(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業用テーブルに支柱が装着され、該支柱の上方に水平状アームが装着され、該水平状アームに装着され、水平方向なるＹ方向に移動可能なＹ方向移動体に装着された垂直方向なるＺ軸方向に昇降可能なＺ軸昇降機構を備えた卓上型ロボットにおいて、
前記Ｙ方向移動体に不動に固定された固定ベースと、該固定ベースに左右方向で且つ上下方向に対称的に配置された複数のガイドプーリと、該ガイドプーリによりガイドされる昇降ベースの幅方向両側に２本のガイド軸が平行に固着された昇降体とからなり、該昇降体の両ガイド軸は前記ガイドプーリに案内支持され、前記昇降体の一方側のガイド軸を案内支持する前記固定ベースに配置された上下方向のガイドプーリは、水平方向の位置調整を可能とし、前記昇降体の昇降ベースは、一方側の上下方向の前記ガイドプーリの水平方向位置の調整による両ガイド軸への押圧にて前記昇降ベースは弾性変形してなることを特徴とするＺ軸昇降機構を備えた卓上型ロボット。
【請求項２】
前記昇降体の昇降ベースは、前記両ガイド軸に直交する方向において断面コ字形状とし、幅方向に弾性を備えて常時与圧を与えるとともに長手方向を剛体構造としてなることを特徴とする請求項１に記載のＺ軸昇降機構を備えた卓上型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバ，ドリル，シリンジ等の種々のツールをツール固定板に装着し、該ツールを上下方向に移動させる昇降手段を有する卓上型ロボットにおいて、ツールにかかるトルクによるツール固定板の撓み変形を防止することができるＺ軸昇降機構を備えた卓上型ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産設備として、小型の卓上型ロボットが多く使用されている。該卓上型ロボットは、ツール固定板にドライバ，ドリル等の種々のツールが装着され、該ツール固定板とワークとが相対的にＸ・Ｙ・Ｚ方向に移動し、孔明け加工，螺子締め等の作業を行うものである。特に、ツールをＺ軸方向，即ち上下方向に昇降動作を行わせる機構は、Ｚ軸ユニットに装着されている。
【０００３】
前記Ｚ軸ユニットにおいて、図７（ａ），（ｂ）に示すように、ツールのＺ方向移動手段即ち昇降手段の構造は、種々のツールを装着するツール固定板ｄに２本のガイド軸ｃ，ｃが適宜の間隔をおいて、平行に固着され、該ガイド軸ｃ，ｃが前記Ｚ軸ユニット内に装着されたボール軸受ｂ，ｂに挿通され、ツール固定板ｄがモータ制御により適宜に昇降する。その２本のガイド軸ｃ，ｃとツール固定板ｄとによる構造体は、全体的に剛性が不足し、ツール固定板ｄは捩じれ易い状態となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｚ軸ユニットは、前記のような構造であるためにツール固定板ｄが最下点に達したとき、即ち２本のガイド軸ｃ，ｃのボール軸受ｂ，ｂからの突出量が最も大きくなったときに、ツールのトルク反力がツール固定板ｄにかかると、前記２本のガイド軸ｃ，ｃが捩じれやすくなり、したがって該ツール固定板ｄにも撓みが生じやすくなる。特に、前後方向の捩じり方向の撓みが大きい〔図７（ｂ）参照〕。
【０００５】
これに、よってワークに対する工作精度が劣化することになるし、工作時の騒音も大きくなりやすかった。また、ボール軸受ユニットｂ，ｂは、比較的，場所を取り易く、そのためにＺ軸ユニットのサイズは、大きなものになりがちであった。本発明は、主に前述したＺ軸ユニットにおける全体的な剛性の不足，及びそのために生じる工作精度の劣化を防止することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで発明者は、前記課題を解決することを目的とし、鋭意，研究を重ねた結果、その発明を、作業用テーブルに支柱が装着され、該支柱の上方に水平状アームが装着され、該水平状アームに装着され、水平方向なるＹ方向に移動可能なＹ方向移動体に装着された垂直方向なるＺ軸方向に昇降可能なＺ軸昇降機構を備えた卓上型ロボットにおいて、前記Ｙ方向移動体に不動に固定された固定ベースと、該固定ベースに左右方向で且つ上下方向に対称的に配置された複数のガイドプーリと、該ガイドプーリによりガイドされる昇降ベースの幅方向両側に２本のガイド軸が平行に固着された昇降体とからなり、該昇降体の両ガイド軸は前記ガイドプーリに案内支持され、前記昇降体の一方側のガイド軸を案内支持する前記固定ベースに配置された上下方向のガイドプーリは、水平方向の位置調整を可能とし、前記昇降体の昇降ベースは、一方側の上下方向の前記ガイドプーリの水平方向位置の調整による両ガイド軸への押圧にて前記昇降ベースは弾性変形してなることを特徴とするＺ軸昇降機構を備えた卓上型ロボットとしたことにより、昇降ベースと該昇降ベースに固着されたガイド軸とからなる昇降体は、略剛性体となり、変形しにくいものとし、動作中のツールによりツール固定板にトルク反力がかかっても、ツール固定板の撓みを抑え、ツール固定板の適正な位置が変移したり、それゆえに工作精度を劣化する等の不都合を防止することができる。
