JP7461150B2 - Visual Inspection Equipment - Google Patents

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JP7461150B2 JP2020014509A JP2020014509A JP7461150B2 JP 7461150 B2 JP7461150 B2 JP 7461150B2 JP 2020014509 A JP2020014509 A JP 2020014509A JP 2020014509 A JP2020014509 A JP 2020014509A JP 7461150 B2 JP7461150 B2 JP 7461150B2
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Description

この発明は、生産ライン等で製造される被作業体であるワーク等、例えば、樹脂成型部品のキズ、変形、変質、欠落、異物混入等の有無または表面状態等の確認、寸法測定等を行う外観検査装置に関する。 This invention relates to an appearance inspection device that checks for scratches, deformation, deterioration, missing parts, foreign matter contamination, etc., as well as the surface condition, etc., of workpieces, which are objects to be worked on, such as resin molded parts, and measures dimensions, etc.

特許文献１では、直交３軸方向に移動する軸ロボットの先端に回転３自由度の回転機構を搭載し、回転機構に光切断プローブを搭載して光切断プローブを任意の角度に制御し、パターン光の像の撮像信号から取得した画像データを用いて形状測定を行う形状測定装置が提案されている。 Patent Document 1 proposes a shape measuring device that is equipped with a rotation mechanism with three degrees of freedom of rotation at the tip of an axis robot that moves in three orthogonal axis directions, and that mounts an optical cutting probe on the rotation mechanism, controls the optical cutting probe to any angle, and performs shape measurement using image data acquired from the imaging signal of the pattern light image.

特許文献２では、垂直多関節ロボットの先端に被作業体を搭載して、固定したカメラと照明の前に被作業体を位置決めして外観検査を行う物品検査方法が提案されている。
特許文献３では、複数台のカメラと照明を配置した外観検査装置が提案されている。 Patent Document 2 proposes an article inspection method in which a workpiece is mounted on the tip of a vertical articulated robot and positioned in front of a fixed camera and lighting to perform a visual inspection.
Patent Document 3 proposes an appearance inspection device in which a plurality of cameras and lighting are arranged.

特開２０１３－６４６４４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-64644 特開２０１７－２６４４１号公報JP2017-26441A 特許第３５８３４５０号公報Patent No. 3583450

従来から、カメラを直交ステージによりＸＹ平面上でＸＹ軸方向に移動させて、被作業体を上方から検査する外観検査装置がある。この外観検査装置において、被作業体の種類によっては照明の種類または照明を当てる方向によって見えやすさが変わるケースがあり、照明とカメラの配置は検査結果に影響を与える大きな要因となる。照明とカメラの最適な配置を決めるには、例えば、被作業体に対して照明を一定方向から当てた上で、カメラを様々な位置、方向から撮影し、事前に欠陥の判別が可能な画像を探し出す必要がある。そのためには、特許文献１、２に提案されているような、カメラおよび被作業体を様々な角度に位置決めする機構が求められる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an appearance inspection apparatus that inspects a workpiece from above by moving a camera in the XY-axis directions on an XY plane using an orthogonal stage. In this visual inspection apparatus, depending on the type of workpiece, the visibility may change depending on the type of illumination or the direction in which the illumination is applied, and the arrangement of the illumination and camera is a major factor that influences the inspection results. To determine the optimal placement of lighting and cameras, for example, the workpiece is illuminated from a certain direction, and the camera is then photographed from various positions and directions to create images that allow defects to be identified in advance. need to be found. To this end, a mechanism for positioning the camera and the workpiece at various angles, as proposed in Patent Documents 1 and 2, is required.

