JP2004076770A

JP2004076770A - 可変ピッチ機構

Info

Publication number: JP2004076770A
Application number: JP2002233998A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Fukai; 深井　文憲; Takashi Kaieda; 海江田　隆
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】多くのスペースを必要とせず、小型で低価格かつ高い剛性を有し、等間隔の伸縮を微調整可能でかつ自在な速度で高精度に行い得る可変ピッチ機構を提供する。
【解決手段】伸縮自在リンク機構３１を構成する複数の直列連結されたＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋの各第１支軸２５にテーブルなどを取り付け、この伸縮自在リンク機構３１をモータ３３、送りねじ３５、ナット３７からなる伸縮駆動手段で駆動して伸張または縮退させ、各Ｘ字状リンク２１が等間隔で広がった伸張状態から各Ｘ字状リンク２１が等間隔で狭まった縮退状態に、または逆に縮退状態から伸張状態に連続的かつ円滑に移行することができる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば部品、工具やアクチュエータなどを載置または取り付けて移動する移動部である複数のテーブルなどを配置する複数の部位を一列に配列して等間隔で伸張または縮退する可変ピッチ機構に関し、詳しくは例えば電子部品などの自動組立現場などに使用されるベルトコンベアや直動ロボットなどにおいて部品、工具やアクチュエータなどを配置または取り付けて移動する複数の移動部を短い等間隔で配列した伸縮状態から等間隔を維持したまま間隔を徐々に広げた伸張状態に移行させたり、またはその逆を行うように等間隔を維持しながら伸張または縮退を行う可変ピッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このように複数のテーブルなどを配置する複数の部位を一列に配列して等間隔で伸張または伸縮する可変ピッチ機構は、従来適当なものが存在しないが、このような可変ピッチ機構を構成する１つの方法として、従来のベルトコンベアに使用されているようなベルトを複数設け、このベルト上にテーブルを載置するとともに、各ベルトを送りねじとナットで駆動する方法などが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなベルトを利用する方法では、等間隔で伸縮するテーブルの数だけベルトや送りねじ、ナットを設ける必要があるため、多くのスペースを必要とするとともに、コストが高くなり、更に剛性が弱いなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多くのスペースを必要とせず、小型で低価格かつ高い剛性を有し、等間隔の伸縮を微調整可能でかつ自在な速度で高精度に行い得る可変ピッチ機構を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、２本のアームを互いに交差させ、この交差部を第１支軸で軸回りに回動自在に連結されたＸ字状リンクが、隣接するＸ字状リンクのアームの端部を第２支軸で前記第１支軸と平行な軸回りに互いに回動可能に連結して、３個以上直列に配列されたリンク機構と、前記リンク機構の第１支軸の１つを配列方向に移動不能に支持し、残りの前記第１支軸を配列方向に移動可能に支持する基台と、前記基台に移動可能に支持された第１支軸の１つを前記基台に対して移動させる駆動手段とを有することを要旨とする。
【０００６】
請求項１記載の本発明にあっては、リンク機構を構成する複数のＸ字状リンクの各第１支軸に関連して例えばテーブルなどを取り付け、リンク機構を駆動手段で駆動して伸張または縮退するため、小型で低価格かつ高い剛性を持って、各部位に取り付けられた各テーブルを等間隔で伸張または縮退させることができ、この場合に駆動手段で駆動することにより任意の移動速度により任意の位置に任意の等間隔で各テーブルを停止することができるし、更に駆動手段の微調整により非常に精度よく任意の位置で停止することができる。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の本発明において、前記基台が、この基台に固定されたレールと、このレール上を移動し、前記第１支軸に支持されたスライダーとを介して前記第１支軸を配列方向に支持することを要旨とする。
【０００８】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の本発明において、前記基台に移動不能に支持される第１支軸は、前記リンク機構の一端にある第１支軸であり、前記駆動手段によって駆動される第１支軸は、前記リンク機構の他端にある第１支軸であることを要旨とする。
【０００９】
請求項４記載の本発明は、請求項１または２または３記載の本発明において、前記駆動手段が、前記他端の第１支軸に支持されたスライダーに取り付けられたナットと、このナットに螺合し、前記配列方向に延設されたねじと、このねじを回転させるモータとを有することを要旨とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明にあっては、ナットに螺合するねじをモータで回転して、リンク機構を伸張または縮退させるため、構造が非常に簡単であるとともに、高精度の伸張または縮退を行うことができ、かつ任意の位置の任意の等間隔で高精度に停止されることも可能である。
