ピックアンドプレース装置
【課題】ピックアンドプレース動作に伴う振動や騒音の発生を抑制し、ピック動作時及びプレース動作時の動作速度に起因する移載ミスを抑制する。
【解決手段】本発明のピックアンドプレース装置は、回転駆動源と、回転駆動源によって回転軸の周りに回転する回転体１１１と、回転体に一端側が連結されたリンク１１２と、リンクの他端側に連結され、回転体の回転に対応して所定の回動角範囲を往復回動する回動体１１３と、回動体の往復回動運動によって駆動され、回動体の回動角範囲の両端部がピック動作及びプレース動作に対応する態様で動作するピックアンドプレース機構とを具備し、回転体とリンクの連結点の回転経路１１１ｓは、上記回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する連結点の位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大し或いは直線状に構成された経路部分１１１ｓ１、１１１１ｓ２を有する。
【解決手段】本発明のピックアンドプレース装置は、回転駆動源と、回転駆動源によって回転軸の周りに回転する回転体１１１と、回転体に一端側が連結されたリンク１１２と、リンクの他端側に連結され、回転体の回転に対応して所定の回動角範囲を往復回動する回動体１１３と、回動体の往復回動運動によって駆動され、回動体の回動角範囲の両端部がピック動作及びプレース動作に対応する態様で動作するピックアンドプレース機構とを具備し、回転体とリンクの連結点の回転経路１１１ｓは、上記回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する連結点の位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大し或いは直線状に構成された経路部分１１１ｓ１、１１１１ｓ２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピックアンドプレース装置に係り、特に、ピックアンドプレース機構を駆動するための駆動系の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、部品を把持して他の場所へ移載するためのピックアンドプレース装置が種々の製造ラインに用いられているが、多くの場合、部品を把持するための把持部を動作させるために、エアシリンダ等によって上下方向や水平方向に個別に移動させる駆動機構、或いは、カムやリンク等を用いた姿勢変更機構が用いられているため、ピックアンドプレース動作の高速化には限界がある。そこで、発明者は先に、往復回動運動によって駆動され、旋回半径方向にスライド可能に形成された旋回部材と、この旋回部材によって駆動されるとともに姿勢を規制する案内機構で案内されることでピックアンドプレース動作を行うように構成されたアームとを連結し、旋回部材の軌跡が円弧状部分と直線状部分とが連結された態様となるように旋回半径を規制することで高速化を可能にした装置構造を提案した（以下の特許文献１参照）。
【０００３】
一方、上記のピックアンドプレース装置に類する種々の移載装置の駆動系としては、古くから、クランク機構を用いて駆動モータ等の回転運動を往復回動運動に変換し、この往復回動運動でリンク構造を有するアームを駆動するように構成されたものが知られている（例えば、以下の特許文献２参照）。
【０００４】
また、梃子クランク機構により梃子（アーム）を左右に揺動させつつ、この梃子に対してスライド可能に取り付けられたスライド部を駆動するようにし、さらに、梃子の揺動範囲を制限するストッパを設けることで動作態様が規定されるようにしたピックアンドプレースユニットも知られている（例えば、以下の特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３５０９６６８号公報
【特許文献２】特公昭４６−３４１５８号公報（特に、第６図及び第７図）
【特許文献３】特開２００２−２００５８２号（特に、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の高速化可能なピックアンドプレース装置では、旋回部材を所定の旋回角範囲で往復旋回させる必要があることから、旋回部材を駆動モータで直接に駆動しようとすると、駆動モータを高速に正逆反転駆動させなければならないため、駆動モータの反転時に生ずる大きな加速度、並びに、駆動モータによって駆動する駆動系、旋回部材及びアームの慣性の存在によって大きな振動や騒音が発生するという問題点がある。特に、上記の装置構成ではピックアンドプレース動作の周期を０．１秒程度にまで短縮することが可能であるが、動作周期を短縮するほど駆動モータの反転動作時の加速度が大きくなるため、振動や騒音が増大し、また、このような振動や騒音を低減するための防振台や防音カバー等を必要とすることから、装置が大型化したり複雑化したりするという問題点もある。
【０００６】
一方、上記従来のクランク機構を用いた駆動系を用いる場合には、駆動モータの反転駆動で動作させる場合に比べてクランク機構の先の往復回動運動を行う機構部分の質量を低減できるため、ピックアンドプレース動作の高速化に比較的適した構成であるということができるが、このような装置ではピックアンドプレース動作の態様がリンク機構によって予め規定されてしまうことから、ピックアンドプレース動作の高速化を図るとピック動作及びプレース動作もそのまま高速化するため、これによってピック動作時における部品の把持状態やプレース動作時における部品の載置状態が不安定になり、部品の移載ミスが増大するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、ピックアンドプレース動作に伴う振動や騒音の発生を抑制することができるとともに、ピック動作時及びプレース動作時の動作速度に起因する移載ミスを抑制することができるピックアンドプレース装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
斯かる実情に鑑み、本発明のピックアンドプレース装置は、回転駆動源と、該回転駆動源によって回転軸の周りに回転する回転体と、該回転体に一端側が連結されたリンクと、該リンクの他端側に連結され、前記回転体の回転に対応して所定の回動角範囲を往復回動する回動体と、該回動体の往復回動運動によって駆動され、前記回動体の回動角範囲の両端部がピック動作及びプレース動作に対応する態様で動作するピックアンドプレース機構と、を具備し、前記回転体と前記リンクの連結点の回転経路は、前記回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する前記連結点の位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大した、或いは、直線状に構成された経路部分を有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、回転体とリンクがクランク機構を構成することにより、回動体の回動速度は回動角範囲の両端部において遅くなり回動角範囲の中央部において早くなることから、往復回動運動をする駆動系の構成部分が減少するとともに往復回動運動の反転時の加速度も小さくなるため、振動や騒音が低減されるとともに、ピック動作又はプレース動作の動作速度を低減できるため、移載ミスを低減できる。また、本発明では、回転体とリンクの連結点の回転経路が、回動体の回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大し、或いは、直線状に構成された経路部分を有することにより、回動体の回動角範囲の両端部における回動速度がさらに低減されるため、これによってピック動作時又はプレース動作時の移動速度が低下することになるので、ピックアンドプレース動作を高速化しても、動作反転時の加速度に起因する振動や騒音の発生をさらに低減でき、しかも、移載ミスの発生を抑制することが可能になる。
【００１０】
なお、上記の回転体は回転軸を中心に回転運動をするものであれば如何なるものであってもよく、例えば、回転板やリンク部材などの種々の部材で構成することができる。すなわち、回転体とリンクによってクランク運動が生ずるように構成されるものであればよい。このような構成は、上述のように駆動系のうち往復回動運動をする部分の質量の低減に効果がある他、駆動系全体の簡易化にも大きく寄与するものである。
