JPH0758108B2

JPH0758108B2 - 駆動機構

Info

Publication number: JPH0758108B2
Application number: JP3321492A
Authority: JP
Inventors: 功東田
Original assignee: 富士スチール工業株式会社
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH05231489A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動機構に関するもの
で、例えば、第１のポイント（ステーション）である処
理（例えば昇降動作）のため休止しそこから離間した第
２のポイントまで移動をし、次に該第２のポイント（ス
テーション）で再びある処理（例えば昇降動作）のため
休止するとともに、そこから再び第１のポイントまで移
動（復帰）する如き、１サイクル中に間に休止を挟んで
２動作をおこないその内の１動作が他の１動作に比べて
長い時間を要し且つその長い動作の動作初期と動作終期
の速度が速いことが要求されるトランスファロボット
（装置）の駆動装置等に適した、駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、大量生産が実施されている工場で
は、列状に配置されたワークステーションにおいて連続
した加工が順次おこなわれ、かかる場合には、各ワーク
ステーション間を所謂トランスファロボットあるいはト
ランスファマシン（本明細書において、両者を含めてト
ランスファロボットという）と呼ばれる搬送装置で被加
工品を搬送している。

【０００３】具体的には、例えば、図５に図示するよう
に、第１のワークステーションａで帯状の板材が所望の
寸法に寸断され、続く第２のワークステーションｂで
は、寸断された板材に所望のパンチング（穿孔作業）が
おこなわれ、続く第３のワークステーションｃでは、第
１段階の成形作業がおこなわれ、第４のワークステーシ
ョンｄでは、第２段階の成形作業がおこなわれ、所望の
部品（中間製品）が製造される場合があるが、上記各ワ
ークステーション間は、図５に図示するような、駆動装
置Ｉとその駆動ロッドＪに連接された搬送杆Ｋを具備し
該搬送杆Ｋがタクト動作をおこなうトランスファロボッ
トが、被加工品を各ワークステーション間を搬送する。

【０００４】そして、生産性を向上させるためには、各
ワークステーションでの作業は勿論のこと、上記被加工
品の搬送時間、即ちトランスファロボットの１サイクル
（一つのタクト動作）に要する時間をできるだけ短くす
ることが要求される。

【０００５】ところが、各ワークステーションでは、そ
のワークステーションでの所定の加工に要する加工時間
が必要となり、従って、トランスファロボットは、ワー
クステーションでの被加工品の供給・取り出し作業とな
る動作初期と動作終期に要する時間はワークステーショ
ンでの作業機器の動作を妨げないようできる限り短い方
がよい反面、各ワークステーション間の移動（移送）時
間は各ワークステーションでの加工時間と少なくとも合
致するかもしくは加工時間より長くなっている必要があ
る。つまり、上記移動時間は、次のワークステーション
の待ち時間としての意義を有している。

【０００６】上述のような要望の下、従来のトランスフ
ァロボットの場合には、駆動機構に水平に配設された軸
を中心に回転する大径のドラムの周面にカム溝を形成
し、上述の動作初期と動作終期には大きな加速度で増減
速して時間的に短くするとともに、駆動装置にクラッチ
機構とブレーキ機構を付設して、中間の期間（移送の途
中）で一時的にクラッチを「ＯＦＦ」の状態にブレーキ
機構を「ＯＮ」の状態に形成して駆動を強制的に停止す
ることにより、次のワークステーションへの被加工品の
供給時間を調整していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成のトランスファロボットでは、駆動力の「Ｏ
Ｎ」，「０ＦＦ」時の停止，立ち上げの減速・加速を迅
速におこなう必要があるため、強力なブレーキと大きな
容量のクラッチが必要となる。

【０００８】また、動作を途中で一時的に中断して大き
な加速力で再動作をさせるため、駆動装置のエネルギー
損失が非常に大きくなるとともに、ワークステーション
間の搬送時間を短くしようとすると、かなりの大きな馬
力のモータ等を必要とする。

