JP2581615Y2 - 二次元運動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、スライダがＸ軸，Ｙ軸
方向に移動する二次元運動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライダがＸ軸，Ｙ軸方向へ移動する二
次元運動装置に係る先行例としては、例えば特開平１−
３０３３５９号公報（以下単に先行例と称す）がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】先行例のごとき従来の
構成は、Ｘ軸方向に延伸した一対のボールネジとＹ軸方
向に延伸した一対のボールネジとを備えており、各ボー
ルネジに移動自在に螺合した各ナット部材によってＸ
軸，Ｙ軸方向の両可動部材の両端部を支持した構成であ
る。

【０００４】そして、上記両可動部材の立体交差部分に
移動自在に支持したスライダをＸ軸，Ｙ軸方向へ移動す
る構成は、Ｘ軸，Ｙ軸方向の各一対のボールネジをそれ
ぞれ同期回転する構成であるので、高価なボールネジの
数が多くかつ構成が比較的複雑であるという問題があ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述のごとき従来の問題
点を解決するために、本考案においては、第１の手段と
して、Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部材にＹ軸
方向へ延伸したＸ軸方向可動部材をＸ軸方向へ移動自在
に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対のＹ軸ガイド部材にＸ
軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向へ移動自
在に設け、上記Ｘ軸方向可動部材と上記Ｙ軸方向可動部
材の立体交差部分にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に
支持されたスライダを設けてなる二次元運動装置にし
て、適宜固定位置に揺動可能な一対の第１リンクの一端
部をそれぞれ連結し、かつ一方の第１リンクと他方の第
１リンクがほぼ平行になるように構成し、上記スライダ
に揺動可能な一対の第２リンクの一端部をそれぞれ連結
し、かつ一方の第２リンクと他方の第２リンクがほぼ平
行になるように構成し、上記一方の第１リンクの他端部
と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結し、上記他
方の第１リンクの他端部と上記他方の第２リンクの他端
部を枢支連結し、上記一方の第１リンクの他端部と上記
一方の第２リンクの他端部を枢支連結する連結部に連結
リンクの一端部を枢支連結し、上記他方の第１リンクの
他端部と他方の第２リンクの他端部を枢支連結する連結
部に上記連結リンクの他端部を枢支連結し、一方の第１
リンクの一端部と他方の第１リンクの一端部を結ぶ線及
び一方の第２リンクの一端部と他方の第２リンクの一端
部を結ぶ線が、上記連結リンクに対してほぼ平行になる
ように構成し、一対の第１アームのうちいずれかの第１
アームを前記適宜固定位置に対して揺動させる第１モー
タを設けると共に、一対の第２アームのうちいずれかの
第２アームを前記スライダに対して揺動させる第２モー
タを設けてなることを特徴とする。

【０００６】第２の手段として、Ｘ軸方向へ延伸した一
対のＸ軸ガイド部材にＹ軸方向へ延伸したＸ軸方向可動
部材をＸ軸方向へ移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した
一対のＹ軸ガイド部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可
動部材をＹ軸方向へ移動自在に設け、上記Ｘ軸方向可動
部材とＹ軸方向可動部材の立体交差部分にＸ軸方向及び
Ｙ軸方向へ移動可能に支持されたスライダを設けてなる
二次元運動装置にして、適宜固定位置に揺動可能な揺動
杆の基部を連結し、この揺動杆を上記適宜位置に対して
揺動させる第１モータを設け、上記スライダに第２モー
タを回転自在に装着し、この揺動杆の適宜位置を上記第
２モータに連動連結し、この第２モータと上記揺動杆と
の連結部分を揺動杆の長手方向へ移動可能に設け、適宜
固定位置に上記揺動杆と平行でかつ揺動自在な平行リン
クの基部を連結し、この平行リンクの適宜位置と前記ス
ライダとを連結し、上記スライダと上記平行リンクとの
連結部分を平行リンクの長手方向へ移動自在に設け、第
２モータと揺動杆との連結部分とスライダと平行リンク
との連結部分を結ぶ線が揺動杆の基部と平行リンクの基
部を結ぶ線に対してほぼ平行になるように構成してなる
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記第１の手段により、第１モータを駆動して
適宜の第１リンクを揺動駆動させて、一対の第１リンク
を揺動させると共に、第２モータを駆動して適宜の第２
リンクを揺動駆動させて、一対の第２リンクを揺動させ
る。これによって、Ｘ軸方向可動部材をＸ軸方向へ移動
することができ、かつＹ軸方向可動部材をＹ軸方向へ移
動することができる。したがって、上記両可動部材に支
持されたスライダをＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる
ことができる。このとき、他方の第１，第２リンクはそ
れぞれ一方の第１，第２リンクに対して平行を保持しつ
つ、揺動する。

