JP4862763B2 - 可動装置及び物品搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、パラレルリンク機構とツールを備えた可動装置及び物品搬送装置に関する。

物品をある位置から他の位置に移動させる物品搬送装置は種々存在し、このような物品搬送装置としては、トランスファープレスにおいて上流側のプレスから下流側のプレスへワークを搬送するワーク搬送装置が例示される。

図６は、下記特許文献１に開示されたワーク搬送装置５０を示す図である。このワーク搬送装置５０は、一列に配置された複数のプレス機の両脇に列方向と平行に配置されるとともに列方向に移動可能な一対のフィードバー５１と、一対のフィードバー５１に連結され上下移動可能な複数のクロスバー５２と、クロスバー５２のそれぞれに設けられたワーク把持部５３と、一対のフィードバー５１を同期させつつ、列方向に往復運動させる一対の駆動部５４（以下、説明の便宜上、「送り用駆動モータ」という）と、ワーク把持部５３を昇降させるための昇降用駆動モータ５５とを備え、送り用駆動モータ５４によるフィードバー５１の列方向（送り方向）への移動と、昇降用駆動モータ５５による昇降駆動とにより、複数のプレス機により加工されるワークをワーク把持部５３で把持して、複数のプレス機の間を順次搬送するものである。

図７は、下記特許文献２に開示されたワーク搬送装置６０を示す図である。このワーク搬送装置６０は、ワーク６１を把持するワーク把持部６８と、ワーク把持部６８にそれぞれ回転可能に接続された一対のアーム６２，６３と、各アーム６２，６３のそれぞれの他端に回転可能に接続されると共に往復直線移動する一対のスライダ６４，６５と、一対のスライダ６４，６５をそれぞれ駆動する一対の駆動部６６，６７と、を備え、駆動部６６，６７によりスライダ６４，６５を直線移動させることによって各アーム６２，６３によって構成されるリンクの先端位置に接続された上記のワーク把持部６８の位置を移動させ、複数のプレス機により加工されるワーク６１をワーク把持部６８で把持して、複数のプレス機の間を順次搬送するものである。

特開２００５−５９０８０号公報 特開２００７−４４７０８号公報

特許文献１のワーク搬送装置５０は、フィードバー５１を送り方向に駆動する機構と、ワーク把持部を昇降させるための機構が互いに独立して構成されているため、送り用駆動モータ５４と、昇降用駆動モータ５５とを別々に設ける必要があり、駆動モータを多く必要とする。
また、ワーク把持部５３の姿勢を変化させることが要求される場合には、さらに別の駆動モータ等を含む傾動機構を別途設ける必要がある。また、この場合、傾動機構の重量が加わるため、送り用駆動モータ５４に要求される駆動力が大きくなる。
したがって、特許文献１のワーク搬送装置５０の構成では、装置の大型化、重量化、高コスト化を招くという問題がある。

上述した特許文献２のワーク搬送装置６０は、リンク機構を採用しているため、上記の一対の駆動部６６，６７によって、ワーク把持部６８の送りと昇降を行なうことができる。したがって、上記の特許文献１のワーク搬送装置５０と異なり、送り方向と昇降方向とで独立に機構を設ける必要がない。
しかしながら、特許文献２のワーク搬送装置６０において、ワーク把持部６８の姿勢を変化させるためには、別個に駆動モータ等を含む傾動機構を設ける必要がある。またこの場合、駆動部６６，６７に要求される駆動力が大きくなる。
したがって、特許文献２のワーク搬送装置６０の構成によっても、駆動部を大型化させる必要があるために、装置の大型化、重量化、高コスト化を招くという問題がある。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、以下の事項を課題とする。
本発明の課題は、所定平面内における第１の方向（例えば、所定平面が鉛直平面の場合、送り方向）の駆動用と第１の方向に対して垂直な第２の方向（例えば、所定平面が鉛直平面の場合、昇降方向）の駆動用とで駆動モータを別々に設ける必要がなく、且つ独立した傾動機構を設けることなく手先部分を傾動させることができる可動装置及び物品搬送装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の可動装置及び物品搬送装置は、以下の手段を採用する。
（１）本発明の可動装置は、ベース部に基端部が連結された第１リンク、第２リンク、及び第３リンクと、該第１リンク、第２リンク、及び第３リンクの先端全てに連結された一つの出力部材とを有し、前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクの駆動状態により、前記ベース部に対する前記出力部材の所定平面上の相対的な位置及び姿勢が定まるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の前記出力部材に取り付けられたツールと、を備え、前記第１リンク及び前記第３リンクの各々は、一端が前記ベース部に前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結され、他端が前記出力部材に前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、伸縮駆動するものであり、
前記第２リンクは、一端が前記ベース部に前記所定平面に対して垂直な所定の基準軸心を中心に回転可能に連結され、他端が前記出力部材に前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによって前記ベース部に対する前記基準軸心を中心とする向きが変化するものであり、且つ前記第１リンク及び前記第３リンクの駆動に従動して伸縮するものである、ことを特徴とする。

