(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線軌道に沿って移動するスライダと、このスライダを往復駆動するアクチュエータとを有する直進運動装置において、
前記直線軌道側に設けられ、前記スライダの移動範囲の規制に供される一対の係止手段と、
前記スライダ側に設けられ、当該スライダの往動時に前記係止手段の一方に当接して緩衝を行う第１のストッパ面と、当該スライダの復動時に前記係止手段の他方に当接して緩衝を行う第２のストッパ面とを備え、これら第１および第２のストッパ面間に共通かつ単一の緩衝部材を備えた単一の緩衝手段と
を備えたことを特徴とする直進運動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボット等に用いられる直進運動装置に関し、詳しくは、緩衝手段の取付方法を改善することで、その全長の短縮や部品点数の削減等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機械装置の製造工場では、作業員に代わって溶接作業や塗装作業等を行わせるべく、各種の産業用ロボットが導入されている。産業用ロボットは、工場の床面に固定されるベースの他、相互に連結されたアームやリスト等の運動要素と、これら運動要素を駆動する種々のアクチュエータから構成されている。産業用ロボットでは、制御装置からの指令によりアクチュエータが起動されると、アームやリストが直進運動や回転運動を行い、リストの先端に取り付けられた溶接ガンやスプレーガンがワークに接近・離反して溶接作業や塗装作業を行う。
【０００３】
産業用ロボットで運動要素に直進運動をさせるには、運動要素の構成部材どうしをがた無くスライドさせるための直進ガイドと、固定側の構成部材（固定フレーム等）に対して移動側の構成部材（スライダ）を前進あるいは後退させるためのアクチュエータとが必要となる。直進ガイドとしては、摩擦係数の低い樹脂ブッシュ等を用いた摺動形式と、ボールやローラ等の転動体を用いた転動形式とが一般的である。また、アクチュエータとしては、ボールねじや台形ねじを用いた送りねじ型を始め、油・空圧シリンダや、ラックアンドピニオン等を用いたものが周知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
直進運動を行う運動要素では、固定フレームに対して所定の移動範囲をもってスライダが移動するため、固定フレームにはスライダの移動端を規制する一対のストッパが設けられると共に、これらストッパでスライダが衝突する際の緩衝を行う必要がある。そこで、金属製のストッパに緩衝部材（通常は、ゴム系の弾性体）を取り付けたり、あるいは、図６に示したように、固定フレーム１にストッパを兼ねた一対の緩衝部材１５，１７を固着し、スライダ５が往復移動時に緩衝部材１５，１７に衝突する構成が採られていた。
【０００５】
ところが現在、産業用ロボットに用いられる直進運動装置では、作業効率の向上等を図るためにスライダの移動速度が上昇してきており、緩衝部材にも衝撃吸収容量の大きなものが要求されている。例えば、衝突時の衝撃によるボルトの破断等を防ぐには、衝突加速度ａを所定値（９８ｍ／ｓｅｃ2程度）に抑える必要があり、スライダの最高速度を１．２ｍ／ｓｅｃとした場合、スライダの停止距離（すなわち、緩衝部材の圧縮変形量）Ｘは下式により求められる。
Ｘ＝Ｖ2／２ａ≒０．００７４ｍ＝７．４ｍｍ
【０００６】
しかし、一般に使用される簡便かつ安価な緩衝部材では、その物性や形状により等加速度特性を得ることが難しいため、余裕を考慮して１０ｍｍ程度の圧縮代が必要となる。したがって、緩衝部材をゴム系の弾性体とした場合、その最大圧縮比が５０％であると、最短でも全長２０ｍｍのものを二つ用いなければならない。これにより、固定フレーム等を徒に大きくせざるを得ず、直進運動装置はもとより、産業用ロボット全体としても、その軽量化や低コスト化を図ることが阻害されていた。また、緩衝装置として作動油封入式のものを用いた場合には、ゴム系の弾性体の緩衝部材よりその全長が長くなるため、この傾向は更に大きくなる。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、緩衝手段の取付方法を改善し、もって全長の短縮や部品点数の削減等を図った直進運動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するため、直線軌道に沿って移動するスライダと、このスライダを往復駆動するアクチュエータとを有する直進運動装置において、
