JPH01199778A - 移動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動機構に関し、詳しくは、工業用ロボットや
ＮＣ工作機械等に使用され、精密な直線運動が要求され
る移動機構に関する。

〔従来の技術〕

本願人は先に高速かつ高精度で直線運動を行うことがで
きる手段としてローラの摩擦力でもってガイドバーを狭
持した状態で走行可能な移動機構を提案した。（実開昭
６２−１１３８６７〜１１３８７０参照） この提案によれば、固定台上に敷設されたガイドレール
上を移動自在な移動台と、固定台上にガイドレールと平
行に配設されたガイドバーと、ガイドバーに圧接し、移
動台に設けた駆動源によって駆動され、移動台を移動さ
せる駆動ローラと、上記の移動台に関連して設けられ、
移動台の移動位置を検出する手段とを備え、移動台の移
動位置を検出する手段を介して駆動源による移動台の移
動を制御するようにしたことを特徴とするものであり、
このように構成することによって、高精度で移動位置を
検出することが可能であり、しかも、移動台をガイドレ
ールに沿って高速で移動させることができる。

（発明が解決しようとする課題）　　　　゛しかしなが
ら、上述したような移動機構では、ガイドバーと、これ
を狭持するごとくに配置されたｆ；動台上の駆動ローラ
および圧接ローラとの相対位置を正確にセットすること
が一般に難かしく、片当りが生じてしまうことが多いた
めに、例えばガイドバーの上部のみしか駆動ローラに接
触しないような状態がおきる。しかしてこのような状態
で連続運動を行なった場合、ガイドバーや駆動ローラお
よび圧接ローラの寿命が著しく短かくなってしまうとい
う難点があった。

本発明の目的は、上述した従来の課題に着目し、その解
決を図るべく、常に駆動ローラと圧接ローラとの間にガ
イドバーが密接に狭持された状態に保たれて８動台を走
行させることができ、装置全体の延命を図ることのでき
る移動機構を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、固定台上に敷
設されたガイドレール上を移動自在な移動台と、固定台
に両端部が固定され、ガイドレールと平行して空間に配
設されたガイドバーと、当ガイドバーの側面に圧接し、
移動台に設けた駆動源によって駆動され、移動台を移動
させる駆動ローラと、ガイドバーを駆動ローラとの間に
狭持し、当該駆動ローラにガイドバーへの圧接力を発生
させる圧接ローラとを有し、ガイドバーの両端部近傍に
当該ガイドバーの水平方向の撓み及び梁中立軸の周りの
ねじれを許容するための断面縮小部を設けたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、駆動ローラと圧接ローラとの間に狭持
されるガイドバーの断面をその両端支持部近傍で幅が両
側から狭められるようになして縮小し、双方のローラか
ら伝わる狭持力に従ってガイドバー自体が撓むよう゛に
したので、ガイドバーに駆動ローラおよび圧接ローラを
密接に接触させることが可能となりローラの部分接触を
防止し、装置の運転寿命をのばすことが可能となった。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明を直行型ロボットに適用した例を示す。

ここで、１は固定ベース、２は固定ベースｌ上を走行移
動可能な移動台、３は移動台２に取付けられたロボット
アームである。なお、本例では図示しないがロボットア
ーム３上にこれに沿って移動自在な走行部材が設けられ
、更に走行部材に上下方向に昇降自在なロボットハンド
が設けられる。

４は移動台２上に配設されたガイドレールであリ、第２
図に示すようにガイドレール４は２本か平行して並設さ
れる。また、５はガイドバーであり、ガイドバー５はガ
イドレール４と平行、かつ固定ベース１上の中空位置に
配設され、その両端部はバー固定部材６により固定され
ると共に上述した移動台２の上部構成板２＾と下部構成
板２Ｂとの間の空間を通り抜けるように導設される。

７は移動台２上に支持台８を介して取付けられたサーボ
モータであり、モータ７の回転＠７Ａはカップリング９
を介して駆動ローラ軸１０Ａと連結され、また駆動ロー
ラ軸１０Ａの先端部には上記の第２ガイドバー５の側面
に接触する駆動ローラｌＯが取付けられている。なお、
１１は駆動ローラ軸１０Ａを第２図に示すようにして軸
支しているベアリングである。

このようにガイドバー５と接触を保つ駆動ローラｌＯに
対して、本例では第３図に示すようにガイドバー５の反
対側の側面に圧接ローラ部材１２を配置し、この圧接ロ
ーラ部材１２を第２図に示すようなばね収納部材１３の
ばね１３八によりガイドバー５に向けて偏倚させ、以て
、駆動ローラｌＯをガイドバー５に密接させるようにす
る。すなわち、圧接ローラ部材１２に設けられている一
対の圧接ローラ１４と駆動ローラ１０との間にガイドバ
ー５が狭持された状態となるので、モータ７の駆動回転
により移動台２全体をガイドバー５に沿って移動させる
ことができる。

