JPH1094983A - アクチュエータ機構 - Google Patents

アクチュエータ機構

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JPH1094983A
JPH1094983A JP24951896A JP24951896A JPH1094983A JP H1094983 A JPH1094983 A JP H1094983A JP 24951896 A JP24951896 A JP 24951896A JP 24951896 A JP24951896 A JP 24951896A JP H1094983 A JPH1094983 A JP H1094983A
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slider
actuator
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Hiroshi Hayasaka
浩 早坂
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Koki Holdings Co Ltd
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Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２自由度のロボットの場合、一つのアクチュ
エータ上に別方向のアクチュエータを重ねて使用するの
で、可動部分が大きくなると共に、重くなってしまうと
いう問題を有していた。 【解決手段】 ２本の直線移動できる機構部を平行に配
置し、各機構部の移動する摺動部材にリンクの一端を軸
着させ、各リンクの他端を目的とする移動体に同じ軸で
軸着させ、リンクのいずれかに平行リンクを配置させ
る。これにより、各摺動部材の相対位置を制御して、移
動体を上記摺動部材の移動方向と平行及び垂直方向に自
由に移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、理化学装置の自動
化機械や一般の産業用ロボット等に適用できるアクチュ
エータ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般の産業用のロボットでは、目的物を
２自由度で移動させるためには、各軸用に独立した直線
移動のアクチュエータを直交させて上下に重ねたＸＹロ
ボットのタイプがある。また回転運動と直線運動を組み
合わせたスカラー型のロボットもある。いずれの場合で
も一つのアクチュエータ上に別のアクチュエータを重ね
て組み立てる構造となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなロボット
の場合、一つのアクチュエータ上に別方向のアクチュエ
ータを重ねて使用するので、可動部分が大きくなると共
に重くなっていた。そのため、固定側のアクチュエータ
は、その分パワーが必要となり全体として大きな装置と
なり、また高価な装置になってしまうという問題を有し
ていた。例えば、遠心力を利用して試料を分離する遠心
機に試料の入った容器を自動で出し入れするアクチュエ
ータ機構を持った自動遠心機の場合、遠心機の上部に前
記アクチュエータ機構が配置される。しかし、容器を遠
心機内に入れるためにはその移動分は遠心機の上側に大
きく突き出してしまい、結果的に背の高い装置となって
しまっていた。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解決し、よ
り簡単な構成で、且つ小形でも移動範囲の大きな２自由
度のアクチュエータ機構を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した問題を解決する
ためには、２本の直線移動できる機構部を平行に配置
し、各機構部の移動する摺動部材にリンクの一端を軸着
させ、各リンクの他端を目的とする移動体に同じ軸で軸
着させ、リンクのいずれかに平行リンクを配置させる。
これにより、各摺動部材の相対位置を制御して移動体を
上記摺動部材の移動方向と平行及び垂直方向に自由に移
動させられる。駆動源は固定側に取り付けられるので、
可動部分の重量を軽くできる。またリンクの長さと各直
線移動機構部の距離との選択により、上記機構部よりも
広い範囲で目的とする移動体を動かすことができる。結
果的に実際の移動範囲に対し占有スペースが小さく、よ
り小形なアクチュエータ機構とすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明になる実施例を図１乃至図
３を用いて説明する。図２は図１の側面図であり、支持
台１に固定された平行な２本のレール２ａ，２ｂと、こ
のレール２ａ，２ｂ上を各々摺動するスライダ３ａ，３
ｂがある。各スライダ３ａ，３ｂは支持台１に設置され
たボールネジ４ａ，４ｂで接続されており、各ボールネ
ジ４ａ，４ｂの回転により任意の位置に移動できる。ボ
ールネジ４ａ，４ｂの先端部にモータ５ａ，５ｂが接続
されており回転を伝達される。どちらのモータも支持台
１側に取り付けられている。各スライダ３ａ，３ｂの片
側にはリンク６ａ，６ｂの一端が軸８ａ，８ｂを介して
接続されており、この軸上で回転する。各リンク６ａ，
６ｂの他端は、ホルダ９に同軸１０上で接続（軸着）さ
れている。このホルダ９には実際に移動したい物、つま
り物を掴むハンド機構１１等が取り付けられる。第１ス
ライダ３ａには上記リンク６ａと平行な平行リンク７が
設けてあり、ホルダ９が常に同一姿勢となるようにして
ある。各スライダ３ａ，３ｂが同一位置の場合ホルダ９
は横にくるが、図３の様に第１スライダ３ａが第２スラ
イダ３ｂより左側にあるとホルダ９は第２スライダ３ｂ
側に移動し，逆に右側にあるとホルダは第１スライダ３
ａ側に移動する。（図１参照）ホルダ９は、両スライダ
