JP2578216B2

JP2578216B2 - ２次元運動機構

Info

Publication number: JP2578216B2
Application number: JP1237552A
Authority: JP
Inventors: 健柳沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-18
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH02284094A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は２次元運動機構に関する。

（従来の技術）従来の２次元運動機構としては、本発明者が先に出願
し、実開昭63−159799号公報に開示される技術が有る。
当該２次元運動機構は平行に配された２個のＸ軸ガイド
と、平行に配されると共に、軸線が前記Ｘ軸ガイドの軸
線と略同一平面内で直交するよう配された２個のＹ軸ガ
イドと、前記それぞれのＸ軸ガイドに沿って移動可能に
配された２個のＸ軸駆動部と、前記それぞれのＹ軸ガイ
ドに沿って移動可能に配された２個のＹ軸駆動部と、両
端がそれぞれＸ軸駆動部に連結され、Ｙ軸ガイドに平行
に設けられたＸ軸ロッドと、両端がそれぞれＹ軸駆動部
に連結され、Ｘ軸ガイドに平行に設けられたＹ軸ロッド
と、前記Ｘ軸ロッドとＹ軸ロッドが挿通され、Ｘ軸ロッ
ド及びＹ軸ロッド上を移動自在な駆動体とを具備する２
次元運動機構である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記の２次元運動機構には次のような課
題がある。

駆動体を高速で安定的に駆動する点において上記２次
元運動機構は優れた性能を有するが、駆動体を多ヘッド
方式とした場合、取り付けられる工具等を多数とするこ
とができるものの、多数の工具等は全て同一の２次元運
動を行なうこととなる。例えば回路基板の導通チェック
を行う場合等は複数のヘッドをそれぞれ独立に２次元運
動を行なわせる必要が有るものの従来の２次元運動機構
では対処することができないという課題が有る。

従って、本発明は複数の駆動体を設け、各駆動体を独
立に駆動させることができると共に、高精度の駆動が可
能な２次元運動機構を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するため本発明は次の構成を備える。

すなわち、本体ベースの上面もしくは下面に沿って第
１軸方向へ往復動可能な第１の駆動体と、前記本体ベースの上面もしくは下面に沿って前記第１
軸方向へ往復動可能な第２の駆動体と、前記第１の駆動体を前記第１軸方向へ往復動させるた
めの第１の駆動手段と、前記第２の駆動体を前記第１軸方向へ往復動させるた
めの第２の駆動手段と、前記第１の駆動体の上面もしくは下面に沿って前記第
１軸方向と直角な第２軸方向へ往復動可能に第１の駆動
体にガイドされている第３の駆動体と、前記第２の駆動体の上面もしくは下面に沿って前記第
２軸方向へ往復動可能に第２の駆動体にガイドされてい
る第４の駆動体と、前記第３の駆動体を前記第２軸方向へ往復動させるた
めの第３の駆動手段と、前記第４の駆動体を前記第２軸方向へ往復動させるた
めの第４の駆動手段とを具備する２次元運動機構におい
て、前記第１の駆動手段は、前記第１軸方向へ平行に配され、前記第１の駆動体の
各端部とそれぞれ螺合する２本の第１のボールネジと、該第１のボールネジの一方を直接回転させる１個の第
１のモータと、前記各々の第１のボールネジと一体に回転可能に設け
られた２個の第１の笠歯車、および両端に該２個の第１
の笠歯車とそれぞれ噛合する第２の笠歯車が設けられた
第１の連結ロッドを有し、前記第１のモータの回転力を
他方の第１のボールネジへ伝達すると共に、他方の第１
のボールネジを一方の第１のボールネジと同一方向へ回
転させる第１の伝達機構とから成り、前記第２の駆動手段は、前記第１軸方向へ平行に配され、前記第２の駆動体の
各端部とそれぞれ螺合する２本の第２のボールネジと、該第２のボールネジの一方を直接回転させる１個の第
２のモータと、前記各々の第２のボールネジと一体に回転可能に設け
られた２個の第３の笠歯車、および両端に該２個の第３
の笠歯車とそれぞれ噛合する第４の笠歯車が設けられた
第２の連結ロッドを有し、前記第２のモータの回転力を
他方の第２のボールネジへ伝達すると共に、他方の第２
のボールネジを一方の第２のボールネジと同一方向へ回
転させる第２の伝達機構とから成ることを特徴とする。

