JP4571724B2 - 一軸アクチュエータおよびこの一軸アクチュエータを用いた搬送・位置決め装置 - Google Patents
一軸アクチュエータおよびこの一軸アクチュエータを用いた搬送・位置決め装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮する一軸アクチュエータ、およびこの一軸アクチュエータを用いて揺動台を搬送・位置決めする搬送・位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基台と揺動台との間に６本の一軸アクチュエータを介在し、６自由度を有する揺動台を搬送・位置決めするパラレルリンク機構が知られている。図７は、このパラレルリンク機構を示す（特願平１１−２２４４７２号参照）。パラレルリンク機構は、基台１と揺動台２との間に伸縮可能な６本の一軸アクチュエータ３を架設し、各一軸アクチュエータ３を選択的に伸縮して、揺動台２に載せられた車体２４を搬送・位置決めする。
【０００３】
図８は、パラレルリンク機構に用いられる一軸アクチュエータ３を示す。この一軸アクチュエータ３は、中空のチューブ４内に、一端がチューブ４内に収納され、他端がチューブ４外に突出するロッド５を設けたもので、ボールねじ６によってロッド５をチューブ４から進退自在にしている。ねじ軸７は、チューブ４の一端に取付けられたハウジング８に回転自在に支持され、巻掛け伝動装置９を介してサーボモータ１０の出力軸に連結される。サーボモータ１０を駆動すると、ねじ軸７が回転し、ナット１１がねじ軸７に対して昇降し、ナットに固定されたロッド５がチューブ４に対して進退する。
【０００４】
しかしながら、従来の一軸アクチュエータ３は、一つのボールねじ６を用いてロッド５を進退する構成になっているため、その伸縮ストロークを大きくすることができなかった。特に、図７に示すパラレルリンク機構において、各一軸アクチュエータ３は、揺動台２のＸＹＺ座標軸と交差するように配置されることが多いため、揺動台２の位置の変化量に比較して各一軸アクチュエータ３のストロークを大きく取らなければならないが、従来の一軸アクチュエータ３では伸縮ストロークが不充分であった。
【０００５】
図９は、伸縮ストロークを大きくした一軸アクチュエータとしての伸縮アームを示す（特開昭５５−１７１７４６号参照）。この伸縮アームは、回転可能なパイプ１２の両端に一対の雌ねじ１３ａ，１３ｂを形成し、パイプ１２の両側にこの雌ねじ１３ａ，１３ｂと螺合する第１および第２のねじ軸１４，１５を設けている。駆動源によって歯車１６を回転すると、歯車１６に固定されたスプライン軸１７が回転し、スプライン軸１７と係合するパイプ１２も回転する。パイプ１２は、その回転により第１のねじ軸１４に対して昇降する。また、パイプ１２が回転することにより、このパイプに螺合する第２のねじ軸１５も昇降する。このように、ねじ機構を２つ設けることによって、伸縮アームが２段で伸縮するため、伸縮ストロークを大きくすることができる。
【０００６】
また、伸縮ストロークを大きくした他の一軸アクチュエータとして、図１０に示す伸縮駆動装置も知られている（実用新案登録第２５７５０５４号参照）。この伸縮駆動装置は、ウォームギヤ１８によって回転されるスプライン軸１９と、スプライン軸１９に係合する進退筒２０と、進退筒２０の下端側に設けられたナット２１と、このナット２１と螺合する固定ねじ軸２５と、進退筒２０の外周に形成した雄ねじと螺合するナット２２を設けた支持軸筒２３とで構成される。スプライン軸１９を回転すると、進退筒２０も一緒に回転し、進退筒２０が固定ねじ軸２５に対して昇降し、進退筒２０に対して支持軸筒２３も昇降する。この伸縮駆動装置によっても、ねじ機構を２つ設けているため、伸縮ストロークを大きくすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伸縮アームおよび伸縮駆動装置にあっては、パイプ１２を回転する駆動源は、パイプ１２と共に昇降することなく、常にベース側の一定位置にある。パラレルリンク機構の一軸アクチュエータは、伸縮動作と共に揺動動作をも行うため、駆動源がベース側の一定位置にあると、駆動源がベースと干渉し、一軸アクチュエータの首振り角度が制限されることがある。
【０００８】
また、従来の伸縮アームおよび伸縮駆動装置にあっては、パイプ１２およびこのパイプ１２に螺合する一対のねじ軸１４，１５以外にスプライン軸１７が必要になり、一軸アクチュエータが肥大化してしまうという問題もある。このようなアクチュエータの肥大化は、アクチュエータの揺動角度を低減する一因となる。
【０００９】
さらに、従来の伸縮アームおよび伸縮駆動装置は、図１０に示すように進退筒２０を回転する歯車機構１８がベース側に固定されていて、作動ストロークが歯車機構のスペースの分、寸法Ｌ１の分だけ減殺される。このように、縮んだアクチュエータの全長Ｌをストロークに寄与させることはできず、アクチュエータの全長ＬからＬ１を引いた寸法Ｌ２だけをストロークＳに寄与させているため、ストロークＳを大きくするのに限界がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伸縮ストロークを大きくし、しかも揺動角度も大きくとれる一軸アクチュエータを提供すること、並びに揺動台の位置・姿勢変化を大きくとることができる搬送・位置決め装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者は、（ｉ）一軸アクチュエータにねじ機構を２つ用い、しかもねじ機構を駆動する駆動手段を自走させ、さらに（ｉｉ）ねじ軸が駆動手段を貫通するようにした。具体的には、本発明は、中空の回転部材（３２）と、この回転部材（３２）の両端に設けた一対のナット（３３ａ，３３ｂ）と、前記ナットの一方（３３ａ）に螺合する第１のロッド（３４）と、前記ナットの他方（３３ｂ）に螺合する第２のロッド（３５）と、前記回転部材（３２）を回転すると共に、それ自体の動力によって自走し、前記回転部材（３２）と一緒に直線運動する駆動手段（３６）と、前記駆動手段（３６）が前記第１のロッド（３４）の回りを回転するのを制限すると共に、前記駆動手段（３６）が前記第１のロッド（３４）に対して前記第１のロッド（３４）の軸線方向へ相対的に直線運動するのを許容する直線案内手段（４１）と、を備え、前記第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通することを特徴とする一軸アクチュエータにより、上述した課題を解決した。
【００１３】
