JP2555913B2

JP2555913B2 - 門型組立ロボット

Info

Publication number: JP2555913B2
Application number: JP5167433A
Authority: JP
Inventors: 俊之木村; 和政大石; 靖則田中; 修井上
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH071261A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、門型をしたＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向への移動が可能な電子機器等の組立ロボットに関
し、特に、ロボットの剛性を高めることができるととも
に、ロボットの小型化及び軽量化を図れる門型組立ロボ
ットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高速作動する組立用ロボットと
しては、図４に示すようなタイプのものが実用化されて
おり、代表的なものとして、同図（ａ）の水平多関節型
ロボット及び同図（ｂ）の垂直多関節型ロボットがあ
る。しかし、これら水平多関節型ロボット及び垂直多関
節型ロボットは、アーム部１１０，１２０が多関節構造
となっているので動作範囲が大きく、動作に無駄があっ
た。また、アーム部がほぼ３６０°回動するので、これ
ら組立用ロボットを並べて生産ラインを構成する場合に
は、アーム部が互いに干渉しないように一定の間隔を確
保しなければならず、生産ラインの据付面積が大きくな
ってしまうという問題があった。

【０００３】一方、図５に示す組立ロボットは、門型組
立ロボット（門型直交座標型ロボット）であり、基台１
４０と、この基台１４０上に固定された二本の支持柱１
３２，１３２及びこれら支持柱１３２，１３２の間に架
設されたＸ軸モジュール１３１からなる門型支持体１３
０と、Ｘ軸モジュール１３１上にＸ軸方向（図中左右方
向）に移動可能に載設されたＹ軸モジュール１３３と、
このＹ軸モジュール１３３を移動させる、前記Ｘ軸モジ
ュール１３１上に設けられた駆動手段１３４と、前記Ｙ
軸モジュール１３３上にＹ軸方向（図中前後方向）に移
動可能に載設されたＹ軸スライダ１３５と、このＹ軸ス
ライダ１３５を移動させる、前記Ｙ軸モジュール１３３
上に設けられた駆動手段１３６と、前記Ｙ軸スライダ１
３５の先端にＺ軸方向（図中上下方向）に移動可能に設
けられたヘッド１３７と、このヘッド１３７を移動させ
る図示しない駆動手段と、上記ヘッド１３７に回転可能
に支承されたハンド部１３８とによって構成される。こ
のような構成からなる門型組立ロボットは、Ｘ軸モジュ
ール１３１とＹ軸モジュール１３３の駆動手段１３４，
１３６を駆動させてヘッド１３７を目的の場所まで直線
移動させることができるのでロボットの動きに無駄が少
ない。したがって、複数の門型組立ロボットによって生
産ラインを構成すると、これら門型組立ロボット間に広
いスペースを設ける必要がなく、生産ラインの据付面積
を小さくできる。また、Ｘ軸モジュール１３１とＹ軸モ
ジュール１３３及びＹ軸スライダ１３５の長さを変える
ことによってヘッド１３７の動作範囲を自由に変更する
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の門型組立ロボットには、次のような問題点があ
るため、上述した優れた特徴を有するにも拘らず、組立
ロボットとしてあまり用いられていなかった。すなわ
ち、従来の門型組立ロボットは、Ｙ軸スライダ１３５が
片持ちとなっているため、Ｙ軸方向の動作範囲を拡張し
ようとしてＹ軸スライダ１３５を延長すると、Ｙ軸スラ
イダ１３５を支持する部分の剛性が低下するという問題
があった。このため、Ｙ軸スライダ１３４を高速で繰返
し前進，後退させると、Ｙ軸スライダ１３４を支持する
部分に大きな負荷がかかり、故障が頻発してしまうとい
う問題もあった。また、従来の門型組立ロボットでは、
駆動手段１３４，１３６をＸ軸モジュール１３１及びＹ
軸モジュール１３３上に設けていたのでロボットが大型
化するとともに、外観上スマートでないといった問題が
あった。

【０００５】また、実開昭６２−１２１０８７号の公報
では、Ｙ軸モジュールをフレームで固定することによっ
て剛性を向上させた門型組立ロボットが提案されている
が、門型支持体上に取り付ける部材の重量が増加する
分、支持柱を太くしなければならず、ロボット全体が大
型かつ大重量になってしまうという問題があった。さら
に、門型組立ロボットの剛性を向上させるため、両側に
支持柱を前後二本づつ設けて門型支持体を構成したもの
があるが、構造が複雑化するという問題があった。

