設された前記ボールね
じ軸にねじ係合させ、 前記縦方向に延設された前記ボールねじ軸の最上端に、
前記ハウジングの内室中に引き戻された収納位置と該ハ
ウジングの内室から上方へ突出した上昇位置との間を上
下直線移動可能なロボット内胴の上端部を固着して前記
ボールねじ軸の上下動に応じて一体に上昇下降する該ロ
ボット内胴を前記可動部として設け、 前記ボールねじナットに螺合した前記ボールねじ軸は前
記最上端と最下端との間の全長に亘ってボールねじ部を
備え、依って前記ロボット内胴の上下直動ストロークを
ボールねじ軸の略全長に亘るようにしたことを特徴とす
る産業用ロボットの直線駆動機構。
1. A rotary part of an industrial robot using a rotation-linear motion conversion mechanism composed of a ball screw shaft and a ball screw nut, and a rotary drive force from a drive source via a toothed timing belt. In a linear drive mechanism of an industrial robot that linearly moves between a storage position inside a housing and an upper position outside the housing by transmitting to a conversion mechanism, a drive source is provided in a support portion in an upper region of an inner chamber of the housing. The servo motor to be formed is attached in a vertical orientation, and a pulley with one tooth is attached to its output shaft so that it can only rotate through a rotary bearing at a fixed position in the upper region of the inner chamber of the housing. The other toothed pulley that is attached and whose rotation is transmitted from the one toothed pulley via the timing belt is provided, and the other toothed pulley is provided at the center of the other toothed pulley. The ball screw nut is received, and the ball screw nut has a lowermost end in the inner chamber of the housing and is screw-engaged with the ball screw shaft extending in the longitudinal direction, and the ball screw nut is extended in the longitudinal direction. At the top end of the ball screw shaft,
The upper and lower parts of the ball screw shaft are fixed by fixing the upper end of the robot inner body, which is vertically movable between the retracted position retracted into the inner chamber of the housing and the raised position protruding upward from the inner chamber of the housing. The robot inner body that rises and falls integrally according to movement is provided as the movable portion, and the ball screw shaft screwed into the ball screw nut is a ball screw portion over the entire length between the uppermost end and the lowermost end. A linear drive mechanism for an industrial robot, characterized in that the vertical translation stroke of the inner body of the robot is made to extend over substantially the entire length of the ball screw shaft.
JP61166807A 1986-07-17 1986-07-17 Linear drive mechanism for industrial robots Expired - Lifetime JP2541521B2 (en)

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