JP2004034276A - Triaxial robot - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X、Y、Zの直交する3方向に、外部に対して作用する作用部を移動する3軸ロボットの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
X、Y、Zの直交する3方向に外部に対して作用する作用部を移動する3軸ロボットの一般的な構造としては、ベースに対してX方向に移動可能なXステージと、Xステージに対してY方向に移動可能なYステージと、Yステージに対してZ方向に移動可能な作用部を設け、ベースに設けたXアクチュエータと移動機構でXステージのX方向の移動を制御し、Xステージに設けたYアクチュエータと移動機構でYステージのY方向の移動を制御し、Yステージに設けたZアクチュエータと移動機構で作用部のZ方向の移動を制御する構造が知られている。
【0003】
また、これらのアクチュエータとしては、ACサーボモータやステップモータなどが用いられることが多く、これらのモータの回転運動をステージや作用部の直線運動に変換する移動機構としては、ボールネジなどを用いた送りネジ機構が使用されることが多い。
【0004】
また、この他の3軸ロボットの構造としては、ベースにエアコンプレッサを設け、エアコンプレッサよりYステージにエアチューブにより圧縮エアを供給して、当該圧縮エアの圧力により作用部のYステージに対するZ方向の移動を制御する構造も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述したベース、Xステージ、Yステージのそれぞれにアクチュエータと移動機構を搭載する構造によれば、XステージやYステージなどの移動部に重量物を搭載することになるため大きな構造的強度が必要となる。
一方、前述したエアコンプレッサを用いる構造によれば、Yステージにアクチュエータ等を搭載する必要がなくなるため、構造的強度の要請は軽減される。しかしながら、このような流動体である圧縮エアを用いた移動制御によって精度良い位置制御や速度制御を行うことは比較的困難であるし、Z方向移動のための構造も煩雑化する。
【0006】
そこで、本発明は、大きな構造的強度を必要とすること無しに、簡易な構造によって精度良い移動制御を行うことができる3軸ロボットを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題達成のために、本発明は、たとえば、ベース部と、当該ベース部に支持され直交する3軸のうちの第1軸方向にベース部に対して移動される第1移動体と、前記第1移動体に支持され前記3軸のうちの第2軸方向に前記第1移動体に対して移動される第2移動体と、前記第2移動体に支持され前記3軸のうちの第3軸方向に前記第2移動体に対して移動される第3移動体とを有する3軸ロボットを、第1端が前記第2移動体に保持される中空のチューブと、前記チューブに内挿されたワイヤとを有する伝達ケーブルと、前記ワイヤの前記チューブの第1端側の端である第1端に連結し、前記ワイヤの前記第2移動体に対する移動に伴い、前記第3移動体を前記第2移動体に対して前記第3軸方向に移動する、前記第2移動体に支持された移動機構と前記第3移動体及び第2移動体外に配置された、前記チューブの第2端を保持すると共に、前記ワイヤの前記チューブの第2側の端である第2端に連結し、前記ワイヤを前記チューブに対して、前記チューブに対する前記ワイヤの抜挿方向に移動する駆動機構とを設けて構成したものである。
【0008】
このような3軸ロボットによれば、第2移動体を介して第1移動体に支持される第3移動体の駆動源となる駆動機構を、第3移動体や第2移動体上ではなく、その外部に設け、駆動機構で発生した動力を伝達ケーブルを介して機械的に第3移動体に伝達し、第2移動体に対して第3軸方向に移動するように構成されているので、第3移動体や第2移動体上に第3移動体を移動するための機構の全てを搭載する場合に比べ、各移動体に加わる重量を低く抑えることができ、したがって、各部の構造的強度を低く抑えることができる。また、このように動力の伝達をカメラのケーブルレリーズに類似した構造によって機械的に実現するので、圧縮エアなどを動力の伝達に用いる場合に比べ簡易、安価な構造によって、精度良い移動制御を行うことができるようになる。
【0009】
ここで、このような3軸ロボットにおいて、前記駆動機構は、たとえば、回転モータと、前記回転モータの回転運動を、前記ワイヤの前記第2端と当該駆動機構との連結部の直進運動に変換する送りネジ機構とを用いて構成することができる。
