JPH08229873A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装着ヘッドの小形化と、作業のサイクルタイム
の短縮化を図る。 【構成】装着ヘッド１に設けたベース13の片側にスプラ
イン軸12ｂを縦設し、ベース13の他側にボールねじ９を
縦設する。スプライン軸12ｂの上端に圧入したプーリ11
に巻装したタイミングベルトを電動機８にプーリ10を介
して連結する。スプライン軸12ｂの外筒12ａとボールね
じ９を軸受を介して連結する、外筒12ａにはプーリ14を
圧入し、ボールねじ軸９ｂにはプーリ15を圧入する。こ
れらのプーリ14，15には、タイミングベルト16Ｂを巻装
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品をプリント基板に装着する従来
の産業用ロボットにおいては、例えば、所定の位置に供
給されたマガジンなどの上に積載された電子部品を保持
部で保持して、所定の位置に位置決めされたプリント基
板の所定の位置に、所定の方向から装着している。

【０００３】そのため、所定の位置に供給されるマガジ
ンは、産業用ロボットやこの産業用ロボットの周辺機器
を制御する統括コントローラによって制御されるととも
に、その方向もストッパなどで規制している。

【０００４】このような搬送及び装着作業を行う産業用
ロボットにおいては、例えば、アームに取り付けられた
装着ヘッドを駆動し、この装着ヘッドをマガジンに載置
された電子部品の上方に移動させた後、装着ヘッドの上
下動作軸を下降させている。

【０００５】次に、装着ヘッドの先端で電子部品を保持
するために、装着ヘッドの先端に設けられた保持部を所
定の角度回転させ、電子部品を所定の角度でプリント基
板に装着している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された従来の産業用ロボットにおいては、電子部品
を保持する保持部を電子部品の装着時に所定の位置に位
置決めするためには、装着ヘッドの保持部を駆動する駆
動機構として、上下駆動機構と、角度を決める駆動機構
の二つが必要となる。

【０００７】したがって、装着ヘッドが大形となり、こ
の装着ヘッドの大形化に伴い、前述したマガジンからプ
リント基板の上部に移動する動作中に、装着ヘッドの一
部が周辺機器に干渉するおそれがある。

【０００８】また、装着ヘッドが大形化し、重量が増加
すると、この装着ヘッドを駆動する駆動部の電動機など
の容量も上げなければならないだけでなく、装着ヘッド
を駆動する駆動機構も大形となる。

【０００９】さらに、装着ヘッドが大形となると、周辺
機器との干渉を避けるためには、教示軌跡を変えて迂回
しなければならない場合もあるので、実作業のサイクル
タイムが長くなり、作業能率が低下するおそれもある。
そこで、本発明の目的は、装着ヘッドを小形化し、作業
のサイクルタイムを短縮することのできる産業用ロボッ
トを得ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
産業用ロボットは、所定の位置に供給されたワークを装
着ヘッドの保持部で保持し、所定の位置に位置決めされ
た供給部に供給する産業用ロボットにおいて、装着ヘッ
ドに設けられた駆動部で軸部が回転する直線駆動部と、
この直線駆動部の外筒部に片側が巻装される第１の巻掛
伝動具と、この第１の巻掛伝動具の他側が巻装される外
筒部で回転駆動され先端に保持部が連結されるねじ棒と
を備えたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に記載の発明の産業用ロボ
ットは、所定の位置に供給されたワークを装着ヘッドの
保持部で保持し、所定の位置に位置決めされた供給部に
供給する産業用ロボットにおいて、装着ヘッドに設けら
れた駆動部で軸部が回転する第１の直線駆動部と、この
第１の直線駆動部の外筒部に片側が巻装される巻掛伝動
具と、この巻掛伝動具の他側が巻装される外筒部で回転
駆動され先端に保持部が連結されるねじ棒と、駆動部及
び直線駆動部とねじ棒を固定する固定部を駆動する第２
の直線駆動部を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明においては、供給部に搬
送されるワークは、高速で回転される回転駆動部に従い
回転するねじ棒の先端の保持部で搬送され、低速に減速
されたねじ棒によって方向が位置決めされる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明においては、
供給部に搬送されるワークは、第２の直線駆動部で駆動
される固定部とともに所定の位置に搬送され、駆動部で
駆動されるねじ棒によって方向が位置決めされる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の産業用ロボットの一実施例を
図面を参照して説明する。図１は、本発明の産業用ロボ
ットの第１の実施例を示す斜視図である。図１におい
て、この産業用ロボットは、動作軸が３軸で構成され
た、いわゆるＸ−Ｙ軸形の搬送ロボットで、長い箱形に
構成されたＸ軸アーム２と、このＸ軸アーム２と直交方
向に配置されたＹ軸アーム３と、このＹ軸アーム３の側
面に矢印Ｂで示す方向に移動自在に設けられた装着ヘッ
ド１で大略構成されている。