【００１１】
また、請求項５記載の本発明は、請求項１または２または３または４記載の本発明において、前記スライダーが、部品、工具またはアクチュエータなどを載置または取り付け可能な取付部を備えていることを要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る可変ピッチ機構の全体的構成を示す斜視図である。同図に示す可変ピッチ機構は、例えば部品または工具またはアクチュエータなどを載置または取り付けて等間隔で伸張または伸縮し移動する複数の部位である取付部である移動部１ａ，１ｂ，…１ｋを有する。この複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは、長く延出した長尺の移動用支持部３にスライド自在に支持され、この移動用支持部３に沿って支持されながら等間隔で伸張または縮退するようになっている。すなわち、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは、移動用支持部３上を支持されながらスライドすることにより、図１において実線で示すように長い等間隔で広がった伸張状態と点線で示すように短い等間隔で縮んだ縮退状態を取り得るようになっているとともに、この伸張状態と縮退状態の間の任意の位置においても常に等間隔を維持しながら伸張または伸縮を行うようになっている。
【００１３】
移動用支持部３は、一端が第１の搬送用レール台５にスライド自在に支持され、他端が第２の搬送用レール台７にスライド自在に支持されている。この第１、第２の搬送用レール台５，７は、互いに平行に配設されていて、この第１、第２の搬送用レール台５，７に両端がスライド自在に支持された移動用支持部３は、この第１、第２の搬送用レール台５，７に支持されながら案内されてスライドし、図１において実線で示す位置から点線で示す位置に移動し得るようになっている。そして、移動用支持部３は、このように第１、第２の搬送用レール台５，７に支持されながら移動するとともに、図１においては実線で示すように複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋが等間隔で伸張、すなわち広がったり、点線で示すように等間隔で縮退し得るようになっている。
【００１４】
なお、図１では、実線の位置において複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは等間隔で伸張し、点線の位置において等間隔が縮退しているが、この伸張と縮退の状態は実線や点線の位置に限定されるものでなく、任意の位置において可能である。すなわち、移動用支持部３は、第１、第２の搬送用レール台５，７に支持されながら移動するとともに、この移動する任意の位置において複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは等間隔の伸張と縮退を行うことができるものである。また、伸張や伸縮時の各移動部１の等間隔は図１に実線で示す等間隔と点線で示す等間隔に限られるものでなく、任意の長さの等間隔を連続的かつ円滑に生成することができるものである。
【００１５】
また、図１においては、移動用支持部３の一端側には、第１の搬送用レール台５の外側において帯ケーブル９が取り付けられ、帯ケーブル９により移動用支持部３に作動用の電力や制御信号などが供給されるようになっている。この帯ケーブル９は、移動用支持部３が第１、第２の搬送用レール台５，７に支持されながら移動する場合に、この移動に合わせてケーブルの導線が折れたりしないように帯状に形成されるとともに、図示のように撓んで取り付けられている。
【００１６】
図２は、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋをスライド自在に支持している移動用支持部３の上部を除去して、その内部の構造を示している斜視図である。同図に示すように、移動用支持部３は、その全長にわたって配設された一対の平行なレール１１ａ，１１ｂを有し、このレール１１ａ，１１ｂに前記複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋがスライド自在に取り付けられている。
【００１７】
また、図２に示すように、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは、それぞれ２本のアームを互いに交差してＸ字状に構成され、このＸ字状の交点である第１支軸をその軸回りで回動自在に連結された複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋを有する（なお、図２では、Ｘ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｆは、テーブル２３で覆われて図示されず）。この複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋは、それぞれの対応する端部が第２支軸で第１支軸と平行な軸回りで回動自在であるように互いに直列に連結し、各Ｘ字状リンク２１がその第１支軸２５を中心に回動することにより全体として伸縮する所謂マジックハンドである伸縮自在リンク機構３１を構成している。
