JP6163888B2 - 走行体の駆動装置 - Google Patents

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Description

この発明は、ローダ等の走行体を走行駆動する走行体の駆動装置に関する。
工作機械へのワークの搬入出等に用いられるローダとして、ガントリ式のものがある。このガントリ式のローダは、工作機械の上方を水平に走行する走行体に、ワークを保持可能なローダヘッドが例えば昇降自在に設けられる。前記走行体を走行駆動する方式は種々あるが、例えば次のような方式が知られている。
(1)走行体の走行経路に沿ってラックを設けると共に、このラックに噛み合うピニオンを走行体に設け、前記ピニオンを回転させることで走行体を走行させる方式。
(2)走行体の走行経路に沿って移動自在なタイミングベルトと、このタイミングベルトの歯に噛み合うスプロケットとを設け、このスプロケットを回転させてタイミングベルトを移動させることで、このタイミングベルトに連結した走行体を走行させる方式。
また、(2)のタイミングベルトに代えてワイヤロープを走行体の走行経路に沿って移動自在に設け、このワイヤロープを回転ドラムに巻き取ったり巻き戻したりすることで走行体を走行させる方式も提案されている(特許文献1)。
特許第5107748号
(1)のラック・ピニオンを用いた方式は、ピニオンを回転させる回転駆動源が走行体に搭載されることとなるため、走行体の重量が重くなり、走行体の高速走行が阻害される。
(2)のタイミングベルトを用いた方式は、スプロケットを回転させる回転駆動源を、走行体ではなく固定側に設置することができるので、(1)の方式の問題点を解消できる。しかし、タイミングベルトはゴム等の可撓性材料からなり、若干の伸縮性を有する。そのため、全長が長くなると長さの精度を保つのが難しい。また、大きな力が加わると大きく伸び縮みする。よって、走行体の走行区間が長い場合、および走行体を高速で走行させる場合には、停止位置の精度確保が難しく、不利である。
特許文献1のワイヤロープを用いた方式は、(2)の方式と同様に(1)の方式の問題点を解消できるうえ、ワイヤロープはタイミングベルトのような剛性の問題も少ない。しかし、特許文献1の方式は、ワイヤロープを回転ドラムに1層の螺旋巻きにするために、回転ドラムの回転と同期させて回転ドラムをその軸心方向に移動させるようにしている。この回転ドラムを移動させる構成であると、回転ドラムを回転可能な状態に維持しながら回転ドラムを軸心方向に移動させなければならず、構成が複雑になる。
この発明の目的は、走行区間が長くても走行体を高速で精度良く走行させることができ、かつ構成が簡単な走行体の駆動装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、走行体の駆動装置を、走行体の走行方向と直交する方向に嵩張らずに設置可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、少ない抵抗で線状部材を案内できるガイドとすることである。
この発明のさらに他の目的は、2つのガイドをコンパクトに配置し、かつ回転ドラムの軸心方向の長さを短くすることである。
この発明の走行体の駆動装置は、位置固定で設けられ正逆両方向に回転自在な回転ドラムと、両端が前記回転ドラムに連結され、その両端側部分がいずれも前記回転ドラムの外周面に1層巻きで巻かれており、且つ前記両端間であって走行体の走行方向に沿って延びる部分の途中で前記走行体に連結される線状部材とを有し、前記線状部材は、前記回転ドラムが正逆何れかの方向に回転すると、両端側部分の一方は前記回転ドラムの外周面に巻き取られ、他方は前記回転ドラムの外周面から巻き戻されるものとし、前記線状部材の両端側部分のそれぞれに対して、前記回転ドラムの外周面における巻き取り位置への案内、および巻き戻し位置からの案内を行う2個のガイドと、前記回転ドラムを正逆両方向に回転させる回転駆動源と、前記回転ドラムの回転に同期させて前記2個のガイドを前記回転ドラムの軸心方向に進退させるガイド進退機構とを備える。なお、前記線状部材の前記両端側部分は、線状部材における回転ドラムに巻き取られる部分を指す。
