JP4916925B2 - 交差型ロボットおよび単軸ロボット - Google Patents

Description

本発明は、特定方向に移動可能なスライダをそれぞれ備えた２組のロボットを互いに交差する状態で組付けた交差型ロボットに関するものである。

従来から、上記のような交差型ロボットの一つとして直交型ロボットが広く知られている（例えば特許文献１）。この種の直交型ロボットは、Ｘ軸方向移動用の単軸ロボット（Ｘ軸ロボット）に対してＹ軸方向移動用の単軸ロボット（Ｙ軸ロボット）が直交する状態で組付けられた構成となっている。すなわち、Ｘ軸ロボットには、Ｘ軸方向に移動可能なスライダが設けられ、このスライダに、Ｙ軸方向に移動可能なスライダを備えたＹ軸ロボットが組付けられている。そして、各ロボットのスライダが個別に駆動されることにより、Ｙ軸ロボットのスライダに固定される作業ユニットをＸ−Ｙ平面上の任意の位置に移動させる構成となっている。
特許公開２００４−１８８５１２号公報

上記のような直交型ロボットでは、その用途（作業ユニットの種類）によっては作業ユニットとは別に、各種ツールや備品等のパーツをＹ軸ロボットに固定して作業ユニットと共にＸ軸方向に移動させたい場合ある。また、後発的に、前記パーツをＹ軸ロボットに搭載することが求められる場合もある。しかし、従来の直交型ロボットでは、作業ユニットとは別にこのようなパーツを搭載することは困難であり、不便であった。従って、この点に改良の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、用途に応じて、各種ツールや備品等を柔軟に搭載できるようにして利便性を高めることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１方向に延びる第１フレームおよびこのフレームに沿って前記第１方向に移動する第１スライダを有する第１ロボットと、この第１ロボットの前記第１スライダに固定され、前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２フレームおよびこのフレームに沿って前記第２方向に移動する第２スライダを有する第２ロボットとを備えた交差型ロボットにおいて、前記第１フレームは、前記第１方向に延びる断面凹型のフレーム本体と、このフレーム本体の開口を覆うように配置されるカバー部材とを有し、かつ前記フレーム本体と前記カバー部材との間に前記第１方向に延びる一対のスリット状開口部が形成されているものであり、前記第１スライダは、前記第１方向に移動可能となるように前記第１フレームの内部に配置されかつ前記一対のスリット状開口部を介して外部にそれぞれ露出する露出部分を備えるスライダ本体と、前記フレーム本体の外側で前記スライダ本体の各露出部分に固定され、前記第２ロボットが取り付けられるブラケットと、パーツ取付部とを備えており、前記パーツ取付部は、前記第２ロボットよりも前記第１方向に突出するように前記ブラケットが形成されかつこの突出部分にパーツ固定用のＴ溝が形成されることにより当該突出部分からなるものである（請求項１）。

このように、第１スライダにパーツ取付部を設けた構成によると、第２ロボットと一体に移動させる各種ツールや備品等のパーツがある場合には、このパーツ取付部を利用することにより難なく搭載することが可能となる。特に、パーツ取付部には、Ｔ溝が形成されているため、幅広い種類のパーツを取付け固定することが可能となる。

また、上記の直交型ロボットは、前記第１ロボットに一対の前記第１スライダが設けられ、かつ各第１スライダにそれぞれ前記第２ロボットが固定されるものであり、前記各第１スライダの互いに対向する側にそれぞれ前記パーツ取付部が設けられるものであってもよい（請求項２）。

