WO2015136649A1 - アクチュエータおよび組立装置 - Google Patents

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rod
casing
support surface
assembly
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健一 元永
久美子 藤井
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株式会社安川電機
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/045—Polar coordinate type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to an actuator and an assembly apparatus.
  • an actuator is generally used for an arm of an industrial robot, a joint of a hand, or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • the industrial robot performs an assembly operation such as carrying the assembly while holding the assembly or assembling the components while holding the assembly by performing, for example, a multi-axis operation using the actuator.
  • the actuator disclosed in Patent Document 1 is a combined linear motion rotary actuator that linearly moves the output shaft in the axial direction and rotates the shaft around the axis.
  • an object of the present invention is to provide an actuator and an assembly apparatus that can be made compact suitable for handling a small assembly.
  • the actuator which concerns on 1 aspect of embodiment is provided with a rod, a drive part, a support part, and a moving body.
  • the said rod is provided in the state which penetrated the support surface which is an end surface of a casing.
  • the drive unit supports the rod from within the casing, expands and contracts the rod with respect to the support surface, and rotates the rod around an axis.
  • the support portion supports the rod and the drive portion so as to be swingable with respect to the support surface in a spherical pair.
  • the movable body is movably provided on the bottom surface in the casing facing the support surface, and is coupled to the end of the drive unit facing the bottom surface.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an actuator according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic plan view of the actuator.
  • 2B is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a perspective transparent view showing the movement of tilting the rod.
  • FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a basic arrangement example of actuators.
  • FIG. 4B is a schematic perspective view showing the first arrangement form of the actuator and the assembling apparatus.
  • FIG. 5A is a schematic diagram (part 1) illustrating an operation example of an actuator in the assembling apparatus.
  • FIG. 5B is a schematic diagram (part 2) illustrating an operation example of the actuator in the assembling apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an actuator according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic plan view of the actuator.
  • 2B is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 5C is a schematic diagram (part 3) illustrating an operation example of the actuator in the assembling apparatus.
  • FIG. 5D is a schematic diagram (part 4) illustrating an operation example of the actuator in the assembling apparatus.
  • FIG. 6A is a schematic perspective view illustrating a second arrangement form of actuators.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a third arrangement form of actuators.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an actuator 1 according to the embodiment.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional orthogonal coordinate system including the Z axis parallel to the axial direction of the casing 2.
  • Such an orthogonal coordinate system may be shown in other drawings used in the following description.
  • a component composed of a plurality of components only a part of the plurality of components may be provided with a reference numeral, and the provision of a reference numeral may be omitted for the others. In such a case, it is assumed that a part with the reference numeral and the other have the same configuration.
  • the actuator 1 includes a casing 2, a support surface 3, a rod 4, and a support portion 5.
  • the casing 2 is a jacket member that covers an internal mechanism portion of the actuator 1 and is formed as a bottomed cylindrical body that is tapered so that the diameter on the opening side is smaller than the diameter on the bottom surface side.
  • the casing 2 should just be a bottomed body, and the shape is not limited to a cylindrical shape.
  • the support surface 3 is provided as an end surface that closes the opening side of the casing 2.
  • the rod 4 is an output shaft of the actuator 1 provided in a state of penetrating the support surface 3 and is rotatable about the axis AXr along the axis and can be expanded and contracted along the axis AXr with respect to the support surface 3. Supported (see arrows 101 and 102 in the figure).
  • the support unit 5 supports the rod 4 and a driving unit, which will be described later, in a swingable manner with respect to the support surface 3 in a spherical pair (see arrow 103 in the figure).
  • FIG. 2A is a schematic plan view of the actuator 1.
  • 2B is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG. 2A.
  • the direction of the rod 4 is assumed to be parallel to the Z axis in the drawing, that is, the axial direction of the casing 2 as in the case of FIG.
  • the rod 4 is provided through the center of the substantially circular support surface 3.
  • the actuator 1 further includes a drive unit 6, a moving body 7, a movement drive source 8, and a spherical bearing 9.
  • the drive unit 6 supports the rod 4 from within the casing 2, expands and contracts the rod 4 along the axis AXr with respect to the support surface 3, and rotates the rod 4 around the axis AXr (see arrows 201 and 202 in the figure).
  • the drive part 6 has the linear motion rotational drive source 6a and the trunk
  • the direct-acting rotational drive source 6a is configured by using, for example, a composite direct-acting rotational motor having the rod 4 as a movable element that can move linearly in the axial direction and rotate around the axis.
  • drum 6b is formed in the bottomed cylindrical shape extended in the casing 2 from the support surface 3 side to the bottom face side which opposes this support surface 3. As shown in FIG.
  • the rod 4 is provided so that the inside of the trunk
  • the rod 4 and the drive unit 6 that are integral may be collectively referred to as the movable unit 10.
  • the moving body 7 is provided so as to be movable on the bottom surface in the casing 2.
