(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なネジ軸を有するボールネジと、
前記ネジ軸に螺合して前記ネジ軸の回転に伴って移動する移動体と、
スラスト方向の一方側へ開口する第１嵌入孔と、スラスト方向の他方側へ開口する第２嵌入孔とが設けられ、前記第１嵌入孔に嵌め込まれた前記ネジ軸に締結された結合装置と、
回転可能な出力軸を有し、前記出力軸を回転させるモーターと、
前記出力軸の軸端を嵌め込み可能な第３嵌入孔が開口する第１回転部と、前記第２嵌入孔に嵌め込み可能な突出軸を有する第２回転部と、前記第１回転部の回転を前記第２回転部に伝達する伝達部とを有する動力伝達装置と
を備え、
前記第２嵌入孔は、前記出力軸の前記軸端が有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有し、
前記第３嵌入孔は、前記出力軸の前記軸端が有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有し、
前記突出軸は、前記出力軸の前記軸端が有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有し、
スラスト方向の他方側に向けて配置された前記出力軸と前記ネジ軸とが異なる軸線上に配置された状態において、スラスト方向の一方側を向く前記第３嵌入孔に前記一方側から前記軸端が嵌め込まれた前記出力軸が前記第１回転部に締結されることで前記第１回転部に固定されるとともに、スラスト方向の一方側を向いて前記突出軸が前記他方側から前記第２嵌入孔に嵌め込まれ前記結合装置に締結されることで、前記結合装置が前記第２回転部に固定される一方、
前記動力伝達装置が前記出力軸および前記結合装置から取り外されて前記モーターの前記出力軸と前記ネジ軸が同じ軸線上に配置された状態において、前記軸端が前記第２嵌入孔に嵌め込まれた前記出力軸が前記結合装置に締結されることで、前記結合装置が前記出力軸に固定され、
前記動力伝達装置は、前記第１回転部をラジアル方向に支持する第１ラジアルベアリングを有するとともに、前記第２回転部をラジアル方向に支持する第２ラジアルベアリングを有するロボット。
【請求項２】
前記伝達部は、前記第１回転部と前記第２回転部とに掛け渡された無端状のベルトである請求項１に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールネジのネジ軸にモーターの出力軸の回転を伝達する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単軸ロボットのような産業用ロボットでは、ボールネジをモーターで駆動することでボールネジに螺合する移動体を移動させる直動機構が一般に用いられる。また、モーターの出力軸の回転をボールネジのネジ軸に伝達する方式としては二通りが存在する。一つは、直列に配列された出力軸とネジ軸とをカップリングで結合する直列方式であり、もう一つは、特許文献１に記載されているように、並列に配列された出力軸とネジ軸とを結合する並列方式である。具体的には、後者の方式は、出力軸の軸端に取り付けられたプーリーと、ネジ軸の軸端に取り付けられたプーリーと、これらプーリーに掛け渡されたタイミングベルトとを用いて、出力軸の回転をネジ軸に伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、並列方式では、ロボットの幅が広くなる代わりにロボットを短尺化できる一方、直列方式では、ロボットが長尺化する代わりにロボットの幅を抑えられる。このように両方式はメリットおよびデメリットにおいてそれぞれ異なる。そこで、ロボットの設置環境等に応じて、直列方式と並列方式とを簡便に切り換えられる技術が求められていた。  【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、モーターの出力軸の回転をボールネジのネジ軸に伝達する方式を直列方式と並列方式との間で簡便に切り換えることを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るロボットは、回転可能なネジ軸を有するボールネジと、ネジ軸に螺合してネジ軸の回転に伴って移動する移動体と、スラスト方向の一方側へ開口する第１嵌入孔と、スラスト方向の他方側へ開口する第２嵌入孔とが設けられ、第１嵌入孔に嵌め込まれたネジ軸に締結された結合装置と、回転可能な出力軸を有し、出力軸を回転させるモーターと、出力軸を嵌め込み可能な第３嵌入孔が開口する第１回転部と、第２嵌入孔に嵌め込み可能な突出軸を有する第２回転部と、第１回転部の回転を第２回転部に伝達する伝達部とを有する動力伝達装置とを備え、スラスト方向の他方側に向けて配置された出力軸とネジ軸とが異なる軸線上に配置された状態において、スラスト方向の一方側を向く第３嵌入孔に嵌め込まれた出力軸が第１回転部に締結されることで第１回転部に固定されるとともに、スラスト方向の一方側を向いて突出軸が第２嵌入孔に嵌め込まれ結合装置に締結されることで、結合装置が第２回転部に固定される一方、動力伝達装置が出力軸および結合装置から取り外されてモーターの出力軸とネジ軸が同じ軸線上に配置された状態において、出力軸が第２嵌入孔に嵌め込まれ結合装置に締結されることで、結合装置が出力軸に固定される。【０００７】
