JP2018094706A

JP2018094706A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP2018094706A
Application number: JP2016244895A
Authority: JP
Inventors: 常之四方; Tsuneyuki Yomo
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】可動範囲を増やし作業時間を短縮できる産業用ロボットの提供。
【解決手段】機長Ｌ方向へ往復移動するＹ軸可動板を備えたＹ軸ユニット１０と、機長Ｌ方向に直交する機幅Ｗ方向へ往復移動するＸ軸可動板を備えたＸ軸ユニット２０と、これらＹ軸ユニット１０およびＸ軸ユニット２０に支持されねじに係合するビットＢを備え当該ねじをワークへ螺入可能な先端ツール３０と、これらＸ軸ユニット１０、Ｙ軸ユニット２０、先端ツール３０を配線接続するとともにそれぞれを駆動制御する制御手段５０とを備えて成る。また、前記先端ツール３０を機長Ｌ方向および機幅Ｗ方向へ曲線的に旋回移動するθ軸ユニット４０を、前記Ｙ軸ユニット１０あるいはＸ軸ユニット２０の一方に搭載したことを特徴とする。よって、従来の可動範囲Ｓ１よりも広い可動範囲Ｓ２を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ締めなど所定の作業を行う先端ツールを水平移動可能な産業用ロボットに関する。

従来の産業用ロボットは、特許文献１に開示されており、ねじをワークへ螺入するなど所定の作業を行う先端ツールと、この先端ツールを昇降および水平方向へ移動自在な移載ユニットとから構成される。前記先端ツールは、前記ねじに係合可能なビットと、このビットを所定の回転数およびトルクによって回転駆動するビット回転モータとを備える。また、前記移載ユニットは、前記先端ツールを昇降自在に連結して成る昇降ユニットと、この昇降ユニットを前後左右へ水平移動自在な水平移動手段とから構成される。

前記水平移動手段は、機長方向となる前後へ往復移動するＹ軸可動板を備えたＹ軸ユニットと、機長方向に直交する機幅方向へ往復移動するＸ軸可動板を備えたＸ軸ユニットとから構成される。前記Ｘ軸可動板は、前記Ｙ軸ユニットを取り付けて構成される一方、前記Ｙ軸可動板は、前記昇降ユニットを連結して成る。これにより、前記先端ツールのビットは、前記ワークの上空を水平移動するとともにワークへ向かい下降することができる。

特開平10-58247号公報

しかしながら、従来の産業用ロボットは、前記ビットを水平移動可能な可動範囲が機長方向の長さおよび機幅方向の長さともにＹ軸ユニット、Ｘ軸ユニットの全長よりも短く、これ以上広い可動範囲を設定することができないという問題があった。

本発明の産業用ロボットは、機長方向へ往復移動するＹ軸可動板を備えたＹ軸ユニットと、機長方向に直交する機幅方向へ往復移動するＸ軸可動板を備えたＸ軸ユニットと、これらＹ軸ユニットおよびＸ軸ユニットに支持され所望部品に係合する工具を備え前記部品をワークへ接近あるいは離反する方向へ往復移動可能な先端ツールと、これらＸ軸ユニット、Ｙ軸ユニット、先端ツールを配線接続するとともにそれぞれを駆動制御する制御手段とを備えて成る産業用ロボットにおいて、前記先端ツールを機長方向および機幅方向へ曲線的に旋回移動するθ軸ユニットを、前記Ｙ軸ユニットあるいはＸ軸ユニットの一方に搭載して成ることを特徴とする。なお、前記制御手段は、前記Ｙ軸ユニット、前記Ｘ軸ユニット、前記θ軸ユニットを同時に駆動制御して成ることが好ましい。

本発明の産業用ロボットは、Ｙ軸ユニットおよびＸ軸ユニットに加え、水平面に対して旋回するθ軸ユニットを備えるので、従来よりも水平方向へ広い可動範囲を備えることができるという利点がある。また、本発明の産業用ロボットは、前記Ｙ軸ユニット、Ｘ軸ユニット、θ軸ユニットを同時制御する前記制御手段を備えるので、前記ビットを機長方向、機幅方向へそれぞれ直線的に水平移動すると同時に曲線的に旋回移動できる。よって、本発明の産業用ロボットは、従来に比べて同じ水平方向へのビットの移動を短時間で終えることができるという利点もある。

