JP6334939B2 - アクチュエータとロボット - Google Patents
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Description
そして、上記ボールネジが上記モータユニットによって回転されると、上記ボールナットを介して上記スライダひいては上記ロッドが上記ボールネジの軸方向に進退されることになる。
その際、半田付けが正常に行われているか否かを確認する必要があり、その為、上記半田ごてにカメラを近接・配置して、該カメラにより半田付け部位を撮影して、半田付けが正常に行われたか否かを判別することが行われる。
しかしながら、そのようなカメラを半田ごてに近接・配置するためには、別のアクチュエータを併設し、そのロッドにカメラを設置しなければならず、構成が複雑化・大型化してしまい、コストが上昇してしまうという問題があった。
また、半田ごてによる半田付け部位を撮影するためには、カメラを半田ごてに同期させて移動させる必要があり、その制御が面倒であるという問題もあった。
なお、この種の問題は異なる種類の取付対象物を併設する場合に限ったことではなく、例えば、ロッドに設置された取付対象物に接続されたケーブル等の付属物を移動可能に設置する場合にも同様にいえることである。
また、請求項2に記載されたアクチュエータは、請求項1記載のアクチュエータにおいて、上記ロッドを回転・駆動するロッド用モータが設置されていて、上記ロッドはスプラインシャフトであり、このスプラインシャフトにはスプラインナットが噛合・配置されていて、上記ロッド用モータにより上記スプラインナットを回転させることにより上記ロッドを回転・駆動するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項3に記載されたアクチュエータは、請求項1又は請求項2記載のアクチュエータにおいて、上記ネジを回転・駆動するネジ用モータは上記ネジと同軸上に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項4に記載されたロボットは、請求項1〜請求項3の何れかに記載のアクチュエータを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項5に記載されたロボットは、請求項4記載のロボットにおいて、テーブルトップ型の直交ロボットであり、請求項1〜請求項3の何れかに記載したアクチュエータをZ−R軸アクチュエータとして用いることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載されたロボットは、請求項4記載のロボットにおいて、水平又は垂直の多関節ロボットであり、請求項1〜請求項3の何れかに記載したアクチュエータをZ−R軸アクチュエータとして用いることを特徴とするものである。
また、請求項2記載のアクチュエータによると、請求項1記載のアクチュエータにおいて、上記ロッドは中空部を備えていて該中空部内に上記ネジが同軸上に収容・配置されているため、煩雑な制御を要することなく、構成の簡略化、装置の小型化を図ることができる。すなわち、上記ネジと、このネジとは別に回転される中空ロッドを同軸上に配置することで構成の簡略化と小型化を図ることができる。また、上記ネジと上記中空ロッドとはそれぞれ別々に回転可能となっている。そのため、例えば、上記中空ロッドを回転させた場合に上記ネジまでもが回転されて上記中空ロッドの位置がずれてしまうことはなく、上記中空ロッドの位置を調整するための複雑な制御は不要である。また、上記中空ロッドには上記ネジが収容される中空部が備えられており、上記中空ロッドが上記ネジの軸方向に移動する際に互いに干渉しないようにすることができる。
また、請求項3記載のアクチュエータによると、請求項1又は請求項2記載のアクチュエータにおいて、上記ロッドを回転・駆動するロッド用モータが設置されていて、上記ロッドはスプラインシャフトであり、このスプラインシャフトにはスプラインナットが噛合・配置されていて、上記ロッド用モータにより上記スプラインナットを回転させることにより上記ロッドを回転・駆動するようにしたので、上記中空ロッドの軸方向への移動と、軸心周りでの回転を円滑に行うことができる。
また、請求項4記載のアクチュエータによると、請求項1〜請求項3の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記ネジを回転・駆動するネジ用モータは上記ネジと同軸上に配置されているので、上記ネジの側方の構成を簡略化させてスペースの有効利用を図ることができる。
また、請求項5に記載されたロボットは、請求項1〜請求項4の何れかに記載のアクチュエータを用いるため、構成の簡略化と小型化を図ることができる。