（作用）作用について説明する。

第１の駆動体は第１の駆動手段が、第２の駆動体は第
２の駆動手段が、第３の駆動体は第３の駆動手段が、第
４の駆動体は第４の駆動手段が駆動するので、第３の駆
動体及び第４の駆動体へ実質的に取り付けられるヘッド
はそれぞれ独立して第１軸および第２軸方向へ駆動する
ことが可能となる。また、本体ベースに複数の２次元運
動機構を設ければ、取り付けられると共に独立して動く
ヘッドの数を増加させることが可能となる。

さらに、第１の駆動手段を、２本の第１のボールネジ
と、第１のボールネジの一方を直接回転させる１個の第
１のモータと、互いに噛合する第１の笠歯車および第２
の笠歯車と、第１の連結ロッドを有し、前記第１のモー
タの回転力を他方の第１のボールネジへ伝達すると共
に、他方の第１のボールネジを一方の第１のボールネジ
と同一方向へ回転させる第１の伝達機構とから構成し、
第２の駆動手段を、２本の第２のボールネジと、第２の
ボールネジの一方を直接回転させる１個の第２のモータ
と、互いに噛合する第３の笠歯車および第４の笠歯車
と、第２の連結ロッドを有し、前記第２のモータの回転
力を他方の第２のボールネジへ伝達すると共に、他方の
第２のボールネジを一方の第２のボールネジと同一方向
へ回転させる第２の伝達機構とから構成することによ
り、第１の駆動体および第２の駆動体、ひいては第３の
駆動体および第４の駆動体の第１軸方向の位置を高精度
に決めることが可能となる。

（実施例）以下、本発明の好適な実施例について添付図面と共に
詳述する。

第１図において、10は本体ベースであり、中央に大き
な作業を行なう矩形空間12が設けられた枠状に形成され
ている。本体ベース10は、不図示の脚体により支持され
ている。

14は第１の駆動体であり、第２軸方向の一例であるＹ
軸方向へ長尺な板状に形成されている。第１の駆動体14
は、本体ベース10の上面の右側に配されている。第１の
駆動体14は、後述する第１の駆動手段によって第１軸方
向の一例であるＸ軸方向へ往復動可能になっている。

16は第２の駆動体であり、Ｙ軸方向へ長尺な板状に形
成されている。第２の駆動体16は、本体ベース10の上面
の左側に配されている。第２の駆動体16は、後述する第
２の駆動手段によってＸ軸方向へ往復動可能になってい
る。

18は第３の駆動体であり、第１の駆動体14の上面に配
されている。第３の駆動体18は、第１の駆動体14の上面
にＹ軸方向へ配された直動ガイド20aに沿ってＹ軸方向
へ往復動可能になっている。従って、第３の駆動体18
は、第１の駆動体14のＸ軸方向への移動と相まって、矩
形空間12内をＸ−Ｙ方向へ移動可能になっている。第３
の駆動体18へ工具等を搭載することにより、当該工具等
を矩形空間12内でＸ−Ｙ方向へ移動させ、作業を行うこ
とができる。

22は第４の駆動体であり、第２の駆動体16の上面に配
されている。第４の駆動体22は、第２の駆動体16の上面
にＹ軸方向へ配された直動ガイド20bに沿ってＹ軸方向
へ往復動可能になっている。従って、第４の駆動体22
は、第２の駆動体16のＸ軸方向への移動と相まって、矩
形空間12内をＸ−Ｙ方向へ移動可能になっている。第４
の駆動体22へ工具等を搭載することにより、当該工具等
を矩形空間12内でＸ−Ｙ方向へ移動させ、作業を行うこ
とができる。

ここで、第１の駆動体14をＸ軸方向へ駆動する第１の
駆動手段の構成について説明する。

24a、24bは、第１のボールネジであり、本体ベース10
上、右側に配設されている。第１のボールネジ24a、24b
は、Ｘ軸方向へ平行に配され、第１の駆動体14の各端部
に設けられている螺合部（ナット）26とそれぞれ螺合し
ている。従って、第１のボールネジ24a、24bが回転する
と、第１の駆動体14はＸ軸方向へ移動し、その移動方
向、移動速度は第１のボールネジ24a、24bの回転方向、
回転速度により決まる。

28は第１のモータであり、例えばサーボモータであ
る。第１のモータ28は、本体ベース10上に固定されてい
る。第１のモータ28は、第１のボールネジ24aを直接回
転させ、第１のボールネジ24bを間接的に回転させる。

