JP5059511B2 - 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、潤滑油の外部漏れを防止する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、送りねじおよび送りナットを防塵保護するための可撓性シートを通すための隙間を設ける必要があり、可撓性シートに対して滑らかな摺動を確保するローラが専用部品でコスト高となっていたため、スライダ装置そのものも高価になってしまうという問題点があった。また、ローラを保持するためのローラーホルダがステンレスなどの金属専用部品でコスト高となっていたため、スライダ装置そのものも高価になってしまうという問題点があった。

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、潤滑油の外部漏れを防止する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往復動操作されるスライダの移動方向に上記ハウジングの上面に設けられた開口溝に沿って該開口溝を塞ぐ帯状のシートを配置し、上記スライダの前後方向に形成された開口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るとともに、上記スライダに装着された被操作体を上記開口溝に沿って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、上記帯状のシートに対する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を覆うように装着されたカバー部材とで構成し、上記摺動部材を、互いに対向する一対のローラーホルダと、このローラーホルダの前後端部に、該ローラーホルダ相互間に設けられたシャフトに装着された弾性ローラと、上記ローラーホルダの中間部に、上記ローラーホルダ相互間に支持されて設けられた摺動部としての樹脂製シャフトとで構成し、上記帯状のシートを上記ローラーホルダの中間部の摺動部としての樹脂製シャフトの上面を通し、上記ローラーホルダの前後端部の弾性ローラの下面を通して配設し、
上記ローラーホルダを樹脂成形するとともに、該ローラーホルダの両端部に上記シャフトを回転自在に支持する軸受け用の軸受けハウジングを一体成形したことにある。
また、本発明は、上記ローラーホルダの中間部に、上記ローラーホルダ相互間に支持された摺動部として、樹脂製のシャフトを用いるとともに、該樹脂製シャフトの軸方向に沿って大径部と小径部を交互に設けたことにある。

本発明によれば、摺動部材を、互いに対向する一対のローラーホルダと、このローラーホルダの前後端部に、該ローラーホルダ相互間に設けられたシャフトに装着された弾性ローラと、上記ローラーホルダの中間部に、上記ローラーホルダ相互間に支持されて設けられた摺動部としての樹脂シャフトとで構成し、上記帯状のシートを上記ローラーホルダの中間部の摺動部としての樹脂シャフトの上面を通し、前後の弾性ローラの下面を通して配設したので、ローラ等に専用部品を使う必要がないことから、スライダに要するコストを削減し、かつ重量の嵩む素材を減らして軽量化を図ることができる。またローラーホルダを樹脂成形したので、軽量化を図れるとともに軸受け用の軸受けハウジングをローラーホルダに一体成形することができる。
さらに、ローラーホルダの中間部に、上記ローラーホルダ相互間に支持された摺動部として、樹脂製のシャフトを用いるとともに、該樹脂製シャフトの軸方向に沿って大径部と小径部を交互に設けたので、スライダ内部に飛散した潤滑油が樹脂製シャフトを伝って外部に出てくる不具合を樹脂製シャフトの軸方向に沿って形成した大径部と小径部によって遮断することができる。

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３は単軸ロボットアクチュエータを示し、図４は可動スライダを示す図である。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）および図６（ａ）（ｂ）はスライダ本体を示し、図７はシートを組み付けた摺動部材を示す図である。

図１ないし図３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、すなわち上記開口溝２ａに沿ってスライドするもので、この可動スライダ５は、図４に示すように、上記一対のサイドカバー７とステンレスシート１０の上部側に、後術する摺動部材１６を覆うように配置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に沿ってハウジング２Ａ内を往復動作されるものである。

このスライダ本体１７は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）および図６（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を斜面に形成された台形の凸面部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螺子孔となる取付部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７参照）。上記スライダ本体１７の凸面部１７ｂの上面には、上記摺動部材１６の後述する樹脂シャフト２１にそれぞれ対応する断面円弧状の２つの凹条１７ｅが幅方向に沿って形成されている。上記スライダ本体１７には、テーブルカバー１５を組み付けるためのネジ孔１７ｇが連結部材１７ｃの上面中央部に形成され、上記支柱１７ａの外側面には、上面に取付孔１７ｈを形成した突起部１７ｉが外方に向けて突設されている。

