高速アプリケーション用多軸ロボット
【課題】位置決め精度を高めたベルト駆動設計の多軸ロボットを提供する。
【解決手段】互いに実質的に平行に配置されている第１ガイドレールと第２ガイドレール１２，１４とを具備する。第１端１８および第２端２０を有するクロスバー１６が、ガイドレール１２，１４に作動可能に支持されている。第２運動軸６６に沿って移動させるために、搬送台２２が前記クロスバー１６に作動可能に連結されている。第１および第２ドライブと、第１ベルト３２とを有する第１駆動システムは、第１および第２運動軸６６に沿った搬送台２２の移動を提供する。第２および第３ベルト３４，３６は別々の第２および第３ベルト経路を走行し、第２および第３ベルト３４，３６の一方は右回りでクロスバー１６に進入するとともに、左回りでクロスバー１６から離れ、第２および第３ベルトの他方が左回りでクロスバー１６に進入するとともに、右回りでクロスバー１６から離れる。
【解決手段】互いに実質的に平行に配置されている第１ガイドレールと第２ガイドレール１２，１４とを具備する。第１端１８および第２端２０を有するクロスバー１６が、ガイドレール１２，１４に作動可能に支持されている。第２運動軸６６に沿って移動させるために、搬送台２２が前記クロスバー１６に作動可能に連結されている。第１および第２ドライブと、第１ベルト３２とを有する第１駆動システムは、第１および第２運動軸６６に沿った搬送台２２の移動を提供する。第２および第３ベルト３４，３６は別々の第２および第３ベルト経路を走行し、第２および第３ベルト３４，３６の一方は右回りでクロスバー１６に進入するとともに、左回りでクロスバー１６から離れ、第２および第３ベルトの他方が左回りでクロスバー１６に進入するとともに、右回りでクロスバー１６から離れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速アプリケーション用多軸ロボットに関係する。
【背景技術】
【０００２】
第１運動軸を画成するために互いに実質的に平行に配置されている第１および第２ガイドレールと、第１ガイドレールに作動可能に支持されている第１端および第２ガイドレールに作動可能に支持されている第２端を有するクロスバーと、第１端から第２端まで延びている第２運動軸に沿って移動するためにクロスバーに作動可能に連結されている搬送台と、第１および第２ドライブ、および第１および第２運動軸に沿ってクロスバーおよび搬送台を移動するために第１Ｈ形ベルト経路を走行する第１ベルトを有する第１駆動システムと、少なくとも部分的にクロスバーおよびガイドレールに沿って延びている第２および第３ベルトとを具備する。
【０００３】
この種の多軸ロボットは、下記特許文献１から周知である。
下記特許文献１は、３本の直交軸Ｘ，Ｙ，Ｚに沿って工具キャリアを移動させ、かつこれら軸の１本を中心に工具キャリアを回転させるために３つのベルト駆動システムを使用している多軸ロボットを開示している。工具キャリアは搬送台に配置されていて、さらにクロスバーに作動可能に支持されている。クロスバーの各端は２本の平行なガイドレールのうちの１本に支持されている。クロスバーおよび搬送台は、典型的にはＸ軸およびＹ軸と呼ばれる２本の直交軸に沿った工具キャリアの移動のためのものである。これら２本の軸に沿って搬送台とクロスバーとを移動させるために、２つの固定モータドライブとＨ形ベルト経路を走行する循環ベルトとを具備する駆動システムが設けられている。Ｈ形ベルト経路はガイドレールおよびクロスバーの配置に合わせている。２つのモータドライブが共に同じ回転方向に駆動されると、搬送台はクロスバーに沿って移動する。２つのモータドライブが反対の回転方向に駆動されると、クロスバーはガイドレールに沿って移動する。
【０００４】
第３軸に沿った工具キャリアの移動および第３軸周りの工具キャリアの回転を生じさせるために、さらに２本のＨ形ベルトが設けられている。まとめると、周知のロボットは平行な面に重なるように配置されている３本のＨ形ベルトを具備する。
このロボット設計の利点は、固定モータドライブから得られるものであり、駆動力がＨ形ベルトによって工具キャリアに伝わる点にある。そのため、ロボットの可動部分はドライブの重量を支える必要がない。したがって、工具キャリアは非常に軽量に製造することができ、加速度および減速度が高い非常にダイナミックな動きが可能となる。
【０００５】
しかし、この周知の設計では、Ｈ形ベルト駆動システムは望ましくないクロスバーのその縦軸および垂直Ｚ軸周りの回転を受けやすいため、位置決め精度が制限される。かかる回転により生じる不正確な位置決めは、特に、この種のロボット設計の使命であるはずの工具キャリアが非常に高速で移動する場合、問題を引き起こしかねない。
下記特許文献２は、Ｈ形ベルトの方法を採用している別のロボット設計を開示している。しかし、ここでも、提案された設計は望ましくないクロスバーの回転の結果、不正確な位置決めを受けやすい。
【０００６】
下記特許文献３はまったく別のロボット設計を開示しており、一般にデルタロボットとして知られている。このデルタロボットも固定モータドライブの利点を生かしており、平行な構造を介して工具キャリアを移動させる構成になっている。このロボット設計も可動部品が軽量であることから恩恵を受けるが、工具キャリアの所望の動きから駆動制御信号を計算するために高度な制御ロジックが必要である。
【特許文献１】独国特許出願公開第４４４４５２３Ａ１号明細書
【特許文献２】国際公開第９７／０２９３１号パンフレット
【特許文献３】米国特許第４，９７６，５８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上２つの概念を超えた別のロボット設計があり、いわゆる６軸ロボットまたはいわゆるＳＣＡＲＡ設計などである。しかし、３軸以上での移動および回転のために、これらのロボット設計はモータドライブを工具キャリアとともに移動させる必要があり、そのためダイナミックな動作を制限し、および／または高出力駆動システムを必要とする。
上記に鑑み、本発明の目的は、軽量で、実施するのに効率的かつ経済的な高速アプリケーション用多軸ロボットを提供することである。より具体的には、本発明の目的は、位置決め精度を高めたベルト駆動設計の多軸ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
冒頭で述べた種類の多軸ロボットにおいて、本発明の多軸ロボットは、第２および第３ベルトが別々の第２および第３ベルト経路を走行し、第２および第３ベルトのうちの一方が右回りでクロスバーに進入するとともに左回りでクロスバーから離れ、第２および第３ベルトのうちの他方は左回りでクロスバーに進入するとともに右回りでクロスバーから離れるものである。
【０００９】
このように新規なロボットは、この概念から得られるあらゆる利点を生かしたベルト駆動方法を採用する。しかし、この設計を採用している先行技術のロボットに比べ、新規なロボットは、第２および第３ベルトという新規なベルト設計により安定性および剛性が高まる。これら２本のベルトの各々は第１方向回りでクロスバーに進入し、第２の方向、つまり、第１の反対方向でクロスバーから離れるため、各ベルトは第３運動軸（典型的には、Ｚ軸）周りの回転に対してクロスバーを安定させる。加えて、２本のベルトは逆の回転方向でクロスバーを安定させるように配置されている。したがって、第３運動軸周りに起こりうるクロスバーのあらゆる回転は第２および第３ベルトのうちの一方で遮られて阻止される（または少なくとも抑制される）ため、第２および第３ベルトはともに安定性および剛性を高めることになる。すなわち、第２および第３ベルトは新規なベルト設計の結果として、反対に作用することにより協働する。
