JP2572158B2 - 直交２軸移動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、直交する２方向の平面移動可能な直交２
軸移動装置に関するもので、特に、高速に移動（回転駆
動）する産業用ロボツトの構造に適する直交２軸移動装
置に関するものである。

［従来の技術］ 本願出願人は、複数のプーリにベルトを十字に掛ける
直交２軸移動装置を特願平０−188913号として、既に出
願している。

この先願に係る直交２軸移動装置においては、例え
ば、第９図に示す様に、中央のスライドブロツクａに
は、互いに直交する様に２対のガイド部材b₁,b₂;c₁,c₂
が内部を貫通した状態で取付けられている。また、これ
ら２対のガイド部材b₁,b₂;c₁,c₂には、互いに直交する
方向に進退可能にスライド部材d₁,d₂;e₁,e₂が支持され
ている。各対のスライド部材d₁,d₂;e₁,e₂の両端には、
各々ブロツクf,g,h,iが固定されている。

これら４つのブロツクｆ〜ｉの中で３つのブロツクｆ
〜ｈには、回転自在なプーリj,k,lが取付けられてい
る。一方、スライドブロツクａには、４つの回転自在な
プーリｍ〜ｑが配置されている。両端をブロツクｉに係
止されたベルトｒが、これらプーリｍ〜ｑに掛け渡され
ている。プーリj,kは駆動用のモータs,tにより夫々回転
駆動され、これら駆動モータs,tの駆動により、スライ
ドブロツクａはスライド部材d₁,d₂に沿い直線的に移動
し、また、スライド部材e₁,e₂は、スライド部材d₁,d₂の
延出方向と直交する方向に直線的に移動する。

通常、この先願に係る直交２軸移動装置を産業用ロボ
ツトに適用する場合には、スライド部材d₁,d₂を垂直に
立て、ブロツクｉに先端にハンド等のエンドエフエクタ
ーｕ（第10図に示す）を取付け、２自由度のロボツトア
ームとして用いるものである。更に、この産業用ロボツ
トを３自由度のロボツトとして用いる場合、第10図に示
す様に、この直交２軸移動装置のブロツクｇを回転駆動
部ｖに取付ける。即ち、３自由度を有するロボツトは、
円筒型のロボツトとして構成するのが一般的である。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、先願に係る直交２軸移動装置を円筒型
ロボツトとして使用した場合、第10図に示す状態におい
て、回転駆動部ｖにより移動装置全体が回転された際
に、上述のエンドエフアクタｕの質量が上下のスライド
機構であるガイド部材b₁,b₂、スライド部材d₁,d₂に作用
し、全体的に捩じれが発生する事になる。

この捩じれを避ける為には、スライド部材d₁,d₂を太
くするか、又は、スライド部材d₁,d₂の本数を増やす等
の対策が必要である。しかしながら、この様なスライド
部材d₁,d₂の径大化や複数化は、装置全体の大型化を招
き、好ましくない。

また、エンドエフアクタｕを上下に昇降する場合、ス
ライドブロツクａとともに、スライド部材e₁,e₂,ブロツ
クh,iが全体的に昇降する為、たとえばブロツクh,iの下
方に他の物を配置できず、広いエリアがデツトスペース
となつてしまい、配置効率が悪い問題点が指摘されてい
る。また、上下に昇降する質量が大きい為、特に円筒型
とした場合、重力方向に大きい質量のものを移動させる
場合には、駆動用モータのトルクが大きく必要となり、
さらに動力の伝達機構であるベルトを太くしなければな
らないという欠点があつた。

この発明は上述した課題に鑑みなされたもので、この
発明の主たる目的は、装置を大型化することなく、全体
の捩じり剛性を高める事の出来る直交２軸移動装置を提
供することである。

また、この発明の別の目的は、配設効率の良い直交２
軸移動装置を提供する事である。

また、この発明の他の目的は、ベルトを太くすること
なく、駆動モータのトルクを伝達する事の出来る直交２
軸移動装置を提供する事である。

［課題を解決するための手段］ 上述した目的を達成するため、この発明に係わる直交
２軸移動装置は、第１のブロツクと、一方向に沿つて延
出し、この一方向に沿つて移動可能に、前記第１のブロ
ツクに取り付けられた第１のスライド部材と、この第１
のスライド部材の一端に固定された第２のブロツクと、
前記第１のスライド部材の他端に固定された第３のブロ
ツクと、前記一方向と直交する他方向に沿つて延出し、
この他方向に沿つて移動可能に、前記第２のブロツクに
取り付けられた第２のスライド部材と、前記第１のブロ
ツクに回動自在に軸支された第１及び第２の駆動回転体
と、これら第１及び第２の駆動回転体に夫々接続され、
夫々を逆転可能に回転駆動する第１及び第２の駆動モー
タと、前記第２のスライド部材の両端に回動自在に取り
付けられた第１及び第２のアイドル回転体と、前記第３
のブロツクに回動自在に取り付けられた第３のアイドル
回転体と、一端及び他端を、前記第２のブロツクに固定
され、中途部を、第１のアイドル回転体、第１の駆動回
転体、第３のアイドル回転体、第２の駆動回転体、第２
の駆動回転体に順次係合させた１本のベルトとを具備
し、前記第１及び第２の駆動モータの回転駆動方向を所
定方向に設定する事により、前記第２のスライド部材
を、前記一方向及び前記他方向に沿つて移動させる事を
特徴としている。

