JP4471874B2 - Linear drive - Google Patents
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Description
本発明は、例えば昇降方向にテレスコピック式に伸縮駆動する直線駆動装置に関する。 The present invention relates to a linear drive device that telescopically expands and contracts in the ascending / descending direction, for example.
従来より、半導体ウエハなどの種々の物品を搬送するために、複数のアーム部材が回転可能に連結されて構成される、いわゆるスカラーロボット(水平多関節ロボット)がしばしば用いられる(特許文献1)。 Conventionally, so-called scalar robots (horizontal articulated robots), in which a plurality of arm members are rotatably connected, are often used to transport various articles such as semiconductor wafers (Patent Document 1).
そのようなスカラーロボットにおいて、複数のアーム部材の全体を昇降駆動するために、テレスコピック式に伸縮駆動する直線駆動装置が用いられる(特許文献2)。 In such a scalar robot, a linear drive device that telescopically expands and contracts is used to drive the entire arm members up and down (Patent Document 2).
特許文献2に開示された従来の直線駆動装置は、ロボット本体内に3本のボールネジ軸を立て、これらのボールネジ軸をモータで回転させる。ロボット本体から上方へ昇降する下段昇降筒の下段昇降ベースに設けた3箇所のボールネジナットに各ボールネジ軸を挿通させる。さらに、下段昇降ベースの上に3本のボールネジ軸を立て、これらのボールネジ軸を回転させる。下段昇降筒から上方へ昇降する上段昇降筒の上段昇降ベースに設けた3箇所のボールネジナットに各ボールネジ軸を挿通させる。そして、ロボット本体に設けたモータの回転駆動力を下段昇降ベースに設けた3本のボールネジ軸に伝達するために、ロボット本体と下段昇降ベースとの間にボールスプライン軸を設ける。モータを回転駆動すると、6本のボールネジ軸が回転し、ロボット本体に対して、下段昇降筒(下段昇降ベース)、および上段昇降筒(上段昇降ベース)が互いにテレスコピック式に伸縮駆動する。
上に述べたように、従来においては、3つの部材である、ロボット本体(第1ユニット)、下段昇降筒(第2ユニット)、および上段昇降筒(第3ユニット)を伸縮駆動するために、内部で回転駆動力の伝達を行うボールスプライン軸を6本のボールネジ軸とは別に設ける必要があった。ボールスプライン軸を設けたことにより、それに回転駆動力を伝達するためのプーリが必要となる。また、プーリに回転駆動力を伝達するために、タイミングベルトをそれらプーリに掛け渡す必要がある。これらのことによって、直線駆動装置の構造が複雑となり、小型化および低コスト化の妨げとなっていた。 As described above, conventionally, in order to extend and drive the three members, that is, the robot body (first unit), the lower lift cylinder (second unit), and the upper lift cylinder (third unit), It was necessary to provide a ball spline shaft for transmitting the rotational driving force inside separately from the six ball screw shafts. By providing the ball spline shaft, a pulley for transmitting the rotational driving force thereto is required. Further, in order to transmit the rotational driving force to the pulleys, it is necessary to hang the timing belts over the pulleys. As a result, the structure of the linear drive device becomes complicated, which hinders downsizing and cost reduction.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、少なくとも3つのユニットが互いに相対移動するように構成された直線駆動装置において、その構造を簡単化することが目的である。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to simplify the structure of a linear drive device configured such that at least three units move relative to each other.
本発明の直線駆動装置によると、第1ユニット、第2ユニット、および第3ユニットが、この順に配置され、かつ、同一の軸線に沿って互いに相対移動するように設けられており、前記第1ユニットと前記第2ユニットとは、第1のネジ軸とそれに螺合する第1のナットによってそれぞれ互いに軸方向に連結され、かつ、前記第1のネジ軸または前記第1のナットが回転することによってそれらの間の距離が可変されるように配置されており、前記第2ユニットと前記第3ユニットとは、第2のネジ軸とそれに螺合する第2のナットによってそれぞれ互いに軸方向に連結され、かつ、前記第2のネジ軸または前記第2のナットが回転することによってそれらの間の距離が可変されるように配置されており、前記第1のネジ軸と前記第2のネジ軸とはネジの巻き方向が互いに逆となっており、前記第2ユニットには、前記第1のネジ軸または前記第1のナット、および前記第2のネジ軸または前記第2のナットを回転駆動するモータが設けられており、前記モータの回転駆動力が、1つの片歯のタイミングベルトを介して、前記第1のネジ軸または前記第1のナット、および前記第2のネジ軸または前記第2のナットに伝達されてなる。 According to the linear drive device of the present invention, the first unit, the second unit, and the third unit are arranged in this order, and are provided so as to move relative to each other along the same axis. The unit and the second unit are connected to each other in the axial direction by a first screw shaft and a first nut screwed to the first screw shaft, and the first screw shaft or the first nut rotates. The second unit and the third unit are connected to each other in the axial direction by a second screw shaft and a second nut screwed to the second screw shaft. And the second screw shaft or the second nut is arranged so that a distance between them is changed by rotating, the first screw shaft and the second screw. And the second unit is driven to rotate the first screw shaft or the first nut, and the second screw shaft or the second nut. And a rotational driving force of the motor via the one single-tooth timing belt, the first screw shaft or the first nut, and the second screw shaft or the first 2 is transmitted to the nut .