  • the moving body 7 is, for example, a moving drive source 8 configured by combining a linear motor 8a that can move linearly in the X-axis direction and a linear motor 8b that can move linearly in the Y-axis direction. Connected to the XY orthogonal axis so as to be movable.
  • the moving body 7 should just be movable on the bottom face in the casing 2, and does not need to be based on the combination of the linear motors 8a and 8b here.
  • the moving body 7 is connected to the end of the drive unit 6 facing the bottom surface in the casing 2, that is, the bottom surface of the body portion 6 b.
  • the body 6b and the moving body 7 are connected by a spherical pair via a spherical bearing 9.
  • the movable portion 10 is supported by the support portion 5 so as to be swingable with respect to the support surface 3 as a spherical pair, with the tip end portion of the drive portion 6 (specifically, the linear rotation drive source 6a) as a support point.
  • the drive portion 6 specifically, the linear rotation drive source 6a
  • FIG. 3 is a perspective transparent view showing the movement of tilting the rod 4. As shown in FIG. 3, the actuator 1 changes the inclination of the rod 4 by moving the moving body 7.
  • the actuator 1 moves the movable body 7 along the XY orthogonal axis provided on the bottom surface of the casing 2 by the movement drive source 8 (see arrows 301 and 302 in the figure), and the entire movable unit 10. Is tilted to change the tilt of the rod 4 (see arrow 303 in the figure).
  • the movable portion 10 is supported by the support portion 5 as a spherical pair with respect to the support surface 3, depending on any movement of the moving body 7 on the XY orthogonal axes, that is, FIG. It is not limited to the direction indicated by the arrow 303 in the middle, and can swing with respect to the support surface 3.
  • the actuator 1 changes the inclination of the rod 4 in this way.
  • the actuator 1 performs a predetermined assembly operation within a movable range suitable for handling a small assembly by combining the operations of extending, contracting, rotating, and swinging the rod 4 that is the output shaft. Make it possible.
  • each constituent element may be identified by attaching a number in the form of “-number” to the code.
  • a number in the form of “-number” in order to collectively refer to these components, only the reference numerals are used without using the “-number” numbering.
  • a robot hand is attached to the tip of the rod 4 of the actuator 1 as an end effector.
  • the robot hand is referred to as “hand” and is denoted by “H”.
  • FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a basic arrangement example of the actuator 1.
  • the reachable area of the hand H overlaps at least a part of the reachable area of any one of the other actuators 1, and the hand H is subjected to a predetermined assembling operation so as to be suitable for handling a small assembly. It is arranged so that the assembly (assembly object) can be reached in any of the processes in (1).
  • the “reachable area” is an area where the hand H attached to the tip of the rod 4 can reach when the rod 4 moves.
  • the plurality of actuators 1 have a region EX in which the reachable region E-1 of the actuator 1-1 and the reachable region E-2 of the actuator 1-2 overlap.
  • the plurality of actuators 1 have a region EX in which the reachable region E-1 of the actuator 1-1 and the reachable region E-2 of the actuator 1-2 overlap.
  • the actuator 1 is set so that the locus L passes through the reachable areas E-1 and E-2, respectively. Is placed.
  • a plurality of actuators 1 can be brought close to each other, and a predetermined process in a predetermined assembling operation can be assigned to each of the actuators 1 while delivering an assembly using the region EX. That is, the assembling apparatus 50 including these actuators 1 can be made compact and suitable for handling a small assembly.
  • the casing 2 of the actuator 1 has already been described with respect to the point that the opening side diameter is a bottomed cylindrical body smaller than the bottom side diameter (see FIG. 1). Thereby, it is possible to arrange the actuator 1 by bringing the opening sides of the casing 2 close to each other so that the reachable area E and the overlapping area EX become larger.
  • FIG. 4B shows a specific example in this case as the first arrangement form.
  • FIG. 4B is a schematic perspective view showing the first arrangement form of the actuator 1 and the assembling apparatus 50.
  • the actuator 1 is arranged in a radial arrangement with the axial direction of the rod 4 parallel to the axial direction of the casing 2 and the tip portions of the rod 4 facing each other. Can do.
  • each actuator 1 expands, contracts, rotates, and rotates the rod 4 so that each hand H can perform various assembly operations such as moving, holding, and pinching the assembly while reaching each assembly H. Rock.
  • each actuator 1 may be of a different type according to the content of the work that each bears.
  • FIGS. 5A to 5D are schematic views (No. 1) to (No. 4) showing an operation example of the actuator 1 in the assembling apparatus 50.
  • FIG. 1 is schematic views (No. 1) to (No. 4) showing an operation example of the actuator 1 in the assembling apparatus 50.
  • the assembling apparatus 50 is a “folding machine” that includes the plurality of actuators 1 in the first arrangement form illustrated in FIG. 4B and operates the actuators 1 to fold the origami P. .
  • origami P when origami P is folded, as shown in FIG. 5A, it is possible to use a plurality of actuators 1 to which a “grip type” hand H is attached.