また、この発明に係るする直交２軸移動装置は、第１
のブロツクと、一方向に沿つて延出し、この一方向に沿
つて移動可能に、前記第１のブロツクに取り付けられた
第１のスライド部材と、この第１のスライド部材の一端
に固定された第２のブロツクと、前記第１のスライド部
材の他端に固定された第３のブロツクと、前記第２のブ
ロツクに、前記一方向と直交する他方向に沿つて移動可
能に取り付けられた２のスライド部材と、前記第１のブ
ロツクに回動自在に軸支された第１及び第２の駆動回転
体と、これら第１及び第２の駆動回転体に夫々接続さ
れ、夫々を逆転可能に回転駆動する第１及び第２の駆動
モータと、前記第２のブロツクの前記他方向に沿う両端
に回動自在に取り付けられた第１及び第２のアイドル回
転体と、前記第３のブロツクに回動自在に取り付けられ
た第３のアイドル回転体と、一端及び他端を、前記第２
のスライド部材に固定され、中途部を、第１のアイドル
回転体、第１の駆動回転体、第３のアイドル回転体、第
２の駆動回転体、第２の駆動回転体に順次係合させた１
本のベルトとを具備し、前記第１及び第２の駆動モータ
の回転駆動方向を所定方向に設定する事により、前記第
２のスライド部材を、前記一方向及び前記他方向に沿つ
て移動させる事を特徴としている。

また、この発明に係る直交２軸移動装置において、前
記第１のブロツクは、回転駆動手段により、前記他方向
に沿つて延出する軸線回りに回転駆動される事を特徴と
している。

また、この発明に係る直交２軸移動装置は、前記タイ
ミングベルトを前記駆動回転体に強制的に係合させる強
制係合手段を更に具備する事を特徴としている。

［実施例］ 以下に、この発明に係る直交２軸移動装置10の一実施
例の構成を、第１図乃至第5D図を参照して、詳細に説明
する。

この一実施例の直交２軸移動装置10は、第１図に示す
様に、土台（図示せず）上に載置された基台12を備えて
いる。この基台12上には、第１のブロツクとしての回動
ブロツク14が、垂直軸に沿つて延出する中心軸線回りに
回動自在に取り付けられている。この基台12は、内部を
中空状に形成され、この基台12内には、回動ブロツク14
を回動するための回転駆動機構16が収納されている。こ
の回転駆動機構16の構成は、後に説明する。

一方、この回動ブロツク14は、その正面を水平面に対
して垂直に立ち上がった平面から構成され、この正面に
は、強制係合手段としての４本のガイドローラ18a,18b,
18c,18dと、第１及び第２の駆動回転体としての第１及
び第２の駆動プーリ20a,20bが、回動ブロツク14の正面
に対して垂直に設定された回動軸線回りに回動自在に軸
支されている。ここで、４本のガイドローラ18a〜18d
は、水平に延出する一対の辺と垂直に延出する一対の辺
とからなる長方形の４つの頂点を構成する様に配設され
ている。そして、第１の駆動プーリ20aは、上方に位置
する一対のガイドローラ18a,18bを結ぶ線分よりも上方
に位置する様に、また、第２の駆動プーリ20bは、下方
に位置する一対のガイドローラ18c,18dを結ぶ線分より
も下方に位置する様に、夫々配設されている。

ここで、これら第１及び第２の駆動プーリ20a,20b
は、第２図に示す様に、回動ブロツク14の裏面に配設さ
れた正逆回転可能な駆動モータ22a,22bにより、夫々回
転駆動される様に接続されている。これら駆動モータ22
a,22bには、夫々の回動量を検出するためのロータリエ
ンコーダ24a,24bが接続されている。これらロータリエ
ンコーダ24a,24bは、後述するが直交２軸移動装置10の
全体制御を司る制御ユニツト26に接続され、この制御ユ
ニツト26に、対応する駆動モータ22a,22bの検出された
回転量情報を伝達する様に構成されている。

一方、第２図に示す様に、上述した基台12は、上面が
開放された中空円筒状に形成され、回動ブロツク14の下
端はベアリング28を介して、基台12の上部に軸支されて
いる。また、上述した回転駆動機構16は、基台12内に、
図示しないモータを上方に向けて突出させた正逆回転可
能な駆動モータ30と、この駆動モータ30の駆動力を減速
して駆動軸32aに伝達する減速機構32とを備えており、
この駆動軸32aは、カツプリング部材34を介して、回動
ブロツク14の下面中央に、下方に向けて一体的に突出し
た接合軸14aに、弾性的に連結されている。

このように回転駆動機構16は構成されているので、駆
動モータ30の起動に伴い、この駆動モータ30の駆動力は
減速機構32を介して減速された状態で駆動軸32aに伝達
され、更にカツプリング部材34を介して回動ブロツク14
に伝達され、この回動ブロツク14は自身の中心軸線回り
に回転駆動される事になる。

尚、駆動モータ30には、その回動量を検出するための
ロータリエンコーダ36が接続されている。このロータリ
エンコーダ36は、上述した制御ユニツト26に接続され、
この制御ユニツト26に、駆動モータ30の検出された回転
量情報を伝達する様に構成されている。

