位置決め装置およびロボットハンド
【課題】或平面上で台座を移動させる位置決め装置およびこの位置決め装置を備えたロボットハンドであって、位置決め装置が具備する第１方向への駆動部と第２方向への駆動部とが共に基台に対して位置固定可能であるものを提供する。
【解決手段】位置決め装置１０の基台１１に、Ｘ方向を軸方向として支承されたＸネジ軸１２およびスプライン軸１３と、Ｘネジ軸１２を回転駆動するＸ軸駆動部１４と、スプライン軸１３を回転駆動するＹ軸駆動部１５とを設ける。Ｘネジ軸１２上にＹネジ軸２２が支承されたＸ出力台座２０を設け、Ｙネジ軸２２上にＹ出力台座２４を設ける。スプライン軸１３とＹネジ軸２２との間に、Ｘ出力台座２０と一体的に移動し且つスプライン軸１３からＹネジ軸２２へ動力を伝達する動力伝達機構３０を設ける。
【解決手段】位置決め装置１０の基台１１に、Ｘ方向を軸方向として支承されたＸネジ軸１２およびスプライン軸１３と、Ｘネジ軸１２を回転駆動するＸ軸駆動部１４と、スプライン軸１３を回転駆動するＹ軸駆動部１５とを設ける。Ｘネジ軸１２上にＹネジ軸２２が支承されたＸ出力台座２０を設け、Ｙネジ軸２２上にＹ出力台座２４を設ける。スプライン軸１３とＹネジ軸２２との間に、Ｘ出力台座２０と一体的に移動し且つスプライン軸１３からＹネジ軸２２へ動力を伝達する動力伝達機構３０を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台座を或平面上で位置決めする位置決め装置およびこれを備えたロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、台座（ステージまたはテーブルとも呼ばれる）を或Ｘ−Ｙ平面上でＸ方向およびＹ方向へ移動させて位置決めするＸＹ位置決め装置が知られている。このようなＸＹ位置決め装置は、様々な分野の設備に用いられている。例えば、ＸＹ位置決め装置がワークを所定位置へ移動するために用いられる場合、台座にワークを保持するためのピンや爪などの治具を取り付け、この台座を自動でＸ方向およびＹ方向に移動させて、治具を所定位置に位置決めさせる。また，例えば、ＸＹ位置決め装置がロボットハンドの爪を移動するために用いられる場合、台座にロボットの爪を取り付け、この台座を自動でＸ方向およびＹ方向に移動させて、ロボットの爪を所定位置に位置決めさせる。
【０００３】
図３は、従来の一般的なＸＹ位置決め装置１００を示す図である。図３に示すように、ＸＹ位置決め装置１００は、基台１０１に支承されたＸ軸１０２と、Ｘ軸１０２上を移動するＸ出力台座１０３と、Ｘ軸１０２を回転駆動するＸ軸駆動部１０４と、Ｘ出力台座１０３に支承されたＹ軸１０５と、Ｙ軸１０５上を移動するＹ出力台座１０７と、Ｙ軸１０５を回転駆動するＹ軸駆動部１０６を備えている。このＸＹ位置決め装置１００では、Ｘ軸駆動部１０４およびＹ軸駆動部１０６を作動させることにより、Ｙ出力台座１０７上の対象物をＸ−Ｙ平面上で移動させることができる。この従来の位置決め装置を、産業用ロボットのロボットハンドに設けられた爪の駆動機構に適用させた例を、図４に示している。図４に示すロボットハンドの掌部１００Ａには、図３に示す従来のＸＹ位置決め装置が左右対称に設けられ、Ｘ出力台座１０３の一側（図４の上側）端部に第１爪１０８が設けられると共に、Ｙ出力台座１０７上に第２爪１０９が設けられている。このロボットハンドの掌部１００Ａでは、Ｘ軸駆動部１０４によりＸ軸１０２が回転駆動されると左右一対のＸ出力台座１０３，１０３が近接又は離反するようにＸ軸１０２上を移動し、Ｙ軸駆動部１０６によりＹ軸１０５が回転駆動されるとＹ出力台座１０７がＹ軸上を移動することにより第２爪１０９が第１爪１０８に対して近接又は離反するようにＹ方向へ移動する。
【０００４】
ところで、従来、平行に配置されたネジ軸およびスプライン軸と、ネジ軸およびスプライン軸が挿通された出力台座とを備えた出力台座の移動機構が知られている。例えば、特許文献１では、平行に配置された上下一対のネジ（スクリュー）軸および上下一対のスプライン軸と、ネジ軸およびスプライン軸が挿通された基部と、スプライン軸と嵌合している指部とを有するロボットハンドが示されている。このロボットハンドでは、上下いずれか一方のネジ軸が回転駆動されると、軸端に設けられた平歯車を介して他方のネジ軸も回転し、これにより基部および指部は、ネジ軸およびスプライン軸に沿って並進移動する。また、上下いずれか一方のスプライン軸が回転駆動されると、軸端に設けられた平歯車を介して他方のスプライン軸も回転し、これにより指部がスプライン軸を中心として回転移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−２７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のＸＹ位置決め装置１００において、Ｘ軸駆動部１０４は基台１０１に固定されており、Ｙ軸駆動部１０６はＸ出力台座１０３に固定されている。よって、Ｘ出力台座１０３が基台１０１に対してＸ方向に移動するときにＹ軸駆動部１０６に接続されたケーブルが絡まったり、引っ張られたり、捩れたり、他と接触したりしないようにするための、ケーブルの配置対策が必要となる。特に、基台１０１に対するＸ出力台座１０３の移動ストロークが大きいほどケーブルを配置するための装備が煩雑且つ大型化する。
【０００７】
また、上記従来のロボットハンドの掌部１００Ａでも、Ｙ軸駆動部１０６，１０６は基台に対して変位するＸ出力台座１０３，１０３に固定されている。ロボットハンドの掌部１００Ａには、左右一対のＹ軸１０５，１０５に対応して２つのＹ軸駆動部１０６，１０６が設けられていることから、Ｙ軸駆動部１０６，１０６と接続されたケーブルの配線は更に煩雑なものとなる。そこで、ケーブルの配線を簡略化するために、左右一対のＹ軸１０５，１０５に対して１つのＹ軸駆動部１０６を設けることもできるが、左右一対のＹ出力台座１０７，１０７を連動させるためにフレキシブルシャフトやユニバーサルジョイントを利用した複雑な駆動機構が必要となる。
【０００８】
また、上記特許文献１に記載のロボットハンドでは、基部および指部が移動してもネジ軸およびその駆動部とスプライン軸およびその駆動部は相対変位しない。しかし、指部は軸方向への並進自由度とスプライン軸を中心とする回転自由度とを有するのであって、指部はＸ−Ｙ平面上を自由に移動することができない。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、或平面上で台座を移動させる位置決め装置およびこの位置決め装置を備えたロボットハンドであって、位置決め装置が具備する複数の駆動部が基台に対して相対変位しないものを提供する。ひいては、位置決め装置が具備する複数の駆動部に接続されたケーブルの配線を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る位置決め装置は、第１方向を軸方向として基台に支承された第１ネジ軸と、前記第１ネジ軸を回転駆動する第１駆動部と、前記第１ネジ軸に螺嵌された第１ナット部を有し、前記第１ネジ軸の回転に伴って前記第１方向へ移動する第１出力台座と、前記第１方向と直交する第２方向を軸方向として前記第１出力台座に支承された第２ネジ軸と、前記第２ネジ軸に螺嵌された第２ナット部を有し、前記第２ネジ軸の回転に伴って前記第２方向へ移動する第２出力台座と、前記第１方向を軸方向として前記基台に支承された動力伝達軸と、前記動力伝達軸を回転駆動する第２駆動部と、前記第１出力台座と一体的に移動し且つ前記動力伝達軸から前記第２ネジ軸へ動力を伝達する動力伝達機構とを備えたものである。
【００１１】
上記構成の位置決め装置によれば、第１駆動部により第１ネジ軸が回転して第１出力台座が基台に対して移動したり、第２駆動部により動力伝達軸および第２ネジ軸が回転して第２出力台座が基台に対して移動しても、第１駆動部と第２駆動部は基台に対して相対変位しない。よって、第１駆動部と第２駆動部を基台に対して相対位置固定に設けることができる。第１駆動部および第２駆動部が基台に対して相対位置固定されれば、これらの駆動部に接続されたケーブルは第１出力台座および第２出力台座の移動に伴って動くことはないので、ケーブルの配線に関し特別な保護対策や案内対策が不要となる。この結果、位置決め装置の小型化と、信頼性の向上とを実現することができる。