【０００６】本発明者らは、上記事情にかんがみ鋭意検
討を行なった結果、門型組立ロボットのＹ軸スライダを
前後に移動させる代りに、門型支持体を前後に移動させ
ると、従来のＹ軸スライダを移動させる構成の門型組立
ロボットが有する全ての問題を解決できることを見出し
た。ここで、従来から大重量の部材を搬送又は加工する
ためのガントリークレーン、あるいは、ガントリー型プ
ラノミラーにおいて、門型支持体を前後に移動させる構
成のものが存在するので、これら技術をそのまま門型組
立ロボットに応用することが考えられる。しかしなが
ら、従来のガントリークレーン等では、組立用ロボット
と異なり高速動作性はほとんど考慮されていなかった。
そのため、支持柱の剛性が低く、ガントリークレーン等
における門型支持体をそのまま高速走行させると、左右
の支持柱に加わる力が不均衡となって支持柱がねじれて
しまうという問題があった。このような支持柱のねじれ
は、左右の支持柱のそれぞれに駆動部を設け、これら駆
動部を同期運転させることによってある程度防止できる
が、この場合、構成が複雑化するという問題がある。

【０００７】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、ロボットの剛性を高めることができると
ともに、ロボットの小型化及び軽量化が図れ、さらに、
無駄なく広い動作範囲を確保できるようにした門型組立
ロボットの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の門型組立ロボットは、門型をしたＸ，Ｙ，
Ｚ軸方向への移動が可能な組立ロボットであって、基台
と、この基台上のＹ軸方向に敷設された二本のレール
と、これらレール上に移動可能に設けられた二つの支持
柱と、これら支持柱を移動させる駆動手段と、これら支
持柱の間に架設され、前記支持柱と接合する部分が前記
支持柱上部の幅とほぼ同じ幅のＸ軸モジュールと、この
Ｘ軸モジュール上にＸ軸方向へ移動可能、かつ、前記Ｘ
軸モジュールより張り出して載設されたＸ軸スライダ
と、このＸ軸スライダを移動させる、前記Ｘ軸モジュー
ルに内蔵された駆動手段と、前記Ｘ軸スライダの先端に
Ｚ軸方向に移動可能に設けられたヘッドと、このヘッド
を移動させる、前記Ｘ軸スライダに内蔵された駆動手段
と、上記ヘッドに回転可能に支承されたハンド部とから
なり、前記二つの支持柱のうち一方の支持柱側のみに前
記支持柱の移動手段を設けるとともに、一方の支持柱の
移動手段を基台内部に収納し、かつ、前記支持柱のいず
れか一方を、中空状に形成するとともに、この中空部内
に前記Ｘ軸モジュール及び前記Ｘ軸スライダに内蔵した
駆動手段に対する配線等を収納した構成としてある。

【０００９】

【作用】上記構成からなる本発明の門型組立ロボットに
よれば、ヘッドをＹ軸方向に移動させる場合、支持柱の
駆動手段を駆動させて、支持柱をＹ軸方向に高速移動さ
せる。この場合、支持柱はＹ軸方向（幅方向）に大きな
寸法をとった形状としてあるので、Ｙ軸方向へ高速移
動，急停止を繰り返しても剛性上の問題を生ぜず、高精
度の組み立て作業を行なえる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の門型組立ロボットの実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、
本発明の第一実施例に係る門型組立ロボットを示すもの
であり、図１は斜視図，図２（ａ）は部分断面平面図，
同図（ｂ）は部分断面正面図，同図（ｃ）は部分断面側
面図である。

【００１１】これら図面において、１０は基台であり、
その上面部には、Ｙ軸方向（図中前後方向）に二本のレ
ール１１ａ，１１ｂが敷設してある。また、この上面部
の手前側には駆動モータ２１，伝導ベルト２２及びボー
ルねじ２３からなる駆動手段２０が設けてある。３０は
門型支持体であり、移動部材４１，４１を介してレール
１１ａ，１１ｂ上に取り付けた二本の支持柱４０ａ，４
０ｂとこれら支持柱４０ａ，４０ｂの間に架設したＸ軸
モジュール５０とで構成してある。これら支持柱４０
ａ，４０ｂは、門型支持体３０をＹ軸方向に走行させた
ときの衝撃に耐えられる剛性を得るため、Ｙ軸方向へ広
がるほぼ台形状の板部材としてあり、さらに、門型支持
体３０の高速走行，急停止時における安定性を向上させ
るため、底辺近傍の幅を特に広くした形状としてある。
また、一方の支持柱４０ｂの下端内側には、前記駆動手
段２０のボールねじ２３と螺合するナット部材４２が一
体的に形成してある。

