(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁部材と、
モーターと、
キャリッジと、
前記キャリッジに設けられた１軸の第１角速度センサーと、
前記キャリッジに設けられた１軸の第２角速度センサーと、を備え、
前記梁部材は、第１方向に延在して前記第１方向と直交する第２方向に駆動される第１梁部材と、前記第１梁部材にジョイントを介して支持され、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向に延在して前記キャリッジを支持する第２梁部材と、を有し、
前記モーターは、前記第１梁部材を前記第２方向に駆動する第１モーターと、前記第１梁部材に搭載され、前記ジョイントを前記第１方向に駆動する第２モーターと、を有し、
前記第１角速度センサーは、前記キャリッジの前記第１方向の振動を検出し、
前記第２角速度センサーは、前記キャリッジの前記第２方向の振動を検出し、
前記第１角速度センサーおよび前記第２角速度センサーでの検出結果がフィードバックされ、前記モーターの駆動制御を行うことを特徴とする直動ロボット。
【請求項２】
前記梁部材における前記キャリッジの支持位置が、前記梁部材の延在方向で切り換わることを特徴とする請求項１に記載の直動ロボット。
【請求項３】
前記第１角速度センサーおよび前記第２角速度センサーからの出力に基づいて前記モーターの駆動制御を行う際、前記第１角速度センサーおよび前記第２角速度センサーにより検出された周速度を直線的な速度として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の直動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジを支持する梁部材を梁部材の延在方向と直交する方向に駆動する直動ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等の検査工程や実装工程では、第１方向に延在する梁部材を第１方向と直交する第２方向に移動させる直動ロボットが用いられている。かかる直動ロボットにおいて、梁部材にはキャリッジとして吸着ヘッド等が搭載されており、吸着ヘッドによって電子部品を保持した状態で梁部材を第２方向に駆動すれば、電子部品を第２方向に搬送することができる。また、梁部材を利用した駆動機構を複数、設ければ、吸着ヘッド等のキャリッジを２軸あるいは３軸に駆動することもできる。
【０００３】
このように構成した直動ロボットにおいて、梁部材を駆動する際に加減速を行うと、梁部材が撓んで振動が発生する。その結果、キャリッジが振動し、振動が減衰するまで、キャリッジの位置が定まらないことになってしまう。
【０００４】
一方、駆動制御部において、位置制御装置部と位置指令装置との間に、位置指令値に対する微分手段、ゲイン手段および加算手段を備えた補償要素を設けることにより、梁部材が保持する重量物が振動することを防止することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、重量物の重量が変わる等、使用状況が変化した場合にはその都度、パラメータを変更する必要があるため、汎用性が低いという問題点がある。また、梁部材が延在方向と直交する方向に駆動されるとともに、キャリッジが梁部材に沿って移動するような直動ロボットの場合、キャリッジの位置が変わると、振動の形態が変動するので、特許文献１に記載の構成では対応できないという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、キャリッジを支持する梁部材を梁部材の延在方向と直交する方向に駆動する直動ロボットにおいて、使用状況等が変わってもキャリッジの振動を制御することのできる構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る直動ロボットは、梁部材と、前記梁部材を当該梁部材の延在方向と直交する方向に駆動するモーターと、前記梁部材に支持されたキャリッジと、前記キャリッジに搭載され、前記キャリッジの速度または加速度を検出する慣性センサーと、前記慣性センサーでの検出結果がフィードバックされ、前記モーターの駆動制御を行う駆動制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、キャリッジを支持する梁部材を梁部材の延在方向と直交する方向に駆動するにあたって、キャリッジには慣性センサーが搭載されており、駆動制御部は、慣性センサーによってキャリッジの速度または加速度を検出した結果のフィードバック結果に基づいて、モーターの駆動制御を行う。このため、梁部材の加減速を行った際でも、キャリッジの振動を抑制することができるので、キャリッジを所定位置に短時間のうちに停止させることができる。また、キャリッジに搭載した慣性センサーによってキャリッジの振動を検出するため、キャリッジに加わる荷重の大きさや、キャリッジの位置によって梁部材に荷重が加わる位置が変化する等、使用状況が変わっても、キャリッジの振動を確実に検出することができるので、キャリッジの振動を確実に制御することができる。
