JP5963968B1 - 位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
位置決め装置(1)は、可動子移動方向に延在する案内部材(2)と、前記案内部材に沿って前記可動子移動方向に移動自在な第1および第2の可動子(8,9)と、前記第1の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられた第1のリンク(12)と、前記第2の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられ、前記第1のリンクの他端に平面内で回転自在に他端が取り付けられることによりリンク機構を形成し、前記第1のリンクよりもリンク長が長い第2のリンク(13)と、前記リンク機構に取り付けられたエンドエフェクタ(15)と、を備え、前記案内部材の前記可動子移動方向の長さは、前記エンドエフェクタの動作領域の前記可動子移動方向の幅に前記第2のリンクのリンク長を加えた長さである。
Description
本発明は、パラレルリンク機構を有する位置決め装置に関する。
従来の位置決め装置としては、特許文献1に示されるように直動パラレルリンク機構を有する装置がある。一般的に、パラレルリンク機構は、シリアルリンク機構に比べエンドエフェクタの高速駆動が可能であり、位置決め精度が高いというメリットがある。また直動パラレルリンク機構は、回転駆動の機構に比べてエンドエフェクタ動作領域が広いといった利点がある。
上記特許文献1に例示される2つのリンク長が等しい直動パラレルリンク機構では、リンクを駆動する各可動子の可動子移動方向の間隔によって、可動子移動方向と直交方向におけるエンドエフェクタの位置が一意に決まる。そして、各可動子の可動子移動方向における位置はエンドエフェクタの可動子移動方向における位置に対して対称となる。2つのリンク長が等しい直動パラレルリンク機構を、以下、直動等長パラレルリンク機構と称する。
位置決め装置の性能指標の一つとして、面積生産性、即ち位置決め装置の単位面積あたりの作業効率がある。直動等長パラレルリンク機構を有する位置決め装置においては、エンドエフェクタに対する目標とする速度に対して、それより速い速度を可動子に与える必要が生じ、また装置占有面積が大きく、この結果面積生産性が低いという課題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可動子に与える速度を低減して効率的な位置決め作業ができ、また装置占有面積を削減できることにより面積生産性の高い位置決め装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、可動子移動方向に延在する案内部材と、前記案内部材に沿って前記可動子移動方向に移動自在な第1および第2の可動子と、前記第1の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられた第1のリンクと、前記第2の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられ、前記第1のリンクの他端に平面内で回転自在に他端が取り付けられることによりリンク機構を形成し、前記第1のリンクよりもリンク長が長い第2のリンクと、前記リンク機構に取り付けられたエンドエフェクタと、を備え、前記案内部材の前記可動子移動方向の長さは、前記エンドエフェクタの動作領域の前記可動子移動方向の幅に前記第2のリンクのリンク長を加えた長さであることを特徴とする。
本発明にかかる位置決め装置は、可動子に与える速度を低減して効率的な位置決め作業ができ、また装置占有面積を削減できることにより面積生産性の高められるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態にかかる位置決め装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる位置決め装置1の構成を示す図である。図1には、可動子移動方向であるX方向およびそれに垂直なY方向が示してある。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる位置決め装置1の構成を示す図である。図1には、可動子移動方向であるX方向およびそれに垂直なY方向が示してある。
位置決め装置1は、X方向に延在する案内部材2と、案内部材2に沿ってX方向に移動可能な第1の可動子である可動子8および第2の可動子である可動子9と、可動子8,9がそれぞれ有する回動ジョイント機構10,11と、可動子8により回動ジョイント機構10を介してX−Y平面内で回転自在に一端が支持されている第1のリンクである短リンク12と、可動子9により回動ジョイント機構11を介してX−Y平面内で回転自在に一端が支持されている第2のリンクである長リンク13とを備える。長リンク13は短リンク12よりもリンク長が長い。即ち、実施の形態1にかかる位置決め装置1は、2つのリンク長が異なる直動不等長パラレルリンク機構を採用する。
