JPH11165223A

JPH11165223A - ワーク支持装置

Info

Publication number: JPH11165223A
Application number: JP9337377A
Authority: JP
Inventors: Masateru Yasuhara; 正輝安原; Tomomasa Nakano; 智政中野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の構造を簡単化し、製造コストを低減す
る。【解決手段】ワーク支持装置１００のテーブル１を、超
音波モータ４により駆動される駆動プーリ５とタイミン
グベルト８でスライド駆動させ、タイミングベルト８の
移動に伴ってテーブル１が移動し、タイミングベルト８
の回転運動がテーブル１のレール２に沿った往復直線運
動に変換される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動組立
機等でのワーク形状の変更に伴う段取り替えに使用され
るワーク支持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、従来では、自動組立
機のワーク受台やオートハンドフィンガ等の段取り替え
時に、ワークの形状に合わせて、手動にてワーク受台の
位置調整を行なっていた。その手動で行う構造は、可動
ワーク受台１１がテーブル１０上に固定され、固定ワー
ク受台１６が基台１３上に固定され、テーブル１０が基
台１３に取り付けられたレール１４上をスライド可能に
設けられている。テーブル１０は、ボール＆ナット機構
により移動可能となっている。そして、ハンドル１２を
手動で回転させることにより、テーブル１０をメータ１
５を見ながら所望の位置まで移動させる。

【０００３】一方、このテーブル１０の移動を自動によ
り移動させる場合には、テーブル１０を駆動するアクチ
ュエータとしてサーボモータを用い、アクチュエータに
より所望の位置への制御を行った後で、その位置を保持
するためのブレーキを作動させるようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のワーク支持装置では以下のような問題がある。即
ち、手動で行う場合、位置出しの精度を出すのが難し
く、位置を出してから何らかの手段で固定しないと位置
ズレを起してしまう。また、自動で行う場合、サーボモ
ータの回転数が高いので、ボール＆ナット機構に減速機
を設ける必要があり、構造が複雑になってしまう。ま
た、位置出し後の自動組立機の稼動中では、駆動モータ
が停止状態で無給電であると、モータ自身は保持トルク
を持たないことから、ブレーキ装置等を用いてテーブル
の停止位置を保持する必要があり、構造の複雑化、コス
トの増加といった欠点がある。

【０００５】更に、上記従来例においては、アクチュエ
ータを常時サーボにより制御するため以下の欠点があっ
た。即ち、コントローラがアクチュエータ数だけ必要となり、コ
ストやスペースの点で不利である。

【０００６】位置制御を実行するために、アクチュエ
ータの電力源を常にオンさせておく必要があり消費電力
の増大化を招く。

【０００７】位置制御の実行時に、エンコーダ信号等
の位置フィードバック情報にノイズが混入した場合、正
確な位置制御ができずに位置ズレを発生する可能性があ
る。

【０００８】また、位置制御を行った後で、テーブルの
位置を保持するためにブレーキを作動させるようになっ
ているため以下の欠点があった。

【０００９】アクチュエータ以外にブレーキ機構を設
ける必要があり、コストやスペース面で不利である。

【００１０】ブレーキには構造上ガタが発生し易く、
位置決め精度の悪化を招く恐れがある。

【００１１】負動作タイプのブレーキが取り付けられ
ない場合には、ブレーキの電力源を常にオンさせる必要
があり消費電力の増大化を招く。

【００１２】本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、そ
の目的は、装置の構造を簡単化し、製造コストを低減す
ることができ、耐久性を有して人手のかからないワーク
支持装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、1台のコント
ローラで複数のアクチュエータの制御が可能となり、製
造コストや設置スペース的に有利となり、位置決め後の
位置の保持を精度よく簡単にでき、他のブレーキ機構等
を必要としない安価なワーク支持装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するため、本発明のワーク支持装置は、以下の
構成を備える。即ち、ワークを支持する支持手段を駆動
制御して、該ワークの形状変更に応じて該支持手段の位
置を変更するワーク支持装置において、前記支持手段を
テーブル上で駆動する駆動手段を該テーブル下部に設
け、該支持手段をタイミングベルトにより駆動する。