上記の可動装置によれば、第１リンク、第２リンク及び第３リンクをそれぞれ独立に駆動させることにより、出力部材の位置及び姿勢を平面３自由度（ｘｚ平面でのｘ方向、ｚ方向およびｙ軸周りの回転角θｙ）で制御することができるので、出力部材の可動範囲内で、出力部材に取り付けられたツールの位置を自由に変化させることができる。第１リンク及び第３リンクを駆動させるためには、それぞれに伸縮駆動用の駆動モータを設け、第２リンクを駆動させるためには、第２リンクをベース部に対して回転させる駆動モータを設ければよい。
したがって、所定平面内における第１の方向（例えば、所定平面が鉛直平面の場合、送り方向）の駆動用と第１の方向に対して垂直な第２の方向（例えば、所定平面が鉛直平面の場合、昇降方向）の駆動用とで駆動モータを別々に設ける必要が無い。
また、上記のパラレルリンク機構は、各リンクの駆動状態により、出力部材の所定平面上の姿勢（上記のθｙ）を制御することができる。すなわち、出力部材に取り付けられたツールの姿勢を制御するができる。したがって、独立した傾動機構を設けることなく、手先部分（ツール）を傾動させることができる。
したがって、上記の可動装置によれば、機構を小型軽量化でき、その結果、物品搬送装置（例えばワーク搬送装置）として構成する場合は、移動対象の物品の重量を大きくしたり、動作の高速化を図ったりすることができる。

（２）また、上記（１）の可動装置において、前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクは、前記第１リンクと前記第３リンクの離間方向の中間位置に前記第２リンクが位置するように配置されている。

上記構成によれば、能動的に伸縮する第１リンクと第３リンクが、第２リンクを挟む形で対称に配置されており、各リンクの配列方向の前後方向への移動の繰り返しにより、累積的には、第１リンクと第３リンクのいずれか一方に荷重が偏ったり局所的な荷重が作用したりしないので、装置の長寿命化が図られる。

（３）また、上記（１）の可動装置において、前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクは、それぞれ、直線伸縮機構として構成されている。

上記構成によれば、直線伸縮機構により大きな駆動力を発揮することができる。したがって、可動装置を物品搬送装置（例えばワーク搬送装置）に適用する場合に好適である。

（４）また、上記（１）の可動装置において、前記第１リンク及び前記第３リンクは、それぞれ、直線伸縮機構として構成されており、前記第２リンクは、両端間の途中部位を連結点とする２本のアームからなり、該２本のアームの連結点を関節として屈伸運動するものである。

このように、直線伸縮機構と屈伸機構とを組み合わせてパラレルリンク機構を構成してもよい。

（５）また、上記（３）又は（４）の可動装置において、前記第１リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され当該第１リンクを伸縮駆動させるための第１駆動モータを有し、前記第２リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され当該第２リンクを前記ベース部に対して回転駆動させるための第２駆動モータを有し、前記第３リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され当該第３リンクを伸縮駆動させるための第３駆動モータを有する。

上記構成によれば、各駆動モータが、上記の位置に設けられているので、手先側の可動部の重量を小さくすることができる。

（６）また、上記（１）の可動装置において、前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクは、それぞれ、両端間の途中部位を連結点とする２本のアームからなり、該２本のアームの連結点を関節として屈伸運動するものである。

上記構成によれば、各リンクが関節を持つので、両端間の距離が変化する範囲（伸縮範囲）が広く取りやすくなり、パラレルリンク機構の可動範囲を広く設定することができる。

（７）また、上記（６）の可動装置において、前記第１リンク及び前記第３リンクは、それぞれ、２本のアームが互いに前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結しており、前記第２リンクの２本のアームは、互いに前記所定平面に平行な軸心を中心に回転可能に連結している。