この構成によると、いわゆるダブルキャリアタイプの直交型ロボットにおいて、上記のような利益を享受することが可能となる。

一方、本発明に係る単軸ロボットは、上記の交差型ロボットの前記第１ロボットとして用いられる単軸ロボットであって、一軸方向に延びるフレームと、このフレームに沿って移動するスライダとを有し、前記フレームは、前記一軸方向に延びる断面凹型のフレーム本体と、このフレーム本体の開口を覆うように配置されるカバー部材とを有し、かつ前記フレーム本体と前記カバー部材との間に前記一軸方向に延びる一対のスリット状開口部が形成されているものであり、前記スライダは、前記一軸方向に移動可能となるように前記フレームの内部に配置されかつ前記一対のスリット状開口部を介して外部にそれぞれ露出する露出部分を備えるスライダ本体と、前記フレーム本体の外側で前記スライダ本体の各露出部分に固定される、前記第２ロボット取付用のブラケットと、パーツ取付部とを備えており、前記パーツ取付部は、前記第２ロボットよりも前記一軸方向に突出するように前記ブラケットが形成されかつこの突出部分にパーツ固定用のＴ溝が形成されることにより当該突出部分からなるものである（請求項３）。

この単軸ロボットによれば、スライダに別の単軸ロボットを組付けることにより、上記のような交差型ロボットを構成することが可能となる。

本発明に係る交差型ロボットによれば、各種ツールや備品等のパーツを第２ロボットに難なく固定することが可能となる。そのため、後発的に前記パーツを搭載することが求められる場合でも柔軟に対応することが可能となり、交差形ロボットの使用に際し、その利便性を高めることができる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１〜図３は、本発明に係る交差型ロボットを示しており、図１は平面図で、図２は側面図で、図３は正面図でそれぞれ交差型ロボットを示している。

これらの図に示すように、交差型ロボット１は、Ｘ軸方向移動用の単軸ロボット３（Ｘ軸ロボット３という）にＹ軸方向移動用の単軸ロボット４（Ｙ軸ロボット４という）が組付けられた直交型ロボット（以下、直交型ロボット１という）であり、Ｙ軸ロボット４に組付けられる作業ユニット５（図１，２中に仮想線で示す）を、前記ロボット３，４の作動に応じて、Ｘ−Ｙ座標平面上の任意の位置に移動させるように構成されている。なお、当実施形態では、Ｘ軸方向が本発明の第１方向に相当し、Ｙ軸方向が本発明の第２方向に相当する。

図４は、前記Ｘ軸ロボット３およびＹ軸ロボット４の具体的な構成を断面図で示している（Ｙ軸ロボット４は、後記カバー部材３３を外した状態で図示している）。

同図に示すように、Ｘ軸ロボット３（本発明に係る第１ロボットに相当する）は、Ｘ軸方向に延びるフレーム１０（本発明に係る第１フレームに相当する）と、このフレーム１０に沿ってスライド自在に支持されたスライダ１１（本発明に係る第１スライダに相当する）とを有している。前記フレーム１０は、上方に開口する断面凹状のベース部材１２と、このベース部材１２の上端開口を覆うカバー部材１３とを有しており、上記スライダ１１が、これらカバー部材１３とベース部材１２との間に部分的に介在した状態で前記フレーム１０にスライド自在に支持されている。

上記フレーム１０の内部には、Ｘ軸方向に沿って延びる一対のガイドレール１５，１５が設けられ、これらガイドレール１５に対して上記スライダ１１がスライド可能に装着されている。各ガイドレール１５，１５の間には、当該レール１５，１５と平行に延びるボールねじ軸１６が配備されている。このボールねじ軸１６は、ベース部材１２の両端部に設けられたベアリング等を介してフレーム１０に回転可能に支持されている。

上記スライダ１１には、その下面に、上記ボールねじ軸１６に螺合するナット部材１８と、このナット部材１８を回転駆動する駆動源としての中空モータ１７とが組付けられている。前記ナット部材１８は、ベアリング等を介して前記スライダ１１に相対回転可能に組付けられているとともに、カップリング等を介して上記中空モータ１７に連結されている。つまり、上記中空モータ１７によってナット部材１８がボールねじ軸１６回りに正転または逆転駆動されることにより、上記スライダ１１が、上記各ガイドレール１５に沿ってＸ軸方向に移動する構成となっている。

