JP6647414B2 - ロボット、モーターユニット、カップリングユニット - Google Patents

Description

本発明は、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とを結合する技術に関するものである。

単軸ロボットのような産業用ロボットでは、ボールネジをモーターで駆動することでボールネジに螺合する移動体を移動させる直動機構が一般に用いられる。例えば特許文献１に記載の単軸ロボットでは、管状の回転部がモーターに内蔵されており、回転部の中空部分に嵌め込まれたボールネジのネジ軸の軸端が回転部に固定される。そして、モーターがその回転部を回転させると、ボールネジのネジ軸が回転部に伴って回転する。

特開２００１−３０４３７０号公報

ところで、モーターによっては、管状の回転部に代えて軸状の回転部、すなわち出力軸を回転させるものがある。このようなモーターを用いるためには、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とを結合させる必要があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とを結合させることを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明に係るロボットは、回転可能なネジ軸を有するボールネジと、ネジ軸に螺合してネジ軸の回転に伴って移動する移動体と、回転可能な出力軸を有し、出力軸を回転させるモーターと、ネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側へ開口する第１孔と、出力軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側と逆の他方側へ開口する第２孔とがスラスト方向に形成され、第１孔に嵌め込まれたネジ軸の軸端と第２孔に嵌め込まれた出力軸の軸端とをラジアル方向に位置決めするシャフトと、軸端が第１孔に嵌め込まれたネジ軸をシャフトに固定する第１固定部と、軸端が第２孔に嵌め込まれた出力軸をシャフトに固定する第２固定部とを備える。

本発明に係るモーターユニットは、回転可能な出力軸を有し、出力軸を回転させるモーターと、ボールネジのネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側へ開口する第１孔と、出力軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側と逆の他方側へ開口する第２孔とがスラスト方向に形成され、第１孔に嵌め込まれたネジ軸の軸端と第２孔に嵌め込まれた出力軸の軸端とをラジアル方向に位置決めするシャフトと、軸端が第１孔に嵌め込まれたネジ軸をシャフトに固定する第１固定部と、軸端が第２孔に嵌め込まれた出力軸をシャフトに固定する第２固定部とを備える。

本発明に係るカップリングユニットは、ボールネジのネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側へ開口する第１孔と、モーターの出力軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側と逆の他方側へ開口する第２孔とがスラスト方向に形成され、第１孔に嵌め込まれたネジ軸の軸端と第２孔に嵌め込まれた出力軸の軸端とをラジアル方向に位置決めするシャフトと、軸端が第１孔に嵌め込まれたネジ軸をシャフトに固定する第１固定部と、軸端が第２孔に嵌め込まれた出力軸をシャフトに固定する第２固定部とを備える。

このように構成された本発明（ロボット、モーターユニット、カップリングユニット）は、スラスト方向の一方側に開口する第１孔と、スラスト方向の他方側に開口する第２孔とが設けられたシャフトを有する。第１孔は、ボールネジのネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、第２孔は、モーターの出力軸の軸端の形状に応じた形状を有する。かかるシャフトは、第１孔に嵌め込まれたネジ軸の軸端と、第２孔に嵌め込まれた出力軸の軸端とを、ラジアル方向に位置決めする。そして、第１孔に嵌め込まれたネジ軸の軸端を第１固定部によりシャフトに固定するとともに、第２孔に嵌め込まれた出力軸の軸端を第２固定部によりシャフトに固定することで、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とをラジアル方向に互いに位置決めした状態で結合できる。こうして、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とを結合させることが可能となっている。

本発明では、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とを結合させることが可能となる。

本発明に係る単軸ロボットの一例の外観構成を示す斜視図。 図１の単軸ロボットの内部構成を示す部分断面図。 カップリングユニットの周辺を拡大して示す部分断面図。 カップリングユニットの周辺を拡大して示す部分断面図。 カップリングユニットの前方斜視図。 カップリングユニットの後方斜視図。

図１は本発明に係る単軸ロボットの一例の外観構成を示す斜視図である。図２は図１の単軸ロボットの内部構成を示す部分断面図である。単軸ロボット１は、Ｘ方向に長尺な矩形状のハウジング１１と、ハウジング１１に沿ってＸ方向に往復移動するスライダー１３とを備える。さらに、単軸ロボット１は、ハウジング１１のＸ方向の端に取り付けられたモーター２を備え、モーター２がスライダー１３を移動させるための駆動力を発生する。