上記構成によれば、第２リンクが屈曲するときは、関節部分が所定平面に垂直な方向に凸となるように屈曲し、第１リンクと第３リンクが屈曲するときは、関節部分が所定平面内を移動してパラレルリンク機構の内側又は外側のいずれかの方向に凸となるように屈曲するので、互いに機械的に干渉しにくい。なお、第１リンクと第３リンクが屈曲するときに互いの関節の距離が広がる方向に凸形状となるように構成すれば、第１リンクと第３リンクの配置間隔が狭い場合でも、互いの機械的干渉を防止することができる。

（８）また、上記（１）の可動装置において、前記第１リンク及び第３リンクは、それぞれ、両端間の途中部位を連結点とする２本のアームからなり、該２本のアームの連結点を関節として屈伸運動するものであり、前記第２リンクは、直線伸縮機構として構成されている。

このように、屈伸機構と直線伸縮機構とを組み合わせてパラレルリンク機構を構成してもよい。

（９）また、上記（６）〜（８）のいずれかの可動装置において、前記第１リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定された第１駆動モータと、該第１駆動モータの回転運動を当該第１リンクの屈伸運動に変換する第１リンク用動力変換機構とを有し、前記第２リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され前記ベース部に対する当該第２リンクの前記基準軸心を中心とする向きを変化させる第２駆動モータを有し、前記第３リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定された第３駆動モータと、該第３駆動モータの回転運動を当該第３リンクの屈伸運動に変換する第３リンク用動力変換機構とを有する。

上記構成によれば、各駆動モータが、上記の位置に設けられているので、手先側の可動部の重量を小さくすることができる。また、第１リンク用動力変換機構と第３リンク用動力変換機構により、上記の位置に設けられた第１及び第３駆動モータの回転運動を第１リンク及び第３リンクの屈伸運動に変換するので、屈伸機構を採用しつつも上記の位置に無理なく各駆動モータを配置することができる。

（１０）また、上記（９）の可動装置において、前記第１リンク用動力変換機構及び前記第３リンク用動力変換機構は、平行リンク機構により構成される。

上記構成によれば、各動力変換機構が平行リンク機構により構成されるので、簡単な構成で確実に、駆動モータの回転運動をリンクの屈伸運動に変換することができる。

（１１）また、本発明の物品搬送装置は、上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の可動装置におけるパラレルリンク機構を２基備え、該２基のパラレルリンク機構は、それぞれ前記所定平面が鉛直平面と一致し、且つ互いに、前記所定平面に垂直な方向に間隔をおいて上下方向を一致させて配置されており、さらに、前記各出力部材の間に横架されたクロスバーと、該クロスバーに取り付けられ物品を把持する物品把持部と、を備えることを特徴とする。

上記の物品搬送装置によれば、２基のパラレルリンク機構が並んで配置され、出力部材間にクロスバーが横架され、クロスバーに物品把持具が取り付けられているので、上記（１）〜（８）の可動機構の優れた効果を活かしつつ、２基のパラレルリンク機構を同期させて動作させることにより重量物を安定して搬送することができる。

本発明によれば、所定平面内における第１の方向の駆動用と第１の方向に対して垂直な第２の方向の駆動用とで駆動モータを別々に設ける必要がなく、且つ独立した傾動機構を設けることなく手先部分を傾動させることができる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかる可動装置の構成を示す図である。本実施形態において可動装置は、物品１をある位置から別の位置に移動させる物品搬送装置１０Ａとして構成されている。このような物品搬送装置１０Ａとしては、トランスファープレスにおけるプレス間ワーク搬送装置や、薄型ディスプレイ用パネル（液晶パネル等）の製造ラインにおけるガラス基板搬送装置、その他、部品・半完成品等の搬送装置などが例示される。

本実施形態のように物品搬送装置１０Ａとして構成される場合、物品搬送装置１０Ａは、物品１（搬送物）を載せるステージ５ａ、５ｂ間に配置される。例えば、ワーク搬送装置においては、上記の物品１は被加工物（ワーク）であり、上記のステージ５ａ、５ｂはプレスステーションである。また、ガラス基板搬送装置においては、上記の物品１はガラス基板であり、上記のステージ５ａ、５ｂは基板載置台である。
この物品搬送装置１０Ａは、例えば図で左側に設置されたステージ５ａ上から物品１を受け取り、図で右側に設置されたステージ５ｂ上に載せる。

