JP2002066965A - 卓上型ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 卓上型ロボットによる作業の自由度を高め、
剛性を向上することにある。 【解決手段】 作業テーブル１０の両側にはそれぞれ支
持レール１４，１５が設けられ、それぞれの支持レール
１４，１５には取付溝１６，１７が形成されている。支
持レール１４，１５には、着脱台座２０を介して支柱２
２，２３が取り付けられており、支柱２２，２３には、
Ｘ方向ブロック３１ａが往復動自在に装着されたＸ方向
レール３１が取り付けられ、作業テーブル１０には、Ｙ
方向ブロック３２ａが往復動自在に装着されたＹ方向レ
ール３２が取り付けられ、Ｘ方向ブロックには、Ｚ方向
ブロック３３ａが往復動自在に装着されたＺ方向レール
３３が取り付けられている。Ｚ方向ブロック３３ａに取
り付けられた作業工具によりワークに対して所定の作業
が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はねじ締め作業やハン
ダ付け作業などの種々の作業を行う卓上型ロボットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】小型の電子部品を製造する際には、電子
部品をワークつまり被加工物としてこれに対してねじ締
め作業、ハンダ付け作業、接着剤やオイルなどの塗布作
業および切断作業などの種々の作業が行われている。こ
のような作業を行うために、たとえば、特開平2-100837
号公報に開示されるような卓上型ロボットが開発されて
いる。

【０００３】従来の卓上型ロボットは、ワークが配置さ
れる作業テーブルと、支柱と水平梁材とからなる門形の
フレームとを有し、ワークに対して所定の作業を行う作
業工具のアタッチメントを水平梁材に装着された工具保
持部に取り付けるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような卓上型ロボ
ットにあっては、種々の部品の生産ラインにおけるレイ
アウトの変更などがあると、ねじ締め作業を行っていた
卓上型ロボットをハンダ付けなどの他の作業を行うため
に変更しなければならない場合がある。一方、同じ作業
を行う場合でも、ワークの種類やサイズが変更される
と、作業工具のアタッチメントを交換したり、作業テー
ブルに対するワークの装填位置を変更しなければならな
い場合があるが、従来の卓上型ロボットでは作業し得る
種類には限度があった。また、作業工具のアタッチメン
トとワークとを３軸方向に相対的に移動させるようにし
ているが、門形のフレームと作業テーブルとの位置が固
定されているので、相対移動のストロークを変更し得る
範囲には限度があった。

【０００５】さらに、従来の卓上型ロボットにあって
は、作業テーブルを板金加工により形成しており、工具
保持部に装着されて各種作業を行うアタッチメントを板
金加工された作業テーブルに門形のフレームを取り付け
るようにしているので、門形のフレームの剛性が低くな
るという問題点がある。

【０００６】本発明の目的は、卓上型ロボットによる作
業の自由度を高めて多種類の作業を行い得るようにする
ことにある。

【０００７】本発明の他の目的は、卓上型ロボットの剛
性を向上することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、ワークと作業工具と
の相対移動範囲を多種類に変更し得るようにすることに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の卓上型ロボット
は、それぞれ長手方向に沿って取付溝が形成され、作業
テーブルに相互に平行となって設けられた２本の支持レ
ールと、前記取付溝に係合する着脱台座に固定され、前
記支持レールに対して直角方向に伸びる２本の支柱と、
第１方向ブロックが往復動自在に装着され、前記支柱に
対して直角方向に伸びそれぞれ前記支柱に取り付けられ
る第１方向レールと、前記作業テーブルに配置されたワ
ークに対する位置が前記第１方向ブロックの移動により
設定される作業工具とを有し、前記支柱を前記支持レー
ルに沿って位置調整し得ることを特徴とする。

【００１０】本発明の卓上型ロボットは、ワーク支持台
が装着される第２方向ブロックが往復動自在に装着され
た第２方向レールを前記作業テーブルに前記支持レール
に対して平行に取り付けたことを特徴とする。

【００１１】本発明の卓上型ロボットは、前記作業工具
が装着される第３方向ブロックが往復動自在に装着され
る第３方向レールを前記第１方向ブロックに前記支柱に
平行に対して平行に取り付けたことを特徴とする。

【００１２】本発明の卓上型ロボットは、第２方向ブロ
ックが往復動自在に装着されるとともに前記第１方向レ
ールに対して直角となって水平方向に伸びる第２方向レ
ールを前記第１方向ブロックに取り付け、前記作業工具
が装着される第３方向ブロックが往復動自在に装着され
る第３方向レールを前記第２方向ブロックに前記支柱に
平行に対して平行に取り付けたことを特徴とする。

