TWI388744B - 直進－旋轉機構 - Google Patents

Description

直進-旋轉機構

本發明係關於一種進行直進運動及旋轉運動之機構。

在使搬運對象物直線移動或旋轉移動之裝置中，係組設有直進-旋轉機構。

以習知之直進-旋轉機構而言，第4圖係顯示專利文獻1所揭示之直進-旋轉機構。

在直進機構60a之馬達61a之旋轉軸，直接連結有滾珠螺桿(ball screw)62a。

在此滾珠螺桿62a係安裝有齒條(rack)63a，且藉由滾珠螺桿62a之旋轉使此齒條63a進行直線運動。

在與直進機構60a平行且與齒條63a之齒面相對向之側，亦配置有由馬達61b、滾珠螺桿62b與齒條63b構成之相同的直進機構60b。在齒條63a與齒條63b之間，係配置有小齒輪(pinion gear)64，用以與齒條63a及齒條63b雙方的齒咬合。小齒輪64係以可朝沿著齒條63a與齒條63b之齒的方向直線運動之方式構成，而且以可依齒條63a與齒條63b之移動速度差旋轉之方式構成。在小齒輪64之下部端面，係朝與齒條63a之直線運動方向相同之方向安裝有線性導軌(linear guide)65。此外，在小齒輪64之上部端面，係安裝有用以把持搬運對象物之把持機構(未圖示)。當以相同旋轉數驅動馬達61a與馬達61b時，滾珠螺桿62a與滾珠螺桿62b即以相同旋轉數旋轉，且齒條63a與齒條63b即以相同速度直線運動，因此小齒輪64係以與齒條63a及齒條63b相同速度直線運動。因此，搬運對象物係透過安裝於小齒輪64之把持機構而直線移動。

當對馬達61a與馬達61b分別賦予旋轉數差異驅動時，由於滾珠螺桿62a與滾珠螺桿62b亦具有旋轉數差而旋轉，且於齒條63a與齒條63b之直線運動產生速度差，因此小齒輪64係依齒條63a與齒條63b之速度差而旋轉。因此，搬運對象物係透過安裝於小齒輪64之把持機構而旋轉移動。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2000-161457號公報

在如專利文獻1之直進-旋轉機構中，由於總是需要保持小齒輪與2個齒條咬合之狀態，因此需要有支撐小齒輪之下部等的導軌構件。在第4圖所示之直進-旋轉機構中，係藉由將小齒輪64安裝於作為導軌構件之線性導軌65上，而可使把持機構及小齒輪64保持於預定位置。

如此，在習知之直進-旋轉機構中，即需要有用以保持把持機構及小齒輪64之位置之導軌構件，因此會有直進-旋轉機構構造變得複雜之問題。

本發明係為了解決上述問題而研創者，其目的在獲得一種具有簡單構造之直進-旋轉機構。

本發明之直進-旋轉機構之特徵為具備：第1及第2直進機構，呈平行配置，且可動部係相對於固定部朝平行方向移動；第1螺合構件，固定於第1直進機構之可動部，且具有與可動部之可動方向平行之旋轉軸；第2螺合構件，固定於第2直進機構之可動部，且具有與可動部之可動方向平行之旋轉軸；及第3螺合構件，第1螺合構件及第2螺合構件均與其螺合；供第1螺合構件螺合之第3螺合構件之螺合部分、與供第2螺合構件螺合之第3螺合構件之螺合部分之螺合方向係相反。

本發明之直進-旋轉機構之特徵為具備：第1及第2直進機構，呈平行配置，且可動部係相對於固定部朝平行方向移動；第1螺合構件，固定於第1直進機構之可動部，且具有與可動部之可動方向平行之旋轉軸；第2螺合構件，固定於第2直進機構之可動部，且具有與可動部之可動方向平行之旋轉軸；及第3螺合構件，第1螺合構件及第2螺合構件均與其螺合；供第1螺合構件螺合之第3螺合構件之螺合部分、與供第2螺合構件螺合之第3螺合構件之螺合部分之螺合方向係相反，因此可謀求製造成本之減少，而可提供一種省能源且構造簡單之裝置。

[實施形態1]

茲使用第1圖說明本發明直進-旋轉機構之實施形態1。

第1圖係為本發明直進-旋轉機構之實施形態1之斜視圖。

第1軸式線性馬達1a與第2軸式線性馬達1b(以下稱線性馬達1a、1b)係配置成雙方可動部2a、2b而平行地前進、後退運動。

軸3a、3b係固定於未圖示之支撐部，而可動部2a、2b係沿著軸3a、3b而可朝第1圖之上下方向移動。

在可動部2a係支撐有屬於第1螺合構件之滾珠螺帽21a，而在可動部2b係支撐有屬於第2螺合構件之滾珠螺帽21b。再者，滾珠螺帽21a與滾珠螺帽21b係螺合於與軸3a、3b平行且屬於第3螺合構件之1支滾珠螺桿4。

