JPH05131383A - Microrobot - Google Patents
MicrorobotInfo
- Publication number
- JPH05131383A JPH05131383A JP2150192A JP2150192A JPH05131383A JP H05131383 A JPH05131383 A JP H05131383A JP 2150192 A JP2150192 A JP 2150192A JP 2150192 A JP2150192 A JP 2150192A JP H05131383 A JPH05131383 A JP H05131383A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw
- elastic body
- pulse motor
- tip
- motor
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、微小電子部品のハンド
リングや組立に使用するロボットに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot used for handling and assembling microelectronic components.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、微小電子部品を対象とした移載機
構においては、通常の小型ロボットやサーボモータとボ
ールネジを利用した移動機構などが主として用いられて
きた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a transfer mechanism for microelectronic components, a general small robot or a transfer mechanism using a servomotor and a ball screw has been mainly used.
【０００３】しかしながらこれらの機構は微小部品の大
きさに対して過大であり、それゆえ位置決め精度にも限
界があるし、装置全体が大型化するという欠点がある。
また、これらの機構の小型化はそれらの構成要素自体が
大きいため構造上困難である。However, these mechanisms are disadvantageous in that they are excessively large with respect to the size of the minute parts, and therefore the positioning accuracy is limited, and the entire apparatus becomes large.
Further, miniaturization of these mechanisms is structurally difficult because their constituent elements are large.
【０００４】最近では、特公平２−１３０５１４号公報
にあるような積層型圧電素子を利用して、数十ミクロン
の微小変位が可能なマイクロマニピュレータが提案され
ている。しかしながら、これは微生物や細胞などを顕微
鏡下で観察する際に、微細針などを微小変位させるため
のものであり、動作ストロークが数十ミクロンしかない
ので微小部品の組立には適用できない。また各方向の動
作機構がアクチュエータも含めて直列に連結されている
ため、先端に位置する動作機構が基部に位置する動作機
構の負荷となるという欠点がある。Recently, there has been proposed a micromanipulator capable of making a small displacement of several tens of microns using a laminated piezoelectric element as disclosed in Japanese Patent Publication No. 130514/1990. However, this is for minutely displacing a fine needle or the like when observing microorganisms, cells, etc. under a microscope, and since the operation stroke is only several tens of microns, it cannot be applied to assembly of minute parts. Further, since the operating mechanism in each direction is connected in series including the actuator, there is a drawback that the operating mechanism located at the tip end becomes a load of the operating mechanism located at the base portion.
【０００５】[0005]
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、前記した従
来例の問題を解決し、微小部品の組立に必要な数ミリ程
度のストロークをもつ小型のロボットを提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional example and to provide a small robot having a stroke of about several millimeters required for assembling a minute component.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマイクロロボットはベースにモータを設
け、モータの出力軸に旋回ベースを介して複数の伸縮す
るアクチュエータを設け、旋回ベースに固着した複数の
軸方向に弾性変形するように形成した一連の弾性体の先
端が、伸縮するアクチュエータによって、各軸方向に変
位し、弾性体先端に操作子を設けたものである。弾性体
は複数のＵ型形状をした板バネを水平、垂直等、動作方
向と垂直になるように連結した一連の板バネを使用して
もよい。また、アクチュエータの出力軸先端と弾性体の
前記アクチュエータによる押圧部との間に第２の弾性体
を設けてもよい。さらに、弾性体を操作子よりも先端側
に延長し、前記アクチュエータによる押圧方向と同一方
向に弾性変形するように形成してもよい。アクチュエー
タはネジ付きパルスモータ、あるいは積層型圧電素子を
使用できる。また、ネジ付きパルスモータと積層型圧電
素子の両方を用い、ネジ付きパルスモータの出力軸先端
と弾性体の前記ネジ付きパルスモータによる押圧部との
間に積層型圧電素子を装着してもよい。In order to achieve the above object, a microrobot according to the present invention is provided with a motor on a base, and an output shaft of the motor is provided with a plurality of actuators extending and retracting via the turning base. The tip of a series of elastic bodies that are formed so as to be elastically deformed in a plurality of axial directions is displaced in each axial direction by an expanding and contracting actuator, and an operating element is provided at the tip of the elastic body. As the elastic body, a series of leaf springs in which a plurality of U-shaped leaf springs are connected so as to be vertical, such as horizontal or vertical, may be used. Further, a second elastic body may be provided between the tip of the output shaft of the actuator and the portion of the elastic body pressed by the actuator. Further, the elastic body may be extended toward the tip side of the operator so as to be elastically deformed in the same direction as the pressing direction of the actuator. A pulse motor with a screw or a laminated piezoelectric element can be used as the actuator. Further, both the pulse motor with screw and the laminated piezoelectric element may be used, and the laminated piezoelectric element may be mounted between the tip of the output shaft of the pulse motor with screw and the pressing portion of the elastic body by the pulse motor with screw. ..
