移動機構及びこれを用いたピックアンドプレース装置
【課題】 構造が非常にシンプルなピックアンドプレース装置等を提供する。
【解決手段】 ピックアンドプレース装置Ａは、タイミングプーリ３０をＸ方向に移動さ
せる移動機構１と、タイミングプーリ３０に連結され且つアーム５２をＺ方向に移動可能
な直進アームモジュール機構２とを備えている。移動機構１は、独立して駆動可能なステッピングモータ１０ａ、１０ｂと、タイミングベルト２３ａ、２３ｂが走行可能なように同モータ１０ａ、１０ｂに連結されたベルト・プーリ２０ａ，２０ｂと、タイミングベルト２３ａ、２３ｂとの間に配置され且つ各ベルトが交差するように掛け回されたタイミングプーリ３０と、タイミングプーリ３０を軸支するとともに直線上に移動自在に案内する軸ガイド部４０とを有している。
【解決手段】 ピックアンドプレース装置Ａは、タイミングプーリ３０をＸ方向に移動さ
せる移動機構１と、タイミングプーリ３０に連結され且つアーム５２をＺ方向に移動可能
な直進アームモジュール機構２とを備えている。移動機構１は、独立して駆動可能なステッピングモータ１０ａ、１０ｂと、タイミングベルト２３ａ、２３ｂが走行可能なように同モータ１０ａ、１０ｂに連結されたベルト・プーリ２０ａ，２０ｂと、タイミングベルト２３ａ、２３ｂとの間に配置され且つ各ベルトが交差するように掛け回されたタイミングプーリ３０と、タイミングプーリ３０を軸支するとともに直線上に移動自在に案内する軸ガイド部４０とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークを移動させる移動機構及びこれを用いたピックアンドプレース装置に関
する。
【背景技術】
【０００２】
部品を把持して他の場所へ移動させるピックアンドプレース装置については、様々な分
野で広く使用されており、ワークを把持可能なアームと、カム機構やモータを組み合わせてアームを移動させる移動機構とを有した構成となっているのが一般的である（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５２５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例による場合、移動機構の部品点数が多くその構造が複雑であ
ることから、小型軽量化、低コスト化及びメンテナンス性の向上を図ることが困難という問題が指摘されている。特にアームを高速駆動させる場合、大容量のモータが必要不可欠となり、この点でも小型軽量化を図ることが非常に困難となる。
【０００５】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、構造
が非常にシンプルな移動機構及びこれを用いた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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の移動機構は、独立して駆動可能な第１、第２の駆動
源と、第１、第２のベルトが走行可能なように第１、第２の駆動源に連結された第１、第
２のベルト・プーリと、第１のベルトと第２のベルトとの間に配置され且つ第１のベルト
と第２のベルトが交差するように掛け回された移動プーリ部と、移動プーリ部を直線上に移動自在に案内するガイド部とを具備している。
【０００７】
上記発明による場合、第１、第２の駆動源が独立して駆動されると、これに伴って第１
、第２のベルトが走行して移動プーリ部がガイド部に沿って直線状に移動することになる
。よって、従来に比べて部品点数が少なくその構造が非常にシンプルであることから、小型化、低コスト化及びメンテナンス性の向上を容易に図ることが可能になる。特に第１、第２の駆動源の駆動運動を移動プーリ部の直線運動に変換する機構の構成がシンプルであることから損失が小さい。よって、移動プーリ部を高速駆動させる場合であっても大容量の駆動源が不要となり、この点でも小型軽量化を図ることが可能になる。
【０００８】
好ましくは、ガイド部の代わりに、移動プーリ部を回転可能に軸支するとともに直線上又は平面上に移動自在に案内する軸ガイド部とを使用すると良い。この場合、両駆動源の回転方向や一方の駆動源の回転停止に対応した駆動パターンで移動プーリ部が直線状に移動したり回転したりする。よって、移動プーリ部の移動パターン等の範囲が拡大され、この点で高性能化を図ることが可能になる。
【０００９】
軸ガイド部の具体例としては、ベルト方向に配置された直線ガイド部と、前記移動プーリ部を軸支するとともに直線ガイド部に沿って直線移動自在な可動部と、第１のベルトの第２のベルト側の一部を移動プーリ部の半周面側に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第１のローラと、第２のベルトの第１のベルト側の一部を移動プーリ部の他の半周面側に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第２のローラとを備えたものがある。第１、第２のローラについては、移動プーリ部との間で三角形、逆三角形の位置関係となるように可動部上の移動プーリ部を中心とした位置に各々配設すると良い。
【００１０】
本発明のピックアンドプレース装置は、上記移動機構と、同移動機構の移動プーリ部に
連結され且つ先端側に移動対象物を把持可能なアーム機構とを備えている。
【００１１】
上記発明による場合、アーム機構を移動させる機構として上記移動機構が使用されてい
ることから、構造が非常にシンプルとなり、小型化及び低コスト化を容易に図ることが可
能になる。
【００１２】
好ましくは、アーム機構が移動プーリ部に着脱自在である構成にすると良い。この場合
、多種多様な機能を有するアーム機構への取り替えが容易であることから使い勝手が良好
になる。
【００１３】
アーム機構の具体例としては、アーム機構は、軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、移動プーリ部の回転運動をアームのベルト方向に直交した方向の直線運動に変換する上下変換機構とを有したものがある。少なくともアームの先端側を回転させる回転駆動部を組み合わせても良い。また、先端側に移動対象物を把持可能なアームを有し、同アームの基端側には移動プーリ部に連結可能であり且つ同アームの先端側を揺動させるための回転軸が設けられたものがある。さらに、軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端部に移動対象物を把持可能なアームと、移動プーリ部の回転運動をアームのその長さ方向を基軸とした回転運動に変換させる回転変換機構とを有したものがある。これらの場合、アームが直線運動だけでなく回転運動や揺動運動をすることから、移動パターン等が拡がり、この点で高性能化を図ることが可能になる。また、第１の駆動源と第２の駆動源のベルトの掛け回しで駆動し、各駆動源のトルクを合成した動力で各方向への駆動が行えるため、駆動源を効率的に使う事ができ、この点で一層の小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るピックアンドプレース装置の模式的分解斜視図である。
【図２】同装置の第１、第２のベルト・プーリの各ベルトを移動プーリ部に掛け回す方法を説明するための図であって、（ａ）は第１のベルト・プーリのベルト等の説明図、（ｂ）は第２のベルト・プーリのベルト等の説明図である。
【図３】同装置の正裏面側視模式的斜視図であって、アームの移動パターンを併せて示す説明図である。
【図４】同装置のアームの駆動パターンを説明する図であって、第１、第２の駆動源の回転方向等とアームの移動方向との対応関係を示す図である。
【図５】第１変形例に係る図であってアームの模式的斜視図である
【図６】第１変形例に係るピックアンドプレース装置の側面側視模式的斜視図であって、アームの移動パターンを併せて示す説明図である。
【図７】第２変形例に係る図であってアーム機構の模式的斜視図である
【図８】第２変形例に係るピックアンドプレース装置の側面側視模式的斜視図であって、アームの移動パターンを併せて示す説明図である。
【図９】ピックアンドプレース装置の使用例を説明するため模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係るピックアンドプレース装置を図１乃至図４を参照して説明する。また、図5乃至図９を参照しつつ同装置の変形例及び適用例を説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明特定事項と同装置の構成要素との間で対応関係が不明なものについては後記する符号の説明の欄において併せて示すものとする。
【００１６】
ここに例として挙げるピックアンドプレース装置Ａは、タイミングプーリ３０を直線駆動可能な移動機構１と、図外の部品やワーク等（移動対称物）を把持可能な直進アームモジュール２と、移動機構１にアーム機構２を着脱可能に連結するカップリング３と、ハウジング４（図３参照）とを有し、図外のコントローラから出力された信号を入力として図外の部品等を把持して別の場所に移動させる基本構成となっている。なお、移動機構１、直進アームモジュール２及びカップリング３は、図３に示すように直進アームモジュール２の一部を除いてハウジング４により覆われている。