此滾珠螺桿4雖係螺合於滾珠螺帽21a及滾珠螺帽21b，惟未固定於任何位置。

此外，滾珠螺桿4係在供滾珠螺帽21a螺合之第1圖之上半部分、及供滾珠螺帽21b螺合之下半部分使其螺合方向(亦即螺紋)為車成相反。

在可動部2a與可動部2b係分別設有阻止件22a、22b，用以在對於線性馬達1a、1b切斷控制電源時防止各可動部2a、2b自然掉落。

再者，如第1圖所示，在滾珠螺桿4之一端，係設有用以把持搬運對象物之把持機構5。

接著，敘述把持機構5之直進運動。

當使線性馬達1a與線性馬達1b朝相同方向以相同速度驅動時，線性馬達1a之可動部2a與線性馬達1b之可動部2b即朝相同方向以相同速度進行直進運動。此時，分別支撐於可動部2a及可動部2b之滾珠螺帽21a與滾珠螺帽21b亦朝相同方向以相同速度進行直進運動。

如前所述，滾珠螺桿4係僅由滾珠螺帽21a、21b所支撐。因此若滾珠螺帽21a與滾珠螺帽21b之間之相對速度為零，則不會產生使滾珠螺桿4旋轉之力，而滾珠螺桿4則朝與滾珠螺帽21a及滾珠螺帽21b相同方向以相同速度僅進行直進運動。

因此，設於滾珠螺桿4前端之把持機構5亦僅進行直進運動而不旋轉。

接著敘述把持機構5之旋轉運動。為了簡化起見，茲說明滾珠螺桿4之右旋螺紋部41與左旋螺紋部42之導程(lead)長度相同之情形。

當將線性馬達1a之可動部2a、與線性馬達1b之可動部2b朝相反方向以相同速度驅動時，分別支撐於可動部2a、可動部2b之滾珠螺帽21a與滾珠螺帽21b亦朝相反方向以相同速度進行直進運動。此時，由於供滾珠螺帽21a行進之右旋螺紋部41、與供滾珠螺帽21b行進之左旋螺紋部42之導程方向彼此相反且導程長度相等，因此滾珠螺桿4不移動，而僅在原地進行旋轉運動。因此，設於滾珠螺桿4前端之把持機構5亦僅進行旋轉運動。

線性馬達1a與線性馬達1b之驅動速度若非以相同速度朝相同方向，而是非為相同速度且朝相反方向時，則滾珠螺桿4會進行直進運動與旋轉運動等兩種運動。

藉由控制線性馬達1a與線性馬達1b之驅動速度，即可控制滾珠螺桿4之直進運動與旋轉運動之速度。

在上述說明中，為了簡化起見，係就滾珠螺桿4之右旋螺紋部41與左旋螺紋部42之導程長度相同之情形加以陳述，惟導程長度不同時，仍可依據導程長度差異來控制線性馬達1a與線性馬達1b之驅動速度，藉以控制滾珠螺桿4之直進運動與旋轉運動之速度。

依據本實施形態1，由於不需另行設置用以保持滾珠螺帽21a及滾珠螺帽21b與滾珠螺桿4之位置關係的導軌構件，因此可謀求減少直進-旋轉機構之製造成本，而可提供一種省能源且構造簡單之裝置。

另外，在本實施形態1中，雖係就使用滾珠螺帽作為第1及第2螺合構件、及使用滾珠螺桿作為第3螺合構件之情形加以敘述，惟使用螺帽作為第1及第2螺合構件、及使用螺栓(bolt)作為第3螺合構件亦可同樣地構成。

此外，在本實施形態1中，雖係就使用軸式線性馬達作為第1直進機構及第2直進機構之情形加以敘述，惟使用由馬達與滾珠螺桿與滾珠螺帽所構成之直進機構或線性馬達作為第1直進機構或第2直進機構，亦可同樣地構成。

此外，在本實施形態1中，由於係使用阻止件22a、22b作為防止線性馬達1a之可動部2a與線性馬達1b之可動部2b掉落之手段，因此亦可在未預期的電源切斷時，確保直進-旋轉機構之安全性。

另外，以在此種電源OFF時用以限制可動部之移動的機構而言，亦可取代阻止件22a、22b而作成以彈簧懸吊可動部2a及可動部2b之構成，亦可同樣防止可動部2a、2b之未預期的掉落事故。

此外，採用在線性馬達1a之軸3a與線性馬達1b之軸3b，分別設置以物理方式限制可動部2a及可動部2b之移動範圍之擋止器構件之構成，亦可防止可動部2a、2b之掉落。

此外，防止掉落手段設置於滾珠螺帽21a與滾珠螺帽21b，亦可獲得相同的效果。

[實施形態2]

