配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法
【課題】連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法を提供する。
【解決手段】菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴを複数連結させてなる連結パンタグラフ機構１２ｂにおける各連結ヒンジ部１４に補強棒材を把持するグリッパ１７をそれぞれ取り付け、連結パンタグラフ機構１２ｂを伸縮させることにより、複数の補強棒材における配列ピッチを一括して変換する。連結パンタグラフ機構１２ｂを支持補強する支持部材としての連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａが連結方向に平行に設けられている。連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａは、連結パンタグラフ機構１２ｂの伸縮長さ内において連結パンタグラフ機構１２ｂの伸縮に合わせて一体に伸縮する。
【解決手段】菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴを複数連結させてなる連結パンタグラフ機構１２ｂにおける各連結ヒンジ部１４に補強棒材を把持するグリッパ１７をそれぞれ取り付け、連結パンタグラフ機構１２ｂを伸縮させることにより、複数の補強棒材における配列ピッチを一括して変換する。連結パンタグラフ機構１２ｂを支持補強する支持部材としての連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａが連結方向に平行に設けられている。連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａは、連結パンタグラフ機構１２ｂの伸縮長さ内において連結パンタグラフ機構１２ｂの伸縮に合わせて一体に伸縮する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を把持して所定の位置に移動した後、再配置するいわゆる移載作業時に、部材間の配列ピッチ変換を一括して行う配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
棒材やボトル等の複数の部材における配列ピッチを供給時の初期ピッチから、組付け又はコンテナ格納等のため、初期ピッチとは異なる所定の配列ピッチに変換する作業は、部材の生産工程又は流通においてしばしば必要となる。
【０００３】
このような作業における配列ピッチ変換は、人手や単独の部材移載時の整列等によって実現される場合が多いが、生産効率及び搬送効率を上げるため複数の部材を一括して移載する際に合わせて配列ピッチ変換を行う機能を持った装置も多数提案されており、このような装置を利用した生産・物流工程の自動化も進められている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された鋼管の配列ピッチ変換装置１００は、図６（ａ）に示すように、供給された複数の鋼管１０１…を複数のグリッパ１０２…にて把持し、各グリッパ１０２…間の配列ピッチＰを一括して変換する機能を持っている。すなわち、特許文献１では、複数のグリッパ１０２…の配列ピッチＰを変換するために、図６（ｂ）に示すように、複数のリンク１１１…から構成される菱形形状のパンタグラフ機構１１２を複数連結した連結パンタグラフ機構１１０を利用していることが特徴である。
【０００５】
連結パンタグラフ機構１１０を用いれば、連結パンタグラフ機構１１０の伸縮範囲における任意の中間位置において各グリッパ１０２…間の配列ピッチＰを一定に保つことができる利点がある。また、連結パンタグラフ機構１１０の伸縮を直動アクチュエータ１２０によって制御するか、又は一部のリンク１１１の交差角度を図示しないモータ等の回転アクチュエータによって制御すれば、各リンク１１１…の連動によってグリッパ１０２…間の配列ピッチＰは一斉に調整可能であるため、アクチュエータ及びその制御装置の数を抑えることができる。
【０００６】
このような配列ピッチ変換機構とグリップ機構とを持った配列ピッチ変換装置１００をロボット等の移載装置の先端に配置して部材の把持及び配置に利用すれば、部材の移載作業と各部材間のピッチ変換作業とを同時に行えることになるので、全体としての作業時間を短縮でき、生産又は物流の効率を向上させることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−２８４８５号公報（昭和５８年（１９８３）２月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された配列ピッチ変換装置１００では、以下の問題点を有している。
【０００９】
すなわち、連結パンタグラフ機構１１０は複数のリンク１１１…をヒンジ１１３…で連結する機構であるため、ヒンジ１１３部分の機構ガタ（バックラッシュ）やリンク１１１の変形等が累積して位置・姿勢誤差が大きくなる場合がある。特に、連結パンタグラフ機構１１０の展開平面におけるリンク１１１の交差角度と、連結パンタグラフ機構１１０の伸縮方向を含みかつ連結パンタグラフ機構１１０の展開平面に対して垂直をなす平面との交差角度とに関しては精度が低下する傾向がある。
【００１０】
上記特許文献１をはじめとする連結パンタグラフ機構を利用した配列ピッチ変換装置では、上記のような連結パンタグラフ機構の位置・姿勢誤差を抑制するために、連結パンタグラフ機構に当該連結パンタグラフ機構の動作を伸縮方向に支持規制するようなレールにて構成される支持ガイド１３０を設置している。
【００１１】
しかしながら、連結パンタグラフ機構１１０の支持ガイド１３０は、連結パンタグラフ機構１１０が最大限伸展した状態に合わせた長さで固定されており、かつ連結パンタグラフ機構１１０の不要な動作を規制するように剛性を高めて設計されている。したがって、上記特許文献１等における配列ピッチ変換装置１００は連結パンタグラフ機構１１０のみの場合に比較して外形寸法が大きくならざるを得ない。
【００１２】
このため、配列ピッチ変換装置をロボットやスライダの先端に設置する場合、ロボットやスライダ等の移載機構に求められる可動範囲を大きく取る必要があるため、配列ピッチ変換装置が全体として大きくなると共に、配列ピッチ変換装置置の価格が高くなるという問題がある。
【００１３】
また、連結パンタグラフ機構１１０が折り畳まれている状態であっても配列ピッチ変換装置１００の外寸は同じであるため、配列ピッチ変換装置１００をロボットやスライダの先端等に設置して移載作業を行う場合には、移動の全ての段階で周辺に干渉防止用のスペースを設定しておく必要がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の配列ピッチ変換装置は、上記課題を解決するために、菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換装置において、上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材が上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられていると共に、上記支持部材は、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮することを特徴としている。
【００１６】
本発明の配列ピッチ変換方法は、上記課題を解決するために、菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換方法において、上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材を、上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設け、上記支持部材を、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮させることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、連結パンタグラフ機構は、菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなっている。そして、パンタグラフ機構同士の各連結ヒンジ部には被把持物を把持する把持手段がそれぞれ取り付けられているので、把持手段にて被把持物を把持し、連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換することができる。
【００１８】
ここで、本発明では、連結パンタグラフ機構には、該連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材が、パンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられている。そして、この支持部材は、連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮する。
【００１９】
このため、連結パンタグラフ機構は支持部材により支持されると共に、この支持部材は連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮するので、連結パンタグラフ機構を収縮させたときには支持部材も同様に収縮し、連結パンタグラフ機構の収縮時における支持部材と同じである。
【００２０】
したがって、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の配列ピッチ変換装置では、前記支持部材は、複数の前記連結パンタグラフ機構をパンタグラフ機構の連結方向に平行に互いに並設してなっていることが好ましい。
【００２２】
これにより、支持部材を連結パンタグラフ機構にて構成する。この結果、例えば２つの連結パンタグラフ機構を互いに平行に並べて配置すると共に、両者は、互いに支持し合っている。この結果、２つの連結パンタグラフ機構は互いに同じ動きで伸縮する。
【００２３】
したがって、複数の連結パンタグラフ機構が、互いに剛性を補強し合うことができる。また、複数の連結パンタグラフ機構はいずれも同じ動きをするので、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドも不要となる。さらに、連結パンタグラフ機構同士が、互いに規制し合うようになるので、全体として位置精度を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記複数の連結パンタグラフ機構は、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、互いに平行になるように配設されているとすることができる。
【００２５】
これによれば、連結パンタグラフ機構同士を近接して配置して伸縮を行っても、連結パンタグラフ機構同士が互いに干渉することがないため、配列ピッチ変換装置の厚さを減少させることができる。
【００２６】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記複数の連結パンタグラフ機構における少なくとも２つは、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、他の連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面とは互いに垂直になるように配設されているとすることができる。
【００２７】
これによれば、少なくとも２つの連結パンタグラフ機構は、菱形平面が互いに垂直となるように支持し合いながら配設される。この結果、２つの連結パンタグラフ機構における菱形平面内の回転方向に関する剛性の課題が相殺されるようになるため、配列ピッチ変換装置全体の位置精度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記支持部材は、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっているとすることができる。尚、この構成は、連結パンタグラフ機構が１つの場合又は複数の場合のいずれにも適用することができる。
【００２９】
本発明では、連結パンタグラフ機構の支持部材として、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっているものを用いる。この構成の支持部材は、入れ子構造つまり同心多重構造となっている複数の円筒によって構成される例えばアンテナロッド状のものが該当する。このような支持部材の両端を、例えば、連結パンタグラフ機構の両端に結合支持しておくことによって、支持部材は連結パンタグラフ機構と一体に伸縮する。したがって、このような支持部材も、連結パンタグラフ機構の剛性を補強することができる。
【００３０】
特に、連結パンタグラフ機構は、各連結ヒンジ部にそれぞれ取り付けられた把持手段にて被把持物を把持するので、連結パンタグラフ機構の両端が重力によって下方に撓み易い。この点、例えば、複数の同心多重部材にてなる支持部材を、連結パンタグラフ機構の菱形部材の対称軸に一致させて並設しておくことによって、連結パンタグラフ機構の両端での撓みを効率よく抑制し、水平レベルの均一性の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明の複数の同心多重部材にてなる支持部材は、特許文献１に開示された従来の長さ固定のガイドを用いるのではなく、連結パンタグラフ機構と一体に同じ伸縮長さにて伸縮するので、連結パンタグラフ機構を縮小して折り畳んだときに、支持部材を含めた全体をコンパクトに折り畳むことができる。
【００３２】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、少なくとも上下に平行に配され、互いに連結され、かつそれぞれ個別に伸縮駆動される１組の前記連結パンタグラフ機構を備えていると共に、上記連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に取り付けられた把持手段による被把持物の水平レベルが該連結パンタグラフ機構の伸縮方向において互いに均一となるように、上記上下の連結パンタグラフ機構の伸縮長さをそれぞれ調整する水平レベル制御手段が設けられていることが好ましい。
【００３３】
前述したように、連結パンタグラフ機構は、各連結ヒンジ部にそれぞれ取り付けられた把持手段にて被把持物を把持するので、連結パンタグラフ機構の両端が重力によって下方に撓み易い。
【００３４】
そこで、本発明では、複数の連結パンタグラフ機構における少なくとも上下に平行に配されている１組の前記連結パンタグラフ機構は、互いに連結され、かつそれぞれ個別に伸縮駆動される。そして、上記上下の連結パンタグラフ機構は、水平レベル制御手段によって、連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に取り付けられた把持手段による被把持物の水平レベルが該連結パンタグラフ機構の伸縮方向において互いに均一となるように、上下の連結パンタグラフ機構の伸縮長さをそれぞれ調整される。
【００３５】
すなわち、水平レベル制御手段は、下側の連結パンタグラフ機構を上側の連結パンタグラフ機構よりも長くなるように、各連結パンタグラフ機構の長さを調整することになる。これにより、下側の連結パンタグラフ機構は上側に反り返るので、そのままでは下側に撓んでいた下側の連結パンタグラフ機構の両端部分が持ち上がり、被把持物の水平レベルが均一になるように調整することができる。
【００３６】
このように、連結パンタグラフ機構の伸縮量及び目標ピッチに応じて、該連結パンタグラフ機構にかかる重力等の外力が推定できる場合、事前にその外力が及ぼす悪影響を補正すべく、各連結パンタグラフ機構の制御目標値を設定しておくことが可能になる。本発明では、水平レベル制御手段が、各連結パンタグラフ機構の制御目標値の設定にしたがって各連結パンタグラフ機構を制御する。この結果、簡便に、被把持物の水平レベルが均一になるように補正制御することができる。
【００３７】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記１組の連結パンタグラフ機構における少なくとも１つの連結パンタグラフ機構には、該連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出する水平レベル検出手段が設けられているとすることができる。
【００３８】
これによれば、水平レベル検出手段にて、１組の連結パンタグラフ機構における少なくとも１つの連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出することができる。
【００３９】
