JP2009501638A - カーテシアン配置システム - Google Patents

Abstract

配置システム、この配置システムを利用するロボット、およびそのようなロボットの製造方法が開示されている。配置システムは典型的には固定子と、固定子に沿って移動するリニア式可変リラクタンスモータとを含んでいる。固定子は電磁的機能の提供以外にモータが載置される唯一のフレーム部として機能する。ロボットはこの配置システムを利用することでサブシステムをモータに直接的に取り付けることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は直角座標（カーテシアン）ロボットに使用される配置システムに関し、特にリニア式可変リラクタンスモータを利用した駆動システムを活用する配置システムに関する。

直角座標ロボットは１体あるいは複数体のサブシステムをＸ−Ｙ座標面で移動させるために複数の配置システムを利用していることが多い。それらサブシステムを典型的にはＸ−Ｙ平面内にてＸ方向およびＹ方向の両方向に移動させるが、Ｘ−Ｙ平面内で一方の軸（Ｘ軸またはＹ軸）方向にのみ操作することも可能である。これら配置システムは典型的にはフレーム部に沿った第１方向（例：Ｘ軸方向）に線形ベアリングに沿って移動する搬送部を含む。一方、このフレーム部は第２方向（例：Ｙ軸方向）に線形ベアリングの１端または両端に提供されている。このシステムの動力は典型的には親ネジまたはベルトを備えた電動サーボモータあるいは可動部材間に作用力を電磁式に発生させるリニアモータにより提供される。

Ｙ軸方向の駆動力に関しては、片側駆動システムは、水平移動時に完璧あるいはほぼ完璧なフレーム部の垂直性を維持するためにＹ軸ベアリングの剛性を利用してフレーム部の１端のみを駆動する。あるいは２つの駆動力を利用してフレーム部の両端を同時的に駆動することができる。

ロボットが操作するサブシステムは物体を移動配置するツールの場合がある。このツールは物体を掴むことも、真空を利用して物体を保持することもある。例えばロボットはプリント回路ボードの製造のために真空ノズルを備えたヘッド部を含むサブシステムを操作する。ロボットが操作する別サブシステムでは物質を供給するツールを含む。例えばロボットは物質を斑点状に射出し、あるいは通路に沿って物質を線状に射出して物体表面上に物質を提供するディスペンサーを含むサブシステムを使用することができる。サブシステムはロボットにより操作されるカメラを含むこともでき、対象の様々な画像を認識することができる。ロボットが操作するサブシステムはこれらには限定されず、ツールの操作に必要なプリント回路ボードやバルブ等の制御装置をさらに含むことができる。例えばサブシステムは真空ノズルのスイッチを操作したり、画像処理したり、Ｚ軸上でツールまたはサブシステム自身を移動させる機能を含むことができる。

図１ａは関連従来技術の親ネジ式配置システム１０を図示する。親ネジ式配置システム１０はモータ１２、親ネジ１６、ボールナット１４、搬送部１８、フレーム部２０および線状ベアリング２２を含んでいる。モータ１２はボールナット１４を載置する親ネジ１６を回転させ、線状軸に沿って（すなわち親ネジ１６に平行）ボールナット１４を移動させる動力を提供する。搬送部１８の上面はボールナット１４に取り付けられており、搬送部１８の下面は線状ベアリング２２に載置されている。図１ｂは関連従来技術の可変リラクタンス配置システム３０を図示する。可変リラクタンスモータ（以降ＶＲＭ）配置システム３０はモータ３２、固定子３４、搬送部１８、２本のフレーム部２０、および２体の線状ベアリング２２を含んでいる。モータ３２と搬送部１８が載置された固定子３４との間の相対運動は線状軸に沿って（すなわち固定子３４に平行）搬送部１８を移動させる動力を提供する。搬送部１８の上面と下面は線状ベアリング２２に載置される。親ネジ式配置システム１０およびＶＲＭ配置システム３０の両方で線状ベアリング２２はフレーム部２０に載置されている。親ネジ式配置システム１０においては親ネジ１６／ボールナット１４と、線状ベアリング２２／フレーム部２０との組み合わせが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸周囲での搬送部１８の回転と、線状軸に垂直な軸方向の搬送部１８の移動とを阻止することで搬送部１８を安定させている。ＶＲＭ配置システム３０の場合には、２セットの線状ベアリング２２／フレーム部２０が同様な安定性を備えた搬送部１８を提供している。

関連従来技術の両システム１０および３０では搬送部１８にはサブシステム１００が載置されている。これら実施例ではサブシステム１００は真空ノズル１０２を使用してプリント回路ボードにコンポーネントを配置するヘッド部を含んでいる。