本発明に係る一実施形態を示す産業用ロボットの概略説明図である。図１に示す産業用ロボットを右側方から見たから概略説明図である。

以下、本発明の一実施形態を示す産業用ロボットを図１および図２に基づき説明する。本発明の産業用ロボット１は、ベース面ＢＭから垂直に延びる支柱に固定され機幅Ｗ方向へ延びるＸ軸ユニット２０と、前記機幅Ｗ方向に直交する機長Ｌ方向へ延びるＹ軸ユニット１０と、このＹ軸ユニット１０に取り付けられ水平方向へ延びるアーム４１を備えたθ軸ユニット４０と、前記アーム４１に取り付けられた先端ツール３０と、これら各ユニットおよびθ軸ユニット３０を配線により接続された制御手段５０とから構成されてる。

前記Ｘ軸ユニット２０は、前記支柱に固定されており、機幅Ｗ方向に沿って往復移動自在なＸ軸可動板２１を備えて成り、前記Ｘ軸可動板２１は、Ｘ軸ユニット２０に内蔵されたＡＣサーボモータ（図示せず）およびボールねじ軸（図示せず）などに係合して成る。前述のＸ軸ユニット２０に内蔵されたＡＣサーボモータは、後記制御手段５０の指令を受けて回転駆動するよう構成されている。また、Ｘ軸ユニット２０は、前記Ｘ軸可動板２１の最大移動距離を図１に示す距離Ｘとして成り、直線的に機幅Ｗ方向へＸ軸可動板２１を移動可能に構成されている。

前記Ｙ軸ユニット１０は、前記Ｘ軸ユニット２０のＸ軸可動板２１に固定されており、機長Ｌ方向に沿って往復移動自在なＹ軸可動板１１を備えて成る。また、前記Ｙ軸可動板１１は、Ｙ軸ユニット１０に内蔵されたＡＣサーボモータ（図示せず）およびボールねじ軸（図示せず）などに係合して成る。前述のＹ軸ユニット１０に内蔵されたＡＣサーボモータは、後記制御手段５０の指令を受けて回転駆動するよう構成されている。さらに、Ｙ軸ユニット１０は、前記Ｙ軸可動板１１の最大移動距離を図１に示す距離Ｙとして成り、直線的に機長Ｌ方向へ移動可能に構成されている。また、前記Ｙ軸可動板１１は、前記Ｘ軸可動板２１に固定されている。これにより、Ｙ軸ユニット１０のＡＣサーボモータが回転することで、Ｙ軸ユニット１０のフレームが機長Ｌ方向に沿って直線移動することができる。

前記θ軸ユニット４０は、図２に示すように前記Ｙ軸ユニット１０の前方へ張り出すように配されたアーム４１と、このアーム４１を図２の一点鎖線で示す旋回軸θを中心時に所定角度旋回自在なＡＣサーボモータ（図示せず）とを備えて成る。また、このθ軸ユニット４０は、前記アーム４１の全長が伸びるに連れて図１に示す旋回半径Ｒが長くなり、アーム４１に取り付けた前記先端ツール３０を曲線的に水平面上を旋回可能に構成される。なお、本産業用ロボット１の一実施形態における前記アーム４１の全長および前記ＡＣサーボモータの旋回角度は、図示された全長寸法および旋回角度１８０度に限定されるものでは無く、前記先端ツール３０を位置させたい領域である可動範囲Ｓ２に合わせて都度設計段階で選定される。

前記先端ツール３０は、前記アーム４１の先端に取り付けられており、前記ベース面ＢＭに取り付けられたワーク（図示せず）に部品を組み付けるものであり、本実施形態においては、当該部品をねじＮとする前記ワークへのねじ締め作業を行うものである。この先端ツール３０は、前記ワークへ向かって下降あるいは上昇する昇降プレート３２を備えて成る昇降部３１と、前記昇降プレート３２に取り付けられ回転自在に支持されたモータＭと、このモータＭに接続されかつ前記ねじＮに係合可能な工具の一例であるビットＢと、このビットＢを常時は内包するよう下方へ付勢されたスクリューガイドＳＧと、前記昇降部３１の下端に取り付けられ前記ねじＮを一時的に保持可能なチャック３３とを備えて成る。

前記昇降部３１は、前記昇降プレート３２の他に、図示しないボールねじ軸およびこのボールねじ軸へ回転を伝達するＡＣサーボモータを備えており、この昇降部３１のＡＣサーボモータが後記制御手段５０の指令を受けて回転駆動可能に構成される。

前記スクリューガイドＳＧは、筒状に構成されており、これに内包したビットＢを回転自在に挿通して成り、その先端部に前記ねじＮを内包可能に構成されている。また、スクリューガイドＳＧは、図示しないエア吸引装置に接続されており、その先端部からエア吸引して前記チャック３３に保持しているねじＮを先端部に内包し吸引可能に構成されている。