【０００９】さらには、このように大きな馬力のモータ
等を用いて加速度の大きい動作と断続をおこなって、強
引に駆動すると、駆動装置（駆動機構）の耐久性が大幅
に低下するとともに無用の騒音も発生する等の種々の不
都合が生じる。

【００１０】また、上述のように、駆動装置が、周面に
カム溝を具備した大きなドラムと、強力なブレーキ機構
と大容量のクラッチ機構を具備しているため、駆動装置
全体の寸法、特に横方向の寸法が大きくなるため、列状
に配置された各ワークステーション間には配置できず、
この結果列設されたワークステーションの側部に別途配
設しなければならず、このため、駆動装置を含む各ワー
クステーション全体の配置寸法Ｌ′（図５参照）が大き
くなって、不要に大きなスペースを必要としていた。

【００１１】本発明は、上述のような現況のもとにおこ
なわれもので、上記種々の問題のない、上述した如きト
ランスファロボット等の装置の駆動装置に有用な駆動機
構を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる駆動機構
は、１サイクル中に、間に休止を挟んで２動作をおこな
い、該２動作のうちの１動作が他の１動作に比べて長い
時間を要しておこない且つこの長い時間を要しておこな
う１動作の動作初期と動作終期の中間の期間に速度が低
下もしくは停止して該長い時間を形成するような駆動装
置の駆動機構であって、この駆動機構が、回転不能に固
定された太陽歯車と、この太陽歯車に対して歯車比が
（２ｎ＋１）：１に構成され該太陽歯車に噛合してその
回りを遊星運動する遊星歯車と、この遊星歯車にその自
転中心に対して偏芯した位置に一体的に付設されたクラ
ンク軸と、上記クランク軸が移動して描く略正（２ｎ＋
１）角形の移動軌跡の対峙する二つの辺の仮想交点（こ
れらの辺を延長して交わる交点をいう）に位置する固定
部上の軸に、一端が揺動自在に軸支されたアームと、該
アーム上にその長手方向にスライド自在に配設され上記
クランク軸と上記アームを連結するスライダーを具備し
ていることを特徴とする駆動機構。但し、「ｎ」は、
２，３，４，・・，の如き２以上の整数とする。

【００１３】

【作用】しかして、本発明にかかる駆動機構によれば、
遊星歯車が太陽歯車に噛合してその内側を一回公転する
間に、クランク軸が固定平面（固定された空間上の一平
面をいう）に対して略正（２ｎ＋１）角形の移動軌跡を
描いて移動し、このクランク軸の移動により、アームの
長手方向にスライド自在に連結され、一端において上記
仮想交点に位置する固定部上の軸に軸支されたアーム
が、揺動運動をする。そして、この揺動運動の両端、即
ち上記クランク軸が略正（２ｎ＋１）角形の上記対向す
る二つの各辺を移動している間、クランク軸はアームの
長手方向に移動するため、アームは休止する。そして、
上記一端から他端までの往復の揺動運動のうち、往動も
しくは復動のうちの上記正（２ｎ＋１）角形の「〔（２
ｎ＋１−２−１）／２〕＋１」の数の辺を通過すること
により達成される動作は、該往動もしくは復動のうちの
残りの「〔（２ｎ＋１−２−１）／２〕」の数の辺を通
過することにより達成される動作に比べて長い時間
（「１」の辺を通過する時間分だけ長い時間；正五角形
の場合には略２倍の時間）を要する動作となる。さら
に、この長い時間を要する動作において、その動作初期
と動作終期の中間の期間において上記略正（２ｎ＋１）
角形の「〔（２ｎ＋１−２−１）／２〕＋１」の数の辺
の間（中間）に位置する稜で速度が極端に低下あるいは
停止して、上記長い時間を形成し、上記動作初期と動作
終期では大きな加速度と増減速され速い速度で移動す
る。

【００１４】しかも、上記動作初期と動作終期での大き
な加速度は、上記機構に起因して加速度曲線が「三角関
数曲線」となるため、極めて滑らかに且つ大きな加速度
で加速することができる。