しかし、特許文献１のような、一般的な垂直多関節ロボットの手首関節と同じ構成である回転機構を用いた外観検査装置では、被作業体に対して様々な位置・方向から撮影するために先端の姿勢を少し変更させる場合だけでも、回転機構の一部もしくは全体が大きく動いてしまい、動作速度が遅くなるといった課題があった。または特許文献２の垂直多関節ロボットを使用した外観検査装置では、被作業体に対して様々な位置・方向から撮影するために先端の姿勢を少し変更させる場合だけでも、先端の回転機構もしくは垂直多関節ロボットの一部もしくは全体が大きく動いてしまい、動作速度が遅くといった課題があった。さらに、特許文献１もしくは特許文献２のような外観検査装置では、カメラの視野内に被作業体を様々な姿勢で配置するためには、被作業体もしくはカメラ、照明を大きく移動させる必要があり、外観検査装置全体が大きくなるといった課題があった。 However, in a visual inspection device such as Patent Document 1, which uses a rotation mechanism that has the same configuration as the wrist joint of a general vertical articulated robot, it is difficult to photograph the workpiece from various positions and directions. Even when the posture of the tip is slightly changed, part or the whole of the rotation mechanism moves significantly, causing a problem in that the operating speed becomes slow. Alternatively, in the visual inspection device using the vertical articulated robot of Patent Document 2, even if the posture of the tip is slightly changed in order to photograph the workpiece from various positions and directions, the rotation mechanism of the tip or the vertical The problem was that part or all of the articulated robot moved significantly, resulting in slow movement speed. Furthermore, in the visual inspection apparatus such as Patent Document 1 or Patent Document 2, in order to place the workpiece in various postures within the field of view of the camera, it is necessary to move the workpiece, the camera, and the lighting significantly. However, there was a problem in that the overall size of the visual inspection device became large.

また、特許文献３のような複数台のカメラと照明を配置した外観検査装置では、検査ポイント数が増えるたびに配置するカメラおよび照明の個数を増やす必要がある。そのため、装置全体のコストが高くなるだけでなく、型番変更時等の段取り替え時には配置したカメラおよび照明の位置を調整しなければいけないため、段取りに時間がかかるといった課題があった。 In addition, in an appearance inspection device with multiple cameras and lights, such as that in Patent Document 3, it is necessary to increase the number of cameras and lights every time the number of inspection points increases. This not only increases the cost of the entire device, but also poses the problem of time-consuming setup because the positions of the cameras and lights must be adjusted when changing setup, such as when changing model numbers.

この発明の目的は、装置サイズがコンパクトで、被作業体に対して様々な角度からカメラによる検査対象の撮影を高速に実現できる外観検査装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an external appearance inspection apparatus that is compact in size and capable of rapidly photographing an object to be inspected using a camera from various angles of a workpiece.

この発明の外観検査装置は、被作業体に対しリンク作動装置によりカメラおよび照明具を位置決めして前記被作業体の外観検査を行う外観検査装置であって、
前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構が、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられ、
前記リンク作動装置は前記３組以上のリンク機構で囲まれる内部空間に前記被作業体が配置可能であり、前記内部空間に配置された前記被作業体に向けて前記カメラおよび前記照明具が前記先端側のリンクハブに設けられている。
前記内部空間のうち、リンク作動装置の姿勢にかかわらず各リンク部材に干渉しない範囲に前記被作業体が配置可能であることが望ましい。 The visual inspection device of the present invention is a visual inspection device that performs visual inspection of a workpiece by positioning a camera and a lighting device with respect to the workpiece using a link actuator,
The link actuation device has a tip side link hub connected to a base side link hub via three or more link mechanisms so that its posture can be changed, and each of the link mechanisms has base side and tip side end link members having one end rotatably connected to the base side link hub and the tip side link hub, respectively, and a central link member having both ends rotatably connected to the other ends of the base side and tip side end link members, and two or more of the three or more link mechanisms are provided with a posture control actuator that arbitrarily changes the posture of the tip side link hub relative to the base side link hub,
The link actuation device allows the workpiece to be placed in an internal space surrounded by the three or more sets of link mechanisms, and the camera and the lighting device are provided on the link hub at the tip side, facing the workpiece placed in the internal space.
It is desirable that the work object be able to be placed within the internal space in a range that does not interfere with the link members regardless of the position of the link actuator.