この発明によれば、駆動手段（３６）によって回転部材（３２）を回転すると、回転部材（３２）が第１のロッド（３４）に対して軸線方向に相対的に直線運動する。駆動手段（３６）は直線案内手段（４１）によって案内されているため、回転部材（３２）の軸線方向への直線運動に追従して、駆動手段（３６）が第１のロッド（３４）の軸線方向に自走し、しかも回転部材（３２）に回転を与えつづける。駆動手段（３６）自体が自走し、ベースから離れるため、駆動手段（３６）がベースと干渉することがなく、首振り角度の大きな一軸アクチュエータ（３１）が得られる。さらに、第１のロッド（３４）が駆動手段（３６）を貫通しているので、第１のロッド（３４）からの駆動手段（３６）の出っ張りを小さくすることができ、より一層首振り角度の大きな一軸アクチュエータ（３１）が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、回転部材（３２）の回転によって、第２のロッド（３５）も第１のロッド（３４）と同時に回転部材（３２）に対して軸線方向へ相対的に直線運動する。ナット（３３ａ，３３ｂ）に互いに逆ねじを形成すると、第１のロッド（３４）および第２のロッド（３５）は、互いに反対方向へ直線運動するので、伸縮ストロークを２倍にすることができる。また、第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通しているので、アクチュエータ（３１）の全長が駆動手段（３６）のスペースの分だけ減殺されることがなく、縮んだアクチュエータ（３１）のほぼ全長をストロークに寄与させることができ、ストロークを大きくすることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、駆動手段（３６）が自走すると、その加減速によって駆動手段（３６）に慣性力が働くが、第１のロッド（３４）が駆動手段（３６）を貫通しているので、第１のロッド（３４）の軸心から駆動手段（３６）の重心までの距離を小さくすることができ、一軸アクチュエータ（３１）に加わるモーメント荷重を低減することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通するため、駆動手段（３６）に例えばプーリ等を介さないで回転部材（３２）を回転する中空モータ等を選定することができ、これによりプーリ、タイミングベルト、モータホルダ等の部品が不要になり、一軸アクチュエータ（３１）の構成を大幅に単純化することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記ナットの一方（３３ａ）は、一端に前記回転部材（３２）の端部が結合され、前記駆動手段（３６）は、モータ本体（３７）と、前記第１のロッド（２４）が貫通する中空の出力軸（３８）を有し、該出力軸（３８）が前記ナットの一方（３３ａ）の他端に結合され、前記第１のロッド（３４）および前記第２のロッド（３５）の少なくとも一方が中空に形成され、収縮時、前記第１のロッド（３４）および前記第２のロッド（３５）の一方が他方に収納されることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、駆動手段（３６）は、第１のロッド（３４）によって貫通され、しかも回転部材（３２）を回転する。
また、この発明によれば、回転部材（３２）に第１のロッド（３４）および第２のロッド（３５）が収納されるため、回転部材（３２）、第１のロッド（３４）および第２のロッド（３５）それぞれの軸線方向長さを略等しくすることができ、伸長時には収納時のアクチュエータ（３１）の全長の約２．５倍までアクチュエータ（３１）を伸ばすことができる。
【００２１】
さらに、本発明は、前記直線案内手段（４１）が、軸線方向に延びるボール転走溝（４４）を形成した前記第１のロッド（３４）と、該ボール転走溝（４４）に対応するボール転走溝を含むボール循環路が形成され、前記第１のロッド（３４）に対して直線運動自在に組みつけられた外筒（４９）と、前記外筒（４９）の前記ボール循環路内に配列収容されて、前記第１のロッド（３４）に対する前記外筒（４９）の直線運動に併せて循環する複数のボールとを備え、前記外筒（４９）が前記モータ本体（３７）に結合することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、直線案内手段（４１）を構成する第１のロッド（３４）にねじ軸としての機能とスプライン軸としての機能の両方を持たせることができ、ねじ軸とスプライン軸を別々に設ける必要がないため、一軸アクチュエータ（３１）が肥大化するのを防止できる。また、摩擦が小さく、効率の良い直線案内手段（４１）が得られる。
また、本発明は、前記第１のロッド（３４）の外周に、螺旋状のボール転走溝（４３）と前記ボール転走溝（４４）とが互いにクロスするように形成され、前記ナットの一方（３３ａ）は、内周面に前記螺旋状のボール転走溝（４３）に対応するボール転走溝を含むボール循環路（４５）が形成されて前記第１のロッド（３４）に相対運動自在に組み付けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、基台（６１）と揺動台（６２）との間に複数の一軸アクチュエータ（３１）を架設し、該各一軸アクチュエータ（３１）を選択的に伸縮して上記揺動台（６２）を搬送・位置決めする搬送・位置決め装置において、前記一軸アクチュエータ（３１）は、中空の回転部材（３２）と、この回転部材（３２）の両端に設けた一対のナット（３３ａ，３３ｂ）と、前記ナットの一方（３３ａ）に螺合する第１のロッド（３４）と、前記ナットの他方（３３ｂ）に螺合する第２のロッド（３５）と、前記回転部材（３２）を回転すると共に、それ自体の動力によって自走し、前記回転部材（３２）と一緒に直線運動する駆動手段（３６）と、前記駆動手段（３６）が前記第１のロッド（３４）の回りを回転するのを制限すると共に、前記駆動手段（３６〜３９）が前記第１のロッド（３４）に対して前記第１のロッド（３４）の軸線方向へ相対的に直線運動するのを許容する直線案内手段（４１）と、を備え、前記第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通することを特徴とする一軸アクチュエータにより、上述した課題を解決した。
【００２４】
この発明によれば、上述の理由により、一軸アクチュエータ（３１）の伸縮ストロークを大きくすることができるため、揺動台（６２）の位置・姿勢変化を大きくとることができる。また、駆動手段（３６）を作動すると、駆動手段（３６）自体が自走し基台（６１）から離れるため、駆動手段が基台（６１）と干渉することがなく、首振り角度の大きな一軸アクチュエータ（３１）が得られる。したがって、より一層、揺動台（６２）の位置・姿勢変化を大きくとることができる。
【００２５】