【０００８】第２の手段により第１モータを駆動させて
揺動杆を適宜に揺動させると共に、第２モータを駆動さ
せて第２モータと上記揺動杆との連結部分を長手方向へ
移動させる。これによって、上記スライダを揺動杆に沿
って適宜に移動させて、Ｘ軸、Ｙ軸方向へ移動させるこ
とができる。このとき、平行リンクは揺動杆に対して平
行を保持しつつ、揺動する。

【０００９】

【実施例】図１を参照するに、第１実施例に係る二次元
運動装置１は、４角形状に配置した複数の支持ブロック
３を備えており、各支持ブロック３には、Ｘ軸方向（図
１において左右方向）に延伸した平行な一対のＸ軸ガイ
ド部材５の一端部又は他端部が支持されていると共に、
Ｙ軸方向（図１において上下方向）に延伸した平行な一
対のＹ軸ガイド部材７の一端部又は他端部が支持されて
いる。

【００１０】上記各Ｘ軸ガイド部材５にはそれぞれＸ軸
可動台９がＸ軸方向へ移動自在に支持されており、一対
のＸ軸可動台９にはＹ軸方向に延伸したＸ軸方向可動部
材１１の両端部が支持されている。同様に、前記各Ｙ軸
ガイド部材７にはそれぞれＹ軸可動台１３がＹ軸方向へ
移動自在に支持されており、一対のＹ軸可動台１３には
Ｘ軸方向に延伸したＹ軸方向可動部材１５の両端部が支
持されている。ここで、Ｘ軸方向可動部材１１の高さ位
置はＹ軸方向可動部材１５の高さ位置よりも高い（図４
参照）。

【００１１】前記Ｘ軸方向可動部材１１とＹ軸方向可動
部材１５は互いに立体交差しており、この立体交差の部
分には、前記Ｘ軸方向可動部材１１に対してＹ軸方向へ
移動可能に支持され、かつＹ軸方向可動部材１５に対し
てＸ軸方向へ移動可能に支持されたスライダ１７が設け
られている。このスライダ１７には、例えばロボットハ
ンドのごとき適宜のハンド装置（図示省略）が上下動可
能に装着されている。

【００１２】次に、前記スライダ１７をＸ軸方向及びＹ
軸方向へ移動し位置決めするための装置について説明す
ると、適宜の固定位置、本実施例においては適宜の支持
ブロック３上には第１サーボモータＭ１が装着してあ
り、この第１サーボモータＭ１には水平方向へ揺動可能
な第１駆動リンク１９の一端が設けてある。

【００１３】また、前記スライダ１７には、図４に示す
ように、第２サーボモータＭ２が装着してあると共に第
２駆動リンク２１の一端部が固定軸２３を介して水平方
向に揺動自在に支持されている。この第２駆動リンク２
１と上記第２サーボモータＭ２に連結した減速機２５の
出力軸２７はボルト等を介して一体的に連結してある。
そして、前記第１駆動リンク１９の他端部と第２駆動リ
ンク２１の他端部はヒンジピン２９を介して枢支連結し
てある。