本発明に係る動力伝達装置は、モーターの出力軸を嵌め込み可能な第３嵌入孔が開口する第１回転部と、スラスト方向の一方側へ開口する第１嵌入孔と、スラスト方向の他方側へ開口する第２嵌入孔とが設けられ、第１嵌入孔に嵌め込まれたボールネジのネジ軸に締結されるとともに、ネジ軸と同じ軸線上に配置されて第２嵌入孔に嵌め込まれた出力軸に締結可能な結合装置の第２嵌入孔に嵌め込み可能な突出軸を有する第２回転部と、第１回転部の回転を第２回転部に伝達する伝達部とを備え、スラスト方向の他方側に向けて配置された出力軸とネジ軸とが異なる軸線上に配置された状態において、スラスト方向の一方側を向く第３嵌入孔に嵌め込まれた出力軸が、第１回転部に締結されることで第１回転部に固定されるとともに、スラスト方向の一方側を向いて突出軸が結合装置の第２嵌入孔に嵌め込まれ締結されることで、結合装置が第２回転部に固定される。【０００８】
本発明に係る動力伝達システムは、スラスト方向の一方側へ開口する第１嵌入孔と、スラスト方向の他方側へ開口する第２嵌入孔とが設けられ、第１嵌入孔に嵌め込まれたボールネジのネジ軸に締結可能な結合装置と、モーターの出力軸を嵌め込み可能な第３嵌入孔が開口する第１回転部と、第２嵌入孔に嵌め込み可能な突出軸が突出する第２回転部と、第１回転部の回転を第２回転部に伝達する伝達部とを有する動力伝達装置とを備え、スラスト方向の他方側に向けて配置された出力軸とネジ軸とが異なる軸線上に配置された状態において、スラスト方向の一方側を向く第３嵌入孔に嵌め込まれた出力軸が第１回転部に締結されることで出力軸が第１回転部に固定されるとともに、スラスト方向の一方側を向いて第２嵌入孔に嵌め込まれた突出軸が結合装置に締結されることで結合装置が第２回転部に固定される一方、動力伝達装置が出力軸および結合装置から取り外されてモーターの出力軸とネジ軸が同じ軸線上に配置された状態において、第２嵌入孔に嵌め込まれた出力軸が結合装置に締結されることで、結合装置が出力軸に固定される動力伝達システム。【０００９】
このように構成された本発明（ロボット、動力伝達装置、動力伝達システム）では、モーターの出力軸を嵌め込み可能な第３嵌入孔が開口する第１回転部と、突出軸が突出する第２回転部と、第１回転部の回転を第２回転部に伝達する伝達部とが設けられている。そして、モーターの出力軸および第２回転部の突出軸のいずれかが選択的に、ボールネジのネジ軸に締結された結合装置に締結可能となっている。【００１０】
つまり、この結合装置は、スラスト方向の一方側へ開口する第１嵌入孔と、スラスト方向の他方側へ開口する第２嵌入孔とが設けられ、第１嵌入孔に嵌め込まれたボールネジのネジ軸に締結される。そして、スラスト方向の他方側に向けて配置された出力軸とネジ軸とが異なる軸線上に配置された（すなわち、並列に配置された）状態において、スラスト方向の一方側を向く第３嵌入孔に嵌め込まれた出力軸が第１回転部に締結されることで出力軸が第１回転部に固定されるとともに、スラスト方向の一方側を向いて第２嵌入孔に嵌め込まれた突出軸が結合装置に締結されることで結合装置が第２回転部に固定される。これによって、モーターの出力軸の回転をボールネジのネジ軸に並列方式で伝達することができる。また、動力伝達装置が出力軸および結合装置から取り外されて出力軸とネジ軸が同じ軸線上に配置された（すなわち、直列に配置された）状態において、第２嵌入孔に嵌め込まれた出力軸が結合装置に締結されることで結合装置が出力軸に固定される。これによって、モーターの出力軸の回転をボールネジのネジ軸に直列方式で伝達することができる。こうして、モーターの出力軸の回転をボールネジのネジ軸に伝達する方式を直列方式と並列方式との間で簡便に切り換えることが可能となっている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、モーターの出力軸の回転をボールネジのネジ軸に伝達する方式を直列方式と並列方式との間で簡便に切り換えることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る単軸ロボットの第１状態の外観構成を示す斜視図。
【図２】図１の単軸ロボットの内部構成を示す部分断面図。
【図３】カップリングユニットの周辺を拡大して示す部分断面図。
【図４】カップリングユニットの周辺を拡大して示す部分断面図。
【図５】カップリングユニットの前方斜視図。
【図６】カップリングユニットの後方斜視図。
【図７】本発明に係る単軸ロボットの第２状態の外観構成を示す斜視図。
【図８】図７の単軸ロボットの内部構成を示す部分断面図。
【図９】動力伝達装置とモーターとの外観構成を示す前方斜視図。
【図１０】動力伝達装置とモーターとの外観構成を示す後方斜視図。
【図１１】動力伝達装置の外観構成を示す後方斜視図。
【図１２】動力伝達装置とモーターとの構成を模式的に示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明に係る単軸ロボットの第１状態の外観構成を示す斜視図である。図２は図１の単軸ロボットの内部構成を示す部分断面図である。図１および図２に示す第１状態は、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に直列方式（ストレート方式）で伝達する。
