JP6572470B1

JP6572470B1 - 搬送装置

Info

Publication number: JP6572470B1
Application number: JP2019113283A
Authority: JP
Inventors: 政志尾崎; 嘉丈片山; 賢吾岸
Original assignee: Kamo Seiko KK
Current assignee: Kamo Seiko KK
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2039-06-19
Also published as: JP2020203360A; WO2020255432A1

Abstract

【課題】対象物を移動軌跡に沿って移動させる搬送装置１において、移動軌跡に沿う歯の設置に関しコストダウンを達成する。【解決手段】搬送装置１によれば、プーリー３は、アクチュエータ７により回転駆動され、ベルト４は、移動軌跡に平行に張り渡されてプーリー３に噛み合う。また、ピニオン５は、プーリー３と機械的に連結され、プーリー３と同期して回転し、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれピニオン５とかみ合う歯が直線状に並ぶ。そして、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、移動軌跡に沿って複数個所に離れて存在する。また、ピニオン５は、プーリー３が回転駆動されると、プーリー３とともに移動軌跡に平行に移動し、歯群６Ａ、６Ｂの間、歯群６Ｂ、６Ｃの間の区間は歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃと噛み合うことなく移動し、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃが存在する区間はそれぞれ歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃと噛み合って移動する。【選択図】図２

Description

本開示は搬送装置に関する。

従来より、対象物を移動軌跡に沿って移動させるため、ラックアンドピニオン等の歯車同士の噛み合いを利用する搬送装置が公知となっている（例えば、特許文献１〜３参照。）。つまり、特許文献１〜３の搬送装置によれば、ラックを移動軌跡に平行に設置するとともに、ピニオンを回転駆動するアクチュエータを装備し、ラックアンドピニオンの噛み合いにより、アクチュエータの回転力を直線的な駆動力に変換して対象物を移動させる。しかし、移動軌跡の全区間に沿って歯を設ける必要があるので、コストダウンの妨げになっている。

特表２０１８−５０８７２０号公報特表２０１４−５１３２５３号公報特開２０１３−３６４８８号公報

本開示は、対象物を移動軌跡に沿って移動させる搬送装置において、移動軌跡に沿う歯の設置に関しコストダウンを達成することを課題とする。

本開示の搬送装置は、対象物を移動軌跡に沿って移動させるものである。また、本開示の搬送装置は、次のプーリー、ベルト、ピニオン、および、複数の歯群を備える。
まず、プーリーは、所定のアクチュエータにより回転駆動される。次に、ベルトは、移動軌跡に沿って張り渡されてプーリーに噛み合う。次に、ピニオンは、プーリーと機械的に連結され、プーリーと同期して回転する。また、歯群は、ピニオンとかみ合う歯が並ぶものである。

そして、複数の歯群は、移動軌跡に沿って複数個所に離れて設けられている。また、ピニオンは、プーリーが回転駆動されると、プーリーとともに移動軌跡に沿って移動し、歯群同士の間の区間は歯群と噛み合うことなく移動し、歯群が存在する区間は歯群と噛み合って移動する。
これにより、本開示の搬送装置は、潜在的に、移動軌跡に沿う歯の設置に関しコストダウンを達成する、という効果を奏する。

搬送装置の全体斜視図である（実施例）。搬送装置の要部斜視図である（実施例）。搬送装置の要部正面図である（実施例）。搬送装置の一部を軸に沿って切断した部分断面図である（実施例）。搬送装置のプーリー、ピニオンおよび歯群を示す斜視図である（実施例）。搬送装置の全体斜視図である（変形例）。

本開示を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の搬送装置１を、図１〜図５を用いて説明する。
搬送装置１は、例えば、所定の製造ラインに組み入れられ、搬送の対象となる対象物２を直線状の移動軌跡βに沿って移動させるものであり、次のプーリー３、ベルト４、ピニオン５、および、複数の歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃを備える。
なお、実施例では、移動させる対象物２としてロボットハンドを例示する。ロボットハンドは、所定の物品を掴むチャック、チャックを駆動する昇降機構等を有する公知の構成である。

まず、プーリー３は、所定のアクチュエータ７により回転駆動される。
プーリー３は、例えば、ベルト４の一方側の面に設けた歯４ａと噛み合う外歯３ａ、ベルト４の外れを防止する規制縁３ｂ、および、アクチュエータ７の出力軸７ａが貫通する貫通穴３ｃを有する。

