JPH08112787A - ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の小型化や運動の高速化を図ることがで
きる低コストのロボットを提供する。 【構成】 Ｘ軸モータ１３の出力軸は、第１ガイド支持
部１２内においてＸ軸方向に沿って設けられたラックと
噛合しており、Ｘ軸モータ１３の駆動力によってピニオ
ンギヤが回転されることで第１移動部１４をＸ軸方向に
移動させる。第１移動部１４に固定されている第２移動
部２２では、Ｙ軸モータ２１がタイミングプーリやタイ
ミングベルト等を介して第２ガイド支持部２０内のピニ
オンギヤを回転させる。このピニオンギヤは、第２ガイ
ド支持部２０においてＹ軸方向に沿って設けられたラッ
クと噛合している。従って、第２移動部２２は、Ｙ軸モ
ータ２１の駆動力によってピニオンギヤが回転すること
で、第２ガイド支持部２０に対してＹ軸方向に移動され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットに係り、例え
ば、部品の組立等を行う直交座標型の産業用ロボットに
関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用のロボットは、目的とする作業や
軸形態によって、一般に直交座標型、円筒座標型、多関
節型等に分類される。直交座標型のロボットは、互いに
直交する２方向に直線運動する駆動部分を有し、この２
方向の直線運動の組み合わせによって各種作業を行うよ
うになっている。従来、この直線運動をするための駆動
機構としては、ラックとピニオンを使用したものがあ
る。すなわち、直線運動をさせる駆動部分にラックを設
け、固定側には、このラックと噛合するピニオン及びそ
の駆動モータを設けたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のロボッ
トでは、移動側にラックが設けられていたため、駆動部
分をその直線運動のストロークに合わせて長くしなけれ
ばならず、装置の大型化を招いていた。また、装置の大
型化により駆動部分の重量が増すため、運動速度の高速
化に限界があった。更に、装置の大型化は、製造コスト
も上昇させてしまっていた。

【０００４】そこで、本発明の目的は、装置の小型化や
運動の高速化が可能な、低コストのロボットを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、第１のガイドレールと第１のラックを備えた第１ガ
イド支持部と、この第１ガイド支持部の第１のラックと
噛合する第１のピニオンギヤを駆動する第１モータが設
けられ前記ガイドレールによってガイドされた第１移動
部と、前記ガイドレールに対して垂直方向に配置された
第２のガイドレールと第２のラックが設けられると共に
前記第１移動部上に固定された第２ガイド支持部と、こ
の第２ガイド支持部の第２のラックと噛合する第２のピ
ニオンギヤを駆動する第２モータが設けられると共に第
２のガイドレールによってガイドされ作業用の駆動ユニ
ットが取り付けられる第２移動部とをロボットに具備さ
せて前記目的を達成する。請求項２記載の発明では、請
求項１記載のロボットにおいて、前記第１ガイド支持部
に対して、第１のラック及び第１のガイドレールとを共
有する第１移動部が複数設けられ、各第１移動部上に
は、前記第２移動部を有する第２ガイド支持部がそれぞ
れ固定されていることで前記目的を達成する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明のロボットにおける一実施例を
図１ないし図８を参照して詳細に説明する。図１は、本
実施例によるロボット１０の概観を表したものである。
なお、図においては、互いに直交するＸ軸とＹ軸とを水
平方向に取り、Ｚ軸を鉛直方向に取っている。本実施例
のロボット１０は、２つの略直方体をＴの字に組んだ概
観形状を有し、Ｘ軸方向への直線運動を行うための第１
軸部Ａと、この第１軸部Ａに対してＹ軸方向への直線運
動を行うための第２軸部Ｂとで主に構成されている。

【０００７】第１軸部Ａは、長手方向をＸ軸方向とした
略直方体形状の第１ガイド支持部１２と、Ｘ軸モータ１
３の駆動により、この第１ガイド支持部１２に対してＸ
軸方向に移動する第１移動部１４とを備えている。この
第１ガイド支持部１２の上部には、中間部分に長方形状
の隙間ａを有するカバー１６が配置され、その側面部に
は、このカバー１６の下部に窓ｂが形成されている。カ
バー１６は、第１移動部１４の下部に位置するベース部
１８をＸ軸方向に貫通しており、ベース部１８の一部
は、第１ガイド支持部１２内に収容されている。