３ａ，３ｂが同時に移動する事でスライダ移動方向１２
と平行に移動し、両スライダ３ａ，３ｂの相対距離が変
化するように移動することで、スライダ移動方向１２と
垂直方向１３に移動する。各リンク６ａ，６ｂの支点間
距離を共にＬとし第１スライダ３ａと第２スライダ３ｂ
とのレール間距離を２ｄとすると、垂直方向の移動距離
Ｓは、 Ｓ＝２（Ｌ−ｄ） で与えられる。上記Ｌとｄの選択により、任意に移動範
囲を設定することができる。
【０００７】実際のスライダの動作を制御する場合につ
いて考えてみる。リンクとスライダの各主要寸法を図４
の様に定義すると下記の関係となる。
【０００８】（ｙ−ｄ）2＋（ｘ−ｘｕ）2＝Ｌ2 （ｙ＋ｄ）2＋（ｘ−ｘＬ）2＝Ｌ2 上式から、ホルダの座標H（ｘ，ｙ）に対し各スライダ
の位置 （ｘｕ，ｄ），（ｘＬ，−ｄ） を求めることができる。
【０００９】第１スライダ３ａ側の原点を検出するため
のセンサが支持台の一端にある。（図示せず）また平行
リンク７が第１スライダ３ａと軸着される軸に角度セン
サ１４が設けてあり、平行リンク７の角度θを検出して
いる。角度センサ１４が平行リンク７側に取り付けてあ
る理由は、ホルダ９に固定されたハンド１１等の重量を
支持するのをホルダに同一軸で接続したにリンク６ａ，
６ｂでまかなえるので平行リンク７には力が掛かりにく
いためである。角度センサ１４はロータリエンコーダや
ポテンショメータ、可変抵抗等が使用できる。この角度
θを検出することによりホルダ９の垂直位置を知ること
ができる。しかし、原点検出のためにホルダ９の位置が
制限されない場合では、両スライダ３ａ，３ｂを原点検
知するだけで制御は可能である。本実施例では、自動遠
心機のようにハンド機構１１が穴部等に入り込んだ状態
で、水平方向１２へは移動できず必ず初めに垂直方向１
３にハンド１１を移動しなければならない場合を想定し
ている。
【００１０】本実施例を自動遠心機に適用した例を図５
に示す。ハンド２０の最下位置で遠心機内のロータ２４
から試料容器の入ったラック２１をつかみ、そのまま上
に持ち上げ、ラック２１を所定位置２５に置く。ロータ
２４からラックの所定位置２５まで移動するときのみ、
ハンド部分２０は装置より上部に突き出て移動する。装
置自体は２軸のアクチュエータ部分２３が遠心機部２２
よりも高くなるだけである。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、平行な２軸の摺動部材
をリンクで接続することによりハンドのような機構部を
２自由度で移動するのに駆動源を固定側に配置でき、可
動部を軽く、且つ少なくできより小形なアクチュエータ
を提供することができる。これにより、アクチュエータ
を実装する装置の小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明になるアクチュエータの一実施例を示
す上面図である。
【図２】 図１の側面図である。
【図３】 本発明になるアクチュエータの一実施例を示
す上面図である。
【図４】 本発明になるアクチュエータ機構における位
置関係を定義した座標を示す図である。
【図５】 本発明になるアクチュエータを自動遠心機に
適用した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１は支持台、２ａ，２ｂはレール、３ａは第１スライ
ダ、３ｂは第２スライダ、４ａ，４ｂはボールネジ、５
ａ，５ｂはモータ、６ａ，６ｂはリンク、７は平行リン
ク、８ａ，８ｂは軸、９はホルダ、１０は軸、１１はハ
ンド機構、１２は水平方向、１３は垂直方向、１４は角
度センサ、１５ａ，１５ｂはカップリング、２０はハン
ド、２２は遠心機部、２１はラック、２３はアクチュエ
ータ部、２４はロータ、２５はラックの所定位置であ
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平行な２軸の案内部材があり、各案内部
    材上には独立した駆動機構により移動可能な摺動部材を
    持ち、各摺動部材には上記２軸の案内部材間隔よりも長
    いリンクの一端が軸着され、前記各リンクの他端は該移
    動部材に同一軸上で軸着されていることを特徴とするア
    クチュエータ機構。
  2. 【請求項２】 少なくとも片方のリンクには、平行リン
    クを備えていることを特徴とする請求項１記載のアクチ
    ュエータ機構。
  3. 【請求項３】 前記各リンクの位置が、２本の案内軸に
    対し同一方向に配置していることを特徴とする請求項１
    乃至請求項２記載のアクチュエータ機構。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの前記摺動部材に少なく
    とも１つのリンクの軸着部の角度を検出するセンサを設
    けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のアク
    チュエータ機構。
  5. 【請求項５】 リンクの角度と、該角度検出をしている
    側の摺動部材の位置から各駆動機構を制御して、目的の
    移動部材を案内軸と平行且つ垂直方向に移動させること
    を特徴とする請求項４記載のアクチュエータ機構。
  6. 【請求項６】 ２つの前記摺動部材の相対距離を検出で
    きるセンサを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求
    項３記載のアクチュエータ機構。
  7. 【請求項７】 ２つの前記摺動部材の相対位置から各駆
    動機構を制御して、目的の移動部材を案内軸と平行且つ
    垂直位置に移動させることを特徴とする請求項６記載の
    アクチュエータ機構。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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