アクチュエータ７は、例えば、電動モータ（図示せず。）と減速機（図示せず。）とを同軸に配置した周知構造を有する。さらに、プーリー３と出力軸７ａとは、出力軸７ａに設けたキー８ａが貫通穴３ｃに設けたキー溝８ｂに嵌まることで同軸をなす。また、電動モータは、例えば、製造ラインを制御する制御装置（図示せず。）からの指令により通電制御される。
なお、以下の説明では、搬送装置１が存在する空間においてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交座標系を定義し、Ｚ軸が出力軸７ａの軸、つまり、プーリー３の軸と平行であると定義する。

また、アクチュエータ７は、取付プレート１０にねじ締結されている。
より具体的には、アクチュエータ７の本体７ｂの内、出力軸７ａが突き出る先端側の部分は縮径しており、取付プレート１０には、縮径している部分が嵌る貫通穴１０ａが設けられている。そして、アクチュエータ７は、縮径している部分を貫通穴１０ａに嵌めて段部７ｃを取付プレート１０に突き当てた状態で、取付プレート１０にねじ締結されている。
なお、出力軸７ａは、本体７ｂに内蔵された軸受（図示せず。）により、回転自在に支持されている。

次に、ベルト４は、両端が所定の固定部α１に固定され、移動軌跡βに平行に張り渡されている。移動軌跡βは、Ｘ軸に平行に設定されており、ベルト４は、Ｘ軸に平行に張り渡されている。また、プーリー３のＸ軸方向の両側には、ベルト４をプーリー３に噛み合わせるアイドラ１１Ａ、１１Ｂが配置されている。このため、ベルト４は、Ｘ軸の範囲に関し、プーリー３が存在する範囲、および、この範囲の両側近傍では、Ｙ軸方向の一方側に突き出ている。

アイドラ１１Ａ、１１Ｂは、両方とも、取付プレート１０にねじ締結される軸部１１ａ、軸部１１ａの周囲を回転する回転体１１ｂ、および、軸部１１ａと回転体１１ｂとの間に介挿される軸受１１ｃを有する。また、出力軸７ａの軸、アイドラ１１Ａ、１１Ｂそれぞれの軸部１１ａの軸は、３軸ともＹ軸に垂直な１つの平面に存在し、Ｚ軸に平行である。

さらに、出力軸７ａの軸とアイドラ１１Ａ、１１Ｂそれぞれの軸部１１ａの軸との距離は、互いに等しい。なお、軸受１１ｃは、例えば、２つの軌道輪で複数の球体を囲みつつ保持するものであり、内周側の軌道輪は軸部１１ａに圧入固定され、外周側の軌道輪は回転体１１ｂに圧入固定されている。

ここで、回転体１１ｂは、ベルト４の両面の内、歯を有しない他方側の面に接触する円筒状の外周面を有し、プーリー３の回転に応じて、ベルト４に対して滑ることなく回転する。また、アイドラ１１Ａ、１１Ｂそれぞれの軸部１１ａの先端は、両方とも、取付プレート１０とは別の先端側プレート１２にねじ締結されている。

また、先端側プレート１２には、出力軸７ａの先端部を回転自在に支持する軸受１２ａが装着されている。軸受１２ａは、例えば、２つの軌道輪で複数の球体を囲みつつ保持するものであり、内周側の軌道輪は出力軸７ａに圧入固定され、外周側の軌道輪は先端側プレート１２に圧入固定されている。
以上により、プーリー３は、アクチュエータ７が動作して出力軸７ａが回転すると、アクチュエータ７とともにＸ軸に平行に移動する。

なお、対象物２には、レールα２に嵌合するガイド２ａが組み付けられており、レールα２は、移動軌跡βに平行に設けられている。そして、レールα２とガイド２ａとの嵌合により、対象物２は、移動軌跡βを安定してたどることができる。

次に、ピニオン５は、プーリー３と先端側プレート１２との間に配置されてプーリー３と機械的に連結され、プーリー３と同期して回転する。
より具体的には、ピニオン５には、出力軸７ａが貫通する貫通穴５ａが設けられている。そして、出力軸７ａとピニオン５とは、例えば、キー８ａおよびキー溝８ｂと同様の嵌合構造により同軸をなす。

また、ピニオン５は、プーリー３と軸受１２ａの内周側の軌道輪とにより挟まれて保持されている。これにより、ピニオン５は、出力軸７ａが回転すると、プーリー３と同じ回転数で回転する。
以上により、ピニオン５は、アクチュエータ７によりプーリー３が回転駆動されると、アクチュエータ７およびプーリー３とともにＸ軸方向に移動する。
なお、ピニオン５は、外歯５ｂを有する平歯車であり、歯形が、例えば、トロコイド曲線で形づくられている。

