| 【発明の名称】 |
Ｚ−Θ独立動作ユニット |
| 【発明者】 |
【氏名】小山 順二
【氏名】水谷 由紀
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| 【要約】 |
【課題】廉価でコンパクトな構成のＺ−Θ独立動作ユニットを実現すること。
【解決手段】Ｚ−Θ独立動作ユニット１は、中空型のΘ動作アクチュエータ３と中空型のＺ軸動作アクチュエータ４とが同軸状態に配列され、これらの中心を貫通して延びる貫通孔３１、４１にＺ−Θ軸２の軸部分２２が貫通している。Ｚ軸動作アクチュエータ４はモータ回転を往復直線運動に変換する機構として、円筒カム４５とカムフォロワ４６からなるカム変換機構４４を備えている。Ｚ−Θ軸２は、ボールブッシュ２４およびガイドシャフト２５を介してΘ動作アクチュエータ３に連結されているので、Ｚ−Θ軸２は回転運動と往復直線運動を独立して行うことができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転自在に支持されているＺ−Θ軸と、このＺ−Θ軸を回転させるためのΘ動作アクチュエータと、前記Ｚ−Θ軸を直線往復運動させるためのＺ動作アクチュエータとを有し、前記Θ動作アクチュエータは、中心に貫通孔が形成されている中空型アクチュエータであり、中空型Θ動作用モータと、このモータの出力軸に連結された中空型減速機を備え、前記Ｚ動作アクチュエータは、中心に貫通孔が形成されている中空型アクチュエータであり、中空型Ｚ動作用モータと、このモータ回転を直線往復運動に変換する中空型カム式変換機構とを備え、この中空型カム式変換機構は、円筒カムと、この円筒カムのカム面に沿って摺動するカムフォロワとを備え、当該カムフォロワが前記中空型Ｚ軸動作用モータに連結されており、前記中空型減速機、前記中空型Θ動作用モータ、前記中空型Ｚ軸動作用モータおよび前記中空型カム式変換機構が、同軸状態でこの順序に配列され、これらにより形成される貫通孔に対して、前記中空型減速機の側から前記Ｚ−Θ軸が同軸状態で差し込まれており、前記Ｚ−Θ軸は、その先端部分が、前記中空型減速機の出力部材に対してＺ軸方向に移動可能な状態で連結され、その後端部分が、前記カム式変換機構の円筒カムに対して回転自在ではあるが、Ｚ軸方向には一体となって移動するように連結されており、前記円筒カムのカム面が前記カムフォロワに押し付けられる方向に、前記Ｚ−Θ軸は、リターンスプリングによって、付勢されていることを特徴とするＺ−Θ独立動作ユニット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｚ軸方向への直線往復運動および回転運動を独立に行うことのできるコンパクトなＺ−Θ独立動作ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および解決しようとする課題】従来において、Ｚ−Θ動作ユニットには、ボールスプライン、ボールねじ等の機構部品が使用されることが多い。しかしながら、このようなボールスプライン、ボールねじ等の部品は高価であり、また、それらを支持するための支持機構を高剛性なものにする必要がある。このために、従来のＺ−Θ動作ユニットは一般に高価であり、また、コンパクトに構成できないという問題がある。
【０００３】本発明の課題は、この点に鑑みて、廉価でしかもコンパクトに構成可能なＺ−Θ独立動作ユニットを提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明のＺ−Θ独立動作ユニットは、回転自在に支持されているＺ−Θ軸と、このＺ−Θ軸を回転させるためのΘ動作アクチュエータと、前記Ｚ−Θ軸を直線往復運動させるためのＺ動作アクチュエータとを有している。
【０００５】前記Θ動作アクチュエータは、中心に貫通孔が形成されている中空型アクチュエータであり、中空型Θ動作用モータと、このモータの出力軸に連結された中空型減速機を備えている。
【０００６】前記Ｚ動作アクチュエータは、中心に貫通孔が形成されている中空型アクチュエータであり、中空型Ｚ動作用モータと、このモータ回転を直線往復運動に変換する中空型カム式変換機構とを備え、この中空型カム式変換機構は、円筒カムと、この円筒カムのカム面に沿って摺動するカムフォロワとを備え、当該カムフォロワが前記中空型Ｚ軸動作用モータに連結されている。
【０００７】前記中空型減速機、前記中空型Θ動作用モータ、前記中空型Ｚ軸動作用モータおよび前記中空型カム式変換機構が、同軸状態でこの順序に配列され、これによって形成される貫通孔に対して、前記中空型減速機の側から前記Ｚ−Θ軸が同軸状態で差し込まれている。
【０００８】前記Ｚ−Θ軸は、その先端部分が、前記中空型減速機の出力部材に対してＺ軸方向に移動可能な状態で連結され、その後端部分が、前記カム式変換機構の円筒カムに対して回転自在ではあるがＺ軸方向には一体となって移動するように連結されており、前記円筒カムのカム面が前記カムフォロワに押し付けられる方向に、前記Ｚ−Θ軸は、リターンスプリングによって、付勢されていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を適用したＺ−Θ独立動作ユニットの一例を説明する。