【００１４】適宜の支持ブロック３には水平方向へ揺動
自在な第１従動リンク３１の一端部がヒンジピン３３を
介して設けてあり、この第１従動リンク３１は第１駆動
リンク１９に対してほぼ平行である。また、上記スライ
ダ１７には水平方向へ揺動自在な第２従動リンク３５の
一端部がヒンジピン３７を介して設けてあり、この第２
従動リンク３５は第２駆動リンク２１に対してほぼ平行
である。そして、第１従動リンク３１の他端部と第２従
動リンク３５の他端部はヒンジピン３９を介して枢支連
結してあり、第１駆動リンク１９の他端部と第２駆動リ
ンク２１の他端部を枢支連結する前記ヒンジピン２９に
は連結リンク４１の一端部が連結してあると共に、第１
従動リンク３１の他端部と第２従動リンク３５の他端部
を枢支連結する前記ヒンジピン３９には上記連結リンク
４１の他端部が連結してある（図５参照）。

【００１５】上記第１駆動リンク１９の一端部と第１従
動リンク３１の一端部を結ぶ線、換言すれば第１モータ
Ｍ１の出力軸とヒンジピン３３を結ぶ線は上記連結リン
ク４１に対してほぼ平行であり、上記第２駆動リンク２
１の一端部と第２従動リンク３５の一端部を結ぶ線、換
言すれば減速機２５の出力軸２７とヒンジピン３７を結
ぶ線は上記連結リンク４１に対してほぼ平行である。し
たがって、第１駆動リンク１９、第１従動リンク３１、
上記連結リンク４１、適宜の支柱３における第１駆動リ
ンク１９の一端部と第１従動リンク３１の一端部の間の
部分とによって第１平行リンク装置４３が形成されると
共に、第２駆動リンク２１、第２従動リンク３５、連結
リンク４１、スライダ１７における第２駆動リンク２１
の一端部と第２従動リンク３５の一端部の間の部分によ
って第２平行リンク装置４５が形成される。

【００１６】上記構成により、第２サーボモータＭ２を
駆動させない状態において、第１サーボモータＭ１を駆
動して第１駆動リンク１９を揺動させると、第１駆動リ
ンク１９の他端部はＸ軸方向及びＹ軸方向に変位する。
このとき、第１従動リンク３１は第１駆動リンク１９に
対して平行を保持しつつ、水平方向へ揺動する。この第
１駆動リンク１９の他端部のＸ軸，Ｙ軸方向への変位
は、Ｘ軸方向可動部材１１がＸ軸方向へ移動し、かつＹ
軸方向可動部材１５がＹ軸方向へ移動することによって
吸収される。そして、スライダ１７は、上記Ｘ軸方向可
動部材１１とＹ軸方向可動部材１５との立体交差位置が
変位することにより、その変位に応じてＸ軸，Ｙ軸方向
へ移動することとなる。

【００１７】同様に、第１サーボモータＭ１を駆動させ
ない状態において、第２サーボモータＭ２を駆動する
と、第２駆動リンク２１が固定軸２３を中心として揺動
する傾向になる。一方、第２駆動リンク２１の他端部は
第１駆動リンク１９の他端部に枢支連結してある。した
がって、第２駆動リンク２１はヒンジピン３７を中心と
して固定軸２３側が相対的に揺動されることとなり、第
２サーボモータＭ２を駆動することによってもスライダ
１７をＸ軸，Ｙ軸方向へ変位せしめることができるもの
である。このとき、第２従動リンク３５に第２駆動リン
ク１９に対して平行を保持しつつ、水平方向へ揺動す
る。

【００１８】よって、前記第１，第２サーボモータＭ
１，Ｍ２を適宜に駆動することにより広範囲に亘ってス
ライダ１７をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動し位置決めすること
ができる。なお、スライダ１７がＸ軸方向、Ｙ軸方向へ
移動する場合に、第１駆動リンク１９と第２駆動リンク
２１によってなす角θは、図２に示すような最小角θｍ
ｉｎと図３に示すような最大角θｍａｘの間で変位す
る。