【００１４】
この単軸ロボット１は、Ｘ方向に長尺な矩形状のハウジング１１と、ハウジング１１に沿ってＸ方向に往復移動するスライダー１３とを備える。さらに、単軸ロボット１は、ハウジング１１のＸ方向の端に取り付けられたモーター２を備え、モーター２がスライダー１３を移動させるための駆動力を発生する。
【００１５】
つまり、図２に示すように、単軸ロボット１は、ボールネジ３と、このボールネジ３をモーター２に結合するカップリングユニット４とをハウジング１１の内部に備える。ボールネジ３は、Ｘ方向に平行に配置されて回転可能なネジ軸３１と、ネジ軸３１に螺合するナット３２とを有し、スライダー１３がナット３２に取り付けられている。また、モーター２はＸ方向に平行に配置された回転可能な出力軸２１を有する。そして、ボールネジ３のネジ軸３１がモーター２の出力軸２１にカップリングユニット４により結合されている。したがって、モーター２がその出力軸２１を回転させると、ボールネジ３のネジ軸３１が出力軸２１に伴って回転し、ナット３２がスライダー１３を伴ってＸ方向に移動する。
【００１６】
図３および図４はカップリングユニットの周辺を拡大して示す部分断面図である。図５はカップリングユニットの前方斜視図であり、図６はカップリングユニットの後方斜視図である。なお、図３では、モーター２の出力軸２１とボールネジ３のネジ軸３１とがカップリングユニット４により結合された状態が示され、図４では、モーター２、ボールネジ３およびカップリングユニット４の構成をＸ方向、すなわち出力軸２１およびネジ軸３１のスラスト方向Ｔに分解した状態が示されている。また、図３および図４ではモーター２の内部構成が破線で示されるとともに、図３では部分的に示されているハウジング１１が図４では省略されている。
【００１７】
モーター２は、出力軸２１をラジアル方向Ｒから支持する２個のラジアルベアリング２２と、出力軸２１を回転させるための電気回路（図示省略）やこれらラジアルベアリング２２等を収容するハウジング２３とを有する。出力軸２１の軸端２１ａ（出力軸端２１ａ）は、ハウジング２２からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａ（すなわち、ネジ軸３１側）へ突出している。この出力軸２１の軸端２１ａは円筒形状を有し、出力軸２１の軸端２１ａの外周面はスラスト方向Ｔに平行に滑らかに形成されており段差を有さない。なお、軸端２１ａの角には面取りが施されている。
【００１８】
ボールネジ３のネジ軸３１は、ネジ山３１０が設けられてナット３２が螺合するネジ部３１ａと、ネジ部３１ａに隣接して設けられた軸端３１ｂ（ネジ軸端３１ｂ）とを有し、ネジ部３１ａからスラスト方向Ｔの他方側Ｔｂ（すなわち、出力軸２１側であるとともに一方側Ｔａの逆側）へ軸端３１ｂが延設されている。この軸端３１ｂは円筒形状を有し、ネジ軸３１の軸端３１ｂの外周面は、スラスト方向Ｔに平行に滑らかに形成されており段差を有さない。なお、軸端３１ｂの角には面取りが施されている。
【００１９】
そして、スラスト方向Ｔに並んで互いに対向する出力軸２１の軸端２１ａとネジ軸３１の軸端３１ｂとを、カップリングユニット４が結合する。つまり、スラスト方向Ｔに直列に並ぶ出力軸２１とネジ軸３１とがカップリングユニット４によって結合され（直列方式）、換言すれば、出力軸２１とネジ軸３１とは同じ軸線Ａ上に配置されている。ここで、軸線Ａはスラスト方向Ｔに平行な仮想直線である。このカップリングユニット４は、スラスト方向Ｔに延設されたシャフト４１を有する。シャフト４１は、金属等で作成された剛性体であり、スラスト方向Ｔに平行な対称軸に対して回転対称な形状を有する。このシャフト４１は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａの端部に形成されたフランジ４１１と、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂの端部に形成されたネジ部４１２とを有する。また、シャフト４１には、スラスト方向Ｔに貫通する中空部４２が形成されており、中空部４２は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａへ開口する第１嵌入孔４２１と、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂへ開口する第２嵌入孔４２２とを有する。第１嵌入孔４２１と第２嵌入孔４２２とは、それぞれスラスト方向Ｔに延設された同心の円筒形状を有し、第１嵌入孔４２１と第２嵌入孔４２２との間は、シャフト４１の中空部４２の内壁から内側に突出する環状突起４２３が形成されている。
【００２０】
第１嵌入孔４２１はネジ軸３１の軸端３１ｂ（第１軸端）の形状に応じた形状を有し、ここの例では、第１嵌入孔４２１は、ネジ軸３１の軸端３１ｂが有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、第１嵌入孔４２１の内径は、ネジ軸３１の軸端３１ｂの外径に等しい。したがって、ネジ軸３１の軸端３１ｂはシャフト４１の第１嵌入孔４２１にスラスト方向Ｔの一方側Ｔａから遊びが無い状態で嵌入可能であり、シャフト４１は第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂをラジアル方向Ｒに拘束する。
