JPWO2017217497A1 - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

アームの重量を低減し、更に慣性モーメントを低減してワークの高速搬送を実現できる搬送装置を提供する。アーム１２１を旋回動作させ、且つ直進動作させることができる搬送装置１００が、第１の軸線１０３を中心に回転可能な第１の回転軸１０８を有する回転運動機構１０１と、第１の回転軸１０８に接続された回転伝達機構１０９であって、第１の回転軸１０８の回転に応答して回転伝達機構１０９を第２の軸線１０６を中心に回転させることによってアーム１２１を旋回動作できる回転伝達機構１０９と、アーム１２１を直進動作できる直進運動機構１０４とを備え、直進運動機構１０４が、回転伝達機構１０９の内側に、第１の回転軸１０８の回転に応答して回転しないように配置されている。

Description

本発明は、ワーク（作業物）を高速に搬送することができ、且つワークを任意の位置に旋回及び／又は直進させることができる搬送装置、ピックアンドプレース装置に関するものである。

モータなどの駆動源を使用して、アームを旋回動作及び／又は直進動作させることによって、ワークをピックアンドプレースすることを可能にする様々な搬送装置が提案されている。

特許文献１には、第１のモータによって第１の軸回りに水平回転せしめられる第１のアームと、第１のアームの先部に連結され、第２のモータによって第２の軸回りに水平回転せしめられる第２のアームと、第２のアームの先部から垂直下方に延出し、第３及び第４のモータによってそれぞれ第３の軸方向に上下動せしめられ、第４の軸回りに水平回転せしめられる軸とを有し、軸の下端に作業物を把持するチャックが取り付けられている４軸の水平多関節ロボット（スカラーロボット）が開示されている。

特許文献２には、複数のリンクバー及び基板保持部を有するアーム機構と、アーム機構を伸縮させる第１のモータと、第１のモータに接続された第１のケーブルと、内部に第１のモータを搭載する搬送装置本体と、搬送装置本体に設けられた第１のギヤと、搬送装置本体及びアーム機構を旋回させる第２のモータと、第２のモータに接続された第２のケーブルと、第１のギヤに噛み合わされ、第２のモータの出力軸に設けられた第２のギヤを有する搬送装置が開示されている。

特許文献３には、第１の駆動モータと、第１のシャフトと、第１のシャフトに取り付けられた第２の駆動モータと、第２のシャフトと、第２の駆動モータに駆動信号を供給する配線を収める収容部を有する２軸回転駆動装置が開示され、第１の駆動モータが一方向に回転駆動される場合には配線が第２の駆動モータに巻回され、第１の駆動モータが他方向に回転駆動される場合には配線の巻回状態が解除されるように、配線を収容部に収めることが開示されている。

特開平５−２３７７８１号公報 国際公開第２０１１／０１０４４８号 特開平１１−２０７６８４号公報

特許文献１の水平多関節ロボットは、第１のアーム、第２のアームを水平回転せしめる場合に、第１のアームの先部に第２のモータが設けられ、第２のアームの先部に第３及び第４のモータが設けられていることから、アームの重量が大きくなり、更に慣性モーメントが大きくなって作業物の高速搬送が容易でない、という問題点がある。

特許文献２の搬送装置は、第２のモータが駆動され、アーム機構が旋回される場合、アーム機構とともに、搬送装置本体が回転されるため、搬送装置本体内に搭載された第１のモータも同時に回転することから、慣性モーメントが大きくなって作業物の高速搬送が容易でなく、更に第１のケーブルに接続された第１のケーブルが搬送装置に巻きつき、第１のケーブルに負担がかかって第１のケーブルが断線してしまう、という問題点がある。

また特許文献３の２軸回転駆動装置も、特許文献２の搬送装置と同様に、第１の駆動モータが駆動される場合、第１のシャフトに取り付けられた第２の駆動モータも回転することから、慣性モーメントが大きくなって作業物の高速搬送が容易でなく、更に配線を巻回したりこの巻回状態を解除したりすることを繰り返すことから、配線に負荷がかかり、配線の断線を完全に防止することはできない、という問題点がある。

従って、本発明の目的は、ワークを高速に搬送することができ、ワークを任意の位置に搬送することができ、且つ、アームを動作するための信号を供給する配線の断線等を含む不具合を防止することができる搬送装置を提供することである。