【００１３】本発明の卓上型ロボットは、前記作業テー
ブルの下側に制御機器を配置したことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施の形態である卓上ロ
ボットを示す斜視図であり、図２は図１の正面図であ
り、図３は図１の平面図であり、図４は図１の左側面図
であり、図５は図１の背面図であり、図６は図２におけ
るＡ部の拡大図である。

【００１６】この卓上型ロボットは、ワークＷを支持す
るための作業テーブル１０と、これを跨ぐように配置さ
れる門形フレーム１１とを有している。作業テーブル１
０は平面がほぼ長方形となっており、板金製の箱体つま
りボックス１２を形成する上面壁１３により形成されて
いる。

【００１７】ボックス１２の両側には相互に平行となっ
て２本の支持レール１４，１５が取り付けられ、図２お
よび図６に示すように、それぞれの支持レール１４，１
５の両側面には３つずつ取付溝１６が長手方向に沿って
形成され、上下両面には１つずつ取付溝１７が長手方向
に沿って形成されており、それぞれの取付溝１６，１７
は断面がＴ字形状となっている。

【００１８】支持レール１４，１５はアルミニウム合金
からなり、押し出し成形により図２に示すように外形が
ほぼ四辺形となり、取付溝が貫通して形成された断面形
状の型材を所定の長さで切断することにより製造されて
いる。ただし、支持レール１４，１５の素材としてはア
ルミニウム以外に他の金属や樹脂を使用することができ
る。また、相互に平行となった２本の支持レール１４，
１５の間に補強レールを連結するようにしても良い。

【００１９】作業テーブル１０は板金製のボックス１２
の上面壁１３により形成されており、図６に示すよう
に、取付溝１６に係合する係合部材１８ａにねじ部材１
９ａをねじ結合することによってボックス１２は、その
側壁の部分で支持レール１４，１５に締結されている。

【００２０】それぞれの支持レール１４，１５には支柱
台座２０が装着されるようになっており、図６に示すよ
うに、それぞれの支柱台座２０は支持レール１４，１５
の上面に接触するとともに支持レール１４，１５の外方
にせり出した水平部２０ａと、この水平部２０ａと一体
となって支持レール１４，１５の外側面に接触する垂直
部２０ｂとを有している。支柱台座２０は、取付溝１６
内に組み込まれる係合部材１８ｂとこれにねじ結合する
ねじ部材１９ｂとにより取付溝１６に係合して装着され
るようになっている。したがって、係合部材１８ｂとね
じ部材１９ｂとの締結を緩めることにより、支柱台座２
０は支持レール１４，１５の全長のうち任意の位置に調
整移動することができる。それぞれの係合部材１８ａ，
１８ｂは六角形や四角形のナットにより形成されてい
る。

【００２１】それぞれの支柱台座２０には、図６に示す
ように、ねじ部材２１により支柱２２，２３がねじ固定
され、それぞれの支柱２２，２３は支持レール１４，１
５に対して直角方向となっており、上下方向つまりＺ方
向に伸びている。それぞれの支柱２２，２３は断面四角
形となっており、４つの外面にはそれぞれ長手方向に伸
びるＴ字形状の溝２４が２つずつ形成され、支持レール
１４，１５と同様に押し出し成形された型材を所定の長
さに切断することにより形成され、上端面には両方の支
柱２２，２３をつなぐように板状のブラケット２５が固
定されている。支柱２２，２３にはそれぞれに形成され
た溝２４を利用して、周辺部材を取り付けることができ
る。

【００２２】支柱２２，２３の上端にはブラケット２５
を介してＸ方向レール３１が第１方向レールとして取り
付けられ、このＸ方向レール３１はそれぞれの支柱１
４，１５に対して直角となって水平方向を向いており、
第１方向ブロックとしてのＸ方向ブロック３１ａがＸ方
向レール３１に沿って往復動自在に装着されている。Ｘ
方向ブロック３１ａを往復動するために、Ｘ方向レール
３１の端部にはモータ３１ｂが取り付けられており、モ
ータ３１ｂの回転は図示しないベルトを介してＸ方向ブ
ロック３１ａに伝達されるようになっている。

