(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に配設され、第１の方向に延びる一対のガイドと、
各前記ガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な一対の移動体と、
該一対の移動体の一方に配設された第１の回転ガイドと、
前記一対の第１の移動体の他方に配設された第２の回転ガイドと、
張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第１掛け回し部材と、
張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第１掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第２掛け回し部材と、
前記移動体を第１の方向へ移動させる駆動装置とを具備することを特徴とする運動機構。
【請求項２】
前記一対の移動体を連結する連結体を具備することを特徴とする請求項１記載の運動機構。
【請求項３】
前記駆動装置は、前記移動体の少なくとも一方側に螺合して該移動体を移動させるボールネジを構成要素とすることことを特徴とする請求項１または２記載の運動機構。
【請求項４】
前記駆動装置が、前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドの少なくとも一方を回転させる回転装置であることを特徴とする請求項１または２記載の運動機構。
【請求項５】
基体上に配設され、第１の方向に延びる一対の第１のガイドと、
各第１のガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な一対の第１の移動体と、
該一対の第１の移動体を連結する第１の連結体と、
前記一対の第１の移動体の一方に配設された第１の回転ガイドと、
前記一対の第１の移動体の他方に配設された第２の回転ガイドと、
張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第１掛け回し部材と、
張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第１掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第２掛け回し部材と、
前記第１の移動体を第１の方向へ移動させる第１の駆動装置と、
前記基体上に配設され、前記第１の方向と直角な第２の方向に延びる一対の第２のガイドと、
各第２のガイドに沿って前記第２の方向へ移動可能な一対の第２の移動体と、
該一対の第２の移動体を連結する第２の連結体と、
前記一対の第２の移動体の一方に配設された第３の回転ガイドと、
前記一対の第２の移動体の他方に配設された第４の回転ガイドと、
張力が与えられて前記第３の回転ガイドと第４の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第３の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第３掛け回し部材と、
張力が与えられて前記第３の回転ガイドと第４の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第３掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第３の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第４掛け回し部材と、
前記第２の移動体を第２の方向へ移動させる第２の駆動装置と、
前記第１の連結体上および前記第２の連結体上を移動可能な運動体とを具備することを特徴とする運動機構。
【請求項６】
基体上に配設され、第１の方向に延びるガイドと、
前記第１の方向と直角な第２の方向へ長く形成され、前記ガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な移動体と、
該移動体の一端部に配設された第１の回転ガイドと、
前記移動体の他端部に配設された第２の回転ガイドと、
張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第１掛け回し部材と、
張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第１掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第２掛け回し部材と、
前記移動体を第１の方向へ移動させる駆動装置とを具備することを特徴とする運動機構。
【請求項７】
前記各掛け回し部材の少なくとも一端に連結され、各掛け回し部材のテンションを調整するテンション調整機構を具備することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の運動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は運動機構に関し、より詳細には基体上に配設され、第１の方向に延びるガイドと、各ガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な移動体と、該移動体を第１の方向へ移動させる駆動装置とを具備する運動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガイドと、該ガイドに沿って移動可能な移動体と、該移動体を移動させる駆動装置とを具備する運動機構として特開平５−３１６８３号公報に開示された運動機構がある。