前記チャック３３は、その先端に一対の揺動自在なチャック爪と、このチャック爪の先端を常時は閉じる方向へそれぞれ付勢するチャック爪ばね（図示せず）と、前記ねじＮを１本ずつ供給する部品供給装置（図示せず）に接続され当該ねじＮを閉じたチャック爪へ案内するホース金具とを備えて成る。また、このチャック３３は、前記ビットＢを内包したスクリューガイドＳＧの先端部を常時は内包するとともに、前記昇降部３１の下降動作により下降するスクリューガイドＳＧにより前記チャック爪がそれぞれ開く方向へ揺動する。よって、スクリューガイドＳＧとともに下降するビットＢは、エア吸引されたねじＮに係合しつつ回転してワークへ向かい下降し、チャック３３から下方へ突出することができる。

前記制御手段５０は、前記Ｙ軸ユニット１０、前記Ｘ軸ユニット２０、前記先端ツール３０、前記θ軸ユニット４０の各ＡＣサーボモータの回転を制御可能に構成されており、これに予め設定された回転指令値に基づき各ＡＣサーボモータを制御するよう構成される。また、この制御手段５０は、前記Ｙ軸ユニット１０、Ｘ軸ユニット２０、θ軸ユニット４０の３つの前記ＡＣサーボモータを同時に回転制御可能に構成されているので、前記先端ツール３０の水平面上の移動を従来に比べて短時間に終えることができる。

このように構成された本発明の産業用ロボット１は、前記θ軸ユニット４０を備えるので、図１に示す可動縦長さＹＲと可動横長さＸ２Ｒから成る平面範囲の内、この大半を占める広い可動範囲Ｓ２へ前記ビットＢを水平移動可能である。一方、従来の産業用ロボットでは、θ軸ユニット４０を備えないので、Ｙ軸ユニットの可動縦長さである距離ＹとＸ軸ユニットの可動横長さである距離Ｘから成る長方形の狭い平面範囲である可動範囲Ｓ１しか得られなかった。

よって、本発明の産業用ロボット１は、従来に比べて前記機長Ｌおよび機幅Ｗよりも長い前記可動縦長さＹＲ、可動横長さＸ２Ｘの範囲内で可動範囲Ｓ２を設定できるため、広範囲に広がる作業ポイントを有するワークに対応できるという利点がある。さらに、本発明の産業用ロボット１は、前記θ軸ユニット４０を前記Ｙ軸ユニット１０およびＸ軸ユニット２０と同時に駆動制御することができるので、前記旋回半径Ｒに沿ってビットＢを旋回移動させつつ、機長Ｌ方向および機幅Ｗ方向へビットＢを直線的に水平移動可能となり、ビットＢを曲線的に水平移動できる。よって、ビットＢは従来のθ軸ユニットが搭載されていないものに比べて短時間で目的の水平位置まで移動可能となる。

なお、上述の本発明に係る産業用ロボット１は、前記支柱にＸ軸ユニット２０を固定し、このＸ軸ユニット２０にＹ軸ユニット１０を固定した構成であるが、これに限定されることは無く、例えば、前記Ｙ軸ユニット１０、前記Ｘ軸ユニット２０を入れ替え、この入れ替えたＸ軸ユニット１０のＸ軸可動板１１に前記θ軸ユニット４０を旋回可能に取り付けても上述と同様の効果を得ることができることはいうまでもない。

１産業用ロボット
１０Ｙ軸ユニット
２０Ｘ軸ユニット
３０先端ツール
４０ θ軸ユニット
５０制御手段
Ｌ機長
Ｗ機幅
Ｒ θ軸旋回半径
ＸＸ軸ストローク
ＹＹ軸ストローク
Ｓ２可動範囲

Claims

機長方向へ往復移動するＹ軸可動板を備えたＹ軸ユニットと、機長方向に直交する機幅方向へ往復移動するＸ軸可動板を備えたＸ軸ユニットと、これらＹ軸ユニットおよびＸ軸ユニットに支持され所望部品に係合する工具を備え前記部品をワークへ接近あるいは離反する方向へ往復移動可能な先端ツールと、これらＸ軸ユニット、Ｙ軸ユニット、先端ツールを配線接続するとともにそれぞれを駆動制御する制御手段とを備えて成る産業用ロボットにおいて、
前記先端ツールを機長方向および機幅方向へ曲線的に旋回移動するθ軸ユニットを、前記Ｙ軸ユニットあるいはＸ軸ユニットの一方に搭載して成ることを特徴とする産業用ロボット。
前記制御手段は、前記Ｙ軸ユニット、前記Ｘ軸ユニット、前記θ軸ユニットを同時に駆動制御して成ることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。