JP2889245B2 - Drive mechanism - Google Patents
Drive mechanismInfo
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- JP2889245B2 JP2889245B2 JP63073311A JP7331188A JP2889245B2 JP 2889245 B2 JP2889245 B2 JP 2889245B2 JP 63073311 A JP63073311 A JP 63073311A JP 7331188 A JP7331188 A JP 7331188A JP 2889245 B2 JP2889245 B2 JP 2889245B2
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- ball screw
- fixed
- nut
- screw shaft
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、並進と回転の２自由度を実現する駆動機構
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a drive mechanism that realizes two degrees of freedom of translation and rotation.
（従来の技術） 従来、並進と回転の機能をコンパクトにまとめた駆動
機構として、第３図に示すような駆動機構が用いられて
いる。ハウジング１にはナット２が固定されてあり、こ
のナット２にボールねじ軸３が螺合している。また、ハ
ウジング１にはボールねじ軸３と平行な状態に円柱状の
２本のリニアガイド4,5が嵌挿されている。これら２本
のリニアガイド4,5及びボールねじ軸３は、各々の両端
をベース6,7に取付けてあり、ボールねじ軸３について
はベース6,7に対して回転自在となるように、ベアリン
グ8,9で軸支されている。ベース７にはモータ10がその
出力軸をボールねじ軸３に固着した状態で取付けてあ
り、モータ10の回転力をボールねじ軸３に伝達するしく
みとなっている。更に、ベース６にはモータ31が取付け
てあり、その出力軸に固着した出力部32に回転力を伝達
するしくみとなっている。このような構造をした駆動機
構は、ハウジング１を固定部として、出力部32に並進と
回転の機能を持たせている。(Prior Art) Conventionally, a driving mechanism as shown in FIG. 3 has been used as a driving mechanism in which translation and rotation functions are compactly arranged. A nut 2 is fixed to the housing 1, and a ball screw shaft 3 is screwed to the nut 2. Two cylindrical linear guides 4 and 5 are fitted in the housing 1 in a state parallel to the ball screw shaft 3. The two linear guides 4 and 5 and the ball screw shaft 3 have both ends attached to the bases 6 and 7, respectively. Bearings are provided so that the ball screw shaft 3 is rotatable with respect to the bases 6 and 7. It is pivoted at 8,9. A motor 10 is attached to the base 7 in a state where its output shaft is fixed to the ball screw shaft 3, and transmits the rotational force of the motor 10 to the ball screw shaft 3. Further, a motor 31 is attached to the base 6, and a mechanism for transmitting a rotational force to an output portion 32 fixed to an output shaft thereof is provided. In the drive mechanism having such a structure, the output unit 32 has functions of translation and rotation with the housing 1 as a fixed part.
ところが、例えばこの駆動機構を産業用ロボットに適
用する場合、アーム先端部が紙面左側となるため、モー
タ31の重量のためアーム先端部が重くなってしまう。そ
のため、この駆動機構を紙面縦方向を軸として旋回させ
る際、その旋回用のモータが大容量化してしまう。ま
た、アーム先端部の位置決め速度も低下する。However, when this drive mechanism is applied to an industrial robot, for example, the arm tip is located on the left side of the drawing sheet, so the weight of the motor 31 makes the arm tip heavy. Therefore, when the drive mechanism is turned around the longitudinal direction of the paper as an axis, the turning motor has a large capacity. In addition, the positioning speed of the tip of the arm also decreases.
（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来は、例えばこの駆動機構を産業用ロ
ボットに適用する場合において、重量、位置決め速度な
どの問題が生じてしまっていた。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, for example, when this drive mechanism is applied to an industrial robot, problems such as weight and positioning speed have occurred.
本発明はこのような点について改善を行い、上述した
重量、位置決めの速度などに対する問題点を除去するこ
とのできる駆動機構の提供を目的とする。An object of the present invention is to provide a drive mechanism which can improve such points and eliminate the above-mentioned problems with respect to weight, positioning speed, and the like.