この運動機構は、図１５に示すように、運動体１００と、平行に配設された一対のラック１０２ａ、１０２ｂと、該一対のラック１０２ａ、１０２ｂの長さ方向へ、ラックと平行に移動可能な一対の移動体１０４ａ、１０４ｂと、運動体１００が取り付けられると共に、両端が移動体１０４ａ、１０４ｂへそれぞれ連結された連結体１０６と、一対の移動体１０４ａ、１０４ｂへそれぞれ回転可能に設けられると共に、一対のラック１０２ａ、１０２ｂへそれぞれ噛合する一対のピニオンギア１０８ａ、１０８ｂと、前記ラックと平行、かつ軸線を中心として回転可能に配設され、少なくとも一方の移動体１０４ｂに螺合されたボールネジ１１０と、ボールネジ１１０を回転させるための駆動モータ１１２とを具備する。なお、一対のピニオンギア１０８ａ、１０８ｂは、連結体１０６に回転可能に配されたシャフト１１４の両端に固定されている。
【０００３】
この運動機構によれば、駆動モータ１１２が回転するとボールネジ１１０が回転する。ボールネジ１１０の駆動力によって一方の移動体１０４ｂが直接的に駆動され、他方の移動体１０４ａは一対のピニオンギア１０８ａ、１０８ｂとシャフト１１４によって同期駆動される。一対のピニオンギア１０８ａ、１０８ｂは一対のラック１０２ａ、１０２ｂと噛合しているため、一方の移動体１０４ｂの移動に伴って一方のピニオンギア１０８ｂが回転し、シャフト１１４を介して他方のピニオンギア１０８ａも回転する。この回転により、他方のピニオンギア１０８ａが配設された他方の移動体１０４ａを好適に同期駆動させることができる。
このとき、連結体１０６にかかる曲げモーメントをシャフト１１４のねじりモーメントに変換することができる。この変換を用いることにより、連結体１０６の重量を増加せずに一対の移動体１０４ａ、１０４ｂを好適に同期駆動させることができ、この運動機構の運動性を向上できる。また、移動体１０４ａ、１０４ｂを同期駆動可能なので、移動体１０４ａ、１０４ｂおよび移動体１０４ａ、１０４ｂへ取り付けた部材等を高精度に位置決め可能になる。
また、この運動機構の位置決め精度はボールネジ１１０の精度に依存するため、非常に高精度の位置決めが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の運動機構には次のような課題がある。
運動機構には一対のラック１０２ａ、１０２ｂと、シャフト１１４の両端に固定された一対のピニオンギア１０８ａ、１０８ｂが含まれている。精密部品であるラック１０２ａ、１０２ｂと、ピニオンギア１０８ａ、１０８ｂを採用するため、構成が複雑になり、製造コストが高くなってしまうという課題がある。
また、大型の運動機構を製作する際には、長尺のラック１０２ａ、１０２ｂを敷設する必要があるため、精度よく敷設することが困難である。
さらに、ラック１０２ａ、１０２ｂとピニオンギア１０８ａ、１０８ｂは互いに歯合しているため、ピニオンギア１０８ａ、１０８ｂが回転する際には騒音（ギア音）が発生するという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で一対の移動体の同期をとることができ、高精度の位置決めが可能であって、製造コストを低減することができ、騒音の低い運動機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
まず、本発明にかかる運動機構の第１の構成は、基体上に配設され、第１の方向に延びる一対のガイドと、各前記ガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な一対の移動体と、該一対の移動体の一方に配設された第１の回転ガイドと、前記一対の第１の移動体の他方に配設された第２の回転ガイドと、張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第１掛け回し部材と、張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第１掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第２掛け回し部材と、前記移動体を第１の方向へ移動させる駆動装置とを具備することを特徴とする。
また、第１の構成において、前記一対の移動体を連結する連結体を設けてもよい。
【０００７】
また、前記駆動装置は、前記移動体の少なくとも一方側に螺合して該移動体を移動させるボールネジを構成要素とすることで、高い位置決め精度を得ることができる。
また、前記駆動装置が、前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドの少なくとも一方を回転させる回転装置であることで、装置の構成を簡単にできる。
【０００８】
続いて本発明にかかる運動機構の第２の構成は、基体上に配設され、第１の方向に延びる一対の第１のガイドと、各第１のガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な一対の第１の移動体と、該一対の第１の移動体を連結する第１の連結体と、前記一対の第１の移動体の一方に配設された第１の回転ガイドと、前記一対の第１の移動体の他方に配設された第２の回転ガイドと、張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第１掛け回し部材と、張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第１掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第２掛け回し部材と、前記第１の移動体を第１の方向へ移動させる第１の駆動装置