【００２３】作業テーブル１０の幅方向中央部には、支
持レール１４，１５と平行となってＹ方向レール３２が
第２方向レールとして取り付けられており、このＹ方向
レール３２にはこれに沿って往復動自在にＹ方向ブロッ
ク３２ａが第２方向レールとして装着されている。Ｙ方
向ブロック３２ａを往復動するために、Ｙ方向レール３
２の端部にはモータ３２ｂが取り付けられており、モー
タ３２ｂの回転は図示しないベルトを介してＹ方向ブロ
ック３２ａに伝達されるようになっている。

【００２４】Ｙ方向レール３２の下面には取付溝が形成
されており、その取付溝を利用してＹ方向レール３２は
作業テーブル１０の上に取り付けられている。したがっ
て、Ｙ軸方向レール３２を作業テーブル１０の上の幅方
向任意の位置に容易に設定することができる。

【００２５】Ｘ方向ブロック３１ａには支柱２２，２３
と平行となって上下方向に伸びるＺ方向レール３３が第
３方向レールとして取り付けられており、このＺ方向レ
ール３３にはこれに沿って往復動自在にＺ方向ブロック
３３ａが第３方向ブロックとして装着されている。Ｚ方
向ブロック３３ａを往復動するために、Ｚ方向レール３
３の端部にはモータ３３ｂが取り付けられており、モー
タ３３ｂの回転は図示しないベルトを介してＺ方向ブロ
ック３３ａに伝達されるようになっている。

【００２６】それぞれ第１〜第３方向ブロック３１ａ〜
３３ａが装着されたＸ方向レール３１、Ｙ方向レール３
２およびＺ方向レール３３としては、株式会社コガネイ
製のDENROBO が使用されているが、それぞれのレール３
１〜３３としては、モータを駆動手段としてこれにより
直接ボールねじ軸を回転するようにしたタイプとしても
良く、空気圧シリンダを駆動手段としこれによってそれ
ぞれのブロック３１ａ〜３３ａを駆動するようにしても
良い。

【００２７】Ｙ方向ブロック３２ａには図４において二
点鎖線で示すように、ワークＷを支持するためのワーク
支持台３４が装着されるようになっており、Ｚ方向ブロ
ック３３ａには作業工具３５が装着されるようになって
いる。つまり、Ｚ方向ブロック３３ａは工具保持部とな
っている。図４に示す作業工具３５は空気圧により上下
動するねじ締め用のユニットであり、その作業工具３５
つまりねじ締め用のユニットを用いてワーク支持台３４
の上のワークＷに対してねじの締め付け作業を行うこと
ができる。

【００２８】その際には、Ｙ方向ブロック３２ａをＹ方
向レール３２に沿って移動することによりワーク支持台
３４を所定の位置に位置決めするとともにＸ方向ブロッ
ク３１ａをＸ方向レール３１に沿って移動することによ
り作業工具３５を所定の位置に位置決めする。さらに、
Ｚ方向ブロック３３ａを上下方向に移動することによ
り、作業工具３５とワークＷとの上下方向の位置が設定
される。これにより、ワークＷに対する作業工具３５の
位置がＸ方向ブロック３１ａとＹ方向ブロック３２ａと
Ｚ方向ブロック３３ａの移動により設定されることにな
り、この状態のもとで、作業工具３５を下降移動するこ
とによって、ワークＷに対するねじの締め付け作業を行
うことができる。

【００２９】この作業工具３５としては、前述したよう
なねじ締め工具以外に、ハンダ付けユニット、塗布作業
用のディスペンスユニットあるいはワーク切断用のカッ
ティングユニットなど種々のものを使用することがで
き、同一の卓上型ロボットを用いて種々の作業のうち任
意の作業を行うことができる。

【００３０】作業テーブル１０を構成する箱体つまりボ
ックス１２の中には、それぞれのモータや作業工具に対
して制御信号を送るための制御部や電源供給部を有する
制御機器組み込まれており、作業テーブル１０の下側の
スペースを有効に利用することができる。

【００３１】ボックス１２の一端面には、図２に示すよ
うに、ティーチングボックス用のコネクタ３６と、外部
のパソコンと接続するためのＲＳ２３２Ｃコネクタ３７
と、操作ボックス用のコネクタ３８とが設けられてい
る。一方、ボックスの他端面には、図５に示すように、
電源供給用のコネクタ４１と、オンオフスイッチ４２
と、入出力用のＩ／Ｏコネクタ４３と、Ｘ−Ｙ軸に対す
る制御信号用のコネクタ４４と、Ｚ−Ｒ軸に対する制御
信号用のコネクタ４５とが設けられている。