【００１５】従って、上記遊星歯車をこの駆動機構の入
力部とするとともに、上記アームをこの駆動機構の出力
部とし、このアームの揺動運動を駆動装置の駆動動作に
使用すれば、揺動の両端でのワークステーション近傍で
は速やかに搬送することができるため、ワークステーシ
ョンでの作業機器の動作を阻害することなく、且つ全体
として長い時間となって加工時間と合致させることがで
きる。

【００１６】そして、本駆動機構の上記動作は、上記遊
星歯車を回転させるモータ等の動力源は常に一定の回転
数で上記遊星歯車をその自転軸を中心に回転させること
により達成でき、揺動部分での加速度も上述のようにな
極めて滑らかになるため、従来の如きクラッチおよびブ
レーキの「ＯＮ」，「ＯＦＦ」のような加速度曲線が非
連続的になる如き衝撃的な動作はせず、この結果、駆動
機構の耐久性が大幅に向上する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明にかかる駆動機構の実施例を図
面を参照しながら具体的に説明する。

【００１８】図１は本発明の実施例にかかる駆動機構を
モデル化して図示した図面、図２は図１の実施例にかか
る駆動機構をスケルトン図的に表した図である。

【００１９】図において、１は太陽歯車としての内歯歯
車、２は上記内歯歯車１に対して５：１の歯数を有する
遊星歯車としての外歯歯車、３はこの外歯歯車２に固設
されたクランク軸、４はクランク軸３をアーム５にスラ
イド自在に連結するためのスライダー、５は下端5bが回
動自在に固定側に支持され上記スライダー４を本アーム
の長手方向に摺動自在に保持する長孔5aを具備したアー
ムである。

【００２０】図１に図示するように、内歯歯車１は固定
Ｆ側に回動不能に固定され、この内歯歯車１の内歯1aに
外歯2aが噛合して遊星運動をするよう上記外歯歯車２が
配設され、この外歯歯車２には自転軸Ｏ₁から偏芯して
クランク軸３が一体的に付設されている。上記偏芯の量
は、本実施例では、クランク軸３が円滑な略正五角形状
の軌跡（図１の太線の二点鎖線Ｐ参照）を描くよう、ク
ランク軸３の軸径に等しい量に構成している。

【００２１】そして、このクランク軸３は、アーム５に
対して該アーム５の長手方向にスライド自在に連結され
ている。即ち、本実施例の場合、クランク軸３は、スラ
イダー４の中央部の連結孔に回転自在に連結されるとと
もに、このスライダー４はアーム５に、該スライダー４
の両側面が上記アーム５に形成された長孔（スライド
孔）5aの両内側面に摺動自在に保持されることにより、
スライド自在に連結されている。

【００２２】そして、上記アーム５は、図１に示すよう
に、その下端5bが上記クランク軸３が移動して描く略正
五角形の対向する二つの辺（図１において、Ｐ₁〜Ｐ₄
間の辺と、Ｐ₂〜Ｐ₃間の辺）の延長線上の仮想交点Ｏ
₈で軸８により固定側に揺動自在に軸支されている。

【００２３】また、上記外歯歯車２は、公転軸Ｏ₀に回
転中心軸が位置するよう配置された駆動歯車７（太線の
二点鎖線参照）により上記内歯歯車１内に遊動可能に保
持されるとともに、この駆動歯車７を介して、電動機Ｍ
（図２参照）で駆動されるよう構成されている。

【００２４】しかして、このように構成された駆動機構
は、上記外歯歯車２が駆動歯車７により一定回転数で回
転させられると、以下のように動作する。即ち、外歯歯
車２は自転軸Ｏ₁を中心に回転（自転）し、この結果、
内歯歯車１の内歯1aに沿って該内歯歯車１に対して公転
軸Ｏ₀を中心に公転する。つまり、外歯歯車２は内歯歯
車１に対して遊星運動する。

【００２５】上記外歯歯車２の公転と自転により、該外
歯歯車２に取着されたクランク軸３の中心Ｏ₂は、概ね
図１の太線の二点鎖線で示す略正五角形状の軌跡Ｐを描
くように移動する。

