JP7384966B2 - 平面駆動装置および平面駆動装置を運転するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、平面駆動装置であって、第１のプラットフォームと第２のプラットフォームとを備えており、第１のプラットフォームと第２のプラットフォームとは、駆動テーブル上にてＸ－Ｙ平面内で可動であり、第１のプラットフォームは、架台と、伝動機構と、作業工具を配置するための作業プラットフォームとを有しており、伝動機構によって、Ｘ－Ｙ平面に対する作業プラットフォームの間隔の調整が可能であり、第２のプラットフォームは、架台と、作業プラットフォームに少なくとも間接的に運動連結された駆動要素とを有しており、これによって、Ｘ－Ｙ平面の範囲内での両方のプラットフォームの間隔の変化により、Ｘ－Ｙ平面に対する作業プラットフォームの間隔が調整可能である、平面駆動装置に関する。

国際公開第２０１８／１７６１３７号、国際公開第２０２０／２４３８１４号および独国特許出願公開第１０２００６０３８５０５号明細書に基づき、冒頭に記載した平面駆動装置が公知である。この公知の平面駆動装置のプラットフォームは、「ムーバー」とも呼ばれる。このムーバーは、例えば磁力によって駆動テーブル上にて駆動可能である。プラットフォームは、Ｘ－Ｙ平面の範囲内で自由に可動である。このＸ－Ｙ平面に対する、第１の作業プラットフォームに配置された作業工具の間隔は、プラットフォームを運動させることによって調整することもでき、これによって、作業工具が空間内で自由に位置決め可能となる。

作業工具を操作するためには、エネルギー供給が必要となる。このために、ラインを介して作業工具の駆動装置に接続された定置のエネルギー源が提供されてよい。また、作業プラットフォームと一緒に運動し、時間間隔を置いて再び充電されるエネルギー蓄積器が提供されてもよい。

本発明の根底にある課題は、装置の作業工具を簡単に操作することができるようにすることである。

この課題は、冒頭に記載した形態の平面駆動装置において、Ｘ－Ｙ平面に対する作業プラットフォームの間隔を調整するために、駆動要素と伝動機構とが、Ｘ－Ｙ平面に対して垂直な運動平面内で有効であり、駆動要素が、運動平面に対して垂直な作業軸線に沿って作業プラットフォームに対して可動であり、作業工具の第１の区分が、駆動要素に結合されており、作業工具の第２の区分が、作業プラットフォームに結合されており、これによって、作業軸線に対して平行な方向へのＸ－Ｙ平面内でのプラットフォームの相対運動により、作業工具が、第１の区分と第２の区分とが互いに異なる相対位置をとる少なくとも２つの互いに異なる作業状態に移行可能であることによって解決される。

本発明に係る平面駆動装置は、作業工具を操作するために必要となるエネルギーを、駆動テーブル上にて運動するプラットフォーム同士の相対運動によって提供することができるという利点を有している。この運動のために必要となる駆動装置および駆動エネルギーは、すでにプラットフォームをＸ－Ｙ運動で運動させるために使用可能である。これによって、冒頭に記載した、作業工具にのみ割り当てられた別のエネルギー供給の付加的な構成部材を不要にすることが可能となる。このことは、作業工具が、（定置のエネルギー源と比較して）ラインによって妨害されることなく自由に位置決め可能となり、作業プラットフォームが、（作業プラットフォームに配置されたエネルギー蓄積器と比較して）専ら作業工具の配置のためにのみ使用可能となるという利点を有している。

Ｘ－Ｙ平面に対する作業プラットフォームの間隔の調整のために、第２のプラットフォームの駆動要素と、第１のプラットフォームの伝動機構の要素または要素の部分量および作業プラットフォームとを、Ｘ－Ｙ平面に対して垂直な移動平面内で運動させる。これによって、Ｘ－Ｙ－Ｚ空間の内部での作業工具の自由に選択可能な位置決めが可能となる。