【００１２】なお、上記レール１１ａ，１１ｂにリニア
レールを用い、また、移動部材４１，４１にリニアベア
リングを用いると門型支持体３０をよりスムーズに高速
走行させることができる。

【００１３】Ｘ軸モジュール５０の内部には、後述する
Ｘ軸スライダ６０をＸ軸方向（図中左右方向）に移動さ
せるためのガイドレール５１，５１と、駆動モータ５２
によって回転させられるボールねじ５３が設けてある
（図２（ａ），（ｃ）参照）。

【００１４】さらに、本実施例では、Ｘ軸モジュール５
０の筐体両端部に、支持柱４０ａ，４０ｂの接合部分の
形状と対応する凹部５０ａ，５０ｂを形成し、支持柱４
０ａ，４０ｂの接合部分をこの凹部５０ａ，５０ｂに係
合させて、これらＸ軸モジュール５０と支持柱４０ａ，
４０ｂをボルトで固定した構成としてある。このような
構成とすることによって、Ｘ軸モジュール５０と支持柱
４０ａ，４０ｂを強固に固定することができ、その接合
部は、門型支持体３０の高速走行，急停止時において発
生するねじり応力に耐え得る十分な強度を備える。ま
た、Ｘ軸モジュール５０の支持柱４０ａ，４０ｂと接合
する部分の幅は、Ｘ軸モジュール５０の幅と同じとして
ある。

【００１５】Ｘ軸スライダ６０の底面部には、Ｘ軸モジ
ュール５０内に敷設したガイドレール５１，５１に沿っ
てＸ軸方向に移動可能な移動部材６１，６１と前記ボー
ルねじ５３に螺合するナット部材６２が設けてある。

【００１６】また、Ｘ軸スライダ６０の先端部は、Ｘ軸
モジュール５０から張り出した状態となっており、この
先端部にヘッド７０がＺ軸方向（図中上下方向）に移動
可能に取り付けてある。また、Ｘ軸スライダ６０の内部
には、このヘッド７０をボールねじ等によって移動させ
る駆動モータ６３が内蔵されている。

【００１７】ヘッド７０には、ハンド部７２が回転可能
に支承されており、その内部には、このハンド部７２を
回転させる駆動モータ７１が内蔵されている。また、ハ
ンド部７２の先端には、爪部が設けてあり、この爪部に
よって電子部品等を把持することができる。

【００１８】なお、ヘッド７０はＸ軸モジュール５０か
ら張り出した状態でＸ軸スライダ６０の先端部に取り付
けてあり、Ｘ軸モジュール５０は支持柱４０ａ，４０ｂ
の上部付近の幅と同じ幅となっているので、Ｘ軸方向の
移動範囲が広くなる。

【００１９】次に、上記構成からなる本実施例の門型組
立ロボットの動作について、図１及び図２を参照しつつ
説明する。これら図面において、ヘッド７０をＹ軸方向
に移動させる場合は、駆動手段２０の駆動モータ２１を
駆動させると、この駆動力が伝導ベルト２２を介してボ
ールねじ２３に伝わり、ボールねじ２３が回転する。こ
れによって、支持柱４０ｂのナット部材４２がボールね
じ２３上を移動し、門型支持体３０全体がレール１１
ａ，１１ｂ上を走行してヘッド７０をＹ軸方向に移動さ
せる。また、ヘッド７０をＸ軸方向に移動させる場合
は、Ｘ軸モジュール５０の駆動モータ５２を駆動させる
と、ボールねじ５３が回転して、Ｘ軸スライダ６０がＸ
軸方向に移動し、ヘッド７０をＸ軸方向に移動させる。

【００２０】このような構成からなる本実施例の門型組
立ロボットによれば、門型支持体を走行させてヘッドを
Ｙ軸方向に移動させる構成としたので、ロボットの剛性
を低下させる従来のＹ軸スライダを構成から排除するこ
とができ、ロボットの剛性が高くなる。また、支持柱４
０ａ，４０ｂの幅方向の寸法を大きくすることによっ
て、門型支持体３０の高速走行に耐え得る剛性を確保で
きるので、門型支持体３０を高速走行，急停止させても
支持柱４０ａ，４０ｂがねじれてしまうようなことはな
く、駆動力を伝えるのもいずれか一方の支持柱４０ａ，
４０ｂのみでよい。