【0010】
また、前記ワイヤの第1端と前記移動機構と、前記ワイヤの第2端と前記駆動機構との少なくとも一方は磁力によって連結するようにしても良い。
このようにすることにより、比較的劣化しやすい伝達ケーブルの交換などのメンテナンスを容易に行うことができるようになる。
さて、本発明は、以上のような3軸ロボットなどを適用して構成することのできる、ボタンキーなどの打点を行う3軸ロボットに適用できる第3移動体の構造として、第3軸方向に前記第2移動体に対して移動される軸部と、前記軸部に連結された弾性部材と、前記弾性部材に連結された打点部とを有し、前記弾性部材は、前記打点部と前記軸部に各端がそれぞれ連結した第1のコイルバネと、前記打点部に一端が連結された前記第1のコイルバネよりも短い第2のコイルバネとより構成された構造をも併せて提供する。
【0011】
このような第3移動体の構造によれば、所定の弾性をもって打点部によってボタンキーなどを打点することができるようになると共に、もし誤って所望の位置よりも下方まで第3移動体を移動してしまった場合でも、打点部が水平方向に傾き、ボタンキーに過度に強い力が加わってしまうことが避けられるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、携帯電話器の機能検査用の3軸ロボットへの適用を例にとり説明する。
図1に、本実施形態に係る3軸ロボットの外観を示す。
図示するように、本3軸ロボットは、大きく分けて、ベース部1、X移動アーム部2、Y移動ユニット3、Z移動作用部4、動力伝達ケーブル部5、Z方向駆動ユニット6とを有する。
X移動アーム部2は、支柱部21と片持ち梁状の梁部22とよりなり、ベース部1に収容された機構により支持されつつベース部1に対してX方向に移動する。また、Y移動ユニット3は、X移動アーム部2の梁部22に収容された機構により支持されつつX移動アーム部2に対してY方向に移動する。そして、Z移動作用部4は、Y移動ユニット3に支持され、動力伝達ケーブル部5を介して、Z方向駆動ユニット6に収容された機構から伝達される動力によって、Y移動ユニット3に対してZ方向に移動する。
【0013】
このように本3軸ロボットは、Z移動作用部4をXYZ各方向へ任意に移動することができるように構成されており、ユーザは、本3軸ロボットを用い、ベース部1上に載置した携帯電話器の複数のボタンキーを所望のシーケンスで、Z移動作用部4の下端によって打点させて、携帯電話器がボタンキーの打点に対して正常に応答するかどうかを調べる携帯電話器の機能検査を行う。
【0014】
以下、このような3軸ロボットにおける、XYZ各方向への各移動を行う機構について説明する。
図2に、ベース部1に収容された、X移動アーム部2をベース部1に対してX方向に移動する機構を模式的に示す。
図中aは、本機構を上方(Z方向)より、bは本機構を側方(Y方向)より見たようすを表している。
図示するように本機構は、ステップモータ11、二つのガイド板12を有し、これらはベース部1に対して固定されている。二つのガイド板12の間には、両端が各ガイド板12に固定された二つのガイドシャフト13が設けられ、二つのガイドシャフト13には、ガイドシャフト13に沿って滑動可能なリニアガイド14が4つ各ガイドシャフト13につき2つずつ装着されている。また、本機構はボールネジ15を有し、ボールネジ15の一端はガイド板12に設けられた軸受16によって回動可能に受けられており、ボールネジ15の他端はステップモータ11の回転軸に固定されている。そして、ボールネジナット17と4つのリニアガイド14に対して移動ベース18が固定されており、移動ベース18に、X移動アーム部2の支柱の下端が固定されている。
【0015】
そして、このような機構によって、ステップモータ11の回転に伴い、X移動アーム部2は、ベース部1に対してX方向に移動する。
次に、図3にX移動アーム部2の梁部22に収容された、Y移動ユニット3をX移動アーム部2に対してY方向に移動する機構を模式的に示す。
図中aは、本機構を上方(Z方向)より、bは本機構を正面方向(X方向)より見たようすを表している。
図示するように本機構は、ステップモータ201、二つのガイド板202を有し、これらはX移動アーム部2に対して固定されている。二つのガイド板202の間には、両端が各ガイド板202に固定された一つのガイドシャフト203が設けられ、ガイドシャフト203には、ガイドシャフト203に沿って滑動可能なリニアガイド204が一つ装着されている。また、本機構はボールネジ205を有し、ボールネジ205の一端はガイド板202に設けられた軸受206によって回動可能に受けられており、ボールネジ205の他端はステップモータ201の回転軸に固定されている。そして、ボールネジナット207とリニアガイド294に対してくの字状の移動ベース208が固定されており、移動ベース208に、Y移動ユニット3が固定されている。
