JPH08168980A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールネジを危険速度で回転させることな
く、スライダをより早く移動させることができる産業用
ロボットを提供する。 【構成】 ボールネジ１６と、これを回転させる第１モ
ータ２０をフレーム１２に設け、中空モータである第２
モータ２８をスライダ２４に設けて、この第２モータ２
８の中空の回転子３２の内周面にボールネジ１６と螺合
する雌ネジ部３４を設け、第１モータ２０と第２モータ
２８をそれぞれ逆方向に回転させて、スライダ２４を移
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線方向に移動できる
スライダを有する直線移動軸体よりなる産業用ロボット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直線方向に移動できるスライ
ダを有する直線移動軸体よりなる産業用のロボットとし
ては、直方体状のフレームの長手方向にボールネジを回
転自在に配し、このボールネジと螺合するナットを有す
るスライダをフレームに移動自在に設け、そして、この
ボールネジをフレームに設けたモータにより回転させる
ことによって、スライダをフレームの長手方向に沿って
移動自在としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の産業用ロボ
ットにおいて、ボールネジのストロークが長くなると、
ボールネジの危険速度の制約で、ボールネジの回転速度
が制限される。これは、ボールネジが危険速度に達する
と震動を始めて弓なり状態になるからである。

【０００４】そのため、従来よりこの解決策として、ボ
ールネジを固定し、ボールネジを回す代わりに、スライ
ダに取付けた中空モータで、ボールネジと螺合するナッ
トを回転させて、スライダを移動させるものが提案され
ている。

【０００５】しかしながら、この構造であっても、中空
モータの回転速度に限度があるため、一定速度以上でス
ライダを移動させることが困難であった。

【０００６】そこで、本発明は、ボールネジを危険速度
で回転させることなく、スライダをより早く移動させる
ことができる産業用ロボットを提供するものである。

【０００７】また、本発明では、作業範囲に対して産業
用ロボットの設置スペースを小さくすることができると
ともに、その作業の速度を早くすることができる産業用
ロボットも提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
産業用ロボットは、直方体状のフレームの長手方向にボ
ールネジを配し、このボールネジにスライダを取付け
て、このボールネジを回転させることにより前記スライ
ダを前記フレームに沿って移動させる産業用ロボットに
おいて、前記ボールネジを回転させる第１モータをフレ
ームに設け、中空モータである第２モータを前記スライ
ダに設けて、この第２モータの中空の回転子内周面に、
前記ボールネジと螺合する雌ネジ部を設け、前記第１モ
ータにより前記ボールネジを回転させつつ、前記第２モ
ータによりその中空の回転子を前記ボールネジに対し相
対回転させて前記スライダを移動させるものである。

【０００９】請求項２記載の産業用ロボットは、直方体
状のフレームの長手方向にボールネジを配し、このボー
ルネジにスライダを取付けて、このボールネジを回転さ
せることにより前記スライダを前記フレームに沿って移
動させる直線移動軸体よりなる産業用ロボットにおい
て、前記直線移動軸体は、前記ボールネジを回転させる
第１モータがフレームに設けられ、中空モータである第
２モータが前記スライダに設けられ、この第２モータの
中空の回転子内周面に、前記ボールネジと螺合する雌ネ
ジ部が設けられ、前記第１モータにより前記ボールネジ
を回転させつつ、前記第２モータによりその中空の回転
子を前記ボールネジに対し相対回転させて前記スライダ
を移動させるものであり、前記一の直線移動軸体の前記
スライダに、前記他の直線移動軸体を同じ方向に沿って
取付けて、前記２個の直線移動軸体より同一方向に直線
移動する２段階直線移動軸体を構成するものである。

