JP4916929B2

JP4916929B2 - 直交型ロボット

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Publication number: JP4916929B2
Application number: JP2007077093A
Authority: JP
Inventors: 晃司川田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2008229826A

Description

本発明は、Ｘ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有するＸ軸ロボットと、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｘ軸ロボットのスライダに固定されるＹ軸ロボットと、これらＸ軸ロボットおよびＹ軸ロボットの各駆動源の動作を制御するコントローラとを備え、上記各駆動源とコントローラとがケーブルを介して電気的に接続された直交型ロボットに関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、特定方向に延びるフレーム（ベース部材）に沿ってスライド自在に支持されたスライダ（可動部）と、このスライダを駆動するサーボモータ等からなる駆動源と、この駆動源の動作を制御するコントローラとを備えた単軸ロボットが互いに直交する状態で複数組み合わされた直交型ロボットが知られている。

図９および図１０は、上記直交型ロボットの一例を示しており、図９は当該ロボットの正面図、図１０は上面図である。これらの図に示される直交型ロボット２００は、Ｘ軸方向移動用の単軸ロボットとしてのＸ軸ロボット２０１と、Ｙ軸方向移動用の単軸ロボットとしてのＹ軸ロボット２０２とを有しており、両者が互いに直交する状態で組み付けられることにより構成されている。図例では、上記Ｘ軸ロボット２０１のフレーム２０３に沿ってＸ軸方向に移動可能な２つのスライダ２０４，２０４が設けられ、これらのスライダ２０４，２０４に対して２つのＹ軸ロボット２０２，２０２が取り付けられている（いわゆるダブルキャリアタイプの直交型ロボット）。なお、図中において符号２０５は、上記Ｘ軸ロボット２０１の各スライダ２０４を駆動するためのサーボモータであり、符号２０６は、このサーボモータ２０５の駆動等を制御するためのコントローラである。これらサーボモータ２０５とコントローラ２０６とは、ケーブル２１０等を介して電気的に接続されている。

上記Ｘ軸ロボット２０１の幅方向一側部には、上記ケーブル２１０を中継するための中継ボックス２０７と、上記各スライダ２０４と一体に移動するように取り付けられた結線ボックス２０８とが設置されている。これら中継ボックス２０７と各結線ボックス２０８との間には、屈曲自在なケーブル保持部材２０９が配設されており、上記ケーブル２１０は、その一部がこのケーブル保持部材２０９の内部を通るように配索される。なお、図中において符号２０９ａ，２０９ｂは、上記ケーブル保持部材２０９の長手方向両端部に設けられたフランジであり、これら各フランジ２０９ａ，２０９ｂを介して上記ケーブル保持部材２０９が中継ボックス２０７および結線ボックス２０８と連結されるようになっている。

上記コントローラ２０６側から延びるケーブル２１０は、上記ケーブル保持部材２０９の内部を通って上記結線ボックス２０８内に導入された後、この結線ボックス２０８の内部で、上記サーボモータ２０５側から延びるケーブル２１１と接続される。さらに、上記結線ボックス２０８の内部には、Ｙ軸ロボット２０２用のモータ（図示省略）から延びるケーブル２１２が導入され、このケーブル２１２と上記ケーブル２１１とが、上記結線ボックス２０８の内部で互いに接続されるようになっている。
特開平７−２７６２６９号公報

上記図９および図１０に示したように、従来の直交型ロボット２００では、コントローラ２０６側から中継ボックス２０７を介して延びるケーブル２１０と、上記Ｘ軸ロボット２０１およびＹ軸ロボット２０２の各モータから延びるケーブル２１１，２１２とが、上記フレーム２０３とは別体に設けられた結線ボックス２０８の内部で互いに接続されるようになっている。しかしながら、より低価格なロボットが要求される今日の状況では、この結線ボックス２０８を省略してさらに部品点数を削減することが望まれていた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、直交型ロボットの部品点数を削減してその製造コストをより低減することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本願の第１の発明は、Ｘ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有するＸ軸ロボットと、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｘ軸ロボットのスライダに固定されるＹ軸ロボットと、これらＸ軸ロボットおよびＹ軸ロボットの各駆動源の動作を制御するコントローラとを備え、上記各駆動源とコントローラとがケーブルを介して電気的に接続された直交型ロボットであって、上記ケーブルは、上記コントローラ側から延びるメインケーブルと、上記Ｘ軸ロボットおよびＹ軸ロボットの各駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとを有し、上記Ｘ軸ロボットの駆動源が、スライダと一体に移動可能に構成され、上記Ｙ軸ロボットのフレームの内部に、所定容積のスペースからなる結線部が設けられ、この結線部内で、上記Ｙ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるとともに、上記Ｘ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるように構成されたことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明の直交型ロボットでは、コントローラ側から延びるメインケーブルと、Ｘ軸ロボットおよびＹ軸ロボットの各駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとが、Ｙ軸ロボットのフレームの内部に設けられた所定容積のスペースからなる結線部で互いに接続されるように構成されているため、図９および図１０に示したような従来の直交型ロボットと異なり、フレームと別体に構成された専用の結線ボックスを設ける必要がなく、その分だけロボットの部品点数を削減して構造の簡素化を図ることができ、ロボットの製造コストをより低減できるという利点がある。