【0016】
そして、このような機構によって、ステップモータ201の回転に伴い、Y移動ユニット3は、X移動アーム部2に対してY方向に移動する。
次に、Z移動作用部4をY移動ユニット3に対してZ方向に移動する機構について説明する。
ここで、この機構は、動力伝達ケーブル部5と、Z方向駆動ユニット6に収容された機構と、Y移動ユニット3に収容された機構とより構成される。
まず、動力伝達ケーブル部5の構造について説明する。
図4aに、動力伝達ケーブル部5の外形を、図4bに動力伝達ケーブル部5の断面を示す。
本動力伝達ケーブル部は、カメラのケーブルレリーズに類似した構造を有しており、大きく分けて中空のケーブルガイド部と、ケーブルガイド部の内側を滑動するワイヤ部とよりなる。
ワイヤ部は、コイルワイヤ51の両端にそれぞれ鋼性のあるシャフト52を固着したものであり、各シャフト52のコイルワイヤ51と連結していない方の端部はシャフト52よりも直径の大きな円盤形状となるように加工されている。
一方、ケーブルガイド部は、二重のフッ素樹脂チューブ(テフロン(商品名)チューブ)53よりなるチューブ部54と、チューブ部54の一端に連結した中空のY移動ユニット装着部55と、チューブ部54の他端に連結したZ方向駆動ユニット装着部56とよりなる。Y移動ユニット装着部55は、開口側端に雄ねじが切られた中空円筒形状の金具であり、開口側端の中空内部には摩擦軽減用の金属製の中空円筒551が内挿されている。また、Z方向駆動ユニット装着部56は、ねじ孔を有するフランジが設けられた中空の金具であり、やはり開口側端の中空内部には摩擦軽減用の金属製の中空円筒561が内挿されている。
【0017】
このような構造において、ワイヤ部のZ方向駆動ユニット装着部56側のシャフト52端をケーブルガイド部に対して押し込むと、ケーブルガイド部の反対側端よりワイヤ部のY移動ユニット装着部55側のシャフト52が突出し、ワイヤ部のZ方向駆動ユニット装着部56側のシャフト52端をケーブルガイド部に対して引き込むと、ワイヤ部のY移動ユニット装着部55側のシャフト52がケーブルガイド部に引き込まれることになる。
【0018】
次に、Z方向駆動ユニット6に収容された機構について説明する。
図5は、本機構を正面方向(X方向)より見たようすを表している。
図示するように本機構は、ステップモータ61、二つのガイド板62を有し、これらはZ方向駆動ユニット6、ベース部1に対して固定されている。二つのガイド板62の間には、両端が各ガイド板62に固定された一つのガイドシャフト63が設けられ、ガイドシャフト63には、ガイドシャフト63に沿って滑動可能なリニアガイド64が一つ装着されている。また、本機構はボールネジ65を有し、ボールネジ65の一端はガイド板62に設けられた軸受66によって回動可能に受けられており、ボールネジ65の他端はステップモータ61の回転軸に固定されている。そして、ボールネジナット67とリニアガイド64に対して移動ステージ68が固定されており、移動ステージ68上にはシャフト受部69が固定されている。
【0019】
また、Z方向駆動ユニット6に対しては、その上部において、動力伝達ケーブル部5のZ方向駆動ユニット装着部56が、Z方向駆動ユニット装着部56のフランジに設けらているネジ孔を利用してネジ止めされ装着される。また、このようにして動力伝達ケーブル部5がZ方向駆動ユニット6に装着された状態において、動力伝達ケーブル部5のZ方向駆動ユニット装着部56側のシャフト52端は、シャフト受け部69の上端に設けた凹み内に載置された状態となる。ここで、シャフト受部69は永久磁石を用いて形成されており、動力伝達ケーブル部5のZ方向駆動ユニット装着部56側のシャフト52端は鉄を用いて形成されている。よって両者は磁力によって一定の力をもって連結される。
【0020】
このような機構によって、ステップモータ61の回転に伴い、移動ステージ68は、Z方向駆動ユニット6、ベース部1に対してZ方向に移動し、この移動に伴い、シャフト受部69を介して、動力伝達ケーブル部5のZ方向駆動ユニット装着部56側のシャフト52が、ケーブルガイド部に対して押し込まれたり引き出されたりすることになる。
【0021】
次に、Y移動ユニット3に収容された機構について説明する。