また、前記第2ユニットには、前記第1のナットおよび前記第2のネジ軸が回転可能に取り付けられており、これら第1のナットおよび第2のネジ軸が前記モータによって回転駆動されてなる。 Further, the first nut and the second screw shaft are rotatably attached to the second unit, and the first nut and the second screw shaft are rotationally driven by the motor. .
また、前記第1ユニット、前記第2ユニット、および前記第3ユニットには、それぞれ円筒状のカバーが設けられており、前記第1ユニットのカバーが前記第2ユニットのカバーの内周に挿入され、前記第2ユニットのカバーが前記第3ユニットのカバーの内周に挿入され、前記モータの回転駆動によって、前記第1ユニット、前記第2ユニット、および前記第3ユニットが、テレスコピック式に伸縮駆動されるように構成されてなる。 Each of the first unit, the second unit, and the third unit is provided with a cylindrical cover, and the cover of the first unit is inserted into the inner periphery of the cover of the second unit. The cover of the second unit is inserted into the inner periphery of the cover of the third unit, and the first unit, the second unit, and the third unit are telescopically driven to expand and contract by the rotational drive of the motor. It is comprised so that it may be.
本発明によると、少なくとも3つのユニットが互いに相対移動するように構成された直線駆動装置において、その構造を簡単化することができる。 According to the present invention, the structure of the linear drive device configured such that at least three units move relative to each other can be simplified.
図1は本発明の実施形態にかかる直線駆動装置1が伸長した状態を示す正面断面図、図2は直線駆動装置1が収縮した状態を示す正面断面図、図3は直線駆動装置1の一部を略した平面断面図、図4は直線駆動装置1の動力伝達機構を説明するための細部を省略した正面断面図、図5は直線駆動装置1が伸長した状態における図3の矢符Y1方向斜め上から見た斜視図、図6は図1においてカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 FIG. 1 is a front sectional view showing a state in which a linear drive device 1 according to an embodiment of the present invention is extended, FIG. 2 is a front sectional view showing a state in which the linear drive device 1 is contracted, and FIG. FIG. 4 is a front sectional view in which details for explaining the power transmission mechanism of the linear drive device 1 are omitted, and FIG. 5 is an arrow Y1 in FIG. 3 in a state where the linear drive device 1 is extended. FIG. 6 is a perspective view showing a state where a cover is removed in FIG. 1.
これらの図において、特に図5によく示されるように、直線駆動装置1は、第1ユニット11、第2ユニット12、および第3ユニット13が、下から順に配置され、かつ、縦方向の軸線に沿って互いに相対移動するように設けられている。 In these drawings, as well shown particularly in FIG. 5, the linear drive device 1 includes a first unit 11, a second unit 12, and a third unit 13 arranged in order from the bottom, and a longitudinal axis. Are provided so as to move relative to each other.
図1および図6によく示されるように、第1ユニット11は、長方形の板状の基板14の上面に、周面に沿って湾曲した4枚の板状のポスト21a〜dが取り付けられ、ポスト21a〜dの上端にリング22が取り付けられ、これらによって第1ユニット11の構造体が構成されている。 As shown well in FIGS. 1 and 6, the first unit 11 has four plate-like posts 21 a to 21 d that are curved along the peripheral surface attached to the upper surface of a rectangular plate-like substrate 14. A ring 22 is attached to the upper ends of the posts 21a to 21d, and the structure of the first unit 11 is constituted by these.