第２のプラットフォームおよびその駆動要素は、前述した運動平面に対して垂直な方向で作業軸線に沿って作業プラットフォームに対して可動である。しかしながら、この場合、駆動要素は、好ましくは不動に作業工具の第１の区分に結合されており、これによって、作業軸線に対して平行な方向への第２のプラットフォームの運動によって、作業工具の第１の区分を、第２のプラットフォームと一緒に作業軸線に対して平行に運動させることが生じる。こうして、好ましくは不動に作業プラットフォームに結合された作業工具の第２の区分に対する相対運動が発生する。こうして、付加的なエネルギー供給に頼る必要なしに、作業工具を少なくとも２つの互いに異なる作業状態に移行することが可能となる。

作業工具が複数の作業領域を有すると特に好適である。作業工具の作業状態を、作業軸線に対して平行な方向への両方のプラットフォームの相対運動によって（好ましくは互いに同時に）変化させてもよい。

作業工具が、第１の作業状態で閉鎖されていて、この第１の作業状態と異なる第２の作業状態で開放されている把持工具であると特に好適である。この場合、把持工具の開放された状態は、把持工具が少なくとも１つの把持すべき対象物に対して可動であることに対応している。閉鎖された状態は、少なくとも１つの対象物が把持工具に保持されていることに対応している。

好適な実施形態は、伝動機構が４節リンク機構として形成されており、架台と作業プラットフォームとが、２つの伝動機構要素を成していることを特定している。両方の伝動機構要素は、特に二重リンクを介して互いに連結されている。

４節リンク機構が、４つの回動ジョイントを備える平行四辺形ガイドとして形成されていると特に好適である。これによって、Ｘ－Ｙ平面に対する作業プラットフォームの間隔の調整のために、作業プラットフォームの位置の正確かつ簡単な変更が可能となる。

第２のプラットフォームの駆動要素に対しても、この駆動要素が、１つの回動ジョイントによって第２のプラットフォームに支承されていると好適である。これによって、作業プラットフォームと少なくとも間接的に協働するクランク要素の簡単な提供が可能となる。この場合、駆動要素は、作業プラットフォーム自体に可動に結合されていてもよいし、第１のプラットフォームの伝動機構の一部に可動に結合されていてもよい。

駆動要素が、１つの回動摺動ジョイントによって作業プラットフォームに（少なくとも間接的に）運動連結されていると特に好適である。このことは、駆動要素が、運動平面の範囲内での運動時にこの運動平面の範囲内で回動摺動ジョイントの回動軸線の位置を（作業プラットフォームの間隔調整のために）変化させ、（作業軸線に相当する）回動摺動ジョイントの回動軸線に対して平行な駆動要素の運動によって、作業工具が、前述したように操作されることを意味している。

回動摺動ジョイントのジョイントピンが、伝動機構の１つの回動ジョイントを同時に成していると特に好適である。これによって、特に簡単で信頼度の高い構造を提供することができる。

両方のプラットフォームの両方の架台が、同一部材として提供されていると、構造の更なる簡略化が達成される。

作業工具の終端位置を規定するために、伝動機構用のストッパが設けられているとさらに好適である。このストッパは、好ましくは、第１のプラットフォームの架台に配置されている。これによって、作業工具の特に正確な位置決めが可能となる。

作業工具が、少なくとも終端位置において駆動テーブルのＸ－Ｙ平面の境界を越えて突出しているとさらに好適である。こうして、作業工具を、駆動テーブルよりも外側に配置された生産領域にも位置決めすることができる。

本発明は、さらに、前述した平面駆動装置を運転するための方法に関する。本発明によれば、両方のプラットフォームが、Ｘ－Ｙ平面内で駆動されて、このＸ－Ｙ平面に対する作業プラットフォームの間隔を、Ｘ－Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って変化させる。こうして、作業工具をＸ－Ｙ平面に対して垂直な方向で昇降させることができる。

作業工具を変化した作業状態に移行するために、第１のプラットフォームが静止され、第２のプラットフォームが運動されると好適である。これによって、作業工具の第２の区分を静止させた状態で作業工具の操作が可能となる。

