パラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージ
【課題】パラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージにおいて、ベースに対するエンドエフェクタの基準位置出しとアクチュエータの原点補正とを、高精度かつ容易に行うことができるようにする。
【解決手段】パラレルリンクステージの調整方法であって、各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化工程と、ベース２およびエンドエフェクタ３を相対移動させ、上基準部材２８および下基準部材３０を介して、ベース２およびエンドエフェクタ３を一定の位置関係に連結する位置出し工程と、各パラレルリンク機構のエンコーダから、各リンク長を取得して制御部に記憶させる調整位置取得工程と、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージから取り外す基準位置決め治具取り外し工程と、各パラレルリンク機構の各リンク長を、制御部に記憶された各リンク長に設定する位置初期化工程とを備える。
【解決手段】パラレルリンクステージの調整方法であって、各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化工程と、ベース２およびエンドエフェクタ３を相対移動させ、上基準部材２８および下基準部材３０を介して、ベース２およびエンドエフェクタ３を一定の位置関係に連結する位置出し工程と、各パラレルリンク機構のエンコーダから、各リンク長を取得して制御部に記憶させる調整位置取得工程と、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージから取り外す基準位置決め治具取り外し工程と、各パラレルリンク機構の各リンク長を、制御部に記憶された各リンク長に設定する位置初期化工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベースとエンドエフェクタとが、複数の駆動軸を並列に配置したパラレルリンク機構で支持されたパラレルリンクステージとしては、複数本の直線状の駆動軸を協調して伸縮させ、エンドエフェクタの位置及び姿勢を制御する構成のスチュワートプラットフォーム型が広く知られている。このうち駆動軸が６本備えられているパラレルリンク機構は、並進３自由度と回転３自由度の計６自由度の相対運動が可能である。なお、駆動軸は、軸長自体を変化させるものと、固定長のリンクの一端をアクチュエータによって直進駆動させるものとが知られている。以下でいうリンク長可変のリンクは、いずれの場合も含むものとする。
このようなパラレルリンクステージは、各パラレルリンク機構の各リンク長によってベースに対するエンドエフェクタの位置、姿勢が確定するが、構成部品の加工誤差や取り付け誤差などにより、各リンク長の伸縮の指令値を理論値に合わせても、実際の動作におけるエンドエフェクタの位置、姿勢は、理論値とは必ずしも一致しない。
したがって、実際の使用にあたっては、少なくとも、エンドエフェクタの駆動の基準位置の位置出しを実機で行い、この基準位置における各リンク長の指令値の較正を行う必要がある。
例えば、特許文献１には、パラレルメカニズム装置（パラレルリンクステージ）のエンドエフェクタに、エンドエフェクタと主軸を一致させて調整用工具（基準位置決め治具）を取り付け、パラレルメカニズム装置の外部の、例えば、パラレルメカニズム装置が組み込まれた工作機械などの基準座標系に基づいて、調整用工具を用いた位置座標および姿勢角度座標の測定を行い、この測定値からパラレルリンクメカニズム機構（パラレルリンク機構）の運動学を記述する関係式を用いて機構パラメータを算出するパラレルメカニズム装置のキャリブレーション方法が記載されている。
特許文献１には、調整用工具および測定方法の形態として、調整用工具としてダイヤルゲージを用いて精密に加工された上面を持つ基準穴に基づいて姿勢角度を含めて手動位置決めを行う形態、基準球に接触させる形態、およびダブルボールバー（ＤＢＢ）装置を使用する形態が記載されている。
一方、例えばシリアルリンク機構からなる多関節ロボットでも、同様に誤差の較正を行う必要がある。この場合、シリアルリンク機構を特定の姿勢をとらせて、この特定の姿勢に応じた基準位置決め治具を用いて、各リンクの位置、姿勢を測定することにより、特定の姿勢における位置、姿勢の誤差を検出し、基準位置出しを行っている。
例えば、特許文献２に記載された関節アームの原点合わせ治具（基準位置決め治具）では、第１アームに配設された原点合わせ用のセンターシャフトを、第１アームに連結された第２アームにセンターシャフトが遊嵌される凹設部を有する治具本体を取り付けて、第１および第２アームを平行状態にしたときに、凹設部に設けた変位測定器によってセンターシャフトの位置を測定することで、関節アームの原点の位置合わせを行うことができる。
また、特許文献３には、基準姿勢に対応して複数の接触部材を有する基準治具（基準位置決め治具）としてダイヤルゲージなどの接触間隔量測定具付き接触部材を用いて、ロボットの補正値を測定するロボットの座標補正値測定治具が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４０５７５号公報
【特許文献２】実開平１−１４３３７７号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のパラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージには、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、パラレルリンクステージが組み込まれる装置の基準座標系が設定される基準部材との関係で、パラレルリンクステージの基準位置決め治具の位置を測定し、そのときの各リンクのリンク長を運動学の関係式から算出して、位置出しおよび較正を行う。
そのため、高精度に位置出しを行うには、組み込まれる装置の基準部材に対する基準位置決め治具の位置を高精度に測定する必要がある。この結果、基準位置出しには測定作業に多くの時間がかかるという問題がある。
また、組み込まれる装置の種類や大きさによっては、距離測定に３次元測定機などの汎用的な測定手段を用いることができなくなる。したがって、工場の生産現場や客先等で、迅速、かつ容易に基準位置出しを行うには適さないという問題がある。
また、定規や水準器など簡易な計測治具を用いて基準位置と考えられる位置に位置合わせした後、移動等の実験を繰り返すことで誤差を補正することも考えられるが、ベースに対するエンドエフェクタの相対位置を正確に把握することは困難で、所要時間は膨大になり、エンドエフェクタの精度や再現性等が低下するだけでなく、最悪の場合、部品を損傷するという問題がある。
また、特許文献２、３に記載の技術では、シリアルリンク機構において、シリアルリンク機構単体で基準位置出しを行うことができる基準位置決め治具が開示されているが、いずれも、各リンクの基準位置からのずれを各リンクを側方で測定するものである。このような基準位置決め治具は、シリアルリンク機構特有の構造を利用しており、リンクが近接して並列に連結されているパラレルリンク機構では、機構上、配置が困難であるため、採用することはできないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、パラレルリンク機構を用いたパラレルリンクステージの、ベースに対するエンドエフェクタの基準位置出しとアクチュエータの原点補正とを、高精度かつ容易に行うことができるパラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明では、ベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージの調整方法であって、前記パラレルリンクステージは、前記ベースに第１の位置決め基準部が設けられ、前記エンドエフェクタに第２の位置決め基準部が設けられ、前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられてなり、前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化工程と、該リンク自由化工程によって動作が自由化された状態で前記ベースおよび前記エンドエフェクタを相対移動させ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に係止可能とされ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に係止するとともに前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に互いに位置決めして連結できるようにした基準位置決め治具を介して、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を前記一定の位置関係に連結する位置出し工程と、該位置出し工程終了時に、前記各パラレルリンク機構の前記エンコーダから、前記各パラレルリンク機構の前記リンク長を取得して前記制御部に記憶させる調整位置取得工程と、該調整位置取得工程後に、前記基準位置決め治具を前記パラレルリンクステージから取り外す基準位置決め治具取り外し工程と、該基準位置決め治具取り外し工程後に、前記各パラレルリンク機構の前記各リンク長を、前記制御部に記憶された前記各リンク長に設定する位置初期化工程とを備える方法とする。
この発明によれば、まず、リンク自由化工程において、パラレルリンク機構の動作を自由化する。次に、位置出し工程において、動作が自由化された状態で、ベースおよびエンドエフェクタを相対移動させ、基準位置決め治具を介して、第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を位置決めして連結する。次に、調整位置取得工程において、位置出し工程終了時に、各パラレルリンク機構のエンコーダから、各パラレルリンク機構のリンク長を取得して制御部に記憶させる。次に、基準位置決め治具取り外し工程において、調整位置取得工程後に、基準位置決め治具をパラレルリンクステージから取り外す。次に、位置初期化工程において、基準位置決め治具取り外し工程後に、各パラレルリンク機構の各リンク長を制御部に記憶された各リンク長に設定する。これにより、ベースとエンドエフェクタとの位置関係が、位置出し工程で基準位置決め治具を介して連結された一定の位置関係に初期化される。
【０００７】
また、本発明では、第１の位置決め基準部を有するベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置され第２の位置決め基準部を有するエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構とを有するパラレルリンクステージの調整に用いる基準位置決め治具であって、前記パラレルリンクステージの前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に、それぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に取り付けられる第１の取付部および第２の取付部を備え、前記第１の取付部および前記第２の取付部を前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ位置決めして取り付けるとともに、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を互いに位置決めして連結できるようにした構成とする。
この発明によれば、上述したパラレルリンクステージの調整方法に用いることができる基準位置決め治具となっているため同様の作用を備える。
【０００８】
また、本発明では、上記の基準位置決め治具において、前記第１の取付部を有する第１位置決め部材と、前記第２の取付部を有する第２位置決め部材とからなり、前記第１位置決め部材と前記第２位置決め部材とは、互いに着脱可能に嵌合され、嵌合時に前記第１の取付部および前記第２の取付部の互いの相対位置を固定した状態で連結し合う凹凸嵌合部をそれぞれ備える構成とすることが可能である。
この発明によれば、基準位置決め治具が、第１位置決め部材と第２位置決め部材とからなり、それぞれの凹凸嵌合部同士を嵌合させることで、第１の取付部および第２の取付部の互いの相対位置を固定した状態で連結することができる。そのため、パラレルリンク機構のベースの第１の位置決め基準部に第１の取付部を介して第１位置決め部材を取り付け、エンドエフェクタの第２の位置決め基準部に第２の取付部を介して第２位置決め部材を取り付け、それぞれの凹凸嵌合部が互いに嵌合するように、ベースとエンドエフェクタとを相対移動させることで、位置出し工程を行うことができる。
【０００９】
また、本発明では、ベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージであって、前記ベースおよび前記エンドエフェクタを一定の位置関係に連結する基準位置決め治具を嵌合して係止させる第１の位置決め基準部および第２の位置決め基準部が、それぞれ前記ベースおよび前記エンドエフェクタに設けられ、前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられ、前記制御部は、前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化手段と、該リンク自由化手段で前記各パラレルリンク機構の動作が自由化されたときに、前記各パラレルリンク機構のリンク長を取得して記憶するリンク長記憶手段と、該リンク長記憶手段に記憶された前記各リンク長を、前記各パラレルリンク機構に設定するリンク長初期化手段とを備える構成とする。
この発明によれば、上述したパラレルリンクステージの調整方法を行うことができるパラレルリンクステージとなっているため同様の作用を備える。
【００１０】
また、本発明では、上記のパラレルリンクステージにおいて、前記ベースおよび前記エンドエフェクタの内部には、それぞれ対向（略対向も含む）する位置に対向方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記第１の位置決め基準部は、前記ベースの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、前記第２の位置決め基準部は、前記エンドエフェクタの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、前記各貫通孔の間に、柱状（略柱状も含む）の基準位置決め治具が配置可能な開放空間が形成された構成とすることが可能である。
この発明によれば、ベースおよびエンドエフェクタに設けられた各貫通孔の間に、略柱状の基準位置決め治具が配置可能な開放空間が形成されているため、ベースおよびエンドエフェクタの内部側で、基準位置決め治具を用いた基準位置出しが行えるので、パラレルリンク機構を配置するスペースさえあれば、どのような場所であっても、容易に基準位置出しを行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージによれば、基準位置決め治具をベースおよびエンドエフェクタにそれぞれ設けられた第１および第２の位置決め基準部に嵌合させて互いに位置決めして連結し、このときの各パラレルリンク機構のリンク長を取得するため、パラレルリンク機構を用いたパラレルリンクステージの、ベースに対するエンドエフェクタの基準位置出しとアクチュエータの原点補正とを、高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め上側から見た斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め下側から見た斜視図である。
【図３】図１のＡ視の部分平面図である
【図４】図１のＢ視の部分側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの制御部の機能ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の１つを示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の他を示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の模式的な断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法の位置出し工程終了時の様子を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法の位置出し工程終了時の様子を示す模式的な斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具を示す模式的な断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの主要部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法について、それに用いる基準位置決め治具およびパラレルリンクステージとともに説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め上側から見た斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め下側から見た斜視図である。図３、４は、それぞれ図１のＡ視の部分平面図、およびＢ視の部分側面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの制御部の機能ブロック図である。図６、７は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の１つおよび他を示す斜視図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の模式的な断面図である。
【００１５】
本実施形態のパラレルリンクステージ１は、被保持体の位置姿勢を高精度に調整して保持することができるステージであり、ステージ単体として用いることもできるが、例えば、図示しない測定装置や組立装置などに組み込んで、それぞれの被検体やワークなどを被保持体として高精度に位置調整して保持するといった用途にも好適なものである。