第2圖係為顯示本發明之直進-旋轉機構之實施形態2之斜視圖。第1軸式線性馬達201a(以下稱線性馬達201a)、與第2軸式線性馬達201b(以下稱線性馬達201b)，係共有一個軸203，而線性馬達201a之可動部202a與線性馬達201b之可動部202b係設置於此軸203。其他構成則與實施形態1相同，故其說明從略。

依據本實施形態2，由於線性馬達201a與線性馬達201b係作成在1個軸203上配置雙方之可動部之構成，因此可將作為直進-旋轉機構之寬度尺寸構成為較小。

另外，在本實施形態2中，線性馬達201a與線性馬達201b雖係於1個軸203上配置可動部，惟線性馬達201a之軸、與線性馬達201b之軸個別地配置於同軸上之構成，亦可獲得相同功效。

[實施形態3]

第3圖係為顯示本發明直進-旋轉機構之實施形態3之斜視圖。在第1軸式線性馬達301a(以下稱線性馬達301a)及第2軸式線性馬達301b(以下稱線性馬達301b)中，係以分別配置有永久磁鐵之可動軸303a、303b構成為可動部，而於線性馬達301a之可動軸303a之端部支撐有第1滾珠螺帽321a，並於線性馬達301b之可動軸303b之端部支撐有第2滾珠螺帽321b。

再者，線性馬達301a之線圈部306a及線性馬達301b之線圈部306b係分別構成為在線性馬達301a、301b驅動之際成為固定部。

其他構成係與實施形態1相同，故其說明從略。

在本實施形態3中，由於在用以使第1滾珠螺帽321a直進運動之線性馬達301a、與用以使第2滾珠螺帽321b直進運動之線性馬達301b之雙方配置線圈部306a、306b作為固定部，因此用以驅動、控制線性馬達301a、301b之配線得以固定。

藉此，即可長期確保線性馬達301a及線性馬達301b之配線部之可靠性。

另外，在本實施形態3中，雖就屬於線性馬達之1種的軸式線性馬達作為第1、第2一對直進機構之情形，惟若使用其他線性馬達，只要是配置有線圈部作為固定部之構成，亦可獲得相同功效。

1a、1b、201a、201b、301a、301b．．．軸式線性馬達

2a、2b、202a、202b．．．可動部

3a、3b、203．．．軸

4．．．滾珠螺桿

5．．．把持機構

21a、21b、321a、321b．．．滾珠螺帽

22a、22b．．．阻止件

41．．．右旋螺紋部

42．．．左旋螺紋部

60a、60b．．．直進機構

61a、61b．．．馬達

62a、62b．．．滾珠螺桿

63a、63b．．．齒條

64．．．小齒輪

65．．．線性導軌

303a、303b．．．可動軸

306a、306b．．．線圈部

第1圖係為本發明之直進-旋轉機構之實施形態1之斜視圖。

第2圖係為本發明之直進-旋轉機構之實施形態2之斜視圖。

第3圖係為本發明之直進-旋轉機構之實施形態3之斜視圖。

第4圖係為習知之直進-旋轉機構之斜視圖。

1a、1b‧‧‧軸式線性馬達

2a、2b‧‧‧可動部

3a、3b‧‧‧軸

4‧‧‧滾珠螺桿

5‧‧‧把持機構

21a、21b‧‧‧滾珠螺帽

22a、22b‧‧‧阻止件

41‧‧‧右旋螺紋部

42‧‧‧左旋螺紋部

Claims (7)

1. 一種直進-旋轉機構，其特徵為具備：第1及第2直進機構，呈平行配置，且可動部係相對於固定部朝前述平行方向移動；第1螺合構件，固定於前述第1直進機構之可動部，且具有與前述可動部之可動方向平行之旋轉軸；第2螺合構件，固定於前述第2直進機構之可動部，且具有與前述可動部之可動方向平行之旋轉軸；及第3螺合構件，前述第1螺合構件及前述第2螺合構件均與其螺合；供前述第1螺合構件螺合之第3螺合構件之螺合部分、與供第2螺合構件螺合之第3螺合構件之螺合部分之螺合方向係相反。
2. 如申請專利範圍第1項之直進-旋轉機構，其中，係藉由前述第1直進機構及前述第2直進機構之各可動部之移動方向及速度差，來控制第3螺合構件之直進運動及旋轉運動。
3. 如申請專利範圍第1項之直進-旋轉機構，其中，前述第1直進機構及前述第2直進機構係配置於同軸上。
4. 如申請專利範圍第3項之直進-旋轉機構，其中，前述第1直進機構及前述第2直進機構係為線性馬達。
5. 如申請專利範圍第4項之直進-旋轉機構，其中，前述線性馬達係於固定部具有線圈、及於可動部具有永久磁鐵。
6. 如申請專利範圍第4項之直進-旋轉機構，其中，前述第1直進機構及前述第2直進機構係具備在電源OFF時用以規限可動部移動之機構。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之直進-旋轉機構，其中，前述第1螺合構件及前述第2螺合構件係為滾珠螺帽，而前述第3螺合構件係為滾珠螺桿。