【００１９】第１実施例によれば、スライダ１７をＸ軸
方向、Ｙ軸方向へ移動させるための構成が簡単であり、
安価に二次元運動装置１を製作し得る。

【００２０】また、第１実施例による二次元運動装置１
は、第１駆動リンク１９に対して平行な第１従動リンク
３１、第２駆動リンク２１に対して平行な第２従動リン
ク３５、連結リンク４１を適宜に設けて構成したことに
より、スライダ１７を移動させるために第１，第２駆動
リンク１９，２１、第１，第２従動リンク３１，３５、
連結リンク４１等を備えてなる平行リンク装置４３，４
５を一定の剛性に保ちつつ、第１，第２駆動リンク１
９，２１の軽量化を図ることができる。したがって、第
１，第２駆動リンク１９，２１及び第１，第２従動リン
ク３１，３５の自重による撓みを極力押えて、スライダ
１７の精密な移動位置決めを行うことができると共に、
第１，第２駆動リンク１９，２１を揺動させるときに生
じるモーメントを小さくすることができサーボモータＭ
１，Ｍ２の負荷を小さくすることができる。

【００２１】なお、一対の第１リンク１９，３１のうち
一方の第１リンク１９を第１サーボモータＭ１に連動連
結する代わりに、他方の第１リンク３１を第１サーボモ
ータＭ１に連動連結しても差し支えない。同様に、一対
の第２リンク２１，３５のうち一方の第２リンク２１を
第２サーボモータＭ２に連動連結する代わりに、他方の
第２リンク３５を第２サーボモータＭ２に連動連結して
も差し支えない。

【００２２】次に、第２実施例について図６、図７を参
照して説明する。

【００２３】第２実施例に係る二次元運動装置４７は、
第１実施例に係る二次元運動装置１と同様にＸ軸方向及
びＹ軸方向へ移動可能なスライダ１７を備えているが、
このスライダ１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させるた
めの装置が第１実施例に係る二次元運動装置１と異な
る。以下、第２実施例に係る二次元運動装置４７の構成
における第１実施例に係る二次元運動装置１と異なる部
分について説明する。

【００２４】前記スライダ１７をＸ軸、Ｙ軸方向に移動
するために、適宜固定位置、本実施例においては適宜の
支持ブロック３には水平方向へ揺動可能な揺動杆４９の
一端部が設けてあり、上記支持ブロック３には、上記揺
動杆４９を揺動させるための第１サーボモータＭ１が装
着してある。

【００２５】そして、上記揺動杆４９に沿って前記スラ
イダ１７を移動させるために、スライダ１７の上面には
回転軸５１を介して回転台５３が回転自在に設けてあ
り、この回転台５３には、揺動杆４９に長手方向に延伸
して設けた案内部５５に沿って移動される被案内部５７
が設けられている。また、上記回転台５３には第２サー
ボモータＭ２が装着してあり、この第２サーボモータＭ
２によって回転されるピニオン５９は、前記揺動杆４９
に長手方向に延伸して設けたラック６１に噛合してあ
る。

【００２６】なお、揺動杆４９に沿って前記回転台５３
を移動する構成としては、揺動杆４９にボールネジを設
け、回転台５３に備えたナット部材を上記ボールネジに
相対的に移動可能に螺着して、ボールネジ又はナット部
材の少なくとも一方を回転する構成とすることも可能で
ある。また、例えば揺動杆４９をロッド状となし、回転
台５３を円筒状となして、円筒状リニアモータの構成と
することも可能である。

