JPH064117Y2 - ロボット走行部のバックラッシュレス駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はロボット走行部のバックラッシュレス駆動装置
に関するもので、特に大形で高速走行するロボットに適
用されるものである。

〔従来の技術〕

スポット溶接、ハンドリングなどの各種作業を従来の大
型産業用ロボットに匹敵する性能で汎用ロボットを用い
て行うためには、ロボット本体を要求された位置に移動
させるために、大型の枠体に走行装置を介してロボット
を取り付けたガントリーロボットが用いられる。

この走行装置の一例を第４図に示す。

同図によれば、枠体の平行な２辺５１、５２の上に一組
の平行ラック５３、５４が設けられ、このラック上にロ
ボット本体を支持する台が移動自在に載置されている。
すなわち、このラックに係合するとともに伝達シャフト
５７で結合された一組のギア（ピニオン）５５、５６が
設けられ、この伝達シャフトはモータ５８、減速ギヤ５
９、スプロケット６０、タイミングベルト６１、スプロ
ケット６２により回転駆動され、モータの回転によりロ
ボットがラック上を移動するようになっている。

このような走行装置においては、近年のロボットの大型
化傾向により、従来のストローク１〜３ｍ、移動速度
０．６５〜１ｍ／ｓ、スパン１〜１．５ｍであったもの
が、ストローク１０ｍ、移動速度２ｍ／ｓ、スパン３〜
５ｍ程度になっている。

このため、ラックとこれに噛合う歯車におけるバックラ
ッシュが問題となっている。すなわち、駆動部にバック
ラッシュがあるときには位置決め精度が劣化し、ロボッ
トの正確な停止位置を保つことができず、騒音も増大す
る。

このような観点からバッククラッシュを取り除く手法が
提案されている。

その一つとしてはピニオンをラック面に対して強制的に
押し付けるようにし、歯厚の変化を利用して公差範囲内
のバックラッシュを除去するようにしたものがある。し
かしこの手法では噛み合いを変化させて無理にバックラ
ッシュを取るようにしているため、歯先で干渉が起こ
り、効率の低下、騒音の増加を招く。また、歯先の干渉
のためにグリースが掻き落とされ潤滑上の問題も生じ、
さらにラックの精度が悪いとバックラッシュを完全に除
去することは不可能である。

また、他の手法としてはいわゆる挾みギアがあり、ラッ
クの歯の片面に１枚のピニオン、ラックの歯の他の片面
にもう１枚のピニオンを噛み合わせ、等価的にバックラ
ッシュのない噛み合いを実現するようにしている。しか
しこの場合には力の伝達にピニオンの片面しか使わない
ので、ピニオンギア使用効率が悪い上、ラックの歯幅が
２倍必要であるため、大型化、重量化を招くという問題
がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

このように従来の歯車駆動装置におけるバックラッシュ
除去の手法はそれぞれ問題があり、完全な解決にはなっ
ていない。

なお、特殊な例として、遊星歯車機構におけるバックラ
ッシュを除去するための構成が特開昭６２−２２０７４
８号公報に開示されている。これは太陽歯車と内歯車と
の間、に少なくとも１対の中間歯車を介在させたもの
で、少なくとも一つの中間歯車は偏心軸を有している構
成となっている。

しかしながら、このような構成は歯車の歯の数が有限で
ある遊星歯車機構に対して考案されたものであるため、
スパン長さが一定ではないロボットの走行装置にはその
まま適用することはできない。

本考案はこのような点に鑑み、自由に選択されたスパン
全長に対してバックラッシュを無くすことのできるバッ
クラッシュレス駆動装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案によれば、モータで駆動される駆動歯車と、この
駆動歯車に噛み合うとともに同一のラックに同時に噛み
合う第１及び第２の歯車と、前記駆動歯車並びに前記第
１及び第２の歯車を回動自在に支持するギヤボックスと
を備えて前記ラックを走行するようにしてなるロボット
走行部の駆動装置において、前記ギヤボックスの前記第
１の歯車の支持領域に、それぞれ同軸状に軸受孔を有し
て互いに対向して配設された第１及び第２の板部材と、
前記第１の板部材に設けられた第１の軸受孔に遊嵌され
た第１の軸部、前記第２の板部材に設けられた第２の軸
受孔に遊嵌された第２の軸部および前記第１の軸部と第
２の軸部間にこれらとは偏心状態をなすとともに前記第
１の歯車が枢着された第３の軸部とを有する軸体と、前
記第１の板部材に設けられ、前記軸体の回転位置を微調
整することにより前記第１の歯車の軸心位置を前記ラッ
クに平行な方向に移動させることによって前記第１の歯
車と前記第２の歯車の軸間距離を調整する調整部材とを
備え、前記第１、第２の歯車の歯面と前記ラックの歯面
間に前記ラックに平行な方向に存在するバックラッシュ
を除去するようにしたことを特徴とするものである。

