(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、移動体と、一端を移動体の外縁に第１の自在継ぎ手を介して接続され且つ他端を基台の外縁に設けられた第２の自在継ぎ手に対し軸方向移動可能に取り付けられた複数のスプライン付ボールねじと、該スプライン付ボールねじの軸周りの回転を拘束するための拘束手段と、前記スプライン付ボールねじを第２の自在継ぎ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２つの自在継ぎ手のうち少なくとも第２の自在継ぎ手を、内側リングと、内側リングを前記スプライン付ボールねじに直交する方向に回転可能に支持する中間リングと、基台に固定されて中間リングを内側リングの回転方向と直交する方向に回転可能に支持する外側リングとから構成し、前記中間リングを前記外側リングに、及び前記内側リングを前記中間リングに、それぞれ所定の予圧量をもたせた軸受を介して１対のジクにより両端から支持させる一方、
前記スプライン付ボールねじを第２の自在継ぎ手に対して軸方向移動させる手段を、スプライン付ボールねじに設けられた雄ねじと、雄ねじに螺合するロータと、ロータを回転可能に支持すると共に内側リングの側部に固着されたステータとからなるサーボモータとしたことを特徴とする移動体の駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体の駆動機構に関し、詳しくはパラレルメカニズムを応用した機械等の移動体の駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パラレルメカニズムを応用した工作機械では、移動体を複数のボールねじを用いて移動させているが、この場合、ボールねじを伸縮動させる駆動装置と共にボールねじがどの方向へも倒れるようにするため自在継ぎ手が必要である。そのため、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で、ボールねじをボールナットを用いて直接駆動するナット回転方式の駆動装置がある。
この装置の特徴としては、球状の滑り軸受けの内部にサーボモータを配して、ボールねじに螺合するナットを直接駆動するもので、例えばベルト駆動する場合に比較して形状が非常にコンパクトにできる特徴を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術は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、またサーボモータのメンテナンスやトルクアップが困難である等の問題点を有していた。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、請求項１記載の発明は、隙間のない高剛性な自在継ぎ手を実現する事を課題とし、請求項２記載の発明は、サーボモータのみの取付け、取り外しを容易に行う事ができ、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する事を課題とする。
【０００５】
【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の発明は、基台と、移動体と、一端を移動体の外縁に第１の自在継ぎ手を介して接続され且つ他端を基台の外縁に設けられた第２の自在継ぎ手に対し軸方向移動可能に取り付けられた複数のスプライン付ボールねじと、該スプライン付ボールねじの軸周りの回転を拘束するための拘束手段と、前記スプライン付ボールねじを第２の自在継ぎ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２つの自在継ぎ手のうち少なくとも第２の自在継ぎ手を、内側リングと、内側リングを前記スプライン付ボールねじに直交する方向に回転可能に支持する中間リングと、基台に固定されて中間リングを内側リングの回転方向と直交する方向に回転可能に支持する外側リングとから構成し、前記中間リングを前記外側リングに、及び前記内側リングを前記中間リングに、それぞれ所定の予圧量をもたせた軸受を介して１対のジクにより両端から支持させる一方、前記スプライン付ボールねじを第２の自在継ぎ手に対して軸方向移動させる手段を、スプライン付ボールねじに設けられた雄ねじと、雄ねじに螺合するロータと、ロータを回転可能に支持すると共に内側リングの側部に固着されたステータとからなるサーボモータとしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態の１例を、図面を元に詳細に説明する。図１は本発明に係る移動体の駆動機構であるパラレルメカニズム機構の説明図であり、１は基台、２０は移動体であり、移動体２０は基台１から延びている６本のリンクとしてのスプライン付ボールねじ８により位置を固定されている。
【０００８】