前記直線軌道側に設けられ、前記スライダの移動範囲の規制に供される一対の係止手段と、
前記スライダ側に設けられ、当該スライダの往動時に前記係止手段の一方に当接して緩衝を行う第１のストッパ面と、当該スライダの復動時に前記係止手段の他方に当接して緩衝を行う第２のストッパ面とを備え、これら第１および第２のストッパ面間に共通かつ単一の緩衝部材を備えた単一の緩衝手段と
を備えたものを提案する。
この発明によれば、二つのストッパ面を備え、これらストッパ面間に共通かつ単一の緩衝部材を備えた単一の緩衝手段が往動時と復動時との両方で緩衝作用を行うため、緩衝手段による装置全長の増加分が半分程度で済むことになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る直進運動装置の第１実施形態を示す平面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ拡大断面図である。これらの図に示したように、第１実施形態の直進運動装置は、装置本体たる固定フレーム１と、固定フレーム１上に装着された一対の直進ガイド３と、直進ガイド３に案内されて前後（説明の便宜上、図１中の左方を前方とする）に移動するスライダ５と、スライダ５を前後に往復駆動させる直動アクチュエータ７とからなっている。
【００１０】
直進ガイド３は、レール玉循環式転がりガイドであり、固定フレーム１の上面に固着されたレール１１と、スライダ５の下面に固着されたスライドメンバ１３とが、スライドメンバ１３内を循環する鋼球（図示せず）を転動体として相対動する。図１中、１５，１７は、係止手段である前進側および後退側ストッパであり、共に固定フレーム１に固着されている。両ストッパ１５，１７は、鋼材を切削加工することで製作されており、前進側ストッパ１５の上面には更にストッププレート１９が付設されている。
【００１１】
直動アクチュエータ７は、送りねじ型であり、固定フレーム１に固着された直流モータ２１がカップリング２３を介してボールねじ軸２５を回転駆動すると、ボールねじ軸２５の回転運動がスライダ５の下面に装着されたボールナット２７により直進運動に変換され、スライダ５が図１中に矢印で示したようにボールナット２７と伴に往復動する。図１中、２９，３１は、ボールねじ軸２５を回動自在に支持する転がり軸受を収納した前後部軸受ハウジングであり、前部軸受ハウジング２９が固定フレーム１に固着され、後部軸受ハウジング３１が固定フレーム１に固着されたモータブラケット３３と一体となっている。
【００１２】
スライダ５には、図３の斜視に示したように、その下面に矩形の収納部４１が形成され、この収納部４１内に緩衝手段である合成ゴム製のクッションラバー４３が嵌め込まれている。収納部４１には、その前後にストッパ１５，１７の通過に供される切欠４５がそれぞれ設けられ、更に左右内側面には前後２箇所に逃げ凹部４７が形成されている。尚、前進側ストッパ１５（後退用ストッパ１７も同様）には、図３に示したように、２個のボルト孔５１と１個のピン孔５３とが穿設されており、それぞれに図示しない固定フレーム１への締結用ボルトとスプリングピンとが貫挿される。
【００１３】
以下、第１実施形態の作用を述べる。
直進運動装置が産業用ロボット等に装着され、スライダ５に取り付けられたリスト等を直進運動させる場合、図示しない駆動制御装置から直動アクチュエータ７の直流モータ２１に電流が供給される。直流モータ２１は、供給された電流に応じて正転あるいは逆転し、その回転力がカップリング２３を介してボールねじ軸２５に伝達される。すると、上述したボールナット２７の作用により、スライダ５は、直進ガイド３に案内されながら、所定の位置まで前進あるいは後退する。そして、スライダ５が前進側あるいは後退側の移動端まで移動する場合、先に述べたようにスライダ５の移動速度が高い（例えば、１．２ｍ／ｓｅｃ程度）ため、前進側ストッパ１５や後退側ストッパ１７に激しく衝突することになる。この際、第１実施形態では、スライダ５の下端中央にクッションラバー４３が装着されているため、両ストッパ１５と１７には、スライダ５自体ではなく、このクッションラバー４３が衝突することになる。