【００１０】
本発明は、前記梁部材における前記キャリッジの支持位置が前記延在方向で切り換わる場合に適用すると効果的である。例えば、前記梁部材には、前記キャリッジを支持するジョイントと、該ジョイントを前記梁部材の延在方向に駆動するモーターと、が搭載されている構成を採用した場合に本発明を適用すると効果的である。かかる構成の場合、梁部材におけるキャリッジの支持位置が切り換わることによって梁部材およびキャリッジの振動の形態が変化するが、本発明では、キャリッジ自身に慣性センサーが搭載されているので、梁部材に慣性センサーを搭載した場合と違って、梁部材におけるキャリッジの支持位置が切り換わってもキャリッジでの振動を正確に検出することができる。それ故、キャリッジの振動を確実に制御することができる。
【００１１】
本発明において、前記梁部材は、延在方向における一方の端部に前記モーターからの駆動力が伝達される構成を採用することができる。かかる構成の場合、第１梁部材においては、延在方向における他方の端部で大きな振動が発生するが、本発明によれば、キャリッジの振動を制御することができる。
【００１２】
本発明において、前記梁部材は、延在方向における一方の端部および他方の端部の双方に前記モーターからの駆動力が伝達される構成を採用してもよい。かかる構成の場合、第１梁部材においては、複数モードの振動が発生するが、本発明によれば、キャリッジの振動を制御することができる。
【００１３】
本発明において、前記梁部材として、第１方向に延在して当該第１方向に直交する第２方向に駆動される第１梁部材と、該第１梁部材にジョイントを介して支持され、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向に延在して前記キャリッジを支持する第２梁部材と、を有し、前記モーターとして、前記第１梁部材を前記第２方向に駆動する第１モーターと、前記第１梁部材に搭載され、前記ジョイントを前記第１方向に駆動する第２モーターと、を有し、前記駆動制御部として、前記第１モーターの駆動制御を行う第１駆動制御部と、前記第２モーターの駆動制御を行う第２駆動制御部と、を有し、前記第１駆動制御部および前記第２駆動制御部のうちの少なくとも一方の駆動制御部は、前記慣性センサーでの検出結果に基づいて、前記キャリッジの振動を抑制するように前記モーターの駆動制御を行うことが好ましい。かかる構成によれば、キャリッジを第１方向および第２方向に駆動する２軸の直動ロボット（直交ロボット）や、キャリッジを第１方向、第２方向および第３方向に駆動する３軸の直動ロボット（直交ロボット）において、キャリッジの振動を制御することができる。
【００１４】
本発明において、前記第１駆動制御部および前記第２駆動制御部の双方が、前記慣性センサーでの検出結果のフィードバック結果に基づいて、前記モーターの駆動制御を行うことが好ましい。かかる構成によれば、キャリッジを第１方向、第２方向および第３方向に駆動する３軸の直動ロボット（直交ロボット）において、キャリッジの第１方向の振動および第２方向の振動を制御することができる。
【００１５】
本発明において、前記第１梁部材は、延在方向における一方の端部に前記第１モーターからの駆動力が伝達される構成を採用することができる。かかる構成の場合、第１梁部材においては、延在方向における他方の端部で大きな振動が発生するが、本発明によれば、キャリッジの振動を制御することができる。
【００１６】
本発明において、前記第１梁部材は、延在方向における一方の端部および他方の端部の双方に前記第１モーターからの駆動力が伝達される構成を採用してもよい。かかる構成の場合、第１梁部材においては、複数モードの振動が発生するが、本発明によれば、キャリッジの振動を制御することができる。
【００１７】
本発明において、前記慣性センサーは、角速度センサーであることが好ましい。かかる構成によれば、ジャイロセンサー等、汎用のセンサーを用いることができる。
【００１８】