さらに、位置決め装置1は、短リンク12の他端と長リンク13の他端とをX−Y平面内で回転自在に連結してリンク機構を形成する回動ジョイント機構14と、リンク機構に取り付けられているエンドエフェクタ15と、エンドエフェクタ15に取り付けられている作業部16とを備える。短リンク12と長リンク13と回動ジョイント機構14とがリンク機構を形成しているが、図1の位置決め装置1においては、エンドエフェクタ15は、短リンク12の他端、即ち回動ジョイント機構14側に取り付けられている。可動子8はリニアモータを構成するコイルモジュール6を備え、可動子9はリニアモータを構成するコイルモジュール7を備える。作業部16は、図1の例では作業ハンドとして示してあるが、ノズル、或いはカメラといた検査機でもよく、特に限定されない。回動ジョイント機構10,11,14は、ベアリングのように回転機能を有した機構であれば特に限定されない。
なお、図1では、案内部材2からY方向にみると、可動子8および短リンク12は左側、可動子9および長リンク13は右側とする配置の例を示してあるが、この配置は左右逆であってもかまわない。
案内部材2は、互いに平行な一対のガイドレール3,4と、リニアモータを構成するマグネットプレート5とを備えている。ガイドレール3,4には、可動子8,9がX方向に摺動自在に取付けられている。可動子8,9は、それぞれ何らかの直動アクチュエータによってX方向に駆動力を与えることで独立に移動させることができる。図1の例では、駆動力を与えるためにマグネットプレート5とコイルモジュール6,7から成るリニアモータを採用しているが、ボールねじ駆動でもよく、特に限定されない。
実施の形態1にかかる位置決め装置1のエンドエフェクタ15の位置決め方法を以下に説明する。位置決め装置1のような直動パラレルリンク機構では、可動子8,9の配置によってエンドエフェクタ15の位置が一意に定まる。従って、エンドエフェクタ15の目標とする位置を実現する可動子8,9の配置を幾何学的計算によって求め、求めた可動子8,9の配置を目標位置として可動子8,9の位置決め制御を実行すれば、目標とする位置にエンドエフェクタ15を位置決めすることが可能である。
図2は、位置決め装置1においてエンドエフェクタ15が目標とする位置となることを実現する可動子8,9の配置を説明する図であり、図3は、位置決め装置1においてエンドエフェクタ15が目標とする位置となることを実現する可動子8,9の別の配置を説明する図である。位置決め装置1で採用する直動不等長パラレルリンク機構においては、エンドエフェクタ15の目標とする位置を実現する可動子8,9の配置は、図2および図3に示すように2通り存在する。短リンク12とX方向とが成す内角の角度である短リンク角度θは、図2では鋭角であるが、図3では鈍角となっており、短リンク12の姿勢が異なっている。
次に、ガイドレール3,4および案内部材2のX方向の長さについて説明する。図4は、位置決め装置1において可動子移動方向であるX方向のガイドレール3,4および案内部材2の長さを説明する図である。図4では、エンドエフェクタ15の与えられた動作領域Aを網掛けで示す。図4では、エンドエフェクタ15の動作領域AのX方向の端にエンドエフェクタ15を位置決めする場合における短リンク12および長リンク13の姿勢と可動子8,9の配置が示されている。
ここで、実施の形態1にかかる位置決め装置1の短リンク12および長リンク13のリンク長の条件について説明する。まず、短リンク12のリンク長は、動作領域AのY方向の幅以上の長さが必要である。また、実施の形態1にかかる位置決め装置1においては、短リンク角度θが180度のときに可動子8と可動子9とが最近接し、その距離は長リンク13と短リンク12のリンク長の差に等しくなる。可動子同士の衝突を回避する目的で可動子間安全距離が設定されている場合は、長リンク13のリンク長は、可動子間安全距離と短リンク12のリンク長の和よりも長くする。
図4の実線で示すように、動作領域AのX方向の左側端にエンドエフェクタ15を位置させた場合において、短リンク角度θが鈍角となる短リンク12および長リンク13の姿勢を選択すれば、このとき可動子8,9は動作領域AのX方向の左側端より右側に位置する。即ち、動作領域AのX方向の左側端にエンドエフェクタ15を位置させた場合において、短リンク角度θを鈍角にして可動子8を図2に示すように動作領域AのX方向での範囲の外側に配置しないことが可能になる。従って、可動子8,9を共に動作領域AのX方向での範囲の内側に配置することができる。これにより、実施の形態1におけるガイドレール3,4および案内部材2は、直動等長パラレルリンク機構の場合のように動作領域AのX方向の左側端より左側に延長することが不要となる。ただし、図4の破線で示すように、動作領域AのX方向の右側端にエンドエフェクタ15を位置させた場合は、長リンク13を動作領域AのX方向の右側端より右側に配置する必要があるので、ガイドレール3,4および案内部材2は、動作領域AのX方向の幅の長さに加えて、動作領域AのX方向の右側端より右側に延長する必要がある。