しかしてここで、本例では方形断面のガイドバー５を、
その両端支持部近傍で、第１図に示すように両側から滑
らかにえぐり取るようになし、以て、その幅方向を狭め
ることにより狭梁部５０を形成し、ガイドバー５が狭梁
部５０を介して矢印Ｎで示す左右方向のたわみ、および
矢印Ｍで示す梁中立軸の周りのねじれが生じ易いように
する。

このようにガイドバー５を構成することにより、ガイド
バー５に対する駆動ローラｌＯおよび圧接ローラ１４の
取付は相対位置が多少悪く、片当りが生じる傾向がある
としてもガイドバー５の方がその狭梁部５０を介して撓
み、駆動ローラｌＯと圧接ローラ１４との間に狭持され
易い状態に変位するので、従来のような問題を解消する
ことができる。

更に第１図において、２１は移動台２上に取付けられた
ロータリエンコーダ、２２はエンコーダ２１と不図示の
カップリングを介して取付けられたピニオンギヤ装置（
以下で単にピニオンギヤという）である。しかしてこの
ピニオンギヤ２２は後述するようにして上下の２段に構
成されるが、これらのピニオンギヤ２２が固定ベース１
上に設けられたラックギヤ２３と噛合することにより、
モータ７によって移動台２を第１ガイドレール４に沿っ
て移動させたときに、その移動位置をエンコーダ２１を
介して検出することができ、従って、エンコーダ２１を
介して移動台２の移動を正確に制御することができる。

次に第４図によって、上述したピニオンギヤ２２とラッ
クギヤ２３との噛合状態およびその構成について詳述す
る。第４図において、２４はエンコーダ２１の回転軸２
１八とピニオンギヤ軸２５とを接続しているカップリン
グ、２６はピニオンギヤ＋１！１ｈ２５をＩ＋ｈ支して
いるベアリングである。しかしてここで、ピニオンギヤ
２２はピニオンギヤ軸２５に固定された上部ピニオンギ
ヤ２２Ａと、ピニオンギヤ軸２５に回動自在に遊嵌され
た下部ピニオンギヤ２２Ｂとで構成され、下部ピニオン
ギヤ２２Ｂには軸２５に対し摺回動自在なように潤滑部
材３１が嵌合されている。また、上部ピニオンギヤ２２
Ａには第５Ａ図に示すように遊び孔２７が設けられてい
て、下部ピニオンギヤ２２Ｂから立設したピン２８がこ
れらの遊び孔２７に微動自在に嵌め合わされ、これらの
ピン２８と固定ピン２９との間に掛止されたばね３０の
ばね力により下部ピニオンギヤ２２Ｂを矢印方向に回動
させる付勢力を保たせている。

そこでいま、移動台２が任意の位ｌに仮に移動させられ
、そこで停止したとすると、ピニオンギヤ２２ではその
上部および下部ピニオンギヤがばね３０の付勢力によっ
て互いに反対の回転方向に付勢される形態に保たれてい
ることにより、第５Ｂ図に示す状態でラックギヤ２３と
噛合し、その間にバックラッシ発生の虞がない。

二のように構成した移動機構においては、移動台２を介
してロボットアーム３を移動させたときに、圧接ローラ
１４が受ける反力Ｆはロボットアーム３の加速度αおよ
びその質Ｍｍの条件によって決まる一方、圧接ローラ１
４はその反力Ｆに耐えて、しかもガイドバー５との間に
すべりが生じない状態に保たれなければならない。すな
わち、ガイドバー５と圧接ローラ１４との間の摩擦係数
をμとした場合、 式（１）の条件を満足するような圧接力Ｐを設定する必
要があり、従って、ばね１３＾のばね力は上述のような
条件のもとに設定される。

本例によれば、上述したような圧接力Ｐをもって、ガイ
ドバー５を駆動ローラ１ｏと圧接ローラ１４との間に狭
持させた状態に保ちながら、駆動ローラ１０をモータ７
によって駆動することにより移動台２を介してロボット
アーム３を所望の位置にまで自在に８勤させることがで
きるもので、しかもその移動による位置決めがエンコー
ダ２１に直結したバックラッシのないピニオンギヤ装置
２２とラックギヤ２３との間の噛合状態によって得られ
るので、商才り度の位置決めを保って、ロボットアーム
３を移動させることが可能であり、しかもこの場合、上
述したような圧接力でガイドバー５が駆動ローラｌＯと
圧接ローラ１４との間に保持される一方、ガイドバー５
の方が狭梁部５０を介して左右に撓むように構成されて
いるので、ガイドバー５にローラ類が片当りするような
ことがない。本願人は実験装置を試作し、最高１．５ｍ
／ｓｅｃのＢ動速度で、正確な位置規制を実施すること
かできた。

