Microrobot
专利汇可以提供Microrobot专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide a small robot which includes small plate springs used to guide minute operations and has a stroke of about a few milimeters which is required to assemble features.
CONSTITUTION: A plurality of U-shaped plate springs are formed by connecting them in sequence so that they are normal to desired operational directions such as horizontal and vertical directions and one end of the plate springs is provided with an operator such as a gripper while the other end is fixed to a base 2. Actuators 6, 7 for pushing U-shaped parts included in the plate springs are provided for each U-shaped part.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO&Japio，下面是Microrobot专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小電子部品のハンドリングや組立に使用するロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、微小電子部品を対象とした移載機構においては、通常の小型ロボットやサーボモータとボールネジを利用した移動機構などが主として用いられてきた。
【０００３】しかしながらこれらの機構は微小部品の大きさに対して過大であり、それゆえ位置決め精度にも限界があるし、装置全体が大型化するという欠点がある。
また、これらの機構の小型化はそれらの構成要素自体が大きいため構造上困難である。
【０００４】最近では、特公平２−１３０５１４号公報にあるような積層型圧電素子を利用して、数十ミクロンの微小変位が可能なマイクロマニピュレータが提案されている。 しかしながら、これは微生物や細胞などを顕微鏡下で観察する際に、微細針などを微小変位させるためのものであり、動作ストロークが数十ミクロンしかないので微小部品の組立には適用できない。 また各方向の動作機構がアクチュエータも含めて直列に連結されているため、先端に位置する動作機構が基部に位置する動作機構の負荷となるという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、前記した従来例の問題を解決し、微小部品の組立に必要な数ミリ程度のストロークをもつ小型のロボットを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のマイクロロボットはベースにモータを設け、モータの出力軸に旋回ベースを介して複数の伸縮するアクチュエータを設け、旋回ベースに固着した複数の軸方向に弾性変形するように形成した一連の弾性体の先端が、伸縮するアクチュエータによって、各軸方向に変位し、弾性体先端に操作子を設けたものである。 弾性体は複数のＵ型形状をした板バネを水平、垂直等、動作方向と垂直になるように連結した一連の板バネを使用してもよい。 また、アクチュエータの出力軸先端と弾性体の前記アクチュエータによる押圧部との間に第２の弾性体を設けてもよい。 さらに、弾性体を操作子よりも先端側に延長し、前記アクチュエータによる押圧方向と同一方向に弾性変形するように形成してもよい。 アクチュエータはネジ付きパルスモータ、あるいは積層型圧電素子を使用できる。 また、ネジ付きパルスモータと積層型圧電素子の両方を用い、ネジ付きパルスモータの出力軸先端と弾性体の前記ネジ付きパルスモータによる押圧部との間に積層型圧電素子を装着してもよい。
【０００７】