上記摺動部材１６は、図４に示すように、互いに所定間隔を置いて対向する長尺の樹脂プレートから構成された一対のローラーホルダ１９と、これら一対のローラーホルダ１９の前端部相互間および後端部相互間を互いに連結したステンレス製のシャフト２０₁，２０₂と、一対のローラーホルダ１９の中間部相互間を互いに連結した樹脂製のシャフト２１とで、構成されている。ローラーホルダ１９は、合成樹脂材料により成形された長尺のプレート薄板状に構成されており、上記スライダ本体１７の支柱１７ａに対応する上記プレートの外側側面に、前後方向に一定長さの凹部１９ａが内側に向けて２箇所形成され、かつ下面側にも前後方向に一定長さの切り欠き部１９ｂが２箇所形成されている。

上記シャフト２０₁，２０₂は、ステンレス製のもので、一対のローラーホルダ１９の凹部１９ａよりも前側および後側の内側面に形成された凹状の軸受けハウジング１９ｃに軸受け２２を介して支持されており、このシャフト２０₁，２０₂の途中には、それぞれゴム等の弾性体で成形されたＯリング等の弾性ローラ２３が複数個（図示例では２個）互いに所定間隔を置いて装着されている。ローラーホルダ１９の軸受けハウジング１９ｃは、樹脂成形されるローラーホルダ１９の成形時に一体に成形されている。

一方、上記樹脂シャフト２１は、ローラーホルダ１９の中間部相互間を連結したもので、ローラーホルダ１９に設けられた２箇所の凹部１９ａの間で、上記シャフト２０₁，２０₂の位置よりも、わずかに上方に配置されている。上記樹脂シャフト２１の上記スライダ本体１７に対する取付位置は、樹脂シャフト２１が凸面部１７ｂの凹条１７ｅに干渉しないように配置されている。上記樹脂シャフト２１は、実施例では、ローラーホルダ１９の長手方向にずらせて２本設けられているが、必要に応じて１本あるいは３本以上設けることもできる。この樹脂シャフト２１は、軸方向に沿って径の大きい大径部２１ａと、径の小さい小径部２１ｂが一定間隔で交互に設けられている。上記樹脂シャフト２１は、両端を上記ローラーホルダ１９の側面に固定してもよく、あるいは回動可能に組みつけてもよい。また、大径部２１ａと小径部２１ｂは、軸方向に凹凸が設けられていれば良く、グリス等の潤滑油が外部に流出しない程度の径の差を設けて形成されている。

上記摺動部材１６は、一対のローラーホルダ１９と、シャフト２０₁，２０₂と、樹脂シャフト２１とで囲まれる開口部２４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。上記摺動部材１６は、一対のローラーホルダ１９の切り欠き部１９ｂを上記スライダ本体１７の突起部１７ｉに係合させて上記スライダ本体１７に組み付けられており、一対のローラーホルダ１９が上記スライダ本体１７の支柱１７ａの外側面にガイドされて位置決めされている。上記摺動部材１６の樹脂シャフト２１は、上記スライダ本体１７の凸面部１７ｂの２つの凹条１７ｅに対応するように配置されている。

上記ステンレスシート１０は、上記摺動部材１６の片側のシャフト２０₁（２０₂）の下方開口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、樹脂シャフト２１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のシャフト２０₂（２０₁）の下面側を通して組み付けられている。上記摺動部材１６のシャフト２０₁，２０₂は、スライダ本体１７の凸面部１７ｂの外側で、上記ステンレスシート１０を、上記一対のサイドカバー７上面に押し付けるように配置されている。

上記テーブルカバー１５は、四角形の上面１５Ａと、上面１５Ａの四辺に、斜め下方向に向けて設けられた側壁面１５Ｂとで蓋形状に形成されており、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１５Ａ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１５Ａ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。上記テーブルカバー１５の幅方向の側壁面１５Ｂには、それぞれ内側に向けて凹部１５ｃが２箇所に設けられており、この凹部１５ｃにスライダ本体１７の突起部１７ｉに設けられた係合部１７ｊに係合する開口部１５ｄが設けられている。