本発明の１つの観点によれば、アームを旋回動作させ、且つ直進動作させることができるようになっている搬送装置が、第１の軸線を中心に回転可能な第１の回転軸を有する回転運動機構と、第１の回転軸に接続された回転伝達機構であって、第１の回転軸の回転に応答して回転伝達機構を第２の軸線を中心に回転させることによってアームを旋回動作できるようになっている回転伝達機構と、アームを直進動作できるようになっている直進運動機構とを備え、直進運動機構が、回転伝達機構の内側に、第１の回転軸の回転に応答して回転しないように配置されている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、回転伝達機構に一対の支柱が接続され、アームが、一対の支柱の間に配置されることによって旋回動作できるようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、アームが、直進運動機構に応答して一対の支柱に沿って直進動作できるようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、直進運動機構が、アームを挟持し、直進動作可能なアーム挟持部を備えることによって、アームが、直進運動機構に応答して直進動作できるようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、直進運動機構とアームとの間に軸受を備えることによって、第１の回転軸の回転に応答して回転伝達機構を回転させている場合に、直進運動機構が、第１の回転軸の回転に応答して回転しないようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、回転伝達機構が、第２の軸線を中心に回転するギヤを備え、ギヤの内側に中空部分が設けられ、中空部分に直進運動機構が配置されている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、回転伝達機構が、第１の回転軸に接続されたタレットであって、タレットの端面に複数の円筒ピニオンを有するタレットを備え、複数の円筒ピニオンのうちの少なくとも１つがギヤに接触することによって、第１の回転軸の回転に応答してギヤを回転できるようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、直進運動機構が、第２の軸線を中心に回転可能な第２の回転軸を有する第２のモータを備え、第２の回転軸の回転に応答してアームを直進動作できるようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、直進運動機構が、ネジ軸とネジ軸に係合したナットとを更に備え、第２の回転軸に応答してネジ軸が回転できるように第２の回転軸にネジ軸の一端が接続され、ネジ軸の回転に伴ってナットが直進動作することによって、アームが直進動作できるようになっている。

本発明の一具体例によれば、搬送装置において、ネジ軸とナットとの間に挿入された複数のボールが転動することによって、ナットが直進動作できるようになっている。

本発明によれば、直進運動機構が回転伝達機構の内側に配置されていることから、アームの重量を低減することができ、アームを高速に直進動作させることができる。更に、直進運動機構が回転運動機構による回転に応答して回転しないように配置されていることから、アームの旋回動作における慣性モーメントを低減することができ、アームを高速に旋回動作させることができる。そして、直進運動機構が回転運動機構による回転に応答して回転しないことから、直進運動機構に信号を供給する配線が巻回することはなく、配線の断線等を含む不具合を防止することができる。

なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

本発明の一実施形態としての搬送装置を側面から見た断面図である。 図１の搬送装置を前面から見た断面図である。 図１の搬送装置の一部断面図を含む斜視図である。 図１の搬送装置の斜視図である。 図１の搬送装置のアームが降下した場合の側面から見た断面図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１〜図５に本発明の一実施形態である搬送装置１００を示す。搬送装置１００は、第１のアーム１２１を備え、第１のアーム１２１を旋回動作させ、且つ直進動作させることができるようになっている。第１のアーム１２１の先端には出力軸１２４が接続され、出力軸１２４は、第１のアーム１２１が接続されている一端とは反対側の他端においてワーク（作業物）を把持（ピック）し、第１のアーム１２１の旋回動作及び／又は直進動作によって搬送し、配置（プレース）する。また、搬送装置１００は、出力軸１２４を支持するために第２のアーム１２２を備え、出力軸１２４が滑らかに直進動作できるように軸受１２３を備えている。搬送装置１００は、第１の軸線１０３を中心に回転可能な第１の回転軸１０８を有する回転運動機構１０１と、第１の回転軸１０８に接続され、第１の回転軸１０８の回転に応答して回転伝達機構１０９を第２の軸線１０６を中心に回転させることによって第１のアーム１２１を旋回動作できるようになっている回転伝達機構１０９と、第１のアーム１２１を直進動作できるようになっている直進運動機構１０４とを備える。