と、前記基体上に配設され、前記第１の方向と直角な第２の方向に延びる一対の第２のガイドと、各第２のガイドに沿って前記第２の方向へ移動可能な一対の第２の移動体と、該一対の第２の移動体を連結する第２の連結体と、前記一対の第２の移動体の一方に配設された第３の回転ガイドと、前記一対の第２の移動体の他方に配設された第４の回転ガイドと、張力が与えられて前記第３の回転ガイドと第４の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第３の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第３掛け回し部材と、張力が与えられて前記第３の回転ガイドと第４の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第３掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第３の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第４の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第４掛け回し部材と、前記第２の移動体を第２の方向へ移動させる第２の駆動装置と、前記第１の連結体上および前記第２の連結体上を移動可能な運動体とを具備することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明にかかる運動機構の第３の構成は、基体上に配設され、第１の方向に延びるガイドと、前記第１の方向と直角な第２の方向へ長く形成され、前記ガイドに沿って前記第１の方向へ移動可能な移動体と、該移動体の一端部に配設された第１の回転ガイドと、前記移動体の他端部に配設された第２の回転ガイドと、張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第１掛け回し部材と、張力が与えられて前記第１の回転ガイドと第２の回転ガイドへ掛け回され、一端部は前記第１掛け回し部材の一端部の引き出し方向とは反対方向へ第１の回転ガイドから引き出されて前記基体に固定され、他端部は第２の回転ガイドから一端部とは反対方向に引き出されて前記基体に固定された第２掛け回し部材と、前記移動体を第１の方向へ移動させる駆動装置とを具備することを特徴とする。これにより、移動体の姿勢を好適に保つことができる。
【００１０】
前記各構成の運動機構において、前記各掛け回し部材の少なくとも一端に連結され、各掛け回し部材のテンションを調整するテンション調整機構を具備することで、運動性能をさらに向上できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について貼付図面と共に詳述する。
（第１実施例）
第１実施例について図１（平面図）、図２（Ａ−Ａ断面図）および図３（プーリー部の詳細を示す断面図）と共に説明する。
基体１０ａ、１０ｂは、装置の基台部分を構成し、図面上において二つの部材で構成されている。この各基体１０ａ、１０ｂ上に、第１の方向であるＸ方向に延びる一対のＸガイド１２ａ、１２ｂが配設されている。Ｘガイド１２ａ、１２ｂはレール状に形成されており、平行に配されている。
一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂは、一対のＸガイド１２ａ、１２ｂに沿ってＸ方向に移動する。具体的には、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂが、Ｘガイド１２ａ、１２ｂへそれぞれ嵌合すると共に、Ｘガイド１２ａ、１２ｂ上をＸ方向へ摺動して移動できるように構成されている。また、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂがＸガイド１２ａ、１２ｂから外れることを防止するには、例えば、アリ溝構造にすればよい。
Ｘ連結体１６は、一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂを連結している。
Ｘ連結体１６としては、図に示すようなビーム状のものに限らず、例えば、ロッド状、或いはパイプ状のものでもよい。
【００１２】
一対のプーリー１８ａ、１８ｂは、一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂにそれぞれ配設されている。プーリー１８ａは第１の回転ガイドとしての役目をし、プーリー１８ｂは第２の回転ガイドとしての役目をする。プーリー１８ａ、１８ｂは、図３に示すように、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂへ軸受３４を介して回転可能に取り付けられた回転軸３５へ固定されている。従って、プーリー１８ａ、１８ｂは、各回転軸３５と一体に回転可能になっている。各プーリー１８ａ、１８ｂは、ダブルプーリーに形成されており、その下段側に第１ベルト２０が掛け回され、上段側に第２ベルト２２が掛け回されている。なお、本実施例では各プーリー１８ａ、１８ｂはダブルプーリーが一体に回転するものを説明したが、上段のプーリーと下段のプーリーを別々に回転可能に設けてもよい。
【００１３】