4つのポスト21a〜dのうち、対向する2つのポスト21a、21cの内側の面には、第2ユニット12をスライド可能に支持するためのガイドレール23a,bが軸心と平行に取り付けられている。 Of the four posts 21a to 21d, guide rails 23a, b for slidably supporting the second unit 12 are attached to the inner surfaces of the two opposing posts 21a, 21c in parallel with the axis. Yes.
ポスト支柱21a〜dの外周面には、複数枚からなる円筒状のカバー11aがネジで取り付けられている。基板14には4つの丸い穴14a〜d(一部図示せず)が設けられており、それぞれの穴14a〜dに合わせて基板14の下面に通風用のモータ付きのファン24a〜dが取り付けられている。また、基板14の中央には配線用の穴14eが設けられており、基板14の四隅には取り付け用の図示しない複数の穴が設けられている。 A plurality of cylindrical covers 11a are attached to the outer peripheral surfaces of the post columns 21a to 21d with screws. The substrate 14 is provided with four round holes 14a to 14d (not shown), and fans 24a to 24d with motors for ventilation are attached to the lower surface of the substrate 14 in accordance with the respective holes 14a to 14d. It has been. A wiring hole 14e is provided at the center of the substrate 14, and a plurality of holes (not shown) for attachment are provided at four corners of the substrate 14.
第2ユニット12は、その上端に配置されたリング31と下端に配置された基板34とにわたって、対向する2枚の板状の中間スライダ32a,b、および対向する2枚の板状の中間ポスト33a,bがそれぞれ取り付けられている。これらによって第2ユニット12の構造体が構成されている。基板34には、後述する動力伝達機構の主要な部分が取り付けられている。 The second unit 12 has two plate-like intermediate sliders 32a and 32b facing each other and two plate-like intermediate posts facing each other over the ring 31 arranged at the upper end and the substrate 34 arranged at the lower end. 33a and 33b are respectively attached. The structure of the 2nd unit 12 is comprised by these. Main portions of a power transmission mechanism described later are attached to the substrate 34.
中間スライダ32a,bの外側の面には、第1ユニット11に設けたガイドレール23a,bに沿ってそれぞれ移動可能なガイド35a,bが取り付けられている。これによって、第2ユニット12は、第1ユニット11に対して同心状に保持された状態で軸線に沿って移動可能である。 Guides 35a and 35b that are movable along guide rails 23a and 23b provided in the first unit 11 are attached to the outer surfaces of the intermediate sliders 32a and 32b. Accordingly, the second unit 12 is movable along the axis while being concentrically held with respect to the first unit 11.
中間ポスト33a,bの内側の面には、第3ユニット13をスライド可能に支持するためのガイドレール36a,bが軸心と平行に取り付けられている。 Guide rails 36a and 36b for slidably supporting the third unit 13 are attached to the inner surfaces of the intermediate posts 33a and 33b in parallel with the axis.
リング31の外周面には、複数枚からなる円筒状のカバー12aがネジで取り付けられている。なお、複数枚のカバー12a同士は、適当な連結金具とネジなどによって互いに連結される。第2ユニット12が収縮したときに(下降したときに)、このカバー12aの内側に第1ユニット11のカバー11aが挿入される。 A plurality of cylindrical covers 12 a are attached to the outer peripheral surface of the ring 31 with screws. The plurality of covers 12a are connected to each other by an appropriate connecting metal fitting and a screw. When the second unit 12 contracts (lowers), the cover 11a of the first unit 11 is inserted inside the cover 12a.
第3ユニット13は、その上端に配置された上基板15の下面に、対向する2枚の支持板41a,bが取り付けられており、支持板41a,bの下端に取付けベース42が取り付けられている。さらに、取付けベース42の下面に、対向する2枚の板状のエンドスライダ43a,bが取り付けられ、その下端に下基板45が取り付けられている。また、エンドスライダ43a,bの下部の側面には、2枚の補助板44a,bが取り付けられている。 The third unit 13, the lower surface of the upper substrate 15 disposed at its upper end, two opposite support plates 41a, and b is attached, the support plate 41a, the mounting base 42 is mounted et Re to the lower end of the b ing. Further, two opposing plate-like end sliders 43a and 43b are attached to the lower surface of the attachment base 42, and the lower substrate 45 is attached to the lower end thereof. Further, two auxiliary plates 44a and 44b are attached to the lower side surfaces of the end sliders 43a and 43b.