  • the hand H-1 and the hand H-2 hold the diagonal of the origami P, and hold it in a tensioned state along the diagonal. Then, one of the vacant diagonals is sequentially gripped by the hands H-3, H-4, and H-5 of the other actuators 1 and gradually moved in the direction of the arrow 501 to make origami. P can be bent.
  • the actuators 1 of the hands H-1 and H-2 rotate the rod 4 around the axis so that the hands H-1 and H- You may add the movement which rotates 2 synchronously.
  • the crease portion may be gripped by the hand H of another actuator 1, for example, and the hand H may be slid in the crease direction to make a crease. Further, both ends of the linear jig may be gripped by the hands H-1 and H-2 or the like, and a crease may be formed along this.
  • a spatula-shaped “molding die” hand H-6 may be used as shown in FIG. 5B.
  • the hand H-6 is inserted into the part to be formed of the origami P (see arrow 502 in the figure), and the rod 4 is swung. Or by rotating it, the shape of the origami P can be adjusted.
  • a “blower-type” hand H-7 that can eject air is used. May be.
  • the hand H-7 is brought close to the portion of the origami P to be inflated and air is ejected (see arrow 503 in the figure). A part of the origami P can be inflated.
  • the assembling apparatus 50 enables the assembling work of a small product such as folding origami P by combining various operations as shown in FIGS. 5A to 5C.
  • the unfolded origami Pb is inserted from, for example, a slot 52 provided on the surface of the casing 51 of the assembling apparatus 50 (see the arrow 504 in the drawing), and the abbreviation described above. It is conveyed to a spherical assembly work space.
  • the processed origami Pa is conveyed from the assembly work space to the takeout port 53 provided on the surface of the casing 51 and taken out (see arrow 505 in the figure).
  • a roller or the like may be provided on the inner wall of the casing 51 and conveyed along the roller. Moreover, it is good also as conveying by the delivery by the actuator 1 mentioned later. This point will be described later with reference to FIG. 6B.
  • the case where the actuators 1 are arranged in a radial pattern so as to form a substantially spherical assembly work space has been described as an example.
  • the contents of the assembly work and the shape of the assembly are various.
  • the shape of the assembly work space is of course not limited to a substantially spherical shape.
  • FIG. 6A is a schematic perspective view illustrating a second arrangement form of the actuator 1.
  • the actuator 1 includes a set in which the axial direction of the rod 4 is set in parallel with the axial direction of the casing 2 and the tip of the rod 4 is directed in the same direction.
  • the rods 4 can be arranged so that the axial directions of the rods 4 are substantially orthogonal to each other.
  • the “set” is, for example, a group of actuators 1-1 to 1-4 shown in FIG. 6A.
  • each arrangement form of the actuator 1 in which the tip portions of the rods 4 face each other has been described.
  • the actuators 1 are arranged in a line without facing the tip portions of the rods 4. It is good.
  • FIG. 6B shows a specific example in this case as a third arrangement form.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a third arrangement form of the actuator 1.
  • the actuators 1 can be arranged in a line along the conveyance direction of the assembly O.
  • the assembly O is sequentially transferred to the adjacent actuator 1 using the hand H (see the hands H-1 and H-2 in the drawing), and the assembly O is moved in the transport direction. It can be transported.
  • the third arrangement form can also be applied to the assembly apparatus 50 already shown in FIGS. 5A to 5D, for example.
  • the assembling apparatus 50 transports from the slot 52 through the assembly work space to the take-out port 53 through the assembly work space of the actuator 1 that forms a substantially spherical assembly work space according to the first arrangement form. What is necessary is just to provide both of 1 group of the actuators 1 which form a path
  • the actuator and the assembly apparatus include a rod, a drive unit, a support unit, and a moving body.
  • the said rod is provided in the state which penetrated the support surface which is an end surface of a casing.
  • the drive unit supports the rod from the casing, expands and contracts the rod with respect to the support surface, and rotates the shaft around the axis.
  • the support portion supports the rod and the drive portion so as to be swingable with respect to the support surface in a spherical pair.
  • the moving body is movably provided on the bottom surface in the casing facing the support surface, and is connected to the end of the driving unit facing the bottom surface.
  • the case where the assembling apparatus has a substantially spherical outer shape according to the substantially spherical assembling work space is taken as an example, but of course, the outer shape of the assembling apparatus is not limited. That is, it is not necessary to have an outer shape corresponding to the assembly work space.
  • a spherical bearing is used as a spherical pair is taken as an example, but the type of structure is not limited. Therefore, it may be a spherical plain bearing or a spherical rolling bearing.
  • the combined linear motion rotation motor is used as the linear motion rotation drive source.
  • the present invention is not limited to this, and a combination of the linear motion motor and the rotation motor may be used.
  • the assembling apparatus is an origami machine, but of course, the type of assembly is not questioned.

