JPH08277898A

JPH08277898A - ロボット装置

Info

Publication number: JPH08277898A
Application number: JP7080305A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanagisawa; 健柳沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22
Also published as: WO1996031324A1; US5698959A; AU5124296A

Abstract

(57)【要約】【目的】多関節ロボットに設けられた作業装置を、広
い範囲において繰り返し位置決め精度良く、且つ高速度
で移動させることができること。【構成】平行に配設された１対のＸ軸ガイドと、Ｘ軸
ガイドに直角な方向へ平行に配設された１対のＹ軸ガイ
ドと、前記Ｘ軸ガイドと平行に配され、Ｙ軸ガイドに沿
って移動可能なＸ軸移動シャフト１６ａ、１６ｂと、前
記Ｙ軸ガイドと平行に配され、Ｘ軸ガイドに沿って移動
可能なＹ軸移動シャフト１８ａ、１８ｂと、Ｘ軸移動シ
ャフト１６ａ、１６ｂとＹ軸移動シャフト１８ａ、１８
ｂ上をＸ軸の方向およびＹ軸の方向へ移動可能な移動体
２０と、Ｘ軸移動シャフト１６ａ、１６ｂを移動させる
駆動機構と、Ｙ軸移動シャフト１８ａ、１８ｂを移動さ
せる駆動機構と、移動体２０に固定され、回動アーム機
能および旋回機能を備えた多関節ロボット２４とを具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボット装置としては、例えば、自動車
の生産ラインに利用されているような多関節ロボットが
ある。多関節ロボットは、旋回機能を備え、複数の回動
アームが直列に連結されており、各回動アームの運動を
個別に制御可能に設けられている。一般に最先端側の回
動アームにワークの搬送および加工等の作業を行うため
の作業装置が装着されている。各回動アームの支持は、
回動アームの根元側を保持することでなされるため、片
持ち状態にある。この構成によれば、運動の自由度が高
く、作業装置を自在に３次元移動させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、回動アームが
片持ちによって支持されるため、先端の振れを防止する
には、各回動アームが高い剛性を備える必要がある。ま
た、各関節に荷重が集中するため、各関節では先端側の
回動アームを保持するための強い保持力を発生する機構
を備える必要がある。このため、装置が大型化し、コス
ト高になるという課題がある。装置が大型化すると、重
量が増大して移動時の慣性力が増大するため、移動速度
を高めることが難しいという課題もある。従って、多関
節ロボットの据え付け位置からワークを加工する位置が
遠ければ遠いほど、高い繰り返し位置決め精度を出すこ
と、或いは加工効率を高めることが困難になるという課
題があった。

【０００４】このため、図９に示すように、２つのＸ軸
ガイド６１、６２と、その２つのＸ軸ガイド６１、６２
に沿って移動する２つのＸ軸移動体６３、６４と、その
２つのＸ軸移動体６３、６４上に設けられたＹ軸ガイド
６５と、そのＹ軸ガイド６５に沿って移動するＹ軸移動
体６６とを備える２次元運動機構に、多関節ロボット６
７を装着し、多関節ロボット６７をＸＹ方向に移動させ
る方式のロボット装置を採用できる。これによれば、多
関節ロボット６７が移動できるので、回動アームの短い
小型の多関節ロボットで、広い範囲に位置するワークの
加工等を行うことができる。

【０００５】しかしながら、上記のＸ軸運動機構にＹ軸
運動機構が重ね合わされた２次元運動機構では、装置が
厚くなると共に、Ｘ軸移動体６３、６４を駆動する条件
と、Ｙ軸移動体６６を駆動する条件が異なり、運動バラ
ンスをとることが難しいという課題がある。また、多関
節ロボットが固定されたＹ軸移動体６６は、２つのＸ軸
ガイド６１、６２によって支持されたＹ軸ガイド６５上
に支持されているため、Ｙ軸ガイド６５の長手方向には
横揺れ（ローリング）が抑制されるが、Ｙ軸ガイド６５
の長手方向に直交する方向にはローリングが抑制でき
ず、繰り返し位置決め精度を向上させることが難しいと
いう課題があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、多関節ロボット
に設けられた作業装置を、広い範囲において繰り返し位
置決め精度良く、且つ高速度で移動させることができる
ロボット装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明は、
第１の方向へ平行に配設された１対の第１軸ガイドと、
前記第１の方向に対して直角な第２の方向へ平行に配設
された１対の第２軸ガイドと、前記第１軸ガイドと平行
に配され、各端部がそれぞれ前記第２軸ガイドへ移動可
能に連繋され、第２軸ガイドに沿って前記第２の方向へ
移動可能な第１軸移動ガイドと、前記第２軸ガイドと平
行に配され、各端部がそれぞれ前記第１軸ガイドへ移動
可能に連繋され、第１軸ガイドに沿って前記第１の方向
へ移動可能な第２軸移動ガイドと、前記第１軸ガイドと
第２軸ガイドに囲繞されて成る矩形平面内において、前
記第１軸移動ガイドと第２軸移動ガイド上を前記第１の
方向および第２の方向へ移動可能な移動体と、前記第１
軸移動ガイドを移動させる駆動機構と、前記第２軸移動
ガイドを移動させる駆動機構と、前記移動体に固定さ
れ、回動アーム機能および旋回機能を備えた多関節ロボ
ットとを具備する。

