JP4714047B2 - ロボットアクチュエータにおけるスライダ構造 - Google Patents

Description

本発明は、軽量で、かつ剛性の向上を図り、捩れ等を防ぐことができるロボットアクチュエータにおけるスライダ構造に関する。

一般に、産業用ロボットとして利用される単軸ロボットアクチュエータは、駆動源にサーボモータ等を用いるとともに、この駆動源に連結されたボールネジが作動領域に設けられている。このボールネジにはボールナットが回転を規制された状態で、螺合しており、このボールナットにスライダが取付けられている。スライダには、作動領域内で作動させる各種の機器が搭載される。

この種の単軸ロボットアクチュエータでは、サーボモータを適宜の方向に回転させることによって、ボールネジを同方向に回転させ、ボールネジの回転に伴って移動するボールナットを介してスライダを適宜の方向に移動させることができる（特許文献１）。
実開昭６３−１２０７５２号公報 特開２００１−１９８８７４号公報

従来のロボットアクチュエータに用いられるスライダは、可動テーブルに可撓性シートを通すための隙間を設ける必要があり、可動テーブルの製造が困難である。また、可動テーブルが損傷した場合には、可動テーブル全体を交換する必要がある。

本発明は、上記課題を解決し、軽量で、かつ剛性の向上を図り、捩れ等を防ぐことができるロボットアクチュエータにおけるスライダ構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、ハウジング内に設けられた駆動機構によってスライダを往復動操作し、該スライダの移動方向に配設された帯状のシートを上記ハウジングの上面に設けられた開口溝に沿って装着し、上記スライダの前後方向に形成された開口窓に該帯状のシートを通して上記スライダを上記開口溝に組付け、このスライダに装着された被操作体を往復動させるロボットアクチュエータにおけるスライダ構造において、上記スライダを、上記駆動機構によって往復動操作されるスライダ本体と、該スライダ本体に装着され、移動方向の前後および中間部に、上記帯状のシートの摺動部を有する摺動部材と、この摺動部材の上面に該摺動部材の上面および周囲を覆うように装着されたカバー部材とで構成し、上記スライダ本体の上面の四隅に被操作体装着用支柱を立設し、これら前部の支柱相互間および後部の支柱相互間を連結部材でそれぞれ連結し、かつ該支柱を上記摺動部相互間の開口部を通して上記スライダ本体に上記摺動部材を組み付け、該摺動部材に組付ける上記カバー部材の上面に、上記スライダ本体の支柱に対応する開口部を形成し、上記摺動部材を樹脂成形するとともに、上記帯状のシートを中間部の摺動部の上面を通し、前後の摺動部の下面を通して装着し、上記中間部の摺動部の下面側を保持する凸面部を上記スライダ本体に形成したことにある。
また、本発明は、上記スライダ本体の上面の前後方向の中間部に幅方向に沿って凹条を形成し、該凹条に対応するように上記摺動部材の円弧状部を形成したことにある。
さらに、本発明は、上記摺動部材の摺動部に両端を支持されたローラを用いたことにある。

請求項１によれば、帯状のシートを保持する摺動部材を樹脂成形したので、軽量で、かつ樹脂部材の内側にスライダ本体を配置していることから剛性の向上を図ることができる。また、スライダ本体の上面に立設した被操作体装着用支柱を連結部材で連結したので、支柱の剛性を確保できるとともに、スライダ本体の捩れ等を防ぐことができる。
請求項２によれば、摺動部材の補強を図ることができる。
請求項３によれば、スライダの移動が滑らかになる。

以下図示の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１ないし図５は単軸ロボットアクチュエータを示し、図６は可動スライダを示す。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図８（ａ）（ｂ）はスライダ本体を示し、図９（ａ）（ｂ）および図１０は摺動部材を示す。

図１ないし図５は、単軸ロボットアクチュエータを示したもので、アクチュエータ１の機構部１Ａと駆動部１Ｂとで構成されている。

上記機構部１Ａは、ハウジング２Ａ内にボールネジ軸３とボールネジナット４を内蔵し、ボールネジナット４と共に移動する可動スライダ５がハウジング２Ａ上面に設けられている。ハウジング２Ａは、底面を構成する長尺のリニアガイドレール６と、このリニアガイドレール６の両側に設けられた一対のサイドカバー７と、これらリニアガイドレール６および一対のサイドカバー７の前後方向の両側に装着されるフランジ８およびブラケット９と、これらフランジ８およびブラケット９相互間に上記一対のサイドカバー７上面相互の間隙を塞ぐようにハウジング２Ａの開口溝２ａに沿って配設された帯状のステンレスシート１０とで構成されている。

上記ボールネジ軸３は一端を回転軸受け１１を介して上記フランジ８に支持され、他端を回転軸受け１２を介してブラケット９に支持されている。このボールネジ軸３の他端の先は、カップリング１３を介して駆動部１Ｂに設けられたサーボモータ１４の回転軸１４ａに連結している。

