JPH0654952U - 二次元運動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、スライダをＸ軸方向、Ｙ軸方向へ
移動位置決めすることができる二次元運動装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 第１制御モータＭ１に、揺動可能な第１駆動
リンク１９の一端部を連結し、上記スライダ１７に装着
した第２制御モータＭ２に、揺動可能な第２駆動リンク
２１の一端部を連結し、上記第１駆動リンク１９の他端
部と上記第２駆動リンク２１の他端部を枢支連結し、適
宜固定位置に上記第１駆動リンク１９に対して平行でか
つ揺動自在な第１従動リンク３１の一端部を連結し、上
記スライダ１７に第２駆動リンク２１に対して平行でか
つ揺動自在な第２従動リンク３５の一端部を連結し、上
記第１従動リンク３１の他端部と上記第２従動リンク３
５の他端部を枢支連結してなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、スライダがＸ軸，Ｙ軸方向に移動する二次元運動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

スライダがＸ軸，Ｙ軸方向へ移動する二次元運動装置に係る先行例としては、 例えば特開平１−３０３３５９号公報（以下単に先行例と称す）がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

先行例のごとき従来の構成は、Ｘ軸方向に延伸した一対のボールネジとＹ軸方 向に延伸した一対のボールネジとを備えており、各ボールネジに移動自在に螺合 した各ナット部材によってＸ軸，Ｙ軸方向の両可動部材の両端部を支持した構成 である。

【０００４】 そして、上記両可動部材の立体交差部分に移動自在に支持したスライダをＸ軸 ，Ｙ軸方向へ移動する構成は、Ｘ軸，Ｙ軸方向の各一対のボールネジをそれぞれ 同期回転する構成であるので、高価なボールネジの数が多くかつ構成が比較的複 雑であるという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

前述のごとき従来の問題点を解決するために、本考案においては、第１の手 段として、Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部材にＹ軸方向へ延伸したＸ軸 方向可動部材をＸ軸方向へ移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対のＹ軸ガイ ド部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向へ移動自在に設け、上 記Ｘ軸方向可動部材と上記Ｙ軸方向可動部材の立体交差部分にＸ軸方向及びＹ軸 方向へ移動可能に支持されたスライダを設けてなる二次元運動装置にして、適宜 固定位置に揺動可能な一対の第１リンクの一端部をそれぞれ連結し、かつ一方の 第１リンクと他方の第１リンクがほぼ平行になるように構成し、上記スライダに 揺動可能な一対の第２リンクの一端部をそれぞれ連結し、かつ一方の第２リンク と他方の第２リンクがほぼ平行になるように構成し、上記一方の第１リンクの他 端部と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結し、上記他方の第１リンクの他 端部と上記他方の第２リンクの他端部を枢支連結し、上記一方の第１リンクの他 端部と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結する連結部に連結リンクの一端 部を枢支連結し、上記他方の第１リンクの他端部と他方の第２リンクの他端部を 枢支連結する連結部に上記連結リンクの他端部を枢支連結し、一方の第１リンク の一端部と他方の第１リンクの一端部を結ぶ線及び一方の第２リンクの一端部と 他方の第２リンクの一端部を結ぶ線が、上記連結リンクに対してほぼ平行になる ように構成し、一対の第１アームのうちいずれかの第１アームを前記適宜固定位 置に対して揺動させる第１モータを設けると共に、一対の第２アームのうちいず れかの第２アームを前記スライダに対して揺動させる第２モータを設けてなるこ とを特徴とする。

【０００６】 第２の手段として、Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部材にＹ軸方向へ延 伸したＸ軸方向可動部材をＸ軸方向へ移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対 のＹ軸ガイド部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向へ移動自在 に設け、上記Ｘ軸方向可動部材とＹ軸方向可動部材の立体交差部分にＸ軸方向及 びＹ軸方向へ移動可能に支持されたスライダを設けてなる二次元運動装置にして 、適宜固定位置に揺動可能な揺動杆の基部を連結し、この揺動杆を上記適宜位置 に対して揺動させる第１モータを設け、上記スライダに第２モータを回転自在に 装着し、この揺動杆の適宜位置を上記第２モータに連動連結し、この第２モータ と上記揺動杆との連結部分を揺動杆の長手方向へ移動可能に設け、適宜固定位置 に上記揺動杆と平行でかつ揺動自在な平行リンクの基部を連結し、この平行リン クの適宜位置と前記スライダとを連結し、上記スライダと上記平行リンクとの連 結部分を平行リンクの長手方向へ移動自在に設け、第２モータと揺動杆との連結 部分とスライダと平行リンクとの連結部分を結ぶ線が揺動杆の基部と平行リンク の基部を結ぶ線に対してほぼ平行になるように構成してなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】