この結果、連結パンタグラフ機構の伸縮量及び目標ピッチに応じて、該連結パンタグラフ機構にかかる重力等の外力が推定できない場合においても、この水平レベル検出手段にて連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出し、被把持物の水平レベルが均一になるように補正することができる。また、連結パンタグラフ機構の水平レベルを直接検出するので、被把持物の水平レベルが確実に均一になるように補正制御することができる。
【００４０】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記連結パンタグラフ機構の連結ヒンジ部は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材を交差させて軸支してなっていると共に、上記連結パンタグラフ機構における連結ヒンジ部の１つには、上記棒状部材をモータ軸と同軸に回動するモータが設けられているとすることができる。
【００４１】
従来の特許文献１では、連結パンタグラフ機構の伸縮方向に沿うピストンロッドの先端を１つの連結ヒンジ部に固定し、このピストンロッドを進退移動させる流体シリンダにて連結パンタグラフ機構を伸縮駆動していたので、連結パンタグラフ機構の縮小時においては、流体シリンダが連結パンタグラフ機構からはみ出す構成であった。
【００４２】
これに対して、本発明では、モータのモータ軸が回動すると、その回転駆動力が、１つの連結ヒンジ部における交差された１つの棒状部材を直接回動する回動力として伝達され、これにより、連結パンタグラフ機構が伸縮駆動される。
【００４３】
そして、連結パンタグラフ機構を伸縮駆動するモータを、連結パンタグラフ機構の縮小時よりも小さくすることは容易である。
【００４４】
したがって、駆動源においても連結パンタグラフ機構の伸縮長さよりも小さいものとすることができるので、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略しても、駆動源が連結パンタグラフ機構の伸縮長さよりも長くなるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の配列ピッチ変換装置は、以上のように、連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材がパンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられていると共に、上記支持部材は、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮するものである。
【００４６】
本発明の配列ピッチ変換方法は、以上のように、連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材を、上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設け、上記支持部材を、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮させる方法である。
【００４７】
それゆえ、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）は本発明における配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置における実施の一形態を示すものであって、部材ピッチ変換装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は部材ピッチ変換装置の構成を示す正面図である。
【図２】上記部材ピッチ変換装置を備えた垂直多関節ロボットの構成を示す平面図である。
【図３】上記部材ピッチ変換装置におけるコントロールボックスの構成を示すブロック図である。
【図４】上記部材ピッチ変換装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は本発明における配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置における他の実施の一形態を示すものであって、部材ピッチ変換装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は部材ピッチ変換装置の構成を示す正面図である。
【図６】（ａ）は従来の配列ピッチ変換装置を示す正面図であり、（ｂ）は従来の連結パンタグラフ機構を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５０】
まず、図２は、本実施の形態を示すものであり、本発明の配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置を備えた垂直多関節ロボット、及び製造ラインの一例を示す概略の平面図である。
【００５１】
本実施の形態の配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置１０は、図２に示すように、製造ライン１に沿って搬送される例えばキャビネット２に、複数本の被把持物としての補強棒材３…を予め定められた所定の第２配列ピッチＰ２にて配設させるものである。これら補強棒材３…は、製造ライン１に隣接した部材供給箱４に上記第２配列ピッチＰ２とは異なる所定の第１配列ピッチＰ１にて収納されている。このため、部材ピッチ変換装置１０は、部材供給箱４から第１配列ピッチＰ１にて複数本の補強棒材３…を取り出し、一括して第２配列ピッチＰ２に変換して、キャビネット２に配設するものとなっている。
【００５２】
本実施の形態では、上記部材ピッチ変換装置１０は、垂直多関節ロボット５の先端にてチャック機構６を介して取り付けられている。
【００５３】
上記垂直多関節ロボット５は、部材供給箱４によって供給される棒状の補強棒材３をこの部材ピッチ変換装置１０が取得する位置から、製造ライン１（図２には一部のみ記載）上を矢印Ａ１の向きに流れるキャビネット２における補強棒材３の取り付け位置に部材ピッチ変換装置１０が補強棒材３を再配置する位置までの、当該部材ピッチ変換装置１０の移動を、矢印Ａ２の向きにおけるアーム５ａの旋回動作をしながら行うことができる。
【００５４】
また、垂直多関節ロボット５は、移載作業終了後は、逆に、矢印Ａ３の向きにアーム５ａを移動して、繰返して補強棒材３の移載作業を行うことができる。
【００５５】
ここで、部材ピッチ変換装置１０は、本実施の形態では、補強棒材３を同時に例えば５本ずつ部材供給箱４からキャビネット２に移載するものとする。また、補強棒材３は、断面が高さ１０ｍｍ×幅３０ｍｍの角型棒状部材であり、部材供給箱４に第１配列ピッチＰ１である１００ｍｍピッチにて、凹凸によって位置及び姿勢を固定された状態で整列され、１層１０本ずつが複数の層に重ねて収納して供給されているものとする。
【００５６】
また、補強棒材３の取り付け先のキャビネット２においては、補強棒材３は所定の５箇所に第２配列ピッチＰ２である３００ｍｍピッチで配置されるべきものとする。
【００５７】
したがって、部材ピッチ変換装置１０は、補強棒材３の移載作業中にその配列ピッチを１００ｍｍから３００ｍｍに変換する必要がある。この配列ピッチ変換作業と、垂直多関節ロボット５の部材ピッチ変換装置１０の移動作業とは並列に実行可能である。このため、例えば補強棒材３の１本ずつに対して把持、移動、再配置を行う場合に比較して作業時間は大幅に短縮が可能であり、生産効率を上げることができるものとなっている。
【００５８】
本実施の形態では、製造ライン１の状態（移動／停止）入力、及び製造ライン１への状態通知は垂直多関節ロボット５近傍に配置したコントロールボックス３０によって行う。
【００５９】
上記コントロールボックス３０は、垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０の制御及び状態管理を行う。また、コントロールボックス３０は、部材ピッチ変換装置１０に取り付けてある補強棒材３を固定するための後述するグリッパ１７の吸着をＯＮ／ＯＦＦ制御するための真空エジェクタ７の制御も同時に行っている。
【００６０】
上記グリッパ１７は、部材ピッチ変換装置１０内に１０個（各補強棒材３に対して２個）配置してあるが、全てが１台の真空エジェクタ７に集中配管されており、一斉に制御が可能である。また、補強棒材３の上面は十分滑らかであり、グリッパ１７によって部材ピッチ変換装置１０に固定された状態にて垂直多関節ロボット５が動作を行ってもその状態を保つことができる。
【００６１】
次に、部材ピッチ変換装置１０の構成について、図１（ａ）（ｂ）に基づいて詳述する。尚、図１（ａ）は、上記部材ピッチ変換装置１０の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は部材ピッチ変換装置１０の構成を示す正面図である。
【００６２】
本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、図１（ａ）に示すように、平面的には、横並びに２連の連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａが設けられていると共に、正面から見た場合、図１（ｂ）に示すように、これら連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの各直下に、連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂがそれぞれ設けられており、合計４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂが設けられている。
【００６３】
上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける上側の連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの各端部同士、及び伸縮方向の中央位置同士は、連結板１３・１３・１３によってそれぞれ連結されている。したがって、これら４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂのいずれか３つは、それ以外の１つを支持する本発明の支持部材として機能している。
【００６４】
上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、それぞれ菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴを複数連結させてなっていると共に、互いに各伸縮方向及び展開面である菱形平面が平行に配設されたものとなっている。
【００６５】
上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける各連結ヒンジ部１４…は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材１５・１６を交差させて軸支してなっている。そして、上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける連結ヒンジ部１４…の１つである、当該連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮方向における各中央位置の連結ヒンジ部１４においては、棒状部材１５・１６をモータ軸と同軸に回動するモータとしてのサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４がそれぞれ設けられている。したがって、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４は、各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを独立して伸縮駆動させることができるものとなっている。
【００６６】
尚、上記サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４には、それぞれ図示しないエンコーダが内蔵されており、このエンコーダの値を読み出すことによって、サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の回転角度が算出可能となっている。
【００６７】
また、上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂのうちの下側における連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂにおける各連結ヒンジ部１４…には、合計１０個の把持手段としてのグリッパ１７…が取り付けられている。
【００６８】
したがって、グリッパ１７…は、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮に伴い、図１（ａ）の左右方向に、それぞれの間隔を一定に保ちながら伸縮する。このため、連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂにおける同一伸縮位置に並ぶ２個のグリッパ１７・１７にて補強棒材３を吸着固定した場合に、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを同期して動かすことにより、補強棒材３の角度を変えずに、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮方向、つまり図２（ａ）の左右方向に、補強棒材３…同士を所定間隔に保ちながらピッチ変換することができる。
【００６９】
一方、本実施の形態では、上記並設された連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの間には、該連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮方向に伸縮する支持部材としての伸縮ガイド２１が取り付けられている。上記伸縮ガイド２１には、この伸縮ガイド２１に沿って、後述するリニアスケール２２が取り付けられており、伸縮ガイド２１の全長を計測することができるようになっている。
【００７０】
すなわち、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、菱形部材の機構、及びガタ等の影響により、図１（ａ）の平面について回転方向に剛性が低い。そこで、本実施の形態では、伸縮ガイド２１を取り付けることにより、上記平面方向の剛性を向上させることができるようになっている。
【００７１】
また、本実施の形態では、連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの両端に取り付けられている連結板１３・１３の上には、それぞれ水平レベル検出手段としての傾斜センサ１８ａ・１８ｂが取り付けられており、連結板１３・１３の傾斜を計測することができるようになっている。
【００７２】
そして、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０及び部材ピッチ変換では、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂによって一定ピッチにて被把持物としての補強棒材３を把持しているときに、水平レベルを検出又は推定して補強棒材３が水平に並んでいることを確認できた後に、補強棒材３を移動目的位置に再配置するようになっている。
【００７３】
ここで、傾斜センサ１８ａ・１８ｂは、例えば、それぞれ並進３方向の加速度を検出可能な３軸加速度センサである。また、図１（ａ）（ｂ）に示す部材ピッチ変換装置１０の左端に付いている３軸加速度センサを傾斜センサ１８ａとし、同様に、右端に付いている３軸加速度センサを傾斜センサ１８ｂとしている。
【００７４】
上記傾斜センサ１８ａ・１８ｂは、部材ピッチ変換装置１０が静止しているときに、３軸加速度センサの出力は重力加速度を反映しているものと考えられるので、３軸方向の出力比から傾斜を算出することができるものとなっている。
【００７５】
上記構成の部材ピッチ変換装置１０は、前述したように、図１（ａ）（ｂ）に示す部材ピッチ変換装置１０の上面中央部に取り付けられたチャック機構６によって、垂直多関節ロボット５の先端に取り付けられるようになっている。
【００７６】
次に、図２に示す生産ライン（部材ピッチ変換装置１０及び垂直多関節ロボット５を含む）の制御を行うコントロールボックス３０について、図３に基づいて説明する。図３は、図２に示す生産ライン（部材ピッチ変換装置１０及び垂直多関節ロボット５を含む）の制御の構成を示すブロック図である。
【００７７】