次に、歯群６Ａは、ピニオン５とかみ合う複数の歯が直線状に並ぶものであり、より具体的には、例えば、互いに平行に並ぶ５本のピン６ｐからなる。すなわち、歯群６Ａを構成するそれぞれのピン６ｐは、Ｚ軸に平行、かつ、Ｘ軸およびＹ軸に垂直となる方向を向いている。また、５本のピン６ｐは、Ｘ軸と平行な列をなして並んでいる。さらに、５本のピン６ｐの内、歯群６Ａの両端に存在するピン６ｐｅの径Ｄ１は、他の３本のピン６ｐの径Ｄ２よりも小さい。なお、Ｘ軸の方向に隣り合うピン６ｐ同士の軸間の距離は、ピン６ｐｅの径が小さくても、４つの軸間で全て同一である。

また、ピン６ｐは、移動軌跡に沿う所定の位置に固定される芯部、および、芯部の外周側を覆う円筒体６ａを有する。ここで、芯部は、例えば、円柱体であり、所定の位置に設けられた５つの圧入穴に圧入されて固定されている。そして、円筒体６ａは、芯部の内、圧入穴から突き出ている部分の外周側を覆う。さらに、芯部の一端には、円筒体６ａの脱落を防止する抜け止め部品６ｂが装着されている。
以上により、ピニオン５は、自身の外歯５ｂが円筒体６ａに接触することで歯群６Ａと噛み合う。このとき、円筒体６ａは、自身の外周面が外歯５ｂの歯面に対して滑ることなく、芯部の周囲を回転する。なお、芯部の外周と円筒体６ａの内周との間にニードルローラを介在させてもよい。

また、歯群６Ｂ、６Ｃも歯群６Ａと同様の構成である。そして、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、移動軌跡βに沿って３か所に互いに離れて設けられている。このため、ピニオン５は、歯群６Ａ、６Ｂ同士の間、および、歯群６Ｂ、６Ｃ同士の間の区間は歯群６Ａ〜６Ｃと噛み合うことなく移動し、歯群６Ａ〜６Ｃそれぞれが存在する区間は、それぞれ歯群６Ａ〜６Ｃと噛み合って移動する。

〔実施例の効果〕
実施例の搬送装置１は、対象物２を直線状の移動軌跡βに沿って移動させるものであり、次のプーリー３、ベルト４、ピニオン５、および、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃを備える。
まず、プーリー３は、アクチュエータ７により回転駆動され、ベルト４は、移動軌跡βに平行に張り渡されてプーリー３に噛み合う。また、ピニオン５は、プーリー３と機械的に連結され、プーリー３と同期して回転し、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれピニオン５とかみ合う歯が直線状に並ぶものである。

そして、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、移動軌跡βに沿って複数個所に離れて設けられている。また、ピニオン５は、プーリー３が回転駆動されると、プーリー３とともに移動軌跡βに平行に移動し、歯群６Ａ、６Ｂの間、歯群６Ｂ、６Ｃの間の区間は歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃと噛み合うことなく移動し、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃが存在する区間はそれぞれ歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃと噛み合って移動する。

これにより、製造ラインにおいて、対象物２の搬送先として、例えば、３つの目標位置が設定されている場合に、ピニオン５の移動軌跡において、これら３つの目標位置に対応する位置γ１、γ２、γ３の近傍にのみ、それぞれ歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃを配置することにより、従来のラックにおいて必要とされていた歯の大部分を省くことができる。このため、ラック設置に関連するコストダウンを達成することができる。

なお、位置γ１、γ２、γ３の近傍には、それぞれ歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃを配置してピニオン５と噛み合わせるので、対象物２を精度よく目標位置に配置することができる。
また、歯群６Ａ、６Ｂの間、歯群６Ｂ、６Ｃの間の区間では、ピニオン５の噛み合いによらず、プーリー３とベルト４との噛み合いにより対象物２を移動させるので、従来よりも高速、かつ、静粛に対象物２を移動させることができる。

つまり、搬送装置１によれば、精度を必要とする目標位置の近傍では、対象物２を高精度に位置決めすることができ、精度を必要としない区間では、対象物２を高速、かつ、静粛に移動させることができる。

また、搬送装置１によれば、歯群６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、互いに平行に並ぶ複数のピン６ｐからなる。
これにより、製造ラインの必要箇所にピン６ｐを配置することで、簡便に歯群６Ａ〜６Ｃを設けることができる。

