(57)【要約】【課題】各部品に高い精度を必要とせず、軸周りに回動可能且つ該軸に沿って直線移動可能な回動直線駆動装置を提供すること。【解決手段】回動直線駆動装置１はラック軸２、第一歯車３、第一支持部材４、第一モータ５、第二モータ６、ピニオン７、８、伝達部材を備える。第一歯車３はラック軸２を挿通し、ラック軸２に対してラック軸２周りに回動できる。第一支持部材４は、ラック軸２と第一歯車３とを挿通し、第一歯車３に対して相対的にラック軸２周りに回動できる。伝達部材は第一支持部材４が支持し、第一歯車３の回動力をピニオン７、８に伝達する。ラック軸２は第一モータ５の駆動力で第一支持部材４を介してラック軸２周りに回動できる。ラック軸２は第二モータ６の駆動力で第一歯車３、伝達部材、ピニオン７、８を介して延出方向に移動可能である。【選択図】図５
2018035881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周上に延出方向に沿うラック歯を有するラック軸と、
前記ラック軸を挿通し、前記ラック軸に対して前記ラック軸周りに回動可能な第一歯車と、
前記ラック軸と前記第一歯車とを挿通し、前記第一歯車に対して相対的に前記ラック軸周りに回動可能な第一支持部材と、
前記第一支持部材を前記ラック軸周りに回動可能な第一モータと、
前記第一歯車を前記ラック軸に対して相対的に前記ラック軸周りに回動可能な第二モータと、
前記第一支持部材が支持し、前記ラック軸の前記ラック歯と噛合するピニオンと、
前記第一支持部材が支持し、前記第一歯車の回動力を前記ピニオンに伝達する伝達部材と
を備え、
前記ラック軸は前記第一モータの駆動力で前記第一支持部材を介して前記ラック軸周りに回動可能であり、前記第二モータの駆動力で前記第一歯車、前記伝達部材、前記ピニオンを介して前記延出方向に移動可能であることを特徴とする回動直線駆動装置。
【請求項２】
前記第一歯車は傘歯車であり、
前記伝達部材は、
前記第一歯車と噛合する傘歯車である第二歯車と、
前記第二歯車を設け、一端を前記第一支持部材が回動可能に支持する回動軸と、
前記回動軸に前記第二歯車と同軸に設け、前記ピニオンと噛合する平歯車である第三歯車と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の回動直線駆動装置。
【請求項３】
前記ラック軸を挿通する筒部を有し、前記伝達部材に対し前記第一歯車とは反対側で前記第一支持部材に固定した第二支持部材を更に備え、
前記第二支持部材は、前記回動軸の他端部を支持することを特徴とする請求項２に記載の回動直線駆動装置。
【請求項４】
前記第一歯車は螺子歯車であり、
前記伝達部材は、前記螺子歯車と前記ピニオンとに噛合する螺子歯車である
ことを特徴とする請求項１に記載の回動直線駆動装置。
【請求項５】
前記ピニオンを支持し、前記ラック軸と前記ピニオンとの間の距離を調整可能な偏心軸を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の回動直線駆動装置。
【請求項６】
前記ピニオンと前記伝達部材とを二組備え、
二組の前記ピニオンと前記伝達部材とを前記ラック軸に対して対称に設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の回動直線駆動装置。
【請求項７】
前記二組のピニオンは互いに異なる位相で前記ラック軸と噛合することを特徴とする請求項６に記載の回動直線駆動装置。
【請求項８】
前記第一支持部材が回動可能に支持し、前記ラック軸に対して前記ピニオンと対称となる位置に配置した軸受を更に備え、
前記軸受は前記ラック軸と当接することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の回動直線駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回動直線駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸周りに回動可能且つ該軸に沿って移動可能な回動直線駆動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。該装置はスプライン軸、スプライン軸受、平歯車を備える。スプライン軸は長手方向に沿って延びる歯を備える。スプライン軸受はスプライン軸をスプライン軸の長手方向に案内する。平歯車はスプライン軸の長手方向と直交して設け、歯がスプライン軸の歯と噛み合う。平歯車の回動時、スプライン軸はスプライン軸受をガイドとしてスプライン軸の長手方向に直線移動する。スプライン軸受の回動時、スプライン軸がスプライン軸受と共に回動する。平歯車はスプライン軸受の回動時にスプライン軸の歯が干渉しないように歯の外径に沿って湾曲する。故に、平歯車はスプライン軸受の回動時に回動しない。平歯車とスプライン軸受が同時に回動する時、スプライン軸は平歯車によってスプライン軸受と共に直線移動し且つスプライン軸受と共に回動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４１４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
