JP2004243431A

JP2004243431A - Rectangular robot

Info

Publication number: JP2004243431A
Application number: JP2003033708A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Taniguchi; 英輔谷口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rectangular robot, loaded with a plurality of work tools without increase in power of an actuator for operating an X-axis unit and rigidity of the X-axis unit, and improving work efficiency by reducing the waste of time for replacing tools and moving. <P>SOLUTION: In this rectangular robot, the X-axis unit 1 movable linearly in the direction of X-axis is provided separately and independently from a Y-axis unit movable linearly in the direction of Y-axis. A workpiece 5 can be placed on the X-axis unit and the Y-axis unit is loaded with a plurality of Z<SB>n</SB>-axis units 3, each of which is provided with a work tool 4. Thus, the load of the X-axis unit is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の自由度をもつ直角座標ロボットにおいて、多ツールを同時搭載可能とした直角座標ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物５を中心にしてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元の自由な動きを行う従来の３軸の直角座標ロボットにおいては、その構造が図４に示すようにＸ軸ユニット１の上にＹ軸ユニット２が載り、更にそのＹ軸ユニット２の上にＺ軸ユニット３が載るという積み重ね構造を採用していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−４８０３８号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
このような積み重ね構造の３軸の直角座標ロボットにおいては、Ｘ軸ユニットを動作させるモータ等のアクチュエータは、Ｙ軸、Ｚ軸ユニットを合わせた質量を駆動させる必要があり、可搬重量を増そうとすると、アクチュエータのパワーアップ、剛性のアップを図る必要があり、コストの増加及びサイズの増大を招くという問題がある。
そのため、この従来型のロボットにおいては、可搬重量の制限から作業用ツール４を１つしか搭載できなかった。ところが近年においては、ロボットを有効に活用するために、種々の作業を一台のロボットに行わせているために、種々の作業用ツールに交換しなければならず、ツールチェンジ及び移動時間が無駄になり、本来のロボットの作業時間が減るという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、Ｘ軸ユニットを動作させるアクチュエータのパワーアップ及びＸ軸ユニットの剛性を増すことなく、複数の作業用ツールを搭載可能とし、ツールチェンジ及び移動時間の無駄を軽減し、作業効率の向上を図ることができる直角座標ロボットを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項に記載の直角座標ロボットを提供する。
請求項１に記載の直角座標ロボットは、Ｘ軸方向に直線的に移動可能なＸ軸ユニットが、Ｙ軸方向に直線的に移動可能なＹ軸ユニットと分離独立して設けられ、このＸ軸ユニット上に被加工物を載置可能とすると共に、Ｙ軸ユニットには、Ｚ軸方向に直線的に移動可能で、それぞれ作業用ツールを装備した複数のＺ_ｎ軸ユニットを搭載するようにしたものである。これにより、Ｘ軸ユニットをＹ軸ユニットから分離することで、Ｘ軸ユニットの負荷を軽減でき、その分複数のＺ_ｎ軸ユニットを搭載することができ、ツールチェンジ及びツールの移動時間の無駄を削減でき、作業効率を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の直角座標ロボットについて説明する。図１は、本発明の直角座標ロボットの概念図であり、図２は、本発明の直角座標ロボットの正面図例であり、図３は、その側面図例である。本発明の直角座標ロボットにおいては、図１に示すようにＸ軸ユニット１は、Ｙ軸ユニット２とは分離独立して設けられており、Ｙ軸ユニット２に、Ｚ_１軸ユニット３Ａ、Ｚ_２軸ユニット３Ｂ及びＺ_３軸ユニット３Ｃの３つのＺ_ｎ軸ユニット３が搭載されている。各々のＺ_ｎ軸ユニット３は、それぞれ個別の作業用ツール４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…を装備している。
【０００８】