【００３２】図７および図８はそれぞれ本発明の他の実
施の形態である卓上型ロボットの正面図であり、前述し
た場合の図２と同様の部分を示している。図７に示す場
合にはワーク支持台３４が大型となっており、大型のワ
ーク支持台３４の両側部を支持するために、ローラ４６
を有する支持棒４７がそれぞれの支持レール１４，１５
に取り付けられている。したがって、Ｙ方向レール３２
のＹ方向ブロック３２ａにより駆動されるワーク支持台
３４は、それぞれのローラ４６に案内されて移動するこ
とになる。

【００３３】図８に示す場合には、それぞれの支持レー
ル１４，１５にはガイドレール５１が取り付けられてお
り、ガイドレール５１により軸方向に摺動する摺動ブロ
ック５２がワーク支持台３４の両側部の下面に固定され
ている。

【００３４】図７および図８に示すように、支持レール
１４，１５の部分に支持棒４７やガイドレール５１を取
り付けることにより、大型のワーク支持台３４を円滑に
移動させることができるとともに、卓上型ロボットの強
度を向上させることが可能となる。

【００３５】図９は本発明の他の実施の形態である卓上
型ロボットを示す斜視図であり、この場合には、ボック
ス１２の上側にはＹ方向レール３２の両側に位置させて
作業テーブル１０が取り付けられるようになっており、
Ｙ方向ブロック３２ａに取り付けられるワーク支持台３
４と作業テーブル１０との段差は、図１に示す場合にお
けるワーク支持台と作業テーブル１０との間の段差より
も小さく設定されている。

【００３６】図１０は本発明のさらに他の実施の形態で
ある卓上型ロボットを示す斜視図であり、この卓上型ロ
ボットは図９に示した卓上型ロボットから制御ボックス
１２を取り外したタイプとなっており、制御ボックス１
２は卓上型ロボットから離れた位置に設置されることに
なる。

【００３７】図１１は本発明のさらに他の実施の形態で
ある卓上型ロボットを示す斜視図であり、制御ボックス
１２の上面壁により形成される作業テーブル１０には、
Ｙ方向レール３２が設けられていない。これに対して、
Ｘ方向レール３１はＸ方向ブロック３１ａが上面を向く
ように支柱２２，２３に取り付けられ、Ｘ方向ブロック
３１ａにはＹ方向レール３２が支持レール１４，１５に
平行となって取り付けられており、このＹ方向レール３
２に装着されたＹ方向ブロック３２ａには、Ｚ方向レー
ル３３が取り付けられている。

【００３８】このタイプの卓上型ロボットにおいては、
ワークＷは作業テーブル１０に直接取り付けられるワー
ク支持台３４に支持されるようになっており、ワークを
作業テーブル１０の上で位置決め移動することなく、Ｘ
方向ブロック３１ａとＹ方向ブロック３２ａとを移動さ
せることにより、作業工具３５とワークＷとの位置決め
が行われ、作業工具３５によって所定の作業を行うこと
ができる。

【００３９】図１１に示す卓上型ロボットの変形例とし
て、それぞれの支柱２２，２３を２本の支持フレーム１
４，１５の一方の支持フレームに装着するようにしても
良い。その場合には、図１１に示すＸ方向レール３１
は、支持フレーム１４，１５と平行となりＹ方向を向く
ので、Ｙ方向レールとなり、図１１に示すＹ方向レール
３２はＸ方向を向くことになるので、Ｘ方向レールとな
る。その場合には、作業テーブル１０にはＹ方向レール
を設けなくても良い。

【００４０】図９から図１１に示すタイプの卓上型ロボ
ットにおいては、図１に示す部材と共通する部材には同
一の符号が付されている。

【００４１】上述したそれぞれ卓上型ロボットにあって
は、第１方向レール３１とにより門形フレーム１１を構
成する支柱２２，２３は、支柱台座２０によって支持レ
ール１４，１５に装着されているので、ねじ部材を緩め
ることにより支柱台座２０を支持レール１４，１５の任
意の位置に位置調整することができる。したがって、作
業の種類に応じて、門形フレーム１１の支持レール１
４，１５に対する取付位置を作業テーブル１０の長手方
向端部のみならず、中央部などに変更することができ
る。これにより、作業に応じてそれぞれのＸ軸方向から
Ｚ軸方向などの各軸ストロークを自由に選択することが
できる。

【００４２】支柱２２，２３はそれぞれ支持レール１
４，１５に支柱台座２０を介して取り付けられているの
で、支柱２２，２３を板金製の箱体に取り付ける場合に
比して、門形フレーム１１の剛性を高くすることができ
る。