この結果、ガイドレール3,4および案内部材2のX方向の長さはエンドエフェクタ15の動作領域AのX方向の幅の長さより右側に長リンク13の長さ分延長すればよく、ガイドレール3,4および案内部材2の左側への延長が不要となる。これにより、実施の形態1にかかる位置決め装置1においては、案内部材の両側への延長が必要な直動等長パラレルリンク機構を有する装置よりも装置全体の専有面積を小さくすることができる。なお、上では短リンク12が長リンク13より左側にあるとして説明したが、短リンク12が長リンク13より右側にある配置の場合は、左右を逆にして上記と同様な議論が成り立つ。
次に、実施の形態1にかかる位置決め装置1のエンドエフェクタ15のX−Y平面における方向を示す面内角度について説明する。エンドエフェクタ15は短リンク12に固定されているため、エンドエフェクタ15のX−Y平面における面内角度は短リンク角度θに依存して一意に決まる。しかし、エンドエフェクタ15は、図示せぬ回転型アクチュエータを内蔵するといった手段により作業部16をエンドエフェクタ15に対して回転することが可能な機構を有している。この回転機構により、エンドエフェクタ15が備える作業ハンドといった作業部16のX−Y平面における面内角度を目標とする値に制御するための角度補正が可能となる。
上記角度補正における角度補正量は、作業部16のX−Y平面における目標とする面内角度と短リンク角度θとの差分となるが、実施の形態1にかかる位置決め装置1においては、上述したようにエンドエフェクタ15の目標とする位置を実現する短リンク12および長リンク13の姿勢と可動子8,9の配置のパターンが2通り存在する。即ち、短リンク角度θを2つの値から選択することができる。従って、エンドエフェクタ15の角度補正量が少ない方のパターンを選択することで位置決め作業の効率化が可能となる。
次に、実施の形態1にかかる直動不等長パラレルリンク機構を備えた位置決め装置1において、エンドエフェクタ15の目標とするY方向速度を実現するために必要となる可動子8,9の速度を説明する。
図5は、位置決め装置1においてエンドエフェクタ15が目標とするY方向速度となることを実現する可動子8,9の速度を説明するための変数の定義を示す図である。図5に示すように、短リンク12とX方向がなす内角の角度は短リンク角度θ、長リンク13とX方向がなす外角の角度は長リンク角度φ、可動子8のX方向の座標はc1、可動子9のX方向の座標はc2で示す。短リンク12と長リンク13の長さが等しい直動等長パラレルリンク機構の場合は、短リンク角度θと長リンク角度φの和は180°となるが、長リンク13が短リンク12より長い直動不等長パラレルリンク機構である位置決め装置1においては、短リンク角度θと長リンク角度φの和は180°にはならない。直動パラレルリンク機構の可動子8の速度dc1/dtおよび可動子9の速度dc2/dtを用いると、エンドエフェクタ15のY方向速度dy/dtは、以下の式(1)で表される。
dy/dt=(dc2/dt−dc1/dt)/k ・・・(1)
ここで、式(1)中のkは、可動子8,9の速度差(dc2/dt−dc1/dt)によって生み出されるエンドエフェクタ15のY方向速度の感度を表し、以下の式(2)で表されるように短リンク角度θおよび長リンク角度φの関数となる。
k=tanφ−tanθ ・・・(2)
上記式(1)および(2)に基づいて、目標とするY方向速度を実現するための短リンク12と長リンク13の姿勢と可動子8,9の動作パターンについて説明する。
短リンク角度θが鋭角である場合は、長リンク角度φが鈍角であるため、式(2)により感度kの値は必ず負となる。従って、エンドエフェクタ15にY方向に正の速度を与える場合には、可動子8,9の速度差(dc2/dt−dc1/dt)が負となるように、即ち可動子8,9の間隔を狭めるように動作させればよい。
一方、短リンク角度θが鈍角である場合は、長リンク角度φは鈍角で常に短リンク角度θよりも大きいことを考慮すると、式(2)により感度kの値は必ず正となる。従って、エンドエフェクタ15にY方向に正の速度を与える場合には、可動子8,9の速度差(dc2/dt−dc1/dt)が正となるように、即ち可動子8,9の間隔を広げるように動作させればよい。
上記いずれの場合においても、エンドエフェクタ15にY方向に負の速度を与える場合の可動子8,9の動作は、Y方向に正の速度を与える場合とは逆になる。
実施の形態1におけるエンドエフェクタ15のY方向速度の感度kについて説明する。式(1)に示されるように、感度kの絶対値が小さいほど、目標となるエンドエフェクタ15のY方向速度を実現するために必要となる可動子8,9の速度差(dc2/dt−dc1/dt)の絶対値が小さくても済み、効率的なY方向の位置決め動作が可能になる。