この場合、前記駆動制御部において前記慣性センサーでの検出結果のフィードバック結果に基づいて前記モーターの駆動制御を行う際、前記慣性センサーにより検出された周速度を直線的な速度として用いることが好ましい。角速度センサーでの検出結果では、振動が周速度で検出されるのに対して、駆動制御部は、モーターの駆動制御を直線方向の速度として制御するため、単位が相違する。但し、狭い角度範囲であれば、角速度センサーで検出された周速度と直線的な速度とが等しい。従って、角速度センサーで検出された周速度を直線的な速度として用いれば、複雑な演算を行わなくても梁部材の振動制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る直動ロボットの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る直動ロボットにおける第１梁部材等の平面的な構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る直動ロボットの第１駆動制御部でのサーボ内容を示すブロック線図である。
【図４】図３に示す単位変換の内容を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例に係る直動ロボットの説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る直動ロボットの説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る直動ロボットにおいて、梁部材に発生しようとする振動の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向を各々第１方向および第２方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向を第３方向として説明する。また、Ｘ軸方向の一方側にはＸ１を付し、Ｘ軸方向の他方側にはＸ２を付し、Ｙ軸方向の一方側にはＹ１を付し、Ｙ軸方向の他方側にはＹ２を付し、Ｚ軸方向の一方側にはＺ１を付し、Ｚ軸方向の他方側にはＺ２を付して説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る直動ロボットの説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、直動ロボットの駆動機構等の説明図、および直動ロボットの制御系のブロック図である。
【００２２】
図１（ａ）に示す直動ロボット１００は、電子部品等のワークの検査工程や実装工程等においてワークの搬送に用いられる。本形態において、直動ロボット１００は、ワークの検査装置に用いられており、供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３の順にワークを搬送する。より具体的には、直動ロボット１００では、キャリッジとしての吸着ヘッド４によって供給エリア１０１からワークをピックアップした後、ワークを検査エリア１０２に搬送し、良品と判定されたワークを排出エリア１０３の所定位置にワークを排出する。なお、検査において不具合品と判定されたワークは、別の排出エリア１０４に排出される。
【００２３】
ここで、供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３は、ガイド１３や第１梁部材１より下方側（Ｚ軸方向の他方側−Ｚ）に設定されている。また、供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３は、Ｙ軸方向においてこの順に配置されている。また、供給エリア１０１と検査エリア１０２とはＸ軸方向において異なる位置に配置され、検査エリア１０２と排出エリア１０３とはＸ軸方向において異なる位置に配置されている。このため、直動ロボット１００には、以下の駆動機構等を備えた直交ロボットして構成されている。
【００２４】
まず、直動ロボット１００には、Ｘ軸方向（第１方向）に直線的に延在する第１梁部材１と、Ｙ軸方向（第２方向）に直線的に延在して第１梁部材１をＹ軸方向にガイドするガイド１３と、第１梁部材１をＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動機構１２（第１駆動機構）とが設けられており、Ｙ軸方向駆動機構１２は、駆動源として、サーボモーターからなる第１モーター１０を備えている。
【００２５】
Ｙ軸方向駆動機構１２は、ベルト機構を利用した駆動機構であり、ガイド１３に沿って延在する第１タイミングベルト機構１４を備えている。ガイド１３は、直動ロボット１００の機台等に固定されている。ガイド１３には、第１ジョイント２がＹ軸方向に移動可能な状態で支持されており、第１ジョイント２には、第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部が連結されている。また、第１ジョイント２は、第１タイミングベルト機構１４のベルト１４０に連結されている。このため、第１モーター１０によって第１タイミングベルト機構１４を駆動すると、第１ジョイント２がガイド１３に沿ってＹ軸方向に直動するので、第１梁部材１および吸着ヘッド４は、ガイド１３に沿ってＹ軸方向に直動する。