上記第１の手段により、第１モータを駆動して適宜の第１リンクを揺動駆動さ せて、一対の第１リンクを揺動させると共に、第２モータを駆動して適宜の第２ リンクを揺動駆動させて、一対の第２リンクを揺動させる。これによって、Ｘ軸 方向可動部材をＸ軸方向へ移動することができ、かつＹ軸方向可動部材をＹ軸方 向へ移動することができる。したがって、上記両可動部材に支持されたスライダ をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることができる。このとき、他方の第１，第 ２リンクはそれぞれ一方の第１，第２リンクに対して平行を保持しつつ、揺動す る。

【０００８】 第２の手段により第１モータを駆動させて揺動杆を適宜に揺動させると共に、 第２モータを駆動させて第２モータと上記揺動杆との連結部分を長手方向へ移動 させる。これによって、上記スライダを揺動杆に沿って適宜に移動させて、Ｘ軸 、Ｙ軸方向へ移動させることができる。このとき、平行リンクは揺動杆に対して 平行を保持しつつ、揺動する。

【０００９】

【実施例】

図１を参照するに、第１実施例に係る二次元運動装置１は、４角形状に配置し た複数の支持ブロック３を備えており、各支持ブロック３には、Ｘ軸方向（図１ において左右方向）に延伸した平行な一対のＸ軸ガイド部材５の一端部又は他端 部が支持されていると共に、Ｙ軸方向（図１において上下方向）に延伸した平行 な一対のＹ軸ガイド部材７の一端部又は他端部が支持されている。

【００１０】 上記各Ｘ軸ガイド部材５にはそれぞれＸ軸可動台９がＸ軸方向へ移動自在に支 持されており、一対のＸ軸可動台９にはＹ軸方向に延伸したＸ軸方向可動部材１ １の両端部が支持されている。同様に、前記各Ｙ軸ガイド部材７にはそれぞれＹ 軸可動台１３がＹ軸方向へ移動自在に支持されており、一対のＹ軸可動台１３に はＸ軸方向に延伸したＹ軸方向可動部材１５の両端部が支持されている。ここで 、Ｘ軸方向可動部材１１の高さ位置はＹ軸方向可動部材１５の高さ位置よりも高 い（図４参照）。

【００１１】 前記Ｘ軸方向可動部材１１とＹ軸方向可動部材１５は互いに立体交差しており 、この立体交差の部分には、前記Ｘ軸方向可動部材１１に対してＹ軸方向へ移動 可能に支持され、かつＹ軸方向可動部材１５に対してＸ軸方向へ移動可能に支持 されたスライダ１７が設けられている。このスライダ１７には、例えばロボット ハンドのごとき適宜のハンド装置（図示省略）が上下動可能に装着されている。

【００１２】 次に、前記スライダ１７をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動し位置決めするための 装置について説明すると、適宜の固定位置、本実施例においては適宜の支持ブロ ック３上には第１サーボモータＭ１が装着してあり、この第１サーボモータＭ１ には水平方向へ揺動可能な第１駆動リンク１９の一端が設けてある。

【００１３】 また、前記スライダ１７には、図４に示すように、第２サーボモータＭ２が装 着してあると共に第２駆動リンク２１の一端部が固定軸２３を介して水平方向に 揺動自在に支持されている。この第２駆動リンク２１と上記第２サーボモータＭ ２に連結した減速機２５の出力軸２７はボルト等を介して一体的に連結してある 。そして、前記第１駆動リンク１９の他端部と第２駆動リンク２１の他端部はヒ ンジピン２９を介して枢支連結してある。

【００１４】 適宜の支持ブロック３には水平方向へ揺動自在な第１従動リンク３１の一端部 がヒンジピン３３を介して設けてあり、この第１従動リンク３１は第１駆動リン ク１９に対してほぼ平行である。また、上記スライダ１７には水平方向へ揺動自 在な第２従動リンク３５の一端部がヒンジピン３７を介して設けてあり、この第 ２従動リンク３５は第２駆動リンク２１に対してほぼ平行である。そして、第１ 従動リンク３１の他端部と第２従動リンク３５の他端部はヒンジピン３９を介し て枢支連結してあり、第１駆動リンク１９の他端部と第２駆動リンク２１の他端 部を枢支連結する前記ヒンジピン２９には連結リンク４１の一端部が連結してあ ると共に、第１従動リンク３１の他端部と第２従動リンク３５の他端部を枢支連 結する前記ヒンジピン３９には上記連結リンク４１の他端部が連結してある（図 ５参照）。