【００１２】
前記位置決め装置において、前記動力伝達軸はスプライン軸であり、前記動力伝達機構は、前記第２ネジ軸に固定された第１歯車と、前記スプライン軸に嵌合されるとともに前記第１出力台座に保持された第２歯車との、２つの噛合する歯車で構成されていることがよい。
【００１３】
前記位置決め装置において、前記動力伝達機構は、ベベルギア機構、ヘリカルギア機構、ウォームギア機構またはクラウンギア機構とすることができる。
【００１４】
前記位置決め装置において、前記第１ネジ軸の前記第１方向略中央を通る前記第２方向の直線を対称軸として線対称に２組の前記第１出力台座、前記第２ネジ軸、前記第２出力台座および前記動力伝達機構を設けることできる。
【００１５】
本発明に係るロボットハンドは、上記いずれかの位置決め装置を備えたものである。
【００１６】
前記ロボットハンドにおいて、前記第１出力台座と前記第２出力台座の各々に爪を備えることができる。
【００１７】
また、前記ロボットハンドにおいて、前記第１駆動部および前記第２駆動部を、前記基台の前記第１ネジ軸の前記第１方向の長さ内に設けることがよい。
【００１８】
さらに、前記ロボットハンドにおいて、前記基台の前記第１方向略中央と、ロボットハンドの先端部とが接続されることがよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１出力台座および第２出力台座が基台に対して移動しても、位置決め装置に具備される複数の駆動部は基台に対して相対変位しない。よって、第１駆動部および第２駆動部を基台に相対位置固定することが可能となる。そして、第１駆動部および第２駆動部が基台に相対位置固定されれば、これらの駆動部に接続されたケーブルの配線が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＸＹ位置決め装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るＸＹ位置決め装置の概略構成図である。
【図３】従来のＸＹ位置決め装置の概略構成図である。
【図４】従来のロボットハンドに取り付けられた爪の駆動機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る位置決め装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る位置決め装置の概略構成図である。図１では紙面左右方向をＸ方向（第１方向）とし、紙面上下方向をＹ方向（第２方向）とし、本実施の形態に係る位置決め装置１０のＸ−Ｙ平面図を示している。但し、理解を容易とするために位置決め装置１０の構成要素の一部を断面で示している。
【００２３】
実施の形態１に係る位置決め装置１０は、Ｘ方向への送りネジ軸であるＸネジ軸１２と、Ｙ方向への送りネジ軸であるＹネジ軸２２と、Ｙネジ軸２２への動力伝達軸であるスプライン軸１３とを備えている。Ｘネジ軸１２とスプライン軸１３は軸方向がＸ方向となるように平行に配置されており、これらの軸１２，１３が独立して回転できるようにそれぞれに駆動部１４，１５を備えている。
【００２４】
Ｘネジ軸１２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸である。Ｘネジ軸１２は、基台１１に設けられた軸受１６，１６に回動可能に支承されている。Ｘネジ軸１２にはＸ軸駆動部１４の出力軸から直接的又は間接的に回転動力が伝達される。つまり、Ｘネジ軸１２はＸ軸駆動部１４に回転駆動される。なお、図１に示す例では、Ｘ軸駆動部１４の出力軸とＸネジ軸１２とが直結されており、Ｘ軸駆動部１４として電動モータが用いられている。
【００２５】
スプライン軸１３は、外周に複数の軸方向のスプライン（溝）が形成された軸である。スプライン軸１３は、基台１１に設けられた軸受１７，１７に回動可能に支承されている。スプライン軸１３にはＹ軸駆動部１５の出力軸から直接的又は間接的に回転動力が伝達される。つまり、スプライン軸１３はＹ軸駆動部１５により回転駆動される。なお、図１に示す例では、Ｙ軸駆動部１５の出力軸とスプライン軸１３とが直結されており、Ｙ軸駆動部１５として電動モータが用いられている。Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、図示しない制御器および電源にケーブルを介して接続されており、制御器の制御を受けて動作する。
【００２６】
位置決め装置１０は、Ｘネジ軸１２によりＸ方向へ送られるＸ出力台座２０を更に備えている。Ｘ出力台座２０は、Ｙ方向に長尺であって、Ｙ方向一側（図２の下側）の端部にナット部２１が設けられている。ナット部２１の内壁には、Ｘネジ軸１２をＸ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｘ出力台座２０のナット部２１にＸネジ軸１２が螺入されており、Ｘネジ軸１２の雄ネジとナット部２１の雌ネジは噛合している。かかる構成により、Ｘネジ軸１２が回転するとＸ出力台座２０はＸネジ軸１２に沿ってＸ方向に並進運動する。
【００２７】
Ｙネジ軸２２は、Ｘ出力台座２０上に、その軸方向がＹ方向となるように配置されている。Ｙネジ軸２２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸であって、Ｘ出力台座２０に設けられた軸受２３，２３に回動可能に支承されている。
【００２８】
位置決め装置１０は、Ｙネジ軸２２によりＹ方向へ送られるＹ出力台座２４を更に備えている。Ｙ出力台座２４にはナット部２５が設けられている。ナット部２５の内壁には、Ｙネジ軸２２をＹ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｙ出力台座２４のナット部２５にＹネジ軸２２が螺入されており、Ｙネジ軸２２の雄ネジとナット部２５の雌ネジは噛合している。
【００２９】
Ｙネジ軸２２の一側（図１では下側）の端部には、第１ベベルギア２８が設けられている。この第１ベベルギア２８と噛合する第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３に外嵌されている。これらの第１ベベルギア２８と第２ベベルギア２９とにより、スプライン軸１３からＹネジ軸２２へ動力を伝達する直角動力伝達機構３０が構成されている。第２ベベルギア２９の内周は、スプライン軸１３の外周のスプラインと咬み合うスプラインナットとなっている。さらに、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に支承された第１ベベルギア２８と噛合するとともに、Ｘ出力台座２０に設けられた支持部に支持されることによって、Ｘ出力台座２０と相対するＸ方向およびＹ方向の移動が規制されている。換言すれば、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に保持されている。かかる構成により、第２ベベルギア２９は、第１ベベルギア２８との噛合が保持されつつ、前述したＸ出力台座２０のＸ方向の並進運動に伴ってＸ方向に並進運動する。また、第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３と一体的に回動することから、スプライン軸１３の回転は第２ベベルギア２９および第１ベベルギア２８から成る直角動力伝達機構３０を介してＹネジ軸２２へ伝達される。Ｙネジ軸２２が回転すると、Ｙ出力台座２４はＹネジ軸２２に沿ってＹ方向に並進運動する。
【００３０】