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Abstract

　小型の組立品を取り扱うのに適するコンパクト化された多自由度のアクチュエータを得ることを課題とする。実施形態の一態様に係るアクチュエータは、ロッド（４）と、駆動部（６）と、支持部（５）と、移動体（７）とを備える。上記ロッド（４）は、ケーシングの一端面である支持面を貫いた状態で設けられる。上記駆動部（６）は、上記ケーシング内から上記ロッド（４）を支持するとともに、このロッド（４）を上記支持面に対して伸縮させ、かつ、軸芯まわりに回転させる。上記支持部（５）は、上記ロッド（４）および上記駆動部（６）を上記支持面に対して球面対偶で揺動可能に支持する。上記移動体（７）は、上記支持面に対向する上記ケーシング内の底面上を移動可能に設けられるとともに、この底面に面する上記駆動部（６）の末端に連結される。

Description

アクチュエータおよび組立装置
　開示の実施形態は、アクチュエータおよび組立装置に関する。
　従来、製品の製造ラインなどにおいて、産業用ロボット等を用いて組立品の組立を行う組立装置が知られている。
　ここで、産業用ロボットのアームやハンドの関節等には、アクチュエータが利用されるのが一般的である（たとえば、特許文献１参照）。産業用ロボットは、このアクチュエータによってたとえば多軸動作を行うことで、組立品を把持しながら搬送したり、組立品を押さえながら部品の組み付けを行ったりといった組立作業を実施する。
　なお、特許文献１に開示のアクチュエータは、出力軸を軸方向に直動させ、かつ、軸芯まわりに回転させる複合型の直動回転アクチュエータである。
国際公開第２０１０／０３８７５０号
　しかしながら、上述した従来技術には、小型の組立品を取り扱うのに適したコンパクト化を図るという点で更なる改善の余地がある。
　これは、たとえば、小さな紙片を折る折り紙のような組立作業の場合、紙の様々なところを押さえたりつまんだりしながら作業を進めるうえでは、一般的な産業用ロボットのサイズでは、アームの取り回し方や、ハンドの指の配置が困難なためである。また、小型の組立品に比して無駄に作業スペースを大きくとってしまうという問題点もある。
　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、小型の組立品を取り扱うのに適したコンパクト化を図ることができるアクチュエータおよび組立装置を提供することを目的とする。
　実施形態の一態様に係るアクチュエータは、ロッドと、駆動部と、支持部と、移動体とを備える。前記ロッドは、ケーシングの一端面である支持面を貫いた状態で設けられる。前記駆動部は、前記ケーシング内から前記ロッドを支持するとともに、該ロッドを前記支持面に対して伸縮させ、かつ、軸芯まわりに回転させる。前記支持部は、前記ロッドおよび前記駆動部を前記支持面に対して球面対偶で揺動可能に支持する。前記移動体は、前記支持面に対向する前記ケーシング内の底面上を移動可能に設けられるとともに、該底面に面する前記駆動部の末端に連結される。
　実施形態の一態様によれば、小型の組立品を取り扱うのに適したコンパクト化を図ることができる。
図１は、実施形態に係るアクチュエータの斜視模式図である。 図２Ａは、アクチュエータの平面模式図である。 図２Ｂは、図２Ａに示すＡ－Ａ’線略断面図である。 図３は、ロッドを傾かせる動きを示す斜視透過図である。 図４Ａは、アクチュエータの基本的な配置例を示す模式図である。 図４Ｂは、アクチュエータの第１の配置形態および組立装置を示す斜視模式図である。 図５Ａは、組立装置におけるアクチュエータの動作例を示す模式図（その１）である。 図５Ｂは、組立装置におけるアクチュエータの動作例を示す模式図（その２）である。 図５Ｃは、組立装置におけるアクチュエータの動作例を示す模式図（その３）である。 図５Ｄは、組立装置におけるアクチュエータの動作例を示す模式図（その４）である。 図６Ａは、アクチュエータの第２の配置形態を示す斜視模式図である。 図６Ｂは、アクチュエータの第３の配置形態を示す模式図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示するアクチュエータおよび組立装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　まず、実施形態に係るアクチュエータ１の構成について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るアクチュエータ１の斜視模式図である。
　なお、説明を分かりやすくするために、図１には、ケーシング２の軸方向に平行なＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。
　また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同一の構成であるものとする。
