JPH03196979A - ３軸移動装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は３軸移動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の３軸移動装置は、第７図に示すように構成されて
いる。すなわち、ベース８０にはベース８０の長手方向
に沿って案内溝８０Ａが設けられている。案内溝８０Ａ
には第１の移動部材８２がベース８０の長手方向に沿っ
て（以下、Ｘ軸に沿った方向とする）移動可能に支持さ
れている。また、ベース８０の一端には第１の駆動手段
８４が取付けられている。第１の駆動手段８４は図示し
ないギアトレイン等の伝達手段を駆動し、第１の移動部
材８２をＸ軸に沿った方向に移動することができる。

また、第１の移動部材８２には第１の移動部材８２の長
手方向に沿って案内溝８２Ａが設けられている。案内溝
８２Ａには第２の移動部材８６が第１の移動部材８２の
長手方向に沿って（以下、Ｙ軸に沿った方向とする）移
動可能に支持されている。また、第１の移動部材８２の
一端には第２の駆動手段８８が取付けられている。第２
の駆動手段８８は図示しないギアトレイン等の伝達手段
を駆動し、第２の移動部材８６をＹ軸に沿った方向に移
動することができる。

また、第２の移動部材８６には第２の移動部材８６の長
手方向に沿って案内溝８６Ａが設けられている。案内溝
８６Ａには第３の移動部材９０が第２の移動部材８６の
長手方向に沿って（以下、Ｚ軸に沿った方向とする）移
動可能に支持されている。また、第２の移動部材８６の
一端には第３の駆動手段９２が取付けられている。第３
の駆動手段９２は図示しないギアトレイン等の伝達手段
を駆動し、第３の移動部材９０をＺ軸に沿った方向に移
動することができる。また、第１乃至第３の駆動手段の
各々は、ステッピングモータ等により構成され、図示し
ない制御装置に接続されており、制御装置によってその
駆動が制御される。

３軸移動装置は、第３の移動部材９０に使用目的に応じ
た装置を取付けることにより、様々な処理が可能となる
。例えば、第３の移動部材９０に物体を吸引する吸引装
置を取付けた場合、被運搬物の運搬が可能となる。すな
わち、制御装置は被運搬物が載置された位置まで第３の
移動部材９０を移動する。次に吸引装置を作動させ、被
運搬物を吸引させる。次に目的位置まで第３の移動部材
を移動させ、吸引装置の吸引を停止させる。これにより
、被運搬物を目的の位置まで運搬することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の３軸移動装置において、第１の移
動部材８２をベース８０に対してＸ軸に沿った方向に移
動させる場合、第１の移動部材８２、第２の移動部材８
６、第３の移動部材９０、第２の駆動手段８８及び第３
の駆動手段９２が一体となって移動する。すなわち、第
１の移動部材８２及び第２の移動部材８６に各々第２の
駆動手段８８、第３の駆動手段９２が取付けられており
、各駆動手段は移動部材と共に移動する。このため、第
１の移動部材８２を移動させる場合の慣性質量が大きく
、第１の移動部材８２を高速で移動させることは困難で
あった。

また、第２の移動部材８６を第１の移動部材に対してＹ
軸に沿った方向に移動させる場合についても、第２の移
動部材８６、第３の移動部材９０及び第３の駆動手段９
２が一体となって移動する。

この場合も、上記と同様に第２の移動部材８６を移動さ
せる場合の慣性質量が大きく、第２の移動部材８６を高
速で移動させることは困難であった。

さらに、各駆動手段をステッピングモータ等のモータに
よって構成した場合、モータが移動するので電源線等の
配線の取回しが困難であった。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、移動部材
を高速で移動できる３軸移動装置を得ることが目的であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明に係る３軸移動装置は
、ベースと、ベースに対して移動可能にベースに取付け
られ第１の駆動手段によって移動される第１の移動部材
と、第１の移動部材に対して移動可能に第１の移動部材
に取付けられ第２の駆動手段によって移動される第２の
移動部材と、第２の移動部材に対して移動可能に第２の
移動部材に取付けられ第３の駆動手段によって移動され
る第３の移動部材と、を有する３軸移動装置において、
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段と前記第３の
駆動手段とを各々ベースに取付け、伝達手段を介して前
記各移動部材を移動させるようにしたことを特徴として
いる。

〔作用〕

本発明では、第１の移動部材を移動させる第１の駆動手
段と、第２の移動部材を移動させる第２の駆動手段と、
第３の移動部材を移動させる第３の駆動手段と、の各々
をベースに取付けている。