【０００８】また、本発明は、上記ロボット装置を、ワ
ークの搬送路に沿って連設したことを特徴するロボット
装置ラインにもある。また、本発明は、上記ロボット装
置が、ワークの搬送路を該ワークの搬送路に略平行に設
けられた少なくとも３面で囲う枠体の少なくとも１面に
固定されたことを特徴とするロボット装置ユニットにも
ある。

【０００９】

【作用】本発明のロボット装置によれば、多関節ロボッ
トが固定された移動体が、第１軸移動ガイドと第２軸移
動ガイドを介して、一対の第１軸ガイドと一対の第２軸
ガイドとを備える４辺によって支持された状態で、移動
自在に設けられている。このため、前記移動体を、４辺
に囲まれた広い範囲で安定的に精度良く２次元運動させ
ることができる。広い範囲で前記移動体を移動できるか
ら、小型の多関節ロボットでも、作業装置を所望の位置
に移動できる。多関節ロボットが小型であるため、移動
速度を高速化できる。また、多関節ロボットが運動する
際の慣性力および移動体自体の移動に伴う慣性力を、第
１軸移動ガイドと第２軸移動ガイドを介して４辺で好適
に受けることができ、ローリングを好適に抑制すること
ができる。従って、本発明によれば、多関節ロボットに
設けられた作業装置を、広い範囲において繰り返し位置
決め精度良く、且つ高速度で移動させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。図１は本発明の一実施例を示すロボ
ット装置の斜視図である。本実施例では、第１の方向を
Ｘ軸の方向とし、第２の方向をＹ軸の方向とする。１０
ａ、１０ｂは一対のＸ軸枠辺であり、矩形状の枠体の４
辺のうちＸ軸の方向へ平行に配設された２辺である。各
Ｘ軸枠辺１０ａ、１０ｂには、Ｘ軸の方向に平行に配さ
れた第１軸ガイドであるＸ軸ガイド（図示せず）が内蔵
されている。また、１２ａ、１２ｂは一対のＹ軸枠辺で
あり、矩形枠の４辺のうち前記Ｘ軸の方向に対して直角
なＹ軸の方向へ平行に配設された２辺である。各Ｙ軸枠
辺１２ａ、１２ｂには、Ｙ軸の方向に平行に配された第
２軸ガイドであるＹ軸ガイド（図示せず）が内蔵されて
いる。この一対のＸ軸枠辺１０ａ、１０ｂおよび一対の
Ｙ軸枠辺１２ａ、１２ｂは、四隅に配された連結ブロッ
ク１４を介して矩形状に連結されている。

【００１１】１６ａ、１６ｂは一対のＸ軸移動シャフト
であり、Ｘ軸ガイドと平行に配され、各端部がそれぞれ
Ｙ軸ガイドへ（例えば各Ｙ軸ガイドに沿って移動する移
動片（図示せず）を介して）移動可能に連繋され、Ｙ軸
ガイドに沿って前記Ｙ軸の方向へ移動可能な第１軸移動
ガイドとして作動する。また、１８ａ、１８ｂは一対の
Ｙ軸移動シャフトであり、Ｙ軸ガイドと平行に配され、
各端部がそれぞれＸ軸ガイドへ（例えば各Ｘ軸ガイドに
沿って移動する移動片（図示せず）を介して）移動可能
に連繋され、Ｘ軸ガイドに沿って前記Ｘ軸の方向へ移動
可能な第２軸移動ガイドとして作動する。なお、第１軸
移動ガイドと第２軸移動ガイドについては、移動体に挿
通される上記のようなシャフト状のものに限らず、直動
ガイド（リニアガイド）が長手方向に配設された剛性の
ある長尺のフレーム状のものでもよい。

【００１２】２０は移動体であり、Ｘ軸移動シャフト１
６ａ、１６ｂと、Ｙ軸移動シャフト１８ａ、１８ｂとが
挿通され、前記Ｘ軸ガイドとＹ軸ガイドを内蔵する矩形
状の枠体２２に囲繞されて成る矩形平面内において、前
記Ｘ軸の方向およびＹ軸の方向へ移動できる。以上の構
成によって２次元運動機構が構成されている。なお、移
動体２０は、Ｘ軸移動シャフト１６ａ、１６ｂを移動さ
せる駆動機構、およびＹ軸移動シャフト１８ａ、１８ｂ
を移動させる駆動機構によって駆動される。その駆動機
構は適宜選択的に採用することができ、具体例について
は２次元運動機構全体の詳細と共に図４〜図８に基づい
て後述する。

【００１３】２４は多関節ロボットであり、上記の構成
からなる２次元運動機構の移動体２０の下面に固定され
ている。この多関節ロボット２４は、根元部に垂直軸を
中心に旋回する旋回機能を備え、３つの回動アーム２
５、２６、２７が直列に連結されている。各回動アーム
２５、２６、２７は、水平軸２８、２９、３０を中心に
回動可能に設けられており、各回動アーム２５、２６、
２７の運動を個別に制御可能に設けられている。そし
て、最先端の回動アーム２７にワークの加工や組立作業
等を行う作業装置３２が装着されている。以上の構成か
らなる多関節ロボット２４によれば、運動の自由度が高
く、作業装置３２を３次元空間で自在に移動させること
ができる。なお、多関節ロボットは本実施例に限らず、
回動アームの数、旋回機能を備える位置およびその数、
作業装置の種類等を、適宜選択的に採用した多関節ロボ
ットを利用できるのは勿論である。