【００１０】
第２および第３ベルトという新規なベルト設計は特に、クロスバーが高い加速度および減速度で前後に移動する高速アプリケーションに有益である。第２ベルトおよび第３ベルトはガイドレールの間のクロスバーを安定させるため、クロスバーはガイドレールに対する位置がより安定した状態に維持される。ガイドレールをプラスチックなどの軽量な材料から製作できるのであればさらに安定性を高めることも可能であり、ロボットの総重量およびその製造コストを一層低減する。安定性の向上から得られる別の利点は、摩損が少なくなることである。
【００１１】
以上をまとめると、新規な多軸ロボットは高速アプリケーションに適した経済的な設計であるが、低いコストで高い位置決め精度を提供する。したがって、上記目的は、完全に達成される。
本発明の好適な改良形態では、第２および第３ベルトの一方が実質的にｄ形の第２ベルト経路を走行し、第２および第３ベルトの他方が実質的にｂ形の第３ベルト経路を走行する。
【００１２】
第１ベルトのＨ形ベルト経路と同様、第２および第３ベルトは、上から見たとき、それぞれｄ形またはｂ形ベルト経路を走行する。本改良形態によるベルト経路は対称ではないため、「文字」ｄおよびｂは見方によってはｐおよびｑと考えられることはいうまでもない。そのため、本改良形態によるｄ形およびｂ形ベルト経路はｐ形およびｑ形ベルト経路としても理解されるべきである。いずれにしても、２本のベルト経路は、互いに実質的に交差して配置されている広いループおよび狭いループを持つことによって非対称である。広いループのベルトの一部分はクロスバーに沿ってまたはその中を走行するが、狭いループは実質的に完全にガイドレールの１つに沿って走行する。文字ｄおよびｂ（またはｐおよびｑ）の基本形状が維持される限り、搬送台のプーリに巻き付けるなど、サイドループを設けてもよいことは本改良形態の範囲内である。
【００１３】
本改良形態は非常に安定し、実施しやすくかつ経済的な実施態様を提供することが証明されている。特に、本改良形態は第１、第２および第３ベルトのモータを２本のガイドレールの別々の端部に配置することができるため、非常にコンパクトかつ安定した構造にしやすい。
別の改良形態では、新規な多軸ロボットは、第１および第２運動軸に交差している第３運動軸に沿って移動するために、搬送台に作動可能に連結されている工具キャリアを具備する。本好適な改良形態は、新規な多軸ロボットの基本概念に第３運動軸を追加し、それによって柔軟性および操作能力が高まる。
【００１４】
本発明の別の改良形態では、新規なロボットは、第３運動軸に沿って工具キャリアを移動させる第２駆動システムを具備し、この第２駆動システムは第３ドライブと第２ベルトとを具備する。
本改良形態により、第２ベルトは安定性および剛性の向上に寄与するだけでなく、第３運動軸に沿って工具キャリアを駆動する役割も果たす。その結果、本改良形態は非常に効率的かつ経済的な設計を可能にする。
【００１５】
別の改良形態によると、第２駆動システムは第２ベルトに平行に配置されて、前記第２ベルトと同時に走行する第４ベルトを具備する。
本改良形態では、第２ベルトは第４ベルトによって「ミラーリング」されるため、第２駆動システムは第３運動軸の方向に間隔をあけて互いに同時に走行する２本の平行なベルトを効果的に具備する。二重ベルトおよびその間の間隔により、本改良形態は新規なロボットの安定性および剛性を一層高める。特に、間隔があいた２本のベルトはその縦軸に沿ったクロスバーの回転を減じるのに寄与する。
【００１６】
別の改良形態によると、搬送台は工具キャリアを支持している第１部分と、第１部分に対して移動するために第２ベルトに接続されている第２部分とを具備し、ロボットはさらに、第１および第２部分の相対移動が第３運動軸に沿った工具キャリアの移動になるように、第１および第２部分と、工具キャリアとを接続しているロープを具備する。
本改良形態では、第３運動軸に沿った工具キャリアの（典型的には垂直な）移動は、第１および第２搬送台部分の相対的な移動によってもたらされる。２つの部分が互いに離れる方向に移動すると、典型的には工具キャリアはロープによって上昇し、一方２つの搬送台部分が互いに近づく方向に移動すると、典型的には工具キャリアは下降することになる。本改良形態は、可動する搬送台および工具キャリアを特に軽量な構造にすることができ、それによってより一層のダイナミクスの向上に寄与する。しかし、基本的には、第２ベルトの並進運動を第３運動軸に沿った並進運動に変換するために、ねじ留めを使用しているスピンドル構成など、他の設計も使用可能である。
【００１７】
別の改良形態では、新規なロボットは、工具キャリアを第３運動軸周りに回転させるための第３駆動システムを具備し、第３駆動システムは第４ドライブと第３ベルトとを具備する。
本改良形態も、第３ベルトを使用することによって、クロスバーの安定化だけでなく、工具キャリアの駆動に対しても効率的かつ経済的な構成に寄与する。
【００１８】
別の改良形態では、第３ベルトは第２ベルトの対応するベルト幅よりも実質的に大きく、かつ、また好ましくは第１および第４ベルトの対応するベルト幅よりも大きいベルト幅を有する。
本改良形態によると、ベルトの移動方向に交差する方向で測定するベルト幅は、第３ベルトが他のベルトに比べて大きい。あるいは、第１および第２ベルトのベルト幅は第３ベルトと比べて小さくしてもよいということができよう。本改良形態は、第２および第４ベルトに関して上記詳細に説明したように、第１および第２ベルトを対応する「ミラーベルト」によって二重にしている他の改良形態と組み合わせると特に好ましい。新規なロボットの好適な改良形態の第３ベルトは二重にされていないため、駆動力の伝達を高めるためにそのベルト幅を他のベルトに比べて大きくするのが有利である。大きくした第３ベルトのベルト幅は、第２ベルトが第４ベルトによって二重にされている場合、幅の広い第３ベルトがより効率的に第２および第４ベルトの抗力に対抗できるため、クロスバーの安定性の向上にも寄与する。第３ベルトのベルト幅を第２および第４ベルトの対応するベルト幅よりも単独で測った場合に実質的に２倍にすると特に好ましい。
【００１９】
別の改良形態では、新規なロボットはＨ形の第５ベルト経路に沿って延びている第５ベルトを具備し、この第５ベルトは第１ベルトに平行かつそれと同時に走行する。
本改良形態によると、第１ベルトも平行かつ同時であるが、第３運動軸の方向に間隔をあけて走行する第５ベルトによってミラーリングされる。好ましくは、第１および第５ベルト（第２および第４ベルトと同様）は各々が同じシャフトに配置されているプーリを走行する。二重に、またはミラーリングされる第１／第５ベルトも、その縦軸周りの回転に対しクロスバーの安定性の向上に寄与する。同じシャフトにそれぞれのプーリを配置することで非常にコンパクトかつ効率的な設計に寄与する。
【００２０】
別の改良形態によると、第２および第３ベルトは、第１および第２運動軸に交差する方向から見て、第１および第５ベルトの間に位置付けられている。第１および第５ベルトを、今までに述べた５本のベルトのそれぞれ一番上と一番下のベルトにすると特に好ましい。すなわち、第２ベルト、第３ベルトおよび第４ベルトは、第１ベルトのベルト経路によって画成される第１平面と、第５ベルトのベルト経路によって画成される第５平面との間にあるそれぞれの平面に配置されている。