【００２６】
本形態において、第１梁部材１のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部は、直動ロボット１００の機台等に支持されておらず、第１梁部材１は、第１ジョイント２によって片持ち状態で支持されている。また、第１モーター１０の駆動力は、第１ジョイント２を介して第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部のみに伝達される。
【００２７】
第１梁部材１には、第２ジョイント３と、第２ジョイント３をＸ軸方向に駆動するＸ軸方向駆動用の第２モーター２０を備えたＸ軸方向駆動機構２２（第２駆動機構）とが搭載されており、第２モーター２０はサーボモーターからなる。Ｘ軸方向駆動機構２２は、ベルト機構を利用した駆動機構であり、第１梁部材１に沿って延在する第２タイミングベルト機構２４を備えている。第２タイミングベルト機構２４のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部は、第１ジョイント２に支持されている一方、第２タイミングベルト機構２４のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部は、第１梁部材１のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部に支持部材２９を介して支持されている。このため、第２タイミングベルト機構２４は、第１梁部材１と一体となってＹ軸方向に移動可能である。ここで、第２ジョイント３は、第１梁部材１にＸ軸方向に移動可能な状態で支持されているとともに、第２タイミングベルト機構２４のベルト２４０に連結されている。このため、第２モーター２０によって第２タイミングベルト機構２４を駆動すると、第２ジョイント３および吸着ヘッド４は、第１梁部材１に沿ってＸ軸方向に直動する。
【００２８】
第２ジョイント３には、キャリッジとしての吸着ヘッド４と、吸着ヘッド４をＺ軸方向（第３方向）に駆動するＺ軸方向駆動用の第３モーター３０を備えたＺ軸方向駆動機構３４（第３駆動機構）とが搭載されており、第３モーター３０はサーボモーターからなる。Ｚ軸方向駆動機構３４は、例えば、送りネジ機構を利用した駆動機構であり、第３モーター３０の出力軸（スクリュー軸）からなる第２梁部材３１と、吸着ヘッド４側に搭載されたナット３２と、吸着ヘッド４の伴回りを防止するガイド３３からなる。このため、第３モーター３０が作動すると、吸着ヘッド４は、第２梁部材３１に沿ってＺ軸方向に直動する。従って、吸着ヘッド４は、第３モーター３０によってＺ軸方向に駆動されながら、供給エリア１０１との間、検査エリア１０２との間、供給エリア１０１との間でワークの受け渡しを行うことができる。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、本形態の直動ロボット１００では、第１モーター１０、第２モーター２０、および第３モーター３０の角度位置をエンコーダーによって検出し、その検出結果を駆動制御部にフィードバックして第１モーター１０、第２モーター２０、および第３モーター３０の駆動制御を行う。より具体的には、第１モーター１０には第１エンコーダー１６が設けられており、第１モーター１０の角度位置を第１エンコーダー１６によって検出し、その検出結果を第１駆動制御部１５にフィードバックして第１モーター１０の駆動制御を行う。第２モーター２０には第２エンコーダー２６が設けられており、第２モーター２０の角度位置を第２エンコーダー２６によって検出し、その検出結果を第２駆動制御部２５にフィードバックして第２モーター２０の駆動制御を行う。第３モーター３０には第３エンコーダー３６が設けられており、第３モーター３０の角度位置を第３エンコーダー３６によって検出し、その検出結果を第３駆動制御部３５にフィードバックして第３モーター３０の駆動制御を行う。なお、第１駆動制御部１５、第２駆動制御部２５および第３駆動制御部３５は、上位の制御部４０によって制御されており、制御部４０は、直動ロボット１００が搭載された機器全体の制御を行う。
【００３０】
（吸着ヘッド４（キャリッジ）で発生する振動の説明）
図２は、本発明の実施の形態１に係る直動ロボット１００における第１梁部材１等の構成を模式的に示す説明図である。なお、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第１梁部材１がＹ軸方向に移動する様子を示す説明図、第１梁部材１がＹ軸方向に移動した際に第１梁部材１に発生しようとするＹ軸方向の振動の説明図、第１梁部材１がＹ軸方向に移動した際に第２梁部材３１に発生しようとするＹ軸方向の振動の説明図、および第２梁部材３１がＸ軸方向に移動した際に第２梁部材３１に発生しようとするＸ軸方向の振動の説明図である。
