JP6576733B2 - Alignment apparatus and alignment method - Google Patents
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Description
本発明は、XYステージや産業ロボットなどの少なくともx軸方向およびy軸方向の二軸方向で位置合わせを自動で行なう位置合わせ装置および位置合わせ方法に関するものであり、詳しくは一つの駆動用のモータで少なくとも二軸方向の位置合わせを行なう位置合わせ装置および位置合わせ方法に関するものである。 The present invention relates to an alignment apparatus and an alignment method for automatically performing alignment in at least two x-axis and y-axis directions, such as an XY stage and an industrial robot, and more specifically, a single driving motor. The present invention relates to an alignment apparatus and an alignment method for performing alignment in at least two axes.
二軸方向で位置合わせを自動で行なう位置合わせ装置が種々提案されている(例えば特許文献1参照)。 Various alignment apparatuses that automatically perform alignment in biaxial directions have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1は、先端に位置合わせ部位であるペン先を有するアームと、このアームをx軸方向に移動させるx軸方向移動用モータと、アームをy軸方向に移動させるy軸方向移動用モータとを備える位置合わせ装置を提案する。
この位置合わせ装置は、それぞれのモータの回転数を制御することにより、アームをxy平面内において任意の位置に移動させることができる。二つのモータをそれぞれ独立して制御するための二つのモータドライバと、二つのモータとが位置合わせ装置には必須となるので、位置合わせ装置を小型化し、かつその製造コストを抑制することが困難であった。 This alignment device can move the arm to an arbitrary position in the xy plane by controlling the rotation speed of each motor. Since the two motor drivers for controlling the two motors independently and the two motors are essential for the alignment device, it is difficult to reduce the size of the alignment device and reduce its manufacturing cost. Met.
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は一つの駆動用のモータで少なくとも二軸方向の位置合わせを行なう位置合わせ装置および位置合わせ方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an alignment apparatus and an alignment method for performing alignment in at least two axial directions with a single driving motor.
上記の目的を達成する本発明の位置合わせ装置は、少なくとも二軸方向に位置合わせ部位を移動させる位置合わせ装置において、駆動用のモータを配置される中間構造体と、この中間構造体を間に挟む状態で配置される第一構造体および第二構造体を備え、前記中間構造体が、前記第一構造体との間に設置されて前記モータの一方向の回転のみを前記第一構造体に伝達する第一伝達機構と、前記第二構造体との間に設置されて前記モータの他方向の回転のみを前記第二構造体に伝達する第二伝達機構とを備え、前記第一伝達機構が前記モータを前記一方向に回転させることにより前記第一構造体に対して前記中間構造体をスライドまたは旋回させる構成を備え、前記第二伝達機構が前記モータを他方向に回転させることにより前記中間構造体に対して前記第二構造体をスライドまたは旋回させる構成を備え、前記第二構造体に前記位置合わせ部位が設置されることを特徴とする。 An alignment apparatus of the present invention that achieves the above object is an alignment apparatus that moves an alignment portion in at least two axial directions, an intermediate structure in which a driving motor is disposed, and the intermediate structure between A first structure and a second structure arranged in a sandwiched state, wherein the intermediate structure is placed between the first structure and the motor to rotate only in one direction of the motor. A first transmission mechanism that transmits to the second structure, and a second transmission mechanism that is installed between the second structure and transmits only the rotation in the other direction of the motor to the second structure. A mechanism is configured to slide or turn the intermediate structure relative to the first structure by rotating the motor in the one direction; and the second transmission mechanism rotates the motor in the other direction. Intermediate structure A structure for sliding or pivoting the second structural member for, characterized in that said alignment portion on the second structural member is installed.
本発明の位置合わせ方法は、少なくとも二軸方向に位置合わせ部位を移動させる位置合わせ方法において、駆動用のモータを配置される中間構造体を間に挟む状態で第一構造体および第二構造体を配置して、前記モータから一方向の回転のみを前記第一構造体に伝達して、前記第一構造体に対して前記中間構造体をスライドまたは旋回させる工程、および前記モータから他方向の回転のみを前記中間構造体から前記第二構造体に伝達して、前記
中間構造体に対して前記第二構造体をスライドまたは旋回させる工程により、前記第二構造体に設置される前記位置合わせ部位の位置合わせを行なうことを特徴とする。
The alignment method of the present invention is the alignment method in which the alignment portion is moved at least in the biaxial direction, and the first structure and the second structure are sandwiched between the intermediate structures on which the driving motor is disposed. And transmitting only rotation in one direction from the motor to the first structure and sliding or turning the intermediate structure with respect to the first structure, and from the motor in the other direction. Only the rotation is transmitted from the intermediate structure to the second structure, and the alignment is installed in the second structure by the step of sliding or turning the second structure with respect to the intermediate structure. It is characterized by positioning the parts.
本発明の位置合わせ装置および位置合わせ方法によれば、一つのモータの回転方向の制御により二軸方向における位置合わせ部位の位置合わせを行なうことができるので、位置合わせ装置の構造を小型化するとともに制御を単純化することができる。位置合わせ装置を上中下の三層構造として且つ中間にモータを設置しているので、中間構造体から第一構造体または第二構造体に伝達機構で動力を伝達すればよい。そのため第一伝達機構および第二伝達機構を単純な構造で実現できる。位置合わせ装置の製造コストを低減するには有利である。 According to the alignment apparatus and the alignment method of the present invention, the alignment portion in the biaxial direction can be aligned by controlling the rotation direction of one motor, so that the structure of the alignment apparatus can be reduced in size. Control can be simplified. Since the positioning device has an upper, middle, and lower three-layer structure and the motor is installed in the middle, power may be transmitted from the intermediate structure to the first structure or the second structure by the transmission mechanism. Therefore, the first transmission mechanism and the second transmission mechanism can be realized with a simple structure. It is advantageous to reduce the manufacturing cost of the alignment device.