【００２１】
本改良形態はコンパクトな設計と、第３運動軸、典型的には垂直軸に沿った第１ベルトと第５ベルトとの最大限の間隔とを兼備する。２本の平行なＨ形ベルト間の最大限の間隔は、その縦軸周りの回転に対するクロスバーの安定性を特に高める。
上記で説明した特徴および下記で説明する特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、説明した組合せだけでなく、他の組合せまたは単独で使用できることは言うまでもない。
【００２２】
本発明の例示的な実施形態を図面に図示し、以下の説明でより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１では、新規なロボットの実施形態の本質的な部分を全体として参照番号１０で示している。分かりやすくするために、ここでは、本発明に本質的な、新規なロボット設計の部分のみを詳細に示している。新規なロボットは、実際にはここに図示していない、一般的な支持構造、モータドライブ、ハウジング部分および／またはカバーシートおよび後で説明する移動を制御するコントローラなど、別の部分を具備することは言うまでもない。
【００２４】
典型的な実施形態では、新規なロボットは、フレームの各角に１本ずつ、４本の脚部に支持されている実質的に長方形のフレームを具備する。フレームは２本のガイドレール１２，１４、プーリおよびモータドライブ（ここでは詳細に図示せず）を支持している。脚部の高さと長方形支持フレームの長さおよび幅とは、所望のアプリケーションに適するように選んでもよいだろう。
【００２５】
新規なロボット１０は、第１端１８および第２端２０を有するクロスバー１６を具備する。第１端は、ガイドレール１２に沿って走行するように構成されているローラによってガイドレール１２上に支持されている。第２端２０は同様にローラによってガイドレール１４上に支持されている。ローラは図４の参照番号２１で模式的に示されている。
本実施形態では、クロスバー１６は、第１搬送台部分２２ａおよび第２搬送台部分２２ｂを有する搬送台を支持している。搬送台部分２２ａ，２２ｂは、第１端１８と第２端２０との間でクロスバー１６に沿った摺動移動のために構成されている。
【００２６】
搬送台２２は工具キャリア２４を支持しており、工具キャリア２４は本実施形態ではロッド状のシャフトである。工具キャリア２４は歯車２６に接続されていて、歯車２６は以下詳細に説明するようにベルトドライブによって回転できる。歯車２６の回転が、ロッド状工具キャリア２４にその縦軸周りの回転を生じさせる。工具キャリア２４の下端２８（上端３０でもよい）は、一定の操作動作に望ましいであろうあらゆる種類の操作工具（ここでは図示せず）を受けるように構成されている。操作工具は工作物を把持するグリッパおよび／または工作物を加工する加工工具を含めてもよいだろう。
【００２７】
ロボット１０はさらに、複数のベルトを案内するように配置されている複数のプーリを具備する。本実施形態では、ロボット１０は第１ベルト３２と、第２ベルト３４と、第３ベルト３６と、第４ベルト３８と、第５ベルト４０とを具備する。これら５本のベルトはすべて、以下に参照する図２から図５に関連して詳細に説明するベルト軌道に沿って走行する循環ベルトである。
【００２８】
第１ベルト３２は４つのプーリ４２，４４，４６，４８を介して案内されるが、プーリ４２，４４は第１ガイドレール１２の各端に配置されていて、プーリ４６，４８は第２ガイドレール１４の各端に配置されている。さらに、第１ベルト３２はさらに別の４つのプーリ５０，５２，５４，５６に沿って案内され、プーリ５０，５２はクロスバー１６の第１端１８にも装着されていて、プーリ５４，５６はクロスバー１６の第２端２０にも装着されている。図２および図３から分かるように、第１ベルト３２は本質的にＨ形のベルト経路を走行する。
【００２９】
第５ベルト４０も、第１ベルト３２の経路に平行に延びており、かつ好ましくはまったく同一のＨ形ベルト経路を走行する。図１から分かるように、第５ベルト４０はプーリ４２’，４４’，４６’，４８’によって案内され、これらプーリは第１ベルト３２を案内する対応のプーリ４２，４４，４６，４８と同じシャフト５８に配置されているため、第１および第５ベルト３２，４０は必ず同時にかつ互いに平行に走行する。クロスバー１６の両端１８，２０にあるプーリ５０，５２，５４，５６にも同じことが言え、これらプーリは第５ベルト４０を案内するために同様に「ミラーリング」されている。
【００３０】
本実施形態では、ガイドレール１２，１４それぞれの平行な端部に配置されている駆動シャフト５８ａおよび５８ｂは、モータドライブに接続されている。簡潔にするため、それらのモータドライブはここでは詳細に図示していないが、図２および図３では参照番号６０，６２で表されている。
当業者には十分に理解されるように、Ｈ形ベルト３２，４０は、２つのドライブ６０，６２を同時に、一方のドライブを左回りに、他方のドライブを右回りに作動させると、クロスバー１６を第１運動軸６４に沿って移動させる。２つのドライブ６０，６２を図２の各矢印で示すように作動させると、クロスバー１６は矢印６４の方向に移動する。各ドライブ６０，６２を反対方向に作動させると、クロスバー１６は反対方向に移動する。
【００３１】
しかし、ドライブ６０，６２を両方とも右回りに作動させると（または両方とも左回りに作動させると）、クロスバー１６の位置は変わらないが、搬送台２４がクロスバー１６に沿って移動する。ドライブ６０，６２を両方とも同時に右回りに作動させると、搬送台２４は矢印６６の方向に移動するが、これは第２運動軸を示す。搬送台２４は適切な取付具（ここでは詳細に図示せず）で両方のベルト３２，５０に取り付けられていることは言うまでもない。以上をまとまると、Ｈ形ベルト３２，５０は２本の実質的に交差する運動軸に沿った工具キャリア２４の並進移動を提供する。
【００３２】
図４は第２ベルト３４の経路（および「ミラーリングされている」第４ベルト３８の経路）を示している。見て分かるように、ベルト３４，３８は、見方によって、実質的にｄ形またはｐ形のベルト経路をたどる。本実施形態では、第２搬送台部分２２ｂはベルト３４，３８に接続されていて、第１搬送台部分２２ａは第１および第５ベルト３２，４０に接続されている。そのため、第１／第５ベルト３２，４０に対する第２／第４ベルト３４，３８の独立した移動が、第１搬送台部分２２ａに対する第２搬送台部分２２ｂの矢印６８方向の移動になる。図１から分かるように、各搬送台部分２２ａ，２２ｂはロープ７２を支持する対のプーリ７０を具備し、ロープは工具キャリア２４の下端２８に接続されている。ロープ７２のおかげで、搬送台部分２２ａ，２２ｂが互いに離れる方向に移動すると、工具キャリア２４は第３運動軸７４（図１）に沿って上昇し、逆に搬送台２２ａ，２２ｂが互いに近づく方向に移動すると、工具キャリア２４は下降する。そのため、第２および第４ベルト３４，３８は、工具キャリア２４の第３運動軸７４（図１）に沿った移動を生じさせるように構成されている。ベルト３４，３８を移動させるために、第３ドライブ７６をガイドレール１４の（第２）端に配置している。
【００３３】