前記スライダ１１は、前記ガイドレール１５に装着されるスライダ本体２０と、これに組付けられる、Ｙ軸ロボット組付用のブラケット２２とから構成されている。

スライダ本体２０は、ベース部材１２の側壁上端とカバー部材１３との間に形成される一対のスリット状開口部を介してフレーム１０の上方に露出している。そして、スライダ本体２０の当該露出部分に対して前記ブラケット２２が固定され、前記Ｙ軸ロボット４がこのブラケット２２を介して前記スライダ本体２０に組付け固定されている。

ブラケット２２は、図３に示すように、やや厚みを持つ平板状のベース部２２ａの一端（図３では左端）に固定壁２２ｂが立設された正面視Ｌ字型の部材であり、ボルト等によって前記スライダ本体２０に固定されている。そして、同図に示すように、前記Ｙ軸ロボット４が、このブラケット２２の前記固定壁２２ｂにボルト等により固定されている。

なお、ブラケット２２は、ベース部２２ａの末端（図３では右側の端部）がＸ軸方向に沿ってＹ軸ロボット４よりも先方に突出するように形成されている。この突出部分には、図１および図３に示すように、ベース部２２ａをＹ軸方向に横断するようにＴ溝２３が形成されており、このＴ字溝２３を用いて各種ツールや備品等のパーツが固定可能となっている。つまり、これによって、スライダ１１に、前記パーツを取付可能なパーツ取付部２４が設けられている。

なお、パーツ取付部２４へのパーツの取付けは、例えばボルトをＴ溝２３に摺動自在に挿入し、詳しくは、ボルトを逆さにしてその頭部をＴ溝２３内に挿入して軸部分をＴ溝２３から突出させ、この軸部分に、ナットで前記パーツを固定する。これによってＴ溝２３の長手方向の任意の位置にパーツを取付けることができる。

Ｙ軸ロボット４は、図４に示すように、Ｙ軸方向に延びるフレーム３０（本発明に係る第２フレームに相当する）と、このフレーム３０に沿ってスライド自在に支持されたスライダ３１（本発明に係る第２スライダに相当する）とを有している。フレーム３０は、断面凹状のベース部材３２と、このベース部材３２の開口を覆うカバー部材３３とを有しており、前記ベース部材３２が前記固定壁２２ｂに固定されることによりブラケット２２に組付けられている。

上記フレーム３０の内部には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のガイドレール３５，３５と、これら両ガイドレール３５，３５と平行に設けられるボールねじ軸３６と、このボールねじ軸３６を回転駆動する駆動源としてのサーボモータ３７とが配設されている。そして、上記スライダ３１が、前記ガイドレール３５，３５にスライド可能に装着されるとともに、当該スライダ３１に一体に組込まれたナット部材３１ａが前記ボールねじ軸３６に螺合している。つまり、上記サーボモータ３７によりボールねじ軸３６が正転または逆転駆動されることにより、上記各ガイドレール３５，３５に沿って上記スライダ１１がＹ軸方向に移動する構成となっている。

前記スライダ３１は、ベース部材３２とカバー部材３３との間に形成される一対のスリット状開口部を介してそれぞれフレーム３０の外部に露出している。そして、この露出部分にねじ孔４０が形成されており、これらねじ孔４０を用いて前記作業ユニット５がスライダ３１に組付けられる構成となっている。

なお、図１中符号４２は、Ｙ軸ロボット駆動用のケーブル（電力供給用デーブル、制御用ケーブル）であり、Ｘ軸ロボット３に沿ってその側方に設けられた屈曲自在な筒状案内部材４４の内部を通じて前記Ｙ軸ロボット４に接続されている。

以上のような直交型ロボット１の構成によれば、上記の通りＸ軸ロボット３のスライダ１１にパーツ取付部２４が設けられるため、例えば、作業に必要な各種ツール、備品、部品等のパーツを搭載して作業ユニット５と一体的にＸ軸方向に移動させることが必要となった場合でも、当該パーツを前記パーツ取付部２４に固定することで難なく直交型ロボット１に組込むことができる。しかも、パーツ取付部２４には、Ｔ溝が形成されているため、組付け可能なパーツの自由度が高く、上記のようなパーツの追加に柔軟に対応することができる。従って、上記直交型ロボット１によれば、その使用に際しての利便性を向上させることができるという効果がある。