二軸方向が互いに交差するx軸方向およびy軸方向であり、第一伝達機構が第一構造体に対して中間構造体をx軸方向にスライドさせる構成を備え、第二伝達機構が中間構造体に対して第二構造体をy軸方向にスライドさせる構成にすることができる。この構成によればxy方向における位置合わせを一つのモータで実現することができる。 The two transmission directions are the x-axis direction and the y-axis direction intersecting each other, and the first transmission mechanism is configured to slide the intermediate structure in the x-axis direction with respect to the first structure, and the second transmission mechanism is the intermediate structure The second structure can be slid in the y-axis direction with respect to the body. According to this configuration, alignment in the xy direction can be realized with one motor.
第一伝達機構が、モータに直接または間接に連結されて一方向のみに回転力を伝達する第一クラッチ機構と、第一構造体に形成されy軸方向に延びる第一ガイド溝と、一端が第一クラッチ機構に連結されて他端に第一ガイド溝に挿入する突状体を形成される第一駆動アーム部とを備える構成にすることができる。 A first transmission mechanism coupled directly or indirectly to the motor to transmit a rotational force in only one direction; a first guide groove formed in the first structure and extending in the y-axis direction; and one end A first drive arm portion connected to the first clutch mechanism and formed with a projecting body inserted into the first guide groove at the other end may be provided.
また第二伝達機構が、モータに直接または間接に連結されて他方向のみに回転力を伝達する第二クラッチ機構と、第二構造体に形成されx軸方向に延びる第二ガイド溝と、一端が第二クラッチ機構に連結されて他端に第二ガイド溝に挿入する突状体を形成される第二駆動アーム部とを備える構成にすることができる。 The second transmission mechanism is connected directly or indirectly to the motor to transmit the rotational force only in the other direction, the second guide groove formed in the second structure and extending in the x-axis direction, and one end Can be configured to include a second drive arm portion that is connected to the second clutch mechanism and is formed with a protruding body that is inserted into the second guide groove at the other end.
第一伝達機構または第二伝達機構にクランク構造を採用することにより、第一構造体に対する中間構造体のx軸方向の移動、または中間構造体に対する第二構造体のy軸方向の移動を比較的速い速度で行うには有利である。また伝達機構に歯車等の噛み合い部分がないため騒音の発生を抑制するには有利である。 Compare the movement of the intermediate structure relative to the first structure in the x-axis direction or the movement of the second structure relative to the intermediate structure in the y-axis direction by adopting a crank structure for the first transmission mechanism or the second transmission mechanism. It is advantageous to perform at a high speed. Further, since the transmission mechanism does not have a meshing portion such as a gear, it is advantageous for suppressing the generation of noise.
第二構造体が、第二伝達機構を経由してモータから動力を付加される駆動部と、この駆動部の外周を囲む枠状体と、駆動部と枠状体との連結および連結解除を制御する連結具とを備え、枠状体に位置合わせ部位が配置される構成にすることができる。 The second structure includes a drive unit to which power is applied from the motor via the second transmission mechanism, a frame-like body that surrounds the outer periphery of the drive unit, and connection and disconnection of the drive unit and the frame-like body. It has a connecting tool to control, and it can be set as the composition where an alignment part is arranged on a frame-like object.
枠状体から駆動部を切り離すことができるので、位置合わせ部位が衝突等により外力を受けた場合に、枠状体を駆動部から分離させて位置合わせ装置を保護することができる。 Since the drive unit can be separated from the frame-like body, the alignment device can be protected by separating the frame-like body from the drive unit when the alignment part receives an external force due to a collision or the like.
第二構造体が、連結具により分離されて停止した枠状体に対する駆動部の相対移動を、x軸方向およびy軸方向に直交するz軸方向に沿う位置合わせ部位の移動に変換する昇降機構を備える構成にすることができる。三軸方向において位置合わせを行なうことが可能となる。 The second structure is a lifting mechanism that converts the relative movement of the drive unit with respect to the frame-like body that is separated and stopped by the coupler into movement of the alignment portion along the z-axis direction orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction. It can be set as the structure provided with. Positioning can be performed in the triaxial direction.
二軸方向がx軸方向およびこのx軸方向に交差するz軸方向を中心に旋回するθ方向であり、第一伝達機構が第一構造体に対して中間構造体をx軸方向にスライドさせる構成を備え、第二伝達機構が中間構造体に対して第二構造体をθ方向に旋回させる構成にすることができる。この構成によればx軸方向およびθ方向における位置合わせを一つのモータで実現することができる。 The biaxial direction is the θ direction turning around the x-axis direction and the z-axis direction intersecting the x-axis direction, and the first transmission mechanism slides the intermediate structure relative to the first structure in the x-axis direction. The second transmission mechanism can be configured to pivot the second structure in the θ direction with respect to the intermediate structure. According to this configuration, alignment in the x-axis direction and the θ direction can be realized with one motor.
中間構造体が、モータの駆動軸に配置されるタイミングベルトと、このタイミングベルトを掛け回されるプーリとを備え、プーリの回転軸の一方側に第一伝達機構が連結されて他方側に第二伝達機構が設置される構成にすることができる。 The intermediate structure includes a timing belt disposed on the drive shaft of the motor and a pulley around which the timing belt is wound, and the first transmission mechanism is connected to one side of the rotation shaft of the pulley, and the second side is A configuration in which two transmission mechanisms are installed can be adopted.
タイミングベルトを介してモータと第一または第二伝達機構が連結されているので、中間構造体や第二構造体が移動中に衝突等による外力を受けた場合に、タイミングベルトの噛み合いが外れて中間構造体等の移動を停止させることができる。安全性を向上するには有利である。 Since the motor and the first or second transmission mechanism are connected via the timing belt, the timing belt is disengaged when the intermediate structure or the second structure receives an external force such as a collision during the movement. The movement of the intermediate structure or the like can be stopped. It is advantageous to improve safety.