【００１５】 上記第１駆動リンク１９の一端部と第１従動リンク３１の一端部を結ぶ線、換 言すれば第１モータＭ１の出力軸とヒンジピン３３を結ぶ線は上記連結リンク４ １に対してほぼ平行であり、上記第２駆動リンク２１の一端部と第２従動リンク ３５の一端部を結ぶ線、換言すれば減速機２５の出力軸２７とヒンジピン３７を 結ぶ線は上記連結リンク４１に対してほぼ平行である。したがって、第１駆動リ ンク１９、第１従動リンク３１、上記連結リンク４１、適宜の支柱３における第 １駆動リンク１９の一端部と第１従動リンク３１の一端部の間の部分とによって 第１平行リンク装置４３が形成されると共に、第２駆動リンク２１、第２従動リ ンク３５、連結リンク４１、スライダ１７における第２駆動リンク２１の一端部 と第２従動リンク３５の一端部の間の部分によって第２平行リンク装置４５が形 成される。

【００１６】 上記構成により、第２サーボモータＭ２を駆動させない状態において、第１サ ーボモータＭ１を駆動して第１駆動リンク１９を揺動させると、第１駆動リンク １９の他端部はＸ軸方向及びＹ軸方向に変位する。このとき、第１従動リンク３ １は第１駆動リンク１９に対して平行を保持しつつ、水平方向へ揺動する。この 第１駆動リンク１９の他端部のＸ軸，Ｙ軸方向への変位は、Ｘ軸方向可動部材１ １がＸ軸方向へ移動し、かつＹ軸方向可動部材１５がＹ軸方向へ移動することに よって吸収される。そして、スライダ１７は、上記Ｘ軸方向可動部材１１とＹ軸 方向可動部材１５との立体交差位置が変位することにより、その変位に応じてＸ 軸，Ｙ軸方向へ移動することとなる。

【００１７】 同様に、第１サーボモータＭ１を駆動させない状態において、第２サーボモー タＭ２を駆動すると、第２駆動リンク２１が固定軸２３を中心として揺動する傾 向になる。一方、第２駆動リンク２１の他端部は第１駆動リンク１９の他端部に 枢支連結してある。したがって、第２駆動リンク２１はヒンジピン３７を中心と して固定軸２３側が相対的に揺動されることとなり、第２サーボモータＭ２を駆 動することによってもスライダ１７をＸ軸，Ｙ軸方向へ変位せしめることができ るものである。このとき、第２従動リンク３５に第２駆動リンク１９に対して平 行を保持しつつ、水平方向へ揺動する。

【００１８】 よって、前記第１，第２サーボモータＭ１，Ｍ２を適宜に駆動することにより 広範囲に亘ってスライダ１７をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動し位置決めすることができ る。なお、スライダ１７がＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動する場合に、第１駆動リン ク１９と第２駆動リンク２１によってなす角θは、図２に示すような最小角θｍ ｉｎと図３に示すような最大角θｍａｘの間で変位する。

【００１９】 第１実施例によれば、スライダ１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させるための 構成が簡単であり、安価に二次元運動装置１を製作し得る。

【００２０】 また、第１実施例による二次元運動装置１は、第１駆動リンク１９に対して平 行な第１従動リンク３１、第２駆動リンク２１に対して平行な第２従動リンク３ ５、連結リンク４１を適宜に設けて構成したことにより、スライダ１７を移動さ せるために第１，第２駆動リンク１９，２１、第１，第２従動リンク３１，３５ 、連結リンク４１等を備えてなる平行リンク装置４３，４５を一定の剛性に保ち つつ、第１，第２駆動リンク１９，２１の軽量化を図ることができる。したがっ て、第１，第２駆動リンク１９，２１及び第１，第２従動リンク３１，３５の自 重による撓みを極力押えて、スライダ１７の精密な移動位置決めを行うことがで きると共に、第１，第２駆動リンク１９，２１を揺動させるときに生じるモーメ ントを小さくすることができサーボモータＭ１，Ｍ２の負荷を小さくすることが できる。

【００２１】 なお、一対の第１リンク１９，３１のうち一方の第１リンク１９を第１サーボ モータＭ１に連動連結する代わりに、他方の第１リンク３１を第１サーボモータ Ｍ１に連動連結しても差し支えない。同様に、一対の第２リンク２１，３５のう ち一方の第２リンク２１を第２サーボモータＭ２に連動連結する代わりに、他方 の第２リンク３５を第２サーボモータＭ２に連動連結しても差し支えない。