上記のような構成は、上記Ｘ軸ロボットのスライダおよびこれに固定されるＹ軸ロボットがそれぞれ複数設けられた直交型ロボットに対し、より好適に適用することができる（請求項２）。

すなわち、このような直交型ロボットにおける各Ｙ軸ロボットに上記結線部を設けた場合には、従来の直交型ロボットに備わっていた結線ボックスをより多く省略することができるため、ロボットの製造コストをより効果的に低減することができる。

上記直交型ロボットが、Ｙ軸方向と直角なＺ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｙ軸ロボットのスライダに固定されるＺ軸ロボットをさらに備える場合、上記Ｙ軸ロボットに設けられた結線部内で、上記Ｚ軸ロボットの駆動源側から延びる駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるように構成されていることが好ましい（請求項３）。

このように、Ｚ軸ロボットがさらに備わったいわゆる３軸直交型ロボットにおいて、上記Ｚ軸ロボットの駆動源側ケーブルとメインケーブルとの接続を、他のロボット（Ｘ軸ロボットおよびＹ軸ロボット）の各駆動源側ケーブルの結線が行われる上記Ｙ軸ロボットの結線部内で同じく行うようにした場合には、より多数のケーブルが用いられるために構造が複雑化し易い上記のような３軸直交型ロボットに対し、その構造の簡素化や省スペース化等をより効率よく達成できるという利点がある。

また、本願の第２の発明は、Ｘ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有するＸ軸ロボットと、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｘ軸ロボットのスライダに固定されるＹ軸ロボットと、Ｙ軸方向と直角なＺ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｙ軸ロボットのスライダに固定されるＺ軸ロボットと、これらＸ軸ロボット、Ｙ軸ロボット、およびＺ軸ロボットの各駆動源の動作を制御するコントローラとを備え、上記各駆動源とコントローラとがケーブルを介して電気的に接続された直交型ロボットであって、上記ケーブルは、上記コントローラ側から延びるメインケーブルと、上記Ｘ軸ロボット、Ｙ軸ロボット、およびＺ軸ロボットの各駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとを有し、上記Ｙ軸ロボットのフレームの内部に、所定容積のスペースからなる結線部が設けられ、この結線部内で、少なくとも上記Ｙ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続され、上記Ｚ軸ロボットのフレームの内部に、所定容積のスペースからなる結線部が設けられ、この結線部内で、上記メインケーブルを延長するように延びる中継ケーブルと、上記Ｚ軸ロボットの駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとが互いに接続されるように構成されたことを特徴とするものである（請求項４）。

このように、３軸直交型ロボットを対象として、Ｙ軸ロボットに設けられた結線部内で、Ｙ軸ロボットの駆動源側ケーブルとメインケーブルとを接続するとともに、Ｚ軸ロボットに設けられた結線部内で、上記メインケーブルを延長するように延びる中継ケーブルとＺ軸ロボットの駆動源側ケーブルとを接続した場合には、フレームとは別体の結線ボックスを省略することによる構造の簡素化を図りながら、Ｙ軸ロボットとＺ軸ロボットとの両方に設けられる各結線部を利用してより多様な形態でケーブルの結線を行うことができる等の利点がある。

上記第２の発明においては、上記Ｘ軸ロボットのスライダおよびこれに固定されるＹ軸ロボットがそれぞれ複数設けられ、これら各Ｙ軸ロボットのスライダにそれぞれ上記Ｚ軸ロボットが固定されることが好ましい（請求項５）。

上記第２の発明において、上記Ｘ軸ロボットの駆動源が、スライダと一体に移動可能に構成されている場合、上記Ｙ軸ロボットに設けられた結線部内で、上記Ｘ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されることが好ましい（請求項６）。

以上説明したように、本発明によれば、直交型ロボットの部品点数を削減してその製造コストをより低減することができる。

図１〜図６は、本発明にかかるロボットの一実施形態を示している。本図に示されるロボット１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各方向への移動用のＸ軸ロボット３、Ｙ軸ロボット４、およびＺ軸ロボット５が互いに直交する状態で組み付けられた３軸直交型ロボット（以下、直交型ロボット１という）として構成されている。また、この直交型ロボット１は、いわゆるダブルキャリアタイプの直交型ロボットであり、１つのＸ軸ロボット３に対して２つのＹ軸ロボット４，４が取り付けられるとともに、これら各Ｙ軸ロボット４，４に対してそれぞれＺ軸ロボット５，５が取り付けられている。このような直交型ロボット１には、そのＺ軸ロボット５，５に対して一対の作業ユニット１０，１０（詳細は後述する）が取り付けられており、上記各単軸ロボット３〜５の作動に応じて、この作業ユニット１０がＸ，Ｙ，Ｚ軸の各方向にそれぞれ移動するように構成されている。

図７は、上記Ｘ軸ロボット３を模式的に示す図である。この図７および先の図１〜図６に示すように、Ｘ軸ロボット３は、Ｘ軸方向に延びるフレーム６と、このフレーム６に沿ってスライド自在に支持された２つのスライダ９，９とを有している。上記フレーム６は、上方に開口する凹状の枠材からなるベース部材７と、このベース部材７の上端開口を覆うカバー部材８とを有しており、これらカバー部材８とベース部材７との間に部分的に挟まれるような状態で上記各スライダ９，９がスライド自在に支持されている。

