JPH04176585A - 産業用ロボットのボール・ねじ軸の冷却装置 - Google Patents

産業用ロボットのボール・ねじ軸の冷却装置

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JPH04176585A
JPH04176585A JP2300983A JP30098390A JPH04176585A JP H04176585 A JPH04176585 A JP H04176585A JP 2300983 A JP2300983 A JP 2300983A JP 30098390 A JP30098390 A JP 30098390A JP H04176585 A JPH04176585 A JP H04176585A
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信利 鳥居
Akihiro Terada
彰弘 寺田
Yasuo Sasaki
康夫 佐々木
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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〕 本発明は産業用ロボットのボール・ねじ軸の冷却装置に
関し、特に、ボール・ねじ軸のねじ作用部の表面に冷却
媒体を流動させて奪熱効果を向上させたボール・ねじ軸
の冷却装置に関する。
〔従来技術〕
従来から伸縮アームを有した円筒座標形産業用ロボット
における伸縮アームの伸縮方向の移動やロボットアーム
を上下に変位させる場合には回転駆動源のモータとロボ
ットアームとの間に回転−直動変換用のボール・ねじ軸
か設けられている。
また、リンク駆動形の揺動アームを有した多関節腕形産
業用ロボットにおいても、ボール・ねじ軸に噛合したボ
ールネジナツトの直線変位に応じてリンクを枢動させ、
以てロボットアームを関節軸の回りに回転変位させる構
造が用いられている。
このように、ボール・ねじ機構を回転−直動変換による
伝動機構として用いた産業用ロボットにおいては、駆動
モータに結合したボール・ねじ軸とロボットアーム等の
可動部に結合したポールネジナツトとのねじ作用による
回転−直動変換の精度が可動部の動作精度に直接的に影
響し、故に、ロボットの作用精度、即ち、ロボットアー
ムの先端に手首を介して結合される種々のエンドエフェ
クタの作用精度の高低にも直接的に影響が及ぶ。
二のために、ボール・ねじ軸は精密加工により高加工精
度に維持されているが、ボール・ねじ軸の使用中に熱影
響でボール・ねじ軸向体が伸縮することにより、ボール
ネジナツト側に生ずる変位精度を劣化させ、ロボット動
作精度を劣化させる問題については、充分な対策か取ら
れていなかった。
このような状況から、ボール・ねじ軸の冷却を図ってボ
ール・ねじ軸向体の伸縮を抑制するようにした提案、つ
まり、ボール・ねじ軸を中空軸体で形成しすると共にそ
の中空軸体の内部空間を冷却空気が流動するようにして
、ロボット作用中にボール・ねじ軸とポールネジナツト
のねじ作用により生じた発生熱を奪取するようにした提
案が既に本出願人により提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
然しなから、上述した提案に係るボール・ねじ軸の冷却
では、中空軸体構造のボール・ねじ軸を用いる条件があ
るために、中空通路の表面積は必ずしも充分に大きくな
(、従って流動エアーによる奪熱効率が充分でなく、冷
却効率か低いきらいかある。また、ボール・ねじ軸か中
空軸体から成るため、軸径の小さいボール・ねじ軸には
適用し難い。更に、中空軸体から成るボール・ねじ軸は
ロボット機体の要素として比較的コスト高になる等の諸
問題があるため、なお、改良が要請されている。
依って、本発明は、このような事情に鑑みて、ボール・
ねじ軸の外表面、特に、ポールネジナツトとの駆動モー
タとの間で最もねじ動作頻度の高い領域を冷却媒体が流
動して充分に奪熱効果を得ることができるようにした産
業用ロボットのボール・ねじ軸の冷却装置を提供せんと
するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、中実構造の軸体から成るボール・ねじ軸の駆
動モータとの結合端から、−旦は軸内部の冷媒通路に冷
却媒体のエアーを流入させ、その冷媒通路の出口をボー
ル・ねじ軸のねじ条が設けられた外周部の末端域に開口
させ、その冷媒通路出口から排出された冷却エアーをね
し条の表面に沿って流動させ、ポールネジナツトとのね
じ保合部表面から奪熱を図るものである。
すなわち、本発明によれば、産業用ロボットの可動部と
駆動モータとの間に設けられる回転−直動変換用ボール
・ねじ軸を冷却する装置において、上記ボール・ねじ軸
を中実部材として加工製造し、 上記ボール・ねじ軸の上記駆動モータと結合される軸端
側には軸方向に穿設された所定長さの冷媒通路を設ける
と共に該冷媒通路の最下端を密封性のエアー溜室を存し
た中空ブラケット内で上記冷媒通路に連通ずるエアー導
