JPH10202564A - 直線移動型ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ケーブルの切れをなくし、スライダが小型軽量
で、かつ、スライダの速度制約を緩和した直線移動型ロ
ボットを提供することを目的とする。 【構成】直方体状のフレーム４と、スライダ１０と、モ
ータ２と、移動方向に沿って設けられたスプラインシャ
フト５と、移動方向に沿って設けられ、フレーム４に固
定されたボールネジ３と、スライダ１０に回動自在に設
けられ、スプラインシャフト５と噛合するスプラインブ
ッシュ１５と、スプラインブッシュ１５の側端突出部に
設けられ、該ブッシュ１５と共に回動する第１プーリ１
３と、スライダ１０に回動自在に設けられ、ボールネジ
３が貫通するボールナット１６と、ボールナット１６の
側端突出部に設けられ、該ボールナット１６と共に回動
する第２プーリ１４と、第１プーリ１３と第２プーリ１
４とを連結するタイミングベルト１７とにより構成され
た直線移動型ロボットである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットであっ
て、直方体状のフレームを、直線上に移動する直線移動
型ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直方体状のフレーム内部に、
ボールネジを設けて、このボールネジに沿ってスライダ
が移動する産業用ロボットがある。

【０００３】この産業用ロボットの構造としては２種類
あり、第１のものは、ボールネジをモータにより回転さ
せてスライダを移動させるものである。

【０００４】しかしながら、この構造のものであると、
ボールネジのストロークを長くして高速で回転させる
と、ボールネジの危険速度に達して共振をおこし、ボー
ルネジが振動し弓なりになるため、最高速度に制約があ
る。

【０００５】そのため、第２のものとして、ボールネジ
はフレームに固定し、スライダに中空モータを設け、こ
の中空モータの中空回転子内部にボールネジと螺合する
雌ネジ部を設けて、中空回転子を回転させることによ
り、スライダを移動させるものがある。

【０００６】この構造であるとボールネジが回転しない
ため、スライダを高速で移動させても、第１の構造のよ
うな危険速度によるスライダの速度制約がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この第
２の構造の産業用ロボットであると、スライダの移動に
より中空モータ用ケーブルが移動するするためにケーブ
ルが切れたり、また、スライダ内部にモータが装着され
ているので重くなり、かつ、構造が複雑で大きくなると
いう問題があり、さらに、スライダにモータを取付けて
いるため熱が発生し、スライダ全体が加熱されるという
問題があった。

【０００８】本発明はこの様な問題を鑑みてなされたも
のであり、ケーブルの切れをなくし、また、スライダが
小型軽量で構造が簡単であり、さらに、スライダの加熱
をなくし、スライダの速度制約を緩和した直線移動型ロ
ボットを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ロボット本体である直方
体状のフレームと、前記フレームの移動方向に沿って直
線移動するスライダと、前記フレームの一端部に設けら
れた駆動用モータと、前記モータに連結され、前記フレ
ームの一端部から他端部まで移動方向に沿って設けら
れ、軸受けを介して保持されたスプラインシャフトと、
前記フレームの一端部から他端部まで移動方向に沿って
設けられ、フレームに固定されたボールネジと、前記ス
ライダに回動自在に設けられ、前記スプラインシャフト
と噛合するスプラインブッシュと、前記スプラインブッ
シュの側端突出部の外周に設けられ、該スプラインブッ
シュと共に回動する第１プーリと、前記スライダに回動
自在に設けられ、前記ボールネジが貫通するボールナッ
トと、前記ボールナットの側端突出部の外周に設けら
れ、該ボールナットと共に回動する第２プーリと、前記
第１プーリと前記第２プーリとを連結するタイミングベ
ルトとよりなる構成にすることにより、ケーブルが切断
する恐れがなく、また、スライダが小型軽量になり、ス
ライダの速度制約を緩和し課題を解決している。

【００１０】

【作用】上記構成の直線移動型ロボットの動作状態につ
いて説明する。制御部で制御された駆動モータが、スプ
ラインシャフトを一定方向（以下、正方向という）に回
転させる。この回転により、スプラインブッシュ及び第
１プーリが回される。この第１プーリの回転により、こ
のプーリと噛合しているタイミングベルトが回され、さ
らに、第２プーリが回される。この回転により第２プー
リを保持しているボールナットが回され、かつ、ボール
ネジはフレームに固定されているのでスライダがフレー
ムの長手方向に直線移動をする。そして、駆動モータを
逆回転（以下、負方向という）することによりスライダ
は逆方向に直線移動をする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例を示す直線移動型ロボ
ットの斜視図であり、図２は同じく要部拡大斜視図であ
り、図３はスライダの一部欠載平面図であり、図４はス
ライダの正面図である。

【００１２】符号１は、本実施例の直線移動型ロボット
であって、直方体状のフレーム４の上面及び内面を長手
方向である左右にスライダ１０が移動する。

【００１３】符号２はフレーム４の左端部に内蔵された
駆動用モータである。このモータ２の回転軸には、カッ
プリング２１を介してスプラインシャフト５が連結され
ている。このスプラインシャフト５のモータ２側の軸端
近傍及び他端は、軸受１９を介してフレーム４の両端部
の支持板に回転自在に取り付けられている。

【００１４】符号３はボールネジである。このボールネ
ジ３の両端部は、フレーム４の両端部の支持板に固定さ
れている。なお、スプラインシャフト５とボールネジ３
とは、平行に設けられている。

【００１５】符号１５は、スライダー１０に形成された
孔に軸受を介して回転自在に保持されているスプライン
ブッシュ１５である。このスプラインブッシュ１５に
は、この第１貫通孔８が軸心にスプライン状に形成され
ており、この孔８にスプラインシャフト５が貫通しスプ
ライン部で噛合している。