【００１１】
本発明において、前記回転体は回転半径方向にスライド可能に構成されたスライド部材を有し、該スライド部材に前記連結点が設けられ、前記スライド部材の回転半径方向の位置を回転角に応じて規制する回転半径規制手段を有することが好ましい。これによれば、回転半径規制手段によってスライド部材の回転半径方向の位置が規制されることにより、連結点の上記経路部分を含む回転経路を容易に設定することが可能になる。
【００１２】
本発明において、前記回転半径規制手段は、前記スライド部材に係合して前記経路部分を含む前記回転経路に対応する経路で案内する係合案内構造を有することが好ましい。これによれば、係合案内構造によって経路部分を所望の態様で含む回転経路を確実に実現することができる。
【００１３】
本発明において、前記回転半径規制手段は、前記スライド部材を回転半径方向に付勢する付勢部材と、前記経路部分に対応する位置において前記スライド部材に対して前記付勢部材による付勢の向きと逆向きに当接する当接部材とを含むことが好ましい。これによれば、付勢部材の付勢の向きと逆向きに当接部材がスライド部材に当接することによって、当接部材の当接位置や当接形状に応じて上記経路部分を設定できることから、当接部材によって回転経路を容易に調整することが可能になる。
【００１４】
本発明において、前記回動体の前記回動角範囲は１８０度未満であり、前記回動体と前記ピックアンドプレース機構との間に回動角範囲を１８０度を越える値に増大させる増速手段をさらに具備することが好ましい。これによれば、回動体の回動角範囲が１８０度未満であることから、回転体の回転半径と回動体の回動半径との関係によって簡単な機構で往復回動運動を生じさせることが可能になるとともに、増速手段によって往復回動運動の回動角範囲を１８０度を超える値に設定することができるため、ピックアンドプレース機構の動作態様のうち、特にピック動作とプレース動作の動作ストローク（上下動作長）を充分に確保することが可能になる。ここで、増速手段としては、回動体とピックアンドプレース機構との間に配置された増速輪列で構成することができる。
【００１５】
本発明において、前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を前記旋回部材が旋回角範囲の両端部において直線状に移動するように少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有することが好ましい。これによれば、旋回部材の旋回運動によってアームを高速かつスムーズに移載方向に移動させることができるとともに、旋回角範囲の両端部における直線状の移動経路部分でピック動作及びプレース動作を実現することができるため、ピックアンドプレース動作の高速化を図ることが可能になる。この場合、旋回部材の回転経路に直線状部分に接続される円弧状部分が設けられることが好ましく、特に、直線状部分が当該円弧状部分の両端の接線方向に伸びるように構成されていることがスムーズな動作を実現し、動作の高速化や振動及び騒音の低減を図る上でより効果的である。
【００１６】
また、本発明において、前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有し、前記旋回部材が円弧状部分及び該円弧状部分の両端に接線方向に伸びる直線状部分を備えた経路を往復移動することが好ましい。このように円弧状部分とその両端に接線方向に伸びる直線状部分とを備えた経路を旋回部材が往復移動するように構成することで、高速でスムーズな動作が可能になるため、動作の高速化や振動及び騒音の低減を図ることができる。なお、このような態様で動作する場合には、角速度と周速度の関係が変化することにより両端の直線状部分の移動速度が円弧状部分に比べて相対的に増大するが、本発明では旋回角範囲の経路の端部の角速度を大幅に低減することができるため、ピック動作やプレース動作において実質的な問題が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は本実施形態の全体構成を側面側から示す縦断面図、図２は本実施形態の駆動系の構造を背面側から示す構成図、図３は本実施形態のピックアンドプレース機構を前面側から示す構成図である。
【００１８】
本実施形態のピックアンドプレース装置１００は、回転駆動源である駆動モータ１０１と、この駆動モータ１０１の回転駆動力によって動作し、ピックアンドプレース動作を実現するための往復回動運動を生成するための駆動系１１０と、この駆動系１１０によって形成された往復回動運動によって駆動されるピックアンドプレース機構１２０とを備えている。上記の駆動モータ１０１、駆動系１１０及びピックアンドプレース機構１２０はいずれも機台フレーム１０３により直接若しくは間接的に支持固定されている。
【００１９】
駆動系１１０は、駆動モータ１０１の出力軸１０２に固定された回転体１１１と、この回転体１１１に一端側（図示上端）が連結されたリンク１１２と、このリンク１１２の他端側（図示下端）に連結軸１１３ｄを介して連結された回動体１１３とを備えている。また、この回動体１１３に固定された駆動側歯車１１４と、この駆動側歯車１１４に噛合する被動側歯車１１５とを有し、この被動側歯車１１５が駆動系１１０の出力軸である駆動軸１１６に固定されている。
【００２０】
回転体１１１は、上記の出力軸１０２に固定され、回転軸線１１１ｘを中心に回転駆動される回転部材１１１ａと、この回転部材１１１ａ上に搭載され、回転半径方向のスライド運動を実現するスライド機構１１１ｂと、このスライド機構１１１ｂによって回転半径方向にスライド可能に構成されたスライド部材１１１ｃとを有している。そして、このスライド部材１１１ｃは、連結軸１１１ｄを介して上記リンク１１２に対して上記回転軸１１１ｘと直交する平面上において回転可能な態様で連結されている。連結軸１１１ｄは、機台フレーム１０３に対して直接若しくは間接的に固定された規制板１１７に設けられた回転半径規制手段を構成する係合案内溝１１７ａに対して回動可能に係合している。
【００２１】
上記の構成により、駆動モータ１０１が稼動すると、出力軸１０２の回転に伴って回転体１１１が回転し、この回転体１１１のスライド部材の回転半径位置が係合案内溝１１７ａに沿って案内された状態となり、連結軸１１１ｄは基本的には回転軸線１１１ｘを中心とする円にほぼ沿った回転運動を行う。そして、リンク１１２は上記回転運動に従って略上下方向に繰り返し昇降する。
【００２２】
回動体１１３は回動軸線１１３ｘを中心に回動可能に軸支され、リンク１１２に対して連結軸１１３ｄを介して回動可能に連結されている。図２に示すように、回動体１１３は上記リンク１１２の昇降運動に従って既定の回動角範囲Ｒθ内において往復回動運動を行う。この場合、回動角範囲Ｒθの一端部（図示下端部）θａと上記連結軸１１１ｄの下死点（連結軸１１１ｄの回転経路が円であると仮定した場合のクランク機構の下死点、以下同様。）とが対応し、回動角範囲Ｒθの他端部（図示上端部）θｂと上記連結軸１１１ｄの上死点（連結軸１１１ｄの回転経路が円であると仮定した場合のクランク機構の上死点、以下同様。）とが対応する。ここで、上記の回動角範囲Ｒθは１８０度未満であるため、回転体１１１とリンク１１２と回動体１１３とからなる簡単な機構で形成することができる。なお、図２は回転体１１１とリンク１１２の連結点（連結軸１１１ｄの軸線）が下死点にあり、リンク１１２と回動体１１３の連結点（連結軸１１３ｄの軸線）が回動角範囲Ｒθの一端部θａにある場合を示している。
【００２３】
回動体１１３は駆動側歯車１１４に固定され、駆動側歯車１１４と被動側歯車１１５とによって構成される増速輪列によって駆動軸１１６の回動角範囲Ｒφが１８０度を越える範囲となるように変換される。ここで、図２に示すように、駆動軸１１６の回動角範囲Ｒφは、上記回動角範囲Ｒθの一端部θａに対応する一端部φａと、上記回動角範囲Ｒθの他端部θｂに対応する他端部φｂとの間の角度範囲である。上記増速輪列の増速比は、ピックアンドプレース機構１２０において必要とされる回動角範囲Ｒφを回動角範囲Ｒθに基づいて得られるように適宜に設定される。
【００２４】