図6は、実施の形態1にかかる位置決め装置1におけるエンドエフェクタ15のY方向位置[m]と感度kの関係を示した図である。図6は、エンドエフェクタ15が与えられたY方向位置を実現しているときの、直動等長パラレルリンク機構による感度kの絶対値と、当該直動等長パラレルリンク機構と短リンク長が等しい直動不等長パラレルリンク機構の感度kの絶対値とを比較して示す。直動不等長パラレルリンク機構の場合については、短リンク角度θが鋭角の場合と鈍角の場合の両方の感度kの絶対値を示す。ここで図6では、直動等長パラレルリンク機構の両リンクの長さは共に1mであり、直動不等長パラレルリンク機構の短リンク長は1m、長リンク長は1.1mとしている。直動等長パラレルリンク機構による感度kの絶対値を破線で示し、直動不等長パラレルリンク機構で短リンク角度θが鋭角の場合の感度kの絶対値を一点鎖線で示し、直動不等長パラレルリンク機構で短リンク角度θが鈍角の場合の感度kの絶対値を実線で示す。
図6に示されるように、エンドエフェクタ15のY方向位置がいずれの位置であっても、感度kの絶対値は、直動等長パラレルリンク機構、短リンク角度θが鋭角の直動不等長パラレルリンク機構、短リンク角度θが鈍角の直動不等長パラレルリンク機構の順に小さくなっている。特に、感度kの絶対値が2以上であることは、式(1)によれば、エンドエフェクタ15に目標とするY方向速度を実現させるためには、その2倍以上の可動子8,9の速度差(dc2/dt−dc1/dt)が必要となることを意味する。即ち、エンドエフェクタ15の目標とするY方向速度以上の速度を可動子8,9の少なくとも一方に与える必要があることを意味する。
図6によれば、感度kの絶対値が2以上となるY方向位置の領域は、直動等長パラレルリンク機構、短リンク角度θが鋭角の直動不等長パラレルリンク機構、短リンク角度θが鈍角の直動不等長パラレルリンク機構の順に小さくなっている。従って、実施の形態1にかかる直動不等長パラレルリンク機構を採用する位置決め装置1によれば、可動子8,9にエンドエフェクタ15の目標とするY方向速度以上の速度を与えなければならない状況を低減できることがわかる。即ち、実施の形態1にかかる位置決め装置1によれば、エンドエフェクタ15の目標とするY方向速度を実現するために必要となる可動子8,9の速度の絶対値は直動等長パラレルリンク機構に比べて平均的に小さくて済む。言い換えると、実施の形態1にかかる位置決め装置1によれば、直動等長パラレルリンク機構よりも効率的にエンドエフェクタ15のY方向の動作が可能である。さらに、短リンク角度θを鈍角にした場合は、鋭角である場合よりもさらに効率が良いこともわかる。
従って、実施の形態1にかかる位置決め装置1においては、エンドエフェクタ15に対する作業部16の先に説明した角度補正量と、上述したY方向の位置決め作業の効率とを総合的に勘案して、位置決め時の短リンク角度θを鋭角とするか鈍角とするかを選択することが可能となり、総合的な位置決め作業の効率化が可能となる。
即ち、実施の形態1にかかる位置決め装置1によれば、総合的な位置決め作業の効率化が可能となる。さらに、実施の形態1にかかる位置決め装置1によれば、直動等長パラレルリンク機構を有する装置よりも装置全体の専有面積を小さくでき面積生産性の向上という効果が得られる。
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2にかかる位置決め装置1’の構成を示す図である。図7には、可動子移動方向であるX方向およびそれに垂直なY方向が示してある。
図7は、本発明の実施の形態2にかかる位置決め装置1’の構成を示す図である。図7には、可動子移動方向であるX方向およびそれに垂直なY方向が示してある。
図7に示す位置決め装置1’においても、第1のリンクである短リンク12’と第2のリンクである長リンク13’と回動ジョイント機構14とがリンク機構を形成しているが、実施の形態1の図1に示す位置決め装置1とは異なり、回動ジョイント機構14側で短リンク12’と長リンク13’が連結される順番が逆になっており、短リンク12’の下側で長リンク13’が連結されている。そして、エンドエフェクタ15’は、短リンク12’ではなく長リンク13’の回動ジョイント機構14側の端に取り付けられている。図7と図1で符号が同じ部位の構成および機能は同じなので、説明を省略する。
なお、図7では、案内部材2からY方向にみると、可動子8および短リンク12’は左側、可動子9および長リンク13’は右側とする配置の例を示してあるが、この配置は左右逆であってもかまわない。
直動パラレルリンク機構におけるリンク端に固定されるエンドエフェクタ15’には、X−Y平面における並進運動に伴う慣性力と、リンク角変化に伴う慣性トルクが作用する。エンドエフェクタ15’は、これらの慣性力および慣性トルクに対して、振動を発生したり破壊されたりしないように十分な剛性および強度を有している必要がある。エンドエフェクタ15’がある移動量を生ずる並進運動をしたとしても、そのときのリンクの角度変化は短リンクより長リンクの方が小さい。