図５から分かるように、第３ベルト３６は、実質的にｂ形（または見方によってはｑ形）のベルト経路を走行する。第３ベルト３６は、歯車２６の歯に噛み合わせるために歯車２６に適合する歯付きベルトである。そのため、第３ベルト３６は、矢印７８で示すように、工具キャリア２４の回転運動を生じさせるように構成されている。第３ベルト３６を移動させる各ドライブを参照番号８０で模式的に示している。ドライブ８０は第１ガイドレール１２の第２自由端に配置されているため、４つのドライブ６０，６２，７６，８０は２本のガイドレール１２，１４の自由端によって画成されている４つの角に位置している。ベルト３２〜４０およびドライブ６０，６２，７６，８０の配置は、３本の並進軸方向および１本の回転軸周りの工具キャリア２４の４つの独立した動きを生じさせるように構成されている。
【００３４】
図４および図５から分かるように、ベルト３４，３６および３８はそれぞれ、クロスバー１６の第２端２０に配置されているプーリ８２，８２’に沿って案内される。しかし、ベルト経路が異なるため、第２および第４ベルト３４，３８はドライブ６２に向いた側でプーリ８２に巻き付き、対して第３ベルト３６はドライブ６２から遠ざかる、第３ドライブ７６に向いた側でプーリ８２’に巻き付く。すなわち、ベルト３４／３８および３６はプーリ８２，８２’に別々の抗力をかけ、別々の抗力が互いに対抗して、それによってガイドレール１４上でクロスバー１６の第２端２０を安定化させる。
【００３５】
また、第２および第４ベルト３４，３８と第３ベルト３６も、プーリ８４／８４’および８６／８６’に対して互いに対抗する抗力をかけることによって、ガイドレール１２でクロスバー１６の第１端１８を安定化させる。その結果、クロスバー１６は、第１および第２ドライブ６０，６２が第１および第５ベルト３２，４０にわずかでも異なる駆動力を与えたとしても、ガイドレール１２，１４に対しその交差位置で安定化されている。参照番号７８で示す垂直軸７４周りのクロスバー１６の回転は、避けられないとしても、大幅に減じられる。
【００３６】
さらに、「ミラーリングされる」第１および第５ベルト３２，４０ならびに第２および第４ベルト３４，３８、および図１の矢印９２で示すそれぞれの垂直空間の結果、クロスバー１６の縦軸９０周りの回転運動８８（図１を参照）も、避けられないとしても、減じられる。
本実施形態では、対のベルト３２／４０および３４／３８に対し第３ベルト３６は「ミラーリング」されていないため、第３ベルト３６の幅９４は、各ベルト３２，３４，３８，４０の対応する幅の２倍である。
【００３７】
図４および図５から分かるように、第２および第４ベルト３４，３８はクロスバー１６に必ず右回りで進入し、左回りでクロスバー１６から離れる。このことは、第２および第４ベルト３４，３８の移動方向に関係無く当てはまる。対して、第３ベルト３６は必ずクロスバー１６に左回りで進入し、右回りでクロスバー１６から離れる。したがって、ベルト３４／３８と３６との駆動経路は異なっており、クロスバー１６に対し互いに対抗する抗力をかけるので、クロスバー１６をガイドレール１２，１４に対して交差する向きで安定化させる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の多軸ロボットの好適な実施形態の本質的な部分を透視図である。
【図２】本発明のロボットの実施形態の第１運動軸に沿った移動を説明するための模式図である。
【図３】本発明のロボットの実施形態の第２運動軸に沿った移動を説明するための模式図である。
【図４】本発明のロボットの実施形態の第３運動軸に沿った移動を説明するための模式図である。
【図５】本発明のロボットの実施形態の回転運動を説明する模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速アプリケーション用多軸ロボットに関係する。
【背景技術】
【０００２】
第１運動軸を画成するために互いに実質的に平行に配置されている第１および第２ガイドレールと、第１ガイドレールに作動可能に支持されている第１端および第２ガイドレールに作動可能に支持されている第２端を有するクロスバーと、第１端から第２端まで延びている第２運動軸に沿って移動するためにクロスバーに作動可能に連結されている搬送台と、第１および第２ドライブ、および第１および第２運動軸に沿ってクロスバーおよび搬送台を移動するために第１Ｈ形ベルト経路を走行する第１ベルトを有する第１駆動システムと、少なくとも部分的にクロスバーおよびガイドレールに沿って延びている第２および第３ベルトとを具備する。
【０００３】
この種の多軸ロボットは、下記特許文献１から周知である。
下記特許文献１は、３本の直交軸Ｘ，Ｙ，Ｚに沿って工具キャリアを移動させ、かつこれら軸の１本を中心に工具キャリアを回転させるために３つのベルト駆動システムを使用している多軸ロボットを開示している。工具キャリアは搬送台に配置されていて、さらにクロスバーに作動可能に支持されている。クロスバーの各端は２本の平行なガイドレールのうちの１本に支持されている。クロスバーおよび搬送台は、典型的にはＸ軸およびＹ軸と呼ばれる２本の直交軸に沿った工具キャリアの移動のためのものである。これら２本の軸に沿って搬送台とクロスバーとを移動させるために、２つの固定モータドライブとＨ形ベルト経路を走行する循環ベルトとを具備する駆動システムが設けられている。Ｈ形ベルト経路はガイドレールおよびクロスバーの配置に合わせている。２つのモータドライブが共に同じ回転方向に駆動されると、搬送台はクロスバーに沿って移動する。２つのモータドライブが反対の回転方向に駆動されると、クロスバーはガイドレールに沿って移動する。
【０００４】
第３軸に沿った工具キャリアの移動および第３軸周りの工具キャリアの回転を生じさせるために、さらに２本のＨ形ベルトが設けられている。まとめると、周知のロボットは平行な面に重なるように配置されている３本のＨ形ベルトを具備する。
このロボット設計の利点は、固定モータドライブから得られるものであり、駆動力がＨ形ベルトによって工具キャリアに伝わる点にある。そのため、ロボットの可動部分はドライブの重量を支える必要がない。したがって、工具キャリアは非常に軽量に製造することができ、加速度および減速度が高い非常にダイナミックな動きが可能となる。
【０００５】
しかし、この周知の設計では、Ｈ形ベルト駆動システムは望ましくないクロスバーのその縦軸および垂直Ｚ軸周りの回転を受けやすいため、位置決め精度が制限される。かかる回転により生じる不正確な位置決めは、特に、この種のロボット設計の使命であるはずの工具キャリアが非常に高速で移動する場合、問題を引き起こしかねない。
下記特許文献２は、Ｈ形ベルトの方法を採用している別のロボット設計を開示している。しかし、ここでも、提案された設計は望ましくないクロスバーの回転の結果、不正確な位置決めを受けやすい。
【０００６】
下記特許文献３はまったく別のロボット設計を開示しており、一般にデルタロボットとして知られている。このデルタロボットも固定モータドライブの利点を生かしており、平行な構造を介して工具キャリアを移動させる構成になっている。このロボット設計も可動部品が軽量であることから恩恵を受けるが、工具キャリアの所望の動きから駆動制御信号を計算するために高度な制御ロジックが必要である。
【特許文献１】独国特許出願公開第４４４４５２３Ａ１号明細書
【特許文献２】国際公開第９７／０２９３１号パンフレット
【特許文献３】米国特許第４，９７６，５８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上２つの概念を超えた別のロボット設計があり、いわゆる６軸ロボットまたはいわゆるＳＣＡＲＡ設計などである。しかし、３軸以上での移動および回転のために、これらのロボット設計はモータドライブを工具キャリアとともに移動させる必要があり、そのためダイナミックな動作を制限し、および／または高出力駆動システムを必要とする。