一方、上述した回動ブロツク14内には、互いに平行
に、且つ、上下に離間して水平方向に貫通した状態で、
一対の水平スライドガイド部材38a,38bが設けられてい
る。これら水平スライドガイド部材38a,38bには、第１
のスライド部材としての水平方向に延出する水平スライ
ドシヤフト40a,40bが水平方向に沿つて摺動自在に支持
されている。これら水平スライドシヤフト40a,40bの一
端、即ち、図中左端は、第２のブロツクとしてのガイド
ブロツク42に共に固定され、他端、即ち、図中右端は、
第３のブロツクとしての固定ブロツク44に共に固定され
ている。

このガイドブロツク42内には、垂直方向に貫通した状
態で、垂直スライドガイド46が設けられている。この垂
直スライドガイド46には、垂直方向に延出し、第２のス
ライド部材としての垂直スライドシヤフト48が垂直方向
に沿つて摺動自在に支持されている。また、このガイド
ブロツク42の正面には、上下一対のガイドローラ50a,50
bが、正面42aに対して垂直に設定された回動軸線回りに
回動自在に夫々軸支されている。これらガイドローラ50
a,50bは、上述したガイドローラ18a（18b）,18c（18d）
と夫々略同一高さに設定されている。

また、固定ブロツク44の正面には、第３のアイドル回
転体としての上下一対のアイドルプーリ52a,52bが、こ
の正面に対して垂直に設定された回動軸線回りに回動自
在に夫々軸支されている。これらアイドルプーリ52a,52
bは、上述したガイドローラ18a（18b）,18c（18d）の上
下方向の丁度内側に位置する高さに設定されている。そ
して、垂直スライドシヤフト48の上下両端には、第１及
び第２のアイドル回転体としてのアイドルプーリ54a,54
bが、上述したアイドルプーリ52a,52bと平行な回動軸線
回りに回動自在に軸支されている。

一方、これらアイドルプーリ52a,52b,54a,54bと、駆
動プーリ20a,20bとは、外周に多数の歯が形成された歯
付プーリから形成されている。また、ガイドローラ18a,
18b,18c,18d:50a,50bは、外周に歯が形成されていな
い、円筒ローラから形成されている。そして、第１図に
示す様に、これらガイドローラ18a,18b,18c,18d;50a,50
bと、アイドルプーリ52a,52b;54a,54bと、駆動プーリ20
a,20bとには、１本の歯付タイミングベルト56が張り渡
されている。このタイミングベルト56は、その内面に
は、上述した歯付プーリの歯に噛合する歯が形成され、
外面には、上述した円筒ローラの外周に摺接するように
フラットに形成されている。

詳細には、このタイミングベルト56は、その一端を、
ガイドブロツク42の図中左側面の上部に固定して、順
次、その内面をアイドルプーリ54aの外周にに噛合さ
せ、その外面をガイドローラ50a,ガイドローラ18aの外
周に順次摺接させ、その内面を駆動プーリ20aの外周に
噛合させ、その外面をガイドローラ18bの外周に摺接さ
せ、その内面をアイドルプーリ52a,52bの外周に順次噛
合させ、その外面をガイドローラ18dの外周に摺接さ
せ、その内面を駆動プーリ20bの外周に噛合させ、その
外面をガイドローラ18c,50bの外周に順次摺接させ、そ
の内面をアイドルプーリ54bの外周に噛合させた上で、
その他端を、ガイドブロツク42の図中左側面の下部に固
定している。そして、第３図に示す様に、タイミングベ
ルト56の一端及び他端は、具体的には、固定板58を介し
て、取り付けボルト60により、ガイドブロツク42の左側
面に固着されている。

尚、上述した説明から明らかな様に、上述した強制係
合手段を構成するガイドローラ18a〜18dは、第１及び第
２の駆動プーリ20a,20bに巻き付けられるタイミングベ
ルト56の巻き付け角度を大きく維持して、大きな伝達ト
ルクに耐えられる様にするために設けられている。ま
た、上述した垂直スライドシヤフト48の下端には、エン
ドエフエクタとして機能するハンド機構62が取り付けら
れる取付板64が取着されている。

以上の様に構成される直交２軸移動装置10における制
御ユニツト26の構成を第４図を参照して説明する。

この制御ユニツト26は、取付板64に取り付けられたハ
ンド機構62を、開始位置から目標位置まで移動させるた
めの全体制御の制御手順が備えられたCPU26aと、各駆動
モータ22a,22b,30のロータリエンコーダ24a,24b,36と接
続され、夫々から出力されたパルス信号に基づき、対応
する駆動モータ22a,22b,36の回転駆動量に対応するカウ
ント値を計測するカウンタ部26bと、このカウンタ部26b
からのカウンタ値情報を得て、CPU26aから指令された各
駆動モータ22a,22b,30の必要駆動量に対応する必要カウ
ンタ値とを比較し、その差分を出力する比較器26cと、
この比較器26cからの差分情報に基づき、この差分に対
応する量だけ、各駆動モータ22a,22b,30に駆動信号を出
力するモータ駆動部26dとを備えている。

次に、この制御ユニツト26における垂直平面内での、
ハンド機構62の移動制御態様を、第5A図乃至第5D図を参
照して説明する。

先ず、制御ユニツト26は、第１図において矢印Ａで示
す様に、図中左方のみにハンド機構62を移動させる場合
には、上方の駆動モータ22aを図中反時計方向に回転駆
動させ、一方、下方の駆動モータ22bを同一回転速度で
図中時計方向に回転駆動させる。この結果、上方の駆動
プーリ20aは反時計方向に、下方の駆動プーリ20bは時計
方向に夫々回転して、タイミングベルト56は、その上側
部分も下側部分も、共に、矢印Ａで示す様に、図中左方
に送られる事になる。

