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CN1067623C - 直角坐标型机器人 - Google Patents

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CN1067623C
CN1067623C CN97198065A CN97198065A CN1067623C CN 1067623 C CN1067623 C CN 1067623C CN 97198065 A CN97198065 A CN 97198065A CN 97198065 A CN97198065 A CN 97198065A CN 1067623 C CN1067623 C CN 1067623C
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

一种直角坐标型机器人，在按间隔并列设置的第1作业台(103，104)上分别设置沿第1作业台导向移动的第1移动体(111，115)，第2作业台(102)的一端连接在其一的第1作业台设置的第1移动体，另一端连接在另一个第1作业台设置的第1移动体；用在第1移动体的移动方向具有刚性并沿第2作业台方向具有弹簧性能的连接构件(118f，118g)，连接第2作业台的端部与第1移动体。

Description

直角坐标型机器人
本发明涉及直角坐标型机器人。
近年来，用于电子元器件装配的机器人，在高速、高精度化的同时，要求长行程化。
以往，作为在对基片等的制品，用高位置精度进行各种作业的机器人，如图11和图12所示。
这是设置悬臂梁支撑Y轴作业台51的X轴作业台52。X轴作业台52可定位Y方向的任意位置。在X轴作业台52，安装可定位X方向的任意位置的作业头部53。在作业头部53，如图12所示在X轴方向安装按规定间隔D设置制品W的装置确认手段54和器件吸附口等的作业构件55。
该机器人通过Y轴作业台51和X轴作业台52向制品W的作业位置上移动作业头部53，因此，通过位置确认手段54，高精度确认其作业位置，然后，根据确认的作业位置和所述间隔D，通过Y轴作业台51或是X轴作业台52移动作业头部53，进行将作业构件55导入作业位置的作业。
可是，由于X轴作业台52对Y轴作业台51悬臂梁式支撑，对应制品W若将X轴作业台52长行程化，则容易产生振动，存在当高速动作停止时，需要定位作业头部53的时间这样的问题。并且，也容易产生Y轴作业台51和X轴作业台52的连接用螺栓的松动。而且，由于Y轴作业台51的偏转和摇摆，存在作业头部53的定位精度明显降低的问题。
为解决上述问题，我们已经公开的直角坐标型机器人(特开平3-221385号公报)如图13和图14所示的那样构成。
一对Y轴作业台1,2相互平行配置，同时，在Y轴作业台1,2分别设置沿Y轴作业台1,2导向移动的第1移动体4,5。
在Y轴作业台1,2之间，设置与Y轴作业台1,2互相垂直的X轴作业台3。在X轴作业台3上设置沿X轴作业台3导向移动的第2移动体21。
X轴作业台3的一端部和其中一个Y轴作业台1的一侧的第1移动体4，在互相垂直Y轴，X轴作业台的轴心附近可转动结合。X轴作业台3的另一端部和另一个Y轴作业台2的一侧的第1移动体5，在互相垂直Y轴，X轴作业台的轴心附近，可转动，且在X轴作业台3的轴心方向可滑动结合支撑。
在第2移动体21设置制品的位置确认手段25和作业构件26。
更具体地来说，是在Y轴1,2的内部，螺旋轴体(例如，使用轴承螺栓)6,7及使该螺旋轴体6,7旋转的电动机8,9。第1移动体4,5是通过螺母体(在图中没有表示出来)螺合各螺旋轴体6,7。
X轴作业台3在可向Y轴作业台1,2侧的第1移动4,5转动，且X轴作业台3的轴心方向可滑动固定支撑。
也就是说，在Y轴作业台1,2侧的第1移动体4,5的中央部分，在图15所示的垂直方向(Y轴作业台及X轴作业台的垂直交叉方向)分别突出设置固定用轴体11,12。
在X轴作业台3的一端部，通过轴承13，对第1移动体4的结合用轴体11固定旋转自如结合的连接构件14。在X轴作业台3的另一端部，固定如图16所示那样的滑动滑车组15的固定部15a，同时，在该滑动滑车组15的固定部15a之间，自由滑动的可动部15b，通过轴承16，旋转自由地连接第1移动体5的结合用轴体12。
