(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、移動体と、前記移動体の外縁に設けられた複数の第１の自在継手と、前記基台の外縁に設けられた複数の第２の自在継手と、一端が前記第１の自在継手に接続されるとともに他端が前記第２の自在継手に対して軸方向移動可能に取り付けられた複数のリンクと、個々の前記リンクを前記第２の自在継手に対して軸方向移動させる手段とから成る移動体の駆動機構において、
前記第２の自在継手を、
前記基台平面上で回転可能に設置される中間リングと、前記リンクが貫通した状態で接続されるとともに、前記中間リングの対向する位置に固定された２個のジクにより前記中間リングに前記リンクが倒れる方向で回転可能に支持される内側リングとで形成して、
前記第２の自在継手に、前記リンクが倒れる方向の回転１自由度と基台平面上の回転１自由度とからなる２つの回転自由度を備えたことを特徴とする移動体の駆動機構。
【請求項２】
請求項１の移動体の駆動機構を備えたことを特徴とするパラレルメカニズム機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体に複数のリンク機構を設けて移動体の位置や姿勢を変更可能としたパラレルメカニズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじ伸縮型のパラレルメカニズム機械を図８に示す。図示するように、固定されたベース１（基台）に上側回転ジョイント２１を介して複数のスプライン付きのボールねじ８が貫通する形で、その軸方向に移動可能に取り付けられ、リンク機構を形成している。また、ボールねじ８の先端は下側回転ジョイント１９を介して移動体２０の隅部に接続されている。そして、各上側回転ジョイント２１には連続してサーボモータ２２が設けられ、それぞれのリンクであるボールねじ８を軸方向移動させて移動体２０の位置や姿勢を変更可能としている。
【０００３】
複数のリンクにより移動体２０の位置と姿勢を可変とするには、ボールねじ８の軸方向に移動させる駆動装置と共に、ボールねじが任意の方向へ倒れるようにするための回転ジョイントが必要であるが、図８の場合、これら２つの装置を１つにしたボールねじ駆動装置として、外形が球状の滑り軸受けとなったサーボモータ２２で上側回転ジョイントを形成してボールねじナット６（図９に示す）を直接駆動するナット回転方式の駆動装置が従来使用されていた。
この駆動装置の特徴は、球状の滑り軸受けにサーボモータを配し、ナットを直接駆動することにより、ベルト駆動に比較して形状が非常にコンパクトにできることであった。しかし、球状滑り軸受けの加工精度の追求や軸受け間隔の管理、軸受け剛性の向上、サーボモータメンテナンスやトルクアップ等々が困難であるという問題点を有していた。
【０００４】
そのため、これらの諸問題を解決する手段として回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置が提案されている。図９〜図１１はその具体例を示し、図９は駆動装置の縦断面図、図１０は図９の断面と直交する面の縦断面図、図１１は平面図である。図において、２は外側リング、３は中間リング、４は内側リングであり、図１１に示すように、外側リング２の対向する位置に設けられた２個のジク５ａと、ジク５ａと直交するよう中間リング３の対向する位置に設けられた２個のジク５ｂとでジンバル構造を形成し、ボールねじ８を支持している。また、サーボモータ２２は内側リング４に連続して形成されている。
このように、予圧を与えた転がり軸受けでジンバル構造を構成することにより、隙間の無い高剛性な回転ジョイントを実現し、またサーボモータと回転ジョイントを分けることにより、サーボモータのみの取付け、取り外しを可能とし、サーボモータのメンテナンスやトルクアップ等を容易なものとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置としても、
より剛性を必要とする場合には、構造が複雑なジンバル構造であることが障害となり、満足のいく剛性を得ることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置が持っていたボールねじの倒れる方向への回転２自由度を、ボールねじが倒れる方向への回転１自由度及びベース平面上の回転１自由度に変更して簡素な構造として、直列に繋がっていたトラニオン構造を１つ無くした回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置とすることで、高剛性な移動体の駆動機構及びそれを用いたパラレルメカニズム機械を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る移動体の駆動機構は、基台と、移動体と、前記移動体の外縁に設けられた複数の第１の自在継手と、前記基台の外縁に設けられた複数の第２の自在継手と、一端が前記第１の自在継手に接続されるとともに他端が前記第２の自在継手に対して軸方向移動可能に取り付けられた複数のリンクと、個々の前記リンクを前記第２の自在継手に対して軸方向移動させる手段とから成る移動体の駆動機構において、前記第２の自在継手を、前記基台平面上で回転可能に設置される中間リングと、前記リンクが貫通した状態で接続されるとともに、前記中間リングの対向する位置に固定された２個のジクにより前記中間リングに前記リンクが倒れる方向で回転可能に支持される内側リングとで形成して、前記第２の自在継手に、前記リンクが倒れる方向の回転１自由度と基台平面上の回転１自由度とからなる２つの回転自由度を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、パラレルメカニズム機械に請求項１の移動体の駆動機構を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を基に詳細に説明する。