これにより、第１の移動部材を移動させる場合、第２の
駆動手段及び第３の駆動手段が第１の移動部材と共に移
動されることがなく、第１の移動部材を移動させる場合
の慣性質量が従来と比較して小さくなる。このため、第
１の移動部材を高速で移動することができる。

また、第２の移動部材を移動させる場合についても、第
３の駆動手段が第２の移動部材と共に移動されることが
なく、第２の移動部材を移動させる場合の慣性質量が従
来と比較して小さくなるので、第２の移動部材を高速で
移動することができる。

さらに、各々の駆動手段は各移動部材の移動によりベー
スに対して移動されることがないので、第１乃至第３の
駆動手段をステッピングモータ等のモータによって構成
した場合、電源線等の配線が移動されることがなく、配
線の取回し等の設計が容易になる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図には本発明に係る３軸移動装置１０が示されてい
る。３軸移動装置１０は、断面が略コ字型とされ長手方
向に延長された一対のベース部材１２．１４を有してい
る。一対のベース部材１２．１４は略コ字型断面の開口
部が互いに向かい合い、かつ長手方向に亘って略平行と
なるように配置されている。ベース部材１２．１４の一
端には板材１６が掛は渡されて固定されている。また、
第２図に示すように、ベース部材１２．１４の各々の板
材１６が取付けられた一端の下側には脚１８．２０が取
付けられている。脚１８．２０の下側には板材２１が掛
は渡されて固定されている。脚１８．２０及び板材１６
．２１はベース部材１２とベース部材１４との間の距離
がベース部材１２．１４の長手方向に亘って一定となる
ようにベース部材１２．１４を支持している。脚１８．
２０の基部には回転可能な作業テーブル７６が設置され
ている。第２図及び第３図に示すように、作業テーブル
７６には３軸移動装置１０により運搬される被運搬物７
９Ａ、７９Ｂが載置されている。

ベース部材１２とベース部材１４との間には第１の移動
部材２２が掛は渡されている。第１の移動部材２２は断
面が略コ字型とされ、長手方向に延長されて形成されて
いる。第１の移動部材２２は後述するスプラインシャフ
ト４８．６２とボールねじ５０とによって、第１図に図
示する位置から第１図想像線で示す位置Ｃまでの間、第
１図矢印へ方向及び矢印Ｂ方向（以下、Ｘ軸に沿った方
向とする）に移動可能に支持されている。

第１図に示すように、第１の移動部材２２の側方には第
２の移動部材２４が配置されている。第２の移動部材２
４は、後述するスプラインシャフト５６とボールねじ５
８とによって、第１の移動部材２２に対して第１図に想
像線で示す位置りから位置Ｅまでの間、第１図矢印Ｆ方
向及び矢印Ｇ方向（以下、Ｙ軸に沿った方向とする）に
移動可能に支持されている。

第２図及び第３図に示すように、第２の移動部材２４に
は、略平行に配置された２本のシャフト２６．２８が各
々貫通されている。２本のシャフト２６．２８の各々の
両端には支持部材３０．３２が掛は渡されている。２本
のシャフト２６．２８と支持部材３０．３２とは第３の
移動部材３４を構成している。第３の移動部材３４は、
第２図及び第３図に図示する位置から支持部材３０が第
２の移動部材２４の上面に当接するまでの間、第２図矢
印Ｈ方向及び矢印１方向（以下、Ｚ軸に沿った方向とす
る）に移動可能とされている。支持部材３２の下面には
シャフト３６が取付けられており、シャフト３６の先端
には吸盤３８が取付けられている。吸盤３゜、８は吸引
装置４０（第５図参照）に接続されている。

また、第１図に示すようにベース部材１２にはステッピ
ングモータ４２．４４が取付けられており、ベース部材
１４にはステッピングモータ４６が取付けられている。

ステッピングモータ４２は第１の移動部材２２の駆動手
段とされ、ステッピングモータ４４は第２の移動部材２
４の駆動手段とされ、ステッピングモータ４６は第３の
移動部材３４の駆動手段とされている。

第４図に示すように、ベース部材１２は断面が矩形とさ
れベースの長手方向に延長されたスプラインシャフト４
８と、外周にねじが切られベースの長手方向に延長され
たボールねじ５０と、を収容している。ステラビグモー
タ４２の駆動軸の先端にはベベルギア５２Ａが取付けら
れている。ボールねじ５０のベベルギア５２Ａに対応し
た位置にはベベルギア５２Ｂが取付けられており、ベベ
ルギア５２Ａと噛合している。′第２の移動部材２２の
ベース部材１２側の一端には、第１の移動部材２２から
突出する移動ブロック５４が固定されている。移動ブロ
ック５４は２個の孔５４Ａ、５４Ｂを有している。孔５
４Ａはスプラインシャフト４８に貫通されている。孔５
４Ａの内径はスプラインシャフト４８の外径より大きく
されている。