図１に示すように、物品搬送装置１０Ａは、ベース部１２に連結されたパラレルリンク機構２０と、パラレルリンク機構２０に接続された所定のツール４０とを備える。
上記のパラレルリンク機構２０は、ベース部１２に基端部が連結された第１リンク２１、第２リンク２２、及び第３リンク２３と、第１リンク２１、第２リンク２２、及び第３リンク２３の先端全てに連結された一つの出力部材２４とを有し、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３の駆動状態により、ベース部１２に対する出力部材２４の所定平面上の相対的な位置及び姿勢が定まるものである。

本実施形態では、上記の所定平面は鉛直平面に設定されている。したがって、出力部材２４は、鉛直平面内において位置及び姿勢が制御される。
ただし、上記の所定平面は鉛直平面に限られず、鉛直平面と交差する平面、すなわち鉛直平面に対して傾斜する平面や水平面であってもよい。

上記のツール４０は、出力部材２４に取り付けられ、対象物に対して所定の作用を及ぼすものである。本実施形態において本発明の可動装置は、物品搬送装置１０Ａとして構成されているので、上記のツール４０は、物品１を把持する物品把持部４０Ａである。この物品把持部４０Ａは、ワーク搬送装置においてはワーク把持部（バキュームカップなど）であり、ガラス基板搬送装置においては基板把持部である。

次に、図２を参照して、上記のパラレルリンク機構２０の構成を説明する。なお、図２に関し以下の点を補足する。
（１）図２において、太い双方向矢印は能動自由度の動きを示し、細い双方向矢印は受動自由度の動きを示す。
（２）図２に関連した以下の説明において、方向又は角度に関する記述は、図中に定義したｘｙｚ座標系に基づくものとする。
（３）図２に関連した以下の説明において、「所定平面」は図２中のｘｚ平面と一致する。
（４）図２において、（Ａ）は出力部材２４が中立位置にあり且つ水平な姿勢の状態を示しており、（Ｂ）は出力部材２４が中立位置以外の位置にあり且つ水平に対して傾斜した姿勢の状態を示している。
（５）なお、上記（２）及び（３）の事項は、後に参照する図３〜図５についても同様である。

図２に示すパラレルリンク機構２０において、第１リンク２１及び第３リンク２３の各々は、一端がベース部１２に所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結され、他端が出力部材２４に所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、伸縮駆動する。
第２リンク２２は、一端がベース部１２に所定平面に対して垂直な所定の軸心（以下、この軸心を「基準軸心ａ」という）を中心に回転可能に連結され、他端が出力部材２４に所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによってベース部１２に対する基準軸心ａを中心とする向きが変化する。また、第２リンク２２は、第１リンク２１及び第３リンク２３の駆動に従動して伸縮する。

また、第１リンク２１は、第１リンク２１を伸縮駆動させるための第１駆動モータ３２を有している。第２リンク２２は、第２リンク２２をベース部１２に対して基準軸心ａを中心に所定角度範囲で回転させるための第２駆動モータ３３を有している。第３リンク２３は、第３リンク２３を伸縮駆動させるための第３駆動モータ３４を有している。第１駆動モータ３２、第２駆動モータ３３及び第３駆動モータ３４は、制御装置１４（図１参照）によってそれぞれ独立に制御され、これにより第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３の駆動状態が制御され、出力部材２４の位置及び姿勢が制御される。

上述した本発明の可動装置（物品搬送装置１０Ａ）によれば、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３をそれぞれ独立に駆動させることにより、出力部材２４の位置及び姿勢を平面３自由度（ｘｚ平面でのｘ方向、ｚ方向およびｙ軸周りの回転角θｙ）で制御することができるので、出力部材２４の可動範囲内で、出力部材２４に取り付けられたツール４０の位置を自由に変化させることができる。
したがって、所定平面内における第１の方向（例えば、本実施形態のように所定平面が鉛直平面の場合、送り方向）の駆動用と第１の方向に対して垂直な第２の方向（例えば、本実施形態のように所定平面が鉛直平面の場合、昇降方向）の駆動用とで駆動モータを別々に設ける必要が無い。