ピックアンドプレース機構１２０は、駆動軸１１６に固定された回動部材１２１と、この回動部材１２１に対してスライド機構１２２を介して旋回半径方向にスライド可能に搭載された旋回部材１２３と、この旋回部材１２３に対して連結軸１２５を介して連結されたアーム１２６と、アーム１２６を旋回部材１２３の旋回面と平行な仮想平面上にて同じ姿勢で移動可能となるように案内する案内体１２７と、この案内体１２７を移載方向（図示左右方向或いは水平方向）に案内する案内レール１２８と、旋回部材１２３の旋回半径位置を規制する規制板１２９と、を備えている。ここで、案内体１２７と案内レール１２８は上記の案内手段を構成する。案内レール１２８は機台フレーム１０３に固定され、案内体１２７を水平方向に移動自在に案内している。
【００２５】
旋回部材１２３は回動部材１２１に対してコイルバネ等の付勢部材（弾性部材）１２４によって常に旋回半径方向に付勢されている。本実施形態の場合、図４に示すように、付勢部材１２４は旋回部材１２３を常に旋回半径が増加する向きに付勢し、また、規制板１２９の規制面１２９ａ、１２９ｂ１、１２９ｂ２が旋回部材１２３を旋回半径が減少する向きに規制するように構成されている。ただし、これとは逆に旋回部材１２３を旋回半径が減少する向きに付勢するように付勢部材１２４を構成し、その代わりに、規制板１２９が旋回部材１２３を旋回半径が増加する向きに規制するように構成してもよい。
【００２６】
図２に示すように、旋回部材１２３は駆動軸１１６によって旋回角φａからφｂにわたる旋回角範囲Ｒφにて往復旋回運動を行うが、図４に示すように、旋回角範囲Ｒφの両端部以外の部分では規制部材１２９に設けられた規制面の円弧状部分１２９ａによって旋回部材１２３の旋回半径方向の位置が上記付勢部材１２４を圧縮する態様で規制され、これによって連結軸１２５は円弧状に旋回する。すなわち、連結軸１２５の旋回経路１２３ｓは、規制面の円弧状部分１２９ａに対応する円弧状部分１２３ｓａを備えている。図示例の場合、円弧状部分１２３ｓａは半円となっている。
【００２７】
一方、旋回角範囲Ｒφの両端部では、上記規制面の円弧状部分１２９ａの端部の接線方向に伸びる直線状部分１２９ｂ１、１２９ｂ２に沿って旋回部材１２３が付勢部材１２４の付勢力で旋回半径が増大するため、連結軸１２５も上記直線状部分１２９ｂ１、１２９ｂ２に沿って直線状に移動する。すなわち、旋回経路１２３ｓは、上記円弧状部分１２３ｓａの両端部において接線方向に伸びる直線状部分１２３ｓ１及び１２３ｓ２を備えている。
【００２８】
上記のように連結軸１２５が円弧状部分１２３ｓａとこの両端にて接線方向に伸びる直線状部分１２３ｓ１、１２３ｓ２からなる旋回経路１２３ｓに沿った往復回動運動を繰り返すことによって、アーム１２６は案内体１２７及び案内レール１２８によって姿勢が維持された状態で旋回部材１２３の旋回面と平行な仮想平面上を移動し、これによって、アーム１２６の先端部に取り付けられる図示しない把持部（吸着ヘッドや把持ヘッドなど）がピック動作、移送動作、プレース動作を繰り返すことになる。図示例の場合、ピック動作及びプレース動作は垂直方向に上下する動作となる。なお、コイルバネ等で構成される弾性部材１２６ｔは案内体１２７とアーム１２６の上端取付部との間に介挿され、連結軸１２５の往復旋回動作に伴う駆動負荷の変動を低減している。特に、弾性部材１２６ｔは往復旋回動作における動作反転時の駆動負荷の増大を抑制している。
【００２９】
上記のようなピックアンドプレース機構１２０によれば、簡易な構造にも拘わらず連結軸１２５をスムーズに移動させることができるため、駆動重量も軽減されるとともに移動中に加わる加速度が低減されるため、ピックアンドプレース動作を高速に行うことが可能であり、実際に０．１秒の周期で動作させることが充分に可能である。
【００３０】
上記の実施形態では、回転体１１１の回転運動をリンク１１２を介して回動体１１３の往復回動運動に変換していることにより、回動体１１３の回動角範囲Ｒθの両端部θａ、θｂの近傍では移動速度が低下し、これによって、連結軸１２５の旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍でも移動速度が低下するため、ピックアンドプレース動作の高速化を図りつつ、動作反転時の振動や騒音が低減される。しかしながら、本実施形態のピックアンドプレース機構１２０では上記のように他の機構では実現不可能な速度域まで動作を高速化することが可能であるため、上記のように構成されていても、動作反転時の振動や騒音が問題になる場合もありうる。そこで、本実施形態では、旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍の速度をさらに低減するために、回転体１１１にスライド部材１１１ｃを設けるとともに、このスライド部材１１１ｃの回転半径方向の位置を規制板１１７の係合案内溝１１７ａによって規制している。
【００３１】
図５（ａ）は、回転体１１１とリンク１１２の連結点の回転経路１１１ｓと、リンク１１２と回動体１１３の連結点の回動経路１１３ｓとの関係を示す説明図、図５（ｂ）は、回転経路１１１ｓの詳細を示す拡大説明図である。
【００３２】
本実施形態においては、回転体１１１とリンク１１２の連結点の上死点Ｐｓ１と下死点Ｐｓ２を結ぶ線１１１ｙ（図示例の場合には垂線に対して僅かに傾斜した線）と、リンク１１２と回動体１１３の連結点がその回動経路１１３ｓ上における回動角範囲Ｒθの一端部θａにあるときの位置を示す点１１３ｓ１と他端部θｂにあるときの位置を示す点１１３ｓ２とを結ぶ線（図示例の場合には垂線）１１３ｙとは一致しない。そして、線１１１ｙが線１１３ｙよりも回動経路１１３ｓ上において回動軸１１３ｘより離れた側にあるように、具体的には、線１１１ｙが上記の点１１３ｓ１及び１１３ｓ２と、回動経路１１３ｓ上の回動軸１１３ｘから最も遠い点１１３ｓ３との間を通過するように構成されている。これによって、動作時におけるリンク１１２（クランク機構の連接棒）の左右の角度差を低減している。
【００３３】
回転経路１１１ｓは、多くの部分が円弧状に形成された円弧状部分１１１ｓａとなっているが、図５（ｂ）に示すように、上死点Ｐｓ１の角度位置を含む点Ｐ１から点Ｐ２にわたる角度範囲では、円弧状部分１１１ｓａよりも曲率半径が小さいか、或いは、直線状に構成されている。図示例の場合、上記角度範囲には直線状部分１１１ｓ１が構成されている。また、回転経路１１１ｓは、下死点Ｐｓ２の角度位置を含む点Ｐ３からＰ４にわたる角度範囲でも円弧状部分１１１ｓａよりも曲率半径が小さいか、或いは、直線状に構成されている。図示例の場合、上記角度範囲には直線状部分１１１ｓ２が構成されている。なお、図５（ｂ）に示す垂線１１１ｚは回転軸線１１１ｘを通過する垂線である。
【００３４】
上記のように構成すると、回転経路１１１ｓのうち上死点Ｐｓ１の角度位置を含む角度範囲に設けられた直線状部分１１１ｓ１及び下死点Ｐｓ２の角度位置を含む角度範囲に設けられた１１１ｓ２では、それぞれ回転体１１１とリンク１１２の連結点の昇降速度が０になり、これによってリンク１１２と回動体１１３の連結点の昇降速度もほとんど０に近くなるため、回動体１１３の往復回動運動における回動角範囲Ｒθの両端部θａ及びθｂにおける回動速度を小さくすることができる。
【００３５】
なお、リンク１１２は所定の長さを有しているので、直線状部分１１１ｓ１、１１１ｓ２を回転経路１１１ｓに設けても、これらの直線状部分に対応する期間において回動体１１３の回動速度は厳密には０にはならない。この回動速度を完全に０とするためには直線状部分１１１ｓ１、１１１ｓ２の代わりにリンク１１２の長さを曲率半径とし、点１１３ｓ１、１１１ｓ２を曲率中心とする円弧状部分を形成する必要がある。
【００３６】
本実施形態によれば、上記のように回転体１１１の回転をリンク１１２を介して回動体１１３の往復回動運動に変換しているため、ピックアンドプレース機構１２０に対する駆動態様をアーム１２６のピック動作及びプレース動作に対応する旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍で回動速度が小さくなるが、さらに、回転体１１１とリンク１１２の連結点の回転経路１１１ｓが回動角範囲Ｒθの両端部θａ、θｂに対応する上死点Ｐｓ１及び下死点Ｐｓ２の角度位置を含む角度範囲で直線状部分１１１ｓ１、１１１ｓ２となるように構成されていることにより、旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍の回動速度をさらに低下させることができる。したがって、ピックアンドプレース動作を高速化しても、動作の反転時における振動や騒音の発生を抑制できるとともに、ピック動作及びプレース動作の高速化に起因する移載不良の発生を抑制できる。