【００１６】そして、このスプラインブッシュ１５の一
側面には突出した第１支持軸１１が形成されており、こ
の支持軸１１に第１プーリ１３が保持されている。

【００１７】符号１６はスライダー１０に形成された孔
に軸受を介して回転自在に保持されているボールナット
１６である。ボールナット１６には第２貫通孔９が軸心
にボールネジ３の外径よりも大きく形成されており、そ
して、このボールナット１５はボール２４を介してボー
ルネジ３と螺合している。

【００１８】このボールナット１５の一側面には突出し
た第２支持軸１２が形成されており、この支持軸１２に
第２プーリ１４が保持されている。そして、第１貫通孔
８と第２貫通孔９とは平行に設けられている。

【００１９】符号１７は、第１プーリ１３と第２プーリ
１４を掛け渡す無端状のタイミングベルトであり、そし
て、タイミングベルト１７とプーリ１３、１４とは噛合
している。このベルト１７により、第２プーリ１４は第
１プーリ１３と同一方向に回される。

【００２０】符号１８は、スライダ１０の底面に設けら
れた接触部である。この接触部１８は、フレーム４の内
部の底面に設けられた一対のレール２２に沿って軸方向
に移動する。

【００２１】符号２０は、モータ２を制御する制御部で
ある。この制御部２０によりモータ２を正方向及び負方
向に回転数を制御しながら回転させる。

【００２２】この様な構成において、直線移動型ロボッ
ト１の動作状態について説明する。

【００２３】制御部２０はモータ２を正方向に回転数ｎ
１で回転させる。

【００２４】この回転により、カップリング２１を介し
スプラインシャフト５はｎ１で正方向に回され、さら
に、スプラインブッシュ１５が正方向に回される。この
回転により、スプラインブッシュ１５及び第１プーリ１
３が正方向に回される。この第１プーリ１３の回転によ
り、このプーリ１３と噛合しているタイミングベルト１
７が回され、さらに、第２プーリ１４が第１プーリ１３
と同一方向にｎ２（第１プーリ１３の歯数と第２プーリ
１４の歯数が異なる場合）で回される。この回転により
第２プーリ１４を保持しているボールナット１６が回さ
れる。ボールネジ３はフレーム４に固定されているの
で、スライダ１０がフレーム４の長手方向に直線移動を
する。

【００２５】そして、駆動モータ２を逆回転（負方向に
回転）させることにより、スライダ１０が上記とは逆方
向に直線移動をする。

【００２６】なお、フレーム４の端部より内側に支持板
を設け、この箇所でスプラインシャフト５及びボールネ
ジ３を保持してもよい。

【００２７】以上、この様な構成にすることにより、モ
ータ２はフレーム４に固定されているのでケーブル移動
がなくなり、断線の恐れがなくなる。

【００２８】そして、スライダ１０にモータが内蔵して
いないので軽量で小型になり、かつ、スライダ１０の構
造が簡単になる。さらに、モータからの熱伝導がなくな
るのでスライダの加熱がなくなる。

【００２９】また、従来、スライダ１０の移動速度はモ
ータ２の回転数だけで決まっていたが、本願の場合に
は、さらに、二つのプーリ１３、１４の歯数の差により
変化するため、第１プーリ１３より第２プーリ１４の歯
数を減少させることにより、モータ２及びスプラインシ
ャフト５の回転数よりも第２プーリ１４の回転数を上げ
ることができる。従って、スプラインシャフト５の回転
数を共振回転数以下に抑え、スライダ１０の移動速度を
上げることが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上により、本発明の直線移動型ロボッ
トは、スプラインシャフトを回転させ、タイミングベル
トを介しボールナットを回転させ、スライダを移動させ
る構成にすることにより、ケーブルが断線する恐れがな
く、かつ、スライダを小型軽量化することができ、さら
に、スライダの加熱を防止し、従来より高速で、かつ、
安全にスライダを移動させることができ、その効果は大
である。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す直線移動型ロボットの
斜視図である。

【図２】同じく要部拡大斜視図である。

【図３】スライダの一部欠載平面図である。

【図４】スライダの正面図である。

【符号の説明】

１・・・・・直線移動型ロボット ２・・・・・駆動用モータ ３・・・・・ボールネジ ４・・・・・フレーム ５・・・・・スプラインシャフト ８・・・・・第１貫通孔 ９・・・・・第２貫通孔 １０・・・・・スライダ １１・・・・・第１支持軸 １２・・・・・第２支持軸 １３・・・・・第１プーリ １４・・・・・第２プーリ １５・・・・・スプラインブッシュ １６・・・・・ボールナット １７・・・・・タイミングベルト ２０・・・・・制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット本体である直方体状のフレーム
   と、 前記フレームの移動方向に沿って直線移動するスライダ
   と、 前記フレームの一端部に設けられた駆動用モータと、 前記モータに連結され、前記フレームの一端部から他端
   部まで移動方向に沿って設けられ、軸受けを介して保持
   されたスプラインシャフトと、 前記フレームの一端部から他端部まで移動方向に沿って
   設けられ、フレームに固定されたボールネジと、 前記スライダに回動自在に設けられ、前記スプラインシ
   ャフトと噛合するスプラインブッシュと、 前記スプラインブッシュの側端突出部の外周に設けら
   れ、該スプラインブッシュと共に回動する第１プーリ
   と、 前記スライダに回動自在に設けられ、前記ボールネジが
   貫通するボールナットと、 前記ナットの側端突出部の外周に設けられ、該ボールナ
   ットと共に回動する第２プーリと、 前記第１プーリと前記第２プーリとを連結するタイミン
   グベルトとよりなることを特徴とする直線移動型ロボッ
   ト。