JPH0596479A - 直交座標型ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 長ストロークの直交座標型ロボットにおい
て、Ｘ軸テーブル３の第２移動体２１に取付けられた作
業用のツール２６およびカメラ２５が第１移動体４，５
の位置偏差があっても破損することなく、またＹ軸テー
ブル１，２と衝突が生じないことを目的とする。 【構成】 Ｘ軸テーブル３の端部に設けたスライドブロ
ック１５と回転ブロック１７からなる第２ユニットにお
いて、Ｘ軸テーブル３に固定されているスライドブロッ
クと、スライドブロックと摺動可能で、かつＹ軸テーブ
ル１，２の第１移動体４，５と回転自在に係合された回
転ブロックとの変位が一定値を超えるとこれを検知して
駆動を停止する検知センサー３１を備えることにより、
未然に破損を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長ストロークの直交座
標型ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品実装などに用いられるロ
ボットには、高速，高精度化とともに長ストローク化が
要求されている。

【０００３】従来、例えば基板などのワークに対して高
い位置精度で各種作業を行うロボットとしては、図９お
よび図１０に示すように、Ｙ軸テーブル１８と、このＹ
軸テーブル１８に片持ち梁式に支持されてＹ方向の任意
位置に位置決めが可能なＸ軸テーブル１９と、このＸ軸
テーブル１９にてＸ方向の任意位置に位置決めが可能な
作業ヘッド部２０とを備え、かつこの作業ヘッド部２０
にＸ方向に所定間隔Ｄを設けてワークの位置認識手段で
あるカメラ２５と作業手段である作業用ツール２６とを
設けたものが知られている。

【０００４】上記構成においては、Ｙ軸テーブル１８と
Ｘ軸テーブル１９により、作業ヘッド部２０をワーク１
０の作業位置上に移動させることによって、ワーク１０
の作業位置上にカメラ２５を移動させ、このカメラ２５
によりその作業位置を高精度に認識し、そしてこの認識
した作業位置と作業用ツール２６との間隔Ｄに基づい
て、Ｙ軸テーブル１８またはＸ軸テーブル１９により作
業ヘッド部２０を移動させて、作業用ツール２６を作業
位置に導いて作業が行われていた。

【０００５】しかし、上記ロボットの構成によると、Ｘ
軸テーブル１９はＹ軸テーブル１８に対して片持ち梁式
に支持されているため、基板などのワーク１０に対応し
てＸ軸テーブル１９を長ストローク化すると、振動が生
じ易くなり、高速動作時や停止時に作業ヘッド部２０の
位置決めに時間を要するという課題がある。またＹ軸テ
ーブル１８とＸ軸テーブル１９との締結用ボルトの緩み
も生じ易くなる。さらに、Ｙ軸テーブル１８のヨーイン
グやローリングにより、作業ヘッド部２０の位置決め精
度が著しく低下するという課題もあった。

【０００６】そこで上記課題を解消することを目的とし
て、下記の直交座標型ロボットが提示されている（特願
平２−１７２４１号明細書参照）。

【０００７】図１１および図１２に示すように、直交座
標型ロボットは、一対のＹ軸テーブル１，２を互いに平
行に配置するとともに、これら各テーブル１，２に沿っ
て案内され、係合用軸体１１，１２によって位置決めさ
れる第１移動体４，５を設け、両Ｙ軸テーブル１，２と
直交するＸ軸テーブル３を配設するとともに、このＸ軸
テーブル３に沿って案内移動される第２移動体２１を設
け、Ｘ軸テーブル３の一端部と一方のＹ軸テーブル（本
実施例ではＹ軸テーブル１）側に設けられた第１移動体
４とをＹ軸テーブル１およびＸ軸テーブル３に直交する
係合用軸体１１の軸心回りで回動可能に係合した第１ユ
ニットと、Ｘ軸テーブル３の他端部と他方のＹ軸テーブ
ル（本実施例ではＹ軸テーブル２）側に設けられた第１
移動体５とをＹ軸テーブル２およびＸ軸テーブル３に直
交する係合用軸体１２の軸心回りで回動可能に、かつＸ
軸テーブル３の軸心方向でスライド可能に係合支持させ
た第２ユニットを備え、第２移動体２１にワークの位置
認識手段であるカメラ２５および作業手段である作業用
ツール２６を設けている。図中の２７はカメラ２５と作
業用ツール２６を取付ける作業部材取付板である。