【００３７】
図６（ａ）は上記実施形態とは異なる回転半径規制手段を備えた変形例を示す概略部分縦断面図及び回転経路を示す概略説明図、図６（ｂ）は概略説明図を拡大して示す拡大説明図である。この変形例では、回転体１１１′にスライド部材１１１ｃを回転半径方向外側へ付勢するコイルバネ等の付勢部材１１８が設けられている点で上記実施形態とは異なる。また、連結軸１１１ｄを規制する回転半径規制手段が規制板１１７′に設けられた円弧状の凹部１１７ａ′と、この凹部１１７ａ′の内面から回転半径方向内側へ突出可能に構成された当接部材１１９Ａ、１１９Ｂが上死点近傍及び下死点近傍に設けられている点でも異なる。
【００３８】
この例では、図６（ａ）に示すように、スライド部材１１１ｃが付勢部材１１８によって常に回転半径方向外向きに付勢されていることにより、連結軸１１１ｄが規制板１１７′の凹部１１７ａ′の内面によって円周状に案内されるが、上死点及び下死点の近傍においては当接部材１１９Ａ及び１１９Ｂの当接面形状に沿って連結軸１１１ｄが案内される。このため、図６（ｂ）に示すように、回転体１１１とリンク１１２の連結点の回転経路１１１ｓ′は、円弧状部分１１１ｓａ′の他に、当接部材１１９Ａ及び１１９Ｂの当接面に沿った直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′を有することとなる。この場合、これらの直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′は点Ｐ１′とＰ２′の間、及び、点Ｐ３′とＰ４′の間に形成されるが、この直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′の範囲は当接部材１１９Ａ及び１１９Ｂを回転半径方向に移動（出没）させることによって変化させることができる。
【００３９】
なお、この例でも当接部材１１９Ａ、１１９Ｂの当接面を平坦に構成し、直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′を形成しているが、当接面形状を円弧状部分１１１ｓａ′よりも曲率半径の小さい曲線に沿った曲面に構成し、この直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′の代わりに、当該曲面に対応した経路部分が設けられるようにしてもよい。この場合においても、直線状部分１１１ｓ１′、１１１ｓ２′の代わりにリンク１１２の長さを曲率半径とし、点１１３ｓ１、１１１ｓ２を曲率中心とする円弧状部分を形成することができる。
【００４０】
この例のように構成すると、当接部材１１９Ａ、１１９Ｂの位置を調整することによって移動経路１１１ｓ′の上死点及び下死点の近傍の経路部分の範囲を変更することができるため、アーム１２６のピック時及びプレース時の動作態様を適宜に調整することが可能になる。なお、この例ではスライド部材１１１ｃを付勢部材１１８により回転半径方向外向きに付勢するとともに規制板１１７′や当接部材１１９Ａ、１１９Ｂ等によって回転半径方向内向きに規制しているが、これとは逆に、スライド部材を付勢部材により回転半径方向内向きに付勢するとともに回転半径方向外向きに規制してもよい。
【００４１】
尚、本発明のピックアンドプレース装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、規制板１１７、１１７′によってスライド部材１１１ｃの回転半径方向の位置を回転経路１１１ｓ、１１１ｓ′の全体に亘って規制しているが、スライド部材１１１ｃ自体のスライド範囲が限定される（すなわち、回転半径規制手段の一部がスライド部材１１１ｃのスライド構造によって構成される）ことによって回転経路のうちの円弧状部分においては規制板１１７、１１７′による規制を受けない（或いは受ける必要がない）ように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る実施形態の全体構成を示す側面断面図。
【図２】同実施形態の駆動系の構成を示す背面側内部構造図。
【図３】同実施形態のピックアンドプレース機構の構成を一部省略して示す前面側内部構造図。
【図４】同実施形態のピックアンドプレース機構の構成を図３とは別の省略態様で示す前面側内部構成図。
【図５】同実施形態の回転体、リンク及び回動体の動作を説明する説明図（ａ）及び回転体とリンクの連結点の回転経路を拡大して示す説明図（ｂ）。
【図６】同実施形態の駆動系の他の構成を回転体とリンクの連結点の回転経路とともに示す説明図（ａ）及び同連結点の回転経路を拡大して示す説明図（ｂ）。
【符号の説明】
【００４３】
１００…ピックアンドプレース装置、１０１…駆動モータ、１０２…出力軸、１０３…機台フレーム、１１０…駆動系、１１１…回転体、１１１ｃ…スライド部材、１１１ｄ…連結軸、１１２…リンク、１１３…回動体、１１３ｄ…連結軸、１１４…駆動側歯車、１１５…被動側歯車、１１６…駆動軸、１１７…規制板、１１７ａ…係合案内溝、１１８…付勢部材、１１９Ａ、１１９Ｂ…当接部材、１２０…ピックアンドプレース機構、１２１…固定部材、１２２…スライド機構、１２３…旋回部材、１２４…付勢部材、１２５…連結軸、１２６…アーム、１２７…案内体、１２８…案内レール、１１１ｓ…回転経路、１１１ｓａ…円弧状部分、１１１ｓ１、１１１ｓ２…直線状部分、１１３ｓ…回動経路、１２３ｓ…旋回経路、１２３ｓａ…円弧状部分、１２３ｓ１、１２３ｓ２…直線状部分、Ｒθ…回動角範囲、θａ、θｂ…端部、Ｒφ…旋回角範囲、φａ、φｂ…端部
【技術分野】
【０００１】
本発明はピックアンドプレース装置に係り、特に、ピックアンドプレース機構を駆動するための駆動系の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、部品を把持して他の場所へ移載するためのピックアンドプレース装置が種々の製造ラインに用いられているが、多くの場合、部品を把持するための把持部を動作させるために、エアシリンダ等によって上下方向や水平方向に個別に移動させる駆動機構、或いは、カムやリンク等を用いた姿勢変更機構が用いられているため、ピックアンドプレース動作の高速化には限界がある。そこで、発明者は先に、往復回動運動によって駆動され、旋回半径方向にスライド可能に形成された旋回部材と、この旋回部材によって駆動されるとともに姿勢を規制する案内機構で案内されることでピックアンドプレース動作を行うように構成されたアームとを連結し、旋回部材の軌跡が円弧状部分と直線状部分とが連結された態様となるように旋回半径を規制することで高速化を可能にした装置構造を提案した（以下の特許文献１参照）。
【０００３】
一方、上記のピックアンドプレース装置に類する種々の移載装置の駆動系としては、古くから、クランク機構を用いて駆動モータ等の回転運動を往復回動運動に変換し、この往復回動運動でリンク構造を有するアームを駆動するように構成されたものが知られている（例えば、以下の特許文献２参照）。
【０００４】
また、梃子クランク機構により梃子（アーム）を左右に揺動させつつ、この梃子に対してスライド可能に取り付けられたスライド部を駆動するようにし、さらに、梃子の揺動範囲を制限するストッパを設けることで動作態様が規定されるようにしたピックアンドプレースユニットも知られている（例えば、以下の特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３５０９６６８号公報
【特許文献２】特公昭４６−３４１５８号公報（特に、第６図及び第７図）
【特許文献３】特開２００２−２００５８２号（特に、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の高速化可能なピックアンドプレース装置では、旋回部材を所定の旋回角範囲で往復旋回させる必要があることから、旋回部材を駆動モータで直接に駆動しようとすると、駆動モータを高速に正逆反転駆動させなければならないため、駆動モータの反転時に生ずる大きな加速度、並びに、駆動モータによって駆動する駆動系、旋回部材及びアームの慣性の存在によって大きな振動や騒音が発生するという問題点がある。特に、上記の装置構成ではピックアンドプレース動作の周期を０．１秒程度にまで短縮することが可能であるが、動作周期を短縮するほど駆動モータの反転動作時の加速度が大きくなるため、振動や騒音が増大し、また、このような振動や騒音を低減するための防振台や防音カバー等を必要とすることから、装置が大型化したり複雑化したりするという問題点もある。