【００１５】このうち、Ｘ軸アーム２の内部には、ボー
ルねじ２ａが長手方向に収納されている。Ｘ軸アーム２
の図１において左端には、ボールねじ２ａを回転駆動す
る図示しない電動機が収納されている。

【００１６】Ｙ軸アーム３の右端には、Ｘ軸アーム２に
収納されたボールねじ２ａに嵌合した図示しないナット
部に連結された連結部が収納されている。したがって、
Ｙ軸アーム３は、Ｘ軸アーム２の左端に収納された電動
機を駆動することで、前述した連結部がボールねじ２ａ
のナット部とともに図１の矢印Ａで示す方向に移動し、
この移動する連結部に従って、Ｙ軸アーム３も駆動され
る。

【００１７】Ｙ軸アーム３の前面側の側面には、ＬＭガ
イド３ａが横設されている。Ｙ軸アーム３の前面側に設
けられた装着ヘッド１の内部には、２軸駆動用の図示し
ない電動機が収納され、この電動機の出力軸は、ＬＭガ
イド３ａに連結されて、装着ヘッド１は、電動機の回転
に伴い、矢印Ｂ１で示すように移動する。

【００１８】装着ヘッド１の内部には、図２で後述する
図示しない３軸駆動用の電動機が収納され、この電動機
を駆動することで、装着ヘッド１に縦に貫設されたノズ
ル７が、図２で詳細後述するように上下に駆動される。

【００１９】装着ヘッド１の右側下方には、図示しない
供給装置から搬送され位置決めされたマガジン４が示さ
れている。このマガジン４の上面には、電子部品６が載
置されている。また、マガジン４の左側には、電子部品
６が装着されるプリント基板５が所定の位置に位置決め
されている。

【００２０】次に、図２は、装着ヘッド１の内部を示
し、２軸駆動電動機と２軸駆動機構は省略している。図
２において、装着ヘッド１の内部に縦に固定されたベー
ス13の右端には、３軸駆動用の電動機８が縦に固定され
ている。この電動機８から上方に突き出た出力軸８ａの
上端には、プーリ10が図示しないキーを介して圧入さ
れ、ナット８ｂで固定されている。

【００２１】ベース13の上端のやや右側には、軸受台17
Ａが横に固定され、ベース13の中央部には、軸受台17Ａ
と同一品の軸受台17Ｂが対称的に固定されている。これ
らの軸受台17Ａ，17Ｂの内部には、破線で示す軸受が挿
着されている。

【００２２】上下の軸受台17Ａ，17Ｂの軸受間には、ボ
ールスプライン12のスプライン軸12ｂの上下端が挿入さ
れている。スプライン軸12ｂの上部には、プーリ11が図
示しないキーを介して圧入されている。このプーリ11と
前述したプーリ10の外周には、タイミングベルト16Ａが
巻装されている。ボールスプライン12の外筒12ａには、
プーリ14が図３で詳細後述するように挿着されている。

【００２３】ベース13の左側には、ボールねじ９のナッ
ト部９ａが固定されている。このナット部９を縦に貫通
したボールねじ９ｂの上端には、プーリ15が図示しない
キーを介して圧入され、このプーリ15と前述したプーリ
14の外周には、タイミングベルト16Ｂが巻装されてい
る。ボールねじ９ｂのねじのピッチは、１mmとなってい
る。