この構成によると、回転駆動源で回転ドラムを正逆両方向に回転させることにより、線状部材の両端側部分のうちの一方が回転ドラムの外周面に巻き取られ、他方が回転ドラムの外周面から巻き戻される。回転ドラムの外周面に対して線状部材の両端側部分が巻き取りおよび巻き戻しされることで、線状部材における走行体の走行方向に沿って延びる部分が走行体前進側へ移動する場合は走行体が前進し、走行体後進側へ移動する場合は走行体が後進する。走行体を走行させる駆動源となる回転駆動源が、走行体ではなく固定側に設けられているため、走行体の重量を軽くすることができ、走行体の高速走行が可能となる。また、回転駆動源の回転運動を走行体の進退運動に変換して伝達する媒体としてワイヤロープを用いるため、タイミングベルトのような伸縮による弊害がほとんど生じず、走行体の走行区間が長い場合、および走行体を高速で走行させる場合でも、停止位置の精度を確保できる。
線状部材の両端側部分を回転ドラムに1層巻きにするためには、回転ドラムの外周面における線状部材の巻き取り位置および巻き戻し位置を、回転ドラムの回転に同期して変える必要がある。この発明の構成では、回転ドラムは位置固定とし、回転ドラムに対して2個のガイドを回転ドラムの軸心方向に進退させることで、前記巻き取り位置および巻き戻し位置を変えるようにしている。このため、特許文献1のように、回転ドラムを回転可能な状態に維持しながら回転ドラムを軸心方向に移動させる構成と比べて、軽い部品であるガイドを移動させるだけで済み、構成を簡単にできる。
この発明において、前記回転ドラムの軸心方向が、前記走行体の走行方向と平行であってもよい。
回転ドラム、回転駆動源、およびこれらに付随する機器、例えば減速機、回転軸のカップリング等を、回転ドラムの軸心方向に並べることで、各機器間の連結構造が簡素化されて、機能的な配置となる。そのため、回転ドラムの軸心方向を走行体の走行方向と平行にすると、上記各機器が走行体の案内するレール等と平行に並ぶこととなり、走行体の駆動装置を、走行体の走行方向と直交する方向に嵩張らずに設置することが可能となる。
記2個のガイドは、共にプーリである。
ガイドがプーリであると、少ない抵抗で線状部材を案内することができる。
前記プーリからなる2個のガイドは、前記回転ドラムの軸心に垂直な平面に対する投影形状が互いにV字形を成すように配置され、前記回転ドラムの外周面における前記巻き取り位置および巻き戻し位置が、互いに前記回転ドラムの軸心を挟む両側に位置する。
この場合、線状部材における2個のガイドに対してそれぞれ走行体側の部分が、V字形に配置された2個のガイドの交差部に導入されるようにすることで、前記それぞれの走行体側の部分を互いに同軸上に位置させることができる。これにより、前記それぞれの走行体側の部分の配置が容易となる。線状部材における2個のガイドに対してそれぞれ回転ドラム側の部分は、互いに角度を持って回転ドラム側へ延びて、回転ドラムの外周面における回転ドラムの軸心を挟む両側に位置する巻き取り位置および巻き戻し位置に至る。これにより、回転ドラムの外周面に対する線状部材の両端側部分の巻き取り方向が互いに逆向きとなり、両端側部分のうちの一方が巻き取られると、他方は巻き戻されるようになる。
また、巻き取り位置および巻き戻し位置が回転ドラムの軸心を挟んで互いに両側に位置していると、巻き取り位置および巻き戻し位置を互いに回転ドラムの軸心方向に接近させても、線状部材の両端側部分が互いに干渉することを避けられる。これにより、巻き取り位置および巻き戻し位置を互いに回転ドラムの軸心方向に接近させて、回転ドラムの軸心方向の長さを短くすることができる。