直進運動機構１０４は、回転伝達機構１０９の内側に、回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８の回転に応答して回転しないように配置されている。すなわち、回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８が第１の軸線１０３を中心に回転することによって回転伝達機構１０９が第２の軸線１０６を中心に回転すると、それに応じて、第１のアーム１２１は旋回動作するが、直進運動機構１０４は回転しないようになっている。このように、直進運動機構１０４を回転伝達機構１０９の内側に配置することによって、第１のアーム１２１の重量を低減することができることから、第１のアーム１２１を高速に直進動作させることが容易になり、更に、直進運動機構１０４を第１の回転軸１０８の回転に応答して回転しないようにすることによって、第１のアーム１２１の慣性モーメントを低減して第１のアーム１２１を高速に旋回動作させることが容易になる。

回転運動機構１０１は、第１の回転軸１０８を回転させることができるように、第１のモータ１０２より構成されていてもよい。また回転運動機構１０１は、減速機１０７を備えることによって第１のモータ１０２による回転速度を調整できるようにして、第１の回転軸１０８を回転させるようにしてもよい。

回転伝達機構１０９は、回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８に第１のクランプカラー１２９を介して接続され、第１の回転軸１０８に応答して回転する駆動部と、駆動部の回転に伴って回転する被動部を備えている。駆動部と被動部は、ギヤ（歯車）から構成されていてもよく、駆動部の歯と被動部の歯が噛み合うことに駆動部の回転が被動部に伝達されてもよく、またタイミングベルトを使用することによって駆動部の回転が被動部に伝達されてもよい。なお、駆動部、被動部のギヤとして、回転運動機構１０１と回転伝達機構１０９との位置、向き、等の関係に応じて、平歯車、はすば歯車、かさ歯車、等の様々な歯車を採用することができる。

回転伝達機構１０９の被動部には一対の支柱１１９が接続され、第１のアーム１２１は、図４に示すように一対の支柱１１９の間に配置されている。これによって、回転伝達機構１０９の被動部が回転すると一対の支柱１１９も共に回転し、第１のアームは一対の支柱１１９のうちの一方に押されることによって左右両方に旋回動作できるようになっている。

第１のアーム１２１は、上記のように一対の支柱１１９の間に配置されていることから、直進運動機構１０４による直進運動に応答して一対の支柱１１９に沿って直進動作できるようになっている。直進運動機構１０４としては、エアシリンダ、電動シリンダ、等がある。空気的に若しくは電気的にシリンダを第２の軸線１０６に沿って直進運動させることによって、それに応じて、シリンダに接続された第１のアーム１２１を直進運動させることができる。また、直進運動機構１０４として、ネジ軸とナットより構成されたものがある。ネジ軸の第２の軸線１０６を中心とする回転を、ナットによる直進運動に変換することによって、ナットに接続された第１のアーム１２１を直進運動させることができる。

直進運動機構１０４は、第１のアーム１２１を挟持するアーム挟持部１１７を備えている。アーム挟持部１１７は、回転伝達機構１０９に応答して回転しないが、直進運動機構１０４による直進運動に応答して第２の軸線１０６に沿って直進動作可能なように構成されている。アーム挟持部１１７が直進動作すると、第１のアーム１２１は、アーム挟持部１１７に応答して直進動作できるようになっている。

直進運動機構１０４と第１のアーム１２１との間にアーム軸受１１８が備えられている。回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８の回転に応答して回転伝達機構１０９の駆動部が回転し、それに伴って回転伝達機構１０９の被動部が回転している場合に、第１のアーム１２１は回転伝達機構１０９の被動部の回転に伴って旋回動作するが、アーム軸受１１８によって、直進運動機構１０４に回転伝達機構１０９の被動部のトルクが伝達せず、直進運動機構１０４が回転しないようになっている。直進運動機構１０４が回転しないことから、回転伝達機構１０９が回転している場合における慣性モーメントを低減することができる。

回転伝達機構１０９の被動部は、第２の軸線１０６を中心に回転するギヤ１１２から構成されていてもよい。ギヤ１１２の内側には中空部分１２０が設けられ、中空部分１２０に直進運動機構１０４が配置されている。図１、図２に示すように、直進運動機構１０４は、ギヤ１１２には接しないように配置され、ギヤ１１２の回転に伴って回転しないようになっている。