上記構成の位置決め装置１０によれば、Ｘ出力台座２０およびＹ出力台座２４を基台１１に対してＸ方向へ移動させるとともに、Ｙ出力台座２４を基台１１に対してＹ方向へ移動させることにより、Ｙ出力台座２４をＸ−Ｙ平面上で自在に移動させて位置決めすることができる。このようにＸ出力台座２０およびＹ出力台座２４は基台１１に相対して移動するが、Ｘネジ軸１２およびスプライン軸１３は基台１１に対して相対変位しない。したがって、Ｘ軸駆動部１４およびＹ軸駆動部１５も基台１１に対して相対変位しない。よって、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５とを基台１１に対して相対位置固定に設けることが可能である。そして、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５が基台１１に対して相対位置固定されれば、これらの駆動部１４，１５に接続されたケーブルはＸ出力台座２０およびＹ出力台座２４の移動に伴って動くことはないので、ケーブルの配線に関し特別な保護対策や案内対策が不要となる。この結果、位置決め装置１０の小型化と、信頼性の向上とを実現することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る位置決め装置について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係る位置決め装置１０Ａの概略構成図である。図２では紙面左右方向をＸ方向（第１方向）とし、紙面上下方向をＹ方向（第２方向）とし、本実施の形態に係る位置決め装置１０ＡのＸ−Ｙ平面図を示している。但し、理解を容易とするために位置決め装置１０Ａの構成要素の一部を断面で示している。
【００３２】
本実施の形態に係る位置決め装置１０Ａは、産業用ロボットのロボットハンド４３の先端部に設けられた爪（指ともいう）の移動機構として構成されている。ロボットハンド４３の先端部には、位置決め装置１０Ａの基台１１のＸ方向略中央部が固定されている。位置決め装置１０Ａは、実施の形態１に係る位置決め装置１０においてＸネジ軸１２のＸ方向略中央を通るＹ方向の直線を対称軸Ｌとし、この対称軸Ｌを対称の中心として線対称に２組のＸ出力台座２０，２０、Ｙネジ軸２２，２２、Ｙ出力台座２４，２４および直角動力伝達機構３０，３０が設けられたものである。
【００３３】
位置決め装置１０Ａは、Ｘ方向への送りネジ軸であるＸネジ軸１２と、Ｙ方向への送りネジ軸である左右のＹネジ軸２２，２２と、Ｙネジ軸２２への動力伝達軸であるスプライン軸１３とを備えている。Ｘネジ軸１２とスプライン軸１３は軸方向がＸ方向となるように平行に配置されており、これらの軸１２，１３が独立して回転できるようにそれぞれに駆動部１４，１５を備えている。
【００３４】
Ｘネジ軸１２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸である。Ｘネジ軸１２は、基台１１に設けられた軸受１６，１６に回動可能に支承されている。Ｘネジ軸１２に形成された溝は、対称軸Ｌを介して一側と他側で溝の向きが逆転している。Ｘネジ軸１２の一側（図２の左側）の端部には、入力ギア３３が設けられている。入力ギア３３には、Ｘ軸駆動部１４の出力軸１４ａから、出力軸１４ａに外嵌された出力ギア３１、並びに、出力ギア３１および入力ギア３３と噛合している中間ギア３２を介して、動力が伝達されている。このように、Ｘネジ軸１２にはＸ軸駆動部１４の出力軸１４ａから間接的に回転動力が伝達され、Ｘネジ軸１２はＸ軸駆動部１４に回転駆動される。なお、本実施例に係る位置決め装置１０Ａでは、Ｘ軸駆動部１４として電動モータが用いられている。
【００３５】
スプライン軸１３は、外周に複数の軸方向のスプライン（溝）が形成された軸である。スプライン軸１３は、基台１１に設けられた軸受１７，１７に回動可能に支承されている。スプライン軸１３の一側（図２の右側）の端部には、入力ギア３７が設けられている。入力ギア３７には、Ｙ軸駆動部１５の出力軸１５ａから、出力軸１５ａに外嵌された出力ギア３４、出力ギア３１と噛合している第１中間ギア３５、並びに、第１中間ギア３５および入力ギア３７と噛合している第２中間ギア３６を介して、動力が伝達されている。このように、スプライン軸１３にはＹ軸駆動部１５の出力軸１５ａから間接的に回転動力が伝達され、スプライン軸１３はＹ軸駆動部１５により回転駆動される。なお、本実施例に係る位置決め装置１０Ａでは、Ｙ軸駆動部１５として電動モータが用いられている。Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、図示しない制御器および電源にケーブルを介して接続されており、制御器の制御を受けて動作する。
【００３６】
Ｘネジ軸１２には、Ｘネジ軸１２によりＸ方向へ送られる一対のＸ出力台座２０，２０が設けられている。一対のＸ出力台座２０，２０は、対称軸Ｌを対称の中心として線対称に構成されている。そこで、以下では、一対のＸ出力台座２０，２０のうち片方のＸ出力台座２０について詳細に説明する。Ｘ出力台座２０は、Ｙ方向に長尺であって、Ｙ方向一側（図２の下側）の端部にナット部２１が設けられているとともに、Ｙ方向他側（図２の上側）の端部に第１爪４１が取り付けられている。ナット部２１の内壁には、Ｘネジ軸１２をＸ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｘ出力台座２０のナット部２１にＸネジ軸１２が螺入されており、Ｘネジ軸１２の雄ネジとナット部２１の雌ネジは噛合している。かかる構成により、Ｘネジ軸１２が回転するとＸ出力台座２０はＸネジ軸１２に沿ってＸ方向に並進運動する。
【００３７】
Ｙネジ軸２２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸である。Ｙネジ軸２２は、Ｘ出力台座２０上にその軸方向がＹ方向となるように配置されており、Ｘ出力台座２０に設けられた軸受２３，２３に回動可能に支承されている。Ｙネジ軸２２には、Ｙネジ軸２２によりＹ方向へ送られるＹ出力台座２４が設けられている。Ｙ出力台座２４には、ナット部２５と設けられているとともに、第２爪４２が取り付けられている。ナット部２５の内壁には、Ｙネジ軸２２をＹ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｙ出力台座２４のナット部２５にＹネジ軸２２が螺入されており、Ｙネジ軸２２の雄ネジとナット部２５の雌ネジは噛合している。
【００３８】
Ｙネジ軸２２の一側（図２では下側）の端部には、第１ベベルギア２８が設けられている。この第１ベベルギア２８と噛合する第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３に外嵌されている。これらの第１ベベルギア２８と第２ベベルギア２９とにより、スプライン軸１３からＹネジ軸２２へ動力を伝達する直角動力伝達機構３０が構成されている。第２ベベルギア２９の内周は、スプライン軸１３の外周のスプラインと咬み合うスプラインナットとなっている。さらに、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に保持された第１ベベルギア２８と噛合するとともに、Ｘ出力台座２０に設けられた支持部に支持されることによって、Ｘ出力台座２０と相対的なＸ方向およびＹ方向の移動が規制されている。換言すれば、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に保持されている。かかる構成により、第２ベベルギア２９は、第１ベベルギア２８との噛合が保持されつつ、前述したＸ出力台座２０のＸ方向の並進運動に伴ってＸ方向に並進運動する。また、第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３と一体的に回動することから、スプライン軸１３の回転は第２ベベルギア２９および第１ベベルギア２８から成る直角動力伝達機構３０を介してＹネジ軸２２へ伝達される。Ｙネジ軸２２が回転すると、Ｙ出力台座２４はＹネジ軸２２に沿ってＹ方向に並進運動する。
【００３９】
上記構成の位置決め装置１０Ａにおいて、Ｘ軸駆動部１４によりＸネジ軸１２が回転駆動されると、一対のＸ出力台座２０，２０は同期して互いに近接又は離反するようにＸ方向へ移動する。また、Ｙ軸駆動部１５によりスプライン軸１３が回転駆動されると、その回転動力が直角動力伝達機構３０，３０を介して２本のＹネジ軸２２，２２へ伝達されて、２本のＹネジ軸２２，２２が同期して回転する。このＹネジ軸２２，２２の回転により、一対のＹ出力台座２４，２４に設けられた第２爪４２，４２は、第１爪４１，４１に対して近接または離反するようにＹ方向へ並進運動する。このように、位置決め装置１０Ａによれば、２組のＸ出力台座２０およびＹ出力台座２４を、基台１１に対してＸ方向へ同じだけ移動させることができる。さらに、一対のＹ出力台座２４，２４を基台１１に対してＹ方向へ同じだけ移動させることができる。これにより、２組の第１爪４１および第２爪４２をＸ−Ｙ平面上で自在に移動させることができるとともに、一対の第１爪４１，４１に対して一対の第２爪４２，４２を近接または離反させて物品を把持したり放したりすることができる。
