JPH03213234A

JPH03213234A - 多重型２次元運動機構

Info

Publication number: JPH03213234A
Application number: JP2005692A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanagisawa; 健柳沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1990-01-12
Publication date: 1991-09-18
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0811337B2

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）本発明は複数の２次元運動機構を多重に配してなる多重
型２次元運動機構に関する。

（背景技術）移動体を平面内の任意の位置へ移動させる２次元運動機
横としては、米国特許筒４．７２９．５３６号公報や特
開昭６３−１９１５３３号公報に開示される技術が有る
。

また、本発明者も特願昭６３−１３４２０９号として同
種の２次元運動機構を出願している。何れの２次元運動
機構においても移動体へツーリング用の工具、ロボット
ヘッド、又はワーク等を取付け、移動体を２次元運動さ
せることにより加工又は被加工位置等を変化させる装置
である。移動体の移動はコンピュータによって制御され
る。

しかしながら、例えば第３図及び第４図に示すような軌
跡を描くよう移動体を移動させるとなると、制御を行う
コンピュータプログラムが非常に複雑なものとなり、大
容量のコンピュータが必要となり、装置全体のコスト高
を招くという経済的な課題が有る。

従って、本発明は複雑な動作であっても制御を行うコン
ビエータのプログラミングを容易ならしめることが可能
な多重型２次元運動機構を提供することを目的とする。

（発明が解決しようとする課題）上記課題を解決するため本発明は次の構成を備える。

すなわち、移動体を平面内において任意の位置へ移動さ
せる内側２次元運動機構と、該内側２次元運動機構が取
付けられた他の移動体を平面内において任意の位置へ移
動させる外側２次元運動機構とを具備することを特徴と
する。

（作用）作用について説明する。

内側２次元運動機構の移動体と、その内側２次元運動機
構が取付けられた外側２次元運動機構の他の移動体との
動きを合成することにより、結果的に内側２次元運動機
構の移動体の動きをより複雑なものとすることができる
。従って、内側２次元運動機構の移動体へ取付けられた
工具、ロボットヘッド、ワーク等を複雑に移動させるこ
とが容易に行なえる。

（実施例）以下、本発明の好適な実施例について添付図面と共に詳
述する。第１図には本実施例の多重型２次元運動機構の
（ａ）平面図、（ｂ）部分破断正面図を示す。

同図において、ｌＯは内側２次元運動機構であり、移動
体であるスライダ１２が矩形平面１４内の任意の位置へ
移動可能になっている。このスライダ１２の移動はコン
ピュータ（不図示）によって制御されるモータ１６．１
８の回転による。第２図に内側２次元運動機構の内部構
造を示す。

第２図において、２０はフレームであり、中央が抜かれ
た矩形枠である。

２２．２４はＸ軸ボールネジであり、互いに平行に同一
面内に配設されている。Ｘ軸ボールネジ２２はＸ軸駆動
手段であるモータ１６により直接駆動され回転するよう
になっている。Ｘ軸ボールネジ２４へは凸歯笠歯車２６
．２８及び伝達軸３０等からなる第１の伝達機構を介し
てモータ１６の回転力が伝達される。なおモータ１６は
ギア機構３２を介して歯車軸３４へ連結され、Ｘ軸ボー
ルネジ２２の上方に配設されている（第１図参照）。

３６．３８はカブラである。Ｘ軸ボールネジ２２．２４
の先端部（図面上、左端部）は適宜な支持フレーム４０
・・・に枢支されている。

４２．４４はＹ軸ボールネジであり、互いに平行、同一
面内、かつ前記Ｘ軸ボールネジ２２．２４とも路間−面
内で直交するよう配設されている。

Ｙ軸ボールネジ４２はＹ軸駆動手段であるモータ１８に
より直接駆動され回転するようになっている。Ｙ軸ボー
ルネジ４４へは凸歯笠歯車４６．４８及び伝達軸５０か
らなる第２の伝達機構を介してモータ１８の回転力が伝
達される。なお、モータ１８はギア機構５２を介して歯
車軸５４へ連結され、Ｙ軸ボールネジ４２上方に配設さ
れている（第１図参照）、前述のモータ１６と、モータ
１８が共にギア機構３２．５２を介することによりフレ
ーム２０の側方へ突出しないようになっている。これは
、後述する外側２次元運動機構の移動体とモータ１６．
１８との干渉を防止するためである。

