JPH0529572Y2

JPH0529572Y2 -

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Publication number: JPH0529572Y2
Application number: JP1988080568U
Authority: JP
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1993-07-28
Anticipated expiration: 2003-06-20
Also published as: JPH022556U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は移動機構に関し、詳しくは、工業用ロ
ボツトやNC工作機械等に使用され、精密な直接
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つて
ガイドバーを狹持した状態で走行可能な移動機構
を提案した。（特願昭62−113868〜113870号参
照）。

これらの提案によれば、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
によつて駆動され、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つて、
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つて高速で移
動させることができる。

［考案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、これを狹持するごとくに配置され
た移動台上の駆動ローラおよび圧接ローラとの相
対位置を正確にセツトすることが一般に難しく、
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
で連続運動を行なつた場合、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つ
てしまうという難点があつた。

また、近年の組立ロボツトではその移動・停止
速度および位置精度の向上が性能として要求され
てきており、また、無人化の高速操作によるコス
トパーフオマンスが望まれるところであるが、上
述の移動機構の場合、後述するような原因で第４
図に示すように移動台２の移動方向に対して駆動
ローラ１０のローラ軸１０Ａが正確に鉛直方向α₁
に保たれず、傾くという解決すべき課題が残され
ていた。

すなわち、第４図において、１は固定ベース、
４は固定ベース１上に取付けられたガイドレール
（本例では２本のうちの１本のみが示されてい
る）、５は固定ベース１上に固定部材６を介して
ガイドレール４と平行に固定されたガイドバー、
２はガイドレール４上に摺動自在に保持された移
動台、７は移動台２上に支持台８を介して取付け
られ、駆動ローラ１０を駆動させるサーボモータ
である。

このように構成された移動機構では、駆動ロー
ラ１０と、不図示の圧接ローラとの間にガイドバ
ー５が狹持された状態でサーボモータを駆動回転
させることにより移動台２が矢印または方向
に高速移動するが、図示のような傾斜角θがある
とローラ１０とガイドバー５との間に働く摩擦力
を介してガイドバー５をａまたはｂ方向に変位さ
せようとする力が作用する。

なお、上述のような傾斜は主としてローラ１０
上に重量のあるサーボモータ７を搭載しているこ
とや、ローラ軸１０Ａが軸受を介して移動台２に
支持されていること等、組立構造上の幾分の遊び
によるものである。かくして、上述のような作用
によりローラ１０とガイドバー５との間に滑りが
生じ、更にはサーボモータ７に過大な負荷を強い
る原因となつていた。

ちなみに、傾斜角度θが30分、ローラ１０の径
を22mm、移動距離を500mmとして、ガイドバー５
をその移動に合せて自在に上下させるものとする
と、その上下の変位量は4.36mmにも及ぶ。しかし
て、このことはローラ１０で移動位置を検出して
いる装置の場合、移動位置の誤差となつてあらわ
れる。

本考案の目的は、上述した従来の問題点に着目
し、その解決を図るべく、駆動ローラに幾分の傾
きがあつても、ローラとガイドバーとの間に滑り
が生じることなく移動を実施することのできる移
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、本考案は、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、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方形をな
すガイドバーと、前記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つて駆動さ
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挟持し、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、前記駆動ローラの軸と前記駆
動源の回転軸とを接続するフレキシブルカツプリ
ングと、前記移動台に取付けられ、前記駆動ロー
ラの軸を軸支するストロークボールベアリング
と、を有し、前記駆動ローラが前記ガイドバーと
圧接する部分の上下部分を前記ストロークボール
ベアリングによつて軸支させ、前記圧接ローラの
圧接力と、前記駆動源の駆動力とによる前記駆動
ローラの前記ガイドバーに沿う方向の移動に際し
ての前記駆動ローラの該駆動ローラの軸線方向へ
の変位動作を許容するようにしたことを特徴とす
るものである。

［作用］本考案によれば駆動ローラの軸と駆動源の回転
軸との間に設けたフレキシブルカツプリングと、
移動台に取付けられ、駆動ローラの軸を軸支する
ストロークボールベアリングとの双方によりガイ
ドバーに対する駆動ローラおよびそのローラ軸の
相対姿勢に若干の狂いがあつても、駆動ローラの
方が容易にガイドバーにならうようにその姿勢を
変えて接触を保つので、ガイドバーと駆動ローラ
間に滑りが生じて、摩擦が促進されたりすること
がなく、装置全体の延命を図ることができ、信頼
度の高い移動機構を提供することができる。