上記フレーム６の内部には、その延設方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる一対のガイドレール１１，１１（図４，図５等）が設けられ、この共通のガイドレール１１に対して上記各スライダ９，９がそれぞれＸ軸方向に摺動可能に係合している。上記各ガイドレール１１，１１の間には、ボールねじ軸１３がＸ軸方向に延びるように設置されており、このボールねじ軸１３は、上記フレーム６の両端部に設けられたベアリング１４（図７）等の軸受部材を介して軸回りに回転可能に支持されている。

上記各スライダ９，９の下方には、主に図７に示すように、上記ボールねじ軸１３に螺合されるナット部材１５，１５と、このナット部材１５，１５を回転駆動する駆動源としての中空モータ１７，１７とがそれぞれ取り付けられている。上記各ナット部材１５，１５は、ベアリング１９を介し相対回転可能な状態で上記各スライダ９，９にそれぞれ取り付けられているとともに、カップリング２１を介して上記各中空モータ１７，１７に連結されている。また、上記中空モータ１７，１７は、上記ボールねじ軸１３が挿通可能なように中空状に形成されており、このボールねじ軸１３が内部に挿通された状態で上記カップリング２１を介し各ナット部材１５，１５をそれぞれ回転駆動するように構成されている。そして、この中空モータ１７，１７によって上記ナット部材１５，１５が正方向または逆方向に回転駆動されることにより、当該ナット部材１５，１５およびこれに連結された上記中空モータ１７，１７がボールねじ軸１３に沿って移動するとともに、これに伴って上記各スライダ９，９が、上記ボールねじ軸１３およびガイドレール１１に沿って＋Ｘ方向または−Ｘ方向に個別に移動するようになっている。すなわち、上記スライダ９，９は、上記中空モータ１７，１７の駆動に応じてこれと一体に移動するように構成されている。

図１および図２に示すように、上記Ｘ軸ロボット３のスライダ９の上面には、上記Ｙ軸ロボット４が、正面視略Ｌ字状のブラケット２５を介して取り付けられている。すなわち、Ｙ軸ロボット４は、上記スライダ９と一体にＸ軸方向に移動可能な状態でＸ軸ロボット３に支持されている。

上記Ｙ軸ロボット４は、図１〜図５に示すように、Ｙ軸方向に延びるように設置されたフレーム２６と、このフレーム２６に沿ってスライド自在に支持されたスライダ２９とを有している。上記フレーム２６は、凹状の枠材からなるベース部材２７およびこれを覆うカバー部材２８を有しており、このうちのベース部材２７が上記ブラケット２５に対しボルト締結等の手段により固定されている。

また、上記フレーム２６の内部には、上記スライダ２９をＹ軸方向に摺動自在に支持する一対のガイドレール３１，３１と、これら両ガイドレール３１，３１の間に並設されたボールねじ軸３３と、このボールねじ軸３３を軸回りに回転駆動する駆動源としてのサーボモータ３５とが配設されている。

上記スライダ２９には、上記ボールねじ軸３３に螺合される図外のナット部材が一体に取り付けられている。そして、上記ボールねじ軸３３が上記サーボモータ３５により正方向または逆方向に回転駆動されるのに応じて、上記スライダ２９が、上記ナット部材とともにガイドレール３１に沿って＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動するように構成されている。

図１〜図３に示すように、上記Ｙ軸ロボット４のスライダ２９には、上記Ｚ軸ロボット５がボルト締結等の手段により固定されている。すなわち、Ｚ軸ロボット５は、上記スライダ２９と一体にＹ軸方向に移動可能な状態でＹ軸ロボット４に支持されている。

上記Ｚ軸ロボット５は、図１〜図５に示すように、上記Ｙ軸ロボット４の場合と同様の構成要素として、フレーム３６、スライダ４３、ガイドレール４４、ボールねじ軸４５、およびサーボモータ４７を有している。上記フレーム３６は、ベース部材３７およびカバー部材３８を備えた下部フレーム３９と、この下部フレーム３９の上端に取り付けられるフレームであってベース部材４０およびカバー部材４１を備えた上部フレーム４２とを有している。

上記スライダ４３には、上記ボールねじ軸４５に螺合されるナット部材４６が一体に取り付けられている。そして、上記ボールねじ軸４５が上記サーボモータ４７により正方向または逆方向に回転駆動されるのに応じて、上記スライダ４３が、上記ナット部材４６とともにガイドレール４４に沿って＋Ｚ方向または−Ｚ方向に移動するように構成されている。

上記Ｚ軸ロボット５のスライダ４３には、例えば部品移載用の吸着ノズル機構等からなる作業ユニット１０（仮想線で示す）が取り付けられている。この作業ユニット１０は、Ｙ軸ロボット４（およびこれに取り付けられたＺ軸ロボット５）がＸ軸ロボット３によってＸ軸方向に駆動されるとともに、Ｚ軸ロボット５がＹ軸ロボット４によってＹ軸方向に駆動され、されにはＺ軸ロボット５のスライダ４３がＺ軸方向に駆動されることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に移動するように構成されている。