因此，用同步驱动电动机8,9，通过第1移动体4,5，可沿Y轴作业台1,2，任意位置移动X轴作业台3。
设置了X轴作业台3的第2移动体21设置了如图13所示在X轴作业台3的内部配置的螺旋轴体(例如，使用轴承螺栓)22和使该螺旋轴体22旋转的电动机23，第2移动体21通过螺母体24螺合旋转轴体22。
在第2移动体21的侧面，作业构件安装板27被移动自如地设置在X轴作业台3的轴心方向。在第2移动体21上设置有螺旋轴体(例如，使用轴承螺栓)29和使该螺旋轴体29旋转的电动机30，在作业构件安装板27的背面安装的螺母体28螺合螺旋轴体29。
在作业构件安装板27上，安装制品的位置确认用照像机25和是作业构件的制品的作业用工具26。31,32是传送动力及控制信号的电缆部分。
但是，图13～图16所示的直角坐标型机器人，在Y1轴和Y2轴的Y轴方向定位时，存在由于旋转部等的间隙，精确度降低及需要定位整定时间。
同样，由于间隙上的问题，不能充分取得旋转及滑动机构的附加荷重。
而且，关于定位精度，零件尺寸和零件导引间距变小(0.3mm间距)的安装精度被要求为±25μm，用以往方式定位时的振动最大振幅30μm左右，并且，整定时间(到±5μm范围为止的时间)约需要400msec。
本发明的目的是提供一种将X轴作业台向Y1轴和Y2轴的Y轴方向移动时，可进行不减低刚性的定位动作的直角坐标型机器人。
本发明的直角坐标型机器人，在按间隔并置的第1作业台上分别设置沿第1作业台导向移动的第1移动体，第2作业台的一端连接在一方的第1作业台设置的第1移动体，另一端连接在另一方的第1作业台设置的第1移动体的直角坐标型机器人，其特征是用在第1移动的移动方向具有刚性，并沿第2作业方向具有弹簧性能的连接构件连接第2作业台的端部的第1移动体。
按照本发明，可得到向Y轴方向移动第2作业台时，能够进行不减低刚性的定位动作的直角坐标型机器人。
下面简单说明附图。
本发明的上述和其他的目的与特征，由以下有关附图关联的理想的实施例可以给予说明。在该附图中，
图1A是本发明的第1实施例的装配了直角坐标型机器人的零件的实际装配装置的构成图。
图1B是为说明由图1A的零件实际装配装置的2根Y轴作业台的平行位置偏移的图。
图2是第1实施例的直角坐标型机器人的主视图。
图3是表示第1实施例的第1连接部的分解立体图。
图4是表示第1实施例的第2连接部的分解立体图。
图5是使用第1实施例的第1连接部的连接板的俯视图。
图6是使用第1实施例的第2连接部的连接板的俯视图。
图7是说明第1实施例的效果的模式图。
图8是使用第2实施例的第2连接部的连接板的俯视图。
图9是使用第3实施例的第2连接部的连接板的俯视图。
图10是使用第4实施例的第2连接部的连接板的俯视图。
图11是已有实施例的直角坐标型机器人的立体图。
图12是同上已有实施例的俯视图。
图13是其他的已有实施例的直角坐标型机器人的立体图。
图14是同上已有实施例的俯视图。
图15是表示同上已有实施例的连接部的构造的立体图。
图16是表示同上已有实施例的连接部的构造的剖视图。
实施发明的最佳形式
在继续叙述本发明之前，对附图中的相同零件赋以相同的参照符号。
首先，说明本发明的概要。
本发明的第1种的直角坐标型机器人是按间隔并置一对第1作业台，同时在各第1作业台分别设置沿第1作业台导向移动的第1移动体，一端连接设置了一方的第1作业台的第1移动体，另一端设置连接设置有另一方的第1作业台的第1移动体的第2作业台，设置沿第2作业台导向移动的第2移动体，在第2移动体设置作业构件的直角坐标型机器人，其特征是第2作业台的一端和第1移动体的连接部及第2作业台的另一端和第1移动体的连接部中至少一方的连接部用在第1移动体的移动方向具有刚性并且沿第2作业台方向具有弹簧性能的连接构件连接。
如按照该构成，由于连接构件的弹簧性能，减轻相对X轴方向的Y1轴和Y2轴误差的驱动时的负载，能够合适地移动，并且，由于连接构件在Y1轴和Y2轴方向具有刚性，可缩短定位时的整定时间，且可在不减低定位精度的情况下工作。