【作用】複数の軸方向に弾性変形するように形成した一連の弾性体は、対応するアクチュエータが押圧することにより微小変形し、これにより弾性体先端の操作子は移動する。 各方向に対応する弾性体を変形することにより、所望の位置に移動することができる。 アクチュエータがネジ付きパルスモータの場合には比較的長いストロークが得られる。 積層型圧電素子を使用した場合にはストロークは短いが、高精度の位置決めが可能となる。 また、両方を用いた場合にはネジ付きパルスモータで粗動を行い、積層型圧電素子で微動を行うことにより、長いストロークでかつ高精度の位置決めが可能となる。 また、弾性体のアクチュエータによる押圧部位とアクチュエータの出力端との間に第２の弾性体を設けた場合には、アクチュエータによる変位が各弾性体の弾性比に比例して分割される。 従って、位置決め分解能の大きいアクチュエータを使用しても、高精度の位置決めが可能となる。
【０００８】
【実施例】本発明の詳細について図１と図２に基づいて説明する。 図１は第１の実施例の側面図、図２は第２の実施例の側面図を示す。 この実施例では弾性体として板バネを採用し、アクチュエータにネジ付きパルスモータを採用したものを例示する。 また、上記ロボットの板バネを変形するアクチュエータとして積層型圧電素子を使用してもよい。 また、両アクチュエータを直列に配置してもよい。 図１において、パルスモータ１はベース２にその出力軸１０を上向きに取り付ける。 旋回ベース３はベース２上部に突出したパルスモータ１の出力軸１０に固定する。 板バネ４はＵ型を水平、垂直方向に２組連結した形状に形成し、その一端１１を旋回ベース３の側面１２に固定する。 板バネ４の他端にはグリッパー５を設ける。
【０００９】ネジ付きパルスモータ６、７は回転軸１３
の前部１４にネジ１５を形成したロータ１６とナット１
７を有するステータ１８からなり、ロータ１６が回転すると、回転軸１３が伸縮する。 また、回転軸１３の先端１９には鋼球２０が埋め込まれており、回転軸１３の伸縮に伴い先端接触部に生じるスベリによる摩擦抵抗は軽減される。 該ネジ付きパルスモータ６は回転軸２１の先端が板バネ４の水平部２２に接触するように旋回ベース３に取り付ける。 もう一つのネジ付きパルスモータ７も同様に板バネ４の垂直部２３に回転軸１３の先端が接触するように、旋回ベース３に設ける。
【００１０】パルスモータ１が回転すると、旋回ベース３、ネジ付きパルスモータ６、７、板バネ４および、グリッパー５が回転し、グリッパー５を目的位置に移動することができる。 このときの位置決め精度は回転半径が小さいため、これに比例して向上する。 またグリッパー５は板バネ４により支持されているため、回転方向に対する剛性は大きく、振動は抑制できる。
【００１１】ネジ付きパルスモータ６が駆動すると、その回転軸２１の先端は板バネ４の水平部２２を押圧し、
水平部２２のＵ型の板バネ部２４が変形し、グリッパー５は上方向に移動する。 移動量が微小（数ミリ）であれば疑似直線動作ができる。 逆にネジ付きパルスモータ６
の回転軸２１を縮ませると、板バネ４が復元し、下方に移動する。
【００１２】ネジ付きパルスモータ７の回転軸１３が伸びると、回転軸１３の先端が下部のＵ型の板バネ４の垂直部２３を押圧する。 これにより下部のＵ型の板バネ４
は変形する。 下部のＵ型の板バネ４において、Ｕ型のＲ
部２５付近が最も変形が大きく、グリッパー５はこの付近を中心に回転しようとする。 ところが、ネジ付きパルスモータ６の回転軸２１の先端が板バネ４の水平部２２
と接しているため、前記回転動作の垂直方向成分が規制され水平成分のみの動作となる。 よってグリッパー５は水平方向の疑似直線動作を行う。
【００１３】このように３軸が独立して移動できることにより、３軸のロボットとして微小部品のハンドリングや組立に使用することができる。
【００１４】図２はの板バネ４Ａをブロック材からワイヤカットにより旋回ベース３Ａと一体で切り出すことにより形成したものであり、動作機能は前記したものと同様である。 図３は板バネ４のネジ付きパルスモータ６、
７による押圧部にＵ型の第２の板バネ３１、３２を設けたものである。 図４は板バネ４をグリッパー５より先端側に延長し、水平のＵ型３３、および垂直のＵ型３４を弾性部として形成し、ネジ付きパルスモータ６、７はこれらの部位を押圧する。
【発明の効果】以上のように、本発明は板バネの変形を微小動作のガイド機構として利用することにより、部品点数が少なく、コンパクトで精密なロボットが安価に構成でき、装置全体が小型化できる。
【図１】本発明の第１実施例の側面図
【図２】本発明の第２実施例の側面図
【図３】本発明の第３実施例の側面図
【図４】本発明の第４実施例の側面図
１ パルスモータ ２ ベース ３ 旋回ベース ４ 板バネ ５ グリッパー ６ ネジ付きパルスモータ ７ ネジ付きパルスモータ １０ 出力軸 ４Ａ 板バネ ３１ 第２の弾性体 ３２ 第２の弾性体
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