本発明の更なる特徴および利点は、好適な実施例の以下の説明および図示の対象である。

作業工具と、この作業工具に保持された対象物とを含めた平面駆動装置の一実施形態の斜視図である。 図１に示した平面駆動装置の側面図である。 図１に示した平面駆動装置の平面図である。 作業工具の操作時の平面駆動装置の図３に対応する平面図である。 図３に符号Ｖで示した区分を対象物なしで作業工具の閉鎖された作業状態で示す拡大図である。 作業工具の開放された作業状態における図５に対応する図である。

図中、平面駆動装置には全体的に符号１０が付してある。この平面駆動装置１０は駆動テーブル１２を備えている。この駆動テーブル１２は、真っ平らなＸ－Ｙ平面１４を規定している。このＸ－Ｙ平面１４内では、第１のプラットフォーム１６と、この第１のプラットフォーム１６から独立して、第２のプラットフォーム１８とが可動に駆動可能である。

第１のプラットフォーム１６は、架台２０と、伝動機構２２と、作業工具２８を配置するための作業プラットフォーム２４とを備えている。Ｘ－Ｙ平面１４に対する作業プラットフォーム２４および作業工具の間隔は調整可能であり、これによって、作業工具２８が、Ｘ－Ｙ平面１４と、これに対して垂直なＺ軸２６とによって規定された空間内で自由に位置決め可能となる。

第２のプラットフォーム１８は、架台３０と駆動要素３２とを備えている。

第１のプラットフォーム１６の架台２０は、２つの回動ジョイント３６，３８を配置するための架台部分３４を備えている。２つの回動ジョイントの各々には、それぞれ１つのリンク４０；４２が回動可能に支承されている。このリンク４０，４２自体は、第３の回動ジョイント４４または第４の回動ジョイント４６を介して回動可能に作業プラットフォーム２４に結合されている。

第１の回動ジョイント３６と第２の回動ジョイント３８との間の間隔は、第３の回動ジョイント４４と第４の回動ジョイント４６との間の間隔に等しく、また、リンク４０，４２のジョイント間隔が互いに等しいので、伝動機構２２は、平行四辺形ガイドの形態の４節リンク機構を形成している。これによって、作業プラットフォーム２４が、架台部分３４を中心とした円弧状の運動に沿って同一の向きを維持することが可能となる（図２に示した符号２４，２４’参照）。こうして、作業工具２８に保持された対象物４８もその空間姿勢を維持することができる（図２に示した符号４８’を参照）。

第２のプラットフォーム１８の架台３０は、好ましくは、架台部分３４と同じ構造を有する架台部分５０を備えている。この架台部分５０は、好ましくはクランクバー５４の形態で提供された駆動要素３２の回動支承用の回動ジョイント５２を配置するために用いられる。

第１のプラットフォーム１６の伝動機構２２の第４の回動ジョイント４６は、ジョイントピン５６を備えている（図３を参照）。駆動要素３２の、回動ジョイント５２に対して離間した端部は、回動摺動ジョイント５８を介してジョイントピン５６に結合されている。つまり、駆動要素３２は、回動摺動ジョイント５８の領域でジョイントピン５６を中心として回動可能であり、同時に、回動ジョイント４６の回動軸線と平行に、ジョイントピン５６に対して摺動可能である。

Ｘ－Ｙ平面１４に対する作業プラットフォーム５４の間隔の調整は、１つの運動平面６０の範囲内での、第１のプラットフォーム１６のリンク４０，４２および作業プラットフォーム２４と、第２のプラットフォーム１８の駆動要素３２との運動を生じさせる。運動平面６０は、Ｘ－Ｙ平面１４に対して垂直方向を向いている（図３を参照）。

Ｘ－Ｙ平面１４に対する作業プラットフォーム２４の変更された間隔の調整のために、両方のプラットフォーム１６，１８の間の間隔を、Ｘ－Ｙ平面１４の範囲内で変化させる（第２のプラットフォーム１８の運動を破線によって示した図２を参照、符号１８’を参照）。好ましくは、第１のプラットフォーム１６は静止している。