前記調整部材が弾性押圧手段であると良い。

前記第３の軸部に内周面が嵌着されるとともに、前記第
１のギヤの中央部に外周面が嵌着されたベアリング体を
さらに備えると良い。

〔作用〕

１つの駆動歯車で同時に駆動される２つのギヤのうち一
方側は軸体の中央部に枢着されているが、この軸体は偏
心部分をその両端に有しており、この軸全体が回動可能
に取り付けられることにより、２つの歯車の軸間距離が
変化するように一方の歯車の軸心をラックに平行な方向
に移動させることにより、噛み合い状態を常にバックラ
ッシュの無い状態に調整することができ、低騒音での安
定したロボットの高速走行が可能となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本考案の一実施例を詳細に説
明する。

第２図は本考案が適用されるガントリーロボットの概要
を示す斜視図である。

４本の脚２ａ−２ｄで支持された基枠１のうちＸ方向の
辺上に２本のラック７，７を配置し、このラック７，７
にそれぞれ係合するギアを含むギヤボックス６，６を備
え、Ｙ方向に配置された移動台３が設けられている。ラ
ック７，７の端部には移動台３が一定限度以上に行き過
ぎないようにストッパ８が設けられている。この移動台
３の上面にも２本の平行ラック９，９が設けられ、この
ラック９，９の上をモータ１１で駆動されてＹ方向に走
行する第２の移動台１０が設けられている。さらに、こ
の移動台１０の端部にはモータ１３により駆動されてＺ
方向に上下移動するロボットアーム１５が設けられてい
る。アーム１５の上部に取り付けられたモータはアーム
先端部の回転等の動作を行わせるためのものである。な
お、参照番号５，１２，１４はロータリーエンコーダで
あって、関連するギヤの回転を検出して移動量を求める
ものである。

第１図は本考案にかかるバックラッシュレス駆動装置の
主要部であるギヤ装置６の詳細な構造を示す分解斜視図
である。

ギヤボックス本体２１の一端側には固定ブラケット２１
ａが設けられ、これに並んでブラケット２７がそのボル
ト用孔３１とギヤボックス２１に設けられたねじ孔３２
を一致させてねじ止めされるようになっている。このブ
ラケット２７はラック長手方向から見たときに小文字ｈ
の形状をなしており、２つの対向する板部材２７ａおよ
び２７ｂを有している。

２つのブラケットの間にはモータおよび変速機（図示せ
ず）により駆動される駆動歯車２３が位置しており、こ
の駆動歯車２３は固定側ギヤ２２および移動側ギヤ２４
とともに噛合ってこれらを駆動し、ギヤ２２および２４
が転動することにより、全体がラック上を移動するよう
になっている。

ブラケット２７の板部材２７ａおよび２７ｂには中心軸
を同一とする円形開口部をなす軸受孔２８およびこれよ
りも大径の２９がそれぞれ設けられている。そしてこれ
ら板部材２７ａおよび２７ｂ間には軸体２６が回動自在
に取り付けられている。この軸体２６は軸受孔２８に遊
嵌される軸部分２６ａと、これと同軸で軸受孔２９に遊
嵌される軸部分２６ｃと、これらの間に設けられて軸部
分２６ａおよび２６ｃの中心軸とは偏心した中心軸を有
する軸部分２６ｂとを有している。この軸部分２６ｂの
外径は軸部分２６ａの径よりも大きく、軸部分２６ａの
周面は軸部分２６ｂの周面と一致するかそれより内方に
位置するようになっている。軸部分２６ｂにはベアリン
グ２５が嵌着されている。すなわち、軸部分２６ｂの周
面にはベアリング２５の内輪内面２５ｂが嵌着されてい
る。ベアリング２５の外輪外面２５ａは歯車２４の中心
部に設けられた円形開口部２４ａ内周面に嵌着されてお
り、軸部分２６ｂに歯車２４を回動可能に支持する。

