往復運動機構及びピックアンドプレイス装置
【課題】装置のコンパクト化、構成の簡素化と製造コストの低減ができ、位置決め精度を高めることができる往復運動機構及びピックアンドプレイス装置を提供すること。
【解決手段】移動体１０の移動を案内する第１移動ガイド２１及び第２移動ガイド２２を備える二次元運動ガイド部２０と、移動体１０から軸状に突起した形態に設けられた軸状突起部１２と、軸状突起部１２の先端側が嵌るように溝状に設けられ、移動体１０が所定の軌跡に倣って移動するように案内する案内溝３０と、案内溝３０に並設され、その案内溝３０の全体を覆う大きさの円形に設けられ、軸状突起部１２が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔４５を備え、回動駆動されることで軸状突起部１２を介して移動体１０を駆動させる回動円形部材４０と、回動円形部材４０の外周部４２へ動力を伝達して、回動円形部材４０を駆動させる駆動手段５０とを具備する。
【解決手段】移動体１０の移動を案内する第１移動ガイド２１及び第２移動ガイド２２を備える二次元運動ガイド部２０と、移動体１０から軸状に突起した形態に設けられた軸状突起部１２と、軸状突起部１２の先端側が嵌るように溝状に設けられ、移動体１０が所定の軌跡に倣って移動するように案内する案内溝３０と、案内溝３０に並設され、その案内溝３０の全体を覆う大きさの円形に設けられ、軸状突起部１２が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔４５を備え、回動駆動されることで軸状突起部１２を介して移動体１０を駆動させる回動円形部材４０と、回動円形部材４０の外周部４２へ動力を伝達して、回動円形部材４０を駆動させる駆動手段５０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復運動機構、及びその機構を利用したピックアンドプレイス装置に関する。ピックアンドプレイス装置は、ワークを保持して持ち上げ、所定の場所まで移動させて位置させる作業を行う装置である。例えば、組み立て、搬送、検査等の自動化装置として多用されている。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピックアンドプレイス装置等に用いられる往復運動機構としては、アームロボット装置のように、複数の駆動装置（電動モータ等）が用いられるものがある。これによれば、複数の駆動装置による動作を合成して所定の運動軌跡を得るものであり、運動軌跡を自由に設定することができるため、汎用性がある。しかし、複数の駆動装置を要するため、装置が複雑化、大型化するデメリットがある。
【０００３】
これに対して、カム機構を利用して、一つの駆動装置によって所定の運動軌跡を得る往復運動が考案されている。
例えば、支え部に支持された軸受ホルダーと、軸受ホルダーにＺ軸軸受を介して取り付けられたＺ軸と、支え部に固定された、溝を持つ溝カム板と、溝にはめ込まれた第１のカムフォロアーと、Ｚ軸に固定されたローラブロックと、ローラブロックに固定され、第１のカムフォロアーに挿通されたピンと、軸に取り付けられ軸を中心に回転可能に取り付けたレバーと、第１のカムフォロアーとともにピンの長さ方向に並設され、レバーの他端に摺動可能に取り付けられた第２のカムフォロアーと、レバーを駆動させる駆動機構とを有することを特徴とするピックアンドプレイスユニットが開示されている。
【特許文献１】実開平０３−１２６５２２号公報（図１等）
【０００４】
このようなピックアンドプレイスユニットでは、レバーを介して、移動体であるローラブロックを移動させている。レバーは、軸（回動軸）を介して駆動機構によって回動するもので、回動軸に駆動機構が直結されている。これによれば、回動軸と駆動機構が軸線方向に直列されて大きくなる構造となっている。また、回動軸と駆動機構の動力装置との間にラックとピニオンから成る特別の減速機構を介在させており、複雑な構成となっている。
さらに、レバーを介して移動体を駆動する場合、小径の回動軸による角度変位によって移動体の位置が決定されることになり、移動体の位置決め精度を高めることが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
往復運動機構及びピックアンドプレイス装置に関して解決しようとする問題点は、装置の全体形態が厚くなり、構成が複雑になって製造コストが高くなり易い点にある。また、移動体の位置決め精度を高めることが難しいという課題もある。
そこで、本発明の目的は、装置のコンパクト化、構成の簡素化、及び製造コストの低減ができ、移動体の位置決め精度を高めることができる往復運動機構及びピックアンドプレイ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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、移動体を所定の軌跡に倣って往復移動させる運動機構であって、前記移動体にかかる第１の直線方向及び第２の直線方向への移動を案内する第１移動ガイド及び第２移動ガイドを備える二次元運動ガイド部と、前記移動体から軸状に突起した形態に設けられた軸状突起部と、前記軸状突起部の先端側が嵌るように溝状に設けられ、前記移動体が所定の軌跡に倣って移動するように案内する案内溝と、該案内溝に並設され、該案内溝の全体を覆う大きさの円形に設けられ、前記軸状突起部が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔を備え、回動駆動されることで前記軸状突起部を介して前記移動体を駆動させる回動円形部材と、前記回動円形部材の外周部へ動力を伝達して、該回動円形部材を駆動させる駆動手段とを具備する。
【０００７】
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記回動円形部材がタイミングプーリであり、前記駆動手段が電動モータとタイミングベルトによって構成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記回動円形部材が歯車であり、前記駆動手段が電動モータとピニオンギヤによって構成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記案内溝の中間部に直線部が設けられ、前記移動体の一方向への移動長さを調整できるように、前記直線部が伸縮可能に設けられていることを特徴とすることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記二次元運動ガイド部の少なくとも一方の移動ガイドが複数の直線ガイドを備え、該直線ガイドが、前記回動円形部材の回動軸芯を挟んで両側に配されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記直線ガイドが一対設けられて他方の移動ガイドによるガイド方向にスパンを大きくとって配置され、該直線ガイドのそれぞれに沿って移動する各ベース移動板が設けられると共に、該一対のベース移動板に他方の移動ガイドを介して差し渡された長尺の移動体が設けられ、該移動体の一方の移動ガイドによるガイド方向について同期機構を備えていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記第１の直線方向が実質的に上下方向で、前記第２の直線方向が実質的に水平方向であって、前記移動体が、上昇方向、水平方向及び下降方向へ移動できるように、前記案内溝が逆Ｕ字状に設けられていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかるピックアンドプレイス装置の一形態によれば、上記の往復運動機構の前記移動体に、ワークを保持する保持装置部が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る往復運動機構及びピックアンドプレイス装置によれば、装置のコンパクト化、構成の簡素化、及び製造コストの低減ができ、移動体の位置決め精度を高めることができるという特別有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るピックアンドプレイス装置として用いられる往復運動機構の最良の形態例を添付図面（図１〜８）と共に詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る往復運動機構を示す一部断面を含む側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線から図１（ｂ）とは反対側を見た説明図であり、図３は、図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図４は、図１の形態例の平面図であり、図５は、図１の形態例の上から見た断面図である。図６は、保持装置部が取り付けられる移動体部分の側から見た側面図であり、図７は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。また、図８（ａ）〜（ｃ）は、移動体の作動状態を説明する正面図である。