【０００７】[0007]
【作用】複数の軸方向に弾性変形するように形成した一
連の弾性体は、対応するアクチュエータが押圧すること
により微小変形し、これにより弾性体先端の操作子は移
動する。各方向に対応する弾性体を変形することによ
り、所望の位置に移動することができる。アクチュエー
タがネジ付きパルスモータの場合には比較的長いストロ
ークが得られる。積層型圧電素子を使用した場合にはス
トロークは短いが、高精度の位置決めが可能となる。ま
た、両方を用いた場合にはネジ付きパルスモータで粗動
を行い、積層型圧電素子で微動を行うことにより、長い
ストロークでかつ高精度の位置決めが可能となる。ま
た、弾性体のアクチュエータによる押圧部位とアクチュ
エータの出力端との間に第２の弾性体を設けた場合に
は、アクチュエータによる変位が各弾性体の弾性比に比
例して分割される。従って、位置決め分解能の大きいア
クチュエータを使用しても、高精度の位置決めが可能と
なる。A series of elastic bodies formed so as to be elastically deformed in a plurality of axial directions are slightly deformed by being pressed by the corresponding actuators, whereby the operator at the tip of the elastic body moves. It is possible to move to a desired position by deforming the elastic body corresponding to each direction. Relatively long strokes are obtained when the actuator is a threaded pulse motor. When the laminated piezoelectric element is used, the stroke is short, but highly accurate positioning is possible. Further, when both are used, coarse movement is performed by the pulse motor with a screw and fine movement is performed by the laminated piezoelectric element, so that positioning can be performed with a long stroke and high accuracy. When the second elastic body is provided between the portion of the elastic body pressed by the actuator and the output end of the actuator, the displacement by the actuator is divided in proportion to the elastic ratio of each elastic body. Therefore, even if an actuator having a large positioning resolution is used, highly accurate positioning is possible.
【０００８】[0008]
【実施例】本発明の詳細について図１と図２に基づいて
説明する。図１は第１の実施例の側面図、図２は第２の
実施例の側面図を示す。この実施例では弾性体として板
バネを採用し、アクチュエータにネジ付きパルスモータ
を採用したものを例示する。また、上記ロボットの板バ
ネを変形するアクチュエータとして積層型圧電素子を使
用してもよい。また、両アクチュエータを直列に配置し
てもよい。図１において、パルスモータ１はベース２に
その出力軸１０を上向きに取り付ける。旋回ベース３は
ベース２上部に突出したパルスモータ１の出力軸１０に
固定する。板バネ４はＵ型を水平、垂直方向に２組連結
した形状に形成し、その一端１１を旋回ベース３の側面
１２に固定する。板バネ４の他端にはグリッパー５を設
ける。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a side view of the first embodiment, and FIG. 2 shows a side view of the second embodiment. In this embodiment, a leaf spring is adopted as the elastic body and a pulse motor with a screw is adopted as the actuator. A laminated piezoelectric element may be used as an actuator that deforms the leaf spring of the robot. Alternatively, both actuators may be arranged in series. In FIG. 1, the output shaft 10 of the pulse motor 1 is mounted on a base 2 so as to face upward. The swivel base 3 is fixed to the output shaft 10 of the pulse motor 1 protruding above the base 2. The leaf spring 4 is formed in a shape in which two sets of U-shapes are connected horizontally and vertically, and one end 11 of the leaf spring 4 is fixed to the side surface 12 of the swivel base 3. A gripper 5 is provided at the other end of the leaf spring 4.
【０００９】ネジ付きパルスモータ６、７は回転軸１３
の前部１４にネジ１５を形成したロータ１６とナット１
７を有するステータ１８からなり、ロータ１６が回転す
ると、回転軸１３が伸縮する。また、回転軸１３の先端
１９には鋼球２０が埋め込まれており、回転軸１３の伸
縮に伴い先端接触部に生じるスベリによる摩擦抵抗は軽
減される。該ネジ付きパルスモータ６は回転軸２１の先
端が板バネ４の水平部２２に接触するように旋回ベース
３に取り付ける。もう一つのネジ付きパルスモータ７も
同様に板バネ４の垂直部２３に回転軸１３の先端が接触
するように、旋回ベース３に設ける。The pulse motors 6 and 7 with screws are the rotary shafts 13.