また、請求項6に記載されたロボットは、テーブルトップ型のロボットであり、請求項1〜請求項4の何れかに記載したアクチュエータをZ−R軸アクチュエータとして用いるため、構成の簡略化と小型化を図ることができる。
また、請求項7に記載されたロボットは、多関節ロボットであり、請求項1〜請求項4の何れかに記載したアクチュエータをZ−R軸アクチュエータとして用いるため、構成の簡略化と小型化を図ることができる。
図1は、テーブルトップ型直交タイプの作業ロボット1の全体構成を示す斜視図である。上記作業ロボット1にはテーブル5が設けられている。このテーブル5は中空の箱であり、その内部には図示しない制御用の基板や電源装置等が設置されている。また、上記テーブル5の正面(図1中左下側の面)には、コネクタ7、9、11や押釦スイッチ13、15、非常停止用押釦スイッチ17が設置されている。
上記ガイド部45は略U字形の断面形状を成しており、図2、図6、図7に示すように、その内側の幅方向(図6中紙面垂直方向)両側にはガイドレール49、49が設置されている。このガイドレール49には長さ方向(図6中上下方向)に延長された凹部51が形成されている。
また、上記ガイド部45の長さ方向(図6中上下方向)両端側底部にはストッパ53、53が設置されている。上記ストッパ53は、上記ストッパ53を貫通されるボルト55を上記ガイド部45の底部に螺合することによって固定されている。
また、上記軸受61、61は、軸受押え70によって押えられている。
また、上記軸受75、75は軸受押え84によって押えられている。
また、図2に示すように、上記取付対象物固定部102、102には、複数(この一実施の形態の場合には、1つの上記取付対象物固定部102につき2つ)の位置決め用穴102a、102aと、複数(この一実施の形態の場合には、1つの上記取付対象物固定部102につき3つ)の雌ネジ部102b、102b、102bが形成されている。
また、上記軸受103、103は軸受押え112によって押えられている。
また、この中空ロッド113は、いわゆる、スプラインシャフトでもあり、外周側には、図3、図8に示すように、長さ方向(図3中上下方向)に延長された、4本のスプライン溝117、117、117、117が形成されている。
なお、リターン路を備えたリターンキャップを両端に設置して、上記中空ロッド113のスプライン溝117と上記スプラインナット119の内周面のスプライン溝121との間の空間(転動路)と上記無負荷循環路123とを連通させる構成であってもよい。
また、この取付部127には、その他にも、工具等の各種作業具が取り付けられる場合が考えられる。
上記Z軸モータユニット129には、まず、Z軸ボールネジ用モータ133が備えられている。このZ軸ボールネジ用モータ133は、モータハウジング135と、このモータハウジング135の内周面側に設置されたステータ137と、このステータ137の内側に回転可能に配置されたロータ139と、上記モータハウジング135の前後側に突出されると共に上記ロータ139が固着され、上記モータハウジング135内に回転可能に設けられた出力軸141とから構成されている。
また、上記軸受159、159は軸受押え168によって押えられている。
上記電磁ブレーキ回転軸173と上記Z軸ボールネジ用モータ133の出力軸171とは、上記下部ケース155の貫通孔187内において、カップリング188によって連結されている。
なお、図1に示すように、上記Z軸モータユニット129、Z軸モータ側タイミングプーリ189、及び、Z軸ボールネジ側タイミングプーリ191は駆動部カバ197によって覆われている。
まず、この中空ロッド用モータユニット201には、中空ロッド用モータ203が備えられている。
この中空ロッド用モータ203は、モータハウジング205と、このモータハウジング205の内周面側に設置されたステータ207と、このステータ207の内側に配置されたロータ209と、上記モータハウジング205の前後側に突出されると共に上記ロータ209が固着され、上記モータハウジング205内に回転可能に設けられた出力軸211とから構成されている。
なお、この一実施の形態の場合は、上記エンコーダ213として、インクリメンタル方式のエンコーダが用いられている。
また、上記軸受225、225は軸受押え234によって押えられている。
また、上記タイミングプーリ取付軸235の前端側(図6中下側)には中空ロッド用モータ側タイミングプーリ237が固着されている。
また、図10に示すように、上記ロッド側ストッパ271には、弾性材料からなる緩衝材271aが被冠されている。
