JP4916924B2 - 交差型ロボット - Google Patents

Description

本発明は、一軸方向に移動可能なスライダをもつ第１，第２ロボットからなり、第１ロボットと交差する状態で、当該第１ロボットのスライダに第２ロボットが組付けられる交差型ロボットに関するものである。

従来から、上記のような交差型ロボットの一つとして直交型ロボットが広く知られている（例えば特許文献１）。図９は、そのような直交型ロボットを概略的に示している。

同図に示すように、直交型ロボット５０は、Ｘ軸ロボット５１に対してＹ軸ロボット５２が直交する状態で組付けられた構成となっている。すなわち、Ｘ軸ロボット５１には、Ｘ軸方向に移動可能なスライダ５４が設けられ、このスライダ５４にＹ軸方向に移動可能なスライダ５６を備えたＹ軸ロボット５２が組付けられている。そして、各スライダ５４，５６が個別に駆動されることにより、Ｙ軸ロボット５２のスライダ５６に固定される作業ユニット等をＸ−Ｙ平面上の任意の位置に移動させるように構成されている。

各スライダ５４に対するＹ軸ロボット５２の組付けは、スライダ５４上に組付け用のブラケット５８が固定されており、このブラケット５８に対してＹ軸ロボット５２が固定されることにより行われている。なお、ブラケット５８そのものは、Ｙ軸ロボット５２側からボルト５９によってスライダ５４に締着されており、一般には、このボルト締着箇所とＹ軸ロボット５２とが同図に示すようにオフセットされることによりＹ軸ロボット５２側からのボルト５９の見通しが確保されている。つまり、メンテナンス時には、当該ボルト５９の操作により、Ｙ軸ロボット５２とブラケット５８とを一体にスライダ５４に対して脱着できる構成とされている。
特許公開２００４−１８８５１２号公報

上記のような直交型ロボット５０では、ロボット全体をよりコンパクトにかつシンプルに構成し、あるいは機能性を高めるためにレイアウト構成が制限される場合がある。

例えば、Ｘ軸ロボット５１が、駆動源として中空モータを使用するものである場合には、Ｘ軸方向の端部までスライダ５４を移動させることが可能となるため、当該端部のスペースを有効利用するためにＹ軸ロボット５２をスライダ５４（ブラケット５８）のより端に寄せて組付けることが行われる。また、スライダ５４やブラケット５８を必要最小限度の大きさに抑える設計が採られる場合もある。このような場合には、ボルト５９の締着箇所とＹ軸ロボット５２の固定位置とをオフセットすることが難しくなり、ボルト５９の締着箇所にＹ軸ロボット５２が被さってメンテナンス性が阻害されるという課題が生じる。

すなわち、Ｘ軸ロボット５１をメンテナンスする際には、一旦、ブラケット５８からＹ軸ロボット５２を取り外して前記ボルト５９を露出させ、さらにこのボルト５９を回して当該ブラケット５８を取外す必要があるために作業が煩雑となる。また、Ｘ軸ロボット５１とＹ軸ロボット５２との交差角度の調整を行う場合も同様の課題がある。従って、直交型ロボットのコンパクト化やシンプル化を進める一方で、メンテナンス性を確保することが必要となる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、メンテナンス作業性の良い交差型ロボットを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、特定方向に延びる第１フレームおよびこのフレームに沿って移動する第１スライダを有する第１ロボットと、この第１ロボットの前記第１スライダに固定され、前記特定方向と交差する方向に延びる第２フレームおよびこのフレームに沿って移動する第２スライダを有する第２ロボットとを備えた交差型ロボットにおいて、
前記第１スライダにブラケットが組付けられ、このブラケットを介して前記第２ロボットが第１スライダに固定されるものであり、
前記ブラケットは、前記第１スライダに形成された貫通孔に対して当該ブラケットの側とは反対側からねじ部材が挿入されかつこのねじ部材が当該ブラケットに螺合挿入されることで、前記ねじ部材により前記第１スライダに固定されているものである（請求項１）。

この構成によれば、第１スライダの裏側、つまり第２ロボット側とは反対側からねじ部材を操作してブラケットを取外すことができるため、第２ロボットがねじ部材の操作の邪魔になることがなくなる。そのため、第２ロボットの配置に拘わらず、常に、第２ロボットを組付けた状態のままでブラケットを第１スライダに対して脱着することが可能となる。また、ねじ部材を操作することで、第２ロボットを取外すことなく第１ロボットと第２ロボットとの交差角度の調整を行うことも可能となる。

この場合、前記第１スライダは、前記第１フレームの側方に膨出する膨出部分を有し、前記ブラケットは、この膨出部分に対して前記ねじ部材により締着されているのが好適である（請求項２）。