上記に鑑み、本発明の目的は、軽量で、実施するのに効率的かつ経済的な高速アプリケーション用多軸ロボットを提供することである。より具体的には、本発明の目的は、位置決め精度を高めたベルト駆動設計の多軸ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
冒頭で述べた種類の多軸ロボットにおいて、本発明の多軸ロボットは、第２および第３ベルトが別々の第２および第３ベルト経路を走行し、第２および第３ベルトのうちの一方が右回りでクロスバーに進入するとともに左回りでクロスバーから離れ、第２および第３ベルトのうちの他方は左回りでクロスバーに進入するとともに右回りでクロスバーから離れるものである。
【０００９】
このように新規なロボットは、この概念から得られるあらゆる利点を生かしたベルト駆動方法を採用する。しかし、この設計を採用している先行技術のロボットに比べ、新規なロボットは、第２および第３ベルトという新規なベルト設計により安定性および剛性が高まる。これら２本のベルトの各々は第１方向回りでクロスバーに進入し、第２の方向、つまり、第１の反対方向でクロスバーから離れるため、各ベルトは第３運動軸（典型的には、Ｚ軸）周りの回転に対してクロスバーを安定させる。加えて、２本のベルトは逆の回転方向でクロスバーを安定させるように配置されている。したがって、第３運動軸周りに起こりうるクロスバーのあらゆる回転は第２および第３ベルトのうちの一方で遮られて阻止される（または少なくとも抑制される）ため、第２および第３ベルトはともに安定性および剛性を高めることになる。すなわち、第２および第３ベルトは新規なベルト設計の結果として、反対に作用することにより協働する。
【００１０】
第２および第３ベルトという新規なベルト設計は特に、クロスバーが高い加速度および減速度で前後に移動する高速アプリケーションに有益である。第２ベルトおよび第３ベルトはガイドレールの間のクロスバーを安定させるため、クロスバーはガイドレールに対する位置がより安定した状態に維持される。ガイドレールをプラスチックなどの軽量な材料から製作できるのであればさらに安定性を高めることも可能であり、ロボットの総重量およびその製造コストを一層低減する。安定性の向上から得られる別の利点は、摩損が少なくなることである。
【００１１】
以上をまとめると、新規な多軸ロボットは高速アプリケーションに適した経済的な設計であるが、低いコストで高い位置決め精度を提供する。したがって、上記目的は、完全に達成される。
本発明の好適な改良形態では、第２および第３ベルトの一方が実質的にｄ形の第２ベルト経路を走行し、第２および第３ベルトの他方が実質的にｂ形の第３ベルト経路を走行する。
【００１２】
第１ベルトのＨ形ベルト経路と同様、第２および第３ベルトは、上から見たとき、それぞれｄ形またはｂ形ベルト経路を走行する。本改良形態によるベルト経路は対称ではないため、「文字」ｄおよびｂは見方によってはｐおよびｑと考えられることはいうまでもない。そのため、本改良形態によるｄ形およびｂ形ベルト経路はｐ形およびｑ形ベルト経路としても理解されるべきである。いずれにしても、２本のベルト経路は、互いに実質的に交差して配置されている広いループおよび狭いループを持つことによって非対称である。広いループのベルトの一部分はクロスバーに沿ってまたはその中を走行するが、狭いループは実質的に完全にガイドレールの１つに沿って走行する。文字ｄおよびｂ（またはｐおよびｑ）の基本形状が維持される限り、搬送台のプーリに巻き付けるなど、サイドループを設けてもよいことは本改良形態の範囲内である。
【００１３】
本改良形態は非常に安定し、実施しやすくかつ経済的な実施態様を提供することが証明されている。特に、本改良形態は第１、第２および第３ベルトのモータを２本のガイドレールの別々の端部に配置することができるため、非常にコンパクトかつ安定した構造にしやすい。
別の改良形態では、新規な多軸ロボットは、第１および第２運動軸に交差している第３運動軸に沿って移動するために、搬送台に作動可能に連結されている工具キャリアを具備する。本好適な改良形態は、新規な多軸ロボットの基本概念に第３運動軸を追加し、それによって柔軟性および操作能力が高まる。
【００１４】
本発明の別の改良形態では、新規なロボットは、第３運動軸に沿って工具キャリアを移動させる第２駆動システムを具備し、この第２駆動システムは第３ドライブと第２ベルトとを具備する。
本改良形態により、第２ベルトは安定性および剛性の向上に寄与するだけでなく、第３運動軸に沿って工具キャリアを駆動する役割も果たす。その結果、本改良形態は非常に効率的かつ経済的な設計を可能にする。
【００１５】
別の改良形態によると、第２駆動システムは第２ベルトに平行に配置されて、前記第２ベルトと同時に走行する第４ベルトを具備する。
本改良形態では、第２ベルトは第４ベルトによって「ミラーリング」されるため、第２駆動システムは第３運動軸の方向に間隔をあけて互いに同時に走行する２本の平行なベルトを効果的に具備する。二重ベルトおよびその間の間隔により、本改良形態は新規なロボットの安定性および剛性を一層高める。特に、間隔があいた２本のベルトはその縦軸に沿ったクロスバーの回転を減じるのに寄与する。
【００１６】
別の改良形態によると、搬送台は工具キャリアを支持している第１部分と、第１部分に対して移動するために第２ベルトに接続されている第２部分とを具備し、ロボットはさらに、第１および第２部分の相対移動が第３運動軸に沿った工具キャリアの移動になるように、第１および第２部分と、工具キャリアとを接続しているロープを具備する。
本改良形態では、第３運動軸に沿った工具キャリアの（典型的には垂直な）移動は、第１および第２搬送台部分の相対的な移動によってもたらされる。２つの部分が互いに離れる方向に移動すると、典型的には工具キャリアはロープによって上昇し、一方２つの搬送台部分が互いに近づく方向に移動すると、典型的には工具キャリアは下降することになる。本改良形態は、可動する搬送台および工具キャリアを特に軽量な構造にすることができ、それによってより一層のダイナミクスの向上に寄与する。しかし、基本的には、第２ベルトの並進運動を第３運動軸に沿った並進運動に変換するために、ねじ留めを使用しているスピンドル構成など、他の設計も使用可能である。
【００１７】
別の改良形態では、新規なロボットは、工具キャリアを第３運動軸周りに回転させるための第３駆動システムを具備し、第３駆動システムは第４ドライブと第３ベルトとを具備する。
本改良形態も、第３ベルトを使用することによって、クロスバーの安定化だけでなく、工具キャリアの駆動に対しても効率的かつ経済的な構成に寄与する。
【００１８】
別の改良形態では、第３ベルトは第２ベルトの対応するベルト幅よりも実質的に大きく、かつ、また好ましくは第１および第４ベルトの対応するベルト幅よりも大きいベルト幅を有する。