【００１４】以上の構成からなるロボット装置３４によ
れば、多関節ロボット２４が固定された移動体２０が、
Ｘ軸移動シャフト１６ａ、１６ｂとＹ軸移動シャフト１
８ａ、１８ｂを介して、一対のＸ軸ガイドと一対のＹ軸
ガイドとを備える４辺によって支持された状態で、移動
自在に設けられている。このため、移動体２０を、４辺
に囲まれた広い範囲で安定的に繰り返し位置決め精度良
く２次元運動させることができる。広い範囲で移動体２
０を移動できるから、小型の多関節ロボット２４でも、
作業装置３２を所望の位置に移動できる。多関節ロボッ
ト２４が小型であるため、移動速度を高速化できる。ま
た、多関節ロボット２４が運動する際の慣性力および移
動体２０自体の移動に伴う慣性力を、Ｘ軸移動シャフト
１６ａ、１６ｂとＹ軸移動シャフト１８ａ、１８ｂを介
して４辺で好適に受けることができ、ローリングを好適
に抑制することができる。これによっても、作業装置３
２を、広い範囲において繰り返し位置決め精度良く、且
つ高速度で移動させることができる。

【００１５】以上に説明してきたロボット装置３４を、
工場の生産ラインに使用した例を図２および図３に基づ
いて説明する。図２はロボット装置ラインを示す斜視図
であり、コンベア装置３６によって設けられたワークの
搬送路に沿って、ロボット装置３４が連設されている。
ワークの搬送路は、床面上に配されたコンベア装置３６
によるものに限らず、図３に示すような、ワーク（自動
車３８）を吊り下げた状態で搬送する搬送装置４０によ
るもの等、種々の形態が考えられる。

【００１６】４２は枠体であり、４面でワークの搬送路
を囲うと共にワークの搬送路上の移動を許容するよう
に、立方体状に形成された枠組からなる枠体４２を１ユ
ニットとする。その複数ユニットが連設されていること
で、ワークの搬送路を通すトンネル状の長い枠体が形成
されている。各枠体４２のワークの搬送路に平行に設け
られた少なくとも一面にロボット装置３４が固定されて
いる。ロボット装置３４の２次元運動機構は、その枠辺
が図２に示すように枠体４２内に組み込まれた状態に設
けられてもよいし、図３に示すように枠体４２は支持部
材として設けられ、その枠体４２上に装着されてもよ
い。本実施例の枠体４２の基本ユニットは立方体状をし
ているため、スペースを有効に利用してロボット装置ラ
インを好適に組むことができる。なお、上記のトンネル
状の長い枠体を形成するには、ワークの搬送路に略平行
に設けられた少なくとも３面でワークの搬送路を囲うこ
とでワークの搬送路上の移動を許容する枠体を１ユニッ
トとしてもよいし、５面以上でワークの搬送路を囲うよ
うにしてもよい。

【００１７】このようにワークの搬送路に沿ってロボッ
ト装置３４を高密度に配することが可能であり、このロ
ボット装置ラインによれば、ワークに対する複雑な加工
や組立作業等を同時並行的に行うことができる。従っ
て、工場の生産性を向上させることができる。また、枠
体４２がユニット化できるため、ロボット装置ラインの
ユニットごとの製作が可能になると共に、作業形態に応
じて生産ラインを容易に組み替えることができ、設備の
汎用性も向上する。そして、作業形態によっては、枠体
４２を横方向或いは上下方向へ連設してもよく、さらに
設備の汎用性を向上できる。

【００１８】次に、本発明に利用できる２次元運動機構
の具体的な実施例について図４と共に説明する。１０２
は基台であり、中央部がくり抜かれた矩形枠状に形成さ
れている。１０４ａ、１０４ｂは第１のラックであり、
それぞれ基台１０２上に固定されている。第１のラック
１０４ａ、１０４ｂは、第１の方向の一例であるＹ軸方
向へ平行に配設されている。１０６ａ、１０６ｂは第２
のラックであり、それぞれ基台１０２上に固定されてい
る。第２のラック１０６ａ、１０６ｂは、第２の方向の
一例であるＸ軸方向へ平行に配設されている。１０８
ａ、１０８ｂは第１の直動ガイドであり、それぞれ基台
１０２上に固定されている。第１の直動ガイド１０８
ａ、１０８ｂは、第１のラック１０４ａ、１０４ｂの内
側に設けられ、Ｙ軸方向へ平行に配設されている。１１
０ａ、１１０ｂは第２の直動ガイドであり、それぞれ基
台１０２上に固定されている。第２の直動ガイド１１０
ａ、１１０ｂは、第２のラック１０６ａ、１０６ｂの内
側に設けられ、Ｘ軸方向へ平行に配設されている。

【００１９】１１２ａ、１１２ｂは第１の平行移動体で
あり、第１の直動ガイド１０８ａ、１０８ｂへ摺動可
能、かつ上方へ抜脱不能に嵌合されている。従って、第
１の平行移動体１１２ａ、１１２ｂは第１の直動ガイド
１０８ａ、１０８ｂに沿って第１のラック１０４ａ、１
０４ｂと平行にＹ軸方向へ移動可能になっている。１１
４ａ、１１４ｂは第２の平行移動体であり、第２の直動
ガイド１１０ａ、１１０ｂへ摺動可能、かつ上方へ抜脱
不能に嵌合されている。従って、第２の平行移動体１１
４ａ、１１４ｂは第２の直動ガイド１１０ａ、１１０ｂ
に沿って第２のラック１０６ａ、１０６ｂと平行にＸ軸
方向へ移動可能になっている。

