JPH054178A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速で、しかも構造が簡単な駆動装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】同軸上で各々回転可能に設けられた第１のアー
ム１６及び第２のアーム２９と、第１及び第２のアーム
１６，２９を各々駆動する２軸出力モジュール１と、第
１のアーム１６の先端部に基端部が回転可能に取り付け
られた第３のアーム４１と、第２のアーム２９の先端部
に基端部が回転可能に取り付けられ、先端部が第３のア
ーム４１の先端部に回転可能に取り付けられた第４のア
ーム４２と、第３のアーム４１の先端部に取り付けられ
たθ軸モータ４３と、このθ軸モータ４３の出力軸に取
り付けられたテーブル４４とを具備するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動化ラインに組み込
まれるＸＹテーブルや工具等を駆動するのに好適な駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、例えば、ＸＹテーブルのほとん
どの駆動装置は、直交する２本のＸ方向及びＹ方向リニ
アガイドに案内されるテーブルをボールねじ等で駆動す
るタイプが用いられている。

【０００３】又、上記構成のＸＹテーブルを例えば、自
動化された基板製造ラインに組み込む場合には、基板等
の移載行うコンベアがＸＹテーブルと干渉するので、テ
ーブル面とコンベア面とに段差を設け、テーブル上にコ
ンベアへの基板移載機構（リフト機能と水平方向の移載
機能とを有した機構）が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のＸ
Ｙテーブルの駆動において、絶対精度はＸ方向リニアガ
イド及びＹ方向リニアガイドの組み付け精度やボールね
じ等の送り精度に依存し、キャリブレーションが難しい
という問題点がある。

【０００５】又、Ｘ方向リニアガイド及びＹ方向リニア
ガイドの大きさによりテーブルの移動範囲が限定される
という問題点もある。

【０００６】又、テーブル上にコンベアへの移載機構が
必要となるが、この移載機構はリフト機能をも必要なの
で、機構が複雑になるという問題点がある。

【０００７】更に、一般に、ボールねじの移動速度は低
く（1 〜1.5m/sec）、高速な移動ができず、又、ボール
ねじは入手性が悪く、納期がかかるという問題点もあ
る。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、高速で、しかも構造が簡単な
駆動装置を提供することにある。

【０００９】又、本発明の別の目的は容易にキャリブレ
ーションが可能で、しかも広い動作範囲を有する駆動装
置を提供することにある。

【００１０】又、本発明の更に他の目的は、小型で、内
部の配線が容易で、取り付けに制約がない２軸出力モジ
ュールを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１の発明は、同軸上で各々回転可能に設けられた第１
のアーム及び第２のアームと、前記第１及び第２のアー
ムを各々駆動する２軸出力モジュールと、前記第１のア
ームの先端部に基端部が回転可能に取り付けられた第３
のアームと、前記第２のアームの先端部に基端部が回転
可能に取り付けられ、先端部が前記第３のアームの先端
部に回転可能に取り付けられた第４のアームと、ベース
側でｙ方向に設けられたＹ方向ガイドレールと、このＹ
方向ガイドレールに摺動可能に係合するサブテーブル
と、このサブテーブル上でｘ方向に設けられたＸ方向ガ
イドレールとを具備し、工具やテーブル等の被駆動物
が、このＸ方向ガイドレールに摺動可能に係合し、前記
第３及び第４のアームの先端部が回転可能に取り付けら
れるものである。

【００１２】又、請求項２の発明は、同軸上で各々回転
可能に設けられた第１のアーム及び第２のアームと、前
記第１及び第２のアームを各々駆動する２軸出力モジュ
ールと、前記第１のアームの先端部に基端部が回転可能
に取り付けられた第３のアームと、前記第２のアームの
先端部に基端部が回転可能に取り付けられ、先端部が前
記第３のアームの先端部に回転可能に取り付けられた第
４のアームと、前記第３のアームの先端部に取り付けら
れたθ軸モータとを具備し、工具やテーブル等の被駆動
物がこのθ軸モータの出力軸に取り付けられるものであ
る。