【００２２】 次に、第２実施例について図６、図７を参照して説明する。

【００２３】 第２実施例に係る二次元運動装置４７は、第１実施例に係る二次元運動装置１ と同様にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能なスライダ１７を備えているが、この スライダ１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させるための装置が第１実施例に係る 二次元運動装置１と異なる。以下、第２実施例に係る二次元運動装置４７の構成 における第１実施例に係る二次元運動装置１と異なる部分について説明する。

【００２４】 前記スライダ１７をＸ軸、Ｙ軸方向に移動するために、適宜固定位置、本実施 例においては適宜の支持ブロック３には水平方向へ揺動可能な揺動杆４９の一端 部が設けてあり、上記支持ブロック３には、上記揺動杆４９を揺動させるための 第１サーボモータＭ１が装着してある。

【００２５】 そして、上記揺動杆４９に沿って前記スライダ１７を移動させるために、スラ イダ１７の上面には回転軸５１を介して回転台５３が回転自在に設けてあり、こ の回転台５３には、揺動杆４９に長手方向に延伸して設けた案内部５５に沿って 移動される被案内部５７が設けられている。また、上記回転台５３には第２サー ボモータＭ２が装着してあり、この第２サーボモータＭ２によって回転されるピ ニオン５９は、前記揺動杆４９に長手方向に延伸して設けたラック６１に噛合し てある。

【００２６】 なお、揺動杆４９に沿って前記回転台５３を移動する構成としては、揺動杆４ ９にボールネジを設け、回転台５３に備えたナット部材を上記ボールネジに相対 的に移動可能に螺着して、ボールネジ又はナット部材の少なくとも一方を回転す る構成とすることも可能である。また、例えば揺動杆４９をロッド状となし、回 転台５３を円筒状となして、円筒状リニアモータの構成とすることも可能である 。

【００２７】 上記適宜の支持ブロック３には上記揺動杆４９に対して平行な平行リンク６３ の基部がヒンジピン６５を介して設けてあり、この平行リンク６３は水平方向へ 揺動自在である。上記平行リンク６３の適宜位置はスライダ１７に設けた回転軸 受６７により平行リンク６３の長手方向へ移動自在に支持されており、回転軸受 ６７はスライダ１７に対して回転自在に支持されている。

【００２８】 上記構成により、第２サーボモータＭ２を駆動することにより、回転台５３が 揺動杆４９に沿って移動されることとなるので、回転台５３に連結したスライダ １７も同方向へ移動されることとなる。この際、スライダ１７はＸ軸，Ｙ軸方向 の両可動部材１１，１５に支持されているので、上記スライダ１７が揺動杆４９ に沿って移動することによりＸ軸，Ｙ軸方向の位置変化は、前記両可動部材１１ ，１５が相対的に移動することによって対応される。

【００２９】 また、第１サーボモータＭ１を適宜に駆動して揺動杆４９を適宜に揺動するこ とにより、前記スライダ１７はＸ軸，Ｙ軸方向に位置変化する。このとき、平行 リンク６３は揺動杆４９に対して平行を保持しつつ、揺動する。

【００３０】 したがって、第１，第２のサーボモータＭ１，Ｍ２を適宜に制御することによ り、スライダ１７をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動することができ、所望位置へ移動決め することができる。

【００３１】 以上の第２実施例によれば、スライダ１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させる ための構成が簡単であり、安価に二次元運動装置４７を製作し得る。

【００３２】 また、第２実施例に係る二次元運動装置１は、揺動杆４９に対して平行な平行 リンク６３を適宜に設けて構成したことにより、スライダ１７を移動させるため の揺動杆４９、平行リンク６３を備えてなるリンク装置を一定の剛性に保ちつつ 、揺動杆４９の軽量化を図ることができる。したがって、揺動杆４９の自重によ る撓みを極力押えて、スライダ１７の精密な移動位置決めを行うことができると 共に、揺動杆４９を揺動させるときに生じるモーメントを小さくすることができ 、サーボモータＭ１，Ｍ２の負荷を小さくすることができる。

【００３３】 なお、本考案は、前述のごとき実施例の説明に限ることなく、適宜の変更を行 うことによりその他種々の態様で実施可能である。

【００３４】

【考案の効果】

以上のごとき実施例の説明により理解されるように、本考案に係る第１の手段 、第２の手段によれば、スライダをＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させるための構成 が簡単であり、安価に二次元運動装置を製作し得る。