５６．５８はカプラである。また、Ｙ軸ボールネジ４２
．４４の先端部（図面上、下端部）も適宜な支持フレー
ム６０・・・に枢支されている。

６２．６４はＸ軸駆動体であり、それぞれＸ軸ボールネ
ジ２２．２４へ螺合され、また、後述するＸ軸ロッドに
より回動が阻止されているのでＸ軸ボールネジ２２．２
４が同一方向へ回転することによりＸ軸方向へ同時に移
動可能になっている。

６６．６８はＹ軸駆動体であり、それぞれＹ軸ボールネ
ジ４２．４４へ螺合され、また、後述するＹ軸ロッドに
より回動が阻止されているのでＹ軸ボールネジ４２．４
４が同一方向へ回転することによりＹ軸方向へ同時に移
動可能になっている。

７０はＸ軸ロッドであり、Ｙ軸に平行に配され、移動体
であるスライダ１２へ貫挿され、両端はそれぞれＸ軸駆
動体６２．６４へ固定されている。

これによりスライダ１２は、Ｘ軸ロッド７０によって回
動が阻止されたＸ軸駆動体６２．６４のＸ軸方向の移動
に伴いＸ軸方向へ移動する。

７２はＹ軸ロッドであり、Ｘ軸に平行に配され、移動体
であるスライダ１２へ貫挿され、両端はそれぞれＹ軸駆
動体６６．６８へ固定されている。

従ってＹ軸ロッド７２はＸ軸ロッド７０とスライダ１２
内部で直交する。スライダ１２は、Ｙ軸ロッド７２によ
って回動が阻止されたＹ軸駆動体６６．６８のＹ軸方向
の移動に伴いＹ軸方向へも移動する。このＸ軸方向及び
Ｙ軸方向への移動の組み合わせによりスライダ１２は矩
形平面１４内の任意の位置に移動が可能となる。なお、
Ｘ軸ロンドア０およびＹ軸ロッド７２は適宜な剛性と弾
力性を有する金属ロッドを用いるとよい。

７４・・・はフレーム２０の各コーナーに設けられたギ
アボックスであり（第１図参照）、前記面歯笠歯車２６
．２８．４６．４８等を収容している（第１図参照）。

続いて、第１図に戻り説明する。

７６は外側２次元運動機構であり、矩形平面７８内の任
意の位置へ移動可能な他の移動体であるスライダ８０に
前記内側２次元連動機構１０が取付けられている。スラ
イダ８０は中央がくり抜かれた矩形枠状に形成され、そ
のくり抜かれた空間内に内側２次元運動機横１０がボル
ト締等、適宜な手段で固定されている。スライダ８０も
矩形平面７８内の移動はコンピュータ（不図示）によっ
て制御されるモータ８２．８４の回転による。外側２次
元運動機構７６の構造は、スライダ８０内に内側２次元
運動機構１０が取付けられていること、Ｘ軸ロッド８６
．８８が２本設けられていること、Ｙ軸ロッド９０．９
２が２本設けられていること、及びＸ軸ボールネジを回
転させるモータ８２とＹ軸ボールネジを回転させるモー
タ８４がギアボックス９４の側面から突出して設けられ
ていることを除けば内側２次元運動機構ＩＯと全く同一
の構成になっている。

なお、スライダ８０の内側に内側２次元運動機構１０を
配設しているが、内側２次元運動機構１０のスライダ１
２の移動する面１４と外側２次元運動機構７６のスライ
ダ８０の移動する面７８は高さが一致するようになって
いるが、必ずしも一致させなくてもよい、また、外側２
次元運動機構７６のスライダ８０の上面及び／又は下面
に内側２次元運動機構１０を設けてもよく、その際、使
用態様によってはスライダ８０は枠状でなくてもよい。