つまり、図２に示すように、単軸ロボット１は、ボールネジ３と、このボールネジ３をモーター２に結合するカップリングユニット４とをハウジング１１の内部に備える。ボールネジ３は、Ｘ方向に平行に配置されて回転可能なネジ軸３１と、ネジ軸３１に螺合するナット３２とを有し、スライダー１３がナット３２に取り付けられている。また、モーター２はＸ方向に平行に配置された回転可能な出力軸２１を有する。そして、ボールネジ３のネジ軸３１がモーター２の出力軸２１にカップリングユニット４により結合されている。したがって、モーター２がその出力軸２１を回転させると、ボールネジ３のネジ軸３１が出力軸２１に伴って回転し、ナット３２がスライダー１３を伴ってＸ方向に移動する。

図３および図４はカップリングユニットの周辺を拡大して示す部分断面図である。図５はカップリングユニットの前方斜視図であり、図６はカップリングユニットの後方斜視図である。なお、図３では、モーター２の出力軸２１とボールネジ３のネジ軸３１とがカップリングユニット４により結合された状態が示され、図４では、モーター２、ボールネジ３およびカップリングユニット４の構成をＸ方向、すなわち出力軸２１およびネジ軸３１のスラスト方向Ｔに分解した状態が示されている。また、図３および図４ではモーター２の内部構成が破線で示されるとともに、図３では部分的に示されているハウジング１１が図４では省略されている。

モーター２は、出力軸２１をラジアル方向Ｒから支持する２個のラジアルベアリング２２と、出力軸２１を回転させるための電気回路（図示省略）やこれらラジアルベアリング２２等を収容するハウジング２３とを有する。出力軸２１の軸端２１ａ（出力軸端２１ａ）は、ハウジング２２からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａ（すなわち、ネジ軸３１側）へ突出している。この出力軸２１の軸端２１ａは円筒形状を有し、出力軸２１の軸端２１ａの外周面はスラスト方向Ｔに平行に滑らかに形成されており段差を有さない。なお、軸端２１ａの角には面取りが施されている。

ボールネジ３のネジ軸３１は、ネジ山３１０が設けられてナット３２が螺合するネジ部３１ａと、ネジ部３１ａに隣接して設けられた軸端３１ｂ（ネジ軸端３１ｂ）とを有し、ネジ部３１ａからスラスト方向Ｔの他方側Ｔｂ（すなわち、出力軸２１側であるとともに一方側Ｔａの逆側）へ軸端３１ｂが延設されている。この軸端３１ｂは円筒形状を有し、ネジ軸３１の軸端３１ｂの外周面は、スラスト方向Ｔに平行に滑らかに形成されており段差を有さない。なお、軸端３１ｂの角には面取りが施されている。

そして、スラスト方向Ｔに並んで互いに対向する出力軸２１の軸端２１ａとネジ軸３１の軸端３１ｂとを、カップリングユニット４が結合する。このカップリングユニット４は、スラスト方向Ｔに延設されたシャフト４１を有する。シャフト４１は、金属等で作成された剛性体であり、スラスト方向Ｔに平行な対称軸に対して回転対称な形状を有する。このシャフト４１は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａの端部に形成されたフランジ４１１と、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂの端部に形成されたネジ部４１２とを有する。また、シャフト４１には、スラスト方向Ｔに貫通する中空部４２が形成されており、中空部４２は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａへ開口する第１嵌入孔４２１と、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂへ開口する第２嵌入孔４２２とを有する。第１嵌入孔４２１と第２嵌入孔４２２とは、それぞれスラスト方向Ｔに延設された同心の円筒形状を有し、第１嵌入孔４２１と第２嵌入孔４２２との間は、シャフト４１の中空部４２の内壁から内側に突出する環状突起４２３が形成されている。

第１嵌入孔４２１はネジ軸３１の軸端３１ｂ（第１軸端）の形状に応じた形状を有し、ここの例では、第１嵌入孔４２１は、ネジ軸３１の軸端３１ｂが有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、第１嵌入孔４２１の内径は、ネジ軸３１の軸端３１ｂの外径に等しい。したがって、ネジ軸３１の軸端３１ｂはシャフト４１の第１嵌入孔４２１にスラスト方向Ｔの一方側Ｔａから遊びが無い状態で嵌入可能であり、シャフト４１は第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂをラジアル方向Ｒに拘束する。

第２嵌入孔４２２は出力軸２１の軸端２１ａ（第２軸端）の形状に応じた形状を有し、ここの例では、第２嵌入孔４２２は、出力軸２１の軸端２１ａが有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、第２嵌入孔４２２の内径は、出力軸２１の軸端２１ａの外径に等しい。したがって、出力軸２１の軸端２１ａはシャフト４１の第２嵌入孔４２２にスラスト方向Ｔの他方側Ｔｂから遊びが無い状態で嵌入可能であり、シャフト４１は第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１の軸端２１ａをラジアル方向Ｒに拘束する。