図6aは、本機構を正面方向(X方向)より見たようすを表している。
図示するようにY移動ユニット3には、Z移動作用部4の軸部41がベアリングガイド31によって上下方向に滑動可能に指示されている。また、Z移動作用部4の軸部41の上方端には、シャフト受け部411が形成されており、このシャフト受け部411を介してZ移動作用部4は、コイルバネ32により上方向に一定の力で付勢されている。また、Y移動ユニット3の上部には、動力伝達ケーブル部5のY移動ユニット装着部55が、Y移動ユニット装着部55に設けられた雄ねじとY移動ユニット3の上部壁に設けられた雌ねじが切られた貫通孔を利用してネジ止めされ装着される。また、このようにして、動力伝達ケーブル部5がY移動ユニット3に装着された状態において、動力伝達ケーブル部5のY移動ユニット装着部55側のシャフト52端は、シャフト受け部411の上端に設けた凹み内に載置された状態となる。ここで、シャフト受け部411は永久磁石を用いて形成されており、動力伝達ケーブル部5のY移動ユニット3側のシャフト52端は鉄を用いて形成されている。よって両者は磁力によって一定の力をもって連結される。
【0022】
このような機構によって、動力伝達ケーブル部5のY移動ユニット3側のシャフト52がケーブルガイド部に対して押し出されるとZ移動作用部4は下方向に移動し、動力伝達ケーブル部5のY移動ユニット3側のシャフト52がケーブルガイド部に対して引き込まれるとZ移動作用部4は上方向に移動されることになる。
【0023】
したがって、Z方向駆動ユニット6のステップモータ61の回転に伴い、Z移動作用部4はZ方向に移動することになる。
なお、コイルバネ32は、主として、動力伝達ケーブル部5のコイルワイヤ51の遊びを無くすために設けられている。
以上、Z移動作用部4をY移動ユニット3に対してZ方向に移動する機構について説明した。
次に、Z移動作用部4の作用端の構造について説明する。
図6bは、Z移動作用部4の作用端すなわち下端部の構造を模式的に示したものである。
図示するように、Z移動作用部4の軸部の下端は中空円筒形状の加工されている。また、Z移動作用部4の最下端は、二重のコイルバネ42、43に連結された作用子45となっており、この二重のコイルバネ42、43を軸部の下端の中空円筒形状内に挿入し、ネジ44によって軸部に装着することにより、作用子45は軸部と弾性をもって連結される。そして、作用子45は円筒形状の金具の下部に、合成ゴム製の下向きドーム形状の接触部を形成したものとなっている。
【0024】
ここで、本実施形態では、作用子45に二つのコイルバネ42、43を、作用子45側の一部についてのみ2重となるように作用子45に連結している。これは、上下方向への所定の弾力を得つつ、左右方向への弾力を強化するためであり、このようにすることにより、所定の弾性をもって作用子45によって携帯電話器のボタンキーを打点することができるようになると共に、もし誤って所望の位置よりも下方までZ移動作用部4を移動してしまった場合でも、作用子45が水平方向に傾き、ボタンキーに過度に強い力が加わってしまうことが避けられるようになる。
【0025】
以上、本実施形態に係る3軸ロボットについて説明した。
なお、ベース部1には、この他、制御回路や、当該制御回路や前記各ステップモータに電力を供給する電源回路が内蔵されており、前記各ステップモータの回転は、この制御回路によって制御される。
さて、本実施形態に係る3軸ロボットによれば、Y移動ユニット3外にZ駆動ユニットを設けて、Y移動ユニット3外でZ方向移動の駆動力を発生し、発生した駆動力を動力伝達ケーブル部5でY移動ユニット3内に伝達し、Z移動作用部4をY移動ユニット3に対してZ方向に移動するようにしたので、Y移動ユニット3にZ移動作用部4のZ方向移動のためのアクチュエータや移動機構の全てを備える場合に比べ、Y移動ユニット3に加わる重量は小さく、したがって、Y移動ユニット3やY移動ユニット3を支持するX移動アーム部2やベース部1に必要とされる構造的強度を低く抑えることができる。また、このような駆動力の伝達をカメラのケーブルレリーズに類似した構造によって機械的に実現するので、圧縮エアなどを伝達してZ方向の移動を行う場合に比べ簡易、安価な構造によって、精度良い移動制御を行うことができるようになる。
【0026】