以下では簡単のため、パラレルリンクステージ１が組み込まれる装置に設けられた水平面上に取り付けられ、パラレルリンクステージ１の上側に被保持体を保持し、一定の基準水平面を保持の中立位置として、被保持体の位置、姿勢を変化させる場合の例で説明する。ただし、パラレルリンクステージ１は、用途に応じて、これとは異なる向き、例えば、横向き、下向きなどの任意の向きに配置することができる。
パラレルリンクステージ１は、図１、２に示すように、ベース２と、ベース２に対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタ３と、ベース２とエンドエフェクタ３との間に配置され、ベース２とエンドエフェクタ３とを６箇所で距離可変に連結する６組のリンク部４（パラレルリンク機構）と、リンク部４の駆動制御を行う制御ユニット５０（制御部）とを備えている。
【００１６】
ベース２は、図２に示すように、ドーナツ状の穴あき円板部材であり、パラレルリンクステージ１の装置底面を構成し、他の装置に組み込んで用いる場合には、他の装置に対する取付固定部を構成するものである。
ベース２の下面に形成されたベース平面部２ａは、高精度の平面度を有し、パラレルリンクステージ１の高さ方向の基準面となっている。
ベース２の中心には、ベース２の径方向の位置決めを行うため、ベース平面部２ａと直交する板厚方向に貫通して設けられた円筒孔からなるベース嵌合部２ｃが形成されている。
本実施形態のベース嵌合部２ｃによって形成される開口は、パラレルリンクステージ１の用途や、被保持体の大きさなどに応じて、例えば、エンドエフェクタ３上に保持した被保持体を下側から観察したり、操作したりすることができる大きさを有している。例えば、パラレルリンクステージ１が被検レンズの透過率測定装置に組み込まれる場合には、被検レンズのレンズ有効径よりも大きな開口に形成されている。
【００１７】
また、ベース嵌合部２ｃの近傍の縁部には、ベース嵌合部２ｃの中心に対する周方向の位置決めを行うための径方向に延びる長穴などからなる位置決め穴２５と、後述する下基準部材３０をネジで固定するための複数の雌ネジ部２ｄとが、それぞれ、ベース嵌合部２ｃの中心軸と同軸の円周上において、厚さ方向に貫通して設けられている。
また、この他にも、ベース２の上面側（ベース平面部２ａと反対側）には、リンク部４を取り付けるための位置決め部や、雌ねじやボルト穴などの固定部などが必要に応じて設けられている。
【００１８】
ベース平面部２ａ、ベース嵌合部２ｃ、および位置決め穴２５は、後述する下基準部材３０を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第１の位置決め基準部を構成している。
以下では、ベース嵌合部２ｃの中心軸Ｃは、パラレルリンクステージ１の基準中心軸Ｃ、基準中心軸Ｃとベース平面部２ａに整列する平面との交点Ｏは、パラレルリンクステージ１の装置の位置基準点Ｏと称する。
【００１９】
エンドエフェクタ３は、図１、２に示すように、中心に貫通孔が設けられた略多角錐台状の外形を有する、全体として略円環状の部材からなる。本実施形態では、エンドエフェクタ３の外径は、ベース２の外径よりも小さい設定とされている。
エンドエフェクタ３の上面には、被保持体を保持するエンドエフェクタ平面部３ａが形成され、エンドエフェクタ３の下面側は、リンク部４をエンドエフェクタ３の中心軸に対して斜め方向に傾斜させて取り付けるための複数の斜面を有するエンドエフェクタ下面部３ｂが形成されている。
エンドエフェクタ３の中心には、エンドエフェクタ３の径方向の位置決めを行うため、エンドエフェクタ平面部３ａと直交する板厚方向に貫通して設けられた円筒孔からなるエンドエフェクタ嵌合部３ｃが形成されている。
本実施形態のエンドエフェクタ嵌合部３ｃによって形成される開口は、ベース嵌合部２ｃによる開口と同様に、パラレルリンクステージ１の用途や、被保持体の大きさなどに応じて、例えば、エンドエフェクタ３上に保持した被保持体を下側から観察したり、操作したりすることができる大きさを有している。本実施形態では、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの内径は、ベース嵌合部２ｃの内径よりも小径に設定されている。
【００２０】
また、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの近傍の縁部には、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの中心に対する周方向の位置決めを行うためにエンドエフェクタ平面部３ａ上に立設された位置決めピン２１と、後述する上基準部材２８をネジで固定するための厚さ方向に貫通された複数の雌ネジ部３ｄとが、それぞれ、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの中心軸と同軸の円周上に設けられている。
また、この他にも、エンドエフェクタ３の上面側（エンドエフェクタ平面部３ａ側）には、用途に応じて、例えばワークなどを取り付けたり、保持したりするための治具等（図示せず）を固定する位置決め部や、雌ねじやボルト穴などの固定部などが必要に応じて設けられている。
【００２１】
エンドエフェクタ平面部３ａ、エンドエフェクタ嵌合部３ｃ、および位置決めピン２１は、後述する上基準部材２８を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第２の位置決め基準部を構成している。
ここで、エンドエフェクタ平面部３ａの法線でもあるエンドエフェクタ嵌合部３ｃの中心軸Ｄは、エンドエフェクタ３の姿勢を代表することができる軸となっているので、以下では、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄと称する。また、姿勢基準軸Ｄとエンドエフェクタ平面部３ａに整列する平面との交点Ｐは、エンドエフェクタ３の移動位置を代表することができる点となっているので、以下では、エンドエフェクタ３の移動基準点Ｐと称する。
【００２２】
６組のリンク部４は、可変長のリンクで構成してリンク長を変えることでベース２とエンドエフェクタ３との間の連結長さを変える構成としてもよいが、本実施形態では、一例として、固定長のリンクを直動アクチュエータで移動させることで、ベース２とエンドエフェクタ３との間の連結長さを変える構成の例で説明する。ただし、以下では、誤解のおそれのない限り、リンク部４による連結長さをリンク部４のリンク長と称する場合がある。すなわち、リンク部４のリンク長とは、ベース２およびエンドエフェクタ３に対する固定位置の間の距離を意味する。
本実施形態の各リンク部４は、すべて同一の構成を有しており、図１に示すように、それぞれ、可動リンク５および直動アクチュエータ部６を備える。
【００２３】
可動リンク５は、一端側がボールジョイントからなる上側ジョイント７を介してエンドエフェクタ３のエンドエフェクタ下面部３ｂに回動可能に取り付けられた一定長さの棒状部材であり、他端側はボールジョイントからなる下側ジョイント８を介して回動可能な状態で直動アクチュエータ部６に固定されている。
上側ジョイント７は、エンドエフェクタ下面部３ｂの外周側に、２つ１組で近接され、これら３組が、周方向に１２０°ピッチで取り付けられている。
【００２４】
直動アクチュエータ部６は、図１に示すように、下側ジョイント８を介して回動可能に連結された可動リンク５の他端部を、ベース２側からエンドエフェクタ３側に向かって、それぞれ一定の斜め方向に沿って移動させる直動機構である。
本実施形態の直動アクチュエータ部６は、図３、４に示すように、ボールネジ１４、ナット１５、およびモータ１０を備えるボールネジ送り機構によって、下側ジョイント８が固定され、ガイドレール１７上を一定の軸線方向に沿って直線移動するスライダ１８に支持されたナットブロック１６を駆動する構成を採用している。
【００２５】
ボールネジ１４は、ガイドレール１７の一定の軸線方向に平行となるように設置されている。そして、ボールネジ１４の一端部は、ガイドレール１７のベース２側の端部に設けられたブラケット９に貫通するように配置され、不図示の軸受を介してブラケット９に回転可能に固定されている。
ブラケット９からベース２側に突出されたボールネジ１４の一端には、ボールネジ１４に回転を伝達するためのタイミングプーリ１１ｂが固定されている。
また、ボールネジ１４の他端側の中間部は、ナットブロック１６に固定されたナット１５に螺合されている。
【００２６】
モータ１０は、ボールネジ１４を回転させるための回転駆動部であり、本実施形態では、エンコーダを内蔵したサーボモータを採用している。モータ１０に内蔵されたエンコーダ（不図示）は、モータ１０の回転角度を検出し、制御ユニット５０（図５参照）にエンコーダの値を送出できるように構成されている。
モータ１０は、モータシャフトがボールネジ１４と平行な状態でブラケット９からベース２側に突出する位置関係となるように、ブラケット９に固定されている。
モータ１０のモータシャフトの先端には、タイミングプーリ１１ａが取り付けられ、このタイミングプーリ１１ａと、ボールネジ１４に固定されたタイミングプーリ１１ｂとの間に、タイミングベルト１１ｃが巻き掛けられている。これにより、モータ１０の回転によって、ボールネジ１４が回転駆動されるようになっている。
このようにタイミングプーリ１１ａ、１１ｂ、およびタイミングベルト１１ｃは、モータ１０の回転をボールネジ１４に伝達する回転伝達部１１を構成している。
【００２７】
このような直動アクチュエータ部６は、ベース２のベース上面部２ｂの外周側の部分に固定する取付面１９ａと、取付面１９ａに対して傾斜して形成された傾斜取付部１９ｂとを有するブロック部材からなるガイドベース１９の傾斜取付部１９ｂに固定されている。
直動アクチュエータ部６が固定された各ガイドベース１９は、ベース２のベース上面部２ｂ上の外周側の円周上に、等ピッチで設けられた６箇所の取付部に、取付面１９ａで位置決めされた状態で、それぞれ固定されている。
各ガイドベース１９の配置姿勢は、傾斜取付部１９ｂに取り付けられたガイドレール１７の移動の軸線方向が、ベース２側からエンドエフェクタ３側に向かうにつれて、ベース２の中心軸側に所定の傾斜角度、例えば０°〜４５°の角度をなして、傾斜するように設定されている。
このため、パラレルリンクステージ１において、ベース２とエンドエフェクタ３との間には、６組のリンク部４に囲まれる内側には、ベース嵌合部２ｃとエンドエフェクタ嵌合部３ｃと間に連通する略柱状の開放空間が形成されている。
【００２８】
制御ユニット５０は、例えば、キーボードや操作パネルなどの操作入力手段からなる操作部６０の操作入力に応じて、ベース２に対するエンドエフェクタ３の位置姿勢を制御するためのもので、操作部６０および各リンク部４の各モータ１０と電気的に接続されている。
操作部６０は、少なくとも、パラレルリンクステージ１の各リンク部４のモータ１０の動作を自由化するリンク自由化指示と、各リンク部４のモータ１０から、エンコーダの値をリンク部４の原点として取得させる原点取得指示と、各リンク部４の各リンク長を原点のリンク長にリセットする原点復帰指示と、エンドエフェクタ３の移動基準点Ｐおよび姿勢基準軸Ｄが、目的の位置、姿勢となるようにエンドエフェクタ３を移動させる移動指示とが行えるようになっている。
本実施形態の移動指示は、一例として、エンドエフェクタ３の移動基準点Ｐの平行移動量および移動方向と、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄの、移動基準点Ｐを中心とする３軸回りの回転角および回転方向とを制御ユニット５０に送出することで行う。
制御ユニット５０の機能構成は、図５に示すように、リンク自由化部５１（リンク自由化手段）、指令値生成部５２、モータ駆動制御部５３、原点復帰制御部５４（リンク長初期化手段）、原点位置記憶部５５（リンク長記憶手段）、および原点取得制御部５６からなる。
【００２９】
リンク自由化部５１は、操作部６０からリンク自由化指示を受けたときに、各モータ１０の動作を自由化する制御信号を原点復帰制御部５４に送出するものである。本実施形態では、モータ１０の駆動電源をオフにする動作を行う。
指令値生成部５２は、操作部６０から入力された移動指示の情報を解析して、各リンク部４のリンク長を算出し、これらのリンク長を得るためのモータ１０の回転角の指令値に変換して、モータ駆動制御部５３に送出するものである。
モータ駆動制御部５３は、各モータ１０から取得されるエンコーダの値から、各モータ１０の回転角が、指令値生成部５２から送出された各モータ１０の回転角の指令値に合致するように、各モータ１０の回転量を制御するものである。
原点取得制御部５６は、各モータ１０の回転角が調整された後に、操作部６０から入力される原点取得指示に基づいて、各モータ１０のエンコーダ値を取得し、これらを、各リンク部４の各リンク長に対応する原点位置として、原点位置記憶部５５に記憶させるものである。
原点復帰制御部５４は、操作部６０から入力された原点復帰指示に基づいて、原点位置記憶部５５に記憶された各リンク部４の原点位置に対応するモータ１０の回転角の指令値をモータ駆動制御部５３に送出するものである。
【００３０】
このような制御ユニット５０の装置構成は、ハードウェアのみで構成してもよいし、適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータとから構成して、上記の制御機能を、コンピュータで制御プログラムを実行することで実現してもよい。
【００３１】
次にこのようなパラレルリンクステージ１の基準位置出しを行うために用いる基準位置決め治具について説明する。
本実施形態の基準位置決め治具は、図６〜８に示すように、上基準部材２８（第２位置決め部材）および下基準部材３０（第１位置決め部材）の２体からなる。
【００３２】
上基準部材２８は、図６、８に示すように、エンドエフェクタ嵌合部３ｃに内嵌する円筒部である上基準部材嵌合部２８ｄと、上基準部材嵌合部２８ｄの上端部の外周に設けられたフランジ部２８ａと、上基準部材嵌合部２８ｄの下端部の先端に上基準部材嵌合部２８ｄと同軸に設けられた先細の円錐台状の外形を有する上基準部材凸テーパ部２８ｅとを備え、それぞれの中心に貫通孔２８ｈが形成された部材である。
【００３３】
上基準部材嵌合部２８ｄは、エンドエフェクタ嵌合部３ｃに内嵌されることで、エンドエフェクタ３に対して上基準部材２８の径方向の位置決めが行うことができるようになっている。
また、フランジ部２８ａの上基準部材嵌合部２８ｄ側の面である上基準部材平面部２８ｂは、上基準部材嵌合部２８ｄをエンドエフェクタ嵌合部３ｃに嵌合させた状態で、エンドエフェクタ平面部３ａと密着して当接できるようになっており、上基準部材２８の軸方向の位置決め面を構成している。
また、フランジ部２８ａには、エンドエフェクタ平面部３ａ上の位置決めピン２１と嵌合して、上基準部材２８を、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄ回りの周方向の位置決めを行うための上基準部材位置決め穴２８ｃが厚さ方向に貫通して設けられている。
また、フランジ部２８ａには、エンドエフェクタ３上に設けられた各雌ネジ部３ｄに対応する位置において、ネジ２９（図８参照）によるネジ止めを行うための止め孔２８ｇがそれぞれ設けられている。
【００３４】
また、上基準部材凸テーパ部２８ｅの側面には、上基準部材２８を上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸回りに位置決めするための位置決めピン２８ｆが、上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸と直交する方向に立設されている。
位置決めピン２８ｆの中心軸は、上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸と上基準部材位置決め穴２８ｃの中心軸とを含む平面に整列されている。
【００３５】
このような構成により、上基準部材平面部２８ｂ、上基準部材位置決め穴２８ｃ、上基準部材嵌合部２８ｄは、上基準部材２８をエンドエフェクタ３の第２の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第２の取付部を構成している。
【００３６】
下基準部材３０は、図７、８に示すように、ベース嵌合部２ｃより小径の外径を有する円筒部３０ｄと、円筒部３０ｄの基端部に形成されてベース嵌合部２ｃに内嵌する円柱状の段部からなる下基準部材嵌合部３０ｃと、下基準部材嵌合部３０ｃの下端側で、径方向外方に延ばされたフランジ部３０ａとを備え、それぞれの中心に貫通孔３０ｈが形成された部材である。
【００３７】
下基準部材嵌合部３０ｃは、ベース嵌合部２ｃに内嵌されることで、下基準部材嵌合部３０ｃが、パラレルリンクステージ１の基準中心軸Ｃと同軸となるように、径方向の位置決めが行うことができるようになっている。
また、フランジ部３０ａの下基準部材嵌合部３０ｃ側の面である下基準部材平面部３０ｂは、下基準部材嵌合部３０ｃをベース嵌合部２ｃに嵌合させた状態で、ベース平面部２ａと密着して当接できるようになっており、下基準部材３０の軸方向の位置決め面を構成している。
また、フランジ部３０ａの下基準部材平面部３０ｂ上には、ベース２に設けられた位置決め穴２５と嵌合して、下基準部材３０を、パラレルリンクステージ１の基準中心軸Ｃ回りの周方向の位置決めを行うための位置決めピン３０ｉが立設されている。
また、フランジ部３０ａには、ベース２上に設けられた各雌ネジ部２ｄに対応する位置において、ネジ２９（図８参照）によるネジ止めを行うための止め孔３０ｇがそれぞれ設けられている。
【００３８】
このような構成により、下基準部材平面部３０ｂ、位置決めピン３０ｉ、下基準部材嵌合部３０ｃは、下基準部材３０をベース２の第１の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第１の取付部を構成している。
【００３９】
円筒部３０ｄの先端部の内周側には、下基準部材嵌合部３０ｃの中心軸と同軸となる位置に、基端部側から先端側に向かって拡径し、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅと密着して同軸に嵌合する下基準部材凹テーパ部３０ｅが形成されている。
また、円筒部３０ｄの先端側には、上基準部材２８の位置決めピン２８ｆの外径に嵌合する側面視略Ｕ字状の溝からなる下基準部材位置決め溝３０ｆが、円筒部３０ｄの径方向に貫通して設けられている。