この結果、ガイドローラ18a,50a間に位置するタイミ
ングベルト56の長さと、ガイドローラ18c,50b間に位置
するタイミングベルト56の長さとが、共に長くなり、一
方、ガイドローラ18bとアイドルプーリ54a間のタイミン
グベルト56の長さと、ガイドローラ18dとアイドルプー
リ54b間のタイミングベルト56の長さとが、共に、短く
なる。この様にして、上下のアイドルプーリ54a,54b
は、共に、回転しない状態において、一対の水平スライ
ドシヤフト40a,40bは、回動ブロツク14から図中左方に
押し出され、第5A図に示す様に、ガイドブロツク42は、
図中左方に移動し、従つて、ハンド機構62も図中左方に
移動する事になる。

一方、制御ユニツト26は、ハンド機構62を、上述した
矢印Ａで示す方向とは反対方向に、矢印Ｂで示す様に、
図中右方に移動させる場合には、上方の駆動モータ22a
を図中時計方向に回転駆動させ、一方、下方の駆動モー
タ22bを同一回転速度で図中反時計方向に回転駆動させ
る。この結果、上方の駆動プーリ20aは時計方向に、下
方の駆動プーリ20bは反時計方向に夫々回転して、タイ
ミングベルト56は、その上側部も下側部も、共に、矢印
Ｂで示す様に、図中右方に送られる事になる。

この結果、ガイドローラ18a,50a間に位置するタイミ
ングベルト56の長さと、ガイドローラ18c,50b間に位置
するタイミングベルト56の長さとが、共に短くなり、一
方、ガイドローラ18bとアイドルプーリ54a間のタイミン
グベルト56の長さと、ガイドローラ18dとアイドルプー
リ54b間のタイミングベルト56の長さとが、共に、長く
なる。この様にして、上下のアイドルプーリ54a,54b
は、共に、回転しない状態において、一対の水平スライ
ドシヤフト40a,40bは、回動ブロツク14から図中右方に
押し出され、第5B図に示す様に、ガイドブロツク42は、
図中右方に移動し、従つて、ハンド機構62も図中右方に
移動する事になる。

このように、ハンド機構62を水平方向に沿つて矢印Ａ
または矢印Ｂで示す方向に移動させる場合には、２台の
駆動モータ22a,22bを互いに反対方向に沿つて回転駆動
させれば良く、その際、両駆動モータ22a,22bの駆動力
（駆動トルク）互いにたし合わせた状態で、ハンド機構
62を移動駆動させることが出来る事になる。

また、制御ユニツト26は、ハンド機構62を、矢印Ｃで
示す様に、図中上方に移動、即ち、上昇させる場合に
は、上下の駆動モータ22a,22bを共に同一回転速度で図
中反時計方向に回転駆動させさせる。この結果、上下の
駆動プーリ20a,20bは共に反時計方向に回転して、タイ
ミングベルト56は、その上側部を矢印Ａで示す様に図中
左方に、また、その下側部を矢印Ｂで示す様に、図中右
方に送られる事になる。

従つて、上方のアイドルプーリ54aは反時計方向に回
転し、このアイドルプーリ54aとガイドブロツク42との
間のタイミングベルト56の長さを長くする様に、また、
下方のアイドルプーリ54bも反時計方向に回転し、この
アイドルプーリ54bとガイドブロツク42との間のタイミ
ングベルトの長さを短くする様になる。このようにし
て、第5C図に示す様に、垂直スライドシヤフト48はガイ
ドブロツク42から図中上方に押し上げられ、従つて、ハ
ンド機構62も図中上方に向けて移動する事になる。

更に、制御ユニツト26は、ハンド機構62を、矢印Ｄで
示す様に、図中下方に移動、即ち、下降させる場合に
は、上下の駆動モータ22a,22bを共に同一回転速度で図
中時計方向に回転駆動させさせる。この結果、上下の駆
動プーリ20a,20bは共に時計方向に回転して、タイミン
グベルト56は、その上側部を矢印Ｂで示す様に図中右方
に、また、その下側部を矢印Ａで示す様に、図中左方に
送られる事になる。

従つて、上方のアイドルプーリ54aは時計方向に回転
し、このアイドルプーリ54aとガイドブロツク42との間
のタイミングベルト56の長さを短くする様に、また、下
方のアイドルプーリ54bも時計方向に回転し、このアイ
ドルプーリ54bとガイドブロツク42との間のタイミング
ベルトの長さを長くする様になる。このようにして、第
5D図に示す様に、垂直スライドシヤフト48はガイドブロ
ツク42から図中下方に押し下げられ、従つて、ハンド機
構62も図中下方に向けて移動する事になる。

このように、ハンド機構62を垂直方向に沿つて矢印Ｃ
または矢印Ｄで示す方向に移動させる場合には、２台の
駆動モータ22a,22bを互いに同一方向に沿つて回転駆動
させれば良く、その際、両駆動モータ22a,22bの駆動力
（駆動トルク）を互いにたし合わせた状態で、移動駆動
させることが出来る事になる。