本发明第2种的直角坐标型机器人是按间隔并置一对第1作业台，同时在各第1作业台分别设置沿第1作业台导向移动的第1移动体，一端连接设置了一方的第1作业台的第1移动体，另一端设置连接设置有另一方的第1作业台的第1移动体的第2作业台，设置沿第2作业台导向移动的第2移动体，在第2移动体设置作业构件的直角坐标型机器人，其特征是，在第1移动体固定第2作业台的一端，第2作业台的另一端和第1移动体的连接部用在第1移动体的移动方向具有刚性并沿第2作业台方向具有弹簧性能的连接构件连接。
本发明的第3种的直角坐标型机器人是在第1或是第2种中，连接部在第1移动体的一侧作为固定板状部件的中央部的固定侧，在第2作业台的一侧作为固定所述板状部件的外周部的可动侧，在薄壁部连接板状部件的所述固定侧和可动侧那样穿设所述板状部件的贯通孔。
本发明的第4种的直角坐标型机器人是在第3种中，以在薄壁部穿设连接板状部件的固定侧和可动侧的板状部件的贯通孔作为槽沟。
本发明的第5种的直角坐标型机器人是在所述第3或第4种中，所述薄壁部具有沿所述第1移动体的移动方向延伸，在所述移动方向具有刚性，且沿所述移动方向交叉方向在厚度较薄的上述交叉方向，具有所述弹簧性能的部分。
本发明的第6种的直角坐标型机器人，在所述第1～第5种的任一种中，在所述第1移动体的移动方向具有刚性的上述连接构件，通过所述一对第1作业台之间的安装和加工精度，对沿第2作业台方向的偏移，弹性变形能够减低滑动阻抗，沿所述第2作业台方向具有弹簧性能。
下面，根据图1A-图10说明本发明实施例的直角坐标型机器人。
实施例1
图1A-图6表示本发明实施例1的直角坐标型机器人。
图1A表示装载了本发明实施例1的直角坐标型机器人A的零件实际装配装置。直角坐标型机器人A的基本的构造与图12和图13所示的已有实施例同样，设置有作为相互平行配置的第1作业台的一例的一对Y轴作业台103,104和作为第2作业台的一例，在Y轴作业台103,104之间设置X轴作业台102,Y轴作业台103,104与X轴作业台102各连接部的具体构成与上述的已有实施例不同。
首先，说明零件实际装配装置的整体构成。
作为为了利用真空压等实际装配零件等的吸附保持的作业构件的一例，作为装载了吸附筒口101a的第2移动体的一例的头部101沿该X轴作业台102方向(X轴方向)移动自如地被安装在X轴作业台102上。X轴作业台102装有将头部101向X轴方向移动的装置(例如马达等)。
Y轴作业台103,104装有将X轴作业台102沿Y轴作业台103的Y1轴和Y轴方向和沿Y轴作业台104的Y2轴的Y轴方向移动的装置(例如马达等)。
Y轴作业台103和X轴作业台102的一端用第1连接部105连接。Y轴作业台104和X轴作业台102的另一端用第2连接部106连接。
107是供给带状的电子器件的电子器件供给装置，108是确认装置，装载头部101的吸附筒口是用上述确认装置108确认由电子器件供给装置107吸附的电子器件的吸附姿势等，根据该数据，进行头部101吸附姿势等的修正动作。
109是将制品基片由上工序向下工序移动的搬运部，110是取出使器件固定的供给托盘的托盘提升器。
图2表示Y轴作业台103,104和X轴作业台102和第1，第2连接部105,106的关系。
第1连接部105如图3所示那样构成。
第1连接部105是由沿Y轴作业台103驱动的第1移动体111和托坐112、固定板113及连接板114构成。具体来说，是在固定板113穿设的4个孔113a分别插入螺栓113b，在第1移动体111的上面安装固定板113，由在连接板114的中央穿设的4个孔114a(参照图5)在固定板113的中央形成的4个螺丝孔113c分别插入螺栓(在图中没有表示出)，在图定板113的上面安装连接板114，在由穿设托坐112的4个孔112a连接形成连接板114的外周部的4个螺丝孔114b，分别插入螺栓(在图中没有表示出)，在连接板114的上面安装托坐112，在托坐112上安装X轴作业台102的一端。
第2连接部106如图4所示那样构成。
第2连接部106是由沿Y轴作业台104驱动的第1移动体115和托坐116、固定板117以及连接板118-1构成。具体来说，是在固定板117穿设的4个孔117a分别插入螺栓117b，在第1移动体115的上面安装固定板117，由在连接板118-1的中央穿设的4个孔118a(参照图6)在固定板117的中央形成的4个螺丝孔117c分别插入螺栓(在图中没有表示出)，在图定板117的上面安装连接板118-1，在由穿设托坐116的4个孔116a，在连接板118-1的外周部的4个螺丝孔118b分别插入螺栓(在图中没有表示出)，在连接板118-1的上面安装托坐116，托坐116装有X轴作业台102的另一端。