【００２７】上記適宜の支持ブロック３には上記揺動杆
４９に対して平行な平行リンク６３の基部がヒンジピン
６５を介して設けてあり、この平行リンク６３は水平方
向へ揺動自在である。上記平行リンク６３の適宜位置は
スライダ１７に設けた回転軸受６７により平行リンク６
３の長手方向へ移動自在に支持されており、回転軸受６
７はスライダ１７に対して回転自在に支持されている。

【００２８】上記構成により、第２サーボモータＭ２を
駆動することにより、回転台５３が揺動杆４９に沿って
移動されることとなるので、回転台５３に連結したスラ
イダ１７も同方向へ移動されることとなる。この際、ス
ライダ１７はＸ軸，Ｙ軸方向の両可動部材１１，１５に
支持されているので、上記スライダ１７が揺動杆４９に
沿って移動することによりＸ軸，Ｙ軸方向の位置変化
は、前記両可動部材１１，１５が相対的に移動すること
によって対応される。

【００２９】また、第１サーボモータＭ１を適宜に駆動
して揺動杆４９を適宜に揺動することにより、前記スラ
イダ１７はＸ軸，Ｙ軸方向に位置変化する。このとき、
平行リンク６３は揺動杆４９に対して平行を保持しつ
つ、揺動する。

【００３０】したがって、第１，第２のサーボモータＭ
１，Ｍ２を適宜に制御することにより、スライダ１７を
Ｘ軸，Ｙ軸方向へ移動することができ、所望位置へ移動
決めすることができる。

【００３１】以上の第２実施例によれば、スライダ１７
をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させるための構成が簡単で
あり、安価に二次元運動装置４７を製作し得る。

【００３２】また、第２実施例に係る二次元運動装置１
は、揺動杆４９に対して平行な平行リンク６３を適宜に
設けて構成したことにより、スライダ１７を移動させる
ための揺動杆４９、平行リンク６３を備えてなるリンク
装置を一定の剛性に保ちつつ、揺動杆４９の軽量化を図
ることができる。したがって、揺動杆４９の自重による
撓みを極力押えて、スライダ１７の精密な移動位置決め
を行うことができると共に、揺動杆４９を揺動させると
きに生じるモーメントを小さくすることができ、サーボ
モータＭ１，Ｍ２の負荷を小さくすることができる。

【００３３】なお、本考案は、前述のごとき実施例の説
明に限ることなく、適宜の変更を行うことによりその他
種々の態様で実施可能である。

【００３４】

【考案の効果】以上のごとき実施例の説明により理解さ
れるように、本考案に係る第１の手段、第２の手段によ
れば、スライダをＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動させるため
の構成が簡単であり、安価に二次元運動装置を製作し得
る。

【００３５】また、本考案の第１の手段によれば、ほぼ
平行な一対の第１リンク、ほぼ平行な一対の第２リン
ク、連結リンクを適宜に設けて構成したことにより、ス
ライダを移動させるために一対の第１リンク、一対の第
２リンク、連結リンクを備えてなる平行リンク装置を一
定の剛性に保ちつつ、第１，第２リンクの軽量化を図る
ことができる。したがって、第１，第２リンク、リンク
の自重による撓みを極力押えて、スライダの精密な移動
位置決めを行うことができると共に、第１，第２リンク
を揺動させるときに生じるモーメントを小さくすること
ができ、モータの負荷を小さくすることができる。

【００３６】本考案の第２の手段によれば、揺動杆に対
して平行な平行リンクを適宜に設けて構成したことによ
り、スライダを移動させるために揺動杆、平行リンクを
備えてなる平行リンク装置を一定の剛性に保ちつつ、揺
動杆の軽量化を図ることができる。したがって、揺動杆
の自重による撓みを極力押えて、スライダの精密な移動
位置決めを行うことができると共に、揺動杆を揺動させ
るときに生じるモーメントを小さくすることができ、モ
ータの負荷を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る二次元運動装置の平面図であ
る。