【００４０】
また、上記位置決め装置１０Ａは、前述の通りＸ出力台座２０，２０およびＹ出力台座２４，２４のＸ方向への並進運動の駆動源であるＸ軸駆動部１４と、Ｙ出力台座２４，２４のＹ方向への並進運動の駆動源であるＹ軸駆動部１５との、２つの駆動部を備えている。Ｘ出力台座２０，２０およびＹ出力台座２４，２４が移動しても、Ｘネジ軸１２およびスプライン軸１３は基台１１に対して相対変位しない。したがって、Ｘ軸駆動部１４およびＹ軸駆動部１５も基台１１に対して相対変位しない。よって、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５とを基台１１に対して相対位置固定に設けることが可能である。そして、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５が基台１１に対して相対位置固定されれば、これらの駆動部１４，１５に接続されたケーブルはＸ出力台座２０，２０およびＹ出力台座２４，２４の移動に伴って動くことはないので、ケーブルの配線に関し特別な保護対策や案内対策が不要となる。この結果、位置決め装置１０の小型化と、信頼性の向上とを実現することができる。
【００４１】
また、上記位置決め装置１０ＡのＸ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、基台１１のロボットハンド４３側において、基台１１のＸ方向略中心を介して両側に振り分けて配置されている。これに加え、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、Ｘネジ軸１２のＸ方向長さの範囲内に収まるように配置されている。基台１１をロボットハンド４３の掌に見立てると、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５はロボットハンド４３の掌の上に左右バランス良く配置されていることとなる。かかるＸ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５の配置構成により、位置決め装置１０Ａ全体をコンパクトに構成することが可能である。加えて、各駆動部１４，１５に接続されたケーブルに設ける遊び代を短縮することが可能である。よって、位置決め装置１０Ａは、狭隘な空間で使用されるロボットハンド４３の爪４１，４１，４２，４２の駆動機構として特に好適である。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施の形態１，２について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
例えば、上記実施の形態１，２に係る位置決め装置１０，１０Ａにおいて、直角動力伝達機構３０は第１ベベルギア２８および第２ベベルギア２９で構成されているが、直角動力伝達機構３０はこれに限定されない。直角動力伝達機構３０は、２つの歯車であって、これらの歯車を組み合わせた際の２本の歯車軸の相対位置が交差軸となるもの、または食い違い軸となるものを用いることができる。このような直角動力伝達機構３０は、例えば、ベベルギア機構（かさ歯車同士の組み合わせ）、ヘリカルギア機構（はす歯歯車同士の組み合わせ）、ウォームギア機構（ネジ歯車とはす歯歯車の組み合わせ）、またはクラウンギア機構（冠歯車とかさ歯車または平歯車の組み合わせ）である。
【００４４】
また、例えば、上記実施の形態１，２に係る位置決め装置１０，１０Ａにおいて、Ｘ出力台座２０の基台１１に対する移動機構とＹ出力台座２４のＸ出力台座２０に対する移動機構との双方には、ネジ軸（Ｘネジ軸１２，Ｙネジ軸２２）とナット（ナット部２１，ナット部２５）とからなる、いわゆる、滑りネジ機構が採用されている。但し、上記移動機構のうち少なくとも一方に、ネジ軸（Ｘネジ軸１２，Ｙネジ軸２２）と、ナット（ナット部２１，ナット部２５）と、ネジ軸とナットとの間に介在するボールとからなる、いわゆる、ボールネジ機構が採用されてもよい。
【００４５】
また、例えば、上記実施の形態１，２に係る位置決め装置１０，１０Ａにおいて、Ｙ軸駆動部１５からＹネジ軸２２への動力伝達軸として、外周にＸ方向の溝が形成されたスプライン軸１３が用いられている。但し、上記動力伝達軸はスプライン軸１３に限定されるものではなく、Ｘ出力台座２０の並進運動に干渉されずにＸ出力台座２０の並進運動を案内し、且つ、Ｙネジ軸２２へＹ軸駆動部１５の回転動力を伝達できる軸体であればよい。このような動力伝達軸は、例えば、Ｘ出力台座２０が移動する範囲にわたってＸ方向に長い歯が形成された平歯車を有する軸体である。
【００４６】
また、例えば、上記実施の形態において、ＸＹ位置決め装置１０，１０ＡのＹ出力台座はＸ方向およびＹ方向へ移動可能である。但し、実施の形態１，２に係るＸＹ位置決め装置１０，１０ＡにＺ方向への移動機構や回転移動機構を組み合わせて、Ｙ出力台座をＸ，Ｙ方向以外の方向にも移動できるように構成してもよい。このような、ＸＹ位置決め装置を含む位置決め装置も本発明に含まれ得る。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る位置決め装置は、基台に対して台座を或平面上で移動させる機構に広く適用することができる。その一例として、本発明を、ロボットハンドに設けられた複数の爪又は指を動かすための機構に適用させることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０Ａ 位置決め装置
１１ 基台
１２ Ｘネジ軸（第１ネジ軸）
１３ スプライン軸（動力伝達軸）
１４ Ｘ軸駆動部（第１駆動部）
１５ Ｙ軸駆動部（第２駆動部）
２０ Ｘ出力台座（第１出力台座）
２１ ナット部（第１ナット部）
２２ Ｙネジ軸（第２ネジ軸）
２４ Ｙ出力台座（第２出力台座）
２５ ナット部（第２ナット部）
３０ 直角動力伝達機構
２８ 第１ベベルギア
２９ 第２ベベルギア
４１，４２ 爪
４３ ロボットハンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台座を或平面上で位置決めする位置決め装置およびこれを備えたロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、台座（ステージまたはテーブルとも呼ばれる）を或Ｘ−Ｙ平面上でＸ方向およびＹ方向へ移動させて位置決めするＸＹ位置決め装置が知られている。このようなＸＹ位置決め装置は、様々な分野の設備に用いられている。例えば、ＸＹ位置決め装置がワークを所定位置へ移動するために用いられる場合、台座にワークを保持するためのピンや爪などの治具を取り付け、この台座を自動でＸ方向およびＹ方向に移動させて、治具を所定位置に位置決めさせる。また，例えば、ＸＹ位置決め装置がロボットハンドの爪を移動するために用いられる場合、台座にロボットの爪を取り付け、この台座を自動でＸ方向およびＹ方向に移動させて、ロボットの爪を所定位置に位置決めさせる。
【０００３】
図３は、従来の一般的なＸＹ位置決め装置１００を示す図である。図３に示すように、ＸＹ位置決め装置１００は、基台１０１に支承されたＸ軸１０２と、Ｘ軸１０２上を移動するＸ出力台座１０３と、Ｘ軸１０２を回転駆動するＸ軸駆動部１０４と、Ｘ出力台座１０３に支承されたＹ軸１０５と、Ｙ軸１０５上を移動するＹ出力台座１０７と、Ｙ軸１０５を回転駆動するＹ軸駆動部１０６を備えている。このＸＹ位置決め装置１００では、Ｘ軸駆動部１０４およびＹ軸駆動部１０６を作動させることにより、Ｙ出力台座１０７上の対象物をＸ−Ｙ平面上で移動させることができる。この従来の位置決め装置を、産業用ロボットのロボットハンドに設けられた爪の駆動機構に適用させた例を、図４に示している。図４に示すロボットハンドの掌部１００Ａには、図３に示す従来のＸＹ位置決め装置が左右対称に設けられ、Ｘ出力台座１０３の一側（図４の上側）端部に第１爪１０８が設けられると共に、Ｙ出力台座１０７上に第２爪１０９が設けられている。このロボットハンドの掌部１００Ａでは、Ｘ軸駆動部１０４によりＸ軸１０２が回転駆動されると左右一対のＸ出力台座１０３，１０３が近接又は離反するようにＸ軸１０２上を移動し、Ｙ軸駆動部１０６によりＹ軸１０５が回転駆動されるとＹ出力台座１０７がＹ軸上を移動することにより第２爪１０９が第１爪１０８に対して近接又は離反するようにＹ方向へ移動する。