なお、前記第１のロッド（３４）および前記第２のロッド（３５）の外周に螺旋状のボール転走溝（４３）を形成し、前記一対のナット（３３ａ，３３ｂ）それぞれの内周に、前記ボール転走溝（４３）に対向する螺旋状のボール転走溝を含むボール循環路（４５）を形成し、前記ボール循環路（４５）に複数のボール（４６）を配列・収容してもよい。このようにすれば、摩擦が小さく、効率良く作動する一軸アクチュエータ（３１）が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態における一軸アクチュエータ３１を示すものである。図１は、一軸アクチュエータ３１が縮んだ状態を示し、図２は、伸びた状態を示している。
この一軸アクチュエータ３１は、例えばパラレルリンク機構の基台と揺動台との間に自在継手を介して架け渡され、軸線方向に伸縮すると共に、上端または下端を回転中心にして揺動する。
【００２７】
一軸アクチュエータ３１は、中空の回転部材３２と、この回転部材３２の両端に設けられ、互いに逆ねじが形成された一対のボールねじナット３３ａ，３３ｂと、ボールねじナット３３ａに螺合する第１のロッド３４と、ボールねじナット３３ｂに螺合する第２のロッド３５と、回転部材３２を回転する駆動手段としてのサーボモータ３６を備える。サーボモータ３６を回転駆動すると、回転部材３２の両端に設けたボールねじ機構によって、第１のロッド３４および第２のロッド３５が回転部材３２から進退する。言い換えれば、回転部材３２が第１のロッド３４に対してその軸線方向（図中矢印方向）に上昇し、第２のロッド３５も回転部材３２に対してその軸線方向（図中矢印方向）に上昇し、この結果、一軸アクチュエータ３１が伸びる。サーボモータ３６は、それ自体の動力によって自走し、回転部材３２と一緒に上昇する。一方、サーボモータ３６を逆回転すると、一軸アクチュエータ３１は逆の動作をして縮む。
【００２８】
サーボモータ３６は、モータ本体３７と中空の出力軸３８とを備える。第１のロッド３４は、この中空の出力軸３８およびモータ本体３７を貫通している。モータ本体３７の円筒状のカバーケースの内部には、出力軸に固定されたロータ３９ａと、このロータ３９ａの外周を同心状態で囲むステータ３９ｂとが収納される。モータ本体３７は、後述する直線案内手段としてのボールスプライン４１の外筒４９に固定されている。また、モータ本体３７の反出力軸側には、出力軸３８の回転位置等を検出するエンコーダ３９ｃが設けられる。
【００２９】
図３は、中空の第１のロッド３４、ボールねじナット３３ａ、軸受４２およびボールスプライン４１を示す。第１のロッド３４は、下端側が自在継手等に取り付けられ、上端側が中空の回転部材３２に収納される。第１のロッド３４の外径は、回転部材３２に収納されるように回転部材３２の内径よりも小さく設定される。この第１のロッド３４には、その外周に螺旋状のボール転走溝４３と軸線方向に延びるボール転走溝としてのスプライン溝４４とが互いにクロスするように形成される。
【００３０】
図４は、第２のロッド３５および第２のロッド３５に螺合されるボールねじナット３３ｂを示す。ボールねじナット３３ａとボールねじナット３３ｂは、互いに逆ねじになるボール転走溝が形成される他、略同一の構成であるので、ボールねじ３３ａの構成を図４に基づいて説明する。ボールねじナット３３ａは、内周面に第１のロッド３４のボール転走溝４３に対応するボール転走溝を含むボール循環路４５が形成されて第１のロッド３４に相対運動自在に組み付けられる。
【００３１】
図４に示すように、複数のボール４６は、該ボール循環路４５内に配列収納されて、第１のロッド３４及びボールねじナット３３ａの相対運動（回転）に併せて循環する。第１のロッド３４およびボールねじナット３３ａの負荷転走溝を転がるボール４６は、ボールねじナット３３ａの端部に設けられた側蓋４８で溝から掬い上げられ、ボールねじナット３３ａの中を通り反対側の側蓋４８から負荷域に送り込まれて無限転がり運動をする。なお、図示はしないが、パイプの一端でボール４６を掬い上げ、パイプを経由して他端に戻すリターンパイプも採用しうる。また、ボール４６をデフレクタによって該ボール転走溝から離脱させ、第１のロッド３４の外径部を飛び越えて１リード前のボール転走溝に戻すものも採用しうる。ボールねじナット３３ａの上端には、回転部材３２の下端に取付けるためのフランジ４７が形成されている。
【００３２】
図１ないし図３に示すように、直線案内手段としてのボールスプライン４１は、サーボモータ３６の第１のロッド３４回りの回転を制限すると共に、サーボモータ３６の第１のロッド３４に対する軸線方向への相対的な直線運動を許容する。サーボモータ３６をこのように案内する直線案内手段としては、かかるボールスプラインに限らず、種々の構成のものが採用可能である。
【００３３】
ボールスプライン４１は、スプライン溝４４に対応するボール循環路を有して第１のロッド３４に遊嵌された外筒４９と、ボール循環路内に配列収納され、第１のロッド３４に対する外筒４９の相対的な直線運動に併せて循環する複数のボールと、外筒４９に一体に組み込まれ、複数のボールを整列・保持する保持器とを備える。図示しないが、外筒４９の内面には、ボールの軌道となり、軸線方向に延びるボール転走溝が形成されている。外筒４９に形成したボール転走溝と第１のロッド３４に形成したスプライン溝４４との間で負荷転走路が形成される。
負荷転走路の隣には荷重から開放されたボールが循環する無負荷戻し通路が形成されている。第１のロッド３４に対して外筒４９を相対的に直線移動すると、ボールは、負荷転走路で荷重を受けながら転走する。そして、ボールは、負荷転走路の隣に設けた無負荷戻し通路で戻され、サーキット状の循環路を無限循環する。
【００３４】
図４は、第２のロッド３５およびボールねじナット３３ｂを示す。第２のロッド３５は、中実または中空で、その外周には螺旋状のボール転走溝４３が形成される。第２のロッド３５の外径は、中空の第１のロッド３４に収納されるように第１のロッド３４の内径よりも小さく設定される。この第２のロッド３５の上端は、自在継手等に連結され、下端は回転部材３２に収納される。第１のロッド３４と第２のロッド３５とには互いに逆ねじが形成され、ボールねじナット３３ａとボールねじナット３３ｂとにも互いに逆ねじが形成されている。すなわち、ボールねじナット３３ａに左ねじが形成された場合、ボールねじナット３３ｂには右ねじが形成され、ボールねじナット３３ａに右ねじが形成された場合、ボールねじナット３３ｂには左ねじが形成される。ボールねじナット３３ｂの上端には、回転部材３２の上端に取付けるためのフランジ４７が形成されている。
【００３５】
図１に示す一軸アクチュエータ３１を収縮させた状態から、サーボモータ３６を作動して回転部材３２を回転すると、ボールねじナット３３ａによって回転部材３２が第１のロッド３４に対して上昇する。このとき、サーボモータ３６は、回転部材３２の上昇に追従して上昇する。したがって、サーボモータ３６とパラレルリンク機構の基台等とが干渉することなく、一軸アクチュエータ３１の揺動角度が大きくとれる。さらに、第１のロッド３４がサーボモータ３６を貫通しているので、第１のロッド３４からのサーボモータ３６の出っ張りを小さくすることができ、より一層首振り角度の大きな一軸アクチュエータ３１が得られる。