本改良形態によると、ベルトの移動方向に交差する方向で測定するベルト幅は、第３ベルトが他のベルトに比べて大きい。あるいは、第１および第２ベルトのベルト幅は第３ベルトと比べて小さくしてもよいということができよう。本改良形態は、第２および第４ベルトに関して上記詳細に説明したように、第１および第２ベルトを対応する「ミラーベルト」によって二重にしている他の改良形態と組み合わせると特に好ましい。新規なロボットの好適な改良形態の第３ベルトは二重にされていないため、駆動力の伝達を高めるためにそのベルト幅を他のベルトに比べて大きくするのが有利である。大きくした第３ベルトのベルト幅は、第２ベルトが第４ベルトによって二重にされている場合、幅の広い第３ベルトがより効率的に第２および第４ベルトの抗力に対抗できるため、クロスバーの安定性の向上にも寄与する。第３ベルトのベルト幅を第２および第４ベルトの対応するベルト幅よりも単独で測った場合に実質的に２倍にすると特に好ましい。
【００１９】
別の改良形態では、新規なロボットはＨ形の第５ベルト経路に沿って延びている第５ベルトを具備し、この第５ベルトは第１ベルトに平行かつそれと同時に走行する。
本改良形態によると、第１ベルトも平行かつ同時であるが、第３運動軸の方向に間隔をあけて走行する第５ベルトによってミラーリングされる。好ましくは、第１および第５ベルト（第２および第４ベルトと同様）は各々が同じシャフトに配置されているプーリを走行する。二重に、またはミラーリングされる第１／第５ベルトも、その縦軸周りの回転に対しクロスバーの安定性の向上に寄与する。同じシャフトにそれぞれのプーリを配置することで非常にコンパクトかつ効率的な設計に寄与する。
【００２０】
別の改良形態によると、第２および第３ベルトは、第１および第２運動軸に交差する方向から見て、第１および第５ベルトの間に位置付けられている。第１および第５ベルトを、今までに述べた５本のベルトのそれぞれ一番上と一番下のベルトにすると特に好ましい。すなわち、第２ベルト、第３ベルトおよび第４ベルトは、第１ベルトのベルト経路によって画成される第１平面と、第５ベルトのベルト経路によって画成される第５平面との間にあるそれぞれの平面に配置されている。
【００２１】
本改良形態はコンパクトな設計と、第３運動軸、典型的には垂直軸に沿った第１ベルトと第５ベルトとの最大限の間隔とを兼備する。２本の平行なＨ形ベルト間の最大限の間隔は、その縦軸周りの回転に対するクロスバーの安定性を特に高める。
上記で説明した特徴および下記で説明する特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、説明した組合せだけでなく、他の組合せまたは単独で使用できることは言うまでもない。
【００２２】
本発明の例示的な実施形態を図面に図示し、以下の説明でより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１では、新規なロボットの実施形態の本質的な部分を全体として参照番号１０で示している。分かりやすくするために、ここでは、本発明に本質的な、新規なロボット設計の部分のみを詳細に示している。新規なロボットは、実際にはここに図示していない、一般的な支持構造、モータドライブ、ハウジング部分および／またはカバーシートおよび後で説明する移動を制御するコントローラなど、別の部分を具備することは言うまでもない。
【００２４】
典型的な実施形態では、新規なロボットは、フレームの各角に１本ずつ、４本の脚部に支持されている実質的に長方形のフレームを具備する。フレームは２本のガイドレール１２，１４、プーリおよびモータドライブ（ここでは詳細に図示せず）を支持している。脚部の高さと長方形支持フレームの長さおよび幅とは、所望のアプリケーションに適するように選んでもよいだろう。
【００２５】
新規なロボット１０は、第１端１８および第２端２０を有するクロスバー１６を具備する。第１端は、ガイドレール１２に沿って走行するように構成されているローラによってガイドレール１２上に支持されている。第２端２０は同様にローラによってガイドレール１４上に支持されている。ローラは図４の参照番号２１で模式的に示されている。
本実施形態では、クロスバー１６は、第１搬送台部分２２ａおよび第２搬送台部分２２ｂを有する搬送台を支持している。搬送台部分２２ａ，２２ｂは、第１端１８と第２端２０との間でクロスバー１６に沿った摺動移動のために構成されている。
【００２６】
搬送台２２は工具キャリア２４を支持しており、工具キャリア２４は本実施形態ではロッド状のシャフトである。工具キャリア２４は歯車２６に接続されていて、歯車２６は以下詳細に説明するようにベルトドライブによって回転できる。歯車２６の回転が、ロッド状工具キャリア２４にその縦軸周りの回転を生じさせる。工具キャリア２４の下端２８（上端３０でもよい）は、一定の操作動作に望ましいであろうあらゆる種類の操作工具（ここでは図示せず）を受けるように構成されている。操作工具は工作物を把持するグリッパおよび／または工作物を加工する加工工具を含めてもよいだろう。
【００２７】
ロボット１０はさらに、複数のベルトを案内するように配置されている複数のプーリを具備する。本実施形態では、ロボット１０は第１ベルト３２と、第２ベルト３４と、第３ベルト３６と、第４ベルト３８と、第５ベルト４０とを具備する。これら５本のベルトはすべて、以下に参照する図２から図５に関連して詳細に説明するベルト軌道に沿って走行する循環ベルトである。
【００２８】
第１ベルト３２は４つのプーリ４２，４４，４６，４８を介して案内されるが、プーリ４２，４４は第１ガイドレール１２の各端に配置されていて、プーリ４６，４８は第２ガイドレール１４の各端に配置されている。さらに、第１ベルト３２はさらに別の４つのプーリ５０，５２，５４，５６に沿って案内され、プーリ５０，５２はクロスバー１６の第１端１８にも装着されていて、プーリ５４，５６はクロスバー１６の第２端２０にも装着されている。図２および図３から分かるように、第１ベルト３２は本質的にＨ形のベルト経路を走行する。
【００２９】
第５ベルト４０も、第１ベルト３２の経路に平行に延びており、かつ好ましくはまったく同一のＨ形ベルト経路を走行する。図１から分かるように、第５ベルト４０はプーリ４２’，４４’，４６’，４８’によって案内され、これらプーリは第１ベルト３２を案内する対応のプーリ４２，４４，４６，４８と同じシャフト５８に配置されているため、第１および第５ベルト３２，４０は必ず同時にかつ互いに平行に走行する。クロスバー１６の両端１８，２０にあるプーリ５０，５２，５４，５６にも同じことが言え、これらプーリは第５ベルト４０を案内するために同様に「ミラーリング」されている。
【００３０】
本実施形態では、ガイドレール１２，１４それぞれの平行な端部に配置されている駆動シャフト５８ａおよび５８ｂは、モータドライブに接続されている。簡潔にするため、それらのモータドライブはここでは詳細に図示していないが、図２および図３では参照番号６０，６２で表されている。
当業者には十分に理解されるように、Ｈ形ベルト３２，４０は、２つのドライブ６０，６２を同時に、一方のドライブを左回りに、他方のドライブを右回りに作動させると、クロスバー１６を第１運動軸６４に沿って移動させる。２つのドライブ６０，６２を図２の各矢印で示すように作動させると、クロスバー１６は矢印６４の方向に移動する。各ドライブ６０，６２を反対方向に作動させると、クロスバー１６は反対方向に移動する。
【００３１】
しかし、ドライブ６０，６２を両方とも右回りに作動させると（または両方とも左回りに作動させると）、クロスバー１６の位置は変わらないが、搬送台２４がクロスバー１６に沿って移動する。ドライブ６０，６２を両方とも同時に右回りに作動させると、搬送台２４は矢印６６の方向に移動するが、これは第２運動軸を示す。搬送台２４は適切な取付具（ここでは詳細に図示せず）で両方のベルト３２，５０に取り付けられていることは言うまでもない。以上をまとまると、Ｈ形ベルト３２，５０は２本の実質的に交差する運動軸に沿った工具キャリア２４の並進移動を提供する。
