JP2649381B2 - 回転直進ユニットの教示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボットの回転直進ユニットの教示
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種回転直進ユニットの一例として、第３図
に示すように、ハウジング（１）にボールねじ軸（２）
を回転自在に支持し、このボールねじ軸（２）にボール
ねじナット（３）を螺嵌すると共に、このボールねじナ
ット（３）に支持プレート（４）を固着連動させる一
方、前記支持プレート（４）にボールスプライン軸
（５）の一端部を回転自在に支持させて、このボールス
プライン軸（５）を前記ハウジング（１）に回転自在に
支持されたボールスプラインナット（６）に回転方向に
連動する状態で軸方向に摺動自在に嵌合し、更に、同ボ
ールスプライン軸（５）の他端部にツール（７）を設け
てあり、ハウジング（１）に取付けた直進軸用モータ
（８）にプーリ（９）（９）とタイミングベルト（10）
とからなる第１回転駆動伝達機構（11）を介して前記ボ
ールねじ軸（２）を連動連結すると共に、同じくハウジ
ング（１）に取付けた回転軸用モータ（12）にプーリ
（13）（13）とタイミングベルト（14）とからなる第２
回転駆動伝達機構（15）を介して前記ボールスプライン
軸（５）を連動連結し、更に、前記直進軸用モータ
（８）と回転軸用モータ（12）とに、各々の回転角度を
検知する手段としてのエンコーダ（16）（17）を装着し
たものがある。

このような従来構成のものでは、ツール（７）に直進
運動が要求された場合、直進軸用モータ（８）を回転駆
動させて、第１回転駆動伝達機構（11）を介してボール
ねじ軸（２）を回転させると、このねじ軸（２）に沿っ
てボールねじナット（３）が直進し、このねじナット
（３）の直進運動が支持プレート（４）およびボールス
プライン軸（５）を介してツール（７）に伝達される。

また、ツール（７）に回転運動が要求された場合、回
転軸用モータ（12）を回転駆動させて、第２回転駆動伝
達機構（15）を介してボールスプラインナット（６）を
回転させると、このスプラインナット（６）の回転運動
がボールスプライン軸（５）を介してツール（７）に伝
達される。

このように直進軸であるボールねじ軸（２）と、回転
軸であるボールスプライン軸（５）とを別個に設け、ボ
ールねじナット（３）の直進運動をボールスプライン軸
（５）を介してツール（７）に伝達させるようにしたも
のでは、直進軸用モータ（８）と回転軸用モータ（12）
との両方を非励磁状態にしてツール（７）の作業点を教
示する、いわゆるダイレクトティーチングの際に、直進
運動と回転運動とを独立して動作させることができる。

しかしながら、上記のような直進・回転両軸を別個に
設けたものは、近年富みに要請されている小形軽量化を
実現できない。

そこで、上記のような小形軽量化の実現が可能な回転
直進ユニットとして、例えば第１図に示すように、直進
軸と回転軸とを一体化したものが提案されている。な
お、第１図において、第３図に示した回転直進ユニット
と共通の構成と作用を有する部分には共通の符号を付し
て、その説明を省略する。

第１図に示した回転直進ユニットでは、ねじ部（18
a）およびスプライン部（18b）を同心上に有するボール
ねじスプライン軸（18）にボールねじナット（３）を螺
嵌すると共に、ボールスプラインナット（６）を回転方
向に連動する状態で軸方向に摺動自在に嵌合してあり、
直進軸用モータ（８）を回転駆動させ、第１回転駆動伝
達機構（11）を介してボールねじナット（３）を回転さ
せると、ボールねじスプライン軸（18）を介してこの軸
（18）に取付けたツール（７）が直進運動を行う。但
し、この場合、ボールねじスプライン軸（18）はボール
スプラインナット（６）により回り止めされていなけれ
ばならないため、直進運動の間、回転軸用モータ（12）
を固定する必要がある。

このような回転直進ユニット機構においては、いずれ
かのモータ（８）または（12）を非励磁状態にして作業
点の上下方向のデータを教示するダイレクトティーチン
グを行う場合、直進軸用モータ（８）のみを非励磁状態
にして、回転軸用モータ（12）を励磁状態にしておくこ
とによりツール（７）を上下方向にのみ動作させること
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ツール（７）に作業点の回転方向のデ
ータを教示するために、前記直進方向データの教示時と
は逆に、直進軸用モータ（８）を励磁状態にすると共に
回転軸用モータ（12）を非励磁状態にしてツール（７）
を回転させると、ボールねじスプライン軸（18）はツー
ル（７）の回転方向に共回りするが、同軸（18）に螺嵌
しているボールねじナット（３）は直進軸用モータ
（８）によって回転方向に固定されているため、前記ボ
ールねじスプライン軸（18）は回転と同時に直進するこ
とになる。このため、ツール（７）を軸方向の所定位置
で固定したまま、回転方向のみの教示を行うことは不可
能であるという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、回転
軸と直進軸とを一体化した構成の回転直進ユニットにお
いて、直進方向には静止した状態で回転方向の教示を行
うことができる回転直進ユニットの教示方法を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、ねじ部およびス
プライン部を同心上に有する軸と、前記軸と係合するボ
ールねじナットおよびボールスプラインナットと、前記
ボールねじナットを回転させるボールねじナット回転手
段と、ボールスプラインナットを回転させるボールスプ
ラインナット回転手段と、ボールスプラインナットの回
転角度を検知する回転角度検知手段とを有する回転直進
ユニットの教示方法において、前記ボールスプラインナ
ット回転手段を非励磁にした状態で、ボールスプライン
ナットを外力により回転させるとともに、前記ボールス
プラインナットの回転角度変位量を前記回転角度検知手
段にて検知し、この検知した角度変位量と同じだけ前記
ボールねじナットをボールねじナット回転手段により回
転させることを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は上記構成により、ボールスプラインナットを
回転させる手段を自由回転状態にしてツールの作業点を
教示する場合、ツールを取付けた軸を回転させることに
よって、これに共回りするボールスプラインナットの回
転角度を、その検知手段によって検知すると共に、これ
によって得られたボールスプラインナットの回転角度の
変位量に対応してボールねじナットの回転角度を補正す
る。

