JPH046511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、軸方向の直進運動又はトルク伝達
の回転運動を司る駆動機構及びこの駆動機構を使
用したロボツトアームに関する。 〔従来の技術〕 機械は本来直進運動機構と回転運動機構とから
なり、多くの機械装置、例えば、各種工作機械ス
ピンドル、工業用ロボツトの支柱やアーム、精密
インデツクス軸、リベツテイングマシン、トラン
スフアマシン、自動搬送装置等においてこれら直
進運動と回転運動とを行うための駆動機構が使用
されている。 そして、このように直進運動と回転運動とを行
う従来の駆動機構としては、ねじ結合を利用して
軸の回転を直進運動に変えるモーターと軸の回転
をそのまま回転運動に利用するモーターの２つを
組合せて使用する駆動機構や流体圧シリンダーに
ギヤとモーターとを組込んで直進運動と回転運動
とを行わせる駆動機構等が知られているが、これ
らの駆動機構においては、モーター、シリンダー
あるいはギヤを組込むために一定のスペースを必
要とするのでコンパクトに設計することが難し
く、また、直進運動を司る駆動源と回転運動を司
る駆動源とが別々に組込まれ、しかも、これらの
駆動源から動力を伝達する機構を必要とするの
で、各駆動源や動力伝達機構における運動の誤差
が重畳され、精度のよい直進又は回転駆動を得る
ことが困難であつた。 また、直進運動と回転運動とを単一の駆動源で
選択的に行うことができるようにしたものとし
て、中空ロータ軸を備えたモーターと、上記中空
ロータ軸に取付けられてこの中空ロータ軸と一緒
に回転するスピンドルナツトと、このスピンドル
ナツトに螺合するスピンドルと、上記スピンドル
の上端に取付けられてこのスピンドルと一緒に上
下動又は回転する板と、この板に取付けられたガ
イド棒とハウジングに回転可能に設けられた回転
体に取付けられた球軸受とからなる案内機構と、
この案内機構の回転体、ハウジング及びスピンド
ルナツトの間に介装されてこれらの間で動力伝達
のやり取りを切替えて上記板の上下動と回転運動
とを切替える電磁式ブレーキ等の駆動変換装置と
で構成された駆動装置が提案されている（特開昭
50−48654号公報）。 しかしながら、このような駆動装置において
も、回転する板を介してガイド棒と球軸受とから
なる案内機構を取付けているので、この駆動機構
が回転運動を行う時には単にスピンドルが回転す
るだけでなくてこのスピンドルと共に半径の大き
い上記板、この板に取付けられたガイド棒、ハウ
ジングに回転可能に設けられた回転体、この回転
体に取付けられて上記ガイド棒を摺動自在に案内
する球軸受等も一緒に回転させることになつてそ
れだけ回転時の負荷が大きくなるほか回転運動の
慣性モーメントも大きくなり、大容量のモーター
を必要としたり回転の発進停止の精度が向上しな
いという問題があつたほか、モーターの中空ロー
タ軸とこれを貫通するスピンドルとの間や回転体
に取付けられた球軸受とこれを貫通するガイド棒
との間における同軸度及び平行度を高精度に取付
けないかぎり、上下動に対する摺動抵抗が大きく
なるほかガイド棒と球軸受との間等における摩耗
が激しくなり耐久性が低下するという問題もあつ
た。 しかも、今日の産業界においては、各工場にお
いて定形的な作業を行う分野でロボツト化が進
み、設置スペースとの関係でよりコンパクトで、
かつ、より精度の高い直進又は回転駆動を行うこ
とができる直進又は回転駆動機構の開発が強く要
請されるようになつてきた。 〔問題点を解決するための手段及び作用〕 本発明はかかる観点に鑑みて創案されたもので
あり、先ず、第１の発明は、ケーシングと、この
ケーシングに固定され、中空モータ軸を有するモ
ーターと、互いに一体かつ一直線上に位置するボ
ールねじ軸部とボールスプライン軸部とを有し、