この構成によれば、ねじ部材の締着箇所が第１フレームの側方にずれる分、ねじ部材の操作を行い易くなり作業性が向上する。

なお、前記ブラケットは、前記ねじ部材とは別に、前記第２ロボット側から締め付けられるねじ部材により前記第１スライダに対して固定されるものであり、当該ねじ部材の締め付け位置と前記第２ロボットとがオフセットされているものであってもよい（請求項３）。

この構成によれば、ブラケットを固定するねじ部材の一部を第２ロボット側から操作することが可能となるので、その分、ブラケットの脱着作業を容易に行うことが可能となる。

なお、上記のような交差型ロボットにおいては、前記第１ロボットに一対の前記第１スライダが設けられ、各第１スライダにそれぞれ前記第２ロボットが固定されているものであってもよい（請求項３）。

このような構成によれば、いわゆるダブルキャリアタイプの交差型ロボットにおいて高いメンテナンス性を確保することが可能となる。

本発明に係る交差型ロボットは、ブラケットを介して第２ロボットを第１スライダに組付ける構成であるが、前記ブラケットを、第１スライダを挟んで第２ロボット側とは反対側から締め付けられるねじ部材により第１スライダに対して固定する構成としたので、第２ロボットの配置に拘わりなく、ねじ部材を直接操作することができる。そのため、常に、第２ロボットを組付けた状態のままでブラケットを第１スライダに対して脱着することが可能となり、また、第２ロボットを取外すことなく第１ロボットと第２ロボットとの交差角度調整を行うことが可能となる。従って、メンテナンス作業性の良いものとなる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１および図２は、本発明に係る交差型ロボットを示しており、図１は平面図で、図２は側面図でそれぞれ交差型ロボットを示している。

これらの図に示すように、交差型ロボット１は、Ｘ軸方向移動用の単軸ロボット３（Ｘ軸ロボット３という）にＹ軸方向移動用の単軸ロボット４（Ｙ軸ロボット４）が組付けられた直交型ロボット（以下、直交型ロボット１という）であり、Ｙ軸ロボット４に組付けられる作業ユニット５（同図では仮想線で示す）を、前記ロボット３，４の作動に応じて、Ｘ−Ｙ座標平面上の任意の位置に移動させるように構成されている。

図３は、前記Ｘ軸ロボット３およびＹ軸ロボット４の具体的な構成を断面図で示している（Ｙ軸ロボット４は、後記カバー部材３３を外した状態で図示している）。

同図に示すように、Ｘ軸ロボット３（本発明に係る第１ロボットに相当する）は、Ｘ軸方向に延びるフレーム１０（本発明に係る第１フレームに相当する）と、このフレーム１０に沿ってスライド自在に支持されたスライダ１１（本発明に係る第１スライダに相当する）とを有している。前記フレーム１０は、上方に開口する断面凹状のベース部材１２と、このベース部材１２の上端開口を覆うカバー部材１３とを有しており、上記スライダ１１が、これらカバー部材１３とベース部材１２との間に部分的に介在した状態で前記フレーム１０にスライド自在に支持されている。

上記フレーム１０の内部には、Ｘ軸方向に沿って延びる一対のガイドレール１５，１５が設けられ、これらガイドレール１５に対して上記スライダ１１がスライド可能に装着されている。各ガイドレール１５，１５の間には、当該レール１５，１５と平行に延びるボールねじ軸１６が配備されている。このボールねじ軸１６は、ベース部材１２の両端部に設けられたベアリング等を介してフレーム１０に回転可能に支持されている。

上記スライダ１１には、その下面に、上記ボールねじ軸１６に螺合するナット部材１８と、このナット部材１８を回転駆動する駆動源としての中空モータ１７とが組付けられている。前記ナット部材１８は、ベアリング等を介して前記スライダ１１に相対回転可能に組付けられているとともに、カップリング等を介して上記中空モータ１７に連結されている。つまり、上記中空モータ１７によってナット部材１８がボールねじ軸１６回りに正転または逆転駆動されることにより、上記スライダ１１が、上記各ガイドレール１５に沿ってＸ軸方向に移動する構成となっている。

前記スライダ１１は、ベース部材１２の側壁上端とカバー部材１３との間に形成される一対のスリット状開口部を介してそれぞれフレーム１０の上方に露出しており、この露出部分にはＸ軸方向に延びる一対の取付部２０，２０が形成されている。