つまり、その軸端３１ｂが第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１と、その軸端２１ａが第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１とは、いずれもシャフト４１によってラジアル方向Ｒへ拘束される。このように、シャフト４１は、ネジ軸３１の軸端３１ｂと出力軸２１の軸端２１ａとをそれぞれの中心線を一致させた状態でラジアル方向Ｒに互いに位置決めする。

また、シャフト４１の中空部４２は、第１嵌入孔４２１からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａに延設されたテーパー孔４２４を有する。テーパー孔４２４は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａに向かうに連れて径が増大する円錐台形状を有し、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂと、テーパー孔４２４を規定するシャフト４１の内壁との間には隙間４２５が形成される。

そして、カップリングユニット４は、この隙間４２５に挿入されるシュパリング４３を有する。シュパリング４３は、スラスト方向Ｔに平行な対称軸に対して回転対称な形状を有する。このシュパリング４３には、スラスト方向Ｔに貫通する中空部４３１が形成されている。中空部４３１は、ネジ軸３１の軸端３１ｂの円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有し、シュパリング４３の中空部４３１にネジ軸３１の軸端３１ｂが嵌入する。一方、シュパリング４３の他方側Ｔｂの端部は、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂに向かうに連れて径が減少する円錐台形状の外形を有する。つまり、シュパリング４３の他方側Ｔｂの端部の周縁部は楔形を有し、隙間４２５に対して挿脱可能な挿入部４３２（楔）として機能する。また、シュパリング４３は、フランジ４３３を一方側Ｔａの端部に有する。

このシュパリング４３の挿入部４３２は、ネジ軸３１とシャフト４１との間の隙間４２５に挿入されると、シャフト４１のテーパー孔４２４の内壁とネジ軸３１の軸端３１ｂの外周とのそれぞれに押圧される。これによって、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂがシャフト４１に締結される。さらに、シュパリング４３のフランジ４３３がネジ４３４によってシャフト４１のフランジ４１１に締結される。こうしてシュパリング４３によってネジ軸３１をシャフト４１にしっかりと固定することが可能となっている。

ちなみに、シャフト４１の第１嵌入孔４２１の内部には、ゴムで形成されたＯリング４４が配置されており、ネジ軸３１の軸端３１ｂは、Ｏリング４４を介してシャフト４１の環状突起４２３に突き当てられる。したがって、シュパリング４３の挿入に伴ってネジ軸３１の軸端３１ｂが第１嵌入孔４２１に引き込まれるのに応じて、Ｏリング４４が弾性変形する。このようにＯリング４４を介することで、ネジ軸３１の軸端３１ｂの移動が妨げられないように構成されており、ネジ軸３１の軸端３１ｂとシャフト４１との締結強度の向上が図られている。

また、カップリングユニット４は、シャフト４１の他方側Ｔｂに設けられた割締め機構４５を有する。この割締め機構４５は、シャフト４１と一体的に形成されることで、シャフト４１の他方側Ｔｂの端部に設けられている。割締め機構４５は、図５に示すように、２個の半円部材４５１と、２個の半円部材４５１を相互に締結するネジ４５２と、２個の半円部材４５１を相互に取り付けるピン４５３とを有する。これら２個の半円部材４５１は円を構成するように配置され、それらの間に中空部４５４を形成する。割締め機構４５の中空部４５４は、スラスト方向Ｔに貫通する略円筒形状を有し、シャフト４１の第２嵌入孔４２２とスラスト方向Ｔに並ぶ。そして、出力軸２１の軸端２１ａが割締め機構４５の中空部４５４を介して第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた状態でネジ４５２をねじ込むと、各半円部材４５１の内周が出力軸２１の軸端２１ａの外周に押圧される（割締め）。こうして２個の半円部材４５１が出力軸２１の軸端２１ａを挟み込むことで、出力軸２１の軸端２１ａがシャフト４１に締結される。これによって、割締め機構４５によって出力軸２１をシャフト４１にしっかりと固定することが可能となっている。

このように、シャフト４１によってラジアル方向Ｒに位置決めされたボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とがそれぞれシュパリング４３と割締め機構４５によりシャフト４１に固定される。これによって、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とが結合される。

さらに、カップリングユニット４は、シャフト４１をスラスト方向Ｔに支持する２個のスラストベアリング４６と、スラストベアリング４６を支持するベース４７を有する。スラストベアリング４６は、ベース４７に固定されるハウジング軌道盤４６１と、シャフト４１を支持する軸軌道盤４６２とを有する。また、ベース４７は、ネジ４７０によって単軸ロボット１のハウジング１１に固定されており、スラストベアリング４６を介してシャフト４１をハウジング１１に対して支持する機能を果たす。