【００３６】
また、回転部材３２の回転によって、第２のロッド３５も回転部材３２に対して上昇するので、一軸アクチュエータ３１のストロークを大きくすることができる。さらに、第１のロッド３４がサーボモータ３６を貫通しているので、アクチュエータ３１の全長がサーボモータ３６のスペースの分だけ減殺されることもなく、一軸アクチュエータ３１のほぼ全長をストロークに寄与させることができ、ストロークをより大きくすることができる。この結果、本実施形態では、縮んだ状態の全長の２．５倍以上の長さまで一軸アクチュエータを伸長させることができた。
【００３７】
図５および図６は、上記一軸アクチュエータ３１を組み込んだパラレルリンク機構としての搬送・位置決め装置を示すものである。この搬送・位置決め装置は、例えば、正三角形状の基台６１と、この基台６１と平行に配置され、基台６１よりも小さな正三角形状の揺動台６２と、基台６１と揺動台６２との間に、両端が揺動可能に架け渡された複数の例えば６本の一軸アクチュエータ３１と、各一軸アクチュエータ３１の両端に設けられる自在継手６４を有する。基台６１と揺動台６２は、三角形の頂点位置を平面的に互いにずらして配置されている。なお、基台６１、揺動台６２の形状や大きさは、搬送・位置決め装置の用途・作動態様等に応じて種々変更される。基台６１および揺動台６２の頂点位置には、それぞれ２つの自在継手６３，６４が取付けられる。各一軸アクチュエータ３１は、基台６１の三角形の頂点と揺動台６２の三角形の頂点を連結するように配置され、基台６１、揺動台６２および一軸アクチュエータ３１でトラスが形成される。
そして、各一軸アクチュエータ３１を選択的に伸長あるいは収縮することによって、揺動台６２の位置および姿勢の空間６自由度を変化させ、揺動台６２に種々の揺動を付与する。
【００３８】
本実施形態のパラレルリンク機構は、上述のように伸縮ストロークを大きくし、しかも揺動角度も大きくとれる一軸アクチュエータを組み込んでいるので、例えば全高１０００ｍｍのパラレルリンク機構の場合、Ｘ−Ｙ方向に±１０００ｍｍ以上、Ｚ軸方向＋７５０ｍｍ以上の動作範囲を確保できた。これに対し、従来の一軸アクチュエータを用いたパラレルリンク機構は、全高７９２ｍｍの場合、Ｘ−Ｙ方向に±２６６ｍｍ、Ｚ軸方向＋４３７ｍｍ程度の動作範囲しか確保できなかった。
【００３９】
なお、図示しないが、本発明の一軸アクチュエータ３１は、従来のＺ軸２本のアクチュエータを直列的に組み合わせたロボットの代わりにも用いることができる。このように用いた場合、一本の一軸アクチュエータ３１によって、従来のＺ軸２本のアクチュエータを組み合わせたロボットと略同じストロークを実現することができるので、サーボモータを一つ減らすことができる効果がある。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動手段によって回転部材を回転すると、回転部材が第１のロッドに対して軸線方向に相対的に直線運動する。駆動手段は、直線案内手段によって案内されているため、回転部材の軸線方向への直線運動に追従して第１のロッドの軸線方向に自走し、回転部材に回転を与えつづける。駆動手段自体が自走し、ベースから離れるため、駆動手段がベースと干渉することがなく、首振り角度の大きな一軸アクチュエータが得られる。さらに、第１のロッドが駆動手段を貫通しているので、第１のロッドからの駆動手段の出っ張りを小さくすることができ、より一層首振り角度の大きな一軸アクチュエータが得られる。
【００４１】
また、回転部材の回転によって、第２のロッドも第１のロッドと同時に回転部材に対して軸線方向へ相対的に直線運動するため、伸縮ストロークの大きな一軸アクチュエータが得られる。さらに、第１のロッドが前記駆動手段を貫通しているので、アクチュエータの全長が駆動手段のスペースの分だけ減殺されることがなく、縮んだアクチュエータのほぼ全長をストロークに寄与させることができる。
【００４２】
また、本発明によれば、回転部材内に第１のロッドおよび第２のロッドが収納されるため、回転部材、第１のロッドおよび第２のロッドそれぞれの軸線方向長さを略等しくすることができ、伸長時には収縮時のアクチュエータの全長の約２．５倍までアクチュエータを伸ばすことができる。
【００４３】
さらに、発明によれば、第１のロッドにねじ軸としての機能とスプライン軸としての機能の両方を持たせることができ、ねじ軸とスプライン軸を別々に設ける必要がなく、一軸アクチュエータが肥大化するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の一軸アクチュエータを示す断面図。
【図２】上記一軸アクチュエータが伸長した状態を示す図（一部断面図を含む）。
【図３】第１のロッド、ボールねじナットおよび直線案内装置を示す斜視図（一部断面図を含む）。
【図４】第２のロッドおよびボールねじナットを示す斜視図（一部断面図を含む）。
【図５】搬送・位置決め機構を示す平面図。
【図６】搬送・位置決め機構を示す側面図。
【図７】パラレルリンク機構を示す概略図。
【図８】従来の一軸アクチュエータを示す断面図。
【図９】従来の伸縮アクチュエータを示す断面図。
【図１０】従来の伸縮駆動装置を示す断面図。
【符号の説明】
３１ 一軸アクチュエータ
３２ 回転部材
３３ａ，３３ｂ ナット（ボールねじナット）
３４ 第１のロッド
３５ 第２のロッド
３６ サーボモータ（駆動手段）
３８ 出力軸
４１ ボールスプライン（直線案内手段）
４４ スプライン溝（ボール転走溝）
４９ スプライン外筒（外筒）
６１ 基台
６２ 揺動台
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮する一軸アクチュエータ、およびこの一軸アクチュエータを用いて揺動台を搬送・位置決めする搬送・位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基台と揺動台との間に６本の一軸アクチュエータを介在し、６自由度を有する揺動台を搬送・位置決めするパラレルリンク機構が知られている。図７は、このパラレルリンク機構を示す（特願平１１−２２４４７２号参照）。パラレルリンク機構は、基台１と揺動台２との間に伸縮可能な６本の一軸アクチュエータ３を架設し、各一軸アクチュエータ３を選択的に伸縮して、揺動台２に載せられた車体２４を搬送・位置決めする。
【０００３】
図８は、パラレルリンク機構に用いられる一軸アクチュエータ３を示す。この一軸アクチュエータ３は、中空のチューブ４内に、一端がチューブ４内に収納され、他端がチューブ４外に突出するロッド５を設けたもので、ボールねじ６によってロッド５をチューブ４から進退自在にしている。ねじ軸７は、チューブ４の一端に取付けられたハウジング８に回転自在に支持され、巻掛け伝動装置９を介してサーボモータ１０の出力軸に連結される。サーボモータ１０を駆動すると、ねじ軸７が回転し、ナット１１がねじ軸７に対して昇降し、ナットに固定されたロッド５がチューブ４に対して進退する。