この往復運動機構は、移動体１０を所定の軌跡に倣って往復移動させる運動機構である。そして、その往復運動機構の移動体１０に、ワークを保持する保持装置部６０（図２参照）が設けられることで、ピックアンドプレイス装置が構成される。
【００１２】
２０は二次元運動ガイド部であり、移動体１０にかかる第１の直線方向Ｚ及び第２の直線方向Ｘへの移動を案内する第１移動ガイド２１及び第２移動ガイド２２を備える（図２参照）。
本形態例の第１移動ガイド２１は、上下方向であるＺ方向に平行に延設されて基部１１に固定された一対の直線ガイド２１ｚ、２１ｚによって構成されている。各直線ガイド２１ｚには、一対の直線移動部材２３ｚ、２３ｚが摺動可能に装着されている。これにより、いわゆる直動ガイドが形成されている。そして、４個の直線移動部材２３ｚがベース移動板２５に固定されている。これにより、ベース移動板２５が、上下方向へスムースに移動することができる。
【００１３】
このベース移動板２５の面上に、一対の直線移動部材２４ｘ、２４ｘが、水平方向であるＸ方向へ直列に固定されている。その一対の直線移動部材２４ｘ、２４ｘに、直線ガイド２２ｘが、Ｘ方向へスムースに移動できるように嵌っている。そして、この直線ガイド２２ｘは、移動体１０の一面に固定されている。従って、ここでは、一対の直線移動部材２４ｘ、２４ｘが相対的に第２移動ガイド２２を構成しており、直線ガイド２２ｘが移動体１０と一体化された構成となっている。
以上のように構成された二次元運動ガイド部２０によれば、Ｚ方向とＸ方向への運動を合成することで、移動体１０を所定の平面内で二次元運動させることができる。なお、本発明の往復運動機構にかかる運動平面は、本形態例のＺ方向とＸ方向の合成に限定されず、他の方向の合成による場合が含まれるのは勿論である。すなわち、移動体１０の運動方向は、限定されるものではない。
【００１４】
１２は軸状突起部であり、移動体１０から軸状に突起した形態に設けられている。この軸状突起部は、図１（ａ）に示すように、移動体１０の移動平面に対して直交する方向であって、上記の二次元運動ガイド部２０が設けられた側とは反対側へ突起している。軸芯部１３が移動体１０と一体的に固定状態に設けられ、その軸芯部１３にカムフォロアーとして機能する第１ベアリング１４及び第２ベアリング１５が軸方向に並んで嵌っている。
【００１５】
３０は案内溝であり、軸状突起部１２の先端側１２ａが嵌るように溝状に設けられ、この軸状突起部１２を介して、移動体１０が所定の軌跡に倣って移動するように案内する。この案内溝３０は、移動体１０に対面して基部１１に設けられている。なお、本形態例の軸状突起部１２の先端側１２ａは、軸芯部１３に第１ベアリング１４が嵌った形態に構成されている。このため、軸状突起部１２は、案内溝３０内をスムースに移動できる。このように軸状突起部１２が案内溝３０に沿って移動するため、移動体１０を高速で運動させることができる。
そして、本形態例では、案内溝３０の中間部に直線部３３が設けられ、移動体１０の一方向（Ｘ方向）への移動長さを調整できるように、その直線部３３が伸縮可能に設けられている。また、前述したように第１の直線方向Ｚが実質的に上下方向で第２の直線方向Ｘが実質的に水平方向であって、移動体１０が、上昇方向Ｚ、水平方向Ｘ及び下降方向Ｚへ移動できるように、案内溝３０が逆Ｕ字状に設けられている。
【００１６】
案内溝３０の水平方向への長さ調整の構造は、図３及び図５に示すように左右に分割された状態に設けられた２枚の溝プレート３７、３８によって構成されている。各溝プレート３７、３８の案内溝３０の直線部３３が設けられた部分において、それぞれが半分の板厚に設けられ、すり合わされた状態に重なり合っている。従って、各溝プレート３７、３８を適宜Ｘ方向へずらして基部１１に固定することによって、両者が重なり合う範囲で、案内溝３０の水平方向への長さ調整ができる。
なお、３９はボルトであり、溝プレート３７、３８を基部１１に固定する。このボルト３９は、基部１１に設けられた長孔１７に挿入され、緩めた状態で溝プレート３７、３８の位置調整ができるように設けられている。また、１８はピンであり、長溝１９に嵌って溝プレート３７、３８の水平方向への変位をガイドする。さらに、７０は調整用のネジであって、基部の側壁１１ａから、各溝プレート３７、３８の側面へ螺合している。このネジ７０を回すことで、溝プレート３７、３８を水平方向へ変位させる。
【００１７】
４０は回動円形部材であり、案内溝３０に並設されている。本形態例では、案内溝３０と移動体１０を案内する二次元運動ガイド部２０との間に配されている。この回動円形部材４０は、その全体形状が対面する案内溝３０の全体を覆う大きさの円形に設けられている。また、軸状突起部１２が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔４５を備え、回動駆動されることで軸状突起部１２を介して移動体１０を駆動させる。本形態例の連携孔４５は径方向に長い長孔に形成され、この連携孔４５において回動円形部材４０による駆動力が軸状突起部１２へ伝達され、移動体１０が駆動される。なお、連携孔４５は、少なくとも軸芯４１ａから案内溝３０の各部までの距離の最大差分について、軸状突起部１２の変位を許容する長さの長孔に設けられている。また、回動円形部材４０の形状は、その外周部４２によって回動駆動のための動力が伝達されるように、実質的に円形であればよい。
【００１８】
本形態例の回動円形部材４０は、ホイール状に設けられ、図７に明らかなようにベアリング４４を介して軸芯４１ａ（回動軸４１）を中心に回動自在に、基部１１に軸着されている。さらに具体的には、この回動円形部材４０は、タイミングプーリであり、案内溝３０に対応してその中心部に位置するよう基部１１に軸着されている。
なお、回動円形部材４０の支持構造は、本形態例のような回動軸４１による構成に限定されるものではない。例えば、回動円形部材４０の外周部に３個以上のローラーを接触させて配することで、回動円形部材４０を回転自在に支持することができる。
【００１９】
また、５０は駆動手段であり、回動円形部材４０の外周部４２へ動力を伝達して、その回動円形部材４０を駆動させるものである。
本形態例では、この駆動手段５０が、電動モータ５２とタイミングベルト５５によって構成されている。電動モータ５２が基部１１に固定され、電動モータ５２の出力軸５３に固定されたタイミングプーリ５４と、回動円形部材４０を構成するタイミングプーリとの間にタイミングベルト５５が掛け回されている。
なお、電動モータ５２は、サーボモータやパルスモータを用いることができ、その電動モータ５２を制御するだけで、移動体１０の運動を好適に制御できる。また、動力装置としては、電動モータに限定されず、シリンダ装置等を採用できるのは勿論である。
また、ロータリーエンコーダ等の角度位置センサーを回動円形部材４０の回転軸４１側に設けることで、より精度の高い制御を行うこともできる。