16 with nuts 15 formed on the front portion 14 of the rotor and nuts 1
When the rotor 16 rotates, the rotating shaft 13 expands and contracts. Further, a steel ball 20 is embedded in the tip 19 of the rotary shaft 13, so that the frictional resistance due to the sliding generated at the tip contact portion as the rotary shaft 13 expands and contracts is reduced. The threaded pulse motor 6 is attached to the swivel base 3 so that the tip of the rotary shaft 21 contacts the horizontal portion 22 of the leaf spring 4. Another screw motor 7 with a screw is also provided on the swivel base 3 so that the vertical portion 23 of the leaf spring 4 contacts the tip of the rotary shaft 13.
【００１０】パルスモータ１が回転すると、旋回ベース
３、ネジ付きパルスモータ６、７、板バネ４および、グ
リッパー５が回転し、グリッパー５を目的位置に移動す
ることができる。このときの位置決め精度は回転半径が
小さいため、これに比例して向上する。またグリッパー
５は板バネ４により支持されているため、回転方向に対
する剛性は大きく、振動は抑制できる。When the pulse motor 1 rotates, the swivel base 3, the pulse motors 6 and 7 with screws, the plate spring 4, and the gripper 5 rotate, and the gripper 5 can be moved to a target position. Since the radius of rotation is small, the positioning accuracy at this time is improved in proportion to this. Further, since the gripper 5 is supported by the leaf spring 4, the gripper 5 has a large rigidity in the rotating direction and vibration can be suppressed.
【００１１】ネジ付きパルスモータ６が駆動すると、そ
の回転軸２１の先端は板バネ４の水平部２２を押圧し、
水平部２２のＵ型の板バネ部２４が変形し、グリッパー
５は上方向に移動する。移動量が微小（数ミリ）であれ
ば疑似直線動作ができる。逆にネジ付きパルスモータ６
の回転軸２１を縮ませると、板バネ４が復元し、下方に
移動する。When the threaded pulse motor 6 is driven, the tip of the rotary shaft 21 presses the horizontal portion 22 of the leaf spring 4,
The U-shaped leaf spring portion 24 of the horizontal portion 22 is deformed, and the gripper 5 moves upward. If the amount of movement is minute (several millimeters), pseudo linear motion can be performed. On the contrary, pulse motor with screw 6
When the rotary shaft 21 is contracted, the leaf spring 4 is restored and moves downward.
【００１２】ネジ付きパルスモータ７の回転軸１３が伸
びると、回転軸１３の先端が下部のＵ型の板バネ４の垂
直部２３を押圧する。これにより下部のＵ型の板バネ４
は変形する。下部のＵ型の板バネ４において、Ｕ型のＲ
部２５付近が最も変形が大きく、グリッパー５はこの付
近を中心に回転しようとする。ところが、ネジ付きパル
スモータ６の回転軸２１の先端が板バネ４の水平部２２
と接しているため、前記回転動作の垂直方向成分が規制
され水平成分のみの動作となる。よってグリッパー５は
水平方向の疑似直線動作を行う。When the rotary shaft 13 of the pulse motor 7 with a screw extends, the tip of the rotary shaft 13 presses the vertical portion 23 of the lower U-shaped leaf spring 4. As a result, the lower U-shaped leaf spring 4
Transforms. In the lower U-shaped leaf spring 4, a U-shaped R
The deformation is greatest near the portion 25, and the gripper 5 tries to rotate around this portion. However, the tip of the rotary shaft 21 of the pulse motor 6 with screw is located at the horizontal portion 22 of the leaf spring 4.
Since it is in contact with, the vertical component of the rotation operation is restricted and only the horizontal component is operated. Therefore, the gripper 5 performs a horizontal pseudo linear motion.
【００１３】このように３軸が独立して移動できること
により、３軸のロボットとして微小部品のハンドリング
や組立に使用することができる。Since the three axes can be independently moved in this manner, it can be used as a three-axis robot for handling and assembling minute parts.
【００１４】図２はの板バネ４Ａをブロック材からワイ
ヤカットにより旋回ベース３Ａと一体で切り出すことに
より形成したものであり、動作機能は前記したものと同
様である。図３は板バネ４のネジ付きパルスモータ６、
７による押圧部にＵ型の第２の板バネ３１、３２を設け
たものである。図４は板バネ４をグリッパー５より先端
側に延長し、水平のＵ型３３、および垂直のＵ型３４を
弾性部として形成し、ネジ付きパルスモータ６、７はこ
れらの部位を押圧する。FIG. 2 shows the leaf spring 4A formed by cutting the block material integrally with the swivel base 3A by wire cutting, and the operation function is the same as that described above. FIG. 3 shows a pulse motor 6 with a screw of the leaf spring 4,
The U-shaped second leaf springs 31 and 32 are provided in the pressing portion by 7. In FIG. 4, the leaf spring 4 is extended from the gripper 5 to the tip side, and a horizontal U-shape 33 and a vertical U-shape 34 are formed as elastic portions, and the pulse motors 6 and 7 with screws press these portions.