以下、本発明の位置合わせ装置および位置合わせ方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, an alignment apparatus and alignment method of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1および図2に例示するように本発明の位置合わせ装置1は、地面等に設置されて固定される第一構造体2と、第一構造体2に対してx軸方向に移動可能に設置される中間構造体3と、この中間構造体3の天板3a上に配置されて中間構造体3に対してy軸方向に移動可能に設置される第二構造体4とを備えている。つまり位置合わせ装置1は第一構造体2と第二構造体4との間に中間構造体3が挟まれる状態の三層構造で構成されている。尚、図中ではx軸方向とy軸方向は水平面を形成して互いに直交する方向であり、x軸方
向およびy軸方向に直交する上下方向をz軸方向として示す。
As illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, the
y軸方向の両端を第一構造体2から上方に向かって突設される壁部5により、中間構造体3は拘束されていて、x軸方向にのみ移動可能な状態で配置されている。中間構造体3には駆動用のモータ6が配置されていて、このモータ6の動力により中間構造体3は第一構造体2に対してx軸方向に移動することができる。
The
第二構造体4は、中間構造体3に対してy軸方向にのみ移動可能な状態で配置されている。第二構造体4には位置合わせ部位7として例えば給電コイルが設置される。この位置合わせ装置1は、例えばAGV(無人搬送台車)8の受電コイル9に対して、給電コイルの位置合わせを行なった後に給電する非接触給電ユニットに利用される。
The
位置合わせ装置1の利用は、非接触給電ユニットに限定されない。位置合わせ部位7にロボットハンドや溶接トーチを設置して産業用ロボットとして利用したり、パネル部材等を保持する治具を設置してXYステージとして利用してもよい。
Use of the
位置合わせ装置1におけるx軸方向およびy軸方向は互いに交差していればよくその方向は上記に限定されない。x軸方向およびy軸方向が垂直面を形成してもよく、x軸方向およびy軸方向のなす角が90°より小さい角度であってもよい。
The x-axis direction and the y-axis direction in the
図2〜図4に例示するように位置合わせ装置1は、まず位置合わせ部位7である給電コイル7の近傍に設置される距離センサ10等により、AGV8の受電コイル9の位置を測定する。図では説明のため中間構造体3を破線で示している。
As illustrated in FIGS. 2 to 4, the
AGV8の側壁には、受電コイル9の近傍にシート8aが配置されている。このシート8aは、AGV8に埋め込まれている受電コイル9の境界線を距離センサ10により検知させ易くするために配置されている。シート8aは例えば黒色無反射シートなど、距離センサ10が受電コイル9とAGV8の側壁との境界を検出できる機能を有するシートで構成される。
A
シート8aを配置する代わりに、受電コイル9をAGV8の側壁から突出する状態で配置して、その境界線を距離センサ10により検知させる構成にしてもよい。上記の構成に限定されず、受電コイル9の場所を検出して給電コイル7を接近させる位置を決定できる構成であればよい。
Instead of arranging the
図3に例示するように中間構造体3に設置されるモータ6の動力により、第一構造体2に対して中間構造体3をx軸方向に水平移動させる。このとき中間構造体3の上方に配置されている第二構造体4は、中間構造体3に対して相対的に停止した状態であるため、中間構造体3とともにx軸方向に移動する。給電コイル7が受電コイル9の正面となる位置で中間構造体3の移動を停止する。
As illustrated in FIG. 3, the
図4に例示するようにx軸方向の位置合わせが完了した後に、モータ6の動力により中間構造体3に対して第二構造体4をy軸方向に水平移動させる。給電コイル7を受電コイル9に接近させ、給電コイル7と受電コイル9との間の距離が所定距離となったところで第二構造体4の移動を停止する。その後給電が開始される。
After the alignment in the x-axis direction is completed as illustrated in FIG. 4, the
中間構造体3および第二構造体4の移動は、距離センサ10で取得した測定値に基づき自動的に制御される。給電が完了した後は、給電コイル7は図2に例示する初期位置に戻る。
The movement of the
図5および図6に例示するようにモータ6は、中間構造体3の内部に配置され、ステッピングモータなど回転数を制御可能なモータで構成されている。このモータ6の回転数を制御するモータドライバ11は、中間構造体3の内部に配置されている。図5では説明のため第一構造体2および第二構造体4を破線で示している。
As illustrated in FIGS. 5 and 6, the
図6に例示するように平面視における中間構造体3の略中央部分にはプーリ12が配置されている。モータ6の駆動軸13とプーリ12にはタイミングベルト14が掛け回されている。
As illustrated in FIG. 6, a
図5に例示するようにプーリ12には上下方向zに延びる回転軸15が固定されている。プーリ12の下方側であって中間構造体3の内壁面にはベアリングホルダ16aが設置され、外壁面側にはこのベアリングホルダ16aに保持される状態で第一クラッチ機構16が設置されている。この第一クラッチ機構16の上面側には回転軸15が連結されている。
As illustrated in FIG. 5, a rotating
第一クラッチ機構16の下面側には水平方向に延びる第一駆動アーム部17が連結されている。第一駆動アーム部17の一端は第一クラッチ機構16に連結され、他端には第一構造体2が配置される下方に延びる突状体18が突設されている。
A first
プーリ12の上方側であって中間構造体3の内壁面にはベアリングホルダ19aが設置され、外壁面側にはこのベアリングホルダ19aに保持される状態で第二クラッチ機構19が設置されている。この第二クラッチ機構19の下面側には回転軸15が連結されている。
A
第二クラッチ機構19の上面側には水平方向に延びる第二駆動アーム部20が連結されている。第二駆動アーム部20の一端は第二クラッチ機構19に連結され、他端には第二構造体4が配置される上方に延びる突状体21が突設されている。
A second
第一クラッチ機構16および第二クラッチ機構19は、一方側の回転のみを伝達するワンウェイクラッチや電磁クラッチで構成されている。第一クラッチ機構16は回転軸15の一方向の回転のみを第一駆動アーム部17に伝達し、第二クラッチ機構19は回転軸15の他方向の回転のみを第二駆動アーム部20に伝達する。