【００１３】更に、請求項３の発明は、請求項１又は請
求項２の発明における前記２軸出力モジュールは、ベー
ス側に取り付けられるフランジと、このフランジの中心
穴に回転可能に配設され、一端部には前記第２のアーム
が取り付けられるシャフトと、前記フランジを介して一
方のサイドに設けられ、ステータがフランジ側，ロータ
はケーシングに取り付けられるとともに、ケーシングに
は前記第１のアームが取り付けられる第１のモータと、
前記フランジを介して他方のサイドに設けられ、ステー
タが前記フランジ側，ロータはケーシングに取り付けら
れるとともに、ケーシングには、前記シャフトの他端部
が取り付けられる第２のモータとから構成されるもので
ある。

【００１４】

【作用】請求項１の発明の駆動装置において、第１のア
ーム及び第２のアームが２軸出力モジュールにより各々
駆動されると、第３及び第４のアームも駆動され、サブ
テーブルはＹ方向ガイドレールに案内されてＹ方向に移
動し、工具やテーブル等の被駆動物はＸ方向ガイドテー
ブルに案内されてＸ方向に移動する。

【００１５】請求項２の発明の駆動装置において、第１
のアーム及び第２のアームが２軸出力モジュールにより
各々駆動されると、第３及び第４のアームも駆動され、
被駆動物はＸＹ方向に駆動される。そして、θ軸モータ
が駆動されると被駆動物はθ軸を中心に回転する。

【００１６】請求項３の発明の駆動装置において、請求
項１又は２の発明の駆動装置の２軸出力モジュールは、
第１のモータが駆動されると、第１のモータのロータの
回転力はケーシングを介して第１のアームに伝達され
る。

【００１７】第２のモータが駆動されると、第２のモー
タのロータの回転力はケーシング，シャフトを介して第
２のアームに伝達される。

【００１８】

【実施例】次に図面を用いて本発明の一実施例を説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を説明する構成図、図
２は図１における２軸出力モジュールの断面構成図、図
３は図１に示すＸＹテーブルの制御を説明する図、図４
は図１に示すＸＹテーブルを生産ラインに設置したとき
の構成図、図５は本発明の第２の実施例を説明する構成
図である。

【００１９】先ず、図１乃至図４を用いて本発明の第１
の実施例を説明する。先ず、図２を用いて２軸出力モジ
ュール１の説明を行う。この２軸出力モジュール１は第
１のモータ（ＤＤモータ）２及び第２のモータ（ＤＤモ
ータ）３より構成されている。そして、第１のモータ２
のベースである第１のフランジ４と、第２のモータ３の
ベースである第２のフランジ５とは対向積層配置されて
いる。

【００２０】一方、ベース６にはこの２軸出力モジュー
ル１の取り付け用の穴６ａが穿設されている。この穴６
ａに２軸出力モジュール１がセットされ、第１のフラン
ジ４及び第２のフランジ５が、ベース６の穴６ａの周縁
部近傍にボルト７及びナット８を用いて取り付けられて
いる。

【００２１】次に、第１のモータ２を説明する。第１の
フランジ４上には、ボルト９を用いてスリーブ１０が取
り付けられている。このスリーブ１０には、ベアリング
１１を介してケーシング１２の下端部が回転可能に取り
付けられ、更に、スリーブ１０の上部にはステータ１２
が取り付けられている。ケーシング１２の内周面には、
ステータ１３に対して回転するロータ１４が取り付けら
れている。ケーシング１２の上端部には、ボルト１５を
用いて、第１のアーム１６が取り付けられている。

【００２２】次に、第２のモータ３を説明する。第２の
フランジ５には、ボルト１７を用いてスリーブ１８が取
り付けられている。このスリーブ１８には、ベアリング
１９を介してケーシング２０の上端部が回転可能に取り
付けられ、更に、スリーブ１８の下部にはステータ２１
が取り付けられている。ケーシング２０の内周面には、
ステータ２１に対して回転するロータ２２が取り付けら
れている。ロータ２２の下端部には、ボルト２３を用い
てジョイント２４が取り付けられている。このジョイン
ト２４の下端部は、第２のモータ３の下端部から第１の
モータ２の上端部まで延出する中空のシャフト２５の下
端部に形成されたつば部２５ａにボルト２６を用いて取
り付けられている。