この発明の走行体の駆動装置は、位置固定で設けられ正逆両方向に回転自在な回転ドラムと、両端が前記回転ドラムに連結され、その両端側部分がいずれも前記回転ドラムの外周面に1層巻きで巻かれており、且つ前記両端間であって走行体の走行方向に沿って延びる部分の途中で前記走行体に連結される線状部材とを有し、前記線状部材は、前記回転ドラムが正逆何れかの方向に回転すると、両端側部分の一方は前記回転ドラムの外周面に巻き取られ、他方は前記回転ドラムの外周面から巻き戻されるものとし、前記線状部材の両端側部分のそれぞれに対して、前記回転ドラムの外周面における巻き取り位置への案内、および巻き戻し位置からの案内を行う2個のガイドと、前記回転ドラムを正逆両方向に回転させる回転駆動源と、前記回転ドラムの回転に同期させて前記2個のガイドを前記回転ドラムの軸心方向に進退させるガイド進退機構とを備えるため、走行区間が長くても走行体を高速で精度良く走行させることができ、かつ構成が簡単である。
前記回転ドラムの軸心方向が、前記走行体の走行方向と平行である場合は、走行体の駆動装置を、走行体の走行方向と直交する方向に嵩張らずに設置可能である。
前記2個のガイドが共にプーリである場合は、少ない抵抗で線状部材を案内することができる。
前記プーリからなる2個のガイドは、前記回転ドラムの軸心に垂直な平面に対する投影形状が互いにV字形を成すように配置され、前記回転ドラムの外周面における前記巻き取り位置および巻き戻し位置が、互いに前記回転ドラムの軸心を挟む両側に位置する場合は、2つのガイドをコンパクトに配置し、かつ回転ドラムの軸心方向の長さを短くすることができる。
この発明の一実施形態にかかる走行体の駆動装置を備えたローダ装置の全体正面図である。 同走行体の駆動装置の駆動装置本体の斜視図である。 同駆動装置本体の正面図である。 図3のIV−IV断面図である。 図4のV−V矢視図である。 図5のVI矢視図である。 (A),(B)はガイドの位置と巻き取り位置および巻き戻し位置との関係を示す説明図である。
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図1はこの実施形態の走行体の駆動装置1を備えたローダ装置の全体正面図である。このローダ装置40は、例えば工作機械にワークを搬入出するためのものである。ローダ装置40はガントリ式であり、門形の架台41の水平部41aの上に設置された走行レール42上を左右に走行する走行体43と、この走行体43に対して前後に進退自在な可動体44と、この可動体44に対して昇降自在なロッド状の昇降体45と、この昇降体45の下端に設けられたローダヘッド46とを備える。ローダヘッド46は、互いに横向き姿勢と下向き姿勢とに切換可能な2つのローダチャック47を有する。
走行体の駆動装置1は、前記架台41に固定状態で設置された駆動装置本体1aと、この駆動装置本体1aで両端側部分が巻き取りかつ巻き戻されることにより前記走行体43を走行させる線状部材2とからなる。この例では、線状部材2は前進用および後進用の2本のワイヤロープ2A,2Bからなる。ワイヤロープとは、鋼製の素線をより合わせ製作したロープを指すが、線状部材2はワイヤロープに限定しない。例えば、それ自体が十分な強度を有するものであれば、1本の細長い素材で構成されたものであってもよく、また素材も金属材に限らず、樹脂材等であってもよい。以下の説明では、走行体43が図1の左向きに走行する場合を前進とし、右向きに走行する場合を後進とする。
図2は前記駆動装置本体1aの斜視図、図3はその正面図である。この駆動装置本体1aは、回転駆動源3、減速機4、回転ドラム5、2個のガイド6A,6B、ガイド進退機構7等で構成される。駆動装置本体1aは、回転ドラム5の左右両側に位置する一対の支持プレート8,9により、架台41に支持されている。回転ドラム5の軸心O(図3)の方向は、前記走行レール42と平行な左右方向である。