板部材２７ｂの側面には開口部２９に対して貫通するね
じ穴が設けられており、一方軸部分２６ｃに周面にはこ
のねじ穴に対応する位置にねじを受ける凹部２６ｄが形
成されている。したがって、ねじ３３を２つとも絞めれ
ば軸部２６ｃは回動することなく固定され、また、一方
側を弛め、他方側を絞めることにより軸部２６ｃはわず
かに回転し、歯車２４と駆動歯車２３との噛合い状態を
変化させ、駆動歯車２３、歯車２４、ラック２０間のバ
ックラッシュを調整することができる。このようなバッ
クラッシュ調整を行った場合には２つの歯車２２，２４
が同一のラック２０に噛合っているために、駆動歯車２
３、歯車２２、ラック２０間のバックラッシュも自動的
に調整されることになる。このように、一方側の歯車の
調整だけで両歯車のバックラッシュ調整ができる。

第３図はバックラッシュ調整の様子を示す概略説明図で
あって、駆動歯車２３に噛合う２つの歯車２２，２４お
よびこれらに噛合うラック２０の関係を示している。歯
車２４の回転軸２６ｂは偏心軸２６ａの周りに回動可能
であるから、軸間距離Ｌは偏心軸の回動角度θに応じて
偏心距離をａとすればａ，θがそれぞれ微小である場合
にはａsinθだけ変動して（Ｌ−ａsinθ）となり、軸間
距離の調整ができることになる。

この場合、バックラッシュを除去するため、距離Ｌを縮
める方向に偏心軸２６ｃを回動させるように一定圧で付
勢すれば、バックラッシュレスの状態を常に維持するこ
とができ、歯車の摩耗や経年変化を吸収することが可能
となる。この場合の付勢手段としては弾性押圧手段、例
えば、第３図に示すようなばね３４による付勢手段が好
適である。

〔考案の効果〕

以上にように、本考案によれば、一つの駆動歯車により
駆動され同時にラックに噛合う２つの歯車のうち、少な
くとも一方側を偏心軸を用いて駆動軸との軸間距離を変
動可能としてバックラッシュレスを実現しているので、
バックラッシュを除去して低騒音での高効率の高速運転
が可能となる。

また、偏心軸を軸間距離が減少する方向に付勢しておく
と、各部の摩耗等が生じても常にバックラッシュレスの
状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるロボット走行部のバックラッシ
ュレス駆動装置の構成を示す分解斜視図、第２図はロボ
ット走行装置の外観を示す斜視図、第３図は第１図の実
施例における軸間距離の調整の模様を示す正面図、第４
図は従来のロボット走行部の概略構成を示す説明図であ
る。 １……基枠、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ……脚、３……移
動台、４，１１，１３，１６……モータ、５，１２，１
４……ロータリーエンコーダ、６……歯車装置、７，
９，２０……ラック、８……ストッパ、１０……第２移
動台、１５……アーム、２１……ギヤボックス、２２，
２４……ギヤ、２３……駆動ギヤ、２５……ベアリン
グ、２６……偏心軸、２７……ブラケット、２８、２９
……軸受孔、３３……調整ねじ。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータで駆動される駆動歯車と、 この駆動歯車に噛み合うとともに同一のラックに同時に
   噛み合う第１及び第２の歯車と、 前記駆動歯車並びに前記第１及び第２の歯車を回動自在
   に支持するギヤボックスとを備えて前記ラックを走行す
   るようにしてなるロボット走行部の駆動装置ににおい
   て、 前記ギヤボックスの前記第１の歯車の支持領域に、それ
   ぞれ同軸状に軸受孔を有して互いに対向して配設された
   第１及び第２の板部材と、 前記第１の板部材に設けられた第１の軸受孔に遊嵌され
   た第１の軸部、前記第２の板部材に設けられた第２の軸
   受孔に遊嵌された第２の軸部および前記第１の軸部と第
   ２の軸部間にこれらとは偏心状態をなすとともに前記第
   １の歯車が枢着された第３の軸部とを有する軸体と、 前記第１の板部材に設けられ、前記軸体の回転位置を微
   調整することにより前記第１の歯車の軸心位置を前記ラ
   ックに平行な方向に移動させることによって前記第１の
   歯車と前記第２の歯車の軸間距離を調整する調整部材と
   を備え、 前記第１、第２の歯車の歯面と前記ラックの歯面間に前
   記ラックに平行な方向に存在するバックラッシュを除去
   するようにしたことを特徴とするロボット走行部のバッ
   クラッシュレス駆動装置。
2. 【請求項２】前記調整部材が弾性押圧手段であることを
   特徴とする請求項１に記載のロボット走行部のバックラ
   ッシュレス駆動装置。
3. 【請求項３】前記第３の軸部に内周面が嵌着されるとと
   もに、前記第１のギヤの中央部に外周面が嵌着されたベ
   アリング体をさらに備えたことを特徴とする請求項１に
   記載のロボット走行部のバックラッシュレス駆動装置。