以上のように構成された直交型ロボット１は、図１に示されるコントローラ２によりその動作が制御される。これにより、直交型ロボット１に取り付けられた上記作業ユニット１０のＸ，Ｙ，Ｚ空間上での移動動作が制御される。一方、上記作業ユニット１０が行う独自の動作（例えば部品吸着動作）は、上記コントローラ２とは別の作業ユニット用コントローラ８１によって制御される。

上記直交型ロボット１の各単軸ロボット３〜４と上記コントローラ２とは、各種ケーブル（５０等）を介して電気的に接続されており、このケーブルを通じて上記各単軸ロボット３〜４に対し電力の供給や制御信号の送受信が行われるようになっている。また、上記作業ユニット１０と作業ユニット用コントローラ８１とは、上記ケーブルとは別の作業ユニット用ケーブル７９により電気的に接続されている。

図１、図３、および図６に示すように、上記Ｘ軸ロボット３のフレーム６の一側部、つまり、直交型ロボット１の前方側（−Ｙ側）にあたるフレーム６の幅方向一側の側壁面部には、ボックス状の部材からなる中継ボックス４９が取付ステー４８を介して取り付けられている。上記直交型ロボット１に用いられるケーブルは、この中継ボックス４９で中継されて上記各単軸ロボット３〜５へと配索されるようになっている。

図８は、上記直交型ロボット１（および作業ユニット１０）の制御系を示すブロック図である。この図８および先の図１〜図６に示すように、上記直交型ロボット１に用いられるケーブルは、上記コントローラ２から中継ボックス４９を介して各Ｙ軸ロボット４，４の内部へと延びるメインケーブル５０と、このメインケーブル５０の一部と上記Ｘ軸ロボット３の中空モータ１７とを接続するＸ軸モータケーブル５１と、上記メインケーブル５０の一部と上記Ｙ軸ロボット４のサーボモータ３５とを接続するＹ軸モータケーブル５２と、上記Ｚ軸ロボット５のサーボモータ４７から延びるＺ軸モータケーブル５３と、このＺ軸モータケーブル５３と上記メインケーブル５０の一部とを接続する中継ケーブル５４とから構成されている。（なお、これらのうちＸ，Ｙ，Ｚ軸の各モータケーブル５１〜５３は、本発明にかかる駆動源側ケーブルに相当する。）そして、これら各ケーブル５０〜５４を介して上記コントローラ２と各単軸ロボット３〜５用のモータ（中空モータ１７およびサーボモータ３５，４７）が電気的に接続され、これらの間で各種制御信号の送受信や電力の供給が行われることにより、上記各単軸ロボット３〜５の動作がそれぞれ個別に制御されるようになっている。

なお、図例では、電力供給用のケーブルと制御信号を送受信するためのケーブルとが別々に構成されている。上記各モータ１７，３５，４７用のケーブル５１，５２，５３や中継ケーブル５４がそれぞれ２本存在するのはこのためである。また、上記メインケーブル５０については、これら各ケーブルの本数に対応して設けられるが、Ｘ軸モータケーブル５１およびＹ軸モータケーブル５２に対しては共用のケーブルが用いられている。

上記メインケーブル５０は、上記コントローラ２と中継ボックス４９との間に配索される第１のメインケーブル５５と、上記中継ボックス４９と各Ｙ軸ロボット４，４との間に配索される第２のメインケーブル５６とを有しており、これら第１および第２のメインケーブル５５，５６どうしが、上記中継ボックス４９の内部でコネクタ６２を介して互いに接続されるようになっている。

上記中継ボックス４９は、その下面の高さが上記Ｘ軸ロボット３のフレーム６の底面（つまりフレーム６が設置される床面）よりも所定距離だけ上方に位置するように設置されている。当該中継ボックス４９の下面には、上記第１のメインケーブル５５を内部に導入するためのケーブル導入部５９が設けられている。このケーブル導入部５９には、上記第１のメインケーブル５５が挿通される挿通孔が設けられ、この挿通孔を通じて上記第１のメインケーブル５５が上記中継ボックス４９の内部に導入されるようになっている。

また、上記中継ボックス４９の左右両側面、つまり中継ボックス４９の＋Ｘ側および−Ｘ側の側壁面部には、その下端部に開口部６１（図３，図６）が形成されており、この開口部６１を通じて上記第２のメインケーブル５６が中継ボックス４９の内部から導出されるようになっている。

図１〜図５に示すように、上記中継ボックス４９が設置される側のＸ軸ロボット３の側方（−Ｙ側の側方）には、上記中継ボックス４９から各Ｙ軸ロボット４，４へと延びる上記第２のメインケーブル５６，５６をそれぞれ保持するための一対のＸ軸用ケーブル保持部材６３，６３が、上記中継ボックス４９をＸ軸方向の両側から挟むような状態で設置されている。なお、図２ではこのＸ軸用ケーブル保持部材６３を２点鎖線で示している。