孔を有した回転伝動用継手を介して上記駆動モータに結
合し、上記ボール・ねじ軸の上記冷媒通路の最内端には
該軸表面に向けてラジアル方向に穿設したエアー排出孔
を設け、 上記ボール・ねじ軸のねじ部の外周囲を囲繞して該ボー
ル・ねじ軸外周との間に上記エアー排出孔と連通したエ
アー通路を形成するねじカバーを設け、 上記エアー導孔、上記冷媒通路、上記エアー排出孔及び
上記エアー通路から成る冷却媒体通路を上記中空ブラケ
ットに結合した冷却エアー供給管へ連通させた産業用ロ
ボットのボール・ねじ軸の冷却装置を提供するものであ
る。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更
に、詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る産業用ロボットのボール・ねじ軸
の冷却装置の構成を示す要部の断面図、第2図は回転伝
動継手の構成を例示する分解、斜視図、第3図は、本発
明か適用される円筒座裸形産業用ロボットの外部の構成
を示す側面図である。
先ず、第3図を参照すると、産業用ロボットが図示され
、このロボットは、本発明によるボール・ねじ軸の冷却
装置が適用可能な円筒座標形ロボットとして形成されて
いる。同ロボットは設置面に固定されるロボットベース
1、このベース1の上部に搭載された矢印θの旋回か可
能な旋回胴2、同旋回胴2の上端に設けられて矢印Wの
揺動旋回が可能なリンク3、同リンク3の取付部3aに
取付けられ、先端に手首を有したロボットアーム4、旋
回胴2の下方の側面部に保持ブラケット5を介して枢着
されたモータブラケット6、同モータブラケット6の下
部に保持された駆動モータMvに直結又は減速機を介し
て結合され、上記モータブラケット6の上方に伸びたボ
ール・ねじ軸7、同ボール・ねじ軸7に螺合し、リンク
3の後端に枢着されたホールネジナツト8等を具備して
構成されている。上記ボール・ねじ軸7とホールネジナ
ツト8とから成るボール・ねじ機構は駆動モータM1に
よって作動されると、リンク3を旋回駆動し、その結果
、ロボットアーム4の揺動旋回が生起される構成を有し
ている。ここで、ボール・ねじ軸7に適正な冷却が行わ
れると、ロボット作動時にボールネジナツト8とのねじ
係合時における奪熱が行われ、ボール・ねじ軸7の熱影
響による伸縮に起因したロボットアーム4の揺動旋回精
度の劣化を阻止することができるのである。
従って、本発明は、このような円筒座標形ロボットを始
めとする種々の産業用ロボットのボール・ねじ軸に適用
可能な冷却装置を提供するものである。
さて、第1図を参照すると、上述した円筒座標形ロボッ
トに適用可能なボール・ねじ軸の冷却装置の一実施例が
示されている。同第1図においてボール・ねじ軸27は
ねじ条27aが外表面に形成された内部に空間のない中
実軸体として予め加工製造されている。このボール・ね
じ軸27の下方部の非ねじ部分は、モータブラケット2
6の上部に軸受箱36に装着された回転軸受31に回転
可能に軸承されて軸継手32を介して駆動モータMに結
合されているが、このボール・ねじ軸下方部の非ねじ部
分の長さ領域には軸中心部に軸方向に穿設された通路3
3を備え、この通路33の上端には軸中心に対してラジ
アル方向に穿設した1ないし1対のラジアル貫通路34
を備えている。
更に、上記の軸継手32は、第2図に示すようにオルダ
ム継手として形成され、駆動モータMの出力軸端に楔着
される下部継手要素35a、中間継手要素35b、ボー
ル・ねじ軸27の最下端に楔着される上部継手要素35
cを具備してなり、下部継手要素35aの溝36aに中
間継手要素35bの鍔36bが噛み合い、また中間継手
要素35bの鍔36cか上部継手要素35cの溝36d
に噛み合うことにより、駆動モータMからボール・ねじ
軸27へ回転伝達が行われるように形成されており、し
かも、上部継手要素35cには横孔37aとボール・ね
じ軸27の最下端か嵌入する軸孔37bとか形成され、
横孔37aと軸孔37bとは連通している。このように
形成された軸継手32はモータブラケット26の冷媒室
26a内部に開口し、従って、モータブラケット26の
外部から管継手を26bを通過して上記冷媒室26a内
部に供給、導入された冷媒、例えば、冷却エアーは継手
32の上部継手要素35cの横穴37aから流入し、軸
孔37bを通過してボール・ねじ軸27の下端より通路
33内に流動する。そして、ホール・ねじ軸27の上記
通路33を通過した冷媒は、その後ラジアル貫通路42
を通って軸外に排出される。
他方、ボール・ねじ軸27のねじ条部分はす・yトホル
ダ29によって保持されたボールネジナ・ソト28に係
合している。従って、ボール・ねじ軸27が駆動モータ
Mによって回転駆動されると、同軸27は回転のみを行
うから、ボールネジナ・ント28がナツトホルダ29と
一体となってねじ軸線に沿って上下動をおこなう。こう
して、ホールネジナツト28の上下動に従って、該ボー
ルネジナツト28に結合されたロボット可動部、即ち、
ロボットアームか揺動旋回をおこなうのである。