図２において、Ｘ軸ユニット１は、ベース６に固定されている。Ｘ軸ユニット１は、基本的にＸ軸ガイド部１１と、Ｘ軸走行部１２及びＸ軸駆動機構１３とより構成されている。Ｘ軸ガイド部１１上を図２において左右方向にＸ軸に沿って直線往復動するＸ軸走行部１２には、被加工物５を保持する受け治具１４が取り付けられていると共に、その下部にはナット部（図示せず）が一体化されて固定されている。Ｘ軸駆動機構１３は、モータ１３ａと、このモータ１３ａに直結したボールネジ（図示せず）及びこのボールネジに螺合したナット部とから構成されている従来公知のボールネジ機構である。したがって、モータ１３ａを正転又は逆転することによって、ボールネジに螺合したナット部と一体化されたＸ軸走行部１２が、Ｘ軸方向に往復動する。
【０００９】
図２，３において、Ｙ軸ユニット２は、ベース６上に取り付けられた棚台７上に固定されている。Ｙ軸ユニット２は、Ｘ軸ユニット１と同様に基本的にＹ軸ガイド部２１と、Ｙ軸走行部２２及びＹ軸駆動機構２３とより構成されている。Ｙ軸ガイド部２１上を図２において紙の表裏方向（図３において左右方向）にＹ軸に沿って直線往復動するＹ軸走行部２２は、直立部２２ａと水平部２２ｂとを有す断面Ｌ字形状をしていて、水平部２２ｂの下部にはラック部（図示せず）が一体化されて固定されている。Ｙ軸駆動機構２３は、モータ２３ａと、このモータ２３ａの回転軸に固定されたピニオン（図示せず）及びこのピニオンに噛合するラック部とから構成されている従来公知のラック・ピニオン機構である。したがって、モータ２３ａを正転又は逆転することによって、ピニオンに噛合するラック部と一体化されたＹ軸走行部２２が、Ｙ軸方向に往復動する。
【００１０】
図３に示されるようにＺ_ｎ軸ユニット３として、ネジ締めユニット（Ｚ_１軸ユニット）３Ａとスタンプ捺印ユニット（Ｚ_２軸ユニット）３Ｂとが設けられており、これらのユニット３Ａ，３ＢがＹ軸走行部２２の直立部２２ａに固定して取り付けられている。ネジ締めユニット３Ａは、Ｚ軸ガイド部３１Ａ、Ｚ軸走行部３２Ａ、Ｚ軸駆動機構３３Ａ及び作業用ツール４Ａとしてのモータ４１Ａとドライバー４２Ａとを備えている。Ｚ軸ガイド部３１Ａ上を図２，３において上下方向にＺ軸に沿って直線往復動するＺ軸走行部３２Ａには、作業用ツール４Ａが搭載されている。Ｚ軸駆動機構３３Ａは、前述したＸ軸駆動機構と同様の従来公知のボールネジ機構を採用しており、モータ、ボールネジ、ナット部の３者からなり、ナット部がＺ軸走行部３２Ａに一体的に固定されている。作業用ツール４Ａのドライバー４２Ａは、モータ４１Ａの回転軸に直結している。このようにして、Ｚ軸駆動機構３３Ａを駆動することによって、Ｚ軸走行部３２Ａが作業用ツール４Ａを伴なってＺ軸方向に往復動する。また、ドライバー４２Ａはモータ４１Ａによって正・逆回転する。
【００１１】
スタンプ捺印ユニット３Ｂも、図示されていないが、ネジ締めユニット３Ａと同様に、Ｚ軸ガイド部、Ｚ軸走行部及びＺ軸駆動機構とを備えており、更に作業用ツール４Ｂとしてスタンプ回転シリンダ４１Ｂとスタンプチャック４２Ｂとを有している。スタンプチャック４２Ｂはスタンプを保持するものであり、スタンプ回転シリンダ４１Ｂは、スタンプを流体圧によって押圧するものである。このようにして、スタンプ捺印ユニット３ＢをＺ軸方向に往復動させることができ、またスタンプを押圧して捺印することができる。
【００１２】
以上の実施形態の説明においては、Ｘ軸ユニット１、Ｙ軸ユニット２及びＺ_ｎ軸ユニット３のそれぞれの駆動機構として、ボールネジ機構やラック・ピニオン機構を特定して使用するものとして記載しているが、他の公知の直線駆動機構も含めて、それぞれ適宜の駆動機構を採用できるものである。また、モータとしてのアクチュエータも、電動式に限らず、油圧又は空圧等を利用した機械式のものを採用してもよい。更に作業用ツールとして２つの場合で説明しているが、必要に応じ更に多くの作業用ツールを搭載することも可能である。
【００１３】
以上説明したように、本発明においては、Ｘ軸ユニットが他のＹ軸ユニットとＺ_ｎ軸ユニットとは分離し独立して設けられているので、Ｘ軸ユニットの負荷を軽減することができ、その軽減した分だけ、Ｚ_ｎ軸ユニットをＹ軸ユニットに追加して搭載することができるようになる。これにより、複数の作業を単に作業用ツールをＹ軸方向に移動するだけで行えるので、作業時間の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の直角座標ロボットの概念図である。
【図２】本発明の実施の形態の直角座標ロボットの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態の直角座標ロボットの側面図である。
【図４】従来の直角座標ロボットの概念図である。
【符号の説明】
１…Ｘ軸ユニット
１１…Ｘ軸ガイド部
１２…Ｘ軸走行部
１３…Ｘ軸駆動機構部
１３ａ，２３ａ…モータ
１４…受け治具
２…Ｙ軸ユニット
２１…Ｙ軸ガイド部
２２…Ｙ軸走行部
２３…Ｙ軸駆動部
３…Ｚ_ｎ軸ユニット
３Ａ…ネジ締めユニット（Ｚ_１軸ユニット）
３１Ａ…Ｚ軸ガイド部
３２Ａ…Ｚ軸走行部
３３Ａ…Ｚ軸駆動部
３Ｂ…スタンプ捺印ユニット（Ｚ_２軸ユニット）
４，４Ａ，４Ｂ…作業用ツール
４１Ａ…モータ
４２Ａ…ドライバー
４１Ｂ…スタンプ回転シリンダ
４２Ｂ…スタンプチャック
５…被加工具
６…ベース
７…棚台[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a Cartesian coordinate robot having degrees of freedom of X-axis, Y-axis, and Z-axis.