上記コントロールボックス３０は、図３に示すように、製造ライン１との間でラインの状態管理のための通信を行いながら、垂直多関節ロボットの動作制御を行うロボットコントローラ３２と、部材ピッチ変換装置１０の動作制御を行う水平レベル制御手段としてのハンドコントローラ３３と、ロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３と製造ライン１との動作手順を管理するためのシーケンサ３１とによって構成されている。
【００７８】
上記シーケンサ３１と、製造ライン１、ロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３とは、それぞれデジタルＩ／Ｏケーブルで接続されている。
【００７９】
シーケンサ３１の入力としては、製造ライン１、垂直多関節ロボット５、及び部材ピッチ変換装置１０の状態（移動中、停止中、非常停止中等）がある。また、シーケンサ３１からの出力としては、製造ライン１の移動／停止、垂直多関節ロボット５の動作モード指定及び移動／停止、並びに部材ピッチ変換装置１０の開／閉等がある。
【００８０】
このうち、ハンドコントローラ３３は、部材ピッチ変換装置１０の両端に取り付けられた傾斜センサ１８ａ・１８ｂからの入力に基づいて、部材ピッチ変換装置１０の撓みを推定し、伸縮ガイド２１に沿って取り付けられているリニアスケール２２によって部材ピッチ変換装置１０の長さを推定する。そして、部材ピッチ変換装置１０に取り付けられた４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを駆動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４に制御目標値を出力する。また、ハンドコントローラ３３は、真空エジェクタ７のＯＮ／ＯＦＦ制御も同時に行い、補強棒材３を部材ピッチ変換装置１０のグリッパ１７…への吸着を制御する。
【００８１】
次に、上記構成の垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０における、補強棒材３を部材供給箱４から製造ライン１上のキャビネット２に移載するときの動作について、図４に示すフローチャート、及び図２に基づいて説明する。図４は、補強棒材３を部材供給箱４から製造ライン１上のキャビネット２に移載するときの、垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０の動作フローチャートである。
【００８２】
尚、垂直多関節ロボット５の動作はロボットコントローラ３２により制御される一方、部材ピッチ変換装置１０の動作はハンドコントローラ３３により制御され、かつロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３の制御実行タイミングはシーケンサ３１により制御している。しかし、図４においては、シーケンサ３１及びロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３の詳細な動作は省略し、垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０全体の動作の流れについて説明を行うものとする。
【００８３】
初期状態として、図４に示すように、一連の移載作業は、図２に示す製造ライン１が矢印Ａ１の方向に移動して、新しいキャビネット２を供給した段階で開始される（Ｓ１）。この状態では、垂直多関節ロボット５は、製造ライン１と部材供給箱４との中間位置にある待機位置に停止し、真空エジェクタ７はＯＦＦの状態となっており、部材ピッチ変換装置１０はグリッパ１７のピッチを部材供給箱４内の補強棒材３の配列ピッチ（１００ｍｍ）に合わせてあるものとする。尚、作業開始（Ｓ１）から作業終了（Ｓ１４）まで、製造ライン１は停止しており、一連の作業が終了後、新規のキャビネット２を供給するようになっている。
【００８４】
上記の初期状態から、まず、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを部材供給箱４の補強棒材３の位置に移動させる（Ｓ２）。
【００８５】
ところで、特許文献１に開示されているような従来のピッチ変換機構では、パンタグラフを支持するガイドの外形が最大伸展長さにて固定であるため、本実施の形態のような配列ピッチ変換を行う場合、部材ピッチ変換装置１０が部材供給箱４に干渉する可能性がある。この結果、部材供給箱４の内部に多段に収容された補強棒材３のうち、例えば、底に収納された補強棒材３についてグリッパ１０２…が届かなくなる場合があり、これら底に収納された補強棒材３を掴みとることができないという問題があった。
【００８６】
この点、本実施の形態では、部材ピッチ変換装置１０の支持部材の外形は配列ピッチに応じて伸縮するため部材ピッチ変換装置１０と部材供給箱４との干渉が発生しない。これにより、部材供給箱４には補強棒材３を例えば１０本ずつ、１０段に並べたとしても、底の補強棒材３まで充分に掴みとることができ、問題なく移載作業を行うことができる（補強棒材移載作業２０回分）。
【００８７】
次に、真空エジェクタ７をＯＮにする（Ｓ３）。このとき、真空エジェクタ７の圧力をモニタし、全ての５本の補強棒材３がグリッパ１７によって吸着できていることを確認する。確認完了後、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを部材移載位置つまり補強棒材３を取り付けていないキャビネット２の上方位置まで移動する（Ｓ４）。
【００８８】
キャビネット２の上方位置において、部材ピッチ変換装置１０を用いてグリッパ１７にて吸着されている補強棒材３の配列ピッチを１００ｍｍから３００ｍｍに変換する。配列ピッチ変換作業中に、部材ピッチ変換装置１０及び補強棒材３はキャビネット２又は製造ライン１に干渉しないように、つまり接触しないように、部材ピッチ変換装置１０とキャビネット２とは十分な間隔を持って移動する。
【００８９】
上記の配列ピッチ変換作業は、移載位置及び変換後の配列ピッチに関し、ハンドコントローラ３３が事前データを保持しているかによって内部の制御を切替えて行う（Ｓ５）。
【００９０】
事前データがある場合、ハンドコントローラ３３はサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４を規定の位置に移動する（Ｓ６）。
【００９１】
ここで、事前データとは、実物又は仮想の部材ピッチ変換装置１０を用いて検証済みの、目標姿勢・目標配列ピッチに対応した各サーボモータ制御目標値のことである。例えば、部材ピッチ変換装置１０が水平に配置されているときには、重力の影響でサーボモータＳＭ２・ＳＭ４にて同じ回動角度の目標値を与えた場合、菱形部材の変形及び機構ガタの影響により、図１（ｂ）に示す部材ピッチ変換装置１０の左右両端は垂れ下がる形になる。すなわち、上側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの全長は、下側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂの全長よりも長くなる。これに対して、上側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの全長が、下側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂの全長に比較して若干短くなるように、連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａを駆動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ３、及び連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂを駆動するサーボモータＳＭ２・ＳＭ４を制御することにより、菱形部材の変形及び機構ガタの影響を低減することができるようになる。このときの各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の目標位置をデータとして保管しておけば、所定の姿勢及び配列ピッチを再現する場合に、フィードバック制御を省略することができるようになる。
【００９２】
一方、ステップ（Ｓ５）において事前データが無い場合には、傾斜センサ１８ａ・１８ｂの出力をフィードバックして、部材ピッチ変換装置１０が所定の姿勢になるように、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の目標位置を制御する（Ｓ７）。
【００９３】
例えば、前述した姿勢と同様の姿勢をとる場合を考える。
【００９４】
ここで、伸縮ガイド２１に沿って取り付けられているリニアスケール２２は、部材ピッチ変換装置１０の略中央に配置されているので、部材ピッチ変換装置１０の平均的な長さを計測することが可能である。リニアスケール２２による部材ピッチ変換装置１０の平均的な長さの計測結果が、目標配列ピッチから算出される部材ピッチ変換装置１０の長さに一致するように、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の目標位置を制御する。すなわち、上側及び下側両方の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮を同じ伸縮方向に制御する。
【００９５】
次に、傾斜センサ１８ａ・１８ｂでの測定の結果、部材ピッチ変換装置１０の両端が下がっているときは、下側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂの全長が上側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの全長に比較して若干長くなるように、サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の制御目標値を修正する。このように、リニアスケール２２及び傾斜センサ１８ａ・１８ｂの計測値と、目標長さ及び目標姿勢との差分を、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４にフィードバックすることにより、ステップ（Ｓ６）にて説明したような事前データが無い場合であっても部材ピッチ変換装置１０を所望の配列ピッチに変換することができる。
【００９６】
次いで、ステップ（Ｓ６）又はステップ（Ｓ７）によって、配列ピッチを３００ｍｍに変換した後、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを部材移載位置に下降移動して部材ピッチ変換装置１０を下降し（Ｓ８）、真空エジェクタ７をＯＦＦに切替えることにより補強棒材３の脱着を行い、補強棒材３をキャビネット２内の所定の位置に配置する（Ｓ９）。
【００９７】
ここまでの作業によって、部材供給箱４内の１セット（５本）の補強棒材３…をキャビネット２に移載することができる。
【００９８】
次に、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを前述の待機位置に移動し（Ｓ１０）、部材ピッチ変換装置１０の配列ピッチを初期ピッチである１００ｍｍに戻す（Ｓ１１〜Ｓ１３）。ステップ（Ｓ１１）〜ステップ（Ｓ１３）は、ステップ（Ｓ５）〜ステップ（Ｓ７）にて既に説明した１００ｍｍから３００ｍｍへの配列ピッチ変換と同様の内容であるため、詳細の説明は省略する。
【００９９】
以上で、一連の補強棒材３の移載作業が完了する（Ｓ１４）。ステップ（Ｓ１）〜ステップ（Ｓ１４）までを繰り返し行いながら、製造ライン１にて順次新規のキャビネット２を供給することにより、補強棒材３…の移載作業を自動で行うことができる。
【０１００】
ここまで、図４に示すフローチャートでは、垂直多関節ロボット５のアーム５ａが動作完了後、部材ピッチ変換装置１０の動作を開始する手順について説明を行ってきたが、垂直多関節ロボット５のアーム５ａと部材ピッチ変換装置１０とを同時に動作させることも可能である。
【０１０１】
例えば、ステップ（Ｓ４）とステップ（Ｓ５）〜ステップ（Ｓ７）、ステップ（Ｓ１０）とステップ（Ｓ１１）〜ステップ（Ｓ１３）は、それぞれ作業の大部分を同時に実行することができるため、垂直多関節ロボット５のアーム５ａと部材ピッチ変換装置１０とを同時に動作させることによって、作業時間を短縮することが可能になる。
【０１０２】
尚、伸縮ガイド２１は、複数のリニアガイドの組合せによる多段スライド式リニアガイドであってもよい。
【０１０３】
このように、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０及び配列ピッチ変換方法では、伸縮の方向を平行に一致させた複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを組み合わせることにより、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂが互いに剛性を補強し合う、又は連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士が動きを規制し合うような機構構成を取れるようにしている。すなわち、従来のような連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドは省略可能にしている。
【０１０４】
ここで、部材ピッチ変換装置１０には、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの複数の位置に補強棒材３を固定するためのグリッパ１７…が設置されている。そして、補強棒材３の供給配列ピッチに合わせて、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮を調整した状態にて、グリッパ１７により補強棒材３を把持し、把持状態を維持したまま補強棒材３を配置するための配列ピッチに連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを伸縮させることができる。
【０１０５】
したがって、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０は、移載作業中に補強棒材３の配列ピッチを一括して変換する。複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士は、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの端点や伸縮の原点を含む複数の代表点において互いが拘束支持される構造である。
【０１０６】
また、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは外部の制御手段から独立した伸縮の制御が可能である。ただし、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは互いに複数の点で拘束されているため、完全に独立して伸縮状態が決定できるわけではないが、各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮を個別に制御し、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士が互いに規制し合うようにすることによって、全体として位置精度を向上させることができる効果が得られる。
【０１０７】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０においては、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、互いの伸縮方向及び互いの展開平面つまり菱形部材の菱形平面がそれぞれ平行である少なくとも１組の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂを含む構造であることが好ましい。このような構成をとった場合、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ同士を近接して配置して伸縮を行っても、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ同士が互い干渉することが無いため、部材ピッチ変換装置１０の厚みを削減することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０は、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士以外にも特定方向への連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの変形を規制するような伸縮可能な直動の伸縮ガイド２１と、少なくとも１個の連結パンタグラフ機構１１ａとが連結されている構造であるとすることができる。
【０１０９】