【００２０】１１６ａ、１１６ｂは第１のパイプであ
り、Ｘ軸方向へ平行に配されている。第１のパイプ１１
６ａ、１１６ｂの両端は、第１の平行移動体１１２ａ、
１１２ｂへ固定されている。１１８は第１のシャフトで
あり、Ｘ軸方向へ配されている。第１のシャフト１１８
は金属シャフトである。第１のシャフト１１８は、第１
のパイプ１１６ａおよび第１の平行移動体１１２ａ、１
１２ｂへ回転可能に挿通されている。第１のシャフト１
１８の両端部は第１の平行移動体１１２ａ、１１２ｂの
外側へ突出している。第１の平行移動体１１２ａ、１１
２ｂの外側へ突出している第１のシャフト１１８の外周
面には止輪が嵌着されており、第１のシャフト１１８の
軸線方向の移動を規制している。

【００２１】１２０は第２のシャフトであり、Ｘ軸方向
へ配されている。第２のシャフト１２０も金属シャフト
である。第２のシャフト１２０は、第１のパイプ１１６
ｂおよび第１の平行移動体１１２ａ、１１２ｂへ回転可
能に挿通されている。第２のシャフト１２０の両端部は
第１の平行移動体１１２ａ、１１２ｂの外側へ突出して
いる。第１の平行移動体１１２ａ、１１２ｂの外側へ突
出している第２のシャフト１２０の外周面には止輪が嵌
着されており、第２のシャフト１２０の軸線方向の移動
を規制している。なお、第１のシャフト１１８および第
２のシャフト１２０が第１の平行移動体１１２ａ、１１
２ｂへ挿通されているので、第１の平行移動体１１２ａ
と１１２ｂが一体にＹ軸方向へ移動可能になっている。
また、第１のパイプ１１６ａ、１１６ｂ内には潤滑剤１
１７（例えばグリス）が充填されており、第１のシャフ
ト１１８、第２のシャフト１２０と第１のパイプ１１６
ａ、１１６ｂとの間の磨耗および騒音の発生を防止して
いる。

【００２２】１２２ａ、１２２ｂは第１のピニオンギア
であり、それぞれ第１のシャフト１１８の各端部へ固定
されている。第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂ
は、第１のラック１０４ａ、１０４ｂへそれぞれ転動可
能に噛合されている。従って、第１の平行移動体１１２
ａ、１１２ｂがＹ軸方向へ移動すると、第１のピニオン
ギア１２２ａ、１２２ｂは、第１のシャフト１１８と一
体に回転し、第１のラック１０４ａ、１０４ｂ上を転動
する。１２４ａ、１２４ｂは第２のピニオンギアであ
り、それぞれ第２のシャフト１２０の端部へ固定されて
いる。第２のピニオンギア１２４ａ、１２４ｂも、第１
のラック１０４ａ、１０４ｂへそれぞれ転動可能に噛合
されている。従って、第１の平行移動体１１２ａ、１１
２ｂがＹ軸方向へ移動すると、第２のピニオンギア１２
４ａ、１２４ｂも、第２のシャフト１２０と一体に回転
し、第１のラック１０４ａ、１０４ｂ上を転動する。１
２６ａ、１２６ｂは第２のパイプであり、Ｙ軸方向へ平
行に配されている。第２のパイプ１２６ａ、１２６ｂの
両端は、第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂへ固定さ
れている。

【００２３】１２８は第３のシャフトであり、Ｙ軸方向
へ配されている。第３のシャフト１２８は金属シャフト
である。第３のシャフト１２８は、第２のパイプ１２６
ａおよび第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂへ回転可
能に挿通されている。第３のシャフト１２８の両端部は
第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂの外側へ突出して
いる。第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂの外側へ突
出している第３のシャフト１２８の外周面には止輪が嵌
着されており、第３のシャフト１２８の軸線方向の移動
を規制している。

【００２４】１３０は第４のシャフトであり、Ｙ軸方向
へ配されている。第４のシャフト１３０も金属シャフト
である。第４のシャフト１３０は、第２のパイプ１２６
ｂおよび第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂへ回転可
能に挿通されている。第４のシャフト１３０の両端部は
第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂの外側へ突出して
いる。第２の平行移動体１１４ａ、１１４ｂの外側へ突
出している第４のシャフト１３０の外周面には止輪が嵌
着されており、第４のシャフト１３０の軸線方向の移動
を規制している。なお、第３のシャフト１２８および第
４のシャフト１３０が第２の平行移動体１１４ａ、１１
４ｂへ挿通されているので、第２の平行移動体１１４ａ
と１１４ｂが一体にＸ軸方向へ移動可能になっている。
また、第２のパイプ１２６ａ、１２６ｂ内にも潤滑剤１
１７（例えばグリス）が充填されており、第３のシャフ
ト１２８、第４のシャフト１３０と第２のパイプ１２６
ａ、１２６ｂとの間の磨耗および騒音の発生を防止して
いる。