従って、図1のように短リンク12にエンドエフェクタ15が固定されている場合に対して、実施の形態2の図7のように長リンク13’にエンドエフェクタ15’が固定されている場合を比べると、エンドエフェクタの角度変化が小さくて済むので、エンドエフェクタ15に比べてエンドエフェクタ15’が受ける慣性トルクが低減される。従って、エンドエフェクタが十分な剛性および強度を備えるという条件を満たしつつ、エンドエフェクタ15よりもエンドエフェクタ15’を軽量化することが可能となる。
即ち、実施の形態2にかかる位置決め装置1’によれば、位置決め作業の効率化および装置全体の専有面積を小さくでき面積生産性の向上が可能となる上、エンドエフェクタの軽量化も図れる。
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3にかかる位置決め装置10の構成を示す平面概略図である。実施の形態3にかかる位置決め装置10は、実施の形態1の位置決め装置1または実施の形態2の位置決め装置1’で示した直動不等長パラレルリンク機構を2つ有する位置決め装置である。具体的には、位置決め装置10は、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bを備える。
図8は、本発明の実施の形態3にかかる位置決め装置10の構成を示す平面概略図である。実施の形態3にかかる位置決め装置10は、実施の形態1の位置決め装置1または実施の形態2の位置決め装置1’で示した直動不等長パラレルリンク機構を2つ有する位置決め装置である。具体的には、位置決め装置10は、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bを備える。
図8は概略図であるので、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bの概略構成のみ示してあり、案内部材2、回動ジョイント機構14といった一部の構成要素は省略して示していない。直動不等長パラレルリンク機構1aは、ガイドレール3a,4a、可動子8a,9a、回動ジョイント機構10a,11a、短リンク12a、長リンク13aおよびエンドエフェクタ15aを備える。直動不等長パラレルリンク機構1bは、ガイドレール3b,4b、可動子8b,9b、回動ジョイント機構10b,11b、短リンク12b、長リンク13bおよびエンドエフェクタ15bを備える。図8でも、エンドエフェクタ15a,15bの与えられた動作領域Aを網掛けで示す。
直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bは、それぞれが実施の形態1の位置決め装置1または実施の形態2の位置決め装置1’である。直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bの両方が共に実施の形態1の位置決め装置1であっても良いし、両方が共に実施の形態2の位置決め装置1’であっても良い。あるいは、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bの一方が実施の形態1の位置決め装置1であって、他方が実施の形態2の位置決め装置1’であっても良い。図8に示した構成要素は、その符号の数字が同じ図1あるいは図7で示した構成要素と同一の機能を有しているのでその説明は省略する。
図8の網掛けで示したエンドエフェクタ15aおよび15bの与えられた動作領域Aに対して、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bは、エンドエフェクタ15aおよび15bが共用する動作領域Aを間にして互いに対向するように設置されている。即ち、ガイドレール3a,4aを備える案内部材とガイドレール3b,4bを備える案内部材とは共用する動作領域Aを間にして互いに対向している。即ち、動作領域Aからみて、短い第1のリンクを支持する第1の可動子および長い第2のリンクを支持する第2の可動子の案内部材に沿った配置順が直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bでは同じになっている。直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bの両方が共に同一の直動不等長パラレルリンク機構である場合は、直動不等長パラレルリンク機構1aを動作領域Aの成す平面に垂直な軸の周りに180°回転して動作領域Aを間にして直動不等長パラレルリンク機構1aと対向する配置にしたものが直動不等長パラレルリンク機構1bとなる。