　図１に示すように、アクチュエータ１は、ケーシング２と、支持面３と、ロッド４と、支持部５とを備える。
　ケーシング２は、アクチュエータ１の内部機構部分を覆う外被部材であり、開口側の径が底面側の径よりも小さくなるようにテーパを付けられた有底筒体として形成される。ここで、ケーシング２は有底体であればよく、その形状は筒状に限定されるものではない。
　支持面３は、ケーシング２の開口側を塞ぐ端面として設けられる。ロッド４は、この支持面３を貫いた状態で設けられるアクチュエータ１の出力軸であり、軸芯沿いの軸ＡＸｒまわりに回転可能に、かつ、支持面３に対して軸ＡＸｒ沿いに伸縮可能に支持される（図中の矢印１０１および１０２参照）。
　なお、ロッド４は、その先端部にロボットハンド（後述）等のエンドエフェクタが取り付け可能である。支持部５は、ロッド４および後述の駆動部を支持面３に対して球面対偶で揺動可能に支持する（図中の矢印１０３参照）。
　かかるアクチュエータ１のさらに具体的な構成について説明する。図２Ａは、アクチュエータ１の平面模式図である。また、図２Ｂは、図２Ａに示すＡ－Ａ’線略断面図である。
　なお、図２Ａおよび図２Ｂでも図１の場合と同様に、ロッド４の向きは、図中のＺ軸、すなわちケーシング２の軸方向に平行であるものとする。
　図２Ａに示すように、ロッド４は、略円形の支持面３の中心を貫いて設けられる。また、図２Ｂに示すように、アクチュエータ１は、駆動部６と、移動体７と、移動駆動源８と、球面軸受９とをさらに備える。
　駆動部６は、ケーシング２内からロッド４を支持するとともに、ロッド４を支持面３に対して軸ＡＸｒ沿いに伸縮させ、かつ、軸ＡＸｒまわりに回転させる（図中の矢印２０１および２０２参照）。なお、駆動部６は、直動回転駆動源６ａと、胴部６ｂとを有する。
　直動回転駆動源６ａは、たとえば、ロッド４を軸方向に直動可能かつ軸芯まわりに回転可能な可動子として有する複合型の直動回転モータを用いて構成される。胴部６ｂは、ケーシング２内で支持面３側からかかる支持面３に対向する底面側へ延びる有底筒状に形成される。
　ロッド４は、かかる胴部６ｂの内部を直動可能に設けられている。なお、以下では、一体であるロッド４および駆動部６をまとめて可動部１０と呼ぶ場合がある。
　移動体７は、ケーシング２内の底面上を移動可能に設けられる。具体的には、移動体７は、たとえば、図中のＸ軸方向へ直動可能なリニアモータ８ａ、および、Ｙ軸方向へ直動可能なリニアモータ８ｂを組み合わせて構成された移動駆動源８に連結されて、ＸＹ直交軸に沿って移動可能に設けられる。
　なお、ここで移動体７はケーシング２内の底面上を移動可能であればよく、リニアモータ８ａおよび８ｂの組み合わせによらなくともよい。
　そして、かかる移動体７は、ケーシング２内の底面に面する駆動部６の末端、すなわち胴部６ｂの底面へ連結される。なお、ここで、胴部６ｂおよび移動体７は、球面軸受９を介して球面対偶で接続される。
　そして、可動部１０は、駆動部６の先端部（具体的には直動回転駆動源６ａ）を支持点として、支持部５により、やはり球面対偶で支持面３に対し揺動可能に支持される。
　このように構成されたアクチュエータ１は、次に示す図３のようにロッド４を傾かせる。図３は、ロッド４を傾かせる動きを示す斜視透過図である。図３に示すように、アクチュエータ１は、移動体７を移動させることによって、ロッド４の傾きを変更させる。
　具体的には、アクチュエータ１は、移動駆動源８により移動体７をケーシング２の底面上に設けられたＸＹ直交軸に沿って移動させ（図中の矢印３０１および３０２参照）、可動部１０全体を傾けることで、ロッド４の傾きを変更する（図中の矢印３０３参照）。
　なお、上述のように、可動部１０は、支持部５により支持面３に対して球面対偶で支持されているので、移動体７のＸＹ直交軸におけるどのような動きにも応じて、すなわち図中の矢印３０３の示す向きに限らず、支持面３に対して揺動することが可能である。アクチュエータ１は、このようにロッド４の傾きを変更する。
　なお、ロッド４を伸縮させる動きおよび回転させる動きについては、既に図１等を用いて説明済みであるのでここでの記載を省略する。
　以上のような構成で、アクチュエータ１は、出力軸であるロッド４を伸縮、回転および揺動させる動作を組み合わせることにより、小型の組立品を取り扱うのに適した可動範囲において所定の組立作業を行うことを可能にする。
　次に、かかるアクチュエータ１を備える組立装置５０の具体例について、図４Ａ以降を用いながら順次説明してゆく。
　なお、以下では、複数個の構成要素につき、符号に「－番号」の形式の付番を付して構成要素それぞれを識別する場合がある。かかる場合、これら構成要素を総称する際には、上記「－番号」の付番を用いずに符号のみを用いるものとする。