【００２５】１３２ａ、１３２ｂは第３のピニオンギア
であり、それぞれ第３のシャフト１２８の各端部へ固定
されている。第３のピニオンギア１３２ａ、１３２ｂ
は、第２のラック１０６ａ、１０６ｂへそれぞれ転動可
能に噛合されている。従って、第２の平行移動体１１４
ａ、１１４ｂがＸ軸方向へ移動すると、第３のピニオン
ギア１３２ａ、１３２ｂは、第３のシャフト１２８と一
体に回転し、第２のラック１０６ａ、１０６ｂ上を転動
する。１３４ａ、１３４ｂは第４のピニオンギアであ
り、それぞれ第４のシャフト１３０の各端部へ固定され
ている。第４のピニオンギア１３４ａ、１３４ｂも、第
２のラック１０６ａ、１０６ｂへそれぞれ転動可能に噛
合されている。従って、第２の平行移動体１１４ａ、１
１４ｂがＸ軸方向へ移動すると、第４のピニオンギア１
３４ａ、１３４ｂも、第４のシャフト１３０と一体に回
転し、第２のラック１０６ａ、１０６ｂ上を転動する。

【００２６】１３６は、第１の平行移動体１１２ａ、１
１２ｂを駆動する第１の駆動手段の一例である第１のボ
ールネジであり、基台１０２上にＹ軸方向へ配されてい
る。第１のボールネジ１３６は、基台１０２上に設けら
れたコーナーブロック１３８に軸支され、その軸線を中
心に回転可能である。第１のボールネジ１３６は、第１
の平行移動体１１２ａへ螺挿されている。従って、第１
のボールネジ１３６が軸線を中心に回転すると、第１の
平行移動体１１２ａ、１１２ｂがＹ軸方向へ移動する。
１４０は、第１のボールネジ１３６を回転駆動する第１
の駆動手段の一例である第１のサーボモータであり、基
台１０２へ固定されている。第１のモータ１４０の出力
軸は、カプラを介して第１のボールネジ１３６へ連結さ
れている。第１のモータ１４０の回転速度、回転方向を
調整することにより、第１の平行移動体１１２ａ、１１
２ｂの速度、移動方向が調整可能である。

【００２７】１４２は、第２の平行移動体１１４ａ、１
１４ｂを駆動する第２の駆動手段の一例である第２のボ
ールネジであり、基台１０２上にＸ軸方向へ配されてい
る。第２のボールネジ１４２は、基台１０２上に設けら
れたコーナーブロック１３８に軸支され、その軸線を中
心に回転可能である。第２のボールネジ１４２は、第２
の平行移動体１１４ａへ螺挿されている。従って、第２
のボールネジ１４２が軸線を中心に回転すると、第２の
平行移動体１１４ａ、１１４ｂがＸ軸方向へ移動する。
１４４は、第２のボールネジ１４２を回転駆動する第２
の駆動手段の一例である第２のサーボモータであり、基
台１０２へ固定されている。第２のモータ１４４の出力
軸は、カプラを介して第２のボールネジ１４２へ連結さ
れている。第２のモータ１４４の回転速度、回転方向を
調整することにより、第２の平行移動体１１４ａ、１１
４ｂの速度、移動方向が調整可能である。

【００２８】１４６は移動体であり、第１のパイプ１１
６ａ、１１６ｂおよび第２のパイプ１２６ａ、１２６ｂ
上を移動可能になっている。従って、第１の平行移動体
１１２ａ、１１２ｂがＹ軸方向へ移動に伴って、移動体
１４６はＹ軸方向へ移動する。一方、第２の平行移動体
１１４ａ、１１４ｂがＸ軸方向へ移動すると、移動体１
４６はその動きに伴ってＸ軸方向へ移動する。移動体１
４６へ工具、ロボットヘッド、ワーク等の被搭載物を搭
載することにより、当該被搭載物のＸ−Ｙ方向の位置決
めが可能になる。なお、本実施例では移動体１４６を第
１のパイプ１１６ａ、１１６ｂおよび第２のパイプ１２
６ａ、１２６ｂ上を移動可能にしたが、直接第１のシャ
フト１１８、第２のシャフト１２０、第３のシャフト１
２８および第４のシャフト１３０上を移動可能にしても
よい。

【００２９】上記構成を有する運動機構１００におい
て、第１のモータ１４０を駆動して第１のボールネジ１
３６を回転させると、第１の平行移動体１１２ａが第１
の直動ガイド１０８ａに案内され、移動体１４６と共
に、Ｙ軸方向へ移動する。第１の平行移動体１１２ａと
１１２ｂとは第１のパイプ１１６ａ、１１６ｂで連結さ
れているので、第１の平行移動体１１２ｂは第１の平行
移動体１１２ａと共に、同速度で同方向へ同期移動す
る。同様に、第２のモータ１４４を駆動して第２のボー
ルネジ１４２を回転させると、第２の平行移動体１１４
ａが第２の直動ガイド１１０ａに案内され、移動体１４
６と共に、Ｘ軸方向へ移動する。第２の平行移動体１１
４ａと１１４ｂとは第２のパイプ１２６ａ、１２６ｂで
連結されているので、第２の平行移動体１１４ｂは第２
の平行移動体１１４ａと共に、同速度で同方向へ同期移
動する。そこで、上述のように移動体１４６へ被搭載物
を搭載することにより当該被搭載物のＸ−Ｙ方向の位置
を決めることが可能となる。