孔５４Ｂの内周面にはボールねじ５０に対応した雌ねじ
が切られており、ボールねじ５０が螺合している。この
ため、ステッピングモータ４２の駆動軸が回転するとボ
ールねじ５０が回転され、移動ブロック５４及び第１の
移動部材２２はＸ軸に沿った方向に移動される。

ステッピングモータ４４の駆動軸の先端にはベベルギア
５２Ｃが取付けられている。スプラインシャフト４８の
ベベルギア５２Ｃに対応した位置にはベベルギア５２Ｄ
が取付けられており、ベベルギア５２Ｃと噛合している
。スプラインシャフト４８には、スプラインシャフト４
８の断面に対応して矩形の孔が設けられたベベルギア５
２Ｅが挿入されている。ベベルギア５２Ｅはスプライン
シャフト４８の長手方向、すなわちＸ軸に沿った方向に
移動可能とされており、第１の移動部材２２が移動され
ると、第１の移動部材２２から突出される図示しない案
内部材に案内されて第１の移動部材２２と一体となって
移動する。第１の移動部材２２はスプラインシャフト５
６とボールねじ５０とを収容している。ボールねじ５０
０ベ一ス部材１２側の先端にはベベルギア５２Ｆが取付
けられており、ベベルギア５２Ｆはベベルギア５２Ｅと
噛合している。第２の移動部材２４には、第１の移動部
材２２側へ突出する移動ブロック６０が固定されている
。移動ブロック６０は２個の孔６０Ａ、６０Ｂを有して
いる。孔６０Ａはスプラインシャフト５６に貫通されて
いる。孔６０Ａの内径はスプラインシャフト５６の外径
より大きくされている。孔６０Ｂの内周面にはボールね
じ５８に対応した雌ねじが切られており、ボールねじ５
８が螺合している。このため、ステッピングモータ４４
の駆動軸が回転するとスプラインシャフト４８が回転さ
れ、その回転力はベベルギア５２Ｅ、５２Ｆを介してボ
ールねじ５８に伝達されてボールねじ５８が回転され、
移動ブロック６０及び第２の移動部材２４はＹ軸に沿っ
た方向に移動される。

ステラピグモータ４６の駆動軸の先端にはベベルギア５
２Ｇが取付けられている。ベース部材１４はスプライン
シャフト６２を収容している。スプラインシャフト６２
のベベルギア５２Ｇに対応した位置にはベベルギア５２
Ｈが取付けられており、ベベルギア５２Ｇと噛合してい
・る。スプラインシャフト６２には、スプラインシャフ
ト６２の断面に対応して矩形の孔が設けられたベベルギ
ア５２Ｉが挿入されている。ベベルギア５２１はスプラ
インシャフト６２の長手方向、すなわちＸ軸に沿った方
向に移動可能とされており、第１の移動部材２２が移動
されると、第１の移動部材２２から突出される図示しな
い案内部材１ご案内されて第１の移動部材２２と一体と
なって移動する。第１の移動部材２２に収容されたスプ
ラインシャフト５６のベース部材１４側の先端にはベベ
ルギア５２Ｊが取付けられており、ベベルギア５２Ｊは
ベベルギア５２Ｉと噛合している。スプラインシャフト
５６には、スプラインシャフト５６の断面に対応して矩
形の孔が設けられたピニオンギア６４が挿入されている
。また、ピニオンギア６４にはピニオンギア６６が噛合
している。ピニオンギア６４及びピニオンギア６６はス
プラインシャフト５６の長手方向、すなわちＹ軸に沿っ
た方向に移動可能とされており、第２の移動部材２４が
移動されると、第２の移動部材２４から突出される図示
しない案内部材に案内され′て第２の移動部材２４と一
体となって移動する。第３の移動部材３４の一部を構成
し、かつ第２の移動部材２２を貫通するシャフト２６の
第２の移動部材２４側には、シャフト２６の長手方向に
沿ってラック２６Ａが設けられている。ラック２６Ａは
ピニオンギア６６に噛合している。これにより、ステッ
ピングモータ４６の駆動軸が回転するとスプラインシャ
フト６２が回転され、その回転力はベベルギア５２１．
５２Ｊを介してスプラインシャフト５６に伝達され、ピ
ニオンギア６４．６６が回転されることによって、シャ
フト２６及び第３の移動部材３４はＺ軸に沿った方向に
移動される。