第１ベルト２０は、第１掛け回し部材の一例である。第１ベルト２０は、中途部で一対のプーリー１８ａ、１８ｂ間に斜めに掛け回されている。第１ベルト２０の端部は、プーリー１８ａ、１８ｂから互いに反対方向へ引き出されている。第１ベルト２０にはテンション（張力）が与えられ、各端部は基体１０ａ、１０ｂへ固定されている。すなわち、図１の図面上において、第１ベルト２０は、プーリー１８ａの左下方部とプーリー１８ｂの右上方部へ掛け回され、全体としてはＺ字状に張設されている。第１ベルト２０の一端部２０ａは、基体１０ａの一端側（上端側）に設けられた固定部２１ａに固定され、第１ベルト２０の他端部２０ｂは、基体１０ｂの他端側（下端側）に設けられた固定部２１ｂに固定されている。なお、第１ベルト２０の一端部２０ａとプーリー１８ａとの間、および第１ベルト２０の他端部２０ｂとプーリー１８ｂとの間は、Ｘガイド１２ａ、１２ｂへ平行に配されている。
【００１４】
第２ベルト２２は、第２掛け回し部材の一例である。第２ベルト２２は、中途部で一対のプーリー１８ａ、１８ｂ間に斜めに掛け回されている。第２ベルト２２の端部は、プーリー１８ａ、１８ｂから互いに反対方向へ引き出されている。第２ベルト２２には張力が与えられ、各端部は基体１０ａ、１０ｂへ固定されている。すなわち、図１の図面上において、第２ベルト２２は、プーリー１８ａの左上方部とプーリー１８ｂの右下方部へ掛け回され、全体としてはＺ字状に張設されている。第２ベルト２２の一端部２２ａは、基体１０ａの下端側に設けられた固定部２３ａに固定され、第２ベルト２２の他端部２２ｂは、基体１０ｂの上端側に設けられた固定部２３ｂに固定されている。なお、第２ベルト２２の一端部２２ａとプーリー１８ａとの間、および第２ベルト２２の他端部２２ｂとプーリー１８ｂとの間は、Ｘガイド１２ａ、１２ｂへ平行に配されている。
【００１５】
本実施例において、第１および第２掛け回し部材としてベルト２０、２２を用いたが、これに限ることはなく、掛け回すことができ、張力を与えることができるものであれば、タイミングベルト、チェーン、ワイヤ等を用いることができる。なお、タイミングベルトが使用される場合は、回転ガイドとしてタイミングプーリーを用いればよい。また、チェーンが使用される場合はスプロケットを回転ガイドとする。また、ワイヤやロープを掛け回し部材として用いる場合、ワイヤやロープが回転ガイドは上を十分に滑るものであればよく、回転ガイドは自転しなくてもよい。
【００１６】
また、前記固定部２１ａ、２１ｂは第１ベルト２０の張力を調整して各端部２０ａ、２０ｂを固定可能になっている。一方、固定部２３ａ、２３ｂは第２ベルト２２の張力を調整して各端部２２ａ、２２ｂを固定可能になっている。固定部２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂは、例えば図１に示すように螺子３６で第１ベルトおよび第２ベルト２２の端部を固定する構造でよい。第１ベルトおよび第２ベルト２２に張力を与える方法としては、掛け回し部材を基体に固定する際に所定の力で引っ張って行う方法、掛け回し部材の端部を所定の弾性力有するスプリングを介して基体に固定する方法等がある。さらに、一対の移動体１４ａ、１４ｂの移動が荷重条件に対応して好適に同期できるように、テンションを随時調整する機構としてもよい。また、通常は第１ベルト２０と第２ベルト２２の張力は同一となるように設定するが、一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂの一方向のみに大きな荷重がかかるような場合は、両者のテンションを違えて設定してもよい。
【００１７】
本実施例では、固定部２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂを基体の各端部に設けたが、例えば基体の前記固定部に他のプーリー等を設けて掛け回せば、掛け回し部材の端部は基体の任意の位置で固定できる。
また、本実施例では、一対のプーリー１８ａ、１８ｂをＸ方向に直交するＹ方向に間隔をおいて配したが、これに限らず、Ｘ軸に対して斜めに交差する方向に配してもよい。
さらに、本実施例では、ベルト２０、２２をプーリー１８ａ、１８ｂに単に掛け回したが、プーリー１８ａ、１８ｂに一周以上巻き付けて掛け回すことも可能である。この構成によれば、掛け回し部材が回転ガイドから離脱することを防止できる。
【００１８】
以上の構成からなる運動機構において、駆動装置１１としては、種々の駆動手段を採用することができる。例えば、図４に示すサーボモータ２８で駆動するボールネジ２４や、図７に示すプーリー１８ｂを回転駆動するサーボモータ２８で、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂの少なくとも一方を直接的にＸ方向へ移動させ、本実施例に示した構成により、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂを同期移動させることができる。
また、駆動装置１１は、一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂの両方を直接的にＸ方向へ移動させるもの、或いは、Ｘ連結体１６を直接的にＸ方向へ移動させるものでもよい。すなわち、駆動装置１１は、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂおよびＸ方向へ移動する可動部材のうち少なくとも１個を移動させればよい。駆動装置１１の構造にかかわらず、一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂは、第１ベルト２０と第２ベルト２２の張力によって、同期移動が可能となる。
【００１９】
（第２実施例）
次に第１実施例の運動機構に具体的な駆動装置１１を装着した第２実施例を図４（平面図）および図５（Ｂ−Ｂ断面図）に基づいて説明する。
本実施例では、ボールネジを用いた駆動装置について説明する。なお、第１実施例と同一の構成部材には、同一符合を付して説明を省略する。