これら取付部２０，２０の上面にはブラケット２２が固定されており、このブラケット２２を介して前記Ｙ軸ロボット４が前記スライダ１１に組付けられている。

ブラケット２２は、図１および図３に示すように、やや厚みを持つ平板状のベース部２２ａの一端（図１では左端）に固定壁２２ｂが立設された正面視（Ｙ軸方向視）でＬ字型に形成された部材で、六角孔付きボルト等のボルトＢによって前記スライダ１１に固定されている。具体的には、図４に示すように、前記スライダ１１の取付部２０，２０のうち一方側（図４では左側）の取付部２０には、一対のねじ孔２４がＸ軸方向に所定間隔を隔てて形成されている。他方側の取付部２０には、フレーム１０から側方（Ｙ軸方向）に膨出する膨出部分２０ａが設けられ、この膨出部分２０ａに、上下方向に貫通する一対の貫通孔２５がＸ軸方向に所定間隔を隔てて形成されている。これに対してブラケット２２には、前記ベース部２２ａのうち前記ねじ孔２４に対応する箇所に上下方向の貫通孔２６が形成されるとともに、前記貫通孔２５に対応する箇所にねじ孔２７が形成されている。そして、同図に示すように、ベース部２２ａの上方から前記貫通孔２６にボルトＢが挿入され、このボルトＢが前記一方側の取付部２０のねじ孔２４に螺合挿入される一方、他方側の取付部２０の下方から前記貫通孔２５にボルトＢが挿入され、このボルトＢがベース部２２ａの前記ねじ孔２７に螺合挿入されている。これによって前記ブラケット２２がスライダ１１（取付部２０）に対してボルトＢにより締着されている。

Ｙ軸ロボット４は、上記のように構成されたブラケット２２の前記固定壁２２ｂの壁面に対してボルト等により固定されている。なお、前記ブラケット２２は、Ｙ軸ロボット４の支持剛性を確保すべく、図１に示すように、固定壁２２ｂを含む前記ベース部２２ａの一端側がフレーム１０の一方側（図１では上側）に大きく突出した平面視Ｌ字型の形状とされている。また、ブラケット２２の前記ベース部２２ａのうち、Ｙ軸ロボット４を挟んで固定壁２２ｂと反対側には、前記作業ユニット５の作業に使用する各種ツールや備品等のパーツの取付スペースが設けられている。このスペースには、Ｙ軸方向に延びる、図５に示すようなＴ字溝２３が形成されており、このＴ字溝２３を利用することにより各種パーツを前記ブラケット２２に簡単に固定できる構成となっている。

Ｙ軸ロボット４は、図１〜図３に示すように、Ｙ軸方向に延びるフレーム３０（本発明に係る第２フレームに相当する）と、このフレーム３０に沿ってスライド自在に支持されたスライダ３１（本発明に係る第２スライダに相当する）とを有している。前記フレーム３０は、断面凹状のベース部材３２と、このベース部材３２の開口を覆うカバー部材３３を有しており、前記ベース部材３２が前記固定壁２２ｂに固定されることにより、前記ブラケット２２を介してＹ軸ロボット４がスライダ１１に組付けられている。なお、Ｙ軸ロボット４は、図１に示すように、ブラケット２２の前端（図１では下端）からややＹ軸方向後側にずれた位置に固定されており、これによって当該ブラケット２２を固定する前記ボルトＢのうちＹ軸ロボット４側から締め付けられるものの見通し（Ｙ軸ロボット４側からの見通し）が確保されている。

上記フレーム３０の内部には、図３に示すように、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のガイドレール３５，３５と、これら両ガイドレール３５，３５と平行に設けられるボールねじ軸３６と、このボールねじ軸３６を回転駆動する駆動源としてのサーボモータ３７とが配設されている。そして、上記スライダ３１が、前記ガイドレール３５，３５にスライド可能に装着されるとともに、当該スライダ３１に一体に組込まれたナット部材３１ａが前記ボールねじ軸３６に螺合している。つまり、上記サーボモータ３７によりボールねじ軸３６が正転または逆転駆動されることにより、上記各ガイドレール３５，３５に沿って上記スライダ１１がＹ軸方向に移動する構成となっている。

なお、スライダ３１は、詳しく図示していないが、Ｘ軸ロボット３と同様に、ベース部材３２とカバー部材３３との間に形成される一対のスリット状開口部を介してそれぞれフレーム１０の上方に露出しており、この露出部分にはＹ軸方向に延びる一対の取付部４０，４０が形成されている。これら取付部４０，４０には、それぞれ複数のねじ孔４０ａが形成されており、これらねじ孔４０ａを用いて前記作業ユニット５がスライダ３１に組付けられている。