また、さらには、動力伝達ケーブル部5のワイヤ部の両端とワイヤ部とY移動ユニット3やZ方向駆動ユニット6内のシャフト受け部69、411との連結を磁力によって行い、動力伝達ケーブル部5のケーブルガイド部とY移動ユニット3やZ方向駆動ユニット6との連結を外部より操作可能なネジ止めにより行っているので、ワイヤ部とY移動ユニット3やZ方向駆動ユニット6内の機構を良好に保護しつつ、比較的劣化しやすい伝達ケーブルの交換などのメンテナンスを、Y移動ユニット3やZ方向駆動ユニット6を分解などすることなく容易に行うことができる。
【0027】
なお、本実施形態で示した、任意の用途における3軸ロボットに適用可能である。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、大きな構造的強度を必要とすること無しに、簡易な構造によって精度良い移動制御を行うことができる3軸ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る3軸ロボットの外観を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係るX移動アーム部のX方向の移動を行う機構を模式的に示した図である。
【図3】本発明の実施形態に係るY移動ユニットのY方向の移動を行う機構を模式的に示した図である。
【図4】本発明の実施形態に係る動力伝達ケーブル部の構造を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係るZ方向駆動ユニットに収容された機構を模式的に示した図である。
【図6】本発明の実施形態に係るY移動ユニットに収容された機構を模式的に示した図である。
【符号の説明】
1:ベース部、2:X移動アーム部、3:Y移動ユニット、4:Z移動作用部、5:動力伝達ケーブル部、6:Z方向駆動ユニット、11、61,201、:ステップモータ、12、62、202:ガイド板、13、63、203:ガイドシャフト、14、64、204:リニアガイド、15、65,205:ボールネジ、16、66、206:軸受、17、67、207:ボールネジナット、18、208:移動ベース、21:支柱部、22:梁部、31:ベアリングガイド、41:軸部、42、43:コイルバネ、44:ネジ、45:作用子、51:コイルワイヤ、52:シャフト、53:フッ素樹脂チューブ、54:チューブ部、55:Y移動ユニット装着部、56:Z方向駆動ユニット装着部、68:移動ステージ、69:シャフト受部、411:シャフト受部、551、561:中空円筒。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a three-axis robot that moves an action part acting on the outside in three orthogonal directions of X, Y, and Z.
[0002]
[Prior art]
As a general structure of a three-axis robot that moves an action portion acting on the outside in three directions orthogonal to X, Y, and Z, there are an X stage movable in the X direction with respect to a base, and an X stage. On the other hand, a Y stage movable in the Y direction and an action unit movable in the Z direction with respect to the Y stage are provided, and the movement of the X stage in the X direction is controlled by an X actuator and a moving mechanism provided on the base. 2. Description of the Related Art A structure is known in which the movement of a Y stage in the Y direction is controlled by a Y actuator and a moving mechanism provided on a stage, and the movement of an action unit in the Z direction is controlled by a Z actuator and a moving mechanism provided on the Y stage.