図10に示すように、上記回転部材277の上記ロッド側ストッパ271側(図10中紙面垂直方向手前側)には、回転部材側第1ストッパ279が設置されている。この回転部材側第1ストッパ279の基端側(図10中紙面垂直方向奥側)には図示しない雄ネジ部が形成されているとともに、上記回転部材277には図示しない雌ネジ部が形成されている。上記回転部材側第1ストッパ279の雄ネジ部を上記回転部材277の図示しない雌ネジ部に螺合することにより、上記回転部材側第1ストッパ279が上記回転部材277に対して着脱可能に取り付けられる。
また、図10に示すように、上記回転部材側第1ストッパ279には、弾性部材からなる緩衝材279aが被冠されている。
また、上記回転部材側第2ストッパ281にも、弾性材料からなる緩衝材281aが被冠されている。
なお、上記中空ロッド側タイミングプーリ239(中空ロッド113)の上記回転部材277に対する回転可能な角度は、例えば、上記回転部材側第1ストッパ279の大きさによって設定される。
なお、この上記回転部材277の回転可能な角度は、例えば、上記回転範囲規制部材287の内側部分の寸法によって設定される。
そして、上記回転部材277は、上記したように、40°回転できるようになっているので、結局、上記中空ロッド113は、340°+40°=380°回転できることになる。
上記作業ロボット1は、X軸アクチュエータ19の図示しないX軸モータを駆動させて図示しないX軸スライダをX軸方向(図1中左下から右上に向かう方向)に移動させる。これにより、上記図示しないX軸スライダ上に固着されたパレット25、及び、このパレット25上に載置された複数(この一実施の形態の場合は、5×5=25枚)の基板26をX軸方向(図1中左下から右上に向かう方向)に移動させる。
例えば、図11(a)に実線で示すように、上記中空ロッド113が一方向(図11(a)中時計方向)に回転されると、中空ロッド側タイミングプーリ239も回転されるが、このとき上記中空ロッド側タイミングプーリ239に設置されたロッド側ストッパ271が上記回転部材277の回転部材側第1ストッパ279に当接され、上記回転部材277も付勢されて回転される。そして、図11(b)に示すように、上記回転部材277の回転部材側第2ストッパ281が上記回転範囲規制部材287の第1回転規制部288に当接され、上記中空ロッド側タイミングプーリ239ひいては上記中空ロッド113の一方向への回転量が規制されることになる。
まず、ハウジング43のカバ部47にスリット26、26を形成するとともに、Z軸スライダ97に取付対象物固定部102、102を形成し、上記Z軸スライダ97の取付対象物固定部102、102が上記スリット26、26を貫通して上記ハウジング43の外部に露出されているので、中空ロッド113の取付部127に取付対象物を取付けるだけでなく、上記Z軸スライダ97にも、取付対象物固定部102、102を介して取付対象物を取付けることができる。
この一実施の形態の場合には、上記中空ロッド113に半田ごて34bを設置し、上記Z軸スライダ97にカメラ34dを設置しており、半田付け作業と確認作業の両方を同時に行わせることができる。
よって、中空ロッド113に取り付けられる取付対象物とは別の取付対象物を取り付けるために別のアクチュエータを設置する必要はなく、構成を簡略化・小型化させ、コストの低減を図ることができる。
また、上記中空ロッド113は上記Z軸スライダ97に設置されているため、上記中空ロッド113と上記Z軸スライダ97のZ軸(図1中上下方向の軸、X軸方向及びY軸方向に直交する軸)方向の移動は同期されており、よって、同期のための新たな構成は不要であり、また、同期を実現するための煩雑な制御も不要であり、構成の簡略化、制御の容易化を図ることができる。
なお、上記中空ロッド113の回転を360°以上の所定の範囲で規制することができるのは、上記中空ロッド113のロッド側ストッパ271が上記回転部材277回転部材側第1ストッパ279に当接しても、上記回転部材277の回転部材側第2ストッパ281が上記回転範囲規制部材287に当接するまでは、更に回転できることによる。
また、上記中空ロッド113の回転を、上記回転範囲規制部材287が設置された機械的な構成によって規制しているため、上記中空ロッド113の回転可能範囲の一方の端をエンコーダ213の原点位置として利用することができる。このように、機械的な構成によって上記エンコーダ213の原点を設定できるため、上記エンコーダ213はインクリメンタル方式のエンコーダでよく、コストを低減させることができる。
また、上記ロッド側ストッパ271、上記回転部材側第1ストッパ279、上記回転部材側第2ストッパ281は、着脱可能に設置されているため、上記中空ロッド113の回転可能範囲が規制される状態と、上記中空ロッド113の回転可能範囲が規制されない状態とを容易に切り替えることができる。