ここで、このように構成された垂直２軸移動機構10を
実際にロボツトに搭載して、使用する場合には、載置部
に載置してあるワークをハンド機構62で把持し、この把
持したままの状態で、ハンド機構62を一旦上昇させ、次
に、このワークを組み付ける場所の直上方位置まで、ハ
ンド機構62を水平方向に沿つて移動させ、ここから、組
み付け部までハンド機構62を下降させて、ワークの把持
を解除し、ワークを組み付け部に移送するとと共に、再
び、上昇して、次に把持すべきワークの直上方位置まで
水平に移動し、再度下降して、このワークを把持すると
いう、一連の所謂門型の移動パターンを採用するもので
ある。この様な所謂門型の移動パターンを実行するに当
たり、この一実施例の垂直２軸移動機構10を採用する事
により、２台の駆動モータ22a,22bの駆動力を常に合計
した状態で、ワークを移動させる事が可能となり、 この結果、２台の駆動モータ22a,22bの出力を小さく
設定したとしても、ワークの高速移動が可能となると共
に、重いワークを搬送する事の出来るロボツトが達成さ
れる事になる。

また、この一実施例においては、回動駆動機構16によ
り回転駆動される直接対象は、回動ブロツク14であるの
で、例え、ハンド機構62に重量のあるワークを把持した
状態で、これを回転駆動する場合においても、この回転
駆動時に発生する捩じれに対して、回動ブロツク14は充
分な剛性を発揮する事となり、何ら問題を生じないもの
である。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されるこ
となく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可
能である事は言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、ハンド機構62
を上下動させるために、垂直スライドシヤフト48の下端
にハンド機構62を取り付け、この垂直スライドシヤフト
48をガイドブロツク42から上下に突出駆動する様に説明
したが、この発明は、この様な構成に限定されることな
く、例えば、第６図乃至第8D図に他の実施例として示す
様に構成しても良い。

以下に、第６図及び第8D図を参照して、この発明に係
る直交２軸移動装置の他の実施例の構成を説明する。
尚、以下の説明において、上述した一実施例と同一部分
には、同一符号を付して、その説明を省略する。

この他の実施例における直交２軸移動装置70は、第６
図に示す様に、両水平スライドシヤフト40a,40bの一
端、即ち、図中左端に取り付けられた取り付けブロツク
72を備えている。この取り付けブロツク72の図中左側面
には、上下方向に延出したスライドガイドブロツク74が
固定されている。このスライドガイドブロツク74には、
スライド部材76が上下方向に沿つて摺動自在に取り付け
られている。

一方、このスライドガイドブロツク74の上下両端に
は、上述した一実施例と同様に、一対のアイドルプーリ
54a,54bが回動自在に軸支されている。そして、この実
施例においては、タイミングベルト56の一端は、スライ
ド部材76の図中左側面の上部に、他端は、これの下部に
夫々固定されている。また、ハンド機構62を取り付ける
ための取付板64は、第７図に示す様に、このスライド部
材76に固定されている。

このように構成された他の実施例における直交２軸移
動装置70のハンド機構62の移動動作を、第8A図乃至第8D
図を参照して説明する。

先ず、制御ユニツト26は、第６図において矢印Ａで示
す様に、図中左方のみにハンド機構62を移動させる場合
には、上方の駆動モータ22aを図中反時計方向に回転駆
動させ、一方、下方の駆動モータ22bを同一回転速度で
図中時計方向に回転駆動させる。この結果、上方の駆動
プーリ20aは反時計方向に、下方の駆動プーリ2bは時計
方向に夫々回転して、タイミングベルト56は、その上側
部分も下側部分も、共に、矢印Ａで示す様に、図中左方
に送られる事になる。

この結果、ガイドローラ18a,50a間に位置するタイミ
ングベルト56の長さと、ガイドローラ18c,50b間に位置
するタイミングベルト56の長さとが、共に長くなり、一
方、ガイドローラ18bとアイドルプーリ54a間のタイミン
グベルト56の長さと、ガイドローラ18dとアイドルプー
リ54b間のタイミングベルト56の長さとが、共に、短く
なる。この様にして、上下のアイドルプーリ54a,54b
は、共に、回転しない状態において、一対の水平スライ
ドシヤフト40a,40bは、回動ブロツク14から図中左方に
押し出され、第8A図に示す様に、取り付けロツク72は、
図中左方に移動し、従つて、この取り付けブロツク72に
スライド部材76を介して取り付けられたハンド機構62も
図中左方に移動する事になる。

一方、制御ユニツト26は、ハンド機構62を、上述した
矢印Ａで示す方向とは反対方向に、矢印Ｂで示す様に、
図中右方に移動させる場合には、上方の駆動モータ22a
を図中時計方向に回転駆動させ、一方、下方の駆動モー
タ22bを同一回転速度で図中反時計方向に回転駆動させ
る。この結果、上方の駆動プーリ20aは時計方向に、下
方の駆動プーリ20bは反時計方向に夫々回転して、タイ
ミングベルト56は、その上側部も下側部も、共に、矢印
Ｂで示す様に、図中右方に送られる事になる。

この結果、ガイドローラ18a,50a間に位置するタイミ
ングベルト56の長さと、ガイドローラ18c,50b間に位置
するタイミングベルト56の長さとが、共に短くなり、一
方、ガイドローラ18bとアイドルプーリ54a間のタイミン
グベルト56の長さと、ガイドローラ18dとアイドルプー
リ54b間のタイミングベルト56の長さとが、共に、長く
なる。この様にして、上下のアイドルプーリ54a,54b
は、共に、回転しない状態において、一対の水平スライ
ドシヤフト40a,40bは、回動ブロツク14から図中右方に
押し出され、第8B図に示す様に、取り付けロツク72は、
図中右方に移動し、従つて、ハンド機構62も図中右方に
移動する事になる。