【００２０】
ところで、回動円形部材４０と駆動手段５０の構成はこれに限らず、回動円形部材４０の外周部４２へ直に動力を伝達する機構であれば、他の構成を用いても良い。例えば、回動円形部材４０が歯車であり、駆動手段５０が電動モータとピニオンギヤによって構成されていてもよい。また、スチールベルトやチェーンと、スプロケットとによる動力伝達手段を採用することも可能である。
【００２１】
このように回動円形部材４０の外周部４２へ直に動力を伝達する機構によれば、回動円形部材４０の大きな外径寸法を利用して、回動角速度を好適に減速することができる。従って、別に減速機構を設ける必要がなく、装置の構成を簡素化でき、製造コストを低減できる。また、回動軸４１へ動力を伝達して回動させる機構ではなく、回動軸４１に駆動機構が直結される構成にはならない。このため、装置全体をコンパクトに形成することができる。
【００２２】
また、回動円形部材４０の大径の外周部４２における回動距離によって、移動体１０の位置が管理できるため、移動体１０の位置決め精度を容易に高めることができる。さらに、タイミングベルト５５等による回動円形部材４０の外周部４２における位置決め寸法精度に対して、それより内側に位置する部分の位置決め寸法精度は、相似形状的に高いことになる。本発明においては、回動円形部材４０の外形に対して、案内溝３０によってガイドされる移動体１０の移動範囲は狭く、その位置決め寸法精度は相似形状的に高まる。
【００２３】
次に、各構成同士の連携形態等、各構成の形態例について、その詳細を説明する。
先ず、軸状突起部１２が回動円形部材４０と連携される連携孔４５の詳細について説明する。
回動円形部材４０は、慣性力の影響を低減させて高速運動ができるように軽量化されている。本形態例では、軽量な材質であるアルミニウムが用いられ、リング状の外周部４２を除いて肉厚を削ったホイール状に設計されている。
そして、軸状突起部１２が挿通される連携孔４５は、第２ベアリング１５が接触する内側縁４５ａに、補強材４６が取付けられて補強されている。
なお、連携孔４５の内側縁４５ａに接触する第２ベアリング１５に換えて、内側縁４５ａに沿って回動円形部材４０の径方向へ往復摺動できるスリッパー、又は直動ガイドを用い、そのスリッパー又は直動ガイドに軸状突起部１２の軸芯部１３を回動自在に軸着してもよい。
【００２４】
また、本形態例では、直線方向への移動を案内する二つの移動ガイド２１、２２が積み重ねられて配されることで、二次元運動ガイド部２０が設けられている。
そして、その二次元運動ガイド部２０と、回動円形部材４０及び案内溝３０によって構成される駆動機構部とが対面する位置に配され、その間に移動体１０が移動可能に連携されて配されている。
これによれば、移動体１０が、二次元運動ガイド部２０と前記駆動機構部との両者によって挟まれた状態で支持されるため、安定的に運転できる。このため、比較的簡単に構築できる構造であるが、高荷重の高速運転にも好適に対応して高精度の位置決めができる。
【００２５】
次に、軸状突起部１２の案内溝３０に対する機械的遊びを除去し、位置決め精度を向上させる手段について説明する。
６５はコイルスプリングであり、軸状突起部１２と回動円形部材４０との間に弾性部材の一例として装着されている。一端が軸状突起部１２の軸芯部１３の根元部に掛けられ、他方が回動円形部材４０に設けられた取付け部４７に掛けられている。なお、取り付け部４７は、実質的に、連携孔４５と回動円形部材４０の軸芯４１ａとを結ぶ径方向の線上に配されている。軸状突起部１２は、移動しても、コイルスプリング６５によって常に回動円形部材４０の軸芯４１ａの方向へ付勢される。
これによれば、軸状突起部１２を案内溝３０の中心寄りの面３６へ常に当接させるように付勢することができ、機械的遊びを除去し、位置決め精度を向上できる。
【００２６】
なお、本形態例では、コイルスプリング６５の引っ張り力を利用して軸状突起部１２を一方へ付勢したが、これに限定されるものではない。弾性部材の圧縮力を利用して軸状突起部１２を一方へ付勢することで、機械的遊びを除去してもよい。
さらにまた、Ｚ方向とＸ方向（２方向）のそれぞれについて機械的遊びを除去する手段を設けてもよい。例えば、コイルスプリングの一端を基部１１に取り付け、他端をベース移動板２５に取り付けてＺ方向の機械的遊びを除去し、他のコイルスプリングの一端をベース移動板２５に取り付け、他端を移動体１０に取り付けてＸ方向の機械的遊びを除去する。このように機械的遊びを除去することで、位置決め精度をより向上できる。
【００２７】
次に、移動体１０の運動中の振動の発生を防止し、高速運転が可能となる運動軌跡（案内溝３０の形状）について説明する。
本形態例の案内溝３０においては、Ｚ軸方向（上下方向）の直線部３１、３５からＸ軸方向（水平方向）の直線部３３へ連続させる曲線部３２、３４の形状が、等加速度曲線となっている（図３参照）。つまり、この案内溝３０の曲線部３２、３４によれば、一定の駆動負荷が回動円形部材４０から軸状突起部１２に連続して伝達される形態となっている。
このため、駆動負荷の変動に起因する振動が発生することを防止でき、好適に高速運転を行うことができる。なお、直線部３１、３３、３５と曲線部３２、３４とが滑らかなＲで連続しており、移動体１０はスムースに運動できる。
さらに、運動曲線は、上述した等加速度曲線に限らず、種々の仕様に対応させて他のカム曲線を用いることもできるのは勿論である。
【００２８】
また、本形態例の案内溝３０においては、回動円形部材４０の軸芯４１ａからの距離について、Ｚ軸方向の直線部３１、３５よりもＸ軸方向の直線部３３の方が短くなるように設けられている。
これによれば、電動モータ５２の特性上、回転数が高くなったところでトルクが低下することを補う効果がある。つまり、Ｘ軸方向の直線部３３は、移動体１０の運動の中間部に対応し、軸状突起部１２が最も速く移動する部分であるため、これに対応して電動モータ５２の回転速度が速くなる。このため、トルクが低下するが、回動円形部材４０の軸芯４１ａからの距離が短いことで、これを補う作用がある。
このようにトルク特性を補うことで、高荷重に耐えて、移動体１０を運動させることができる。従って、より大きな重量がかかるピックアンドプレイス装置にも適用できる。
【００２９】
次に、図８に基づいて本発明にかかる往復運動機構の作動状態について説明する。
図８（ａ）は、移動体１０が一方の下降位置に停止した状態を示す正面図である。この状態から、回動円形部材４０の回動駆動（右回転）に伴って、軸状突起部１２が、案内溝３０に案内させて移動される。すると、移動体１０は、図８（ｂ）の状態を経由して図８（ｃ）に示す他方の下降位置へ移動して停止する。そして、回動円形部材４０を反対方向へ回動駆動（左回転）すれば、移動体１０を、案内溝３０に案内させて図８（ａ）の位置へ戻すことができる。
これによれば、上昇移動、水平移動、下降移動の順に移動体１０が作動し、ピックアンドプレイスの動作が行われたことになる。
また、この往復運動機構によれば、以上に説明した構成を備えるため、移動体を高速で運動でき、且つその移動体の位置決め精度を向上できる。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明に係る往復運動機構の他の形態例（実施例１）について図９に基づいて以下に説明する。図９は、実施例１の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。なお、以上に説明した形態例の構成と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
二次元運動ガイド部２０の少なくとも一方の移動ガイドが複数の直線ガイドを備え、その直線ガイドが、回動円形部材４０の回動軸芯４１ａを挟んで両側に配されている。本実施例では、第１移動ガイド２１が、基部１１に固定された一対の直線ガイド２１ｚ、２１ｚを備えている。各直線ガイド２１ｚは、上下方向に延設され、軸芯４１ａを挟んで左右にそれぞれ配設されている。