【００２１】
第２嵌入孔４２２は出力軸２１の軸端２１ａ（第２軸端）の形状に応じた形状を有し、ここの例では、第２嵌入孔４２２は、出力軸２１の軸端２１ａが有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、第２嵌入孔４２２の内径は、出力軸２１の軸端２１ａの外径に等しい。したがって、出力軸２１の軸端２１ａはシャフト４１の第２嵌入孔４２２にスラスト方向Ｔの他方側Ｔｂから遊びが無い状態で嵌入可能であり、シャフト４１は第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１の軸端２１ａをラジアル方向Ｒに拘束する。
【００２２】
つまり、その軸端３１ｂが第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１と、その軸端２１ａが第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１とは、いずれもシャフト４１によってラジアル方向Ｒへ拘束される。このように、シャフト４１は、ネジ軸３１の軸端３１ｂと出力軸２１の軸端２１ａとをそれぞれの中心線を一致させた状態でラジアル方向Ｒに互いに位置決めする。
【００２３】
また、シャフト４１の中空部４２は、第１嵌入孔４２１からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａに延設されたテーパー孔４２４を有する。テーパー孔４２４は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａに向かうに連れて径が増大する円錐台形状を有し、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂと、テーパー孔４２４を規定するシャフト４１の内壁との間には隙間４２５が形成される。
【００２４】
そして、カップリングユニット４は、この隙間４２５に挿入されるシュパリング４３を有する。シュパリング４３は、スラスト方向Ｔに平行な対称軸に対して回転対称な形状を有する。このシュパリング４３には、スラスト方向Ｔに貫通する中空部４３１が形成されている。中空部４３１は、ネジ軸３１の軸端３１ｂの円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有し、シュパリング４３の中空部４３１にネジ軸３１の軸端３１ｂが嵌入する。一方、シュパリング４３の他方側Ｔｂの端部は、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂに向かうに連れて径が減少する円錐台形状の外形を有する。つまり、シュパリング４３の他方側Ｔｂの端部の周縁部は楔形を有し、隙間４２５に対して挿脱可能な挿入部４３２（楔）として機能する。また、シュパリング４３は、フランジ４３３を一方側Ｔａの端部に有する。
【００２５】
このシュパリング４３の挿入部４３２は、ネジ軸３１とシャフト４１との間の隙間４２５に挿入されると、シャフト４１のテーパー孔４２４の内壁とネジ軸３１の軸端３１ｂの外周とのそれぞれに押圧される。これによって、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたネジ軸３１の軸端３１ｂがシャフト４１に締結される。さらに、シュパリング４３のフランジ４３３がネジ４３４によってシャフト４１のフランジ４１１に締結される。こうしてシュパリング４３によってネジ軸３１をシャフト４１にしっかりと固定することが可能となっている。
【００２６】
ちなみに、シャフト４１の第１嵌入孔４２１の内部には、ゴムで形成されたＯリング４４が配置されており、ネジ軸３１の軸端３１ｂは、Ｏリング４４を介してシャフト４１の環状突起４２３に突き当てられる。したがって、シュパリング４３の挿入に伴ってネジ軸３１の軸端３１ｂが第１嵌入孔４２１に引き込まれるのに応じて、Ｏリング４４が弾性変形する。このようにＯリング４４を介することで、ネジ軸３１の軸端３１ｂの移動が妨げられないように構成されており、ネジ軸３１の軸端３１ｂとシャフト４１との締結強度の向上が図られている。
【００２７】
また、カップリングユニット４は、シャフト４１の他方側Ｔｂに設けられた割締め機構４５を有する。この割締め機構４５は、シャフト４１と一体的に形成されることで、シャフト４１の他方側Ｔｂの端部に設けられている。割締め機構４５は、図５に示すように、２個の半円部材４５１と、２個の半円部材４５１を相互に締結するネジ４５２と、２個の半円部材４５１を相互に取り付けるピン４５３とを有する。これら２個の半円部材４５１は円を構成するように配置され、それらの間に中空部４５４を形成する。割締め機構４５の中空部４５４は、スラスト方向Ｔに貫通する略円筒形状を有し、シャフト４１の第２嵌入孔４２２とスラスト方向Ｔに並ぶ。そして、出力軸２１の軸端２１ａが割締め機構４５の中空部４５４を介して第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた状態でネジ４５２をねじ込むと、各半円部材４５１の内周が出力軸２１の軸端２１ａの外周に押圧される（割締め）。こうして２個の半円部材４５１が出力軸２１の軸端２１ａを挟み込むことで、出力軸２１の軸端２１ａがシャフト４１に締結される。これによって、割締め機構４５によって出力軸２１をシャフト４１にしっかりと固定することが可能となっている。