【００１０】図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本例のＺ−Θ独立動作ユニットを示す概略構成図、その先端側を示す端面図およびその後端側を示す端面図である。また、図２はその円筒カムのカム面形状を平面上に展開した状態で示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、本例のＺ−Θ独立動作ユニット１は、回転自在に支持されているＺ−Θ軸２と、このＺ−Θ軸２を回転させるためのΘ動作アクチュエータ３と、Ｚ−Θ軸２を直線往復運動させるためのＺ動作アクチュエータ４とを有している。本例のＺ−Θ軸２は、ユニット軸線１ａの方向（Ｚ軸方向）に一定のストロークで直線往復運動を行うと共に、ユニット軸線１ａを中心として回転運動を行うことが可能である。
【００１１】Θ動作アクチュエータ３とＺ動作アクチュエータ４は同軸状態に配列され、それらのハウジング３１、４１が連結シャフト５によって相互に連結固定されている。
【００１２】Θ動作アクチュエータ３は、中心に貫通孔３２が形成されている中空型アクチュエータであり、中空型Θ動作用モータ３３と、このモータ３３の出力軸に連結された中空型減速機３４を備えている。Ｚ動作アクチュエータ４も、中心に貫通孔４２が形成されている中空型アクチュエータであり、中空型Ｚ動作用モータ４３と、このモータ回転を直線往復運動に変換するカム式変換機構４４とを備えている。
【００１３】このカム式変換機構４４は、円筒カム４５と、この円筒カム４５のカム面４５ａ（図２参照）に沿って摺動するカムフォロワ４６とを備え、当該カムフォロワ４６が中空型Ｚ軸動作用モータ４３の出力軸４３ａから半径方向に延びる腕４３ｂの先端部分に取り付けられている。
【００１４】Ｚ−Θ軸２は、円盤状の先端部分２１と、この裏面から同軸状態で延びている軸部分２２とを備えており、この軸部分２２はアクチュエータ貫通孔３２、４２を貫通して延び、その後端部分は円筒カム４５の中心を貫通している。この軸部分２２の後端２２ａは、軸受け２３によって回転自在の状態ではあるが、ユニット軸線１ａの方向には一体となって移動するように、円筒カム４５に連結されている。
【００１５】円筒カム４５は、ボールブッシュ４７を介してユニット軸線１ａの方向に延びるガイドシャフト４８に支持され、当該ガイドシャフト４８はアクチュエータハウジング４１に固定されている。従って、円筒カム４５はＺ軸方向に往復直線運動可能である。
【００１６】一方、Ｚ−Θ軸２の先端部分２１も、中空型減速機３４の出力部材３５に対してＺ軸方向に移動可能な状態で連結されている。すなわち、ボールブッシュ２４を介してユニット軸線１ａの方向に延びるガイドシャフト２５によって支持されており、このガイドシャフト２５が出力部材３５に連結されている。
【００１７】ここで、Ｚ−Θ軸２の先端部分２１と中空型減速機３４の端面３４ａの間には、圧縮状態でリターンスプリング６が装着されている。このリターンスプリング６のばね力によって、円筒カム４５のカム面４５ａがカムフォロワ４６に押し付けられる方向に常に付勢されている。
【００１８】この構成のＺ−Θ独立動作ユニット１において、Θ動作アクチュエータ３を駆動すると、その減速機出力部材３５が回転するので、ここに連結されているＺ−Θ軸２はユニット軸線１ａを中心として回転する。また、Ｚ動作アクチュエータ４を駆動すると、カムフォロワ４６が円筒カム４５のカム面４５ａに沿って摺動する。カム面４５ａは図２に示すような輪郭形状をしているので、カムフォロワ４６の回転位置に応じて、円筒カム４５はユニット軸線１ａの方向に移動する。この円筒カム４５にはユニット軸線１ａの方向には一体となって移動するようにＺ−Θ軸２が連結されているので、Ｚ−Θ軸２がユニット軸線１ａの方向に往復直線運動を行う。
【００１９】ここで、Ｚ−Θ軸２は、ボールブッシュ２４、ガイヅシャフト２５を介してΘ動作アクチュエータ３に連結されており、また、ボールブッシュ４７、ガイドシャフト４８を介してＺ軸動作アクチュエータ４に連結されている。従って、回転運動と往復直線運動を独立して行うことができる。
【００２０】なお、上記の中空型減速機３４としては波動歯車装置を用いることができる。波動歯車装置は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置した可撓性外歯歯車と、この内側に嵌めた楕円形輪郭の波動発生器から構成される。この場合、一般には、波動発生器がモータ出力軸に連結され、剛性内歯歯車がアクチュエータハウジング３１に固定され、可撓性外歯歯車が出力部材３５とされる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＺ−Θ独立動作ユニットは、中空型のアクチュエータを２台使用し、これらの中空部分を貫通させてＺ―Θ軸を配置し、カム変換機構を用いてＺ−Θ軸の往復直線運動を実現している。従って、一般的に使用されているボールスプライン、ボールねじ等の高価な構成部品を備えたＺ−Θ動作ユニットに比べて、廉価で、しかもコンパクトに構成することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００４００５１
【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１日（２０００．３．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０１７０
【弁理士】
【氏名又は名称】横沢 志郎
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５２８（Ｐ２００１−２４１５２８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５５３６３（Ｐ２０００−５５３６３） |
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