JPS61103791A - 産業用ロボツトの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＸ軸及びＹ軸方向に互いに交叉して組合せられ
かつこれらＸ軸及びＹ軸ユニットがねじ軸とこれに噛合
うボールねじナツト部材との作用により、夫々往復動す
ることにより、Ｙ軸ユニットに設けられた作業ツールを
所定位置へ移動させる産業用ロボットにおいて、このＸ
軸ユニット上のユニットブロックをこのＸ＠ユニットに
沿い移動させるための駆動装置に関するものである。

（従来の技術〕 このようなＸ軸及びＹ軸ユニットを互いに交叉させて移
動させるようにした産業用ロボットが最近種々開発され
ているが、一般にこれら産業用ロボットはねじ軸とボー
ルねじナツト部材とを噛合わせ、このねじ軸を回転させ
ることにより、各軸ユニットを往復動させている。

また前記方式に代え、第６図に示すように、両端が固定
されたねじ軸１１０にボールねじナツト部材１１４を噛
合わせ、このボールねじナツト部材１１４を回転させて
、各軸ユニットを夫々移動させるようにしたものもある
。これは移動方向に沿うて配置したねじ軸１１０にこれ
に噛合うボールねじナツト部材１１４を２個嵌め合わせ
、これらボールねじナツト部材１１４を外周に従歯車１
１３を固定した円筒部材１１８で互いに連結している。

この円筒部材１１８は軸受１１５を介してユニットブロ
ック１０３に回転自在に支持されており、そしてこの従
歯車１１３をモータ（図示ぜず）の回転軸に固定した主
歯車（図示せず）に噛合わせて、前記ボールねじナツト
部材１１４が回転すると、ユニットブロック１０３が移
動する構成である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらねじ軸を回転する方式は夫々の軸方向の移
動ユニットの移動距離が長くなる程、　　　　Ｊねじ軸
は長くなって、ねじ軸に撓みが生じるがらこれを回転さ
せると、ねじ軸の振れが大きくなり、全体に振動が発生
する。このためこれを防ぐように、ねじ軸を太くする必
要があるが、これを太くすると、°このねじ軸の回転に
より生ずる慣性モーメント（ＧＤ”）が大きくなる。

またねじ軸が長くなると、これを回転させるためのモー
タの出力が必然的に大きくなり、このため移動距離に応
じて、モータの出力を大きくしなりればならない。しか
もモータとねじ軸が直列に連結されているから移動ユニ
ットの有効ストロークが短い場合、各軸ユニットの全長
が有効ストロークに対して比較的長くなり、設置スペー
スが広くなる。

更に、この方式に代えて前記したボールねじナツト部材
を回転させる方式では、２個のボールねじナツト部材を
連結する円筒部材の外周に前記モータからの回転が伝達
される歯車が固定されているため、この歯車の外周が必
然的に大きくなるから慣性モーメント（ＧＤ２）も大き
くなっている。そのため、この駆！ｅＩＭ　＋Ｒに多大
なΩ荷が作用して機構の寿命が短くなるとともに構造が
複雑になるという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題点を解決するとともに常に安定
した動力の伝達が可能でかつコンパクトな駆動装置を提
供することを目的として案出されたものであり、Ｘ軸ユ
ニット１に沿うて移動自在なユニットブロック３にＹ＠
ユニット２と平行にＸ軸モータ４を固定し、このＸ軸モ
ータ４の回転軸４ａに前記Ｘ軸ユニット１に配置したＸ
軸用ねじ軸１０に噛合うボールねじナツト部材１４に固
定した従歯車１３に噛合う主歯車１２を取付け、前記ユ
ニットブロック３に前記ボールねじナツト部材１４を回
転自在に支持し、しかしこのユニットブロック３に前記
Ｘ軸モータ４と平行に前記Ｙ軸モータ５を取付けたもの
である。

〔作用〕

Ｘ軸用モータ４により回転される主歯車１０が回転する
と、この主歯車１０に直交して噛合っている従歯車１３
が回転する。この従歯車１３が回転すると、これを固定
したボールねじナツト部材１４が回転する。これにより
ボールねじナツト部材１４はねじ軸１０の満に沿い回転
する。このため、このボールねじナツト部材１４を回転
自在に支持しているユニットブロック３はねじ軸に沿い
軸方向に移動する。