【００３２】
図４は第２ベルト３４の経路（および「ミラーリングされている」第４ベルト３８の経路）を示している。見て分かるように、ベルト３４，３８は、見方によって、実質的にｄ形またはｐ形のベルト経路をたどる。本実施形態では、第２搬送台部分２２ｂはベルト３４，３８に接続されていて、第１搬送台部分２２ａは第１および第５ベルト３２，４０に接続されている。そのため、第１／第５ベルト３２，４０に対する第２／第４ベルト３４，３８の独立した移動が、第１搬送台部分２２ａに対する第２搬送台部分２２ｂの矢印６８方向の移動になる。図１から分かるように、各搬送台部分２２ａ，２２ｂはロープ７２を支持する対のプーリ７０を具備し、ロープは工具キャリア２４の下端２８に接続されている。ロープ７２のおかげで、搬送台部分２２ａ，２２ｂが互いに離れる方向に移動すると、工具キャリア２４は第３運動軸７４（図１）に沿って上昇し、逆に搬送台２２ａ，２２ｂが互いに近づく方向に移動すると、工具キャリア２４は下降する。そのため、第２および第４ベルト３４，３８は、工具キャリア２４の第３運動軸７４（図１）に沿った移動を生じさせるように構成されている。ベルト３４，３８を移動させるために、第３ドライブ７６をガイドレール１４の（第２）端に配置している。
【００３３】
図５から分かるように、第３ベルト３６は、実質的にｂ形（または見方によってはｑ形）のベルト経路を走行する。第３ベルト３６は、歯車２６の歯に噛み合わせるために歯車２６に適合する歯付きベルトである。そのため、第３ベルト３６は、矢印７８で示すように、工具キャリア２４の回転運動を生じさせるように構成されている。第３ベルト３６を移動させる各ドライブを参照番号８０で模式的に示している。ドライブ８０は第１ガイドレール１２の第２自由端に配置されているため、４つのドライブ６０，６２，７６，８０は２本のガイドレール１２，１４の自由端によって画成されている４つの角に位置している。ベルト３２〜４０およびドライブ６０，６２，７６，８０の配置は、３本の並進軸方向および１本の回転軸周りの工具キャリア２４の４つの独立した動きを生じさせるように構成されている。
【００３４】
図４および図５から分かるように、ベルト３４，３６および３８はそれぞれ、クロスバー１６の第２端２０に配置されているプーリ８２，８２’に沿って案内される。しかし、ベルト経路が異なるため、第２および第４ベルト３４，３８はドライブ６２に向いた側でプーリ８２に巻き付き、対して第３ベルト３６はドライブ６２から遠ざかる、第３ドライブ７６に向いた側でプーリ８２’に巻き付く。すなわち、ベルト３４／３８および３６はプーリ８２，８２’に別々の抗力をかけ、別々の抗力が互いに対抗して、それによってガイドレール１４上でクロスバー１６の第２端２０を安定化させる。
【００３５】
また、第２および第４ベルト３４，３８と第３ベルト３６も、プーリ８４／８４’および８６／８６’に対して互いに対抗する抗力をかけることによって、ガイドレール１２でクロスバー１６の第１端１８を安定化させる。その結果、クロスバー１６は、第１および第２ドライブ６０，６２が第１および第５ベルト３２，４０にわずかでも異なる駆動力を与えたとしても、ガイドレール１２，１４に対しその交差位置で安定化されている。参照番号７８で示す垂直軸７４周りのクロスバー１６の回転は、避けられないとしても、大幅に減じられる。
【００３６】
さらに、「ミラーリングされる」第１および第５ベルト３２，４０ならびに第２および第４ベルト３４，３８、および図１の矢印９２で示すそれぞれの垂直空間の結果、クロスバー１６の縦軸９０周りの回転運動８８（図１を参照）も、避けられないとしても、減じられる。
本実施形態では、対のベルト３２／４０および３４／３８に対し第３ベルト３６は「ミラーリング」されていないため、第３ベルト３６の幅９４は、各ベルト３２，３４，３８，４０の対応する幅の２倍である。
【００３７】
図４および図５から分かるように、第２および第４ベルト３４，３８はクロスバー１６に必ず右回りで進入し、左回りでクロスバー１６から離れる。このことは、第２および第４ベルト３４，３８の移動方向に関係無く当てはまる。対して、第３ベルト３６は必ずクロスバー１６に左回りで進入し、右回りでクロスバー１６から離れる。したがって、ベルト３４／３８と３６との駆動経路は異なっており、クロスバー１６に対し互いに対抗する抗力をかけるので、クロスバー１６をガイドレール１２，１４に対して交差する向きで安定化させる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の多軸ロボットの好適な実施形態の本質的な部分を透視図である。
【図２】本発明のロボットの実施形態の第１運動軸に沿った移動を説明するための模式図である。
【図３】本発明のロボットの実施形態の第２運動軸に沿った移動を説明するための模式図である。
【図４】本発明のロボットの実施形態の第３運動軸に沿った移動を説明するための模式図である。
【図５】本発明のロボットの実施形態の回転運動を説明する模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１運動軸（６４）を規定するために互いに実質的に平行に配置されている第１および第２ガイドレール（１２，１４）と、前記第１ガイドレール（１２）に作動可能に支持される第１端（１８）および前記第２ガイドレール（１４）に作動可能に支持される第２端（２０）を有するクロスバー（１６）と、前記第１端（１８）から前記第２端（２０）まで延びる第２運動軸（６６）に沿って移動するために前記クロスバー（１６）に作動可能に連結されている搬送台（２２）と、ならびに前記第１および第２運動軸（６４，６６）に沿って前記クロスバー（１６）および前記搬送台（２２）を移動させるため、第１および第２ドライブ（６０，６２）、第１Ｈ形ベルト経路を走行する第１ベルト（３２）を有する第１駆動システムと、少なくとも部分的に前記クロスバー（１６）および前記ガイドレール（１２，１４）に沿って延びている第２および第３ベルト（３４，３６）とを具備する高速アプリケーション用多軸ロボットにおいて、
前記第２および第３ベルト（３４，３６）がそれぞれ別々の第２および第３ベルト経路を走行し、前記第２および第３ベルト（３４，３６）の一方が右回りで前記クロスバー（１６）に進入するとともに左回りで前記クロスバーから離れ、前記第２および第３ベルト（３４，３６）の他方が左回りで前記クロスバー（１６）に進入するとともに右回りで前記クロスバーから離れることを特徴とする、高速アプリケーション用多軸ロボット。
【請求項２】
前記第２および第３ベルト（３４，３６）の前記一方（３４）が実質的にｄ形の第２ベルト経路を走行し、前記第２および第３ベルト（３４，３６）の前記他方（３６）が実質的にｂ形の第３ベルト経路を走行することを特徴とする、請求項１に記載の多軸ロボット。
【請求項３】
前記第１および第２運動軸（６４，６６）に交差する第３運動軸（７４）に沿って移動するために、前記搬送台（２２）に工具キャリア（２４）が作動可能に連結されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の多軸ロボット。
【請求項４】
前記第３運動軸（７４）に沿って前記工具キャリア（２４）を移動させるための第２駆動システムを具備し、前記第２駆動システムが第３ドライブ（７６）と前記第２ベルト（３４）とを含むことを特徴とする、請求項３に記載の多軸ロボット。