[0003]
As these actuators, AC servo motors, step motors, and the like are often used, and as a moving mechanism for converting the rotational movement of these motors into linear movement of the stage and the working section, a feed mechanism using a ball screw or the like is used. A screw mechanism is often used.
[0004]
As another structure of the three-axis robot, an air compressor is provided on the base, compressed air is supplied from the air compressor to the Y stage by an air tube, and the pressure of the compressed air causes the action section to move in the Z direction with respect to the Y stage. A structure for controlling the movement of a moving object is also known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described structure in which an actuator and a moving mechanism are mounted on each of the base, the X stage, and the Y stage, a heavy object is mounted on a moving portion such as the X stage or the Y stage, so that a large structural strength is required. Become.
On the other hand, according to the structure using the air compressor described above, since it is not necessary to mount an actuator or the like on the Y stage, the demand for structural strength is reduced. However, it is relatively difficult to perform accurate position control and speed control by movement control using such compressed air as a fluid, and the structure for movement in the Z direction is complicated.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a three-axis robot capable of performing accurate movement control with a simple structure without requiring a large structural strength.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the present invention provides, for example, a base unit, a first moving body supported by the base unit and moved relative to the base unit in a first axial direction among three orthogonal axes, A second moving body supported by the first moving body and moved with respect to the first moving body in a second axis direction of the three axes; and a second moving body supported by the second moving body and moving out of the three axes. A three-axis robot having a third moving body that is moved with respect to the second moving body in three axial directions is inserted into a hollow tube whose first end is held by the second moving body and the tube. And a transmission cable having a connected wire and a first end of the wire on a first end side of the tube, and moving the third moving body with the movement of the wire relative to the second moving body. The second moving body is supported by the second moving body and moves in the third axial direction with respect to the second moving body. Holding the second end of the tube disposed outside the third moving body and the second moving body, and connecting the wire to a second end of the wire on the second side of the tube, A drive mechanism for moving the wire with respect to the tube in a direction in which the wire is inserted into and removed from the tube is provided.
[0008]
According to such a three-axis robot, the driving mechanism serving as the driving source of the third moving body supported by the first moving body via the second moving body is not provided on the third moving body or the second moving body. , Provided outside thereof, so that the motive power generated by the drive mechanism is mechanically transmitted to the third moving body via a transmission cable, and moves in the third axial direction with respect to the second moving body. As compared with the case where all the mechanisms for moving the third moving body are mounted on the third moving body or the second moving body, the weight applied to each moving body can be reduced, and therefore, the structural The strength can be kept low. In addition, since the transmission of power is mechanically realized by a structure similar to a cable release of a camera in this way, accurate movement control is performed with a simpler and less expensive structure than in the case of using compressed air or the like for power transmission. Will be able to do it.
[0009]
Here, in such a three-axis robot, the drive mechanism converts, for example, a rotary motor and a rotary motion of the rotary motor into a linear motion of a connecting portion between the second end of the wire and the drive mechanism. And a feed screw mechanism.
[0010]
Further, at least one of the first end of the wire and the moving mechanism and the second end of the wire and the driving mechanism may be connected by magnetic force.
By doing so, maintenance such as replacement of the transmission cable, which is relatively easily deteriorated, can be easily performed.
Now, the present invention provides a structure of a third moving body applicable to a three-axis robot that performs hitting with a button key or the like, which can be configured by applying the above-described three-axis robot or the like. A shaft portion moved with respect to the second moving body, an elastic member connected to the shaft portion, and a hitting portion connected to the elastic member, wherein the elastic member has the hitting portion and the hitting portion. The present invention also provides a structure including a first coil spring whose ends are respectively connected to a shaft portion, and a second coil spring shorter than the first coil spring whose one end is connected to the hitting portion.