エンドスライダ43a,bの外側の面には、第2ユニット12に設けたガイドレール36a,bに沿ってそれぞれ移動可能なガイド46a,bが取り付けられている。これによって、第3ユニット13は、第2ユニット12に対して同心状に保持された状態で軸線に沿って移動可能である。 Guides 46a and 46b that are movable along guide rails 36a and 36b provided on the second unit 12 are attached to the outer surfaces of the end sliders 43a and 43b, respectively. As a result, the third unit 13 can move along the axis while being concentrically held with respect to the second unit 12.
上基板15および取付けベース42には、それぞれ中央に大きな穴15a,42aが設けられており、これらの穴15a,42aを利用して、取付けベース42に直線駆動装置1によって昇降駆動する負荷が取り付けられる。負荷として、例えば、上に述べたようなスカラーロボットが取り付けられる。 The upper substrate 15 and the mounting base 42 are each provided with a large hole 15a, 42a at the center, and a load to be lifted and lowered by the linear drive device 1 is attached to the mounting base 42 using these holes 15a, 42a. It is done. As the load, for example, a scalar robot as described above is attached.
上基板15の外周面には、複数枚からなる円筒状のカバー13aがネジで取り付けられている。第3ユニット13が収縮したときに(下降したときに)、このカバー13aの内側に第2ユニット12のカバー12aが挿入される。 A plurality of cylindrical covers 13 a are attached to the outer peripheral surface of the upper substrate 15 with screws. When the third unit 13 contracts (lowers), the cover 12a of the second unit 12 is inserted inside the cover 13a.
次に、直線駆動装置1の動力伝達機構について説明する。 Next, the power transmission mechanism of the linear drive device 1 will be described.
図4によく示されるように、第1ユニット11と第2ユニット12とは、第1のネジ軸51とそれに螺合する第1のナット52によってそれぞれ互いに軸方向に連結され、かつ、第1のナット52が回転することによってそれらの間の距離が可変される。 As is well shown in FIG. 4, the first unit 11 and the second unit 12 are axially connected to each other by a first screw shaft 51 and a first nut 52 screwed to the first screw shaft 51, and the first unit 11 and the second unit 12, respectively. As the nuts 52 rotate, the distance between them varies.
すなわち、第1のネジ軸51は、その下端部が固定具51aによって基板14の上面に固定されており、第1のナット52が、軸受け54によって回転可能に支持されたプーリ53とともに一体的に回転するようになっている。軸受け54は、第2ユニット12の基板34に固定されており、第1のナット52は基板34とともに軸方向に移動する。 That is, the lower end portion of the first screw shaft 51 is fixed to the upper surface of the substrate 14 by the fixture 51a, and the first nut 52 is integrally formed with the pulley 53 that is rotatably supported by the bearing 54. It is designed to rotate. The bearing 54 is fixed to the substrate 34 of the second unit 12, and the first nut 52 moves in the axial direction together with the substrate 34.
第2ユニット12と第3ユニット13とは、第2のネジ軸55とそれに螺合する第2のナット56によってそれぞれ互いに軸方向に連結され、かつ、第2のネジ軸55が回転することによってそれらの間の距離が可変される。 The second unit 12 and the third unit 13 are connected to each other in the axial direction by a second screw shaft 55 and a second nut 56 screwed thereto, and the second screw shaft 55 rotates. The distance between them is variable.
すなわち、第2のネジ軸55は、その下端部にプーリ57が取り付けられており、第2のネジ軸55およびプーリ57が一体的に回転するように軸受けにより支持されている。その軸受けは基板34に固定されており、第2のネジ軸55は基板34とともに軸方向に移動する。また、第2のナット56は、第3ユニット13の下基板45に対してブラケット45aによって固定されている。 That is, the second screw shaft 55 has a pulley 57 attached to the lower end thereof, and is supported by a bearing so that the second screw shaft 55 and the pulley 57 rotate integrally. The bearing is fixed to the substrate 34, and the second screw shaft 55 moves in the axial direction together with the substrate 34. Further, the second nut 56 is fixed to the lower substrate 45 of the third unit 13 by a bracket 45a.
ここで、第1のネジ軸51と第2のネジ軸55とは、ネジの巻き方向が互いに逆となっている。すなわち、第1のネジ軸51は左巻のネジであり、第2のネジ軸55は右巻のネジである。なお、これらにはいずれもボ−ルネジが用いられている。 Here, the first screw shaft 51 and the second screw shaft 55 are opposite to each other in the screw winding direction. That is, the first screw shaft 51 is a left-handed screw, and the second screw shaft 55 is a right-handed screw. In these cases, ball screws are used.