【０００８】上記構成において、Ｘ軸テーブル３の両端
部が一対のＹ軸テーブル１，２の第１移動体４，５上に
支持されて移動するため、Ｘ軸テーブル３が長くなった
場合でも、Ｘ軸テーブル３自体が安定するとともに、そ
の高速移動および停止を迅速に行うことができ、またＹ
軸テーブル１，２が一対設けられているため、Ｙ軸テー
ブル１，２のヨーイングやローリングの発生を最小に抑
えることができ、したがって位置認識手段でカメラ２５
および作業手段である作業用ツール２６を高精度に所定
位置に導くことができる。

【０００９】さらに、Ｘ軸テーブル３の一端部と一方の
第１移動体（４または５）とは、回動可能に係合される
とともに、Ｘ軸テーブル３の他端部と他方の第１移動体
（４または５）とは、回動可能に、かつ互いにスライド
可能に係合支持されているため、万一、一対のＹ軸テー
ブル１，２の平行度または一対の第１移動体４，５の移
動速度に誤差が生じた場合でも、これらの誤差は容易に
吸収される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一対の
Ｙ軸テーブル１，２の第１移動体４，５の移動速度に誤
差が生じ一対の第１移動体４，５の偏差が大きくなる
と、Ｘ軸テーブル３の第２移動体２１がその動作領域の
端にある場合、第２移動体２１に取付けられたカメラ２
５および作業用ツール２６がＹ軸テーブル１または２に
衝突し、破損するという問題点を有していた。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、Ｘ軸テーブルの第２移動体に取付けられた作業用の
ツールおよびカメラが第１移動体の偏差により破損する
ことなく、またＹ軸テーブルと衝突することがない直交
座標型ロボットを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の直交座標型ロボットは、Ｘ軸テーブルの端部
に設けたＹ軸テーブルおよびＸ軸テーブルに直交する軸
心回りで回動可能に、かつＸ軸テーブルの軸心方向でス
ライド可能に係合支持させた第２ユニットにおいて、Ｘ
軸テーブルに固定されているスライドブロックと摺動可
能で、かつＹ軸テーブルの第１移動体と回動自在に係合
された回転ブロックとの変位が一定値を超えると検知す
るセンサーを備え、Ｘ軸テーブルには、その軸心方向変
位が増大すると回転ブロックに衝突することにより、Ｘ
軸テーブルの軸心方向変位を規制するブロックを備えた
ものである。

【００１３】また一対のＹ軸テーブルの移動体を位置決
めするねじ軸体に双方のねじ軸体の回転力を伝達できる
弾性体のベルトを備えたものである。

【００１４】

【作用】この構成により、Ｙ軸テーブルの移動体に位置
偏差が生じた場合、スライドブロックの変位により、Ｘ
軸テーブルの軸心方向の変位をセンサーで検出し、この
変位が一定量を超えたとき一対のＹ軸テーブルの移動体
を位置決めするねじ軸体への動力供給を停止することと
なる。また、一対のＹ軸テーブルの移動体の位置決めを
行うねじ軸体の回転ベルトにより同期をとるため、一対
のＹ軸テーブルの相互間で位置偏差を生じることをなく
することとなる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１６】本発明の一実施例を示す図１ないし図７で
は、従来例と同一部品に同一番号を付して説明は省略す
る。