ここで、伸縮可能な伸縮ガイド２１とは、例えば一部が入れ子構造となっている複数の円筒によって構成される伸縮アンテナ状のガイド等が該当する。すなわち、伸縮ガイド２１は、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっている。
【０１１０】
前述したように、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは展開平面内での回転方向について、剛性が不足する傾向があるため、回転方向を伸縮アンテナ状の伸縮ガイド２１等を用いて規制することにより、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの位置精度の向上が可能になる。
【０１１１】
従来技術のような長さ固定の支持ガイドを用いるのではなく、特定の方向にのみ剛性が高くかつ伸縮可能な伸縮ガイド２１を用いることにより、部材ピッチ変換装置１０は小さく折り畳むことができるようになる。
【０１１２】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの独立した伸縮の制御は、部材ピッチ変換装置１０の位置、姿勢、及びグリッパ１７間の目標ピッチ等をパラメータとして、パそのパラメータから一意に決定される連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮量を目標としてそれぞれ制御される。
【０１１３】
部材ピッチ変換装置１０の位置、姿勢、目標ピッチに応じて機構にかかる重力等の外力が推定できる場合、事前にその外力の位置精度に対する悪影響を補正する各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの制御目標値を設定しておくことが可能になる。その設定にしたがって各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを制御することにより、簡便に部材ピッチ変換装置１０の位置又は姿勢の精度を向上させることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの代表位置に少なくとも１つ以上の姿勢センサである傾斜センサ１８ａ・１８ｂが、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの姿勢検出のために取り付けられている。複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの独立した伸縮の制御は、傾斜センサ１８ａ・１８ｂの出力に応じて、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの姿勢が所望の値となるように調整するための連携的制御であることが好ましい。このように、センサフィードバック制御を用いることにより、配列ピッチ変換装置の位置又は姿勢を目標値に確実に一致させる制御を行うことができる。
【０１１５】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの連結ヒンジ部１４…は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材１５・１６を交差させて軸支してなっている。そして、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける連結ヒンジ部１４…の１つには、棒状部材１５・１６を図示しないモータ軸と同軸に回動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４が設けられている。
【０１１６】
すなわち、従来の特許文献１では、連結パンタグラフ機構の伸縮方向に沿うピストンロッドの先端を１つの連結ヒンジ部に固定し、このピストンロッドを進退移動させる流体シリンダにて連結パンタグラフ機構を伸縮駆動していたので、連結パンタグラフ機構の縮小時においては、流体シリンダが連結パンタグラフ機構からはみ出す構成であった。
【０１１７】
このため、部材ピッチ変換装置をロボットやスライダの先端に設置する場合、ロボットやスライダ等の移載機構に求められる可搬重量及び可動範囲を大きく取る必要があるため、部材ピッチ変換装置が全体として大きくなる、また、部材ピッチ変換装置の価格が高くなるという問題がある。
【０１１８】
これに対して、本実施の形態では、サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４のモータ軸が回動すると、その回転駆動力が、１つの連結ヒンジ部１４における交差された１つの例えば棒状部材１５を直接回動する回動力として伝達され、これにより、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂが連動して伸縮駆動される。
【０１１９】
そして、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを伸縮駆動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４を、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの縮小時よりも小さくすることは容易である。
【０１２０】
したがって、駆動源であるサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４においても連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮長さよりも小さいものとすることができる。このため、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略しても、駆動源であるサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４が連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮長さよりも長くなるのを防止することができる。
【０１２１】
以上のように、従来の移載用ピッチ変換機構においては、補強棒材の配列ピッチに関わりなく機構の外形寸法は一定であったため、周辺の物品や装置との干渉を避けるために移載の軌道が大回りになる等移載作業を効率的に行うことが困難であった。また、機構の外形寸法が一定であったため、補強棒材の供給を小さい配列ピッチで行うことができなかったため、補強棒材の供給のコストが上がるという課題があった。
【０１２２】
これに対して、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、配列ピッチが小さい場合は連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ全体が折り畳まれる一方、配列ピッチが大きいときには連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ全体が展開される構成をとっているため、その使用目的に応じて最もコンパクトな状態で利用することができる。
【０１２３】
このため、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを、その伸縮方向を合わせて配置することにより、互いの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの剛性を向上させることができる。併せて、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを個別に制御することにより、配列ピッチ変換を行ったときの位置及び姿勢の精度を向上させることができる。
【０１２４】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０をロボットやスライダの先端に取り付ける場合に、ロボットやスライダは、従来に比較して可搬重量が小さいものでも良いという利点がある。
【０１２５】
さらに、ロボットやスライダが移動するときには、部材ピッチ変換装置１０の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを折り畳んでおくようにすれば、部材ピッチ変換装置１０が周囲の部材又は装置との干渉を避けることが容易になる。このため、ロボットやスライダ等は可動範囲を低減することができるようになる。
【０１２６】
搬送コストを低減するため、配列ピッチ変換及び移載を行うための補強棒材３を取得する場合に、補強棒材３は可能な限り小さい配列ピッチに整列された状態で供給されることが多い。従来の連結パンタグラフ機構を用いた部材ピッチ変換装置では、部材ピッチ変換装置の外形は配列ピッチに関わりなく一定であったため、供給部が狭い場合には供給部に部材ピッチ変換装置自体を進入させることができなくなる。
【０１２７】
これに対して、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０は、補強棒材３の供給時に配列ピッチが小さい場合に、それに対応して連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂがコンパクトに折り畳まれることになるため、供給部が狭い場合でも進入が容易に行えるという効果がある。
【０１２８】
この結果として、移載される補強棒材３は高密度に整理された状態で供給されることになるので、製造ライン１の空間利用効率を上げることができるようになる。また、補強棒材３自体の生産から組立用の製造ライン１までの搬送コストを改善することができるようになる。
【０１２９】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
図５（ａ）は、実施の形態１にて説明した部材ピッチ変換装置１０の連結パンタグラフ機構の取り付け方を一部変更した構成を示す平面図であり、図５（ｂ）は正面図である。
【０１３１】
前記実施の形態１の部材ピッチ変換装置１０では、４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴの複数の菱形平面が、互いに平行になるように配設されている。これに対して、本実施の形態の配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置４０では、１つの連結パンタグラフ機構４１における菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴの複数の菱形平面が、他の連結パンタグラフ機構４２における菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴの複数の菱形平面とは互いに垂直になるように配設されている点が異なっている。
【０１３２】
すなわち、図５（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の部材ピッチ変換装置４０では、上側の連結パンタグラフ機構４１を下側の連結パンタグラフ機構４２と直交するように取り付ける。連結パンタグラフ機構４１・４２は、下側の連結パンタグラフ機構４２の中央に取り付けてあるサーボモータ４３によって伸縮を制御することができる。
【０１３３】
この場合、連結パンタグラフ機構４１・４２において、各方向で異なる剛性を垂直に取り付けた連結パンタグラフ機構４１・４２が互いに相補する構成となる。
【０１３４】
尚、上記以外の機構・制御構成、作業手順については、実施の形態１で既に示した内容と同様であるので、詳細の説明は省略する。
【０１３５】
本実施の形態の部材ピッチ変換装置４０においては、互いの伸縮方向が平行であり、かつ互いの展開平面が直交する少なくとも１組の連結パンタグラフ機構４１・４２を含む構成である。この場合、連結パンタグラフ機構４１・４２の、展開平面内における回転方向に関する剛性の課題が相殺されるようになるため、部材ピッチ変換装置４０全体の位置精度を向上させることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、ロボット又はスライダ等の移載装置の先端に、本発明の配列ピッチ変換装置を設置することにより、例えば液晶モニタのバックライト用冷陰極菅の移載作業や、液晶モニタの背面補強材等、多数の棒状部材を一括して組付ける作業の存在する組立工程における部材の配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１ 製造ライン
２ キャビネット
３ 補強棒材（被把持物）
４ 部材供給箱
５ 垂直多関節ロボット
５ａ アーム
６ チャック機構
７ 真空エジェクタ
１０ 部材ピッチ変換装置（配列ピッチ変換装置）
１１ａ・１１ｂ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
１２ａ・１２ｂ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
１３ 連結板
１４ 連結ヒンジ部
１５・１６ 棒状部材
１７ グリッパ（把持手段）
１８ａ・１８ｂ 傾斜センサ（水平レベル検出手段）
２１ 伸縮ガイド（支持部材）
２２ リニアスケール
３０ コントロールボックス
３１ シーケンサ
３２ ロボットコントローラ
３３ ハンドコントローラ（水平レベル制御手段）
４０ 部材ピッチ変換装置（配列ピッチ変換装置）
４１ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
４２ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
４３ サーボモータ（モータ）
Ｐ１ 第１配列ピッチ
Ｐ２ 第２配列ピッチ
ＰＮＴ パンタグラフ機構
ＳＭ１・ＳＭ２ サーボモータ（モータ）
ＳＭ３・ＳＭ４ サーボモータ（モータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を把持して所定の位置に移動した後、再配置するいわゆる移載作業時に、部材間の配列ピッチ変換を一括して行う配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
棒材やボトル等の複数の部材における配列ピッチを供給時の初期ピッチから、組付け又はコンテナ格納等のため、初期ピッチとは異なる所定の配列ピッチに変換する作業は、部材の生産工程又は流通においてしばしば必要となる。
【０００３】
このような作業における配列ピッチ変換は、人手や単独の部材移載時の整列等によって実現される場合が多いが、生産効率及び搬送効率を上げるため複数の部材を一括して移載する際に合わせて配列ピッチ変換を行う機能を持った装置も多数提案されており、このような装置を利用した生産・物流工程の自動化も進められている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された鋼管の配列ピッチ変換装置１００は、図６（ａ）に示すように、供給された複数の鋼管１０１…を複数のグリッパ１０２…にて把持し、各グリッパ１０２…間の配列ピッチＰを一括して変換する機能を持っている。すなわち、特許文献１では、複数のグリッパ１０２…の配列ピッチＰを変換するために、図６（ｂ）に示すように、複数のリンク１１１…から構成される菱形形状のパンタグラフ機構１１２を複数連結した連結パンタグラフ機構１１０を利用していることが特徴である。
【０００５】
連結パンタグラフ機構１１０を用いれば、連結パンタグラフ機構１１０の伸縮範囲における任意の中間位置において各グリッパ１０２…間の配列ピッチＰを一定に保つことができる利点がある。また、連結パンタグラフ機構１１０の伸縮を直動アクチュエータ１２０によって制御するか、又は一部のリンク１１１の交差角度を図示しないモータ等の回転アクチュエータによって制御すれば、各リンク１１１…の連動によってグリッパ１０２…間の配列ピッチＰは一斉に調整可能であるため、アクチュエータ及びその制御装置の数を抑えることができる。
【０００６】
このような配列ピッチ変換機構とグリップ機構とを持った配列ピッチ変換装置１００をロボット等の移載装置の先端に配置して部材の把持及び配置に利用すれば、部材の移載作業と各部材間のピッチ変換作業とを同時に行えることになるので、全体としての作業時間を短縮でき、生産又は物流の効率を向上させることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−２８４８５号公報（昭和５８年（１９８３）２月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された配列ピッチ変換装置１００では、以下の問題点を有している。
【０００９】
すなわち、連結パンタグラフ機構１１０は複数のリンク１１１…をヒンジ１１３…で連結する機構であるため、ヒンジ１１３部分の機構ガタ（バックラッシュ）やリンク１１１の変形等が累積して位置・姿勢誤差が大きくなる場合がある。特に、連結パンタグラフ機構１１０の展開平面におけるリンク１１１の交差角度と、連結パンタグラフ機構１１０の伸縮方向を含みかつ連結パンタグラフ機構１１０の展開平面に対して垂直をなす平面との交差角度とに関しては精度が低下する傾向がある。