この構成によると、リンク作動装置の内部空間に配置された被作業体に向けてカメラおよび照明具が先端側のリンクハブに設けられているため、被作業体を大きく移動させることなく、被作業体に対して最大で半球面方向からカメラ、照明具を位置決めできる。したがって、非常にコンパクトな構成で外観検査装置を構築でき、従来の垂直多関節ロボットに比べて、被作業体に対して様々な角度からカメラによる検査対象の撮影を高速に実現できる。被作業体が、例えば、立方体または直方体の場合、立方体または直方体の５面に対して外観検査を実施できる。 According to this configuration, since the camera and lighting equipment are provided on the link hub on the distal end side to face the workpiece placed in the internal space of the link actuating device, the workpiece can be easily moved without moving the workpiece significantly. Cameras and lighting equipment can be positioned from up to a hemispherical direction relative to the body. Therefore, an appearance inspection apparatus can be constructed with a very compact configuration, and compared to conventional vertically articulated robots, it is possible to photograph the object to be inspected with a camera from various angles with respect to the workpiece at high speed. When the workpiece is, for example, a cube or a rectangular parallelepiped, the visual inspection can be performed on five sides of the cube or rectangular parallelepiped.

前記リンク作動装置は、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬ、前記中央リンク部材の内側端の軌道円の直径をＤとした場合、次式の関係が成り立つようにしてもよい。

Figure 0007461150000001
The link actuating device may be configured so that the following relationship holds, where θmax is a maximum bend angle that is the maximum value of the bend angle between the central axis of the base end link hub and the central axis of the tip end link hub, L is a spherical link center distance that is the distance between the center of the base end spherical link and the center of the tip end spherical link, and D is a diameter of the orbital circle of the inner end of the central link member.
Figure 0007461150000001

前記構成のリンク作動装置では、中央リンク部材は、リンク作動装置の姿勢が変わっても、常に先端側の球面リンク中心と基端側の球面リンク中心とを結ぶ直線を中心に同じ直径の軌道円上を動く。前記リンク作動装置の姿勢が変わるとは、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの姿勢が変化することを意味する。
上記式の関係が成り立つリンク作動装置を使用すると、中央リンク部材の内側端が基端側のリンクハブの中心軸と先端側のリンクハブの中心軸との交点と交差しない。このため、前記交点と交差する位置に被作業体を配置しても、中央リンク部材と被作業体が接触しにくくなり、リンク作動装置が広い可動範囲をとれるようになる。
なお前記「中央リンク部材の内側端」とは、中央リンク部材における旋回軌道の中心に最も近い部位を言う。 In the link actuating device configured as described above, the central link member always maintains an orbital circle of the same diameter around the straight line connecting the center of the spherical link on the distal end side and the center of the spherical link on the proximal end side even if the posture of the link actuating device changes. move above. Changing the attitude of the link actuating device means that the attitude of the link hub on the distal side relative to the link hub on the proximal side changes.
When a link actuating device satisfying the above relationship is used, the inner end of the central link member does not intersect with the intersection of the central axis of the proximal link hub and the central axis of the distal link hub. Therefore, even if the workpiece is placed at a position intersecting the intersection, the center link member and the workpiece are unlikely to come into contact with each other, and the link actuating device can have a wide movable range.
Note that the "inner end of the central link member" refers to the portion of the central link member that is closest to the center of the orbit.

前記カメラの視野の短辺をＡ、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬとした場合、次式の関係が成り立つ前記カメラを使用してもよい。

Figure 0007461150000002
The short side of the field of view of the camera is A, the maximum bending angle that is the maximum value of the bending angle between the central axis of the link hub on the proximal side and the central axis of the link hub on the distal side is θmax, and the spherical surface on the proximal side When the distance between the centers of the spherical links, which is the distance between the link center and the center of the spherical link on the distal end side, is L, the above-mentioned camera that satisfies the following relationship may be used.
Figure 0007461150000002

Figure 0007461150000003
Figure 0007461150000003

前記カメラの被写界深度をＦ、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬとした場合、次式の関係が成り立つ前記カメラを使用してもよい。

Figure 0007461150000004

The depth of field of the camera is F, the maximum bending angle that is the maximum value of the bending angle between the central axis of the link hub on the proximal side and the central axis of the link hub on the distal side is θmax, and the spherical surface on the proximal side When the distance between the centers of the spherical links, which is the distance between the link center and the center of the spherical link on the distal end side, is L, the above-mentioned camera that satisfies the following relationship may be used.
Figure 0007461150000004