また、パラレルリンク機構２０は、各リンクの駆動状態により、出力部材２４の所定平面上の姿勢（上記のθｙ）を制御することができる。すなわち、出力部材２４に取り付けられたツール４０の姿勢を制御することができる。したがって、独立した傾動機構を設けることなく、手先部分（ツール４０：本実施形態では物品把持部４０Ａ）を傾動させることができる。
したがって、本発明の可動装置によれば、機構を小型軽量化でき、その結果、本実施形態のように物品搬送装置１０Ａとして構成する場合は、搬送重量を大きくしたり、動作の高速化を図ったりすることができる。

上述した第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３は、ベース部１２と出力部材２４との間に並列に配置されていれば、その配列の順序は特に限定されないが、図１及び図２に示すように、第１リンク２１と第３リンク２３の離間方向の中間位置に第２リンク２２が位置するように配置されているのがよい。
この構成によれば、能動的に伸縮する第１リンク２１と第３リンク２３が、第２リンク２２を挟む形で対称に配置されており、各リンクの配列方向の前後方向への移動の繰り返しにより、累積的には、第１リンク２１と第３リンク２３のいずれか一方に荷重が偏ったり局所的な荷重が作用したりしないので、装置の長寿命化が図られる。

また、本実施形態において、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３は、それぞれ、直線伸縮機構として構成されている。この構成によれば、直線伸縮によって大きな駆動力を発揮することができる。したがって、本実施形態のように可動装置を物品搬送装置１０Ａに適用する場合に好適である。
第１リンク２１は第１駆動モータ３２の駆動により能動的に伸縮する。第３リンク２３は第３駆動モータ３４の駆動により能動的に伸縮する。第２リンク２２は、直線的に伸縮自在であるが、その伸縮は受動的であり、第１リンク２１と第２リンク２２の伸縮駆動に従動して伸縮する。第１駆動モータ３２及び第３駆動モータ３４の回転運動を直線運動、すなわち第１リンク２１と第３リンク２３の直線伸縮運動に変換する機構としては、ボールネジ機構、ラック・ピニオン機構、ベルト機構等が例示される。

また、第１駆動モータ３２は、第１リンク２１とベース部１２との連結点の位置又はこの位置を基準に第１リンク２１の一端（出力部材２４側の端部）とは反対側の位置に固定されるのがよい。同様に、第２駆動モータ３３は、第２リンク２２とベース部１２との連結点の位置又はこの位置を基準に第２リンク２２の一端（出力部材２４側の端部）とは反対側の位置に固定されるのがよい。同様に、第３駆動モータ３４は、第３リンク２３とベース部１２との連結点の位置又はこの位置を基準に第３リンク２３の一端（出力部材２４側の端部）とは反対側の位置に固定されるのがよい。
図２に示すように、本実施形態では、第１駆動モータ３２は、第１リンク２１の他端部に固定されている。第２駆動モータ３３は、第２リンク２２とベース部１２との連結点の位置に固定されている。第３駆動モータ３４は、第３リンク２３の他端部に固定されている。
上記の構成によれば、各駆動モータ３２，３３，３４が、上記の位置に設けられているので、手先側の可動部の重量を小さくすることができる。

なお、直線伸縮機構としての第１リンク２１と第３リンク２３は、他の直動アクチュエータであってもよい。例えば、第１リンク２１と第３リンク２３は、空圧シリンダ装置、油圧シリンダ装置であってもよい。この場合、上記の第１駆動モータ３２と第３駆動モータ３４は不要である。

上記のパラレルリンク機構２０は、上記において説明した構成のほか、以下の構成例Ａ又は構成例Ｂであってもよい。
図３は、パラレルリンク機構２０の他の構成例Ａを模式的に示す図である。
図３において、（Ａ）はｘｚ平面における模式図であり、（Ｂ）はｙｚ平面における第１リンク２１（又は第３リンク２３）の模式図であり、（Ｃ）はｙｚ平面における第２リンク２２の模式図である。

図３に示すように、構成例Ａでは、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３は、第１リンク２１と第３リンク２３の離間方向の中間位置に第２リンク２２が位置するように配置されている。この点は、図２に示したパラレルリンク機構２０の構成と同様である。