【００１７】
移動機構１については、図１に示すようにステッピングモータ１０ａ、１０ｂと、ベルト・プーリ２０ａ、２０ｂと、タイミングプーリ３０と、軸ガイド部４０とを有している。
【００１８】
ステッピングモータ１０ａ、１０ｂについては、図外のドライバが各々接続されており
独立して駆動可能になっている。ステッピングモータ１０ａ、１０ｂのシャフトにはタイミングプーリ２１ａ、２１ｂが各々取り付けられている。上記コントローラから出力されたパルス信号や方向信号が同ドライバに入力されて励磁信号に各々変換され、同ドライバから出力された励磁信号がステッピングモータ１０ａ、１０ｂに各々入力されている。
【００１９】
ベルト・プーリ２０ａ、２０ｂについては、タイミングプーリ３０をベルト方向（図中
Ｘ方向）に交互に移動させる機構であって、Ｘ方向に並べて配置されたタイミングベルト２３ａ、２３ｂがステッピングモータ１０ａ、１０ｂのタイミングプーリ２１ａ、２１ｂに各々連結されている。
【００２０】
ベルト・プーリ２０ａは、ステッピングモータ１０ａのシャフトに接続されたタイミングプーリ２１ａと、アイドラ固定台２４の一方端部に取り付けられたアイドラ２２ａと、タイミングプーリ２１ａとアイドラ２２ａとの間に掛け回されたタイミングベルト２３ａとを有している。タイミングベルト２３ａの図中下側に位置するベルト部２３１ａはタイミングプーリ３０の図中下側半周面に掛け回されている。
【００２１】
ベルト・プーリ２０ｂは、ステッピングモータ１０ｂのシャフトに接続されたタイミングプーリ２１ｂと、アイドラ固定台２４の他方端部に取り付けられたアイドラ２２ｂと、タイミングプーリ２１ｂとアイドラ２２ｂとの間に掛け回されたタイミングベルト２３ｂとを有している。タイミングベルト２３ｂの図１中上側に位置するベルト部２３１ｂはタイミングプーリ３０の図１中上側半周面に掛け回されている。
【００２２】
軸ガイド部４０については、タイミングプーリ３０を回転可能に軸支するとともにＸ方向に直線上に移動自在に案内する部材である。具体的には、Ｘ方向に配置された長尺状のスライドガイド４１と、上面中央部にタイミングプーリ３０を軸支するとともに裏面に形成された溝４２１によりスライドガイド４１に沿って直線移動自在な板状のガイドテーブル４２と、タイミングベルト２３ａのベルト部２３１ａをタイミングプーリ３０の半周面に掛け回すために同プーリ３０の両側にて案内する一対のアイドラ４３ａと、タイミングベルト２３ｂのベルト部２３１ｂをタイミングプーリ３０の他の半周面に掛け回すために同プーリ３０の両側にて案内する一対のアイドラ４３ｂとを有している。ガイドテーブル
４２の上面中央部においてタイミングプーリ３０を軸支している。ガイドテーブル４２の
裏面にはスライドガイド４１が入り込む溝４２１が形成されている。アイドラ４３ａ、４３ｂは、タイミングプーリ３０との間で正面視三角形、逆三角形の位置関係となるように各々配設されている。
【００２３】
タイミングプーリ３０については、ベルト・プーリ２０ａのタイミングベルト２３ａの
ベルト部２３１ａとベルト・プーリ２０ｂのタイミングベルト２３ｂのベルト部２３１ｂとの間に位置しており、ベルト部２３１ａとベルト部２３１ｂとが対称に交差するように掛け回されている。即ち、図２（ａ）に示すようにタイミングベルト２３ａのベルト部２３１ａがアイドラ４３ａ、４３ａに案内されてタイミングプーリ３０の図中下側の半周面側面に掛け回されている一方、図２（ｂ）に示すようにタイミングベルト２３ｂのベ々ルト部２３１ｂがアイドラ４３ｂ、４３ｂに案内されてタイミングプーリ３０の図中上側面に掛け回されている。
【００２４】
タイミングプーリ３０の両端面の中心には図１に示すように回転軸３１が各々形成され
ている。回転軸３１の一方側（図示されず）はガイドテーブル４２に軸支されており、回
転軸３１の他方側はカップリング３に挿入可能になっている。
【００２５】
カップリング３については、移動機構１と直進アームモジュール２との間を連結する連結具である。具体的には、弾性を有した略環状の本体３０１と、移動機構１側の回転軸３１と直進アームモジュール２側の後述の回転軸５４５（後述する）が反対方向から別々に挿入される中心孔３０２と、本体３０１に軸方向に沿って形成された溝３０３と、回転軸３１及び回転軸５４５を本体３０１の縮径方向の弾性変形による締め付け力により固定するための本体３０１に取り付けられたネジ３０４とを有している。即ち、カップリング３により直進アームモジュール２がタイミングプーリ３０に着脱自在になっている。
【００２６】
直進アームモジュール２については、タイミングプーリ３０に連結され且つ先端側に図
外の部品等を把持可能な機構である。具体的には、軸ガイド部４０のガイドテーブル４２に保持可能なモジュール取付板５１と、モジュール取付板５１の表面に沿って直線移動可能なアーム５２と、アーム５２の先端部に設けられ且つ部品等を把持可能なチャック５３と、タイミングプーリ３０の回転運動をアーム５２のＸ方向に直交した方向（Ｚ方向）の直線運動に変換するための上下変換機構５４とを有している。
【００２７】
モジュール取付板５１については、アーム５２及び上下変換機構５４等を取り付けるための長方形の板材であって、同取付板５１の表面に設けられ且つアーム５２をＺ方向に移動可能に案内するガイド５１１と、同取付板５１の裏面にＸ方向に沿って設けられ且つガイドテーブル４２の各長辺に挟み込んで保持可能な接続固定板５１２、５１２とを有している。接続固定板５１２、５１２は、タイミングプーリ３０が回転しても直進アームモジュール２全体が回転するのを防止するために設けられている。
【００２８】
アーム５２については、モジュール取付板５１の長辺に比べて長い直線状板材であり、その基端部表面側には断面Ｌ字状のベルト固定金具５２１が取り付けられている。
【００２９】
チャック５３については、図外の部品等を把持するために爪５３１、５３１を図示矢印方向に開閉するメカニカルチャックであって、図示されていないが、内部には爪５３１の開閉力を発生するステッピングモータ及び同モータの回転運動を爪５３１の開閉運動に変換する機構が設けられている。チャック５３のステッピングモータは、図外のコントローラ（図９中のコントローラ１００参照）によりステッピングモータ１０ａ、１０ｂと同様に回転駆動が制御されている。
【００３０】
上下変換機構５４については、モジュール取付板５１の表面に軸支されたタイミングプーリ５４１、アイドラ５４２、５４３と、タイミングプーリ５４１、アイドラ５４２、５４３に掛け回されたタイミンクベルト５４４と、タイミングプーリ５４１に連結され且つモジュール取付板５１の裏側から取り出された回転軸５４５とを有している。アイドラ５４２とアイドラ５４３との間のタイミングベルト５４４にベルト固定金具５２１の先端部が固着されている。
【００３１】
なお、図２中には直進回転アームモジュール２’が併せて示されている。直進回転アームモジュール２’は、アーム５２の長さ方向の中間部位にアーム５２の先端側を回転させるためのモータ５５が設けられている点を除いて、上記直進アームモジュール２と同様の構成となっている。直進アームモジュール２と直進回転アームモジュール２’とはカップリング３を通じて交互に交換可能になっている。下記の他のアームモジュールについても同様である。
【００３２】
上記のように構成されたピックアンドプレース装置Ａは、移動機構１により直進アームモジュール２をＸ方向に移動可能であると同時に、直進アームモジュール２によりタイミ
ングプーリ３０の回転運動に従ってアーム５２をＺ方向に移動可能となっている。また、アーム５２の先端部に設けられたチャック５３により対象物αが把持可能である。
【００３３】
ステッピングモータ１０ａ、１０ｂの駆動パターンとアーム５２の先端部の移動方向と
の対応関係は図４に示す通りである。図４中左側はステッピングモータ１０ａ、１０ｂの
回転方向等を含めた移動機構１の模式図、図４中右側はアーム５２の先端部の移動方向を
示した図であり、駆動パターン１〜８毎に示されている。
【００３４】
駆動パターン１においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（反転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（正転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が同方向
且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が回転することなくＸ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。これに伴ってアーム５２の先端部がＸ方向に移動することになる。
【００３５】
駆動パターン２においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（正転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（反転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が上記と