【００３１】
本形態の直動ロボット１００において、ワークを保持する吸着ヘッド４をＹ軸方向に移動させてワークを供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３の順に搬送するには、図２（ａ）に示すように、第１モーター１０によって第１梁部材１をＹ軸方向に移動させる。また、吸着ヘッド４による供給エリア１０１でワークの保持、検査エリア１０２でのワークの検査、排出エリア１０３で吸着ヘッド４からワークの解放を行うには、第１梁部材１を供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３で停止し、Ｙ軸方向で位置決めすることになる。従って、第１梁部材１は、第１モーター１０によって加減速されながらＹ軸方向に駆動されることになる。
【００３２】
その際、図２（ｂ）に矢印Ｂ１や点線Ｂ１１で示すように、第１梁部材１において、第１モーター１０の駆動力が伝達されるＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部を中心にして他方側Ｘ２の端部が揺動するＹ軸方向の振動が発生すると、吸着ヘッド４を短時間のうちにＹ軸方向の定位置で停止させることができない。また、図２（ｃ）に矢印Ｂ５や点線Ｂ５１で示すように、第２梁部材３１において、第２ジョイント３を中心にしてＺ軸方向の他方側Ｚ２の端部が揺動するＹ軸方向の振動が発生すると、吸着ヘッド４を短時間のうちにＹ軸方向の定位置で停止させることができない。このため、第１モーター１０の駆動力が伝達される位置（第１ジョイント２）をＹ軸方向の所定位置に停止させても、吸着ヘッド４をＹ軸方向の所定位置に位置決めできないことになる。
【００３３】
また、本形態の直動ロボット１００においては、ワークを保持する吸着ヘッド４をＹ軸方向に移動させてワークを供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３の順に搬送するとともに、図２（ｄ）に示すように、第２モーター２０によって第２梁部材３１をＸ軸方向に移動させる。また、吸着ヘッド４による供給エリア１０１でワークの保持、検査エリア１０２でのワークの検査、排出エリア１０３で吸着ヘッド４からワークの解放を行うには、第２梁部材３１を供給エリア１０１、検査エリア１０２および排出エリア１０３で停止し、Ｘ軸方向で位置決めすることになる。従って、第２梁部材３１は、第２モーター２０によって加減速されながらＹ軸方向に駆動されることになる。
【００３４】
その際、図２（ｄ）に矢印Ｂ６や点線Ｂ６１で示すように、第２梁部材３１において、第２モーター２０の駆動力が伝達されるＺ軸方向の一方側Ｚ１の端部（第２ジョイント３）を中心にして他方側Ｚ２の端部が揺動するＸ軸方向の振動が発生すると、吸着ヘッド４を短時間のうちにＸ軸方向の定位置で停止させることができない。このため、第２モーター２０の駆動力が伝達される位置（第２ジョイント３）をＸ軸方向の所定位置に停止させても、吸着ヘッド４をＸ軸方向の所定位置に位置決めできないことになる。
【００３５】
そこで、本形態では、図１および図２に示すように、直動ロボット１００には、速度または加速度を検出する慣性センサーとして２軸の慣性センサー５が搭載されており、かかる慣性センサー５で検出したＹ軸方向の角速度の検出結果を、図１（ｂ）に示す第１駆動制御部１５にフィードバックするとともに、慣性センサー５で検出したＸ軸方向の角速度の検出結果を、図１（ｂ）に示す第２駆動制御部２５にフィードバックするようになっている。本形態では、慣性センサー５としてジャイロセンサーが用いられており、慣性センサー５は、キャリッジとしての吸着ヘッド４に搭載されている。
【００３６】
（第１駆動制御部１５での処理内容）
図３は、本発明の実施の形態１に係る直動ロボット１００の第１駆動制御部１５でのサーボ内容を示すブロック線図である。図４は、図３に示す単位変換の内容を示す説明図である。
【００３７】
図３に示すように、直動ロボット１００において、第１駆動制御部１５は、第１エンコーダー１６からフィードバックされた速度フィードバック信号、および慣性センサー５からフィードバックされた速度フィードバック信号を利用したサーボ機構を構成している。このため、第１駆動制御部１５には、第１エンコーダー１６からフィードバックされた速度フィードバック信号に基づいて第１モーター１０を駆動制御するための位置制御部１５１および速度制御部１５２に加えて、第１エンコーダー１６からフィードバックされた速度フィードバック信号に振動制止用の速度フィードバック信号を加算する振動情報フィードバック部１５３が設けられている。このため、第１駆動制御部１５は、第１エンコーダー１６からフィードバックされた信号に基づいて、第１モーター１０に供給する電流を設定するとともに、慣性センサー５からフィードバックされた信号に基づいて第１モーター１０に供給する電流を設定する。それ故、吸着ヘッド４でのＹ軸方向の振動を抑制することができる。