具体的には、ベース４７には、スラスト方向Ｔに貫通するシャフト孔４７１が形成されている。シャフト孔４７１の径は、シャフト４１の外周４１ａ（フランジ４１１とネジ部４１２との間の円筒部４１ｂの外周）の径より若干大きく、シャフト４１はベース４７のシャフト孔４７１に嵌まる。また、シャフト４１の円筒部４１ｂの外周４１ａは、各スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２の内周に応じた形状を有する。すなわち、シュパリング４３の円筒部４１ｂの外周４１ａは、各スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２の内周の径と等しい径を有するように形成されており、シャフト４１は各スラストベアリング４６の内側に嵌る。なお、各スラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１の径は、シュパリング４３の円筒部４１ｂの外周４１ａの径と比較して等しいか若干大きい。２個のスラストベアリング４６は、ベース４７のシャフト孔４７１の周縁部４７２をスラスト方向Ｔから挟むように配置されている。そして、２個のスラストベアリング４６のうち、他方側Ｔｂのスラストベアリング４６との間に座金４８２（菊座）を挟んで、ナット４８１がシャフト４１のネジ部４１２に取り付けられる。

このように、スラスト方向Ｔに並ぶ座金４８２、スラストベアリング４６（他方側スラストベアリング４６ｂ）、ベース４７の周縁部４７２およびスラストベアリング４６（一方側スラストベアリング４６ａ）が、フランジ４１１とナット４８１とにより挟まれる。したがって、ナット４８１をシャフト４１のネジ部４１２にねじ込むと、各スラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１がベース４７の周縁部４７２に押圧され、一方側Ｔａのスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１のフランジ４１１に押圧され、他方側Ｔｂのスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１に螺合するナット４８１に座金４８２を介して押圧される。これによって、各スラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１がベース４７に固定されるとともに、スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１に固定される。

かかる構成では、カップリングユニット４により結合されたネジ軸３１および出力軸２１のスラスト方向Ｔの支持は、主としてスラストベアリング４６によって実現される。また、これらネジ軸３１および出力軸２１のラジアル方向Ｒの支持は、主としてモーター２のラジアルベアリング２２によって実現される。

以上に説明した実施形態では、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａに開口する第１嵌入孔４２１と、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂに開口する第２嵌入孔４２２とが設けられたシャフト４１が具備されている。第１嵌入孔４２１は、ボールネジ３のネジ軸３１の軸端３１ｂの形状に応じた形状を有し、第２嵌入孔４２２は、モーター２の出力軸２１の軸端２１ａの形状に応じた形状を有する。かかるシャフト４１は、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂと、第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１の軸端２１ａとを、ラジアル方向Ｒに互いに位置決めする。そして、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂをシュパリング４３によりシャフト４１に固定するとともに、第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１の軸端２１ａを割締め機構４５によりシャフト４１に固定することで、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とをラジアル方向Ｒに互いに位置決めした状態で結合できる。こうして、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とを結合させることが可能となっている。

また、板バネカップリング等を介在させずに、カップリングユニット４によってネジ軸３１と出力軸２１とを直結しているため、単軸ロボット１をスラスト方向Ｔに短尺化することも可能となっている。

また、ハウジング１１に固定されたベース４７にそのハウジング軌道盤４６１が固定されたスラストベアリング４６が設けられ、シャフト４１の外周に嵌められたスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１に固定される。このようにしてスラストベアリング４６によってシャフト４１をハウジング１１に対して支持することで、シャフト４１をスラスト方向Ｔへしっかりと支持しつつ、シャフト４１を円滑に回転させることができる。

しかも、ネジ軸３１の軸端３１ｂを支持するシャフト４１の円筒部４１ｂの外周４１ａが、各スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２の内周に応じた形状を有し、シャフト４１の外周にスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２が配置される。したがって、ネジ軸３１をスラストベアリング４６により支持するために、ネジ軸３１の軸端３１ｂの形状をスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２の内周の形状合わせる軸端加工を行う必要が無い。