【０００７】
また、前記昇降体の一方側のガイド軸を案内支持するガイドプーリは、水平方向の位置調整を可能としたことにより、ガイド軸とガイドプーリとの間にガタが生じた場合にガイドプーリを水平方向に移動させて位置を調整し、ガタを消滅することができる。また、前記昇降ベースは、前記ガイドプーリの水平方向位置の調整による両ガイド軸への押圧にて前記昇降ベースは弾性変形してなることにより、弾性変形した昇降ベースはその復元力により、前記ガイドプーリとガイド軸との間に常時適正な予圧がかかり、ガタのない状態を維持し、且つ昇降体の昇降をスムーズにすることができる。
【０００８】
また、前記昇降体の昇降ベースは、断面略コ字形状とし、幅方向に弾性を備えた剛体構造としたことにより、昇降ベースは、単純な形状でありながら断面係数の大きな部材とすることができ、且つＺ軸ユニット内に組み込む場合にそのスペースを有効に利用することができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明において、まず卓上型ロボットは、主に作業用テーブル１５と，支柱１６と，水平状アーム１７と，Ｙ方向移動体１８から構成され、前記作業用テーブル１５に支柱１６が装着され、該支柱１６の上方に水平状アーム１７が装着されている。該水平状アーム１７には、水平方向なるＹ方向に移動可能なＹ方向移動体１８が装着され、図示しないＹ方向駆動手段にてＹ方向移動体１８が前記水平状アーム１７をＹ方向に移動することができる。前記作業用テーブル１５上には、ワーク取付部１９が装着されている。該ワーク取付部１９は、Ｘ方向を移動するスライドテーブル１９ａが装着され、スライドテーブル１９ａ上に載置されたワークをＸ方向に移動させるものである。
【００１０】
Ｚ軸ユニットは、前記Ｙ方向移動体１８の内部に装着されており、主に固定ベース１、ガイドプーリ２，２，…及び昇降体Ａとから構成される。該昇降体Ａは、垂直方向なるＺ軸方向に移動する部位である。即ち、昇降体Ａは、該昇降体Ａに装着された種々のツールを昇降させる役目をなす。その昇降体Ａは、主にガイド軸７，７及び昇降ベース８とから構成される。前記固定ベース１は、前記Ｙ方向移動体１８に対してＺ軸方向に不動に固定され、その形状は板状をなしている〔図１（ｂ）参照〕。該固定ベース１には、複数のガイドプーリ２，２，…が装着される。具体的には、４個のガイドプーリ２，２，…が上下，左右に装着されている〔図２（ｂ）参照〕。該ガイドプーリ２は、外周にレール溝２ａが形成され、該レール溝２ａに後述するガイド軸７が入り込むようになっている〔図４（ａ），（ｂ）参照〕。
【００１１】
ガイドプーリ２は、軸支部材３を介して回動自在に固定ベース１に装着されている。前記軸支部材３は、軸部３ａとロックナット３ｂから構成され、前記軸部３ａがガイドプーリ２の回動中心軸となり、ロックナット３ｂによりガイドプーリ２は軸部３ａに回動自在に固定される。また、ガイドプーリ２と軸部３ａとの間には玉軸受６が装着され、ガイドプーリ２が滑らかに回動するようになっている。
【００１２】
また、左右方向のいずれか一方側の上下に配列されたガイドプーリ２，２は、その位置を水平方向（左右方向）に調整可能とした実施例が存在する。この実施例では、ガイドプーリ２をガイド軸７に押圧し、その接触圧を適宜に調整することができる。この実施例におけるガイドプーリ２の支持構造においては、まず前記軸支部材３の軸部３ａがスライド部４に固着されている〔図４（ａ）参照〕。一方、前記固定ベース１の表面側（前記ガイドプーリ２，２，…が装着されている側）には、長溝部１ａが形成されている〔図４（ｂ）参照〕。該長溝部１ａ内に前記スライド部４が挿入され、該スライド溝部４が前記長溝部１ａの長手方向に沿って水平方向（左右方向）に移動することができるようになっている。
【００１３】
また、前記固定ベース１の裏面側には、前記長溝部１ａと連通する貫通孔１ｂ，１ｂが２つ形成されている。該貫通孔１ｂ，１ｂには、ボルト等の固着具５，５が挿入され、該固着具５，５の締付けにて前記スライド部４が長溝部１ａ内に固定される。その貫通孔１ｂは、固着具５の軸径よりも大きめに形成され、固着具５が貫通孔１ｂ内を内径の範囲で移動可能とし、これによって前記スライド部４が長溝部１ａに収納された状態で移動することができる。前記ガイドプーリ２は、前記スライド部４の位置を長溝部１ａ内で調整することにより、ガイドプーリ２が左右方向の適宜の位置に設定することができる。
【００１４】