下基準部材位置決め溝３０ｆの溝中心面は、下基準部材嵌合部３０ｃの中心軸と位置決めピン３０ｉの中心軸とを含む平面に整列されている。
下基準部材位置決め溝３０ｆの溝深さは、上基準部材凸テーパ部２８ｅを下基準部材凹テーパ部３０ｅ内に挿入していくとき、それぞれのテーパ面が互いに密着して嵌合するまで、位置決めピン２８ｆが下基準部材位置決め溝３０ｆに接触しない程度の深さに設定されている。
【００４０】
このように、上基準部材２８および下基準部材３０は、それぞれ上基準部材凸テーパ部２８ｅと位置決めピン２８ｆとからなる凹凸嵌合部、および下基準部材凹テーパ部３０ｅと下基準部材位置決め溝３０ｆとからなる凹凸嵌合部を備えることにより、上基準部材位置決め穴２８ｃと位置決めピン３０ｉとの周方向の位置関係を固定した状態に互いに連結することができるようになっている。
【００４１】
次に、本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法について説明する。
図９、１０は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法の位置出し工程終了時の様子を示す模式的な断面図および斜視図である。
【００４２】
本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法は、パラレルリンクステージ１のベース２およびエンドエフェクタ３の相対的な位置関係を一定の位置関係である基準位置に設定して、各リンク部４の原点補正を行うことにより、各リンク部４を原点に駆動することで、ベース２およびエンドエフェクタ３を基準位置の位置関係とするリンク長が得られるようにするものである。
本調整方法は、リンク自由化工程、位置出し工程、調整位置取得工程、基準位置決め治具取り外し工程、および位置初期化工程を備える。
【００４３】
リンク自由化工程は、各リンク部４の駆動制御を停止して、各リンク部４の動作を自由化する工程である。
本工程では、まず操作者が操作部６０からリンク自由化指示を行う。制御ユニット５０では、リンク自由化指示を受けると、リンク自由化部５１からモータ駆動制御部５３に、各モータ１０の動作を自由化する制御信号を送出する。モータ駆動制御部５３はこの制御信号に応じて、各モータ１０への駆動電源をオフにする。これにより、各モータ１０は、操作者がタイミングプーリ１１ａを回転させることで、自由に回転できる状態となる。
この状態では、タイミングプーリ１１ａを回転させると、タイミングベルト１１ｃが巻き掛けられているタイミングプーリ１１ｂおよびタイミングプーリ１１ｂが取り付けられたボールネジ１４が回転される。ボールネジ１４が回転すると、回転方向に応じて、ナット１５がボールネジ１４上を移動し、ナットブロック１６がガイドレール１７上を軸線方向に沿って移動する。
このナットブロック１６の移動に伴って、可動リンク５が移動される。このため、ガイドベース１９の取付面１９ａと可動リンク５の一端が固定された上側ジョイント７との間の連結長さであるリンク部４のリンク長を変化させることができる。
【００４４】
次に、位置出し工程を行う。本工程は、リンク自由化工程によって動作が自由化された状態でベース２およびエンドエフェクタ３を相対移動させ、上基準部材２８および下基準部材３０を介して、ベース２の第１の位置決め基準部およびエンドエフェクタ３の第２の位置決め基準部を一定の位置関係に連結する工程である。
【００４５】
まず、操作者は、図８に示すように、上基準部材２８および下基準部材３０を、それぞれベース２およびエンドエフェクタ３に係止する。このとき、上基準部材２８および下基準部材３０の先端部が互いに干渉しないように、ベース２とエンドエフェクタ３との間には十分離間させておく。
【００４６】
上基準部材２８は、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの上方から上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅ、上基準部材嵌合部２８ｄを挿入するとともに、上基準部材２８を姿勢基準軸Ｄ回りに回転させて、位置決めピン２１が上基準部材位置決め穴２８ｃに嵌合する位置を探し、さらに上基準部材２８の挿入を続けて、エンドエフェクタ平面部３ａと上基準部材平面部２８ｂとを密着して係止させる。この状態で、ネジ２９を用いて、上基準部材２８をエンドエフェクタ３に固定する。
これにより、上基準部材２８は、上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸が、姿勢基準軸Ｄに同軸に整列されるとともに、位置決めピン２８ｆおよび上基準部材凸テーパ部２８ｅが、移動基準点Ｐに対して、一定の位置関係に配置される。すなわち、上基準部材２８はエンドエフェクタ３の第２の取付部に位置決めして取り付けられたことになる。
【００４７】
下基準部材３０は、ベース嵌合部２ｃの下方から下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅ、円筒部３０ｄを挿入するとともに、下基準部材３０を基準中心軸Ｃ回りに回転させて、位置決めピン３０ｉが、ベース２の位置決め穴２５に嵌合する位置を探し、さらに下基準部材３０の挿入を続けて、下基準部材嵌合部３０ｃがエンドエフェクタ嵌合部３ｃに嵌合され、ベース平面部２ａと下基準部材平面部３０ｂとを密着して係止させる。この状態で、ネジ２９を用いて下基準部材３０をベース２に固定する。
これにより、下基準部材３０は、下基準部材嵌合部３０ｃの中心軸が、基準中心軸Ｃに同軸に整列されるとともに、下基準部材位置決め溝３０ｆおよび下基準部材凹テーパ部３０ｅが、位置基準点Ｏに対して、一定の位置関係に固定される。すなわち、下基準部材３０はベース２の第１の取付部に位置決めして取り付けられたことになる。
【００４８】
次に、操作者は、６組のリンク部４のボールネジ１４を適宜回転させて、各リンク長を縮めていき、ベース２に対するエンドエフェクタ３の位置姿勢を確認しながら、ベース２に対してエンドエフェクタ３を相対移動させる。
そして、径方向の相対位置を調整して、位置決めピン２８ｆが下基準部材位置決め溝３０ｆに上方から嵌合できる位置関係として、ベース２とエンドエフェクタ３との間の隙間を徐々に低減させる。そして、上基準部材凸テーパ部２８ｅを下基準部材凹テーパ部３０ｅの内部に挿入し、上基準部材凸テーパ部２８ｅが、下基準部材凹テーパ部３０ｅに密着して嵌合する位置関係に各リンク長を調整していく。
【００４９】
このとき、互いに凹凸嵌合部を構成する上基準部材凸テーパ部２８ｅと下基準部材凹テーパ部３０ｅとは、上基準部材凸テーパ部２８ｅが先細の（先端側に縮径する）凸部とされ、下基準部材凹テーパ部３０ｅが先端側に拡径する凹部とされている。このため、互いの位置が定まりにくい挿入の初期において、それぞれの姿勢の自由度を大きくとることができて、操作者の作業が容易となる。例えば、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄがベース２の基準中心軸Ｏに対してずれていたり、斜めに交差したりしても、挿入を開始することができる。
また、挿入作業が進むにつれて、上基準部材凸テーパ部２８ｅと下基準部材凹テーパ部３０ｅとの径方向の隙間が狭まっていくため、各テーパ面が互いに案内面となって、挿入方向が調心されていくため、円滑に嵌合させることができる。
【００５０】
このようにして、図９、１０に示すように、上基準部材凸テーパ部２８ｅと下基準部材凹テーパ部３０ｅとが嵌合されると、上基準部材２８および下基準部材３０、並びにこれらに固定されたベース２およびエンドエフェクタ３は、全ての自由度が拘束され、互いの相対的な位置関係が一定の基準位置に位置合わせされた状態で連結される。
本実施形態の基準位置は、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄがベース２の基準中心軸Ｃと同軸に整列され、移動基準点Ｐおよび位置基準点Ｏが一定距離だけ離され、ベース平面部２ａとエンドエフェクタ平面部３ａとが平行に配置されている。そして、ベース２の位置決めピン２１の中心軸と、エンドエフェクタ３の位置決め穴２５の中心軸とが、基準中心軸Ｃを通る平面内に整列され、これにより、ベース２およびエンドエフェクタ３は基準中心軸Ｃ回りの回転位置が拘束される。
以上で位置出し工程が終了する。
【００５１】
次に、調整位置取得工程を行う。本工程は、位置出し工程終了時に、各リンク部４のエンコーダから、各リンク部４のリンク長を取得して制御ユニット５０に記憶させる工程である。本実施形態では、リンク長に対応するモータ１０のエンコーダの値を記憶させる。
操作者は、上基準部材２８および下基準部材３０による基準位置出しが完了したと判断すると、操作部６０を介して制御ユニット５０に原点取得指示を行う。制御ユニット５０では、原点取得制御部５６によって、この時点における各モータ１０のエンコーダの値を取得し、これらの値を原点位置記憶部５５に各リンク部４の原点位置として記憶する。すでに原点位置記憶部５５に他の値が記憶されている場合にも上書きする。これにより、過去に記憶された原点位置が最近の位置出し工程における調整状態と異なっていても、原点位置を最新の状態に補正することができる。
以上で調整位置取得工程を終了する。
【００５２】
次に、基準位置決め治具取り外し工程を行う。本工程は、調整位置取得工程後に、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージ１から取り外す工程である。
操作者は、調整位置取得工程後に、ネジ２９を外して、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージ１から取り外す。本実施形態では、各ネジ２９を取り外した後、上基準部材２８、下基準部材３０を互いに軸方向に離間する方向に引き抜くことで、パラレルリンクステージ１から取り外すことができる。
【００５３】
次に位置初期化工程を行う。本工程は、基準位置決め治具取り外し工程後に、各リンク部４のリンク長を、制御ユニット５０に記憶された各リンク長に設定する工程である。
操作者は、基準位置決め治具取り外し工程後に、操作部６０から原点復帰指示を行う。制御ユニット５０では、原点復帰制御部５４によって、原点位置記憶部５５から、各リンク部４のリンク長に対応する各モータ１０の原点位置を呼び出して、モータ駆動制御部５３に送出する。
モータ駆動制御部５３は、各原点位置が送出されると、各モータ１０の駆動電圧をオン状態とし、各モータ１０のエンコーダ値が、これらの各原点位置に一致するように、各モータ１０を駆動する。これにより、調整基準治具取り外し工程で、ベース２、エンドエフェクタ３の間の位置関係が変化しても、各リンク部４のリンク長を位置出し工程における基準位置の状態に再現することができる。
以上で、パラレルリンクステージ１の調整を終了する。
【００５４】
本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法によれば、上基準部材２８および下基準部材３０をベース２およびエンドエフェクタ３に連結して、ベース２およびエンドエフェクタ３の自由度を拘束し、これにより一意に決まる基準位置の位置出しを行って、リンク長（原点位置）を較正するので、再現性のよい調整を行うことができる。
また、ベース２に対するエンドエフェクタ３の位置や姿勢を、精密に測定し、測定結果を演算処理したりするといった手間をかけることなく、容易かつ迅速に調整を行うことができる。
このため、高精度な計測装置などを持ち込んだり、配置したりすることができないパラレルリンクステージであっても、高精度な調整が行える。
本実施形態の上基準部材２８、下基準部材３０は、ベース２およびエンドエフェクタ３の内周側のベース嵌合部２ｃ、エンドエフェクタ嵌合部３ｃに挿通され、ベース２とエンドエフェクタ３との間の空間で連結されるので、調整作業を、パラレルリンクステージ１の大きさの範囲で行うことができる。このため、例えば、工場の生産現場や客先等、パラレルリンクステージ１が他の装置に組み込まれて用いられ、パラレルリンクステージ１のまわりにあまり作業スペースがとれない場合でも、容易に調整作業を行うことができる省スペースな調整方法となっている。
【００５５】
次に、本実施形態の第１変形例のパラレルリンクステージの調整方法について説明する。
本変形例は、上記位置出し工程における上基準部材２８および下基準部材３０の固定の仕方に関するものである。
上記第１の実施形態の位置出し工程では、ベース２およびエンドエフェクタ３にそれぞれ上基準部材２８および下基準部材３０を係止、固定してから、ベース２およびエンドエフェクタ３を相対移動させて、上基準部材２８および下基準部材３０を各先端部で連結した。
本変形例では、上基準部材２８または下基準部材３０を係止、固定する前、または略同時（同時も含む、以下同じ）に、上基準部材２８および下基準部材３０の先端部を連結する。
例えば、ベース２に上記第１の実施形態と同様にして、下基準部材３０を固定する。そして、上基準部材２８をエンドエフェクタ嵌合部３ｃに挿通させて、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅ、位置決めピン２８ｆを下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅ、下基準部材位置決め溝３０ｆに嵌合させて、これらを互いに連結する。これにより、ベース２、上基準部材２８、および下基準部材３０の自由度が拘束されて一体化される。
次に、上記第１の実施形態と同様にして、エンドエフェクタ３の位置を移動させることにより、下基準部材３０に連結された上基準部材２８の第２の取付部に、エンドエフェクタ３の第２の位置決め基準部が位置決めして取り付けられるようにする。
また、これとは逆に、エンドエフェクタ３に上基準部材２８を固定してから、ベース２の位置を移動させることにより、上基準部材２８に連結された下基準部材３０の第１の取付部に、ベース２の第１の位置決め基準部が位置決めして取り付けられるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記の例で、ベース２に固定された下基準部材３０に、上基準部材２８の先端部を連結する前に、上基準部材２８およびエンドエフェクタ３を移動させ、エンドエフェクタ３に対する上基準部材２８の嵌合状態と、上基準部材２８の先端部と下基準部材３０の先端部との嵌合状態とを操作者が確かめつつ、それぞれを略同時に嵌合させていき、上基準部材２８のエンドエフェクタ３への係止と、上基準部材２８の下基準部材３０に対する連結とが略同時に完了するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記第１の実施形態と同様に、ベース２およびエンドエフェクタ３に上基準部材２８および下基準部材３０を一旦固定して、上基準部材２８および下基準部材３０を連結するための位置合わせを進め、上基準部材２８と下基準部材３０とが連結される前に、上基準部材２８または下基準部材３０の固定を緩めて、上基準部材２８および下基準部材３０を連結してから、固定が緩められたベース２またはエンドエフェクタ３を移動させるようにしてもよい。
【００５８】
次に、本実施形態の第２変形例のパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具について説明する。
図１１は、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具を示す模式的な断面図である。
【００５９】
本変形例は、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１の調整に用いることもできるが、ベース２およびエンドエフェクタ３の中心に貫通孔が設けられていなくても調整が行えるようにしたものである。すなわち、図１１に示すように、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１のベース２、エンドエフェクタ３に代えて、ベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａを備えるパラレルリンクステージ１Ａを好適に調整することができるものである。
パラレルリンクステージ１Ａのベース２Ａは、ベース２のベース嵌合部２ｃを削除し、ベース２の外形を高精度な円筒面に仕上げたベース嵌合部２Ｃを設けたものである。
パラレルリンクステージ１Ａのエンドエフェクタ３Ａは、エンドエフェクタ３のエンドエフェクタ嵌合部３ｃを削除し、エンドエフェクタ３の外形を高精度な円筒面に仕上げたエンドエフェクタ嵌合部３Ｃを設けたものである。
【００６０】
ベース嵌合部２Ｃ、エンドエフェクタ嵌合部３Ｃは、それぞれの中心軸が、上記第１の実施形態と同様に、基準中心軸Ｃ、姿勢基準軸Ｄを構成している。
また、ベース平面部２ａ、ベース嵌合部２Ｃ、および位置決め穴２５は、後述する下基準部材３００を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第１の位置決め基準部を構成している。
また、エンドエフェクタ平面部３ａ、エンドエフェクタ嵌合部３Ｃ、および位置決めピン２１は、後述する上基準部材２８０を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第２の位置決め基準部を構成している。
【００６１】
本変形例では、基準位置決め治具として、上記第１の実施形態の上基準部材２８、下基準部材３０に代えて、上基準部材２８０、下基準部材３００を用いる。
上基準部材２８０は、エンドエフェクタ３Ａの外径よりも大きな内径を有し、かつ各リンク部４を内部に収容可能に設けられた略有底円筒状部材の内底部に、エンドエフェクタ３Ａのベース嵌合部２Ｃを外嵌する上基準部材嵌合部２８Ｄと、エンドエフェクタ平面部３ａと密着して当接する上基準部材平面部２８ｂとからなる位置決め穴が設けられている。
そして上基準部材平面部２８ｂには、上記第１の実施形態と同様に、上基準部材位置決め穴２８ｃ、止め孔２８ｇが設けられている。
上基準部材２８０の開口側の先端部には、下基準部材３００に内嵌して径方向および軸方向の位置決めを行う上基準部材位置決め円筒面２８Ｅおよび上基準部材位置決め平面２８Ｆがそれぞれ設けられている。上基準部材位置決め円筒面２８Ｅは上基準部材嵌合部２８Ｄと同軸に設けられ、上基準部材位置決め平面２８Ｆは上基準部材平面部２８ｂと平行に設けられている。