【０００４】
ところで、従来、平行に配置されたネジ軸およびスプライン軸と、ネジ軸およびスプライン軸が挿通された出力台座とを備えた出力台座の移動機構が知られている。例えば、特許文献１では、平行に配置された上下一対のネジ（スクリュー）軸および上下一対のスプライン軸と、ネジ軸およびスプライン軸が挿通された基部と、スプライン軸と嵌合している指部とを有するロボットハンドが示されている。このロボットハンドでは、上下いずれか一方のネジ軸が回転駆動されると、軸端に設けられた平歯車を介して他方のネジ軸も回転し、これにより基部および指部は、ネジ軸およびスプライン軸に沿って並進移動する。また、上下いずれか一方のスプライン軸が回転駆動されると、軸端に設けられた平歯車を介して他方のスプライン軸も回転し、これにより指部がスプライン軸を中心として回転移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−２７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のＸＹ位置決め装置１００において、Ｘ軸駆動部１０４は基台１０１に固定されており、Ｙ軸駆動部１０６はＸ出力台座１０３に固定されている。よって、Ｘ出力台座１０３が基台１０１に対してＸ方向に移動するときにＹ軸駆動部１０６に接続されたケーブルが絡まったり、引っ張られたり、捩れたり、他と接触したりしないようにするための、ケーブルの配置対策が必要となる。特に、基台１０１に対するＸ出力台座１０３の移動ストロークが大きいほどケーブルを配置するための装備が煩雑且つ大型化する。
【０００７】
また、上記従来のロボットハンドの掌部１００Ａでも、Ｙ軸駆動部１０６，１０６は基台に対して変位するＸ出力台座１０３，１０３に固定されている。ロボットハンドの掌部１００Ａには、左右一対のＹ軸１０５，１０５に対応して２つのＹ軸駆動部１０６，１０６が設けられていることから、Ｙ軸駆動部１０６，１０６と接続されたケーブルの配線は更に煩雑なものとなる。そこで、ケーブルの配線を簡略化するために、左右一対のＹ軸１０５，１０５に対して１つのＹ軸駆動部１０６を設けることもできるが、左右一対のＹ出力台座１０７，１０７を連動させるためにフレキシブルシャフトやユニバーサルジョイントを利用した複雑な駆動機構が必要となる。
【０００８】
また、上記特許文献１に記載のロボットハンドでは、基部および指部が移動してもネジ軸およびその駆動部とスプライン軸およびその駆動部は相対変位しない。しかし、指部は軸方向への並進自由度とスプライン軸を中心とする回転自由度とを有するのであって、指部はＸ−Ｙ平面上を自由に移動することができない。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、或平面上で台座を移動させる位置決め装置およびこの位置決め装置を備えたロボットハンドであって、位置決め装置が具備する複数の駆動部が基台に対して相対変位しないものを提供する。ひいては、位置決め装置が具備する複数の駆動部に接続されたケーブルの配線を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る位置決め装置は、第１方向を軸方向として基台に支承された第１ネジ軸と、前記第１ネジ軸を回転駆動する第１駆動部と、前記第１ネジ軸に螺嵌された第１ナット部を有し、前記第１ネジ軸の回転に伴って前記第１方向へ移動する第１出力台座と、前記第１方向と直交する第２方向を軸方向として前記第１出力台座に支承された第２ネジ軸と、前記第２ネジ軸に螺嵌された第２ナット部を有し、前記第２ネジ軸の回転に伴って前記第２方向へ移動する第２出力台座と、前記第１方向を軸方向として前記基台に支承された動力伝達軸と、前記動力伝達軸を回転駆動する第２駆動部と、前記第１出力台座と一体的に移動し且つ前記動力伝達軸から前記第２ネジ軸へ動力を伝達する動力伝達機構とを備えたものである。
【００１１】
上記構成の位置決め装置によれば、第１駆動部により第１ネジ軸が回転して第１出力台座が基台に対して移動したり、第２駆動部により動力伝達軸および第２ネジ軸が回転して第２出力台座が基台に対して移動しても、第１駆動部と第２駆動部は基台に対して相対変位しない。よって、第１駆動部と第２駆動部を基台に対して相対位置固定に設けることができる。第１駆動部および第２駆動部が基台に対して相対位置固定されれば、これらの駆動部に接続されたケーブルは第１出力台座および第２出力台座の移動に伴って動くことはないので、ケーブルの配線に関し特別な保護対策や案内対策が不要となる。この結果、位置決め装置の小型化と、信頼性の向上とを実現することができる。
【００１２】
前記位置決め装置において、前記動力伝達軸はスプライン軸であり、前記動力伝達機構は、前記第２ネジ軸に固定された第１歯車と、前記スプライン軸に嵌合されるとともに前記第１出力台座に保持された第２歯車との、２つの噛合する歯車で構成されていることがよい。
【００１３】
前記位置決め装置において、前記動力伝達機構は、ベベルギア機構、ヘリカルギア機構、ウォームギア機構またはクラウンギア機構とすることができる。
【００１４】
前記位置決め装置において、前記第１ネジ軸の前記第１方向略中央を通る前記第２方向の直線を対称軸として線対称に２組の前記第１出力台座、前記第２ネジ軸、前記第２出力台座および前記動力伝達機構を設けることできる。
【００１５】
本発明に係るロボットハンドは、上記いずれかの位置決め装置を備えたものである。
【００１６】
前記ロボットハンドにおいて、前記第１出力台座と前記第２出力台座の各々に爪を備えることができる。
【００１７】
また、前記ロボットハンドにおいて、前記第１駆動部および前記第２駆動部を、前記基台の前記第１ネジ軸の前記第１方向の長さ内に設けることがよい。
【００１８】
さらに、前記ロボットハンドにおいて、前記基台の前記第１方向略中央と、ロボットハンドの先端部とが接続されることがよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１出力台座および第２出力台座が基台に対して移動しても、位置決め装置に具備される複数の駆動部は基台に対して相対変位しない。よって、第１駆動部および第２駆動部を基台に相対位置固定することが可能となる。そして、第１駆動部および第２駆動部が基台に相対位置固定されれば、これらの駆動部に接続されたケーブルの配線が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＸＹ位置決め装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るＸＹ位置決め装置の概略構成図である。
【図３】従来のＸＹ位置決め装置の概略構成図である。
【図４】従来のロボットハンドに取り付けられた爪の駆動機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る位置決め装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る位置決め装置の概略構成図である。図１では紙面左右方向をＸ方向（第１方向）とし、紙面上下方向をＹ方向（第２方向）とし、本実施の形態に係る位置決め装置１０のＸ−Ｙ平面図を示している。但し、理解を容易とするために位置決め装置１０の構成要素の一部を断面で示している。
【００２３】
実施の形態１に係る位置決め装置１０は、Ｘ方向への送りネジ軸であるＸネジ軸１２と、Ｙ方向への送りネジ軸であるＹネジ軸２２と、Ｙネジ軸２２への動力伝達軸であるスプライン軸１３とを備えている。Ｘネジ軸１２とスプライン軸１３は軸方向がＸ方向となるように平行に配置されており、これらの軸１２，１３が独立して回転できるようにそれぞれに駆動部１４，１５を備えている。