は反対の同方向且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が回転することなく−Ｘ
方向に直進アームモジュール２とともに移動する。これに伴ってアーム５２の先端部がＸ方向に移動することになる。
【００３６】
駆動パターン３においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（正転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（正転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が反対方
向且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が移動することなく図示矢印方向（正
転方向）に回転する。これに伴って、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部が−Ｚ方向に移動することになる。
【００３７】
駆動パターン４においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（反転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（反転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が上記と
は反対方向且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が移動することなく図示矢印
方向（反転方向）に回転する。これに伴って、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部がＺ方向に移動することになる。
【００３８】
駆動パターン５においては、ステッピングモータ１０ａが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ｂが図示矢印方向（正転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３
ｂのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間
の摩擦に抗してＸ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（正転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部が−Ｚ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００３９】
駆動パターン６においては、ステッピングモータ１０ａが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ｂが図示矢印方向（反転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３
ｂのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間
の摩擦に抗して−Ｘ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（反転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部がＺ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００４０】
駆動パターン７においては、ステッピングモータ１０ｂが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ａが図示矢印方向（正転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３ａのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗して−Ｘ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（正転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部が−Ｚ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００４１】
駆動パターン８においては、ステッピングモータ１０ｂが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ａが図示矢印方向（反転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３ａのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗してＸ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（反転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部がＺ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００４２】
上記した駆動パターン１〜８は典型例を示したものであるが、ステッピングモータ１０
ａ、１０ｂの速度比及び各回転方向等を上記コントローラにより微細制御することにより
アーム５２の先端部を図３に示すようにＸ−Ｚ平面上を任意に移動させることが可能にな
る。また、チャック５３の開閉を併せて制御すると、図外の部品等がチャック５３により
把持され、同部品等をＸ−Ｚ平面上を自由に移動させることが可能になる。
【００４３】
ピックアンドプレース装置Ａは図１に示すように構造が非常にシンプルであり、従来例
に比べて部品点数が少ない。ステッピングモータ１０ａ、１０ｂの回転運動をアーム５２の直線運動に変換する機構上、機械的な損失が小さい。直進アームモジュール２にモータ等の駆動源が設けられていないことから可動部分の重量が軽い。よって、装置自体の小型軽量化、高速駆動化及び低コスト化を図ることが可能になった。しかもアーム５２等を駆動させる駆動源がステッピングモータ１０ａとステッピングモータ１０ｂに分散されており、この点で装置のレイアウトがシンプルになり、メンテナンス向上を図ることも可能になった。また、直進アームモジュール２を直進回転アームモジュール２’に取り替えると、アーム５２が直線運動するだけでなく回転運動することから、利用範囲が拡大する。下記の他のアームモジュールに取り替えても同様である。さらに、ステッピングモータ１０ａ、１０ｂの各トルクを合成した動力でアーム５２等を各方向へ駆動が行えるため、駆動源を効率的に使う事ができ、この点でも装置の一層の小型化を図ることが可能になる。
【００４４】
次に、直進アームモジュール２の代わりにヨーイング回転アームモジュール８０を用いた変形例を図５及び図６を参照して説明する。なお、上記例と同一の構成部について原則として同一の部品番号を付して表し、その説明は省略するものとする。
【００４５】
ヨーイング回転アームモジュール８０については、図５に示すように直線状板材のアーム８１と、アーム８１の先端部に設けられ且つ部品等を把持可能なチャック８２と、アーム８１の基端部裏面側に設けられた回転軸８３とを有した構成となっている。なお、チャック８２、回転軸８３は上記例のチャック５３、回転軸５４５と同一機能を有している。
【００４６】
ヨーイング回転アームモジュール８０は移動機構１のタイミングプーリ３０にカップリング３を介して連結され、アーム８１がタイミングプーリ３０と共に回転するようになっている。アーム８１の回転方向を図６中θ方向として表している。
【００４７】
ヨーイング回転アームモジュール８０を用いたピックアンドプレース装置Ａは図６に示す通りであり、以下のような動作となる。図４に示す駆動パターン１、２においてはアーム８１の先端部が上記例と同じくＸ方向、−Ｘ方向に移動する。駆動パターン３、４においてはアーム８１の先端部が上記例とは異なり−Ｚ方向、Ｚ方向ではなくθ方向、−θ方向に回転する。駆動パターン５〜８においては上記例と同様にＸ方向の移動とθ方向の回転との組み合わせとなる。
【００４８】
次に、ローリング回転アームモジュール９０を用いた変形例を図７及び図８を参照して説明する。なお、上記例と同一の構成部について原則として同一の部品番号を付して表し、その説明は省略するものとする。
【００４９】
ローリング回転アームモジュール９０については、図７に示すように軸ガイド部４０のガイドテーブル４２に保持可能な接続固定板９１と、接続固定板９１の表面に沿わせてＸ方向に向けて配置され且つ軸受台９１１により軸支されたアーム９２と、アーム９２の先端部に設けられ且つ部品等を把持可能なチャック９３と、タイミングプーリ３０の回転運動をアーム９２の長さ方向を基軸とした回転運動に変換させる回転変換機構９４とを有している。接続固定板９１には軸受台９１１が設けられている他、ガイドテーブル４２の各長辺に挟み込んで保持可能な接続固定板９１２、９１２が設けられている。なお、接続固定板９１２、９１２は、上記例の接続固定板５１２と同一機能を有している。チャック９３は上記例のチャック５３と同一機能を有している。