該装置はスプライン軸受の回動時に平歯車が回動しないようにする為、スプライン軸の歯の外径に沿って平歯車が湾曲する。故に、該装置は平歯車、スプライン軸等の各部品に高い精度が必要で、高価である。
【０００５】
本発明の目的は各部品に高い精度を必要とせず、軸周りに回動可能且つ該軸に沿って直線移動可能な回動直線駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の回動直線駆動装置は周上に延出方向に沿うラック歯を有するラック軸と、前記ラック軸を挿通し、前記ラック軸に対して前記ラック軸周りに回動可能な第一歯車と、前記ラック軸と前記第一歯車とを挿通し、前記第一歯車に対して相対的に前記ラック軸周りに回動可能な第一支持部材と、前記第一支持部材を前記ラック軸周りに回動可能な第一モータと、前記第一歯車を前記ラック軸に対して相対的に前記ラック軸周りに回動可能な第二モータと、前記第一支持部材が支持し、前記ラック軸の前記ラック歯と噛合するピニオンと、前記第一支持部材が支持し、前記第一歯車の回動力を前記ピニオンに伝達する伝達部材とを備え、前記ラック軸は前記第一モータの駆動力で前記第一支持部材を介して前記ラック軸周りに回動可能であり、前記第二モータの駆動力で前記第一歯車、前記伝達部材、前記ピニオンを介して前記延出方向に移動可能である。
【０００７】
本態様の回動直線駆動装置は第一モータの駆動力で第一支持部材をラック軸周りに回動し、第一支持部材を介してラック軸をラック軸周りに回動可能である。回動直線駆動装置は第二モータの駆動力で第一歯車を回動し、第一歯車の回動力を伝達部材を介してピニオンに伝達することで、ラック軸を第一支持部材に対して相対的にラック軸に沿って直線移動可能である。故に回動直線駆動装置は各部品に高い精度を必要とせずに第一支持部材をラック軸に対してラック軸周りに回動可能且つラック軸に沿って直線移動できる。回動直線駆動装置はラック軸、ピニオン、モータ等の汎用の部品で回動と直線移動を実現でき、従来の装置に比べ各部品に高い精度を必要とせず、安価である。
【０００８】
本態様の回動直線駆動装置の前記第一歯車は傘歯車であり、前記伝達部材は、前記第一歯車と噛合する傘歯車である第二歯車と、前記第二歯車を設け、一端を前記第一支持部材が回動可能に支持する回動軸と、前記回動軸に前記第二歯車と同軸に設け、前記ピニオンと噛合する平歯車である第三歯車とを備えてもよい。該回動直線駆動装置は伝達部材の構成を比較的簡単にできる。
【０００９】
本態様の回動直線駆動装置は前記ラック軸を挿通する筒部を有し、前記伝達部材に対し前記第一歯車とは反対側で前記第一支持部材に固定した第二支持部材を更に備え、前記第二支持部材は、前記回動軸の他端部を支持してもよい。該回動直線駆動装置は回動軸を一端のみで支持する比較装置に比べ、第二歯車と第三歯車の回動を安定できる。故に該回動直線駆動装置は該比較装置に比べ、第一支持部材をラック軸に沿って円滑に移動できる。
【００１０】
本態様の回動直線駆動装置の前記第一歯車は螺子歯車であり、前記伝達部材は、前記螺子歯車と前記ピニオンとに噛合する螺子歯車であってもよい。該回動直線駆動装置は伝達部材の構成を比較的簡単にできる。
【００１１】
本態様の回動直線駆動装置は前記ピニオンを支持し、前記ラック軸と前記ピニオンとの間の距離を調整可能な偏心軸を更に備えてもよい。作業者は該回動直線駆動装置の偏心軸でラック軸とピニオンの間のバックラッシを簡単に調整できる。故に該回動直線駆動装置はバックラッシを調整不能な装置に比べ、ラック軸の回動方向におけるがたつきを低減できる。
【００１２】
本態様の回動直線駆動装置は前記ピニオンと前記伝達部材とを二組備え、二組の前記ピニオンと前記伝達部材とを前記ラック軸に対して対称に設けてもよい。該回動直線駆動装置は二組のピニオンと伝達部材をラック軸に対して対称に設けることで、ピニオンと伝達部材が一組である比較装置に比べ、ラック軸とピニオンの間に生じるガタを軽減できる。故に該回動直線駆動装置は該比較装置に比べ、ラック軸の回動に対する剛性を高めることができる。