上記Ｘ軸用ケーブル保持部材６３は、例えば、矩形枠状の断面を有した多数の単位枠体が長手方向に互いに連結されて構成された長尺な中空状の部材からなり、上記各単位枠体どうしが互いの連結角度を変化させ得る状態で連結されることにより、長手方向に自在に屈曲するように構成されている。そして、上記中継ボックス４９から延びる第２のメインケーブル５６が、このようなケーブル保持部材６３の内部に入口側フランジ６３ａを通じて導入され、反対側の出口側フランジ６３ｂを通じて外部に導出されることにより、上記第２のメインケーブル５６の軸方向中間部がこのケーブル保持部材６３の内部に挿通されて保持されている。

上記Ｘ軸用ケーブル保持部材６３は、上記Ｘ軸ロボット３のフレーム６の側壁（−Ｙ側の側壁）に取り付けられた取付ステー６５の上面に入口側フランジ６３ａが固定されるとともに、上記Ｘ軸ロボット３のスライダ９の側壁に取り付けられかつ上記入口側フランジ６３ａの設置部よりも上方に配置された取付ステー６７の上面に出口側フランジ６３ｂが固定されることにより、上記フレーム６の側部において当該フレーム６の底面から所定距離だけ上方に離間した高さに位置する状態で設置されている。また、このようなＸ軸用ケーブル保持部材６３は、上記スライダ９のＸ軸方向の移動に追従して変形することが可能である。すなわち、Ｘ軸用ケーブル保持部材６３は、上記Ｘ軸ロボット３の静止時には、上記入口側および出口側フランジ６３ａ，６３ｂが上記各取付ステー６５，６７上の定位置に支持されることで一定の形状に保持されているが、上記スライダ９およびこれに固定された上記取付ステー６７がＸ軸方向に移動すると、この移動に上記出口側フランジ６３ｂを追従させるべく異なる形状に屈曲変形する。上記第２のメインケーブル５６は、このようなＸ軸用ケーブル保持部材６３の内部を通って上記中継ボックス４９とＹ軸ロボット４との間を配索されることにより、上記Ｘ軸ロボット３の作動中において上記Ｙ軸ロボット４（およびスライダ９）がＸ軸方向に往復動するような状況下でも、互いに絡まり合ったりするようなことなく安定した状態に保持される。

上記ケーブル保持部材６３の出口側フランジ６３ｂから導出された上記第２のメインケーブル５６は、図２〜図５に示すように、Ｙ軸ロボット４の長手方向一端部（−Ｙ側の端部）の下方へと配索されてフレーム２６の内部に導入される。この第２のメインケーブル５６が導入される部分のフレーム２６の内部には、図５に示すように、所定容積のスペースからなる結線部６８が形成されており、上記第２のメインケーブル５６は、フレーム２６のベース部材２７およびカバー部材２８との隙間を通じて上記結線部６８内に導入され、そこで他のケーブル（５１，５２，５４）と接続される（特に図８参照）。なお、図２および図５では、上記各種ケーブルのうち、第２のメインケーブル５６と中継ケーブル５４との接続状態のみを示しており、他のケーブルの接続状態についてはその図示を省略している。また、図示された２本の中継ケーブル５４およびこれに対応する第２のメインケーブル５６は、１本が電力供給用でもう１本が制御用である。

上記結線部６８の近傍には上記Ｙ軸ロボット４用のサーボモータ３５が設置されており、このサーボモータ３５から延びるＹ軸モータケーブル５２（図８）が、結線部６８に導入された上記第２のメインケーブル５６の一部とコネクタ６９を介して接続されるようになっている。また、上記結線部６８には、さらに、Ｘ軸ロボット３用の中空モータ１７から延びる上記Ｘ軸モータケーブル５１、およびＺ軸ロボット５側から延びる上記中継ケーブル５４がそれぞれ導入されており、これら各ケーブル５１，５４が同様にコネクタ６９を介して上記第２のメインケーブル５６と接続されている。なお、これら各種ケーブルどうしの結線を変更したいという要求があった場合、そのような結線の変更は、上記フレーム２６のカバー部材２８を、ベース部材２７に対して取り外し、上記結線部６８を開放した状態で行うことが可能である。このとき、図例のようにカバー部材２８がＺ軸ロボット５の設置部と同じ側に設けられている場合でも、上記カバー部材２８をベース部材２７に対してその長手方向（Ｙ軸方向）にずらすようにして取り外せば、上記結線部６８を問題なく開放することが可能である。

上記Ｙ軸ロボット４のフレーム２６の上部には、上記Ｘ軸用ケーブル保持部材６３と同様の構造を有するＹ軸用ケーブル保持部材７１が設置されており、上記中継ケーブル５４の軸方向中間部がこのＹ軸用ケーブル保持部材７１の内部に挿通されて保持されている。このＹ軸用ケーブル保持部材７１は、上記Ｙ軸ロボット４のフレーム２６の上面部に入口側フランジ７１ａが固定されるとともに、上記Ｚ軸ロボット５のフレーム３６に取り付けられかつ上記入口側フランジ７１ａの設置部よりも上方に配置された取付ステー７４の上面に出口側フランジ７１ｂが固定されることにより、上記Ｚ軸ロボット５のＹ軸方向の移動に追従するように変形可能な状態で上記Ｙ軸ロボット４の上部に取り付けられている。