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２５，２６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を収納する端末カバー２７が、着脱可能に装着されている。

上記構成によると、駆動コントローラからケーブルを介して駆動信号が送られると、ケーブルコネクタを通してモータ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の弾性ローラ２３と樹脂シャフト２１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は片側のシャフト２０₁（２０₂）の弾性ローラ２３の下面側を通して、樹脂シャフト２１の上面側を通し、他方側のシャフト２０₂（２０₁）の弾性ローラ２３の下面側を通して組み付けられている。摺動部材１６の弾性ローラ２３は、シャフト２０₁，２０₂とともに自由に回転するので、可動スライダ５の移動をスムーズに行なうことができる。また、摺動部材１６の樹脂シャフト２１は、合成樹脂で形成されているので、ステンレスシート１０の滑りが良く、可動スライダ５の移動を効率的に行なうことができる。
こうして、可動スライダ５はボールネジ軸３によって、開口溝２ａ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、樹脂材料で成形した一対のローラーホルダ１９と、これら一対のローラーホルダ１９の前端部相互間および後端部相互間を互いに連結したステンレス製のシャフト２０₁，２０₂と、一対のローラーホルダ１９の中間部相互間を互いに連結した樹脂シャフト２１とで構成し、シャフト２０₁，２０₂の途中には、それぞれゴム等の弾性体で成形されたＯリング等の一対の弾性ローラ２３が互いに所定間隔を置いて装着されているので、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等が側壁面１５Ｂによって外部から見えず外観の向上を図ることができるとともに、外部から埃、ごみ等が入り込まない。また、中間部相互間を互いに連結した樹脂シャフト２１には、大径部２１ａと小径部２１ｂを設けているので、グリス等の潤滑油が小径部２１ｂに溜まり外部に漏れ出る虞がない。さらに、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。またさらに、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、本実施例では、上記ステンレス製のシャフト２０₁，２０₂は、軸受け２２を介してローラーホルダ１９に組みつけているが、弾性ローラ２３を回転可能にシャフト２０₁，２０₂に組み付け、シャフト２０₁，２０₂をローラーホルダ１９に固定してもよい。など、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることはいうまでもない。

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１の可動スライダを示す分解斜視図である。 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５（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は図５（ａ）Ｃ−Ｃ線断面図である。 ステンレス製のシートを組み付けた摺動部材を示し、図４のＤ−Ｄ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
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
１９ ローラーホルダ
１９ｃ 軸受けハウジング
２０₁，２０₂ ステンレス製のシャフト
２１ 樹脂シャフト
２２ 軸受け
２３ 弾性ローラ
２４ 開口部
２５，２６ シート押さえ
２７ 端末カバー

Claims (2)

1. ハウジング内に設けられた駆動機構によって往復動操作されるスライダの移動方向に上記ハウジングの上面に設けられた開口溝に沿って該開口溝を塞ぐ帯状のシートを配置し、上記スライダの前後方向に形成された開口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るとともに、上記スライダに装着された被操作体を上記開口溝に沿って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、上記帯状のシートに対する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を覆うように装着されたカバー部材とで構成し、上記摺動部材を、互いに対向する一対のローラーホルダと、このローラーホルダの前後端部に、該ローラーホルダ相互間に設けられたシャフトに装着された弾性ローラと、上記ローラーホルダの中間部に、上記ローラーホルダ相互間に支持されて設けられた摺動部としての樹脂製シャフトとで構成し、上記帯状のシートを上記ローラーホルダの中間部の摺動部としての樹脂製シャフトの上面を通し、上記ローラーホルダの前後端部の弾性ローラの下面を通して配設し、
   上記ローラーホルダを樹脂成形するとともに、該ローラーホルダの両端部に上記シャフトを回転自在に支持する軸受け用の軸受けハウジングを一体成形し
   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. 上記ローラーホルダの中間部に、上記ローラーホルダ相互間に支持された摺動部として、樹脂製のシャフトを用いるとともに、該樹脂製シャフトの軸方向に沿って大径部と小径部を交互に設け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。

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