構成例Ａでは、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３の各々は、両端間の途中部位（この例では中間点）を連結点とする２本のアーム２６，２７からなり、２本のアーム２６，２７の連結点を関節２９，３０，３１として屈伸運動する。
第１リンク２１と第３リンク２３は、それぞれの関節２９，３１の位置に第１駆動モータ３２、第３駆動モータ３４を有し、各駆動モータの駆動により屈伸運動を行なう。
また、図３に示すように、第１リンク２１と第３リンク２３は、それぞれ、２本のアーム２６，２７が互いに所定平面に垂直な軸心を中心に回転可能に連結している。

第２リンク２２は、２本のアーム２６，２７が互いに所定平面に平行な軸心（図３（ｃ）でｙｚ平面に垂直な軸心）を中心に回転可能に連結しており、屈伸運動によって伸縮自在であるが、その伸縮は受動的であり、第１リンク２１と第２リンク２２の駆動に従動して伸縮する。
また第２リンク２２は、ベース部１２との連結点の位置に固定された第２駆動モータ３３を有し、この第２駆動モータ３３の駆動により、ベース部１２に対する基準軸心ａを中心とした向きが変化するようになっている。
構成例Ａの他の部分については、図２の構成例と同様である。

上記の構成例Ａによれば、図２の構成例と同様に、出力部材２４の位置及び姿勢を平面３自由度で制御することができる。また、各リンクが関節を持つので、図２の構成例と比べて、両端間の距離が変化する範囲（伸縮範囲）を拡大することができる。したがって、パラレルリンク機構２０の可動範囲を拡大することができる。
また、能動的に伸縮する第１リンク２１と第３リンク２３が、第２リンク２２を挟む形で対称に配置されており、図２の構成例と同様に、各リンクの配列方向の前後方向への移動の繰り返しにより、累積的には、第１リンク２１と第３リンク２３のいずれか一方に荷重が偏ったり局所的な荷重が作用したりしないので、装置の長寿命化が図られる。

また、構成例Ａによれば、第２リンク２２が屈曲するときは、関節部分が所定平面に垂直な方向に凸となるように屈曲し、第１リンク２１と第３リンク２３が屈曲するときは、関節部分が所定平面内を移動してパラレルリンク機構２０の内側又は外側のいずれかの方向に凸となるように屈曲するので、互いに機械的に干渉しにくい。
第１リンク２１と第３リンク２３が屈曲する方向は、特に限定されず、互いに逆方向あるいは互いの関節２９，３１の距離が縮まる方向であってもよいが、図３に示すように、互いの関節２９，３１の距離が広がる方向であるのがこのましい。この構成により、各リンクが屈曲するときに、第１リンク２１と第３リンク２３がパラレルリンク機構２０の外側に広がるので、各リンク相互間の機械的干渉を防止することができる。

図４は、パラレルリンク機構２０の他の構成例Ｂを模式的に示す図である。
図４において、（Ａ）はｘｚ平面における模式図であり、（Ｂ）はｙｚ平面における第１リンク２１（又は第３リンク２３）の模式図であり、（Ｃ）はｙｚ平面における第２リンク２２の模式図である。

構成例Ｂは、構成例Ａと共通する点が多いので、以下では構成例Ａとの相違点を中心に説明する。
構成例ＡとＢでは、まず、第１駆動モータ３２と第３駆動モータ３４の設置位置が異なる。構成例Ｂでは、第１リンク２１と第３リンク２３は、それぞれ、ベース部１２との連結点の位置に第１駆動モータ３２、第３駆動モータ３４を有し、各駆動モータの駆動により屈伸運動を行なう。
また、構成例Ｂでは、第１リンク２１は、第１駆動モータ３２の回転運動を第１リンク２１の屈伸運動に変換する第１リンク用動力変換機構３６ａを有し、第３リンク２３は、第３駆動モータ３４の回転運動を第３リンク２３の屈伸運動に変換する第３リンク用動力変換機構３６ｂを有する。

構成例Ｂにおいて、第１リンク用動力変換機構３６ａと第３リンク用動力変換機構３６ｂは、平行リンク機構で構成されている。各平行リンク機構は、各駆動モータ３２，３４の出力軸に連結された駆動アーム３７と、出力部材２４側のアーム２６に連結された従動アーム３８と、一端が駆動アーム３７に所定平面に垂直な軸心を中心に回転可能に連結され他端が従動アーム３８に所定平面に垂直な軸心を中心に連結された中間アーム３９とから構成されている。駆動アーム３７と従動アーム３８の長さは同じであり、中間アーム３９の長さは、ベース部１２側のアーム２６の長さと同じである。
構成例Ｂの他の部分の構成は、構成例Ａと同じである。