The first
そのためモータ6を正回転させると例えば第一駆動アーム部17が回転して第二駆動アーム部20が停止した状態となり、モータ6を逆回転させると第二駆動アーム部20が回転して第一駆動アーム部17が停止した状態となる。即ち第一駆動アーム部17および第二駆動アーム部20の回転を一つのモータ6で制御することができる。
Therefore, when the
モータ6の回転方向を変更することにより、中間構造体3に配置されるモータ6から第一構造体2または第二構造体4に選択的に動力を伝達できる。そのため一つのモータ6でxyの二軸方向の位置合わせを実現できる。一つのモータ6と一つのモータドライバ11で二軸方向の位置合わせを実現できるので、位置合わせ装置1の小型化およびその製造コストを低減するには有利である。
By changing the rotation direction of the
図7〜10に例示するように第一構造体2の上面にはy軸方向に延びる第一ガイド溝22が延設されている。この第一ガイド溝22には第一駆動アーム部17の突状体18が挿入されている。この実施形態では第一ガイド溝22は第一構造体2のx軸方向において略中央部に形成されている。図中では説明のため中間構造体3およびこれに設置される天板3aの外縁を破線で示している。
As illustrated in FIGS. 7 to 10, a
図7では、中間構造体3は第一構造体2の左端に位置し、突状体18は第一ガイド溝22のy軸方向の略中央に位置している。この位置を中間構造体3の初期位置とする。
In FIG. 7, the
モータ6を正回転させると第一駆動アーム部17のみが回転を開始する。図8に例示するように第一駆動アーム部17の回転にともない突状体18は第一ガイド溝22に沿って図の下方側に移動し、中間構造体3は第一構造体2の右端に向かって移動していく。このとき中間構造体3は第一構造体2の壁部5によりy軸方向の移動を拘束されているので、x軸方向に沿って移動する。
When the
図9および図10に例示するように第一ガイド溝22の端部(図下方)近傍に到達した突状体18は、折り返して第一ガイド溝22の他端(図上方)に向かって移動する。図10では、突状体18は第一ガイド溝22のy軸方向の略中央に位置し、中間構造体3は第一構造体2の右端に位置する。
As illustrated in FIGS. 9 and 10, the protruding
中間構造体3が任意の位置となったときにモータ6の回転方向を切り替えるまたは停止させることにより、中間構造体3を第一構造体2に対する初期位置から右端の間の任意の位置に停止させることができる。
By switching or stopping the rotation direction of the
上述のようにモータ6の動力が、第一クラッチ機構16および第一駆動アーム部17を経由して第一ガイド溝22に伝達されることにより、第一構造体2に対して中間構造体3がx軸方向に移動する。モータ6の動力を第一構造体2に伝達する第一クラッチ機構16、第一駆動アーム部17および第一ガイド溝22を以下総称する場合は第一伝達機構23(図5参照)という。この第一伝達機構23はモータ6の回転力を中間構造体3の直動に変換するクランク構造となっている。
As described above, the power of the
図11〜13に例示するように第二構造体4にはx軸方向に延びる第二ガイド溝24が延設されている。この第二ガイド溝24には第二駆動アーム部20の突状体21が挿入されている。
As illustrated in FIGS. 11 to 13, the
図11では、y軸方向において第二構造体4の位置合わせ部位7が設置されている側を前方とすると、第二構造体4は中間構造体3に対して後方端部に位置し、突状体21は第二ガイド溝24のx軸方向の略中央に位置している。この位置を第二構造体4の初期位置とする。
In FIG. 11, when the side on which the
モータ6を逆回転させると第二駆動アーム部20のみが回転を開始する。図12に例示するように第二駆動アーム部20の回転にともない突状体21は第二ガイド溝24に沿って図の左方側に移動し、第二構造体4は前方(図12下方)に向かって移動していく。このとき第二構造体4は中間構造体3に対してx軸方向の移動を拘束されているので、y軸方向に沿って移動する。
When the
第二構造体4のx軸方向の移動の拘束は、例えば第二構造体4の両側面にスライドシャフト25を設置して、このスライドシャフト25を中間構造体3天板3aに固定されるスライドブッシュ26に貫通させることにより実現できる。第二構造体4のx軸方向の移動を拘束できれば、構成は上記に限らず、例えば第二構造体4と中間構造体3との間にy軸方向に延びるスライダーを延設してもよい。
The movement of the
図12および図13に例示するように第二ガイド溝24の端部(図左方)に達した突状体21は、端部で折り返して第二ガイド溝24の他端(図右方)に向かって移動する。図13では、突状体21は第二ガイド溝24のx軸方向の略中央に位置し、第二構造体4は中間構造体3の前方の端部に位置する。
As illustrated in FIGS. 12 and 13, the protruding
第二構造体4が任意の位置となったときにモータ6の回転を停止させることにより、第二構造体4を中間構造体3に対する初期位置から前端の間の任意の位置に停止させることができる。
By stopping the rotation of the
上述のようにモータ6の動力が、第二クラッチ機構19および第二駆動アーム部20を経由して第二ガイド溝24に伝達されることにより、中間構造体3に対して第二構造体4がy軸方向に移動する。モータ6の動力を第二構造体4に伝達する第二クラッチ機構19、第二駆動アーム部20および第二ガイド溝24を以下総称する場合は第二伝達機構27(図5参照)という。この第二伝達機構27はモータ6の回転力を第二構造体4の直動に変換するクランク構造となっている。
As described above, the power of the
位置合わせ装置1をそれぞれ独立した第一構造体2、中間構造体3および第二構造体4からなる三層構造として、且つ中間構造体3にモータ6を配置する構成により、モータ6から第一構造体2または第二構造体4に動力を伝達する第一伝達機構23および第二伝達機構27の構造を小型化して且つ単純化することができる。位置合わせ装置1の製造コストを低減するには有利である。
The
第一伝達機構23および第二伝達機構27にクランク構造を採用することにより、第一構造体2に対する中間構造体3のx軸方向の移動、および中間構造体3に対する第二構造体4のy軸方向の移動を比較的速い速度で行うことができる。また伝達機構23、27には歯車等の噛み合い部分がないため騒音の発生を抑制するには有利である。
By adopting a crank structure for the