これによれば、移動体１０について、荷重を分散させて安定的に案内できると共に、駆動力をよりバランスよく伝達することができる。従って、移動体１０を高速で運動でき、且つその移動体の位置決め精度を向上できる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明に係る往復運動機構の他の形態例（実施例２）について図１０〜１２に基づいて以下に説明する。図１０は、実施例２の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。図１１は、図１０の中央部分で縦方向に破断した縦断面図である。また、図１２は、図１０の左側部分で縦方向に破断した縦断面図である。なお、以上に説明した形態例の構成と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
この往復運動機構は、直線ガイド２１ｚが一対設けられて第２移動ガイド２２によるガイド方向にスパンを大きくとって配置され、その直線ガイド２１ｚのそれぞれに沿って移動する各ベース移動板２５、２５が設けられると共に、その一対のベース移動板２５、２５に第２移動ガイド２２を介して差し渡された長尺の移動体１０が設けられ、その移動体１０の第１移動ガイド２１によるガイド方向について同期機構８０を備えている。
実施例２では、実施例１と比較して、一対の直線ガイド２１ｚ、２１ｚの配置スパンを大きくとって、ベース移動板２５が左右に分割されると共に長尺の移動体１０が設けられ、その移動体１０の左右の上下動について同期機構８０を備えている点が異なる。
なお、実施例１では、各直線移動部材２３ｚが固定されたベース移動板２５が、一体的に形成されているため、実施例２のような同期機構を要しない。
【００３２】
本実施例の同期機構８０は、図に示すように、左右の基部１１、１１に差し渡されて、その左右の基部１１、１１に両端部８１ｂ、８１ｂで軸芯８１ａを中心に回動自在に軸着されたシャフト８１と、そのシャフト８１の両端部８１ｂ、８１ｂ近傍にそれぞれ軸芯８１ａに直交する方向に延設された各レバー部８２と、そのレバー部８２と連携されるようにベース移動板２５に設けられたフォーク状の各連携部２５ａとを備える。なお、シャフト８１は、剛性が高いほど優れた同期性能を得られる。このため、直径の大きなパイプ状のシャフトを用いるとよい。
この同期機構８０を備える往復運動機構によれば、左右に分割された一対のベース移動板２５、２５が、シャフト８１と一対のレバー部８２、８２の相互の回動作用によって、上下に同期して移動される。つまり、一対のベース移動板２５、２５の上下の運動と、シャフト８１と一対のレバー部８２、８２との回動運動が、常に相互に変換され、長尺の移動体１０を常に水平に保つように作用する。従って、一対のベース移動板２５は一体的に連結されていないが、移動体１０は傾くことなく、スムースに上下動できる。これにより、ベース移動板２５を軽量化できるため、長尺の移動体１０を高速で運動でき、且つその移動体１０の位置決め精度を向上できる。
【００３３】
なお、同期機構はこれに限定されるものではなく、例えば、シャフト８１と、その両端部８１ｂ、８１ｂ近傍に固定されたピニオンと、そのピニオンが噛合するように左右のベース移動板２５、２５に固定されたラックとから構成することもできる。また、このような同期機構は、リンク機構を用いて構成することもできる。
以上のような同期機構を備えた往復運動機構によれば、例えば、ワークを保持する保持装置部を長尺の移動体１０に複数配設すれば、ワークを連続する複数の加工ステーションへ順次供給（排出）するワーク送り装置において、その往復運動機構として好適に用いることができる。なお、ワークを保持する保持装置部としては、例えば、チャック装置や吸引吸着装置を好適に用いることができる。
【００３４】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る往復運動機構の形態例を示す一部断面を含む側面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ線から二次元運動ガイド部側を見た説明図である。
【図３】図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図１の形態例の平面図である。
【図５】図１の形態例の上から見た断面図である。
【図６】保持装置部が取り付けられる移動体部分の側から見た側面図である。
【図７】図１（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】移動体の作動状態を説明する正面図である。
【図９】実施例１の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図１０】実施例２の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図１１】図１０の中央部分で縦方向に破断した縦断面図である。
【図１２】図１０の左側部分で縦方向に破断した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 移動体
１２ 軸状突起部
１２ａ 先端側
２０ 二次元運動ガイド部
２１ 第１移動ガイド
２２ 第２移動ガイド
３０ 案内溝
３３ 直線部
４０ 回動円形部材
４２ 外周部
４５ 連携孔
５０ 駆動手段
５２ 電動モータ
５３ 駆動軸
５５ タイミングベルト
６０ 保持装置部
７０ 調整用のネジ
８０ 同期機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復運動機構、及びその機構を利用したピックアンドプレイス装置に関する。ピックアンドプレイス装置は、ワークを保持して持ち上げ、所定の場所まで移動させて位置させる作業を行う装置である。例えば、組み立て、搬送、検査等の自動化装置として多用されている。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピックアンドプレイス装置等に用いられる往復運動機構としては、アームロボット装置のように、複数の駆動装置（電動モータ等）が用いられるものがある。これによれば、複数の駆動装置による動作を合成して所定の運動軌跡を得るものであり、運動軌跡を自由に設定することができるため、汎用性がある。しかし、複数の駆動装置を要するため、装置が複雑化、大型化するデメリットがある。
【０００３】
これに対して、カム機構を利用して、一つの駆動装置によって所定の運動軌跡を得る往復運動が考案されている。
例えば、支え部に支持された軸受ホルダーと、軸受ホルダーにＺ軸軸受を介して取り付けられたＺ軸と、支え部に固定された、溝を持つ溝カム板と、溝にはめ込まれた第１のカムフォロアーと、Ｚ軸に固定されたローラブロックと、ローラブロックに固定され、第１のカムフォロアーに挿通されたピンと、軸に取り付けられ軸を中心に回転可能に取り付けたレバーと、第１のカムフォロアーとともにピンの長さ方向に並設され、レバーの他端に摺動可能に取り付けられた第２のカムフォロアーと、レバーを駆動させる駆動機構とを有することを特徴とするピックアンドプレイスユニットが開示されている。
【特許文献１】実開平０３−１２６５２２号公報（図１等）
【０００４】
このようなピックアンドプレイスユニットでは、レバーを介して、移動体であるローラブロックを移動させている。レバーは、軸（回動軸）を介して駆動機構によって回動するもので、回動軸に駆動機構が直結されている。これによれば、回動軸と駆動機構が軸線方向に直列されて大きくなる構造となっている。また、回動軸と駆動機構の動力装置との間にラックとピニオンから成る特別の減速機構を介在させており、複雑な構成となっている。
さらに、レバーを介して移動体を駆動する場合、小径の回動軸による角度変位によって移動体の位置が決定されることになり、移動体の位置決め精度を高めることが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