ここで、ボール・ねじ軸27のねし条部分の周囲には入
子式に伸縮する多数の筒体から成るねじカバー40が最
上端筒体をナツトホルダ29の下端に固定されて設けら
れている。 従って、ボール・ねじ軸27のねし条部分
の周囲はねしカバー40によって被覆された箇条空間4
1に形成され、同筒状空間41はナツトホルダ29の下
端に形成されたラジアル孔42を介して外気に連通して
いる。
依って、前述のようにしてボール・ねじ軸27のラジア
ル貫通路34から排出された冷媒のエアーは、円筒状空
間41内てボール・ねじ軸27の外表面のねじ状部分の
表面から奪熱を行いなから流動し、ナツトホルダ29の
ラジアル孔42から外気中へ出る。つまり、第1図中に
矢印A、て示す冷却エアー流か形成されるのである。な
お、この冷却エアーの漏れを防止すへく、モータブラケ
ット26は所要部に封止部材、即ちOリング38が装着
されている。また、第1図中で、39aは回転軸受31
の押え環、39bは押えナツトである。
以上の構成、作用の説明から明らかなように、本発明に
よれば、ボール・ねじ軸27に形成された軸方向通路3
3、ラジアル孔42を軸継手32の横孔37a1軸孔3
7bを介して冷却エアーが供給されたモータブラケット
26の冷媒室26aに直結して冷媒通路を形成し、ラジ
アル孔42から排出した冷却エアーがねじ状部27a、
つまりポールネジナツト28との係合によりねし動作を
行う表面部分と直接、接触して奪熱、冷却するので、奪
熱面積かねじ状部表面の大きな面積に相当し、奪熱効果
が一段と向上する。故に、ボール・ねじ軸27の熱影響
による伸縮変位か効果的に抑止できるのである。
〔発明の効果〕
本発明は上述した実施例を介して理解できるように、産
業用ロボットにおいて、中実構造の軸体から成るボール
・ねじ軸の駆動モータとの結合端から、−旦は軸内部の
冷媒通路に冷却媒体のエアーを流入させ、その冷媒通路
の出口をボール・ねじ軸のねじ条が設けられた外周部の
末端域に開口させ、その冷媒通路出口から排出された冷
却エアーをねじ条の表面に沿って流動させ、ポールネジ
ナツトとのねじ保合部表面から奪熱を図るものであるか
ら、奪熱表面積も大きくなり、ボール・ねじ軸に対する
冷却効果を著しく向上させることができるのである。特
に、ボール・ねじ機構の作用精度に影響するポールネジ
ナツトとの係合部分と駆動モータとの結合領域を直接、
かつ集中的に冷却していることから、ボール・ねじ機構
の精度維持を図る上で著しい効果を有するのである。
しかも、上記のようにボール・ねじ軸は内部中空の軸体
でなく、中実軸体構造を有し、要部にのみ冷却用の通路
を形成しているから、比較的小径のボール・ねじ軸の場
合にも本発明の冷却装置を適用できる有利を備えている
。また、中実軸体素材からなるボール・ねじ軸であるこ
とから、比較的ボール・ねじ軸自体のコスト低減も果た
すことかできる有利を備えている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る産業用ロボットのボール・ねじ軸
の冷却装置の構成を示す要部の断面図、第2図は回転伝
動継手の構成を例示する分解、斜視図、第3図は、本発
明が適用される円筒座操影産業用ロボットの外路の構成
を示す側面図。 26・・・モータブラケット、26a・・・冷媒室、2
7・・・ポール・ねし軸、28・・・ボールネジナツト
、32・・・軸継手、33・・・通路、37a・・・横
孔、37b・・・軸孔、40・・・ねじカバー、41・
・・円筒状空間、42・・・ラジアル孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、産業用ロボットの可動部と駆動モータとの間に設け
    られる回転−直動変換用ボール・ねじ軸を冷却する装置
    において、 前記ボール・ねじ軸を中実部材として加工製造し、 前記ボール・ねじ軸の前記駆動モータと結合される軸端
    側には軸方向に穿設された所定長さの冷媒通路を設ける
    と共に該冷媒通路の最下端を密封性のエアー溜室を有し
    た中空ブラケット内で前記冷媒通路に連通するエアー導
    孔を有した回転伝動用継手を介して前記駆動モータに結
    合し、 前記ボール・ねじ軸の前記冷媒通路の最内端には該軸表
    面に向けてラジアル方向に穿設したエアー排出孔を設け
    、 前記ボール・ねじ軸のねじ部の外周囲を囲繞して該ボー
    ル・ねじ軸外周との間に前記エアー排出孔と連通したエ
    アー通路を形成するねじカバーを設け、 前記エアー導孔、前記冷媒通路、前記エアー排出孔及び
    前記エアー通路から成る冷却媒体通路を前記中空ブラケ
    ットに結合した冷却エアー供給管へ連通させたことを特
    徴とした産業用ロボットのボール・ねじ軸の冷却装置。 2、前記回転伝動用継手は、前記ボール・ねじ軸端と前
    記駆動モータの出力軸端との間に挿着したオルダム継手
    からなる請求項1に記載の産業用ロボット。
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