第一伝達機構23および第二伝達機構27の構造は、上記のクランク構造に限定されない。モータ6の回転をx軸方向またはy軸方向の直動に変換できる構成であればよい。例えば第一クラッチ機構16および第二クラッチ機構19にそれぞれピニオンギアを設置して、第一構造体2および第二構造体4にそれぞれ対応するラックを設置する構成にしてもよい。またボールねじによりモータ6の回転運動を直動運動に変換する構成にしてもよい。
The structures of the
また図14に例示するように第一クラッチ機構16に設置されるギヤ17aと、x軸方向においてギヤ17aの両側に配置される一対のタイミングプーリ17bと、ギヤ17aおよびタイミングプーリ17bに掛け回されるチェーン17cと、チェーン17cの外周側の所定位置に固定される突状体18とを備える構成にしてもよい。
Further, as illustrated in FIG. 14, a
第一クラッチ機構16を介して動力が伝達されると、第一クラッチ機構16に固定されるギヤ17aが回転して、これにともないチェーン17cが回転する。チェーン17cの回転により突状体18がチェーン17cを掛け回される経路上を移動する。突状体18がx軸方向に往復移動するので、これにともない第一構造体2に対して中間構造体3がx軸方向に往復移動する。
When power is transmitted through the first
タイミングプーリ17bの配置位置は図14に例示する実施形態に限定されない。例えばタイミングプーリ17bとギヤ17aとがy軸方向に整列する状態で配置してもよく、x軸方向からy軸方向に所定の角度傾いた状態で配置してもよい。
The arrangement position of the timing
またタイミングプーリ17bの数は上記に限らず、一つでもよく、三つ以上としてもよい。チェーン17cの代わりにタイミングベルトを配置する構成にしてもよい。図14では第一伝達機構23の構成を例示しているが、第二伝達機構27も同様に構成することができる。第一伝達機構23と第二伝達機構27とで異なる構造を採用してもよい。例えば第一伝達機構23を図14に例示する構成として、第二伝達機構27をクランク構造とし
てもよい。
The number of timing
上記の実施形態では第一構造体2に対して中間構造体3をx軸方向に移動させた後に、中間構造体3に対して第二構造体4をy軸方向に移動させているが、本発明の位置合わせ装置1はこの構成に限らない。中間構造体3に対して第二構造体4をy軸方向に移動させた後に、第一構造体2に対して中間構造体3をx軸方向に移動させる構成にしてもよい。
In the above embodiment, the
図15に例示するように第二構造体4を入れ子構造にしてもよい。即ち第二構造体4を、第二ガイド溝24を形成されてモータ6からの動力を受ける駆動部28と、この駆動部28の外周を囲む状態で配置される枠状体29とで構成してもよい。この駆動部28は、枠状体29の一部を構成するスライドシャフト29aに沿ってy軸方向に移動可能に構成されている。
As illustrated in FIG. 15, the
この実施形態の第二構造体4には、駆動部28と枠状体29との連結および連結解除を制御する連結具30が設置されている。連結具30は、例えば電磁石や、駆動部28に設置され傾動して枠状体29と係合する係止爪などで構成することができる。または連結具30を、中間構造体3に設置され枠状体29を任意の位置で停止させて駆動部28から分離するストッパで構成することができる。
In the
この実施形態では連結具30は、駆動部28の後端側(図15上方)端部に設置される二つの電磁石で構成されている。中間構造体3に対して第二構造体4を移動させる際には、電磁石に通電して駆動部28と枠状体29とを連結した状態とする。これにより位置合わせ部位7を備える枠状体29は駆動部28とともにy軸方向に沿って移動する。
In this embodiment, the
移動中の枠状体29がAGV8や歩行者等に衝突した場合、連結具30による連結が解除されて、移動し続ける駆動部28に対して枠状体29は停止する。歩行者等の安全性を向上するとともに、位置合わせ装置1が故障することを防止するには有利である。例えば通電時の電磁石の磁力を調整することにより、枠状体29の衝突時に発生する外力に応じて連結具30を解除することができる。
When the moving frame-shaped
また第二構造体4を移動させている最中に電磁石への通電を停止するなどして連結具30による連結を能動的に解除すれば、駆動部28と分離した枠状体29を任意の位置に停止させることができる。枠状体29を任意の位置に停止させて、AGV8への給電を行なっている最中に、駆動部28を前方の端部まで移動させて、折り返して後方に移動させて枠状体29と接触または接触する手前の位置で待機させることができる。これにより給電完了後に第二構造体4を初期位置に短時間で戻すことができる。また給電完了後に、枠状体29を前方(AGV8側)に移動させることなく第二構造体4を初期位置に戻すことができるので、位置合わせ部位7に設置される給電コイルがAGV8に衝突することを回避できる。
Further, if the connection by the
図16および図17に例示するように、枠状体29に対する駆動部28の相対移動を、z軸方向に沿った位置合わせ部位7の移動に変換する昇降機構31を設置して、位置合わせ装置1を三軸方向で位置合わせ可能な構成としてもよい。
As illustrated in FIG. 16 and FIG. 17, an
この実施形態では昇降機構31が、枠状体29の前端(図16左方)に設置される略L字型の傾動部材32と、傾動部材32の一端を前方側(図16左方側)に押すロッド33と、ロボットハンド等の位置合わせ部位7が配置されるとともに傾動部材32の他端の上に配置されるプレート34とを備えている。
In this embodiment, the elevating
略L字型の傾動部材32は、その折れ曲がり部35が枠状体29に軸支されている。こ
の折れ曲がり部35の上方にはロッド33で押される一端があり、折れ曲がり部35の後方側にはプレート34の一部が載置される他端がある。
The
駆動部28はロッド33と着脱可能に構成される連結具36を備えている。連結具36は前述の連結具30と同様に例えば電磁石等で構成される。ロッド33の後端側にはバネ等の弾性部材37が配置されている。
The
位置合わせ装置1によるx軸方向およびy軸方向の位置合わせを完了した後に、連結具30を構成する電磁石への通電を停止して駆動部28を枠状体29から分離する。これにより給電コイル7のy軸方向の位置は停止して決定される。
After completing the alignment in the x-axis direction and the y-axis direction by the
図17に例示するように枠状体29の分離後もモータ6の回転を維持するとともに、連結具36を構成する電磁石に通電すると、駆動部28の移動にともないロッド33が移動して傾動部材32の一端と接触して前方側に押す。ロッド33の移動にともない弾性部材37にはバネ力が蓄積される。