また、上基準部材位置決め円筒面２８Ｅには、位置決めピン２８ｆが、上記第１の実施形態のベース２と同様の位置関係に設けられている。
【００６２】
このような構成により、上基準部材平面部２８ｂ、上基準部材位置決め穴２８ｃ、上基準部材嵌合部２８Ｄは、上基準部材２８０をエンドエフェクタ３Ａの第２の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第２の取付部を構成している。
【００６３】
下基準部材３００は、ベース２Ａの外径より大きな内径を有し、かつ各リンク部４を内部に収容可能に設けられた略有底円筒状部材の内底部に、ベース２Ａのベース嵌合部２Ｃを外嵌する下基準部材嵌合部３０Ｃと、エンドエフェクタ平面部３ａと密着して当接する下基準部材平面部３０ｂとからなる位置決め穴が設けられている。
そして下基準部材平面部３０ｂには、上記第１の実施形態と同様に、位置決めピン３０ｉ、止め孔３０ｇが設けられている。
下基準部材３００の開口側の先端部には、上基準部材２８０に外嵌して径方向および軸方向の位置決めを行う下基準部材位置決め円筒面３０Ｅおよび下基準部材位置決め平面３０Ｆがそれぞれ設けられている。下基準部材位置決め円筒面３０Ｅは下基準部材嵌合部３０Ｃと同軸に設けられ、下基準部材位置決め平面３０Ｆは下基準部材平面部３０ｂと平行に設けられている。
また、下基準部材位置決め円筒面３０Ｅには、下基準部材位置決め溝３０ｆが、上記第１の実施形態のエンドエフェクタ３と同様の位置関係に設けられている。
なお、特に図示しないが、下基準部材３００の側面には、モータ１０と制御ユニット５０を電気的に接続するケーブル（図示せず）や、動作が自由化された状態の各リンク部４のタイミングプーリ１１ａ、１１ｂを操作者が外側から操作するための適宜の開口が設けられている。
【００６４】
このような構成により、下基準部材平面部３０ｂ、位置決めピン３０ｉ、下基準部材嵌合部３０Ｃは、下基準部材３００をベース２Ａの第１の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第１の取付部を構成している。
【００６５】
また、このような構成により、上基準部材２８０および下基準部材３００は、それぞれ上基準部材位置決め円筒面２８Ｅおよび上基準部材位置決め平面２８Ｆ、および位置決めピン２８ｆからなる凹凸嵌合部、並びに下基準部材位置決め円筒面３０Ｅ、下基準部材位置決め平面３０Ｆ、および下基準部材位置決め溝３０ｆからなる凹凸嵌合部を備えることにより、上基準部材位置決め穴２８ｃと位置決めピン３０ｉとの周方向の位置関係を固定した状態に互いに連結することができるようになっている。
なお、図１１は模式図のため、上基準部材２８０、下基準部材３００の開口側の先端部が角部であるように描かれているが、互いの嵌合が容易となるように面取りなどの形状が適宜設けられている。
【００６６】
本変形例の上基準部材２８０、下基準部材３００は、上記第１の実施形態の上基準部材２８、下基準部材３０と比較すると、それぞれベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａを外嵌して取り付けるものであること、およびそれぞれの凹凸嵌合部がテーパ部ではなく円筒突起から構成されることのみが異なる。
したがって、位置出し工程において、円滑な作業を行うためには、上基準部材２８０および下基準部材３００が固定されたベース２Ａおよびエンドエフェクタ３Ａを、まず同軸の位置関係に相対移動してから、上基準部材２８０、下基準部材３００を軸方向に移動する必要があるが、その他の点では、上記第１の実施形態と同様に、各工程を行って基準位置出しと原点補正の調整とを行えばよい。その詳細については、当業者には容易に理解されるため説明は省略する。
【００６７】
本変形例によれば、上基準部材２８０、下基準部材３００をベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａに外嵌して取り付けるので、ベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａの内部には、上記第１の実施形態のような大きな貫通孔を設けることなく、パラレルリンクステージ１Ａの調整を行うことができる。
また、本変形例は、基準位置決め治具の凹凸嵌合部がテーパ部でない場合の例となっている。
【００６８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法について、それに用いる基準位置決め治具およびパラレルリンクステージとともに説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの主要部の構成を示す断面図である。
【００６９】
本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法は、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１に代えて、パラレルリンクステージ１Ｂを調整対象とし、上記第１の実施形態の上基準部材２８のみを基準位置決め治具として用いて調整する方法である。
本実施形態のパラレルリンクステージ１Ｂは、図１２に主要部を示すように、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１のベース２に代えて、ベース２Ｂを備える。
ベース２Ｂは、上記第１の実施形態のベース２のベース嵌合部２ｃを削除し、ベース２の中心軸と同軸に円筒突起部２ｅを設け、円筒突起部２ｅの先端部に、上記第１の実施形態の下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅおよび下基準部材位置決め溝３０ｆと同様な形状を有する凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇを形成したものである。
ここで、凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇは、ベース平面部２ａに対して、ベース２に固定されたときに下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅおよび下基準部材位置決め溝３０ｆがベース２のベース平面部２ａに対するのと同様な位置関係に形成されている。
また、円筒突起部２ｅの内部には貫通孔３０ｈが形成されている。
凹テーパ部２ｆの中心軸は、ベース２Ｂの基準中心軸Ｃを構成し、基準中心軸Ｃとベース平面部２ａに整列する平面との交点は、上記第１の実施形態と同様に位置基準点Ｏとなっている。
【００７０】
このような構成によれば、ベース２Ｂのベース上面部２ｂより上側の形状は、上記第１の実施形態のベース２に下基準部材３０が固定されたのとまったく同様な形状となっている。
このため、本実施形態の具体的な調整方法は、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージの調整方法において、位置出し工程で下基準部材３０をベース２に係止、固定する工程と、基準位置決め治具取り外し工程で下基準部材３０を取り外す工程とを省略し、下基準部材凹テーパ部３０ｅおよび下基準部材位置決め溝３０ｆを凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇに読み替える。
本実施形態は、基準位置決め治具が１体の上基準部材２８のみからなる場合の例となっており、凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇは、第１の位置決め基準部を構成し、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅおよび位置決めピン２８ｆは、第１の取付部を構成している。
このため、位置出し工程で、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅおよび位置決めピン２８ｆを、ベース２Ｂの凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇに連結する工程は、第１の第１の位置決め基準部および第２の位置決め基準部を一定の位置関係に連結する工程となっている。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、１体の上基準部材２８を着脱することで、パラレルリンクステージ１Ｂの基準位置出しと原点補正とを行うことができるので、調整の作業効率を向上することができる。
また、ベース２Ｂには基準位置決め治具を固定しなくてよいため、パラレルリンクステージ１Ｂが組み込まれる装置に、ベース２Ｂを固定された状態でも、ベース２Ｂを取り外すことなく調整を行うことができる。
また、ベース２Ｂの貫通孔３０ｈは、上記第１の実施形態のベース２によって形成される開口と同様に、例えば、エンドエフェクタ３上に保持した被保持体を下側から観察したり、操作したりする開口として用いることができる。
【００７２】
なお、上記の説明では、パラレルリンクステージの基準位置は、ベースの基準面（ベース平面部２ａ）と、エンドエフェクタの被保持体の保持面（エンドエフェクタ平面部３ａ）とが互いに平行、かつそれぞれの中心軸が互いに同軸となる位置関係の例で説明したが、基準位置はこのような位置関係には限定されず、必要に応じて様々な一定の位置関係を採用することができる。例えば、ベースの基準面とエンドエフェクタの保持面は互いに傾斜していてもよいし、それぞれの中心軸は整列していなくてもよい。
【００７３】
また、上記の説明では、パラレルリンクステージが６組のパラレルリンク機構を備える場合の例で説明したが、パラレルリンクステージとして機能するためには、少なくとも３組のパラレルリンク機構を備えていればよく、例えば、３組のパラレルリンク機構を備えたパラレルリンクステージであっても、本発明の調整方法を好適に適用することができる。
【００７４】
また、上記の説明では、上基準部材２８、下基準部材３０の内部にそれぞれ貫通孔２８ｈ、３０ｈが設けられた場合の例で説明したが、これらは削除してもよい。
ただし、このような貫通孔を設けておくと、位置出し工程において、例えば、対向する側の下基準部材３０、上基準部材２８の様子を、上方、下方から、観察したり、照明光を通したりするのに用いたり、例えば、棒状の補助治具をこれら貫通孔２８ｈ、３０ｈに挿通させて上基準部材２８、下基準部材３０の径方向の概略位置を合わせたりするのに用いることができて好都合である。
【００７５】
また、上記第１の実施形態の説明では、基準位置決め治具取り外し工程において、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージ１から取り外す場合の例で説明したが、パラレルリンクステージ１の使用に支障がない場合には、いずれか一方を取り外さなくてもよい。
例えば、下基準部材３０を取り外さない場合には、２回目以降の調整では、上記第２の実施形態と同様に、上基準部材２８のみを用いて調整を行うことになる。
【００７６】
また、上記の説明では、第１および第２の位置決め基準部、第１および第２の取付部、凹凸嵌合部の各嵌合形状として、一例として、軸と孔との嵌合、軸と溝との嵌合、凸テーパ部と凹テーパ部との嵌合、円筒部同士の嵌合などの例で説明したが、各嵌合形状はこれらに限定されるものではなく、これら以外の嵌合形状を採用してもよい。
【００７７】
また、上記の説明では、直動アクチュエータ部６として、ボールネジ送り機構を採用しており、一般に微小送りを行うボールネジ送り機構では、ネジピッチの関係でナットを容易には直線移動させることができないため、位置出し工程では、動作が自由化されたボールネジ１４の軸を回転させるものとして説明した。
ただし、ネジピッチがある程度大きい場合には、ナットブロック１６を軸方向に容易に進退させることができる。この場合、操作者は、上基準部材２８および下基準部材３０が互いに先端部で嵌合するように、軸方向にベース２およびエンドエフェクタ３を連続的に押し込む作業を行うことで位置出し工程を行うことができる。
また、ボールネジ送り機構に代えてリニア駆動による可変長リンクを採用する場合も、駆動力をオフすると、リンクの軸方向の伸縮量を自由化できるため、同様の作業を行うことができる。
【００７８】
また、上記の各実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１Ａ、１Ｂ パラレルリンクステージ
２、２Ａ、２Ｂ ベース
２ａ ベース平面部
２ｃ ベース嵌合部（貫通孔）
２Ｃ ベース嵌合部
２ｆ 凹テーパ部
２ｇ 位置決め溝
３、３Ａ エンドエフェクタ
３ｃ エンドエフェクタ嵌合部（貫通孔）
３Ｃ エンドエフェクタ嵌合部
３ａ エンドエフェクタ平面部
４ リンク部（パラレルリンク機構）
５ 可動リンク
６ 直動アクチュエータ部
７ 上側ジョイント
８ 下側ジョイント
１０ モータ
１１ 回転伝達部
２１ 位置決めピン
２５ 位置決め穴
２８、２８０ 上基準部材（基準位置決め治具、第２位置決め部材）
２８ｂ 上基準部材平面部（第２の取付部）
２８ｃ 上基準部材位置決め穴（第２の取付部）
２８ｄ 上基準部材嵌合部（第２の取付部）
２８ｅ 上基準部材凸テーパ部（凹凸嵌合部）
２８ｆ 位置決めピン（凹凸嵌合部）
２８Ｄ 上基準部材嵌合部
２８Ｅ 上基準部材位置決め円筒面
２８Ｆ 上基準部材位置決め平面
３０、３００ 下基準部材（基準位置決め治具、第１位置決め部材）
３０ｂ 下基準部材平面部（第１の取付部）
３０ｃ、３０Ｃ 下基準部材嵌合部（第１の取付部）
３０ｅ 下基準部材凹テーパ部（凹凸嵌合部）
３０ｆ 下基準部材位置決め溝（凹凸嵌合部）
３０ｉ 位置決めピン（第１の取付部）
３０Ｅ 下基準部材位置決め円筒面
３０Ｆ 下基準部材位置決め平面
５０ 制御ユニット（制御部）
５１ リンク自由化部（リンク自由化手段）
５２ 指令値生成部
５３ モータ駆動制御部
５４ 原点復帰制御部（リンク長初期化手段）
５５ 原点位置記憶部（リンク長記憶手段）
５６ 原点取得制御部
Ｃ 基準中心軸
Ｄ 姿勢基準軸
Ｏ 位置基準点
Ｐ 移動基準点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベースとエンドエフェクタとが、複数の駆動軸を並列に配置したパラレルリンク機構で支持されたパラレルリンクステージとしては、複数本の直線状の駆動軸を協調して伸縮させ、エンドエフェクタの位置及び姿勢を制御する構成のスチュワートプラットフォーム型が広く知られている。このうち駆動軸が６本備えられているパラレルリンク機構は、並進３自由度と回転３自由度の計６自由度の相対運動が可能である。なお、駆動軸は、軸長自体を変化させるものと、固定長のリンクの一端をアクチュエータによって直進駆動させるものとが知られている。以下でいうリンク長可変のリンクは、いずれの場合も含むものとする。
このようなパラレルリンクステージは、各パラレルリンク機構の各リンク長によってベースに対するエンドエフェクタの位置、姿勢が確定するが、構成部品の加工誤差や取り付け誤差などにより、各リンク長の伸縮の指令値を理論値に合わせても、実際の動作におけるエンドエフェクタの位置、姿勢は、理論値とは必ずしも一致しない。
したがって、実際の使用にあたっては、少なくとも、エンドエフェクタの駆動の基準位置の位置出しを実機で行い、この基準位置における各リンク長の指令値の較正を行う必要がある。
例えば、特許文献１には、パラレルメカニズム装置（パラレルリンクステージ）のエンドエフェクタに、エンドエフェクタと主軸を一致させて調整用工具（基準位置決め治具）を取り付け、パラレルメカニズム装置の外部の、例えば、パラレルメカニズム装置が組み込まれた工作機械などの基準座標系に基づいて、調整用工具を用いた位置座標および姿勢角度座標の測定を行い、この測定値からパラレルリンクメカニズム機構（パラレルリンク機構）の運動学を記述する関係式を用いて機構パラメータを算出するパラレルメカニズム装置のキャリブレーション方法が記載されている。
特許文献１には、調整用工具および測定方法の形態として、調整用工具としてダイヤルゲージを用いて精密に加工された上面を持つ基準穴に基づいて姿勢角度を含めて手動位置決めを行う形態、基準球に接触させる形態、およびダブルボールバー（ＤＢＢ）装置を使用する形態が記載されている。
一方、例えばシリアルリンク機構からなる多関節ロボットでも、同様に誤差の較正を行う必要がある。この場合、シリアルリンク機構を特定の姿勢をとらせて、この特定の姿勢に応じた基準位置決め治具を用いて、各リンクの位置、姿勢を測定することにより、特定の姿勢における位置、姿勢の誤差を検出し、基準位置出しを行っている。
例えば、特許文献２に記載された関節アームの原点合わせ治具（基準位置決め治具）では、第１アームに配設された原点合わせ用のセンターシャフトを、第１アームに連結された第２アームにセンターシャフトが遊嵌される凹設部を有する治具本体を取り付けて、第１および第２アームを平行状態にしたときに、凹設部に設けた変位測定器によってセンターシャフトの位置を測定することで、関節アームの原点の位置合わせを行うことができる。
また、特許文献３には、基準姿勢に対応して複数の接触部材を有する基準治具（基準位置決め治具）としてダイヤルゲージなどの接触間隔量測定具付き接触部材を用いて、ロボットの補正値を測定するロボットの座標補正値測定治具が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４０５７５号公報
【特許文献２】実開平１−１４３３７７号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のパラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージには、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、パラレルリンクステージが組み込まれる装置の基準座標系が設定される基準部材との関係で、パラレルリンクステージの基準位置決め治具の位置を測定し、そのときの各リンクのリンク長を運動学の関係式から算出して、位置出しおよび較正を行う。
そのため、高精度に位置出しを行うには、組み込まれる装置の基準部材に対する基準位置決め治具の位置を高精度に測定する必要がある。この結果、基準位置出しには測定作業に多くの時間がかかるという問題がある。
また、組み込まれる装置の種類や大きさによっては、距離測定に３次元測定機などの汎用的な測定手段を用いることができなくなる。したがって、工場の生産現場や客先等で、迅速、かつ容易に基準位置出しを行うには適さないという問題がある。