【００２１】さらに、Ｘ軸スライダ６０及びヘッド７０
の駆動手段をＸ軸モジュール５０及びＸ軸スライダ６０
の筐体内に収納する構成とし、また、支持柱４０ａ，４
０ｂを板状としたことにより、ロボット全体が小型かつ
軽量となる。またさらに、レール１１ａ，１１ｂ及びボ
ールねじ２３を延長することによってヘッド７０のＹ軸
方向の動作範囲を拡張することができ、ロボットの剛性
を低下させることなく広い動作範囲を確保することがで
きる。

【００２２】また、支持柱４０ａ，４０ｂに中空部を形
成し、この中空部内に駆動モータ６３，７１に対する電
源供給用の配線等を収納する構成としてもよい。このよ
うな構成にすると、ロボットの外観がスマートになり、
また、配線等の断線事故も防止できる。

【００２３】次に、本発明の門型組立ロボットの第二実
施例について、図３を参照しつつ説明する。図３は、本
実施例に係る門型組立ロボットを示すものであり、同図
（ａ）は部分断面平面図，同図（ｂ）は、部分断面正面
図，同図（ｃ）は部分断面側面図である。

【００２４】同図において、本実施例の門型組立ロボッ
トは、駆動手段２０，レール１１ａ，１１ｂ及び移動部
材４１等の門型支持体３０の走行手段を全て基台１０内
部に収納した構成としてある。このような構成からなる
本実施例の門型組立ロボットによれば、基台１０上の作
業スペース２４がより広くなり、組み立て作業が効率良
く行なえるとともに、ロボットの外観がスマートにな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の門型組
立ロボットによれば、ロボットの剛性を高めることがで
きるとともに、ロボットの小型化及び軽量化が図れ、さ
らに、広い動作範囲を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る門型組立ロボットを
示す斜視図である。

【図２】同門型組立ロボットを示すものであり、同図
（ａ）は部分断面平面図，同図（ｂ）は部分断面正面
図，同図（ｃ）は部分断面側面図である。

【図３】本発明の第二実施例に係る門型組立ロボットを
示すものであり、同図（ａ）は部分断面平面図，同図
（ｂ）は、部分断面正面図，同図（ｃ）は部分断面側面
図である。

【図４】従来例に係る組立用ロボットを示すものであ
り、同図（ａ）は水平多関節型ロボット、同図（ｂ）は
垂直多関節型ロボットの斜視図である。

【図５】従来例に係る門型組立ロボットを示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０基台１１ａ，１１ｂレール２０駆動手段２１駆動モータ２２伝導ベルト２３ボールねじ２４作業スペース３０門型支持体４０ａ，４０ｂ支持柱４１移動部材４２ナット部材５０Ｘ軸モジュール５０ａ，５０ｂ凹部６０Ｘ軸スライダ７０ヘッド７２ハンド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上修東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (56)参考文献特開昭63−200980（ＪＰ，Ａ) 実開平１−149282（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】門型をしたＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動が
可能な組立ロボットであって、基台と、この基台上のＹ軸方向に敷設された二本のレールと、これらレール上に移動可能に設けられた二つの支持柱
と、これら支持柱を移動させる駆動手段と、これら支持柱の間に架設され、前記支持柱と接合する部
分が前記支持柱上部の幅とほぼ同じ幅のＸ軸モジュール
と、このＸ軸モジュール上にＸ軸方向へ移動可能、かつ、前
記Ｘ軸モジュールより張り出して載設されたＸ軸スライ
ダと、このＸ軸スライダを移動させる、前記Ｘ軸モジュールに
内蔵された駆動手段と、前記Ｘ軸スライダの先端にＺ軸方向に移動可能に設けら
れたヘッドと、このヘッドを移動させる、前記Ｘ軸スライダに内蔵され
た駆動手段と、上記ヘッドに回転可能に支承されたハンド部とからな
り、前記二つの支持柱のうち一方の支持柱側のみに前記支持
柱の移動手段を設けるとともに、一方の支持柱の移動手
段を基台内部に収納し、かつ、前記支持柱のいずれか一方を、中空状に形成する
とともに、この中空部内に前記Ｘ軸モジュール及び前記
Ｘ軸スライダに内蔵した駆動手段に対する配線等を収納
したことを特徴とする門型組立ロボット。