【０００４】
しかしながら、従来の一軸アクチュエータ３は、一つのボールねじ６を用いてロッド５を進退する構成になっているため、その伸縮ストロークを大きくすることができなかった。特に、図７に示すパラレルリンク機構において、各一軸アクチュエータ３は、揺動台２のＸＹＺ座標軸と交差するように配置されることが多いため、揺動台２の位置の変化量に比較して各一軸アクチュエータ３のストロークを大きく取らなければならないが、従来の一軸アクチュエータ３では伸縮ストロークが不充分であった。
【０００５】
図９は、伸縮ストロークを大きくした一軸アクチュエータとしての伸縮アームを示す（特開昭５５−１７１７４６号参照）。この伸縮アームは、回転可能なパイプ１２の両端に一対の雌ねじ１３ａ，１３ｂを形成し、パイプ１２の両側にこの雌ねじ１３ａ，１３ｂと螺合する第１および第２のねじ軸１４，１５を設けている。駆動源によって歯車１６を回転すると、歯車１６に固定されたスプライン軸１７が回転し、スプライン軸１７と係合するパイプ１２も回転する。パイプ１２は、その回転により第１のねじ軸１４に対して昇降する。また、パイプ１２が回転することにより、このパイプに螺合する第２のねじ軸１５も昇降する。このように、ねじ機構を２つ設けることによって、伸縮アームが２段で伸縮するため、伸縮ストロークを大きくすることができる。
【０００６】
また、伸縮ストロークを大きくした他の一軸アクチュエータとして、図１０に示す伸縮駆動装置も知られている（実用新案登録第２５７５０５４号参照）。この伸縮駆動装置は、ウォームギヤ１８によって回転されるスプライン軸１９と、スプライン軸１９に係合する進退筒２０と、進退筒２０の下端側に設けられたナット２１と、このナット２１と螺合する固定ねじ軸２５と、進退筒２０の外周に形成した雄ねじと螺合するナット２２を設けた支持軸筒２３とで構成される。スプライン軸１９を回転すると、進退筒２０も一緒に回転し、進退筒２０が固定ねじ軸２５に対して昇降し、進退筒２０に対して支持軸筒２３も昇降する。この伸縮駆動装置によっても、ねじ機構を２つ設けているため、伸縮ストロークを大きくすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伸縮アームおよび伸縮駆動装置にあっては、パイプ１２を回転する駆動源は、パイプ１２と共に昇降することなく、常にベース側の一定位置にある。パラレルリンク機構の一軸アクチュエータは、伸縮動作と共に揺動動作をも行うため、駆動源がベース側の一定位置にあると、駆動源がベースと干渉し、一軸アクチュエータの首振り角度が制限されることがある。
【０００８】
また、従来の伸縮アームおよび伸縮駆動装置にあっては、パイプ１２およびこのパイプ１２に螺合する一対のねじ軸１４，１５以外にスプライン軸１７が必要になり、一軸アクチュエータが肥大化してしまうという問題もある。このようなアクチュエータの肥大化は、アクチュエータの揺動角度を低減する一因となる。
【０００９】
さらに、従来の伸縮アームおよび伸縮駆動装置は、図１０に示すように進退筒２０を回転する歯車機構１８がベース側に固定されていて、作動ストロークが歯車機構のスペースの分、寸法Ｌ１の分だけ減殺される。このように、縮んだアクチュエータの全長Ｌをストロークに寄与させることはできず、アクチュエータの全長ＬからＬ１を引いた寸法Ｌ２だけをストロークＳに寄与させているため、ストロークＳを大きくするのに限界がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伸縮ストロークを大きくし、しかも揺動角度も大きくとれる一軸アクチュエータを提供すること、並びに揺動台の位置・姿勢変化を大きくとることができる搬送・位置決め装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者は、（ｉ）一軸アクチュエータにねじ機構を２つ用い、しかもねじ機構を駆動する駆動手段を自走させ、さらに（ｉｉ）ねじ軸が駆動手段を貫通するようにした。具体的には、本発明は、中空の回転部材（３２）と、この回転部材（３２）の両端に設けた一対のナット（３３ａ，３３ｂ）と、前記ナットの一方（３３ａ）に螺合する第１のロッド（３４）と、前記ナットの他方（３３ｂ）に螺合する第２のロッド（３５）と、前記回転部材（３２）を回転すると共に、それ自体の動力によって自走し、前記回転部材（３２）と一緒に直線運動する駆動手段（３６）と、前記駆動手段（３６）が前記第１のロッド（３４）の回りを回転するのを制限すると共に、前記駆動手段（３６）が前記第１のロッド（３４）に対して前記第１のロッド（３４）の軸線方向へ相対的に直線運動するのを許容する直線案内手段（４１）と、を備え、前記第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通することを特徴とする一軸アクチュエータにより、上述した課題を解決した。
【００１３】
この発明によれば、駆動手段（３６）によって回転部材（３２）を回転すると、回転部材（３２）が第１のロッド（３４）に対して軸線方向に相対的に直線運動する。駆動手段（３６）は直線案内手段（４１）によって案内されているため、回転部材（３２）の軸線方向への直線運動に追従して、駆動手段（３６）が第１のロッド（３４）の軸線方向に自走し、しかも回転部材（３２）に回転を与えつづける。駆動手段（３６）自体が自走し、ベースから離れるため、駆動手段（３６）がベースと干渉することがなく、首振り角度の大きな一軸アクチュエータ（３１）が得られる。さらに、第１のロッド（３４）が駆動手段（３６）を貫通しているので、第１のロッド（３４）からの駆動手段（３６）の出っ張りを小さくすることができ、より一層首振り角度の大きな一軸アクチュエータ（３１）が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、回転部材（３２）の回転によって、第２のロッド（３５）も第１のロッド（３４）と同時に回転部材（３２）に対して軸線方向へ相対的に直線運動する。ナット（３３ａ，３３ｂ）に互いに逆ねじを形成すると、第１のロッド（３４）および第２のロッド（３５）は、互いに反対方向へ直線運動するので、伸縮ストロークを２倍にすることができる。