具体的には、ベース４７にはスラスト方向Ｔに貫通するシャフト孔４７１が設けられる。また、シャフト４１がシシャフト孔４７１に嵌められ、２個のスラストベアリング４６がベース４７のシャフト孔４７１の周縁部４７２を挟むようにスラスト方向Ｔに並んで配置される。さらに、シャフト４１は一方側Ｔａの端部に設けられたフランジ４１１と他方側Ｔｂの端部に設けられたネジ部４１２とを有する。そして、ネジ部４１２に締め込まれたナット４８１とフランジ４１１とによって２個のスラストベアリング４６とベース４７の周縁部４７２とを挟み込むことで、２個のスラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１をベース４７に固定するとともに、２個のスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２をシャフト４１に固定する。かかる構成では、ハウジング軌道盤４６１のベース４７への固定と、軸軌道盤４６２のシャフト４１への固定とを、シャフト４１のネジ部４１２にナット４８１をねじ込むことで簡単に実現できる。

また、シャフト４１には、第１嵌入孔４２１に隣接して環状突起４２３が設けられ、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂは、Ｏリング４４を介して環状突起４２３に突き当てられる。かかる構成では、ネジ軸３１の軸端３１ｂの端面が若干傾いていても、Ｏリング４４の弾性変形によってこれを吸収できるため、その軸端３１ｂが第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１が傾くのを抑制できる。

ところで、上記実施形態では、ボールネジ３のネジ軸３１の軸端３１ｂの径と同一の径を有する第１嵌入孔４２１と、モーター２の出力軸２１の軸端２１ａの径と同一の径を有する第２嵌入孔４２２とがシャフト４１に形成されている。したがって、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１との結合作業を行う作業者は、ネジ軸３１の軸端３１ｂの径を第１嵌入孔４２１の径に合わせるために軸端３１ｂの外周を削る軸端加工や、出力軸２１の軸端２１ａの径を第２嵌入孔４２２の径に合わせるために軸端２１ａの外周を削る軸端加工を特に行う必要が無く、作業者に求められる作業としては、軸端３１ｂや軸端２１ａの長さを調整するためにこれらをカットする作業程度である。そのため、作業者による軸端加工の精度に起因して、シャフト４１に嵌め込まれたボールネジ３のネジ軸３１やモーター２の出力軸２１が傾くのを抑制できる。その結果、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１との芯出しを高精度に行うことも可能となっている。

つまり、ネジ軸３１の軸端３１ｂは円筒形状を有し、シャフト４１の第１嵌入孔４２１もこれと同径の円筒形状を有する。このように、ネジ軸３１の軸端３１ｂがネジ軸３１のメーカーにおいて比較的高精度に形成できる形状（円筒形状）を有し、ネジ軸３１の軸端３１ｂの形状と同一の形状をシャフト４１の第１嵌入孔４２１も有している。したがって、作業者は、高い形状精度を有するネジ軸３１の軸端３１ｂを、軸端加工を行うことなくそのままシャフト４１の第１嵌入孔４２１に嵌め込めれば良く、シャフト４１に固定されるネジ軸３１の傾きをより確実に抑えることが可能となっている。

同様に、出力軸２１の軸端２１ａは円筒形状を有し、シャフト４１の第２嵌入孔４２２もこれと同径の円筒形状を有する。このように、出力軸２１の軸端２１ａが出力軸２１のメーカーにおいて比較的高精度に形成できる形状（円筒形状）を有し、出力軸２１の軸端２１ａの形状と同一の形状をシャフト４１の第２嵌入孔４２２も有している。したがって、作業者は、高い形状精度を有する出力軸２１の軸端２１ａを、軸端加工を行うことなくそのままシャフト４１の第２嵌入孔４２２に嵌め込めれば良く、シャフト４１に固定される出力軸２１の傾きをより確実に抑えることが可能となっている。

この際、シャフト４１の第１嵌入孔４２１の径が、ネジ軸３１の構成を規定する規格に定められた軸端３１ｂの径に等しくなるように、カップリングユニット４を構成しても良い。あるいは、シャフト４１の第２嵌入孔４２２の径が、出力軸２１の構成を規定する規格に定められた軸端２１ａの径に等しくなるように、カップリングユニット４を構成しても良い。