【００５０】
回転変換機構９４は、アーム９２の後端部に設けられたかさ歯車９４１と、かさ歯車９
４１に噛み合っており且つ接続固定板９１に軸支されたかさ歯車９４２と、かさ歯車９４
２に連結されたアーム９２に対して直交した軸部材であり接続固定板９１の裏側から取り
出された回転軸９４３とを有している。なお、回転軸９４３は上記例の回転軸５４５と同
一機能を有している。
【００５１】
ローリング回転アームモジュール９０は移動機構１のタイミングプーリ３０にカップリング３を介して連結され、アーム９２がタイミングプーリ３０と共に回転するようになっている。アーム９２の回転方向を図８中φ方向として表している。
【００５２】
直進アームモジュール２の代わりにローリング回転アームモジュール９０を用いたピックアンドプレース装置Ａは図８に示す通りであり、以下のような動作となる。図４に示す駆動パターン１、２においてはアーム９２の先端部が上記例と同じくＸ方向、−Ｘ方向に移動する。駆動パターン３、４においてはアーム９２の先端部が上記例とは異なり−Ｚ方向、Ｚ方向ではなくφ方向、−φ方向に回転する。駆動パターン５〜８においては上記例と同様にＸ方向の移動とφ方向の回転との組み合わせとなる。
【００５３】
図１乃至図８に示すピックアンドプレース装置Ａにおいて、チャック５３、８２及び９
３を省略した形態であっても良い。この場合、部品等を把持する機能が失われることから
、ピックアンドプレース装置とは言えず、単に部品等を移動させる移動装置となる。移動装置を活用した応用例について図９を参照して説明する。
【００５４】
図９中に示された移動装置Ｂは、図５及び図６に示されたピックアンドプレース装置Ａ
をベースとし、アーム８１からチャック８２が省略された装置である。同装置Ｂに使用さ
れたアームをアーム８１’として表している。また、図９中に示されたピックアンドプレ
ース装置Ａは、図３に示された直進アームモジュール２を用いた装置である。各装置がコントローラ１００により制御されている。ここでは、２台の移動装置Ｂを利用してワークＷをピックアンドプレース装置Ａの近くに搬送し、同装置Ａを利用してワークＷを把持して別の場所に搬送させるようになっている。
【００５５】
なお、本発明に係る移動機構については、ピックアンドプレース装置だけの適用に止ま
らず移動対象物を移動させるものであればどのようなものにも適用可能である。第１、第
２の駆動源については、直流モータ、交流モータだけでなく油圧シリンダ等であっても良
い。第１、第２のベルト・プーリについては、第１、第２のベルトが走行可能なように第
１、第２の駆動源に連結された構成である限り、種類や配置等が問われない。移動プーリ
部については、第１のベルトと第２のベルトとの間に配置され且つ第１のベルトと第２の
ベルトが交差するように掛け回されている限り、外周面の歯の有無、滑車の種類やベルトの掛け回し方法が問われない。軸ガイド部については、移動プーリ部を回転可能に軸支するとともに移動プーリ部を直線上に移動自在に案内する構成である限り、その種類等が問われない。移動プーリ部を回転させる必要がないのであれば、軸ガイド部の代わりに、移動プーリ部をベルト方向に直線上に移動自在に案内するガイド部を用いると良い。
【００５６】
本発明に係るピックアンドプレース装置については、アーム機構の先端側を単にＸーＺ
平面上に移動させるのでなく、２台の移動機構を用いてＸ−Ｙ−Ｚ空間上を移動させる形
態であっても良い。移動機構については上記の通りである。アーム機構については、移動
機構の移動プーリ部に連結され且つ先端側に移動対象物を把持可能な構成である限り、把
持の方法やアームの形状等が問われない。特に、移動プーリ部の回転力を用いることなく
別のモータ等を用いてアームを上下に移動したり、移動プーリ部の回転力を積極的に用い
てチャックを動作させる形態であっても良い。また、アーム機構を移動プーリ部にカップ
リングを用いることなく直接に連結するようにしても良い。さらに、回転駆動部については、アームの先端部だけでなくその全体を回転させる形態であってもかまわない。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ ピックアンドプレース装置
１ 移動機構
１０ａ，１０ｂ ステッピングモータ（第１、第２の駆動源）
２０ａ，２０ｂ ベルト・プーリ（第１、第２のベルト・プーリ）
２１ａ，２１ｂ タイミングプーリ
２２ａ，２２ｂ アイドラ
２３ａ，２３ｂ タイミングベルト
３０ タイミングプーリ（移動プーリ部）
４０ 軸ガイド部
４１ スライドガイド（直線ガイド部）
４２ ガイドテーブル（可動部）
４３ａ、４３ｂ アイドラ（第１、第２のローラ）
２ 直進アームモジュール（アーム機構）
５１ モジュール取付板（基台）
５２ アーム
５３ チャック
５４ 上下変換機構
２’ 直進回転アームモジュール（アーム機構）
５１ モジュール取付板（基台）
５２ アーム
５３ チャック
５４ 上下変換機構
５５ モータ（回転駆動部）
３ カップリング
８０ ヨーイング回転アームモジュール（アーム機構）
８１ アーム
８２ チャック
８３ 回転軸
９０ ローリング回転アームモジュール（アーム機構）
９１ 接続固定板（基台）
９２ アーム
９３ チャック
９４ 回転変換機構
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークを移動させる移動機構及びこれを用いたピックアンドプレース装置に関
する。
【背景技術】
【０００２】
部品を把持して他の場所へ移動させるピックアンドプレース装置については、様々な分
野で広く使用されており、ワークを把持可能なアームと、カム機構やモータを組み合わせてアームを移動させる移動機構とを有した構成となっているのが一般的である（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５２５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例による場合、移動機構の部品点数が多くその構造が複雑であ
ることから、小型軽量化、低コスト化及びメンテナンス性の向上を図ることが困難という問題が指摘されている。特にアームを高速駆動させる場合、大容量のモータが必要不可欠となり、この点でも小型軽量化を図ることが非常に困難となる。
【０００５】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、構造
が非常にシンプルな移動機構及びこれを用いた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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の移動機構は、独立して駆動可能な第１、第２の駆動
源と、第１、第２のベルトが走行可能なように第１、第２の駆動源に連結された第１、第
２のベルト・プーリと、第１のベルトと第２のベルトとの間に配置され且つ第１のベルト
と第２のベルトが交差するように掛け回された移動プーリ部と、移動プーリ部を直線上に移動自在に案内するガイド部とを具備している。
【０００７】
上記発明による場合、第１、第２の駆動源が独立して駆動されると、これに伴って第１
、第２のベルトが走行して移動プーリ部がガイド部に沿って直線状に移動することになる
。よって、従来に比べて部品点数が少なくその構造が非常にシンプルであることから、小型化、低コスト化及びメンテナンス性の向上を容易に図ることが可能になる。特に第１、第２の駆動源の駆動運動を移動プーリ部の直線運動に変換する機構の構成がシンプルであることから損失が小さい。よって、移動プーリ部を高速駆動させる場合であっても大容量の駆動源が不要となり、この点でも小型軽量化を図ることが可能になる。
【０００８】
好ましくは、ガイド部の代わりに、移動プーリ部を回転可能に軸支するとともに直線上又は平面上に移動自在に案内する軸ガイド部とを使用すると良い。この場合、両駆動源の回転方向や一方の駆動源の回転停止に対応した駆動パターンで移動プーリ部が直線状に移動したり回転したりする。よって、移動プーリ部の移動パターン等の範囲が拡大され、この点で高性能化を図ることが可能になる。
【０００９】
軸ガイド部の具体例としては、ベルト方向に配置された直線ガイド部と、前記移動プーリ部を軸支するとともに直線ガイド部に沿って直線移動自在な可動部と、第１のベルトの第２のベルト側の一部を移動プーリ部の半周面側に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第１のローラと、第２のベルトの第１のベルト側の一部を移動プーリ部の他の半周面側に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第２のローラとを備えたものがある。第１、第２のローラについては、移動プーリ部との間で三角形、逆三角形の位置関係となるように可動部上の移動プーリ部を中心とした位置に各々配設すると良い。