【００３８】
ここで、位置制御部１５１は、角度指令Ｉｎｔと第１エンコーダー１６からの位置フィードバック信号との差Ｐｅｒｒに基づいて位置偏差を求める位置偏差演算部Ｋｐｐを備えており、速度制御部１５２は、積分部１／ｓ、速度積分ゲインＫｖｉ、および速度偏差演算部Ｋｖｐを備えている。Ｇ２はアンプであり、速度制御部１５２で設定された速度に基づいて第１モーター１０に供給する電流値（トルク）を設定する。速度制御部１５２において、Ｋｗは、速度フィードバック係数であり、速度制御部１５２で算出された速度に対して、振動制止用の速度フィードバック信号が加算された速度フィードバック信号を反映させる。
【００３９】
振動情報フィードバック部１５３は、帯域フィルタＢＥＦ、ハイパスフィルタＨＰＦ、およびゲインＧ１に加えて、単位変換部Ｄ１を備えており、慣性センサー５として用いたジャイロセンサーが検出した速度の単位をＹ軸方向の直線的な速度の単位に変換する。このため、慣性センサー５として用いたジャイロセンサーでは、速度が角速度として検出された場合でも、Ｙ軸方向の直線的な速度として処理することができる。
【００４０】
より具体的には、本形態では、ジャイロセンサーからなる慣性センサー５は、ｔ秒（制御周期）ごとにたわみ（振動）の角速度ω1、ω2を検出する。一方、第１梁部材１をＹ軸方向に駆動する第１モーター１０の角度位置は、第１梁部材１のＹ軸方向の直線的な位置に対応することから、Ｙ軸方向の直線的な速度しか制御できず、慣性センサー５で求めた角速度とは単位が相違する。そこで、本形態では、図４を参照して以下に説明するように、角速度をＸ軸方向の速度とＹ軸方向の速度とに分解した際、慣性センサー５で求めた周速度は、第１梁部材１のＹ軸方向の直線的な速度に近似することができることから、第１梁部材１の振動を速度に換算してフィードバックする際、単位変換部Ｄ１は、慣性センサー５で求めた周速度を第１梁部材１のＹ軸方向の直線的な速度に単位換算する。
【００４１】
まず、振動の速度（ねじれ速度）は、
Ｖ＝Ｌ・ω
Ｌ＝ねじれ（回転）の半径
ω＝角速度
で表されることから、
Ｌ・ω1＝Ｖ1
Ｌ・ω2＝Ｖ2
とする。
【００４２】
ここで、振動の際の角速度は、検証実験より
ω1＜５００  ［deg/sec］
ω2＜５００  ［deg/sec］
であり、制御周期は１２５μsecであるので、
ｔ＝１２５μsec
である。
【００４３】
よって、
ω1・ｔ＜０．０６２５  ［deg］
ω2・ｔ＜０．０６２５  ［deg］
が成り立つ。
【００４４】
従って、以下の式
Ｖ1＝（（Ｖ1x）2＋（Ｖ1y）2）1/2
Ｖ1x＝Ｖ1・ｃｏｓ（９０−ω1・ｔ）≒０
Ｖ1y＝Ｖ1・ｓｉｎ（９０−ω1・ｔ）≒Ｖ1
Ｖ2＝（（Ｖ21）2＋（Ｖ22）2）1/2
Ｖ21＝Ｖ2・ｃｏｓ（９０−ω2ｔ）≒０
Ｖ22＝Ｖ2・ｓｉｎ（９０−ω2ｔ）≒Ｖ2
Ｖ2′＝（（Ｖ2′x）2＋（Ｖ2′y）2）1/2
Ｖ2′x＝Ｖ2′・ｃｏｓ（９０−ω1ｔ）≒0
Ｖ2′y＝Ｖ2′・ｓｉｎ（９０−ω1ｔ）≒Ｖ2′
より、下式が導かれる。
周速度  Ｌ・ω1＝Ｖ1y
周速度  Ｌ・ω2＝Ｖ2′y
【００４５】
よって、慣性センサー５で検出された周速度Ｌ・ω1、Ｌ・ω2は、Ｙ軸方向の直線的な速度Ｖ1y、Ｖ2′yとして近似することができる。なお、厳密には、上記の単位変換では差異が発生するが、ゲインＧ１で増幅するため問題にならない。
【００４６】
（第２駆動制御部２５での処理内容）
また、図示を省略するが、直動ロボット１００において、第２駆動制御部２５は、第１駆動制御部１５と同様、第２エンコーダー２６からフィードバックされた速度フィードバック信号、および慣性センサー５からフィードバックされた速度フィードバック信号を利用したサーボ機構を構成している。このため、第２駆動制御部２５は、第２エンコーダー２６からフィードバックされた信号に基づいて、第２モーター２０に供給する電流を設定するとともに、慣性センサー５からフィードバックされた信号に基づいて第２モーター２０に供給する電流を設定する。それ故、吸着ヘッド４でのＸ軸方向の振動を抑制することができる。