【０００８】一方、第２軸部Ｂは、長手方向をＹ軸方向
とした略直方体形状の第２ガイド支持部２０と、各種作
業を行うための駆動ユニットとしてハンド部１１が取付
けられると共に、Ｙ軸モータ２１の駆動により、第２ガ
イド支持部２０に対しＹ軸方向に移動する第２移動部２
２とを備えている。第２ガイド支持部２０は、その端部
２０ａが第１移動部１４におけるベース部１８上に固定
されている。第２ガイド支持部２０の上部には、カバー
２４が配置され、その側面部には、カバー２４の下側に
窓ｃが形成されている。第１ガイド支持部１２の端部と
第２ガイド支持部２０の端部２０ａとの間、及び第２ガ
イド支持部２０の端部２０ａと第２移動部２２との間に
は、モータ１３、２１等を駆動制御するための配線ケー
ブル２６ａ、２６ｂがそれぞれ接続されている。なお、
第２移動部２２に取り付けられたハンド部１１には、図
示しない２つのモータが設けられ、作業ピン２７をＺ軸
方向に往復動させたり、矢印Ｆで示すように回動させた
りするようになっている。

【０００９】次に、第１軸部Ａと第２軸部Ｂの詳細構成
をそれぞれ説明する。図２は、第１軸部Ａにおける第１
ガイド支持部１２の内部構造を表したものであり、図３
は、上方から見た場合の第１移動部１４の一部を表した
ものである。図２及び図３に示すように、第１ガイド支
持部１２内には、Ｘ軸方向に延在する２本のガイドレー
ル２８ａ、２８ｂと長さＬのラック３０が設けられてい
る。第１移動部１４は、４つのリニアガイド部３２ａ、
３２ｂ、及び３２ｃ、３２ｄを有し、この部分でガイド
レール２８ａ、２８ｂによる案内を受けることで、Ｘ軸
方向に移動可能となっている。Ｘ軸モータ１３は、減速
機３６を介してベース部１８上に固定され、その駆動力
は、減速機３６内の各種ギヤを介して最下端に位置する
ピニオンギヤ３８に伝達されるようになっている。な
お、ベース部１８上に固定される第２ガイド支持部２０
の端部２０ａは、図２において点線で示す。

【００１０】図４は、図２におけるＰ−Ｐ線方向断面を
表したものである。この図に示すように、ガイドレール
２８ａ、２８ｂやラック３０は、図示しないボルトによ
ってベースブロック４０に固定されている。また、減速
機３６は、フランジ部４６によってベース部１８に固定
されている。減速機３６の出力軸３６ａは、カバー１６
の隙間ａを通って第１ガイド支持部１２内部に突出して
おり、この突出した部分にピニオンギヤ３８が取り付け
られている。ピニオンギヤ３８の軸部３８ａは、ギヤ部
３８ｂの近傍部分で軸受４２によって回転自在に支持さ
れており、軸受４２は、その外周に位置する軸受支持用
スリーブ４４に固定されている。ピニオンギヤ３８のギ
ヤ部３８ｂは、ラック３０と噛合しており、このギヤ部
３８ｂの回転力によって第１移動部１４全体が、長さＬ
をストロークとして、図４において紙面に垂直方向（Ｘ
軸方向）に移動されるようになっている。

【００１１】図５は、図４におけるＱ−Ｑ線方向断面の
一部を表したものである。この図から分かるように、軸
受支持用スリーブ４４は、第１ガイド支持部１２の外部
に位置するフランジ部４６と、テーパ４４ａを介して固
定関係にある。本実施例では、このように、第１ガイド
支持部１２内に軸受支持用スリーブ４４を設け、軸受４
２がギヤ部３８ｂ近傍に配置されているので、ピニオン
ギヤ３８に対する軸受剛性が高い。従って、回転時のピ
ニオンギヤ３８の振れを抑えることができる。

【００１２】続いて第２軸部Ｂの構成について説明す
る。図６は、第２軸部Ｂにおける第２ガイド支持部２０
の内部構造を表したものであり、図７は、第２移動部２
２の詳細構造を表したものである。図６に示すように、
第２ガイド支持部２０内におけるベースブロック５０の
底部には、Ｙ軸方向に沿ってガイドレール５２が設けら
れており、側壁部には、長さＭのラック５４がガイドレ
ール５２と平行に設けられている。図７に示すように、
第２移動部２２の下端部分には、ガイドレール５２と摺
動自在に嵌合するリニアガイド部５６ａ、５６ｂが設け
られており、この部分で第２移動部２２がＹ軸方向への
移動を案内されるようになっている。