30a、30bは第１の笠歯車であり、各々の第１のボール
ネジ24a、24bの右端部に固定されている。第１の笠歯車
30a、30bは、第１のボールネジ24a、24bと一体に回転可
能になっている。

32は第１の連結ロッドであり、Ｙ軸方向へ配されると
共に、第１の笠歯車30aと30bとの間へ軸線を中心に回転
可能に設けられている。

34a、34bは第２の笠歯車であり、第１の連結ロッド32
の両端に配されると共に、それぞれ第１の笠歯車30a、3
0bと噛合している。

このように第１の笠歯車30a、30b、第１の連結ロッド
32、第２の笠歯車34a、34bにより第１の伝達機構36が構
成され、第１のモータ28の回転力を第１のボールネジ24
bへ伝達すると共に、第１のボールネジ24aと24bを同一
方向へ同速度で回転させることが可能になっている。

ここで、第２の駆動体16をＸ軸方向へ駆動する第２の
駆動手段の構成について説明する。

38a、38bは、第２のボールネジであり、本体ベース10
上、左側に配設されている。第２のボールネジ38a、38b
は、Ｘ軸方向へ平行に配され、第２の駆動体16の各端部
に設けられている螺合部（ナット）26とそれぞれ螺合し
ている。従って、第２のボールネジ38a、38bが回転する
と、第２の駆動体16はＸ軸方向へ移動し、その移動方
向、移動速度は第２のボールネジ38a、38bの回転方向、
回転速度により決まる。

40は第２のモータであり、例えばサーボモータであ
る。第２のモータ40は、本体ベース10上に固定されてい
る。第２のモータ40は、第２のボールネジ38aを直接回
転させ、第２のボールネジ38bを間接的に回転させる。

42a、42bは第３の笠歯車であり、各々の第２のボール
ネジ38a、38bの右端部に固定されている。第３の笠歯車
42a、42bは、第２のボールネジ38a、38bと一体に回転可
能になっている。

44は第２の連結ロッドであり、Ｙ軸方向へ配されると
共に、第３の笠歯車42aと42bとの間へ軸線を中心に回転
可能に設けられている。

46a、46bは第４の笠歯車であり、第２の連結ロッド44
の両端に配されると共に、それぞれ第３の笠歯車42a、4
2bと噛合している。

このように第３の笠歯車42a、42b、第２の連結ロッド
44、第４の笠歯車46a、46bにより第２の伝達機構48が構
成され、第２のモータ40の回転力を第２のボールネジ38
bへ伝達すると共に、第２のボールネジ38aと38bを同一
方向へ同速度で回転させることが可能になっている。

次に、第３の駆動体18をＹ軸方向へ往復動させるため
の第３の駆動手段について説明する。

50は第３のボールネジであり、第１の駆動体14上へＹ
軸方向へ配設されている。第３のボールネジ50は、第３
の駆動体18に設けられている螺合部（ナット）26と螺合
している。従って、第３のボールネジ50が回転すると、
第３の駆動体18はＹ軸方向へ移動し、その移動方向、移
動速度は第３のボールネジ50の回転方向、回転速度によ
り決まる。

52は第３のモータであり、例えばサーボモータであ
る。第３のモータ52は、第１の駆動体14上に固定されて
いる。第３のモータ52は、第３のボールネジ50を直接回
転させる。

次に、第４の駆動体22をＹ軸方向へ往復動させるため
の第４の駆動手段について説明する。

54は第４のボールネジであり、第２の駆動体16上へＹ
軸方向へ配設されている。第４のボールネジ54は、第４
の駆動体22に設けられている螺合部（ナット）26と螺合
している。従って、第４のボールネジ54が回転すると、
第４の駆動体22はＹ軸方向へ移動し、その移動方向、移
動速度は第４のボールネジ54の回転方向、回転速度によ
り決まる。

56は第４のモータであり、例えばサーボモータであ
る。第４のモータ56は、第２の駆動体16上に固定されて
いる。第４のモータ56は、第４のボールネジ54を直接回
転させる。

以上が本体ベース10上側の２次元運動機構の構成であ
り、続いてその動作について説明する。

第１のモータ28を駆動すると、第１のボールネジ24a
は第１のモータにより直接回転され、第１のボールネジ
24bは第１の伝達機構36を介して回転される。その結
果、第１のボールネジ24a、24bは実質的に同一方向へ同
一速度で回転する。この回転により、第１の駆動体14を
Ｙ軸方向へ平行な状態を維持したままＸ軸方向へ移動さ
せることができる。すなわち、第１の伝達機構36を採用
することにより、第１の駆動体14のＸ軸方向の位置を高
精度に決めることができる。