上述の配置システムの構造はフレーム部とベアリングの両方を必須としているために製造コストが高く、重量が重く、作用速度が低速である。

前述あるいは他の欠陥の少なくとも一部を克服する配置システムを利用する直角座標ロボットの出現が求められている。

本発明は構造が単純な配置システムを提供することで直角座標ロボットの製造費用を抑え、構造の複雑性を低減している。

本発明の第１の特徴によれば、モータと固定子とを含んだ少なくとも１体の配置システムと、モータに直接的に取り付けられた少なくとも１体のサブシステムとを含んだロボットが提供される。

本発明の第２の特徴によれば、固定子と、固定子に沿って線状に移動するように設計されたリニア式可変リラクタンスモータとを含んだ配置システムが提供される。この固定子はモータのフレーム部として機能する。

本発明の第３の特徴によれば、モータと固定子とを含んだ少なくとも１体の配置システムを提供するステップと、少なくとも１体のサブシステムを提供するステップと、サブシステムをモータに直接的に取り付けるステップとを含んだロボットの製造方法が提供される。

本発明の第４の特徴によれば、モータと固定子とを含んだロボット用の配置システムが提供される。モータと固定子は相対的に移動し、配置システムは別体のフレーム部を有していない。

本発明のいくつかの実施例を以下で解説するが、本発明の「請求の範囲」を逸脱することなくそれら実施例を変更することは可能である。本発明の範囲はそれら実施例の細部により限定を受けない。それら実施例はあくまで本発明の説明のみを意図して提供されている。

本発明はＸ−Ｙ平面配置システムを有した直角座標ロボットに関する。このシステムは、従来技術では必須である別体のフレーム部、別体の取付搬送部および線状ベアリングを不要とする駆動システムを利用する。本発明の駆動システムを利用する装置は搬送部としても作用するリニア式可変リラクタンスモータと、フレーム部としても作用する固定子とを含んだ構造が単純なシステムを含む。従って、モータが搬送部として機能するため、ロボットが操作するサブシステムはモータに直接的に取り付けられる。さらに搬送部が不要であるため、別体のフレーム部や線状ベアリングは不要である。

本発明の１実施例は図２から図４および図５ａで図示されている。システム４０はモータ３２と固定子３４とを含む。モータ３２は典型的にはリニア式可変リラクタンスモータ３２である。実施例の形態によってはモータ３２または固定子３４は相対的に線状移動する。

モータ３２には少なくとも１体のサブシステム１００がさらに取り付けられている。サブシステム１００は１種または複数種のサブシステム１００でよく、直角座標ロボットがＸ−Ｙ平面上で操作する。例えば図２から図５にかけて図示するように、サブシステム１００は、例えばプリント回路ボード（ＰＣＢ）のコンポーネント配置装置において使用するいかなるタイプのツールでもよい。例えばサブシステム１００は保持／配置用のヘッド部を含むことができる。ヘッド部はグリッパまたは真空ノズル１０２をさらに含むことができる。あるいはサブシステム１００は物質ディスペンサー、カメラあるいは両者を含むことができる。サブシステム１００はさらにグリッパ、カメラ、ディスペンサー等の操作用にプリント回路ボード、バルブその他の制御装置を含むことができる。サブシステム１００はＰＣＢコンポーネント配置装置のためのサブシステムには限定されない。サブシステム１００は任務遂行のためにロボットがＸ−Ｙ平面上で操作するどのようなツールまたは要素であってもよい。

本発明の１利点はサブシステム１００をモータ３２あるいはモータ３２の一部に直接的に取り付ける性能である。すなわちモータ３２と、サブシステム１００の取り付け手段であるフレーム部への取り付けに“介在”機構（例：搬送部）が不要なことである。その代わりに、サブシステム１００は仲介搬送部あるいはその類似機構を利用せずにモータ３２に直接的に取り付け可能である。

本発明の別の利点は固定子３４がモータ３２の線状移動を提供する別体のフレーム部を必要としないことである。よって固定子３４は、サブシステム４０の一部としてモータ３２と相互作用する電磁コンポーネントであると同時に機能的にモータ３２用のフレーム部として機能する。固定子３４のフレーム部の機能性によりモータ３２の線状移動が完璧なものとなる。固定子３４はベアリング３６間に載置される。固定子３４とベアリング３６の組み合わせは線状軸に沿って移動する際にサブシステム１００を安定させる。オプションのベアリング３８はサブシステム１００に対して追加の安定性を提供する。ベアリングの他の形態もサブシステム１００の安定に利用できる。例えばベアリング（図示せず）は固定子３４の角部に沿って提供できる。