また、搬送装置１によれば、歯群６Ａ〜６Ｃのそれぞれの両端に存在するピン６ｐｅの径Ｄ１は、他のピン６ｐの径Ｄ２よりも小径である。
例えば、歯群６Ａ、６Ｂの間でベルト４とプーリー３の噛み合いにより対象物２がＸ軸方向の一方側に向かって移動しているとき、ベルト４は、弾性により、Ｘ軸方向の一方側に伸びている。この状態で、ピニオン５が、歯群６ＢのＸ軸方向他端に位置するピン６ｐｅに到達すると、ベルト４は、伸びを低減しようとするので、ピニオン５をＸ軸方向の一方側に加速し、ピン６ｐｅに衝撃を与えてしまう。

そこで、歯群６Ａ〜６Ｃのそれぞれの両端に存在するピン６ｐｅを、他のピン６ｐよりも小径にすることで、ベルト４の伸びの低減に伴うピニオン５の一時的な加速を吸収する緩衝区間を設けることができる。このため、ピニオン５が歯群６Ａ〜６Ｃに到達したときの衝撃を緩和することができる。

さらに、搬送装置１によれば、ピン６ｐの外周側は円筒体６ａにより覆われ、ピニオン５は、自身の外歯５ｂが円筒体６ａに接触することで歯群６Ａ〜６Ｃと噛み合う。
これにより、ピニオン５と歯群６Ａ〜６Ｃとの噛み合いにおいて、バックラッシをなくすことができる。このため、ピニオン５と歯群６Ａ〜６Ｃとの噛み合いを安定させて静粛にすることができる。

〔変形例〕
本願発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例の搬送装置１によれば、歯群６Ａ〜６Ｃをピン６ｐの列により構成していたが、歯数の少ないラックにより歯群６Ａ〜６Ｃを構成してもよい。この場合、ピニオン５にピン歯車を採用することができる。

また、実施例の搬送装置１では、移動させる対象物２としてロボットハンドを例示したが、対象物２は、ロボットハンドに限定されない。例えば、工具や部品が載った棚を対象物２として移動させてもよい。また、搬送装置１を２台組み合わせて、対象物２を２軸方向に移動させるようにしてもよい。

さらに、実施例の搬送装置１では、対象物２を直線状の移動軌跡βに沿って移動させていたが、移動軌跡βの態様は直線に限定されない。例えば、図６に示すように、移動軌跡βを円弧状に設定するとともに、２つの歯群６Ａ、６Ｂを、円弧状の移動軌跡βに沿って離して設けてもよい。この場合、ベルト４は、円弧状の移動軌跡βに沿って、張り渡されている。また、歯群６Ａ、６Ｂそれぞれにおいて、５本の歯それぞれを実施例と同様のピン６ｐにより設け、５本のピン６ｐを移動軌跡βに沿って並べてもよい。

１搬送装置２対象物３プーリー４ベルト５ピニオン６Ａ、６Ｂ、６Ｃ歯群７アクチュエータ

Claims

対象物（２）を所定の移動軌跡(β)に沿って移動させる搬送装置（１）において、
所定のアクチュエータ（７）により回転駆動されるプーリー（３）と、
前記移動軌跡に沿って張り渡されて前記プーリーに噛み合うベルト（４）と、
前記プーリーと機械的に連結され、前記プーリーと同期して回転するピニオン（５）と、
前記ピニオンとかみ合う歯が並ぶ複数の歯群（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）とを備え、
この複数の歯群は、前記移動軌跡に沿って複数個所に離れて設けられており、
前記ピニオンは、前記プーリーが回転駆動されると、前記プーリーとともに前記移動軌跡に沿って移動し、前記歯群同士の間の区間は前記歯群と噛み合うことなく移動し、前記歯群が存在する区間は前記歯群と噛み合って移動することを特徴とする搬送装置。
請求項１に記載の搬送装置において、
前記歯群は、前記移動軌跡に沿って並ぶ複数のピン（６ｐ、６ｐｅ）からなることを特徴とする搬送装置。
請求項２に記載の搬送装置において、
前記歯群の端に存在するピン（６ｐｅ）は、他のピンよりも小径であることを特徴とする搬送装置。
請求項２または請求項３に記載の搬送装置において、
前記ピンは、前記移動軌跡に沿う所定の位置に固定される芯部、および、この芯部の外周側を覆う円筒体（６ａ）を有し、
前記ピニオンは、自身の歯（５ｂ）が前記円筒体に接触することで前記歯群と噛み合うことを特徴とする搬送装置。