このように上記の実施形態では、単軸ロボット１が本発明の「ロボット」の一例に相当し、カップリングユニット４とモーター２とで構成されるモーターユニットＭＵが本発明の「モーターユニット」の一例に相当し、カップリングユニット４が本発明の「カップリングユニット」の一例に相当し、ボールネジ３が本発明の「ボールネジ」に相当し、ネジ軸３１が本発明の「ネジ軸」の一例に相当し、軸端３１ｂが本発明の「ネジ軸の軸端」の一例に相当し、ネジ部３１ａが本発明の「ネジ軸のネジ部」の一例に相当し、ナット３２およびスライダー１３が協働して本発明の「移動体」として機能し、モーター２が本発明の「モーター」の一例に相当し、出力軸２１が本発明の「出力軸」の一例に相当し、軸端２１ａが本発明の「出力軸の軸端」の一例に相当し、シャフト４１が本発明の「シャフト」の一例に相当し、第１嵌入孔４２１が本発明の「第１孔」の一例に相当し、第２嵌入孔４２２が本発明の「第２孔」の一例に相当し、フランジ４１１が本発明の「フランジ」の一例に相当し、ネジ部４１２が本発明の「シャフトのネジ部」の一例に相当し、環状突起４２３が本発明の「突き当て部」の一例に相当し、Ｏリング４４が本発明の「弾性部材」の一例に相当し、シュパリング４３が本発明の「第１固定部」および「シュパリング」の一例に相当し、割締め機構４５が本発明の「第２固定部」および「割締め機構」の一例に相当し、ハウジング１１が本発明の「ハウジング」の一例に相当し、ベース４７が本発明の「ベース」の一例に相当し、シャフト孔４７１が本発明の「シャフト孔」の一例に相当し、周縁部４７２が本発明の「周縁部」の一例に相当し、スラストベアリング４６が本発明の「スラストベアリング」の一例に相当し、スラストベアリング４６ａが本発明の「一方側スラストベアリング」の一例に相当し、スラストベアリング４６ｂが本発明の「他方側スラストベアリング」の一例に相当し、ハウジング軌道盤４６１が本発明の「ハウジング軌道盤」の一例に相当し、軸軌道盤４６２が本発明の「軸軌道盤」の一例に相当し、ナット４８１が本発明の「ナット」の一例に相当し、スラスト方向Ｔが本発明の「スラスト方向」の一例に相当し、一方側Ｔａが本発明の「一方側」の一例に相当し、他方側Ｔｂが本発明の「他方側」の一例に相当し、ラジアル方向Ｒが本発明の「ラジアル方向」の一例に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記のカップリングユニット４は、単軸ロボット１以外の多軸のロボットにおいて、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とを結合するのに用いても良い。

また、モーター２が出力軸２１およびネジ軸３１をスラスト方向にも支持できる場合には、スラストベアリング４６を省略しても良い。

また、ネジ軸３１をシャフト４１に固定する具体的機構は、シュパリング４３に限られず、割締め機構等の他の機構であっても良い。

また、出力軸２１をシャフト４１に固定する具体的機構は、割締め機構４５に限られず、シュパリング等の他の機構であっても良い。

また、ネジ軸３１の軸端３１ｂと環状突起４２３との間に設けられる弾性部材はＯリング４４に限られず、ネジ軸３１の軸端３１ｂからの力に応じて弾性変形できる部材であれば良い。あるいは、Ｏリング４４を省略しても構わない。

また、ネジ軸３１の軸端３１ｂおよび出力軸２１の軸端２１ａのそれぞれは、外周面に段差の無い円筒形状を有する。しかしながら、軸端３１ｂおよび軸端２１ａの形状はこれに限られず、例えばキー溝を有しても良い。この際、シャフト４１の第１嵌入孔４２１あるいは第２嵌入孔４２２にキーを適宜設ければ良い。

具体例を示して上述したように、本発明に対しては例えば下記に示す種々の変形を適宜加えることができる。

つまり、シャフトを収容するハウジングと、ハウジングに固定されるベースと、ハウジング軌道盤と軸軌道盤とを有し、ハウジング軌道盤がベースに固定されるスラストベアリングとをさらに備え、シャフトの外周は、軸軌道盤の内周に応じた形状を有し、シャフトの外周に嵌められた軸軌道盤がシャフトに固定されるように、ロボットを構成しても良い。このようにスラストベアリングによってシャフトをハウジングに対して支持することで、シャフトをスラスト方向へしっかりと支持しつつ、シャフトを円滑に回転させることができる。

また、ナットをさらに備え、ベースにはスラスト方向に貫通するシャフト孔が設けられ、シャフトはシャフト孔に嵌められ、スラストベアリングは、一方側スラストベアリングと他方側スラストベアリングとからなり、一方側スラストベアリングと他方側スラストベアリングとがベースのシャフト孔の周縁部をスラスト方向に挟むように配置され、シャフトは一方側の端部に設けられたフランジと他方側の端部に設けられたネジ部とを有し、フランジとネジ部に締め込まれたナットとによって一方側スラストベアリング、ベースの周縁部および他方側スラストベアリングを挟み込むことで、一方側スラストベアリングおよび他方側スラストベアリングのハウジング軌道盤をベースに固定するとともに、一方側スラストベアリングおよび他方側スラストベアリングの軸軌道盤をシャフトに固定するように、ロボットを構成しても良い。かかる構成では、ハウジング軌道盤のベースへの固定と、軸軌道盤のシャフトへの固定とを、シャフトのネジ部にナットをねじ込むことで簡単に実現できる。