As illustrated in FIG. 17, the rotation of the
傾動部材32は一端をロッド33に押されると、折れ曲がり部35の後方側に位置する他端が上昇する。傾動部材32の他端の上昇にともないプレート34が上昇して、位置合わせ部位7が上昇する。傾動部材32の一端がロッド33により押込まれた距離に応じて、給電コイル7は上昇する。給電コイル7が任意の位置まで上昇したときにモータ6の回転を停止させる。
When one end of the tilting
連結具36による連結を解除すると、弾性部材37のバネ力が開放されてロッド33が後方側の元の位置に戻る。これにともない位置合わせ部位7は元の位置まで下降する。
When the connection by the
この構成により位置合わせ装置1は、xyzの三軸方向において位置合わせ部位7の位置合わせを行なうことができる。そのため例えば工業用ロボットなど幅広い分野で利用することが可能となる。
With this configuration, the
昇降機構31の構成は上記に限定されない。枠状体29に対する駆動部28の相対移動を、位置合わせ部位7の上下移動に変換できる構成であればよい。尚、別途昇降用のモータを設置して、位置合わせ部位7のz軸方向の位置合わせを独立して行なう構成にしてもよい。この場合であっても三軸方向における位置合わせを二つのモータで実現できるので、位置合わせ装置1の製造コストを低減するには有利である。
The configuration of the
図18および図19に例示するように第一駆動アーム部17を伸縮可能な例えばスライド機構や流体シリンダで構成して、中間構造体3の下面側に形成する楕円形ガイド溝38に沿って伸縮させる構成にしてもよい。第一駆動アーム部17は第一構造体2に向かって下方に突出する突状体18とは別に、上方に突出する伸縮用突状体39を有している。
As illustrated in FIGS. 18 and 19, the first
図19に例示するように中間構造体3の下面側にはx軸方向に延びる長辺と、y軸方向に延びる短辺とを有する楕円形の楕円形ガイド溝38が形成されている。第一駆動アーム部17の伸縮用突状体39が、この楕円形ガイド溝38に沿って移動することにより、第一駆動アーム部17の伸縮が制御される。つまり第一駆動アーム部17は、回転にともない楕円形ガイド溝38に沿って受動的に伸縮する。
As illustrated in FIG. 19, an elliptical
図20および図21に例示するように第一駆動アーム部17の伸縮用突状体39が、x軸方向における両端に近づくほど第一駆動アーム部17は長く伸長するので、第一構造体2に対する中間構造体3のx軸方向の移動距離を長くすることができる。
As illustrated in FIGS. 20 and 21, the first
例えば楕円形ガイド溝38の長辺と短辺の比を1対2とすると、この実施形態の中間構造体3は図7〜10に例示する実施形態に比べて約二倍の移動距離を実現することができる。この構成により位置合わせ装置1の大きさを変更することなく、位置合わせ部位7のx軸方向の移動距離を大きくすることができる。
For example, if the ratio of the long side to the short side of the
図22に例示するように第二ガイド溝24を平面視において略S字型に形成してもよい。この第二ガイド溝24は、突状体21と接触する面の法線方向が第二駆動アーム部20の回転軸に対して外側に傾いている。そのため突状体21が第二ガイド溝24を押すと、突状体21と接触する面の法線方向にも分力が発生する。
As illustrated in FIG. 22, the
この分力は、図22に例示するように第二ガイド溝24の端部を押された駆動部28が、z軸方向を中心として反時計回りに回転しようとする力の少なくとも一部を相殺する。駆動部28がz軸方向を中心に回転することにより発生する振動を抑制するには有利である。
As shown in FIG. 22, this component force cancels at least a part of the force that the
第二駆動アーム部20が反対方向に回転する場合、即ち時計回りに回転する場合は、第二ガイド溝24の略S字型は反転させる。
When the second
図23および図24に例示するように第一伝達機構23を、第一クラッチ機構16と、一端を第一クラッチ機構16に固定されて他端を第一構造体2に固定される旋回軸40とで構成してもよい。この実施形態では中間構造体3が、第一構造体2に対してz軸を中心に回転可能な状態で配置されている。
As illustrated in FIGS. 23 and 24, the
この構成によれば中間構造体3は第一構造体2に対してz軸を中心とするθ方向に回転可能に構成され、第二構造体4は中間構造体3に対して水平方向にスライド可能に構成される。この実施形態の位置合わせ装置1は、θ方向と水平方向の二軸方向で位置合わせ部位7の位置合わせを行なうことができる。
According to this configuration, the
図5に例示する実施形態において、第一構造体2の第一ガイド溝22に案内される突状体18を拘束する拘束機構を配置してもよい。この構成によれば、拘束機構で突状体18を拘束した場合には第一構造体2に対して中間構造体3をθ方向に回転させることができ、拘束機構による拘束を解除した場合には第一構造体2に対して中間構造体3をx軸方向にスライドさせることができる。図16および図17に例示する昇降機構31を組み合わせれば、x軸方向、y軸方向、z軸方向およびθ方向の四方向で位置合わせ装置1は位置合わせを行なうことができる。
In the embodiment illustrated in FIG. 5, a restraining mechanism that restrains the protruding
位置合わせ装置1は、x軸方向、y軸方向、z軸方向、θ方向から選択される少なくとも二つ以上の方向において位置合わせが可能であり、この方向は適宜組み合わせることができる。またx軸方向、y軸方向、z軸方向は互いに直交する方向に限らず、互いになす角が90°より小さい角度でもよい。θ方向はz軸周りの旋回方向に限らず、x軸またはy軸周りの旋回方向としてもよい。x軸周りの旋回とz軸周りの旋回を組み合わせて位置合わせ装置1を構成してもよい。
The
前述の実施形態ではいずれも第一構造体2を地面等に固定して使用することを前提としているが、例えば中間構造体3を架台等に固定して、第一構造体2および第二構造体4の両方にそれぞれ位置合わせ部位7を配置して、固定された中間構造体3に対して第一構造体2および第二構造体4がそれぞれ移動する構成にしてもよい。
In the above-described embodiments, it is assumed that the