上記Ｙ軸用ケーブル保持部材７１の内部を通るように配索される上記中継ケーブル５４は、図１および図３〜図５に示すように、上記ケーブル保持部材７１の出口側フランジ７１ｂから外部に導出されてＺ軸ロボット５の上端部側へと配索され、そこからフレーム３６の上部フレーム４２の内部に導入される。この中継ケーブル５４が導入される部分の上部フレーム４２の内部には、図５に示すように、所定容積のスペースからなる結線部７２が形成されており、上記中継ケーブル５４は、上部フレーム４２に設けられたケーブル導入部６０（図１）を通じて上記結線部７２内に導入される。そして、この結線部７２において、上記中継ケーブル５４と、Ｚ軸ロボット５用のサーボモータ４７から延びる上記Ｚ軸モータケーブル５３とが接続されるようになっている。具体的には、上記結線部７２の近傍に上記サーボモータ４７が設置され、このサーボモータ４７から延びるＺ軸モータケーブル５３が、上記中継ケーブル５４とコネクタ７３を介して接続されている（図５および図８参照）。なお、これら各ケーブルどうしの結線を変更したいという要求があった場合、そのような結線の変更は、上記上部フレーム４２のカバー部材４１をベース部材４０に対して取り外し、上記結線部７２を開放した状態で行うことが可能である。

図４および図５に示すように、上記Ｘ軸用ケーブル保持部材６３は、その内部が仕切部材７５によって２つの空間に仕切られており、そのうちの一方の空間に、上記中継ボックス４９からＹ軸ロボット４の結線部６８へと延びる上記第２のメインケーブル５６が配索されるとともに、もう一方の空間に、上記作業ユニット１０に用いられる作業ユニット用ケーブル７９が配索されるように構成されている。すなわち、上記Ｘ軸用ケーブル保持部材６３の内部には、上記第２のメインケーブル５６を通すための第１の配索空間８３と、上記作業ユニット用ケーブル７９を通すための第２の配索空間８４とが形成されており、これら第１および第２の配索空間８３，８４が、上記仕切部材７５を介して互いに仕切られている。なお、図４および図５では、Ｘ軸用ケーブル保持部材６３の入口側および出口側フランジ６３ａ，６３ｂが仕切部材７５によって仕切られた状態が示されているが、上記各フランジ６３ａ，６３ｂの間の本体部分についても同様に仕切部材７５によって仕切られている（このことは、次のＹ軸用ケーブル保持部材７１についても同じ）。

同様に、上記Ｙ軸用ケーブル保持部材７１は、図１および図２に示すように、その内部が仕切部材７６によって２つの空間に仕切られており、そのうちの一方の空間に、上記Ｙ軸ロボット４の結線部６８から上記Ｚ軸ロボット５の結線部７２へと延びる中継ケーブル５４が配索されるとともに、もう一方の空間に、上記作業ユニット用ケーブル７９が配索されるように構成されている。すなわち、上記Ｙ軸用ケーブル保持部材７１の内部には、上記中継ケーブル５４を通すための第１の配索空間８５と、上記作業ユニット用ケーブル７９を通すための第２の配索空間８６とが形成されており、これら第１および第２の配索空間８５，８６が、上記仕切部材７６を介して互いに仕切られている。

このように、上記各ケーブル保持部材６３，７１の内部には、直交型ロボット１用の各種ケーブル（５４および５６）と、上記作業ユニット１０に用いられる作業ユニット用ケーブル７９とが、上記仕切部材７５，７６で仕切られた異なる空間（８３，８４等）に別々に配索されるようになっている。なお、このうち作業ユニット用ケーブル７９は、上記のように各ケーブル保持部材６３，７１の内部を通るように配索された後、さらに、Ｚ軸ロボット５に取り付けられる図略のＺ軸用ケーブル保持部材の内部を通るように配索され、そこから外部に導出されて最終的に上記作業ユニット１０用のモータ等に接続されることになる。

以上説明したように、上記実施形態の直交型ロボット１では、コントローラ２側から延びるメインケーブル５０のうちの第２のメインケーブル５６と、Ｘ，Ｙ軸の各単軸ロボット３，４の各モータ１７，３５側から延びるモータケーブル５１，５２とが、Ｙ軸ロボット４のフレーム２６の内部に設けられた所定のスペースからなる結線部６８で互いに接続されるように構成されているため、図９および図１０に示した結線ボックス２０８のような、フレーム２６とは別体に構成された専用の部材を設ける必要がなく、その分だけ上記直交型ロボット１の部品点数を削減して構造の簡素化を図ることができ、直交型ロボット１の製造コストをより低減できるという利点がある。

特に、上記実施形態では、Ｘ軸方向に独立して移動可能な２つのスライダ９，９を有した単一のＸ軸ロボット３と、このＸ軸ロボット３の各スライダ９，９に取り付けられた２つのＹ軸ロボット４，４とを備えたいわゆるダブルキャリアタイプのロボットによって直交型ロボット１を構成し、上記２つのＹ軸ロボット４，４にそれぞれ上記結線部６８を設けたため、より効果的に直交型ロボット１の製造コストを低減できるという利点がある。