【００１０】
上記特許文献１をはじめとする連結パンタグラフ機構を利用した配列ピッチ変換装置では、上記のような連結パンタグラフ機構の位置・姿勢誤差を抑制するために、連結パンタグラフ機構に当該連結パンタグラフ機構の動作を伸縮方向に支持規制するようなレールにて構成される支持ガイド１３０を設置している。
【００１１】
しかしながら、連結パンタグラフ機構１１０の支持ガイド１３０は、連結パンタグラフ機構１１０が最大限伸展した状態に合わせた長さで固定されており、かつ連結パンタグラフ機構１１０の不要な動作を規制するように剛性を高めて設計されている。したがって、上記特許文献１等における配列ピッチ変換装置１００は連結パンタグラフ機構１１０のみの場合に比較して外形寸法が大きくならざるを得ない。
【００１２】
このため、配列ピッチ変換装置をロボットやスライダの先端に設置する場合、ロボットやスライダ等の移載機構に求められる可動範囲を大きく取る必要があるため、配列ピッチ変換装置が全体として大きくなると共に、配列ピッチ変換装置置の価格が高くなるという問題がある。
【００１３】
また、連結パンタグラフ機構１１０が折り畳まれている状態であっても配列ピッチ変換装置１００の外寸は同じであるため、配列ピッチ変換装置１００をロボットやスライダの先端等に設置して移載作業を行う場合には、移動の全ての段階で周辺に干渉防止用のスペースを設定しておく必要がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の配列ピッチ変換装置は、上記課題を解決するために、菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換装置において、上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材が上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられていると共に、上記支持部材は、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮することを特徴としている。
【００１６】
本発明の配列ピッチ変換方法は、上記課題を解決するために、菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換方法において、上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材を、上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設け、上記支持部材を、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮させることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、連結パンタグラフ機構は、菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなっている。そして、パンタグラフ機構同士の各連結ヒンジ部には被把持物を把持する把持手段がそれぞれ取り付けられているので、把持手段にて被把持物を把持し、連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換することができる。
【００１８】
ここで、本発明では、連結パンタグラフ機構には、該連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材が、パンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられている。そして、この支持部材は、連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮する。
【００１９】
このため、連結パンタグラフ機構は支持部材により支持されると共に、この支持部材は連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮するので、連結パンタグラフ機構を収縮させたときには支持部材も同様に収縮し、連結パンタグラフ機構の収縮時における支持部材と同じである。
【００２０】
したがって、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の配列ピッチ変換装置では、前記支持部材は、複数の前記連結パンタグラフ機構をパンタグラフ機構の連結方向に平行に互いに並設してなっていることが好ましい。
【００２２】
これにより、支持部材を連結パンタグラフ機構にて構成する。この結果、例えば２つの連結パンタグラフ機構を互いに平行に並べて配置すると共に、両者は、互いに支持し合っている。この結果、２つの連結パンタグラフ機構は互いに同じ動きで伸縮する。
【００２３】
したがって、複数の連結パンタグラフ機構が、互いに剛性を補強し合うことができる。また、複数の連結パンタグラフ機構はいずれも同じ動きをするので、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドも不要となる。さらに、連結パンタグラフ機構同士が、互いに規制し合うようになるので、全体として位置精度を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記複数の連結パンタグラフ機構は、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、互いに平行になるように配設されているとすることができる。
【００２５】
これによれば、連結パンタグラフ機構同士を近接して配置して伸縮を行っても、連結パンタグラフ機構同士が互いに干渉することがないため、配列ピッチ変換装置の厚さを減少させることができる。
【００２６】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記複数の連結パンタグラフ機構における少なくとも２つは、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、他の連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面とは互いに垂直になるように配設されているとすることができる。
【００２７】
これによれば、少なくとも２つの連結パンタグラフ機構は、菱形平面が互いに垂直となるように支持し合いながら配設される。この結果、２つの連結パンタグラフ機構における菱形平面内の回転方向に関する剛性の課題が相殺されるようになるため、配列ピッチ変換装置全体の位置精度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記支持部材は、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっているとすることができる。尚、この構成は、連結パンタグラフ機構が１つの場合又は複数の場合のいずれにも適用することができる。
【００２９】
本発明では、連結パンタグラフ機構の支持部材として、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっているものを用いる。この構成の支持部材は、入れ子構造つまり同心多重構造となっている複数の円筒によって構成される例えばアンテナロッド状のものが該当する。このような支持部材の両端を、例えば、連結パンタグラフ機構の両端に結合支持しておくことによって、支持部材は連結パンタグラフ機構と一体に伸縮する。したがって、このような支持部材も、連結パンタグラフ機構の剛性を補強することができる。
【００３０】
特に、連結パンタグラフ機構は、各連結ヒンジ部にそれぞれ取り付けられた把持手段にて被把持物を把持するので、連結パンタグラフ機構の両端が重力によって下方に撓み易い。この点、例えば、複数の同心多重部材にてなる支持部材を、連結パンタグラフ機構の菱形部材の対称軸に一致させて並設しておくことによって、連結パンタグラフ機構の両端での撓みを効率よく抑制し、水平レベルの均一性の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明の複数の同心多重部材にてなる支持部材は、特許文献１に開示された従来の長さ固定のガイドを用いるのではなく、連結パンタグラフ機構と一体に同じ伸縮長さにて伸縮するので、連結パンタグラフ機構を縮小して折り畳んだときに、支持部材を含めた全体をコンパクトに折り畳むことができる。
【００３２】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、少なくとも上下に平行に配され、互いに連結され、かつそれぞれ個別に伸縮駆動される１組の前記連結パンタグラフ機構を備えていると共に、上記連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に取り付けられた把持手段による被把持物の水平レベルが該連結パンタグラフ機構の伸縮方向において互いに均一となるように、上記上下の連結パンタグラフ機構の伸縮長さをそれぞれ調整する水平レベル制御手段が設けられていることが好ましい。
【００３３】
前述したように、連結パンタグラフ機構は、各連結ヒンジ部にそれぞれ取り付けられた把持手段にて被把持物を把持するので、連結パンタグラフ機構の両端が重力によって下方に撓み易い。
【００３４】
そこで、本発明では、複数の連結パンタグラフ機構における少なくとも上下に平行に配されている１組の前記連結パンタグラフ機構は、互いに連結され、かつそれぞれ個別に伸縮駆動される。そして、上記上下の連結パンタグラフ機構は、水平レベル制御手段によって、連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に取り付けられた把持手段による被把持物の水平レベルが該連結パンタグラフ機構の伸縮方向において互いに均一となるように、上下の連結パンタグラフ機構の伸縮長さをそれぞれ調整される。
【００３５】
すなわち、水平レベル制御手段は、下側の連結パンタグラフ機構を上側の連結パンタグラフ機構よりも長くなるように、各連結パンタグラフ機構の長さを調整することになる。これにより、下側の連結パンタグラフ機構は上側に反り返るので、そのままでは下側に撓んでいた下側の連結パンタグラフ機構の両端部分が持ち上がり、被把持物の水平レベルが均一になるように調整することができる。
【００３６】
このように、連結パンタグラフ機構の伸縮量及び目標ピッチに応じて、該連結パンタグラフ機構にかかる重力等の外力が推定できる場合、事前にその外力が及ぼす悪影響を補正すべく、各連結パンタグラフ機構の制御目標値を設定しておくことが可能になる。本発明では、水平レベル制御手段が、各連結パンタグラフ機構の制御目標値の設定にしたがって各連結パンタグラフ機構を制御する。この結果、簡便に、被把持物の水平レベルが均一になるように補正制御することができる。
【００３７】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記１組の連結パンタグラフ機構における少なくとも１つの連結パンタグラフ機構には、該連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出する水平レベル検出手段が設けられているとすることができる。
【００３８】
これによれば、水平レベル検出手段にて、１組の連結パンタグラフ機構における少なくとも１つの連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出することができる。
【００３９】
この結果、連結パンタグラフ機構の伸縮量及び目標ピッチに応じて、該連結パンタグラフ機構にかかる重力等の外力が推定できない場合においても、この水平レベル検出手段にて連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出し、被把持物の水平レベルが均一になるように補正することができる。また、連結パンタグラフ機構の水平レベルを直接検出するので、被把持物の水平レベルが確実に均一になるように補正制御することができる。
【００４０】
また、本発明の配列ピッチ変換装置では、前記連結パンタグラフ機構の連結ヒンジ部は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材を交差させて軸支してなっていると共に、上記連結パンタグラフ機構における連結ヒンジ部の１つには、上記棒状部材をモータ軸と同軸に回動するモータが設けられているとすることができる。
【００４１】
従来の特許文献１では、連結パンタグラフ機構の伸縮方向に沿うピストンロッドの先端を１つの連結ヒンジ部に固定し、このピストンロッドを進退移動させる流体シリンダにて連結パンタグラフ機構を伸縮駆動していたので、連結パンタグラフ機構の縮小時においては、流体シリンダが連結パンタグラフ機構からはみ出す構成であった。
【００４２】
これに対して、本発明では、モータのモータ軸が回動すると、その回転駆動力が、１つの連結ヒンジ部における交差された１つの棒状部材を直接回動する回動力として伝達され、これにより、連結パンタグラフ機構が伸縮駆動される。
【００４３】
そして、連結パンタグラフ機構を伸縮駆動するモータを、連結パンタグラフ機構の縮小時よりも小さくすることは容易である。
【００４４】
したがって、駆動源においても連結パンタグラフ機構の伸縮長さよりも小さいものとすることができるので、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略しても、駆動源が連結パンタグラフ機構の伸縮長さよりも長くなるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の配列ピッチ変換装置は、以上のように、連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材がパンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられていると共に、上記支持部材は、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮するものである。
【００４６】
本発明の配列ピッチ変換方法は、以上のように、連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材を、上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設け、上記支持部材を、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮させる方法である。
【００４７】
それゆえ、連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略し、コンパクトなサイズの配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）は本発明における配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置における実施の一形態を示すものであって、部材ピッチ変換装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は部材ピッチ変換装置の構成を示す正面図である。
【図２】上記部材ピッチ変換装置を備えた垂直多関節ロボットの構成を示す平面図である。
【図３】上記部材ピッチ変換装置におけるコントロールボックスの構成を示すブロック図である。
【図４】上記部材ピッチ変換装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は本発明における配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置における他の実施の一形態を示すものであって、部材ピッチ変換装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は部材ピッチ変換装置の構成を示す正面図である。
【図６】（ａ）は従来の配列ピッチ変換装置を示す正面図であり、（ｂ）は従来の連結パンタグラフ機構を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５０】
まず、図２は、本実施の形態を示すものであり、本発明の配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置を備えた垂直多関節ロボット、及び製造ラインの一例を示す概略の平面図である。
【００５１】