図１は本発明に係る移動体の駆動機構の１例を示すもので、回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置の縦断面説明図であり、図２はその平面図である。図示するように、リンクを構成するスプライン付のボールねじ８はボールねじナット６及びスプラインナット７により支持され、ベース１を貫通する形でベース１に取り付けられている。
【００１０】
スプラインナット７は内側リング４に支持され、内側リング４は中間リング３の対向する位置に固定された２個のジク５により回転可能に支持され、中間リング３は予圧を与えられたクロスローラ軸受２３を介してベース１に取り付けられている。そして、内側リング４にはボールねじ８を軸方向移動させるサーボモータ２２が連結されている。
【００１１】
ジク５は図１のＡ部を拡大した図３に示すように、一端が中間リング３に支持され、他端が内側リング４に形成された支持孔４ａに、軸受外輪押さえ１６によりある予圧を付与されて取り付けられたテーパコロ軸受１５によって支持されている。尚、１７はテーパコロ軸受１５を固定するカラー、１８はナットである。
また、サーボモータ２２は、ロータ９、ステータ１０、アンギュラ軸受１１、深溝玉軸受１２、ブレーキ１３、ロータリーエンコーダ１４等を構成要素とし、ボールねじナット６はロータ９の先端に接続され、ロータ９の回転によりボールねじ８をその軸方向に移動可能としている。
【００１２】
このように、従来の回転２自由度をボールねじが倒れる方向への回転１自由度及びベース平面上の回転１自由度に変更することで、直列に繋がっていたトラニオン構造を１つ無くした回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置を実現でき、高剛性な回転ジョイント部を実現することができる。
【００１３】
図４〜図６は、クロスローラ軸受の他の形態を示し、図４は３列円筒コロ軸受とした場合、図５ではアンギュラ軸受、図６ではブロック２６と円弧状レール２７で構成される円弧状ボールガイドを用いている。いずれも軸受け部に高い予圧を与える事により、高剛性な回転継手を構成することができる。
また、図７は更に他の形態を示し、クロスローラ軸受けの代わりに静圧軸受２８を用いたもので、このように構成することで高い剛性と共に高い振動減衰性能を得ることができる。
そして、上記するような回転ジョイント部を図８に示すパラレルメカニズム機械の移動体の駆動機構、即ち第１の自在継手である下側回転ジョイント及び第２の自在継手である上側回転ジョイントに適用することで高剛性なパラレルメカニズム機械を得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、従来の回転ジョイント一体型ボールねじ駆動装置が持っていた、ボールねじが倒れる方向への回転２自由度を、ボールねじが倒れる方向への回転１自由度とベース平面上の回転１自由度に変更することにより、直列に繋がっていたトラニオン構造が１つ無くなり、より高剛性な移動体駆動装置が実現できる。
請求項２の発明によれば、高剛性で高精度なパラレルメカニズム機械を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す移動体駆動機構の縦断面説明図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１Ａ部の拡大図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。
【図８】パラレルメカニズム機械の斜視図である。
【図９】従来の移動体駆動機構の１例を示す縦断面説明図である。
【図１０】図８の断面と直交する縦断面図説明図である。
【図１１】図８の平面図である。
【符号の説明】
１・・ベース（基台）、３・・中間リング、４・・内側リング、５・・ジク、６・・ボールねじナット、７・・スプラインナット、８・・スプライン付きボールねじ、１９・・下側回転ジョイント（第１の自在継手）、２０・・移動体、２１・・上側回転ジョイント（第２の自在継手）、２２・・サーボモータ、２３・・クロスローラ軸受、２４・・３列円筒コロ軸受、２５・・アンギュラ玉軸受、２８・・静圧軸受。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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