【００１３】本実施例では、Ｙ軸モータ２１の出力軸
が、小径のタイミングプーリ５８に接続されており、こ
のタイミングプーリ５８と、第２ガイド支持部２０内に
配設された大径のタイミングプーリ６０との間には、タ
イミングベルト６２が巻きかけられている。従って、Ｙ
軸モータ２１の駆動力は、タイミングプーリ５８からタ
イミングベルト６２を介してタイミングプーリ６０に伝
達されるようになっている。タイミングプーリ６０の中
心には、下端部分にギヤ部６４ａを有するピニオンギヤ
６４が取り付けられている。ピニオンギヤ６４の軸部６
４ｂは、２つの軸受６６ａ、６６ｂによって回転自在に
支持されており、ギヤ部６４ａは、第２ガイド支持部２
０側に設けられたラック５４と噛合している。従って、
本実施例では、ピニオンギヤ６４の回転によって、第２
移動部２２全体が第２ガイド支持部２０に対してＸ軸方
向に移動されるようになっている。一方、ピニオンギヤ
６４を軸支している軸受６６ａ、６６ｂは、第２移動部
２２の支持体６８に固定されたバックラッシ調整用スリ
ーブ７０に固定されている。

【００１４】図８は、バックラッシ調整用スリーブ７０
を上方から見た場合の断面形状を表したものである。こ
の図に示すように、バックラッシ調整用スリーブ７０の
内孔７０ａの中心Ｏは、外周面７０ｂを基準とした場合
の中心Ｏ′から偏心している。従って、この内孔７０ａ
内に、図７に示すように軸受６６ａ、６６ｂが挿入され
た場合には、内孔７０ａを回転させることによって軸受
６６ａ、６６ｂが水平方向にその中心位置を変化させる
こととなる。本実施例では、このバックラッシ調整用ス
リーブ７０の回転による軸受６６ａ、６６ｂの水平方向
への位置変化で、ピニオンギヤ６４を微動させ、ギヤ部
６４ａとラック５４とのバックラッシを調整できるよう
になっている。なお、図７において、支持体６８の左端
部には、ハンド部１１（図１参照）を取付けるための取
り付け用プレート６８ａが形成されている。また、ハン
ド部１１の作業ピン２７には、図１では示されていなか
ったが、部品をつかむためのグリッパや各種治具が取り
付けられるようになっている。

【００１５】以上の第１軸部Ａと第２軸部Ｂにおける各
モータ１３、２１等の駆動は、図示しないコンピュータ
によって制御されるようになっており、また、第１移動
部１４と第２移動部２２等の位置は、図示しないセンサ
によって検出されるようになっている。そして、この図
示しないセンサの検出値に応じて各モータ１３、２１の
駆動が制御されることで、各移動部１４、２２のＸ軸、
Ｙ軸方向の位置制御が行われるようになっている。な
お、本実施例では、Ｘ軸モータ１３やＹ軸モータ２１と
して軽量、高出力のものを使用している。

【００１６】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。まず、第１軸部Ａでは、Ｘ軸モータ
１３が駆動されることで、この駆動力が減速機３６を介
してピニオンギヤ３８に伝達される（図４参照）。そし
て、ピニオンギヤ３８の回転力により、第１移動部１４
が第２ガイド支持部２０と共に、固定側である第１ガイ
ド支持部１２に対して長さＬのストロークでＸ軸方向に
移動する。

【００１７】一方、第２軸部Ｂでは、Ｙ軸モータ２１の
駆動力が、図７に示したタイミングプーリ５８やタイミ
ングベルト６２を介してタイミングプーリ６０に伝達さ
れることで、ピニオンギヤ６４を回転させる。そして、
この回転力によって第２移動部２２が第２ガイド支持部
２０に対し長さＭのストロークでＹ軸方向に移動し、結
果としてハンド部１１がＸＹ平面内の任意の位置に移動
される。本実施例では、この第２移動部２２の平面移動
と、第２移動部２２に取り付けられたハンド部１１にお
ける作業ピン２７の上下動及び回転動によって、部品組
立等の各種作業が行われる。例えば、時計の文字盤や歯
車、針等の組立を行う。

【００１８】以上説明したように、本実施例では、ラッ
ク３０、５４が固定側に設けられ、移動部分である第１
移動部１４や第２移動部２２側にモータ１３、２１が設
けられているので、ラックが移動側に設けられていた従
来のロボットよりも、第１移動部１４や第２移動部２２
の移動方向のサイズを小さくすることができる。また、
従来では、移動部分を距離Ｌだけ移動させようとする
と、移動部分の長さが少なくとも距離Ｌ以上となるの
で、運転時においては、その２倍の長さ２Ｌ以上の範囲
を確保する必要があったが、本実施例のロボット１０で
は、第１移動部１４や第２移動部２２の移動方向のサイ
ズが小さいので、ほぼその移動距離と同等の範囲を確保
できればよく、スペース効率が良い。