Ｘボールネジ２４は、Ｘ方向に配されている。Ｘボールネジ２４は、自らの軸線を中心として回転可能であり、基台１０ｂ上に固定されている支持部材２６ａ、２６ｂ間に両端が保持されている。Ｘボールネジ２４は、Ｘ移動体１４ｂに螺合している。また、Ｘボールネジ２４は、停止中には現在の回転位置が保持可能になっており、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂの位置ずれを防止可能になっている。
サーボモータ２８は駆動手段の一例を構成する。サーボモータ２８は、Ｘボールネジ２４を回転させる。サーボモータ２８とＸボールネジ２４はカプラ２７によって連結されている。サーボモータ２８の回転数、回転方向、回転量を制御することによりＸボールネジ２４の回転をコントロールできる。
【００２０】
Ｘボールネジ２４が回転すると、Ｘ連結体１６により連結された両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂは、Ｘガイド１２ａ、１２ｂ上をＸ方向へ同期移動する。第１実施例同様、両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂが移動しても、各プーリー１８ａ、１８ｂを中心にして第１ベルト２０と第２ベルト２２とが引き合っている状態は、常に維持されるので、両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂは同期移動が可能になっている。
また、プーリー１８ａ、１８ｂを介して第１ベルト２０と第２ベルト２２とが引き合っているため、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂの遊びが除去される。なお、タイミングベルトとタイミングプーリーとの関係では、両者の歯合関係におけるバックラッシュが除去される。従って、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂおよびＸ移動体１４ａ、１４ｂへ取り付けられた部材を、高精度で位置決め可能になる。
【００２１】
（第３実施例）
第３実施例について図６（平面図）および図７（Ｃ−Ｃ断面図）と共に説明する。第３実施例では、移動体に配設された回転ガイドを直接的に回転させる回転装置が、駆動装置１１として採用されている。なお、第１実施例と同一の構成部材には、同一符合を付して説明を省略する。
回転装置の一例であるサーボモータ２８が、Ｘ移動体１４ｂに設けられた支持部３０上に配されている。サーボモータ２８とプーリー１８ｂの回転軸３５がカプラ２７によって連結されている。サーボモータ２８の回転数、回転方向、回転量を制御することによりプーリー１８ｂの回転をコントロールできる。なお、プーリー１８ｂとサーボモータ２８は減速機を介して連結してもよい。
【００２２】
サーボモータ２８がプーリー１８ｂを回転すると、第１ベルト２０および第２ベルト２２上をプーリー１８ａ、１８ｂは転動する。これにより、第１ベルト２０および第２ベルト２２がプーリー１８ａ、１８ｂとの間で相対的に送られる。例えば、プーリー１８ｂを時計回転方向に回転させると、図６の図面上でＸ移動体１４ｂが上方へ移動する。このとき、基体１０ｂ上においては、第１ベルト２０のＸガイド１２ｂと平行な部分が長くなり、第２ベルト２２のＸガイド１２ｂと平行な部分が短くなる。一方、基体１０ａ上においては、プーリー１８ａは反時計回転方向に回転し、第１ベルト２０のＸガイド１２ａと平行な部分が短くなり、第２ベルト２２のＸガイド１２ａと平行な部分が長くなる。これにより、両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂは、Ｘガイド１２ａ、１２ｂ上を上方へ高精度に同期移動する。また、反対に両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂを下方へ移動させる場合には、プーリー１８ｂを反時計回転方向に回転させれば、プーリー１８ａが時計方向に回転し、両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂが高精度に下方へ同期移動できる。
【００２３】
（第４実施例）
第４実施例について図８（平面図）および図９（Ｄ−Ｄ断面図）と共に説明する。なお、第１実施例の構成と同一の構成には、同一符合を付して説明を省略する。
Ｘ方向の構成は、基体５０と第１の連結体の役目をする一対のＸロッド３６ａ、３６ｂが第１実施例の構成と異なる以外は略同一の構成を備える。基体５０は、中央部分をくり抜いた枠体状に形成されている。一対のＸロッド３６ａ、３６ｂの両端に一対のＸ移動体（第１の移動体）１４ａ、１４ｂが連結されている。なお、Ｘロッドは、一対である必要はなく一本でも３本以上であってもよく、またパイプ状等の形態でもよい。
なお、本実施例において、第１実施例に示すＸガイド１２ａ、１２ｂが第１のガイドであり、Ｘ駆動装置１１ａが第１の駆動装置となる。
【００２４】
続いて、Ｙ方向（第２の方向）の構成について述べる。Ｙ方向の構成は、Ｘ方向の構成と同様なので、作用等の詳細については説明を省略する。
基体５０上に、Ｘ方向と直角なＹ方向に延びる一対のＹガイド（第２のガイド）５２ａ、５２ｂが配設されている。
一対のＹ移動体（第２の移動体）５４ａ、５４ｂは、一対のＹガイド５２ａ、５２ｂに沿ってＹ方向に移動する。
一対のＹロッド（第２の連結体）５６ａ、５６ｂは、一対のＹ移動体５４ａ、５４ｂを連結している。なお、Ｙロッドは、一対である必要はなく一本でも三本以上であってもよく、またパイプ状等の形態でもよい。
【００２５】