【００１４】
図４は、前進側ストッパ１５とクッションラバー４３との衝突状態を示す説明図である。同図に示したように、衝突時において、前進側ストッパ１５は、収納部４１の前方の切欠４５を通過し、収納部４１の中央部付近まで進入している。クッションラバー４３は、前進側ストッパ１５の進入量に応じて弾性変形し、逃げ凹部４７側に膨出する他、後部の切欠４５からも後方に大きく膨出する。クッションラバー４３は、その内部摩擦により衝撃を減衰しながら弾性変形し、スライダ５の衝突加速度ａを所定値（例えば、９８ｍ／ｓｅｃ2程度）以下に抑える。また、後退側ストッパ１７とクッションラバー４３との衝突時においても、クッションラバー４３は同様に弾性変形し、スライダ５の衝突加速度ａを比較的低く抑える。
【００１５】
このように、第１実施形態では、単一のクッションラバー４３を用いながら、スライダ５の前進時と後退時とにおける緩衝を実現できるようになり、直進運動装置の小型・軽量化や部品点数の削減を実現できた。尚、何らかの原因でクッションラバー４３が破断しても、第１実施形態では前進側ストッパ１５のストッププレート１９が収納部４１の前面に衝突・係止されることにより、スライダ５が装置外に飛び出すことが防止される。
【００１６】
次に、本発明の参考例を説明する。第１実施形態では、緩衝手段として合成ゴムからなるクッションラバーを用いたが、本参考例では、図５に示したように、油圧ダンパ６１をスライダ５に装着している。油圧ダンパ６１は、作動油６３とピストン６５と中央復元用スプリング６７とを収納したシリンダ６９と、ピストン６５の両端面から延設されてシリンダ６９の前後に突出した前後部ピストンロッド７１，７３とからなっている。そして、例えば、前部ピストンロッド７１がストッパ１５，１７に衝突すると、ピストン６５が作動油を押しのけながら後退し、比較的均一な衝突加速度をもってスライダ５を停止させる。本参考例においても、油圧ダンパ６１が１個で済むため、部品点数や製造コストを従来のものに較べて大幅に削減できる。
【００１７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は産業用ロボットに用いられる直進運動装置に本発明を適用したものであるが、単純な搬送装置等に適用してもよい。また、装置の具体的構成についても、上記実施形態に限られるものではなく、直進ガイドに丸軸型や滑り型等を用いてもよいし、直動アクチュエータに油・空圧シリンダやラックアンドピニオン等を用いてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の直進運動装置によれば、直線軌道に沿って移動するスライダと、このスライダを往復駆動するアクチュエータとを有する直進運動装置において、前記直線軌道側に設けられ、前記スライダの移動範囲の規制に供される一対の係止手段と、前記スライダ側に設けられ、当該スライダの往動時に前記係止手段の一方に当接して緩衝を行う第１のストッパ面と、当該スライダの復動時に前記係止手段の他方に当接して緩衝を行う第２のストッパ面とを備え、これら第１および第２のストッパ面間に共通かつ単一の緩衝部材を備えた単一の緩衝手段とを備えるようにしたため、単一の緩衝部材が往動時と復動時との両方で緩衝作用を行うため、緩衝手段による装置全長の増加分が半分程度で済む他、部品点数や製造コストが削減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】スライダの下面を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図５】本発明の参考例を示す側面図である。
【図６】従来装置の作用を示す説明図である。
【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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