【図２】第１実施例の作用説明図である。

【図３】第１実施例の作用説明図である。

【図４】図１におけるIV−IV線に沿った図である。

【図５】連結リンクの部分拡大図である。

【図６】第２実施例に係る二次元運動装置の平面図であ
る。

【図７】図６におけるVII −VII 線に沿った図である。

【符号の説明】

１ 二次元運動装置 ５ Ｘ軸ガイド部材 ７ Ｙ軸ガイド部材 １１ Ｘ軸方向可動部材 １５ Ｙ軸方向可動部材 １７ スライダ １９ 第１駆動リンク ２１ 第２駆動リンク ３１ 第１従動リンク ３５ 第２従動リンク ４１ 連結リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 21/10

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部
   材にＹ軸方向へ延伸したＸ軸方向可動部材をＸ軸方向へ
   移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対のＹ軸ガイド
   部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向
   へ移動自在に設け、上記Ｘ軸方向可動部材と上記Ｙ軸方
   向可動部材の立体交差部分にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移
   動可能に支持されたスライダを設けてなる二次元運動装
   置にして、適宜固定位置に揺動可能な一対の第１リンク
   の一端部をそれぞれ連結し、かつ一方の第１リンクと他
   方の第１リンクがほぼ平行になるように構成し、上記ス
   ライダに揺動可能な一対の第２リンクの一端部をそれぞ
   れ連結し、かつ一方の第２リンクと他方の第２リンクが
   ほぼ平行になるように構成し、上記一方の第１リンクの
   他端部と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結し、
   上記他方の第１リンクの他端部と上記他方の第２リンク
   の他端部を枢支連結し、上記一方の第１リンクの他端部
   と上記一方の第２リンクの他端部を枢支連結する連結部
   に連結リンクの一端部を枢支連結し、上記他方の第１リ
   ンクの他端部と他方の第２リンクの他端部を枢支連結す
   る連結部に上記連結リンクの他端部を枢支連結し、一方
   の第１リンクの一端部と他方の第１リンクの一端部を結
   ぶ線及び一方の第２リンクの一端部と他方の第２リンク
   の一端部を結ぶ線が、上記連結リンクに対してほぼ平行
   になるように構成し、一対の第１アームのうちいずれか
   の第１アームを前記適宜固定位置に対して揺動させる第
   １モータを設けると共に、一対の第２アームのうちいず
   れかの第２アームを前記スライダに対して揺動させる第
   ２モータを設けてなることを特徴とする二次元運動装
   置。
2. 【請求項２】 Ｘ軸方向へ延伸した一対のＸ軸ガイド部
   材にＹ軸方向へ延伸したＸ軸方向可動部材をＸ軸方向へ
   移動自在に設け、Ｙ軸方向へ延伸した一対のＹ軸ガイド
   部材にＸ軸方向へ延伸したＹ軸方向可動部材をＹ軸方向
   へ移動自在に設け、上記Ｘ軸方向可動部材とＹ軸方向可
   動部材の立体交差部分にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可
   能に支持されたスライダを設けてなる二次元運動装置に
   して、適宜固定位置に揺動可能な揺動杆の基部を連結
   し、この揺動杆を上記適宜位置に対して揺動させる第１
   モータを設け、上記スライダに第２モータを回転自在に
   装着し、この揺動杆の適宜位置を上記第２モータに連動
   連結し、この第２モータと上記揺動杆との連結部分を揺
   動杆の長手方向へ移動可能に設け、適宜固定位置に上記
   揺動杆と平行でかつ揺動自在な平行リンクの基部を連結
   し、この平行リンクの適宜位置と前記スライダとを連結
   し、上記スライダと上記平行リンクとの連結部分を平行
   リンクの長手方向へ移動自在に設け、第２モータと揺動
   杆との連結部分とスライダと平行リンクとの連結部分を
   結ぶ線が揺動杆の基部と平行リンクの基部を結ぶ線に対
   してほぼ平行になるように構成してなることを特徴とす
   る二次元運動装置。