往復運動機構及びピックアンドプレイス装置に関して解決しようとする問題点は、装置の全体形態が厚くなり、構成が複雑になって製造コストが高くなり易い点にある。また、移動体の位置決め精度を高めることが難しいという課題もある。
そこで、本発明の目的は、装置のコンパクト化、構成の簡素化、及び製造コストの低減ができ、移動体の位置決め精度を高めることができる往復運動機構及びピックアンドプレイ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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、移動体を所定の軌跡に倣って往復移動させる運動機構であって、前記移動体にかかる第１の直線方向及び第２の直線方向への移動を案内する第１移動ガイド及び第２移動ガイドを備える二次元運動ガイド部と、前記移動体から軸状に突起した形態に設けられた軸状突起部と、前記軸状突起部の先端側が嵌るように溝状に設けられ、前記移動体が所定の軌跡に倣って移動するように案内する案内溝と、該案内溝に並設され、該案内溝の全体を覆う大きさの円形に設けられ、前記軸状突起部が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔を備え、回動駆動されることで前記軸状突起部を介して前記移動体を駆動させる回動円形部材と、前記回動円形部材の外周部へ動力を伝達して、該回動円形部材を駆動させる駆動手段とを具備する。
【０００７】
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記回動円形部材がタイミングプーリであり、前記駆動手段が電動モータとタイミングベルトによって構成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記回動円形部材が歯車であり、前記駆動手段が電動モータとピニオンギヤによって構成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記案内溝の中間部に直線部が設けられ、前記移動体の一方向への移動長さを調整できるように、前記直線部が伸縮可能に設けられていることを特徴とすることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記二次元運動ガイド部の少なくとも一方の移動ガイドが複数の直線ガイドを備え、該直線ガイドが、前記回動円形部材の回動軸芯を挟んで両側に配されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記直線ガイドが一対設けられて他方の移動ガイドによるガイド方向にスパンを大きくとって配置され、該直線ガイドのそれぞれに沿って移動する各ベース移動板が設けられると共に、該一対のベース移動板に他方の移動ガイドを介して差し渡された長尺の移動体が設けられ、該移動体の一方の移動ガイドによるガイド方向について同期機構を備えていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる往復運動機構の一形態によれば、前記第１の直線方向が実質的に上下方向で、前記第２の直線方向が実質的に水平方向であって、前記移動体が、上昇方向、水平方向及び下降方向へ移動できるように、前記案内溝が逆Ｕ字状に設けられていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかるピックアンドプレイス装置の一形態によれば、上記の往復運動機構の前記移動体に、ワークを保持する保持装置部が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る往復運動機構及びピックアンドプレイス装置によれば、装置のコンパクト化、構成の簡素化、及び製造コストの低減ができ、移動体の位置決め精度を高めることができるという特別有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るピックアンドプレイス装置として用いられる往復運動機構の最良の形態例を添付図面（図１〜８）と共に詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る往復運動機構を示す一部断面を含む側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線から図１（ｂ）とは反対側を見た説明図であり、図３は、図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図４は、図１の形態例の平面図であり、図５は、図１の形態例の上から見た断面図である。図６は、保持装置部が取り付けられる移動体部分の側から見た側面図であり、図７は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。また、図８（ａ）〜（ｃ）は、移動体の作動状態を説明する正面図である。
この往復運動機構は、移動体１０を所定の軌跡に倣って往復移動させる運動機構である。そして、その往復運動機構の移動体１０に、ワークを保持する保持装置部６０（図２参照）が設けられることで、ピックアンドプレイス装置が構成される。
【００１２】
２０は二次元運動ガイド部であり、移動体１０にかかる第１の直線方向Ｚ及び第２の直線方向Ｘへの移動を案内する第１移動ガイド２１及び第２移動ガイド２２を備える（図２参照）。
本形態例の第１移動ガイド２１は、上下方向であるＺ方向に平行に延設されて基部１１に固定された一対の直線ガイド２１ｚ、２１ｚによって構成されている。各直線ガイド２１ｚには、一対の直線移動部材２３ｚ、２３ｚが摺動可能に装着されている。これにより、いわゆる直動ガイドが形成されている。そして、４個の直線移動部材２３ｚがベース移動板２５に固定されている。これにより、ベース移動板２５が、上下方向へスムースに移動することができる。
【００１３】
このベース移動板２５の面上に、一対の直線移動部材２４ｘ、２４ｘが、水平方向であるＸ方向へ直列に固定されている。その一対の直線移動部材２４ｘ、２４ｘに、直線ガイド２２ｘが、Ｘ方向へスムースに移動できるように嵌っている。そして、この直線ガイド２２ｘは、移動体１０の一面に固定されている。従って、ここでは、一対の直線移動部材２４ｘ、２４ｘが相対的に第２移動ガイド２２を構成しており、直線ガイド２２ｘが移動体１０と一体化された構成となっている。
以上のように構成された二次元運動ガイド部２０によれば、Ｚ方向とＸ方向への運動を合成することで、移動体１０を所定の平面内で二次元運動させることができる。なお、本発明の往復運動機構にかかる運動平面は、本形態例のＺ方向とＸ方向の合成に限定されず、他の方向の合成による場合が含まれるのは勿論である。すなわち、移動体１０の運動方向は、限定されるものではない。
【００１４】
１２は軸状突起部であり、移動体１０から軸状に突起した形態に設けられている。この軸状突起部は、図１（ａ）に示すように、移動体１０の移動平面に対して直交する方向であって、上記の二次元運動ガイド部２０が設けられた側とは反対側へ突起している。軸芯部１３が移動体１０と一体的に固定状態に設けられ、その軸芯部１３にカムフォロアーとして機能する第１ベアリング１４及び第２ベアリング１５が軸方向に並んで嵌っている。
【００１５】
３０は案内溝であり、軸状突起部１２の先端側１２ａが嵌るように溝状に設けられ、この軸状突起部１２を介して、移動体１０が所定の軌跡に倣って移動するように案内する。この案内溝３０は、移動体１０に対面して基部１１に設けられている。なお、本形態例の軸状突起部１２の先端側１２ａは、軸芯部１３に第１ベアリング１４が嵌った形態に構成されている。このため、軸状突起部１２は、案内溝３０内をスムースに移動できる。このように軸状突起部１２が案内溝３０に沿って移動するため、移動体１０を高速で運動させることができる。
そして、本形態例では、案内溝３０の中間部に直線部３３が設けられ、移動体１０の一方向（Ｘ方向）への移動長さを調整できるように、その直線部３３が伸縮可能に設けられている。また、前述したように第１の直線方向Ｚが実質的に上下方向で第２の直線方向Ｘが実質的に水平方向であって、移動体１０が、上昇方向Ｚ、水平方向Ｘ及び下降方向Ｚへ移動できるように、案内溝３０が逆Ｕ字状に設けられている。