【００２６】このため、上記スライダー４を介して連結
されたアーム５は、上記太線の二点鎖線の軌跡Ｐの所定
区間 (図１のＰ₁〜Ｐ₂点間の略正五角形の上部の山形
状の部分_;以下区間Ａという) において、左端より右側
に、両端で大きな加速度で増減速され比較的速く移動す
るとともに、中間の稜で一時的に停止する挙動をとって
揺動する。このように、左端から右端への揺動 (往動)
、即ち、この区間Ａの動作は、略正五角形の約二辺分
（約２／５公転分）の行程を移動するとともに、中間の
稜で一時的に停止するため、動作初期と動作終期で大き
な加速度で増減速されて比較的速く移動するにもかかわ
らず、全体として後述する復動（区間Ｃ）に比べて長い
時間を要する動作となる。

【００２７】そして、続く所定区間 (図１のＰ₂〜Ｐ₃
点間の略正五角形の右端の側辺部分_;以下区間Ｂという)
において、上記クランク軸３の中心Ｏ₂は、図１に示
すように、アーム５の長孔5aと同じ方向に移動するた
め、該アーム５は右端で約一辺分（約１／５公転分）だ
け休止した状態となる。

【００２８】次の所定区間 (図１のＰ₃〜Ｐ₄点間の略
正五角形の底辺部分_;以下区間Ｃという) において、上
記クランク軸３の中心Ｏ₂は、概ね図１に示すように、
アーム５に対して直交する方向（図１において水平方
向）に直線的な軌跡を描くように約一辺分（約１／５公
転分）だけ移動するため、該アーム５は右端より左端に
揺動するが、この動作は上記区間Ａに比べて行程が短く
又上記区間Ａの如く一時的に停止するような状態が存在
しないため、又外歯歯車２の回転速度が一定であること
より、時間的に往動の約半分（約１／２）以下の動作と
なる。つまり、往動は復動の概ね２倍以上の時間を要す
る動作となる。

【００２９】続く、所定区間 (図１のＰ₄〜Ｐ₁点間の
略正五角形の左端の側辺部分_;以下区間Ｄという) にお
いて、上記クランク軸３の中心Ｏ₂は、概ね図１に示す
ように、アーム５の長孔5aと同じ方向に移動するため、
該アーム５は左端で約一辺分（約１／５公転分）だけ休
止した状態となる。

【００３０】この駆動機構は、上記区間Ａから区間Ｄま
での動作で、１サイクルを終了する。

【００３１】このため、この駆動機構を、上述したトラ
ンスファロボットの駆動機構として採用した場合には、
被加工品を次のワークステーションまで搬送する際に
は、上記区間Ａで、被加工品の加工時間に合わせて時間
を調整した搬送がおこなえ、被加工品を昇降させる際に
は、上記区間Ｂで、停止させることができ、トランスフ
ァロボットが元のワークステーションに復帰する際に
は、上記区間Ｃで、速い速度で復帰させることができ、
また、元のワークステーションで次の被加工品を昇降さ
せる際には、上記区間Ｄで、停止させることができる。

【００３２】しかも、上記区間Ａの動作初期と動作終期
では大きな加速度で増減速されて速やかに移動するた
め、被加工品の供給・搬出に起因して、ワークステーシ
ョンでの作業機器の作業時間を延ばすような不都合は生
じない。

【００３３】そして、上記構成において、外歯歯車２の
回転速度を変えることにより、搬送時間と加工時間を合
致させるよう調整することができる。

【００３４】また、内歯歯車と外歯歯車の比率を７：
１，９：１，11：１，・・・，(2n+1)：１のように設定
することにより、上記クランク軸に略正七角形，正九角
形，正十一角形等の移動軌跡を描かせることができ、必
要に応じて、上記区間Ａと区間Ｃの時間の比率を調整す
ることができる。尚、上記「ｎ」は、２，３，４，・・
・のように「２」より大きい任意の整数とする。