以上説明したように、上記の直交型ロボット１は、Ｘ軸ロボット３のスライダ１１にブラケット２２が固定され、このブラケット２２に対してＹ軸ロボット４が固定される構造であるが、ブラケット２２のボルト締着箇所の一部が、スライダ１１（取付部２０）に対してＹ軸ロボット４とは反対側からボルトＢにより締着される構造となっているため、メンテナンス作業性が良いという効果がある。

すなわち、上記直交型ロボット１では、Ｙ軸ロボット４の位置との関係で、スライダ１１に対するブラケット２２のボルト締着箇所の一部（図１では左上のボルト締着箇所）にＹ軸ロボット４が被さる。そのため、仮に、全てのボルトＢをＹ軸ロボット４側から締め付ける構成とすれば、Ｘ軸ロボット３のメンテナンスの際に、まずＹ軸ロボット４を取外してボルトＢを露出させ、その後ブラケット２２を取外す必要があり、このようにＹ軸ロボット４およびブラケット２２の脱着を常に個別に行うことが強いられる結果、作業が煩雑なものになってしまう。しかし、上記の直交型ロボット１によれば、ブラケット２２のボルト締着箇所のうちＹ軸ロボット４が被さる箇所（図１の左上のボルト締結位置）については、上記のようにスライダ１１の下側からボルトＢを締め付けてブラケット２２を固定する構成となっているため、Ｙ軸ロボット４を取外すことなく当該ボルトＢを操作することができる。また、ブラケット２２のうちＴ字溝２３が形成される部分、つまり、各種パーツの取付スペースにあるボルト締着箇所の一部（図１では右上のボルト締着箇所）についてもスライダ１１の下方からボルトＢを締め付ける構成となっているため、当該スペースに組付けられるパーツがボルト締着箇所に被さるような場合でも、当該パーツを取外すことなく当該ボルトＢを操作することができる。そして、ブラケット２２のその他のボルト締着箇所についは、上記の通りＹ軸ロボット４側からの見通しが確保されているため、当該ボルトＢを難なく操作することができる。

そのため、ブラケット２２を固定する全てのボルトＢを、Ｙ軸ロボット４等を取外すことなく脱着することができる。従って、Ｘ軸ロボット３のメンテナンスの際には、Ｙ軸ロボット４等の取外しを行うことなく、常に、Ｙ軸ロボット４等とブラケット２２とを一体にスライダ１１に対して脱着することができ、その結果、メンテナンス作業を、円滑、かつ効率的に進めることができる。また、Ｘ軸ロボット３とＹ軸ロボット４との交差角度調整についても、Ｙ軸ロボット４等の取外しを行うことなく、ボルトＢを緩めるだけで難なく実施することができる。従って、メンテナンス作業性が非常に良いものとなる。

なお、当実施形態は、ブラケット２２のうちパーツの取付けスペースには、ボルト締着箇所が２箇所あり、その一方（図１では右下のボルト締着箇所）については、上方からボルトＢを締め付ける構成となっているが、これは、当該締着箇所については、ブラケット２２のうちＹ軸ロボット４の末端側に位置しておりボルトＢにパーツが被さる可能性が低いためである。

ところで、以上説明した直交型ロボット１は、本発明に係る交差型ロボットの好ましい実施の形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、スライダ１１（一対の取付部２０）に対するブラケット２２の固定構造に関し、一方側（図１では下側）の取付部２０については、ブラケット２２を、Ｙ軸ロボット４側からボルトＢで締着し、他方側（図１では上側）の取付部２０については、ブラケット２２を、スライダ１１の下方からボルトＢで締着するように構成しているが、何れの構造を使用するかは、ブラケット２２に搭載されるＹ軸ロボット４や各種ツールの配置、およびブラケット２２のボルト締着箇所との相互関係を考慮して適宜決めればよい。例えば、図６，図７に示すように、ブラケット２２が平面視Ｔ字型に構成され、Ｙ軸ロボット４がちょうどＸ軸ロボット３を横断するように組付けられるタイプの直交型ロボット１については、同図に示すように、Ｙ軸方向に並ぶ一対のボルト締着箇所（図６では左側の締着箇所）に対してＹ軸ロボット４が被さり、しかも、残りのボルト締着箇所についても各種パーツが被さる可能性が高い。そのため、このような構成の直交型ロボット１に関しては、同図に示すようにブラケット２２を、全てスライダ１１の下方からボルトＢで締着する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ軸ロボット３に一つのＹ軸ロボット４を組付けた、いわゆるシングルキャリアタイプの直交型ロボット１に本発明を適用した例について説明したが、いわゆるダブルキャリアタイプの直交型ロボットについても本発明は勿論適用可能である。図８はその一例を示している。この図に示す直交型ロボット１は、Ｘ軸ロボット３に一対のスライダ１１，１１が設けられ、各スライダ１１，１１にそれぞれブラケット２２を介してＹ軸ロボット４Ａ，４Ｂが互いに向かい合わせに（Ｘ軸方向に対向して）搭載された構成となっている。そして、Ｘ軸ロボット３の各スライダ１１，１１、およびＹ軸ロボット４Ａ，４Ｂの各スライダ３１がそれぞれ個別に駆動されることにより、各作業ユニット５を個別にＸ−Ｙ座標平面上で移動させる構成となっている。なお、Ｘ軸ロボット３に対するＹ軸ロボット４Ａ，４Ｂの組付け構造等は、上記実施形態と共通である。