また、定規や水準器など簡易な計測治具を用いて基準位置と考えられる位置に位置合わせした後、移動等の実験を繰り返すことで誤差を補正することも考えられるが、ベースに対するエンドエフェクタの相対位置を正確に把握することは困難で、所要時間は膨大になり、エンドエフェクタの精度や再現性等が低下するだけでなく、最悪の場合、部品を損傷するという問題がある。
また、特許文献２、３に記載の技術では、シリアルリンク機構において、シリアルリンク機構単体で基準位置出しを行うことができる基準位置決め治具が開示されているが、いずれも、各リンクの基準位置からのずれを各リンクを側方で測定するものである。このような基準位置決め治具は、シリアルリンク機構特有の構造を利用しており、リンクが近接して並列に連結されているパラレルリンク機構では、機構上、配置が困難であるため、採用することはできないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、パラレルリンク機構を用いたパラレルリンクステージの、ベースに対するエンドエフェクタの基準位置出しとアクチュエータの原点補正とを、高精度かつ容易に行うことができるパラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明では、ベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージの調整方法であって、前記パラレルリンクステージは、前記ベースに第１の位置決め基準部が設けられ、前記エンドエフェクタに第２の位置決め基準部が設けられ、前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられてなり、前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化工程と、該リンク自由化工程によって動作が自由化された状態で前記ベースおよび前記エンドエフェクタを相対移動させ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に係止可能とされ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に係止するとともに前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に互いに位置決めして連結できるようにした基準位置決め治具を介して、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を前記一定の位置関係に連結する位置出し工程と、該位置出し工程終了時に、前記各パラレルリンク機構の前記エンコーダから、前記各パラレルリンク機構の前記リンク長を取得して前記制御部に記憶させる調整位置取得工程と、該調整位置取得工程後に、前記基準位置決め治具を前記パラレルリンクステージから取り外す基準位置決め治具取り外し工程と、該基準位置決め治具取り外し工程後に、前記各パラレルリンク機構の前記各リンク長を、前記制御部に記憶された前記各リンク長に設定する位置初期化工程とを備える方法とする。
この発明によれば、まず、リンク自由化工程において、パラレルリンク機構の動作を自由化する。次に、位置出し工程において、動作が自由化された状態で、ベースおよびエンドエフェクタを相対移動させ、基準位置決め治具を介して、第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を位置決めして連結する。次に、調整位置取得工程において、位置出し工程終了時に、各パラレルリンク機構のエンコーダから、各パラレルリンク機構のリンク長を取得して制御部に記憶させる。次に、基準位置決め治具取り外し工程において、調整位置取得工程後に、基準位置決め治具をパラレルリンクステージから取り外す。次に、位置初期化工程において、基準位置決め治具取り外し工程後に、各パラレルリンク機構の各リンク長を制御部に記憶された各リンク長に設定する。これにより、ベースとエンドエフェクタとの位置関係が、位置出し工程で基準位置決め治具を介して連結された一定の位置関係に初期化される。
【０００７】
また、本発明では、第１の位置決め基準部を有するベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置され第２の位置決め基準部を有するエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構とを有するパラレルリンクステージの調整に用いる基準位置決め治具であって、前記パラレルリンクステージの前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に、それぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に取り付けられる第１の取付部および第２の取付部を備え、前記第１の取付部および前記第２の取付部を前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ位置決めして取り付けるとともに、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を互いに位置決めして連結できるようにした構成とする。
この発明によれば、上述したパラレルリンクステージの調整方法に用いることができる基準位置決め治具となっているため同様の作用を備える。
【０００８】
また、本発明では、上記の基準位置決め治具において、前記第１の取付部を有する第１位置決め部材と、前記第２の取付部を有する第２位置決め部材とからなり、前記第１位置決め部材と前記第２位置決め部材とは、互いに着脱可能に嵌合され、嵌合時に前記第１の取付部および前記第２の取付部の互いの相対位置を固定した状態で連結し合う凹凸嵌合部をそれぞれ備える構成とすることが可能である。
この発明によれば、基準位置決め治具が、第１位置決め部材と第２位置決め部材とからなり、それぞれの凹凸嵌合部同士を嵌合させることで、第１の取付部および第２の取付部の互いの相対位置を固定した状態で連結することができる。そのため、パラレルリンク機構のベースの第１の位置決め基準部に第１の取付部を介して第１位置決め部材を取り付け、エンドエフェクタの第２の位置決め基準部に第２の取付部を介して第２位置決め部材を取り付け、それぞれの凹凸嵌合部が互いに嵌合するように、ベースとエンドエフェクタとを相対移動させることで、位置出し工程を行うことができる。
【０００９】
また、本発明では、ベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージであって、前記ベースおよび前記エンドエフェクタを一定の位置関係に連結する基準位置決め治具を嵌合して係止させる第１の位置決め基準部および第２の位置決め基準部が、それぞれ前記ベースおよび前記エンドエフェクタに設けられ、前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられ、前記制御部は、前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化手段と、該リンク自由化手段で前記各パラレルリンク機構の動作が自由化されたときに、前記各パラレルリンク機構のリンク長を取得して記憶するリンク長記憶手段と、該リンク長記憶手段に記憶された前記各リンク長を、前記各パラレルリンク機構に設定するリンク長初期化手段とを備える構成とする。
この発明によれば、上述したパラレルリンクステージの調整方法を行うことができるパラレルリンクステージとなっているため同様の作用を備える。
【００１０】
また、本発明では、上記のパラレルリンクステージにおいて、前記ベースおよび前記エンドエフェクタの内部には、それぞれ対向（略対向も含む）する位置に対向方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記第１の位置決め基準部は、前記ベースの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、前記第２の位置決め基準部は、前記エンドエフェクタの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、前記各貫通孔の間に、柱状（略柱状も含む）の基準位置決め治具が配置可能な開放空間が形成された構成とすることが可能である。
この発明によれば、ベースおよびエンドエフェクタに設けられた各貫通孔の間に、略柱状の基準位置決め治具が配置可能な開放空間が形成されているため、ベースおよびエンドエフェクタの内部側で、基準位置決め治具を用いた基準位置出しが行えるので、パラレルリンク機構を配置するスペースさえあれば、どのような場所であっても、容易に基準位置出しを行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパラレルリンクステージの調整方法、基準位置決め治具、およびパラレルリンクステージによれば、基準位置決め治具をベースおよびエンドエフェクタにそれぞれ設けられた第１および第２の位置決め基準部に嵌合させて互いに位置決めして連結し、このときの各パラレルリンク機構のリンク長を取得するため、パラレルリンク機構を用いたパラレルリンクステージの、ベースに対するエンドエフェクタの基準位置出しとアクチュエータの原点補正とを、高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め上側から見た斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め下側から見た斜視図である。
【図３】図１のＡ視の部分平面図である
【図４】図１のＢ視の部分側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの制御部の機能ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の１つを示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の他を示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の模式的な断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法の位置出し工程終了時の様子を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法の位置出し工程終了時の様子を示す模式的な斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具を示す模式的な断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの主要部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法について、それに用いる基準位置決め治具およびパラレルリンクステージとともに説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め上側から見た斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの構成を示す斜め下側から見た斜視図である。図３、４は、それぞれ図１のＡ視の部分平面図、およびＢ視の部分側面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの制御部の機能ブロック図である。図６、７は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の１つおよび他を示す斜視図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具の模式的な断面図である。
【００１５】
本実施形態のパラレルリンクステージ１は、被保持体の位置姿勢を高精度に調整して保持することができるステージであり、ステージ単体として用いることもできるが、例えば、図示しない測定装置や組立装置などに組み込んで、それぞれの被検体やワークなどを被保持体として高精度に位置調整して保持するといった用途にも好適なものである。
以下では簡単のため、パラレルリンクステージ１が組み込まれる装置に設けられた水平面上に取り付けられ、パラレルリンクステージ１の上側に被保持体を保持し、一定の基準水平面を保持の中立位置として、被保持体の位置、姿勢を変化させる場合の例で説明する。ただし、パラレルリンクステージ１は、用途に応じて、これとは異なる向き、例えば、横向き、下向きなどの任意の向きに配置することができる。
パラレルリンクステージ１は、図１、２に示すように、ベース２と、ベース２に対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタ３と、ベース２とエンドエフェクタ３との間に配置され、ベース２とエンドエフェクタ３とを６箇所で距離可変に連結する６組のリンク部４（パラレルリンク機構）と、リンク部４の駆動制御を行う制御ユニット５０（制御部）とを備えている。
【００１６】
ベース２は、図２に示すように、ドーナツ状の穴あき円板部材であり、パラレルリンクステージ１の装置底面を構成し、他の装置に組み込んで用いる場合には、他の装置に対する取付固定部を構成するものである。
ベース２の下面に形成されたベース平面部２ａは、高精度の平面度を有し、パラレルリンクステージ１の高さ方向の基準面となっている。
ベース２の中心には、ベース２の径方向の位置決めを行うため、ベース平面部２ａと直交する板厚方向に貫通して設けられた円筒孔からなるベース嵌合部２ｃが形成されている。
本実施形態のベース嵌合部２ｃによって形成される開口は、パラレルリンクステージ１の用途や、被保持体の大きさなどに応じて、例えば、エンドエフェクタ３上に保持した被保持体を下側から観察したり、操作したりすることができる大きさを有している。例えば、パラレルリンクステージ１が被検レンズの透過率測定装置に組み込まれる場合には、被検レンズのレンズ有効径よりも大きな開口に形成されている。
【００１７】
また、ベース嵌合部２ｃの近傍の縁部には、ベース嵌合部２ｃの中心に対する周方向の位置決めを行うための径方向に延びる長穴などからなる位置決め穴２５と、後述する下基準部材３０をネジで固定するための複数の雌ネジ部２ｄとが、それぞれ、ベース嵌合部２ｃの中心軸と同軸の円周上において、厚さ方向に貫通して設けられている。
また、この他にも、ベース２の上面側（ベース平面部２ａと反対側）には、リンク部４を取り付けるための位置決め部や、雌ねじやボルト穴などの固定部などが必要に応じて設けられている。
【００１８】
ベース平面部２ａ、ベース嵌合部２ｃ、および位置決め穴２５は、後述する下基準部材３０を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第１の位置決め基準部を構成している。
以下では、ベース嵌合部２ｃの中心軸Ｃは、パラレルリンクステージ１の基準中心軸Ｃ、基準中心軸Ｃとベース平面部２ａに整列する平面との交点Ｏは、パラレルリンクステージ１の装置の位置基準点Ｏと称する。
【００１９】
エンドエフェクタ３は、図１、２に示すように、中心に貫通孔が設けられた略多角錐台状の外形を有する、全体として略円環状の部材からなる。本実施形態では、エンドエフェクタ３の外径は、ベース２の外径よりも小さい設定とされている。
エンドエフェクタ３の上面には、被保持体を保持するエンドエフェクタ平面部３ａが形成され、エンドエフェクタ３の下面側は、リンク部４をエンドエフェクタ３の中心軸に対して斜め方向に傾斜させて取り付けるための複数の斜面を有するエンドエフェクタ下面部３ｂが形成されている。
エンドエフェクタ３の中心には、エンドエフェクタ３の径方向の位置決めを行うため、エンドエフェクタ平面部３ａと直交する板厚方向に貫通して設けられた円筒孔からなるエンドエフェクタ嵌合部３ｃが形成されている。
本実施形態のエンドエフェクタ嵌合部３ｃによって形成される開口は、ベース嵌合部２ｃによる開口と同様に、パラレルリンクステージ１の用途や、被保持体の大きさなどに応じて、例えば、エンドエフェクタ３上に保持した被保持体を下側から観察したり、操作したりすることができる大きさを有している。本実施形態では、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの内径は、ベース嵌合部２ｃの内径よりも小径に設定されている。
【００２０】
また、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの近傍の縁部には、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの中心に対する周方向の位置決めを行うためにエンドエフェクタ平面部３ａ上に立設された位置決めピン２１と、後述する上基準部材２８をネジで固定するための厚さ方向に貫通された複数の雌ネジ部３ｄとが、それぞれ、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの中心軸と同軸の円周上に設けられている。
また、この他にも、エンドエフェクタ３の上面側（エンドエフェクタ平面部３ａ側）には、用途に応じて、例えばワークなどを取り付けたり、保持したりするための治具等（図示せず）を固定する位置決め部や、雌ねじやボルト穴などの固定部などが必要に応じて設けられている。
【００２１】
エンドエフェクタ平面部３ａ、エンドエフェクタ嵌合部３ｃ、および位置決めピン２１は、後述する上基準部材２８を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第２の位置決め基準部を構成している。
ここで、エンドエフェクタ平面部３ａの法線でもあるエンドエフェクタ嵌合部３ｃの中心軸Ｄは、エンドエフェクタ３の姿勢を代表することができる軸となっているので、以下では、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄと称する。また、姿勢基準軸Ｄとエンドエフェクタ平面部３ａに整列する平面との交点Ｐは、エンドエフェクタ３の移動位置を代表することができる点となっているので、以下では、エンドエフェクタ３の移動基準点Ｐと称する。
【００２２】