【０００６】
一方、上記従来のクランク機構を用いた駆動系を用いる場合には、駆動モータの反転駆動で動作させる場合に比べてクランク機構の先の往復回動運動を行う機構部分の質量を低減できるため、ピックアンドプレース動作の高速化に比較的適した構成であるということができるが、このような装置ではピックアンドプレース動作の態様がリンク機構によって予め規定されてしまうことから、ピックアンドプレース動作の高速化を図るとピック動作及びプレース動作もそのまま高速化するため、これによってピック動作時における部品の把持状態やプレース動作時における部品の載置状態が不安定になり、部品の移載ミスが増大するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、ピックアンドプレース動作に伴う振動や騒音の発生を抑制することができるとともに、ピック動作時及びプレース動作時の動作速度に起因する移載ミスを抑制することができるピックアンドプレース装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
斯かる実情に鑑み、本発明のピックアンドプレース装置は、回転駆動源と、該回転駆動源によって回転軸の周りに回転する回転体と、該回転体に一端側が連結されたリンクと、該リンクの他端側に連結され、前記回転体の回転に対応して所定の回動角範囲を往復回動する回動体と、該回動体の往復回動運動によって駆動され、前記回動体の回動角範囲の両端部がピック動作及びプレース動作に対応する態様で動作するピックアンドプレース機構と、を具備し、前記回転体と前記リンクの連結点の回転経路は、前記回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する前記連結点の位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大した、或いは、直線状に構成された経路部分を有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、回転体とリンクがクランク機構を構成することにより、回動体の回動速度は回動角範囲の両端部において遅くなり回動角範囲の中央部において早くなることから、往復回動運動をする駆動系の構成部分が減少するとともに往復回動運動の反転時の加速度も小さくなるため、振動や騒音が低減されるとともに、ピック動作又はプレース動作の動作速度を低減できるため、移載ミスを低減できる。また、本発明では、回転体とリンクの連結点の回転経路が、回動体の回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大し、或いは、直線状に構成された経路部分を有することにより、回動体の回動角範囲の両端部における回動速度がさらに低減されるため、これによってピック動作時又はプレース動作時の移動速度が低下することになるので、ピックアンドプレース動作を高速化しても、動作反転時の加速度に起因する振動や騒音の発生をさらに低減でき、しかも、移載ミスの発生を抑制することが可能になる。
【００１０】
なお、上記の回転体は回転軸を中心に回転運動をするものであれば如何なるものであってもよく、例えば、回転板やリンク部材などの種々の部材で構成することができる。すなわち、回転体とリンクによってクランク運動が生ずるように構成されるものであればよい。このような構成は、上述のように駆動系のうち往復回動運動をする部分の質量の低減に効果がある他、駆動系全体の簡易化にも大きく寄与するものである。
【００１１】
本発明において、前記回転体は回転半径方向にスライド可能に構成されたスライド部材を有し、該スライド部材に前記連結点が設けられ、前記スライド部材の回転半径方向の位置を回転角に応じて規制する回転半径規制手段を有することが好ましい。これによれば、回転半径規制手段によってスライド部材の回転半径方向の位置が規制されることにより、連結点の上記経路部分を含む回転経路を容易に設定することが可能になる。
【００１２】
本発明において、前記回転半径規制手段は、前記スライド部材に係合して前記経路部分を含む前記回転経路に対応する経路で案内する係合案内構造を有することが好ましい。これによれば、係合案内構造によって経路部分を所望の態様で含む回転経路を確実に実現することができる。
【００１３】
本発明において、前記回転半径規制手段は、前記スライド部材を回転半径方向に付勢する付勢部材と、前記経路部分に対応する位置において前記スライド部材に対して前記付勢部材による付勢の向きと逆向きに当接する当接部材とを含むことが好ましい。これによれば、付勢部材の付勢の向きと逆向きに当接部材がスライド部材に当接することによって、当接部材の当接位置や当接形状に応じて上記経路部分を設定できることから、当接部材によって回転経路を容易に調整することが可能になる。
【００１４】
本発明において、前記回動体の前記回動角範囲は１８０度未満であり、前記回動体と前記ピックアンドプレース機構との間に回動角範囲を１８０度を越える値に増大させる増速手段をさらに具備することが好ましい。これによれば、回動体の回動角範囲が１８０度未満であることから、回転体の回転半径と回動体の回動半径との関係によって簡単な機構で往復回動運動を生じさせることが可能になるとともに、増速手段によって往復回動運動の回動角範囲を１８０度を超える値に設定することができるため、ピックアンドプレース機構の動作態様のうち、特にピック動作とプレース動作の動作ストローク（上下動作長）を充分に確保することが可能になる。ここで、増速手段としては、回動体とピックアンドプレース機構との間に配置された増速輪列で構成することができる。
【００１５】
本発明において、前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を前記旋回部材が旋回角範囲の両端部において直線状に移動するように少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有することが好ましい。これによれば、旋回部材の旋回運動によってアームを高速かつスムーズに移載方向に移動させることができるとともに、旋回角範囲の両端部における直線状の移動経路部分でピック動作及びプレース動作を実現することができるため、ピックアンドプレース動作の高速化を図ることが可能になる。この場合、旋回部材の回転経路に直線状部分に接続される円弧状部分が設けられることが好ましく、特に、直線状部分が当該円弧状部分の両端の接線方向に伸びるように構成されていることがスムーズな動作を実現し、動作の高速化や振動及び騒音の低減を図る上でより効果的である。
【００１６】
また、本発明において、前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有し、前記旋回部材が円弧状部分及び該円弧状部分の両端に接線方向に伸びる直線状部分を備えた経路を往復移動することが好ましい。このように円弧状部分とその両端に接線方向に伸びる直線状部分とを備えた経路を旋回部材が往復移動するように構成することで、高速でスムーズな動作が可能になるため、動作の高速化や振動及び騒音の低減を図ることができる。なお、このような態様で動作する場合には、角速度と周速度の関係が変化することにより両端の直線状部分の移動速度が円弧状部分に比べて相対的に増大するが、本発明では旋回角範囲の経路の端部の角速度を大幅に低減することができるため、ピック動作やプレース動作において実質的な問題が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は本実施形態の全体構成を側面側から示す縦断面図、図２は本実施形態の駆動系の構造を背面側から示す構成図、図３は本実施形態のピックアンドプレース機構を前面側から示す構成図である。
【００１８】