【００３５】ところで、上記駆動機構の動作、即ち揺動
量を拡大して使用したい場合には、図３に図示するよう
に、支点８′から力点９′までの距離と支点８から作用
点10′までの距離の比が大きいアーム５′を上記アーム
５上方に付設し、このアーム５′を上記アーム５で作動
させるよう構成すれば、さらに大きな行程の動作を得る
ことができる。

【００３６】また、本駆動機構を具備した駆動装置Ｉ
は、図４に図示するように、アーム５あるいは５′（図
４の実施例ではアーム５′）の揺動運動により搬送杆Ｋ
をタクト動作させて移送するため、直動型のような横方
向（水平方向）に余分のスペースが不要となり、各ワー
クステーションの間に、トランスファロボットの駆動機
構として設置することができる。この結果、駆動装置を
含む各ワークステーション全体の配置寸法Ｌ（図４参
照）が小さくなり、駆動装置を含む各ワークステーショ
ン全体のスペースをかなり小さくすることが可能とな
る。尚、図４において、20は被加工品を把持する把持具
である。

【００３７】上記実施例では、太陽歯車に内歯歯車を用
い、遊星歯車に外歯歯車を用いているが、太陽歯車に外
歯歯車を遊星歯車に内歯歯車を用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】しかして、本発明にかかる駆動機構によ
れば、上述のように構成され且つ作用するため、従来の
ものに比べて、強力なブレーキと大きな容量のクラッチ
及び大きな馬力の電動機等が不要となり、駆動装置のエ
ネルギーの損失を格段に少なくすることが可能となる。

【００３９】また、上述のように、駆動を無理なく非常
に円滑に動作させることができるため、耐久性が大幅に
向上するとともに、騒音も格段に小さくなる。

【００４０】従って、従来のトランスファロボットに比
べて大幅に耐久性の高いものを非常に安価に供給するこ
とが可能となるとともに、騒音を低下させて労働条件を
改善することができることとなる。

【００４１】さらには、駆動装置（駆動機構）を含む各
ワークステーション全体の配置寸法を大幅に削減するこ
とが可能となる。

【００４２】また、この駆動機構によれば、上述した従
来の駆動機構に比べて、無理な加速，停止，再加速等が
ないため、無理なく高速の搬送が可能となる。本発明者
の確認テストによれば、従来のものに比べて、10〜20パ
ーセント程度の高速化が可能になることが確認されてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる駆動機構をモデル化
して図示した図である。

【図２】図１の実施例にかかる駆動機構の各要素を示
すスケルトン図である。

【図３】図１の変形実施例にかかる駆動機構の要部を
モデル化して図示した図である。

【図４】図１の駆動機構をトランスファロボットの駆
動機構として使用したときのトランスファロボットの概
略全体図である。

【図５】従来のトランスファロボットの概略全体図で
ある。

【符号の説明】

１…内歯歯車２…外歯歯車３…クランク軸５…アームＯ₈…交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１サイクル中に、間に休止を挟んで２動
作をおこない、該２動作のうちの１動作が他の１動作に
比べて長い時間を要しておこない且つこの長い時間を要
しておこなう１動作の動作初期と動作終期の中間の期間
に速度が低下もしくは停止して該長い時間を形成するよ
うな駆動装置の駆動機構であって、この駆動機構が、回転不能に固定された太陽歯車と、こ
の太陽歯車に対して歯車比が（２ｎ＋１）：１に構成さ
れ該太陽歯車に噛合してその回りを遊星運動する遊星歯
車と、この遊星歯車にその自転中心に対して偏芯した位
置に一体的に付設されたクランク軸と、上記クランク軸
が移動して描く略正（２ｎ＋１）角形の移動軌跡の対峙
する二つの辺の仮想交点に位置する固定部上の軸に、一
端が揺動自在に軸支されたアームと、該アーム上にその
長手方向にスライド自在に配設され上記クランク軸と上
記アームを連結するスライダーを具備していることを特
徴とする駆動機構。但し、「ｎ」は、２，３，４，・
・，の如き２以上の整数とする。
【請求項２】請求項１に記載される駆動機構におい
て、前記「（２ｎ＋１）」が「５」であることを特徴と
する駆動機構。