上記の構成例Ｂによれば、上記の構成例Ａの効果に加え、以下の効果が得られる。
各リンク２１，２２，２３を駆動する各駆動モータ３２，３３，３４がベース部１２との連結点の位置に設けられているので、各リンク２１，２２，２３に作用するモーメントを小さくすることができる。
各動力変換機構３６ａ，３６ｂが平行リンク機構により構成されるので、簡単な構成で確実に、各駆動モータ３２，３４の回転運動を各リンク２１，２３の屈伸運動に変換することができる。

なお、第１リンク用動力変換機構３６ａと第３リンク用動力変換機構３６ｂは、上述した平行リンク機構に限られず、例えばベルト伝動機構やチェーン伝動機構などの他の機構を用いたものであってもよい。

また、パラレルリンク機構２０は、上述した各構成のほか、以下の構成であってもよい。
図２の構成における第２リンク２２は、図３（構成例Ａ）又は図４（構成例Ｂ）の第２リンク２２に置換されてもよい。すなわち、第１リンク２１及び第３リンク２３は、それぞれ、直線伸縮機構として構成され、第２リンク２２は、両端間の途中部位を連結点と２３する２本のアーム２６，２７からなり、２本のアーム２６，２７の連結点を関節として屈伸運動するものであってもよい。

図３の構成における第２リンク２２は、図２の第２リンク２２に置換されてもよい。また、図４の構成における第２リンク２２は、図２の第２リンク２２に置換されてもよい。
すなわち、第１リンク２１及び第３リンク２３は、それぞれ、両端間の途中部位を連結点とする２本のアーム２６，２７からなり、２本のアーム２６，２７の連結点を関節として屈伸運動するものであり、第２リンク２２は、直線伸縮機構として構成されているものであってもよい。

上述した第１実施形態では、ツール４０として物品把持部４０Ａを適用し、物品搬送装置１０Ａとして構成した可動装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、可動装置のツール４０として目的に応じて種々のものを適用してもよい。例えば、ツール４０として加工工具（ドリルなど）を適用し、加工工具の所定平面上の位置及び姿勢を制御可能な加工装置として構成してもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる物品搬送装置１０Ｂについて説明する。
図５は、第２実施形態にかかる物品搬送装置１０Ｂの構成を示す図である。
図５に示すように、物品搬送装置１０Ｂは、第１実施形態におけるパラレルリンク機構２０を２基備える。２基のパラレルリンク機構２０は、それぞれ所定平面（ｘｚ平面）が鉛直平面と一致し、且つ互いに、所定平面に垂直な方向に間隔をおいて上下方向を一致させて配置されている。
図５に示したパラレルリンク機構２０は、図２の構成例と同様であるが、第１実施形態で説明したいずれの構成であってもよい。

この物品搬送装置１０Ｂは、さらに、各出力部材２４の間に横架されたクロスバー４２と、クロスバー４２が取り付けられ物品を把持する物品把持部４０Ａ（例えばバキュームカップ）とを備える。本実施形態において、物品把持部４０Ａはクロスバー４２の長さ方向に複数取り付けられている。
各パラレルリンク機構２０は、制御装置によって同期制御され、同様の動作を行う。

上記の物品搬送装置１０Ｂによれば、第１実施形態の優れた効果を活かしつつ、２基のパラレルリンク機構２０を同期させて動作させることにより重量物を安定して搬送することができる。したがって、トランスファープレスにおけるワーク搬送装置や、大型液晶製造ラインにおける大型ガラス基板用の搬送装置として有用である。

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の第１実施形態にかかる可動装置（物品搬送装置）の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるパラレルリンク機構の構成を示す図である。 パラレルリンク機構の他の構成例Ａを示す模式図である。 パラレルリンク機構の他の構成例Ｂを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる物品搬送装置の構成を示す図である。 特許文献１のワーク搬送装置の構成を示す図である。 特許文献２のワーク搬送装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 物品
５ａ，５ｂ ステーション
１０Ａ 物品搬送装置（可動装置）
１０Ｂ 物品搬送装置
１２ ベース部
１４ 制御装置
２０ パラレルリンク機構
２１ 第１リンク
２２ 第２リンク
２３ 第３リンク
２４ 出力部材
２６，２７ アーム
２９，３０，３１ 関節
３２ 第１駆動モータ
３３ 第２駆動モータ
３４ 第３駆動モータ
３６ａ 第１リンク用動力変換機構
３６ｂ 第２リンク用動力変換機構
３７ 駆動アーム
３８ 従動アーム
３９ 中間アーム
４０ ツール
４０Ａ 物品把持部
４２ クロスバー