本実施形態のピックアンドプレース装置１００は、回転駆動源である駆動モータ１０１と、この駆動モータ１０１の回転駆動力によって動作し、ピックアンドプレース動作を実現するための往復回動運動を生成するための駆動系１１０と、この駆動系１１０によって形成された往復回動運動によって駆動されるピックアンドプレース機構１２０とを備えている。上記の駆動モータ１０１、駆動系１１０及びピックアンドプレース機構１２０はいずれも機台フレーム１０３により直接若しくは間接的に支持固定されている。
【００１９】
駆動系１１０は、駆動モータ１０１の出力軸１０２に固定された回転体１１１と、この回転体１１１に一端側（図示上端）が連結されたリンク１１２と、このリンク１１２の他端側（図示下端）に連結軸１１３ｄを介して連結された回動体１１３とを備えている。また、この回動体１１３に固定された駆動側歯車１１４と、この駆動側歯車１１４に噛合する被動側歯車１１５とを有し、この被動側歯車１１５が駆動系１１０の出力軸である駆動軸１１６に固定されている。
【００２０】
回転体１１１は、上記の出力軸１０２に固定され、回転軸線１１１ｘを中心に回転駆動される回転部材１１１ａと、この回転部材１１１ａ上に搭載され、回転半径方向のスライド運動を実現するスライド機構１１１ｂと、このスライド機構１１１ｂによって回転半径方向にスライド可能に構成されたスライド部材１１１ｃとを有している。そして、このスライド部材１１１ｃは、連結軸１１１ｄを介して上記リンク１１２に対して上記回転軸１１１ｘと直交する平面上において回転可能な態様で連結されている。連結軸１１１ｄは、機台フレーム１０３に対して直接若しくは間接的に固定された規制板１１７に設けられた回転半径規制手段を構成する係合案内溝１１７ａに対して回動可能に係合している。
【００２１】
上記の構成により、駆動モータ１０１が稼動すると、出力軸１０２の回転に伴って回転体１１１が回転し、この回転体１１１のスライド部材の回転半径位置が係合案内溝１１７ａに沿って案内された状態となり、連結軸１１１ｄは基本的には回転軸線１１１ｘを中心とする円にほぼ沿った回転運動を行う。そして、リンク１１２は上記回転運動に従って略上下方向に繰り返し昇降する。
【００２２】
回動体１１３は回動軸線１１３ｘを中心に回動可能に軸支され、リンク１１２に対して連結軸１１３ｄを介して回動可能に連結されている。図２に示すように、回動体１１３は上記リンク１１２の昇降運動に従って既定の回動角範囲Ｒθ内において往復回動運動を行う。この場合、回動角範囲Ｒθの一端部（図示下端部）θａと上記連結軸１１１ｄの下死点（連結軸１１１ｄの回転経路が円であると仮定した場合のクランク機構の下死点、以下同様。）とが対応し、回動角範囲Ｒθの他端部（図示上端部）θｂと上記連結軸１１１ｄの上死点（連結軸１１１ｄの回転経路が円であると仮定した場合のクランク機構の上死点、以下同様。）とが対応する。ここで、上記の回動角範囲Ｒθは１８０度未満であるため、回転体１１１とリンク１１２と回動体１１３とからなる簡単な機構で形成することができる。なお、図２は回転体１１１とリンク１１２の連結点（連結軸１１１ｄの軸線）が下死点にあり、リンク１１２と回動体１１３の連結点（連結軸１１３ｄの軸線）が回動角範囲Ｒθの一端部θａにある場合を示している。
【００２３】
回動体１１３は駆動側歯車１１４に固定され、駆動側歯車１１４と被動側歯車１１５とによって構成される増速輪列によって駆動軸１１６の回動角範囲Ｒφが１８０度を越える範囲となるように変換される。ここで、図２に示すように、駆動軸１１６の回動角範囲Ｒφは、上記回動角範囲Ｒθの一端部θａに対応する一端部φａと、上記回動角範囲Ｒθの他端部θｂに対応する他端部φｂとの間の角度範囲である。上記増速輪列の増速比は、ピックアンドプレース機構１２０において必要とされる回動角範囲Ｒφを回動角範囲Ｒθに基づいて得られるように適宜に設定される。
【００２４】
ピックアンドプレース機構１２０は、駆動軸１１６に固定された回動部材１２１と、この回動部材１２１に対してスライド機構１２２を介して旋回半径方向にスライド可能に搭載された旋回部材１２３と、この旋回部材１２３に対して連結軸１２５を介して連結されたアーム１２６と、アーム１２６を旋回部材１２３の旋回面と平行な仮想平面上にて同じ姿勢で移動可能となるように案内する案内体１２７と、この案内体１２７を移載方向（図示左右方向或いは水平方向）に案内する案内レール１２８と、旋回部材１２３の旋回半径位置を規制する規制板１２９と、を備えている。ここで、案内体１２７と案内レール１２８は上記の案内手段を構成する。案内レール１２８は機台フレーム１０３に固定され、案内体１２７を水平方向に移動自在に案内している。
【００２５】
旋回部材１２３は回動部材１２１に対してコイルバネ等の付勢部材（弾性部材）１２４によって常に旋回半径方向に付勢されている。本実施形態の場合、図４に示すように、付勢部材１２４は旋回部材１２３を常に旋回半径が増加する向きに付勢し、また、規制板１２９の規制面１２９ａ、１２９ｂ１、１２９ｂ２が旋回部材１２３を旋回半径が減少する向きに規制するように構成されている。ただし、これとは逆に旋回部材１２３を旋回半径が減少する向きに付勢するように付勢部材１２４を構成し、その代わりに、規制板１２９が旋回部材１２３を旋回半径が増加する向きに規制するように構成してもよい。
【００２６】
図２に示すように、旋回部材１２３は駆動軸１１６によって旋回角φａからφｂにわたる旋回角範囲Ｒφにて往復旋回運動を行うが、図４に示すように、旋回角範囲Ｒφの両端部以外の部分では規制部材１２９に設けられた規制面の円弧状部分１２９ａによって旋回部材１２３の旋回半径方向の位置が上記付勢部材１２４を圧縮する態様で規制され、これによって連結軸１２５は円弧状に旋回する。すなわち、連結軸１２５の旋回経路１２３ｓは、規制面の円弧状部分１２９ａに対応する円弧状部分１２３ｓａを備えている。図示例の場合、円弧状部分１２３ｓａは半円となっている。
【００２７】
一方、旋回角範囲Ｒφの両端部では、上記規制面の円弧状部分１２９ａの端部の接線方向に伸びる直線状部分１２９ｂ１、１２９ｂ２に沿って旋回部材１２３が付勢部材１２４の付勢力で旋回半径が増大するため、連結軸１２５も上記直線状部分１２９ｂ１、１２９ｂ２に沿って直線状に移動する。すなわち、旋回経路１２３ｓは、上記円弧状部分１２３ｓａの両端部において接線方向に伸びる直線状部分１２３ｓ１及び１２３ｓ２を備えている。
【００２８】
上記のように連結軸１２５が円弧状部分１２３ｓａとこの両端にて接線方向に伸びる直線状部分１２３ｓ１、１２３ｓ２からなる旋回経路１２３ｓに沿った往復回動運動を繰り返すことによって、アーム１２６は案内体１２７及び案内レール１２８によって姿勢が維持された状態で旋回部材１２３の旋回面と平行な仮想平面上を移動し、これによって、アーム１２６の先端部に取り付けられる図示しない把持部（吸着ヘッドや把持ヘッドなど）がピック動作、移送動作、プレース動作を繰り返すことになる。図示例の場合、ピック動作及びプレース動作は垂直方向に上下する動作となる。なお、コイルバネ等で構成される弾性部材１２６ｔは案内体１２７とアーム１２６の上端取付部との間に介挿され、連結軸１２５の往復旋回動作に伴う駆動負荷の変動を低減している。特に、弾性部材１２６ｔは往復旋回動作における動作反転時の駆動負荷の増大を抑制している。
【００２９】
上記のようなピックアンドプレース機構１２０によれば、簡易な構造にも拘わらず連結軸１２５をスムーズに移動させることができるため、駆動重量も軽減されるとともに移動中に加わる加速度が低減されるため、ピックアンドプレース動作を高速に行うことが可能であり、実際に０．１秒の周期で動作させることが充分に可能である。
【００３０】
上記の実施形態では、回転体１１１の回転運動をリンク１１２を介して回動体１１３の往復回動運動に変換していることにより、回動体１１３の回動角範囲Ｒθの両端部θａ、θｂの近傍では移動速度が低下し、これによって、連結軸１２５の旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍でも移動速度が低下するため、ピックアンドプレース動作の高速化を図りつつ、動作反転時の振動や騒音が低減される。しかしながら、本実施形態のピックアンドプレース機構１２０では上記のように他の機構では実現不可能な速度域まで動作を高速化することが可能であるため、上記のように構成されていても、動作反転時の振動や騒音が問題になる場合もありうる。そこで、本実施形態では、旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍の速度をさらに低減するために、回転体１１１にスライド部材１１１ｃを設けるとともに、このスライド部材１１１ｃの回転半径方向の位置を規制板１１７の係合案内溝１１７ａによって規制している。