すなわち、Z軸ボールネジ85と、このZ軸ボールネジ85とは別に回転される中空ロッド113が同軸上に配置されていて、且つ、中空ロッド113には中空部115が形成されており、この中空部内に上記Z軸ボールネジ85が収容されるようになっているので、上記Z−R軸アクチュエータ36の小型化と構成の簡略化を図ることができる。
まず、前記一実施の形態の場合には、二つのスリット56、56を設け、スライダ97の取付対象物固定部102、102を露出・配置させるようにしたが、大きな一つの開口部を設け、スライダ97の上面側を大きく露出・配置させるような構成でもよい。
また、前記一実施の形態では、上記中空ロッド113の回転可能範囲を380°に設定しているが、これに限定されるものではなく、回転範囲規制部材287の位置、形状、大きさなどを適宜変更することにより、様々な回転可能範囲を設定することができる。
また、上記中空ロッド113の回転可能範囲を設定するための構成としても様々なものが考えられ、例えば、回転範囲規制部材を2つの部材としてもよい。
また、上記ロッド側ストッパ271と上記回転部材側第1ストッパ279の何れか一方に緩衝材を設けるようにしてもよい。
また、上記回転部材側第2ストッパ281と上記回転範囲規制部材287の何れか一方に緩衝材を設けるようにしてもよい。
例えば、Z軸ボールネジ85を回転・駆動させるZ軸ボールネジ用モータ133を備えたZ軸モータユニット129は上記Z軸ボールネジ85に平行に配置されているが、このZ軸モータユニット129を上記Z軸ボールネジ85と同軸上に配置する場合も考えられる。この場合、Z−R軸アクチュエータ36の上下方向(図6中上下方向)での大きさが増加してしまうものの、水平方向(図6中紙面に垂直な面に平行な方向)での小型化を図ることができる。
また、上記Z−R軸アクチュエータ36は、水平、垂直多関節ロボット(スカラーロボット)のZ−R軸アクチュエータ等、様々な種類のロボットの様々な用途のアクチュエータとして用いられることが考えられる。
その他、本発明は、図示した構成に限定されず、様々な変形が考えられる。
36 Z−R軸アクチュエータ
43 ハウジング
56 スリット(開口部)
85 Z軸ボールネジ(ネジ)
89 Z軸ボールナット(ナット)
97 Z軸スライダ(スライダ)
102 取付対象物固定部(スライダの一部)
133 Z軸ボールネジ用モータ(ネジ用モータ)
113 中空ロッド(ロッド)
115 中空部
119 スプラインナット
203 中空ロッド用モータ(ロッド用モータ)
Claims (6)
- ハウジングと、
上記ハウジング内に設置され回転・駆動されるネジと、
上記ハウジング内に上記ネジに螺合された状態で設置され上記ネジの回転によって軸方向に移動されるナットと、
上記ナットに取り付けられ上記ネジの回転によって上記ナットとともに軸方向に移動されるスライダと、
上記スライダに取り付けられ上記ネジの回転によって上記ナットとともに移動され回転・駆動可能であって取付対象物が取り付けられるロッドと、
を具備し、
上記ロッドは中空部を備えていて該中空部内に上記ネジが同軸上に収容・配置されており、
上記ハウジングに開口部を設け、上記スライダの一部を上記開口部を介して外部に露出・配置させて上記取付対象物とは別の取付対象物を上記スライダに搭載可能にしたことを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1記載のアクチュエータにおいて、
上記ロッドを回転・駆動するロッド用モータが設置されていて、
上記ロッドはスプラインシャフトであり、このスプラインシャフトにはスプラインナットが噛合・配置されていて、
上記ロッド用モータにより上記スプラインナットを回転させることにより上記ロッドを回転・駆動するようにしたことを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1又は請求項2記載のアクチュエータにおいて、
上記ネジを回転・駆動するネジ用モータは上記ネジと同軸上に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載のアクチュエータを用いたことを特徴とするロボット。
- 請求項4記載のロボットにおいて、
テーブルトップ型の直交ロボットであり、
請求項1〜請求項3の何れかに記載したアクチュエータをZ−R軸アクチュエータとして用いることを特徴とするロボット。 - 請求項4記載のロボットにおいて、
水平又は垂直の多関節ロボットであり、
請求項1〜請求項3の何れかに記載したアクチュエータをZ−R軸アクチュエータとして用いることを特徴とするロボット。
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