【００１９】更に、第１移動部１４や第２移動部２２は
小型化によって、従来の移動部分よりも軽量化されるの
で、運動の応答性もよくなり、高速移動が可能となる。
従って、素早い作業を行うことができる。また、従来の
ロボットでは、ストロークを長くしようとすると、移動
部分の重量増によって運動性能が悪くなっていたが、本
実施例のロボットでは、ストロークを長くしても、移動
部分である第１移動部１４や第２移動部２２の重量は変
わらないため、運動の応答性や速度を低下させずにスト
ロークを長くすることができる。また、小型化によって
部品点数も減り、総重量も小さくなるので、製造コスト
も従来より下げることができる。

【００２０】なお、以上の実施例では、第１ガイド支持
部１２に対して、１つの第１移動部１４が設けられてい
たが、第１移動部１４と同様の移動部を複数第１ガイド
支持部１２に設けてもよい。すなわち、第１ガイド支持
部１２におけるラック３０やガイドレール２８ａ、２８
ｂ等の駆動機構を共有することで、第１移動部１４と同
様にＸ軸方向に移動可能な移動体を複数設けてもよい。
例えば、第１移動部１４と同様の移動部をもう一つ第１
ガイド支持部１２に設けて双腕とし、これらの運動を協
調制御することで、２つの作業を同時に行うことがで
き、作業効率を著しく向上させることができる。また、
第１ガイド支持部１２を共有せずに、各移動部分を別個
に設けた場合に比べ製造コストを少なくすることができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明のロボットによれば、装置を小型
化することができ、運動の高速化や低コスト化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるロボットの外観を示し
た斜視図である。

【図２】同ロボットの第１軸部を示した正面断面図であ
る。

【図３】同ロボットの第１移動部を示した一部破断平面
図である。

【図４】図２におけるＰ−Ｐ線方向の断面を示す側面図
である。

【図５】図４におけるＱ−Ｑ線方向の断面を示す正面図
である。

【図６】同ロボットの第２軸部を示した側面図である。

【図７】同第２軸部における第２移動部の断面を示した
正面図である。

【図８】同第２移動部におけるバックラッシ調整用スリ
ーブの断面形状を示した図である。

【符号の説明】

１０ ロボット １１ ハンド部 １２ 第１ガイド支持部 １４ 第１移動部 １６、２４ カバー １８ ベース部 ２０ 第２ガイド支持部 ２２ 第２移動部 ２６ａ、２６ｂ 配線ケーブル ２７ 作業ピン ２８ａ、２８ｂ、５２ ガイドレール ３０、５４ ラック ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、５６ａ、５６ｂ リ
ニアガイド部 ３６ 減速機 ３８、６４ ピニオンギヤ ３８ａ、６４ｂ 軸部 ３８ｂ、６４ａ ギヤ部 ４０ ５０ ベースブロック ４２ ６６ａ、６６ｂ 軸受 ４４ 軸受支持用スリーブ ４６ フランジ部 ５８、６０ タイミングプーリ ６２ タイミングベルト ６８ 支持体 ６８ａ 取り付け用プレート ７０ バックラッシ調整用スリーブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のガイドレールと第１のラックを備
   えた第１ガイド支持部と、 この第１ガイド支持部の第１のラックと噛合する第１の
   ピニオンギヤを駆動する第１モータが設けられ、前記ガ
   イドレールによってガイドされた第１移動部と、 前記ガイドレールに対して垂直方向に配置された第２の
   ガイドレールと第２のラックが設けられると共に、前記
   第１移動部上に固定された第２ガイド支持部と、 この第２ガイド支持部の第２のラックと噛合する第２の
   ピニオンギヤを駆動する第２モータが設けられると共に
   第２のガイドレールによってガイドされ、作業用の駆動
   ユニットが取り付けられる第２移動部とを具備すること
   を特徴とするロボット。
2. 【請求項２】 前記第１ガイド支持部に対して、第１の
   ラック及び第１のガイドレールとを共有する第１移動部
   が複数設けられ、 各第１移動部上には、前記第２移動部を有する第２ガイ
   ド支持部がそれぞれ固定されていることを特徴とする請
   求項１記載のロボット。