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するたえに本発明においては、第１
ベースと、この第１ベースに固定されたナットと、この
ナットに螺合したボールねじ軸と、このボールねじ軸と
平行な状態で第１ベースに嵌挿された中空状のリニアガ
イドと、ボールねじ軸とリニアガイドのそれぞれの両端
を保持した第２ベースと、第１ベースに固定され、ナッ
トを回転させる第１駆動部と、リニアガイドの中空部に
嵌挿された回転軸と、第２ベースに固定され、回転軸を
回転させる第２駆動部とからなる駆動機構とした。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the present invention, the first
A base, a nut fixed to the first base, a ball screw shaft screwed to the nut, a hollow linear guide inserted into the first base in a state parallel to the ball screw shaft, and a ball; A second base holding both ends of the screw shaft and the linear guide, a first drive unit fixed to the first base and rotating a nut, a rotation shaft inserted into a hollow portion of the linear guide, The drive mechanism is composed of a second drive unit fixed to the base and rotating the rotation shaft.
（作用） このような構成とすることにより、駆動手段の取付け
位置がアーム先端部からより離れた駆動機構となる。従
って産業用ロボットのアームの軽量化、高速な位置決め
を可能とする駆動機構が実現する。(Operation) With such a configuration, a driving mechanism is provided in which the mounting position of the driving means is further away from the distal end of the arm. Therefore, a drive mechanism that enables the arm of the industrial robot to be lightened and positioned at high speed is realized.
（実施例） 以下、図面に従って本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例を示す駆動機構の部分
断面図である。第１ベース11にはベアリング13,14によ
って、ナット12が回転自在に保持されており、このナッ
ト12にボールねじ軸19が螺合している。ナット12には中
空状のプーリ15が、その中空状にボールねじ軸19を嵌挿
した状態で固着されており、第１ベース11に固定された
第１駆動部18の出力軸に固着されたプーリ17との間にベ
ルト16が掛止されている。第１ベース11には更にボール
スプラインナット22が固着されており、これに嵌挿され
たリニアガイドである中空状のスプライン軸23は、ボー
ルねじ軸19と平行に位置している。これらボールねじ軸
19とスプライン軸23は、その端部を第２ベース20,21に
固着している。スプライン軸23の中空状には、ベアリン
グ25,26によって回転自在な状態に軸支された回転軸24
があり、この一端には歯車27が、他端には出力部30が固
着している。歯車27には、第２ベース21に固定された第
２駆動部28の出力軸に固着された歯車29が噛合してい
る。FIG. 1 is a partial sectional view of a drive mechanism showing a first embodiment of the present invention. A nut 12 is rotatably held on the first base 11 by bearings 13 and 14, and a ball screw shaft 19 is screwed to the nut 12. A hollow pulley 15 is fixed to the nut 12 in a state where a ball screw shaft 19 is inserted in the hollow shape, and is fixed to an output shaft of a first drive unit 18 fixed to the first base 11. A belt 16 is hung between the pulley 17 and the pulley 17. A ball spline nut 22 is further fixed to the first base 11, and a hollow spline shaft 23, which is a linear guide, is fitted in the ball spline nut 22 and is positioned parallel to the ball screw shaft 19. These ball screw shafts
The ends of the spline shaft 19 and the spline shaft 23 are fixed to the second bases 20 and 21. A rotating shaft 24 rotatably supported by bearings 25 and 26 in the hollow shape of the spline shaft 23.
The gear 27 is fixed to one end, and the output unit 30 is fixed to the other end. The gear 27 meshes with a gear 29 fixed to an output shaft of a second drive unit 28 fixed to the second base 21.
今、第１ベース11を固定部として第１駆動部18を駆動
させると、プーリ17、ベルト16、プーリ15の順に第１駆
動部18の駆動力がトルク伝達され、ナット12が回転運動
を起こす。この運動が、ナット12に螺合したボールねじ
軸19によって、ボールねじ軸19の軸方向運動に変換され
る。またボールスプラインナット22とスプライン軸23に
より運動は直線状に保たれるため、第１ベース11に対し
て第２ベース20,21が紙面横方向に並進運動することに
なる。一方、第２駆動部28を駆動させると、歯車29、歯
車27、回転軸24の順に第２駆動部28の駆動力がトルク伝
達され、出力部30が回転運動を起こす。従って出力部は
第１ベース11に対し並進と回転の２自由度を有すること
になる。Now, when the first driving unit 18 is driven with the first base 11 as a fixed unit, the driving force of the first driving unit 18 is transmitted in the order of the pulley 17, the belt 16, and the pulley 15, and the nut 12 causes a rotational movement. . This movement is converted into the axial movement of the ball screw shaft 19 by the ball screw shaft 19 screwed to the nut 12. In addition, since the movement is kept linear by the ball spline nut 22 and the spline shaft 23, the second bases 20, 21 translate with respect to the first base 11 in the lateral direction of the drawing. On the other hand, when the second drive unit 28 is driven, the driving force of the second drive unit 28 is transmitted in the order of the gear 29, the gear 27, and the rotating shaft 24, and the output unit 30 performs a rotational motion. Therefore, the output unit has two degrees of freedom, translation and rotation, with respect to the first base 11.