【００２３】シャフト２５の上端面は、ボルト２７を用
いて円盤上のジョイント２８に取り付けられている。更
にこのジョイント２８には、第２のアーム２９がボルト
３０を用いて取り付けられている。一方、第１のアーム
１６には、ボルト３１を用いてスリーブ３２が取り付け
られている。このスリーブ３２には、ベアリング３３を
介して第２のアーム２９が回転可能に取り付けられてい
る。尚、本実施例においては、第１のアーム１６と第２
のアーム２９とは同じ長さになるように設定されてい
る。

【００２４】次に、図１を用いて、本実施例の駆動装置
の構成を説明する。第１のアーム１６の先端部には、第
３のアーム４１の基端部が回転可能に取り付けられてい
る。又、第２のアーム２９の先端部には第４のアーム４
２の基端部が回転可能に取り付けられている。そして、
第３のアーム４１及び第４のアーム４２の先端部は互い
に回転可能なように取り付けられ、第１のアーム１６，
第２のアーム２９，第３のアーム４１及び第４のアーム
４２とで、所謂パンタグラフ機構が形成されている。
尚、本実施例においては、第３のアーム４１と第４のア
ーム４２とは同じ長さになるように設定されている。

【００２５】第３のアーム４１の先端部には、θ軸モー
タ（θ軸;X―Y平面に垂直な軸）４３が設けられてい
る。そして、このθ軸モータ４３の出力軸には、テーブ
ル（ＸＹテーブル）４４が取り付けられている。

【００２６】次に、上記構成の作動を説明する。２軸出
力モジュール１の第１のモータ２に電流を流すと、ロー
タ１４がステータ１３に対して回転する。このロータ１
４の回転は、ケーシング１２を介して第１のアーム１６
に伝達され、第１のアーム１６は回転する。

【００２７】同様に、２軸出力モジュール１の第２のモ
ータ３に電流を流すと、ロータ２２がステータ２１に対
して回転し、このロータ２２の回転は、ケーシング２
０，ジョイント２４，シャフト２５，ジョイント２８を
介して第２のアーム２９に伝達され、第２のアーム２９
は第１のアーム１６と同軸上で回転する。

【００２８】この第１のアーム１６と第２のアーム２９
との回転により、テーブル４４は図１の一点鎖線に示す
ように、さまざまな位置をとることが可能となる。

【００２９】尚、本実施例では、このテーブル４４がど
の位置にあっても、更に、移動中であっても、テーブル
４４がX 軸に平行（いかなる状態でも回転しない）にな
るように制御を行っている。

【００３０】この制御は、下記のようにして行われる。
図３に示すように、 第１のアーム１６と第２のアーム２９のなす角；
（θ1 −θ2 ） 第１のアーム１６と第２のアーム２９とのなす角の二等
分線の方向θ3 ；θ3 ＝（θ1 −θ2 ）／２ ここで、テーブル４４がいかなる位置においても、回転
しないようにするためには、第１のアーム１６と第２の
アーム２９とのなす角の二等分線とテーブルとの角度θ
4 が（９０°−θ3 ）となるように制御を行っている。

【００３１】但し、本実施例においては、第３のアーム
４１上にθ軸モータ４３を取り付けているので、第３の
アーム４１の方向ψをθ4 に加味する必要がある。

【００３２】そして、θ3 （ｆ（θ1,θ2 ））を計算
し、テーブル４４の回転角を制御している。もしくは、
テーブル４４にジャイロを設け、ジャイロと２軸出力モ
ジュール１との間でフィードバックする。更には、両者
の結果をうまく分析し、出力とすることにより、テーブ
ル４４の回転角を制御することができる。

【００３３】次に、図４を用いて、本実施例の駆動装置
を基板生産ラインに設置した時の説明を行う。図におい
て、第１のベルトコンベア５１と第２のベルトコンベア
５２との間には、２軸出力モジュール１が配設されてい
る。そしてテーブル４４上には、移載装置として移載ベ
ルトコンベア５３が設けられている。