［実施例］以下に、図面に基づいて本考案の実施例を詳細
かつ具体的に説明する。

第１図は本考案を直行型ロボツトに適用した例
を示す。ここで、１は固定ベース、２は固定ベー
ス１上を走行移動可能な移動台、３は移動台２に
取付けられたロボツトアームである。なお、本例
では図示しないがロボツトアーム３上にこれに沿
つ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ツトハンドが設け
られる。

４は移動台２上に配設されたガイドレールであ
り、第２図に示すようにガイドレール４は２本が
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２Ａ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の回転軸７Ａは
軸方向の変位および軸方向に対する傾きを許容す
るフレキシブルカツプリング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１０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、駆動ローラ１０の回転運動と共
にその軸方向の移動を許可するストロークボール
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１０に対して、本例では第３図に示すようにガ
イドバー５の反対側に圧接ローラ部材１２を配置
し、この圧接ローラ部材１２に圧接ローラ１４を
保持させると共に、圧接ローラ部材１２のピスト
ン部１２Ａとばね保持筒１３との間に保持された
ばね１３Ａにより圧接ローラ部材１２を介して圧
接ローラ１４をガイドバー５に向けて偏倚させた
状態に保つ。

なお、１５はばね保持筒１３とこれに摺動自在
に保たれる圧接ローラ部材ピストン部１２Ａとの
間に形成された圧力室であり、油圧発生手段１６
からの油圧が圧力室１５に供給されるように構成
してあるので、その油圧供給によりばね１３Ａの
ばね力に抗して圧接ローラ１４のガイドバー５に
対する圧接力を弱めたり、あるいはなくしたりす
ることができる。

かくして、通常の使用状態においては、圧接ロ
ーラ部材１２が保持す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が挟持され
た状態に保たれつつ、モータ７の駆動回転によつ
て移動台２全体をガイドバー５に沿つて移動させ
ることができる。

また、本例の移動機構においては、駆動ローラ
軸１０Ａがたとえ第４図に示したように取付誤差
等により傾斜角θを有して取付けられた場合でも
ストロークボールベアリング１１によつて支持さ
れているため軸方向に微動しながら滑らかに回転
を継続することができる。

すなわち、第２Ｂ図にストロークボールベアリ
ング１１の詳細を示す。ここで、１７はベアリン
グハウジング、１１Ａはベアリングハウジング１
７に嵌め合わされた円筒状の軸受ケース、１１Ｂ
はボール１１Ｃを保持するリテーナであり、ここ
でボール１１Ｃは周方向に配列されると共に上下
方向に対して多段に配列されている。また、１１
Ｄは軸受ケース１１Ａの上端部および下端部に嵌
め込まれたストツパリングであり、このストツパ
リング１１Ｄによりリテーナ１１Ｂおよびボール
１１Ｃの上下方向の移動が規制される。

かくして、リテーナ１１Ｂの軸方向の長さl₁に
対して、ストツパリング１１Ｄによつて規制され
る軸方向の空間長さl₂は長く、（l₂−l₁）＝Δlだけ
の空間が軸受ケース１１Ａ内に保持されているこ
とになる。なお、１１Ｅは軸受ケース１１Ａをベ
アリングハウジング１７に固定するためのＣ型の
固定リングである。すなわち、上述したようなス
トロークボールベアリング１１を設けることによ
つて、駆動ローラ軸１０Ａに矢印で示す上下方向
の移動力が作用しても軸１０Ａを追従させて、駆
動ローラ１０とガイドバー５との間の接触状態に
影響を及ぼすようなことがない。

再び、第２Ａ図に戻り、本例のフレキシブルカ
ツプリング９は駆動ローラ軸１０Ａの軸方向の変
位および軸方向に対する傾きを許容するように構
成されているもので、７Ｂはモータ軸７Ａ側のハ
ブ（フランジ）、１０Ｂはローラ軸１０Ａ側のフ
ランジである。そして、これらのフランジ７Ｂと
１０Ｂとの間にはばね板９Ａおよび９Ｂを介して
スペーサ部材９Ｃが不図示のワツシヤやボルトを
介して接続されていて、ローラ軸１０Ａの傾きお
よび、軸方向の変位を吸収することができる。な
お、このようなフレキシブルカツプリング９にお
いて、軸方向に変位させるための力は0.5〜２
Kg／mmであり、十分に上記の目的を達成すること
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と不図示のカツ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
図示しないがバツクラツシが生じないようにばね
で互いに反対方向に偏倚される上下の２段に構成
されており、これらのピニオンギヤ２２が固定ベ
ース１上に設けられたラツクギヤ２３と噛合する
ことにより、モータ７によつて移動台２を第１ガ
イドレール４に沿つ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、従つて、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。