図25および図26に例示するように位置合わせ装置1および高周波電源41を枠状の筐体42内に配置して非接触給電ユニット43を構成することができる。この実施形態で
は筐体42の下段に位置合わせ装置1を配置し、上段に高周波電源41を配置している。位置合わせ装置1の給電コイル7と高周波電源41とは電源ケーブル44で接続されている。
As illustrated in FIG. 25 and FIG. 26, the non-contact
図26に例示するように筐体42の中間層には、x軸方向に移動可能に構成されるスライドバー45と、このスライドバー45に沿ってy軸方向に移動可能に構成される懸吊フック46とが設置されている。高周波電源41から給電コイル7に延びる電源ケーブル44を、この懸吊フック46により複数箇所でそれぞれ支持している。
As illustrated in FIG. 26, the intermediate layer of the
スライドバー45がx軸方向に自由に移動し、懸吊フック46がy軸方向に自由に移動できるので、給電コイル7の移動に合わせて電源ケーブル44は自由に移動することができる。位置合わせ装置1と高周波電源41との間に電源ケーブル44を配置できるので、非接触給電ユニット43を小型化するには有利である。
Since the
1 位置合わせ装置
2 第一構造体
3 中間構造体
3a 天板
4 第二構造体
5 壁部
6 モータ
7 位置合わせ部位(給電コイル)
8 AGV
8a シート
9 受電コイル
10 距離センサ
11 モータドライバ
12 プーリ
13 駆動軸
14 タイミングベルト
15 回転軸
16 第一クラッチ機構
16a ベアリングホルダ
17 第一駆動アーム部
17a ギヤ
17b タイミングプーリ
17c チェーン
18 突状体
19 第二クラッチ機構
19a ベアリングホルダ
20 第二駆動アーム部
21 突状体
22 第一ガイド溝
23 第一伝達機構
24 第二ガイド溝
25 スライドシャフト
26 スライドブッシュ
27 第二伝達機構
28 駆動部
29 枠状体
29a スライドシャフト
30 連結具
31 昇降機構
32 傾動部材
33 ロッド
34 プレート
35 折れ曲がり部
36 連結具
37 弾性部材
38 楕円形ガイド溝
39 伸縮用突状体
40 旋回軸
41 高周波電源
42 筐体
43 非接触給電ユニット
44 電源ケーブル
45 スライドバー
46 懸吊フック
DESCRIPTION OF
8 AGV
Claims (14)
駆動用のモータを配置される中間構造体と、この中間構造体を間に挟む状態で配置される第一構造体および第二構造体を備え、
前記中間構造体が、前記第一構造体との間に設置されて前記モータの一方向の回転のみを前記第一構造体に伝達する第一伝達機構と、前記第二構造体との間に設置されて前記モータの他方向の回転のみを前記第二構造体に伝達する第二伝達機構とを備え、
前記第一伝達機構が前記モータを前記一方向に回転させることにより前記第一構造体に対して前記中間構造体をスライドまたは旋回させる構成を備え、前記第二伝達機構が前記モータを他方向に回転させることにより前記中間構造体に対して前記第二構造体をスライドまたは旋回させる構成を備え、
前記第二構造体に前記位置合わせ部位が設置されることを特徴とする位置合わせ装置。 In an alignment apparatus that moves an alignment portion in at least two axial directions,
An intermediate structure in which a driving motor is arranged, and a first structure and a second structure arranged in a state of sandwiching the intermediate structure,
The intermediate structure is installed between the first structure and the first transmission mechanism for transmitting only the rotation of the motor in one direction to the first structure, and the second structure. A second transmission mechanism that is installed and transmits only the rotation in the other direction of the motor to the second structure,
The first transmission mechanism is configured to slide or turn the intermediate structure relative to the first structure by rotating the motor in the one direction, and the second transmission mechanism causes the motor to move in the other direction. A structure for sliding or turning the second structure relative to the intermediate structure by rotating;
The alignment apparatus, wherein the alignment portion is installed in the second structure.
前記第一伝達機構が前記第一構造体に対して前記中間構造体をx軸方向にスライドさせる構成を備え、前記第二伝達機構が前記中間構造体に対して前記第二構造体をy軸方向にスライドさせる構成を備える請求項1に記載の位置合わせ装置。 The two axis directions are an x-axis direction and a y-axis direction intersecting each other;
The first transmission mechanism has a configuration in which the intermediate structure is slid in the x-axis direction with respect to the first structure, and the second transmission mechanism moves the second structure with respect to the intermediate structure in the y-axis. The alignment apparatus according to claim 1, comprising a configuration that slides in a direction.