【００２４】
Ｘネジ軸１２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸である。Ｘネジ軸１２は、基台１１に設けられた軸受１６，１６に回動可能に支承されている。Ｘネジ軸１２にはＸ軸駆動部１４の出力軸から直接的又は間接的に回転動力が伝達される。つまり、Ｘネジ軸１２はＸ軸駆動部１４に回転駆動される。なお、図１に示す例では、Ｘ軸駆動部１４の出力軸とＸネジ軸１２とが直結されており、Ｘ軸駆動部１４として電動モータが用いられている。
【００２５】
スプライン軸１３は、外周に複数の軸方向のスプライン（溝）が形成された軸である。スプライン軸１３は、基台１１に設けられた軸受１７，１７に回動可能に支承されている。スプライン軸１３にはＹ軸駆動部１５の出力軸から直接的又は間接的に回転動力が伝達される。つまり、スプライン軸１３はＹ軸駆動部１５により回転駆動される。なお、図１に示す例では、Ｙ軸駆動部１５の出力軸とスプライン軸１３とが直結されており、Ｙ軸駆動部１５として電動モータが用いられている。Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、図示しない制御器および電源にケーブルを介して接続されており、制御器の制御を受けて動作する。
【００２６】
位置決め装置１０は、Ｘネジ軸１２によりＸ方向へ送られるＸ出力台座２０を更に備えている。Ｘ出力台座２０は、Ｙ方向に長尺であって、Ｙ方向一側（図２の下側）の端部にナット部２１が設けられている。ナット部２１の内壁には、Ｘネジ軸１２をＸ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｘ出力台座２０のナット部２１にＸネジ軸１２が螺入されており、Ｘネジ軸１２の雄ネジとナット部２１の雌ネジは噛合している。かかる構成により、Ｘネジ軸１２が回転するとＸ出力台座２０はＸネジ軸１２に沿ってＸ方向に並進運動する。
【００２７】
Ｙネジ軸２２は、Ｘ出力台座２０上に、その軸方向がＹ方向となるように配置されている。Ｙネジ軸２２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸であって、Ｘ出力台座２０に設けられた軸受２３，２３に回動可能に支承されている。
【００２８】
位置決め装置１０は、Ｙネジ軸２２によりＹ方向へ送られるＹ出力台座２４を更に備えている。Ｙ出力台座２４にはナット部２５が設けられている。ナット部２５の内壁には、Ｙネジ軸２２をＹ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｙ出力台座２４のナット部２５にＹネジ軸２２が螺入されており、Ｙネジ軸２２の雄ネジとナット部２５の雌ネジは噛合している。
【００２９】
Ｙネジ軸２２の一側（図１では下側）の端部には、第１ベベルギア２８が設けられている。この第１ベベルギア２８と噛合する第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３に外嵌されている。これらの第１ベベルギア２８と第２ベベルギア２９とにより、スプライン軸１３からＹネジ軸２２へ動力を伝達する直角動力伝達機構３０が構成されている。第２ベベルギア２９の内周は、スプライン軸１３の外周のスプラインと咬み合うスプラインナットとなっている。さらに、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に支承された第１ベベルギア２８と噛合するとともに、Ｘ出力台座２０に設けられた支持部に支持されることによって、Ｘ出力台座２０と相対するＸ方向およびＹ方向の移動が規制されている。換言すれば、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に保持されている。かかる構成により、第２ベベルギア２９は、第１ベベルギア２８との噛合が保持されつつ、前述したＸ出力台座２０のＸ方向の並進運動に伴ってＸ方向に並進運動する。また、第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３と一体的に回動することから、スプライン軸１３の回転は第２ベベルギア２９および第１ベベルギア２８から成る直角動力伝達機構３０を介してＹネジ軸２２へ伝達される。Ｙネジ軸２２が回転すると、Ｙ出力台座２４はＹネジ軸２２に沿ってＹ方向に並進運動する。
【００３０】
上記構成の位置決め装置１０によれば、Ｘ出力台座２０およびＹ出力台座２４を基台１１に対してＸ方向へ移動させるとともに、Ｙ出力台座２４を基台１１に対してＹ方向へ移動させることにより、Ｙ出力台座２４をＸ−Ｙ平面上で自在に移動させて位置決めすることができる。このようにＸ出力台座２０およびＹ出力台座２４は基台１１に相対して移動するが、Ｘネジ軸１２およびスプライン軸１３は基台１１に対して相対変位しない。したがって、Ｘ軸駆動部１４およびＹ軸駆動部１５も基台１１に対して相対変位しない。よって、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５とを基台１１に対して相対位置固定に設けることが可能である。そして、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５が基台１１に対して相対位置固定されれば、これらの駆動部１４，１５に接続されたケーブルはＸ出力台座２０およびＹ出力台座２４の移動に伴って動くことはないので、ケーブルの配線に関し特別な保護対策や案内対策が不要となる。この結果、位置決め装置１０の小型化と、信頼性の向上とを実現することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る位置決め装置について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係る位置決め装置１０Ａの概略構成図である。図２では紙面左右方向をＸ方向（第１方向）とし、紙面上下方向をＹ方向（第２方向）とし、本実施の形態に係る位置決め装置１０ＡのＸ−Ｙ平面図を示している。但し、理解を容易とするために位置決め装置１０Ａの構成要素の一部を断面で示している。
【００３２】
本実施の形態に係る位置決め装置１０Ａは、産業用ロボットのロボットハンド４３の先端部に設けられた爪（指ともいう）の移動機構として構成されている。ロボットハンド４３の先端部には、位置決め装置１０Ａの基台１１のＸ方向略中央部が固定されている。位置決め装置１０Ａは、実施の形態１に係る位置決め装置１０においてＸネジ軸１２のＸ方向略中央を通るＹ方向の直線を対称軸Ｌとし、この対称軸Ｌを対称の中心として線対称に２組のＸ出力台座２０，２０、Ｙネジ軸２２，２２、Ｙ出力台座２４，２４および直角動力伝達機構３０，３０が設けられたものである。
【００３３】
位置決め装置１０Ａは、Ｘ方向への送りネジ軸であるＸネジ軸１２と、Ｙ方向への送りネジ軸である左右のＹネジ軸２２，２２と、Ｙネジ軸２２への動力伝達軸であるスプライン軸１３とを備えている。Ｘネジ軸１２とスプライン軸１３は軸方向がＸ方向となるように平行に配置されており、これらの軸１２，１３が独立して回転できるようにそれぞれに駆動部１４，１５を備えている。
【００３４】
Ｘネジ軸１２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸である。Ｘネジ軸１２は、基台１１に設けられた軸受１６，１６に回動可能に支承されている。Ｘネジ軸１２に形成された溝は、対称軸Ｌを介して一側と他側で溝の向きが逆転している。Ｘネジ軸１２の一側（図２の左側）の端部には、入力ギア３３が設けられている。入力ギア３３には、Ｘ軸駆動部１４の出力軸１４ａから、出力軸１４ａに外嵌された出力ギア３１、並びに、出力ギア３１および入力ギア３３と噛合している中間ギア３２を介して、動力が伝達されている。このように、Ｘネジ軸１２にはＸ軸駆動部１４の出力軸１４ａから間接的に回転動力が伝達され、Ｘネジ軸１２はＸ軸駆動部１４に回転駆動される。なお、本実施例に係る位置決め装置１０Ａでは、Ｘ軸駆動部１４として電動モータが用いられている。
【００３５】