【００３４】このような構成で、第１のベルトコンベア
５１で搬送されてきた基板（ワーク）は、テーブル４４
上の移載ベルトコンベア５３によって引き込まれ、移載
ベルトコンベア５３上にセットされる。このセットが完
了すると、２軸出力モジュール１が駆動され、テーブル
４４を作業エリアＷへ移動させる。ここで、基板に対し
てハンダ付け等の作業が行われ、再び、第１のベルトコ
ンベア５１及び第２のベルトコンベア５２の間に移動さ
せる。この時、θ軸モータ４３を駆動させ、テーブル４
４を１８０°反転させる。そして、移載ベルトコンベア
５３を用いて第２のベルトコンベア５２へ基板を移載
し、一連の作業を終了する。

【００３５】上記構成によれば、本実施例の駆動装置の
取り付けは、２軸出力モジュール１をベース６にボルト
７を用いて取り付けるだけでよいので、取り付けが簡単
となる。テーブル４４上の基板（ワーク）へは、上側及
び下側の両側よりアクセスが可能となる。テーブル４４
上の移載機構にリフト機能が不要となるため、構造が簡
単となる。作業エリアＷにコンベア部を加えた大きさが
略装置外形となるためコンパクトになる。更に、ＸＹテ
ーブルとしての動作エリアにとどまらず、アームの最長
時の半径内は、動作エリアとすることができるので、テ
ーブル型のマテリアルハンドリング装置として利用でき
る。

【００３６】又、テーブル４４の駆動にボールスクリュ
ーを用いていないので、移動速度をアップすることがで
きる。更に、２軸出力モジュール１及びθ軸モータ４３
を制御することにより、ＸＹテーブルのキャリブレーシ
ョンを簡単に行うことができる。

【００３７】更に、本実施例の２軸出力モジュール１
は、従来の従来の汎用アクチュエータモジュール（ロボ
ット）に比べて下記のような特徴を有している。

【００３８】スカラー型のロボット、例えば、回転する
第１アームの先端部に第２アームの駆動源が設けられた
ロボット、を考えると、このスカラー型ロボットは第１
アームの駆動源は第２のアームの駆動源をも回転させな
ければならないので、第１のアームの駆動源は大型のも
のとなるが、本実施例の２軸出力モジュール１は、駆動
源を小型のものとすることができる。又、スカラー型ロ
ボットは、可動部上に駆動源があるので、配線にも注意
する必要があるが、本実施例の２軸出力モジュール１
は、可動部には駆動源を設けていないので、配線が楽
で、多回転が可能となる。更に、シャフト２５の中空部
内を介して配線を行うことも可能である。

【００３９】又、水平多関節型のロボット、例えば、モ
ータ軸を対向させて取り付け、アームが２つのモータの
間より延出するロボット、を考えると、アームが２つの
モータの間より延出しているので、アプリケーションに
制約があるが、本実施例の２軸出力モジュール１ではそ
のような制約はない。

【００４０】次に、図５を用いて、本発明の第２の実施
例を説明する。本実施例において、第１の実施例と同一
部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。ベ
ース６上にｙ方向にＹ方向ガイドレール６１が設けら
れ、このＹ方向ガイドレール６１に摺動可能にサブテー
ブル６２が係合している。サブテーブル６２上には、ｘ
方向にＸ方向ガイドレール６３が設けられ、テーブル６
４がこのＸ方向ガイドテーブル６３に摺動可能に係合し
ている。そして、第３及び第４のアーム４１，４２の先
端部が回転可能にテーブル６４に取り付けられている。

【００４１】上記構成においても、２軸出力モジュール
１をベース６にボルト７を用いて取り付けるだけでよい
ので、取り付けが簡単となる。又、テーブル６３の駆動
にボールスクリューを用いていないので、移動速度をア
ップすることができる。

【００４２】尚、本発明は上記実施例に限るものではな
い。上記実施例では駆動装置の被駆動物としてテーブル
（ＸＹテーブル）である場合で説明をおこなったが、被
駆動物として、他に、工具等であってもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、ボールねじを用いていないので、このボールねじの
送り精度に依存せず、キャリブレーションが簡単で、し
かも、駆動速度が高速となる駆動装置を実現できる。

【００４４】又、請求項２の発明においては、リニアガ
イド及びボールねじを用いていないので、リニアガイド
の組み付け精度やボールねじの送り精度に依存せず、キ
ャリブレーションが簡単で、しかも、駆動速度が高速な
駆動装置を実現できる。更に、リニアガイドの大きさに
より移動範囲が限定されるということもなくなり、広い
動作範囲を有することになる。又、θ軸モータを設けた
ことにより、ＸＹテーブルを駆動する場合、テーブル上
に移載機構を設けることがなくなり、機構を簡単にする
ことができる。