このように、ハンド機構62を水平方向に沿つて矢印Ａ
または矢印Ｂで示す方向に移動させる場合には、上述し
た一実施例の場合と同様に、２台の駆動モータ22a,22b
を互いに反対方向に沿つて回転駆動させれば良く、その
際、両駆動モータ22a,22bの駆動力（駆動トルク）を互
いにたし合わせた状態で、ハンド機構62を移動駆動させ
ることが出来る事になる。

また、制御ユニツト26は、ハンド機構62を、矢印Ｃで
示す様に、図中上方に移動、即ち、上昇させる場合に
は、上下の駆動モータ22a,22bを共に同一回転速度で図
中反時計方向に回転駆動させさせる。この結果、上下の
駆動プーリ20a,20bは共に反時計方向に回転して、タイ
ミングベルト56は、その上側部を矢印Ａで示す様に図中
左方に、また、その下側部を矢印Ｂで示す様に、図中右
方に送られる事になる。

従つて、上方のアイドルプーリ54aは反時計方向に回
転し、このアイドルプーリ54aとスライド部材76との間
のタイミングベルト56の長さを長くする様に、また、下
方のアイドルプーリ54bも反時計方向に回転し、このア
イドルプーリ54bとスライド部材76との間のタイミング
ベルトの長さを短くする様になる。このようにして、第
8C図に示す様に、スライド部材76は図中上方に押し上げ
られ、従つて、これに固定されたハンド機構62も図中上
方に向けて移動する事になる。

更に、制御ユニツト26は、ハンド機構62を、矢印Ｄで
示す様に、図中下方に移動、即ち、下降させる場合に
は、上下の駆動モータ22a,22bを共に同一回転速度で図
中時計方向に回転駆動させさせる。この結果、上下の駆
動プーリ20a,20bは共に時計方向に回転して、タイミン
グベルト56は、その上側部を矢印Ｂで示す様に図中右方
に、また、その下側部を矢印Ａで示す様に、図中左方に
送られる事になる。

従つて、上方のアイドルプーリ54aは時計方向に回転
し、このアイドルプーリ54aとスライド部材76との間の
タイミングベルト56の長さを短くする様に、また、下方
のアイドルプーリ54bも時計方向に回転し、このアイド
ルプーリ54bとスライド部材76との間のタイミングベル
トの長さを長くする様になる。このようにして、第8D図
に示す様に、スライド部材76は図中下方に押し下げら
れ、従つて、ハンド機構62も図中下方に向けて移動する
事になる。

このように、ハンド機構62を垂直方向に沿つて矢印Ｃ
または矢印Ｄで示す方向に移動させる場合においても、
上述した一実施例の場合と同様に、２台の駆動モータ22
a,22bを互いに同一方向に沿つて回転駆動させれば良
く、その際、両駆動モータ22a,22bの駆動力（駆動トル
ク）を互いにたし合わせた状態で、移動駆動させること
が出来る事になる。

また、上述した２つの実施例において、固定ブロツク
44に２つのアイドルプーリ52a,52bを取付けるように説
明したが、この発明はこの様な構成に限定されることな
く、その直径が充分に大きければ、１ケのアイドルプー
リでも同じ様な動作をするものである。

また、上述した実施例において、各駆動プーリ20a,20
bへのタイミングベルト56の巻付量を多くする為、各駆
動プーリ20a,20bに対して、２つのガイドローラ18a,18
b;18c,18dを配設する様に説明したが、この発明はこの
様な構成に限定されることなく、例えば、伝達力が小さ
い場合はこれらガイドローラ18a,18b;18c,18dは必要で
無いし、また、伝達力が大きい場合であつても、タイミ
ングベルト56を駆動プーリ20a,20bに夫々強制的に噛合
させるための当接ローラを、タイミングベルト56を間に
おいて、対応する駆動プーリ20a,20bとは反対側に配設
して、タイミングベルト56を対応する駆動プーリ20a,20
bに付勢する事により、同様な効果を奏することが出来
るものである。

また、上述した実施例は、直交２軸移動装置を回転駆
動部に乗せ円筒型のロボツト、即ち、３自由度を有する
ロボツトとして用いる後に説明したが、この発明はこの
様な適用に限定されることなく、独立した直交２軸移動
装置として用いてもなんらかまわないし、また、この直
交２軸移動装置を垂直に立てた状態で用いなくとも、水
平に寝せた状態で用いる事も可能である。

以上説明した様に、この実施例の直交２軸移動装置に
おいては、水平方向に移動自由なスライドシヤフト40a,
40bの先端に、垂直方向に移動自在なスライドシヤフト4
8（一実施例）またはスライド部材76（他の実施例）を
配置し、ベルトをＴ字形にかけることにより、２台の駆
動モータ22a,22bを水平移動部及び垂直移動部に乗せる
ことなく、水平・垂直の２方向の移動が可能となる。こ
の様にして、移動部における全体重量が軽くなり、小さ
なモータで高速に移動可能となる。

また、この実施例においては、１本のタイミングベル
ト56により、移動上の２つの自由度を得られる為、安い
コストで２軸移動装置が実現可能となる。

また、上述した一実施例においては、エンドエフアク
ターとしてのハンド機構62と垂直スライドシヤフト48
（スライド部材76）のみが上下に移動する為、水平方向
のスライド部材の動きを考慮に入れず、まわりに物が配
置可能となつた。