[0002]
[Prior art]
In a conventional three-axis rectangular coordinate robot that performs three-dimensional free movement of the X-axis, Y-axis, and Z-axis around the workpiece 5, the structure of the X-axis unit 1 is as shown in FIG. A stacked structure is employed in which the Y-axis unit 2 is mounted on the top, and the Z-axis unit 3 is further mounted on the Y-axis unit 2 (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-62-48038 (page 2, FIG. 1)
[0004]
In a three-axis rectangular coordinate robot having such a stacking structure, an actuator such as a motor for operating the X-axis unit needs to drive the combined mass of the Y-axis unit and the Z-axis unit, thereby increasing the load capacity. In this case, it is necessary to increase the power and rigidity of the actuator, which causes a problem of an increase in cost and an increase in size.
Therefore, in this conventional robot, only one work tool 4 can be mounted due to the limitation of the load capacity. However, in recent years, in order to use robots effectively, various tasks are performed by a single robot, so that it is necessary to exchange tools for various tasks, and tool change and moving time are wasted. The problem is that the working time of the original robot is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to enable a plurality of work tools to be mounted without increasing the power of an actuator for operating an X-axis unit and increasing the rigidity of the X-axis unit. An object of the present invention is to provide a rectangular coordinate robot capable of reducing waste of change and moving time and improving work efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a rectangular coordinate robot described in the claims as means for solving the above-mentioned problem.
The Cartesian coordinate robot according to claim 1, wherein the X-axis unit linearly movable in the X-axis direction is provided separately from and independently of the Y-axis unit linearly movable in the Y-axis direction. the workpiece on the unit with the can be placed, the Y-axis unit, a linearly movable in the Z-axis direction, and so as to mount a plurality of Z _n axis unit equipped with a working tool, respectively Things. Thus, by separating the X-axis unit from the Y-axis unit, can reduce the load on the X-axis unit, correspondingly more Z _n axis unit can be mounted, the tool change and tool travel time waste It is possible to reduce and improve the working efficiency.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a rectangular coordinate robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a rectangular coordinate robot of the present invention, FIG. 2 is a front view example of the rectangular coordinate robot of the present invention, and FIG. 3 is a side view example thereof. In the rectangular coordinate robot of the present invention, as shown in FIG. 1, the X-axis unit 1 is provided independently of the Y-axis unit 2, and the Y-axis unit 2 is provided with Z _1- axis units 3A and Z _2. three _{Z n} axis unit 3 of the shaft unit 3B and _{Z 3-axis} unit 3C is mounted. Each _Zn axis unit 3 is equipped with an individual work tool 4A, 4B, 4C.
[0008]
In FIG. 2, the X-axis unit 1 is fixed to a base 6. The X-axis unit 1 basically includes an X-axis guide section 11, an X-axis traveling section 12, and an X-axis drive mechanism 13. A receiving jig 14 for holding the workpiece 5 is attached to an X-axis traveling section 12 which reciprocates linearly along the X-axis in the left-right direction in FIG. , A nut portion (not shown) is integrally fixed. The X-axis drive mechanism 13 is a conventionally known ball screw mechanism including a motor 13a, a ball screw (not shown) directly connected to the motor 13a, and a nut screwed to the ball screw. Therefore, by rotating the motor 13a forward or backward, the X-axis traveling portion 12 integrated with the nut portion screwed to the ball screw reciprocates in the X-axis direction.
[0009]
2 and 3, the Y-axis unit 2 is fixed on a shelf 7 mounted on a base 6. Like the X-axis unit 1, the Y-axis unit 2 basically includes a Y-axis guide section 21, a Y-axis traveling section 22, and a Y-axis drive mechanism 23. The Y-axis running portion 22 that linearly reciprocates along the Y-axis on the Y-axis guide portion 21 along the Y axis in the front and back directions of the paper in FIG. It has an L-shape, and a rack (not shown) is integrally fixed below the horizontal portion 22b. The Y-axis drive mechanism 23 is a conventionally known rack and pinion mechanism including a motor 23a, a pinion (not shown) fixed to a rotation shaft of the motor 23a, and a rack portion meshing with the pinion. . Therefore, when the motor 23a rotates forward or backward, the Y-axis traveling portion 22 integrated with the rack portion meshing with the pinion reciprocates in the Y-axis direction.