【００１６】
案内溝３０の水平方向への長さ調整の構造は、図３及び図５に示すように左右に分割された状態に設けられた２枚の溝プレート３７、３８によって構成されている。各溝プレート３７、３８の案内溝３０の直線部３３が設けられた部分において、それぞれが半分の板厚に設けられ、すり合わされた状態に重なり合っている。従って、各溝プレート３７、３８を適宜Ｘ方向へずらして基部１１に固定することによって、両者が重なり合う範囲で、案内溝３０の水平方向への長さ調整ができる。
なお、３９はボルトであり、溝プレート３７、３８を基部１１に固定する。このボルト３９は、基部１１に設けられた長孔１７に挿入され、緩めた状態で溝プレート３７、３８の位置調整ができるように設けられている。また、１８はピンであり、長溝１９に嵌って溝プレート３７、３８の水平方向への変位をガイドする。さらに、７０は調整用のネジであって、基部の側壁１１ａから、各溝プレート３７、３８の側面へ螺合している。このネジ７０を回すことで、溝プレート３７、３８を水平方向へ変位させる。
【００１７】
４０は回動円形部材であり、案内溝３０に並設されている。本形態例では、案内溝３０と移動体１０を案内する二次元運動ガイド部２０との間に配されている。この回動円形部材４０は、その全体形状が対面する案内溝３０の全体を覆う大きさの円形に設けられている。また、軸状突起部１２が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔４５を備え、回動駆動されることで軸状突起部１２を介して移動体１０を駆動させる。本形態例の連携孔４５は径方向に長い長孔に形成され、この連携孔４５において回動円形部材４０による駆動力が軸状突起部１２へ伝達され、移動体１０が駆動される。なお、連携孔４５は、少なくとも軸芯４１ａから案内溝３０の各部までの距離の最大差分について、軸状突起部１２の変位を許容する長さの長孔に設けられている。また、回動円形部材４０の形状は、その外周部４２によって回動駆動のための動力が伝達されるように、実質的に円形であればよい。
【００１８】
本形態例の回動円形部材４０は、ホイール状に設けられ、図７に明らかなようにベアリング４４を介して軸芯４１ａ（回動軸４１）を中心に回動自在に、基部１１に軸着されている。さらに具体的には、この回動円形部材４０は、タイミングプーリであり、案内溝３０に対応してその中心部に位置するよう基部１１に軸着されている。
なお、回動円形部材４０の支持構造は、本形態例のような回動軸４１による構成に限定されるものではない。例えば、回動円形部材４０の外周部に３個以上のローラーを接触させて配することで、回動円形部材４０を回転自在に支持することができる。
【００１９】
また、５０は駆動手段であり、回動円形部材４０の外周部４２へ動力を伝達して、その回動円形部材４０を駆動させるものである。
本形態例では、この駆動手段５０が、電動モータ５２とタイミングベルト５５によって構成されている。電動モータ５２が基部１１に固定され、電動モータ５２の出力軸５３に固定されたタイミングプーリ５４と、回動円形部材４０を構成するタイミングプーリとの間にタイミングベルト５５が掛け回されている。
なお、電動モータ５２は、サーボモータやパルスモータを用いることができ、その電動モータ５２を制御するだけで、移動体１０の運動を好適に制御できる。また、動力装置としては、電動モータに限定されず、シリンダ装置等を採用できるのは勿論である。
また、ロータリーエンコーダ等の角度位置センサーを回動円形部材４０の回転軸４１側に設けることで、より精度の高い制御を行うこともできる。
【００２０】
ところで、回動円形部材４０と駆動手段５０の構成はこれに限らず、回動円形部材４０の外周部４２へ直に動力を伝達する機構であれば、他の構成を用いても良い。例えば、回動円形部材４０が歯車であり、駆動手段５０が電動モータとピニオンギヤによって構成されていてもよい。また、スチールベルトやチェーンと、スプロケットとによる動力伝達手段を採用することも可能である。
【００２１】
このように回動円形部材４０の外周部４２へ直に動力を伝達する機構によれば、回動円形部材４０の大きな外径寸法を利用して、回動角速度を好適に減速することができる。従って、別に減速機構を設ける必要がなく、装置の構成を簡素化でき、製造コストを低減できる。また、回動軸４１へ動力を伝達して回動させる機構ではなく、回動軸４１に駆動機構が直結される構成にはならない。このため、装置全体をコンパクトに形成することができる。
【００２２】
また、回動円形部材４０の大径の外周部４２における回動距離によって、移動体１０の位置が管理できるため、移動体１０の位置決め精度を容易に高めることができる。さらに、タイミングベルト５５等による回動円形部材４０の外周部４２における位置決め寸法精度に対して、それより内側に位置する部分の位置決め寸法精度は、相似形状的に高いことになる。本発明においては、回動円形部材４０の外形に対して、案内溝３０によってガイドされる移動体１０の移動範囲は狭く、その位置決め寸法精度は相似形状的に高まる。
【００２３】
次に、各構成同士の連携形態等、各構成の形態例について、その詳細を説明する。
先ず、軸状突起部１２が回動円形部材４０と連携される連携孔４５の詳細について説明する。
回動円形部材４０は、慣性力の影響を低減させて高速運動ができるように軽量化されている。本形態例では、軽量な材質であるアルミニウムが用いられ、リング状の外周部４２を除いて肉厚を削ったホイール状に設計されている。
そして、軸状突起部１２が挿通される連携孔４５は、第２ベアリング１５が接触する内側縁４５ａに、補強材４６が取付けられて補強されている。
なお、連携孔４５の内側縁４５ａに接触する第２ベアリング１５に換えて、内側縁４５ａに沿って回動円形部材４０の径方向へ往復摺動できるスリッパー、又は直動ガイドを用い、そのスリッパー又は直動ガイドに軸状突起部１２の軸芯部１３を回動自在に軸着してもよい。
【００２４】
また、本形態例では、直線方向への移動を案内する二つの移動ガイド２１、２２が積み重ねられて配されることで、二次元運動ガイド部２０が設けられている。
そして、その二次元運動ガイド部２０と、回動円形部材４０及び案内溝３０によって構成される駆動機構部とが対面する位置に配され、その間に移動体１０が移動可能に連携されて配されている。
これによれば、移動体１０が、二次元運動ガイド部２０と前記駆動機構部との両者によって挟まれた状態で支持されるため、安定的に運転できる。このため、比較的簡単に構築できる構造であるが、高荷重の高速運転にも好適に対応して高精度の位置決めができる。
【００２５】
次に、軸状突起部１２の案内溝３０に対する機械的遊びを除去し、位置決め精度を向上させる手段について説明する。
６５はコイルスプリングであり、軸状突起部１２と回動円形部材４０との間に弾性部材の一例として装着されている。一端が軸状突起部１２の軸芯部１３の根元部に掛けられ、他方が回動円形部材４０に設けられた取付け部４７に掛けられている。なお、取り付け部４７は、実質的に、連携孔４５と回動円形部材４０の軸芯４１ａとを結ぶ径方向の線上に配されている。軸状突起部１２は、移動しても、コイルスプリング６５によって常に回動円形部材４０の軸芯４１ａの方向へ付勢される。
これによれば、軸状突起部１２を案内溝３０の中心寄りの面３６へ常に当接させるように付勢することができ、機械的遊びを除去し、位置決め精度を向上できる。
【００２６】
なお、本形態例では、コイルスプリング６５の引っ張り力を利用して軸状突起部１２を一方へ付勢したが、これに限定されるものではない。弾性部材の圧縮力を利用して軸状突起部１２を一方へ付勢することで、機械的遊びを除去してもよい。