上記モーターの中空モータ軸を遊貫する駆動軸
と、上記中空モータ軸の一端に連結されてこの中
空モータ軸と共に回転し、かつ、上記駆動軸のボ
ールねじ軸部とねじ結合するボールねじと、上記
モーターを挟んでボールねじの反対側に配設さ
れ、上記駆動軸のボールスプライン軸部にスプラ
イン結合し、かつ、上記ケーシングに軸受された
スプライン軸受と、このスプライン軸受と上記モ
ーターとの間に介装され、上記中空モータ軸に取
付けられてこの中空モータ軸と駆動軸との間で回
転運動を伝達するクラツチとケーシングとスプラ
イン軸受との間に取付けられて駆動軸の回転を規
制するブレーキとで構成された駆動変換機構とか
らなる直進又は回転駆動機構である。 また、第２の発明は、上記第１の発明に係る一
対の直進又は回転駆動機構を、その一方の直進又
は回転駆動機構の駆動軸の先端に他方の直進又は
回転駆動機構のモーターを取付けて連結し、他方
の直進又は回転駆動機構の駆動軸の先端に作業部
を取付けてなるロボツトアームである。 第１及び第２の発明において、直進又は回転駆
動機構は、１つのモーターの駆動を中空モータ軸
とこの中空ロータ軸の一端に取付けられたボール
ねじとを介して駆動軸に伝達し、この駆動軸の回
転を上記中空ロータ軸に取付けられたクラツチ、
駆動軸のボールスプライン軸部にスプライン結合
するスプライン軸受及びこのスプライン軸受に取
付けられたブレーキとによつて直進運動又は回転
運動に変換させるものである。 また、これら第１及び第２の発明において使用
されるモーターとしては、それがパルスモーター
であつても、また、サーボモーターであつてもよ
いが、好ましくは精度の良いパルスモーターであ
る。モーターとして精度のよいパルスモーターを
使用することにより、極めて精度の高い直進又は
回転運動を行うことができるほか、駆動軸の回転
角度やストローク量を自由に選ぶことができ、ま
た、直進途中、回転途中、あるいは直進又は回転
運動の終始点で駆動軸の保持力を発揮させること
もできる。 〔実施例〕 以下、本発明の直進又は回転駆動機構及びこれ
を使用したロボツトアームにつき、その実施例に
基づいて詳細に説明する。 第１図において、第１の発明の実施例に係る直
進又は回転駆動機構Ａが示されている。この駆動
機構Ａは、機械装置１側のケーシング２と、この
ケーシング２に固定されたモーター３と、このモ
ーター３の中空モータ軸４に取付けられたボール
ねじ５と、このボールねじ５にねじ結合するボー
ルねじ軸部７とボールスプライン軸部８とを有す
る駆動軸６と、上記駆動軸６のボールスプライン
軸部８にスプライン結合すると共に上記ケーシン
グ２に回転可能に取付けられたスプライン軸受９
と、このスプライン軸受９と上記モーター３との
間に介装され、上記中空モータ軸４に取付けられ
てこの中空モータ軸４と駆動軸６との間で回転運
動を伝達するクラツチ１１とケーシング２とスプ
ライン軸受９との間に取付けられて駆動軸６の回
転を規制するブレーキ１２とからなる駆動変換機
構１０とで構成されている。 この実施例において、上記モーター３は、その
中空モータ軸４に取付けられたローター１３と、
モーター３のハウジング１５側に取付けられたス
テーター１４とからなるパルスモーターで構成さ
れており、上記中空モータ軸４とハウジング１４
との間にはハウジング１４に中空モータ軸４を回
転自在に支承するボールベアリング１６ａ，１６
ｂが介装されている。 また、上記中空モータ軸４の一端には、上記駆
動軸６のボールねじ軸部７がねじ結合するボール
ねじ５がキー１７等の手段で取付けられており、
また、このボールねじ５はモーター３のハウジン
グ１５に設けられたモータ軸押え１８にボールベ
アリング１９を介して回転自在に取付けられてい
る。 上記駆動軸６のボールスプライン軸部８がスプ
ライン結合するスプライン軸受９は、一対のボー