Figure 0007461150000005
Figure 0007461150000005

前記先端側のリンクハブに、前記カメラの少なくとも一部または前記照明具の少なくとも一部を貫通させる貫通孔が設けられていてもよい。先端側のリンクハブに前記貫通孔を設けた場合、カメラの少なくとも一部または照明具の少なくとも一部を貫通孔に貫通させて設置できる。このため、カメラまたは照明具を配置し易くなるだけでなく、それらのケーブルを貫通孔から外部空間に取り出すことができる。 The link hub on the distal end side may be provided with a through hole through which at least a portion of the camera or at least a portion of the lighting device passes. When the through hole is provided in the link hub on the distal end side, at least a portion of the camera or at least a portion of the lighting device can be installed by passing through the through hole. Therefore, it is not only easier to arrange the camera or lighting equipment, but also the cables thereof can be taken out to the external space through the through hole.

前記基端側のリンクハブに貫通孔が設けられ、前記被作業体を前記貫通孔を通して前記内部空間に搬入し、前記被作業体を前記内部空間から前記貫通孔を通して搬出する搬送装置を備えてもよい。この場合、搬送装置を用いて被作業体をリンク作動装置の内部空間に入れて外観検査を実施する。このため、被作業体の搬送工程の中にリンク作動装置を設置するだけで被作業体の外観検査も実施できるようになり、生産工程を大幅に変更することなく外観検査工程を追加することができる。そのため、設備全体のより一層のコンパクト化およびコスト低減を図れる。 The link hub on the base end side may be provided with a through hole, and a transport device may be provided that transports the workpiece into the internal space through the through hole and transports the workpiece from the internal space through the through hole. In this case, the transport device is used to place the workpiece into the internal space of the link actuator device and perform a visual inspection. Therefore, simply by installing the link actuator device in the transport process of the workpiece, it becomes possible to perform a visual inspection of the workpiece, and a visual inspection process can be added without significantly changing the production process. This allows the entire facility to be made more compact and costs to be reduced.

前記搬送装置は、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢に応じて、前記被作業体の位置を調整する位置調整手段を有してもよい。基端側と先端側の球面リンク中心と回転中心までの距離は、リンク作動装置の折れ角に応じて変わる。そのため、その距離の変化量に対して搬送装置の位置調整手段により被作業体の位置を調整すれば、常にピントの合った画像を習得できるようになる。また、被作業体の搬送を行う搬送装置を用いて被作業体の位置を調整するため、位置調整用の別の機構を設ける必要がなく、外観検査装置全体のコンパクト化およびコスト低減を図れる。 The conveyance device may include a position adjustment unit that adjusts the position of the workpiece according to the attitude of the distal link hub with respect to the proximal link hub. The distance between the center of the spherical link on the proximal end and the distal end and the center of rotation changes depending on the bending angle of the link actuating device. Therefore, by adjusting the position of the object to be worked on using the position adjustment means of the conveyance device in accordance with the amount of change in distance, it becomes possible to always obtain an image that is in focus. Furthermore, since the position of the workpiece is adjusted using the transport device that transports the workpiece, there is no need to provide a separate mechanism for position adjustment, and the overall appearance inspection apparatus can be made more compact and cost-reduced.

前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬ、前記基端側のリンクハブの貫通孔の直径をＤＬとした場合、次式の関係が成り立つようにしてもよい。

Figure 0007461150000006
The maximum bending angle, which is the maximum value of the bending angle between the central axis of the link hub on the proximal side and the center axis of the link hub on the distal side, is θmax, and the center of the spherical link on the proximal side and the center of the spherical link on the distal side are When the distance between the centers of the spherical links is L, and the diameter of the through hole of the link hub on the proximal end side is DL , the following relationship may be established.
Figure 0007461150000006