【００２８】
このように、シャフト４１によってラジアル方向Ｒに位置決めされたボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とがそれぞれシュパリング４３と割締め機構４５によりシャフト４１に固定される。これによって、ボールネジ３のネジ軸３１とモーター２の出力軸２１とが結合される。
【００２９】
さらに、カップリングユニット４は、シャフト４１をスラスト方向Ｔに支持する２個のスラストベアリング４６と、スラストベアリング４６を支持するベース４７を有する。スラストベアリング４６は、ベース４７に固定されるハウジング軌道盤４６１と、シャフト４１を支持する軸軌道盤４６２とを有する。また、ベース４７は、ネジ４７０によって単軸ロボット１のハウジング１１に固定されており、スラストベアリング４６を介してシャフト４１をハウジング１１に対して支持する機能を果たす。
【００３０】
具体的には、ベース４７には、スラスト方向Ｔに貫通するシャフト孔４７１が形成されている。シャフト孔４７１の径は、シャフト４１の外周４１ａ（フランジ４１１とネジ部４１２との間の円筒部４１ｂの外周）の径より若干大きく、シャフト４１はベース４７のシャフト孔４７１に嵌まる。また、シャフト４１の円筒部４１ｂの外周４１ａは、各スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２の内周に応じた形状を有する。すなわち、シュパリング４３の円筒部４１ｂの外周４１ａは、各スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２の内周の径と等しい径を有するように形成されており、シャフト４１は各スラストベアリング４６の内側に嵌る。なお、各スラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１の径は、シュパリング４３の円筒部４１ｂの外周４１ａの径と比較して等しいか若干大きい。２個のスラストベアリング４６は、ベース４７のシャフト孔４７１の周縁部４７２をスラスト方向Ｔから挟むように配置されている。そして、２個のスラストベアリング４６のうち、他方側Ｔｂのスラストベアリング４６との間に座金４８２（菊座）を挟んで、ナット４８１がシャフト４１のネジ部４１２に取り付けられる。
【００３１】
このように、スラスト方向Ｔに並ぶ座金４８２、スラストベアリング４６、ベース４７の周縁部４７２およびスラストベアリング４６が、フランジ４１１とナット４８１とにより挟まれる。したがって、ナット４８１をシャフト４１のネジ部４１２にねじ込むと、各スラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１がベース４７の周縁部４７２に押圧され、一方側Ｔａのスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１のフランジ４１１に押圧され、他方側Ｔｂのスラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１に螺合するナット４８１に座金４８２を介して押圧される。これによって、各スラストベアリング４６のハウジング軌道盤４６１がベース４７に固定されるとともに、スラストベアリング４６の軸軌道盤４６２がシャフト４１に固定される。
【００３２】
かかる構成では、カップリングユニット４により結合されたネジ軸３１および出力軸２１のスラスト方向Ｔの支持は、主としてスラストベアリング４６によって実現される。また、これらネジ軸３１および出力軸２１のラジアル方向Ｒの支持は、主としてモーター２のラジアルベアリング２２によって実現される。
【００３３】
図７は本発明に係る単軸ロボットの第２状態の外観構成を示す斜視図である。図８は図７の単軸ロボットの内部構成を示す部分断面図である。図７および図８に示す第２状態は、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に並列方式（折り返し方式）で伝達する。なお、以下では、第１状態との差を中心に説明し、第１状態と共通する部分は相当符号を付して説明を省略する。この第２状態では、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂを向いて突出するモーター２の出力軸２１と、ボールネジ３のネジ軸３１とが互いに平行に並列に配置されており、換言すれば、出力軸２１とネジ軸３１とは互いに異なる軸線Ａａ、Ａｂ上に配置されている。ここで、軸線Ａａ、Ａｂはそれぞれスラスト方向Ｔに平行な仮想直線である。そして、単軸ロボット１は、出力軸２１の回転をネジ軸３１に伝達する動力伝達装置５を備える。
【００３４】
図９は動力伝達装置とモーターとの外観構成を示す前方斜視図である。図１０は動力伝達装置とモーターとの外観構成を示す後方斜視図である。図１１は動力伝達装置の外観構成を示す後方斜視図である。図１２は動力伝達装置とモーターとの構成を模式的に示す部分断面図である。なお、図１２では、カップリングユニット４の一部（第２嵌入孔４２２の周辺）が模式的に併記されている。
【００３５】