【００１８】
なお、伸縮自在リンク機構３１を構成する複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋのうち、移動用支持部３の一端側の第１のＸ字状リンク２１ａと他端側の先端のＸ字状リンク２１ｋは、Ｘ字状の形状が第１支軸２５より先の一方が除去され、第１支軸２５を有するＶ字状に形成されているが、Ｘ字状に形成されてもよいものである。
【００１９】
更に、移動用支持部３の他端には、モータ３３が固定的に取り付けられ、このモータ３３の回転軸には、細長く延出した送りねじ３５の一端が固定され、この送りねじ３５はモータ３３の回転により回転するようになっている。また、送りねじ３５の他端には、先端のＸ字状リンク２１ｋの第１支軸２５に関連して設けられているナット３７に螺合している。従って、モータ３３が回転した場合には、この回転により送りねじ３５が回転し、この送りねじ３５の回転によりナット３７が送りねじ３５の軸に沿って移動し、このナット３７の移動により先端のＸ字状リンク２１ｋがその第１支軸２５とともに移動するようになっている。
【００２０】
複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋのそれぞれの第１支軸２５には、上述した複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋが第１支軸２５の移動とともに移動するように関連して設けられている。また、複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋのうち、第１のＸ字状リンク２１ａは、その第１支軸２５が移動用支持部３の図示しない基台などに回動自在に関連して固定的に設けられている。また、先端のＸ字状リンク２１ｋの第１支軸２５には、上述したように、送りねじ３５に螺合するナット３７が第１支軸の移動とともに移動し得るように関連して設けられている。そして、残りのその他のＸ字状リンク２１ｂ，２１ｃ，…２１ｊの第１支軸２５には、それぞれ対応する複数の移動部１ｂ，１ｃ，…１ｊが第１支軸２５の移動とともに移動し得るように関連して取り付けられている。
【００２１】
図３は、移動用支持部３および複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋを側面から図示しているが、同図に示すように、モータ３３に一端が固定された送りねじ３５は、先端のＸ字状リンク２１ｋの第１支軸２５に関連して設けられているナット３７に螺合するとともに、送りねじ３５の他端は移動用支持部３の中央付近に固定された固定部材３９に固定して回動自在に取り付けられ、これにより送りねじ３５を支持している。
【００２２】
図４（ａ），（ｂ）は、図３においてＡ−Ａから見た断面図であるが、同図（ａ）は伸縮自在リンク機構３１を構成する複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋは等間隔で伸張した状態を示し、図４（ｂ）は複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋが等間隔で縮退した状態を示している。
【００２３】
図５は、先端のＸ字状リンク２１ｋ、その第１支軸２５に関連して設けられているナット３７、このナット３７に螺合する送りねじ３５、およびレール１１ａ，１１ｂなどの関係を示す断面図である。
【００２４】
図５に示すように、送りねじ３５が螺合するナット３７は、レール１１ａ，１１ｂ上を転がり軸受けなどを介して脚部であるレール受け部材２８ａ、２８ｂがスライドするスライダベース２７の中央に形成されている。このスライダべース２７の上に基台である取付板３ｅが設けられ、この取付板３ｅにＸ字状リンク２１ｋの第１支軸２５が回動自在に取り付けられている。また、Ｘ字状リンク２１ｋは、テーブル２３で覆われて保護されている。なお、レール受け部材２８ａ、２８ｂはスライダベース２７にボルトで取りつけられ、また取付板３ｅおよびテーブル２３はスライダベース２７にボルトで取りつけられている。レール受け部材２８ａ、２８ｂスライダベース２７、取付板３ｅ、テーブル２３は、スライダを構成しているものである。
【００２５】
このように構成されるものにおいて、送りねじ３５がモータ３３によって回転し、この回転によりナット３７が送りねじ３５に沿って移動すると、このナット３７の移動によりスライダベース２７も一緒にレール１１ａ，１１ｂに沿って移動し、このスライダベース２７の移動により第１支軸２５を介してＸ字状リンク２１ｋが移動するようになっている。
【００２６】
なお、図５は、伸縮自在リンク機構３１を構成する複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋのうちのナット３７が取り付けられている先端のＸ字状リンク２１ｋに関連する構造を図示しているが、ナット３７に螺合する送りねじ３５の先端は、図３、図４で説明したように移動用支持部３の途中に設けられている固定部材３９に固定され、この固定部材３９までしか延出していなく、移動用支持部３の一端側の第１のＸ字状リンク２１ａは、その第１支軸２５が上述したように移動用支持部３の基台などに回動自在に固定的に取り付けられているものである。
【００２７】