したがって、第1のナット52および第2のネジ軸55が平面視で右方向に回転したときに、第1のナット52は第1のネジ軸51に対して上方へ移動し、第2のナット56は第2のネジ軸55に対して同じく上方へ移動する。 Accordingly, when the first nut 52 and the second screw shaft 55 rotate rightward in plan view, the first nut 52 moves upward with respect to the first screw shaft 51, and the second nut 56 also moves upward with respect to the second screw shaft 55.
これとは逆に、第1のナット52および第2のネジ軸55が平面視で左方向に回転したときに、第1のナット52は第1のネジ軸51に対して下方へ移動し、第2のナット56は第2のネジ軸55に対して同じく下方へ移動する。 On the contrary, when the first nut 52 and the second screw shaft 55 rotate leftward in plan view, the first nut 52 moves downward with respect to the first screw shaft 51, Similarly, the second nut 56 moves downward relative to the second screw shaft 55.
このように、第1のナット52および第2のネジ軸55がともに同じ方向に回転することによって、第1ユニット11に対し、第2ユニット12および第3ユニット13が、同時に上昇し、または同時に下降する。 Thus, when both the 1st nut 52 and the 2nd screw shaft 55 rotate in the same direction, the 2nd unit 12 and the 3rd unit 13 raise simultaneously with respect to the 1st unit 11, or simultaneously Descend.
2つのプーリ53,57、およびモータM1の出力軸に取り付けられたプーリ58にわたって、片歯のタイミングベルト59が掛け渡されている。つまり、モータM1の回転によって、2つのプーリ53,57は互いに同じ方向に回転駆動される。なお、モータM1はギヤモータであり、正転または逆転するように制御される。 A one-tooth timing belt 59 is stretched over two pulleys 53 and 57 and a pulley 58 attached to the output shaft of the motor M1. That is, the two pulleys 53 and 57 are rotationally driven in the same direction by the rotation of the motor M1. The motor M1 is a gear motor and is controlled to rotate forward or reverse.
なお、タイミングベルト59の張り具合を調整するために、2つのアイドラ60a,bがタイミングベルト59の外側に接するように設けられている。 In order to adjust the tension of the timing belt 59, two idlers 60a and 60b are provided in contact with the outside of the timing belt 59.
次に、直線駆動装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the linear drive device 1 will be described.
モータM1が回転駆動すると、タイミングベルト59を介して、プーリ53,57が回転し、第1のナット52および第2のネジ軸55が互いに同じ方向に回転する。これによって、第2ユニット12および第3ユニット13は、第1ユニット11に対して同時に軸方向に移動する。モータM1の回転方向に応じて、直線駆動装置1はテレスコピック式に伸長しまたは収縮する。 When the motor M1 is driven to rotate, the pulleys 53 and 57 rotate via the timing belt 59, and the first nut 52 and the second screw shaft 55 rotate in the same direction. Thereby, the second unit 12 and the third unit 13 move in the axial direction simultaneously with respect to the first unit 11. Depending on the rotation direction of the motor M1, the linear drive device 1 expands or contracts telescopically.
取付けベース42にスカラーロボットなどが取り付けられている場合には、それによって上基板15の穴15aは塞がれており、直線駆動装置1の内部の空気は、主としてカバー13aとカバー12aとの隙間(クリアランス)、およびカバー12aとカバー11aとの隙間から出入りする。その際に、それらの隙間は下方(床面)に向かってあいているので、下方から空気を吸い込み、下方に向かって空気を排出する。このように、直線駆動装置1の伸縮にともなう空気の移動は直線駆動装置1の下方において発生するので、これによって粉塵などの異物が出入りした場合であっても、スカラーロボットによって操作する物体(ワ−ク)からは離れた位置であるので、そのようなワークへの影響は最小限に抑えられる。 When a scalar robot or the like is attached to the attachment base 42, the hole 15a of the upper substrate 15 is thereby blocked, and the air inside the linear drive device 1 is mainly a gap between the cover 13a and the cover 12a. (Clearance) and the clearance between the cover 12a and the cover 11a. At that time, since the gaps are open downward (floor surface), air is sucked in from below and exhausted downward. Thus, since the movement of the air accompanying the expansion and contraction of the linear drive device 1 occurs below the linear drive device 1, even if foreign matter such as dust comes in and out of this, an object (wa -Since it is a position away from (c), such an influence on the workpiece is minimized.
また、下面のファン24a〜dによって内部の空気が排気される。すなわち、伸長時および収縮時のいずれの場合も、ファン24a〜dによって内部の空気が排気される。 Also, the internal air is exhausted by the fans 24a to 24d on the lower surface. That is, the internal air is exhausted by the fans 24a to 24d in both cases of expansion and contraction.