本実施の形態の配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置１０は、図２に示すように、製造ライン１に沿って搬送される例えばキャビネット２に、複数本の被把持物としての補強棒材３…を予め定められた所定の第２配列ピッチＰ２にて配設させるものである。これら補強棒材３…は、製造ライン１に隣接した部材供給箱４に上記第２配列ピッチＰ２とは異なる所定の第１配列ピッチＰ１にて収納されている。このため、部材ピッチ変換装置１０は、部材供給箱４から第１配列ピッチＰ１にて複数本の補強棒材３…を取り出し、一括して第２配列ピッチＰ２に変換して、キャビネット２に配設するものとなっている。
【００５２】
本実施の形態では、上記部材ピッチ変換装置１０は、垂直多関節ロボット５の先端にてチャック機構６を介して取り付けられている。
【００５３】
上記垂直多関節ロボット５は、部材供給箱４によって供給される棒状の補強棒材３をこの部材ピッチ変換装置１０が取得する位置から、製造ライン１（図２には一部のみ記載）上を矢印Ａ１の向きに流れるキャビネット２における補強棒材３の取り付け位置に部材ピッチ変換装置１０が補強棒材３を再配置する位置までの、当該部材ピッチ変換装置１０の移動を、矢印Ａ２の向きにおけるアーム５ａの旋回動作をしながら行うことができる。
【００５４】
また、垂直多関節ロボット５は、移載作業終了後は、逆に、矢印Ａ３の向きにアーム５ａを移動して、繰返して補強棒材３の移載作業を行うことができる。
【００５５】
ここで、部材ピッチ変換装置１０は、本実施の形態では、補強棒材３を同時に例えば５本ずつ部材供給箱４からキャビネット２に移載するものとする。また、補強棒材３は、断面が高さ１０ｍｍ×幅３０ｍｍの角型棒状部材であり、部材供給箱４に第１配列ピッチＰ１である１００ｍｍピッチにて、凹凸によって位置及び姿勢を固定された状態で整列され、１層１０本ずつが複数の層に重ねて収納して供給されているものとする。
【００５６】
また、補強棒材３の取り付け先のキャビネット２においては、補強棒材３は所定の５箇所に第２配列ピッチＰ２である３００ｍｍピッチで配置されるべきものとする。
【００５７】
したがって、部材ピッチ変換装置１０は、補強棒材３の移載作業中にその配列ピッチを１００ｍｍから３００ｍｍに変換する必要がある。この配列ピッチ変換作業と、垂直多関節ロボット５の部材ピッチ変換装置１０の移動作業とは並列に実行可能である。このため、例えば補強棒材３の１本ずつに対して把持、移動、再配置を行う場合に比較して作業時間は大幅に短縮が可能であり、生産効率を上げることができるものとなっている。
【００５８】
本実施の形態では、製造ライン１の状態（移動／停止）入力、及び製造ライン１への状態通知は垂直多関節ロボット５近傍に配置したコントロールボックス３０によって行う。
【００５９】
上記コントロールボックス３０は、垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０の制御及び状態管理を行う。また、コントロールボックス３０は、部材ピッチ変換装置１０に取り付けてある補強棒材３を固定するための後述するグリッパ１７の吸着をＯＮ／ＯＦＦ制御するための真空エジェクタ７の制御も同時に行っている。
【００６０】
上記グリッパ１７は、部材ピッチ変換装置１０内に１０個（各補強棒材３に対して２個）配置してあるが、全てが１台の真空エジェクタ７に集中配管されており、一斉に制御が可能である。また、補強棒材３の上面は十分滑らかであり、グリッパ１７によって部材ピッチ変換装置１０に固定された状態にて垂直多関節ロボット５が動作を行ってもその状態を保つことができる。
【００６１】
次に、部材ピッチ変換装置１０の構成について、図１（ａ）（ｂ）に基づいて詳述する。尚、図１（ａ）は、上記部材ピッチ変換装置１０の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は部材ピッチ変換装置１０の構成を示す正面図である。
【００６２】
本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、図１（ａ）に示すように、平面的には、横並びに２連の連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａが設けられていると共に、正面から見た場合、図１（ｂ）に示すように、これら連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの各直下に、連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂがそれぞれ設けられており、合計４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂが設けられている。
【００６３】
上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける上側の連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの各端部同士、及び伸縮方向の中央位置同士は、連結板１３・１３・１３によってそれぞれ連結されている。したがって、これら４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂのいずれか３つは、それ以外の１つを支持する本発明の支持部材として機能している。
【００６４】
上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、それぞれ菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴを複数連結させてなっていると共に、互いに各伸縮方向及び展開面である菱形平面が平行に配設されたものとなっている。
【００６５】
上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける各連結ヒンジ部１４…は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材１５・１６を交差させて軸支してなっている。そして、上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける連結ヒンジ部１４…の１つである、当該連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮方向における各中央位置の連結ヒンジ部１４においては、棒状部材１５・１６をモータ軸と同軸に回動するモータとしてのサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４がそれぞれ設けられている。したがって、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４は、各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを独立して伸縮駆動させることができるものとなっている。
【００６６】
尚、上記サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４には、それぞれ図示しないエンコーダが内蔵されており、このエンコーダの値を読み出すことによって、サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の回転角度が算出可能となっている。
【００６７】
また、上記連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂのうちの下側における連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂにおける各連結ヒンジ部１４…には、合計１０個の把持手段としてのグリッパ１７…が取り付けられている。
【００６８】
したがって、グリッパ１７…は、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮に伴い、図１（ａ）の左右方向に、それぞれの間隔を一定に保ちながら伸縮する。このため、連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂにおける同一伸縮位置に並ぶ２個のグリッパ１７・１７にて補強棒材３を吸着固定した場合に、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを同期して動かすことにより、補強棒材３の角度を変えずに、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮方向、つまり図２（ａ）の左右方向に、補強棒材３…同士を所定間隔に保ちながらピッチ変換することができる。
【００６９】
一方、本実施の形態では、上記並設された連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの間には、該連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮方向に伸縮する支持部材としての伸縮ガイド２１が取り付けられている。上記伸縮ガイド２１には、この伸縮ガイド２１に沿って、後述するリニアスケール２２が取り付けられており、伸縮ガイド２１の全長を計測することができるようになっている。
【００７０】
すなわち、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、菱形部材の機構、及びガタ等の影響により、図１（ａ）の平面について回転方向に剛性が低い。そこで、本実施の形態では、伸縮ガイド２１を取り付けることにより、上記平面方向の剛性を向上させることができるようになっている。
【００７１】
また、本実施の形態では、連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの両端に取り付けられている連結板１３・１３の上には、それぞれ水平レベル検出手段としての傾斜センサ１８ａ・１８ｂが取り付けられており、連結板１３・１３の傾斜を計測することができるようになっている。
【００７２】
そして、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０及び部材ピッチ変換では、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂによって一定ピッチにて被把持物としての補強棒材３を把持しているときに、水平レベルを検出又は推定して補強棒材３が水平に並んでいることを確認できた後に、補強棒材３を移動目的位置に再配置するようになっている。
【００７３】
ここで、傾斜センサ１８ａ・１８ｂは、例えば、それぞれ並進３方向の加速度を検出可能な３軸加速度センサである。また、図１（ａ）（ｂ）に示す部材ピッチ変換装置１０の左端に付いている３軸加速度センサを傾斜センサ１８ａとし、同様に、右端に付いている３軸加速度センサを傾斜センサ１８ｂとしている。
【００７４】
上記傾斜センサ１８ａ・１８ｂは、部材ピッチ変換装置１０が静止しているときに、３軸加速度センサの出力は重力加速度を反映しているものと考えられるので、３軸方向の出力比から傾斜を算出することができるものとなっている。
【００７５】
上記構成の部材ピッチ変換装置１０は、前述したように、図１（ａ）（ｂ）に示す部材ピッチ変換装置１０の上面中央部に取り付けられたチャック機構６によって、垂直多関節ロボット５の先端に取り付けられるようになっている。
【００７６】
次に、図２に示す生産ライン（部材ピッチ変換装置１０及び垂直多関節ロボット５を含む）の制御を行うコントロールボックス３０について、図３に基づいて説明する。図３は、図２に示す生産ライン（部材ピッチ変換装置１０及び垂直多関節ロボット５を含む）の制御の構成を示すブロック図である。
【００７７】
上記コントロールボックス３０は、図３に示すように、製造ライン１との間でラインの状態管理のための通信を行いながら、垂直多関節ロボットの動作制御を行うロボットコントローラ３２と、部材ピッチ変換装置１０の動作制御を行う水平レベル制御手段としてのハンドコントローラ３３と、ロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３と製造ライン１との動作手順を管理するためのシーケンサ３１とによって構成されている。
【００７８】
上記シーケンサ３１と、製造ライン１、ロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３とは、それぞれデジタルＩ／Ｏケーブルで接続されている。
【００７９】
シーケンサ３１の入力としては、製造ライン１、垂直多関節ロボット５、及び部材ピッチ変換装置１０の状態（移動中、停止中、非常停止中等）がある。また、シーケンサ３１からの出力としては、製造ライン１の移動／停止、垂直多関節ロボット５の動作モード指定及び移動／停止、並びに部材ピッチ変換装置１０の開／閉等がある。
【００８０】
このうち、ハンドコントローラ３３は、部材ピッチ変換装置１０の両端に取り付けられた傾斜センサ１８ａ・１８ｂからの入力に基づいて、部材ピッチ変換装置１０の撓みを推定し、伸縮ガイド２１に沿って取り付けられているリニアスケール２２によって部材ピッチ変換装置１０の長さを推定する。そして、部材ピッチ変換装置１０に取り付けられた４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを駆動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４に制御目標値を出力する。また、ハンドコントローラ３３は、真空エジェクタ７のＯＮ／ＯＦＦ制御も同時に行い、補強棒材３を部材ピッチ変換装置１０のグリッパ１７…への吸着を制御する。
【００８１】
次に、上記構成の垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０における、補強棒材３を部材供給箱４から製造ライン１上のキャビネット２に移載するときの動作について、図４に示すフローチャート、及び図２に基づいて説明する。図４は、補強棒材３を部材供給箱４から製造ライン１上のキャビネット２に移載するときの、垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０の動作フローチャートである。
【００８２】
尚、垂直多関節ロボット５の動作はロボットコントローラ３２により制御される一方、部材ピッチ変換装置１０の動作はハンドコントローラ３３により制御され、かつロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３の制御実行タイミングはシーケンサ３１により制御している。しかし、図４においては、シーケンサ３１及びロボットコントローラ３２及びハンドコントローラ３３の詳細な動作は省略し、垂直多関節ロボット５及び部材ピッチ変換装置１０全体の動作の流れについて説明を行うものとする。
【００８３】
初期状態として、図４に示すように、一連の移載作業は、図２に示す製造ライン１が矢印Ａ１の方向に移動して、新しいキャビネット２を供給した段階で開始される（Ｓ１）。この状態では、垂直多関節ロボット５は、製造ライン１と部材供給箱４との中間位置にある待機位置に停止し、真空エジェクタ７はＯＦＦの状態となっており、部材ピッチ変換装置１０はグリッパ１７のピッチを部材供給箱４内の補強棒材３の配列ピッチ（１００ｍｍ）に合わせてあるものとする。尚、作業開始（Ｓ１）から作業終了（Ｓ１４）まで、製造ライン１は停止しており、一連の作業が終了後、新規のキャビネット２を供給するようになっている。
【００８４】
上記の初期状態から、まず、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを部材供給箱４の補強棒材３の位置に移動させる（Ｓ２）。
【００８５】
ところで、特許文献１に開示されているような従来のピッチ変換機構では、パンタグラフを支持するガイドの外形が最大伸展長さにて固定であるため、本実施の形態のような配列ピッチ変換を行う場合、部材ピッチ変換装置１０が部材供給箱４に干渉する可能性がある。この結果、部材供給箱４の内部に多段に収容された補強棒材３のうち、例えば、底に収納された補強棒材３についてグリッパ１０２…が届かなくなる場合があり、これら底に収納された補強棒材３を掴みとることができないという問題があった。
【００８６】
この点、本実施の形態では、部材ピッチ変換装置１０の支持部材の外形は配列ピッチに応じて伸縮するため部材ピッチ変換装置１０と部材供給箱４との干渉が発生しない。これにより、部材供給箱４には補強棒材３を例えば１０本ずつ、１０段に並べたとしても、底の補強棒材３まで充分に掴みとることができ、問題なく移載作業を行うことができる（補強棒材移載作業２０回分）。
【００８７】
次に、真空エジェクタ７をＯＮにする（Ｓ３）。このとき、真空エジェクタ７の圧力をモニタし、全ての５本の補強棒材３がグリッパ１７によって吸着できていることを確認する。確認完了後、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを部材移載位置つまり補強棒材３を取り付けていないキャビネット２の上方位置まで移動する（Ｓ４）。