【００４３】門形フレーム１１を支柱２２，２３に取り
付けられるレールとしたので、他のそれぞれの方向のレ
ールと同一構造のものを使用することができ、製造コス
トを低減することができる。

【００４４】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００４５】たとえば、図１、図９および図１０に示す
タイプのそれぞれの卓上型ロボットにあっては、Ｙ方向
レールをモータを含めて作業テーブル１０の内部に組み
込むようにして、作業テーブル１０の上にＹ方向ブロッ
クの一部が露出するようにしても良い。図示した卓上型
ロボットは３軸の軸数機能を有しているが、図１、図９
および図１０のタイプにおいてＹ方向レール３２を除去
することにより、２軸の軸数機能を有するタイプの卓上
型ロボットとすることができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、門形フレームを構成す
る支柱を支持レールに対して任意の位置に調整移動する
ことができるので、門形フレームの位置を変更して卓上
型ロボットの作業工具の移動範囲を任意の位置に設定す
ることができる。また、作業テーブルの上のデッドスペ
ースをなくすことができ、作業工具の移動範囲やストロ
ークを自由に変更させることができる。

【００４７】門形フレームを作業テーブル側の支持フレ
ームに固定するようにしたので、門形フレームの剛性を
高くすることができ、作業工具を高い精度で位置決めす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である卓上型ロボットを
示す斜視図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】図１の左側面図である。

【図５】図１の背面図である。

【図６】図２におけるＡ部の拡大図である。

【図７】本発明の他の実施の形態である卓上型ロボット
を示す正面図である。

【図８】本発明の他の実施の形態である卓上型ロボット
を示す正面図である。

【図９】本発明の他の実施の形態である卓上型ロボット
を示す斜視図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施の形態である卓上型
ロボットを示す斜視図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施の形態である卓上型
ロボットを示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 作業テーブル １１ 門形フレーム １２ ボックス １４，１５ 支持レール １６，１７ 取付溝 １８ 係合部材 １９ ねじ部材 ２０ 支柱台座 ２２，２３ 支柱 ２５ ブラケット ３１ Ｘ方向レール（第１方向レール） ３１ａ Ｘ方向ブロック（第１方向ブロック） ３１ｂ モータ ３２ Ｙ方向レール（第２方向レール） ３２ａ Ｙ方向ブロック（第２方向ブロック） ３２ｂ モータ ３３ Ｚ方向レール（第３方向レール） ３３ａ Ｚ方向ブロック（第３方向ブロック） ３３ｂ モータ ３４ ワーク支持台 ３５ 作業工具 Ｗ ワーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ長手方向に沿って取付溝が形成
   され、作業テーブルに相互に平行となって設けられた２
   本の支持レールと、 前記取付溝に係合する着脱台座に固定され、前記支持レ
   ールに対して直角方向に伸びる２本の支柱と、 第１方向ブロックが往復動自在に装着され、前記支柱に
   対して直角方向に伸びそれぞれ前記支柱に取り付けられ
   る第１方向レールと、 前記作業テーブルに配置されたワークに対する位置が前
   記第１方向ブロックの移動により設定される作業工具と
   を有し、 前記支柱を前記支持レールに沿って位置調整し得ること
   を特徴とする卓上型ロボット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の卓上型ロボットにおい
   て、ワーク支持台が装着される第２方向ブロックが往復
   動自在に装着された第２方向レールを前記作業テーブル
   に前記支持レールに対して平行に取り付けたことを特徴
   とする卓上型ロボット。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の卓上型ロボット
   において、前記作業工具が装着される第３方向ブロック
   が往復動自在に装着される第３方向レールを前記第１方
   向ブロックに前記支柱に平行に対して平行に取り付けた
   ことを特徴とする卓上型ロボット。
4. 【請求項４】 請求項１記載の卓上ロボットにおいて、
   第２方向ブロックが往復動自在に装着されるとともに前
   記第１方向レールに対して直角となって水平方向に伸び
   る第２方向レールを前記第１方向ブロックに取り付け、
   前記作業工具が装着される第３方向ブロックが往復動自
   在に装着される第３方向レールを前記第２方向ブロック
   に前記支柱に平行に対して平行に取り付けたことを特徴
   とする卓上型ロボット。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の卓
   上型ロボットにおいて、前記作業テーブルの下側に制御
   機器を配置したことを特徴とする卓上型ロボット。