JPH0413578A

JPH0413578A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JPH0413578A
Application number: JP11743190A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Munakata; 正宗像
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-01-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は産業用ロボットに係り、特に高速で移動可能な
移動台を備えた産業用ロボットに関する。

（従来の技術）直方体状の動作領域を持ち構造が簡単な直角座標形ロボ
ットは、電子部品、機械部品の組立等に広く利用されて
いる。

この直角座標形ロボットは、大別して、第５図に示すよ
うに、櫓状の架台１に両端か支持されてＸ方向に移動す
るガータ２と、このガータ２上をガータ２の移動方向Ｘ
と直交する方向Ｙに移動する移動台３とを備え、移動台
３にツール昇降軸（図示せず）等を搭載した構造のもの
、および第６図に示すように、リニアガイド４、ポール
スクリュ等の直線駆動機構５および駆動モータ６をユニ
ットに構成し、このユニットを２基直交して組合わせた
構造のものの２種類があり、各々負荷重量、動作範囲、
位置決め精度等により使い分けられている。

（発明か解決しようとする課題）近年、印刷基板へのチップ部品の装着を行なうチップマ
ウンタと称される装置として、直角座標形ロボットが応
用されるようになり、従来のこの種の直角座標形ロボッ
トでは達成し得ない高速性と高精度とが要求されるよう
になってきている。

特に、高速化のためには、各軸の最高速度および加速度
を高くすることが必要となるが、第５図に示す従来の直
角座標形ロボットでは、Ｘ軸方向の駆動をガータ２の片
端で行なっているため、高加減速度で起動停止を行なう
と、第５図に矢印Ａで示すように曲げ振動が生じ、特に
作業位置Ｐでは振動変位が増幅されているため、大幅な
精度低下を招くといった問題がある。

そこで、これを防ぐため、ガータ２の他端にも同様の駆
動機構を設け、両端を同期して駆動する方式も提案され
ているが、装置が大掛かりとなる上、ガータ２の両端支
持における矢印入方向の曲げ振動は依然として残るとい
う問題がある。

また、第６図に示す従来の直角座標形ロボットは、構造
的にＹ軸は完全に片持ち梁構造であるため、第５図に示
す従来の直角座標形ロボット以上に剛性が問題となる。

また、従来の直角座標形ロボットは、いずれも各軸の最
高速度か、駆動モータにより回転駆動される長尺のポー
ルスクリュの危険速度に制約され、高くできないという
問題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、高
加減速度で起動停止しても、振動を生ずることなく高精
度で位置決めてき、しかも最高速度が高くとれて高速化
が可能な直角座標形ロボットと類似の動作形態を有する
産業用ロボットを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、前記目的を達成する手段として、ツールおよ
びツール軸を有し二次元の移動平面内を移動可能な移動
台と、この移動台の移動範囲外の異なる２点に前記移動
平面と直交する軸廻りに揺動自在にそれぞれ配置された
２台の伸縮機構とを備え、前記各伸縮機構を、軸方向に
直線運動する駆動ロッドの先端が、前記移動台にそれぞ
れ枢着されるように構成したことを特徴とする。

（作　用）本発明に係る産業用ロボットにおいては、移動台が、２
台の各伸縮機構の駆動ロッドの長さにより決定される点
に位置決めされ、各々の伸縮機構の伸縮量に応じ、二次
元的移動範囲内の任意の点に移動する。

ところで、ツールおよびツール軸は、常に両伸縮機構の
交点近傍に位置し、支点において枢着されているため、
可動部の質量を加速するための力の反力は、各伸縮機構
の駆動ロフトの軸力として作用し、剛性の弱い曲げ方向
に作用することがない。このため、高加減速度で起動停
止しても、振動を抑えて高い精度で位置決めすることが
可能となる。

また、駆動ロッドは、軸方向に直線運動し、回転駆動さ
れる構造ではないので、危険速度の制約がなく高速化が
可能となる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は、本発明に係る産業用ロボットの
一例を示すもので、図中、符号１１はフレームであり、
このフレーム１１には、その長手方向に沿ってリニアガ
イド１２ａ、１２ｂが設けられ、またフレーム１１の長
さ方向両端部には、取付台１１ａ、ｌｌｂが一体に設け
られている。

前記リニアガイド１２ａ、１２ｂには、図示しないリニ
アガイド軸受を介しアーム１３が支持されており、この
アーム１３は、第１図に両矢印で示すＸ方向にリニアガ
イド１２ａ、１２ｂに沿って移動するようになっている
。

このアーム１３には、第１図に示すように、その長手方
向に沿ってリニアガイド１４ａ、１４ｂが設けられてお
り、このリニアガイド１４ａ。

１４ｂには、図示しないリニアガイド軸受を介し移動台
１５か支持され、第１図に両矢印で示すＹ方向に移動す
るようになっている。

この移動台１５には、第１図に示すように、作業位置Ｐ
にツール１６およびツール軸１７が設けられており、こ
の移動台１５は、前記各取付台１１、ａ、ｌｌｂ上にそ
れぞれ設置された２台の伸縮機構１８ａ、１８ｂにより
駆動され、二次元の移動平面内を移動するようになって
いる。

前記両伸縮機構１８ａ、１８ｂは、第３図に一方の伸縮
機構１８ａを例として示すように、ハウジング１９を備
えており、このハウジング１９は、モーメント、ラジア
ル両荷重に耐え得るクロスローラ軸受１０を介し取付台
１１ａに支持され、移動台１５の移動平面に直交する軸
廻りに揺動自在となっている。