【００８８】
キャビネット２の上方位置において、部材ピッチ変換装置１０を用いてグリッパ１７にて吸着されている補強棒材３の配列ピッチを１００ｍｍから３００ｍｍに変換する。配列ピッチ変換作業中に、部材ピッチ変換装置１０及び補強棒材３はキャビネット２又は製造ライン１に干渉しないように、つまり接触しないように、部材ピッチ変換装置１０とキャビネット２とは十分な間隔を持って移動する。
【００８９】
上記の配列ピッチ変換作業は、移載位置及び変換後の配列ピッチに関し、ハンドコントローラ３３が事前データを保持しているかによって内部の制御を切替えて行う（Ｓ５）。
【００９０】
事前データがある場合、ハンドコントローラ３３はサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４を規定の位置に移動する（Ｓ６）。
【００９１】
ここで、事前データとは、実物又は仮想の部材ピッチ変換装置１０を用いて検証済みの、目標姿勢・目標配列ピッチに対応した各サーボモータ制御目標値のことである。例えば、部材ピッチ変換装置１０が水平に配置されているときには、重力の影響でサーボモータＳＭ２・ＳＭ４にて同じ回動角度の目標値を与えた場合、菱形部材の変形及び機構ガタの影響により、図１（ｂ）に示す部材ピッチ変換装置１０の左右両端は垂れ下がる形になる。すなわち、上側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの全長は、下側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂの全長よりも長くなる。これに対して、上側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの全長が、下側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂの全長に比較して若干短くなるように、連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａを駆動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ３、及び連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂを駆動するサーボモータＳＭ２・ＳＭ４を制御することにより、菱形部材の変形及び機構ガタの影響を低減することができるようになる。このときの各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の目標位置をデータとして保管しておけば、所定の姿勢及び配列ピッチを再現する場合に、フィードバック制御を省略することができるようになる。
【００９２】
一方、ステップ（Ｓ５）において事前データが無い場合には、傾斜センサ１８ａ・１８ｂの出力をフィードバックして、部材ピッチ変換装置１０が所定の姿勢になるように、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の目標位置を制御する（Ｓ７）。
【００９３】
例えば、前述した姿勢と同様の姿勢をとる場合を考える。
【００９４】
ここで、伸縮ガイド２１に沿って取り付けられているリニアスケール２２は、部材ピッチ変換装置１０の略中央に配置されているので、部材ピッチ変換装置１０の平均的な長さを計測することが可能である。リニアスケール２２による部材ピッチ変換装置１０の平均的な長さの計測結果が、目標配列ピッチから算出される部材ピッチ変換装置１０の長さに一致するように、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の目標位置を制御する。すなわち、上側及び下側両方の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮を同じ伸縮方向に制御する。
【００９５】
次に、傾斜センサ１８ａ・１８ｂでの測定の結果、部材ピッチ変換装置１０の両端が下がっているときは、下側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ｂ・１２ｂの全長が上側に設けられた連結パンタグラフ機構１１ａ・１２ａの全長に比較して若干長くなるように、サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４の制御目標値を修正する。このように、リニアスケール２２及び傾斜センサ１８ａ・１８ｂの計測値と、目標長さ及び目標姿勢との差分を、各サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４にフィードバックすることにより、ステップ（Ｓ６）にて説明したような事前データが無い場合であっても部材ピッチ変換装置１０を所望の配列ピッチに変換することができる。
【００９６】
次いで、ステップ（Ｓ６）又はステップ（Ｓ７）によって、配列ピッチを３００ｍｍに変換した後、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを部材移載位置に下降移動して部材ピッチ変換装置１０を下降し（Ｓ８）、真空エジェクタ７をＯＦＦに切替えることにより補強棒材３の脱着を行い、補強棒材３をキャビネット２内の所定の位置に配置する（Ｓ９）。
【００９７】
ここまでの作業によって、部材供給箱４内の１セット（５本）の補強棒材３…をキャビネット２に移載することができる。
【００９８】
次に、垂直多関節ロボット５のアーム５ａを前述の待機位置に移動し（Ｓ１０）、部材ピッチ変換装置１０の配列ピッチを初期ピッチである１００ｍｍに戻す（Ｓ１１〜Ｓ１３）。ステップ（Ｓ１１）〜ステップ（Ｓ１３）は、ステップ（Ｓ５）〜ステップ（Ｓ７）にて既に説明した１００ｍｍから３００ｍｍへの配列ピッチ変換と同様の内容であるため、詳細の説明は省略する。
【００９９】
以上で、一連の補強棒材３の移載作業が完了する（Ｓ１４）。ステップ（Ｓ１）〜ステップ（Ｓ１４）までを繰り返し行いながら、製造ライン１にて順次新規のキャビネット２を供給することにより、補強棒材３…の移載作業を自動で行うことができる。
【０１００】
ここまで、図４に示すフローチャートでは、垂直多関節ロボット５のアーム５ａが動作完了後、部材ピッチ変換装置１０の動作を開始する手順について説明を行ってきたが、垂直多関節ロボット５のアーム５ａと部材ピッチ変換装置１０とを同時に動作させることも可能である。
【０１０１】
例えば、ステップ（Ｓ４）とステップ（Ｓ５）〜ステップ（Ｓ７）、ステップ（Ｓ１０）とステップ（Ｓ１１）〜ステップ（Ｓ１３）は、それぞれ作業の大部分を同時に実行することができるため、垂直多関節ロボット５のアーム５ａと部材ピッチ変換装置１０とを同時に動作させることによって、作業時間を短縮することが可能になる。
【０１０２】
尚、伸縮ガイド２１は、複数のリニアガイドの組合せによる多段スライド式リニアガイドであってもよい。
【０１０３】
このように、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０及び配列ピッチ変換方法では、伸縮の方向を平行に一致させた複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを組み合わせることにより、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂが互いに剛性を補強し合う、又は連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士が動きを規制し合うような機構構成を取れるようにしている。すなわち、従来のような連結パンタグラフ機構の最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドは省略可能にしている。
【０１０４】
ここで、部材ピッチ変換装置１０には、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの複数の位置に補強棒材３を固定するためのグリッパ１７…が設置されている。そして、補強棒材３の供給配列ピッチに合わせて、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮を調整した状態にて、グリッパ１７により補強棒材３を把持し、把持状態を維持したまま補強棒材３を配置するための配列ピッチに連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを伸縮させることができる。
【０１０５】
したがって、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０は、移載作業中に補強棒材３の配列ピッチを一括して変換する。複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士は、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの端点や伸縮の原点を含む複数の代表点において互いが拘束支持される構造である。
【０１０６】
また、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは外部の制御手段から独立した伸縮の制御が可能である。ただし、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは互いに複数の点で拘束されているため、完全に独立して伸縮状態が決定できるわけではないが、各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮を個別に制御し、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士が互いに規制し合うようにすることによって、全体として位置精度を向上させることができる効果が得られる。
【０１０７】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０においては、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、互いの伸縮方向及び互いの展開平面つまり菱形部材の菱形平面がそれぞれ平行である少なくとも１組の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂを含む構造であることが好ましい。このような構成をとった場合、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ同士を近接して配置して伸縮を行っても、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ同士が互い干渉することが無いため、部材ピッチ変換装置１０の厚みを削減することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０は、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ同士以外にも特定方向への連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの変形を規制するような伸縮可能な直動の伸縮ガイド２１と、少なくとも１個の連結パンタグラフ機構１１ａとが連結されている構造であるとすることができる。
【０１０９】
ここで、伸縮可能な伸縮ガイド２１とは、例えば一部が入れ子構造となっている複数の円筒によって構成される伸縮アンテナ状のガイド等が該当する。すなわち、伸縮ガイド２１は、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっている。
【０１１０】
前述したように、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは展開平面内での回転方向について、剛性が不足する傾向があるため、回転方向を伸縮アンテナ状の伸縮ガイド２１等を用いて規制することにより、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの位置精度の向上が可能になる。
【０１１１】
従来技術のような長さ固定の支持ガイドを用いるのではなく、特定の方向にのみ剛性が高くかつ伸縮可能な伸縮ガイド２１を用いることにより、部材ピッチ変換装置１０は小さく折り畳むことができるようになる。
【０１１２】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの独立した伸縮の制御は、部材ピッチ変換装置１０の位置、姿勢、及びグリッパ１７間の目標ピッチ等をパラメータとして、パそのパラメータから一意に決定される連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮量を目標としてそれぞれ制御される。
【０１１３】
部材ピッチ変換装置１０の位置、姿勢、目標ピッチに応じて機構にかかる重力等の外力が推定できる場合、事前にその外力の位置精度に対する悪影響を補正する各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの制御目標値を設定しておくことが可能になる。その設定にしたがって各連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを制御することにより、簡便に部材ピッチ変換装置１０の位置又は姿勢の精度を向上させることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの代表位置に少なくとも１つ以上の姿勢センサである傾斜センサ１８ａ・１８ｂが、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの姿勢検出のために取り付けられている。複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの独立した伸縮の制御は、傾斜センサ１８ａ・１８ｂの出力に応じて、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの姿勢が所望の値となるように調整するための連携的制御であることが好ましい。このように、センサフィードバック制御を用いることにより、配列ピッチ変換装置の位置又は姿勢を目標値に確実に一致させる制御を行うことができる。
【０１１５】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの連結ヒンジ部１４…は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材１５・１６を交差させて軸支してなっている。そして、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂにおける連結ヒンジ部１４…の１つには、棒状部材１５・１６を図示しないモータ軸と同軸に回動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４が設けられている。
【０１１６】
すなわち、従来の特許文献１では、連結パンタグラフ機構の伸縮方向に沿うピストンロッドの先端を１つの連結ヒンジ部に固定し、このピストンロッドを進退移動させる流体シリンダにて連結パンタグラフ機構を伸縮駆動していたので、連結パンタグラフ機構の縮小時においては、流体シリンダが連結パンタグラフ機構からはみ出す構成であった。
【０１１７】
このため、部材ピッチ変換装置をロボットやスライダの先端に設置する場合、ロボットやスライダ等の移載機構に求められる可搬重量及び可動範囲を大きく取る必要があるため、部材ピッチ変換装置が全体として大きくなる、また、部材ピッチ変換装置の価格が高くなるという問題がある。
【０１１８】
これに対して、本実施の形態では、サーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４のモータ軸が回動すると、その回転駆動力が、１つの連結ヒンジ部１４における交差された１つの例えば棒状部材１５を直接回動する回動力として伝達され、これにより、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂが連動して伸縮駆動される。
【０１１９】
そして、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを伸縮駆動するサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４を、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの縮小時よりも小さくすることは容易である。
【０１２０】