【００１０】
本発明のピックアンドプレース装置は、上記移動機構と、同移動機構の移動プーリ部に
連結され且つ先端側に移動対象物を把持可能なアーム機構とを備えている。
【００１１】
上記発明による場合、アーム機構を移動させる機構として上記移動機構が使用されてい
ることから、構造が非常にシンプルとなり、小型化及び低コスト化を容易に図ることが可
能になる。
【００１２】
好ましくは、アーム機構が移動プーリ部に着脱自在である構成にすると良い。この場合
、多種多様な機能を有するアーム機構への取り替えが容易であることから使い勝手が良好
になる。
【００１３】
アーム機構の具体例としては、アーム機構は、軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、移動プーリ部の回転運動をアームのベルト方向に直交した方向の直線運動に変換する上下変換機構とを有したものがある。少なくともアームの先端側を回転させる回転駆動部を組み合わせても良い。また、先端側に移動対象物を把持可能なアームを有し、同アームの基端側には移動プーリ部に連結可能であり且つ同アームの先端側を揺動させるための回転軸が設けられたものがある。さらに、軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端部に移動対象物を把持可能なアームと、移動プーリ部の回転運動をアームのその長さ方向を基軸とした回転運動に変換させる回転変換機構とを有したものがある。これらの場合、アームが直線運動だけでなく回転運動や揺動運動をすることから、移動パターン等が拡がり、この点で高性能化を図ることが可能になる。また、第１の駆動源と第２の駆動源のベルトの掛け回しで駆動し、各駆動源のトルクを合成した動力で各方向への駆動が行えるため、駆動源を効率的に使う事ができ、この点で一層の小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るピックアンドプレース装置の模式的分解斜視図である。
【図２】同装置の第１、第２のベルト・プーリの各ベルトを移動プーリ部に掛け回す方法を説明するための図であって、（ａ）は第１のベルト・プーリのベルト等の説明図、（ｂ）は第２のベルト・プーリのベルト等の説明図である。
【図３】同装置の正裏面側視模式的斜視図であって、アームの移動パターンを併せて示す説明図である。
【図４】同装置のアームの駆動パターンを説明する図であって、第１、第２の駆動源の回転方向等とアームの移動方向との対応関係を示す図である。
【図５】第１変形例に係る図であってアームの模式的斜視図である
【図６】第１変形例に係るピックアンドプレース装置の側面側視模式的斜視図であって、アームの移動パターンを併せて示す説明図である。
【図７】第２変形例に係る図であってアーム機構の模式的斜視図である
【図８】第２変形例に係るピックアンドプレース装置の側面側視模式的斜視図であって、アームの移動パターンを併せて示す説明図である。
【図９】ピックアンドプレース装置の使用例を説明するため模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係るピックアンドプレース装置を図１乃至図４を参照して説明する。また、図5乃至図９を参照しつつ同装置の変形例及び適用例を説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明特定事項と同装置の構成要素との間で対応関係が不明なものについては後記する符号の説明の欄において併せて示すものとする。
【００１６】
ここに例として挙げるピックアンドプレース装置Ａは、タイミングプーリ３０を直線駆動可能な移動機構１と、図外の部品やワーク等（移動対称物）を把持可能な直進アームモジュール２と、移動機構１にアーム機構２を着脱可能に連結するカップリング３と、ハウジング４（図３参照）とを有し、図外のコントローラから出力された信号を入力として図外の部品等を把持して別の場所に移動させる基本構成となっている。なお、移動機構１、直進アームモジュール２及びカップリング３は、図３に示すように直進アームモジュール２の一部を除いてハウジング４により覆われている。
【００１７】
移動機構１については、図１に示すようにステッピングモータ１０ａ、１０ｂと、ベルト・プーリ２０ａ、２０ｂと、タイミングプーリ３０と、軸ガイド部４０とを有している。
【００１８】
ステッピングモータ１０ａ、１０ｂについては、図外のドライバが各々接続されており
独立して駆動可能になっている。ステッピングモータ１０ａ、１０ｂのシャフトにはタイミングプーリ２１ａ、２１ｂが各々取り付けられている。上記コントローラから出力されたパルス信号や方向信号が同ドライバに入力されて励磁信号に各々変換され、同ドライバから出力された励磁信号がステッピングモータ１０ａ、１０ｂに各々入力されている。
【００１９】
ベルト・プーリ２０ａ、２０ｂについては、タイミングプーリ３０をベルト方向（図中
Ｘ方向）に交互に移動させる機構であって、Ｘ方向に並べて配置されたタイミングベルト２３ａ、２３ｂがステッピングモータ１０ａ、１０ｂのタイミングプーリ２１ａ、２１ｂに各々連結されている。
【００２０】
ベルト・プーリ２０ａは、ステッピングモータ１０ａのシャフトに接続されたタイミングプーリ２１ａと、アイドラ固定台２４の一方端部に取り付けられたアイドラ２２ａと、タイミングプーリ２１ａとアイドラ２２ａとの間に掛け回されたタイミングベルト２３ａとを有している。タイミングベルト２３ａの図中下側に位置するベルト部２３１ａはタイミングプーリ３０の図中下側半周面に掛け回されている。
【００２１】
ベルト・プーリ２０ｂは、ステッピングモータ１０ｂのシャフトに接続されたタイミングプーリ２１ｂと、アイドラ固定台２４の他方端部に取り付けられたアイドラ２２ｂと、タイミングプーリ２１ｂとアイドラ２２ｂとの間に掛け回されたタイミングベルト２３ｂとを有している。タイミングベルト２３ｂの図１中上側に位置するベルト部２３１ｂはタイミングプーリ３０の図１中上側半周面に掛け回されている。
【００２２】
軸ガイド部４０については、タイミングプーリ３０を回転可能に軸支するとともにＸ方向に直線上に移動自在に案内する部材である。具体的には、Ｘ方向に配置された長尺状のスライドガイド４１と、上面中央部にタイミングプーリ３０を軸支するとともに裏面に形成された溝４２１によりスライドガイド４１に沿って直線移動自在な板状のガイドテーブル４２と、タイミングベルト２３ａのベルト部２３１ａをタイミングプーリ３０の半周面に掛け回すために同プーリ３０の両側にて案内する一対のアイドラ４３ａと、タイミングベルト２３ｂのベルト部２３１ｂをタイミングプーリ３０の他の半周面に掛け回すために同プーリ３０の両側にて案内する一対のアイドラ４３ｂとを有している。ガイドテーブル
４２の上面中央部においてタイミングプーリ３０を軸支している。ガイドテーブル４２の
裏面にはスライドガイド４１が入り込む溝４２１が形成されている。アイドラ４３ａ、４３ｂは、タイミングプーリ３０との間で正面視三角形、逆三角形の位置関係となるように各々配設されている。
【００２３】
タイミングプーリ３０については、ベルト・プーリ２０ａのタイミングベルト２３ａの
ベルト部２３１ａとベルト・プーリ２０ｂのタイミングベルト２３ｂのベルト部２３１ｂとの間に位置しており、ベルト部２３１ａとベルト部２３１ｂとが対称に交差するように掛け回されている。即ち、図２（ａ）に示すようにタイミングベルト２３ａのベルト部２３１ａがアイドラ４３ａ、４３ａに案内されてタイミングプーリ３０の図中下側の半周面側面に掛け回されている一方、図２（ｂ）に示すようにタイミングベルト２３ｂのベ々ルト部２３１ｂがアイドラ４３ｂ、４３ｂに案内されてタイミングプーリ３０の図中上側面に掛け回されている。
【００２４】
タイミングプーリ３０の両端面の中心には図１に示すように回転軸３１が各々形成され
ている。回転軸３１の一方側（図示されず）はガイドテーブル４２に軸支されており、回
転軸３１の他方側はカップリング３に挿入可能になっている。
【００２５】
カップリング３については、移動機構１と直進アームモジュール２との間を連結する連結具である。具体的には、弾性を有した略環状の本体３０１と、移動機構１側の回転軸３１と直進アームモジュール２側の後述の回転軸５４５（後述する）が反対方向から別々に挿入される中心孔３０２と、本体３０１に軸方向に沿って形成された溝３０３と、回転軸３１及び回転軸５４５を本体３０１の縮径方向の弾性変形による締め付け力により固定するための本体３０１に取り付けられたネジ３０４とを有している。即ち、カップリング３により直進アームモジュール２がタイミングプーリ３０に着脱自在になっている。
【００２６】
直進アームモジュール２については、タイミングプーリ３０に連結され且つ先端側に図
外の部品等を把持可能な機構である。具体的には、軸ガイド部４０のガイドテーブル４２に保持可能なモジュール取付板５１と、モジュール取付板５１の表面に沿って直線移動可能なアーム５２と、アーム５２の先端部に設けられ且つ部品等を把持可能なチャック５３と、タイミングプーリ３０の回転運動をアーム５２のＸ方向に直交した方向（Ｚ方向）の直線運動に変換するための上下変換機構５４とを有している。
【００２７】