【００３０】続いて図５および図６を参照して図４に示
した第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂ、第２のピ
ニオンギア１２４ａ、１２４ｂについて詳細に説明す
る。第３のピニオンギア１３２ａ、１３２ｂ、第４のピ
ニオンギア１３４ａ、１３４ｂについては、第１のピニ
オンギア１２２ａ、１２２ｂ、第２のピニオンギア１２
４ａ、１２４ｂと同一の構造を備えるので説明を省略す
る。第１のピニオンギア１２２ａは、図５に明示される
ように、第１のシャフト１１８の端部へ外嵌されると共
に、固定ネジ５０を締めつけることにより第１シャフト
５２は固定されている。図示しないが、第１ピニオンギ
ア１２２ｂも同様に第１のシャフト１１８の他方の端部
へ固定されている。第２のピニオンギア１２４ａ、１２
４ｂも同様に第２のシャフト１２０の各端部へ同様に固
定されている。第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂ
は、第１のシャフト１１８へ予め軸線に対して第１の周
方向の一例である矢印Ａ方向のトーション（捩じれ力）
が加えられ、ラック１０４ａ、１０４ｂへ歯合されてい
る。一方、第２のピニオンギア１２４ａ、１２４ｂは、
第２のシャフト１２０へ予め軸線に対して第２の周方向
の一例である矢印Ｂ方向のトーションが加えられ、ラッ
ク１０４ａ、１０４ｂへ歯合されている。

【００３１】第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂを
平行移動体１１２ａ、１１２ｂへ挿入した第１のシャフ
ト１１８へ固定するための一方法について説明する。ま
ず、第１のピニオンギア１２２ｂをラック１０４ｂへ噛
合させた状態で固定ネジ５０を締めつけ、第１のシャフ
ト１１８へ固定する。この状態で、ラック１０４ａと噛
合している第２のピニオンギア１２２ａの固定ネジ５０
を緩め、第１のシャフト１１８が第１のピニオンギア１
２２ａに対してフリーに回動可能にする。この状態で、
例えばトルクレンチを用いて第１のシャフト１１８へ矢
印Ａ方向のトーションを加える。このトーションを加え
た状態を保持しつつ第１のピニオンギア１２２ａの固定
ネジ５０を締めつけることにより、両方の第１のピニオ
ンギア１２２ａ、１２２ｂが第１のシャフト１１８へ固
定される。

【００３２】同様に、第２のピニオンギア１２４ａ、１
２４ｂを、平行移動体１１２ａ、１１２ｂへ挿通した第
２のシャフト１２０へ固定するための一方法を説明す
る。まず、第２のピニオンギア１２４ｂをラック１０４
ｂへ噛合させた状態で固定ネジ５０を締めつけ、第２の
シャフト１２０へ固定する。この状態で、ラック１０４
ａと噛合している第２のピニオンギア１２４ａの固定ネ
ジ５０を緩め、第２のシャフト１２０が第２のピニオン
ギア１２４ａに対してフリーに回動可能にする。この状
態で、例えばトルクレンチを用いて第２のシャフト１２
０へ矢印Ｂ方向のトーションを加える。このトーション
を加えた状態を保持しつつ第２のピニオンギア１２４ａ
の固定ネジ５０を締めつけることにより、両方の第２の
ピニオンギア１２４ａ、１２４ｂが第２のシャフト１２
０へ固定される。第３のピニオンギア１３２ａ、１３２
ｂ、第４のピニオンギア１３４ａ、１３４ｂについても
同様に第３のシャフト１２８、第４のシャフト１３０へ
固定される。

【００３３】すなわち、第１のピニオンギア１２２ａ、
１２２ｂは、第１のシャフト１１８へ予め軸線に対して
第１の周方向のトーション（捩じり力）が加えられた状
態で第１のラック１０４ａ、１０４ｂへ噛合されてい
る。一方、第２のピニオンギア１２４ａ、１２４ｂは、
第２のシャフト１２０へ予め軸線に対し、前記第１の周
方向と反対の第２の周方向のトーションが加えられた状
態で第１のラック１０４ａ、１０４ｂへ噛合されてい
る。第３のピニオンギア１３２ａ、１３２ｂは、第３の
シャフト１２８へ予め軸線に対して第３の周方向のトー
ションが加えられた状態で第２のラック１０６ａ、１０
６ｂへ噛合されている。一方、第４のピニオンギア１３
４ａ、１３４ｂは、第４のシャフト１３０へ予め軸線に
対して前記第３の周方向と反対の第４の周方向のトーシ
ョンが加えられた状態で第２のラック１０６ａ、１０６
ｂへ噛合されている。なお、第１のシャフト１１８およ
び第２のシャフト１２０へ加えられるトーションの大き
さは、第１のシャフト１１８と第２のシャフト１２０の
太さが同じであれば、同程度とし、当該太さに応じて値
を選択すればよい。また、第３のシャフト１２８および
第４のシャフト１３０へ加えられるトーションの大きさ
も、第３のシャフト１２８と第４のシャフト１３０の太
さが同じであれば、同程度とし、当該太さに応じて値を
選択すればよい。