動力伝達装置５は、モーター２の出力軸２１に取り付けられる第１回転部５１と、ボールネジ３のネジ軸３１に取り付けられる第２回転部５３と、第１回転部５１および第２回転部５３に掛け渡されたベルト５５とを有する。さらに、動力伝達装置５は、第１回転部５１および第２回転部５３を回転可能に支持するハウジング５７を有する。このハウジング５７は、第１回転部５１の支持を担う第１支持部５７１と、第２回転部５３の支持を担う第２支持部５７２と、第１支持部５７１と第２支持部５７２とが固定されるプレート５７３とを有する。
【００３６】
第１回転部５１は、プーリー５１１と、プーリー５１１に固定された回転軸５１２（第１回転軸）とを有する。回転軸５１２はプーリー５１１の中心からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａに突出して設けられ、回転軸５１２とプーリー５１１とは、スラスト方向Ｔに平行な同一の中心線の回りで回転可能である。これに対して、第１支持部５７１の内部には２個のラジアルベアリング５８１がスラスト方向Ｔに並んで取り付けられており、回転軸５１２がこれらラジアルベアリング５８１によってラジアル方向Ｒに支持される。具体的には、各ラジアルベアリング５８１の内輪の内径は回転軸５１２の外径と等しく、回転軸５１２が各ラジアルベアリング５８１の内輪に嵌入して取り付けられるとともに、各ラジアルベアリング５８１の外輪が第１支持部５７１に取り付けられている。
【００３７】
また、回転軸５１２には、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａに開口する嵌入孔５１３がスラスト方向Ｔに設けられている。この嵌入孔５１３は出力軸２１の軸端２１ａが有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、嵌入孔５１３の内径は、出力軸２１の軸端２１ａの外径に等しい。したがって、出力軸２１の軸端２１ａは回転軸５１２の嵌入孔５１３にスラスト方向Ｔの一方側Ｔａから遊びが無い状態で嵌入可能であり、嵌入孔５１３に嵌め込まれた出力軸２１の軸端２１ａと、回転軸５１２とは、それぞれの中心線が一致した状態でラジアル方向Ｒに互いに位置決めされる。
【００３８】
動力伝達装置５は、回転軸５１２の一方側Ｔａに設けられた割締め機構５２を有する。この割締め機構５２は、回転軸５１２と一体的に形成されることで、回転軸５１２の一方側Ｔａの端部に設けられている。割締め機構５２は、図１１に示すように、一部が切り欠けられた環状部材５２１と、環状部材５２１の切り欠きの隙間の幅を変化させるネジ５２２とを有する。そして、環状部材５２１の内側に中空部５２３が形成される。割締め機構５２の中空部５２３は、スラスト方向Ｔに貫通する略円筒形状を有し、回転軸５１２の嵌入孔５１３とスラスト方向Ｔに並ぶ。そして、出力軸２１の軸端２１ａが割締め機構５２の中空部５２３を介して嵌入孔５１３に嵌め込まれた状態でネジ５２２をねじ込むと、環状部材５２１の内周が出力軸２１の軸端２１ａの外周に押圧される（割締め）。こうして環状部材５２１が出力軸２１の軸端２１ａを挟み込むことで出力軸２１の軸端２１ａが回転軸５１２に締結される。これによって、割締め機構５２によって出力軸２１を回転軸５１２にしっかりと固定することが可能となっている。
【００３９】
第２回転部５３は、プーリー５３１と、プーリー５３１に固定された回転軸５３２（第２回転軸）とを有する。回転軸５３２はプーリー５３１の中心からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａに突出して設けられ、回転軸５３２とプーリー５３１とは、スラスト方向Ｔに平行な同一の中心線の回りで回転可能であり、同心の形状を有する。これに対して、第２支持部５７２の内部には、２個のラジアルベアリング５８２がスラスト方向Ｔに並んで取り付けられており、回転軸５３２がこれらラジアルベアリング５８２によってラジアル方向Ｒに支持される。具体的には、ラジアルベアリング５８２の内輪の内径は回転軸５３２の外径と等しく、回転軸５３２が各ラジアルベアリング５８２の内輪に嵌入して取り付けられるとともに、各ラジアルベアリング５８２の外輪が第２支持部５７２に取り付けられている。
【００４０】
また、回転軸５３２は、第２支持部５７２からスラスト方向Ｔの一方側Ｔａに突出する突出端５３２ａを有する。この回転軸５３２は、出力軸２１の軸端２１ａが有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、回転軸５３２の外径は、出力軸２１の軸端２１ａの外径に等しい。したがって、モーター２の出力軸２１の軸端２１ａに代えて、この回転軸５３２の突出端５３２ａをカップリングユニット４に締結することができる。
【００４１】
つまり、回転軸５３２の突出端５３２ａは、第２嵌入孔４２２の形状に応じた形状を有し、ここの例では、突出端５３２ａは、第２嵌入孔４２２が有する円筒形状の径と等しい径の円筒形状を有する。つまり、突出端５３２ａの外径は、第２嵌入孔４２２の内径に等しい。したがって、回転軸５３２の突出端５３２ａはシャフト４１の第２嵌入孔４２２にスラスト方向Ｔの他方側Ｔｂから遊びがない状態で嵌入可能であり、シャフト４１は第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた回転軸５３２の突出端５３２ａをラジアル方向Ｒに拘束する。