【００１５】また、好ましくは、前記駆動手段は、超音
波モータである。

【００１６】また、好ましくは、前記テーブルには、前
記超音波モータのステータを支持するフレームが固定さ
れている。

【００１７】また、好ましくは、前記フレームには、そ
の出力軸の回転を検出するエンコーダが設けられてい
る。

【００１８】また、好ましくは、前記支持手段の移動エ
リア内における前記テーブルに原点センサを設け、前記
支持手段の駆動時に、該支持手段を一旦原点まで戻して
から、所定の位置に移動させる。

【００１９】また、好ましくは、前記駆動手段を前記テ
ーブル下部の側端部に設けた。

【００２０】また、好ましくは、前記駆動手段を前記テ
ーブル下部の略中央部に設けた。

【００２１】また、好ましくは、前記支持手段は、前記
テーブル上に設けられた２本のレール上をスライド駆動
される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明に係る第１の実施形態のワ
ーク支持装置の平面図である。図２は図１の側面図であ
る。

【００２４】図１、２に示すように、第１の実施形態の
ワーク支持装置１００は、テーブル１、レール２、ステ
ージプレート３、超音波モータユニット４、駆動プーリ
５、アイドラプーリ６、テンションプーリ７ａ、７ｂ、
タイミングベルト８、ベルト押え９、原点センサ１０、
原点ドク１１を備える。

【００２５】超音波モータユニット４は、ステージプレ
ート３の下部の略中央部に設けられている。

【００２６】駆動プーリ５は、超音波モータユニット４
により回転駆動される。タイミングベルト８は、駆動プ
ーリ５の回転によりアイドラプーリ６とテンションプー
リ７により所定張力が付与された状態で駆動される。テ
ーブル１はベルト押え９によりタイミングベルト８の一
部に接続されている。従って、タイミングベルト８の移
動に伴ってテーブル１が移動し、駆動プーリ５の回転運
動がテーブル１のレール２に沿った往復直線運動に変換
される。原点センサ１０はテーブル１の原点出しに使用
され、テーブル１に設けられた原点ドク１１を検出する
ことにより原点位置を検出される。

【００２７】次に、図３を参照して超音波モータユニッ
ト４について説明する。

【００２８】図３は、図２に示す超音波モータユニット
の内部構造を示す断面図である。

【００２９】図３に示すように、超音波モータユニット
４は、超音波振動を発生するステータ２０、ステータ２
０の振動によって回転するロータ２１、ロータ２１をス
テータ２０に付勢する押圧バネ２２、加圧バネ２２を支
持するフランジ２３、フランジ２３が固着された出力軸
２４、出力軸２４を軸支するベアリング２５、出力軸２
４の回転によりパルス信号を出力するエンコーダ２６と
を備える。

【００３０】超音波モータユニット４は、ステータ２０
に固着された圧電素子に電圧を印加することによってス
テータ２０を超音波振動させ、その振動によりロータ２
１を回転させて回転力を発生させる。このロータ２１に
回転力を発生させるためには、ステータ２０とロータ２
１を押圧する必要があり、その押圧力を発生するのが押
圧バネ２２である。この押圧バネ２２は、ロータ２１の
回転力を出力軸２４に伝達する機能を有する。ステータ
２０はステージプレート３に固定されたステータ支持フ
レーム２０ａ、２０ｂに支持されている。

【００３１】ロータ２１に付与された回転力は、押圧バ
ネ２２を介してフランジ２３に伝達され、フランジ２３
に軸着された出力軸２４を回転させる。駆動プーリ５は
出力軸２４に固定され、出力軸２４の回転力は駆動プー
リ５に伝達される。出力軸２４は、ベアリング２５によ
ってステータ支持フレーム２０ａ、２０ｂに回転自在に
軸支されている。

【００３２】一方、出力軸２４の回転はエンコーダ２６
によって検出され、このエンコーダ２６の検知信号によ
りフィードバック制御することにより、後述する位置制
御コントローラ５０によりテーブル１を任意の位置に移
動可能である。