ルベアリング２０を介して上記ケーシング２に回
転自在に取付けられており、駆動軸６の回転に伴
つて回転するようになつている。 上記駆動変換装置１０を構成するクラツチ１１
は、そのローター２１がキー２２等の手段で上記
中空モータ軸４に固定され、その電磁気コイル２
３が取付けプレート２４を介してモーター３のハ
ウジング１５及び／又はケーシング２に固定され
ており、また、ブレーキ１２は、そのアダプタ２
５がキー２６等の手段で上記スプライン軸受９に
固定され、その電磁気コイル２７が取付けプレー
ト２８を介してケーシング２に固定されており、
さらに、上記クラツチ１１及びブレーキ１２のア
ーマチユア２９，３０は、それぞれアーマチユア
２９，３０に固定された板バネ３１及びこれらの
板バネ３１を上記アダプタ２５に取付けるための
取付けボルト３２によつてアダプタ２５のクラツ
チ１１側及びブレーキ１２側に取付けられてい
る。 そして、この駆動変換装置１０を構成するクラ
ツチ１１及びブレーキ１２の各電磁気コイル２
３，２７は、クラツチ１１のローター２１とアー
マチユア２９とが接合している時にはブレーキ１
２のアーマチユア３０がこのブレーキ１２のライ
ニング３３から切離され、反対に、クラツチ１１
のローター２１とアーマチユア２９とが切離され
ている時にはブレーキ１２のアーマチユア３０が
このブレーキ１２のライニング３３に接合するよ
うに、それぞれ制御される。 従つて、この実施例の直進又は回転駆動機構Ａ
によれば、駆動変換装置１０のクラツチ１１のロ
ーター２１とアーマチユア２９との間を接合し、
また、ブレーキ１２のアーマチユア３０とライニ
ング３３との間を切離してモーター３を駆動させ
ると、モーター３のローター１３の回転が中空モ
ータ軸４とボールねじ５とを介して駆動軸６に伝
わり、この際、ブレーキ１２のアーマチユア３０
とライニング３３との間が切離されているので、
アーマチユア３０及びこのアーマチユア３０が取
付けられているアダプタ２５はその回転が自由に
なり、駆動軸６は、これらのアーマチユア３０及
びアダプタ２５並びにスプライン軸受９と共に、
スプライン軸受９を支承するボールベアリング２
０を介して回転運動をする。 反対に、クラツチ１１のローター２１とアーマ
チユア２９との間を切離し、また、ブレーキ１２
のアーマチユア３０とライニング３３との間を接
合してモーター３を駆動させると、モーター３の
ローター１３の回転が中空モータ軸４とボールね
じ５とを介して駆動軸６に伝わり、この際、ブレ
ーキ１２のアーマチユア３０とライニング３３と
の間が接合されてクラツチ１１のローター２１と
アーマチユア２９との間が切離されているので、
アーマチユア３０及びこのアーマチユア３０が取
付けられているアダプタ２５はその回転が規制さ
れると共にローター２１の回転が自由になつてお
り、駆動軸６のボールねじ軸部７にねじ結合する
ボールねじ５が回転してこの駆動軸６はモーター
３の中空モータ軸４に沿つて直進運動をする。こ
れを表に示すと第１表の通りになる。

〔発明の効果〕

第１の発明の直進又は回転駆動機構によれば、
唯一のモーターを使用して駆動軸の直進又は回転
運動を行うことができるほか、１本の駆動軸回り
にこの駆動軸の直進運動及び回転運動を司どるモ
ーター、ボールねじ、スプライン軸受及び駆動変
換装置を配設しているので装置自体のコンパクト
化を効率良く行うことができる。 また、この第１の発明においては、１本の駆動
軸にボールねじ軸部とボールスプライン軸部とを
形成し、この駆動軸の軸回りにはその一端側から
順に、モーターの中空モータ軸と共に回転しボー
ルねじ軸部とねじ結合するボールねじ、駆動軸の
直進及び回転運動の駆動源であるモーター、この
モーターの中空モータ軸に取付けられたクラツ
チ、このクラツチと共に駆動変換機構を構成する