【００４２】
そして、回転軸５３２の突出端５３２ａが割締め機構４５の割締め機構４５を介して第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた状態でネジ４５２をねじ込むと、各半円部材４５１の内周が回転軸５３２の突出端５３２ａの外周に押圧される（割締め）。これによって、割締め機構４５によって回転軸５３２をシャフト４１にしっかりと固定することが可能となっている。
【００４３】
さらに、無端状のベルト５５が第１回転部５１のプーリー５１１と第２回転部５３のプーリー５３１に掛け渡され、第１回転部５１の回転を第２回転部５３に伝達する。なお、ベルト５５のテンションは、動力伝達装置５の製造・出荷等の際に予め調整されている。例えば、このテンション調整は、第１支持部５７１および第２支持部５７２をプレート５７３に取り付ける位置を変更して、プーリー５１１とプーリー５３１との間隔を調整することで実行できる。
【００４４】
このように動力伝達装置５は、並列に配置されたモーター２の出力軸２１とボールネジ３のネジ軸３１とを結合する。かかる動力伝達装置５は、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に伝達する。つまり、モーター２の出力軸２１の回転に伴って、動力伝達装置５の第１回転部５１が回転すると、ベルト５５が第１回転部５１に伴って回転しつつ第２回転部５３を回転させる。その結果、第２回転部５３に締結されたボールネジ３のネジ軸３１が回転する。
【００４５】
以上に説明したように本実施形態の動力伝達装置５は、モーター２の出力軸２１を嵌め込み可能な嵌入孔５１３が開口する第１回転部５１と、回転軸５３２が突出する第２回転部５３と、第１回転部５１の回転を第２回転部５３に伝達するベルト５５とを備える。そして、モーター２の出力軸２１および動力伝達装置５の回転軸５３２のいずれかが選択的に、ボールネジ３のネジ軸３１に締結されたカップリングユニット４に締結可能となっている。
【００４６】
つまり、このカップリングユニット４は、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａへ開口する第１嵌入孔４２１と、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂへ開口する第２嵌入孔４２２とが設けられ、第１嵌入孔４２１に嵌め込まれたボールネジ３のネジ軸３１に締結される。そして、スラスト方向Ｔの他方側Ｔｂに向けて配置された出力軸２１とボールネジ３とが並列に配置された状態において、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａを向く嵌入孔５１３に嵌め込まれた出力軸２１が第１回転部５１に締結されることで出力軸２１が第１回転部５１に固定される。また、スラスト方向Ｔの一方側Ｔａを向いて第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた回転軸５３２がカップリングユニット４に締結されることでカップリングユニット４が第２回転部５３に固定される。これによって、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に並列方式で伝達することができる（第１状態）。また、動力伝達装置５が出力軸２１およびカップリングユニット４のそれぞれから取り外されて出力軸２１とネジ軸３１が直列に配置された状態において、第２嵌入孔４２２に嵌め込まれた出力軸２１がカップリングユニット４に締結されることでカップリングユニット４が出力軸２１に固定される。これによって、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に直列方式で伝達することができる（第２状態）。こうして、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に伝達する方式を直列方式（第１状態）と並列方式（第２状態）との間で簡便に切り換えることが可能となっている。
【００４７】
この際、第１回転部５１と第２回転部５３とに掛け渡された無端状のベルト５５によって第１回転部５１から第２回転部５３に動力が伝達される。特に本実施形態では、第１回転部５１、第２回転部５３およびベルト５５が１つの動力伝達装置５として組み立てられて、ユニット化されている。そのため、動力伝達装置５の生産時に、ベルト５５のテンションを調整した状態で動力伝達装置５を組み立てておけば、その後に直列方式から並列方式に切り換える際にベルト５５のテンションを再調整する必要が無い。
【００４８】
また、動力伝達装置５は、第１回転部５１をラジアル方向Ｒに支持するラジアルベアリング５８１を有する。これによって、第１回転部５１をラジアル方向Ｒにしっかりと支持することができる。
【００４９】
また、動力伝達装置５は、第２回転部５３をラジアル方向Ｒに支持するラジアルベアリング５８１を有する。これによって、第２回転部５３をラジアル方向Ｒにしっかりと支持することができる。
【００５０】