第５図に示すように、ステッピングモータ４２．４４．
４６の各々は駆動制御装置６８．７０．７２を介して制
御回路７４の入出カポ−）７４Ｄに接続されている。制
御装置７４は、ＣＰＵ７４Ａ、ＲＯＭ７４Ｂ、ＲＡＭ７
４Ｃ，入出カポ−ドア４Ｄが互いに接続されて構成され
ている。制御回路７４は、各移動部材を目標位置まで移
動させるための各ステラピグモータの回転量をパルス数
に換算して駆動制御回路に設定する。各駆動制御回路６
８．７０．７２は設定されたパルス数のパルス電圧を各
ステッピングモータ４２．４４．４６に印加する。これ
により、ステッピングモータ４２．４４．４６は印加さ
れたパルス電圧のパルス数に応じてステップ回転する。

また、人出カポ−ドア４Ｄにはリレー７８を介して吸引
装置４０が接続されている。制御回路７４はリレー７８
によって吸引装置４０の電源をオンオフし、吸引装置４
０の作動及び作動停止を制御する。吸引装置４０は作動
されると吸盤３８と被運搬物との間の空気を吸引し、被
運搬物を吸盤３８に吸着させる。

次に、本実施例の作用として被運搬物を運搬する処理を
第６図のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップ１００乃至ステップ１０６で吸盤３８を
被運搬物に接触させる。すなわち、ステップ１００では
吸盤３８の現在の位置から被運搬物へのＸ軸方向、Ｙ軸
方向及びＺ軸方向についての移動量を演算する。被運搬
物は作業テーブル７６に載置されている。移動量は、吸
盤３８の現在の位置と被運搬物の位置とのＸ軸方向、Ｙ
軸方向、Ｚ軸方向の各々の差分を演算することにより求
められる。

ステップ１０２ではステップ１００で求められたＸ軸方
向の移動量に基づいてステッピングモータ４２を駆動し
、第１の移動部材２２をＸ軸方向に移動させる。このと
き、第２の移動部材２４を移動させるステッピングモー
タ４４及び第３の移動部材３４を移動させるステッピン
グモータ４６が第１の移動部材２２と一体となって移動
することはなく、従来と比較して第１の移動部材２２を
高速で移動することができる。

ステップ１０４ではステップ１００で求められたＹ軸方
向の移動量に基づいてステッピングモータ４４を駆動し
、第２の移動部材２４をＹ軸方向に移動させる。このと
き、第３の移動部材３４を移動させるステッピングモー
タ４６が第２の移動部材２４と一体となって移動するこ
とはなく、従来と比較して第２の移動部材２４を高速で
移動することができる。

ステップ１０６ではステップ１００で求められたＺ軸方
向の移動量に基づいてステッピングモータ４６を駆動し
、第３の移動部材３４をＺ軸方向（下降方向）に移動さ
せる。これにより、吸盤３８の先端部分は被運搬物に接
触される。

次のステップ１０８では制御回路７４は吸引装置４０を
作動させる。吸引装置４０は吸盤３８と被運搬物との間
の空気を吸引する。これにより、被運搬物は吸盤３８に
吸着される。この後、ステップ１０９ではステッピング
モータ４６を駆動し、第３の移動部材３４及び吸盤３８
をステップ１０６を実行する前の位置までＺ軸方向（上
昇方向）に移動させる。これに伴って吸盤３８に吸着さ
れた被運搬物も吸い上げられる。

以下、ステップ１１０乃至ステップ１１８では被運搬物
を運搬目標位置へ運搬する。すなわち、ステップ１１０
では吸盤３８の現在の位置から運搬目標位置へのＸ軸方
向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についての移動量を演算する
。

ステップ１１２ではステップ１１０で求められたＸ軸方
向の移動量に基づいてステッピングモータ４２を駆動し
、第１の移動部材２２をＸ軸方向に移動させる。このと
きも、第２の移動部材２４を移動させるステッピングモ
ータ４４及び第３の移動部材３４を移動させるステッピ
ングモータ４６が第１の移動部材２２と一体となって移
動することはなく、従来と比較して第１の移動部材２２
を高速で移動することができる。