このハウジング１９内には、第３図に示すように、歯付
ベルトプーリ２１を固着したポールスクリュナツト２２
が、軸受２３を介して回転自在に支持されており、また
ハウジング１９の外部には、駆動モータ２４が取付けら
れ、この駆動モータ２４の出力軸２５に固着した歯付ベ
ルトプーリ２６と前記歯付ベルトプーリ２１とは、歯付
ベルト２７により連結されている。そして、前記ポール
スクリュナツト２２は、駆動モータ２４の駆動により正
逆回転するようになっている。

このポールスクリュナツト２２には、第３図に示すよう
に、ポールスクリュ２８の基端側か係合しており、この
ポールスクリュ２８の先端に固設されたロッドエンド２
９は、前記移動台１５に設けた軸３０に、軸受３１を介
して揺動自在に連結されている。そして、ポールスクリ
ュ２８は、前記ポールスクリュナツト２２の正逆回転に
より軸方向に直線運動し、移動台１５を駆動するように
なっている。

なお、他の伸縮機構１８ｂも、前記伸縮機構１８ａと全
く同一構成となっているが、そのポールスクリュ２８の
先端に固設したロッドエンド３２は、第３図に示すよう
に、前記軸３０のロッドエンド２９直上位置に、軸受３
３を介して揺動自在に連結されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、一方の伸縮機構１８ａの駆動モータ２４を起動さ
せると、これに連動してポールスクリュナツト２２か回
転し、ポールスクリュ２８が軸方向に直線運動する。

ここて、第４図に示すように、各ハウジング１９の支点
をＢ、　　Ｃ１その間の距離をＬ１両ロックロッドエン
ド２９．３２の支点をＱｌこの支点Ｑと前記各支点Ｂ、
Ｃとの距離をり、、１）２とすると、ポールスクリュ２
８の直線運動により、前記距Ｍｇ１か変化する。同様に
他方の伸縮機構１８ｂを駆動してポールスクリュナツト
２８を直線運動させると、前記距離ｇ２が変化する。こ
のとき、移動台］５は、アーム１３上のリニアガイド１
４ａ、１４ｂ上を、またアーム１３は、フレーム１３上
のリニアガイド１２ａ、１２ｂ上を移動瞳側支点間距離
ｇ１．ρ２により決まる位置にて位置決めされる。

二の側皮点間距離Ｊ７１．１１２と移動台１５の作業位
置Ｐの座標ｐ　（ｘ、　　ｙ）との関係は、次式て表わ
される。

Ｘす１ｃｏｓψ 　　Ｌｓ＝−（Ｌ＋１　、　＋１１　、、　）・・・・・・・
・・　（１）たたし、ψ　１ｇ１とＬとのなす角度ｙｏ、支点Ｂ、　Ｃとｙ軸原点および支点Ｑと作業位置Ｐとの間のオフセットの総和前記（１）式のように、両伸縮機構１８ａ。

１８ｂを駆動する二とにより、作業位置Ｐを、移動台１
５の移動範囲内の任意の位置に移動、位置決めすること
ができる。

しかも、作業位置Ｐは、両伸縮機構１８ａ。

１８ｂの交点、すなわち支点Ｑの近傍に常に位置してい
るので、移動台１５等の可動部質量を加速するための力
の反力は、各伸縮機構１８ａ。

１８ｂのポールスクリュ２８の軸力として作用し、剛性
の弱い曲げ方向に作用することはない。このため、高加
減速度で起動停止を行なっても、振動を小さく押えるこ
とができる。

また、各伸縮機構１８ａ、１８ｂの支点Ｂ、　　Ｃから
作業位置Ｐまでの距離を、精度の高いポールスクリュナ
ツト２８で直接割出すようにしているため、高精度の位
置決めが可能となる。

また、ポールスクリュ２８は、軸廻りに回転せず、軸方
向に直線運動するのみであるので、軸廻りに回転する際
に問題となる危険速度の制約がなく、高速度運転が可能
となる。

なお、前記実施例では、各伸縮機構１８ａ。

１８ｂの駆動ロッドとしてポールスクリュ２８を用いる
場合について説明したが、例えばラックおよびビニオン
により伸縮機構を構成し、ラックを軸方向に直線運動さ
せるようにしてもよく、この場合にも同様の効果が期待
できる。

また、前記実施例では、フレーム１１とアーム１３の片
持構造で移動台１５を支持する場合について説明したが
、櫓状の架台およびガータにより支持するようにしても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、２台の伸縮機構の駆動ロ
ッドを軸方向に直線運動させて移動台の移動、位置決め
を行なうようにしているで、高加減速度で起動停止して
も、振動を生じさせることなく高精度で位置決めてき、
しかも高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る産業用ロボットを示す
斜視図、第２図は第１図の平面図、第３図は伸縮機構の
詳細を示す拡大断面図、第４図は伸縮機構による移動台
の位置め方法を示す説明図、第５図および第６図は従来
の直角座標形ロボットをそれぞれ示す平面図である。１１−＝フレーム、１２ａ、１２ｂ、４４ａ。１４ｂ・・・リニアガイド、１３・・・アーム、１５・
・・移動台、１６・・・ツール、１７・・・ツール軸、
１８ａ、１８ｂ・・・伸縮機構、２２・・・ポールスク
リュナツト、２４・・・駆動モータ、２８・・・ポール
スクリュ、３０・・・軸、３１．３３・・・軸受。

Claims

【特許請求の範囲】

ツールおよびツール軸を有し二次元の移動平面内を移動
可能な移動台と、この移動台の移動範囲外の異なる２点
に前記移動平面と直交する軸廻りに揺動自在にそれぞれ
配置された２台の伸縮機構とを備え、前記各伸縮機構は
、軸方向に直線運動する駆動ロッドの先端が、前記移動
台にそれぞれ枢着されていることを特徴とする産業用ロ
ボット。