〔実施例〕 以下本発明の詳細な説明する。第３図は本発明の一実施
例を示す全体斜視図であり、１はベース（図示せず）に
固定されるＸ軸ユニットである。このＸ＠ユニット１に
はＸ軸用ねじ軸１０とガイド軸１１が平行に配置固定さ
れており、このねじ軸１０とガイド軸１１にはこのＸ軸
ユニット１を移動可能なユニットブロック３が設けられ
ている。このユニットブロック３にはＸ軸ユニット１に
直交するＹ軸ユニット２の端部が固定してあり、このＹ
Ｏｉｌ、：Ｌニット２はこのユニットブロック３に固定
されている。またこのユニットブロック３にはＹ軸上−
９５が固定されている。このＹ軸モータ５はＹ軸ユニッ
ト２に沿い回転自在に配置したＹ軸用ねじ軸２０に連結
してあり、Ｙ軸用ねじ軸２０と平行に配置したガイド軸
２１に案内されるツール台６を移動させる構成である。

またこのＹ軸モータ５の直下の１ニツトブロツク３には
これと平行にＸ軸モータ４が固定されている。

このＸ軸モータ４の回転軸４ａには第１図及び第２図に
示すように、主歯車１２が固定してあり、この主歯車１
２は前記回転軸４ａの軸線と平行な垂直平面に対して直
交する位置に配置されたＸ軸用ねじ軸１０に中心を有す
る従歯車１３と噛み合っている。これら主及び従歯車１
２．１３は螺旋歯車である。この従歯車１３は前記Ｘ軸
ユニット１の軸方向に配置されたＸ軸用ねじ軸１０に噛
合うボールねじナツト部材１４の一端に一体形成された
スリーブ１４ａに固定されており、この永−ルねじナツ
ト部材１４は前記スリーブ１４ａにおいて、前記ユニッ
トブロック３に軸受１５を介して回転自在に支持されて
いる。

また、ユニットブロック３は前記ねじ軸１０を１習動軸
受１６で往復動自在に支持しており、これはねじ軸１０
の安定した移動を可能にしている。。

更に、このねじ軸１０の上部及び下部にはこれに平行な
ガイド軸１１が往ｍｅ自在に挿入してあり、これらねじ
軸１０及びガイド軸１１の両端は第１図に示すように、
Ｘ軸ユニット２の支持ブロック１１に固定されている。

次にこの実施例の動作を説明する。あらかじめ設定され
た作業位置での作業について、作業開始の信号が入ると
、Ｘ軸モータ４とＹ軸モータ５は回転する。このＹ＠モ
ータ５の回転によりＹ軸用ねじ軸２０が回転するからこ
れに噛合っているボールねじナツト部材（図示せず）を
有するツール台６はＹ軸ユニット２に沿い移動を始める
。一方、Ｘ軸モータ４が回転すると、主歯車１２に噛合
っている従歯車１３が回転し、スリーブ１４ａを介して
ボー！、しねじナツト部材１４が回転する。このため、
ユニットブロック３は所定位置へ移動を開始し、Ｘ軸ユ
ニット１に沿うてあらかじめ設定された位置まで移動す
る。

次に、Ｘ軸モータ４が逆転すると、ボールねじナツト部
材１４ち逆転するからユニットブロック３は前記移動方
向とは逆方向に所定位置まで、移動する。この移動中、
ユニットブロック３ｔまガイド軸１１で案内されている
ので、安定した移動が可能となる。

また第４図及び第５図は他の実施例を示してあり、２は
Ｘ軸ユニット１を移動す゛るユニットブロック３上を移
動可能なＹ＠ユニットである。

このＹ軸ユニット２はユニットブロック３に固定したＹ
軸モータ５により全体が往復動するように構成してあり
、このＹ＠モータ５はＹ軸ユニット２に平行に配置され
ている。このＹ軸モータ５を固定したユニットブロック
３にはこれと平行なＸ軸モータ４が固定してあり、この
モータ４の回転軸４ａには前記実施例と同様に、主歯車
１２が固定されており、この主歯車１２はねじ軸１０に
噛合うボールねじナツト部材１４のスリーブ１４ａに固
定された従歯車１３に噛合っている。

このため、Ｘ軸モータ４及びＹ＠モータ５が回転すると
、ユニットブロック３はＸ軸ユニット１上を移動すると
ともにこのユニットブロック３上をＹ＠ユニット２は移
動する。