したがって、直線駆動装置1の全体について、カバー13a,12a,11aなどからの空気の漏れなどを細かく気にする必要はなく、シーリング材料を特に必要とすることがなくなり、カバーの構造を簡素化することができ安価に製作可能である。 Therefore, it is not necessary to pay close attention to air leakage from the covers 13a, 12a, 11a and the like for the entire linear drive device 1, and no special sealing material is required, thereby simplifying the cover structure. Can be manufactured at low cost.
空気の流入出のみでなく、直線駆動装置1の外側に水滴などがかかった場合でも、同様にカバーの表面を下方へ流れ、直線駆動装置1の内部に侵入する恐れは極めて少ない。さらに、直線駆動装置1の近辺において溶接が行われた場合にも、そのスパッタが直線駆動装置1の内部に入り込むことがなく保護されることになる。 Even when water drops or the like are applied not only to the inflow / outflow of air but also to the outside of the linear drive device 1, there is very little possibility that the surface of the cover similarly flows downward and enters the linear drive device 1. Furthermore, even when welding is performed in the vicinity of the linear drive device 1, the spatter is protected without entering the linear drive device 1.
そして、第1のネジ軸51および第2のネジ軸55をネジの巻き方向が互いに逆となるようにし、第1のナット52および第2のネジ軸55を基板34によって回転可能に保持し、かつ基板34にモータM1を取り付け、その回転駆動力で第1のナット52および第2のネジ軸55を同じ方向に回転駆動するように構成したので、簡単な構造の動力伝達機構によって第2ユニット12および第3ユニット13を同時に伸縮駆動することができる。例えば、2つのプーリ53,57によって回転力を伝達でき、両歯(両面に歯が設けられたタイプのベルト)ではなく片歯(片面に歯が設けられたタイプのベルト)のタイミングベルト59で回転力の伝達が可能である。これらによって低コスト化が図れる。 Then, the first screw shaft 51 and the second screw shaft 55 are set so that the screw winding directions are opposite to each other, and the first nut 52 and the second screw shaft 55 are rotatably held by the substrate 34, In addition, since the motor M1 is attached to the substrate 34 and the first nut 52 and the second screw shaft 55 are rotationally driven in the same direction by the rotational driving force, the second unit is configured by a power transmission mechanism having a simple structure. 12 and the third unit 13 can be extended and contracted simultaneously. For example, the rotational force can be transmitted by two pulleys 53 and 57, and the timing belt 59 of one tooth (a type of belt having teeth on one side), not both teeth (a type of belt having teeth on both sides). Transmission of rotational force is possible. By these, cost reduction can be achieved.
また、動力伝達機構の構成が簡単であるので、直線駆動装置1の内部の干渉が少なく、直線駆動装置1を小型化することが可能である。 Further, since the configuration of the power transmission mechanism is simple, there is little interference inside the linear drive device 1, and the linear drive device 1 can be miniaturized.
因みに、第1のネジ軸51および第2のネジ軸55を同じ巻き方向とした場合には、第2ユニット12の基板34に取り付けた第1のナット52および第2のネジ軸55を互いに逆方向に回転させなければならない。そのためには、例えば、タイミングベルト59を片歯ではなく両歯とした上で、一方の歯で第1のナット52を回転させ、他方の歯で第2のネジ軸55を回転させる必要がある。 Incidentally, when the first screw shaft 51 and the second screw shaft 55 have the same winding direction, the first nut 52 and the second screw shaft 55 attached to the substrate 34 of the second unit 12 are opposite to each other. Must rotate in the direction. For this purpose, for example, the timing belt 59 needs to have both teeth instead of one tooth, the first nut 52 needs to be rotated by one tooth, and the second screw shaft 55 needs to be rotated by the other tooth. .
例えば図7に示すように、タイミングベルト59を両歯とし、これをモータM1で回転駆動するとともに、第1のナット52と第2のネジ軸55とをタイミングベルト59の互いに反対側の面の歯で駆動する必要がある。そのため、タイミングベルト59の掛け方が複雑になり、タイミングベルト59を支持するためのアイドラ60c,dが必須となって省略できなくなる。 For example, as shown in FIG. 7, the timing belt 59 has both teeth and is driven to rotate by the motor M1, and the first nut 52 and the second screw shaft 55 are connected to the opposite sides of the timing belt 59. Need to drive with teeth. This complicates the timing belt 59, and the idlers 60c and d for supporting the timing belt 59 are essential and cannot be omitted.