このようなダブルキャリアタイプの直交型ロボット１では、Ｘ軸方向における作業ユニット５の可動領域を極力広く確保すべく、Ｙ軸ロボット４Ｂ，４Ｂをブラケット２２の端（Ｘ軸方向の端）に寄せて固定する等、Ｙ軸ロボット４Ａ，４Ｂの配置が制約される場合があり、その結果、レイアウト的にブラケット２２のボルト締着箇所とＹ軸ロボット４Ａ，４Ｂとを重複させざるを得ない場合がある。従って、上記のように、必要に応じてブラケット２２をスライダ１１の下方からボルトＢで締着する構成とし、Ｙ軸ロボット４Ａ，４Ｂをブラケット２２と一体的にスライダ１１に対して脱着できるようにするのが、良好なメンテナンス作業性を確保する上で有効となる。

なお、上記実施形態では、本発明に係る交差型ロボットの一例として、単軸ロボット３，４が互いに直交する状態で組付けられた直交型ロボット１について本発明の適用例を説明したが、勿論、一方側の単軸ロボット３に対して他方側の単軸ロボット４が直交以外の角度を有して組付けられるものについても本発明は適用可能である。

本発明に係る交差型ロボットの一例である直交型ロボットを示す平面図である。 直交型ロボットを示す側面図である（図１のII矢視図である）。 直交型ロボットを示す図１のIII−III断面図（Ｙ軸ロボットのカバー部材を外した状態）である。 ブラケットのスライダ（取付部）への組付け構造を示す直交型ロボットの要部側面図（一部断面図）である。 ブラケットにおけるベース部の断面図（図４のV−V断面図）である。 直交型ロボットの別の例を示す平面図である。 図６に示す直交型ロボットの側面図（図７のVII矢視図である）である。 直交型ロボットの別の例（ダブルキャリアタイプの直交型ロボット）を示す平面図である。 従来の直交型ロボットを示す平面図である。

符号の説明

１ 直交型ロボット
３ Ｘ軸ロボット
４ Ｙ軸ロボット
１１ スライダ
２０ 取付部
２０ａ 膨出部分
２２ ブラケット
２２ａ ベース部
２２ｂ 固定壁

Claims (4)

1. 特定方向に延びる第１フレームおよびこのフレームに沿って移動する第１スライダを有する第１ロボットと、この第１ロボットの前記第１スライダに固定され、前記特定方向と交差する方向に延びる第２フレームおよびこのフレームに沿って移動する第２スライダを有する第２ロボットとを備えた交差型ロボットにおいて、
   前記第１スライダにブラケットが組付けられ、このブラケットを介して前記第２ロボットが第１スライダに固定されるものであり、
   前記ブラケットは、前記第１スライダに形成された貫通孔に対して当該ブラケットの側とは反対側からねじ部材が挿入されかつこのねじ部材が当該ブラケットに螺合挿入されることで、前記ねじ部材により前記第１スライダに固定されていることを特徴とする交差型ロボット。
2. 請求項１に記載の交差型ロボットにおいて、
   前記第１スライダは、前記第１フレームの側方に膨出する膨出部分を有し、前記ブラケットは、この膨出部分に対して前記ねじ部材により締着されていることを特徴とする交差型ロボット。
3. 請求項１又は２に記載の交差型ロボットにおいて、
   前記ブラケットは、前記ねじ部材とは別に、前記第２ロボット側から締め付けられるねじ部材により前記第１スライダに対して固定されるものであり、当該ねじ部材の締め付け位置と前記第２ロボットとがオフセットされていることを特徴とする交差型ロボット。
4. 請求項１又は２に記載の交差型ロボットにおいて、
   前記第１ロボットに一対の前記第１スライダが設けられ、かつ各第１スライダにそれぞれ前記第２ロボットが固定されるものであることを特徴とする交差型ロボット。
   

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