【００４７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の直動ロボット１００では、吸着ヘッド４（キャリッジ）を支持する第１梁部材１をＹ軸方向に駆動するとともに、吸着ヘッド４を支持する第２梁部材３１をＸ軸方向に駆動するにあたって、吸着ヘッド４に慣性センサー５が搭載されている。このため、第１駆動制御部１５および第２駆動制御部２５は、慣性センサー５によって吸着ヘッド４の振動を検出した結果に基づいて、第１モーター１０および第２モーター２０の駆動制御を行う。このため、第１梁部材１および第２梁部材３１の加減速を行った際でも、吸着ヘッド４の振動を抑制することができるので、吸着ヘッド４を所定位置に短時間のうちに停止させることができる。また、吸着ヘッド４に搭載した慣性センサー５によって吸着ヘッド４の振動を検出するため、吸着ヘッド４に加わる荷重の大きさや、吸着ヘッド４の位置によって第１梁部材１や第２梁部材３１に荷重が加わる位置が変化する等、使用状況が変わっても、吸着ヘッド４の振動を確実に検出することができるので、吸着ヘッド４の振動を確実に制御することができる。
【００４８】
また、本形態では、第１駆動制御部１５および第２駆動制御部２５の双方が、慣性センサー５での検出結果に基づいて、吸着ヘッド４の振動を抑制するように第１モーター１０および第２モーター２０の駆動制御を行うため、３軸の直動ロボット１００（直交ロボット）において、吸着ヘッド４のＸ軸方向の振動およびＹ軸方向の振動を制御することができる。
【００４９】
また、本形態において、第１梁部材１は、延在方向（Ｘ軸方向）における一方側Ｘ１の端部のみに第１モーター１０からの駆動力が伝達されるため、他方側Ｘ２の端部で大きな振動が発生するが、かかる構成でも、本形態によれば、吸着ヘッド４の振動を制御することができる。
【００５０】
また、慣性センサー５が、角速度センサーであるため、ジャイロセンサー等、汎用のセンサーを用いることができる。また、第１駆動制御部１５および第２駆動制御部２５は、慣性センサー５で検出された周速度をＹ軸方向の直線的な速度、あるいはＸ軸方向の直線的な速度として用いて第１モーター１０および第２モーター２０の駆動制御を行う。このため、複雑な演算を行わなくても吸着ヘッド４の振動制御を行うことができる。
【００５１】
［実施の形態１の変形例］
図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る直動ロボット１００の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５２】
上記実施の形態１では、第１梁部材１のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部が一切、支持されていない構成であったが、本形態では、図５に示すように、第１梁部材１のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部を支持部材２９を介して下側（Ｚ軸方向の他方側Ｚ２）から支持するガイド１８が設けられている。このため、第１梁部材１は、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１および他方側Ｘ２の両端部が支持されている。但し、第１モーター１０の駆動力は、第１ジョイント２を介して第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部のみに伝達されるため、図２を参照して説明したように、第１梁部材１を第１モーター１０によって加減速しながらＹ軸方向に駆動した際、第１梁部材１のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部にＹ軸方向の振動が発生しようとする。そこで、本形態でも、実施の形態１と同様、吸着ヘッド４には、第１梁部材１のＹ軸方向の振動を検出する慣性センサー５が搭載されており、かかる慣性センサー５での検出結果を、図１（ｂ）に示す第１駆動制御部１５にフィードバックする。このため、本形態でも、実施の形態１と同様、第１梁部材１の加減速を行った際でも、第１梁部材１のＹ軸方向の振動を抑制することができるので、第１梁部材１によって支持した吸着ヘッド４をＹ軸方向の所定位置に短時間のうちに停止させることができる。
【００５３】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る直動ロボット１００の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、直動ロボット１００の駆動機構等の説明図、および第１梁部材１等の平面的な構成を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態２に係る直動ロボット１００において、第１梁部材１に発生しようとする振動の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１梁部材１の中央が振動する様子を示す説明図、第１梁部材１のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部が振動する様子を示す説明図、および第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部が振動する様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５４】