また、第３のモータ52を駆動すると、第３のボールネ
ジ50が直接回転されるので、第３の駆動体18をＹ軸方向
へ移動させることができる。第３の駆動体18は第３のモ
ータ52が第３のボールネジ50が直接回転するので、Ｙ軸
方向の位置を高精度に決めることができる。従って、第
１の駆動体14を高精度で移動させ得ると共に、第３の駆
動体18も高精度で移動させ得るので、第３の駆動体18の
Ｘ−Ｙ方向の位置を高精度に決めることが可能となり、
第３の駆動体18に搭載された工具等を高精度にＸ−Ｙ方
向へ移動させることができる。

一方、第２のモータ40を駆動すると、第２のボールネ
ジ38aは第２のモータにより直接回転され、第２のボー
ルネジ38bは第２の伝達機構48を介して回転される。そ
の結果、第２のボールネジ38a、38bは実質的に同一方向
へ同一速度で回転する。この回転により、第２の駆動体
16をＹ軸方向へ平行な状態を維持したままＸ軸方向へ移
動させることができる。すなわち、第２の伝達機構48を
採用することにより、第２の駆動体16のＸ軸方向の位置
を高精度に決めることができる。

また、第４のモータ56を駆動すると、第４のボールネ
ジ54が直接回転されるので、第４の駆動体22をＹ軸方向
へ移動させることができる。第４の駆動体22は第４のモ
ータ56が第４のボールネジ54が直接回転するので、Ｙ軸
方向の位置を高精度に決めることができる。従って、第
２の駆動体16を高精度で移動させ得ると共に、第４の駆
動体22も高精度で移動させ得るので、第４の駆動体22の
Ｘ−Ｙ方向の位置を高精度に決めることが可能となり、
第４の駆動体22に搭載された工具等を高精度にＸ−Ｙ方
向へ移動させることができる。

このように、第１のモータ28、第２のモータ40、第３
のモータ52、第４のモータ56をそれぞれ駆動することに
よって第３の駆動体18と第４の駆動体22をそれぞれ独立
して矩形空間12内で任意に移動させることが可能とな
る。

第１図に図示する実施例では、本体ベース10の下側に
も上側と略同一の２次元運動機構が設けられている。本
体ベース10の下側に配設された第１の駆動体14aおよび
第２の駆動体16aはＹ軸方向へ往復動可能であり、第３
の駆動体18aおよび第４の駆動体22aはＸ軸方向へ往復動
可能になっている。すなわち、本体ベース10上側と下側
では２次元運動機構が互いに90度ずれた配置になってい
る。

本実施例では上述のように第３の駆動体18、18a、第
４の駆動体22、22aを独立してＸ−Ｙ方向へ移動させる
ことができるが、２次元運動機構を本体ベース10の上側
または下側のみに設けてもよいし、本体ベースの上側お
よび／または下側に複数組、上下方向へ間隔をおいて設
けてもよい。

以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきた
が、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、発
明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのは
もちろんである。

（発明の効果）本発明に係る２次元運動機能を用いると、複数の駆動
体を独立して駆動させることが可能となるので、幅広い
作業に対応可能な２次元運動機構を提供することができ
る。特に、第１の駆動手段を、２本の第１のボールネジ
と、第１のボールネジの一方を直接回転させる１個の第
１のモータと、互いに噛合する第１の笠歯車および第２
の笠歯車と、第１の連結ロッドを有し、前記第１のモー
タの回転力を他方の第１のボールネジへ伝達すると共
に、他方の第１のボールネジを一方の第１のボールネジ
と同一方向へ回転させる第１の伝達機構とから構成し、
第２の駆動手段を、２本の第２のボールネジと、第２の
ボールネジの一方を直接回転させる１個の第２のモータ
と、互いに噛合する第３の笠歯車および第４の笠歯車
と、第２の連結ロッドを有し、前記第２のモータの回転
力を他方の第２のボールネジへ伝達すると共に、他方の
第２のボールネジを一方の第２のボールネジと同一方向
へ回転させる第２の伝達機構とから構成することによ
り、２本の第１のボールネジ同士、及び２本の第２のボ
ールネジ同士を第１及び第２の伝達機構によって同期駆
動できると共に、１個のモータから笠歯車を利用して２
本のボールネジへ駆動力を伝達する機構としては笠歯車
の数が少なく、バックラッシュの影響が少なくなり、第
１の駆動体および第２の駆動体の繰り返し位置決め精度
を向上でき、ひいては第３の駆動体および第４の駆動体
の第１軸方向の位置決め精度を向上させることが可能と
なり、高精度の２次元運動機構を提供することができ
る。