プラットフォーム１６，１８の架台２０；３０の前述した相対運動によって、クランク要素５４が、回動ジョイント５２を中心として旋回する。この運動は、回動摺動軸受５８によって（運動平面６０の範囲内で）ジョイントピン５６に伝達され、そして、このジョイントピン５６は、作業プラットフォーム２４とリンク４０，４２とを、第１のプラットフォーム１６の架台２０に対する、作業プラットフォーム２４の円弧状の運動のために駆動する。

全ての回動ジョイント３６，３８，４４，４６，５２の回動軸線は、互いに平行にかつ運動平面６０に対して垂直に延びている。同時に、駆動要素３２は、回動摺動ジョイント５８によって、運動平面６０に対して垂直な作業軸線６２（図３および図４を参照）に沿って作業プラットフォーム２４に対して可動である。この可動性は、第２のプラットフォーム１８および駆動要素３２の破線の図示によって図４に明示してある。

作業軸線６２に対して平行な方向へのこのような運動は、作業軸線６２に沿ったかつ運動平面６０に対して垂直な駆動要素３２の、図５および図６に示したオフセット６４を生じさせる。

駆動要素３２は、端部側に配置された、ジョイントピン５６を回動可能かつ摺動可能に収容するための支承スリーブ６６を有している。駆動要素３２は、さらに、連結区分６８を介して、作業工具２８の第１の区分７２の取付け領域７０に結合されている。つまり、作業軸線６２に対して平行な方向への駆動要素３２の運動は、連結区分６８と取付け区分７０とを介して作業工具２８の第１の区分７２に伝達される。

作業工具２８の第２の区分７４は、作業プラットフォーム２４に固く結合されている。

作業工具２８は、複数の作業領域７６を有している。これらの作業領域７６は、特にそれぞれ把持領域として形成されている。これらの把持領域は、対象物４８を把持するために閉鎖することができる（作業工具２８の第１の作業状態、図５を参照）か、または対象物４８を解放するために開放することができる（作業工具２８の第２の作業状態、図６を参照）。

作業工具２８の第１の区分７２は、把持面７８を有している。この把持面７８は、作業工具２８の第２の区分７４の把持面８０に向けられている。把持面７８，８０同士の間隔の変化は、把持領域７６の閉鎖（図５を参照）または把持領域７６の開放（図６を参照）を生じさせる。

把持領域７６は、第２のプラットフォーム１８の架台３０が、Ｘ－Ｙ平面内で（第１のプラットフォーム１６を好ましくは静止させたまま）作業軸線６２に対して平行な方向に駆動されることによって開閉される。これによって、駆動要素３２が、作業軸線６２に沿って摺動し、ひいては、連結区分６８と、作業工具２８の取付け区分７０および第１の区分７２とを連行し、ひいては、把持面７８の間隔を、作業工具２８の第２の区分７４の不動の把持面８０に対して変化させる。

伝動機構２２が終端姿勢をとる伝動機構２２の終端位置で作業工具２８の操作を行うことは可能であるが、必ずしも必要というわけではない。このような終端姿勢を規定するために、ストッパ８２が設けられていてよい。このストッパ８２は、好ましくは、第１のプラットフォーム１６の架台２０に配置されていて、リンク４０用の載置体として用いられる。このことは、終端姿勢において作業工具２８が駆動テーブル１２の境界８４を越えて突出している（図２を参照）場合に特に有利であり、これによって、作業工具が、駆動テーブル１２よりも外側の生産領域８６にも位置決め可能となる。

Claims (12)