【００２４】ボールスプライン12の外筒12ａとボールね
じ９ｂの上端との間には、図３で後述する移動軸箱18が
図３で示すように挿着されている。ボールねじ９ｂの下
端に連結されたノズル７には、図示しない空圧ホースが
接続されている。

【００２５】図３（ａ）は、図２のＤ−Ｄ断面拡大詳細
図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＥ−Ｅ断面図を示す。
図３（ａ），（ｂ）において、高力アルミニウム合金で
製作された移動軸箱18の右端には、軸受穴18ａが形成さ
れ、移動軸箱18の左端には、軸受穴18ａと平行に軸受穴
18ｂが形成されている。

【００２６】このうち、右側の軸受穴18ａには、軸受21
Ａが上端に挿入され、下端に軸受21Ｂが挿入されてい
る。これらの軸受21Ａ，21ｂの間には、間隔管23Ａが挿
入されている。

【００２７】これらの軸受21Ａ，21Ｂ及び間隔管23Ａの
内側には、ボールスプライン12の外筒12ａが圧入されて
いる。この外筒12ａの下部の外周には、短い間隔管23Ｂ
が挿入され、前述したプーリ14は、この間隔管23Ｂの外
側の外筒12ａにキー14ａを介して圧入されている。ま
た、プーリ14は、環状の押え板22Ｅで外筒12ａの側面に
固定されている。

【００２８】移動軸箱18の右側の片面には、軸受押え22
Ａが８本のボルト22ａで固定され、移動軸箱18の右側の
他側の面には、軸受押え22Ａと同一品の軸受押え22Ｂが
８本のボルト22ｂで固定されている。この結果、スプラ
イン12の外筒12ａは、軸受21Ａ，21Ｂを介して移動軸箱
18に支えられ、且つ、回転自在となっている。

【００２９】左側に形成された軸受穴18ｂの片側には、
軸受21Ｃが挿入され、軸受穴18ｂの他側には軸受21Ｄが
挿入されている。これらの軸受21Ｃ，21Ｄの間には間隔
管23Ｃが挿入されている。軸受21Ｃの外側には、環状の
軸受押え22Ｃが８本のボルト22ｃで固定されている。軸
受21Ｄの外側にも軸受押え22Ｄが８本のボルトで固定さ
れている。

【００３０】軸受22Ｃ，22Ｄ及び間隔管23Ｃの内側に
は、ボールねじ９ｂの上端部が挿入されている。このボ
ールねじ９ｂの上端９ｃには、軸受座金20と軸受ナット
19が挿入されている。一方、軸受21Ｄの下部には、間隔
管23Ｄが挿入され、この間隔管23Ｄの下部に前述したプ
ーリ15がキー15ａを介して圧入されている。

【００３１】このプーリ15の下側には、ボールねじ９ｂ
に対してフランジ部９ｄが形成されている。したがっ
て、プーリ15，間隔管23Ｄ，軸受21Ｃ，21Ｄと間隔管23
Ｃは、軸受ナット19と軸受座金20によって、フランジ部
９ｄに締め付けられ、ボールねじ９ｂに固定されてい
る。プーリ14とプーリ15の外周に巻装されたタイミング
ベルト16Ｂは、図３（ｂ）の一点鎖線で示されている。

【００３２】次に、このように構成された産業用ロボッ
トの動作を説明する。

【００３３】図１に示したＹ軸アーム３が矢印Ａに示す
ように駆動され、装着ベッド１が矢印Ｂに示すように駆
動されて、装着ヘッド１のボールねじ９ｂの下端に連結
されたノズル７が保持対象となる電子部品６の上方に位
置決めされると、装着ヘッド１に収納された電動機８が
駆動される。

【００３４】この電動機８の駆動によって、この電動機
８の出力軸８ａの先端に圧入されたプーリ10が回転する
と、このプーリ10の外周に右端が巻装されたタイミング
ベルト16Ａを介して、プーリ11が回転する。