６組のリンク部４は、可変長のリンクで構成してリンク長を変えることでベース２とエンドエフェクタ３との間の連結長さを変える構成としてもよいが、本実施形態では、一例として、固定長のリンクを直動アクチュエータで移動させることで、ベース２とエンドエフェクタ３との間の連結長さを変える構成の例で説明する。ただし、以下では、誤解のおそれのない限り、リンク部４による連結長さをリンク部４のリンク長と称する場合がある。すなわち、リンク部４のリンク長とは、ベース２およびエンドエフェクタ３に対する固定位置の間の距離を意味する。
本実施形態の各リンク部４は、すべて同一の構成を有しており、図１に示すように、それぞれ、可動リンク５および直動アクチュエータ部６を備える。
【００２３】
可動リンク５は、一端側がボールジョイントからなる上側ジョイント７を介してエンドエフェクタ３のエンドエフェクタ下面部３ｂに回動可能に取り付けられた一定長さの棒状部材であり、他端側はボールジョイントからなる下側ジョイント８を介して回動可能な状態で直動アクチュエータ部６に固定されている。
上側ジョイント７は、エンドエフェクタ下面部３ｂの外周側に、２つ１組で近接され、これら３組が、周方向に１２０°ピッチで取り付けられている。
【００２４】
直動アクチュエータ部６は、図１に示すように、下側ジョイント８を介して回動可能に連結された可動リンク５の他端部を、ベース２側からエンドエフェクタ３側に向かって、それぞれ一定の斜め方向に沿って移動させる直動機構である。
本実施形態の直動アクチュエータ部６は、図３、４に示すように、ボールネジ１４、ナット１５、およびモータ１０を備えるボールネジ送り機構によって、下側ジョイント８が固定され、ガイドレール１７上を一定の軸線方向に沿って直線移動するスライダ１８に支持されたナットブロック１６を駆動する構成を採用している。
【００２５】
ボールネジ１４は、ガイドレール１７の一定の軸線方向に平行となるように設置されている。そして、ボールネジ１４の一端部は、ガイドレール１７のベース２側の端部に設けられたブラケット９に貫通するように配置され、不図示の軸受を介してブラケット９に回転可能に固定されている。
ブラケット９からベース２側に突出されたボールネジ１４の一端には、ボールネジ１４に回転を伝達するためのタイミングプーリ１１ｂが固定されている。
また、ボールネジ１４の他端側の中間部は、ナットブロック１６に固定されたナット１５に螺合されている。
【００２６】
モータ１０は、ボールネジ１４を回転させるための回転駆動部であり、本実施形態では、エンコーダを内蔵したサーボモータを採用している。モータ１０に内蔵されたエンコーダ（不図示）は、モータ１０の回転角度を検出し、制御ユニット５０（図５参照）にエンコーダの値を送出できるように構成されている。
モータ１０は、モータシャフトがボールネジ１４と平行な状態でブラケット９からベース２側に突出する位置関係となるように、ブラケット９に固定されている。
モータ１０のモータシャフトの先端には、タイミングプーリ１１ａが取り付けられ、このタイミングプーリ１１ａと、ボールネジ１４に固定されたタイミングプーリ１１ｂとの間に、タイミングベルト１１ｃが巻き掛けられている。これにより、モータ１０の回転によって、ボールネジ１４が回転駆動されるようになっている。
このようにタイミングプーリ１１ａ、１１ｂ、およびタイミングベルト１１ｃは、モータ１０の回転をボールネジ１４に伝達する回転伝達部１１を構成している。
【００２７】
このような直動アクチュエータ部６は、ベース２のベース上面部２ｂの外周側の部分に固定する取付面１９ａと、取付面１９ａに対して傾斜して形成された傾斜取付部１９ｂとを有するブロック部材からなるガイドベース１９の傾斜取付部１９ｂに固定されている。
直動アクチュエータ部６が固定された各ガイドベース１９は、ベース２のベース上面部２ｂ上の外周側の円周上に、等ピッチで設けられた６箇所の取付部に、取付面１９ａで位置決めされた状態で、それぞれ固定されている。
各ガイドベース１９の配置姿勢は、傾斜取付部１９ｂに取り付けられたガイドレール１７の移動の軸線方向が、ベース２側からエンドエフェクタ３側に向かうにつれて、ベース２の中心軸側に所定の傾斜角度、例えば０°〜４５°の角度をなして、傾斜するように設定されている。
このため、パラレルリンクステージ１において、ベース２とエンドエフェクタ３との間には、６組のリンク部４に囲まれる内側には、ベース嵌合部２ｃとエンドエフェクタ嵌合部３ｃと間に連通する略柱状の開放空間が形成されている。
【００２８】
制御ユニット５０は、例えば、キーボードや操作パネルなどの操作入力手段からなる操作部６０の操作入力に応じて、ベース２に対するエンドエフェクタ３の位置姿勢を制御するためのもので、操作部６０および各リンク部４の各モータ１０と電気的に接続されている。
操作部６０は、少なくとも、パラレルリンクステージ１の各リンク部４のモータ１０の動作を自由化するリンク自由化指示と、各リンク部４のモータ１０から、エンコーダの値をリンク部４の原点として取得させる原点取得指示と、各リンク部４の各リンク長を原点のリンク長にリセットする原点復帰指示と、エンドエフェクタ３の移動基準点Ｐおよび姿勢基準軸Ｄが、目的の位置、姿勢となるようにエンドエフェクタ３を移動させる移動指示とが行えるようになっている。
本実施形態の移動指示は、一例として、エンドエフェクタ３の移動基準点Ｐの平行移動量および移動方向と、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄの、移動基準点Ｐを中心とする３軸回りの回転角および回転方向とを制御ユニット５０に送出することで行う。
制御ユニット５０の機能構成は、図５に示すように、リンク自由化部５１（リンク自由化手段）、指令値生成部５２、モータ駆動制御部５３、原点復帰制御部５４（リンク長初期化手段）、原点位置記憶部５５（リンク長記憶手段）、および原点取得制御部５６からなる。
【００２９】
リンク自由化部５１は、操作部６０からリンク自由化指示を受けたときに、各モータ１０の動作を自由化する制御信号を原点復帰制御部５４に送出するものである。本実施形態では、モータ１０の駆動電源をオフにする動作を行う。
指令値生成部５２は、操作部６０から入力された移動指示の情報を解析して、各リンク部４のリンク長を算出し、これらのリンク長を得るためのモータ１０の回転角の指令値に変換して、モータ駆動制御部５３に送出するものである。
モータ駆動制御部５３は、各モータ１０から取得されるエンコーダの値から、各モータ１０の回転角が、指令値生成部５２から送出された各モータ１０の回転角の指令値に合致するように、各モータ１０の回転量を制御するものである。
原点取得制御部５６は、各モータ１０の回転角が調整された後に、操作部６０から入力される原点取得指示に基づいて、各モータ１０のエンコーダ値を取得し、これらを、各リンク部４の各リンク長に対応する原点位置として、原点位置記憶部５５に記憶させるものである。
原点復帰制御部５４は、操作部６０から入力された原点復帰指示に基づいて、原点位置記憶部５５に記憶された各リンク部４の原点位置に対応するモータ１０の回転角の指令値をモータ駆動制御部５３に送出するものである。
【００３０】
このような制御ユニット５０の装置構成は、ハードウェアのみで構成してもよいし、適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータとから構成して、上記の制御機能を、コンピュータで制御プログラムを実行することで実現してもよい。
【００３１】
次にこのようなパラレルリンクステージ１の基準位置出しを行うために用いる基準位置決め治具について説明する。
本実施形態の基準位置決め治具は、図６〜８に示すように、上基準部材２８（第２位置決め部材）および下基準部材３０（第１位置決め部材）の２体からなる。
【００３２】
上基準部材２８は、図６、８に示すように、エンドエフェクタ嵌合部３ｃに内嵌する円筒部である上基準部材嵌合部２８ｄと、上基準部材嵌合部２８ｄの上端部の外周に設けられたフランジ部２８ａと、上基準部材嵌合部２８ｄの下端部の先端に上基準部材嵌合部２８ｄと同軸に設けられた先細の円錐台状の外形を有する上基準部材凸テーパ部２８ｅとを備え、それぞれの中心に貫通孔２８ｈが形成された部材である。
【００３３】
上基準部材嵌合部２８ｄは、エンドエフェクタ嵌合部３ｃに内嵌されることで、エンドエフェクタ３に対して上基準部材２８の径方向の位置決めが行うことができるようになっている。
また、フランジ部２８ａの上基準部材嵌合部２８ｄ側の面である上基準部材平面部２８ｂは、上基準部材嵌合部２８ｄをエンドエフェクタ嵌合部３ｃに嵌合させた状態で、エンドエフェクタ平面部３ａと密着して当接できるようになっており、上基準部材２８の軸方向の位置決め面を構成している。
また、フランジ部２８ａには、エンドエフェクタ平面部３ａ上の位置決めピン２１と嵌合して、上基準部材２８を、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄ回りの周方向の位置決めを行うための上基準部材位置決め穴２８ｃが厚さ方向に貫通して設けられている。
また、フランジ部２８ａには、エンドエフェクタ３上に設けられた各雌ネジ部３ｄに対応する位置において、ネジ２９（図８参照）によるネジ止めを行うための止め孔２８ｇがそれぞれ設けられている。
【００３４】
また、上基準部材凸テーパ部２８ｅの側面には、上基準部材２８を上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸回りに位置決めするための位置決めピン２８ｆが、上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸と直交する方向に立設されている。
位置決めピン２８ｆの中心軸は、上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸と上基準部材位置決め穴２８ｃの中心軸とを含む平面に整列されている。
【００３５】
このような構成により、上基準部材平面部２８ｂ、上基準部材位置決め穴２８ｃ、上基準部材嵌合部２８ｄは、上基準部材２８をエンドエフェクタ３の第２の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第２の取付部を構成している。
【００３６】
下基準部材３０は、図７、８に示すように、ベース嵌合部２ｃより小径の外径を有する円筒部３０ｄと、円筒部３０ｄの基端部に形成されてベース嵌合部２ｃに内嵌する円柱状の段部からなる下基準部材嵌合部３０ｃと、下基準部材嵌合部３０ｃの下端側で、径方向外方に延ばされたフランジ部３０ａとを備え、それぞれの中心に貫通孔３０ｈが形成された部材である。
【００３７】
下基準部材嵌合部３０ｃは、ベース嵌合部２ｃに内嵌されることで、下基準部材嵌合部３０ｃが、パラレルリンクステージ１の基準中心軸Ｃと同軸となるように、径方向の位置決めが行うことができるようになっている。
また、フランジ部３０ａの下基準部材嵌合部３０ｃ側の面である下基準部材平面部３０ｂは、下基準部材嵌合部３０ｃをベース嵌合部２ｃに嵌合させた状態で、ベース平面部２ａと密着して当接できるようになっており、下基準部材３０の軸方向の位置決め面を構成している。
また、フランジ部３０ａの下基準部材平面部３０ｂ上には、ベース２に設けられた位置決め穴２５と嵌合して、下基準部材３０を、パラレルリンクステージ１の基準中心軸Ｃ回りの周方向の位置決めを行うための位置決めピン３０ｉが立設されている。
また、フランジ部３０ａには、ベース２上に設けられた各雌ネジ部２ｄに対応する位置において、ネジ２９（図８参照）によるネジ止めを行うための止め孔３０ｇがそれぞれ設けられている。
【００３８】
このような構成により、下基準部材平面部３０ｂ、位置決めピン３０ｉ、下基準部材嵌合部３０ｃは、下基準部材３０をベース２の第１の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第１の取付部を構成している。
【００３９】
円筒部３０ｄの先端部の内周側には、下基準部材嵌合部３０ｃの中心軸と同軸となる位置に、基端部側から先端側に向かって拡径し、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅと密着して同軸に嵌合する下基準部材凹テーパ部３０ｅが形成されている。
また、円筒部３０ｄの先端側には、上基準部材２８の位置決めピン２８ｆの外径に嵌合する側面視略Ｕ字状の溝からなる下基準部材位置決め溝３０ｆが、円筒部３０ｄの径方向に貫通して設けられている。
下基準部材位置決め溝３０ｆの溝中心面は、下基準部材嵌合部３０ｃの中心軸と位置決めピン３０ｉの中心軸とを含む平面に整列されている。
下基準部材位置決め溝３０ｆの溝深さは、上基準部材凸テーパ部２８ｅを下基準部材凹テーパ部３０ｅ内に挿入していくとき、それぞれのテーパ面が互いに密着して嵌合するまで、位置決めピン２８ｆが下基準部材位置決め溝３０ｆに接触しない程度の深さに設定されている。
【００４０】
このように、上基準部材２８および下基準部材３０は、それぞれ上基準部材凸テーパ部２８ｅと位置決めピン２８ｆとからなる凹凸嵌合部、および下基準部材凹テーパ部３０ｅと下基準部材位置決め溝３０ｆとからなる凹凸嵌合部を備えることにより、上基準部材位置決め穴２８ｃと位置決めピン３０ｉとの周方向の位置関係を固定した状態に互いに連結することができるようになっている。
【００４１】
次に、本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法について説明する。
図９、１０は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法の位置出し工程終了時の様子を示す模式的な断面図および斜視図である。
【００４２】
本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法は、パラレルリンクステージ１のベース２およびエンドエフェクタ３の相対的な位置関係を一定の位置関係である基準位置に設定して、各リンク部４の原点補正を行うことにより、各リンク部４を原点に駆動することで、ベース２およびエンドエフェクタ３を基準位置の位置関係とするリンク長が得られるようにするものである。
本調整方法は、リンク自由化工程、位置出し工程、調整位置取得工程、基準位置決め治具取り外し工程、および位置初期化工程を備える。
【００４３】
リンク自由化工程は、各リンク部４の駆動制御を停止して、各リンク部４の動作を自由化する工程である。
本工程では、まず操作者が操作部６０からリンク自由化指示を行う。制御ユニット５０では、リンク自由化指示を受けると、リンク自由化部５１からモータ駆動制御部５３に、各モータ１０の動作を自由化する制御信号を送出する。モータ駆動制御部５３はこの制御信号に応じて、各モータ１０への駆動電源をオフにする。これにより、各モータ１０は、操作者がタイミングプーリ１１ａを回転させることで、自由に回転できる状態となる。
この状態では、タイミングプーリ１１ａを回転させると、タイミングベルト１１ｃが巻き掛けられているタイミングプーリ１１ｂおよびタイミングプーリ１１ｂが取り付けられたボールネジ１４が回転される。ボールネジ１４が回転すると、回転方向に応じて、ナット１５がボールネジ１４上を移動し、ナットブロック１６がガイドレール１７上を軸線方向に沿って移動する。
このナットブロック１６の移動に伴って、可動リンク５が移動される。このため、ガイドベース１９の取付面１９ａと可動リンク５の一端が固定された上側ジョイント７との間の連結長さであるリンク部４のリンク長を変化させることができる。
【００４４】
次に、位置出し工程を行う。本工程は、リンク自由化工程によって動作が自由化された状態でベース２およびエンドエフェクタ３を相対移動させ、上基準部材２８および下基準部材３０を介して、ベース２の第１の位置決め基準部およびエンドエフェクタ３の第２の位置決め基準部を一定の位置関係に連結する工程である。
【００４５】
まず、操作者は、図８に示すように、上基準部材２８および下基準部材３０を、それぞれベース２およびエンドエフェクタ３に係止する。このとき、上基準部材２８および下基準部材３０の先端部が互いに干渉しないように、ベース２とエンドエフェクタ３との間には十分離間させておく。
【００４６】
上基準部材２８は、エンドエフェクタ嵌合部３ｃの上方から上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅ、上基準部材嵌合部２８ｄを挿入するとともに、上基準部材２８を姿勢基準軸Ｄ回りに回転させて、位置決めピン２１が上基準部材位置決め穴２８ｃに嵌合する位置を探し、さらに上基準部材２８の挿入を続けて、エンドエフェクタ平面部３ａと上基準部材平面部２８ｂとを密着して係止させる。この状態で、ネジ２９を用いて、上基準部材２８をエンドエフェクタ３に固定する。
これにより、上基準部材２８は、上基準部材嵌合部２８ｄの中心軸が、姿勢基準軸Ｄに同軸に整列されるとともに、位置決めピン２８ｆおよび上基準部材凸テーパ部２８ｅが、移動基準点Ｐに対して、一定の位置関係に配置される。すなわち、上基準部材２８はエンドエフェクタ３の第２の取付部に位置決めして取り付けられたことになる。
【００４７】
下基準部材３０は、ベース嵌合部２ｃの下方から下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅ、円筒部３０ｄを挿入するとともに、下基準部材３０を基準中心軸Ｃ回りに回転させて、位置決めピン３０ｉが、ベース２の位置決め穴２５に嵌合する位置を探し、さらに下基準部材３０の挿入を続けて、下基準部材嵌合部３０ｃがエンドエフェクタ嵌合部３ｃに嵌合され、ベース平面部２ａと下基準部材平面部３０ｂとを密着して係止させる。この状態で、ネジ２９を用いて下基準部材３０をベース２に固定する。
これにより、下基準部材３０は、下基準部材嵌合部３０ｃの中心軸が、基準中心軸Ｃに同軸に整列されるとともに、下基準部材位置決め溝３０ｆおよび下基準部材凹テーパ部３０ｅが、位置基準点Ｏに対して、一定の位置関係に固定される。すなわち、下基準部材３０はベース２の第１の取付部に位置決めして取り付けられたことになる。
【００４８】
次に、操作者は、６組のリンク部４のボールネジ１４を適宜回転させて、各リンク長を縮めていき、ベース２に対するエンドエフェクタ３の位置姿勢を確認しながら、ベース２に対してエンドエフェクタ３を相対移動させる。
そして、径方向の相対位置を調整して、位置決めピン２８ｆが下基準部材位置決め溝３０ｆに上方から嵌合できる位置関係として、ベース２とエンドエフェクタ３との間の隙間を徐々に低減させる。そして、上基準部材凸テーパ部２８ｅを下基準部材凹テーパ部３０ｅの内部に挿入し、上基準部材凸テーパ部２８ｅが、下基準部材凹テーパ部３０ｅに密着して嵌合する位置関係に各リンク長を調整していく。
【００４９】