回転伝達機構１０９の駆動部は、回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８に第１のクランプカラー１２９を介して接続されたタレット１１１から構成されていてもよい。タレット１１０の一端面には、複数の円筒ピニオン１１０が設けられている。複数の円筒ピニオン１１０のうちの少なくとも１つが回転伝達機構１０９の被動部のギヤ１１２に接触することによって、回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８の回転に応答して回転伝達機構１０９の駆動部のタレット１１１に設けられた複数の円筒ピニオン１１０が回転して、回転伝達機構１０９の被動部のギヤ１１２を回転できるようになっている。このように回転伝達機構１０９を構成することにより、第１のアーム１２１を任意の旋回角度に回転させることができ、任意の位置にワークを搬送することができる。また、複数の円筒ピニオン１１０のうちの少なくとも２つが回転伝達機構１０９の被動部のギヤ１１２の歯を挟み込むようにして接触することによってバックラッシをなくして、更に精度よく第１のアーム１２１を任意の旋回角度に回転させることができる。

回転伝達機構１０９は、図１〜図３に示すようにベース１２５の上に配置され、ハウジング１２６によって覆われていてもよい。また、回転伝達機構１０９は、ハウジング１２６に対して滑らかに回転できるようにギヤ軸受１２８を備えてもよい。更に、ハウジング１２６の内部にオイルを注入することによって、複数の円筒ピニオン１１０とギヤ１１２との接触が滑らかになるようにし、オイルの漏洩を防止するために、ギヤ１１２とハウジング１２６との間にオイルシール１２８を備えてもよい。

複数の円筒ピニオン１１０とギヤ１１２との接触は、滑り接触であってもよいし、転がり接触であってもよい。滑り接触にすることで、一つの部品で円筒ピニオンを構成できるため、円筒ピニオンの剛性を高くでき、且つ、製造コストを削減できる。転がり接触である場合には、円筒ピニオン１１０は、カムフォロア／ローラフォロアであってもよいし、ベアリングであってもよい。転がり接触にすることで、円筒ピニオン１１０とギヤ１１２との間の摩擦を小さくすることができ、円筒ピニオン１１０からギヤ１１２に対して高効率に回転を伝達することができる。

直進運動機構１０４は、第２の軸線１０６を中心に回転可能な第２の回転軸１１３を有する第２のモータ１０５を備えていてもよい。また、回転運動機構１０１は、減速機を備えることによって第２のモータ１０５による回転速度を調整できるようにして、第２の回転軸１１３を回転させるようにしてもよい。直進運動機構１０４が、第２の回転軸１１３による回転を直進運動に変換することによって、第１のアーム１２１が直進動作できるようになっている。

直進運動機構１０４の第２の回転軸１１３は、筒状体によって包含され、第２のクランプカラー１３０を介して筒状体に接続されていてもよい。直進運動機構１０４は、ネジ軸１１５とネジ軸１１５に係合したナット１１６とを備えていてもよい。ネジ軸１１５の一端がカップリング１１４を介して筒状体に接続され、直進運動機構１０４の第２のモータ１０５の第２の回転軸１１３が回転すると、それに応じてネジ軸１１５も回転する。ネジ軸１１５の回転がナット１１６の直進運動に変換されることによって、ナット１１６に接続された第１のアーム１２１が直進動作できるようになっている。

ナット１１６には第１のアーム１２１を挟持するアーム挟持部１１７が接続されている。アーム挟持部１１７は、ギヤ１１２の回転に応答して回転せず、第２のモータ１０５に対して第２の軸線１０６に沿って直進動作可能なように構成されている。第２の回転軸１１３が回転してネジ軸１１５が回転すると、ナット１１６はそれに伴って回転することなくアーム挟持部１１７と共に第２の軸線１０６に沿って直進動作する。そして、ナット１１６、アーム挟持部１１７の直進動作に伴って第１のアーム１２１も一対の支柱１１９に沿って直進動作する。図１及び図５には、ネジ軸１１５の回転が、ナット１１６によって上下方向の直進運動に変換されて、アーム挟持部１１７、第１のアーム１２１が上側及び下側にそれぞれ動作していることが示されている。このように直進伝達機構１０４を構成することにより、第１のアーム１２１を任意の高さに移動させることができ、任意の高さにワークを搬送することができる。