位置決め装置10の直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bの「すれ違い」動作について以下に説明する。図9から図11は、図8に示した実施の形態3にかかる位置決め装置10における直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1b同士の「すれ違い」動作を説明する平面概略図である。
はじめに、図9に示すように、直動不等長パラレルリンク機構1aのエンドエフェクタ15aの初期位置と図中点線で示すエンドエフェクタ15aの目標位置Bとの間に直動不等長パラレルリンク機構1bが存在する状態であるとする。図9の状態の場合、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bが共に図9に示すリンクの姿勢のまま直動不等長パラレルリンク機構1aが位置決めしようとすると直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bとが干渉するためエンドエフェクタ15aを目標位置Bに位置決めすることができない。
しかし、実施の形態3にかかる位置決め装置10では、図9に示す状態から図10に示す状態に移行して、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1b同士が一旦すれ違える程度にエンドエフェクタ15aのY方向の座標を低くして「畳み込み」を行う。その状態で直動不等長パラレルリンク機構1aを移動させて、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1bの「すれ違い」動作を行う。図10の「すれ違い」動作の後は、図11に示すように目標位置Bへエンドエフェクタ15aの位置決めが可能になる。この「畳み込み」動作は、上述したようにエンドエフェクタ15aをY方向に移動させる動作であるため、短リンク角度θaを鈍角にすることで、実施の形態1の図6で説明したようにエンドエフェクタ15aの「畳み込み」動作を効率的に行うことが可能である。なお「畳み込み」動作においては短リンク角度θaが鋭角となる姿勢をとってもよい。
実施の形態3にかかる位置決め装置10によれば、このような「畳み込み」動作が可能になることから、直動パラレルリンク機構同士の干渉を低減してエンドエフェクタの動作可能範囲を広げることが可能になる。このことが、直動等長パラレルリンク機構ではなく直動不等長パラレルリンク機構を採用したことにより可能になることを以下に説明する。
図12は、直動等長パラレルリンク機構を用いた位置決め装置20におけるエンドエフェクタ可動範囲を示す概略図である。図13は、実施の形態3にかかる直動不等長パラレルリンク機構を用いた位置決め装置10におけるエンドエフェクタ可動範囲を示す概略図である。
図12の位置決め装置20は、直動等長パラレルリンク機構1cおよび1dを備える。図12は概略図であるので、直動等長パラレルリンク機構1cおよび1dの概略構成のみ示してあり、案内部材、可動子といった一部の構成要素は省略して示していない。直動等長パラレルリンク機構1cは、回動ジョイント機構10c,11c、リンク12c,13cおよびエンドエフェクタ15cを備える。リンク12cとリンク13cのリンク長は等しい。直動等長パラレルリンク機構1dは、回動ジョイント機構10d,11d、リンク12d,13dおよびエンドエフェクタ15dを備える。リンク12dとリンク13dのリンク長は等しい。図12では、エンドエフェクタ15c,15dの与えられた動作領域Aを枠で囲った枠内として示す。
図13においては、図8の位置決め装置10をさらに簡素化して示してあり、案内部材、可動子といった一部の構成要素は省略して示していない。図13でも、エンドエフェクタ15a,15bの与えられた動作領域Aを枠で囲った枠内として示す。
そして、図12において、直動等長パラレルリンク機構1dのエンドエフェクタ15dが動作領域Aの中心に位置する場合に、直動等長パラレルリンク機構1cがエンドエフェクタ15cを位置決めすることが可能なエンドエフェクタ可動範囲を斜線で示してある。直動等長パラレルリンク機構1cと1dの「すれ違い」動作は可能であるものの、動作領域A内の白抜きの領域は、直動等長パラレルリンク機構1cがエンドエフェクタ15cを位置決めすることができない。即ち、直動等長パラレルリンク機構1dとの干渉により直動等長パラレルリンク機構1cがエンドエフェクタ15cを位置決めすることが可能なエンドエフェクタ可動範囲は動作領域Aよりも狭くなっている。