【００１３】
本態様の回動直線駆動装置は前記二組のピニオンは互いに異なる位相で前記ラック軸と噛合してもよい。該回動直線駆動装置の二組のピニオンは互いに異なる位相でラック軸と噛合する為、同じ位相で噛合する装置に比べ、ラック軸とピニオンの間に生じるがたつきをより軽減できる。
【００１４】
本態様の回動直線駆動装置は前記第一支持部材が回動可能に支持し、前記ラック軸に対して前記ピニオンと対称となる位置に配置した軸受を更に備え、前記軸受は前記ラック軸と当接してもよい。該回動直線駆動装置はラック軸に対してピニオンと対称となる位置に何も設けない場合に比べ、ラック軸とピニオンの噛合い位置においてラック軸が撓むことを抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】多関節ロボットアーム装置１５の斜視図。
【図２】多関節ロボットアーム装置１５の正面図。
【図３】回動直線駆動機構１６の斜視図。
【図４】回動直線駆動機構１６の斜視図。
【図５】回動直線駆動装置１の図１のＡ−Ａ線矢視方向断面図。
【図６】ラック軸２とピニオン７、８の噛み合いを示す断面図。
【図７】回動直線駆動機構１６の図１のＢ−Ｂ線矢視方向断面図。
【図８】回動直線駆動機構１６の図５のＣ−Ｃ線矢視方向断面図。
【図９】第二実施形態の回動直線駆動機構５０の斜視図。
【図１０】回動直線駆動機構５０の図９のＤ−Ｄ線矢視方向断面図。
【図１１】回動直線駆動機構５０の図９のＥ−Ｅ線矢視方向断面図。
【図１２】第三実施形態の回動直線駆動機構６０の斜視図。
【図１３】回動直線駆動機構６０の図１２のＦ−Ｆ線矢視方向断面図。
【図１４】回動直線駆動機構６０の図１２のＧ−Ｇ線矢視方向断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第一〜第三実施形態の回動直線駆動装置を説明する。以下の説明では図中に矢印で示す上下、左右、前後を使用する。第一〜第三実施形態に共通する構成要素には同じ符号を付与する。
【００１７】
図１と図２に示す第一実施形態の多関節ロボットアーム装置１５は産業用ロボットであり、加工物の組立作業を行う装置である。多関節ロボットアーム装置１５はアーム部１１、１２、支持部１３、土台部１４を備える。アーム部１１は回動直線駆動装置（以下「装置」と言う）１を備える。装置１はラック軸２を有する回動直線駆動機構１６、第一モータ５、第二モータ６を備える。装置１は第一モータ５を駆動源としてラック軸２をラック軸２周りに第一モータ５に対して相対的に回動可能である。装置１は第二モータ６を駆動源としてラック軸２をラック軸２の延出方向に沿って第二モータ６に対して相対的に移動可能である。ラック軸２の延出方向は上下方向である。ラック軸２周りはラック軸２の軸線Ｍに垂直な平面における軸線Ｍを中心とする時計回り又は反時計回りの方向である。ラック軸２は、例えば下端部に加工物を把持する把持機構を備える。装置１は、把持機構が加工物を把持した状態で第二モータ６を駆動して加工物を上下動し、第一モータ５を駆動して加工物を回動する。アーム部１２は左右方向に延び、左端でアーム部１１の右端を回動可能に支持する。支持部１３は上下方向に延び、上端でアーム部１２の右端を回動可能に支持する。土台部１４は水平に延びる板状であり、支持部１３の下端と連結する。土台部１４は多関節ロボットアーム装置１５を平面に固定する。多関節ロボットアーム装置１５はアーム部１１、１２を夫々回動することで加工物を水平方向に移動できる。
【００１８】
図３〜図８に示す如く、回動直線駆動機構１６はラック軸２に加え、第一歯車３、第一支持部材４、ピニオン７、８、伝達部材９、１０を備える。以下では回動直線駆動機構１６が備える各要素を図３に示すピニオン８が右方にある姿勢を基準に説明する。図６以外の図面では、ラック軸２、ピニオン７、８、伝達部材９、１０が有する歯は図示を省略する。図６に示す如く、ラック軸２は周上に延出方向に沿うラック歯２１、２２を有する。ラック歯２１、２２はラック軸２の軸線Ｍに対して対称に設ける。図５、図７に示す如く、第一歯車３は上下方向に貫通する孔４７を有する。第一歯車３は孔４７にラック軸２を挿通し、ラック軸２に対して相対的にラック軸２周りに回動できる。第一歯車３は傘歯車である。第一歯車３の下端部４０はラック軸２に沿って下方に延び、下端部４０の下端は第一支持部材４の下端より下方にある。
【００１９】