【００１０】請求項３記載の産業用ロボットは、直方体
状のフレームの長手方向にボールネジを配し、このボー
ルネジにスライダを取付けて、このボールネジを回転さ
せることにより前記スライダを前記フレームに沿って移
動させる直線移動軸体よりなる産業用ロボットにおい
て、前記直線移動軸体は、前記ボールネジを回転させる
第１モータがフレームに設けられ、中空モータである第
２モータが前記スライダに設けられ、この第２モータの
中空の回転子内周面に、前記ボールネジと螺合する雌ネ
ジ部が設けられ、前記第１モータにより前記ボールネジ
を回転させつつ、前記第２モータによりその中空の回転
子を前記ボールネジに対し相対回転させて前記スライダ
を移動させるものであり、前記一の直線移動軸体の前記
スライダに、前記他の直線移動軸体を同じ方向に沿って
順番にｎ個（ｎ≧１）取付けて、前記（ｎ＋１）個の直
線移動軸体より同一方向に直線移動する（ｎ＋１）段階
直線移動軸体を構成するものである。

【００１１】請求項４記載の産業用ロボットは、請求項
３記載のものにおいて、前記（ｎ＋１）個の直線移動軸
体より構成された前記（ｎ＋１）段階直線移動軸体を２
組有し、前記２組の（ｎ＋１）段階直線移動軸体を直交
して組み合わせたものである。

【００１２】請求項５記載の産業用ロボットは、請求項
３記載のものにおいて、前記（ｎ＋１）個の直線移動軸
体より構成された前記（ｎ＋１）段階直線移動軸体を３
組有し、前記３組の（ｎ＋１）段階直線移動軸体を互い
に直交して組合わせたものである。

【００１３】

【作 用】請求項１記載の産業用ロボットにおける直線
移動軸体の動作状態について説明する。

【００１４】スライダを移動させる場合には、第１モー
タ及び第２モータを同時に回転させる。第１モータを回
転させるとボールネジが回転し、また、第２モータを回
転させると、中空の回転子がボールネジに対し相対回転
し、スライダの移動速度は第１モータ及び第２モータの
回転速度を加えたものとなる。たとえば、両モータの回
転速度が同じである場合には、スライダは両モータの回
転速度の２倍で移動できる。

【００１５】請求項２記載の産業用ロボットにおける直
線移動軸体の動作状態について説明する。

【００１６】各直線移動軸体は、請求項１記載の直線移
動軸体と同様の動きをする。そして、この直線移動軸体
が、２個組合わされて、同一方向の２段階直線移動軸体
を構成している。したがって、１段目の直線移動軸体の
スライダのみを動かして、作業を行うこともできる。ま
た、１段目の直線移動軸体のスライダ及び２段目の直線
移動軸体のスライダの両方を動かして、直線移動の作業
を行うことができる。この場合に、２段目の直線移動軸
体のスライダの移動距離は、直線移動軸体のフレームの
大きさの２倍となる。すなわち、言い換えるとスライダ
の移動距離に対して産業用ロボットの設置スペースが１
／２となる。また、その移動速度も、１段目の直線移動
軸体の第１モータ及び第２モータの回転速度と２段目の
直線移動軸体の第１モータ及び第２モータの回転速度を
合計した速度となるため、従来の直線移動軸体の４倍以
上の移動速度を実現できる。

【００１７】請求項３記載の産業用ロボットにおける直
線移動軸体の動作状態について説明する。

【００１８】各直線移動軸体は、請求項１記載の直線移
動軸体と同様の動きをする。そして、この直線移動軸体
が、同一方向に（ｎ＋１）段積み重なって構成されてい
るため、各直線移動軸体のスライダを動かすことによ
り、移動距離は、直線移動軸体の大きさの（ｎ＋１）倍
となる。すなわち、言い換えるとスライダの移動距離に
対して産業用ロボットの設置スペースが１／（ｎ＋１）
となる。また、その移動速度も、１段目の直線移動軸体
の第１モータ及び第２モータの回転速度と２〜ｎ段目の
直線移動軸体の第１モータ及び第２モータの回転速度を
合計した速度となるため、従来の直線移動軸体の（ｎ＋
１）倍以上の移動速度を実現できる。