第３の回転ガイドおよび第４の回転ガイドの役目をするプーリー５８ａ、５８ｂは、各Ｙ移動体５４ａ、５４ｂにそれぞれ配設されている。各プーリー５８ａ、５８ｂは、ダブルプーリーに形成されており、下段側に第３ベルト（第３掛け回し部材）６０が掛け回され、上段側に第４ベルト（第４掛け回し部材）６２が掛け回されている。
第３ベルト６０は、中途部でプーリー５８ａ、５８ｂに掛け回され、端部は、互いに反対方向に引き出されている。第３ベルト６０には、張力が与えられて各端部は基体５０に固定されている。
第４ベルト６２は、第３ベルト６０と互いに引き合うよう、中途部でプーリー５８ａ、５８ｂに掛け回され、端部は互いに反対方向に引き出されている。第４ベルト６２には、張力が与えられて各端部は基体５０に固定されている。
固定部６１ａ、６１ｂは第３ベルト６０の張力を調整して端部を固定する。また、固定部６３ａ、６３ｂは第４ベルト６２の張力を調整して端部を固定する。
【００２６】
運動体７０は、一対のＸロッド３６ａ、３６ｂおよび一対のＹロッド５６ａ、５６ｂが挿通され、内部で直交している。運動体７０は、一対のＸロッド３６ａ、３６ｂ上をＹ方向に移動できると共に、一対のＹロッド５６ａ、５６ｂ上をＸ方向に移動できる。なお、運動体７０は、ブロック体に形成されている。運動体７０の上面側に第１ベルト２０および第２ベルト２２が通過できる上側溝部が形成され、下面側に前記上側溝部に直交して第３ベルト６０および第４ベルト６２が通過できる下側溝部が形成されている。運動体７０上部に、一対のＸロッド３６ａ、３６ｂが挿通される一対の貫通孔がＹ方向へ穿設されており、運動体７０下部に、一対のＹロッド５６ａ、５６ｂが挿通される一対の貫通孔がＸ方向へ穿設されている。運動体７０に作業用のロボットヘッド、工具、ワーク等を搭載できる。
【００２７】
以上の構成からなる運動機構において、Ｘ移動体をＸ方向へ移動駆動させるＸ駆動装置１１ａおよびＹ移動体をＹ方向へ移動駆動させるＹ駆動装置（第２の駆動装置）１１ｂを用いれば、運動体７０を高精度にＸ−Ｙ方向へ２次元運動させることができる。
Ｘ駆動装置１１ａおよびＹ駆動装置１１ｂとしては、第１実施例でＸ駆動装置１１について説明したように種々の機構を採用することができる。例えば、Ｙ移動体５４ａ、５４ｂの少なくとも一方を直接的にＹ方向へ移動させるＹ駆動装置１１ｂによって、Ｙ移動体５４ａ、５４ｂを同期移動させることができる。
また、Ｙ駆動装置１１ｂは、一対のＹ移動体５４ａ、５４ｂの両方を直接的にＹ方向へ移動させてもよいし、Ｙロッド５６ａ、５６ｂを直接的にＹ方向へ移動させるものでもよい。すなわち、Ｙ駆動装置１１ｂは、少なくとも１個のＹ方向へ移動する可動部材を移動させればよい。第１実施例同様、一対のＹ移動体５４ａ、５４ｂは、第３ベルト６０と第４ベルト６２の張力によって、同期移動が可能である。
Ｘ駆動装置１１ａおよびＹ駆動装置１１ｂは、運動体７０を直接的にＸおよびＹ方向へ移動させてもよい。すなわち、運動体７０が移動すれば、第１ベルト２０と第２ベルト２２の張力により一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂのＸ方向の動きが同期され、第３ベルト６０と第４ベルト６２の張力により一対のＹ移動体５４ａ、５４ｂのＹ方向の動きが同期される。その結果、運動体７０が高精度に運動可能となる。
【００２８】
（第５実施例）
第５実施例について図１０（平面図）と共に説明する。第５実施例は、第４実施例のＸおよびＹ駆動装置１１ａ、１１ｂとして具体的にボールネジを含む機構を採用した実施例である。
第５実施例のＸ駆動装置は第２実施例のＸ駆動装置の構成と同一であり、第２実施例と同一の構成部材については、同一符合を付して説明を省略する。
Ｘボールネジ２４が回転すると第１の連結体であるＸロッド３６ａ、３６ｂにより連結された両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂはＸガイド１２ａ、１２ｂ上をＸ方向へ同期移動する。
また、Ｙ駆動装置は、方向がＸ駆動装置と異なるだけで、Ｘ駆動装置と同一の構成を備えるので、作用等の説明は省略する。
Ｙボールネジ６４は、Ｙ方向に配されている。Ｙボールネジ６４は、自らの軸線を中心として回転可能である。Ｙボールネジ６４は、基台５０上に固定されている支持部材６６ａ、６６ｂの間に保持されている。Ｙボールネジ６４は、Ｙ移動体５４ｂに螺合している。
サーボモータ６８は、駆動手段の一例であり、Ｙボールネジ６４を回転させる。サーボモータ６８とＹボールネジ６４はカプラ６７によって連結されている。
【００２９】
Ｙボールネジ６４が回転すると第２の連結体であるＹロッド５６ａ、５６ｂにより連結された両Ｙ移動体５４ａ、５４ｂはＹガイド５２ａ、５２ｂ上をＹ方向へ同期移動する。
一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂ、および一対のＹ移動体５４ａ、５４ｂをそれぞれ同期移動できるので、運動体７０の運動性を向上させ、運動体７０をＸ−Ｙ方向へ高精度に２次元運動させることができる。
また、掛け回し部材の張力により機構内の遊びを除去できるので、運動体７０の繰り返し位置決め精度を向上させることができる。
さらに、駆動装置としてＸボールネジ２４、Ｙボールネジ６４を使用しているので位置決めの精度を格段に向上させ得る。
また、ＸロッドおよびＹロッドを介して、運動体７０を四辺で支持できるため、運動体７０を安定的に運動させることができる。
【００３０】
（第６実施例）
第６実施例について図１１（平面図）と共に説明する。第６実施例は、第４実施例の構成に、ＸおよびＹ駆動装置１１ａ、１１ｂとしてＸ移動体およびＹ移動体に配設されたプーリーを直接的に回転させる回転装置を用いた実施例である。