【００３５】このプーリ11の回転によって、スプライン
軸12ｂが回転すると、このスプライン軸12ｂが貫通した
スプライン12の外筒12ａが回転し、この外筒12ａの回転
によって、この外筒12ａの下端の外周に圧入されたプー
リ14が回転する。

【００３６】このプーリ14が回転すると、このプーリ14
の外周に右端が巻装されたタイミングベルト16Ｂを介し
て、ボールねじ９ｂの上端に圧入されたプーリ15が回転
駆動される。

【００３７】すると、ボールねじ９ｂが回転し、ベース
13に固定されたナット部９ａを貫通したボールねじ９ｂ
は、このボールねじ９ｂの回転方向に従って、上下に駆
動される。

【００３８】このとき、ボールねじ９ｂが上下に移動す
ると、このボールねじ９ｂの上端に軸受21Ｃ，21Ｄを介
して左端が嵌合した移動軸箱18も上下動する。したがっ
て、移動軸箱18の右側に軸受21Ａ，21Ｂを介して挿入さ
れた外筒12ａも、移動軸受18とともに上下動し、この外
筒12ａの下端に固定されたプーリ14も上下動する。

【００３９】すなわち、ボールねじ９ｂの上下動で上下
動するプーリ15に追従して、右側の外筒12ａに固定され
たプーリ14も、外筒12ａとともに回転しながら上下動す
る。

【００４０】次に、電動機８を駆動しボールねじ９ｂを
下降させて、ノズル７の下端の空圧保持部７ａを電子部
品６に接近させると、電動機８の回転を減速し、空圧保
持部７ａの保持角度を所定の角度に制御して、空圧源を
作動させ、空圧保持部７ａで電子部品６を所定の角度で
保持する。

【００４１】したがって、このように構成された産業用
ロボットにおいては、空圧保持部７ａの上下方向の最終
位置決めを、従来のパレッタイジング用の産業用ロボッ
トの装着ヘッドのように、最終の位置決め専用のアクチ
ェータを組み込むことなく、ピッチの細かいボールねじ
軸９ｂを低速度で駆動して上下方向の位置を制御するこ
とで、高精度に空圧保持部７ａを位置決めすることがで
きる。

【００４２】さらに、電子部品６を吸着する角度も、モ
ータ８の回転角度によって制御する。このとき、ボール
ねじ９ｂの回転は、電子部品６を吸着する角度を優先し
て制御されるので、高さは、ボールねじ９ｂのピッチの
２分の１の精度（注；すなわち± 0.5mm）となるが、ボ
ールねじ９ｂのピッチが細いので、許容される精度の範
囲で上下方向の位置を位置決めすることができる。

【００４３】次に、図４は、本発明の産業用ロボットの
第２の実施例を示す図で、第１の実施例に示した図２に
対応し、図２と同様、図１で示した装着ヘッド１の内部
に収納されている。

【００４４】図４において、第１の実施例で示した図２
と異なるところは、図２で示したベース13全体を上下に
駆動する空圧の駆動部を設けた点で、ベース13の表面に
配設されたノズルなどの駆動機構は、図３と同一であ
る。

【００４５】すなわち、図４においては、ベース13は、
このベース13の裏面に縦に平行に設けられた一対のリニ
ヤガイド20Ａ，20Ｂを介して、このリニヤガイド20Ａ，
20Ｂの固定側が取り付けられたベース19に対して、矢印
Ｆに示すように上下動自在に取り付けられている。

【００４６】また、ベース19の上部中央前面には、空圧
シリンダ21が縦に取り付けられ、この空圧シリンダ21の
下端から垂下したロッド21ａの下端は、ベース13の上端
中央部に連結されている。

【００４７】このように構成された産業用ロボットにお
いて、図１で示したマガジン４に載置された電子部品６
をプリント基板５に装着する作業を行う場合には、産業
用ロボットとマガジン４の上下方向の位置は、空圧シリ
ンダ21のストロークに従って、正確に調整される。

【００４８】すなわち、空圧シリンダ21のロッド21ａ
が、空圧シリンダ21のストロークエンドまで降下したと
きに、ノズル７の下端の空圧保持部７ａと電子部品６と
の距離が所定の間隙になるように調整される。