このとき、互いに凹凸嵌合部を構成する上基準部材凸テーパ部２８ｅと下基準部材凹テーパ部３０ｅとは、上基準部材凸テーパ部２８ｅが先細の（先端側に縮径する）凸部とされ、下基準部材凹テーパ部３０ｅが先端側に拡径する凹部とされている。このため、互いの位置が定まりにくい挿入の初期において、それぞれの姿勢の自由度を大きくとることができて、操作者の作業が容易となる。例えば、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄがベース２の基準中心軸Ｏに対してずれていたり、斜めに交差したりしても、挿入を開始することができる。
また、挿入作業が進むにつれて、上基準部材凸テーパ部２８ｅと下基準部材凹テーパ部３０ｅとの径方向の隙間が狭まっていくため、各テーパ面が互いに案内面となって、挿入方向が調心されていくため、円滑に嵌合させることができる。
【００５０】
このようにして、図９、１０に示すように、上基準部材凸テーパ部２８ｅと下基準部材凹テーパ部３０ｅとが嵌合されると、上基準部材２８および下基準部材３０、並びにこれらに固定されたベース２およびエンドエフェクタ３は、全ての自由度が拘束され、互いの相対的な位置関係が一定の基準位置に位置合わせされた状態で連結される。
本実施形態の基準位置は、エンドエフェクタ３の姿勢基準軸Ｄがベース２の基準中心軸Ｃと同軸に整列され、移動基準点Ｐおよび位置基準点Ｏが一定距離だけ離され、ベース平面部２ａとエンドエフェクタ平面部３ａとが平行に配置されている。そして、ベース２の位置決めピン２１の中心軸と、エンドエフェクタ３の位置決め穴２５の中心軸とが、基準中心軸Ｃを通る平面内に整列され、これにより、ベース２およびエンドエフェクタ３は基準中心軸Ｃ回りの回転位置が拘束される。
以上で位置出し工程が終了する。
【００５１】
次に、調整位置取得工程を行う。本工程は、位置出し工程終了時に、各リンク部４のエンコーダから、各リンク部４のリンク長を取得して制御ユニット５０に記憶させる工程である。本実施形態では、リンク長に対応するモータ１０のエンコーダの値を記憶させる。
操作者は、上基準部材２８および下基準部材３０による基準位置出しが完了したと判断すると、操作部６０を介して制御ユニット５０に原点取得指示を行う。制御ユニット５０では、原点取得制御部５６によって、この時点における各モータ１０のエンコーダの値を取得し、これらの値を原点位置記憶部５５に各リンク部４の原点位置として記憶する。すでに原点位置記憶部５５に他の値が記憶されている場合にも上書きする。これにより、過去に記憶された原点位置が最近の位置出し工程における調整状態と異なっていても、原点位置を最新の状態に補正することができる。
以上で調整位置取得工程を終了する。
【００５２】
次に、基準位置決め治具取り外し工程を行う。本工程は、調整位置取得工程後に、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージ１から取り外す工程である。
操作者は、調整位置取得工程後に、ネジ２９を外して、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージ１から取り外す。本実施形態では、各ネジ２９を取り外した後、上基準部材２８、下基準部材３０を互いに軸方向に離間する方向に引き抜くことで、パラレルリンクステージ１から取り外すことができる。
【００５３】
次に位置初期化工程を行う。本工程は、基準位置決め治具取り外し工程後に、各リンク部４のリンク長を、制御ユニット５０に記憶された各リンク長に設定する工程である。
操作者は、基準位置決め治具取り外し工程後に、操作部６０から原点復帰指示を行う。制御ユニット５０では、原点復帰制御部５４によって、原点位置記憶部５５から、各リンク部４のリンク長に対応する各モータ１０の原点位置を呼び出して、モータ駆動制御部５３に送出する。
モータ駆動制御部５３は、各原点位置が送出されると、各モータ１０の駆動電圧をオン状態とし、各モータ１０のエンコーダ値が、これらの各原点位置に一致するように、各モータ１０を駆動する。これにより、調整基準治具取り外し工程で、ベース２、エンドエフェクタ３の間の位置関係が変化しても、各リンク部４のリンク長を位置出し工程における基準位置の状態に再現することができる。
以上で、パラレルリンクステージ１の調整を終了する。
【００５４】
本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法によれば、上基準部材２８および下基準部材３０をベース２およびエンドエフェクタ３に連結して、ベース２およびエンドエフェクタ３の自由度を拘束し、これにより一意に決まる基準位置の位置出しを行って、リンク長（原点位置）を較正するので、再現性のよい調整を行うことができる。
また、ベース２に対するエンドエフェクタ３の位置や姿勢を、精密に測定し、測定結果を演算処理したりするといった手間をかけることなく、容易かつ迅速に調整を行うことができる。
このため、高精度な計測装置などを持ち込んだり、配置したりすることができないパラレルリンクステージであっても、高精度な調整が行える。
本実施形態の上基準部材２８、下基準部材３０は、ベース２およびエンドエフェクタ３の内周側のベース嵌合部２ｃ、エンドエフェクタ嵌合部３ｃに挿通され、ベース２とエンドエフェクタ３との間の空間で連結されるので、調整作業を、パラレルリンクステージ１の大きさの範囲で行うことができる。このため、例えば、工場の生産現場や客先等、パラレルリンクステージ１が他の装置に組み込まれて用いられ、パラレルリンクステージ１のまわりにあまり作業スペースがとれない場合でも、容易に調整作業を行うことができる省スペースな調整方法となっている。
【００５５】
次に、本実施形態の第１変形例のパラレルリンクステージの調整方法について説明する。
本変形例は、上記位置出し工程における上基準部材２８および下基準部材３０の固定の仕方に関するものである。
上記第１の実施形態の位置出し工程では、ベース２およびエンドエフェクタ３にそれぞれ上基準部材２８および下基準部材３０を係止、固定してから、ベース２およびエンドエフェクタ３を相対移動させて、上基準部材２８および下基準部材３０を各先端部で連結した。
本変形例では、上基準部材２８または下基準部材３０を係止、固定する前、または略同時（同時も含む、以下同じ）に、上基準部材２８および下基準部材３０の先端部を連結する。
例えば、ベース２に上記第１の実施形態と同様にして、下基準部材３０を固定する。そして、上基準部材２８をエンドエフェクタ嵌合部３ｃに挿通させて、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅ、位置決めピン２８ｆを下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅ、下基準部材位置決め溝３０ｆに嵌合させて、これらを互いに連結する。これにより、ベース２、上基準部材２８、および下基準部材３０の自由度が拘束されて一体化される。
次に、上記第１の実施形態と同様にして、エンドエフェクタ３の位置を移動させることにより、下基準部材３０に連結された上基準部材２８の第２の取付部に、エンドエフェクタ３の第２の位置決め基準部が位置決めして取り付けられるようにする。
また、これとは逆に、エンドエフェクタ３に上基準部材２８を固定してから、ベース２の位置を移動させることにより、上基準部材２８に連結された下基準部材３０の第１の取付部に、ベース２の第１の位置決め基準部が位置決めして取り付けられるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記の例で、ベース２に固定された下基準部材３０に、上基準部材２８の先端部を連結する前に、上基準部材２８およびエンドエフェクタ３を移動させ、エンドエフェクタ３に対する上基準部材２８の嵌合状態と、上基準部材２８の先端部と下基準部材３０の先端部との嵌合状態とを操作者が確かめつつ、それぞれを略同時に嵌合させていき、上基準部材２８のエンドエフェクタ３への係止と、上基準部材２８の下基準部材３０に対する連結とが略同時に完了するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記第１の実施形態と同様に、ベース２およびエンドエフェクタ３に上基準部材２８および下基準部材３０を一旦固定して、上基準部材２８および下基準部材３０を連結するための位置合わせを進め、上基準部材２８と下基準部材３０とが連結される前に、上基準部材２８または下基準部材３０の固定を緩めて、上基準部材２８および下基準部材３０を連結してから、固定が緩められたベース２またはエンドエフェクタ３を移動させるようにしてもよい。
【００５８】
次に、本実施形態の第２変形例のパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具について説明する。
図１１は、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いる基準位置決め治具を示す模式的な断面図である。
【００５９】
本変形例は、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１の調整に用いることもできるが、ベース２およびエンドエフェクタ３の中心に貫通孔が設けられていなくても調整が行えるようにしたものである。すなわち、図１１に示すように、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１のベース２、エンドエフェクタ３に代えて、ベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａを備えるパラレルリンクステージ１Ａを好適に調整することができるものである。
パラレルリンクステージ１Ａのベース２Ａは、ベース２のベース嵌合部２ｃを削除し、ベース２の外形を高精度な円筒面に仕上げたベース嵌合部２Ｃを設けたものである。
パラレルリンクステージ１Ａのエンドエフェクタ３Ａは、エンドエフェクタ３のエンドエフェクタ嵌合部３ｃを削除し、エンドエフェクタ３の外形を高精度な円筒面に仕上げたエンドエフェクタ嵌合部３Ｃを設けたものである。
【００６０】
ベース嵌合部２Ｃ、エンドエフェクタ嵌合部３Ｃは、それぞれの中心軸が、上記第１の実施形態と同様に、基準中心軸Ｃ、姿勢基準軸Ｄを構成している。
また、ベース平面部２ａ、ベース嵌合部２Ｃ、および位置決め穴２５は、後述する下基準部材３００を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第１の位置決め基準部を構成している。
また、エンドエフェクタ平面部３ａ、エンドエフェクタ嵌合部３Ｃ、および位置決めピン２１は、後述する上基準部材２８０を嵌合して一定の位置関係に位置決めする第２の位置決め基準部を構成している。
【００６１】
本変形例では、基準位置決め治具として、上記第１の実施形態の上基準部材２８、下基準部材３０に代えて、上基準部材２８０、下基準部材３００を用いる。
上基準部材２８０は、エンドエフェクタ３Ａの外径よりも大きな内径を有し、かつ各リンク部４を内部に収容可能に設けられた略有底円筒状部材の内底部に、エンドエフェクタ３Ａのベース嵌合部２Ｃを外嵌する上基準部材嵌合部２８Ｄと、エンドエフェクタ平面部３ａと密着して当接する上基準部材平面部２８ｂとからなる位置決め穴が設けられている。
そして上基準部材平面部２８ｂには、上記第１の実施形態と同様に、上基準部材位置決め穴２８ｃ、止め孔２８ｇが設けられている。
上基準部材２８０の開口側の先端部には、下基準部材３００に内嵌して径方向および軸方向の位置決めを行う上基準部材位置決め円筒面２８Ｅおよび上基準部材位置決め平面２８Ｆがそれぞれ設けられている。上基準部材位置決め円筒面２８Ｅは上基準部材嵌合部２８Ｄと同軸に設けられ、上基準部材位置決め平面２８Ｆは上基準部材平面部２８ｂと平行に設けられている。
また、上基準部材位置決め円筒面２８Ｅには、位置決めピン２８ｆが、上記第１の実施形態のベース２と同様の位置関係に設けられている。
【００６２】
このような構成により、上基準部材平面部２８ｂ、上基準部材位置決め穴２８ｃ、上基準部材嵌合部２８Ｄは、上基準部材２８０をエンドエフェクタ３Ａの第２の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第２の取付部を構成している。
【００６３】
下基準部材３００は、ベース２Ａの外径より大きな内径を有し、かつ各リンク部４を内部に収容可能に設けられた略有底円筒状部材の内底部に、ベース２Ａのベース嵌合部２Ｃを外嵌する下基準部材嵌合部３０Ｃと、エンドエフェクタ平面部３ａと密着して当接する下基準部材平面部３０ｂとからなる位置決め穴が設けられている。
そして下基準部材平面部３０ｂには、上記第１の実施形態と同様に、位置決めピン３０ｉ、止め孔３０ｇが設けられている。
下基準部材３００の開口側の先端部には、上基準部材２８０に外嵌して径方向および軸方向の位置決めを行う下基準部材位置決め円筒面３０Ｅおよび下基準部材位置決め平面３０Ｆがそれぞれ設けられている。下基準部材位置決め円筒面３０Ｅは下基準部材嵌合部３０Ｃと同軸に設けられ、下基準部材位置決め平面３０Ｆは下基準部材平面部３０ｂと平行に設けられている。
また、下基準部材位置決め円筒面３０Ｅには、下基準部材位置決め溝３０ｆが、上記第１の実施形態のエンドエフェクタ３と同様の位置関係に設けられている。
なお、特に図示しないが、下基準部材３００の側面には、モータ１０と制御ユニット５０を電気的に接続するケーブル（図示せず）や、動作が自由化された状態の各リンク部４のタイミングプーリ１１ａ、１１ｂを操作者が外側から操作するための適宜の開口が設けられている。
【００６４】
このような構成により、下基準部材平面部３０ｂ、位置決めピン３０ｉ、下基準部材嵌合部３０Ｃは、下基準部材３００をベース２Ａの第１の位置決め基準部に位置決めして取り付ける第１の取付部を構成している。
【００６５】
また、このような構成により、上基準部材２８０および下基準部材３００は、それぞれ上基準部材位置決め円筒面２８Ｅおよび上基準部材位置決め平面２８Ｆ、および位置決めピン２８ｆからなる凹凸嵌合部、並びに下基準部材位置決め円筒面３０Ｅ、下基準部材位置決め平面３０Ｆ、および下基準部材位置決め溝３０ｆからなる凹凸嵌合部を備えることにより、上基準部材位置決め穴２８ｃと位置決めピン３０ｉとの周方向の位置関係を固定した状態に互いに連結することができるようになっている。
なお、図１１は模式図のため、上基準部材２８０、下基準部材３００の開口側の先端部が角部であるように描かれているが、互いの嵌合が容易となるように面取りなどの形状が適宜設けられている。
【００６６】
本変形例の上基準部材２８０、下基準部材３００は、上記第１の実施形態の上基準部材２８、下基準部材３０と比較すると、それぞれベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａを外嵌して取り付けるものであること、およびそれぞれの凹凸嵌合部がテーパ部ではなく円筒突起から構成されることのみが異なる。
したがって、位置出し工程において、円滑な作業を行うためには、上基準部材２８０および下基準部材３００が固定されたベース２Ａおよびエンドエフェクタ３Ａを、まず同軸の位置関係に相対移動してから、上基準部材２８０、下基準部材３００を軸方向に移動する必要があるが、その他の点では、上記第１の実施形態と同様に、各工程を行って基準位置出しと原点補正の調整とを行えばよい。その詳細については、当業者には容易に理解されるため説明は省略する。
【００６７】
本変形例によれば、上基準部材２８０、下基準部材３００をベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａに外嵌して取り付けるので、ベース２Ａ、エンドエフェクタ３Ａの内部には、上記第１の実施形態のような大きな貫通孔を設けることなく、パラレルリンクステージ１Ａの調整を行うことができる。
また、本変形例は、基準位置決め治具の凹凸嵌合部がテーパ部でない場合の例となっている。
【００６８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法について、それに用いる基準位置決め治具およびパラレルリンクステージとともに説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクステージの調整方法に用いるパラレルリンクステージの主要部の構成を示す断面図である。
【００６９】
本実施形態のパラレルリンクステージの調整方法は、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１に代えて、パラレルリンクステージ１Ｂを調整対象とし、上記第１の実施形態の上基準部材２８のみを基準位置決め治具として用いて調整する方法である。
本実施形態のパラレルリンクステージ１Ｂは、図１２に主要部を示すように、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージ１のベース２に代えて、ベース２Ｂを備える。
ベース２Ｂは、上記第１の実施形態のベース２のベース嵌合部２ｃを削除し、ベース２の中心軸と同軸に円筒突起部２ｅを設け、円筒突起部２ｅの先端部に、上記第１の実施形態の下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅおよび下基準部材位置決め溝３０ｆと同様な形状を有する凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇを形成したものである。
ここで、凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇは、ベース平面部２ａに対して、ベース２に固定されたときに下基準部材３０の下基準部材凹テーパ部３０ｅおよび下基準部材位置決め溝３０ｆがベース２のベース平面部２ａに対するのと同様な位置関係に形成されている。
また、円筒突起部２ｅの内部には貫通孔３０ｈが形成されている。
凹テーパ部２ｆの中心軸は、ベース２Ｂの基準中心軸Ｃを構成し、基準中心軸Ｃとベース平面部２ａに整列する平面との交点は、上記第１の実施形態と同様に位置基準点Ｏとなっている。
【００７０】
このような構成によれば、ベース２Ｂのベース上面部２ｂより上側の形状は、上記第１の実施形態のベース２に下基準部材３０が固定されたのとまったく同様な形状となっている。