スプライン付ボールねじ８はスプライン溝が形成された雄ねじであり、後部は第２の自在継ぎ手である貫通型の回転ジョイント２１を介し基台１に支持され、任意の角度に傾倒可能とし、先端は第１の自在継ぎ手であるボールジョイントを応用した自在継ぎ手２４を介し移動体２０に連結されている。そして、回転ジョイント２１には連続してスプライン付ボールねじ８を挿通する形でサーボモータ２２が設けられている。
こうする事で、スプライン付ボールねじ８はサーボモータ２２によりその軸方向に伸縮動することができ、移動体２０は個々のサーボモータ２２を独立して作動させることで任意方向に傾きまた上下動可能となっている。
【０００９】
図２〜図５は図１のうちの１本のスプライン付ボールねじ８の駆動機構を示し、図２は縦断面図、図３は図２に対し９０度位相を変えた縦断面図、図４はジク周りの詳細を示す図であり、図５は平面図である。
図示するように、回転ジョイント２１は外側リング２，中間リング３、内側リング４の３個のリングをそれぞれ１対のジク５により両端から支持するようなジンバル構造となっており、内側リング４と中間リング３とは互いに直交する方向に回転するように、また各リングとスプライン付ボールねじ８とは回転軸が直交するよう構成されている。そして、外側リング２の下部のつばにより、基台１とあるはめあいをもって位置決めされて取り付けられている。
【００１０】
また、４個設けられたジク５は同一の構造のもので、先端がある予圧量をもって取り付けられたテーパコロ軸受け１５によって中間リング３又は内側リング４に支持され、頭部は外側リング２又は中間リング３に固着されている。尚、図４において１６は軸受け外輪押さえ、１７はカラー、１８はナットである。
このように構成することにより、スプライン付ボールねじ８の軸方向に隙間の無い高剛性を有する自在継ぎ手を得ることができ、移動体の移動をスムーズに且つ高精度に行うことができる。
【００１１】
また、サーボモータ２２は、スプライン付ボールねじ８を挿通しているロータ９をアンギュラ軸受１１と深溝玉軸受け１２とで支持し、ステータ１０の上部にはブレーキ１３とロータリーエンコーダ１４が付いた構造となっており、アンギュラ軸受１１はスプライン付ボールねじ８の軸方向の加重を受け止めるため、共に加重を受けているジク５からの距離を最小にするため、サーボモータ２２下方に配置してある。
そして、ブレーキ１３はサーボモータ２２がフリーとなった場合のスプライン付ボールねじ８の落下を防ぐために取り付けられている。サーボモータ２２は内側リング４の上部に、あるはめあいをもって位置決めされ、取り付けられている。
【００１２】
このように、サーボモータ２２は回転ジョイント２１の外側に形成されるため、サーボモータのみの取り付け、取り外しが可能となり、サーボモータ２２のメンテナンスやトルクアップ等を容易に行うことができる。
【００１３】
尚、ボールねじナット６は質量の小さい低イナーシャタイプで、ロータ９に直接取り付け一体化する事により、さらなるイナーシャ低減が計られているし、スプラインナット７はスプライン付ボールねじ８の軸周りの回転を拘束するためのものであり、ジョイント２１以外の部位に拘束手段を設けても良い。
また、第１の自在継ぎ手を３つのリングを用いた上記回転ジョイントで形成しても良く、そうすることで更に移動体の移動精度を高精度とすることができる。
【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、回転ジョイントを３つのリングを用いて上述するよう構成するから、隙間のない高剛性なものとすることができ、移動体の移動をスムーズに且つ高精度に行うことができる。
また、サーボモータを自在継ぎ手の外側に設ける為、サーボモータのメンテナンスやトルクアップ等を容易に行うことができる。
さらに、スプライン付ボールねじ及び拘束手段を備えた移動体の駆動機構としたことで、ボールねじの軸周りの回転を拘束することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す移動体の駆動機構の説明図である。
【図２】図１の１部であるスプライン付ボールねじ駆動部の縦断面図である。
【図３】図２のスプライン付ボールねじ駆動部の９０度位相を変えた縦断面図である。
【図４】ジク周辺の説明図である。
【図５】図２のスプライン付ボールねじ駆動部の平面図である。
【符号の説明】
１・・基台、２・・外側リング、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、８ａ・・スプライン付ボールねじ、９・・ロータ、１０・・ステータ、１１・・アンギュラ軸受、１２・・深溝玉軸受、２０・・移動体、２１・・回転ジョイント（第２の自在継ぎ手）、２２・・サーボモータ、２４・・自在継ぎ手（第１の自在継ぎ手）。
【図１】
0003602719.tif 000002
【図２】
0003602719.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003602719.tif 000005
【図５】
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