モジュール取付板５１については、アーム５２及び上下変換機構５４等を取り付けるための長方形の板材であって、同取付板５１の表面に設けられ且つアーム５２をＺ方向に移動可能に案内するガイド５１１と、同取付板５１の裏面にＸ方向に沿って設けられ且つガイドテーブル４２の各長辺に挟み込んで保持可能な接続固定板５１２、５１２とを有している。接続固定板５１２、５１２は、タイミングプーリ３０が回転しても直進アームモジュール２全体が回転するのを防止するために設けられている。
【００２８】
アーム５２については、モジュール取付板５１の長辺に比べて長い直線状板材であり、その基端部表面側には断面Ｌ字状のベルト固定金具５２１が取り付けられている。
【００２９】
チャック５３については、図外の部品等を把持するために爪５３１、５３１を図示矢印方向に開閉するメカニカルチャックであって、図示されていないが、内部には爪５３１の開閉力を発生するステッピングモータ及び同モータの回転運動を爪５３１の開閉運動に変換する機構が設けられている。チャック５３のステッピングモータは、図外のコントローラ（図９中のコントローラ１００参照）によりステッピングモータ１０ａ、１０ｂと同様に回転駆動が制御されている。
【００３０】
上下変換機構５４については、モジュール取付板５１の表面に軸支されたタイミングプーリ５４１、アイドラ５４２、５４３と、タイミングプーリ５４１、アイドラ５４２、５４３に掛け回されたタイミンクベルト５４４と、タイミングプーリ５４１に連結され且つモジュール取付板５１の裏側から取り出された回転軸５４５とを有している。アイドラ５４２とアイドラ５４３との間のタイミングベルト５４４にベルト固定金具５２１の先端部が固着されている。
【００３１】
なお、図２中には直進回転アームモジュール２’が併せて示されている。直進回転アームモジュール２’は、アーム５２の長さ方向の中間部位にアーム５２の先端側を回転させるためのモータ５５が設けられている点を除いて、上記直進アームモジュール２と同様の構成となっている。直進アームモジュール２と直進回転アームモジュール２’とはカップリング３を通じて交互に交換可能になっている。下記の他のアームモジュールについても同様である。
【００３２】
上記のように構成されたピックアンドプレース装置Ａは、移動機構１により直進アームモジュール２をＸ方向に移動可能であると同時に、直進アームモジュール２によりタイミ
ングプーリ３０の回転運動に従ってアーム５２をＺ方向に移動可能となっている。また、アーム５２の先端部に設けられたチャック５３により対象物αが把持可能である。
【００３３】
ステッピングモータ１０ａ、１０ｂの駆動パターンとアーム５２の先端部の移動方向と
の対応関係は図４に示す通りである。図４中左側はステッピングモータ１０ａ、１０ｂの
回転方向等を含めた移動機構１の模式図、図４中右側はアーム５２の先端部の移動方向を
示した図であり、駆動パターン１〜８毎に示されている。
【００３４】
駆動パターン１においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（反転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（正転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が同方向
且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が回転することなくＸ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。これに伴ってアーム５２の先端部がＸ方向に移動することになる。
【００３５】
駆動パターン２においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（正転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（反転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が上記と
は反対の同方向且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が回転することなく−Ｘ
方向に直進アームモジュール２とともに移動する。これに伴ってアーム５２の先端部がＸ方向に移動することになる。
【００３６】
駆動パターン３においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（正転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（正転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が反対方
向且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が移動することなく図示矢印方向（正
転方向）に回転する。これに伴って、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部が−Ｚ方向に移動することになる。
【００３７】
駆動パターン４においては、ステッピングモータ１０ａが図示矢印方向（反転方向）、
ステッピングモータ１０ｂが図示矢印方向（反転方向）に等速度で駆動される。この場合
、タイミングプーリ３０に対するタイミングベルト２３ａ、２３ｂの各走行速度が上記と
は反対方向且つ同一であることから、タイミングプーリ３０が移動することなく図示矢印
方向（反転方向）に回転する。これに伴って、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部がＺ方向に移動することになる。
【００３８】
駆動パターン５においては、ステッピングモータ１０ａが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ｂが図示矢印方向（正転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３
ｂのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間
の摩擦に抗してＸ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（正転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部が−Ｚ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００３９】
駆動パターン６においては、ステッピングモータ１０ａが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ｂが図示矢印方向（反転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３
ｂのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間
の摩擦に抗して−Ｘ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ａとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（反転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部がＺ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００４０】
駆動パターン７においては、ステッピングモータ１０ｂが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ａが図示矢印方向（正転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３ａのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗して−Ｘ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（正転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部が−Ｚ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００４１】
駆動パターン８においては、ステッピングモータ１０ｂが駆動されず、ステッピングモ
ータ１０ａが図示矢印方向（反転方向）に駆動される。この場合、タイミングベルト２３ａのみが走行していることから、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗してＸ方向に直進アームモジュール２とともに移動する。と同時に、タイミングプーリ３０がタイミングベルト２３ｂとの間の摩擦に抗して図示矢印方向（反転方向）に回転することから、直進アームモジュール２によりアーム５２の先端部がＺ方向に移動する。これに伴って、アーム５２の先端部が図示矢印方向に斜めに移動することになる。
【００４２】