回転駆動源3は例えばサーボモータであり、正逆両方向に回転可能である。この回転駆動源3の回転が、減速機4により減速されて、カップリング10を介して回転ドラム5へ伝達される。回転駆動源3、減速機4、カップリング10、および回転ドラム5は、回転ドラム5の軸心Oの方向である左右方向に直列に並べて配置されている。そのため、駆動装置本体1aを、走行体43の走行方向と直交する方向すなわち前後方向に嵩張らずに設置することができる。走行体43の走行方向には長くなるが、走行方向には空間の余裕が大きく、支障が生じない。
回転ドラム5は、前記支持プレート8,9に軸受(図示せず)等を介して回転自在に支持されていて、正逆両方向に回転自在である。回転ドラム5の外周面には、前記前進用および後進用の2本のワイヤロープ2A,2Bをそれぞれ1層の螺旋巻きで巻き取るための螺旋状溝5a(図4に図示)が形成されている。各ワイヤロープ2A,2Bは、それぞれ一端が走行体43に連結され他端側部分が回転ドラム5の前記螺旋状溝5aに巻かれる。ワイヤロープ2A,2Bの巻き取り方向は互いに逆で、一方のワイヤロープ2A(2B)を巻き取ると、もう一方のワイヤロープ2B(2A)が巻き戻されるようになっている。前進用のワイヤロープ2Aの他端側端はワイヤ止め具12により螺旋状溝5aの左端に固定され、後進用のワイヤロープ2Bの他端側端はワイヤ止め具13(図3)により螺旋状溝5aの右端に固定されている。
図1に示すように、前進用のワイヤロープ2Aは、一端が走行体43の前進側端に連結され、この前進側端から走行レール42に沿って左方へ延ばされ、走行レール42の左端付近でガイドプーリ14により折り返され、前記ガイド6Aにより回転ドラム5側へ案内される。また、後進用のワイヤロープ2Bは、一端が走行体43の後進側端に連結され、この後進側端から走行レール42に沿って右方へ延ばされ、走行レール42の右端付近でガイドプーリ15により折り返され、前記ガイド6Bにより回転ドラム5側へ案内される。この例では、線状部材が前進用および後進用のワイヤロープ2A,2Bを走行体43を介して連結したものとされているが、連続した1本のワイヤロープ(図示せず)からなる線状部材の中途部に走行体43を固定してもよい。
図4は図3のIV−IV断面図、図5は図4のV−V矢視図、図6は図5のVI矢視図である。これらの各図に示すように、前記ガイド6A,6Bはプーリであって、後述するガイド進退機構7により左右方向に進退させられるガイド支持部材16に、それぞれ回転中心軸C,C(図4)回りに回転自在に支持されている。これらガイド6A,6Bは、回転ドラム5の上方で、かつ回転ドラム5の軸心Oよりも少しだけ後方すなわち架台41寄りに位置している。ガイド6A,6Bとしては、少ない抵抗でワイヤロープ2A,2Bを案内することができるプーリが好ましいが、参考提案例として、プーリ以外、例えば表面が平滑なピンであってもよい。
図5、図6に示すように、各ガイド6A,6Bは左右に並べて配置されているが、前進用のワイヤロープ2Aを案内するガイド6Aの右端部(図5、図6では左端部)、および後進用のワイヤロープ2Bを案内するガイド6Bの左端部(図5、図6では右端部)は、互いに前後方向および上下方向に重なっている。このため、前進用のワイヤロープ2Aおよび後進用のワイヤロープ2Bが、各ガイド6A,6Bにより、ほぼ左右同位置で回転ドラム5に対して案内される。すなわち、回転ドラム5の外周面における両ワイヤロープ2A,2Bの巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2が相対的にほぼ左右同位置である。なお、巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2は、各ガイド6A,6Bが左右に移動することで移動する。
また、各ガイド6A,6Bは、回転ドラム5の軸心Oに垂直な面に対して投影した場合、図4に示すように、上端が互いに重なり下端が開いたV字形を成すように配置されている。これにより、ガイド6Aが、前進用のワイヤロープ2Aを回転ドラム5の外周面における前部(架台41から遠い側)に対して接線方向に案内し、ガイド6Bが、後進用のワイヤロープ2Bを回転ドラム5の外周面における後部(架台41に近い側)に対して接線方向に案内する。このように2つのガイド6A,6BをV字形に配置することにより、前記のように各ガイド6A,6Bを互いに前後方向および上下方向に重ならせて配置することが可能となっている。