また、第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通しているので、アクチュエータ（３１）の全長が駆動手段（３６）のスペースの分だけ減殺されることがなく、縮んだアクチュエータ（３１）のほぼ全長をストロークに寄与させることができ、ストロークを大きくすることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、駆動手段（３６）が自走すると、その加減速によって駆動手段（３６）に慣性力が働くが、第１のロッド（３４）が駆動手段（３６）を貫通しているので、第１のロッド（３４）の軸心から駆動手段（３６）の重心までの距離を小さくすることができ、一軸アクチュエータ（３１）に加わるモーメント荷重を低減することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通するため、駆動手段（３６）に例えばプーリ等を介さないで回転部材（３２）を回転する中空モータ等を選定することができ、これによりプーリ、タイミングベルト、モータホルダ等の部品が不要になり、一軸アクチュエータ（３１）の構成を大幅に単純化することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記ナットの一方（３３ａ）は、一端に前記回転部材（３２）の端部が結合され、前記駆動手段（３６）は、モータ本体（３７）と、前記第１のロッド（２４）が貫通する中空の出力軸（３８）を有し、該出力軸（３８）が前記ナットの一方（３３ａ）の他端に結合され、前記第１のロッド（３４）および前記第２のロッド（３５）の少なくとも一方が中空に形成され、収縮時、前記第１のロッド（３４）および前記第２のロッド（３５）の一方が他方に収納されることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、駆動手段（３６）は、第１のロッド（３４）によって貫通され、しかも回転部材（３２）を回転する。
また、この発明によれば、回転部材（３２）に第１のロッド（３４）および第２のロッド（３５）が収納されるため、回転部材（３２）、第１のロッド（３４）および第２のロッド（３５）それぞれの軸線方向長さを略等しくすることができ、伸長時には収納時のアクチュエータ（３１）の全長の約２．５倍までアクチュエータ（３１）を伸ばすことができる。
【００２１】
さらに、本発明は、前記直線案内手段（４１）が、軸線方向に延びるボール転走溝（４４）を形成した前記第１のロッド（３４）と、該ボール転走溝（４４）に対応するボール転走溝を含むボール循環路が形成され、前記第１のロッド（３４）に対して直線運動自在に組みつけられた外筒（４９）と、前記外筒（４９）の前記ボール循環路内に配列収容されて、前記第１のロッド（３４）に対する前記外筒（４９）の直線運動に併せて循環する複数のボールとを備え、前記外筒（４９）が前記モータ本体（３７）に結合することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、直線案内手段（４１）を構成する第１のロッド（３４）にねじ軸としての機能とスプライン軸としての機能の両方を持たせることができ、ねじ軸とスプライン軸を別々に設ける必要がないため、一軸アクチュエータ（３１）が肥大化するのを防止できる。また、摩擦が小さく、効率の良い直線案内手段（４１）が得られる。
また、本発明は、前記第１のロッド（３４）の外周に、螺旋状のボール転走溝（４３）と前記ボール転走溝（４４）とが互いにクロスするように形成され、前記ナットの一方（３３ａ）は、内周面に前記螺旋状のボール転走溝（４３）に対応するボール転走溝を含むボール循環路（４５）が形成されて前記第１のロッド（３４）に相対運動自在に組み付けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、基台（６１）と揺動台（６２）との間に複数の一軸アクチュエータ（３１）を架設し、該各一軸アクチュエータ（３１）を選択的に伸縮して上記揺動台（６２）を搬送・位置決めする搬送・位置決め装置において、前記一軸アクチュエータ（３１）は、中空の回転部材（３２）と、この回転部材（３２）の両端に設けた一対のナット（３３ａ，３３ｂ）と、前記ナットの一方（３３ａ）に螺合する第１のロッド（３４）と、前記ナットの他方（３３ｂ）に螺合する第２のロッド（３５）と、前記回転部材（３２）を回転すると共に、それ自体の動力によって自走し、前記回転部材（３２）と一緒に直線運動する駆動手段（３６）と、前記駆動手段（３６）が前記第１のロッド（３４）の回りを回転するのを制限すると共に、前記駆動手段（３６〜３９）が前記第１のロッド（３４）に対して前記第１のロッド（３４）の軸線方向へ相対的に直線運動するのを許容する直線案内手段（４１）と、を備え、前記第１のロッド（３４）が前記駆動手段（３６）を貫通することを特徴とする一軸アクチュエータにより、上述した課題を解決した。
【００２４】
この発明によれば、上述の理由により、一軸アクチュエータ（３１）の伸縮ストロークを大きくすることができるため、揺動台（６２）の位置・姿勢変化を大きくとることができる。また、駆動手段（３６）を作動すると、駆動手段（３６）自体が自走し基台（６１）から離れるため、駆動手段が基台（６１）と干渉することがなく、首振り角度の大きな一軸アクチュエータ（３１）が得られる。したがって、より一層、揺動台（６２）の位置・姿勢変化を大きくとることができる。
【００２５】
なお、前記第１のロッド（３４）および前記第２のロッド（３５）の外周に螺旋状のボール転走溝（４３）を形成し、前記一対のナット（３３ａ，３３ｂ）それぞれの内周に、前記ボール転走溝（４３）に対向する螺旋状のボール転走溝を含むボール循環路（４５）を形成し、前記ボール循環路（４５）に複数のボール（４６）を配列・収容してもよい。このようにすれば、摩擦が小さく、効率良く作動する一軸アクチュエータ（３１）が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態における一軸アクチュエータ３１を示すものである。図１は、一軸アクチュエータ３１が縮んだ状態を示し、図２は、伸びた状態を示している。
この一軸アクチュエータ３１は、例えばパラレルリンク機構の基台と揺動台との間に自在継手を介して架け渡され、軸線方向に伸縮すると共に、上端または下端を回転中心にして揺動する。
【００２７】
一軸アクチュエータ３１は、中空の回転部材３２と、この回転部材３２の両端に設けられ、互いに逆ねじが形成された一対のボールねじナット３３ａ，３３ｂと、ボールねじナット３３ａに螺合する第１のロッド３４と、ボールねじナット３３ｂに螺合する第２のロッド３５と、回転部材３２を回転する駆動手段としてのサーボモータ３６を備える。サーボモータ３６を回転駆動すると、回転部材３２の両端に設けたボールねじ機構によって、第１のロッド３４および第２のロッド３５が回転部材３２から進退する。言い換えれば、回転部材３２が第１のロッド３４に対してその軸線方向（図中矢印方向）に上昇し、第２のロッド３５も回転部材３２に対してその軸線方向（図中矢印方向）に上昇し、この結果、一軸アクチュエータ３１が伸びる。サーボモータ３６は、それ自体の動力によって自走し、回転部材３２と一緒に上昇する。一方、サーボモータ３６を逆回転すると、一軸アクチュエータ３１は逆の動作をして縮む。