[0011]
According to such a structure of the third moving body, it is possible to hit a button key or the like with a hitting portion with a predetermined elasticity, and if the third moving body is erroneously moved below a desired position. Even if it does, it is possible to avoid that the hitting portion is inclined in the horizontal direction and an excessively strong force is applied to the button key.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking an example of application to a three-axis robot for function inspection of a mobile phone.
FIG. 1 shows an appearance of a three-axis robot according to the present embodiment.
As shown in the figure, the three-axis robot roughly includes a
The
[0013]
As described above, the present three-axis robot is configured so that the Z
[0014]
Hereinafter, a mechanism for performing each movement in each of the XYZ directions in such a three-axis robot will be described.
FIG. 2 schematically shows a mechanism accommodated in the
In the figure, a represents the mechanism viewed from above (Z direction), and b represents the mechanism viewed from the side (Y direction).
As shown in the drawing, the mechanism has a
[0015]
With such a mechanism, the
Next, FIG. 3 schematically shows a mechanism for moving the
In the figure, a represents the mechanism viewed from above (Z direction), and b represents the mechanism viewed from the front (X direction).
As shown in the drawing, this mechanism has a
[0016]
Then, with such a mechanism, the
Next, a mechanism for moving the Z
Here, the mechanism includes a power transmission cable unit 5, a mechanism housed in the Z-direction drive unit 6, and a mechanism housed in the
First, the structure of the power transmission cable unit 5 will be described.
FIG. 4A shows an outer shape of the power transmission cable section 5 and FIG. 4B shows a cross section of the power transmission cable section 5.
The power transmission cable section has a structure similar to a camera cable release, and is roughly divided into a hollow cable guide section and a wire section that slides inside the cable guide section.
The wire portion is formed by fixing
On the other hand, the cable guide section includes a
[0017]
In such a structure, when the end of the
[0018]
Next, the mechanism accommodated in the Z-direction drive unit 6 will be described.
FIG. 5 shows the mechanism as viewed from the front (X direction).
As shown in the drawing, this mechanism has a step motor 61 and two guide plates 62, which are fixed to the Z-direction drive unit 6 and the
[0019]
Further, with respect to the Z-direction drive unit 6, the Z-direction drive
[0020]
With such a mechanism, with the rotation of the step motor 61, the moving stage 68 moves in the Z direction with respect to the Z-direction drive unit 6 and the
[0021]
Next, the mechanism accommodated in the
FIG. 6A illustrates the mechanism as viewed from the front (X direction).
As shown in the figure, the Y-moving
[0022]
With such a mechanism, when the
[0023]
Therefore, with the rotation of the stepping motor 61 of the Z-direction drive unit 6, the Z-
The
Hereinabove, the mechanism for moving the Z-
Next, the structure of the operation end of the Z
FIG. 6B schematically shows the structure of the working end, that is, the lower end, of the Z-
As shown in the figure, the lower end of the shaft portion of the Z-
[0024]
Here, in the present embodiment, the two
[0025]
The three-axis robot according to the present embodiment has been described above.
The
According to the three-axis robot according to the present embodiment, a Z drive unit is provided outside the
[0026]
Further, both ends of the wire portion of the power transmission cable portion 5, the wire portion, and the
[0027]
Note that the present invention is applicable to the three-axis robot in any application described in the present embodiment.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a three-axis robot capable of performing accurate movement control with a simple structure without requiring a large structural strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a three-axis robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a mechanism for moving an X-movement arm in an X-direction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a mechanism for moving a Y moving unit in a Y direction according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a structure of a power transmission cable section according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a mechanism housed in a Z-direction drive unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a mechanism accommodated in a Y moving unit according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Base part, 2: X movement arm part, 3: Y movement unit, 4: Z movement operation part, 5: Power transmission cable part, 6: Z direction drive unit, 11, 61, 201,: Step motor, 12 , 62, 202: guide plate, 13, 63, 203: guide shaft, 14, 64, 204: linear guide, 15, 65, 205: ball screw, 16, 66, 206: bearing, 17, 67, 207: ball screw nut , 18, 208: moving base, 21: support, 22: beam, 31: bearing guide, 41: shaft, 42, 43: coil spring, 44: screw, 45: operator, 51: coil wire, 52: Shaft, 53: fluororesin tube, 54: tube part, 55: Y moving unit mounting part, 56: Z direction driving unit mounting part, 68: moving stage, 69: shaft Part, 411: shaft receiving section, 551,561: a hollow cylinder.