上記した駆動パターン１〜８は典型例を示したものであるが、ステッピングモータ１０
ａ、１０ｂの速度比及び各回転方向等を上記コントローラにより微細制御することにより
アーム５２の先端部を図３に示すようにＸ−Ｚ平面上を任意に移動させることが可能にな
る。また、チャック５３の開閉を併せて制御すると、図外の部品等がチャック５３により
把持され、同部品等をＸ−Ｚ平面上を自由に移動させることが可能になる。
【００４３】
ピックアンドプレース装置Ａは図１に示すように構造が非常にシンプルであり、従来例
に比べて部品点数が少ない。ステッピングモータ１０ａ、１０ｂの回転運動をアーム５２の直線運動に変換する機構上、機械的な損失が小さい。直進アームモジュール２にモータ等の駆動源が設けられていないことから可動部分の重量が軽い。よって、装置自体の小型軽量化、高速駆動化及び低コスト化を図ることが可能になった。しかもアーム５２等を駆動させる駆動源がステッピングモータ１０ａとステッピングモータ１０ｂに分散されており、この点で装置のレイアウトがシンプルになり、メンテナンス向上を図ることも可能になった。また、直進アームモジュール２を直進回転アームモジュール２’に取り替えると、アーム５２が直線運動するだけでなく回転運動することから、利用範囲が拡大する。下記の他のアームモジュールに取り替えても同様である。さらに、ステッピングモータ１０ａ、１０ｂの各トルクを合成した動力でアーム５２等を各方向へ駆動が行えるため、駆動源を効率的に使う事ができ、この点でも装置の一層の小型化を図ることが可能になる。
【００４４】
次に、直進アームモジュール２の代わりにヨーイング回転アームモジュール８０を用いた変形例を図５及び図６を参照して説明する。なお、上記例と同一の構成部について原則として同一の部品番号を付して表し、その説明は省略するものとする。
【００４５】
ヨーイング回転アームモジュール８０については、図５に示すように直線状板材のアーム８１と、アーム８１の先端部に設けられ且つ部品等を把持可能なチャック８２と、アーム８１の基端部裏面側に設けられた回転軸８３とを有した構成となっている。なお、チャック８２、回転軸８３は上記例のチャック５３、回転軸５４５と同一機能を有している。
【００４６】
ヨーイング回転アームモジュール８０は移動機構１のタイミングプーリ３０にカップリング３を介して連結され、アーム８１がタイミングプーリ３０と共に回転するようになっている。アーム８１の回転方向を図６中θ方向として表している。
【００４７】
ヨーイング回転アームモジュール８０を用いたピックアンドプレース装置Ａは図６に示す通りであり、以下のような動作となる。図４に示す駆動パターン１、２においてはアーム８１の先端部が上記例と同じくＸ方向、−Ｘ方向に移動する。駆動パターン３、４においてはアーム８１の先端部が上記例とは異なり−Ｚ方向、Ｚ方向ではなくθ方向、−θ方向に回転する。駆動パターン５〜８においては上記例と同様にＸ方向の移動とθ方向の回転との組み合わせとなる。
【００４８】
次に、ローリング回転アームモジュール９０を用いた変形例を図７及び図８を参照して説明する。なお、上記例と同一の構成部について原則として同一の部品番号を付して表し、その説明は省略するものとする。
【００４９】
ローリング回転アームモジュール９０については、図７に示すように軸ガイド部４０のガイドテーブル４２に保持可能な接続固定板９１と、接続固定板９１の表面に沿わせてＸ方向に向けて配置され且つ軸受台９１１により軸支されたアーム９２と、アーム９２の先端部に設けられ且つ部品等を把持可能なチャック９３と、タイミングプーリ３０の回転運動をアーム９２の長さ方向を基軸とした回転運動に変換させる回転変換機構９４とを有している。接続固定板９１には軸受台９１１が設けられている他、ガイドテーブル４２の各長辺に挟み込んで保持可能な接続固定板９１２、９１２が設けられている。なお、接続固定板９１２、９１２は、上記例の接続固定板５１２と同一機能を有している。チャック９３は上記例のチャック５３と同一機能を有している。
【００５０】
回転変換機構９４は、アーム９２の後端部に設けられたかさ歯車９４１と、かさ歯車９
４１に噛み合っており且つ接続固定板９１に軸支されたかさ歯車９４２と、かさ歯車９４
２に連結されたアーム９２に対して直交した軸部材であり接続固定板９１の裏側から取り
出された回転軸９４３とを有している。なお、回転軸９４３は上記例の回転軸５４５と同
一機能を有している。
【００５１】
ローリング回転アームモジュール９０は移動機構１のタイミングプーリ３０にカップリング３を介して連結され、アーム９２がタイミングプーリ３０と共に回転するようになっている。アーム９２の回転方向を図８中φ方向として表している。
【００５２】
直進アームモジュール２の代わりにローリング回転アームモジュール９０を用いたピックアンドプレース装置Ａは図８に示す通りであり、以下のような動作となる。図４に示す駆動パターン１、２においてはアーム９２の先端部が上記例と同じくＸ方向、−Ｘ方向に移動する。駆動パターン３、４においてはアーム９２の先端部が上記例とは異なり−Ｚ方向、Ｚ方向ではなくφ方向、−φ方向に回転する。駆動パターン５〜８においては上記例と同様にＸ方向の移動とφ方向の回転との組み合わせとなる。
【００５３】
図１乃至図８に示すピックアンドプレース装置Ａにおいて、チャック５３、８２及び９
３を省略した形態であっても良い。この場合、部品等を把持する機能が失われることから
、ピックアンドプレース装置とは言えず、単に部品等を移動させる移動装置となる。移動装置を活用した応用例について図９を参照して説明する。
【００５４】
図９中に示された移動装置Ｂは、図５及び図６に示されたピックアンドプレース装置Ａ
をベースとし、アーム８１からチャック８２が省略された装置である。同装置Ｂに使用さ
れたアームをアーム８１’として表している。また、図９中に示されたピックアンドプレ
ース装置Ａは、図３に示された直進アームモジュール２を用いた装置である。各装置がコントローラ１００により制御されている。ここでは、２台の移動装置Ｂを利用してワークＷをピックアンドプレース装置Ａの近くに搬送し、同装置Ａを利用してワークＷを把持して別の場所に搬送させるようになっている。
【００５５】
なお、本発明に係る移動機構については、ピックアンドプレース装置だけの適用に止ま
らず移動対象物を移動させるものであればどのようなものにも適用可能である。第１、第
２の駆動源については、直流モータ、交流モータだけでなく油圧シリンダ等であっても良
い。第１、第２のベルト・プーリについては、第１、第２のベルトが走行可能なように第
１、第２の駆動源に連結された構成である限り、種類や配置等が問われない。移動プーリ
部については、第１のベルトと第２のベルトとの間に配置され且つ第１のベルトと第２の
ベルトが交差するように掛け回されている限り、外周面の歯の有無、滑車の種類やベルトの掛け回し方法が問われない。軸ガイド部については、移動プーリ部を回転可能に軸支するとともに移動プーリ部を直線上に移動自在に案内する構成である限り、その種類等が問われない。移動プーリ部を回転させる必要がないのであれば、軸ガイド部の代わりに、移動プーリ部をベルト方向に直線上に移動自在に案内するガイド部を用いると良い。
【００５６】
本発明に係るピックアンドプレース装置については、アーム機構の先端側を単にＸーＺ
平面上に移動させるのでなく、２台の移動機構を用いてＸ−Ｙ−Ｚ空間上を移動させる形
態であっても良い。移動機構については上記の通りである。アーム機構については、移動
機構の移動プーリ部に連結され且つ先端側に移動対象物を把持可能な構成である限り、把
持の方法やアームの形状等が問われない。特に、移動プーリ部の回転力を用いることなく
別のモータ等を用いてアームを上下に移動したり、移動プーリ部の回転力を積極的に用い
てチャックを動作させる形態であっても良い。また、アーム機構を移動プーリ部にカップ
リングを用いることなく直接に連結するようにしても良い。さらに、回転駆動部については、アームの先端部だけでなくその全体を回転させる形態であってもかまわない。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ ピックアンドプレース装置
１ 移動機構
１０ａ，１０ｂ ステッピングモータ（第１、第２の駆動源）
２０ａ，２０ｂ ベルト・プーリ（第１、第２のベルト・プーリ）
２１ａ，２１ｂ タイミングプーリ
２２ａ，２２ｂ アイドラ
２３ａ，２３ｂ タイミングベルト
３０ タイミングプーリ（移動プーリ部）
４０ 軸ガイド部
４１ スライドガイド（直線ガイド部）
４２ ガイドテーブル（可動部）
４３ａ、４３ｂ アイドラ（第１、第２のローラ）
２ 直進アームモジュール（アーム機構）
５１ モジュール取付板（基台）
５２ アーム
５３ チャック
５４ 上下変換機構
２’ 直進回転アームモジュール（アーム機構）
５１ モジュール取付板（基台）
５２ アーム
５３ チャック
５４ 上下変換機構
５５ モータ（回転駆動部）
３ カップリング
８０ ヨーイング回転アームモジュール（アーム機構）
８１ アーム
８２ チャック
８３ 回転軸
９０ ローリング回転アームモジュール（アーム機構）
９１ 接続固定板（基台）
９２ アーム