図2、図3、図6において、前記ガイド進退機構7は、ボールねじ機構21と同期伝動機構25とを有する。ボールねじ機構21は、右側の支持プレート9に軸受(図示せず)等を介して回転自在に支持されて左方向に延びるねじ軸22に、ナット23に内蔵のボール(図示せず)を介してナット23を螺合させたものであり、ナット23に前記ガイド支持部材16が固定されている。ガイド支持部材16は、左右の支持プレート8,9に渡って設けられた案内レール17に沿って、左右方向に進退自在である。
同期伝動機構25は、回転ドラム5の回転と各ガイド6A,6Bの左右方向の進退とを同期させる機構であり、回転ドラム5の回転軸5b(図4)と一体に回転する駆動軸26(図2)に取り付けた駆動側プーリ27と、前記ねじ軸22と同軸上の従動軸28に取り付けた従動側プーリ29とに伝動ベルト30を掛け、この伝動ベルト30にテンションプーリ31でテンションを付加してある。テンションプーリ31は、支持プレート9に設けられた溝32(図2)に沿って位置変更可能であり、位置変更することで伝動ベルト30に付加するテンションを調節することができる。
この走行体の駆動機構1の構成によると、回転駆動源3で回転ドラム5を正逆両方向に回転させることにより、2本のワイヤロープ2A,2Bのうちの1本が回転ドラム5の外周面に巻き取られ、もう1本が外周面から巻き戻される。例えば、回転ドラム5が正転方向(図2、図4の矢印方向)に回転すると、前進用のワイヤロープ2Aが回転ドラム5に巻き取られることで、前進用のワイヤロープ2Aの一端が走行レール42に沿って図1の左方向に引っ張られて、走行体43が前進する。このとき、後進用のワイヤロープ2Bは回転ドラム5から巻き戻され、走行体43の走行と共に後進用のワイヤロープ2Bの一端が左方向に移動する。回転ドラム5が逆転方向に回転すると、ワイヤロープ2A,2Bが上記と逆に動作し、走行体43が後進する。
上記ワイヤロープ2A,2Bの巻き取りおよび巻き戻し動作時、ガイド進退機構7により、回転ドラム5の回転に同期して2個のガイド6A,6Bが左右に移動する。それにより、図7に示すように、回転ドラム5の外周面におけるワイヤロープ2A,2Bの巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2が左右に移動する。同図において、前進用のワイヤロープ2Aの他端側部分が巻かれている範囲をAで示し、後進用のワイヤロープ2Bの他端側部分が巻かれている範囲をBで示している。つまり、常に回転ドラム5の外周面の全域に、ワイヤロープ2A,2Bの両方またはいずれかが巻かれた状態となっている。
このように、回転ドラム5は位置固定とし、回転ドラム5に対して2個のガイド6A,6Bを回転ドラム5の軸心Oの方向に進退させることで巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2に移動させるようにすると、回転ドラム5自体を軸心Oの方向に移動させることで巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2を移動させる構成と比べて、軽い部品であるガイド6A,6Bを移動させるだけで済み、構成を簡単にできる。また、ワイヤロープ2A,2Bを巻き取った重量の大きな回転ドラム5を移動させないので、動力が小さくて済む。
走行体43を走行させる駆動源となる回転駆動源3が、走行体43ではなく固定側である架台41に設けられているため、走行体43の重量を軽くすることができ、走行体43の高速走行が可能となる。また、回転駆動源3の回転運動を走行体43の進退運動に変換して伝達する媒体としてワイヤロープ2A,2Bを用いたため、タイミングベルトのような伸縮による弊害がほとんど生じない。そのため、走行体43の走行区間が長い場合、および走行体43を高速で走行させる場合でも、停止位置の精度を確保できる。