【００３３】次に、図４を参照して段取り換え装置の使
用例について説明する。

【００３４】ワーク支持装置１００は、固定ワーク受台
３２が基台３３上に固定され、可動ワーク受台３１がテ
ーブル１上に固定されており、このテーブル１はステー
ジプレート３上に設けられたレール２上を左右にスライ
ド可能に取り付けられている。

【００３５】図４（ａ）に示す長尺のワークＷ１から図
４（ｂ）に示す短尺のワークＷ２にワーク形状が変更さ
れ、テーブル１の段取り替えを行う場合には、超音波モ
ータユニット４を駆動して、エンコーダ２６により出力
軸２４の回転をフィードバック制御しながらテーブル１
を左側の所望の位置まで移動させる。

【００３６】次に、図５を参照して本発明に係る第２の
実施形態のワーク支持装置について説明する。

【００３７】図５は、本発明に係る第２の実施形態のワ
ーク支持装置の平面図である。

【００３８】図５に示すように、第２の実施形態では、
超音波モータユニット４をテーブル１の移動方向に沿う
ステージプレート３の側端部に配置させている。このよ
うに超音波モータユニット４をプレート３の側端部に配
置することにより、アイドラプーリ６やテンションプー
リ７ｂが不要となり、構造も簡素化できる。

【００３９】以上のように、上記第１、第２の実施形態
のワーク支持装置によれば、段取り替え時のワーク支持
装置の位置出しが終了した後、超音波モータの通電を切
ってしまってもその保持トルクの作用によりその位置を
保持できるので、ブレーキ装置等が不要となり、簡単化
を図ることができ、コスト低減に寄与できた。また、段
取り替え時間の短縮にもなる。また省エネにもなる。

【００４０】超音波モータの回転運動をテーブル直進運
動に変換するためにタイミングベルトを使用することに
よって、移動範囲の中心にモータを配置でき、長手方向
にモータが出っ張らず、小型化できるとともに、安価な
ベルトやプーリで構成されているので、ローコスト化で
きる。［ワーク支持装置の制御］次に、上記第１、第２の実施
形態のワーク支持装置の制御方法について説明する。

【００４１】図６は第１、第２の実施形態のワーク支持
装置の制御方法を説明する図である。

【００４２】図６に示すように、１００、２００、３０
０は超音波モータ（ＵＳＭ）４が取り付けられたワーク
支持装置であり、５０はこれらワーク支持装置の位置を
駆動制御する位置制御コントローラである。位置制御コ
ントローラ５０は２つの回路ブロック５１、５２に大ま
かに分けられ、複数接続された超音波モータ４からいず
れかを選択する選択回路５１と、選択回路５１により選
択された超音波モータ４の位置を制御する位置制御回路
５２とを有する。

【００４３】次に、ワーク支持装置１００の動作につい
て説明する。

【００４４】位置制御回路５２は、ワーク支持装置１０
０のテーブル１を所定位置に駆動するために、選択回路
５１により選択されて位置制御可能にされる。そして、
位置制御回路５２が位置決め制御を実行して、ワーク支
持装置１００を所望の位置に移動させる。この移動完了
状態で、ワーク支持装置１００の超音波モータ４はその
状態を保持する保持力を発生するため、ワーク支持装置
１００は現在の位置で保持される。

【００４５】ここで、各ワーク支持装置１００、２０
０、３００の位置検出にどのようなタイプのエンコーダ
が用いられているかによりこれらの動作を変更する必要
がある。

【００４６】そこで、エンコーダがアブソリュートタイ
プであれば、超音波モータ４の絶対位置が検出できるの
で選択回路５１で所望の装置に切り換えればそのまま位
置制御を実行できる。一方、エンコーダがインクリメン
トタイプであれば、超音波モータ４の相対位置しか検出
できないので工夫が必要となる。この１つの手段はワー
ク支持装置を選択する毎に原点復帰動作を行ってから位
置制御を行う方式であり、他の手段は各ワーク支持装置
毎に前回までに移動した位置情報をパルスデータとして
位置制御コントローラ５０内において記憶させ、その位
置情報をエンコーダで検出される相対位置データに加算
して絶対位置情報とする方法である。この場合には、次
回の位置出しのために移動が完了した時点での絶対位置
データを記憶しておく必要がある。