すなわち、上記のようなダブルキャリアタイプの直交型ロボット１において、図９および図１０に示した従来の直交型ロボット２００の場合と同様に、フレームとは別体の結線ボックス２０８を設けた場合には、必要になる結線ボックス２０８の数がその分多くなって直交型ロボット１の製造コストが大幅に増大することが避けられなくなる。これに対し、上記実施形態のように、２つのＹ軸ロボット４，４にそれぞれ上記結線部６８を設けた場合には、より多くの結線ボックス２０８を省略することができ、上記直交型ロボット１の製造コストをより効果的に低減できるという利点がある。

また、上記実施形態のように、Ｘ軸ロボット３の駆動源として、スライダ９と一体に移動可能な中空モータ１７を設け、上記中空モータ１７から延びるＸ軸用モータケーブル５１と上記第２のメインケーブル５６とを、上記Ｙ軸ロボット４の結線部６８内で接続するようにした場合には、この結線部６８を有効利用して上記両ケーブル５１，５６を簡単な構成で適正に接続できるという利点がある。

すなわち、Ｘ軸ロボット３の駆動源が、スライダ９と一体に移動可能な中空モータ１７である場合には、この中空モータ１７と上記Ｙ軸ロボット４の結線部６８との距離が、上記Ｘ軸ロボット３のスライダ９（およびこれに取り付けられるＹ軸ロボット４）の移動にかかわらず一定に維持されるため、上記中空モータ１７から延びるＸ軸用モータケーブル５１を上記結線部６８に導入し、そこで上記第２のメインケーブル５６と接続することで、これら両ケーブル５１，５６の接続状態を、上記スライダ９の移動にかかわらず簡単な構成で適正に維持することが可能である。しかも、上記Ｙ軸ロボット４の結線部６８の内部で、Ｙ軸用モータケーブル５２だけでなく、Ｘ軸用モータケーブル５１の結線をも行うようにしたため、上記結線部６８のより有効な利用を図ることができる。

さらに、上記実施形態のように、Ｙ軸ロボット４のスライダ２９にＺ軸ロボット５をさらに取り付けるとともに、上記Ｚ軸ロボット５のフレーム３６の内部に、上記Ｙ軸ロボット４の結線部６８と同様の結線部７２を設け、この結線部７２内で、上記第２のメインケーブル５６を延長するように延びる中継ケーブル５４と、上記Ｚ軸ロボット５用のサーボモータ４７から延びるＺ軸モータケーブル５３とを互いに接続するようにした場合には、上記Ｚ軸ロボット５がさらに備わったいわゆる３軸直交型ロボットにおいて、フレームとは別体の結線ボックスを上記２つの結線部６８，７２に対応してそれぞれ設けた場合と異なり、直交型ロボット１の構造を効果的に簡素化してその製造コストをより低減できるという利点がある。

また、上記実施形態では、上記Ｙ軸ロボット４およびＺ軸ロボット５の各結線部６８，７２内で、上記各種ケーブル（５１〜５４，５６）どうしをコネクタ６９，７３を介して接続するようにしたため、上記結線部６８，７２のスペースがあまり広くないような場合であっても、比較的容易に上記各種ケーブルどうしの接続作業を行うことができる。

なお、上記実施形態では、上記Ｚ軸ロボット５のフレーム３６の内部に、上記Ｙ軸ロボット４の結線部６８と同様の結線部７２を設け、この結線部７２内で、上記第２のメインケーブル５６を延長するように延びる中継ケーブル５４と、上記Ｚ軸ロボット５用のサーボモータ４７から延びるＺ軸モータケーブル５３とが互いに接続されるように構成したが、上記Ｚ軸モータケーブル５３を、Ｘ軸モータケーブル５１と同様に、中継ケーブル５４を介することなく直接Ｙ軸ロボット４の結線部６８内に導入し、そこで上記第２のメインケーブル５６と接続することにより、上記Ｚ軸ロボット５の結線部７２を省略し得るように構成してもよい。このようにすれば、上記結線部７２を設けるためのスペースをＺ軸ロボット５のフレームに確保することが不要となり、直交型ロボット１の構造の簡素化や省スペース化等をさらに効率よく達成できるという利点がある。これに対し、上記実施形態のようにＹ軸ロボット４とＺ軸ロボット５の両方に結線部６８，７２を設けた場合には、これら両結線部６８，７２を利用してより多様な形態でケーブルの結線を行うことができる等の利点がある。

また、上記実施形態では、本発明にかかるロボットの一例として、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に直線的に移動可能な各単軸ロボット３〜５が組み合わされた３軸直交型ロボット１について説明を行ったが、本発明のロボットは、このような３軸直交型ロボット１に限らず、例えば、Ｘ，Ｙ軸の２種類の単軸ロボットが組み合わされた２軸直交型ロボットであってもよい。