[0010]
As _{Z n} axis unit 3 as shown in FIG. 3, and the screw fastening unit _{(Z 1} axis unit) 3A and the stamp marking unit _{(Z 2} axes unit) 3B are provided, these units 3A, 3B is Y It is fixedly attached to the upright portion 22a of the shaft traveling portion 22. The screw tightening unit 3A includes a Z-axis guide section 31A, a Z-axis traveling section 32A, a Z-axis drive mechanism 33A, a motor 41A as a work tool 4A, and a driver 42A. In FIG. 2 and FIG. 3, a work tool 4A is mounted on a Z-axis traveling portion 32A that reciprocates linearly in the vertical direction along the Z-axis on the Z-axis guide portion 31A. The Z-axis drive mechanism 33A employs a conventionally known ball screw mechanism similar to the above-described X-axis drive mechanism, and is composed of a motor, a ball screw, and a nut part. The nut part is integrated with the Z-axis travel part 32A. Fixed to. The driver 42A of the work tool 4A is directly connected to the rotation shaft of the motor 41A. By driving the Z-axis drive mechanism 33A in this manner, the Z-axis traveling unit 32A reciprocates in the Z-axis direction with the work tool 4A. The driver 42A is rotated forward and backward by the motor 41A.
[0011]
Although not shown, the stamp stamping unit 3B also includes a Z-axis guide unit, a Z-axis traveling unit, and a Z-axis driving mechanism, like the screw fastening unit 3A, and further includes a stamp rotating cylinder 41B as a working tool 4B. And a stamp chuck 42B. The stamp chuck 42B holds the stamp, and the stamp rotating cylinder 41B presses the stamp by fluid pressure. In this way, the stamp stamping unit 3B can be reciprocated in the Z-axis direction, and stamping can be performed by stamping.
[0012]
In the description of the above embodiments, as each of the driving mechanism of the X-axis unit 1, Y-axis unit 2 and Z _n axis unit 3, is described as those used to identify the ball screw mechanism or rack and pinion mechanism However, an appropriate drive mechanism can be adopted, including other known linear drive mechanisms. In addition, the actuator as the motor is not limited to the electric type, but may be a mechanical type using hydraulic pressure or pneumatic pressure. Further, although two working tools have been described, more working tools can be mounted as needed.
[0013]
As described above, in the present invention, since the X-axis unit is provided separate and independent of the other Y-axis unit and Z _n axis unit, it is possible to reduce the load on the X-axis unit, amount corresponding to the mitigation, it is possible to mount by adding Z _n axis unit in the Y-axis unit. Thus, a plurality of operations can be performed simply by moving the operation tool in the Y-axis direction, so that the operation time can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a rectangular coordinate robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the rectangular coordinate robot according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the rectangular coordinate robot according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional rectangular coordinate robot.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-axis unit 11 ... X-axis guide part 12 ... X-axis travel part 13 ... X-axis drive mechanism parts 13a and 23a ... Motor 14 ... Receiving jig 2 ... Y-axis unit 21 ... Y-axis guide part 22 ... Y-axis travel Unit 23 Y-axis drive unit 3 _Zn- axis unit 3A Screw-tightening unit (Z _1- axis unit)
31A: Z-axis guide section 32A: Z-axis traveling section 33A: Z-axis drive section 3B: stamp marking unit (Z _2- axis unit)
4, 4A, 4B Work tool 41A Motor 42A Driver 41B Stamp rotating cylinder 42B Stamp chuck 5 Workpiece 6 Base 7 Shelf

Claims

Ｘ軸方向に直線的に移動可能なＸ軸ユニットと、Ｙ軸方向に直線的に移動可能なＹ軸ユニットと、Ｚ軸方向に直線的に移動可能であって、作業用ツールを装備可能なＺ軸ユニットとを有していて、３次元方向に自由な動きを行う直角座標ロボットにおいて、
前記Ｙ軸ユニットから分離独立した前記Ｘ軸ユニット上に被加工物を載置可能にすると共に、前記Ｙ軸ユニットにそれぞれ作業用ツールを装備した複数のＺ_ｎ軸ユニットを搭載することを特徴とする直角座標ロボット。An X-axis unit that can move linearly in the X-axis direction, a Y-axis unit that can move linearly in the Y-axis direction, and a linear tool that can move linearly in the Z-axis direction, and can be equipped with a work tool. In a rectangular coordinate robot having a Z-axis unit and performing free movement in a three-dimensional direction,
And wherein on said X-axis unit separate and independent from the Y-axis unit as well as to be placed a workpiece, mounted a plurality of Z _n axis unit equipped with a working tool to each of the Y-axis unit Cartesian coordinate robot.