【発明の効果】以上のように、本発明は板バネの変形を
微小動作のガイド機構として利用することにより、部品
点数が少なく、コンパクトで精密なロボットが安価に構
成でき、装置全体が小型化できる。As described above, according to the present invention, the deformation of the leaf spring is used as a guide mechanism for minute movement, so that the number of parts is small, a compact and precise robot can be constructed at a low cost, and the entire apparatus is miniaturized. it can.
【図１】本発明の第１実施例の側面図FIG. 1 is a side view of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例の側面図FIG. 2 is a side view of the second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施例の側面図FIG. 3 is a side view of a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施例の側面図FIG. 4 is a side view of the fourth embodiment of the present invention.
１ パルスモータ ２ ベース ３ 旋回ベース ４ 板バネ ５ グリッパー ６ ネジ付きパルスモータ ７ ネジ付きパルスモータ １０ 出力軸 ４Ａ 板バネ ３１ 第２の弾性体 ３２ 第２の弾性体 1 pulse motor 2 base 3 swing base 4 leaf spring 5 gripper 6 pulse motor with screw 7 pulse motor with screw 10 output shaft 4A leaf spring 31 second elastic body 32 second elastic body
Claims (7)
に旋回ベースを介して複数の伸縮するアクチュエータを
設け、旋回ベースに固着した複数の軸方向に弾性変形す
るように形成した一連の弾性体の先端が、伸縮するアク
チュエータによって、各軸方向に変位し、弾性体先端に
操作子を設けたことを特徴とするマイクロロボット。1. A series of elastic bodies formed by providing a motor on a base, providing a plurality of actuators extending and contracting on an output shaft of the motor through a swing base, and elastically deforming in a plurality of axial directions fixed to the swing base. The micro robot is characterized in that the tip of is displaced in each axial direction by an actuator that expands and contracts, and an operating element is provided at the tip of the elastic body.
水平、垂直等、動作方向と垂直になるように連結した一
連の板バネを使用したことを特徴とする請求項１記載の
マイクロロボット。2. The elastic body comprises a series of leaf springs in which a plurality of U-shaped leaf springs are connected horizontally, vertically, etc. so as to be perpendicular to the operation direction. Micro robot.
を使用したことを特徴とする請求項１記載のマイクロロ
ボット。3. The microrobot according to claim 1, wherein the actuator uses a pulse motor with a screw.
したことを特徴とする請求項１記載のマイクロロボッ
ト。4. The microrobot according to claim 1, wherein the actuator uses a laminated piezoelectric element.
と積層型圧電素子の両方を用い、ネジ付きパルスモータ
の出力軸先端と弾性体の前記ネジ付きパルスモータによ
る押圧部との間に積層型圧電素子を装着したことを特徴
とする請求項１記載のマイクロロボット。5. The actuator uses both a pulsed motor with a screw and a laminated piezoelectric element, and a laminated piezoelectric element is provided between an output shaft tip of the pulsed motor with a screw and a pressing portion of the elastic body by the pulsed motor with a screw. The microrobot according to claim 1, which is mounted.
を使用し、該ネジ付きパルスモータの出力軸先端と弾性
体の前記ネジ付きパルスモータによる押圧部との間に第
２の弾性体を設けたことを特徴とする請求項１記載のマ
イクロロボット。6. The actuator uses a pulse motor with a screw, and a second elastic body is provided between the tip of the output shaft of the pulse motor with the screw and the pressing portion of the elastic body by the pulse motor with a screw. The microrobot according to claim 1, which is characterized in that.
を使用し、弾性体を操作子よりも先端側に延長し、前記
ネジ付きパルスモータによる押圧方向と同一方向に弾性
変形するように形成したことを特徴とする請求項１記載
のマイクロロボット。7. The actuator uses a pulse motor with a screw, and an elastic body is formed so as to extend toward the tip side of the operator and elastically deform in the same direction as the pressing direction by the pulse motor with a screw. The microrobot according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150192A JPH05131383A (en) | 1991-09-17 | 1992-02-07 | Microrobot |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-236443 | 1991-09-17 | ||
| JP23644391 | 1991-09-17 | ||
| JP2150192A JPH05131383A (en) | 1991-09-17 | 1992-02-07 | Microrobot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05131383A true JPH05131383A (en) | 1993-05-28 |
Family
ID=26358573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2150192A Pending JPH05131383A (en) | 1991-09-17 | 1992-02-07 | Microrobot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05131383A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012636A1 (en) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | Microrobot Co., Ltd. | Apparatus and method for composing microrobot controle program |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP2150192A patent/JPH05131383A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012636A1 (en) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | Microrobot Co., Ltd. | Apparatus and method for composing microrobot controle program |
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