直進運動機構１０４のネジ軸１１５とナット１１６との間には、複数のボールが挿入されていてもよい。これによって、いわゆるボールネジが構成される。ネジ軸１１５が回転すると、複数のボールがネジ軸１１５とナット１１６との間で転動して、ナット１１６が滑らかに直進動作できるようになる。

搬送装置１００は、回転運動機構１０１及び直進運動機構１０４を同時に動作させることもできる。すなわち、回転運動機構１０１の第１の回転軸１０８を回転させることによって、回転伝達機構１０９を介して第１のアーム１２１を旋回動作させる一方で、直進運動機構１０４を動作させることによって、第１のアーム１２１を直進動作せることができる。

上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。

１００ 搬送装置
１０１ 回転運動機構
１０２ 第１のモータ
１０３ 第１の軸線
１０４ 直進運動機構
１０５ 第２のモータ
１０６ 第２の軸線
１０７ 減速機
１０８ 第１の回転軸
１０９ 回転伝達機構
１１０ 円筒ピニオン
１１１ タレット
１１２ ギヤ
１１３ 第２の回転軸
１１４ カップリング
１１５ ネジ軸
１１６ ナット
１１７ アーム挟持部
１１８ アーム軸受
１１９ 支柱
１２０ 中空部分
１２１ 第１のアーム
１２２ 第２のアーム
１２３ 出力軸受
１２４ 出力軸
１２５ ベース
１２６ ハウジング
１２７ ギヤ軸受
１２８ オイルシール
１２９ 第１のクランプカラー
１３０ 第２のクランプカラー

Claims (10)

1. アームを旋回動作させ、且つ直進動作させることができるようになっている搬送装置であって、
   前記搬送装置が、第１の軸線を中心に回転可能な第１の回転軸を有する回転運動機構と、前記第１の回転軸に接続された回転伝達機構であって、前記第１の回転軸の回転に応答して前記回転伝達機構を第２の軸線を中心に回転させることによって前記アームを旋回動作できるようになっている回転伝達機構と、前記アームを直進動作できるようになっている直進運動機構とを備え、
   前記直進運動機構が、前記回転伝達機構の内側に、前記第１の回転軸の回転に応答して回転しないように配置されている、搬送装置。
2. 前記回転伝達機構に一対の支柱が接続され、前記アームが、前記一対の支柱の間に配置されることによって旋回動作できるようになっている、請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記アームが、前記直進運動機構に応答して前記一対の支柱に沿って直進動作できるようになっている、請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記直進運動機構が、前記アームを挟持し、直進動作可能なアーム挟持部を備えることによって、前記アームが、前記直進運動機構に応答して直進動作できるようになっている、請求項３に記載の搬送装置。
5. 前記直進運動機構と前記アームとの間に軸受を備えることによって、前記第１の回転軸の回転に応答して前記回転伝達機構を回転させている場合に、前記直進運動機構が、前記第１の回転軸の回転に応答して回転しないようになっている、請求項１〜４の何れか一項に記載の搬送装置。
6. 前記回転伝達機構が、前記第２の軸線を中心に回転するギヤを備え、前記ギヤの内側に中空部分が設けられ、前記中空部分に前記直進運動機構が配置されている、請求項１〜５に記載の搬送装置。
7. 前記回転伝達機構が、前記第１の回転軸に接続されたタレットであって、前記タレットの端面に複数の円筒ピニオンを有するタレットを備え、前記複数の円筒ピニオンのうちの少なくとも１つが前記ギヤに接触することによって、前記第１の回転軸の回転に応答して前記ギヤを回転できるようになっている、請求項６に記載の搬送装置。
8. 前記直進運動機構が、前記第２の軸線を中心に回転可能な第２の回転軸を有する第２のモータを備え、前記第２の回転軸の回転に応答して前記アームを直進動作できるようになっている、請求項１〜７の何れか一項に記載の搬送装置。
9. 前記直進運動機構が、ネジ軸と前記ネジ軸に係合したナットとを更に備え、前記第２の回転軸に応答して前記ネジ軸が回転できるように前記第２の回転軸に前記ネジ軸の一端が接続され、前記ネジ軸の回転に伴って前記ナットが直進動作することによって、前記アームが直進動作できるようになっている、請求項８に記載の搬送装置。
10. 前記ネジ軸と前記ナットとの間に挿入された複数のボールが転動することによって、前記ナットが直進動作できるようになっている、請求項９に記載の搬送装置。