以上のような本実施例においては、例えばこの駆動機
構を産業用ロボットに適用し、第１ベース11を紙面縦方
向に旋回軸を有する基台部とすると、第１駆動部18はロ
ボットの旋回軸付近に位置するため、旋回軸まわりの慣
性モーメントが大幅に低減され、また、旋回運動による
ケーブルの引張りや捩りの問題も解決される。第２駆動
部28については旋回軸まわりの慣性モーメントが多少残
るものの、第１ベース11を挟んで出力部30の反対側に位
置するために、出力部30に取付けるアーム先端部に第２
駆動部28の重量や歯車27,29などの伝達機構の重量が作
用しない。そのためアーム先端部の高速な位置決めが実
現できるほか、旋回軸駆動部の大形化の回避にもなる。
また、リニアガイドとしてスプライン軸23を用いてお
り、第３図の従来例のようにリニアガイドを２本用いな
くても、ボールねじ軸19まわりの回転力を拘束すること
ができることから、ロボットアームの直径が小さくな
る。なお、第２駆動部28の取付け位置を第２ベース21の
更に紙面上部としても、第２ベース21がロボットアーム
の端部となることから、ロボットアームの小径化に対し
て支障はない。In the present embodiment as described above, for example, if this drive mechanism is applied to an industrial robot and the first base 11 is a base having a pivot axis in the vertical direction on the paper, the first drive section 18 Since it is located near the shaft, the moment of inertia about the turning shaft is greatly reduced, and the problem of pulling and twisting of the cable due to the turning motion is also solved. Although the second drive unit 28 has a moment of inertia around the pivot axis, the second drive unit 28 is located on the opposite side of the output unit 30 with the first base 11 interposed therebetween.
The weight of the drive unit 28 and the weight of the transmission mechanism such as the gears 27 and 29 do not act. Therefore, high-speed positioning of the arm tip can be realized, and at the same time, the size of the turning shaft drive unit can be avoided.
Further, since the spline shaft 23 is used as the linear guide, and the rotational force around the ball screw shaft 19 can be restrained without using two linear guides as in the conventional example of FIG. Diameter becomes smaller. Note that even if the mounting position of the second drive unit 28 is further above the paper surface of the second base 21, the second base 21 is the end of the robot arm, so there is no problem in reducing the diameter of the robot arm.
第２図は本発明の第２の実施例を示す駆動機構の部分
断面図である。本実施例においては、第１ベース111に
第１駆動部118が取付けられておらず、これを第２ベー
ス121に取付けている。そしてベアリング140,141によっ
てボールねじ軸119が、その両端を第２ベース120,121に
回転自在な状態に軸支されており、第１駆動部118の出
力軸は、ボールねじ軸119の一端に固着されている。ナ
ット112は第１ベース111に固定されており、回転運動を
行わない。以上の点で第１の実施例と構造が異なるが、
その他は同じ構造である。FIG. 2 is a partial sectional view of a drive mechanism showing a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the first drive section 118 is not attached to the first base 111, but is attached to the second base 121. The ball screw shaft 119 is rotatably supported by the second bases 120 and 121 at both ends thereof by the bearings 140 and 141. The output shaft of the first drive unit 118 is fixed to one end of the ball screw shaft 119. . The nut 112 is fixed to the first base 111 and does not rotate. Although the structure is different from the first embodiment in the above points,
Others have the same structure.
本実施例においては上述の構造により、駆動機構の並
進運動は、ボールねじ軸119の回転運動がナット112に伝
達されることにより生じるが、結果的には第１の実施例
と同様に出力部130に並進と回転の２自由度が実現す
る。In the present embodiment, the translational movement of the drive mechanism is caused by the rotation of the ball screw shaft 119 being transmitted to the nut 112 by the above-described structure. The 130 has two degrees of freedom, translation and rotation.