そして、複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋのうち、第１のＸ字状リンク２１ａと先端のＸ字状リンク２１ｋを除く、残りのその他のＸ字状リンク２１ｂ，２１ｃ，…２１ｊは、図５と同様に各第１支軸２５が取付板３ｅに取り付けられ、この取付板３ｅにスライダベース２７が取り付けられ、このスライダベース２７の脚部であるレール受け部材２８ａ、２８ｂがレール１１ａ，１１ｂ上にスライド自在に設けられていることまでは、同じであるが、ナット３７は設けられてなく、このナット３７が形成されている部分はナット３７の直径よりも大きな孔が形成され、この孔内を送りねじ３５が接触や係合もせずに貫通するようになっている。
【００２８】
以上のように構成される本実施形態の可変ピッチ機構は、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋが例えば図１の実線で示したりまたは図３または図４（ａ）に示すような伸張状態にある場合には、伸縮自在リンク機構３１の一部を構成する先端のＸ字状リンク２１ｋが図３や図４（ａ）に示すようにモータ３３に最接近した位置に移動していて、伸縮自在リンク機構３１を構成する複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋは互いに等間隔で広がっている。
【００２９】
そして、このように等間隔で広がった伸張状態からモータ３３を回転すると、この回転により送りねじ３５が回転し、送りねじ３５の回転で送りねじ３５に螺合するナット３７は図３で矢印１００で示す縮退方向に押動され、この押動により先端のＸ字状リンク２１ｋは第１支軸２５を介して同様に縮退方向１００に押動される。先端のＸ字状リンク２１ｋが縮退方向１００に押動されると、この先端のＸ字状リンク２１ｋに伸縮自在リンク機構３１として連結するＸ字状リンク２１ｊ，２１ｉ，…２１ａも同様に縮退方向１００に順次押動されるが、この複数のＸ字状リンク２１は伸縮自在リンク機構３１を構成しているものであるため、互いに等間隔を維持しながら縮退方向１００に順次押動されながら縮退し、例えば図１の点線で示したりまたは図４（ｂ）に示す縮退状態になり、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは互いに等間隔を維持しながら間隔が狭まった状態になる。
【００３０】
なお、上述したように、図１の実線で示したりまたは図３または図４（ａ）に示すような伸張状態から図１の点線で示したりまたは図４（ｂ）に示すような縮退状態に至る途中の過程でも、伸縮自在リンク機構３１を構成する複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋは互いに等間隔を維持しながら押動されて移動していることは、複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋからなる伸縮自在リンク機構３１の構造から当然のことであり、またこの移動は送りねじ３５の回転で行われるものであるため、この送りねじ３５の回転を止めることにより任意の位置、すなわち各Ｘ字状リンク２１間が任意の等間隔で止めることができるし、更にこの送りねじ３５による移動は送りねじ３５の回転速度の微細な調整により非常に精度よく任意の位置で停止することができる。
【００３１】
また逆に、図１の点線で示したりまたは図４（ｂ）に示すような縮退状態から図１の実線で示したりまたは図３または図４（ａ）に示すような伸張状態に移行されるには、モータ３３の回転を逆方向に行えばよく、この逆方向の回転により伸縮自在リンク機構３１を構成する複数のＸ字状リンク２１ａ，２１ｂ，…２１ｋのうちの先端のＸ字状リンク２１ｋがその第１支軸２５に関連して設けられているナット３７および送りねじ３５を介してモータ３３の方に、すなわち移動用支持部３の他端に向かって図４（ｂ）で矢印２００で示す伸張方向に引っ張られる。そして、このようにして先端のＸ字状リンク２１ｋが伸張方向２００に押動されると、この先端のＸ字状リンク２１ｋに伸縮自在リンク機構３１として連結するＸ字状リンク２１ｊ，２１ｉ，…２１ａも同様に伸張方向２００に順次引っ張られ、互いに等間隔を維持しながら伸張方向２００に順次引っ張られながら伸張し、図１の実線で示したりまたは図３または図４（ａ）に示すような伸張状態になり、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは互いに等間隔を維持しながら間隔が広がった状態になる。
【００３２】
なお、このように縮退状態から伸張状態に至る途中の過程でも、各Ｘ字状リンク２１が互いに等間隔を維持しながら移動していることは、当然のことであり、また送りねじ３５の回転を止めることにより任意の位置において等間隔で止めることができ、更に送りねじ３５の回転速度の微細な調整により非常に精度よく任意の位置で停止することができることは上述した伸張状態から縮退状態への移行の場合と同じである。
【００３３】
なお、本実施形態の可変ピッチ機構の使用例について図１を用いて説明する。
【００３４】