図３〜図５、図７に示す如く、第一支持部材４は上下方向に貫通する孔４８を有する円筒状の部材である。第一支持部材４はラック軸２と第一歯車３を孔４８に通し、第一歯車３に対して相対的にラック軸２周りに回動できる。図５と図７に示す如く、第一支持部材４の上端部は後述の第二支持部材４２と連結する。第一支持部材４の下端部３９はラック軸２に沿って延びる。第一支持部材４は第一支持部材４の周壁の内、ピニオン７、８と対向する部分に開口を有する。該開口は第一支持部材４内のピニオン７、８、伝達部材９、１０等の各部材と第一支持部材４との干渉を避ける為に設ける。
【００２０】
ピニオン７、８、伝達部材９、１０は第一支持部材４の周壁の内側且つ第二支持部材４２と第一歯車３の間の空間に設ける。ピニオン７、８は第一支持部材４が支持する。ピニオン７、８の回動軸はラック軸２の軸線Ｍと交差し、前後方向に沿う。図６に示す如く、ピニオン７はラック軸２のラック歯２１と噛合し、ピニオン８はラック歯２２と噛合する。ラック歯２１、２２の各歯の上下方向の位置は同じである。図７に示す伝達部材９、１０は第一支持部材４が支持する。伝達部材９は第一歯車３の回動力をピニオン７に伝達し、伝達部材１０は第一歯車３の回動力をピニオン８に伝達する。伝達部材９は第二歯車２３、回動軸２５、第三歯車２７を備え、伝達部材１０は第二歯車２４、回動軸２６、第三歯車２８を備える。第二歯車２３、２４は傘歯車である。第二歯車２３、２４は第一歯車３と噛合する。回動軸２５、２６はピニオン７、８の回動軸と平行に延びる棒状の部材である。回動軸２５は第二歯車２３を設け、一端を第一支持部材４が回動可能に支持する。回動軸２６は第二歯車２４を設け、一端を第一支持部材４が回動可能に支持する。回動軸２５、２６の夫々の一端はラック軸２の軸線Ｍから離れる側である。第三歯車２７、２８は平歯車である。第三歯車２７は回動軸２５の他端側に第二歯車２３と同軸に設け、ピニオン７と噛合する。第三歯車２８は回動軸２６の他端側に第二歯車２４と同軸に設け、ピニオン８と噛合する。装置１は二組のピニオン７、８と二組の伝達部材９、１０を備える。図５に示す如く、ピニオン７、８はラック軸２に対して対称に設ける。図７に示す如く、伝達部材９、１０はラック軸２に対して対称に設ける。図６に示す如く、ピニオン７、８は互いに異なる位相でラック軸２と噛合する。詳細には、ピニオン７がラック歯２１の歯の上側の面に接触時、ピニオン８はラック歯２２の上下方向の位置が同じ歯の下側の面に接触する。
【００２１】
図５、図７、図８に示す如く、装置１は更に支持部材４１、軸受４９、８２、８３、第二支持部材４２、偏心軸４５、４６を備える。支持部材４１は水平面と略平行に延びる板状部材である。支持部材４１は第一モータ５と第二モータ６を支持する。支持部材４１の左端は回動直線駆動機構１６を回動可能に収容する収容部８０である。収容部８０は上下に貫通する孔８１を有し、孔８１にラック軸２を通した状態で、回動直線駆動機構１６を収容する。収容部８０の下端部は孔８１の内周面を径方向内側に突出する。軸受４９は第一歯車３の下端部４０の外周面と第一支持部材４の下端部３９の内周面の間に設ける。軸受８２、８３は夫々収容部８０の上端部と下端部に設け、孔８１の内周面に嵌る。収容部８０は軸受８２、８３を介して第一支持部材４を回動可能に支持する。第一モータ５と第二モータ６はステッピングモータである。第一モータ５は第一支持部材４をラック軸２周りに回動できる。ラック軸２はプーリ３１の内側を通る。プーリ３１は第一支持部材４の下端部３９と連結する。第一モータ５の出力軸３５はラック軸２の延出方向と平行に延びる。出力軸３５はプーリ３７を設ける。ベルト３３はプーリ３７とプーリ３１に掛ける。第二モータ６は第一歯車３をラック軸２に対して相対的にラック軸２周りに回動できる。ラック軸２はプーリ３２の内側を通る。プーリ３２は第一歯車３の下端部４０に固定する。プーリ３１はプーリ３２と第一支持部材４の間に設ける。第二モータ６の出力軸３６はラック軸２の延出方向と平行に延びる。出力軸３６はプーリ３８を設ける。ベルト３４はプーリ３８とプーリ３２に掛ける。
【００２２】
図５と図７に示す如く、第二支持部材４２はラック軸２を挿通する筒部４３を有する。第二支持部材４２は例えばボールブッシュ又は滑り軸受である。第二支持部材４２はラック軸２と共に回動可能且つラック軸２に対して相対的に移動可能にラック軸２を支持する。第二支持部材４２は伝達部材９、１０に対し第一歯車３とは反対側で第一支持部材４の孔４８に嵌り、第一支持部材４に固定する。第二支持部材４２は下端側に筒部４３の周縁に沿って下方に延びる板状の支持部１７、１８を有する。支持部１７は回動軸２５の他端を支持し、支持部１８は回動軸２６の他端を支持する。回動軸２５、２６の夫々の他端は回動軸２５、２６のラック軸２の軸線Ｍ側の端部である。