还有，连接板118-1也如图6所示那样，在穿设4个孔118a的中央部118c的周围，遗留一部分，穿设半圆状的孔118d、118e,沿Y2轴方向延伸存在，且在与Y2轴方向垂直相交方向，形成厚度很薄的薄壁的连接构件的一例的薄壁部118f,118g。具体来说，作为连接板118-1，使用了板厚为12mm的工具钢SK7淬火处理。
这样的构成，Y轴作业台103,104的安装，如图7及图1B所示模式图那样，Y轴作业台104由与Y轴作业台103的平行位置(虚线位置)仅误差ΔX倾斜安装时，在与Y2轴方向垂直相交方向，厚度很薄形成连接板118-1的薄壁部118f,118g由于自身的弹簧性而变形，减轻驱动时的负载，X轴作业台102可向Y1,Y2轴方向合适移动。
而且，由于薄壁部118f,118g沿Y1轴方向平行的Y2轴方向延伸那样形成，在Y1,Y2轴方向具有刚性,可缩短定位时的整定时间，可在不降低定位精度下动作。
因此，将该直角坐标型机器人作为装配基片器件的装配装置的器件吸附筒口101a的移动机构使用时，例如，Y轴作业台104由Y轴作业台103的平行位置(虚线位置)即使仅误差ΔX倾斜安装，由于薄壁部118f,118g自身的弹簧性能的变形，也可减轻驱动时的负载，X轴作业台102可向Y1,Y2轴方向合适移动，器件吸附筒口101a的移动，不影响安装误差，能够作为圆滑的部件。并且，通过薄壁部118f,118g，可缩短吸附筒口101a的定位时的整定时间，对器件供给托盘或是器件供给装置的器件吸附位置及基片的装配位置，也可在不降低吸附筒口101a的定位精度下动作。
还有，在器件装配装置中，当沿Y1轴方向移动的移动体和沿Y2轴方向移动的移动体错误地乱动时，通过Y2轴侧设置的弹簧性能，能够起到防止连接部破坏的效果。
实施例2
图8表示本发明的实施例2的直角坐标型机器人的连接板118-2，其他与实施例1的直角坐标型机器人相同，用实施例1的直角坐标型机器人的连接板118-2，穿设为形成薄壁部118f,118g的半圆状的孔118d,118e,但该实施例2的直角坐标型机器人的连接板118-2为形成薄壁部穿设孔的形状和安装孔的个数与实施例1的直角坐标型机器人不同。具体来说，连接板118-2，为形成薄壁部穿设孔118d,118e的形状，不是残留一部分的半圆形状，而为“”形状，孔118a不是4个，而是形成2个。还有，对应孔118a形成固定板117的孔117c。
实施例3
图9表示本发明的实施例3的直角坐标型机器人的连接板118-3，其他与实施例1的直角坐标型机器人相同，用实施例1的直角坐标型机器人的连接板118-3，用薄壁部118f,118g支撑中央部118c，而在该实施例3的直角坐标型机器人的连接板118-3，用薄壁部118f1,118g1支撑的固定部118c1和用薄壁部118f2,118g2支撑的固定部118c2固定的第1移动体115上。在连接板118-3，为形成薄壁部穿设孔118d1,118e1,118d2,118e2的形状为大致“”形状，形成2个孔118a。还有，对应孔118a，形成固定板117的孔117c。
实施例4
图10表示本发明的实施例4的直角坐标型机器人的连接板118-4，其他与实施例1的直角坐标型机器人相同，在实施例1的直角坐标型机器人的连接板118-1，中央部118c是用薄壁部118f,118g支撑那样穿设半圆状的孔118d,118e，而在该实施例4的直角坐标型机器人的连接板118-4，用薄壁部连接板状部件的固定侧和可动侧那样，用激光形成对板状部件，幅度0.2mm左右的贯通的2个槽沟119，形成薄壁部118f3,118g3，同时，在用2个槽沟119大致围起的部分形成中央部118c3。并且对应孔118a形成固定板117的孔117c。
并且，由于仅用激光切断能够具有弹簧性能，可期望降低成本。
还有，用上述各实施例，虽然仅第1、第2连接部105,106中的第2连接部的一方在Y轴作业台的方向具有刚性沿X轴作业台102的方向具有弹簧性，但是也可以第1，第2连接部105,106双方在Y轴作业台的方向具有刚性并沿X轴作业台102的方向具有弹簧性能。在这种情况下，在连接板118-1～118-4的一方，使用弯曲应力982kgf/cm2，挠曲量0.2mm的材料，代替连接板114，用与连接板118-1～118-4同样的构成，使用1969kgf/cm2，挠曲量0.05mm的材料，也可使用不同弹簧性能强度的材料。