【００３５】 また、本考案の第１の手段によれば、ほぼ平行な一対の第１リンク、ほぼ平行 な一対の第２リンク、連結リンクを適宜に設けて構成したことにより、スライダ を移動させるために一対の第１リンク、一対の第２リンク、連結リンクを備えて なる平行リンク装置を一定の剛性に保ちつつ、第１，第２リンクの軽量化を図る ことができる。したがって、第１，第２リンク、リンクの自重による撓みを極力 押えて、スライダの精密な移動位置決めを行うことができると共に、第１，第２ リンクを揺動させるときに生じるモーメントを小さくすることができ、モータの 負荷を小さくすることができる。

【００３６】 本考案の第２の手段によれば、揺動杆に対して平行な平行リンクを適宜に設け て構成したことにより、スライダを移動させるために揺動杆、平行リンクを備え てなる平行リンク装置を一定の剛性に保ちつつ、揺動杆の軽量化を図ることがで きる。したがって、揺動杆の自重による撓みを極力押えて、スライダの精密な移 動位置決めを行うことができると共に、揺動杆を揺動させるときに生じるモーメ ントを小さくすることができ、モータの負荷を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る二次元運動装置の平面図であ
る。

【図２】第１実施例の作用説明図である。

【図３】第１実施例の作用説明図である。

【図４】図１におけるIV−IV線に沿った図である。

【図５】連結リンクの部分拡大図である。

【図６】第２実施例に係る二次元運動装置の平面図であ
る。

【図７】図６におけるVII −VII 線に沿った図である。

【符号の説明】

１ 二次元運動装置 ５ Ｘ軸ガイド部材 ７ Ｙ軸ガイド部材 １１ Ｘ軸方向可動部材 １５ Ｙ軸方向可動部材 １７ スライダ １９ 第１駆動リンク ２１ 第２駆動リンク ３１ 第１従動リンク ３５ 第２従動リンク ４１ 連結リンク

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部
   材にＹ軸方向へ延伸したＸ軸方向可動部材をＸ軸方向へ
   移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対のＹ軸ガイド
   部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向
   へ移動自在に設け、上記Ｘ軸方向可動部材と上記Ｙ軸方
   向可動部材の立体交差部分にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移
   動可能に支持されたスライダを設けてなる二次元運動装
   置にして、適宜固定位置に揺動可能な一対の第１リンク
   の一端部をそれぞれ連結し、かつ一方の第１リンクと他
   方の第１リンクがほぼ平行になるように構成し、上記ス
   ライダに揺動可能な一対の第２リンクの一端部をそれぞ
   れ連結し、かつ一方の第２リンクと他方の第２リンクが
   ほぼ平行になるように構成し、上記一方の第１リンクの
   他端部と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結し、
   上記他方の第１リンクの他端部と上記他方の第２リンク
   の他端部を枢支連結し、上記一方の第１リンクの他端部
   と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結する連結部
   に連結リンクの一端部を枢支連結し、上記他方の第１リ
   ンクの他端部と他方の第２リンクの他端部を枢支連結す
   る連結部に上記連結リンクの他端部を枢支連結し、一方
   の第１リンクの一端部と他方の第１リンクの一端部を結
   ぶ線及び一方の第２リンクの一端部と他方の第２リンク
   の一端部を結ぶ線が、上記連結リンクに対してほぼ平行
   になるように構成し、一対の第１アームのうちいずれか
   の第１アームを前記適宜固定位置に対して揺動させる第
   １モータを設けると共に、一対の第２アームのうちいず
   れかの第２アームを前記スライダに対して揺動させる第
   ２モータを設けてなることを特徴とする二次元運動装
   置。
2. 【請求項２】 Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部
   材にＹ軸方向へ延伸したＸ軸方向可動部材をＸ軸方向へ
   移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対のＹ軸ガイド
   部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向
   へ移動自在に設け、上記Ｘ軸方向可動部材とＹ軸方向可
   動部材の立体交差部分にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可
   能に支持されたスライダを設けてなる二次元運動装置に
   して、適宜固定位置に揺動可能な揺動杆の基部を連結
   し、この揺動杆を上記適宜位置に対して揺動させる第１
   モータを設け、上記スライダに第２モータを回転自在に
   装着し、この揺動杆の適宜位置を上記第２モータに連動
   連結し、この第２モータと上記揺動杆との連結部分を揺
   動杆の長手方向へ移動可能に設け、適宜固定位置に上記
   揺動杆と平行でかつ揺動自在な平行リンクの基部を連結
   し、この平行リンクの適宜位置と前記スライダとを連結
   し、上記スライダと上記平行リンクとの連結部分を平行
   リンクの長手方向へ移動自在に設け、第２モータと揺動
   杆との連結部分とスライダと平行リンクとの連結部分を
   結ぶ線が揺動杆の基部と平行リンクの基部を結ぶ線に対
   してほぼ平行になるように構成してなることを特徴とす
   る二次元運動装置。