また、重力方向に上下する質量はエンドエフアクター
としてのハンド機構62と垂直スライドシヤフト48（スラ
イド部材76）のみの為、小さい力で高速に移動可能とな
つた。また、例えば、エンドエフアクターを上下移動の
みさせたい場合に、２つの駆動モータ22a,22bを同時に
同じ方向に回転させるので、２つのモータのトルクの和
が利用できるので、駆動モータ22a,22bの出力を小さく
できる効果を奏することが出来る事になる。同様に、水
平方向のみに移動させたいときも、２つの移動モータ22
a,22bの出力の和を用いられる。

また、基台12内の回転中心に駆動用モータ30を配置さ
せることができるので、この駆動モータ30の回転させな
ければならない慣性を小さくおさえることができる。

以上の様な直交２軸移動装置を用いて円筒型のロボツ
トを作ることにより、安いコストで高速に移動できるロ
ボツトを提供できる事になる。

また、従来においては、回動駆動機構16による回動ブ
ロツク14の回転停止時において、先端部にあるエンドエ
フアクターに振動が残り、組立作業が出来ずロボツトと
して機能しない虞があるが、この実施例においては、垂
直方向に移動する機構が従来と異なりない為、剛性を高
めることが容易となり、エンドエフアクターの振動を容
易に大幅な重量増加なしに可能となる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係わる直交２軸移動
装置は、第１のブロツクと、一方向に沿つて延出し、こ
の一方向に沿つて移動可能に、前記第１のブロツクに取
り付けられた第１のスライド部材と、この第１のスライ
ド部材の一端に固定された第２のブロツクと、前記第１
のスライド部材の他端に固定された第３のブロツクと、
前記一方向と直交する他方向に沿つて延出し、この他方
向に沿つて移動可能に、前記第２のブロツクに取り付け
られた第２のスライド部材と、前記第１のブロツクに回
動自在に軸支された第１及び第２の駆動回転体と、これ
ら第１及び第２の駆動回転体に夫々接続され、夫々を逆
転可能に回転駆動する第１及び第２の駆動モータと、前
記第２のスライド部材の両端に回動自在に取り付けられ
た第１及び第２のアイドル回転体と、前記第３のブロツ
クに回動自在に取り付けられた第３のアイドル回転体
と、一端及び他端を、前記第２のブロツクに固定され、
中途部を、第１のアイドル回転体、第１の駆動回転体、
第３のアイドル回転体、第２の駆動回転体、第２の駆動
回転体に順次係合させた１本のベルトとを具備し、前記
第１及び第２の駆動モータの回転駆動方向を所定方向に
設定する事により、前記第２のスライド部材を、前記一
方向及び前記他方向に沿つて移動させる事を特徴として
いる。

また、この発明に係るする直交２軸移動装置は、第１
のブロツクと、一方向に沿つて延出し、この一方向に沿
つて移動可能に、前記第１のブロツクに取り付けられた
第１のスライド部材と、この第１のスライド部材の一端
に固定された第２のブロツクと、前記第１のスライド部
材の他端に固定された第３のブロツクと、前記第２のブ
ロツクに、前記一方向と直交する他方向に沿つて移動可
能に取り付けられた２のスライド部材と、前記第１のブ
ロツクに回動自在に軸支された第１及び第２の駆動回転
体と、これら第１及び第２の駆動回転体に夫々接続さ
れ、夫々を逆転可能に回転駆動する第１及び第２の駆動
モータと、前記第２のブロツクの前記他方向に沿う両端
に回動自在に取り付けられた第１及び第２のアイドル回
転体と、前記第３のブロツクに回動自在に取り付けられ
た第３のアイドル回転体と、一端及び他端を、前記第２
のスライド部材に固定され、中途部を、第１のアイドル
回転体、第１の駆動回転体、第３のアイドル回転体、第
２の駆動回転体、第２の駆動回転体に順次係合させた１
本のベルトとを具備し、前記第１及び第２の駆動モータ
の回転駆動方向を所定方向に設定する事により、前記第
２のスライド部材を、前記一方向及び前記他方向に沿つ
て移動させる事を特徴としている。

また、この発明に係る直交２軸移動装置において、前
記第１のブロツクは、回転駆動手段により、前記他方向
に沿つて延出する軸線回りに回転駆動される事を特徴と
している。