スプライン軸１３は、外周に複数の軸方向のスプライン（溝）が形成された軸である。スプライン軸１３は、基台１１に設けられた軸受１７，１７に回動可能に支承されている。スプライン軸１３の一側（図２の右側）の端部には、入力ギア３７が設けられている。入力ギア３７には、Ｙ軸駆動部１５の出力軸１５ａから、出力軸１５ａに外嵌された出力ギア３４、出力ギア３１と噛合している第１中間ギア３５、並びに、第１中間ギア３５および入力ギア３７と噛合している第２中間ギア３６を介して、動力が伝達されている。このように、スプライン軸１３にはＹ軸駆動部１５の出力軸１５ａから間接的に回転動力が伝達され、スプライン軸１３はＹ軸駆動部１５により回転駆動される。なお、本実施例に係る位置決め装置１０Ａでは、Ｙ軸駆動部１５として電動モータが用いられている。Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、図示しない制御器および電源にケーブルを介して接続されており、制御器の制御を受けて動作する。
【００３６】
Ｘネジ軸１２には、Ｘネジ軸１２によりＸ方向へ送られる一対のＸ出力台座２０，２０が設けられている。一対のＸ出力台座２０，２０は、対称軸Ｌを対称の中心として線対称に構成されている。そこで、以下では、一対のＸ出力台座２０，２０のうち片方のＸ出力台座２０について詳細に説明する。Ｘ出力台座２０は、Ｙ方向に長尺であって、Ｙ方向一側（図２の下側）の端部にナット部２１が設けられているとともに、Ｙ方向他側（図２の上側）の端部に第１爪４１が取り付けられている。ナット部２１の内壁には、Ｘネジ軸１２をＸ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｘ出力台座２０のナット部２１にＸネジ軸１２が螺入されており、Ｘネジ軸１２の雄ネジとナット部２１の雌ネジは噛合している。かかる構成により、Ｘネジ軸１２が回転するとＸ出力台座２０はＸネジ軸１２に沿ってＸ方向に並進運動する。
【００３７】
Ｙネジ軸２２は、外周面に螺旋状の溝（すなわち、雄ネジ）が形成された軸である。Ｙネジ軸２２は、Ｘ出力台座２０上にその軸方向がＹ方向となるように配置されており、Ｘ出力台座２０に設けられた軸受２３，２３に回動可能に支承されている。Ｙネジ軸２２には、Ｙネジ軸２２によりＹ方向へ送られるＹ出力台座２４が設けられている。Ｙ出力台座２４には、ナット部２５と設けられているとともに、第２爪４２が取り付けられている。ナット部２５の内壁には、Ｙネジ軸２２をＹ方向へ螺入可能な螺旋状の溝（すなわち、雌ネジ）が形成されている。Ｙ出力台座２４のナット部２５にＹネジ軸２２が螺入されており、Ｙネジ軸２２の雄ネジとナット部２５の雌ネジは噛合している。
【００３８】
Ｙネジ軸２２の一側（図２では下側）の端部には、第１ベベルギア２８が設けられている。この第１ベベルギア２８と噛合する第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３に外嵌されている。これらの第１ベベルギア２８と第２ベベルギア２９とにより、スプライン軸１３からＹネジ軸２２へ動力を伝達する直角動力伝達機構３０が構成されている。第２ベベルギア２９の内周は、スプライン軸１３の外周のスプラインと咬み合うスプラインナットとなっている。さらに、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に保持された第１ベベルギア２８と噛合するとともに、Ｘ出力台座２０に設けられた支持部に支持されることによって、Ｘ出力台座２０と相対的なＸ方向およびＹ方向の移動が規制されている。換言すれば、第２ベベルギア２９は、Ｘ出力台座２０に保持されている。かかる構成により、第２ベベルギア２９は、第１ベベルギア２８との噛合が保持されつつ、前述したＸ出力台座２０のＸ方向の並進運動に伴ってＸ方向に並進運動する。また、第２ベベルギア２９は、スプライン軸１３と一体的に回動することから、スプライン軸１３の回転は第２ベベルギア２９および第１ベベルギア２８から成る直角動力伝達機構３０を介してＹネジ軸２２へ伝達される。Ｙネジ軸２２が回転すると、Ｙ出力台座２４はＹネジ軸２２に沿ってＹ方向に並進運動する。
【００３９】
上記構成の位置決め装置１０Ａにおいて、Ｘ軸駆動部１４によりＸネジ軸１２が回転駆動されると、一対のＸ出力台座２０，２０は同期して互いに近接又は離反するようにＸ方向へ移動する。また、Ｙ軸駆動部１５によりスプライン軸１３が回転駆動されると、その回転動力が直角動力伝達機構３０，３０を介して２本のＹネジ軸２２，２２へ伝達されて、２本のＹネジ軸２２，２２が同期して回転する。このＹネジ軸２２，２２の回転により、一対のＹ出力台座２４，２４に設けられた第２爪４２，４２は、第１爪４１，４１に対して近接または離反するようにＹ方向へ並進運動する。このように、位置決め装置１０Ａによれば、２組のＸ出力台座２０およびＹ出力台座２４を、基台１１に対してＸ方向へ同じだけ移動させることができる。さらに、一対のＹ出力台座２４，２４を基台１１に対してＹ方向へ同じだけ移動させることができる。これにより、２組の第１爪４１および第２爪４２をＸ−Ｙ平面上で自在に移動させることができるとともに、一対の第１爪４１，４１に対して一対の第２爪４２，４２を近接または離反させて物品を把持したり放したりすることができる。
【００４０】
また、上記位置決め装置１０Ａは、前述の通りＸ出力台座２０，２０およびＹ出力台座２４，２４のＸ方向への並進運動の駆動源であるＸ軸駆動部１４と、Ｙ出力台座２４，２４のＹ方向への並進運動の駆動源であるＹ軸駆動部１５との、２つの駆動部を備えている。Ｘ出力台座２０，２０およびＹ出力台座２４，２４が移動しても、Ｘネジ軸１２およびスプライン軸１３は基台１１に対して相対変位しない。したがって、Ｘ軸駆動部１４およびＹ軸駆動部１５も基台１１に対して相対変位しない。よって、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５とを基台１１に対して相対位置固定に設けることが可能である。そして、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５が基台１１に対して相対位置固定されれば、これらの駆動部１４，１５に接続されたケーブルはＸ出力台座２０，２０およびＹ出力台座２４，２４の移動に伴って動くことはないので、ケーブルの配線に関し特別な保護対策や案内対策が不要となる。この結果、位置決め装置１０の小型化と、信頼性の向上とを実現することができる。
【００４１】
また、上記位置決め装置１０ＡのＸ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、基台１１のロボットハンド４３側において、基台１１のＸ方向略中心を介して両側に振り分けて配置されている。これに加え、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５は、Ｘネジ軸１２のＸ方向長さの範囲内に収まるように配置されている。基台１１をロボットハンド４３の掌に見立てると、Ｘ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５はロボットハンド４３の掌の上に左右バランス良く配置されていることとなる。かかるＸ軸駆動部１４とＹ軸駆動部１５の配置構成により、位置決め装置１０Ａ全体をコンパクトに構成することが可能である。加えて、各駆動部１４，１５に接続されたケーブルに設ける遊び代を短縮することが可能である。よって、位置決め装置１０Ａは、狭隘な空間で使用されるロボットハンド４３の爪４１，４１，４２，４２の駆動機構として特に好適である。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施の形態１，２について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