【００１９】請求項４記載の産業用ロボットであると、
（ｎ＋１）段階直線移動軸体が、２組直交して組合わせ
て設けられているため、ｘ軸及びｙ軸における平面範囲
での作業が可能となる。

【００２０】請求項５記載の産業用ロボットであると、
（ｎ＋１）段階直線移動軸体が３組、互いに直交して組
合わされているため、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の移動がそれぞ
れ可能となり、立体的範囲での作業が可能となる。

【００２１】

【実施例】

（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施例である産
業用ロボットにおける直線移動軸体１０について、図１
及び図２に基づいて説明する。

【００２２】符号１２は、直線移動軸体１０のフレーム
であり、直方体を成し、その内部は、空間１４を有して
いる。

【００２３】符号１６は、フレーム１２の空間１４に沿
って回転自在に配されたボールネジである。このボール
ネジ１６の両端は、それぞれフレーム１２の両端に設け
られたベアリング１８を介して取付けられている。

【００２４】符号２０は、フレーム１２の一端の内部に
設けられた第１モータである。この第１モータ２０の回
転軸は、カップリング２２を介してボールネジ１６の一
端と接続されている。これにより、第１モータ２０を回
転させると、ボールネジ１６も同時に回転する。

【００２５】符号２４は、フレーム１２の上面に沿って
移動するスライダである。このスライダ２４は、フレー
ム１２の両側部上面に設けられたレール２６，２６に沿
って移動する。そして、スライダ２４の内部には、中空
モータである第２モータ２８が設けられている。この第
２モータ２８の構造は、固定子３０がスライダ２４内部
に取付けられ、中空の回転子３２が固定子３０に対しベ
アリング３８により回転自在に取付けられている。中空
の回転子３２の内周面には、雌ネジ部３４が設けられ、
ボールネジ１６に対するボールネジナットとなってい
る。したがって、この第２モータ２８を回転、すなわち
中空の回転子３２を回転させると、スライダ２４が移動
する。なお、この第２モータ２８には、コード３６を介
して電源が供給される。

【００２６】上記構成の直線移動軸体１０の動作状態に
ついて説明する。

【００２７】第１モータ２０及び第２モータ２８を回転
させる。この場合に、回転方向は、それぞれ逆方向に回
転させる。

【００２８】第１モータ２０を回転させると、ボールネ
ジ１６が回転する。一方、第２モータ２０を回転させる
と、中空の回転子３２がボールネジ１６の回転方向に対
し逆方向に回転し、スライダ２４の移動速度は、第１モ
ータ２０の回転速度と第２モータ２８の回転速度とを加
えた速度で移動する。たとえば、両モータ２０，２８の
回転速度が同じである場合には、スライダ２４の移動速
度は２倍となる。

【００２９】これにより、両モータ２０，２８の最大回
転数を上げることなくスライダ２４の移動速度が早くな
り、また、ボールネジ１６自身の回転数は第１モータ２
０の回転数と同じであるため、危険速度に達することな
い。

【００３０】なお、本実施例においては、直線移動軸体
１０を動かすコントローラとしては、第１モータ２０及
び第２モータ２８の２個を制御する必要があるため、２
軸制御可能なコントローラを使用する。

【００３１】（第２の実施例）第２の実施例の産業用ロ
ボット１について、図３に基づいて説明する。

【００３２】本実施例の産業用ロボット１においては、
第１の実施例で説明した直線移動軸体１０を２個備え、
これらを同一方向に積重ねたものであり、具体的には１
段目の直線移動軸体１０のスライダ２４に、２段目の直
線移動軸体１０のフレーム１２を取付けたものである。
そして、この２個の直線移動軸体１０，１０により、単
軸の２段階直線移動軸体５０が構成されている。