また、前記パーツ取付部２４を利用することによって、直交型ロボット１の用途に拘わらず必要なパーツを組込むことが可能となるので、例えば、用途毎に、その用途に応じた備品等を搭載するスペースを設けた専用の直交型ロボットを製作する必要が無くなり、これによって直交型ロボット１の汎用性を高めることができるという利点もある。

なお、上述した実施形態の直交型ロボット１では、スライダ１１を構成するブラケット２２にパーツ取付部２４を設けているが、例えば図５に示すように、スライダ本体２０にパーツ取付部２４を設ける構成としてもよい。この場合には、スライダ本体２０の一端（同図では右側の端部）がＹ軸ロボット４よりもＸ軸方向に充分に突出するように当該スライダ本体２０を構成し、この突出部分にＴ字溝２３を形成することによって前記パーツ取付部２４を設けるようにすればよい。

また、上記実施形態のパーツ取付部２４は、Ｙ軸方向に延びる一本のＴ字溝２３を備えた構成となっているが、例えば複数本の互いに平行なＴ字溝２３を備えた構成、Ｘ軸方向に延びるＴ字溝２３を備えた構成、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に延びるＴ字溝２３を備えた構成等であってもよく、Ｔ字溝２３の数や方向は、パーツ取付部２４の大きさや、直交型ロボット１の用途等に応じて適宜選定すればよい。

なお、パーツ取付部２４に組付けられるパーツは、直交型ロボット１が用いられる用途（作業ユニット５の種類）等によって異なるため、上記実施形態ではその具体例について言及していないが、例えば作業中に作業ユニット５のツールを自動交換するような場合には当該交換ツールの保持ユニットを搭載することが考えられる。また、前記パーツとして、作業ユニット５の作動状況等を報知するための警告灯等を搭載することも考えられる。さらに、図６に示すように、前記パーツとしてケーブルクランプ４６を固定することにより、筒状案内部材４４からＹ軸ロボット４に案内される前記ケーブル４２をこのケーブルクランプ４６を用いてパーツ取付部２４に固定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、スライダ１１のブラケット２２として、Ｙ軸ロボット組付用の固定壁２２ｂを有した正面視Ｌ字型のものが適用されているが、勿論、固定壁２２ｂを持たないテーブル型のブラケット、つまりベース部２２ａのみからなるブラケット２２を適用してもよい。

なお、上記実施形態では、本発明の適用例として、Ｘ軸ロボット３に一つのＹ軸ロボット４を組付けた、いわゆるシングルキャリアタイプの直交型ロボット１について説明したが、いわゆるダブルキャリアタイプの直交型ロボットについても本発明は適用可能である。

図７はその一例を示している。この図に示す直交型ロボット１は、Ｘ軸ロボット３に一対のスライダ１１，１１が設けられ、各スライダ１１，１１にそれぞれＹ軸ロボット４Ａ，４Ｂが互いに向かい合わせに（Ｘ軸方向に対向して）搭載された構成となっている。そして、Ｘ軸ロボット３の各スライダ１１，１１に、互いに対向するようにパーツ取付部２４がそれぞれ設けられた構成となっている。なお、この構成では、両パーツ取付部２４は、Ｘ軸方向において両スライダ１１の内側に設けられているが、例えば何れか一方、又は双方のパーツ取付部２４を両スライダ１１の外側に設けるようにしてもよい。但し、この場合には、スライダ１１をフルストロークで駆動した場合に、パーツ取付部２４がフレーム１０の外側（Ｘ軸方向外側）にはみ出すこととなり、直交型ロボット１の周囲にその分のスペースが要求される結果、直交型ロボット１の配置に制約が課せられることが考えられる。従って、このような制約を回避する上では、図７に示すようにＸ軸方向において両スライダ１１の内側にパーツ取付部２４を設けるのが望ましい。