また、本例ではｉ３３動の主体である移動台２が２木の
第１ガイドレール４に跨って）３動させられるもので、
しかもそのり動を掌るモータ７が移動台２に搭載されて
おり、モータ７によって駆動される駆動ローラ１０と圧
接ローラ１４との間にガイドバー５を狭持した状態で移
動するためにその間の摩擦による十分な把持力が存在す
る限り、仮に摩擦が生じたとしてもなんら支障なく、し
かも高精度を保って装置を作動させることができる。更
にまた、仮にガイドバー５とローラ間にすべりが生じた
としても、バックラッシのないピニオンギヤ２２とラッ
クギヤ２３との間の噛合により移動台２を正確な移動位
置に規制することができる。また、上述した圧接力Ｐの
強弱をばね１３＾の調整によって自在に変更可能なこと
は勿論であり、また移動機構自体の組立ならびに調整も
容易であり、充分な耐久性を持たせることができる。

なお、以上に説明した実施例では狭梁部５ｏを左右両側
からの印欠きを設けることによって形成したが、ガイド
バーの両端部に形成する狭梁部の形状はこれに限られる
ものではなく、要はローラから受ける圧接力に順応して
ガイドバー５に撓みが生じ駆動ローラｌＯに密接する働
きを発生させる縮小形状断面としたものであればよいこ
とはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば固定台上に敷
設されたガイドレール上を移動自在な移動台と、前記固
定台に両端部が固定され、前記ガイドレールと平行して
空間に配設されたガイドバーと、当ガイドバーの側面に
圧接し、前記移動台に設けた駆動源によって駆動され、
前記移動台を移動させる駆動ローラと、前記ガイドバー
を前記駆動ローラとの間に狭持し、当該駆動ローラに前
記ガイドバーへの圧接力を発生させる圧接ローラとを有
する移動機構において、ガイドバーの両端部近傍にガイ
ドバーの断面を削減した断面縮小部を設け、この断面縮
小部を介してガイドバーの水平方向の撓み及び回や天方
向のねじれが許容されるようにしたので、ガイドバーと
駆動ローラおよび圧接ローラとの相対取付は位置が多少
ずれていてもガイドバーの方が容易に駆動ローラ、圧接
ローラにならって相互間に接触が保たれる状態とするこ
とかでき、摩損を防ぐことによって装置の運転寿命をの
ばし、さらにガイドバーの取付けを含む全体の組立作業
をも容易にすることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明移動機構の構成の一例を示す斜視図、 第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図・ 第３図は第１図の駆動系を取出して模式的に示す斜視図
、 第４図は本発明移動機構にかかる移動位置検出装置の断
面図、 第５Ａ図および第５Ｂ図はその移動位置検出装置のラッ
シレスピニオン・ラック機構に関する説明図である。 ！・・・固定ベース、 ２・・・移動台、 ３・・・ロボットアーム、 ４・・・第１ガイドレール、 ５・・・（第２）ガイ、ドパ−１ ７・・・サーボモータ、 ７＾・・・駆動軸、 ８・・・支持台、 １０・・・駆動ローラ、 １２・・・圧接ローラ部材、 １３・・・ばね収納部材、 １３Ａ・・・ばね、 １４・・・圧接ローラ、 ２１・・・エンコーダ、 ２２．２２Ａ、２２Ｂ・・・ピニオンギヤ、２３・・・
ラックギヤ、 ２７・・・遊び孔、 ３０・・・ばね、 ３１・・・問滑部材、 ５０・・・狭梁部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固定台上に敷設されたガイドレール上を移動自在な移動
   台と、 前記固定台に両端部が固定され、前記ガイドレールと平
   行して空間に配設されたガイドバーと、 当ガイドバーの側面に圧接し、前記移動台に設けた駆動
   源によって駆動され、前記移動台を移動させる駆動ロー
   ラと、 前記ガイドバーを前記駆動ローラとの間に狭持し、当該
   駆動ローラに前記ガイドバーへの圧接力を発生させる圧
   接ローラとを有し、 前記ガイドバーの両端部近傍に当該ガイドバーの水平方
   向の撓み及び梁中立軸の周りのねじれを許容するための
   断面縮小部を設けたことを特徴とする移動機構。