可動スライダ５は、ハウジング２Ａの上面に長手方向に沿ってスライドするもので、この可動スライダ５は、図６に示すように、上記ステンレスシート１０の上面に配置され、かつ、下方が開放された箱形のテーブルカバー１５と、ステンレスシート１０に摺動可能に装着された摺動部材１６と、この摺動部材１６を保持するとともに、上記テーブルカバー１５の上面を通して被操作体を支持するスライダ本体１７とを備えている。このスライダ本体１７は、上記リニアガイドレール６に沿って摺動可能に配設されたリニアガイドブロック１８と一体的に設けられており、上記ボールネジナット４の移動とともに上記ボールネジ軸３に沿って往復動作するものである。
このスライダ本体１７は、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図８（ａ）（ｂ）に示すように、略四角形の上面の四隅に支柱１７ａが立設され、かつ上面の前後方向に台形の凸面部１７ｂが設けられている。この凸面部１７ｂの両側を挟むように上記前後一対の支柱１７ａが設けられており、前部の支柱１７ａ相互間および後部の支柱１７ａ相互間を連結部材１７ｃでそれぞれ連結している。上記支柱１７ａの上面には、被操作体を支持するネジ孔等の取付部１７ｄが設けられている。上記ステンレスシート１０はスライダ本体１７の凸面部１７ｂと連結部材１７ｃとの間隙１７ｆを通して組み付けられている（図６参照）。

上記摺動部材１６は、図９（ａ）（ｂ）および図１０に示すように、樹脂成形によって成形されるもので、四角形の枠部１６ａと、枠部１６ａの両側部の中間位置相互を連結する連結部１６ｂとで構成されている。そして、前後の枠部１６ａにはステンレスシート１０の上面に摺動自在に当接する円弧状の摺動部１９ａ，１９ｂが設けられ、中間位置の連結部１６ｂの上面にはステンレスシート１０の下面に摺動自在に当接する円弧状の摺動部１９ｃが設けられている。上記摺動部材１６は、図６に示すように枠部１６ａと連結部１６ｂとの間の開口部１６ｃに、上記スライダ本体１７の支柱１７ａおよび連結部材１７ｃを合わせてスライダ本体１７に組付けられている。
上記ステンレスシート１０は上記摺動部材１６の片側の摺動部１９ａ（１９ｂ）の下方を通してスライダ本体１７の凸面部１７ｂと連結部材１７ｃとの間隙１７ｆの一方から、摺動部１９ｃの上面を通して反対側の間隙１７ｆを通して他方側の上記摺動部材１６の摺動部１９ｂ（１９ａ）の下面側を通して組み付けられている。

上記摺動部１９ｃが設けられた連結部１６ｂの下面側は、円弧状に形成されており、この円弧状部１９ｄに対応する凹条１７ｅがスライダ本体１７の凸面部１７ｂの上面に幅方向に沿って形成されている。
上記テーブルカバー１５は、図６に示すように上記摺動部材１６の上から被せるようにしてスライダ本体１７に組みつけられている。テーブルカバー１５の上面四隅には、スライダ本体１７の支柱１７ａに対応するように開口穴１５ａが形成されており、この開口穴１５ａに支柱１７ａの先端が組み付けられている。この支柱１７ａの先端の取付部１７ｄに被操作体を組付けるものである。テーブルカバー１５の上面中央部両側には、２箇所の取付穴１５ｂが形成されており、この取付穴１５ｂに図示しないネジを通して、上記スライダ本体１７の連結部材１７ｃに形成したネジ孔１７ｇに螺合している。
上記フランジ８およびブラケット９には、上記ステンレスシート１０の前後の両端部を押えるシート押さえ２０，２１が設けられている。

上記駆動部１Ｂに設けられたモータ１４は、ハウジング２Ｂ内に収納されており、このハウジング２Ｂの後端には、モータ１４に電力および駆動信号を送るケーブルコネクタ２２を収納する端末カバー２３が、着脱可能に装着されている。
端末カバー２３は、モータ１４後端と一定の空間を形成するように箱形に形成されており、下部側の一側を切り欠いて凹部２３ａを形成し、この凹部２３ａの下面側にケーブル２４を通す挿通孔２３ｂが形成されている。

上記構成によると、駆動コントローラからケーブル２４を介して駆動信号が送られると、ケーブルコネクタ２２を通してモータ１４に駆動信号が送られ、モータ１４を回転駆動する。モータ１４の回転は、カップリング１３を介してボールネジ軸３に伝達され、ボールネジ軸３の回転にともなって、ボールネジナット４がボールネジ軸３に沿って移動する。そして、ボールネジナット４と一体に移動するスライダ本体１７が、上記リニアガイドレール６に沿って摺動可能に配設されたリニアガイドブロック１８とともに移動を開始する。こうして、スライダ本体１７とともに可動スライダ５が移動し、可動スライダ５に装着された被操作体を移動操作する。可動スライダ５はテーブルカバー１５の内部で、ステンレスシート１０を摺動部材１６で支え、摺動部材１６の摺動部１９ａ，１９ｂ，１９ｃによってステンレスシート１０を保持する。ステンレスシート１０は摺動部１９ａの下面側を通して、摺動部１９ｃの上面側を通し、摺動部１９ｂの下面側を通して組み付けられている。
こうして、可動スライダ５はボールネジ軸３に沿って往復動され、可動スライダ５の取付部１７ｄに取付けられた被操作体を往復制御する。