また、この発明に係る直交２軸移動装置は、前記タイ
ミングベルトを前記駆動回転体に強制的に係合させる強
制係合手段を更に具備する事を特徴としている。

従つて、この発明によれば、装置を大型化することな
く、全体の捩じり剛性を高める事の出来る直交２軸移動
装置が提供される事になる。

また、この発明によれば、配設効率の良い直交２軸移
動装置が提供される事になる。

また、この発明によれば、ベルトを太くすることな
く、駆動モータのトルクを伝達する事の出来る直交２軸
移動装置が提供される事になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる直交２軸移動装置の一実施例
の構成を示す正面図； 第２図は一実施例の直交２軸移動装置を、第１図におい
てII−II線に沿つて切断した状態で示す縦断面図； 第３図は第１図における直交２軸移動装置の左側面形状
を示す側面図； 第４図は第１図における直交２軸移動装置の制御系の構
成を示すブロツク図； 第5A図乃至第5D図は、一実施例の直交２軸移動装置にお
ける移動制御状態を示す正面図； 第６図はこの発明に係る直交２軸移動装置の他の実施例
の構成を示す正面図； 第７図は他の実施例の直交２軸移動装置を、第６図にお
いてVII−VII線に沿つて切断した状態で示す縦断面図； 第8A図乃至第8D図は、他の実施例の直交２軸移動装置に
おける移動制御状態を示す正面図；そして、 第９図及び第10図はこの発明に係る直交２軸移で装置の
先願に係る構成を説明するための斜視図及び正面図であ
る。 図中、10……直交２軸移動装置、12……基台、14……回
動ブロツク、14a……接合軸、16……回転駆動機構、18
a;18b;18c;18d……ガイドローラ、20a;20b……駆動プー
リ、22a;22b……駆動モータ、24a;24b……ロータリエン
コーダ、26……制御ユニツト、28……ベアリング、30…
…駆動モータ、32……減速機構、32a……駆動軸、34…
…カツプリング部材、36……ロータリエンコーダ、38a;
38b……水平スライドガイド部材、40a;40b……水平スラ
イドシヤフト、42……ガイドブロツク、44……固定ブロ
ツク、46……垂直スライドガイド部材、48……垂直スラ
イドシヤフト、50a;50b……アイドルローラ、52a;52b;5
4a;54b……アイドルプーリ、56……タイミングベルト、
58……固定板、60……取り付けボルト、62……ハンド機
構、64……取付板、70……直交２軸移動装置（他の実施
例）、72……取り付けブロツク、74……スライドガイド
ブロツク、76……スライド部材である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷田 武雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−14874（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−214985（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のブロツクと、 一方向に沿つて延出し、この一方向に沿つて移動可能
   に、前記第１のブロツクに取り付けられた第１のスライ
   ド部材と、 この第１のスライド部材の一端に固定された第２のブロ
   ツクと、 前記第１のスライド部材の他端に固定された第３のブロ
   ツクと、 前記一方向と直交する他方向に沿つて延出し、この他方
   向に沿つて移動可能に、前記第２のブロツクに取り付け
   られた第２のスライド部材と、 前記第１のブロツクに回動自在に軸支された第１及び第
   ２の駆動回転体と、 これら第１及び第２の駆動回転体に夫々接続され、夫々
   を逆転可能に回転駆動する第１及び第２の駆動モータ
   と、 前記第２のスライド部材の両端に回動自在に取り付けら
   れた第１及び第２のアイドル回転体と、 前記第３のブロツクに回動自在に取り付けられた第３の
   アイドル回転体と、 一端及び他端を、前記第２のブロツクに固定され、中途
   部を、第１のアイドル回転体、第１の駆動回転体、第３
   のアイドル回転体、第２の駆動回転体、第２の駆動回転
   体に順次係合させた１本のベルトとを具備し、 前記第１及び第２の駆動モータの回転駆動方向を所定方
   向に設定する事により、前記第２のスライド部材を、前
   記一方向及び前記他方向に沿つて移動させる事を特徴と
   する直交２軸移動装置。
2. 【請求項２】前記第１のブロツクは、回転駆動手段によ
   り、前記他方向に沿つて延出する軸線回りに回転駆動さ
   れる事を特徴とする請求項第１項に記載の直交２軸移動
   装置。
3. 【請求項３】前記タイミングベルトを前記駆動回転体に
   強制的に係合させる強制係合手段を更に具備する事を特
   徴とする請求項第１項に記載の直交２軸移動装置。
4. 【請求項４】第１のブロツクと、 一方向に沿つて延出し、この一方向に沿つて移動可能
   に、前記第１のブロツクに取り付けられた第１のスライ
   ド部材と、 この第１のスライド部材の一端に固定された第２のブロ
   ツクと、 前記第１のスライド部材の他端に固定された第３のブロ
   ツクと、 前記第２のブロツクに、前記一方向と直交する他方向に
   沿つて移動可能に取り付けられた２のスライド部材と、 前記第１のブロツクに回動自在に軸支された第１及び第
   ２の駆動回転体と、 これら第１及び第２の駆動回転体に夫々接続され、夫々
   を逆転可能に回転駆動する第１及び第２の駆動モータ
   と、 前記第２のブロツクの前記他方向に沿う両端に回動自在
   に取り付けられた第１及び第２のアイドル回転体と、 前記第３のブロツクに回動自在に取り付けられた第３の
   アイドル回転体と、 一端及び他端を、前記第２のスライド部材に固定され、
   中途部を、第１のアイドル回転体、第１の駆動回転体、
   第３のアイドル回転体、第２の駆動回転体、第２の駆動
   回転体に順次係合させた１本のベルトとを具備し、 前記第１及び第２の駆動モータの回転駆動方向を所定方
   向に設定する事により、前記第２のスライド部材を、前
   記一方向及び前記他方向に沿つて移動させる事を特徴と
   する直交２軸移動装置。
5. 【請求項５】前記第１のブロツクは、回転駆動手段によ
   り、前記他方向に沿つて延出する軸線回りに回転駆動さ
   れる事を特徴とする請求項第４項に記載の直交２軸移動
   装置。
6. 【請求項６】前記タイミングベルトを前記駆動回転体に
   強制的に係合させる強制係合手段を更に具備する事を特
   徴とする請求項第４項に記載の直交２軸移動装置。