【００３３】この２段階直線移動軸体５０を動かす場合
には、４個のモータ２０，２８，２０，２８を動かすた
めの４軸制御可能なコントローラ５２を使用する。

【００３４】この２段階直線移動軸体５０の動作状態
は、各直線移動軸体１０のスライダ２４を移動させるこ
とにより、２段目の直線移動軸体１０のスライダ２４
（以下、２段目のスライダ１２４という）の移動距離
は、各直線移動軸体１０のフレーム１２の２倍となる。
すなわち、言い換えると２段目のスライダ１２４の移動
距離に対して産業用ロボットの設置スペースが１／２と
なる。

【００３５】また、第１の実施例で説明したように、ス
ライダ２４は、第１モータ２０，第２モータ２８を回転
させることにより、その移動速度を２倍にすることがで
きる。そのため、この２段階直線移動軸体５０である
と、２段目のスライダ１２４の動きが４個のモータ２
０，２８，２０，２８の回転速度を合計したものである
ため、従来の直線移動軸体の４倍の移動速度で動作が可
能となる。

【００３６】（第３の実施例）第３の実施例の産業用ロ
ボット１について、図４に基づいて説明する。

【００３７】本実施例の産業用ロボット１においては、
第２の実施例で説明した２段階直線移動軸体５０を、２
組備え、これらを直交方向に組合わせて、ｘ軸及びｙ軸
に対して、スライダ２２４が移動可能となっている。

【００３８】この産業用ロボット１を動かす場合には、
８個のモータ２０，２８，２０，２８，２０，２８，２
０，２８を動かすための８軸制御可能なコントローラ５
２を使用する。

【００３９】この産業用ロボット１であると、平面範囲
に対する作業が可能となり、スライダ１２４の動きも、
第２の実施例で説明したように移動速度が４倍となり、
移動距離も設置スペースに対し２倍となっている。

【００４０】また、図４において、斜線部分の領域が直
線移動軸体１０の動作領域となるので、この斜線部分に
障害物があっても、直線移動軸体１０の動きを調整すれ
ば、その障害物を避けて作業をすることも可能となる。

【００４１】（第４の実施例）第４の実施例の産業用ロ
ボット１について、図５に基づいて説明する。

【００４２】本実施例の産業用ロボット１は、第２の実
施例で説明した２段階直線移動軸体５０を３個組合わせ
て、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動可能とし、スライ
ダ１２４が立体的な動きを可能としたものである。

【００４３】この産業用ロボット１を動かす場合には、
１２個のモータ２０，２８，２０，２８，２０，２８，
２０，２８を動かすための１２軸制御可能なコントロー
ラ５２を使用する。

【００４４】この実施例においても、各軸においてスラ
イダ１２４の移動速度が４倍になるとともに、設置スペ
ースに対しスライダ２４の移動距離が２倍となる。

【００４５】（変更例）なお、第２〜第４の実施例にお
いて、同一方向において直線移動軸体１０を２個組合わ
せた形にしたが、これに限らず、３個以上の直線移動軸
体１０を同一方向において組合わせてもよい。例えば、
ｎ個の直線移動軸体１０を組合わせた場合には、移動速
度はｎ倍となり、設置スペースは１／ｎとなる。

【００４６】この場合に、最下段の直線移動軸体１０に
は、その上に乗せている直線移動軸体１０の重さがかか
るため、最下段の直線移動軸体１０のみ出力が、大きい
モータ２０，２８を使用するのが良い。

【００４７】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の産業用ロボット
であると、第１モータ及び第２モータを回転させること
により、ボールネジの危険速度に達することなく、スラ
イダの移動速度を早くすることができ、かつ、モータ自
身の最大回転速度を上げる必要がない。

【００４８】請求項２〜５記載の産業用ロボットである
と、直線移動軸体を２個またはそれ以上組合わせた構成
であるため、スライダの移動速度を速くすることができ
るとともに、スライダの動きに対する設置スペースを小
さくすることができる。例えば、２個の直線移動軸体を
組合わせた場合には、スライダの移動速度は４倍になる
とともに、スライダの移動距離に対し設置スペースは１
／２となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す直線移動軸体の斜
視図である。