このように、可動スライダ５は、スライダ本体１７に、摺動部材１６を組付け、摺動部材１６の上にテーブルカバー１５を被せて一体に組み付けられる。さらに、摺動部材１６を樹脂材料で成形することができるので、軽量で、かつステンレスシート１０との滑りが良好である。また、ステンレスシート１０との接触が滑らかであることからステンレスシート１０に必要以上の負荷を加えず、ステンレスシート１０の耐久性の向上を図ることができる。

またさらに、摺動部材１６の上にテーブルカバー１５を被せて一体に組み付けているので、内部のスライダ本体１７等が見えず外観の向上を図ることができる。また、被操作体を取付部１７ｄに取付けることによって、可動スライダ５に被操作体を取付けることができるので、被操作体を強固に固定することができる。可動スライダ５をコンパクトな構成にすることができるので、アクチュエータ１の全長を短縮して小型化を図ることができる。
さらに、前部の支柱１７ａ相互間および後部の支柱１７ａ相互間を連結部材１７ｃでそれぞれ連結しているので、応力が集中する肉厚の薄い部分あるいは被操作体の取付部の剛性を確保することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、摺動部材１６の摺動部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに、別途ローラを組付けることによって、ステンレスシート１０の移動が滑らかになる。また、本実施例では、上記摺動部材１６の円弧状部１９ｄは、スライダ本体１７の凹条１７ｅには接触していないが、スライダ本体１７の凹条１７ｅに円弧状部１９ｄを接触させることも可能であり、この場合、凹条１７ｅによって円弧状部１９ｄを支えることにより、上記摺動部材１６の変形および捩れ等を防ぐこともできる。

本発明の実施の形態によるロボットアクチュエータにおけるスライダ構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態によるロボットアクチュエータにおけるスライダ構造を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図１の可動スライダを示す斜視図である。 スライダ本体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。 （ａ）は、図７（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は図７（ａ）Ｅ−Ｅ線断面図である。 摺動部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。 図９（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
１Ａ 機構部
１Ｂ 駆動部
２Ａ，２Ｂ ハウジング
３ ボールネジ軸
４ ボールネジナット
５ 可動スライダ
６ リニアガイドレール
７ サイドカバー
８ フランジ
９ ブラケット
１０ ステンレスシート
１１，１２ 回転軸受け
１３ カップリング
１４ サーボモータ（モータ）
１５ テーブルカバー
１６ 摺動部材
１６ａ 枠部
１６ｂ 連結部
１７ スライダ本体
１７ａ 支柱
１７ｂ 凸面部
１７ｃ 連結部材
１７ｄ 取付部
１７ｅ 凹条
１８ リニアガイドブロック
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 摺動部
２０，２１ シート押さえ
２２ ケーブルコネクタ
２３ 端末カバー
２３ａ 凹部
２３ｂ 挿通孔
２４ ケーブル

Claims (3)

1. ハウジング内に設けられた駆動機構によってスライダを往復動操作し、該スライダの移動方向に配設された帯状のシートを上記ハウジングの上面に設けられた開口溝に沿って装着し、上記スライダの前後方向に形成された開口窓に該帯状のシートを通して上記スライダを上記開口溝に組付け、このスライダに装着された被操作体を往復動させるロボットアクチュエータにおけるスライダ構造において、上記スライダを、上記駆動機構によって往復動操作されるスライダ本体と、該スライダ本体に装着され、移動方向の前後および中間部に、上記帯状のシートの摺動部を有する摺動部材と、この摺動部材の上面に該摺動部材の上面および周囲を覆うように装着されたカバー部材とで構成し、
   上記スライダ本体の上面の四隅に被操作体装着用支柱を立設し、これら前部の支柱相互間および後部の支柱相互間を連結部材でそれぞれ連結し、かつ該支柱を上記摺動部相互間の開口部を通して上記スライダ本体に上記摺動部材を組み付け、該摺動部材に組付ける上記カバー部材の上面に、上記スライダ本体の支柱に対応する開口部を形成し、
   上記摺動部材を樹脂成形するとともに、上記帯状のシートを中間部の摺動部の上面を通し、前後の摺動部の下面を通して装着し、上記中間部の摺動部の下面側を保持する凸面部を上記スライダ本体に形成したことを特徴とするロボットアクチュエータにおけるスライダ構造。
2. 上記スライダ本体の上面の前後方向の中間部に幅方向に沿って凹条を形成し、該凹条に対応するように上記摺動部材の円弧状部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のロボットアクチュエータにおけるスライダ構造。
3. 上記摺動部材の摺動部に両端を支持されたローラを用いたことを特徴とする請求項１または２に記載のロボットアクチュエータにおけるスライダ構造。

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