９３ チャック
９４ 回転変換機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立して駆動可能な第１、第２の駆動源と、第１、第２のベルトが走行可能なように第
１、第２の駆動源に連結された第１、第２のベルト・プーリと、第１のベルトと第２のベ
ルトとの間に配置され且つ第１のベルトと第２のベルトが交差するように掛け回された移
動プーリ部と、移動プーリ部を直線上に移動自在に案内するガイド部とを具備したことを特徴とする移動機構。
【請求項２】
請求項１記載の移動機構において、前記ガイド部の代わりに、前記移動プーリ部を回転可能に軸支するとともにベルト方向に直線上に移動自在に案内する軸ガイド部を用いたことを特徴とする移動機構。
【請求項３】
請求項２記載の移動機構において、前記軸ガイド部には、ベルト方向に配置された直線
ガイド部と、前記移動プーリ部を軸支するとともに直線ガイド部に沿って直線移動自在な可動部と、前記第１のベルトの第２のベルト側の一部を移動プーリ部の半周面に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第１のローラと、前記第２のベルトの第１のベルト側の一部を移動プーリ部の他の半周面に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第２のローラとを備え、第１、第２のローラは、前記移動プーリ部との間で三角形、逆三角形の位置関係となるように可動部上の当該移動プーリ部を中心とした位置に各々配設されていることを特徴とする移動機構。
【請求項４】
請求項１、２又は３の移動機構と、同機構の移動プーリ部に連結され且つ先端側に移動対象物を把持可能なアーム機構とを具備したことを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項５】
請求項４記載のピックアンドプレース装置において、前記アーム機構が前記移動プーリ
部に着脱自在になっていることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項６】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、前記移動プーリ部の回転運動をアームのベルト方向に直交した方向の直線運動に変換する上下変換機構とを有していることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項７】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置において、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、少なくともアームの先端側を回転させる回転駆動部を更に備えていることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項８】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、少なくともアームの先端側を回転させる回転駆動部と、前記移動プーリ部の回転運動をアームのベルト方向に直交した方向の直線運動に変換する上下変換機構とを有していることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項９】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、先端側に移動対象物を把持可能なアームを有し、同アームの基端側には前記移動プーリ部に連結可能であり且つ同アームの先端側を揺動させるための回転軸が設けられていることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項１０】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端部に前記移動対象物を把持可能なアームと、前記移動プーリ部の回転運動をアームのその長さ方向を基軸とした回転運動に変換させる回転変換機構とを有していることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項１】
独立して駆動可能な第１、第２の駆動源と、第１、第２のベルトが走行可能なように第
１、第２の駆動源に連結された第１、第２のベルト・プーリと、第１のベルトと第２のベ
ルトとの間に配置され且つ第１のベルトと第２のベルトが交差するように掛け回された移
動プーリ部と、移動プーリ部を直線上に移動自在に案内するガイド部とを具備したことを特徴とする移動機構。
【請求項２】
請求項１記載の移動機構において、前記ガイド部の代わりに、前記移動プーリ部を回転可能に軸支するとともにベルト方向に直線上に移動自在に案内する軸ガイド部を用いたことを特徴とする移動機構。
【請求項３】
請求項２記載の移動機構において、前記軸ガイド部には、ベルト方向に配置された直線
ガイド部と、前記移動プーリ部を軸支するとともに直線ガイド部に沿って直線移動自在な可動部と、前記第１のベルトの第２のベルト側の一部を移動プーリ部の半周面に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第１のローラと、前記第２のベルトの第１のベルト側の一部を移動プーリ部の他の半周面に掛け回すために同プーリ部の両側にて案内する第２のローラとを備え、第１、第２のローラは、前記移動プーリ部との間で三角形、逆三角形の位置関係となるように可動部上の当該移動プーリ部を中心とした位置に各々配設されていることを特徴とする移動機構。
【請求項４】
請求項１、２又は３の移動機構と、同機構の移動プーリ部に連結され且つ先端側に移動対象物を把持可能なアーム機構とを具備したことを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項５】
請求項４記載のピックアンドプレース装置において、前記アーム機構が前記移動プーリ
部に着脱自在になっていることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項６】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、前記移動プーリ部の回転運動をアームのベルト方向に直交した方向の直線運動に変換する上下変換機構とを有していることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項７】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置において、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、少なくともアームの先端側を回転させる回転駆動部を更に備えていることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項８】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端側に移動対象物を把持可能なアームと、少なくともアームの先端側を回転させる回転駆動部と、前記移動プーリ部の回転運動をアームのベルト方向に直交した方向の直線運動に変換する上下変換機構とを有していることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項９】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、先端側に移動対象物を把持可能なアームを有し、同アームの基端側には前記移動プーリ部に連結可能であり且つ同アームの先端側を揺動させるための回転軸が設けられていることを特徴とするピックアンドプレース装置。
【請求項１０】
請求項２の移動機構が用いられた請求項４又は５記載のピックアンドプレース装置にお
いて、前記アーム機構は、前記軸ガイド部の可動部に保持される基台と、先端部に前記移動対象物を把持可能なアームと、前記移動プーリ部の回転運動をアームのその長さ方向を基軸とした回転運動に変換させる回転変換機構とを有していることを特徴とする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７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４０４４４（Ｐ２０１１−２４０４４４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５３８７（Ｐ２０１０−１１５３８７）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（５９１１２４３３０）マイコム株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（５９１１２４３３０）マイコム株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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