また、請求項２、３または４の構成を採用すれば、高
精度で独立して駆動可能な駆動体の数をさらに増加させ
得る等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る２次元運動機構の実施例を示し
た平面図。 10……本体ベース、14、14a……第１の駆動体、16、16a
……第２の駆動体、18、18a……第３の駆動体、22、22a
……第４の駆動体、24a、24b……第１のボールネジ、28
……第１のモータ、30a、30b……第１の笠歯車、32……
第１の連結ロッド、34a、34b……第２の笠歯車、36……
第１の伝達機構、38a、38b……第２のボールネジ、40…
…第２のモータ、42a、42b……第３の笠歯車、44……第
２の連結ロッド、46a、46b……第４の笠歯車、48……第
２の伝達機構、50……第３のボールネジ、52……第３の
モータ、54……第４のボールネジ、56……第４のモー
タ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体ベースの上面もしくは下面に沿って第
１軸方向へ往復動可能な第１の駆動体と、前記本体ベースの上面もしくは下面に沿って前記第１軸
方向へ往復動可能な第２の駆動体と、前記第１の駆動体を前記第１軸方向へ往復動させるため
の第１の駆動手段と、前記第２の駆動体を前記第１軸方向へ往復動させるため
の第２の駆動手段と、前記第１の駆動体の上面もしくは下面に沿って前記第１
軸方向と直角な第２軸方向へ往復動可能に第１の駆動体
にガイドされている第３の駆動体と、前記第２の駆動体の上面もしくは下面に沿って前記第２
軸方向へ往復動可能に第２の駆動体にガイドされている
第４の駆動体と、前記第３の駆動体を前記第２軸方向へ往復動させるため
の第３の駆動手段と、前記第４の駆動体を前記第２軸方向へ往復動させるため
の第４の駆動手段とを具備する２次元運動機構におい
て、前記第１の駆動手段は、前記第１軸方向へ平行に配され、前記第１の駆動体の各
端部とそれぞれ螺合する２本の第１のボールネジと、該第１のボールネジの一方を直接回転させる１個の第１
のモータと、前記各々の第１のボールネジと一体に回転可能に設けら
れた２個の第１の笠歯車、および両端に該２個の第１の
笠歯車とそれぞれ噛合する第２の笠歯車が設けられた第
１の連結ロッドを有し、前記第１のモータの回転力を他
方の第１のボールネジへ伝達すると共に、他方の第１の
ボールネジを一方の第１のボールネジと同一方向へ回転
させる第１の伝達機構とから成り、前記第２の駆動手段は、前記第１軸方向へ平行に配され、前記第２の駆動体の各
端部とそれぞれ螺合する２本の第２のボールネジと、該第２のボールネジの一方を直接回転させる１個の第２
のモータと、前記各々の第２のボールネジと一体に回転可能に設けら
れた２個の第３の笠歯車、および両端に該２個の第３の
笠歯車とそれぞれ噛合する第４の笠歯車が設けられた第
２の連結ロッドを有し、前記第２のモータの回転力を他
方の第２のボールネジへ伝達すると共に、他方の第２の
ボールネジを一方の第２のボールネジと同一方向へ回転
させる第２の伝達機構とから成ることを特徴とする２次
元運動機構。
【請求項２】請求項１記載の２次元運動機構を、前記本
体ベースの上面側および下面側に設けたことを特徴とす
る２次元運動機構。
【請求項３】前記本体ベースの上面側に配設された前記
第１の駆動体および前記第２の駆動体は前記第１軸方向
へ往復動可能であり、前記第３の駆動体および前記第４
の駆動体は前記第２軸方向へ往復動可能であり、前記本体ベースの下面側に配設された前記第１の駆動体
および前記第２の駆動体は前記第２軸方向へ往復動可能
であり、前記第３の駆動体および前記第４の駆動体は前
記第１軸方向へ往復動可能であることを特徴とする請求
項２記載の２次元運動機構。
【請求項４】請求項１記載の２次元運動機構を前記本体
ベースの上面側もしくは下面側に複数組上下方向へ間隔
をおいて設けたことを特徴とする２次元運動機構。