さらにまた、Ｚ方向とＸ方向（２方向）のそれぞれについて機械的遊びを除去する手段を設けてもよい。例えば、コイルスプリングの一端を基部１１に取り付け、他端をベース移動板２５に取り付けてＺ方向の機械的遊びを除去し、他のコイルスプリングの一端をベース移動板２５に取り付け、他端を移動体１０に取り付けてＸ方向の機械的遊びを除去する。このように機械的遊びを除去することで、位置決め精度をより向上できる。
【００２７】
次に、移動体１０の運動中の振動の発生を防止し、高速運転が可能となる運動軌跡（案内溝３０の形状）について説明する。
本形態例の案内溝３０においては、Ｚ軸方向（上下方向）の直線部３１、３５からＸ軸方向（水平方向）の直線部３３へ連続させる曲線部３２、３４の形状が、等加速度曲線となっている（図３参照）。つまり、この案内溝３０の曲線部３２、３４によれば、一定の駆動負荷が回動円形部材４０から軸状突起部１２に連続して伝達される形態となっている。
このため、駆動負荷の変動に起因する振動が発生することを防止でき、好適に高速運転を行うことができる。なお、直線部３１、３３、３５と曲線部３２、３４とが滑らかなＲで連続しており、移動体１０はスムースに運動できる。
さらに、運動曲線は、上述した等加速度曲線に限らず、種々の仕様に対応させて他のカム曲線を用いることもできるのは勿論である。
【００２８】
また、本形態例の案内溝３０においては、回動円形部材４０の軸芯４１ａからの距離について、Ｚ軸方向の直線部３１、３５よりもＸ軸方向の直線部３３の方が短くなるように設けられている。
これによれば、電動モータ５２の特性上、回転数が高くなったところでトルクが低下することを補う効果がある。つまり、Ｘ軸方向の直線部３３は、移動体１０の運動の中間部に対応し、軸状突起部１２が最も速く移動する部分であるため、これに対応して電動モータ５２の回転速度が速くなる。このため、トルクが低下するが、回動円形部材４０の軸芯４１ａからの距離が短いことで、これを補う作用がある。
このようにトルク特性を補うことで、高荷重に耐えて、移動体１０を運動させることができる。従って、より大きな重量がかかるピックアンドプレイス装置にも適用できる。
【００２９】
次に、図８に基づいて本発明にかかる往復運動機構の作動状態について説明する。
図８（ａ）は、移動体１０が一方の下降位置に停止した状態を示す正面図である。この状態から、回動円形部材４０の回動駆動（右回転）に伴って、軸状突起部１２が、案内溝３０に案内させて移動される。すると、移動体１０は、図８（ｂ）の状態を経由して図８（ｃ）に示す他方の下降位置へ移動して停止する。そして、回動円形部材４０を反対方向へ回動駆動（左回転）すれば、移動体１０を、案内溝３０に案内させて図８（ａ）の位置へ戻すことができる。
これによれば、上昇移動、水平移動、下降移動の順に移動体１０が作動し、ピックアンドプレイスの動作が行われたことになる。
また、この往復運動機構によれば、以上に説明した構成を備えるため、移動体を高速で運動でき、且つその移動体の位置決め精度を向上できる。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明に係る往復運動機構の他の形態例（実施例１）について図９に基づいて以下に説明する。図９は、実施例１の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。なお、以上に説明した形態例の構成と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
二次元運動ガイド部２０の少なくとも一方の移動ガイドが複数の直線ガイドを備え、その直線ガイドが、回動円形部材４０の回動軸芯４１ａを挟んで両側に配されている。本実施例では、第１移動ガイド２１が、基部１１に固定された一対の直線ガイド２１ｚ、２１ｚを備えている。各直線ガイド２１ｚは、上下方向に延設され、軸芯４１ａを挟んで左右にそれぞれ配設されている。
これによれば、移動体１０について、荷重を分散させて安定的に案内できると共に、駆動力をよりバランスよく伝達することができる。従って、移動体１０を高速で運動でき、且つその移動体の位置決め精度を向上できる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明に係る往復運動機構の他の形態例（実施例２）について図１０〜１２に基づいて以下に説明する。図１０は、実施例２の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。図１１は、図１０の中央部分で縦方向に破断した縦断面図である。また、図１２は、図１０の左側部分で縦方向に破断した縦断面図である。なお、以上に説明した形態例の構成と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
この往復運動機構は、直線ガイド２１ｚが一対設けられて第２移動ガイド２２によるガイド方向にスパンを大きくとって配置され、その直線ガイド２１ｚのそれぞれに沿って移動する各ベース移動板２５、２５が設けられると共に、その一対のベース移動板２５、２５に第２移動ガイド２２を介して差し渡された長尺の移動体１０が設けられ、その移動体１０の第１移動ガイド２１によるガイド方向について同期機構８０を備えている。
実施例２では、実施例１と比較して、一対の直線ガイド２１ｚ、２１ｚの配置スパンを大きくとって、ベース移動板２５が左右に分割されると共に長尺の移動体１０が設けられ、その移動体１０の左右の上下動について同期機構８０を備えている点が異なる。
なお、実施例１では、各直線移動部材２３ｚが固定されたベース移動板２５が、一体的に形成されているため、実施例２のような同期機構を要しない。
【００３２】
本実施例の同期機構８０は、図に示すように、左右の基部１１、１１に差し渡されて、その左右の基部１１、１１に両端部８１ｂ、８１ｂで軸芯８１ａを中心に回動自在に軸着されたシャフト８１と、そのシャフト８１の両端部８１ｂ、８１ｂ近傍にそれぞれ軸芯８１ａに直交する方向に延設された各レバー部８２と、そのレバー部８２と連携されるようにベース移動板２５に設けられたフォーク状の各連携部２５ａとを備える。なお、シャフト８１は、剛性が高いほど優れた同期性能を得られる。このため、直径の大きなパイプ状のシャフトを用いるとよい。
この同期機構８０を備える往復運動機構によれば、左右に分割された一対のベース移動板２５、２５が、シャフト８１と一対のレバー部８２、８２の相互の回動作用によって、上下に同期して移動される。つまり、一対のベース移動板２５、２５の上下の運動と、シャフト８１と一対のレバー部８２、８２との回動運動が、常に相互に変換され、長尺の移動体１０を常に水平に保つように作用する。従って、一対のベース移動板２５は一体的に連結されていないが、移動体１０は傾くことなく、スムースに上下動できる。これにより、ベース移動板２５を軽量化できるため、長尺の移動体１０を高速で運動でき、且つその移動体１０の位置決め精度を向上できる。
【００３３】
なお、同期機構はこれに限定されるものではなく、例えば、シャフト８１と、その両端部８１ｂ、８１ｂ近傍に固定されたピニオンと、そのピニオンが噛合するように左右のベース移動板２５、２５に固定されたラックとから構成することもできる。また、このような同期機構は、リンク機構を用いて構成することもできる。
以上のような同期機構を備えた往復運動機構によれば、例えば、ワークを保持する保持装置部を長尺の移動体１０に複数配設すれば、ワークを連続する複数の加工ステーションへ順次供給（排出）するワーク送り装置において、その往復運動機構として好適に用いることができる。なお、ワークを保持する保持装置部としては、例えば、チャック装置や吸引吸着装置を好適に用いることができる。
【００３４】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る往復運動機構の形態例を示す一部断面を含む側面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ線から二次元運動ガイド部側を見た説明図である。
【図３】図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図１の形態例の平面図である。