【００３４】第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂ
が、第１のシャフト１１８へ第１の周方向のトーション
が加えられた状態で第１のラック１０４ａ、１０４ｂへ
噛合されることにより、第１のピニオンギア１２２ａに
は常時第２の周方向の戻りトーションが作用する。同様
に、第１のピニオンギア１２２ｂには常時第１の周方向
の戻りトーションが作用する。一方、第２のピニオンギ
ア１２４ａ、１２４ｂが、第２のシャフト１２０へ第２
の周方向のトーションが加えられた状態で第１のラック
１０４ａ、１０４ｂへ噛合されることにより、第２のピ
ニオンギア１２４ａには常時第１の周方向の戻りトーシ
ョンが作用する。同様に、第２のピニオンギア１２４ｂ
には常時第２の周方向の戻りトーションが作用する。

【００３５】第３のピニオンギア１３２ａ、１３２ｂ
が、第３のシャフト１２８へ第３の周方向のトーション
が加えられた状態で第２のラック１０６ａ、１０６ｂへ
噛合されることにより、第３のピニオンギア１３２ａに
は常時第４の周方向の戻りトーションが作用する。同様
に、第３のピニオンギア１３２ｂには常時第３の周方向
の戻りトーションが作用する。一方、第４のピニオンギ
ア１３４ａ、１３４ｂが、第４のシャフト１３０へ第４
の周方向のトーションが加えられた状態で第２のラック
１０６ａ、１０６ｂへ噛合されることにより、第４のピ
ニオンギア１３４ａには常時第３の周方向の戻りトーシ
ョンが作用する。同様に、第４のピニオンギア１３４ｂ
には常時第４の周方向の戻りトーションが作用する。

【００３６】従って、第１のピニオンギア１２２ａと第
２のピニオンギア１２４ａの歯面は、互いに逆方向の戻
りトーションにより第１のラック１０４ａの歯面へ押接
される。同様に、第１のピニオンギア１２２ｂと第２の
ピニオンギア１２４ｂの歯面は、互いに逆方向の戻りト
ーションにより第１のラック１０４ｂの歯面へ押接され
る。この第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂと第２
のピニオンギア１２４ａ、１２４ｂの歯面が第１のラッ
ク１０４ａ、１０４ｂの歯面へ常時押接されることによ
り、第１のピニオンギア１２２ａ、１２２ｂおよび第２
のピニオンギア１２４ａ、１２４ｂと第１のラック１０
４ａ、１０４ｂとの間のバックラッシュが除去される。
その結果、Ｘ軸方向に対する第１のパイプ１１６ａ、１
１６ｂ、第１のシャフト１１８および第２のシャフト１
２０の傾きが防止される。

【００３７】一方、第３のピニオンギア１３２ａと第４
のピニオンギア１３４ａの歯面は、互いに逆方向の戻り
トーションにより第２のラック１０６ａの歯面へ押接さ
れる。同様に、第３のピニオンギア１３２ｂと第４のピ
ニオンギア１３４ｂの歯面は、互いに逆方向の戻りトー
ションにより第２のラック１０６ｂの歯面へ押接され
る。この第３のピニオンギア１３２ａ、１３２ｂと第４
のピニオンギア１３４ａ、１３４ｂの歯面が第２のラッ
ク１０６ａ、１０６ｂの歯面へ常時押接されることによ
り、第３のピニオンギア１３２ａ、１３２ｂおよび第４
のピニオンギア１３４ａ、１３４ｂと第２のラック１０
６ａ、１０６ｂとの間のバックラッシュが除去される。
その結果、Ｙ軸方向に対する第２のパイプ１２６ａ、１
２６ｂ、第３のシャフト１２８および第４のシャフト１
３０の傾きが防止される。上記のバックラッシュ除去に
より、移動体１４６および、移動体１４６に搭載された
被搭載物のＸ−Ｙ方向の位置を極めて高精度に位置決め
可能となる。なお、本実施例では、Ｘ軸方向とＹ軸方向
へ互いに逆方向のトーションが予め溜め込まれた２本の
平行なシャフトをそれぞれ配設したが、各方向のシャフ
ト数は２本に限定されず、互いに逆方向のトーションが
予め溜め込まれた複数対の平行シャフトを用いてもよ
い。

【００３８】次に２次元運動機構の他の実施例について
図７および図８と共に説明する。なお、本実施例は図４
の実施例の変形例であり、図４の実施例と同一の部材に
ついては同一の符号を附し、説明は省略する。図４の実
施例では、第１および第２の駆動手段として、第１のボ
ールネジ１３６、第２のボールネジ１４２、第１のモー
タ１４０および第２のモータ１４４を使用した。図７の
実施例では、第１の駆動手段として第１の平行移動体１
１２ａに搭載された第１のサーボモータ４００と、第１
のモータ４００の回転を伝達して、第１のシャフト１１
８および第２のシャフト１２０を同方向へ回転させるた
めの第１の伝達部材とから構成されている。第１の伝達
部材は、第１のモータ４００の出力軸４０２へ固定され
た第１のタイミングプーリ４０４ａ、４０４ｂと、第１
のシャフト１１８および第２のシャフト１２０へ固定さ
れた第２のタイミングプーリ４０６ａ、４０６ｂと、第
１のタイミングプーリ４０４ａ、４０４ｂと第２のタイ
ミングプーリ４０６ａ、４０６ｂとの間に掛け渡された
第１のタイミングベルト４０８ａ、４０８ｂとから構成
されている。