前進用および後進用のワイヤロープ2A,2Bをそれぞれ案内する2個のガイド6A,6Bは、回転ドラム5の軸心Oに垂直な面に対する投影形状が互いにV字形を成すように配置されている。これにより、各ワイヤロープ2A,2Bにおけるガイド6A,6Bに対して走行体側の部分2Aa,2Ba(図7)を、V字形に配置された2個のガイド6A,6Bの交差部50(図4、図7)に導入して、各ワイヤロープ2A,2Bにおける走行体側の部分2Ab,2Bb(図7)を互いに同軸上に位置させることができる。これにより、前進用および後進用のワイヤロープ2A,2Bにおける走行体側の部分を架台41への配置が容易となる。この実施形態のように、2個のガイド6A,6Bの交差部が回転ドラム5の軸心Oよりも架台41寄りに位置させてあると、ワイヤロープ2A,2Bを架台41の水平部41aの近くに沿わせて配置することができる。
また、回転ドラム5の外周面におけるワイヤロープ2A,2Bの巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2が回転ドラム5の軸心Oを挟んで互いに両側に位置しているため、巻き取り位置P1および巻き戻し位置P2を回転ドラム5の軸心Oの方向に接近させても、2本のワイヤロープ2A,2Bが互いに干渉することを避けられる。これにより、この実施形態のように巻き取り位置P1と巻き戻し位置P2を左右ほぼ同じ位置にして、回転ドラム5の軸心Oの方向の長さを短くすることができる。
この実施形態では、巻き取り位置P1と巻き戻し位置P2を左右ほぼ同じ位置になるよう2個のガイド6A,6Bを配置しているが、巻き取り位置P1と巻き戻し位置P2が左右に離れて位置するように2個のガイド6A,6Bを配置してもよい。その場合、回転ドラム5の外周面に巻かれた前進用のワイヤロープ2Aの他端部分(図7のAに相当する部分)と、回転ドラム5の外周面に巻かれた後進用のワイヤロープ2Bの他端部分(図7のBに相当する部分)との間に、いずれのワイヤロープ2A,2Bも巻かれていない隙間部分ができる。そのため、前記隙間部分だけ回転ドラム5の軸心Oの方向の長さが長くなる。
1…走行体の駆動装置
2…線状部材
2A…前進用のワイヤロープ
2B…後進用のワイヤロープ
3…回転駆動源
5…回転ドラム
6A,6B…ガイド
7…ガイド進退機構
43…走行体
O…回転ドラムの軸心
P1…巻き取り位置
P2…巻き戻し位置

Claims (2)

  1. 位置固定で設けられ正逆両方向に回転自在な回転ドラムと、
    両端が前記回転ドラムに連結され、その両端側部分がいずれも前記回転ドラムの外周面に1層巻きで巻かれており、且つ前記両端間であって走行体の走行方向に沿って延びる部分の途中で前記走行体に連結される線状部材とを有し、
    前記線状部材は、前記回転ドラムが正逆何れかの方向に回転すると、両端側部分の一方は前記回転ドラムの外周面に巻き取られ、他方は前記回転ドラムの外周面から巻き戻されるものとし、
    前記線状部材の両端側部分のそれぞれに対して、前記回転ドラムの外周面における巻き取り位置への案内、および巻き戻し位置からの案内を行う2個のガイドと、
    前記回転ドラムを正逆両方向に回転させる回転駆動源と、
    前記回転ドラムの回転に同期させて前記2個のガイドを前記回転ドラムの軸心方向に進退させるガイド進退機構と、を備え、
    共にプーリである前記2個のガイドは、前記回転ドラムの軸心に垂直な平面に対する投影形状が互いにV字形を成すように配置され、前記回転ドラムの外周面における前記巻き取り位置および巻き戻し位置が、互いに前記回転ドラムの軸心を挟む両側に位置する走行体の駆動装置。
  2. 前記回転ドラムの軸心方向が、前記走行体の走行方向と平行である請求項1記載の走行体の駆動装置。
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