これに対して、図13の位置決め装置10においても、直動不等長パラレルリンク機構1bのエンドエフェクタ15bが動作領域Aの中心に位置しているが、短リンク角度θbを鈍角にすることによりエンドエフェクタ15bが上述した「畳み込み」動作によって動作領域Aの中心に位置している。そして、直動不等長パラレルリンク機構1aも短リンク角度θaを鈍角にすることによりエンドエフェクタ15aも「畳み込み」動作が可能になるので、その状態でエンドエフェクタ15aおよび15bが「すれ違い」動作をすることが可能になる。「すれ違い」動作の後に、図12でエンドエフェクタ15cが位置決めすることが出来ずに白抜きになっていた領域の中でも、「畳み込み」動作を利用してエンドエフェクタ15aが位置決めを実行することが可能となる領域が発生する。その結果、直動不等長パラレルリンク機構1aによりエンドエフェクタ15aが位置決めすることが可能な斜線で示した図13のエンドエフェクタ可動範囲を図12のエンドエフェクタ可動範囲に比べて広げることが可能となる。
即ち、実施の形態3にかかる位置決め装置10によれば、2つの直動不等長パラレルリンク機構の短リンク角度θaおよびθbが鈍角となるリンク姿勢をとらせることで、直動パラレルリンク機構同士の干渉機会を低減して、エンドエフェクタ可動範囲を広くすることができる。これにより、実施の形態3にかかる位置決め装置10によれば、実施の形態1または実施の形態2で得られた効果に加えて、複数機構による作業とその干渉機会の低減による作業効率の向上が可能となる。
実施の形態4.
図14は、本発明の実施の形態4にかかる位置決め装置30の構成を示す平面概略図である。実施の形態4にかかる位置決め装置30は、実施の形態1の位置決め装置1または実施の形態2の位置決め装置1’で示した直動不等長パラレルリンク機構を2つ有する位置決め装置である。具体的には、位置決め装置30は、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eを備える。ただし、直動不等長パラレルリンク機構1eと実施の形態3の図8の直動不等長パラレルリンク機構1bとでは短リンクと長リンクの配置が逆になっている。
図14は、本発明の実施の形態4にかかる位置決め装置30の構成を示す平面概略図である。実施の形態4にかかる位置決め装置30は、実施の形態1の位置決め装置1または実施の形態2の位置決め装置1’で示した直動不等長パラレルリンク機構を2つ有する位置決め装置である。具体的には、位置決め装置30は、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eを備える。ただし、直動不等長パラレルリンク機構1eと実施の形態3の図8の直動不等長パラレルリンク機構1bとでは短リンクと長リンクの配置が逆になっている。
図14は概略図であるので、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eの概略構成のみ示してあり、案内部材2、回動ジョイント機構14といった一部の構成要素は省略して示していない。直動不等長パラレルリンク機構1aは、実施の形態3で説明したので説明を省く。直動不等長パラレルリンク機構1eは、ガイドレール3e,4e、可動子8e,9e、回動ジョイント機構10e,11e、短リンク12e、長リンク13eおよびエンドエフェクタ15eを備える。図14でも、エンドエフェクタ15a,15eの与えられた動作領域Aを網掛けで示す。
直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eは、それぞれが実施の形態1の位置決め装置1または実施の形態2の位置決め装置1’である。直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eの両方が共に実施の形態1の位置決め装置1であっても良いし、両方が共に実施の形態2の位置決め装置1’であっても良い。あるいは、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eの一方が実施の形態1の位置決め装置1であって、他方が実施の形態2の位置決め装置1’であっても良い。図14に示した構成要素は、その符号の数字が同じ図1あるいは図7で示した構成要素と同一の機能を有しているのでその説明は省略する。
図14の網掛けで示したエンドエフェクタ15aおよび15eの与えられた動作領域Aに対して、直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eは、エンドエフェクタ15aおよび15eが共用する動作領域Aを間にして互いに対向するように設置されている。即ち、ガイドレール3a,4aを備える案内部材とガイドレール3e,4eを備える案内部材とは共用する動作領域Aを間にして互いに対向している。
しかし、位置決め装置30では、図14に示すように直動不等長パラレルリンク機構1eの短リンク12eと長リンク13eの配置が、図8の直動不等長パラレルリンク機構1bと逆になっている。即ち、動作領域Aからみて、短い第1のリンクを支持する第1の可動子および長い第2のリンクを支持する第2の可動子の案内部材に沿った配置順が直動不等長パラレルリンク機構1aおよび1eでは逆になっている。従って、ガイドレール3e,4eおよびそれらを備える案内部材とガイドレール3a,4aおよびそれらを備える案内部材の動作領域Aの可動子移動方向の幅の長さを超えた延長の方向は、図8の場合と異なって同じ方向にとることができる。