上記のように構成された多重型２次元運動機構（上記実
施例では２重型である）において、例えばスライダ１２
に工具９６を取付け、工具９６に第３図のような軌跡の
運動をさせる場合、コンピュータ（不図示）のプログラ
ムは、スライダ１２を第５図（ａ）の如く移動させ、ス
ライダ８０を同図（ｂ）の如く移動させると、工具９６
の動きは両スライダ１２．８０の動きの合成となり、第
３図の軌跡を描くことが可能となる。同様に、工具９６
に第４図のような軌跡の運動をさせる場合は、スライダ
１２を第６図（ａ）の如く、スライダ８０を同図（ロ）
の如く動かせばよい、このように、スライダ１２と８０
の個々の動きは単純な動きなので、制御するコンピュー
タのプログラムも簡単なもので済む。

次に応用例について述べる。

外側２次元運動機構７６のボールネジのピッチを太き（
設定し、内側２次元運動機１ｎｔｏのボールネジのピッ
チを小さく設定する。これにより、先ず外側２次元運動
機構７６によりスライダ８０を高速で移動させ、続いて
内側２次元運動機構１０によりスライダ１２を低速であ
るが精密に移動させることができる。この結果、工具９
６等を高速かつ精密に移動させることができる。また、
大きな移動は高速で、移動後の作業は精密な動きで行わ
せることができる。なお、スライダ１２．８０の駆動は
ボールネジに限られず、タイミングベルトをモータで駆
動するようにしてもよい。タイミングベルトで駆動する
場合であってもタイミングベルトのピッチを変えること
により同様の効果を得られる。

さらに、別の応用例として、第１図〜第２図の実施例の
スライダ１２を、スライダ８０に対して斜めに設けるこ
ともできる。即ち、内側２次元運動機構１０のＸ軸ロン
ドア０及びＹ軸ロッド７２を、外側２次元運動機構７６
のＸ軸ロッド８６．８８及びＹ軸ロッド９０．９２に対
して平面的に傾斜して設けてもよい。

以上、本発明の好適な実施例について種々述べて来たが
、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、例え
ば、外側２次元運動機構は実施例の形式の他、米国特許
第４，７２９．５３６号公報に開示される、Ｙ軸方向の
駆動機構がＸ軸方向の駆動機構上に載置された形式のも
のでもよい、また、使用態様により２次元運動機構の形
式や移動体の形状を適宜選択することができる、さらに
は２次元運動機構を３重以上に設けてもよい等、発明の
精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもち
ろんである。

（発明の効果）本発明に係る多重型２次元運動機構を用いると、内側２
次元運動機構の移動体と、外側２次元連動機構の移動体
の移動軌跡を合成することができる。

つまり、内側２次元運動機構の移動体の移動軌跡は両移
動体の合成軌跡となる。従って、内側２次元運動機構の
移動体にさせたい移動軌跡が複雑なものであっても、内
側２次元運動機構の移動体と外側２次元運動機構の移動
体との動きに分解できるので、分解された移動軌跡は単
純化できる。その結果、各移動体の移動をコントロール
するコンピュータの制御用プログラムは簡単化できるの
で、コンピュータの容量の小型化、並びにプログラム開
発の手間と費用を削減し得る。また、内側２次元運動機
構の移動体は外側２次元運動機構の移動体より質量が小
さいので、内側２次元運動機構の移動体を旋回させても
イナーシ中が小さく、振動の発生も抑えることができる
という効果が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多重型２次元運動機構の実施例を
示した（ａ）平面図、（ロ）部分破断正面図、第２図は
その内側２次元運動機構の構造を示した平面図、第３図
及び第４図は移動体の移動パターンを示した図、第５図
及び第６図は第３図及び第４図の移動パターンを２つに
分解した場合のパターンを示した図。１０・・・内側２次元運動機構、１２・・・スライダ、　　１４・・・矩形平面、７６・
・・外側２次元運動機構、７８・・・矩形平面、　８０・・・スライダ。第図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】１、移動体を平面内において任意の位置へ移動させる内
側２次元運動機構と、該内側２次元運動機構が取付けられた他の移動体を平面
内において任意の位置へ移動させる外側２次元運動機構
とを具備することを特徴とする多重型２次元運動機構。