したがって、駆動源であるサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４においても連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮長さよりも小さいものとすることができる。このため、連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの最大長に合わせて設置していた固定的支持ガイドを省略しても、駆動源であるサーボモータＳＭ１・ＳＭ２・ＳＭ３・ＳＭ４が連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの伸縮長さよりも長くなるのを防止することができる。
【０１２１】
以上のように、従来の移載用ピッチ変換機構においては、補強棒材の配列ピッチに関わりなく機構の外形寸法は一定であったため、周辺の物品や装置との干渉を避けるために移載の軌道が大回りになる等移載作業を効率的に行うことが困難であった。また、機構の外形寸法が一定であったため、補強棒材の供給を小さい配列ピッチで行うことができなかったため、補強棒材の供給のコストが上がるという課題があった。
【０１２２】
これに対して、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０では、配列ピッチが小さい場合は連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ全体が折り畳まれる一方、配列ピッチが大きいときには連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂ全体が展開される構成をとっているため、その使用目的に応じて最もコンパクトな状態で利用することができる。
【０１２３】
このため、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを、その伸縮方向を合わせて配置することにより、互いの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂの剛性を向上させることができる。併せて、複数の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを個別に制御することにより、配列ピッチ変換を行ったときの位置及び姿勢の精度を向上させることができる。
【０１２４】
また、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０をロボットやスライダの先端に取り付ける場合に、ロボットやスライダは、従来に比較して可搬重量が小さいものでも良いという利点がある。
【０１２５】
さらに、ロボットやスライダが移動するときには、部材ピッチ変換装置１０の連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂを折り畳んでおくようにすれば、部材ピッチ変換装置１０が周囲の部材又は装置との干渉を避けることが容易になる。このため、ロボットやスライダ等は可動範囲を低減することができるようになる。
【０１２６】
搬送コストを低減するため、配列ピッチ変換及び移載を行うための補強棒材３を取得する場合に、補強棒材３は可能な限り小さい配列ピッチに整列された状態で供給されることが多い。従来の連結パンタグラフ機構を用いた部材ピッチ変換装置では、部材ピッチ変換装置の外形は配列ピッチに関わりなく一定であったため、供給部が狭い場合には供給部に部材ピッチ変換装置自体を進入させることができなくなる。
【０１２７】
これに対して、本実施の形態の部材ピッチ変換装置１０は、補強棒材３の供給時に配列ピッチが小さい場合に、それに対応して連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂがコンパクトに折り畳まれることになるため、供給部が狭い場合でも進入が容易に行えるという効果がある。
【０１２８】
この結果として、移載される補強棒材３は高密度に整理された状態で供給されることになるので、製造ライン１の空間利用効率を上げることができるようになる。また、補強棒材３自体の生産から組立用の製造ライン１までの搬送コストを改善することができるようになる。
【０１２９】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
図５（ａ）は、実施の形態１にて説明した部材ピッチ変換装置１０の連結パンタグラフ機構の取り付け方を一部変更した構成を示す平面図であり、図５（ｂ）は正面図である。
【０１３１】
前記実施の形態１の部材ピッチ変換装置１０では、４つの連結パンタグラフ機構１１ａ・１１ｂ・１２ａ・１２ｂは、菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴの複数の菱形平面が、互いに平行になるように配設されている。これに対して、本実施の形態の配列ピッチ変換装置としての部材ピッチ変換装置４０では、１つの連結パンタグラフ機構４１における菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴの複数の菱形平面が、他の連結パンタグラフ機構４２における菱形部材からなるパンタグラフ機構ＰＮＴの複数の菱形平面とは互いに垂直になるように配設されている点が異なっている。
【０１３２】
すなわち、図５（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の部材ピッチ変換装置４０では、上側の連結パンタグラフ機構４１を下側の連結パンタグラフ機構４２と直交するように取り付ける。連結パンタグラフ機構４１・４２は、下側の連結パンタグラフ機構４２の中央に取り付けてあるサーボモータ４３によって伸縮を制御することができる。
【０１３３】
この場合、連結パンタグラフ機構４１・４２において、各方向で異なる剛性を垂直に取り付けた連結パンタグラフ機構４１・４２が互いに相補する構成となる。
【０１３４】
尚、上記以外の機構・制御構成、作業手順については、実施の形態１で既に示した内容と同様であるので、詳細の説明は省略する。
【０１３５】
本実施の形態の部材ピッチ変換装置４０においては、互いの伸縮方向が平行であり、かつ互いの展開平面が直交する少なくとも１組の連結パンタグラフ機構４１・４２を含む構成である。この場合、連結パンタグラフ機構４１・４２の、展開平面内における回転方向に関する剛性の課題が相殺されるようになるため、部材ピッチ変換装置４０全体の位置精度を向上させることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、ロボット又はスライダ等の移載装置の先端に、本発明の配列ピッチ変換装置を設置することにより、例えば液晶モニタのバックライト用冷陰極菅の移載作業や、液晶モニタの背面補強材等、多数の棒状部材を一括して組付ける作業の存在する組立工程における部材の配列ピッチ変換装置及び配列ピッチ変換方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１ 製造ライン
２ キャビネット
３ 補強棒材（被把持物）
４ 部材供給箱
５ 垂直多関節ロボット
５ａ アーム
６ チャック機構
７ 真空エジェクタ
１０ 部材ピッチ変換装置（配列ピッチ変換装置）
１１ａ・１１ｂ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
１２ａ・１２ｂ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
１３ 連結板
１４ 連結ヒンジ部
１５・１６ 棒状部材
１７ グリッパ（把持手段）
１８ａ・１８ｂ 傾斜センサ（水平レベル検出手段）
２１ 伸縮ガイド（支持部材）
２２ リニアスケール
３０ コントロールボックス
３１ シーケンサ
３２ ロボットコントローラ
３３ ハンドコントローラ（水平レベル制御手段）
４０ 部材ピッチ変換装置（配列ピッチ変換装置）
４１ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
４２ 連結パンタグラフ機構（支持部材）
４３ サーボモータ（モータ）
Ｐ１ 第１配列ピッチ
Ｐ２ 第２配列ピッチ
ＰＮＴ パンタグラフ機構
ＳＭ１・ＳＭ２ サーボモータ（モータ）
ＳＭ３・ＳＭ４ サーボモータ（モータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換装置において、
上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材が上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられていると共に、
上記支持部材は、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮することを特徴とする配列ピッチ変換装置。
【請求項２】
前記支持部材は、複数の前記連結パンタグラフ機構を、パンタグラフ機構の連結方向に平行に互いに並設してなっていることを特徴とする請求項１記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項３】
前記複数の連結パンタグラフ機構は、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、互いに平行になるように配設されていることを特徴とする請求項２記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項４】
前記複数の連結パンタグラフ機構における少なくとも２つは、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、他の連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面とは互いに垂直になるように配設されていることを特徴とする請求項２又は３記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項５】
前記支持部材は、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項６】
少なくとも上下に平行に配され、互いに連結され、かつそれぞれ個別に伸縮駆動される１組の前記連結パンタグラフ機構を備えていると共に、
上記連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に取り付けられた把持手段による被把持物の水平レベルが該連結パンタグラフ機構の伸縮方向において互いに均一となるように、上記上下の連結パンタグラフ機構の伸縮長さをそれぞれ調整する水平レベル制御手段が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項７】
前記１組の連結パンタグラフ機構における少なくとも１つの連結パンタグラフ機構には、該連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出する水平レベル検出手段が設けられていることを特徴とする請求項６記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項８】
前記連結パンタグラフ機構の連結ヒンジ部は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材を交差させて軸支してなっていると共に、
上記連結パンタグラフ機構における連結ヒンジ部の１つには、上記棒状部材をモータ軸と同軸に回動するモータが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項９】
菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換方法において、
上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材を、上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設け、
上記支持部材を、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮させることを特徴とする配列ピッチ変換方法。
【請求項１】
菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換装置において、
上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材が上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設けられていると共に、
上記支持部材は、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮することを特徴とする配列ピッチ変換装置。
【請求項２】
前記支持部材は、複数の前記連結パンタグラフ機構を、パンタグラフ機構の連結方向に平行に互いに並設してなっていることを特徴とする請求項１記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項３】
前記複数の連結パンタグラフ機構は、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、互いに平行になるように配設されていることを特徴とする請求項２記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項４】
前記複数の連結パンタグラフ機構における少なくとも２つは、該連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面が、他の連結パンタグラフ機構における前記菱形部材からなるパンタグラフ機構の複数の菱形平面とは互いに垂直になるように配設されていることを特徴とする請求項２又は３記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項５】
前記支持部材は、複数の同心多重部材をそれぞれ遊嵌させて伸縮自在になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項６】
少なくとも上下に平行に配され、互いに連結され、かつそれぞれ個別に伸縮駆動される１組の前記連結パンタグラフ機構を備えていると共に、
上記連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に取り付けられた把持手段による被把持物の水平レベルが該連結パンタグラフ機構の伸縮方向において互いに均一となるように、上記上下の連結パンタグラフ機構の伸縮長さをそれぞれ調整する水平レベル制御手段が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項７】
前記１組の連結パンタグラフ機構における少なくとも１つの連結パンタグラフ機構には、該連結パンタグラフ機構の水平レベルを検出する水平レベル検出手段が設けられていることを特徴とする請求項６記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項８】
前記連結パンタグラフ機構の連結ヒンジ部は、隣接する菱形部材の各一部を構成する２つの棒状部材を交差させて軸支してなっていると共に、
上記連結パンタグラフ機構における連結ヒンジ部の１つには、上記棒状部材をモータ軸と同軸に回動するモータが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の配列ピッチ変換装置。
【請求項９】
菱形部材からなるパンタグラフ機構を複数連結させてなる連結パンタグラフ機構における各連結ヒンジ部に被把持物を把持する把持手段をそれぞれ取り付け、該連結パンタグラフ機構を伸縮させることにより、複数の被把持物における配列ピッチを一括して変換する配列ピッチ変換方法において、
上記連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材を、上記パンタグラフ機構の連結方向に平行に設け、
上記支持部材を、上記連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において該連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮させることを特徴とする配列ピッチ変換方法。
【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２０１０−２７４３８８（Ｐ２０１０−２７４３８８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３１５５６（Ｐ２００９−１３１５５６）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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