これにより、実施の形態4にかかる位置決め装置30によれば、実施の形態1または実施の形態2で得られた効果に加えて、複数機構による作業効率の向上と、複数機構搭載時の装置全体の幅を小さくできるという効果が得られる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1,1’,10,20,30 位置決め装置、1a,1b,1e 直動不等長パラレルリンク機構、1c,1d 直動等長パラレルリンク機構、2 案内部材、3,3a,3b,3e,4,4a,4b,4e ガイドレール、5 マグネットプレート、6,7 コイルモジュール、8,8a,8b,8e,9,9a,9b,9e 可動子、10,10a,10b,10c,10d,10e,11,11a,11b,11c,11d,11e,14 回動ジョイント機構、12,12’,12a,12b,12e 短リンク、13,13’,13a,13b,13e 長リンク、12c,12d,13c,13d リンク、15,15’,15a,15b,15c,15d,15e エンドエフェクタ、16 作業部。
Claims (5)
- 可動子移動方向に延在する案内部材と、
前記案内部材に沿って前記可動子移動方向に移動自在な第1および第2の可動子と、
前記第1の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられた第1のリンクと、
前記第2の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられ、前記第1のリンクの他端に平面内で回転自在に他端が取り付けられることによりリンク機構を形成し、前記第1のリンクよりもリンク長が長い第2のリンクと、
前記リンク機構に取り付けられたエンドエフェクタと、
を備え、
前記案内部材の前記可動子移動方向の長さは、前記エンドエフェクタの動作領域の前記可動子移動方向の幅に前記第2のリンクのリンク長を加えた長さである
ことを特徴とする位置決め装置。 - 可動子移動方向に延在する案内部材と、
前記案内部材に沿って前記可動子移動方向に移動自在な第1および第2の可動子と、
前記第1の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられた第1のリンクと、
前記第2の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられ、前記第1のリンクの他端に平面内で回転自在に他端が取り付けられることによりリンク機構を形成し、前記第1のリンクよりもリンク長が長い第2のリンクと、
前記第1のリンクの他端に取り付けられたエンドエフェクタと、
を備える
ことを特徴とする位置決め装置。 - 可動子移動方向に延在する案内部材と、
前記案内部材に沿って前記可動子移動方向に移動自在な第1および第2の可動子と、
前記第1の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられた第1のリンクと、
前記第2の可動子に平面内で回転自在に一端が取り付けられ、前記第1のリンクの他端に平面内で回転自在に他端が取り付けられることによりリンク機構を形成し、前記第1のリンクよりもリンク長が長い第2のリンクと、
前記第2のリンクの他端に取り付けられたエンドエフェクタと、
を備える
ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項1から3に記載の位置決め装置を、前記エンドエフェクタが共用する動作領域を挟んで前記エンドエフェクタ同士が対向し、当該動作領域からみて前記第1および前記第2の可動子の前記案内部材に沿った配置順が同じになるように2つ有する
ことを特徴とする位置決め装置。 - 請求項1から3に記載の位置決め装置を、前記エンドエフェクタが共用する動作領域を挟んで前記エンドエフェクタ同士が対向し、当該動作領域からみて前記第1および前記第2の可動子の前記案内部材に沿った配置順が逆になるように2つ有する
ことを特徴とする位置決め装置。
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WO2002085580A1 (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Modular and reconfigurable parallel kinematic robot |
DE102010024518A1 (de) * | 2009-07-09 | 2011-01-20 | Eb-Invent Gmbh | Werkzeugmaschine |
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