【他の実施形態】また、本実施形態は、前述したワーク
支持装置の制御機能を実現するソフトウェアのプログラ
ムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置
に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ
（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプロ
グラムコードを読出し実行するようにしてもよいことは
言うまでもない。

【００４７】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００４８】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００４９】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００５０】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００５１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ワーク支持装置のアクチュエータに超音波モータを
用い、その超音波モータを選択して位置制御を行うこと
により、次のような効果がある。

【００５２】１台の位置制御装置で複数のアクチュエ
ータの位置制御を行うことが可能となり、コストやスペ
ースの面で有利となる。

【００５３】超音波モータは非駆動時に保持力を発生
できるため、位置決めを行った位置を精度良く保持でき
る。

【００５４】位置決め後外力が動くような場合におい
ても、超音波モータは停止時にブレーキとして機能する
ため位置ズレが発生する心配がない。また、アクチュエ
ータ以外にブレーキを取り付ける必要がなく、コストや
スペースの面で有利になる。ワーク支持装置の構造を簡単化し、製造コストを低減
することができ、耐久性、人手のかからない段取り換え
装置を実現できる。

【００５５】1台の装置で複数のアクチュエータの制
御が可能となり、製造コストや設置スペース的に有利と
なり、位置決め後の位置の保持を精度よく簡単にでき、
他のブレーキ機構等を必要としない安価な装置を実現で
きる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置の構造を簡単化し、製造コストを低減することがで
き、耐久性を有して人手のかからないワーク支持装置を
提供できる。

【００５７】また、1台のコントローラで複数のアクチ
ュエータの制御が可能となり、製造コストや設置スペー
ス的に有利となり、位置決め後の位置の保持を精度よく
簡単にでき、他のブレーキ機構等を必要としない安価な
ワーク支持装置を提供できる。

【００５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施形態のワーク支持装置
の平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図２に示す超音波モータユニットの内部構造を
示す断面図である。

【図４】ワーク支持装置の動作例を説明する図である。

【図５】本発明に係る第２の実施形態のワーク支持装置
の平面図である。

【図６】第１、第２の実施形態のワーク支持装置の制御
方法を説明する図である。

【図７】従来のワーク支持装置を示す図である。

【符号の説明】

１テーブル２レール３ステージプレート４超音波モータユニット５駆動プーリ６アイドラプーリ７ａ、７ｂテンションプーリ８タイミングベルト９ベルト押え１０原点センサ１１原点ドク２０ステータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃステータ支持フレーム２１ローラ２２押圧バネ２３フランジ２４出力軸２５ベアリング２６エンコーダＷ１、Ｗ２ワーク３１可動受台３２固定受台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを支持する支持手段を駆動制御し
て、該ワークの形状変更に応じて該支持手段の位置を変
更するワーク支持装置において、前記支持手段をテーブル上で駆動する駆動手段を該テー
ブル下部に設け、該支持手段をタイミングベルトにより
駆動することを特徴とするワーク支持装置。
【請求項２】前記駆動手段は、超音波モータであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のワーク支持装置。
【請求項３】前記テーブルには、前記超音波モータの
ステータを支持するフレームが固定されていることを特
徴とする請求項２に記載のワーク支持装置。
【請求項４】前記フレームには、その出力軸の回転を
検出するエンコーダが設けられていることを特徴とする
請求項１又は２に記載のワーク支持装置。
【請求項５】前記支持手段の移動エリア内における前
記テーブルに原点センサを設け、前記支持手段の駆動時
に、該支持手段を一旦原点まで戻してから、所定の位置
に移動させることを特徴とする請求項１に記載のワーク
支持装置。
【請求項６】前記駆動手段を前記テーブル下部の側端
部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク支
持装置。
【請求項７】前記駆動手段を前記テーブル下部の略中
央部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク
支持装置。
【請求項８】前記支持手段は、前記テーブル上に設け
られた２本のレール上をスライド駆動されることを特徴
とする請求項１に記載のワーク支持装置。