如按照以上的本发明，连接第1作业台和第2作业台的连接构件，由于在沿第1作业台可移动的第1移动体的移动方向具有刚性并沿第2作业台方向具有弹簧性能，因该连接构件，在对第1作业台的第2作业台的移动方向为刚体，不降低精度和不延长整定时间，且通过一对第1作业台之间的安装和加工精度，对沿第2作业台方向的偏移弹性变形不加滑动阻抗等，可实现第2作业台的移动及定位动作。
本发明参照附图，充分记述了关联的理想实施例，熟悉该技术的人员明白其各种的变形和修改。但是，其变形和修改均应包括本发明的范围之内。

Claims (8)

1．一种直角坐标型机器人，是一对第1作业台(103,104)按间隔并列设置，同时在各第1作业台上分别设置沿所述第1作业导向移动的第1移动体(111,115)；还设置有一端连接上述其一的第1作业台设置的所述第1移动体，另一端连接上述另一个第1作业台设置的所述第1移动体的第2作业台(102)；设置沿所述第2作业台导向移动的第2移动体(101)，并对所述第2移动体设置作业构件(101a)的直角坐标型机器人，其特征在于，
所述第2作业台的一端和所述第1移动体的连接部(105)及所述第2作业台的另一端和上述第1移动体的连接部(106)中至少一方的连接部用在所述第1移动体的移动方向具有刚性并沿所述第2作业台方向具有弹簧性能的连接构件(118f,118g,118f1,118g1,118f2,118g2,118f3,118g3)。
2．根据权利要求1所述的直角坐标型机器人，其特征在于，在所述第1移动体上固定所述第2作业台的一端，所述第2作业台的另一端和所述第1移动体的连接部(106)用在所述第1移动体的移动方向具有刚性，并沿所述第2作业台方向具有弹簧性能的连接构件(118f,118g,118f1,118g1,118f2,118g2,118f3,118g3)连接。
3．根据权利要求1或2所述的直角坐标型机器人，其特征在于，所述连接构件是以板状部件(118,118-1,118-2,118-3,118-4)的中央部(118c)作为在所述第1移动体侧固定的固定侧；
以所述板状部件的外周部作为在第2作业台的一侧固定的可动侧，所述板状部件穿设贯通孔(118d、118e、118d1、118e1、118d2、118e2,119)，在薄壁部(118f,118g,118f1,118g1,118f2,118g2,118f3,118g3)连接所述板状部件的所述固定侧和可动侧。
4．根据权利要求3所述的直角坐标型机器人，其特征在于，在所述薄壁部连接所述板状部件的固定侧和可动侧那样，以穿设所述板状部件的所述贯通孔作为槽沟(119)。
5．根据权利要求3或4所述的直角坐标型机器人，其特征在于是所述薄壁部(118f,118g,118f1,118g1,118f2,118g2,118f3,118g3)沿所述第1移动体的移动方向延伸，对所述移动方向具有刚性，且沿所述移动方向交差的方向在厚度较薄的上述交叉方向具有所述弹簧性能的部分。
6．根据权利要求1、2或4所述的直角坐标型机器人，其特征在于，在所述第1移动体的移动方向具有刚性的上述连接构件(118f,118g)，通过所述一对第1作业台之间的安装和加工精度，对沿第2作业台方向的偏移弹性变形并能够减低滑动阻抗，沿所述第2作业台方向具有弹簧性能。
7．根据权利要求3所述的直角坐标型机器人，其特征在于，在所述第1移动体的移动方向具有刚性的上述连接构件(118f,118g)，通过所述一对第1作业台之间的安装和加工精度，对沿第2作业台方向的偏移弹性变形并能够减低滑动阻抗，沿所述第2作业台方向具有弹簧性能。
8．根据权利要求5所述的直角坐标型机器人，其特征在于，在所述第1移动体的移动方向具有刚性的上述连接构件(118f,118g)，通过所述一对第1作业台之间的安装和加工精度，对沿第2作业台方向的偏移弹性变形并能够减低滑动阻抗，沿所述第2作业台方向具有弹簧性能。
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