部と、この駆動部の外周を囲む枠状体と、前記駆動部と前記枠状体との連結および連結解除を制御する連結具とを備え、前記枠状体に前記位置合わせ部位が配置される請求項2〜4のいずれかに記載の位置合わせ装置。 The second structure includes a drive unit to which power is applied from the motor via the second transmission mechanism, a frame-like body that surrounds an outer periphery of the drive unit, and the drive unit and the frame-like body. The alignment device according to claim 2, further comprising a connector that controls connection and disconnection, wherein the alignment portion is disposed on the frame-shaped body.
前記第一伝達機構が前記第一構造体に対して前記中間構造体をx軸方向にスライドさせる構成を備え、前記第二伝達機構が前記中間構造体に対して前記第二構造体をθ方向に旋回させる構成を備える請求項1に記載の位置合わせ装置。 The biaxial direction is the θ direction turning around the x-axis direction and the z-axis direction intersecting the x-axis direction,
The first transmission mechanism is configured to slide the intermediate structure in the x-axis direction with respect to the first structure, and the second transmission mechanism moves the second structure with respect to the intermediate structure in the θ direction. The alignment apparatus according to claim 1, further comprising a configuration for pivoting.
駆動用のモータを配置される中間構造体を間に挟む状態で第一構造体および第二構造体を配置して、前記モータから一方向の回転のみを前記第一構造体に伝達して、前記第一構造体に対して前記中間構造体をスライドまたは旋回させる工程、および
前記モータから他方向の回転のみを前記中間構造体から前記第二構造体に伝達して、前記中間構造体に対して前記第二構造体をスライドまたは旋回させる工程により、前記第二構造体に設置される前記位置合わせ部位の位置合わせを行なうことを特徴とする位置合わせ方法。 In an alignment method for moving an alignment portion in at least two axial directions,
The first structure and the second structure are disposed in a state where the intermediate structure where the driving motor is disposed is sandwiched therebetween, and only rotation in one direction is transmitted from the motor to the first structure, A step of sliding or turning the intermediate structure relative to the first structure, and transmitting only rotation in the other direction from the motor to the second structure from the intermediate structure, Then, the alignment method is performed by aligning the alignment portion installed in the second structure by the step of sliding or turning the second structure.
前記第一構造体に対して前記中間構造体をx軸方向にスライドさせて、前記中間構造体に対して前記第二構造体をy軸方向にスライドさせる請求項9に記載の位置合わせ方法。 The two axis directions are an x-axis direction and a y-axis direction intersecting each other;
The alignment method according to claim 9, wherein the intermediate structure is slid in the x-axis direction with respect to the first structure, and the second structure is slid in the y-axis direction with respect to the intermediate structure.
前記モータの前記一方向の回転により前記第一駆動アーム部を回転させて、前記突状体を前記第一ガイド溝に沿ってy軸方向に往復動させることにより、前記第一構造体に対して前記中間構造体をx軸方向に移動させる請求項10に記載の位置合わせ方法。 A first clutch mechanism that transmits rotational force only in one direction is connected directly or indirectly to the motor, and one end of a first drive arm portion that rotates about the first clutch mechanism is connected to the first clutch mechanism. Connected, inserting a protruding body formed at the other end of the first drive arm portion into the first guide groove formed in the first structure and extending in the y-axis direction,
The first drive arm is rotated by the rotation of the motor in the one direction, and the protrusion is reciprocated in the y-axis direction along the first guide groove. The alignment method according to claim 10, wherein the intermediate structure is moved in the x-axis direction.
前記モータの前記他方向の回転により前記第二駆動アーム部を回転させて、前記第二駆動アーム部の他端に形成される前記突状体を前記第二ガイド溝に沿ってx軸方向に往復動させることにより、前記中間構造体に対して前記第二構造体をy軸方向に移動させる請求項10または11に記載の位置合わせ方法。 A second clutch mechanism that transmits rotational force only in the other direction is connected directly or indirectly to the motor, and one end of a second drive arm portion that rotates about the second clutch mechanism is connected to the second clutch mechanism. Connecting, inserting a protruding body formed at the other end of the second drive arm portion into a second guide groove formed in the second structure and extending in the x-axis direction,
The second drive arm portion is rotated by the rotation of the motor in the other direction, and the protruding body formed at the other end of the second drive arm portion is moved along the second guide groove in the x-axis direction. The alignment method according to claim 10 or 11, wherein the second structure is moved in the y-axis direction with respect to the intermediate structure by reciprocating.
二構造体を構成して、
前記枠状体に配置される位置合わせ部位を移動させる際には前記枠状体を前記駆動部に連結して前記駆動部とともにy軸方向に移動させ、前記位置合わせ部位を停止させる際には前記枠状体および前記駆動部の連結を解除して停止させる請求項10〜12のいずれかに記載の位置合わせ方法。 The second structure is composed of a drive unit that transmits rotation from the motor and a frame that covers the outer periphery of the drive unit,
When moving the alignment part disposed on the frame-like body, the frame-like body is connected to the drive unit and moved together with the drive unit in the y-axis direction, and when the alignment part is stopped. The alignment method according to claim 10, wherein the connection between the frame-like body and the drive unit is released and stopped.
前記第一構造体に対して前記中間構造体をx軸方向にスライドさせて、前記中間構造体に対して前記第二構造体をθ方向に旋回させる請求項9に記載の位置合わせ方法。 The biaxial direction is the θ direction turning around the x-axis direction and the z-axis direction intersecting the x-axis direction,
The alignment method according to claim 9, wherein the intermediate structure is slid in the x-axis direction with respect to the first structure, and the second structure is turned in the θ direction with respect to the intermediate structure.
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