ステップ１１４ではステップ１１０で求められたＹ軸方
向の移動量に基づいてステッピングモータ４４を駆動し
、第２の移動部材２４をＹ軸方向に移動させる。このと
きも、第３の移動部材３４を移動させるステッピングモ
ータ４６が第２の移動部材２４と一体となって移動する
ことはなく、従来と比較して第２の移動部材２４を高速
で移動することができる。

ステップ１１６ではステップ１１０で求められたＺ軸方
向の移動量に基づいてステッピングモータ４６を駆動し
、第３の移動部材３４をＺ軸方向に移動させる。これに
より、吸盤３８に吸着された被運搬物は運搬目標位置に
運搬される。

ステップ１１８では吸引装置４０の作動を停止させる。

これにより、吸引装置４０は吸盤３８と被運搬物との間
の空気の吸引を停止し、被運搬物は吸盤３８から離れる
。以上で被運搬物の運搬処理は終了する。

このように、本実施例ではステッピングモータ４２．４
４．４６を各移動部材が移動する場合にも移動しないベ
ース部材１２及びベース部材１４に取付けたので、第１
の移動部材２２及び第２の移動部材２４を移動させる場
合の慣性質量が従来と比較して小さくなる。このため、
第１の移動部材２２及び第２の移動部材２４を高速で移
動することができる。

また、ステッピングモータ４２．４４．４６は各移動部
材の移動によってベース部材１２．１４に対して移動さ
れることがないので、電源線等の配線が移動されること
がなく、配線の取回し等の設計が容易になると共に、配
線“の断線等の故障が少なくなる。

さらに、各移動部材を移動させる場合の慣性質量が小さ
いので、各移動部材の移動中にステッピングモータの駆
動を停止すると直ちに移動部材の移動が停止される。こ
のため、各移動部材の位置決め精度が向上する。

なお、本実施例では駆動手段として、印加されたパルス
電圧のパルス数に比例してステップ回転するステッピン
グモータ２２、′２４．２６を用いたが、−船釣なモー
タを用いてもよい。この場合、モータの回転量または移
動部材の移動量を検出するセンサ等が必要になる。

また、本実施例では伝達手段を、スプラインシャフト４
８．５６．６２と、ボールねじ５０．５８と、ベベルギ
ア５２と、ピニオンギア６４．６６と、から構成してい
たが、特にこれらに限定されるものではない。例えば、
可撓性を有する長尺体、例えばワイヤ等によって移動部
材を移動させるようにしてもよく、また、本実施例の伝
達手段のうちベベルギアによって構成された部分をラッ
クとビニオンとからなる伝達手段に置き換えてもよい。

さらに、本実施例では第３の移動部材３４に吸盤３８を
取付け、吸引装置４０に接続して被運搬物を運搬するよ
うにしていたが、第３の移動部材に３４被運搬物を収容
するパケット等を取付けて被運搬物を運搬するようにし
てもよく、また、第３の移動部材にペン等を取付けてＸ
Ｙブロックと同様に使用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、第１の駆動手段、第２
の駆動手段及び第３の駆動手段の各々をベースに取付け
、伝達手段を介して各移動部材を移動させるようにした
ので、移動部材を移動させる場合の慣性質量を小さくす
ることができ、これによって移動部材を高速で移動する
ことができる、という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る３軸移動装置の平面図、第２図
は３軸移動装置の側面図・ζ第３図は第１図のｌ−Ｉｎ
線矢視断面図、第４図は３軸移動装置の伝達手段を示す
斜視図、第５図は３軸移動装置のブロック図、第６図は
本実施例の処理手順を説明するフローチャート、第７図
は従来の３軸移動装置を示す斜視図である。 １０・・・３軸移動装置、 １２・・・ベース部材、 １４・・・ベース部材、 ２２・・・第１の移動部材、 ４ ３４ ２ ４ ６ ・第２の移動部材、 ・第３の移動部材、 ・ステッピングモータ、 ・ステッピングモータ、 ・ステッピングモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベースと、ベースに対して移動可能にベースに取
   付けられ第１の駆動手段によって移動される第１の移動
   部材と、第１の移動部材に対して移動可能に第１の移動
   部材に取付けられ第２の駆動手段によって移動される第
   ２の移動部材と、第２の移動部材に対して移動可能に第
   ２の移動部材に取付けられ第３の駆動手段によって移動
   される第３の移動部材と、を有する３軸移動装置におい
   て、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段と前記第
   ３の駆動手段とを各々ベースに取付け、伝達手段を介し
   て前記各移動部材を移動させるようにしたことを特徴と
   する３軸移動装置。