【００１７】（実施例１）図１ないし図６に示すよう
に、第１移動体４，５は各Ｙ軸テーブル１，２の内部に
配置されたねじ軸体（たとえば、ボールねじが使用され
る）６，７およびこのねじ軸体６，７を回転させる電動
機８，９が配置され、さらに各第１移動体４，５はナッ
ト体（図示せず）を介して各ねじ軸体６，７に螺合され
ている。Ｘ軸テーブル３の一端部には、軸受１３と第１
移動体４の係合用軸体１１に軸受１３を介して回動自在
に係合された連結部材１４で構成した第１ユニットが、
またＸ軸テーブル３の他端部には、テーブル３と固定さ
れているスライドブロック１５と、スライドブロック１
５とスライド自在に、かつ第１移動体５の係合軸受１２
に軸受１６を介して回動自在に係合された回転ブロック
１７と、スライドブロック１５と回転ブロック１７の変
位を検出するセンサー３１と、センサー３１の被検知体
３２で構成した第２ユニットが設けられている。第１お
よび第２ユニットを介し、第１移動体４，５に係合した
Ｘ軸テーブル３は、Ｙ軸テーブル１，２の両電動機８，
９を同調して駆動させることにより、Ｙ軸テーブル１，
２に沿って任意の位置に移動させることができる。また
Ｘ軸テーブル３と一方のＹ軸テーブル１とが回動可能に
係合されているとともに、Ｘ軸テーブル３と他方のＹ軸
テーブル２とは互いに回動可能に、かつＸ軸テーブル３
の軸心に沿ってスライド可能に係合されていることにな
る。

【００１８】そして、Ｘ軸テーブル３にも、Ｙ軸テーブ
ル１，２と同様に、その軸心方向に沿って案内移動され
る第２移動体２１が設けられている。すなわち、この第
２移動体２１は、やはりＸ軸テーブル３の内部に配置さ
れたねじ軸体（たとえば、ボールねじが使用される）２
２およびこのねじ軸体２２を回転させる電動機２３が配
置されるとともに、第２移動体２１はナット体２４を介
してねじ軸体２２に螺合されている。カメラ２５および
作業用ツール２６が取り付けられた作業部材取付板２７
が第２移動体２１の側面に、かつＸ軸テーブル３の軸心
方向で移動自在に配置されている。すなわち、この作業
部材取付板２７の移動機構も上記と同様に、作業部材取
付板２７の背面に取り付けられたナット体２８に螺合す
るねじ軸体（たとえば、ボールねじが使用される）２９
と、このねじ軸体２９をを回転させる電動機３０が第２
移動体２１側に設けられている。図中の４１および４２
は動力および制御信号を伝送するためのケーブルユニッ
トである。なお、各電動機およびねじ軸体としてのボー
ルねじは、精密用のものが使用される。

【００１９】以上のように構成された直交座標型ロボッ
トについて、以下その動作を説明する。基板などのワー
クに対して作業を行う場合、まず両電動機８，９を駆動
してＹ軸テーブル１，２上の各第１移動体４，５を介し
て、Ｘ軸テーブル３をＹ軸テーブル１，２に沿って移動
させるとともに、電動機２３を駆動してＸ軸テーブル３
上の第２移動体２１をワーク上に移動させる。そして、
さらにこの第２移動体２１側に設けられた電動機３０を
介して作業部材取付板２７をＸ軸テーブル３に沿って移
動させて、カメラ２５でワークの位置を認識し、そし
て、このカメラ２５と作業用ツール２６との間隔Ｄを考
慮して作業用ツール２６を正確な位置に導いて作業を行
う。

【００２０】このように、Ｘ軸テーブル３の両端部が一
対のＹ軸テーブル１，２の第１移動体４，５上に支持さ
れているため、Ｘ軸テーブル３が長くなった場合でも、
Ｘ軸テーブル３自体が安定するとともに、その高速移動
および停止を迅速に行うことができ、またＹ軸テーブル
１，２が一対設けられているため、Ｙ軸テーブル１，２
のヨーイングやローリングの発生を最小に抑えることが
でき、したがってカメラ２５および作業用ツール２６を
高精度でもって所定位置に導くことができる。

【００２１】Ｘ軸テーブル３の一端部と一方の第１移動
体４とは、回動自在に係合されるとともに、Ｘ軸テーブ
ル３の他端部と他方の第１移動体５とは回動自在にかつ
互いにスライド自在にすなわち相対移動自在に係合支持
されている。