【図５】図１の形態例の上から見た断面図である。
【図６】保持装置部が取り付けられる移動体部分の側から見た側面図である。
【図７】図１（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】移動体の作動状態を説明する正面図である。
【図９】実施例１の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図１０】実施例２の往復運動機構を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図１１】図１０の中央部分で縦方向に破断した縦断面図である。
【図１２】図１０の左側部分で縦方向に破断した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 移動体
１２ 軸状突起部
１２ａ 先端側
２０ 二次元運動ガイド部
２１ 第１移動ガイド
２２ 第２移動ガイド
３０ 案内溝
３３ 直線部
４０ 回動円形部材
４２ 外周部
４５ 連携孔
５０ 駆動手段
５２ 電動モータ
５３ 駆動軸
５５ タイミングベルト
６０ 保持装置部
７０ 調整用のネジ
８０ 同期機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を所定の軌跡に倣って往復移動させる運動機構であって、
前記移動体にかかる第１の直線方向及び第２の直線方向への移動を案内する第１移動ガイド及び第２移動ガイドを備える二次元運動ガイド部と、
前記移動体から軸状に突起した形態に設けられた軸状突起部と、
前記軸状突起部の先端側が嵌るように溝状に設けられ、前記移動体が所定の軌跡に倣って移動するように案内する案内溝と、
該案内溝に並設され、該案内溝の全体を覆う大きさの円形に設けられ、前記軸状突起部が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔を備え、回動駆動されることで前記軸状突起部を介して前記移動体を駆動させる回動円形部材と、
前記回動円形部材の外周部へ動力を伝達して、該回動円形部材を駆動させる駆動手段とを具備することを特徴とする往復運動機構。
【請求項２】
前記回動円形部材がタイミングプーリであり、前記駆動手段が電動モータとタイミングベルトによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の往復運動機構。
【請求項３】
前記回動円形部材が歯車であり、前記駆動手段が電動モータとピニオンギヤによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の往復運動機構。
【請求項４】
前記案内溝の中間部に直線部が設けられ、前記移動体の一方向への移動長さを調整できるように、前記直線部が伸縮可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の往復運動機構。
【請求項５】
前記二次元運動ガイド部の少なくとも一方の移動ガイドが複数の直線ガイドを備え、該直線ガイドが、前記回動円形部材の回動軸芯を挟んで両側に配されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の往復運動機構。
【請求項６】
前記直線ガイドが一対設けられて他方の移動ガイドによるガイド方向にスパンを大きくとって配置され、該直線ガイドのそれぞれに沿って移動する各ベース移動板が設けられると共に、該一対のベース移動板に他方の移動ガイドを介して差し渡された長尺の移動体が設けられ、該移動体の一方の移動ガイドによるガイド方向について同期機構を備えていることを特徴とする請求項５記載の往復運動機構。
【請求項７】
前記第１の直線方向が実質的に上下方向で、前記第２の直線方向が実質的に水平方向であって、前記移動体が、上昇方向、水平方向及び下降方向へ移動できるように、前記案内溝が逆Ｕ字状に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の往復運動機構。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の往復運動機構の前記移動体に、ワークを保持する保持装置部が設けられたことを特徴とするピックアンドプレイス装置。
【請求項１】
移動体を所定の軌跡に倣って往復移動させる運動機構であって、
前記移動体にかかる第１の直線方向及び第２の直線方向への移動を案内する第１移動ガイド及び第２移動ガイドを備える二次元運動ガイド部と、
前記移動体から軸状に突起した形態に設けられた軸状突起部と、
前記軸状突起部の先端側が嵌るように溝状に設けられ、前記移動体が所定の軌跡に倣って移動するように案内する案内溝と、
該案内溝に並設され、該案内溝の全体を覆う大きさの円形に設けられ、前記軸状突起部が前記円形の径方向へ移動可能に挿通される連携孔を備え、回動駆動されることで前記軸状突起部を介して前記移動体を駆動させる回動円形部材と、
前記回動円形部材の外周部へ動力を伝達して、該回動円形部材を駆動させる駆動手段とを具備することを特徴とする往復運動機構。
【請求項２】
前記回動円形部材がタイミングプーリであり、前記駆動手段が電動モータとタイミングベルトによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の往復運動機構。
【請求項３】
前記回動円形部材が歯車であり、前記駆動手段が電動モータとピニオンギヤによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の往復運動機構。
【請求項４】
前記案内溝の中間部に直線部が設けられ、前記移動体の一方向への移動長さを調整できるように、前記直線部が伸縮可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の往復運動機構。
【請求項５】
前記二次元運動ガイド部の少なくとも一方の移動ガイドが複数の直線ガイドを備え、該直線ガイドが、前記回動円形部材の回動軸芯を挟んで両側に配されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の往復運動機構。
【請求項６】
前記直線ガイドが一対設けられて他方の移動ガイドによるガイド方向にスパンを大きくとって配置され、該直線ガイドのそれぞれに沿って移動する各ベース移動板が設けられると共に、該一対のベース移動板に他方の移動ガイドを介して差し渡された長尺の移動体が設けられ、該移動体の一方の移動ガイドによるガイド方向について同期機構を備えていることを特徴とする請求項５記載の往復運動機構。
【請求項７】
前記第１の直線方向が実質的に上下方向で、前記第２の直線方向が実質的に水平方向であって、前記移動体が、上昇方向、水平方向及び下降方向へ移動できるように、前記案内溝が逆Ｕ字状に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の往復運動機構。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の往復運動機構の前記移動体に、ワークを保持する保持装置部が設けられたことを特徴とするピックアンドプレイス装置。
【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２００８−２４５１１（Ｐ２００８−２４５１１Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６１９１５（Ｐ２００７−１６１９１５）
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（５０６０５４４８６）有限会社メック (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（５０６０５４４８６）有限会社メック (8)
【Ｆターム（参考）】
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