　また、以下では、アクチュエータ１のロッド４の先端部にエンドエフェクタとしてロボットハンドが取り付けられているものとする。なお、以下では説明の便宜上、ロボットハンドを「ハンド」と記載することとし、符号「Ｈ」を付す。
　まず、アクチュエータ１の基本的な配置例について図４Ａを用いて説明する。図４Ａは、アクチュエータ１の基本的な配置例を示す模式図である。
　アクチュエータ１は、小型の組立品を取り扱うのに適するように、ハンドＨの到達可能領域が少なくとも他のいずれかのアクチュエータ１の到達可能領域の一部に重なり、かつ、ハンドＨが所定の組立作業における過程のいずれかにおいて組立品（組立対象物）に到達可能となるように配置される。
　ここで、「到達可能領域」は、前述のロッド４が可動することによって、その先端部に取り付けられたハンドＨが到達可能となる領域のことである。
　具体的には、図４Ａに示すように、複数個のアクチュエータ１は、アクチュエータ１－１の到達可能領域Ｅ－１と、アクチュエータ１－２の到達可能領域Ｅ－２とが重なる領域ＥＸが生じるように配置される。
　また、所定の組立作業のいずれかの過程において組立品の外形によって描かれる軌跡を「Ｌ」とした場合、かかる軌跡Ｌがそれぞれ到達可能領域Ｅ－１およびＥ－２を通過するようにアクチュエータ１は配置される。
　これにより、複数個のアクチュエータ１を互いに近接させつつ、これらアクチュエータ１のそれぞれに対し、領域ＥＸを用いて組立品を受け渡しさせながら所定の組立作業における所定の工程を受け持たせることができる。すなわち、これらアクチュエータ１を備える組立装置５０を、小型の組立品を取り扱うのに適したコンパクトなものとすることができる。
　なお、アクチュエータ１のケーシング２は、開口側の径が底面側の径よりも小さい有底筒体である点については既に説明した（図１参照）。これにより、上記到達可能領域Ｅおよびその重なりとなる領域ＥＸが大きくなるように、ケーシング２の開口側同士を近接させてアクチュエータ１を配置することが可能である。
　この場合の具体例を第１の配置形態として図４Ｂに示す。図４Ｂは、アクチュエータ１の第１の配置形態および組立装置５０を示す斜視模式図である。
　図４Ｂに示すように、たとえばアクチュエータ１は、ロッド４の軸方向をケーシング２の軸方向と平行にし、かつ、ロッド４の先端部を互いに向き合わせた状態で、放射状に配列させて配置することができる。
　この場合には、上記到達可能領域Ｅおよびその重なりである領域ＥＸによって、いわば略球状の組立作業空間が形成されることとなる。各アクチュエータ１は、かかる組立作業空間へ各ハンドＨを到達させつつ、各ハンドＨが組立品を移動させたり、押さえたり、つまんだりといった各種の組立動作を行えるようにロッド４を伸縮、回転および揺動させる。
　なお、このようにアクチュエータ１を放射状に配列させる場合、組立装置５０としてはよりコンパクト化を図るために、たとえば図４Ｂに示すように筐体５１を略球状となるように構成し、アクチュエータ１をかかる筐体５１の内壁に沿って設けることとしてもよい。
　また、各アクチュエータ１に取り付けられるハンドＨは、それぞれが担う作業の内容に応じた異なるタイプのものであってよい。
　次に、このような組立装置５０におけるアクチュエータ１の具体的な動作例について、図５Ａ～図５Ｄを用いて説明する。図５Ａ～図５Ｄは、組立装置５０におけるアクチュエータ１の動作例を示す模式図（その１）～（その４）である。
　なお、ここでは、組立装置５０が、図４Ｂに示した第１の配置形態で複数のアクチュエータ１を備え、かかるアクチュエータ１を動作させて折り紙Ｐを折る「折り紙機」であるものとして説明を行う。
　まず、折り紙Ｐを折り曲げるような場合、図５Ａに示すように、「把持型」のハンドＨが取り付けられたアクチュエータ１を複数個用いて実施することが可能である。
　具体的には、たとえば、ハンドＨ－１とハンドＨ－２に折り紙Ｐの対角を把持させ、対角線に沿って張力をかけた状態で保持させる。そして、そのうえで、他のアクチュエータ１のハンドＨ－３、Ｈ－４およびＨ－５に空いている対角の１つを順次把持させて、徐々に矢印５０１の方向へ移動させて行くことで折り紙Ｐを折り曲げることができる。
　なお、このとき、ハンドＨ－３～Ｈ－５の動きに応じて、ハンドＨ－１およびＨ－２の各アクチュエータ１が、ロッド４を軸芯まわりに回転させてハンドＨ－１およびＨ－２を同期的に回転させる動きを加えてもよい。
　また、図示していないが、折り紙Ｐを折り曲げた後、折り目部分をたとえば他のアクチュエータ１のハンドＨに把持させ、かかるハンドＨを折り目方向にスライドさせて、折り目を付けるようにしてもよい。また、ハンドＨ－１およびＨ－２等に直線状のジグの両端を把持させて、これに沿って折り目を付けるようにしてもよい。
　また、折り紙Ｐの形を整えるような場合、図５Ｂに示すように、たとえばヘラ状の「成形型」のハンドＨ－６を用いるようにしてもよい。この場合、たとえば、ハンドＨ－１が折り紙Ｐの一部を把持した状態で、折り紙Ｐの成形したい部位へハンドＨ－６を挿し込み（図中の矢印５０２参照）、ロッド４を揺動させたり、回転させたりすることで折り紙Ｐの形を整えることが可能である。