そこでいま、移動台２が任意の位置に仮に移動
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不
図示のばねの付勢力によつて互いに反対の回転方
向に付勢される形態に保たれるのでその間にバツ
クラツシ発生の虞がない。

このように構成した移動機構においては、移動
台２を介してロボツトアーム３を移動させたとき
に、圧接ローラ１４が受ける反力Ｆはロボツトア
ーム３の加速度αおよびその質量ｍの条件によつ
て決まる一方、圧接ローラ１４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、Ｐ＞Ｆ／μ＝mα／μ ……(1) 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、従つて、ばね１３Ａ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をもつ
て、ガイドバー５を駆動ローラ１０と圧接ローラ
１４との間に狹持させた状態に保ちながら、駆動
ローラ１０をモータ７によつて駆動することによ
り移動台２を介してロボツトアーム３を所望の位
置にまで自在に移動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
に直結したバツクラツシのないピニオンギヤ装置
２２とラツクギヤ２３との間の噛合状態によつて
得られるので、高精度の位置決めを保つて、ロボ
ツトアーム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１０と圧接ローラ１４との間に
保持される。本願人は実験装置を試作し、最高
1.5m／secの移動速度で、正確な位置規制を実施
することができた。

また、本例では移動体の主体である移動台２が
２本の第１ガイドレール４に跨つて移動させられ
るもので、しかもその移動を掌るモータ７が移動
台２に搭載されており、モータ７によつて駆動さ
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を狹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
高精度を保つ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、バツクラツシのないピニオン
ギヤ２２とラツクギヤ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１３Ａ
の調整によつて自在に変更可能なことは勿論であ
り、また移動機構自在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、以上に述べた実施例では駆動ローラ１０
の上下にストロークボールベアリングを設けるよ
うにしたが、ここに設けるベアリングはストロー
クボールベアリングに限らず、上下方向に駆動ロ
ーラの変位を許容する軸受であればどのような軸
受であつてもよいことはいうまでもない。

［考案の効果］以上説明してきたように、本考案によれば、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、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方形を
なすガイドバーと、前記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つて駆動さ
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挟持し、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、前記駆動ローラの軸と前記駆
動源の回転軸とを接続するフレキシブルカツプリ
ングと、前記移動台に取付けられ、前記駆動ロー
ラの軸を軸支するストロークボールベアリング
と、を有し、前記駆動ローラが前記ガイドバーと
圧接する部分の上下部分を前記ストロークボール
ベアリングによつて軸支させ、前記圧接ローラの
圧接力と、前記駆動源の駆動力とによる前記駆動
ローラの前記ガイドバーに沿う方向の移動に際し
ての前記駆動ローラの該駆動ローラの軸線方向へ
の変位動作を許容するようにしたので、ガイドバ
ーに対する駆動ローラの相対姿勢に多少の狂いが
あつても駆動ローラの方が容易にガイドバーにな
らつて相互間に接触が保たれる状態とすることが
でき摩損を防ぐことによつて装置の運転寿命をの
ばし、更にまた全体の組立作業をも容易にするこ
とができるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案移動機構の構成の一例を示す斜
視図、第２Ａ図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第２
Ｂ図は本考案にかかるストロークボールベアリン
グの詳細図、第３図は第１図の駆動系を取り出し
て模式的に示す斜視図、第４図は従来の移動機構
における不具合の状態を示す説明図である。１……固定ベース、２……移動台、３……ロボ
ツトアーム、４……第１ガイドレール、５……
（第２）ガイドバー、７……サーボモータ、７Ａ
……駆動軸、８……支持台、９……フレキシブル
カツプリング、１０……駆動ローラ、１１……ス
トロークボールベアリング、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
……ピニオンギヤ、２３……ラツクギヤ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】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方形をなすガイ
ドバーと、前記ガイドバーの側面に圧接し、前記移動台に
設けた駆動源によつて駆動され、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挟持
し、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、前記駆動ローラの軸と前記駆動源の回転軸とを
接続するフレキシブルカツプリングと、前記移動台に取付けられ、前記駆動ローラの軸
を軸支するストロークボールベアリングと、を有し、前記駆動ローラが前記ガイドバーと圧接する部
分の上下部分を前記ストロークボールベアリング
によつて軸支させ、前記圧接ローラの圧接力と、前記駆動源の駆動
力とによる前記駆動ローラの前記ガイドバーに沿
う方向の移動に際しての前記駆動ローラの該駆動
ローラの軸線方向への変位動作を許容するように
したことを特徴とする移動機構。