〔発明の効果〕

以上説明した実施例から明らかなように本発明は、Ｘ軸
ユニット１に沿うて移動自在なユニットブロック３にＹ
軸ユニット２と平行にＸ軸モータ４を固定し、このＸ軸
モータ４の回転軸４ａに前記Ｘ軸ユニット１に配置した
Ｘ軸層ねじ軸１０に噛合うボールねじナツト部材１４に
固定した従歯車１３に噛合う主歯車１２を取付け、前記
ユニットブロック３に前記ボールねじナツト部材１４を
回転自在に支持し、しかもこのユニットブロック３に前
記Ｘ軸モータ４と平行に前記Ｙ軸モータ５を取付けたも
のである。

このため、各移動ユニットの移動距離が長くなってもね
じ軸が回転、しない構成であるからこれが振れることが
なくなるとともに振動が発生することがない。またねじ
軸を必要に応じて細くすることが可能であるとともにボ
ールねじナツト部材に固定した歯車の外径もスリーブに
固定することにより最小限に小さくできるから、ボール
ねじナツト部材に生ずる慣性モーメント（ＧＤ２）が小
さくなり、迅速な位置決めが可能となる。更に、このユ
ニットブロックを移動させるためのモータの出力は移動
距離に関係ないため、ユニットブロックのストロークに
戯じてその都度、モータを設定する必要がなく、常時一
定の出力のモータが使用できる。しかも駆動機構に多大
な力が作用することがなくなり、機構の庁命が延びると
ともに構造が簡単でかつコンパクトになる。またスリー
ブとボールねじナツト部材とは一体に形成されているか
ら加工及び組立てが簡単になり、コストが低減される。

更に、Ｘ軸、Ｙ軸モータは全てユニットブロックにＹ軸
ユニットと平行に固定されているため、Ｘ軸ユニットの
ユニットブロックの有効ストロークが短い場合でもＸ軸
ユニットの全長が長くなることがなくなり、設置−スペ
ースが少なくてすむ。しかもモータを同一個所に固定し
ているので、モータの配線を纏めることができ、配線作
業が簡単になる等の特有の効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部拡大断面図、第２
図は第１図の要部断面側面図、第３図はこの実施例を使
用する産業用ロボットの斜視図、第４図は本発明の他の
実施例を示す要部拡大断面図、第５図は第４図の要部断
面側面図、第６図は本発明の従来例を示す要部拡大断面
図である。 ＩＧｔＸ’ｌ’ｌｋユニット、　２はＹ軸ユニット、３
はユニットブロック、 ４はＸ軸モータ、　　４ａは回転軸、 ５はＹ軸モータ、　　６はツール台、 １０はＸ軸層ねじ軸、　１１はガイド軸、１２は主歯車
、　　　　１３は従歯車、１４はボールねじナツト部材
、 １４ａはスリーブ、　　１５は軸受、 １６は摺動軸受、　　　１７は支持ブロック、２０はＹ
軸用ねじ軸、　２１はガイド軸、特許出願人　　　　　
　日東精工株式会社第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｘ軸ユニット１とこのＸ軸ユニット１に直交する方
   向のＹ軸ユニット２とからなる産業用ロボットにおいて
   、 Ｘ軸ユニット１に沿うて移動自在なユニッ トブロック３にＹ軸ユニット２と平行にＸ軸モータ４を
   固定し、 このＸ軸モータ４の回転軸４ａに前記Ｘ軸ユニット１に
   配置したＸ軸用ねじ軸１０に噛合うボールねじナット部
   材１４のスリーブ１４ａに固定した従歯車１３に噛合う
   主歯車１２を取付け、前記ユニットブロック３に前記ボ
   ールねじ ナット部材１４を回転自在に支持し、 しかもこのユニットブロック３に前記Ｘ軸 モータ４と平行に前記Ｙ軸モータ５を固定したことを特
   徴とする駆動装置。 ２）スリーブはボールねじナット部材１４に一体に形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の駆動装置。 ３）従歯車は前記スリーブ１４ａに一体回転可能に固定
   してあることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の駆動装置。 ４）主歯車及び従歯車は互いに中心軸が直交するように
   噛合う螺旋歯車であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の駆動装置。