また、タイミングベルト59を片歯のままで第1のナット52および第2のネジ軸55を互いに逆方向に回転させるには、タイミングベルト59と第1のナット52または第2のネジ軸55との間に中間ギヤを設ける必要がある。 In addition, in order to rotate the first nut 52 and the second screw shaft 55 in the opposite directions while the timing belt 59 remains one tooth, the timing belt 59 and the first nut 52 or the second screw shaft 55 It is necessary to provide an intermediate gear between them.
このように、第1のネジ軸51および第2のネジ軸55を同じ巻き方向とした場合には、構造が複雑となり、配置の自由度が少なくなり、メンテナンス性が悪くなる。 Thus, when the 1st screw shaft 51 and the 2nd screw shaft 55 are made into the same winding direction, a structure becomes complicated, the freedom degree of arrangement | positioning decreases, and maintainability worsens.
これに対して、本実施形態のように、第1のネジ軸51および第2のネジ軸55をネジの巻き方向が互いに逆となるようにすると、タイミングベルト59は片歯でよく、アイドラ60a,bも省略することが可能となり、構造が簡単になる。すなわち、タイミングベルト59は片歯でよいので、ベルトを掛ける作業が容易であり、組み立て性、メンテナンス性が良好である。アイドラ60a,bを省略することが可能であるので、それによってタイミングベルト59とアイドラ60a,bとの摩擦などにより発生する塵埃を減らすことができ、それだけタイミングベルト59の寿命を長くし、騒音を少なくすることが可能である。構造が簡単になるので、駆動効率が向上し、スペースに余裕ができ、可動ケーブルの収納に有利であり、精度の安定化にも有利である。 In contrast, when the first screw shaft 51 and the second screw shaft 55 are made to have the screw winding directions opposite to each other as in the present embodiment, the timing belt 59 may be a single tooth and the idler 60a. , B can be omitted, and the structure is simplified. That is, since the timing belt 59 may be a single tooth, the work of putting the belt is easy, and the assembling property and the maintenance property are good. Since the idlers 60a and 60b can be omitted, dust generated due to friction between the timing belt 59 and the idlers 60a and 60b can be reduced, thereby extending the life of the timing belt 59 and reducing noise. It can be reduced. Since the structure becomes simple, the driving efficiency is improved, a space is provided, it is advantageous for storing the movable cable, and it is advantageous for stabilizing the accuracy.
上に述べた実施形態において、第1のネジ軸51を左巻とし第2のネジ軸55を右巻としたが、これらは逆であってもよい。第1ユニット11、第2ユニット12、および第3ユニット13のそれぞれの構造は、上に述べた以外の種々の構造を採用することが可能である。それぞれの部材の材質は、主として、アルミニウム合金または鋼鉄などの金属材料を用いたが、これらとともに、合成樹脂、合成ゴム、木材などの材料を用いることも可能である。 In the embodiment described above, the first screw shaft 51 is left-handed and the second screw shaft 55 is right-handed, but these may be reversed. Various structures other than those described above can be adopted as the structures of the first unit 11, the second unit 12, and the third unit 13. The material of each member is mainly a metal material such as an aluminum alloy or steel, but it is also possible to use a material such as synthetic resin, synthetic rubber or wood together with these.
上に述べた実施形態において、ファン24a〜dを省略し、穴のみをあけておいてもよい。複数組みの動力伝達機構を装着してもよい。各ユニットを円筒状としたが、楕円筒状または角筒状としてもよい。3つのユニットによって2段階に伸縮する直線駆動装置1について説明したが、4つ以上のユニットを用い、3段階以上に伸縮するように構成してもよい。 In the embodiment described above, the fans 24a to 24d may be omitted and only the holes may be formed. A plurality of sets of power transmission mechanisms may be mounted. Each unit has a cylindrical shape, but may have an elliptical cylindrical shape or a rectangular cylindrical shape. Although the linear drive device 1 that expands and contracts in two stages by three units has been described, it may be configured to extend and contract in three or more stages using four or more units.
その他、直線駆動装置1の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。 In addition, the structure, shape, dimensions, number, material, etc. of the entire linear drive device 1 or each part can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.
本発明は、産業用ロボットアームなどの伸縮駆動機構として、エレベータまたはリフトなどの昇降装置として利用可能である。 The present invention can be used as an elevating device such as an elevator or a lift as a telescopic drive mechanism such as an industrial robot arm.