【００４９】したがって、空圧保持部７ａは、電子部品
６の吸着する方向だけを電動機８の微小な回転で位置決
めするだけとなるので、搬送作業のサイクルタイムを短
縮することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
所定の位置に供給されたワークを装着ヘッドの保持部で
保持し、所定の位置に位置決めされた供給部に供給する
産業用ロボットにおいて、装着ヘッドに設けられた駆動
部で軸部が回転する直線駆動部と、この直線駆動部の外
筒部に片側が巻装される第１の巻掛伝動具と、この第１
の巻掛伝動具の他側が巻装される外筒部で回転駆動され
先端に保持部が連結されるねじ棒とを備えることで、供
給部に搬送されるワークを、高速で回転される回転駆動
部に従い回転するねじ棒の先端の保持部で搬送し、低速
に減速されたねじ棒によって方向の位置決めをしたの
で、装着ヘッドを小形化し、作業のサイクルタイムを短
縮することのできる産業用ロボットを得ることができ
る。

【００５１】また、請求項２に記載の発明によれば、所
定の位置に供給されたワークを装着ヘッドの保持部で保
持し、所定の位置に位置決めされた供給部に供給する産
業用ロボットにおいて、装着ヘッドに設けられた駆動部
で軸部が回転する第１の直線駆動部と、この第１の直線
駆動部の外筒部に片側が巻装される巻掛伝動具と、この
巻掛伝動具の他側が巻装される外筒部で回転駆動され先
端に保持部が連結されるねじ棒と、駆動部及び直線駆動
部とねじ棒を固定する固定部を駆動する第２の直線駆動
部を備えることで、供給部に搬送されるワークを、第２
の直線駆動部で駆動される固定部とともに所定の位置に
搬送し、駆動部で駆動されるねじ棒によって方向を位置
決めしたので、装着ヘッドを小形化し、作業のサイクル
タイムを短縮することのできる産業用ロボットを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の産業用ロボットの一実施例を示す斜視
図。

【図２】請求項１に記載の発明の産業用ロボットの一実
施例を示す部分拡大正面図。

【図３】（ａ）は、図２の部分横断面拡大詳細図、
（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図。

【図４】請求項２に記載の発明の産業用ロボットの一実
施例を示す部分拡大正面図。

【符号の説明】

１…装着ヘッド、２…Ｘ軸アーム、３…Ｙ軸アーム、４
…マガジン、５…プリント基板、６…電子部品、７…ノ
ズル、８…電動機、９…ボールねじ、９ａ…ナット部、
９ｂ…ボールねじ軸、10，11，14，15…プーリ、12…ボ
ールスプライン、12ａ…スプライン外筒、12ｂ…スプラ
イン軸、13…ベース、16Ａ，16Ｂ…タイミングベルト、
17Ａ，17Ｂ…軸受台、19…軸受ナット、20…軸受ナッ
ト。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の位置に供給されたワークを装着ヘ
   ッドの保持部で保持し、所定の位置に位置決めされた供
   給部に前記ワークを供給する産業用ロボットにおいて、
   前記装着ヘッドに設けられた駆動部で軸部が回転する直
   線駆動部と、この直線駆動部の外筒部に片側が巻装され
   る第１の巻掛伝動具と、この第１の巻掛伝動具の他側が
   巻装される外筒部で回転駆動され先端に前記保持部が連
   結されるねじ棒とを備えた産業用ロボット。
2. 【請求項２】 所定の位置に供給されたワークを装着ヘ
   ッドの保持部で保持し、所定の位置に位置決めされた供
   給部に前記ワークを供給する産業用ロボットにおいて、
   前記装着ヘッドに設けられた駆動部で軸部が回転する第
   １の直線駆動部と、この第１の直線駆動部の外筒部に片
   側が巻装される巻掛伝動具と、この巻掛伝動具の他側が
   巻装される外筒部で回転駆動され先端に前記保持部が連
   結されるねじ棒と、前記駆動部及び前記直線駆動部と前
   記ねじ棒を固定する固定部を駆動する第２の直線駆動部
   を備えた産業用ロボット。