【００３９】一方、第２の駆動手段は、第２の平行移動
体１１４ａに搭載された第２のサーボモータ４１０と、
第２のモータ４１０の回転を伝達して、第３のシャフト
１２８および第４のシャフト１３０を同方向へ回転させ
るための第２の伝達部材とから構成されている。第２の
伝達部材は、第２のモータ４１０の出力軸４１２へ固定
された第３のタイミングプーリ４１４ａ、４１４ｂと、
第３のシャフト１２８および第４のシャフト１３０へ固
定された第４のタイミングプーリ４１６ａ、４１６ｂ
と、第３のタイミングプーリ４１４ａ、４１４ｂと第４
のタイミングプーリ４１６ａ、４１６ｂとの間に掛け渡
された第２のタイミングベルト４１８ａ、４１８ｂとか
ら構成されている。

【００４０】第１のモータ４００を駆動すると、第１の
シャフト１１８と第２のシャフト１２０が同方向へ回転
する。同じく、第２のモータ４１０を駆動すると、第３
のシャフト１２８と第４のシャフト１３０が同方向へ回
転する。このシャフト１１８、１２０、１２８、１３０
の回転により、第１の平行移動体１１２ａ、１１２ｂは
同速度でＹ軸方向へ同期移動し、第２の平行移動体１１
４ａ、１１４ｂは同速度でＸ軸方向へ同期移動する。そ
の結果、移動体１４６をＸ−Ｙ方向へ移動させることが
できる。図７の実施例におけるバックラッシュ除去およ
び移動体１４６の高位置決め精度の効果は図４の実施例
と同様である。なお、図７の実施例でも第１のモータ４
００で同時にシャフト１１８、１２０を回転させ、第２
のモータ４１０で同時にシャフト１２８、１３０を回転
させたが、モータ４００、４１０で１本のシャフトを回
転させ、他方は自由回転可能にしてもよい。

【００４１】以上、本発明の好適な実施例について種々
述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるので
はなく、例えば各ラックを各平行移動体の内側に配設
し、各ピニオンギアを各シャフトの中途部分に設けても
よい等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施
し得るのはもちろんである。

【００４２】

【発明の効果】本発明のロボット装置によれば、多関節
ロボットが固定された移動体を、４辺に囲まれた広い範
囲で安定的に精度良く２次元運動させることができる。
広い範囲で前記移動体を移動できるから、小型の多関節
ロボットでも、作業装置を所望の位置に移動できる。多
関節ロボットが小型であるため、移動速度を高速化でき
る。また、多関節ロボットが運動する際の慣性力および
移動体自体の移動に伴う慣性力を、第１軸移動ガイドと
第２軸移動ガイドを介して４辺で好適に受けることがで
き、ローリングを好適に抑制することができる。従っ
て、本発明によれば、多関節ロボットに設けられた作業
装置を、広い範囲において繰り返し位置決め精度良く、
且つ高速度で移動させることができるという著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図。

【図２】本発明のロボット装置ラインの一実施例を示す
斜視図。

【図３】本発明のロボット装置ユニットの一実施例を示
す正面図。

【図４】本発明にかかる２次元運動機構の一実施例を示
す平面図。

【図５】図４の実施例の第１のピニオンギア、第２のピ
ニオンギア近傍を示す部分側面図。

【図６】図４の実施例の第１のピニオンギア近傍の詳細
を示す部分断面図。

【図７】本発明にかかる２次元運動機構の他の実施例を
示す平面図。

【図８】図７の実施例の駆動機構を示す側面図。

【図９】従来の技術を説明する斜視図。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂＸ軸枠辺１２ａ、１２ｂＹ軸枠辺１６ａ、１６ｂＸ軸移動シャフト１８ａ、１８ｂＹ軸移動シャフト２０移動体２４多関節ロボット３２作業装置３４ロボット装置３６コンベア装置４０搬送装置４２枠体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の方向へ平行に配設された１対の第
１軸ガイドと、前記第１の方向に対して直角な第２の方向へ平行に配設
された１対の第２軸ガイドと、前記第１軸ガイドと平行に配され、各端部がそれぞれ前
記第２軸ガイドへ移動可能に連繋され、第２軸ガイドに
沿って前記第２の方向へ移動可能な第１軸移動ガイド
と、前記第２軸ガイドと平行に配され、各端部がそれぞれ前
記第１軸ガイドへ移動可能に連繋され、第１軸ガイドに
沿って前記第１の方向へ移動可能な第２軸移動ガイド
と、前記第１軸ガイドと第２軸ガイドに囲繞されて成る矩形
平面内において、前記第１軸移動ガイドと第２軸移動ガ
イド上を前記第１の方向および第２の方向へ移動可能な
移動体と、前記第１軸移動ガイドを移動させる駆動機構と、前記第２軸移動ガイドを移動させる駆動機構と、前記移動体に固定され、回動アーム機能および旋回機能
を備えた多関節ロボットとを具備することを特徴とする
ロボット装置。
【請求項２】請求項１記載のロボット装置を、ワーク
の搬送路に沿って連設したことを特徴するロボット装置
ライン。
【請求項３】請求項１記載のロボット装置が、ワーク
の搬送路を該ワークの搬送路に略平行に設けられた少な
くとも３面で囲う枠体の少なくとも１面に固定されたこ
とを特徴とするロボット装置ユニット。