　また、折り紙Ｐの形を整えるうえで、たとえば折り紙Ｐを膨らませる必要がある場合、図５Ｃに示すように、空気を噴出することが可能な「ブロワー型」のハンドＨ－７を用いるようにしてもよい。
　この場合、たとえば、ハンドＨ－１が折り紙Ｐの一部を把持した状態で、折り紙Ｐの膨らませたい部位へハンドＨ－７を近づけて空気を噴出させることで（図中の矢印５０３参照）、折り紙Ｐの一部を膨らませることができる。
　組立装置５０は、これら図５Ａ～図５Ｃに示したような各種動作を組み合わせることで、折り紙Ｐを折るといった小型品の組立作業を可能にする。
　なお、図５Ｄに示すように、加工前の折り紙Ｐ－ｂは、たとえば、組立装置５０の筐体５１表面に設けられたスロット５２から挿入されて（図中の矢印５０４参照）、前述の略球状の組立作業空間へ搬送される。
　また、加工後の折り紙Ｐ－ａは、かかる組立作業空間から筐体５１表面に設けられた取り出し口５３へ搬送され、取り出される（図中の矢印５０５参照）。なお、ここで、折り紙Ｐを搬送するための手法としては、筐体５１の内壁等にローラ等を設けてかかるローラ伝いに搬送することとしてもよい。また、後述するアクチュエータ１相互による受け渡しによって搬送することとしてもよい。この点については、図６Ｂを用いた説明で後述する。
　ところで、これまでは、略球状の組立作業空間が形成されるようにアクチュエータ１を放射状に配列させて配置する場合を例に挙げてきたが、組立作業の内容や組立品の形状等の多様性を考慮すれば、前述の組立作業空間の形状は無論、略球状に限定されない。
　たとえば、組立作業空間が略直方体状に形成された方が好適な場合もある。この場合の具体例を第２の配置形態として図６Ａに示す。図６Ａは、アクチュエータ１の第２の配置形態を示す斜視模式図である。
　図６Ａに示すように、たとえばアクチュエータ１は、ロッド４の軸方向をケーシング２の軸方向と平行にし、かつ、ロッド４の先端部を同一方向へ向けた状態で並設された組同士が、互いにロッド４の軸方向が略直交するように配列させて配置することができる。なお、ここで「組」は、たとえば、図６Ａに示すアクチュエータ１－１～１－４の集まりである。
　かかる第２の配置形態の場合、略直方体状の組立作業空間に適した組立作業向きというだけでなく、たとえば、同一方向に対するアクチュエータ１の出力を同期させて行うことにより高出力で行えるというメリットがある。
　また、これまでは、ロッド４の先端部を互いに向き合わせたアクチュエータ１の各配置形態について説明してきたが、ロッド４の先端部を向き合わせることなく、たとえば１列に並べてアクチュエータ１を配置することとしてもよい。
　この場合の具体例を第３の配置形態として図６Ｂに示す。図６Ｂは、アクチュエータ１の第３の配置形態を示す模式図である。
　図６Ｂに示すように、たとえばアクチュエータ１は、組立品Ｏの搬送方向に沿って１列に並べるように配置することができる。そして、たとえばこの場合には、隣接するアクチュエータ１へハンドＨを用いて組立品Ｏを順次受け渡していくことで（図中のハンドＨ－１およびＨ－２参照）、搬送方向へ組立品Ｏを搬送することが可能となる。
　かかる第３の配置形態は、たとえば、図５Ａ～図５Ｄに既に示した組立装置５０にも適用することができる。この場合、組立装置５０が、第１の配置形態によって略球状の組立作業空間を形成するアクチュエータ１の１群と、第３の配置形態によってスロット５２から組立作業空間を経て取り出し口５３へ至る搬送路を形成するアクチュエータ１の１群の双方を備えればよい。
　上述してきたように、実施形態に係るアクチュエータおよび組立装置は、ロッドと、駆動部と、支持部と、移動体とを備える。上記ロッドは、ケーシングの一端面である支持面を貫いた状態で設けられる。
　上記駆動部は、上記ケーシング内から上記ロッドを支持するとともに、このロッドを上記支持面に対して伸縮させ、かつ、軸芯まわりに回転させる。上記支持部は、上記ロッドおよび上記駆動部を上記支持面に対して球面対偶で揺動可能に支持する。
　上記移動体は、上記支持面に対向する上記ケーシング内の底面上を移動可能に設けられるとともに、この底面に面する上記駆動部の末端に連結される。
　したがって、実施形態に係るアクチュエータおよび組立装置によれば、小型の組立品を取り扱うのに適したコンパクト化を図ることができる。
　なお、上述した実施形態では、組立装置が略球状の組立作業空間に応じて略球状の外形を有する場合を例に挙げたが、無論、組立装置の外形を限定するものではない。すなわち、組立作業空間に応じた外形である必要はない。
　また、上述した実施形態では、球面対偶で球面軸受を用いる場合を例に挙げたが、構造上の種別は問わない。したがって、球面すべり軸受であってもよいし、球面転がり軸受であってもよい。