また、第１固定部は、軸端がシャフトの第１孔に嵌め込まれたネジ軸とシャフトとの間の隙間に挿入されることでネジ軸をシャフトに固定するシュパリングを有するように、ロボットを構成しても良い。かかる構成では、シュパリングによってネジ軸をシャフトにしっかりと固定できる。

また、第２固定部は、シャフトと一体的に形成されて、軸端がシャフトの第２孔に嵌め込まれた出力軸を割締めによりシャフトに固定する割締め機構を有するように、ロボットを構成しても良い。かかる構成では、割締め機構によって出力軸をシャフトにしっかりと固定できる。

また、シャフトの第１孔には突き当て部が設けられ、第１孔に嵌め込まれたネジ軸の軸端と、突き当て部との間に弾性部材を配設するように、ロボットを構成しても良い。かかる構成では、ネジ軸の軸端の端面が若干傾いていても、弾性部材の変形によってこれを吸収できるため、その軸端が第１孔に嵌め込まれたネジ軸が傾くのを抑制できる。

ところで、本発明では、ボールネジのネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有する第１孔と、モーターの出力軸の軸端の形状に応じた形状を有する第２孔とがシャフトに形成されている。したがって、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸との結合作業を行う作業者は、ボールネジのネジ軸の軸端形状を第１孔の形状に合わせるための軸端加工や、モーターの出力軸の軸端形状を第２孔の形状に合わせるための軸端加工を特に行う必要が無い。そのため、作業者による軸端加工の精度に起因して、シャフトに嵌め込まれたボールネジのネジ軸やモーターの出力軸が傾くのを抑制できる。その結果、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸との芯出しを高精度に行うことも可能となる。

そこで、ネジ軸の軸端は、ネジ軸のネジ部が形成された範囲に隣接して設けられ、円筒状に形成され、シャフトの第１孔に嵌入されるように、ロボットを構成しても良い。かかる構成では、ネジ軸の軸端がネジ軸のメーカーにおいて比較的高精度に形成できる形状（円筒形状）を有している。したがって、高い形状精度を有するネジ軸の軸端を、軸端加工を行うことなくそのままシャフトの第１孔に嵌め込むことで、シャフトに固定されるネジ軸の傾きをより確実に抑えることが可能となる。

また、出力軸の軸端は、円筒状に形成され、シャフトの第２孔に嵌入されるように、ロボットを構成しても良い。かかる構成では、出力軸の軸端が出力軸のメーカーにおいて比較的高精度に形成できる形状（円筒形状）を有している。したがって、高い形状精度を有する出力軸の軸端を、軸端加工を行うことなくそのままシャフトの第２孔に嵌め込むことで、シャフトに固定される出力軸の傾きをより確実に抑えることが可能となる。

この発明は、ボールネジのネジ軸とモーターの出力軸とを結合する技術全般に適用可能である。

１…単軸ロボット（ロボット）、１１…ハウジング、１３…スライダー（移動体）、２…モーター、２１…出力軸、２１ａ…軸端（出力軸の軸端）、３…ボールネジ、３１…ネジ軸、３１ａ…ネジ部、３１ｂ…軸端（ネジ軸の軸端）、３１０…ネジ山、３２…ナット３２（移動体）、４…カップリングユニット、４１…シャフト、４１ａ…（シャフトの）外周、４１ｂ…円筒部、４１１…フランジ、４１２…ネジ部、４２１…第１嵌入孔（第１孔）、４２２…第２嵌入孔（第２孔）、４２３…環状突起（突き当て部）、４３…シュパリング（第１固定部）、４４…Ｏリング、４５…割締め機構（第２固定部）、４６…スラストベアリング、４６ａ…一方側スラストベアリング、４６ｂ…他方側スラストベアリング、４６１…ハウジング軌道盤、４６２…軸軌道盤、４７…ベース、４７１…シャフト孔、４７２…周縁部、４８１…ナット、Ｔ…スラスト方向、Ｔａ…一方側、Ｔｂ…他方側、Ｒ…ラジアル方向、ＭＵ…モーターユニット、

Claims (9)