1 直線駆動装置
11 第1ユニット
12 第2ユニット
13 第3ユニット
11a,12a,13a カバー
34 基板
51 第1のネジ軸
52 第1のナット
53,57,58 プーリ
55 第2のネジ軸
56 第2のナット
59 タイミングベルト
M1 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear drive device 11 1st unit 12 2nd unit 13 3rd unit 11a, 12a, 13a Cover 34 Board | substrate 51 1st screw shaft 52 1st nut 53, 57, 58 Pulley 55 2nd screw shaft 56 2nd Nut 59 timing belt M1 motor
Claims (4)
前記第1ユニットと前記第2ユニットとは、第1のネジ軸とそれに螺合する第1のナットによってそれぞれ互いに軸方向に連結され、かつ、前記第1のネジ軸または前記第1のナットが回転することによってそれらの間の距離が可変されるように配置されており、
前記第2ユニットと前記第3ユニットとは、第2のネジ軸とそれに螺合する第2のナットによってそれぞれ互いに軸方向に連結され、かつ、前記第2のネジ軸または前記第2のナットが回転することによってそれらの間の距離が可変されるように配置されており、
前記第1のネジ軸と前記第2のネジ軸とはネジの巻き方向が互いに逆となっており、
前記第2ユニットには、前記第1のネジ軸または前記第1のナット、および前記第2のネジ軸または前記第2のナットを回転駆動するモータが設けられており、
前記モータの回転駆動力が、1つの片歯のタイミングベルトを介して、前記第1のネジ軸または前記第1のナット、および前記第2のネジ軸または前記第2のナットに伝達されてなる、
ことを特徴とする直線駆動装置。 The first unit, the second unit, and the third unit are arranged in this order, and are provided so as to move relative to each other along the same axis,
The first unit and the second unit are axially connected to each other by a first screw shaft and a first nut screwed to the first screw shaft, and the first screw shaft or the first nut is It is arranged so that the distance between them can be changed by rotating,
The second unit and the third unit are axially connected to each other by a second screw shaft and a second nut screwed to the second screw shaft, and the second screw shaft or the second nut is It is arranged so that the distance between them can be changed by rotating,
In the first screw shaft and the second screw shaft, the winding directions of the screws are opposite to each other,
The second unit is provided with a motor that rotationally drives the first screw shaft or the first nut, and the second screw shaft or the second nut,
The rotational driving force of the motor is transmitted to the first screw shaft or the first nut, and the second screw shaft or the second nut through one single-tooth timing belt. ,
The linear drive device characterized by the above-mentioned.
前記第2ユニットには、前記第1のナットおよび前記第2のネジ軸が回転可能に取り付けられており、これら第1のナットおよび第2のネジ軸が前記モータによって回転駆動されてなる、
請求項1記載の直線駆動装置。 The first unit, the second unit, and the third unit are all cylindrical,
Wherein the second unit, the and first nut and said second threaded shaft rotatably mounted, these first nut and the second screw shaft is rotationally driven by said motor,
The linear drive device according to claim 1.
前記基板には、前記第1のナットおよび前記第2のネジ軸が前記基板に固定された軸受けによって回転可能に支持されており、
前記中間スライダの外側の面には、前記第1ユニットに設けたガイドレールに沿ってそれぞれ移動可能なガイドが取り付けられている、
請求項2記載の直線駆動装置。 Two plate-shaped intermediate sliders facing each other are attached to the second unit across a ring disposed at the upper end and a substrate disposed at the lower end,
On the substrate, the first nut and the second screw shaft are rotatably supported by a bearing fixed to the substrate,
Guides that are movable along guide rails provided in the first unit are attached to the outer surface of the intermediate slider.
The linear drive device according to claim 2.
前記第1ユニットのカバーが前記第2ユニットのカバーの内周に挿入され、前記第2ユニットのカバーが前記第3ユニットのカバーの内周に挿入され、
前記モータの回転駆動によって、前記第1ユニット、前記第2ユニット、および前記第3ユニットが、テレスコピック式に伸縮駆動されるように構成されてなる、
請求項1ないし3のいずれかに記載の直線駆動装置。
The first unit, the second unit, and the third unit includes a cylindrical cover, respectively,
The cover of the first unit is inserted into the inner periphery of the cover of the second unit, the cover of the second unit is inserted into the inner periphery of the cover of the third unit,
By the rotational drive of the motor, the first unit, the second unit, and the third unit are configured to be telescopically driven in a telescopic manner.
The linear drive device according to claim 1.
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