【００２３】
図８に示す如く、偏心軸４５は延伸方向中央部にてピニオン７を支持し、両端部を第一支持部材４にて支持する。偏心軸４５の延伸方向中央部は偏心する。偏心軸４５を第一支持部材４にて支持した状態で回動すると、ピニオン７の位置は変位する。故に、ラック軸２とピニオン７の間の距離は調整できる。偏心軸４６は延伸方向中央部にてピニオン８を支持し、両端部を第一支持部材４にて支持する。偏心軸４６の延伸方向中央部は両端部から偏心する。偏心軸４６を第一支持部材４にて支持した状態で回動すると、ピニオン８の位置は変位する。故に、ラック軸２とピニオン８の間の距離は調整できる。作業者はドライバ等の工具を偏心軸４５、４６の端部に形成した溝に差し込んで偏心軸４５、４６を回動することでラック軸２とピニオン７、８の間の距離を調整できる。
【００２４】
第一実施形態の装置１の動作を説明する。装置１はラック軸２をラック軸２周りに回動する時、第一モータ５を駆動する。ラック軸２は第一モータ５の駆動力で第一支持部材４を介してラック軸２周りに回動できる。詳細には装置１の第一モータ５の回動時、プーリ３７、３１、ベルト３３を介して第一支持部材４が回動する。第一支持部材４が回動すると、第一支持部材４が支持する伝達部材９、１０もラック軸２周りに回動する。伝達部材９、１０が回動すると、伝達部材９、１０は第三歯車２７、２８を介してピニオン７、８にラック軸２周りの回動力を伝達する。故に、ラック軸２はピニオン７、８と共にラック軸２周りに回動する。即ち第一支持部材４の回動時、ラック軸２は第一支持部材４と共にラック軸２周りに収容部８０内で回動する。
【００２５】
装置１はラック軸２を軸線Ｍに沿って上下方向に移動する時、第二モータ６を駆動する。ラック軸２は第二モータ６の駆動力で第一歯車３、伝達部材９、１０、ピニオン７、８を介して第一支持部材４に対して相対的に延出方向に移動できる。詳細には装置１の第二モータ６の回動時、プーリ３８、３２、ベルト３４を介して第一歯車３がラック軸２周りにラック軸２に対して相対的に回動する。第一歯車３の回動時、第二歯車２３、回動軸２５、第三歯車２７を介してピニオン７が回動する。第一歯車３の回動時、第二歯車２４、回動軸２６、第三歯車２８を介してピニオン８が回動する。ラック軸２はピニオン７、８の回動方向に応じて、第一支持部材４に対して相対的に上方又は下方に移動する。装置１は回動と直線移動を別々のタイミングで実行することも同時に実行することもできる。
【００２６】
第二実施形態の多関節ロボットアーム装置９０の回動直線駆動装置９１は第一実施形態の装置１の回動直線駆動機構１６に変えて回動直線駆動機構５０を備え、他の構成は第一実施形態の装置１と同様である。図９〜図１１に示す如く、回動直線駆動機構５０はラック軸５２、第一歯車３、第一支持部材４、ピニオン７、伝達部材９を備える。第二実施形態の回動直線駆動機構５０は第一実施形態の回動直線駆動機構１６のラック軸２、ピニオン８、伝達部材１０に変えて、ラック軸５２、軸受５１を備える。第一実施形態の装置１と同様の構成は説明を省略し、第一実施形態と異なるラック軸５２、軸受５１を説明する。
【００２７】
図１０に示す如く、ラック軸５２は周上に延出方向に沿うラック歯５３を有する。ラック軸５２の延出方向は上下方向である。ラック歯５３はピニオン７と噛合する。軸受５１は第一支持部材４が回動可能に支持し、ラック軸５２に対してピニオン７と対称となる位置に配置する。軸受５１の回動軸の延出方向はラック軸５２の延出方向と交差し、ピニオン７の回動軸と平行である。軸受５１はラック軸５２と当接する。ラック軸５２が軸受５１と当接する面は平面又は曲面であり、ラック歯は設けない。軸受５１は偏心軸４６を介して第一支持部材４が回動可能に支持してもよい。
【００２８】
第二実施形態の装置９１の動作を説明する。装置９１はラック軸５２をラック軸５２周りに回動する時、第一モータ５を駆動する。ラック軸５２は第一実施形態の装置１と同様に第一モータ５の駆動力で第一支持部材４を介してラック軸５２周りに回動できる。装置９１はラック軸５２を軸線Ｍに沿ってラック軸５２の延出方向に移動する時、第二モータ６を駆動する。ラック軸５２は第二モータ６の駆動力で第一歯車３、伝達部材９、ピニオン７を介して第一支持部材４に対して相対的にラック軸５２の延出方向に移動できる。詳細には装置９１の第二モータ６の回動時、プーリ３８、３２、ベルト３４を介して第一歯車３がラック軸５２周りにラック軸５２に対して相対的に回動する。第一歯車３の回動時、第二歯車２３、回動軸２５、第三歯車２７を介してピニオン７が回動する。ラック軸５２はピニオン７の回動方向に応じて、第一支持部材４に対して相対的に上方又は下方に移動する。ラック軸５２が第一支持部材４に対して相対的に移動する時、軸受５１はラック軸５２の相対移動を妨げずに、ラック軸５２と当接する。