1. 回転可能なネジ軸を有するボールネジと、
   前記ネジ軸に螺合して前記ネジ軸の回転に伴って移動する移動体と、
   回転可能な出力軸を有し、前記出力軸を回転させるモーターと、
   前記ネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側へ開口する第１孔と、前記出力軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の前記一方側と逆の他方側へ開口する第２孔とがスラスト方向に形成され、前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸の軸端と前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸の軸端とをラジアル方向に位置決めするシャフトと、
   軸端が前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸を前記シャフトに固定する第１固定部と、
   軸端が前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸を前記シャフトに固定する第２固定部と、
   前記シャフトを収容するハウジングと、
   前記ハウジングに固定されるベースと、
   ハウジング軌道盤と軸軌道盤とを有し、前記ハウジング軌道盤が前記ベースに固定されるスラストベアリングと
   を備え、
   前記シャフトの外周は、前記軸軌道盤の内周に応じた形状を有し、
   前記シャフトの外周に嵌められた前記軸軌道盤が前記シャフトに固定されるロボット。
2. ナットをさらに備え、
   前記ベースにはスラスト方向に貫通するシャフト孔が設けられ、
   前記シャフトは前記シャフト孔に嵌められ、
   前記スラストベアリングは、一方側スラストベアリングと他方側スラストベアリングとからなり、前記一方側スラストベアリングと前記他方側スラストベアリングとが前記ベースの前記シャフト孔の周縁部をスラスト方向に挟むように配置され、
   前記シャフトは前記一方側の端部に設けられたフランジと前記他方側の端部に設けられたネジ部とを有し、
   前記フランジと前記ネジ部に締め込まれた前記ナットとによって前記一方側スラストベアリング、前記ベースの周縁部および前記他方側スラストベアリングを挟み込むことで、前記一方側スラストベアリングおよび前記他方側スラストベアリングの前記ハウジング軌道盤を前記ベースに固定するとともに、前記一方側スラストベアリングおよび前記他方側スラストベアリングの前記軸軌道盤を前記シャフトに固定する請求項１に記載のロボット。
3. 前記第１固定部は、軸端が前記シャフトの前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸と前記シャフトとの間の隙間に挿入されることで前記ネジ軸を前記シャフトに固定するシュパリングを有する請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記第２固定部は、前記シャフトと一体的に形成されて、軸端が前記シャフトの前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸を割締めにより前記シャフトに固定する割締め機構を有する請求項１ないし３のいずれか一項に記載のロボット。
5. 前記シャフトの前記第１孔には突き当て部が設けられ、
   前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸の軸端と、前記突き当て部との間に弾性部材を配設した請求項１ないし４のいずれか一項に記載のロボット。
6. 前記ネジ軸の軸端は、前記ネジ軸のネジ部が形成された範囲に隣接して設けられ、円筒状に形成され、前記シャフトの前記第１孔に嵌入される請求項１ないし５のいずれか一項に記載のロボット。
7. 前記出力軸の軸端は、円筒状に形成され、前記シャフトの前記第２孔に嵌入される請求項１ないし６のいずれか一項に記載のロボット。
8. 回転可能な出力軸を有し、前記出力軸を回転させるモーターと、
   ボールネジのネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側へ開口する第１孔と、前記出力軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の前記一方側と逆の他方側へ開口する第２孔とがスラスト方向に形成され、前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸の軸端と前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸の軸端とをラジアル方向に位置決めするシャフトと、
   軸端が前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸を前記シャフトに固定する第１固定部と、
   軸端が前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸を前記シャフトに固定する第２固定部と、
   前記シャフトを収容するハウジングと、
   前記ハウジングに固定されるベースと、
   ハウジング軌道盤と軸軌道盤とを有し、前記ハウジング軌道盤が前記ベースに固定されるスラストベアリングと
   をさらに備え、
   前記シャフトの外周は、前記軸軌道盤の内周に応じた形状を有し、
   前記シャフトの外周に嵌められた前記軸軌道盤が前記シャフトに固定されるモーターユニット。
9. ボールネジのネジ軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の一方側へ開口する第１孔と、モーターの出力軸の軸端の形状に応じた形状を有し、スラスト方向の前記一方側と逆の他方側へ開口する第２孔とがスラスト方向に形成され、前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸の軸端と前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸の軸端とをラジアル方向に位置決めするシャフトと、
   軸端が前記第１孔に嵌め込まれた前記ネジ軸を前記シャフトに固定する第１固定部と、
   軸端が前記第２孔に嵌め込まれた前記出力軸を前記シャフトに固定する第２固定部と、
   前記シャフトを収容するハウジングと、
   前記ハウジングに固定されるベースと、
   ハウジング軌道盤と軸軌道盤とを有し、前記ハウジング軌道盤が前記ベースに固定されるスラストベアリングと
   をさらに備え、
   前記シャフトの外周は、前記軸軌道盤の内周に応じた形状を有し、
   前記シャフトの外周に嵌められた前記軸軌道盤が前記シャフトに固定されるカップリングユニット。
   

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