JPH0392276A - 直線駆動装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は駆動及び従動の両プーリ間に掛け渡されたベル
トにより被駆動体を直線移動させる構成の直線駆動装置
に関する。

（従来の技術） 例えば産業用ロボットにおいては、直交座標形ロボット
に代表されるように、直線移動する関節を備えたものが
数多く存在する。

この直線駆動装置としては、モータの回転を被駆動体の
直線運動に変換する手段として、ボールねじ、ラック・
ピニオン、歯付ベルトなどを使用したものがほとんどで
あり、一部リニアモータが使用されている。

このうち、リニアモータは、位置決め精度が高いなど多
くの利点があるが、現状ではコストが高く、推力が不十
分であるなどの理由で限定された用途にしか使用されて
いない。

一方、ボールねじは、高い位置決め精度が得られるなど
の理由で最も広く使用されているが、コストが高く、高
速動作時の騒音が大きいという欠点がある。また、ラッ
ク●ピニオンは、比較的高い位置決め精度が得られるが
、ボールねじに比べてパックラッシュの除去が困難で、
コストも高い。

タイミングベルトは、コストが低く高速動作時における
騒音も低いが、伸びなどを生じて位置決め精度が悪くな
るという欠点がある。

（発明が解決しようとする課題） 近年産業用ロボットに対しては、高速度化、高精度化及
び低コスト化が一層求められており、直線駆動装置とし
て、ボールねじとタイミングベルトの長所を兼ね備えた
もの、すなわち低騒音の高速動作が可能で、位置決め精
度が高く、しかも低コストなものが望まれている。

そこで、本発明の目的は、低騒音の高速動作が可能で、
位置決め精度が高く、シかも低コストの直線駆動装置を
提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の直線駆動装置は、モータにより回転される駆動
プーリ及び従動プーリを設け、これら駆動プーリ及び従
動プーリ間に弾性係数の大なる弾性材により形成された
平ベルトを掛け渡し、この平ベルトに固定され当該平ベ
ルトの移動に伴って直線移動される被駆動体を設けたも
のである。

この場合、小形化のために、モータの回転を減速して駆
動プーリに伝達する減速装置を駆動プーリ内に設けるよ
うにしても良い。

また、従動プーリの回転速度及び回転位置を検出する検
出装置を設け、この検出装置の出力信号により被駆動体
の速度及び位置を検知する構成とすることが好ましい。

（作用） 駆動プーリがモータにより回転されると、平ベルトが走
行し、この平ベルトの走行により被駆動体が直線移動す
る。この場合、駆動プーリから平ベルトへの駆動トルク
の伝達は、摩擦により行われる。このため、平ベルトは
その駆動トルクに見合った適切な張力が与えられている
が、その張力が大きくても、弾性係数の大なる平ベルト
の伸びは小さく、位置決め精度に優れる。

また、減速装置を駆動プーリ内に設けた場合には、駆動
プーリ、減速装置及びモータを同軸上に並べて配置する
ものに比べてモータの突出長さを短くでき、小形化を図
ることができる。

さらに、過負荷により平ベルトが駆動プーリに対してス
リップを生じても、従動プーリに対してはスリップする
おそれがないので、従動プーリの回転速度及び回転位置
を検出することにより、被駆動体の移動速度及び位置を
正確に検知でき、被駆動体に対する位置決め精度に優れ
る。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１実施例を第１図及び第２図により説
明する。ベース１の長手方向両側には、それぞれ２個１
組のハウジング２．３及び４．５が設けられていて、一
方側のハウジング２，３及び他方側のハウジング４．５
にそれぞれ駆動プーリ６及び従動プーリ７が軸受８を介
して回転可能に支持されている。そして、駆動プーリ６
側の！＼ウジング３上にはモータ９及び減速装置１０が
上下二段にして取付けられ、モータ９の回転が減速装置
１０により減速されて駆動ブー９６に伝達されるよう構
成されている。また、モータ９上には当該モータ９の回
転速度及び回転角度を検出するための例えばタコジェネ
レー夕やロータリエンコーダからなる検出装置１１が取
付けられており、この検出装置１１の出力信号は図示し
ない制御装置に入力されるようになっている。そして、
制御装置は、検出装置１１からの人力信号に基づいてモ
ータ９の回転速度及び回転量を制御することによって、
後述するスライダ１２の移動速度及び停止位置の制御を
行う。