第６実施例のＸ駆動装置は第３実施例のＸ駆動装置の構成と同一であり、第３実施例と同一の構成部材には同一符合を付して説明を省略する。
Ｘ駆動装置によれば、第１の回転装置であるサーボモータ２８でプーリー１８ｂ（図８参照）を回転すると、第１ベルト２０および第２ベルト２２上をプーリー１８ａ、１８ｂ（図８参照）が転動する。これにより、両Ｘ移動体１４ａ、１４ｂは、第３実施例と同様、Ｘガイド１２ａ、１２ｂ上をＸ方向へ高精度に同期移動することができる。
また、Ｙ駆動装置は、方向が異なるだけで、Ｘ駆動装置と同一の構成を備えるので、作用等の説明は省略する。
Ｙ駆動装置の第２の回転装置であるサーボモータ６８は、Ｙ移動体５４ｂに設けられた支持部８０上に配されている。サーボモータ６８とプーリー５８ｂ（図８参照）の軸はカプラによって連結されている。なお、プーリー５８ｂとサーボモータ６８は減速機を介して連結してもよい。
プーリー５８ｂ（図８参照）を回転すると、第３ベルト６０および第４ベルト６２上をプーリー５８ａ、５８ｂが転動する。これにより、両Ｙ移動体５４ａ、５４ｂは、第５実施例と同様にＹガイド５２ａ、５２ｂ上をＹ方向へ高精度に同期移動することができる。
従って、本実施例では、第５実施例と同様の効果を得ることができると共に、構成がさらに簡単であり、製造コストを更に低減できる。
【００３１】
なお、第１〜第６実施例では、掛け回し部材としてベルトを用いた場合を示した。掛け回し部材として、タイミングベルトを採用した場合、タイミングベルト同士の位相がずれることがある。この位相ずれを解決するには、図１２に示すにようにダブルプーリーの上段部７２と下段部７４が、移動体７６に固定された軸７８上で独立して回転できる形態にすればよい。この構成にすれば、各タイミングベルト８０、８２に好適に張力を与えることができる。掛け回し部材としてチェーンを利用した場合も、ダブルプーリーに代えて上段部と下段部が独立して回転できるダブルスプロケットを使用すればよい。
【００３２】
（第７実施例）
第１〜第６実施例では、Ｘ方向またはＹ方向の構成が、一対のガイドと一対の移動体を含む構成であった。第７実施例は、１本のガイドと１個の移動体から成り、ガイド上における移動体の姿勢を好適に維持した状態で、移動体を移動可能な運動機構である。
第７実施例を図１３（平面図）に示す。なお、先行実施例の構成と同一の構成部材には同一符合を付して説明を省略する。
本実施例の運動機構では、移動体９０のガイド９２に対する姿勢を、張力が与えられた第１ベルト２０および第２ベルト２２で保持している。この姿勢保持（姿勢制御機能）により、移動体９０にバランスが悪く荷重がかかっても、移動体９０は基体１０上のガイド９２に沿って所定の姿勢を維持した状態でスムーズに移動が可能である。
【００３３】
（第８実施例）
第８実施例を図１４（平面図）に示す。なお、本実施例は第１実施例に基づいており、第１実施例の構成と同一の構成部材には同一符合を付して説明を省略する。
本実施例の運動機構には各掛け回し部材のテンションを調整するためのテンション調整機構９９Ａ、９９Ｂが設けられている。先ず、このテンション調整機構９９Ａ、９９Ｂの構成について説明する。
シリンダ装置９４Ａは、基体１０ａの端部に固定されている。シリンダ装置９４Ａの伸縮可能なロッド９４ａの先端には第１ベルト２０の一端２０ａが連結されている。一方、シリンダ装置９４Ｂは、基体１０ｂの端部に固定されている。シリンダ装置９４Ｂの伸縮可能なロッド９４ｂの先端には第２ベルト２２の一端２２ａが連結されている。
【００３４】
シリンダ装置９４Ａに圧力流体の一例である圧空をコンプレッサ９７Ａから供給する流路９６Ａの中途にレギュレータ９８Ａが設けられている。同様に、シリンダ装置９４Ｂに圧空をコンプレッサ９７Ｂから供給する流路９６Ｂの中途にレギュレータ９８Ｂが設けられている。本実施例では圧力流体として圧空を利用したが、液体やガスを利用してもよい。油等の流体を使用する場合は、ポンプでシリンダ装置９４Ａ、９４Ｂへ流体を供給すればよい。レギュレータ９８Ａ、９８Ｂは圧空の圧力を調整する。その調整は遠隔操作するようにしてもよい。レギュレータ９８Ａ、９８Ｂで圧力調整することにより、第１および第２ベルト２０、２２のテンションを調整可能になる。
なお、本実施例ではテンション調整機構９９Ａ、９９Ｂを各ベルト２０、２２の一方の端部に連結したが、両方の端部をテンション調整機構と連結してもよい。各ベルト２０、２２の両方の端部をテンション調整機構と連結すると、テンションをより精密に調整可能となる。
【００３５】
次に、テンション調整機構９９Ａ、９９Ｂの動作について説明する。
運動機構の初期設定の段階でシリンダ装置９４Ａ、９４Ｂへ供給する圧空の圧力をレギュレータ９８Ａ、９８Ｂを介して調整し、個々に設定する。この圧力調整により、第１ベルト２０および第２ベルト２２のテンションを個々に調整することができる。このテンションを好適に調整することにより、Ｘ移動体１４ａ、１４ｂを連結するＸ連結体１６を、Ｘガイド１２ａ、１２ｂに対して高精度で直角に設定できる。
テンション調整機構９９Ａ、９９Ｂを設けることにより、稼働中に一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂの一方に大きな荷重がかかる場合でも、第１ベルト２０と第２ベルト２２のテンションをそれぞれ好適に調整可能となる。
【００３６】
また、取付条件、使用条件（荷重等）の相違や変更に伴い、第１ベルト２０と第２ベルト２２のテンションを随時調整する必要のある場合がある。その際、テンション調整機構９９Ａ、９９Ｂによれば、好適に調整が可能となる。