【００２９】
第三実施形態の多関節ロボットアーム装置９５の回動直線駆動装置９６は第一実施形態の装置１の回動直線駆動機構１６に変えて回動直線駆動機構６０を備え、他の構成は第一実施形態の装置１と同様である。図１２〜図１４に示す如く、第三実施形態の回動直線駆動機構６０はラック軸６１、第一歯車６２、第一支持部材７２、ピニオン６５、６６、伝達部材６３、６４を備える。ラック軸６１は周上に延出方向に沿うラック歯７４、７５を有する。ラック軸６１の延出方向は上下方向である。ラック歯７４、７５はラック軸６１の軸線Ｍに対して対称に設ける。第一歯車６２は伝達部材６３、６４と噛合する歯を有し、その下方に歯の部分より径が小さい下端部７７を有する。第一歯車６２は上下方向に貫通する孔７８を有する。第一歯車６２はラック軸６１を孔７８に挿通し、ラック軸６１に対して相対的にラック軸６１周りに回動できる。第一歯車６２は螺子歯車である。
【００３０】
第一支持部材７２は上下方向に貫通する孔８７を有する円筒状の部材である。第一支持部材７２はラック軸６１と第一歯車６２を孔８７に通し、第一歯車６２に対して相対的にラック軸６１周りに回動できる。第一支持部材７２の上端部は第一実施形態の第二支持部材４２と同様の第二支持部材７３と連結する。第一支持部材７２の下端部７６はラック軸６１に沿って延びる。軸受７９は第一歯車６２の下端部７７の外周面と第一支持部材７２の下端部７６の内周面の間に設ける。第一モータ５は第一支持部材７２をラック軸６１周りに回動できる。ラック軸６１はプーリ６７の内側を通る。プーリ６７は第一支持部材７２の下端部７６に固定する。図４のベルト３３はプーリ３７とプーリ６７に掛ける。第二モータ６は第一歯車６２をラック軸６１に対して相対的にラック軸６１周りに回動できる。ラック軸６１はプーリ６８の内側を通る。プーリ６８は第一歯車６２の下端部７７に固定する。プーリ６７はプーリ６８と第一支持部材７２の間に設ける。ベルト３４はプーリ３８とプーリ６８に掛ける。
【００３１】
図１２と図１３に示す如く、ピニオン６５、６６は第一支持部材７２が支持する。ピニオン６５、６６の回動軸はラック軸６１の軸線Ｍと交差し、前後方向に沿う。ピニオン６５はラック軸６１のラック歯７４と噛合し、ピニオン６６はラック歯７５と噛合する。ピニオン６５、６６ははすば歯車であり、ラック歯７４、７５ははすばラックである。伝達部材６３、６４は螺子歯車である。伝達部材６３、６４は第一歯車６２と噛合する。伝達部材６３は第一歯車６２の回動力をピニオン６５に伝達し、伝達部材６４は第一歯車６２の回動力をピニオン６６に伝達する。装置９６は二組のピニオン６５、６６と伝達部材６３、６４を備える。ピニオン６５、６６はラック軸６１に対して対称に設ける。伝達部材６３、６４はラック軸６１に対して対称に設ける。ピニオン６５、６６の回動軸と、伝達部材６３、６４の回動軸は平行である。ピニオン６５、６６は互いに異なる位相でラック軸６１と噛合してよい。ピニオン６５、６６の回動軸は偏心軸４５、４６と同様の偏心軸でもよい。
【００３２】
第三実施形態の装置９６の動作を説明する。装置９６はラック軸６１をラック軸６１周りに回動する時、第一モータ５を駆動する。ラック軸６１は第一実施形態の装置１と同様に第一モータ５の駆動力で第一支持部材７２を介してラック軸６１周りに回動できる。詳細には装置９６の第一モータ５の回動時、プーリ３７、６７、ベルト３３を介して第一支持部材７２が回動する。第一支持部材７２が回動すると、第一支持部材７２が支持するピニオン６５、６６もラック軸６１周りに回動する。故に、ラック軸６１はピニオン６５、６６と共にラック軸６１周りに回動する。即ち第一支持部材７２の回動時、ラック軸６１は第一支持部材７２と共に４ラック軸６１周りに回動する。
【００３３】
装置９６はラック軸６１を軸線Ｍに沿ってラック軸６１の延出方向に移動する時、第二モータ６を駆動する。ラック軸６１は第二モータ６の駆動力で伝達部材６３、６４、ピニオン６５、６６を介して第一支持部材７２に対して相対的にラック軸６１の延出方向に移動できる。詳細には第二モータ６の回動時、プーリ３８、６８、ベルト３４を介して第一歯車６２がラック軸６１周りにラック軸６１に対して相対的に回動する。第一歯車６２の回動時、伝達部材６３を介してピニオン６５が回動し、伝達部材６４を介してピニオン６６が回動する。第一歯車６２の回動時、同じ側から見た伝達部材６３、６４の回動方向は互いに異なる。第一歯車６２の回動時、同じ側から見た伝達部材６３、ピニオン６５の回動方向は互いに異なる。第一歯車６２の回動時、同じ側から見たピニオン６５、６６の回動方向は互いに異なる。ラック軸６１はピニオン６５、６６の回動方向に応じて、第一支持部材７２に対して相対的に上方又は下方に移動する。