さて、前記両プーリ６及び７間には平ベルト１３が掛け
渡されており、この平ベルト１３の両端部は、ベース１
に設けられたレール１４にスライド可能に支持された被
駆動体たるスライダ１２に連結固定されている。従って
、駆動プーリ６がモータ９により正方向或いは逆方向に
回転されると、平ベルト１３ひいてはスライダ１２が矢
印Ａ方向或いはこれとは反対方向に移動する。

上記平ベルトｌ３は、弾性係数が大きく、且つ対恒性の
ある弾性材例えばステンレスなどの厚さコンマ数ミリ程
度の帯鋼からなる。この平ベルト１３への駆動プーリ６
のトルク伝達は摩擦によって行われることを考慮し、摩
擦係数を高めるために、駆動プーリ６の外周面に例えば
タングステンカーバイドなどの薄膜が溶射によって形成
され、また平ベルト１３には駆動トルクに見合った張力
が付与されている。

上記構成において、モータ９が起動すると、その回転が
減速装置１０により減速されて駆動プーリ６に伝達され
、この駆動プーリ６の回転に伴う平ベルト１３の移動に
よってスライダ１２が直線移動する。このスライダ１２
の移動速度及び停止位置の制御は、図示しない制御装置
が、検出装置１１からの信号に基づいてモータ９の回転
速度及び回転角を制御することにより行われる。

このように本実施例によれば、平ベルト１３としてステ
ンレスなどの弾性係数の大きい、従って大きな張力が加
わっても伸びの小さい鋼製としたので、スライダ１２を
高加速度で加速して高速移動させ且つ高減速度で減速し
て停止させても、平ベルト１３が伸びたリせず、しかも
経年的な伸びも小さい。その上、ボールねじとは異なり
高速動作時の騒音が小さく、またラック・ピニオンとは
異なり、パックラッシュがない。この結果、スライダ１
２を低騒音にて高速動作させ得ると共に、位置決め精度
に優れ、しかもボールねじやラック・ピニオンなどとは
異なり、コスト的にも低くなる。

次に本発明の第２実施例を第３図を参照して説明する。

この実施例では、減速装置を駆動プーリ内に配設したこ
とを特徴としており、他は前記第１実施例と同一である
ので、第３図には第１図と同一部分に同一符号を付して
異なる部分のみ説明する。すなわち、減速装置１５の外
ケース１６は駆動プーリ１７内に配設されて当該駆動プ
ーリ１７に嵌着されている。そして、減速装置１５の入
力軸１８はモータ９の回転軸１９に連結され、出力軸２
０はベース１に固定されている。従って、モータ９によ
り入力軸１８が回転駆動されると、出力軸２０がベース
１に固定されているため、外ケース１６が減速されて駆
動プーリ１７と一体的に回転し、この結果、モータ９の
回転が減速装置１５により減速されて駆動プーリ１７に
伝達されることとなる。

このように構成すれば、減速装置１５の軸方向長さ分だ
けベース１からのモータ９及び検出装置１１の突出量を
少なくでき、全体的に小形になる。

第４図は本発明の第３実施例を示すもので、この第３実
施例では、モータ２１を駆動プーリ２２内に配設したこ
とを特徴としており、他は前記第１実施例と同一である
ので、第４図には第１図と同一部分に同一符号を付して
異なる部分についてのみ述べる。すなわち、モータ２１
は、低速高トルクのアウターロータ形として構或されて
いる。

そして、固定子２３がベース１に取付けられ、駆動プー
リ２２は回転子として構成されて、当該駆動プーリ２２
が固定子２３を包囲するようにして軸受８に支持されて
いる。

このようにモータ２１を低速高トルクのアウターロータ
形のものとして構成すれば、減速装置が不要で且つ駆動
プーリ２２内に配設することができる。このため、第１
実施例の駆動プーリ６、減速装置１０及びモータ９を軸
方向に並べて配置するものに比べ、ベース１からの突出
長さを小さくできる。

第５図は本発明の第４実施例を示すもので、この第５図
に第１図と同一部分には同一符号を付して異なる部分の
み説明する。この第４実施例は、検出装置１１を従動プ
ーリ７側のハウジング５上に取付け、この検出装置１１
により従動プーリ７の回転速度及び回転位置を検出する
構成としたものである。この構成によれば、検出装置１
１によりスライダ１２の移動速度及び位置検知を正確に
行うことができる。