ブレーキ、このブレーキが取付けられボールスプ
ライン軸部とスプライン結合するスプライン軸受
が取付けられており、駆動軸について同軸度や平
行度等の精度をだすために特別な手段を講じる等
の必要がなくこれらを難無く確保して取付けるこ
とができるので円滑な直進及び回転運動を得るこ
とができ、また、この駆動軸のみを直進及び回転
させることになるので回転時の負荷が小さくなる
ほか回転運動の慣性モーメントも小さくなり、モ
ーターが必要とする容量を小さくすることができ
るほか回転時の発進停止の精度を著しく向上させ
ることができる。 また、上記第１の発明の直進又は回転駆動機構
の一対を組合せて構成した第２の発明に係るロボ
ツトアームによれば、一対の駆動機構に組込まれ
たモーターによつてその先端に取付けられた作業
部に複雑な動きを与えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例に係る直進又は駆
動機構を示す断面図、第２図は第１図の駆動機構
を２組使用して構成した第２の発明の実施例に係
るロボツトアームを示す部分断面側面図である。 符号説明、Ａ……駆動機構、３……モーター、
４……中空モータ軸、５……ボールねじ、６……
駆動軸、７……ボールねじ軸部、８……ボールス
プライン軸部、９……スプライン軸受、１０……
駆動変換装置、１１……クラツチ、１２……ブレ
ーキ、Ｂ……ロボツトアーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングと、このケーシングに固定され、
   中空モータ軸を有するモーターと、互いに一体か
   つ一直線上に位置するボールねじ軸部とボールス
   プライン軸部とを有し、上記モーターの中空モー
   タ軸を遊貫する駆動軸と、上記中空モータ軸の一
   端に連結されてこの中空モータ軸と共に回転し、
   かつ、上記駆動軸のボールねじ軸部とねじ結合す
   るボールねじと、上記モーターを挟んでボールね
   じの反対側に配設され、上記駆動軸のボールスプ
   ライン軸部にスプライン結合し、かつ、上記ケー
   シングに軸受されたスプライン軸受と、このスプ
   ライン軸受と上記モーターとの間に介装され、上
   記中空モータ軸に取付けられてこの中空モータ軸
   と駆動軸との間で回転運動を伝達するクラツチと
   ケーシングとスプライン軸受との間に取付けられ
   て駆動軸の回転を規制するブレーキとで構成され
   た駆動変換機構とからなることを特徴とする直進
   又は回転駆動機構。 ２ ケーシングと、このケーシングに固定され、
   中空モータ軸を有するモーターと、互いに一体か
   つ一直線上に位置するボールねじ軸部とボールス
   プライン軸部とを有し、上記モーターの中空モー
   タ軸を遊貫する駆動軸と、上記中空モータ軸の一
   端に連結されてこの中空モータ軸と共に回転し、
   かつ、上記駆動軸のボールねじ軸部とねじ結合す
   るボールねじと、上記モーターを挟んでボールね
   じの反対側に配設され、上記駆動軸のボールスプ
   ライン軸部にスプライン結合し、かつ、上記ケー
   シングに軸受されたスプライン軸受と、このスプ
   ライン軸受と上記モーターとの間に介装され、上
   記中空モータ軸に取付けられてこの中空モータ軸
   と駆動軸との間で回転運動を伝達するクラツチと
   ケーシングとスプライン軸受との間に取付けられ
   て駆動軸の回転を規制するブレーキとで構成され
   た駆動変換機構とからなる一対の直進又は回転駆
   動機構を、その一方の直進又は回転駆動機構の駆
   動軸の先端に他方の直進又は回転駆動機構のモー
   ターを取付けて連結し、他方の直進又は回転駆動
   機構の駆動軸の先端に作業部を取付けてなること
   を特徴とするロボツトアーム。