本実施形態の可変ピッチ機構の複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋは、例えば部品、工具またはアクチュエータなどを載置する図５や図２に示すようなテーブル２３を備えている。従って、複数のテーブル２３をそれぞれ備えた複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋを図１において点線で示す縮退状態に設定する。そして、この縮退状態において各テーブル２３に電子部品などを載置する。なお、テーブル２３は、図５に示すように、部品などを取りつけるための取付部であるタップ５１が切ってある。
【００３５】
それから、モータ３３を回転駆動して、伸縮自在リンク機構３１を作動し、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋを縮退状態から図１において実線で示す伸張状態に移行される。この伸張状態では、複数の移動部１ａ，１ｂ，…１ｋに取り付けられている複数のテーブルは、図１の実線で示すように互いに等間隔で広がった状態にある。そこで、この広がった状態の各テーブルに対応して電子部品を処理する対象を設定することにより、この等間隔で広がった状態にある各テーブルから電子部品を取り出し、対象に対して電子部品を供給するなどの所定の処理を円滑かつ自動的に行うことができるものである。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、伸縮自在リンク機構３１を伸張または縮退状態に駆動するために、モータ３３、送りねじ３５、ナット３７を用いて行っているが、本発明はこれに限定されるものでなく、任意の方法、例えば複数のＸ字状リンク２１のうちのいずれか１つの一方の両端を広げたり、または縮めるなどの駆動動作を行うなどの方法などでも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リンク機構を構成する複数のＸ字状リンクの各第１支軸に関連して例えばテーブルなどを取り付け、このリンク機構を駆動手段で駆動して伸張または縮退するので、小型で低価格かつ高い剛性を持って、各部位に取り付けられた各テーブルを等間隔で伸張または縮退させることができ、この場合に駆動手段で駆動することにより任意の移動速度により任意の位置に任意の等間隔で各テーブルを停止することができるし、更に駆動手段の微調整により非常に精度よく任意の位置で停止することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、ナットに螺合するねじをモータで回転して、リンク機構を伸張または縮退させるので、構造が非常に簡単であるとともに、高精度の伸張または縮退を行うことができ、かつ任意の位置の任意の等間隔で高精度に停止されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変ピッチ機構の全体的構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の可変ピッチ機構において複数の移動部をスライド自在に支持している移動用支持部の上部を除去して、その内部の構造を示している斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態の可変ピッチ機構において移動用支持部および複数のＸ字状リンクを側面から示す側面図である。
【図４】図１に示す実施形態の可変ピッチ機構においてＸ字状リンクが伸張状態および縮退状態にある場合の図３のＡ−Ａから見た伸縮自在リンク機構の断面図である。
【図５】図１に示す実施形態の可変ピッチ機構において先端のＸ字状リンク、その交点に関連して設けられているナット、このナットに螺合する送りねじおよびレールの関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｋ　移動部
３　移動用支持部
３ｅ　取付板
５　第１の搬送用レール台
７　第２の搬送用レール台
１１ａ，１１ｂ　レール
２１ａ〜２１ｋ　Ｘ字状リンク
２３　テーブル
２５　第１支軸
２７　スライダベース
３１　伸縮自在リンク機構
３３　モータ
３５　送りねじ
３７　ナット
３９　固定部材

Claims

２本のアームを互いに交差させ、この交差部を第１支軸で軸回りに回動自在に連結されたＸ字状リンクが、隣接するＸ字状リンクのアームの端部を第２支軸で前記第１支軸と平行な軸回りに互いに回動可能に連結して、３個以上直列に配列されたリンク機構と、
前記リンク機構の第１支軸の１つを配列方向に移動不能に支持し、残りの前記第１支軸を配列方向に移動可能に支持する基台と、
前記基台に移動可能に支持された第１支軸の１つを前記基台に対して移動させる駆動手段と
を有することを特徴とする可変ピッチ機構。
前記基台は、この基台に固定されたレールと、このレール上を移動し、前記第１支軸に支持されたスライダーとを介して前記第１支軸を配列方向に支持することを特徴とする請求項１記載の可変ピッチ機構。
前記基台に移動不能に支持される第１支軸は、前記リンク機構の一端にある第１支軸であり、前記駆動手段によって駆動される第１支軸は、前記リンク機構の他端にある第１支軸であることを特徴とする請求項１または２記載の可変ピッチ機構。
前記駆動手段は、前記他端の第１支軸に支持されたスライダーに取り付けられたナットと、このナットに螺合し、前記配列方向に延設されたねじと、このねじを回転させるモータとを有することを特徴とする請求項１または２または３記載の可変ピッチ機構。
前記スライダーは、部品、工具またはアクチュエータなどを載置または取り付け可能な取付部を備えていることを特徴とする請求項１または２または３または４記載の可変ピッチ機構。