【００３４】
上記第一〜第三実施形態の装置１、９１、９６は本発明の回動直線駆動装置の一例である。ラック軸２、５２、６１は本発明のラック軸の一例である。第一歯車３、６２は本発明の第一歯車の一例である。第一支持部材４、７２は本発明の第一支持部材の一例である。第一モータ５、第二モータ６は本発明の第一モータ、第二モータの一例である。ピニオン７、８、６５、６６は本発明のピニオンの一例である。伝達部材９、１０、６３、６４は本発明の伝達部材の一例である。第二歯車２３、２４は本発明の第二歯車の一例である。回動軸２５、２６は本発明の回動軸の一例である。第三歯車２７、２８は本発明の第三歯車の一例である。第二支持部材４２、７３は本発明の第二支持部材の一例である。偏心軸４５、４６は本発明の偏心軸の一例である。軸受５１は本発明の軸受の一例である。
【００３５】
上記第一実施形態の装置１は第一モータ５の駆動力で第一支持部材４をラック軸２周りに回動し、第一支持部材４、伝達部材９、１０、ピニオン７、８を介してラック軸２をラック軸２周りに回動可能である。装置１は第二モータ６の駆動力で第一歯車３を回動し、第一歯車３の回動力を伝達部材９、１０を介してピニオン７、８に伝達することで、ラック軸２を第一支持部材４に対して相対的にラック軸２に沿って直線移動可能である。故に装置１は各部品に高い精度を必要とせずに第一支持部材４をラック軸２に対してラック軸２周りに相対的に回動可能且つラック軸２に沿って相対的に直線移動できる。装置１はラック軸２、ピニオン７、８、モータ５、６等の汎用の部品で回動と直線移動を実現でき、従来の装置に比べ各部品に高い精度を必要とせず、安価である。装置１は第一モータ５と第二モータ６とをラック軸２に対して同じ側に配置することができ、従来に比べ設計の自由度が高い。装置１はラック軸２に沿った移動量を従来の装置に比べ大きくでき、直線移動動作の高速化が期待できる。第二、第三実施形態の装置９１、９６でも第一実施形態の装置１と同様の効果が得られる。
【００３６】
第一実施形態の装置１の第一歯車３は傘歯車である。伝達部材９は第二歯車２３、第二歯車２３に設けた回動軸２５、回動軸２５に第二歯車２３と同軸に設け、ピニオン７と噛合する第三歯車２７を備える。伝達部材１０は第二歯車２４、第二歯車２４に設けた回動軸２６、回動軸２６に第二歯車２４と同軸に設け、ピニオン８と噛合する第三歯車２８を備える。第二歯車２３、２４の一端は第一支持部材が回動可能に支持する。装置１は伝達部材９、１０の構成を比較的簡単にできる。第二実施形態の装置９１でも第一実施形態の装置１と同様の効果が得られる。
【００３７】
第三実施形態の装置９６の第一歯車６２は螺子歯車である。伝達部材６３は第一歯車６２とピニオン６５に噛合する螺子歯車である。伝達部材６４は第一歯車６２とピニオン６６に噛合する螺子歯車である。装置９６は伝達部材６３、６４の構成を比較的簡単にできる。第三実施形態の装置９６は第一、第二実施形態の装置１、９１よりも伝達部材の部品点数を少なくできる。
【００３８】
第一実施形態の装置１はラック軸２を挿通する筒部４３を有し、伝達部材９、１０に対し第一歯車３とは反対側で第一支持部材４に固定した第二支持部材４２を備える。第二支持部材４２は回動軸２５、２６の他端部を支持する。装置１は回動軸２５、２６を一端のみで支持する比較装置に比べ、第二歯車２３、２４と第三歯車２７、２８の回動を安定できる。故に装置１は該比較装置に比べ、第一支持部材４をラック軸２に沿って円滑に移動できる。
【００３９】
第一実施形態の装置１はピニオン７、８を支持し、ラック軸２とピニオン７、８の間の距離を調整可能な偏心軸４５、４６を備える。故に作業者は装置１の偏心軸でラック軸２とピニオン７、８の間のバックラッシを簡単に調整できる。故に装置１はバックラッシを調整不能な装置に比べ、ラック軸２の回動方向におけるがたつきを低減できる。第二実施形態の装置９１は第一実施形態の装置１の上記効果と同様の効果を奏する。
【００４０】