【請求項５】
前記第２駆動システムが、前記第２ベルト（３４）に平行に配置されて、前記第２ベルト（３４）と同時に走行する第４ベルト（３８）を具備することを特徴とする、請求項４に記載の多軸ロボット。
【請求項６】
前記搬送台（２２）が、前記工具キャリア（２４）を支持する第１部分（２２ａ）と、前記第１部分（２２ａ）に対する移動のために前記第２ベルト（３４）に接続された第２部分（２２ｂ）とを具備し、さらに前記第１および第２部分（２２ａ，２２ｂ）の相対移動が前記第３軸（７４）に沿った前記工具キャリア（２４）の移動になるように、前記第１および第２部分（２２ａ，２２ｂ）と、前記工具キャリア（２４）とを接続しているロープ（７２）を具備することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の多軸ロボット。
【請求項７】
前記工具キャリア（２４）を前記第３運動軸（７４）周りに回転させるための第３駆動システムを具備し、前記第３駆動システムが第４ドライブ（８０）と前記第３ベルト（３６）とを含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の多軸ロボット。
【請求項８】
前記第３ベルト（３６）が、前記第２ベルト（３４）の対応するベルト幅よりも実質的に大きいベルト幅（９４）を有することを特徴とする、請求項７に記載の多軸ロボット。
【請求項９】
Ｈ形の第５ベルト経路に沿って延びている第５ベルト（４０）を具備し、前記第５ベルト（４０）が前記第１ベルト（３２）に平行にかつそれと同時に走行することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の多軸ロボット。
【請求項１０】
前記第１および第２運動軸（６２，６４）に交差する方向から見て、前記第２および第３ベルト（３４，３６）が、前記第１ベルト（３２）と前記第５ベルト（４０）との間に位置付けられていることを特徴とする、請求項９に記載の多軸ロボット。
【請求項１】
第１運動軸（６４）を規定するために互いに実質的に平行に配置されている第１および第２ガイドレール（１２，１４）と、前記第１ガイドレール（１２）に作動可能に支持される第１端（１８）および前記第２ガイドレール（１４）に作動可能に支持される第２端（２０）を有するクロスバー（１６）と、前記第１端（１８）から前記第２端（２０）まで延びる第２運動軸（６６）に沿って移動するために前記クロスバー（１６）に作動可能に連結されている搬送台（２２）と、ならびに前記第１および第２運動軸（６４，６６）に沿って前記クロスバー（１６）および前記搬送台（２２）を移動させるため、第１および第２ドライブ（６０，６２）、第１Ｈ形ベルト経路を走行する第１ベルト（３２）を有する第１駆動システムと、少なくとも部分的に前記クロスバー（１６）および前記ガイドレール（１２，１４）に沿って延びている第２および第３ベルト（３４，３６）とを具備する高速アプリケーション用多軸ロボットにおいて、
前記第２および第３ベルト（３４，３６）がそれぞれ別々の第２および第３ベルト経路を走行し、前記第２および第３ベルト（３４，３６）の一方が右回りで前記クロスバー（１６）に進入するとともに左回りで前記クロスバーから離れ、前記第２および第３ベルト（３４，３６）の他方が左回りで前記クロスバー（１６）に進入するとともに右回りで前記クロスバーから離れることを特徴とする、高速アプリケーション用多軸ロボット。
【請求項２】
前記第２および第３ベルト（３４，３６）の前記一方（３４）が実質的にｄ形の第２ベルト経路を走行し、前記第２および第３ベルト（３４，３６）の前記他方（３６）が実質的にｂ形の第３ベルト経路を走行することを特徴とする、請求項１に記載の多軸ロボット。
【請求項３】
前記第１および第２運動軸（６４，６６）に交差する第３運動軸（７４）に沿って移動するために、前記搬送台（２２）に工具キャリア（２４）が作動可能に連結されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の多軸ロボット。
【請求項４】
前記第３運動軸（７４）に沿って前記工具キャリア（２４）を移動させるための第２駆動システムを具備し、前記第２駆動システムが第３ドライブ（７６）と前記第２ベルト（３４）とを含むことを特徴とする、請求項３に記載の多軸ロボット。
【請求項５】
前記第２駆動システムが、前記第２ベルト（３４）に平行に配置されて、前記第２ベルト（３４）と同時に走行する第４ベルト（３８）を具備することを特徴とする、請求項４に記載の多軸ロボット。
【請求項６】
前記搬送台（２２）が、前記工具キャリア（２４）を支持する第１部分（２２ａ）と、前記第１部分（２２ａ）に対する移動のために前記第２ベルト（３４）に接続された第２部分（２２ｂ）とを具備し、さらに前記第１および第２部分（２２ａ，２２ｂ）の相対移動が前記第３軸（７４）に沿った前記工具キャリア（２４）の移動になるように、前記第１および第２部分（２２ａ，２２ｂ）と、前記工具キャリア（２４）とを接続しているロープ（７２）を具備することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の多軸ロボット。
【請求項７】
前記工具キャリア（２４）を前記第３運動軸（７４）周りに回転させるための第３駆動システムを具備し、前記第３駆動システムが第４ドライブ（８０）と前記第３ベルト（３６）とを含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の多軸ロボット。
【請求項８】
前記第３ベルト（３６）が、前記第２ベルト（３４）の対応するベルト幅よりも実質的に大きいベルト幅（９４）を有することを特徴とする、請求項７に記載の多軸ロボット。
【請求項９】
Ｈ形の第５ベルト経路に沿って延びている第５ベルト（４０）を具備し、前記第５ベルト（４０）が前記第１ベルト（３２）に平行にかつそれと同時に走行することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の多軸ロボット。
【請求項１０】
前記第１および第２運動軸（６２，６４）に交差する方向から見て、前記第２および第３ベルト（３４，３６）が、前記第１ベルト（３２）と前記第５ベルト（４０）との間に位置付けられていることを特徴とする、請求項９に記載の多軸ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１１９５９５（Ｐ２００９−１１９５９５Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２８４５４８（Ｐ２００８−２８４５４８）
【出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【出願人】（５０１４９３０３７）ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８４５４８（Ｐ２００８−２８４５４８）
【出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【出願人】（５０１４９３０３７）ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー (49)
【Ｆターム（参考）】
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