すなわち、軸とボールスプラインナットとは同方向に
同時回転するものであるため、この軸のねじ部が同軸方
向に亙って一定のピッチで刻まれているとした場合、ボ
ールスプラインナットの回転角度変位量と等しい角度だ
け、ボールねじナットを同時に同方向に変位させると、
ボールねじナットは軸と同方向に同速度で等しく回転変
位することになり、ボールねじナットと軸との相対位置
関係は変わらない。したがって、軸は回転しながらも、
軸方向へは静止状態を保持するので、回転方向のみの教
示を行わせることができる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。なお、この実施例では本発明方法を上記した
第１図に示した回転直進ユニットに適用したものについ
て説明する。また、第２図は前記第１図に示したものと
同等の基本構造を備えた回転直進ユニットが取付けられ
たロボットの全体構成を示しており、同図において、第
１図に示すものと共通の構成・作用を有する部分には共
通の符号を付してその説明を省略することとする。

第２図において、（19）はロボットの基台、（20）は
第１アーム、（21）は第２アームであって、第１アーム
（20）は基台（19）に対して、また第２アーム（21）は
第１アーム（20）に対してそれぞれ水平旋回自在に連結
されており、前記第１アーム（21）にはボールねじスプ
ライン軸（18）および同軸（18）のねじ部（18a）に螺
合させたボールねじナット（３）、スプライン部（18
b）に回転方向に連動すると共に軸方向に摺動自在に嵌
合させたボールスプラインナット、更に直進軸用モータ
（８）と第１回転駆動伝達機構（11）並びに直進軸の回
転角検知用エンコーダ（16）が組込まれる一方、第２ア
ーム（20）には第２回転駆動伝達機構（15）と、回転軸
用モータ（12）並びに回転軸の回転角検知用エンコーダ
（17）が組込まれている。

上記構成のロボットに作業点を教示する場合、ボール
ねじスプライン軸（18）の軸端に取付けられたツール
（７）を作業者が直接教示するダイレクトティーチング
が行われる。

次に、第１図に示した回転直進ユニットを参照して、
この実施例方法について説明すると、回転軸用モータ
（12）を非励磁状態にしてツール（７）を回転させる
と、ボールねじスプライン軸（18）とボールスプライン
ナット（６）が同時回転する。このときのボールスプラ
インナット（６）の回転角変位量を回転軸用エンコーダ
（17）で検知し、この検知した角度変位量と同じだけボ
ールねじナット（３）を回転させるように直進軸用モー
タ（８）を回転させるものである。

このようにボールスプラインナット（６）の回転角度
変位量を検知して、ボールねじナット（３）にそれと同
じだけの回転変位を与えるように補正することにより、
ツール（７）の回転によってボールねじスプライン軸
（18）を回転させても、ボールねじスプライン軸（18）
は軸方向には静止した状態で回転のみ行うことになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の回転直進ユニットの教示
方法によれば、ボールスプラインナットの回転角度に対
応してボールねじナットの回転角度を補正することによ
り回転方向のみの教示を行うものとしたので、作業者が
ボールスプラインナットを回転させる手段を自由回転状
態にしてツールの作業点を教示する場合、軸は回転しな
がらも、軸方向へは静止状態を保持させることができ、
したがって回転方向のみの教示を直進方向の教示とは別
に独立して行わせることができるものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が有効に適用される回転直進ユニッ
トの断面図、第２図は第１図に示したものと同等の構成
を有する回転直進ユニットが装着されたロボットの断面
図、第３図は従来の回転直進ユニットを示す断面図であ
る。 （３）……ボールねじナット、（６）……ボールスプラ
インナット、（８）……ボールねじナットの回転手段、
（12）……ボールスプラインナットの回転手段、（16）
……ボールねじナットの回転角度検知手段、（17）……
ボールスプラインナットの回転角度検知手段、（18）…
…軸、（18a）……軸のねじ部、（18b）……軸のスプラ
イン部。

フロントページの続き (72)発明者 安永 耕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−16387（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ねじ部およびスプライン部を同心上に有す
   る軸と、前記軸と係合するボールねじナットおよびボー
   ルスプラインナットと、前記ボールねじナットを回転さ
   せるボールねじナット回転手段と、ボールスプラインナ
   ットを回転させるボールスプラインナット回転手段と、
   ボールスプラインナットの回転角度を検知する回転角度
   検知手段とを有する回転直進ユニットの教示方法におい
   て、前記ボールスプラインナット回転手段を非励磁にし
   た状態で、ボールスプラインナットを外力により回転さ
   せるとともに、前記ボールスプラインナットの回転角度
   変位量を前記回転角度検知手段にて検知し、この検知し
   た角度変位量と同じだけ前記ボールねじナットをボール
   ねじナット回転手段により回転させることを特徴とする
   回転直進ユニットの教示方法。