例えば、上記実施の形態１，２に係る位置決め装置１０，１０Ａにおいて、直角動力伝達機構３０は第１ベベルギア２８および第２ベベルギア２９で構成されているが、直角動力伝達機構３０はこれに限定されない。直角動力伝達機構３０は、２つの歯車であって、これらの歯車を組み合わせた際の２本の歯車軸の相対位置が交差軸となるもの、または食い違い軸となるものを用いることができる。このような直角動力伝達機構３０は、例えば、ベベルギア機構（かさ歯車同士の組み合わせ）、ヘリカルギア機構（はす歯歯車同士の組み合わせ）、ウォームギア機構（ネジ歯車とはす歯歯車の組み合わせ）、またはクラウンギア機構（冠歯車とかさ歯車または平歯車の組み合わせ）である。
【００４４】
また、例えば、上記実施の形態１，２に係る位置決め装置１０，１０Ａにおいて、Ｘ出力台座２０の基台１１に対する移動機構とＹ出力台座２４のＸ出力台座２０に対する移動機構との双方には、ネジ軸（Ｘネジ軸１２，Ｙネジ軸２２）とナット（ナット部２１，ナット部２５）とからなる、いわゆる、滑りネジ機構が採用されている。但し、上記移動機構のうち少なくとも一方に、ネジ軸（Ｘネジ軸１２，Ｙネジ軸２２）と、ナット（ナット部２１，ナット部２５）と、ネジ軸とナットとの間に介在するボールとからなる、いわゆる、ボールネジ機構が採用されてもよい。
【００４５】
また、例えば、上記実施の形態１，２に係る位置決め装置１０，１０Ａにおいて、Ｙ軸駆動部１５からＹネジ軸２２への動力伝達軸として、外周にＸ方向の溝が形成されたスプライン軸１３が用いられている。但し、上記動力伝達軸はスプライン軸１３に限定されるものではなく、Ｘ出力台座２０の並進運動に干渉されずにＸ出力台座２０の並進運動を案内し、且つ、Ｙネジ軸２２へＹ軸駆動部１５の回転動力を伝達できる軸体であればよい。このような動力伝達軸は、例えば、Ｘ出力台座２０が移動する範囲にわたってＸ方向に長い歯が形成された平歯車を有する軸体である。
【００４６】
また、例えば、上記実施の形態において、ＸＹ位置決め装置１０，１０ＡのＹ出力台座はＸ方向およびＹ方向へ移動可能である。但し、実施の形態１，２に係るＸＹ位置決め装置１０，１０ＡにＺ方向への移動機構や回転移動機構を組み合わせて、Ｙ出力台座をＸ，Ｙ方向以外の方向にも移動できるように構成してもよい。このような、ＸＹ位置決め装置を含む位置決め装置も本発明に含まれ得る。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る位置決め装置は、基台に対して台座を或平面上で移動させる機構に広く適用することができる。その一例として、本発明を、ロボットハンドに設けられた複数の爪又は指を動かすための機構に適用させることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０Ａ 位置決め装置
１１ 基台
１２ Ｘネジ軸（第１ネジ軸）
１３ スプライン軸（動力伝達軸）
１４ Ｘ軸駆動部（第１駆動部）
１５ Ｙ軸駆動部（第２駆動部）
２０ Ｘ出力台座（第１出力台座）
２１ ナット部（第１ナット部）
２２ Ｙネジ軸（第２ネジ軸）
２４ Ｙ出力台座（第２出力台座）
２５ ナット部（第２ナット部）
３０ 直角動力伝達機構
２８ 第１ベベルギア
２９ 第２ベベルギア
４１，４２ 爪
４３ ロボットハンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向を軸方向として基台に支承された第１ネジ軸と、
前記第１ネジ軸を回転駆動する第１駆動部と、
前記第１ネジ軸に螺嵌された第１ナット部を有し、前記第１ネジ軸の回転に伴って前記第１方向へ移動する第１出力台座と、
前記第１方向と直交する第２方向を軸方向として前記第１出力台座に支承された第２ネジ軸と、
前記第２ネジ軸に螺嵌された第２ナット部を有し、前記第２ネジ軸の回転に伴って前記第２方向へ移動する第２出力台座と、
前記第１方向を軸方向として前記基台に支承された動力伝達軸と、
前記動力伝達軸を回転駆動する第２駆動部と、
前記第１出力台座と一体的に移動し且つ前記動力伝達軸から前記第２ネジ軸へ動力を伝達する動力伝達機構とを備えた、位置決め装置。
【請求項２】
前記動力伝達軸はスプライン軸であり、
前記動力伝達機構は、前記第２ネジ軸に固定された第１歯車と、前記スプライン軸に嵌合されるとともに前記第１出力台座に保持された第２歯車との、２つの噛合する歯車で構成されている、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記動力伝達機構は、ベベルギア機構、ヘリカルギア機構、ウォームギア機構またはクラウンギア機構である、請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記第１ネジ軸の前記第１方向略中央を通る前記第２方向の直線を対称軸として線対称に２組の前記第１出力台座、前記第２ネジ軸、前記第２出力台座および前記動力伝達機構を設けた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置決め装置を備えた、ロボットハンド。
【請求項６】
前記第１出力台座と前記第２出力台座の各々に爪を備えた、請求項５に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記第１駆動部および前記第２駆動部を、前記基台の前記第１ネジ軸の前記第１方向の長さ内に設けた、請求項５又は請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記基台の前記第１方向略中央と、ロボットハンドの先端部とが接続された、請求項５〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１】
第１方向を軸方向として基台に支承された第１ネジ軸と、
前記第１ネジ軸を回転駆動する第１駆動部と、
前記第１ネジ軸に螺嵌された第１ナット部を有し、前記第１ネジ軸の回転に伴って前記第１方向へ移動する第１出力台座と、
前記第１方向と直交する第２方向を軸方向として前記第１出力台座に支承された第２ネジ軸と、
前記第２ネジ軸に螺嵌された第２ナット部を有し、前記第２ネジ軸の回転に伴って前記第２方向へ移動する第２出力台座と、
前記第１方向を軸方向として前記基台に支承された動力伝達軸と、
前記動力伝達軸を回転駆動する第２駆動部と、
前記第１出力台座と一体的に移動し且つ前記動力伝達軸から前記第２ネジ軸へ動力を伝達する動力伝達機構とを備えた、位置決め装置。
【請求項２】
前記動力伝達軸はスプライン軸であり、
前記動力伝達機構は、前記第２ネジ軸に固定された第１歯車と、前記スプライン軸に嵌合されるとともに前記第１出力台座に保持された第２歯車との、２つの噛合する歯車で構成されている、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記動力伝達機構は、ベベルギア機構、ヘリカルギア機構、ウォームギア機構またはクラウンギア機構である、請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記第１ネジ軸の前記第１方向略中央を通る前記第２方向の直線を対称軸として線対称に２組の前記第１出力台座、前記第２ネジ軸、前記第２出力台座および前記動力伝達機構を設けた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置決め装置を備えた、ロボットハンド。
【請求項６】
前記第１出力台座と前記第２出力台座の各々に爪を備えた、請求項５に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記第１駆動部および前記第２駆動部を、前記基台の前記第１ネジ軸の前記第１方向の長さ内に設けた、請求項５又は請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記基台の前記第１方向略中央と、ロボットハンドの先端部とが接続された、請求項５〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１３９７７５（Ｐ２０１２−１３９７７５Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４００１（Ｐ２０１０−２９４００１）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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