第一実施形態の装置１は二組のピニオン７、８と伝達部材９、１０を備える。二組のピニオン７、８はラック軸２に対して対称に設ける。伝達部材９、１０はラック軸２に対して対称に設ける。装置１は二組のピニオン７、８と伝達部材９、１０をラック軸２に対して対称に設けることで、ピニオンと伝達部材が一組である比較装置に比べ、ラック軸２とピニオン７、８の間に生じるがたつきを軽減できる。故に装置１は該比較装置に比べ、ラック軸２の回動に対する剛性を高めることができる。
【００４１】
第一実施形態の装置１の二組のピニオン７、８は互いに異なる位相でラック軸２と噛合する装置１は同じ位相で噛合する装置に比べ、ラック軸２とピニオン７、８の間に生じるがたつきをより軽減できる。
【００４２】
第二実施形態の装置９１は第一支持部材４が回動可能に支持し、ラック軸５２に対してピニオン７と対称となる位置に配置した軸受５１を備える。軸受５１はラック軸５２と当接する。装置９１はラック軸５２に対してピニオン７と対称となる位置に何も設けない場合に比べ、ラック軸５２とピニオン７の噛合い位置においてラック軸５２が撓むことを抑止できる。
【００４３】
本発明の回動直線駆動装置は上記実施形態の他に種々変更できる。例えば、装置１、９１、９６に以下の変形を加えてもよい。回動直線駆動装置１、９１、９６は多関節ロボットアーム装置１５、９０、９５に設ける必要はない。回動直線駆動装置が備える部材の形状、大きさ、配置は適宜変更してよい。第一支持部材は第一支持部材の周壁に開口を備える必要はない。ラック軸の延出方向は上下方向以外の方向でもよい。即ち回動直線駆動装置による直線移動方向は適宜変更してよい。ラック軸のラック歯の形成位置、形状、個数は適宜変更してよい。第一歯車はラック軸を挿通し、ラック軸に対してラック軸周りに回動できる歯車であればよい。第一支持部材はラック軸と第一歯車を挿通し、第一歯車に対して相対的にラック軸周りに回動可能な部材であればよく、形状、大きさ等は適宜変更してよい。第一モータ５、第二モータ６はラック軸に対して同じ側に配置する必要はない。第一モータ５、第二モータ６はステッピングモータ以外のモータでもよい。第一モータ５、第二モータ６を支持する部材と回動直線駆動機構を収容する部材は別部材でもよい。
【００４４】
ピニオン、伝達部材の配置、個数は適宜変更してよい。ピニオン、伝達部材は一組であってもよいし、三組以上であってもよい。回動直線駆動装置がピニオン、伝達部材を複数組備える時、各ピニオン、伝達部材の構成は互いに異なってもよい。ピニオン、伝達部材が偶数組である時、ピニオン、伝達部材はラック軸に対して対称に配置してもよいし、対称に配置しなくてもよい。ピニオン、伝達部材が一組である時、ピニオンに対して対称となる位置に軸受を設ける必要はない。第二実施形態の装置１の第二支持部材４２は支持部１８を備える必要はない。回動直線駆動装置の第二支持部材は回動軸の他端部を支持しなくてもよい。ピニオン、軸受は偏心軸で支持する必要はない。二組のピニオンは互いに同じ位相でラック軸と噛合してもよい。
【００４５】
第三実施形態の回動直線駆動機構６０はピニオン６６、伝達部材６４を備えなくてもよい。該場合、ラック軸６１はラック歯７５を省略してよく、第二実施形態の回動直線駆動機構５０の軸受５１と同様の軸受と当接してもよい。ラック軸が該軸受と当接する面は平面又は曲面であればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、９１、９６    回動直線駆動装置
２、５２、６１    ラック軸
３、６２    第一歯車
４、７２    第一支持部材
５    第一モータ
６    第二モータ
７、８、６５、６６    ピニオン
９、１０、６３、６４    伝達部材
２３、２４    第二歯車
２５、２６    回動軸
２７、２８    第三歯車
４２    第二支持部材
４５、４６    偏心軸
５１    軸受
【図１】
2018035881.tif 000003
【図２】
2018035881.tif 000004
【図３】
2018035881.tif 000005
【図４】
2018035881.tif 000006
【図５】
2018035881.tif 000007
【図６】
2018035881.tif 000008
【図７】
2018035881.tif 000009
【図８】
2018035881.tif 000010
【図９】
2018035881.tif 000011
【図１０】
2018035881.tif 000012
【図１１】
2018035881.tif 000013
【図１２】
2018035881.tif 000014
【図１３】
2018035881.tif 000015
【図１４】
2018035881.tif 000016