上記実施の形態１、２では、第１モーター１０の駆動力は、第１ジョイント２を介して第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部のみに伝達される構成であったが、図６に示すように、本形態では、第１モーター１０の駆動力は、第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部および他方側Ｘ２の端部の双方に伝達される。
【００５５】
より具体的には、第１梁部材１のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部および他方側Ｘ２の端部の双方に第１ジョイント２および第１ジョイント６が連結されており、第１ジョイント６に対しても、第１ジョイント２と同様、ガイド１８および第１タイミングベルト機構１９が設けられている。また、第１モーター１０の駆動力は、第１タイミングベルト機構１４と同様、第１タイミングベルト機構１９にも伝達されるようになっている。
【００５６】
かかる構成の直動ロボット１００において、第１梁部材１を第１モーター１０によって加減速しながらＹ軸方向に駆動した際、図７（ａ）に矢印Ｂ２や点線Ｂ２１で示すように、第１梁部材１の中央部にＹ軸方向の振動が発生すると、吸着ヘッド４を短時間のうちに定位置で停止させることができない。なお、第１梁部材１を第１モーター１０によって加減速しながらＹ軸方向に駆動した際、図７（ｂ）、（ｃ）に矢印Ｂ３、Ｂ４や点線Ｂ４１、Ｂ４２で示すように、第１梁部材１の端部もＹ軸方向の振動が発生しようとするが、かかる振動は、図７（ａ）に示すような第１梁部材１の中央部での振動に比較すると小さい。
【００５７】
そこで、本形態でも、実施の形態１と同様、吸着ヘッド４には、第１梁部材１のＹ軸方向の振動を検出する慣性センサー５が搭載されており、かかる慣性センサー５での検出結果を、図１（ｂ）に示す第１駆動制御部１５にフィードバックする。このため、本形態では、図７を参照して説明したように、複雑な振動が発生するが、実施の形態１と同様、第１梁部材１の加減速を行った際でも、第１梁部材１のＹ軸方向の振動を抑制することができるので、第１梁部材１によって支持した吸着ヘッド４をＹ軸方向の所定位置に短時間のうちに停止させることができる。
【００５８】
［他の実施の形態］
上記実施の形態１では、第１梁部材１や第２梁部材３１の駆動にベルト機構を用いたが、送りねじ機構等、他の直動機構を用いた直動ロボットに本発明を適用してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、第１駆動制御部１５および第２駆動制御部２５の双方が、慣性センサー５での検出結果に基づいて、吸着ヘッド４の振動を抑制するように第１モーター１０および第２モーター２０の駆動制御を行ったが、第１駆動制御部１５および第２駆動制御部２５の一方のみにおいて、慣性センサー５での検出結果に基づいて、吸着ヘッド４の振動を抑制するような駆動制御を行ってもよい。
【００６０】
上記実施の形態では、吸着ヘッド４をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸に駆動する直動ロボット１００に本発明を適用したが、吸着ヘッド４をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のうちの１軸あるいは２軸に駆動する直動ロボット１００に本発明を適用してもよい。
【００６１】
上記実施の形態では、２軸の慣性センサー５を用いたが、１軸の角速度センサーを２つ用いてＸ軸方向の振動およびＹ軸軸の振動を検出してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１・・第１梁部材、４・・吸着ヘッド（キャリッジ）、３・・第２ジョイント（ジョイント）、５・・慣性センサー、１０・・第１モーター、１５・・第１駆動制御部、２０・・第２モーター、２５・・第２駆動制御部、３０・・第３モーター、３１・・第２梁部材、３５・・第３駆動制御部、１００・・直動ロボット、１０１・・供給エリア、１０２・・検査エリア、１０３・・排出エリア
【図１】
0005929171.tif 000002
【図２】
0005929171.tif 000003
【図３】
0005929171.tif 000004
【図４】
0005929171.tif 000005
【図５】
0005929171.tif 000006
【図６】
0005929171.tif 000007
【図７】
0005929171.tif 000008