このため、本実施形態の具体的な調整方法は、上記第１の実施形態のパラレルリンクステージの調整方法において、位置出し工程で下基準部材３０をベース２に係止、固定する工程と、基準位置決め治具取り外し工程で下基準部材３０を取り外す工程とを省略し、下基準部材凹テーパ部３０ｅおよび下基準部材位置決め溝３０ｆを凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇに読み替える。
本実施形態は、基準位置決め治具が１体の上基準部材２８のみからなる場合の例となっており、凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇは、第１の位置決め基準部を構成し、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅおよび位置決めピン２８ｆは、第１の取付部を構成している。
このため、位置出し工程で、上基準部材２８の上基準部材凸テーパ部２８ｅおよび位置決めピン２８ｆを、ベース２Ｂの凹テーパ部２ｆおよび位置決め溝２ｇに連結する工程は、第１の第１の位置決め基準部および第２の位置決め基準部を一定の位置関係に連結する工程となっている。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、１体の上基準部材２８を着脱することで、パラレルリンクステージ１Ｂの基準位置出しと原点補正とを行うことができるので、調整の作業効率を向上することができる。
また、ベース２Ｂには基準位置決め治具を固定しなくてよいため、パラレルリンクステージ１Ｂが組み込まれる装置に、ベース２Ｂを固定された状態でも、ベース２Ｂを取り外すことなく調整を行うことができる。
また、ベース２Ｂの貫通孔３０ｈは、上記第１の実施形態のベース２によって形成される開口と同様に、例えば、エンドエフェクタ３上に保持した被保持体を下側から観察したり、操作したりする開口として用いることができる。
【００７２】
なお、上記の説明では、パラレルリンクステージの基準位置は、ベースの基準面（ベース平面部２ａ）と、エンドエフェクタの被保持体の保持面（エンドエフェクタ平面部３ａ）とが互いに平行、かつそれぞれの中心軸が互いに同軸となる位置関係の例で説明したが、基準位置はこのような位置関係には限定されず、必要に応じて様々な一定の位置関係を採用することができる。例えば、ベースの基準面とエンドエフェクタの保持面は互いに傾斜していてもよいし、それぞれの中心軸は整列していなくてもよい。
【００７３】
また、上記の説明では、パラレルリンクステージが６組のパラレルリンク機構を備える場合の例で説明したが、パラレルリンクステージとして機能するためには、少なくとも３組のパラレルリンク機構を備えていればよく、例えば、３組のパラレルリンク機構を備えたパラレルリンクステージであっても、本発明の調整方法を好適に適用することができる。
【００７４】
また、上記の説明では、上基準部材２８、下基準部材３０の内部にそれぞれ貫通孔２８ｈ、３０ｈが設けられた場合の例で説明したが、これらは削除してもよい。
ただし、このような貫通孔を設けておくと、位置出し工程において、例えば、対向する側の下基準部材３０、上基準部材２８の様子を、上方、下方から、観察したり、照明光を通したりするのに用いたり、例えば、棒状の補助治具をこれら貫通孔２８ｈ、３０ｈに挿通させて上基準部材２８、下基準部材３０の径方向の概略位置を合わせたりするのに用いることができて好都合である。
【００７５】
また、上記第１の実施形態の説明では、基準位置決め治具取り外し工程において、上基準部材２８および下基準部材３０をパラレルリンクステージ１から取り外す場合の例で説明したが、パラレルリンクステージ１の使用に支障がない場合には、いずれか一方を取り外さなくてもよい。
例えば、下基準部材３０を取り外さない場合には、２回目以降の調整では、上記第２の実施形態と同様に、上基準部材２８のみを用いて調整を行うことになる。
【００７６】
また、上記の説明では、第１および第２の位置決め基準部、第１および第２の取付部、凹凸嵌合部の各嵌合形状として、一例として、軸と孔との嵌合、軸と溝との嵌合、凸テーパ部と凹テーパ部との嵌合、円筒部同士の嵌合などの例で説明したが、各嵌合形状はこれらに限定されるものではなく、これら以外の嵌合形状を採用してもよい。
【００７７】
また、上記の説明では、直動アクチュエータ部６として、ボールネジ送り機構を採用しており、一般に微小送りを行うボールネジ送り機構では、ネジピッチの関係でナットを容易には直線移動させることができないため、位置出し工程では、動作が自由化されたボールネジ１４の軸を回転させるものとして説明した。
ただし、ネジピッチがある程度大きい場合には、ナットブロック１６を軸方向に容易に進退させることができる。この場合、操作者は、上基準部材２８および下基準部材３０が互いに先端部で嵌合するように、軸方向にベース２およびエンドエフェクタ３を連続的に押し込む作業を行うことで位置出し工程を行うことができる。
また、ボールネジ送り機構に代えてリニア駆動による可変長リンクを採用する場合も、駆動力をオフすると、リンクの軸方向の伸縮量を自由化できるため、同様の作業を行うことができる。
【００７８】
また、上記の各実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１Ａ、１Ｂ パラレルリンクステージ
２、２Ａ、２Ｂ ベース
２ａ ベース平面部
２ｃ ベース嵌合部（貫通孔）
２Ｃ ベース嵌合部
２ｆ 凹テーパ部
２ｇ 位置決め溝
３、３Ａ エンドエフェクタ
３ｃ エンドエフェクタ嵌合部（貫通孔）
３Ｃ エンドエフェクタ嵌合部
３ａ エンドエフェクタ平面部
４ リンク部（パラレルリンク機構）
５ 可動リンク
６ 直動アクチュエータ部
７ 上側ジョイント
８ 下側ジョイント
１０ モータ
１１ 回転伝達部
２１ 位置決めピン
２５ 位置決め穴
２８、２８０ 上基準部材（基準位置決め治具、第２位置決め部材）
２８ｂ 上基準部材平面部（第２の取付部）
２８ｃ 上基準部材位置決め穴（第２の取付部）
２８ｄ 上基準部材嵌合部（第２の取付部）
２８ｅ 上基準部材凸テーパ部（凹凸嵌合部）
２８ｆ 位置決めピン（凹凸嵌合部）
２８Ｄ 上基準部材嵌合部
２８Ｅ 上基準部材位置決め円筒面
２８Ｆ 上基準部材位置決め平面
３０、３００ 下基準部材（基準位置決め治具、第１位置決め部材）
３０ｂ 下基準部材平面部（第１の取付部）
３０ｃ、３０Ｃ 下基準部材嵌合部（第１の取付部）
３０ｅ 下基準部材凹テーパ部（凹凸嵌合部）
３０ｆ 下基準部材位置決め溝（凹凸嵌合部）
３０ｉ 位置決めピン（第１の取付部）
３０Ｅ 下基準部材位置決め円筒面
３０Ｆ 下基準部材位置決め平面
５０ 制御ユニット（制御部）
５１ リンク自由化部（リンク自由化手段）
５２ 指令値生成部
５３ モータ駆動制御部
５４ 原点復帰制御部（リンク長初期化手段）
５５ 原点位置記憶部（リンク長記憶手段）
５６ 原点取得制御部
Ｃ 基準中心軸
Ｄ 姿勢基準軸
Ｏ 位置基準点
Ｐ 移動基準点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージの調整方法であって、
前記パラレルリンクステージは、
前記ベースに第１の位置決め基準部が設けられ、
前記エンドエフェクタに第２の位置決め基準部が設けられ、
前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられてなり、
前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化工程と、
該リンク自由化工程によって動作が自由化された状態で前記ベースおよび前記エンドエフェクタを相対移動させ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に係止可能とされ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に係止するとともに前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に互いに位置決めして連結できるようにした基準位置決め治具を介して、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を前記一定の位置関係に連結する位置出し工程と、
該位置出し工程終了時に、前記各パラレルリンク機構の前記エンコーダから、前記各パラレルリンク機構の前記リンク長を取得して前記制御部に記憶させる調整位置取得工程と、
該調整位置取得工程後に、前記基準位置決め治具を前記パラレルリンクステージから取り外す基準位置決め治具取り外し工程と、
該基準位置決め治具取り外し工程後に、前記各パラレルリンク機構の前記各リンク長を、前記制御部に記憶された前記各リンク長に設定する位置初期化工程とを備えることを特徴とするパラレルリンクステージの調整方法。
【請求項２】
第１の位置決め基準部を有するベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置され第２の位置決め基準部を有するエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構とを有するパラレルリンクステージの調整に用いる基準位置決め治具であって、
前記パラレルリンクステージの前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に、それぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に取り付けられる第１の取付部および第２の取付部を備え、
前記第１の取付部および前記第２の取付部を前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ位置決めして取り付けるとともに、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を互いに位置決めして連結できるようにしたことを特徴とする基準位置決め治具。
【請求項３】
前記第１の取付部を有する第１位置決め部材と、
前記第２の取付部を有する第２位置決め部材とからなり、
前記第１位置決め部材と前記第２位置決め部材とは、互いに着脱可能に嵌合され、嵌合時に前記第１の取付部および前記第２の取付部の互いの相対位置を固定した状態で連結し合う凹凸嵌合部をそれぞれ備えることを特徴とする請求項２に記載の基準位置決め治具。
【請求項４】
前記第１の位置決め部材および前記第２の位置決め部材の一方の前記凹凸嵌合部は、先端側に細るテーパ形状を有することを特徴とする請求項３に記載の基準位置決め治具。
【請求項５】
ベースと、
該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、
前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、
該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージであって、
前記ベースおよび前記エンドエフェクタを一定の位置関係に連結する基準位置決め治具を嵌合して係止させる第１の位置決め基準部および第２の位置決め基準部が、それぞれ前記ベースおよび前記エンドエフェクタに設けられ、
前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられ、
前記制御部は、
前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化手段と、
該リンク自由化手段で前記各パラレルリンク機構の動作が自由化されたときに、前記各パラレルリンク機構のリンク長を取得して記憶するリンク長記憶手段と、
該リンク長記憶手段に記憶された前記各リンク長を、前記各パラレルリンク機構に設定するリンク長初期化手段とを備えることを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項６】
前記ベースおよび前記エンドエフェクタの内部には、それぞれ対向する位置に対向方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記第１の位置決め基準部は、前記ベースの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、
前記第２の位置決め基準部は、前記エンドエフェクタの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、
前記各貫通孔の間に、柱状の基準位置決め治具が配置可能な開放空間が形成されたことを特徴とする請求項５に記載のパラレルリンクステージ。
【請求項１】
ベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージの調整方法であって、
前記パラレルリンクステージは、
前記ベースに第１の位置決め基準部が設けられ、
前記エンドエフェクタに第２の位置決め基準部が設けられ、
前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられてなり、
前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化工程と、
該リンク自由化工程によって動作が自由化された状態で前記ベースおよび前記エンドエフェクタを相対移動させ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に係止可能とされ、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に係止するとともに前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に互いに位置決めして連結できるようにした基準位置決め治具を介して、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を前記一定の位置関係に連結する位置出し工程と、
該位置出し工程終了時に、前記各パラレルリンク機構の前記エンコーダから、前記各パラレルリンク機構の前記リンク長を取得して前記制御部に記憶させる調整位置取得工程と、
該調整位置取得工程後に、前記基準位置決め治具を前記パラレルリンクステージから取り外す基準位置決め治具取り外し工程と、
該基準位置決め治具取り外し工程後に、前記各パラレルリンク機構の前記各リンク長を、前記制御部に記憶された前記各リンク長に設定する位置初期化工程とを備えることを特徴とするパラレルリンクステージの調整方法。
【請求項２】
第１の位置決め基準部を有するベースと、該ベースに対して間隔をあけて配置され第２の位置決め基準部を有するエンドエフェクタと、前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構とを有するパラレルリンクステージの調整に用いる基準位置決め治具であって、
前記パラレルリンクステージの前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部に、それぞれ嵌合してそれぞれ一定の位置関係に取り付けられる第１の取付部および第２の取付部を備え、
前記第１の取付部および前記第２の取付部を前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部にそれぞれ位置決めして取り付けるとともに、前記第１の位置決め基準部および前記第２の位置決め基準部を互いに位置決めして連結できるようにしたことを特徴とする基準位置決め治具。
【請求項３】
前記第１の取付部を有する第１位置決め部材と、
前記第２の取付部を有する第２位置決め部材とからなり、
前記第１位置決め部材と前記第２位置決め部材とは、互いに着脱可能に嵌合され、嵌合時に前記第１の取付部および前記第２の取付部の互いの相対位置を固定した状態で連結し合う凹凸嵌合部をそれぞれ備えることを特徴とする請求項２に記載の基準位置決め治具。
【請求項４】
前記第１の位置決め部材および前記第２の位置決め部材の一方の前記凹凸嵌合部は、先端側に細るテーパ形状を有することを特徴とする請求項３に記載の基準位置決め治具。
【請求項５】
ベースと、
該ベースに対して間隔をあけて配置されるエンドエフェクタと、
前記ベースおよび前記エンドエフェクタに端部が回動可能に連結され、前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢を変化させるためにリンク長可変に設けられた少なくとも３組からなるパラレルリンク機構と、
該パラレルリンク機構の制御を行う制御部とを有するパラレルリンクステージであって、
前記ベースおよび前記エンドエフェクタを一定の位置関係に連結する基準位置決め治具を嵌合して係止させる第１の位置決め基準部および第２の位置決め基準部が、それぞれ前記ベースおよび前記エンドエフェクタに設けられ、
前記各パラレルリンク機構は、リンク長を検出するエンコーダがそれぞれ備えられ、
前記制御部は、
前記各パラレルリンク機構の駆動制御を停止して、前記各パラレルリンク機構の動作を自由化するリンク自由化手段と、
該リンク自由化手段で前記各パラレルリンク機構の動作が自由化されたときに、前記各パラレルリンク機構のリンク長を取得して記憶するリンク長記憶手段と、
該リンク長記憶手段に記憶された前記各リンク長を、前記各パラレルリンク機構に設定するリンク長初期化手段とを備えることを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項６】
前記ベースおよび前記エンドエフェクタの内部には、それぞれ対向する位置に対向方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記第１の位置決め基準部は、前記ベースの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、
前記第２の位置決め基準部は、前記エンドエフェクタの前記貫通孔および該貫通孔近傍に形成され、
前記各貫通孔の間に、柱状の基準位置決め治具が配置可能な開放空間が形成されたことを特徴とする請求項５に記載のパラレルリンクステージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２０７９６７（Ｐ２０１０−２０７９６７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７０２３（Ｐ２００９−５７０２３）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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