Claims (11)

1. ベース部に基端部が連結された第１リンク、第２リンク、及び第３リンクと、該第１リンク、第２リンク、及び第３リンクの先端全てに連結された一つの出力部材とを有し、前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクの駆動状態により、前記ベース部に対する前記出力部材の所定平面上の相対的な位置及び姿勢が定まるパラレルリンク機構と、
   該パラレルリンク機構の前記出力部材に取り付けられたツールと、を備え、
   前記第１リンク及び前記第３リンクの各々は、一端が前記ベース部に前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結され、他端が前記出力部材に前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、伸縮駆動するものであり、
   前記第２リンクは、一端が前記ベース部に前記所定平面に対して垂直な所定の基準軸心を中心に回転可能に連結され、他端が前記出力部材に前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによって前記ベース部に対する前記基準軸心を中心とする向きが変化するものであり、且つ前記第１リンク及び前記第３リンクの駆動に従動して伸縮するものである、ことを特徴とする可動装置。
2. 前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクは、前記第１リンクと前記第３リンクの離間方向の中間位置に前記第２リンクが位置するように配置されている、請求項１記載の可動装置。
3. 前記第１リンク、前記第２リンク及び前記第３リンクは、それぞれ、直線伸縮機構として構成されている請求項１記載の可動装置。
4. 前記第１リンク及び前記第３リンクは、それぞれ、直線伸縮機構として構成されており、前記第２リンクは、両端間の途中部位を連結点とする２本のアームからなり、該２本のアームの連結点を関節として屈伸運動するものである請求項１記載の可動装置。
5. 前記第１リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され当該第１リンクを伸縮駆動させるための第１駆動モータを有し、
   前記第２リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され当該第２リンクを前記ベース部に対して回転駆動させるための第２駆動モータを有し、
   前記第３リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され当該第３リンクを伸縮駆動させるための第３駆動モータを有する、請求項３又は４記載の可動装置。
6. 前記第１リンク、第２リンク及び第３リンクは、それぞれ、両端間の途中部位を連結点とする２本のアームからなり、該２本のアームの連結点を関節として屈伸運動するものである請求項１記載の可動装置。
7. 前記第１リンク及び前記第３リンクは、それぞれ、２本のアームが互いに前記所定平面に対して垂直な軸心を中心に回転可能に連結しており、
   前記第２リンクの２本のアームは、互いに前記所定平面に平行な軸心を中心に回転可能に連結している、請求項６記載の可動装置。
8. 前記第１リンク及び第３リンクは、それぞれ、両端間の途中部位を連結点とする２本のアームからなり、該２本のアームの連結点を関節として屈伸運動するものであり、前記第２リンクは、直線伸縮機構として構成されている請求項１記載の可動装置。
9. 前記第１リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定された第１駆動モータと、該第１駆動モータの回転運動を当該第１リンクの屈伸運動に変換する第１リンク用動力変換機構とを有し、
   前記第２リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定され前記ベース部に対する当該第２リンクの前記基準軸心を中心とする向きを変化させる第２駆動モータを有し、
   前記第３リンクは、自身と前記ベース部との連結点の位置又は該位置を基準に自身の前記一端とは反対側の位置に固定された第３駆動モータと、該第３駆動モータの回転運動を当該第３リンクの屈伸運動に変換する第３リンク用動力変換機構とを有する、請求項６乃至８のいずれか記載の可動装置。
10. 前記第１リンク用動力変換機構及び前記第３リンク用動力変換機構は、平行リンク機構により構成される請求項９記載の可動装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の可動装置におけるパラレルリンク機構を２基備え、
    該２基のパラレルリンク機構は、それぞれ前記所定平面が鉛直平面と一致し、且つ互いに、前記所定平面に垂直な方向に間隔をおいて上下方向を一致させて配置されており、
    さらに、前記各出力部材の間に横架されたクロスバーと、該クロスバーに取り付けられ物品を把持する物品把持部と、を備えることを特徴とする物品搬送装置。

Images