図２から図４と、図５ａはＸ−Ｙ−Ｚ座標システムのＸ軸方向に移動するモータを図示するが、システム４０はＹ軸方向またはＺ軸方向に移動するように設計することもできる。固定子３４も他の形態で提供することが可能である。例えばモータ３２をＸ軸方向に移動させるようにＸ軸に沿って提供されている固定子３４（図２参照）をＹ軸に沿って提供し、モータ３２をＹ軸方向に移動させることができる。

図５ｂから５ｅにかけて図示されているように、追加のモータ３２と固定子３４（すなわち追加のロボット配置システム４０）が使用可能である。例えば図示の“第１”固定子３４（図３ｂ）を１体または複数体の“第２”モータ３２に同様に載置できる。よって“第１”モータシステム４０全体をＹ軸に沿ってＸ−Ｙ平面内でさらに移動させる。すなわち固定子３４の１端は第２モータ３２に取り付け可能であり、“第２”固定子３４に沿って移動させることができる。さらに、複数のモータ３２を図５ｃから図５ｅにかけて図示するように多様な組み合わせにて複数の固定子３４に載置することができる。

特定の操作および特定の環境に適合するように前述の実施例を変更することは可能である。それらの変更は本発明の範囲内に含まれる。

図１ａは関連従来技術の親ネジ式配置システムの正面図である。 図１ｂは関連従来技術の可変リラクタンスモータ配置システムの正面図である。 図２は本発明の１実施例による配置システムの斜視図である。 図３は図２で示す本発明の実施例の正面図である。 図４は図２で示す本発明の実施例の側面図である。 図５ａは本発明の様々な実施例の１による配置システムの平面図である。 図５ｂは本発明の様々な実施例の１による配置システムの平面図である。 図５ｃは本発明の様々な実施例の１による配置システムの平面図である。 図５ｄは本発明の様々な実施例の１による配置システムの平面図である。 図５ｅは本発明の様々な実施例の１による配置システムの平面図である。

Claims (19)

1. ロボットであって、モータと固定子とを含んだ少なくとも１体の配置システムと、前記モータに直接的に取り付けられた少なくとも１体のサブシステムとを含んだロボット。
2. モータはリニアモータであることを特徴とする請求項１記載のロボット。
3. モータは可変リラクタンスモータであることを特徴とする請求項１記載のロボット。
4. 固定子はモータ用のフレーム部として機能することを特徴とする請求項１記載のロボット。
5. ロボットはＸ軸を移動することを特徴とする請求項１記載のロボット。
6. ロボットはＹ軸方向に移動することを特徴とする請求項１記載のロボット。
7. 少なくとも１体のサブシステムは少なくとも１体の保持／配置ヘッド部を含んでいることを特徴とする請求項１記載のロボット。
8. 少なくとも１体のサブシステムは少なくとも１体のディスペンサーを含んでいることを特徴とする請求項１記載のロボット。
9. 少なくとも１体のサブシステムは少なくとも１体のカメラを含んでいることを特徴とする請求項１記載のロボット。
10. 配置システムであって、固定子と、該固定子に沿って線状移動するように設計されたリニア式可変リラクタンスモータとを含んでおり、前記固定子は前記モータ用のフレーム部として機能することを特徴とする配置システム。
11. 少なくとも１体のサブシステムはモータに直接的に取り付けられていることを特徴とする請求項１０記載の配置システム。
12. フレーム部は固定子と一体的であることを特徴とする請求項１０記載の配置システム。
13. ロボット製造方法であって、モータと固定子とを含んだ少なくとも１体の配置システムを提供するステップと、少なくとも１体のサブシステムを提供するステップと、前記少なくとも１体のサブシステムを前記モータに直接的に取り付けるステップとを含んでいることを特徴とする製造方法。
14. モータはリニア式可変リラクタンスモータであることを特徴とする請求項１３記載の製造方法。
15. ロボットに使用する配置システムであって、モータと固定子とを含んでおり、前記モータと前記固定子との間には相対的運動関係が存在しており、本配置システムは別体のフレーム部を含まないことを特徴とする配置システム。
16. 搬送部を含まないことを特徴とする請求項１５記載の配置システム。
17. 線状ベアリング含まないことを特徴とする請求項１５記載の配置システム。
18. 少なくとも１体のサブシステムはモータに直接的に取り付けられていることを特徴とする請求項１５記載の配置システム。
19. モータはリニア式可変リラクタンスモータであることを特徴とする請求項１５記載の配置システム。

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