【図２】同じく縦断面図である。

【図３】第２の実施例の産業用ロボットの斜視図であ
る。

【図４】第３の実施例の産業用ロボットの説明図であ
る。

【図５】第４の実施例の産業用ロボットの説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ 直線移動軸体 １２ フレーム １６ ボールネジ ２０ 第１モータ ２４ スライダ ２８ 第２モータ ３２ 中空の回転子 ３４ 雌ネジ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直方体状のフレームの長手方向にボールネ
   ジを配し、このボールネジにスライダを取付けて、この
   ボールネジを回転させることにより前記スライダを前記
   フレームに沿って移動させる直線移動軸体よりなる産業
   用ロボットにおいて、 前記ボールネジを回転させる第１モータをフレームに設
   け、 中空モータである第２モータを前記スライダに設けて、
   この第２モータの中空の回転子内周面に、前記ボールネ
   ジと螺合する雌ネジ部を設け、 前記第１モータにより前記ボールネジを回転させつつ、
   前記第２モータによりその中空の回転子を前記ボールネ
   ジに対し相対回転させて前記スライダを移動させること
   を特徴とする産業用ロボット。
2. 【請求項２】直方体状のフレームの長手方向にボールネ
   ジを配し、このボールネジにスライダを取付けて、この
   ボールネジを回転させることにより前記スライダを前記
   フレームに沿って移動させる直線移動軸体よりなる産業
   用ロボットにおいて、 前記直線移動軸体は、 前記ボールネジを回転させる第１モータがフレームに設
   けられ、 中空モータである第２モータが前記スライダに設けら
   れ、この第２モータの中空の回転子内周面に、前記ボー
   ルネジと螺合する雌ネジ部が設けられ、 前記第１モータにより前記ボールネジを回転させつつ、
   前記第２モータによりその中空の回転子を前記ボールネ
   ジに対し相対回転させて前記スライダを移動させるもの
   であり、 前記一の直線移動軸体の前記スライダに、前記他の直線
   移動軸体を同じ方向に沿って取付けて、 前記２個の直線移動軸体より同一方向に直線移動する２
   段階直線移動軸体を構成することを特徴とする産業用ロ
   ボット。
3. 【請求項３】直方体状のフレームの長手方向にボールネ
   ジを配し、このボールネジにスライダを取付けて、この
   ボールネジを回転させることにより前記スライダを前記
   フレームに沿って移動させる直線移動軸体よりなる産業
   用ロボットにおいて、 前記直線移動軸体は、 前記ボールネジを回転させる第１モータがフレームに設
   けられ、 中空モータである第２モータが前記スライダに設けら
   れ、この第２モータの中空の回転子内周面に、前記ボー
   ルネジと螺合する雌ネジ部が設けられ、 前記第１モータにより前記ボールネジを回転させつつ、
   前記第２モータによりその中空の回転子を前記ボールネ
   ジに対し相対回転させて前記スライダを移動させるもの
   であり、 前記一の直線移動軸体の前記スライダに、前記他の直線
   移動軸体を同じ方向に沿って順番にｎ個（ｎ≧１）取付
   けて、 前記（ｎ＋１）個の直線移動軸体より同一方向に直線移
   動する（ｎ＋１）段階直線移動軸体を構成することを特
   徴とする産業用ロボット。
4. 【請求項４】前記（ｎ＋１）個の直線移動軸体より構成
   された前記（ｎ＋１）段階直線移動軸体を２組有し、 前記２組の（ｎ＋１）段階直線移動軸体を直交して組合
   わせたことを特徴とする請求項３記載の産業用ロボッ
   ト。
5. 【請求項５】前記（ｎ＋１）個の直線移動軸体より構成
   された前記（ｎ＋１）段階直線移動軸体を３組有し、 前記３組の（ｎ＋１）段階直線移動軸体を互いに直交し
   て組合わせたことを特徴とする請求項３記載の産業用ロ
   ボット。