また、上記実施形態では、本発明に係る交差型ロボットの一例として、単軸ロボット３，４が互いに直交する状態で組付けられた直交型ロボット１について本発明の適用例を説明したが、勿論、一方側の単軸ロボット３に対して他方側の単軸ロボット４が直交以外の角度を有して組付けられるものについても本発明は適用可能である。

本発明に係る交差型ロボットの一例である直交型ロボットを示す平面図である。 直交型ロボットを示す側面図である（図１のII矢視図である）。 直交型ロボットを示す部分正面図である（図１のIII矢視図である）。 直交型ロボットを示す図１のIV−IV断面図（Ｙ軸ロボットはカバー部材を外した状態）である。 直交型ロボットの他の例を示す部分正面図である。 パーツ取付部の使用例を示す平面図である。 直交型ロボットの別の例を示す平面図である。

符号の説明

１ 直交型ロボット
３ Ｘ軸ロボット
４ Ｙ軸ロボット
１１ スライダ
２０ スライダ本体
２２ ブラケット
２２ａ ベース部
２２ｂ 固定壁
２３ Ｔ字溝
２４ パーツ取付部

Claims (3)

1. 第１方向に延びる第１フレームおよびこのフレームに沿って前記第１方向に移動する第１スライダを有する第１ロボットと、この第１ロボットの前記第１スライダに固定され、前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２フレームおよびこのフレームに沿って前記第２方向に移動する第２スライダを有する第２ロボットとを備えた交差型ロボットにおいて、
   前記第１フレームは、前記第１方向に延びる断面凹型のフレーム本体と、このフレーム本体の開口を覆うように配置されるカバー部材とを有し、かつ前記フレーム本体と前記カバー部材との間に前記第１方向に延びる一対のスリット状開口部が形成されているものであり、
   前記第１スライダは、前記第１方向に移動可能となるように前記第１フレームの内部に配置されかつ前記一対のスリット状開口部を介して外部にそれぞれ露出する露出部分を備えるスライダ本体と、前記フレーム本体の外側で前記スライダ本体の各露出部分に固定され、前記第２ロボットが取り付けられるブラケットと、パーツ取付部とを備えており、
   前記パーツ取付部は、前記第２ロボットよりも前記第１方向に突出するように前記ブラケットが形成されかつこの突出部分にパーツ固定用のＴ溝が形成されることにより当該突出部分からなるものであることを特徴とする交差型ロボット。
2. 請求項１に記載の交差型ロボットにおいて、
   前記第１ロボットに一対の前記第１スライダが設けられ、かつ各第１スライダにそれぞれ前記第２ロボットが固定されるものであり、前記各第１スライダの互いに対向する側にそれぞれ前記パーツ取付部が設けられていることを特徴とする交差型ロボット。
3. 請求項１又は２に記載の交差型ロボットの前記第１ロボットとして用いられる単軸ロボットであって、
   一軸方向に延びるフレームと、このフレームに沿って移動するスライダとを有し、
   前記フレームは、前記一軸方向に延びる断面凹型のフレーム本体と、このフレーム本体の開口を覆うように配置されるカバー部材とを有し、かつ前記フレーム本体と前記カバー部材との間に前記一軸方向に延びる一対のスリット状開口部が形成されているものであり、
   前記スライダは、前記一軸方向に移動可能となるように前記フレームの内部に配置されかつ前記一対のスリット状開口部を介して外部にそれぞれ露出する露出部分を備えるスライダ本体と、前記フレーム本体の外側で前記スライダ本体の各露出部分に固定される、前記第２ロボット取付用のブラケットと、パーツ取付部とを備えており、
   前記パーツ取付部は、前記第２ロボットよりも前記一軸方向に突出するように当該ブラケットが形成されかつこの突出部分にパーツ固定用のＴ溝が形成されることにより当該突出部分からなるものであることを特徴とする単軸ロボット。
   

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