次に、昇降体Ａについて述べる。まず、昇降ベース８は、断面略コ字形状をなし、正面部８ａの幅方向両端から側面部８ｂ，８ｂが形成されている。さらに、該側面部８ｂ，８ｂの他端側（前記正面部８ａと側面部８ｂとの折曲箇所と反対側）から前記正面部８ａの幅方向外方に向かって屈曲端縁８ｃ，８ｃが形成されている。両屈曲端縁８ｃ，８ｃには、それぞれガイド軸７，７が固着される。該ガイド軸７は、断面円形状であり、その長さは前記昇降ベース８の長手方向の長さと略同一としている〔図２（ａ）参照〕。また、前記昇降ベース８には、前記屈曲端縁８ｃ，８ｃが形成されず、両ガイド軸７，７が両側面部８ｂ，８ｂの端部に固着される実施例も存在する（図５参照）。
【００１５】
前記昇降ベース８は、略剛性体とした構造物である。ここで略剛性体とは、曲げ，捩じれ等を生じさせようとする外力に対する変形を極めて小さくなるようにした、即ち剛性率の大きなものである。また、昇降ベース８は、弾性を有しており、具体的には開放部の幅方向にバネ性（弾性）を備え、長手方向を剛体構造とし、所定の範囲の外力により僅かに弾性変形を生じることができる。昇降ベース８の断面形状は、前記コ字形状以外に長方形状とした実施例も存在する〔図６（ａ）参照〕。
【００１６】
その昇降ベース８の下端箇所には、ツール固定板１０が設けられている。該ツール固定板１０は、種々のツールを装着するための役目をなすものである。前記昇降ベース８とツール固定板１０とは、接続部材１１を介して固着される。該接続部材１１は、ブロック状をなし、昇降ベース８の正面部８ａにボルト等の固着具１２により固着され、さらに前記ツール固定板１０は、前記接続部材１１にボルト等の固着具１３により固着される〔図３（ｃ）参照〕。
【００１７】
前記昇降体Ａは、そのガイド軸７, ７が前記固定ベース１に上下，左右に装着された複数のガイドプーリ２，２，…によって、案内支持され、図示されない昇降手段により昇降動作を行うものである。ここで前記固定ベース１に上下左右に配置されたガイドプーリ２，２，…は、前記両ガイド軸７，７の外方側から案内支持される構造とすることが好適であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく前記両ガイド軸７，７の内方側が案内支持される構造としてもよい〔図６（ｂ）参照〕。
【００１８】
また、前述したように、左右いずれかの側のガイドプーリ２，２，…には水平方向に位置調整が行われることにより、前記昇降体Ａの両ガイド軸７，７を所定の圧力で押圧し、これによって昇降ベース８に、弾性変形を与える。該昇降ベース８には、その弾性変形に対する復元力が生じ、ガイドプーリ２，２，…とガイド軸７，７との間に常時予圧を有することとなり、昇降体Ａとガイドプーリ２，２，…との間にガタのないスムーズな摺動動作とすることができる。以下に、本発明によるツール固定板１０の変形量と従来との比較が表示されている。なお、条件は、１ｋｇ（９．８Ｎ）の荷重が作用したときのツール固定板１０の変形量である。
【表１】
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【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明したように、Ｚ軸ユニットの昇降体Ａにおいて、２本のガイド軸７，７は、略剛性体とした昇降ベース８の幅方向両側に固着されたものであり、ガイド軸７，７と昇降ベース８とが一体的となって、高い剛性を得ることができ、ガイド軸７，７にツールのトルク反力による捩じれ，撓み等の変形を防止することができ、高い工作精度を得ることができる。また、工作時の騒音を小さくし、且つＺ軸ユニットをコンパクトにすることができ、ひいては低価格なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明を装着した卓上型ロボットの斜視図
（ｂ）はＺ軸ユニットの斜視図
【図２】（ａ）は昇降体の斜視図
（ｂ）はベース及び該ベースに装着されたガイドプーリの斜視図
【図３】（ａ）は昇降体の要部正面図
（ｂ）はＱ1 −Ｑ1 矢視断面図
（ｃ）はＱ2 −Ｑ2 矢視断面図
【図４】（ａ）は水平方向に位置微調整可能なガイドプーリ箇所の拡大断面図
（ｂ）は（ａ）の一部断面にした要部拡大平面図
【図５】昇降体の別の実施例の断面図
【図６】（ａ）は昇降ベースの断面形状を長方形状とした実施例の断面図
（ｂ）は両ガイド軸の内方側をガイドプーリにて案内支持した断面図
【図７】（ａ）は従来タイプのＺ軸ユニットの構造を示す正面図
（ｂ）は（ａ）の主要構造を示す略示斜視図
【符号の説明】
Ａ…昇降体
１…固定ベース
２…ガイドプーリ
７…ガイド軸
８…昇降ベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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