【００２８】
サーボモータ３６は、モータ本体３７と中空の出力軸３８とを備える。第１のロッド３４は、この中空の出力軸３８およびモータ本体３７を貫通している。モータ本体３７の円筒状のカバーケースの内部には、出力軸に固定されたロータ３９ａと、このロータ３９ａの外周を同心状態で囲むステータ３９ｂとが収納される。モータ本体３７は、後述する直線案内手段としてのボールスプライン４１の外筒４９に固定されている。また、モータ本体３７の反出力軸側には、出力軸３８の回転位置等を検出するエンコーダ３９ｃが設けられる。
【００２９】
図３は、中空の第１のロッド３４、ボールねじナット３３ａ、軸受４２およびボールスプライン４１を示す。第１のロッド３４は、下端側が自在継手等に取り付けられ、上端側が中空の回転部材３２に収納される。第１のロッド３４の外径は、回転部材３２に収納されるように回転部材３２の内径よりも小さく設定される。この第１のロッド３４には、その外周に螺旋状のボール転走溝４３と軸線方向に延びるボール転走溝としてのスプライン溝４４とが互いにクロスするように形成される。
【００３０】
図４は、第２のロッド３５および第２のロッド３５に螺合されるボールねじナット３３ｂを示す。ボールねじナット３３ａとボールねじナット３３ｂは、互いに逆ねじになるボール転走溝が形成される他、略同一の構成であるので、ボールねじ３３ａの構成を図４に基づいて説明する。ボールねじナット３３ａは、内周面に第１のロッド３４のボール転走溝４３に対応するボール転走溝を含むボール循環路４５が形成されて第１のロッド３４に相対運動自在に組み付けられる。
【００３１】
図４に示すように、複数のボール４６は、該ボール循環路４５内に配列収納されて、第１のロッド３４及びボールねじナット３３ａの相対運動（回転）に併せて循環する。第１のロッド３４およびボールねじナット３３ａの負荷転走溝を転がるボール４６は、ボールねじナット３３ａの端部に設けられた側蓋４８で溝から掬い上げられ、ボールねじナット３３ａの中を通り反対側の側蓋４８から負荷域に送り込まれて無限転がり運動をする。なお、図示はしないが、パイプの一端でボール４６を掬い上げ、パイプを経由して他端に戻すリターンパイプも採用しうる。また、ボール４６をデフレクタによって該ボール転走溝から離脱させ、第１のロッド３４の外径部を飛び越えて１リード前のボール転走溝に戻すものも採用しうる。ボールねじナット３３ａの上端には、回転部材３２の下端に取付けるためのフランジ４７が形成されている。
【００３２】
図１ないし図３に示すように、直線案内手段としてのボールスプライン４１は、サーボモータ３６の第１のロッド３４回りの回転を制限すると共に、サーボモータ３６の第１のロッド３４に対する軸線方向への相対的な直線運動を許容する。サーボモータ３６をこのように案内する直線案内手段としては、かかるボールスプラインに限らず、種々の構成のものが採用可能である。
【００３３】
ボールスプライン４１は、スプライン溝４４に対応するボール循環路を有して第１のロッド３４に遊嵌された外筒４９と、ボール循環路内に配列収納され、第１のロッド３４に対する外筒４９の相対的な直線運動に併せて循環する複数のボールと、外筒４９に一体に組み込まれ、複数のボールを整列・保持する保持器とを備える。図示しないが、外筒４９の内面には、ボールの軌道となり、軸線方向に延びるボール転走溝が形成されている。外筒４９に形成したボール転走溝と第１のロッド３４に形成したスプライン溝４４との間で負荷転走路が形成される。
負荷転走路の隣には荷重から開放されたボールが循環する無負荷戻し通路が形成されている。第１のロッド３４に対して外筒４９を相対的に直線移動すると、ボールは、負荷転走路で荷重を受けながら転走する。そして、ボールは、負荷転走路の隣に設けた無負荷戻し通路で戻され、サーキット状の循環路を無限循環する。
【００３４】
図４は、第２のロッド３５およびボールねじナット３３ｂを示す。第２のロッド３５は、中実または中空で、その外周には螺旋状のボール転走溝４３が形成される。第２のロッド３５の外径は、中空の第１のロッド３４に収納されるように第１のロッド３４の内径よりも小さく設定される。この第２のロッド３５の上端は、自在継手等に連結され、下端は回転部材３２に収納される。第１のロッド３４と第２のロッド３５とには互いに逆ねじが形成され、ボールねじナット３３ａとボールねじナット３３ｂとにも互いに逆ねじが形成されている。すなわち、ボールねじナット３３ａに左ねじが形成された場合、ボールねじナット３３ｂには右ねじが形成され、ボールねじナット３３ａに右ねじが形成された場合、ボールねじナット３３ｂには左ねじが形成される。ボールねじナット３３ｂの上端には、回転部材３２の上端に取付けるためのフランジ４７が形成されている。
【００３５】
図１に示す一軸アクチュエータ３１を収縮させた状態から、サーボモータ３６を作動して回転部材３２を回転すると、ボールねじナット３３ａによって回転部材３２が第１のロッド３４に対して上昇する。このとき、サーボモータ３６は、回転部材３２の上昇に追従して上昇する。したがって、サーボモータ３６とパラレルリンク機構の基台等とが干渉することなく、一軸アクチュエータ３１の揺動角度が大きくとれる。さらに、第１のロッド３４がサーボモータ３６を貫通しているので、第１のロッド３４からのサーボモータ３６の出っ張りを小さくすることができ、より一層首振り角度の大きな一軸アクチュエータ３１が得られる。
【００３６】
また、回転部材３２の回転によって、第２のロッド３５も回転部材３２に対して上昇するので、一軸アクチュエータ３１のストロークを大きくすることができる。さらに、第１のロッド３４がサーボモータ３６を貫通しているので、アクチュエータ３１の全長がサーボモータ３６のスペースの分だけ減殺されることもなく、一軸アクチュエータ３１のほぼ全長をストロークに寄与させることができ、ストロークをより大きくすることができる。この結果、本実施形態では、縮んだ状態の全長の２．５倍以上の長さまで一軸アクチュエータを伸長させることができた。
【００３７】
図５および図６は、上記一軸アクチュエータ３１を組み込んだパラレルリンク機構としての搬送・位置決め装置を示すものである。この搬送・位置決め装置は、例えば、正三角形状の基台６１と、この基台６１と平行に配置され、基台６１よりも小さな正三角形状の揺動台６２と、基台６１と揺動台６２との間に、両端が揺動可能に架け渡された複数の例えば６本の一軸アクチュエータ３１と、各一軸アクチュエータ３１の両端に設けられる自在継手６４を有する。基台６１と揺動台６２は、三角形の頂点位置を平面的に互いにずらして配置されている。なお、基台６１、揺動台６２の形状や大きさは、搬送・位置決め装置の用途・作動態様等に応じて種々変更される。基台６１および揺動台６２の頂点位置には、それぞれ２つの自在継手６３，６４が取付けられる。各一軸アクチュエータ３１は、基台６１の三角形の頂点と揺動台６２の三角形の頂点を連結するように配置され、基台６１、揺動台６２および一軸アクチュエータ３１でトラスが形成される。