【００２２】両Ｙ軸テーブル１，２の第１移動体４，５
の移動速度に誤差が生じ、第１移動体４，５に位置偏差
が生じた場合、その偏差が大きくなると、第２移動体２
１上の作業部材取付板２７上に設けられた位置認識用カ
メラ２５と、電動機３０はＹ軸テーブル２に衝突する。
ここでＹ軸テーブル１，２の両電動機８，９の動力供給
を停止せずに、Ｘ軸に設けられたブロック３３と回転ブ
ロック１７との干渉で、第１移動体４，５の偏差を規制
すると、Ｘ軸テーブル３の軸心方向の長さをＬ、第１移
動体の偏差をｌとした場合、Ｙ軸テーブルの軸心方向動
力のＬ／ｌ倍の力がＸ軸テーブル３軸心方向に生じる。
Ｌ＝１０００mm，ｌ＝５０mmとすると、Ｘ軸テーブルに
設けられたブロック３３は、Ｙ軸軸心方向動力の１００
０／５０＝２０倍の力を受け破損する。

【００２３】本発明の第１の実施例では、回転ブロック
１７にセンサー３１を、スライドブロック１５にセンサ
ー３１の被検知体３２を配設している。第１移動体４，
５の移動量偏差によりスライドブロック１５が回転ブロ
ック１７よりＸ軸テーブル３の軸心方向に変位すると被
検知体３２がセンサー３１の検出域を超えて動いていく
ため、センサー３１が被検知体３２を検出しなくなった
直後、Ｙ軸テーブル１，２の両電動機８，９への動力供
給を停止する。動力供給を停止した後のＸ軸テーブル３
の軸心方向に発生する力は、慣性力のみであるので、ブ
ロック３３と回転ブロック１７は衝突しても破損しな
い。

【００２４】なお、ブロック３３をスライドブロック１
５のＸ軸テーブル３と平行で回転ブロック１７を含む平
面に備えても同じ効果が得られる。よって、第２移動体
２１に作業部材取付板２７を介して取り付けられたワー
クのカメラ２５およびワークの作業用ツール２６が、Ｙ
軸テーブル１，２に衝突する前に、第１移動体４，５の
位置偏差は、ブロック３３と回転ブロック１７の干渉に
より規制される。

【００２５】（実施例２）以下に本発明の第２実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００２６】図７および図８に示すように、第１の実施
例と異なる点は、ねじ軸体６，７に取り付けられたプー
リ３４，３５がテンショナー３７により懸張されたベル
ト３６により、互いに動力伝達が可能とされた構成、お
よびねじ軸体６，７の回転数を検出するカウンター３
８，３９の回転数の差を検知する比較回路４０を備えた
構成とした点である。

【００２７】以上のように構成された直交座標型ロボッ
トについて、以下その動作を説明する。第１移動体４，
５間に位置偏差が生じると、カウンター３８，３９を介
して比較回路４０でねじ軸体６，７の回転数偏差を検出
する。この時、ベルト３６はプーリー３４，３５の回転
偏差により張力を受けるが、ベルト３６は弾性変形によ
りプーリーの回転偏差を吸収し、張力はベルト３６内の
弾性エネルギーとして蓄えられる。比較回路４０でねじ
軸体６，７の回転偏差を検知した直後にＹ軸テーブル
１，２の電動機８，９への動力供給を停止させると、ね
じ軸体６，７は慣性力のみで回転運動するが、ベルト３
６により互いに動力伝達されているので、第１移動体
４，５は同期をとりながら移動する。よって、第２移動
体２１に作業部材取付板２７を介して取り付けられたワ
ークのカメラ２５およびワークの作業用ツール２６がＹ
軸テーブル１，２に衝突することはない。