【００３１】
図５（ａ）は、回転体１１１とリンク１１２の連結点の回転経路１１１ｓと、リンク１１２と回動体１１３の連結点の回動経路１１３ｓとの関係を示す説明図、図５（ｂ）は、回転経路１１１ｓの詳細を示す拡大説明図である。
【００３２】
本実施形態においては、回転体１１１とリンク１１２の連結点の上死点Ｐｓ１と下死点Ｐｓ２を結ぶ線１１１ｙ（図示例の場合には垂線に対して僅かに傾斜した線）と、リンク１１２と回動体１１３の連結点がその回動経路１１３ｓ上における回動角範囲Ｒθの一端部θａにあるときの位置を示す点１１３ｓ１と他端部θｂにあるときの位置を示す点１１３ｓ２とを結ぶ線（図示例の場合には垂線）１１３ｙとは一致しない。そして、線１１１ｙが線１１３ｙよりも回動経路１１３ｓ上において回動軸１１３ｘより離れた側にあるように、具体的には、線１１１ｙが上記の点１１３ｓ１及び１１３ｓ２と、回動経路１１３ｓ上の回動軸１１３ｘから最も遠い点１１３ｓ３との間を通過するように構成されている。これによって、動作時におけるリンク１１２（クランク機構の連接棒）の左右の角度差を低減している。
【００３３】
回転経路１１１ｓは、多くの部分が円弧状に形成された円弧状部分１１１ｓａとなっているが、図５（ｂ）に示すように、上死点Ｐｓ１の角度位置を含む点Ｐ１から点Ｐ２にわたる角度範囲では、円弧状部分１１１ｓａよりも曲率半径が小さいか、或いは、直線状に構成されている。図示例の場合、上記角度範囲には直線状部分１１１ｓ１が構成されている。また、回転経路１１１ｓは、下死点Ｐｓ２の角度位置を含む点Ｐ３からＰ４にわたる角度範囲でも円弧状部分１１１ｓａよりも曲率半径が小さいか、或いは、直線状に構成されている。図示例の場合、上記角度範囲には直線状部分１１１ｓ２が構成されている。なお、図５（ｂ）に示す垂線１１１ｚは回転軸線１１１ｘを通過する垂線である。
【００３４】
上記のように構成すると、回転経路１１１ｓのうち上死点Ｐｓ１の角度位置を含む角度範囲に設けられた直線状部分１１１ｓ１及び下死点Ｐｓ２の角度位置を含む角度範囲に設けられた１１１ｓ２では、それぞれ回転体１１１とリンク１１２の連結点の昇降速度が０になり、これによってリンク１１２と回動体１１３の連結点の昇降速度もほとんど０に近くなるため、回動体１１３の往復回動運動における回動角範囲Ｒθの両端部θａ及びθｂにおける回動速度を小さくすることができる。
【００３５】
なお、リンク１１２は所定の長さを有しているので、直線状部分１１１ｓ１、１１１ｓ２を回転経路１１１ｓに設けても、これらの直線状部分に対応する期間において回動体１１３の回動速度は厳密には０にはならない。この回動速度を完全に０とするためには直線状部分１１１ｓ１、１１１ｓ２の代わりにリンク１１２の長さを曲率半径とし、点１１３ｓ１、１１１ｓ２を曲率中心とする円弧状部分を形成する必要がある。
【００３６】
本実施形態によれば、上記のように回転体１１１の回転をリンク１１２を介して回動体１１３の往復回動運動に変換しているため、ピックアンドプレース機構１２０に対する駆動態様をアーム１２６のピック動作及びプレース動作に対応する旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍で回動速度が小さくなるが、さらに、回転体１１１とリンク１１２の連結点の回転経路１１１ｓが回動角範囲Ｒθの両端部θａ、θｂに対応する上死点Ｐｓ１及び下死点Ｐｓ２の角度位置を含む角度範囲で直線状部分１１１ｓ１、１１１ｓ２となるように構成されていることにより、旋回角範囲Ｒφの両端部φａ、φｂの近傍の回動速度をさらに低下させることができる。したがって、ピックアンドプレース動作を高速化しても、動作の反転時における振動や騒音の発生を抑制できるとともに、ピック動作及びプレース動作の高速化に起因する移載不良の発生を抑制できる。
【００３７】
図６（ａ）は上記実施形態とは異なる回転半径規制手段を備えた変形例を示す概略部分縦断面図及び回転経路を示す概略説明図、図６（ｂ）は概略説明図を拡大して示す拡大説明図である。この変形例では、回転体１１１′にスライド部材１１１ｃを回転半径方向外側へ付勢するコイルバネ等の付勢部材１１８が設けられている点で上記実施形態とは異なる。また、連結軸１１１ｄを規制する回転半径規制手段が規制板１１７′に設けられた円弧状の凹部１１７ａ′と、この凹部１１７ａ′の内面から回転半径方向内側へ突出可能に構成された当接部材１１９Ａ、１１９Ｂが上死点近傍及び下死点近傍に設けられている点でも異なる。
【００３８】
この例では、図６（ａ）に示すように、スライド部材１１１ｃが付勢部材１１８によって常に回転半径方向外向きに付勢されていることにより、連結軸１１１ｄが規制板１１７′の凹部１１７ａ′の内面によって円周状に案内されるが、上死点及び下死点の近傍においては当接部材１１９Ａ及び１１９Ｂの当接面形状に沿って連結軸１１１ｄが案内される。このため、図６（ｂ）に示すように、回転体１１１とリンク１１２の連結点の回転経路１１１ｓ′は、円弧状部分１１１ｓａ′の他に、当接部材１１９Ａ及び１１９Ｂの当接面に沿った直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′を有することとなる。この場合、これらの直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′は点Ｐ１′とＰ２′の間、及び、点Ｐ３′とＰ４′の間に形成されるが、この直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′の範囲は当接部材１１９Ａ及び１１９Ｂを回転半径方向に移動（出没）させることによって変化させることができる。
【００３９】
なお、この例でも当接部材１１９Ａ、１１９Ｂの当接面を平坦に構成し、直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′を形成しているが、当接面形状を円弧状部分１１１ｓａ′よりも曲率半径の小さい曲線に沿った曲面に構成し、この直線状部分１１１ｓ１′及び１１１ｓ２′の代わりに、当該曲面に対応した経路部分が設けられるようにしてもよい。この場合においても、直線状部分１１１ｓ１′、１１１ｓ２′の代わりにリンク１１２の長さを曲率半径とし、点１１３ｓ１、１１１ｓ２を曲率中心とする円弧状部分を形成することができる。
【００４０】
この例のように構成すると、当接部材１１９Ａ、１１９Ｂの位置を調整することによって移動経路１１１ｓ′の上死点及び下死点の近傍の経路部分の範囲を変更することができるため、アーム１２６のピック時及びプレース時の動作態様を適宜に調整することが可能になる。なお、この例ではスライド部材１１１ｃを付勢部材１１８により回転半径方向外向きに付勢するとともに規制板１１７′や当接部材１１９Ａ、１１９Ｂ等によって回転半径方向内向きに規制しているが、これとは逆に、スライド部材を付勢部材により回転半径方向内向きに付勢するとともに回転半径方向外向きに規制してもよい。
【００４１】
尚、本発明のピックアンドプレース装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、規制板１１７、１１７′によってスライド部材１１１ｃの回転半径方向の位置を回転経路１１１ｓ、１１１ｓ′の全体に亘って規制しているが、スライド部材１１１ｃ自体のスライド範囲が限定される（すなわち、回転半径規制手段の一部がスライド部材１１１ｃのスライド構造によって構成される）ことによって回転経路のうちの円弧状部分においては規制板１１７、１１７′による規制を受けない（或いは受ける必要がない）ように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る実施形態の全体構成を示す側面断面図。
【図２】同実施形態の駆動系の構成を示す背面側内部構造図。
【図３】同実施形態のピックアンドプレース機構の構成を一部省略して示す前面側内部構造図。
【図４】同実施形態のピックアンドプレース機構の構成を図３とは別の省略態様で示す前面側内部構成図。