1. 平面駆動装置（１０）であって、第１のプラットフォーム（１６）と第２のプラットフォーム（１８）とを備えており、前記第１のプラットフォーム（１６）と前記第２のプラットフォーム（１８）とは、駆動テーブル（１２）上にてＸ－Ｙ平面（１４）内で可動であり、前記第１のプラットフォーム（１６）は、架台（２０）と、伝動機構（２２）と、作業工具（２８）を配置するための作業プラットフォーム（２４）とを有しており、前記伝動機構（２２）によって、前記Ｘ－Ｙ平面（１４）に対する前記作業プラットフォーム（２４）の間隔の調整が可能であり、前記第２のプラットフォーム（１８）は、架台（３０）と、前記作業プラットフォーム（２４）に少なくとも間接的に運動連結された駆動要素（３２）とを有しており、これによって、前記Ｘ－Ｙ平面（１４）の範囲内での両方の前記プラットフォーム（１６，１８）の間隔の変化により、前記Ｘ－Ｙ平面（１４）に対する前記作業プラットフォーム（２４）の間隔が調整可能である、平面駆動装置（１０）において、
   前記Ｘ－Ｙ平面（１４）に対する前記作業プラットフォーム（２４）の間隔を調整するために、前記駆動要素（３２）と前記伝動機構（２２）とは、前記Ｘ－Ｙ平面（１４）に対して垂直な運動平面（６０）内で有効であり、前記駆動要素（３２）は、前記運動平面（６０）に対して垂直な作業軸線（６２）に沿って前記作業プラットフォーム（２４）に対して可動であり、前記作業工具（２８）の第１の区分（７２）が、前記駆動要素（３２）に結合されており、前記作業工具（２８）の第２の区分（７４）が、前記作業プラットフォーム（２４）に結合されており、これによって、前記作業軸線（６２）に対して平行な方向への前記Ｘ－Ｙ平面（１４）内での前記プラットフォーム（１６，１８）の相対運動により、前記作業工具（２８）は、前記第１の区分（７２）と前記第２の区分（７４）とが互いに異なる相対位置をとる少なくとも２つの互いに異なる作業状態に移行可能であることを特徴とする、平面駆動装置（１０）。
2. 前記作業工具（２８）は複数の作業領域（７６）を有することを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
3. 前記作業工具（２８）は、第１の作業状態で閉鎖されていて、該第１の作業状態と異なる第２の作業状態で開放されている把持工具であることを特徴とする、請求項１または２記載の平面駆動装置（１０）。
4. 前記伝動機構（２２）は４節リンク機構として形成されており、前記架台（２０）と前記作業プラットフォーム（２４）とは、２つの伝動機構要素を成していることを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
5. 前記４節リンク機構は、４つの回動ジョイント（３６，３８，４４，４６）を備える平行四辺形ガイドとして形成されていることを特徴とする、請求項４記載の平面駆動装置（１０）。
6. 前記駆動要素（３２）は、１つの回動ジョイント（５２）によって前記第２のプラットフォーム（１８）に支承されていることを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
7. 前記駆動要素（３２）は、１つの回動摺動ジョイント（５８）によって前記作業プラットフォーム（２４）に運動連結されていることを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
8. 前記回動摺動ジョイント（５８）のジョイントピン（５６）が、前記伝動機構（２２）の１つの回動ジョイント（４６）を同時に成していることを特徴とする、請求項７記載の平面駆動装置（１０）。
9. 前記両方のプラットフォーム（１６，１８）の両方の前記架台（２０，３０）は、同一部材として提供されていることを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
10. 前記作業工具（２８）の終端位置を規定するために、前記伝動機構（２２）用のストッパ（８２）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
11. 前記作業工具（２８）は、少なくとも終端位置において前記駆動テーブル（１２）の前記Ｘ－Ｙ平面（１４）の境界（８４）を越えて突出していることを特徴とする、請求項１記載の平面駆動装置（１０）。
12. 請求項１記載の平面駆動装置（１０）を運転するための方法であって、
    前記両方のプラットフォーム（１６，１８）を前記Ｘ－Ｙ平面（１４）内で駆動して、該Ｘ－Ｙ平面（１４）に対する前記作業プラットフォーム（２４）の間隔を、前記Ｘ－Ｙ平面（１４）に対して垂直なＺ軸（２６）に沿って変化させ、かつ／または、前記作業工具（２８）を変化した作業状態に移行するために、前記第１のプラットフォーム（１６）を静止させ、前記第２のプラットフォーム（１８）を運動させることを特徴とする、方法。