このように上記の実施形態では、単軸ロボット１が本発明の「ロボット」の一例に相当し、カップリングユニット４と動力伝達装置５とで構成される動力伝達システム６（図８）が本発明の「動力伝達システム」の一例に相当し、動力伝達装置５が本発明の「動力伝達装置」の一例に相当し、第１回転部５１が本発明の「第１回転部」の一例に相当し、嵌入孔５１３が本発明の「嵌入孔」の一例に相当し、第２回転部５３が本発明の「第２回転部」の一例に相当し、回転軸５３２が本発明の「突出軸」の一例に相当し、ベルト５５が本発明の「伝達部」および「ベルト」の一例に相当し、ボールネジ３が本発明の「ボールネジ」の一例に相当し、ネジ軸３１が本発明の「ネジ軸」の一例に相当し、ナット３２およびスライダー１３が協働して本発明の「移動体」の一例として機能し、カップリングユニット４が本発明の「結合装置」の一例に相当し、第１嵌入孔４２１が本発明の「第１嵌入孔」の一例に相当し、第２嵌入孔４２２が本発明の「第２嵌入孔」の一例に相当し、モーター２が本発明の「モーター」の一例に相当し、出力軸２１が本発明の「出力軸」の一例に相当し、ラジアルベアリング５８１が本発明の「第１ラジアルベアリング」の一例に相当し、ラジアルベアリング５８２が本発明の「第２ラジアルベアリング」の一例に相当し、軸線Ａａおよび軸線Ａｂが本発明の「異なる軸線」の一例に相当し、軸線Ａが本発明の「同じ軸線」の一例に相当する。
【００５１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記のカップリングユニット４や動力伝達装置５は、単軸ロボット１以外の多軸のロボットにおいて、モーター２の出力軸２１の回転をボールネジ３のネジ軸３１に伝達するのに用いても良い。
【００５２】
また、出力軸２１の軸端２１ａを第１回転部５１に締結する具体的機構は割締め機構５２に限られず、例えばシュパリング等の他の機構であっても良い。
【００５３】
また、ネジ軸３１をシャフト４１に固定する具体的機構は、シュパリング４３に限られず、割締め機構等の他の機構であっても良い。
【００５４】
また、出力軸２１をシャフト４１に固定する具体的機構は、割締め機構４５に限られず、シュパリング等の他の機構であっても良い。
【００５５】
また、第１回転部５１の回転を第２回転部５３へ伝達する構成はベルト５５に限られず、例えばギア等の他の機構であっても良い。
【００５６】
また、ボールネジ３のネジ軸３１に締結されるとともに、モーター２の出力軸２１あるいは動力伝達装置５の回転軸５３２に選択的に締結される結合装置の具体的な構成は、上記のカップリングユニット４に限られない。したがって、例えば板バネカップリング等によって結合装置を構成しても良い。
【００５７】
具体例を示して上述したように、本発明に対しては例えば下記に示す種々の変形を適宜加えることができる。
【００５８】
つまり、伝達部は、第１回転部と第２回転部とに掛け渡された無端状のベルトであるように、ロボットを構成しても良い。特に本発明では、第１回転部、第２回転部およびベルトが１つの動力伝達装置として組み立てられている。そのため、動力伝達装置の生産時に、ベルトのテンションを調整した状態で動力伝達装置を組み立てておけば、その後に直列方式から並列方式に切り換える際にベルトのテンションを再調整する必要が無い。
【００５９】
また、動力伝達装置は、第１回転部をラジアル方向に支持する第１ラジアルベアリングを有するように、ロボットを構成しても良い。これによって、第１回転部をラジアル方向にしっかりと支持することができる。
【００６０】
また、動力伝達装置は、第２回転部をラジアル方向に支持する第２ラジアルベアリングを有するように、ロボットを構成しても良い。これによって、第２回転部をラジアル方向にしっかりと支持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
この発明は、ボールネジのネジ軸にモーターの出力軸の回転を伝達する技術全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…単軸ロボット（ロボット）、１３…スライダー（移動体）、２…モーター、２１…出力軸、３…ボールネジ、３１…ネジ軸、３２…ナット（移動体）４…カップリングユニット（結合装置）、４２１…第１嵌入孔、４２２…第２嵌入孔、５１…第１回転部、５１３…嵌入孔（第３嵌入孔）、５３…第２回転部、５３２…回転軸（突出軸）、５５…ベルト（伝達部）、５８１…ラジアルベアリング（第１ラジアルベアリング）、５８２…ラジアルベアリング（第２ラジアルベアリング）、５…動力伝達装置、６…動力伝達システム、Ｔ…スラスト方向、Ｒ…ラジアル方向、Ａ…同じ軸線、Ａａ、Ａｂ…異なる軸線
【図１】
0006719568.tif 000002
【図２】
0006719568.tif 000003
【図３】
0006719568.tif 000004
【図４】
0006719568.tif 000005
【図５】
0006719568.tif 000006
【図６】
0006719568.tif 000007
【図７】
0006719568.tif 000008
【図８】
0006719568.tif 000009
【図９】
0006719568.tif 000010
【図１０】
0006719568.tif 000011
【図１１】
0006719568.tif 000012
【図１２】
0006719568.tif 000013