一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂおよびＸ連結体１６の運動を停止する際に、第１ベルト２０と第２ベルト２２のテンションを強めることで、慣性力を吸収することができる。急激な停止動作であっても慣性力を吸収することにより、振動を抑制し、可動部材を高精度に位置決め可能になる。
【００３７】
本実施例ではＸ連結体１６に連結された一対のＸ移動体１４ａ、１４ｂを駆動する運動機構について説明したが、テンション調整機構は上記各実施例に採用することができる。例えば、Ｘ連結体およびＹ連結体上を移動する運動体を具備する第４実施例（図８参照）では、Ｘ方向の構成とＹ方向の構成にそれぞれテンション調整機構を設ければよい。
また、テンション調整機構としては、上記のシリンダ装置９４Ａ、９４Ｂを含む機構に限定されず、例えばソレノイドやネジを含む機構で構成することも可能である。
【００３８】
上述の第１〜第８実施例では、駆動装置の駆動源としてサーボモータを用いたが、シリンダ装置等を駆動源として用いることも可能である。駆動装置としてボールネジを用いた駆動機構やサーボモータを直結した駆動機構の他に、レバーの旋回を用いた駆動機構、リンク機構等を採用することができる。
また、第１〜第８実施例では、水平面内で運用する例を挙げたが、本発明に係る運動機構は、垂直や斜めにも設置でき、平面的に限らず、立体的に利用することもできる。例えば、精密ロボット装置や荷揚げ装置等に応用することができる。
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る運動機構では、第１掛け回し部材と第２掛け回し部材とが、互いに引き合うように一対の回転ガイドへ張力が与えられて掛け回されている。また、第１掛け回し部材および第２掛け回し部材は、それぞれ両端部が、互いに反対方向へ引き出され固定されている。
この構成により、一対の移動体のうち、一方の移動体が一方向に移動すると、他方の移動体も同期して同一方向に移動できる。すなわち、第１掛け回し部材および第２掛け回し部材に与えられた張力（テンション）によって、一対の移動体間の曲げモーメントが除去され、その一対の移動体が同期して移動可能になっている。なお、第２の構成における第３掛け回し部材と第４掛け回し部材についても全く同一の効果がある。
また、各移動体が移動しても、各回転ガイドを介して第１掛け回し部材と第２掛け回し部材とが互いに引き合っている状態は、常に維持される。従って、各移動体の遊びが除去され、高い位置決め精度を得ることができるという著効を奏する。
また、同期機構をラック、ピニオンギア等を用いず回転ガイドと掛け回し部材という簡単な構成で実現できるため、製造コストを低減することができるという著効を奏する。
さらに、ラックとピニオンを歯合させる場合と比較して、回転ガイドと掛け回し部材という構成であるため、騒音を大幅に抑制できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る運動機構の第１実施例を示した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施例のプーリ部の詳細を示す断面図である。
【図４】本発明に係る運動機構の第２実施例を示した平面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明に係る運動機構の第３実施例を示した平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明に係る運動機構の第４実施例を示した平面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本発明に係る運動機構の第５実施例を示した平面図である。
【図１１】本発明に係る運動機構の第６実施例を示した平面図である。
【図１２】回転ガイドの他の例を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る運動機構の第７実施例を示した平面図である。
【図１４】本発明に係る運動機構の第８実施例を示した平面図である。
【図１５】従来の運動機構を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ  基体
１２ａ、１２ｂ  Ｘガイド
１４ａ、１４ｂ  Ｘ移動体
１６  Ｘ連結体
１８ａ、１８ｂ  プーリー
２０  第１ベルト
２２  第２ベルト
２４  Ｘボールネジ
２８  サーボモータ
３６ａ、３６ｂ  Ｘロッド
５０  基体
５２ａ、５２ｂ  Ｙガイド
５４ａ、５４ｂ  Ｙ移動体
５６ａ、５６ｂ  Ｙロッド
５８ａ、５８ｂ  プーリー
６０  第３ベルト
６２  第４ベルト
６４  Ｙボールネジ
６８  サーボモータ
７０  運動体
９９Ａ、９９Ｂ  テンション調整機構
【図１】
0003701084.tif 000002
【図２】
0003701084.tif 000003
【図３】
0003701084.tif 000004
【図４】
0003701084.tif 000005
【図５】
0003701084.tif 000006
【図６】
0003701084.tif 000007
【図７】
0003701084.tif 000008
【図８】
0003701084.tif 000009
【図９】
0003701084.tif 000010
【図１０】
0003701084.tif 000011
【図１１】
0003701084.tif 000012
【図１２】
0003701084.tif 000013
【図１３】
0003701084.tif 000014
【図１４】
0003701084.tif 000015
【図１５】
0003701084.tif 000016