そして、各一軸アクチュエータ３１を選択的に伸長あるいは収縮することによって、揺動台６２の位置および姿勢の空間６自由度を変化させ、揺動台６２に種々の揺動を付与する。
【００３８】
本実施形態のパラレルリンク機構は、上述のように伸縮ストロークを大きくし、しかも揺動角度も大きくとれる一軸アクチュエータを組み込んでいるので、例えば全高１０００ｍｍのパラレルリンク機構の場合、Ｘ−Ｙ方向に±１０００ｍｍ以上、Ｚ軸方向＋７５０ｍｍ以上の動作範囲を確保できた。これに対し、従来の一軸アクチュエータを用いたパラレルリンク機構は、全高７９２ｍｍの場合、Ｘ−Ｙ方向に±２６６ｍｍ、Ｚ軸方向＋４３７ｍｍ程度の動作範囲しか確保できなかった。
【００３９】
なお、図示しないが、本発明の一軸アクチュエータ３１は、従来のＺ軸２本のアクチュエータを直列的に組み合わせたロボットの代わりにも用いることができる。このように用いた場合、一本の一軸アクチュエータ３１によって、従来のＺ軸２本のアクチュエータを組み合わせたロボットと略同じストロークを実現することができるので、サーボモータを一つ減らすことができる効果がある。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動手段によって回転部材を回転すると、回転部材が第１のロッドに対して軸線方向に相対的に直線運動する。駆動手段は、直線案内手段によって案内されているため、回転部材の軸線方向への直線運動に追従して第１のロッドの軸線方向に自走し、回転部材に回転を与えつづける。駆動手段自体が自走し、ベースから離れるため、駆動手段がベースと干渉することがなく、首振り角度の大きな一軸アクチュエータが得られる。さらに、第１のロッドが駆動手段を貫通しているので、第１のロッドからの駆動手段の出っ張りを小さくすることができ、より一層首振り角度の大きな一軸アクチュエータが得られる。
【００４１】
また、回転部材の回転によって、第２のロッドも第１のロッドと同時に回転部材に対して軸線方向へ相対的に直線運動するため、伸縮ストロークの大きな一軸アクチュエータが得られる。さらに、第１のロッドが前記駆動手段を貫通しているので、アクチュエータの全長が駆動手段のスペースの分だけ減殺されることがなく、縮んだアクチュエータのほぼ全長をストロークに寄与させることができる。
【００４２】
また、本発明によれば、回転部材内に第１のロッドおよび第２のロッドが収納されるため、回転部材、第１のロッドおよび第２のロッドそれぞれの軸線方向長さを略等しくすることができ、伸長時には収縮時のアクチュエータの全長の約２．５倍までアクチュエータを伸ばすことができる。
【００４３】
さらに、発明によれば、第１のロッドにねじ軸としての機能とスプライン軸としての機能の両方を持たせることができ、ねじ軸とスプライン軸を別々に設ける必要がなく、一軸アクチュエータが肥大化するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の一軸アクチュエータを示す断面図。
【図２】上記一軸アクチュエータが伸長した状態を示す図（一部断面図を含む）。
【図３】第１のロッド、ボールねじナットおよび直線案内装置を示す斜視図（一部断面図を含む）。
【図４】第２のロッドおよびボールねじナットを示す斜視図（一部断面図を含む）。
【図５】搬送・位置決め機構を示す平面図。
【図６】搬送・位置決め機構を示す側面図。
【図７】パラレルリンク機構を示す概略図。
【図８】従来の一軸アクチュエータを示す断面図。
【図９】従来の伸縮アクチュエータを示す断面図。
【図１０】従来の伸縮駆動装置を示す断面図。
【符号の説明】
３１ 一軸アクチュエータ
３２ 回転部材
３３ａ，３３ｂ ナット（ボールねじナット）
３４ 第１のロッド
３５ 第２のロッド
３６ サーボモータ（駆動手段）
３８ 出力軸
４１ ボールスプライン（直線案内手段）
４４ スプライン溝（ボール転走溝）
４９ スプライン外筒（外筒）
６１ 基台
６２ 揺動台
Claims (5)
- 中空の回転部材と、
この回転部材の両端に設けた一対のナットと、
前記ナットの一方に螺合する第１のロッドと、
前記ナットの他方に螺合する第２のロッドと、
前記回転部材を回転すると共に、それ自体の動力によって自走し、前記回転部材と一緒に直線運動する駆動手段と、
前記駆動手段が前記第１のロッドの回りを回転するのを制限すると共に、前記駆動手段が前記第１のロッドに対して前記第１のロッドの軸線方向へ相対的に直線運動するのを許容する直線案内手段とを備え、
前記第１のロッドが前記駆動手段を貫通することを特徴とする一軸アクチュエータ。 - 前記ナットの一方は、一端に前記回転部材の端部が結合され、
前記駆動手段は、モータ本体と、前記第１のロッドが貫通する中空の出力軸を有し、該出力軸が前記ナットの一方の他端に結合され、
前記第１のロッドおよび前記第２のロッドの少なくとも一方が中空に形成され、収縮時、前記第１のロッドおよび前記第２のロッドの一方が他方に収納されることを特徴とする請求項１に記載の一軸アクチュエータ。 - 前記直線案内手段は、軸線方向に延びるボール転走溝を形成した前記第１のロッドと、
該ボール転走溝に対応するボール転走溝を含むボール循環路が形成され、前記第１のロッドに対して直線運動自在に組みつけられた外筒と、
前記外筒の前記ボール循環路内に配列収容されて、前記第１のロッドに対する前記外筒の直線運動に併せて循環する複数のボールとを備え、
前記外筒が前記モータ本体に結合することを特徴とする請求項２に記載の一軸アクチュエータ。 - 前記第１のロッドの外周に、螺旋状のボール転走溝と前記ボール転走溝とが互いにクロスするように形成され、
前記ナットの一方は、内周面に前記螺旋状のボール転走溝に対応するボール転走溝を含むボール循環路が形成されて前記第１のロッドに相対運動自在に組み付けられていることを特徴とする請求項３に記載の一軸アクチュエータ。 - 基台と揺動台との間に複数の一軸アクチュエータを架設し、該各一軸アクチュエータを選択的に伸縮して上記揺動台を搬送・位置決めする搬送・位置決め装置において、
前記一軸アクチュエータは、
中空の回転部材と、
この回転部材の両端に設けた一対のナットと、
前記ナットの一方に螺合する第１のロッドと、
前記ナットの他方に螺合する第２のロッドと、
前記回転部材を回転すると共に、それ自体の動力によって自走し、前記回転部材と一緒に直線運動する駆動手段と、
前記駆動手段が前記第１のロッドの回りを回転するのを制限すると共に、前記第１のロッドに対して前記第１のロッドの軸線方向へ相対的に直線運動するのを許容する直線案内手段とを備え、
前記第１のロッドが前記駆動手段を貫通することを特徴とする搬送・位置決め装置。
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