【００２８】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明は、Ｘ軸テーブルの端部に設けたＹ軸テーブル
およびＸ軸テーブルに直交する軸心回りで回動可能に、
かつＸ軸テーブルの軸心方向でスライド可能に係合させ
た第２ユニットにおいて、Ｘ軸テーブルに固定されてい
るスライドブロックと、スライドブロックと摺動可能
で、かつＹ軸テーブルの第１移動体と回動自在に係合さ
れた回転ブロックとの変位が一定値を超えると検知する
検知センサーを備え、Ｘ軸テーブルには、その軸心方向
変位が増大すると回転ブロックに衝突することにより、
Ｘ軸テーブルの軸心方向変位を規制するブロックを備え
た構成、また一対のＹ軸テーブルの移動体を位置決めす
るねじ軸体に双方のねじ軸体の回転力を伝達できる弾性
体のベルトを備えた構成により、Ｘ軸テーブルの第２移
動体に取り付けられた作業用ツールおよびカメラが第１
移動体の偏差により破損することなく、またＹ軸テーブ
ルと衝突することがない優れた直交座標型ロボットを実
現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の直交座標型ロボットの
概略斜視図

【図２】同直交座標型ロボットの概略平面図

【図３】同直交座標型ロボットのＹ軸テーブルとＸ軸テ
ーブルとの係合部の要部斜面図

【図４】図３のＩ−Ｉ断面図

【図５】本発明の第１の実施例の直交座標型ロボットの
第１移動体の正常状態の要部平面図

【図６】同直交座標型ロボットの第１移動体間で位置偏
差を生じた状態の要部平面図

【図７】本発明の第２の実施例の直交座標型ロボットの
概念を示す平面略図

【図８】同直交座標型ロボットの要部平面図

【図９】従来の直交座標型ロボットの概略斜視図

【図１０】同直交座標型ロボットの概略平面図

【図１１】同直交座標型ロボットの第１移動体の正常状
態の要部平面図

【図１２】同直交座標型ロボットの第１移動体間で位置
偏差を生じた状態の要部平面図

【符号の説明】

１，２ Ｙ軸テーブル ３ Ｘ軸テーブル ４，５ 第１移動体 １４ 連結部材 １５ スライドブロック ２１ 第２移動体 ２５ カメラ ２６ 作業用ツール ３１ センサー ３２ 被検知体 ３３ ブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のＹ軸テーブルを互いに平行に配置す
   るとともに、これら各テーブルに沿ってねじ軸体により
   動力伝達され案内移動される第１移動体を設け、前記両
   Ｙ軸テーブルと直交するＸ軸テーブルを配置するととも
   に、前記Ｙ軸テーブルに沿って案内移動される第２移動
   体を設け、前記Ｘ軸テーブルの一端部と前記一方のＹ軸
   テーブル側に設けられた前記第１移動体とを前記Ｙ軸テ
   ーブルおよび前記Ｘ軸テーブルに直交する軸心回りで回
   動可能に係合する第１ユニットと、前記Ｘ軸テーブルの
   他端部と前記他方のＹ軸テーブル側に設けられた前記第
   １移動体とを前記Ｙ軸テーブルおよび前記Ｘ軸テーブル
   に直交する軸心回りで回動可能な回転ブロックおよび前
   記Ｘ軸テーブルの軸心方向にスライド可能に係合支持さ
   れたスライドブロックよりなる第２ユニットと、前記第
   ２移動体に配設したワークの位置認識手段および作業手
   段を備えたロボットであって、前記第２ユニットの前記
   回転ブロックに、前記回転ブロックと前記スライドブロ
   ックの変位を検知し、前記第１移動体への動力供給を停
   止するセンサーと、前記Ｙ軸テーブルに平行でかつ前記
   回転ブロックを含む平面上に前記回転ブロックを挟み前
   記Ｙ軸テーブルのスライド方向と反対側の前記第２テー
   ブルの軸端、あるいは前記回転ブロックに設けた被検知
   体を備えた直交座標型ロボット。
2. 【請求項２】一対の第１移動体の位置をカウントするカ
   ウンターと、それらの位置偏差を検知し、第１移動体へ
   の動力供給を停止する比較回路と、一対のＹ軸テーブル
   のねじ軸体の相互間を動力伝達する弾性体のベルトを備
   えた請求項１記載の直交座標型ロボット。