JPWO2016117059A1 - 位置決め装置 - Google Patents

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。

特許第２５８８４１８号公報

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。

本発明の実施の形態１にかかる位置決め装置の構成を示す図 実施の形態１にかかる位置決め装置においてエンドエフェクタが目標とする位置となることを実現する可動子の配置を説明する図 実施の形態１にかかる位置決め装置においてエンドエフェクタが目標とする位置となることを実現する可動子の別の配置を説明する図 実施の形態１にかかる位置決め装置において可動子移動方向のガイドレールおよび案内部材の長さを説明する図 実施の形態１にかかる位置決め装置においてエンドエフェクタが目標とするＹ方向速度となることを実現する可動子の速度を説明するための変数の定義を示す図 実施の形態１にかかる位置決め装置におけるエンドエフェクタのＹ方向位置と感度ｋの関係を示した図 本発明の実施の形態２にかかる位置決め装置の構成を示す図 本発明の実施の形態３にかかる位置決め装置の構成を示す平面概略図 実施の形態３にかかる位置決め装置における直動不等長パラレルリンク機構同士の「すれ違い」動作を説明する平面概略図 実施の形態３にかかる位置決め装置における直動不等長パラレルリンク機構同士の「すれ違い」動作を説明する平面概略図 実施の形態３にかかる位置決め装置における直動不等長パラレルリンク機構同士の「すれ違い」動作を説明する平面概略図 実施の形態３にかかる直動等長パラレルリンク機構を用いた位置決め装置におけるエンドエフェクタ可動範囲を示す概略図 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におけるエンドエフェクタ可動範囲を示す概略図 本発明の実施の形態４にかかる位置決め装置の構成を示す平面概略図

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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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