【００４５】更に、請求項３の発明においては、小型
で、内部の配線が容易で、取り付けに制約がない２軸出
力モジュールを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明する構成図であ
る。

【図２】図１における２軸出力モジュールの断面構成図
である。

【図３】図１に示すＸＹテーブルの制御を説明する図で
ある。

【図４】図１に示すＸＹテーブルを生産ラインに設置し
たときの構成図である。

【図５】本発明の第２の実施例を説明する構成図であ
る。

【符号の説明】

１ ２軸出力モジュール ２ 第１のモータ ３ 第２のモータ ４ 第１のフランジ ５ 第２のフランジ ６ ベース １２，２０ ケーシング １３，２２ ロータ １４，２１ ステータ １６ 第１のアーム ２５ シャフト ２９ 第２のアーム ４１ 第３のアーム ４２ 第４のアーム ４３ θ軸モータ ４４ テーブル ６１ Ｙ軸方向ガイドレール ６２ サブテーブル ６３ Ｘ方向ガイドレール ６４ テーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸上で各々回転可能に設けられた第１
   のアーム（１６）及び第２のアーム（２９）と、前記第
   １及び第２のアーム（１６，２９）を各々駆動する２軸
   出力モジュール（１）と、前記第１のアーム（１６）の
   先端部に基端部が回転可能に取り付けられた第３のアー
   ム（４１）と、前記第２のアーム（２９）の先端部に基
   端部が回転可能に取り付けられ、先端部が前記第３のア
   ーム（４１）の先端部に回転可能に取り付けられた第４
   のアーム（４２）と、ベース側でｙ方向に設けられたＹ
   方向ガイドレール（６１）と、このＹ方向ガイドレール
   （６１）に摺動可能に係合するサブテーブル（６２）
   と、このサブテーブル（６２）上でｘ方向に設けられた
   Ｘ方向ガイドレール（６３）とを具備し、工具やテーブ
   ル等の被駆動物が、このＸ方向ガイドレール（６３）に
   摺動可能に係合し、前記第３及び第４のアーム（４１，
   ４２）の先端部が回転可能に取り付けられることを特徴
   とする駆動装置。
2. 【請求項２】 同軸上で各々回転可能に設けられた第１
   のアーム（１６）及び第２のアーム（２９）と、前記第
   １及び第２のアーム（１６，２９）を各々駆動する２軸
   出力モジュール（１）と、前記第１のアーム（１６）の
   先端部に基端部が回転可能に取り付けられた第３のアー
   ム（４１）と、前記第２のアーム（２９）の先端部に基
   端部が回転可能に取り付けられ、先端部が前記第３のア
   ーム（４１）の先端部に回転可能に取り付けられた第４
   のアーム（４２）と、前記第３のアーム（４１）の先端
   部に取り付けられたθ軸モータ（４３）とを具備し、工
   具やテーブル等の被駆動物がこのθ軸モータ（４３）の
   出力軸に取り付けられることを特徴とする駆動装置。
3. 【請求項３】 前記２軸出力モジュール（１）は、ベー
   ス（６）側に取り付けられるフランジ（４，５）と、こ
   のフランジ（４，５）の中心穴に回転可能に配設され、
   一端部には前記第２のアーム（２９）が取り付けられる
   シャフト（２５）と、前記フランジ（４，５）を介して
   一方のサイドに設けられ、ステータ（１３）がフランジ
   （４，５）側，ロータ（１４）はケーシング（１２）に
   取り付けられるとともに、ケーシング（１２）には前記
   第１のアーム（１６）が取り付けられる第１のモータ
   （２）と、前記フランジ（４，５）を介して他方のサイ
   ドに設けられ、ステータ（２１）が前記フランジ（４，
   ５）側，ロータ（２２）はケーシング（２０）に取り付
   けられるとともに、ケーシング（２０）には、前記シャ
   フト（２５）の他端部が取り付けられる第２のモータ
   （３）と、から構成される請求項１又は請求項２記載の
   駆動装置。