このような本実施例においても、アーム先端部の重量
の軽減や高速な位置決め、旋回軸区胴部の大形化の回
避、ロボットアームの小径化が達成される。In this embodiment as well, reduction of the weight of the arm tip, high-speed positioning, avoidance of an increase in the size of the rotating shaft section body, and reduction in the diameter of the robot arm are achieved.
以上のように本発明によれば、産業用ロボットのアー
ムの軽量化、高速な位置決めを可能とする駆動機構が実
現する。As described above, according to the present invention, a drive mechanism capable of reducing the weight of an arm of an industrial robot and performing high-speed positioning is realized.
第１図及び第２図は本発明の実施例を示す駆動機構の部
分断面図、第３図は従来技術を示す駆動機構の部分断面
図である。 11,111…第１ベース、12,112…ナット、18,118…第１駆
動部、19,119…ボールねじ軸、20,21,120,121…第２ベ
ース、23,123…リニアガイド、24,124…回転軸、28,128
…第２駆動部。1 and 2 are partial sectional views of a drive mechanism showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a partial sectional view of a drive mechanism showing a conventional technique. 11,111 ... first base, 12,112 ... nut, 18,118 ... first drive unit, 19,119 ... ball screw shaft, 20, 21, 120, 121 ... second base, 23,123 ... linear guide, 24,124 ... rotary shaft, 28,128
... Second drive unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16H 25/20 F16H 25/22 F16H 25/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F16H 25/20 F16H 25/22 F16H 25/24
Claims (3)
された、中空状のリニアガイドと、 前記ボールねじ軸と前記リニアガイドのそれぞれの両端
を保持した第２ベースと、 前記第１ベースに固定され、前記ナットを回転させる第
１駆動部と、 前記リニアガイドの中空部に嵌挿された回転軸と、 前記第２ベースに固定され、前記回転軸を回転させる第
２駆動部とからなることを特徴とする駆動機構。1. A first base, a nut fixed to the first base, a ball screw shaft screwed to the nut, and fitted into the first base in a state parallel to the ball screw shaft. A hollow linear guide, a second base holding both ends of the ball screw shaft and the linear guide, a first drive unit fixed to the first base and rotating the nut, and the linear guide. A driving mechanism, comprising: a rotating shaft inserted into the hollow portion of the first base member; and a second driving portion fixed to the second base and configured to rotate the rotating shaft.
された、中空状のリニアガイドと、 前記ボールねじ軸と前記リニアガイドのそれぞれの両端
を保持した第２ベースと、 前記第２ベースに取付けられる第１駆動部と、 前記リニアガイドの中空部に嵌挿された回転軸と、 前記第２ベースに固定され、前記回転軸を回転させる第
２駆動部とからなることを特徴とする駆動機構。2. A first base, a nut fixed to the first base, a ball screw shaft screwed to the nut, and fitted into the first base in a state parallel to the ball screw shaft. A hollow linear guide; a second base holding both ends of the ball screw shaft and the linear guide; a first drive unit attached to the second base; A driving mechanism, comprising: a rotating shaft that has been fixed; and a second driving unit that is fixed to the second base and rotates the rotating shaft.
イン軸であることを特徴とする、請求項１または２記載
の駆動機構。3. The drive mechanism according to claim 1, wherein the linear guide is a hollow ball spline shaft.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63073311A JP2889245B2 (en) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | Drive mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63073311A JP2889245B2 (en) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | Drive mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01247865A JPH01247865A (en) | 1989-10-03 |
| JP2889245B2 true JP2889245B2 (en) | 1999-05-10 |
Family
ID=13514498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63073311A Expired - Lifetime JP2889245B2 (en) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | Drive mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889245B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6319466A (en) * | 1986-07-10 | 1988-01-27 | Koji Onuma | Linear moving device through threaded rotation of screw shaft with nut |
| JPS6330646A (en) * | 1986-07-21 | 1988-02-09 | Koji Onuma | Rectilinear moving device by screwing rotation between screw shaft and nut |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63073311A patent/JP2889245B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01247865A (en) | 1989-10-03 |
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