　また、上述した実施形態では、直動回転駆動源に複合型の直動回転モータを用いることとしたが、これに限られるものではなく、直動モータと回転モータとの組み合わせでもよい。
　また、上述した実施形態では、アクチュエータに「把持型」、「成形型」あるいは「ブロワー型」のハンド（エンドエフェクタ）が取り付けられる場合を例に挙げたが、その種別を問うものではなく、組立品に直接働きかける機能をもつものであればよい。
　また、上述した実施形態では、組立装置が折り紙機であることとしたが、無論、組立品の種別を問うものではない。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　　　１　　アクチュエータ
　　　２　　ケーシング
　　　３　　支持面
　　　４　　ロッド
　　　５　　支持部
　　　６　　駆動部
　　　６ａ　直動回転駆動源
　　　６ｂ　胴部
　　　７　　移動体
　　　８　　移動駆動源
　　　８ａ　リニアモータ
　　　８ｂ　リニアモータ
　　　９　　球面軸受
　　１０　　可動部
　　５０　　組立装置
　　５１　　筐体
　　５２　　スロット
　　５３　　取り出し口
　　ＡＸｒ　軸
　　Ｅ　　　到達可能領域
　　ＥＸ　　領域
　　Ｈ　　　ハンド
　　Ｌ　　　軌跡
　　Ｏ　　　組立品
　　Ｐ　　　折り紙
　　Ｐ－ａ　加工後の折り紙
　　Ｐ－ｂ　加工前の折り紙

Claims (9)

  1. 　ケーシングの一端面である支持面を貫いた状態で設けられるロッドと、
    　前記ケーシング内から前記ロッドを支持するとともに、該ロッドを前記支持面に対して伸縮させ、かつ、軸芯まわりに回転させる駆動部と、
    　前記ロッドおよび前記駆動部を前記支持面に対して球面対偶で揺動可能に支持する支持部と、
    　前記支持面に対向する前記ケーシング内の底面上を移動可能に設けられるとともに、該底面に面する前記駆動部の末端に連結される移動体と
    　を備えることを特徴とするアクチュエータ。
  2. 　前記ケーシングは、
    　開口側の径が底面側の径よりも小さくなるようにテーパを付けられた有底筒体であって、
    　前記ロッドは、
    　前記有底筒体の開口側を塞ぐ端面である前記支持面の中心を貫いて設けられること
    　を特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　前記駆動部は、
    　前記ケーシング内で前記支持面側から前記ケーシングの底面側へ延びる有底筒状の胴部を有し、
    　前記ロッドは、
    　前記胴部の内部を直動可能に設けられ、
    　前記移動体は、
    　前記胴部の底面に連結されること
    　を特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記駆動部は、
    　前記ロッドを軸方向に直動可能かつ軸芯まわりに回転可能な可動子として有する複合型の直動回転モータであること
    　を特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
  5. 　前記移動体を移動させる移動駆動源
    　をさらに備え、
    　前記移動駆動源は、
    　前記ケーシング内の底面上に設けられた直交軸に沿って前記移動体を移動させること
    　を特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
  6. 　前記移動駆動源は、直動モータであること
    　を特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
  7. 　請求項１～６のいずれか一つに記載のアクチュエータ
    　を複数備え、
    　前記ロッドの先端部それぞれには、所定の組立作業に用いられるエンドエフェクタが取り付けられ、
    　前記アクチュエータは、
    　前記ロッドが可動することによって前記エンドエフェクタが到達可能な領域である到達可能領域が少なくとも他のいずれかのアクチュエータの到達可能領域の一部に重なり、かつ、前記エンドエフェクタが前記組立作業における過程のいずれかにおいて組立対象物に到達可能となるように配置されること
    　を特徴とする組立装置。
  8. 　前記アクチュエータは、
    　前記ロッドの軸方向を前記ケーシングの軸方向と平行にし、かつ、前記ロッドの先端部を互いに向き合わせた状態で、放射状に配列させて設けられること
    　を特徴とする請求項７に記載の組立装置。
  9. 　前記アクチュエータは、
    　前記ロッドの軸方向を前記ケーシングの軸方向と平行にし、かつ、前記ロッドの先端部を同一方向へ向けた状態で並設された組同士が、互いに前記ロッドの軸方向が略直交するように配列させて設けられること
    　を特徴とする請求項７に記載の組立装置。
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