また、本発明のロボットは、上記実施形態の直交型ロボット１のようないわゆるダブルキャリアタイプのロボットに限らず、Ｘ軸ロボット３に対し単一のＹ軸ロボット４が取り付けられたいわゆるシングルキャリアタイプのロボットであってもよい。なお、このようなシングルキャリアタイプのロボットでは、上記実施形態のようにＸ軸ロボット３の複数のスライダ９を独立して駆動する必要がないため、上記Ｘ軸ロボット３の駆動源を、上記Ｙ軸ロボット４の場合と同様に、フレーム６の内部で固定的に設置される（つまりボールねじ軸１３を定位置で回転駆動する）単一のサーボモータによって構成することも可能である。この場合は、上記Ｘ軸ロボット３の駆動源が移動しないため、上記コントローラ２側から延びるメインケーブル５０を、Ｘ軸用ケーブル保持部材６３を通すことなく直接Ｘ軸ロボット３の内部に導入し、そこでＸ軸ロボット３の駆動源と接続するようにしてもよい。

本発明の一実施形態にかかるロボットの正面図である。図１の一部拡大断面図である。上記ロボットの上面図である。上記ロボットの側面断面図である。図４においてＹ軸およびＺ軸ロボットのカバー部材を取り外した状態を示す図である。Ｘ軸ロボットおよび中継ボックスを拡大して示す側面断面図である。Ｘ軸ロボットの構造を模式的に示す図である。上記ロボットの制御系を示すブロック図である。従来のロボットの概略構成を説明するための正面図である。従来のロボットの概略構成を説明するための上面図である。

１直交型ロボット（ロボット）
２コントローラ
３Ｘ軸ロボット
４Ｙ軸ロボット
５Ｚ軸ロボット
６，２６，３６フレーム
９，２９，４３スライダ
１７中空モータ（駆動源）
３５，４７サーボモータ（駆動源）
５０メインケーブル
５１Ｘ軸モータケーブル（駆動源側ケーブル）
５２Ｙ軸モータケーブル（駆動源側ケーブル）
５３Ｚ軸モータケーブル（駆動源側ケーブル）
５４中継ケーブル
６８結線部
６９コネクタ
７２結線部
７３コネクタ

Claims

Ｘ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有するＸ軸ロボットと、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｘ軸ロボットのスライダに固定されるＹ軸ロボットと、これらＸ軸ロボットおよびＹ軸ロボットの各駆動源の動作を制御するコントローラとを備え、上記各駆動源とコントローラとがケーブルを介して電気的に接続された直交型ロボットであって、
上記ケーブルは、上記コントローラ側から延びるメインケーブルと、上記Ｘ軸ロボットおよびＹ軸ロボットの各駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとを有し、
上記Ｘ軸ロボットの駆動源が、スライダと一体に移動可能に構成され、
上記Ｙ軸ロボットのフレームの内部に、所定容積のスペースからなる結線部が設けられ、この結線部内で、上記Ｙ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるとともに、上記Ｘ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるように構成されたことを特徴とする直交型ロボット。
請求項１記載の直交型ロボットにおいて、
上記Ｘ軸ロボットのスライダおよびこれに固定されるＹ軸ロボットがそれぞれ複数設けられたことを特徴とする直交型ロボット。
請求項１または２記載の直交型ロボットにおいて、
Ｙ軸方向と直角なＺ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｙ軸ロボットのスライダに固定されるＺ軸ロボットをさらに備え、
上記Ｙ軸ロボットに設けられた結線部内で、上記Ｚ軸ロボットの駆動源側から延びる駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるように構成されたことを特徴とする直交型ロボット。
Ｘ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有するＸ軸ロボットと、Ｘ軸方向と直角なＹ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｘ軸ロボットのスライダに固定されるＹ軸ロボットと、Ｙ軸方向と直角なＺ軸方向に延びるフレームに沿って移動可能なスライダおよびその駆動源を有して上記Ｙ軸ロボットのスライダに固定されるＺ軸ロボットと、これらＸ軸ロボット、Ｙ軸ロボット、およびＺ軸ロボットの各駆動源の動作を制御するコントローラとを備え、上記各駆動源とコントローラとがケーブルを介して電気的に接続された直交型ロボットであって、
上記ケーブルは、上記コントローラ側から延びるメインケーブルと、上記Ｘ軸ロボット、Ｙ軸ロボット、およびＺ軸ロボットの各駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとを有し、
上記Ｙ軸ロボットのフレームの内部に、所定容積のスペースからなる結線部が設けられ、この結線部内で、少なくとも上記Ｙ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続され、
上記Ｚ軸ロボットのフレームの内部に、所定容積のスペースからなる結線部が設けられ、この結線部内で、上記メインケーブルを延長するように延びる中継ケーブルと、上記Ｚ軸ロボットの駆動源側から延びる駆動源側ケーブルとが互いに接続されるように構成されたことを特徴とする直交型ロボット。
請求項４記載の直交型ロボットにおいて、
上記Ｘ軸ロボットのスライダおよびこれに固定されるＹ軸ロボットがそれぞれ複数設けられ、これら各Ｙ軸ロボットのスライダにそれぞれ上記Ｚ軸ロボットが固定されたことを特徴とする直交型ロボット。
請求項４または５記載の直交ロボットにおいて、
上記Ｘ軸ロボットの駆動源が、スライダと一体に移動可能に構成され、
上記Ｙ軸ロボットに設けられた結線部内で、上記Ｘ軸ロボットの駆動源側ケーブルと上記メインケーブルとが互いに接続されるように構成されたことを特徴とする直交型ロボット。