すなわち、第１実施例では、検出装置１１により駆動プ
ーリ６の回．転速度及び回転位置を検出している。この
ものでは、スライダ１２に過負荷が作用した場合、駆動
プーリ６と平ベルと１３との間でスリップを生ずると、
検出装置１１からの信号により制御装置が検知するスラ
イダ１２の速度及び位置と、実際のスライダ１２の速度
及び位置との間にずれを生ずる。このようになった場合
には、スライダ１２の動作制御をすることができなくな
るから、作業を中断し、原点復帰動作を行い、基準とな
る原点位置を再認識させる必要がある。

一方、従動ブーリ７は平ペルトｌ３により回転されるも
のであるから、スライダ１２に過負荷が作用しても、従
動プーリ７と平ペルト１３との間にスリップが生ずるこ
とはない。本実施例では、検出装置１１により従動プー
リ７の回転速度及び回転位置を検出しているので、駆動
プーリ６と平ベルト１３との間にスリップを生じても、
検出装置１１によりスライダ１２の移動速度及び位置を
正確に検知でき、原点復帰動作を行う必要がない。

上記第５図の第４実施例では、検出装置１１をハウジン
グ４上に取付けたが、第６図に示す本発明の第５実施例
のように、従動プーリ７の軸受８を取付けるハウジング
２４を筒状に形成してこのハウジング２４内に検出装置
１１を配設するようにしても良い。このようにすれば、
検出装置１１がベース１から突出せず、全体の小形化を
図ることができる。

ちなみに、以上の第１ないし第４の各実施例のように構
成した直線駆動装置により直交座標形のロボットを構成
するには、第７図に示す第６実施例のように一の直線駆
動装置のスライダ１２に他の一つの直線駆動装置のベー
ス１を固定して構成するものである。

なお、平ベルト１３としては、帯鋼に限らず、弾性係数
の大きな材料から形成すれば良いものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、以下のような優れ
た効果を得ることができる。

請求項１記載の直線駆動装置では、駆動プーリの回転を
スライダの直線移動に変換するためのベルトを、弾性係
数の大なる弾性材で形成した平ベルトにより構成したの
で、低騒音での高速動作が可能で、しかも位置決め精度
に優れ、低コストである。

請求項２記載の直線駆動装置では、駆動ブーリ内にモー
タの回転を減速して駆動プーリに伝達する減速装置を設
けたので、駆動ブーリ、減速装置及びモータを軸方向に
並列に配置する場合に比べてモータの突出量が小さくな
り、小形化を図ることができる。

請求項３記載の直線駆動装置では、検出装置により従動
プーリの回転速度及び回転位置を検出することにより、
被駆動体の移動速度及び位置を検知するようにしたので
、被駆動体に過負荷が作用して平ベルトと駆動プーリと
の間にスリップを生じても、被駆動体の移動速度及び位
置を正確に検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す縦断側面
図及び横断平面図、第３図は本発明の第２実施例を示す
部分縦断側面図、第４図は本発明の第３実施例を示す第
１図相当図、第５図は本発明の第４実施例を示す横断平
面図、第６図は本発明の第５実施例を示す部分横断平面
図、第７図は直交座標形ロボットとして構威した場合の
斜視図である。 図中、１はベース、６は駆勤ブーリ、７は従動プーリ、
９はモータ、１０は減速装置、１１は検出装置、１２は
スライダ（被駆動体）、１３は平ベルト、１５は減速装
置、１６は外ケース、１７は駆動ブーリ、２１はモータ
、２２は駆動ブーリである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータにより回転される駆動プーリ及び従動プーリ
   と、弾性係数の大なる弾性材により形成され前記駆動プ
   ーリ及び従動プーリ間に掛け渡された平ベルトと、この
   平ベルトに固定され当該平ベルトの移動に伴って直線移
   動される被駆動体とを具備してなる直線駆動装置。 ２、駆動プーリ内にモータの回転を減速して駆動プーリ
   に伝達する減速装置が設けられていることを特徴とする
   請求項１記載の直線駆動装置。 ３、従動プーリの回転速度及び回転位置を検出する検出
   装置を設け、この検出装置の出力信号により被駆動体の
   速度及び位置を検知する構成であることを特徴とする請
   求項１又は２記載の直線駆動装置。