Claims (4)
第1端が前記第2移動体に保持される中空のチューブと、前記チューブに内挿されたワイヤとを有する伝達ケーブルと、
前記ワイヤの前記チューブの第1端側の端である第1端に連結し、前記ワイヤの前記第2移動体に対する移動に伴い、前記第3移動体を前記第2移動体に対して前記第3軸方向に移動する、前記第2移動体に支持された移動機構と
前記第3移動体及び第2移動体外に配置された、前記チューブの第2端を保持すると共に、前記ワイヤの前記チューブの第2端側の端である第2端に連結し、前記ワイヤを前記チューブに対して、前記チューブに対する前記ワイヤの抜挿方向に移動する駆動機構とを有することを特徴とする3軸ロボット。A base portion, a first moving body supported by the base portion and moved with respect to the base portion in a first axial direction of three orthogonal axes, and a first moving body supported by the first moving body and moving out of the three axes. A second moving body that is moved with respect to the first moving body in a second axis direction, and is moved with respect to the second moving body in a third axis direction of the three axes that is supported by the second moving body; A three-axis robot comprising:
A transmission cable having a hollow tube whose first end is held by the second moving body, and a wire inserted in the tube;
The third end of the wire is connected to the first end of the tube on the first end side of the tube, and the third end of the wire is moved with respect to the second end of the tube with the movement of the wire relative to the second end of the tube. A moving mechanism supported by the second moving body, which moves in three axial directions, and a second end of the tube disposed outside the third moving body and the second moving body; And a drive mechanism connected to a second end of the second end side, the drive mechanism moving the wire relative to the tube in a direction in which the wire is inserted into and removed from the tube. .
前記駆動機構は、
回転モータと、
前記回転モータの回転運動を、前記ワイヤの前記第2端と当該駆動機構との連結部の、前記チューブに対する前記ワイヤの抜挿方向の直進運動に変換する送りネジ機構とを有することを特徴とする3軸ロボット。The three-axis robot according to claim 1, wherein
The drive mechanism includes:
A rotating motor,
A feed screw mechanism for converting the rotational motion of the rotary motor into a linear motion of a connecting portion between the second end of the wire and the drive mechanism in a direction in which the wire is inserted into and removed from the tube. Three-axis robot.
前記ワイヤの第1端と前記移動機構と、前記ワイヤの第2端と前記駆動機構との少なくとも一方は磁力によって連結されていることを特徴とする3軸ロボット。The three-axis robot according to claim 1 or 2,
A three-axis robot, wherein at least one of a first end of the wire and the moving mechanism and a second end of the wire and the driving mechanism are connected by magnetic force.
前記第3移動体は、第3軸方向に前記第2移動体に対して移動される軸部と、前記軸部に連結された弾性部材と、前記弾性部材に連結された打点部とを有し、前記弾性部材は、前記打点部と前記軸部に各端がそれぞれ連結した第1のコイルバネと、前記打点部に一端が連結された前記第1のコイルバネよりも短い第2のコイルバネとより構成されることを特徴とする3軸ロボット。A base portion, a first moving body supported by the base portion and moved with respect to the base portion in a first axial direction of three orthogonal axes, and a first moving body supported by the first moving body and moving out of the three axes. A second moving body that is moved with respect to the first moving body in a second axis direction, and is moved with respect to the second moving body in a third axis direction of the three axes that is supported by the second moving body; A three-axis robot comprising:
The third moving body has a shaft portion moved in a third axial direction with respect to the second moving body, an elastic member connected to the shaft portion, and a hitting portion connected to the elastic member. The elastic member includes a first coil spring having one end connected to the hitting portion and the shaft portion, and a second coil spring shorter than the first coil spring having one end connected to the hitting portion. A three-axis robot characterized by being constituted.
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