【図５】同実施形態の回転体、リンク及び回動体の動作を説明する説明図（ａ）及び回転体とリンクの連結点の回転経路を拡大して示す説明図（ｂ）。
【図６】同実施形態の駆動系の他の構成を回転体とリンクの連結点の回転経路とともに示す説明図（ａ）及び同連結点の回転経路を拡大して示す説明図（ｂ）。
【符号の説明】
【００４３】
１００…ピックアンドプレース装置、１０１…駆動モータ、１０２…出力軸、１０３…機台フレーム、１１０…駆動系、１１１…回転体、１１１ｃ…スライド部材、１１１ｄ…連結軸、１１２…リンク、１１３…回動体、１１３ｄ…連結軸、１１４…駆動側歯車、１１５…被動側歯車、１１６…駆動軸、１１７…規制板、１１７ａ…係合案内溝、１１８…付勢部材、１１９Ａ、１１９Ｂ…当接部材、１２０…ピックアンドプレース機構、１２１…固定部材、１２２…スライド機構、１２３…旋回部材、１２４…付勢部材、１２５…連結軸、１２６…アーム、１２７…案内体、１２８…案内レール、１１１ｓ…回転経路、１１１ｓａ…円弧状部分、１１１ｓ１、１１１ｓ２…直線状部分、１１３ｓ…回動経路、１２３ｓ…旋回経路、１２３ｓａ…円弧状部分、１２３ｓ１、１２３ｓ２…直線状部分、Ｒθ…回動角範囲、θａ、θｂ…端部、Ｒφ…旋回角範囲、φａ、φｂ…端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源と、
該回転駆動源によって回転軸の周りに回転する回転体と、
該回転体に一端側が連結されたリンクと、
該リンクの他端側に連結され、前記回転体の回転に対応して所定の回動角範囲を往復回動する回動体と、
該回動体の往復回動運動によって駆動され、前記回動体の回動角範囲の両端部がピック動作及びプレース動作に対応する態様で動作するピックアンドプレース機構と、
を具備し、
前記回転体と前記リンクの連結点の回転経路は、前記回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する前記連結点の位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大した、或いは、直線状に構成された経路部分を有することを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項２】
前記回転体は回転半径方向にスライド可能に構成されたスライド部材を有し、該スライド部材に前記連結点が設けられ、前記スライド部材の回転半径方向の位置を回転角に応じて規制する回転半径規制手段を有することを特徴とする請求項１に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項３】
前記回転半径規制手段は、前記スライド部材に係合して前記経路部分を含む前記回転経路に対応する経路で案内する係合案内構造を有することを特徴とする請求項２に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項４】
前記回転半径規制手段は、前記スライド部材を回転半径方向に付勢する付勢部材と、前記経路部分に対応する位置において前記スライド部材に対して前記付勢部材による付勢の向きと逆向きに当接する当接部材とを含むことを特徴とする請求項２に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項５】
前記回動体の前記回動角範囲は１８０度未満であり、前記回動体と前記ピックアンドプレース機構との間に回動角範囲を１８０度を越える値に増大させる増速手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項６】
前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を、前記旋回部材が旋回角範囲の両端部において直線状に移動するように少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項７】
前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有し、前記旋回部材が円弧状部分及び該円弧状部分の両端に接線方向に伸びる直線状部分を備えた経路を往復移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項１】
回転駆動源と、
該回転駆動源によって回転軸の周りに回転する回転体と、
該回転体に一端側が連結されたリンクと、
該リンクの他端側に連結され、前記回転体の回転に対応して所定の回動角範囲を往復回動する回動体と、
該回動体の往復回動運動によって駆動され、前記回動体の回動角範囲の両端部がピック動作及びプレース動作に対応する態様で動作するピックアンドプレース機構と、
を具備し、
前記回転体と前記リンクの連結点の回転経路は、前記回動角範囲の少なくともいずれか一方の端部に対応する前記連結点の位置を含む範囲において他の部分より曲率半径が増大した、或いは、直線状に構成された経路部分を有することを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項２】
前記回転体は回転半径方向にスライド可能に構成されたスライド部材を有し、該スライド部材に前記連結点が設けられ、前記スライド部材の回転半径方向の位置を回転角に応じて規制する回転半径規制手段を有することを特徴とする請求項１に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項３】
前記回転半径規制手段は、前記スライド部材に係合して前記経路部分を含む前記回転経路に対応する経路で案内する係合案内構造を有することを特徴とする請求項２に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項４】
前記回転半径規制手段は、前記スライド部材を回転半径方向に付勢する付勢部材と、前記経路部分に対応する位置において前記スライド部材に対して前記付勢部材による付勢の向きと逆向きに当接する当接部材とを含むことを特徴とする請求項２に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項５】
前記回動体の前記回動角範囲は１８０度未満であり、前記回動体と前記ピックアンドプレース機構との間に回動角範囲を１８０度を越える値に増大させる増速手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項６】
前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を、前記旋回部材が旋回角範囲の両端部において直線状に移動するように少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のピックアンドプレース装置。
【請求項７】
前記ピックアンドプレース機構は、前記往復回動運動によって旋回軸の周りに往復回動するとともに、旋回半径方向にスライド可能に構成された旋回部材と、該旋回部材の旋回半径位置を少なくとも前記旋回角範囲の一部において規制する旋回半径規制手段と、前記旋回部材に連結され、ピックアンドプレース動作を行うアームと、該アームを前記旋回部材の旋回平面と平行な仮想平面上において姿勢を維持しつつ移動可能に案内する案内手段と、を有し、前記旋回部材が円弧状部分及び該円弧状部分の両端に接線方向に伸びる直線状部分を備えた経路を往復移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のピックアンドプレース装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２２９９０５（Ｐ２００７−２２９９０５Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５８０３３（Ｐ２００６−５８０３３）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（５９９０４９８２０）株式会社ケイエスピー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（５９９０４９８２０）株式会社ケイエスピー (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]