Figure 0007461150000007
Figure 0007461150000007

この発明の外観検査装置は、被作業体に対しリンク作動装置によりカメラおよび照明具を位置決めして前記被作業体の外観検査を行う外観検査装置であって、前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構が、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられ、前記リンク作動装置は前記３組以上のリンク機構で囲まれる内部空間に前記被作業体が配置可能であり、前記内部空間に配置された前記被作業体に向けて前記カメラおよび前記照明具が前記先端側のリンクハブに設けられている。このため、装置サイズがコンパクトで、被作業体に対して様々な角度からカメラによる検査対象の撮影を高速に実現できる。 The appearance inspection apparatus of the present invention is an appearance inspection apparatus that performs an appearance inspection of the workpiece by positioning a camera and a lighting device with respect to the workpiece using a link actuation device, wherein the link actuation device The link hub on the distal side is connected to the link hub on the proximal side and the link hub on the distal side via three or more sets of link mechanisms so that the posture can be changed, and each link mechanism is connected to the link hub on the proximal side and the link hub on the distal side, respectively. proximal and distal end link members whose one ends are rotatably connected; and a central link member whose both ends are rotatably connected to the other ends of these proximal and distal end link members. , wherein two or more sets of link mechanisms among the three or more sets of link mechanisms are provided with attitude control actuators that arbitrarily change the attitude of the distal link hub with respect to the proximal link hub. , the link actuating device is configured such that the object to be worked can be placed in an internal space surrounded by the three or more sets of link mechanisms, and the camera and the lighting device are directed toward the object to be worked placed in the internal space. It is provided on the link hub on the distal end side. Therefore, the device size is compact, and the object to be inspected can be photographed at high speed from various angles with respect to the workpiece.

この発明の第１の実施形態に係る外観検査装置の正面図である。FIG. 1 is a front view of an appearance inspection device according to a first embodiment of the present invention. 同外観検査装置のリンク作動装置の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a link actuator of the visual inspection apparatus. 同リンク作動装置の２つのリンク機構を省略した正面図である。FIG. 2 is a front view of the link actuator device with two link mechanisms omitted. 図３のIV-IV線の一部断面図である。4 is a partial cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3. FIG. 同リンク作動装置の１つのリンク機構を直線で表現した図である。It is a figure which expresses one link mechanism of the same link actuating device by a straight line. 同リンク作動装置の中央リンク部材の軌道円を説明する図である。11 is a diagram illustrating an orbital circle of a central link member of the link actuator. FIG. 図６のVII-VII線断面図である。7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6. FIG. 異なる姿勢の同リンク作動装置の中央リンク部材の軌道円を説明する図である。10A to 10C are diagrams illustrating an orbital circle of a central link member of the link actuator in different postures. 図８のIX-IX線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8 . 同リンク作動装置と被作業体の干渉回避方法を説明する図である。It is a figure explaining the interference avoidance method of the same link actuation device and a workpiece|work object. 同リンク作動装置に設けられたカメラの被写界深度と視野等を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the depth of field, field of view, etc. of a camera provided in the link actuating device. 同リンク作動装置の先端側のリンクハブに設けられたカメラの視野および被写界深度を示す図である。It is a figure which shows the field of view and the depth of field of the camera provided in the link hub of the front end side of the same link actuation device. 同外観検査装置の搬送装置の正面図である。It is a front view of the conveyance device of the same visual inspection apparatus. 同搬送装置の平面図である。It is a top view of the same conveyance device. この発明の他の実施形態に係る外観検査装置の正面図である。FIG. 7 is a front view of an appearance inspection device according to another embodiment of the invention. この発明のさらに他の実施形態に係る外観検査装置の正面図である。FIG. 7 is a front view of a visual inspection device according to still another embodiment of the present invention. この発明のさらに他の実施形態に係る外観検査装置の正面図である。FIG. 7 is a front view of a visual inspection device according to still another embodiment of the present invention. この発明のさらに他の実施形態に係る外観検査装置の正面図である。FIG. 7 is a front view of a visual inspection device according to still another embodiment of the present invention. 同外観検査装置のリンク作動装置、カメラおよび照明具等の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a link actuating device, a camera, a lighting device, etc. of the same visual inspection device. この発明のさらに他の実施形態に係る外観検査装置のリンク作動装置、カメラおよび照明具等の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a link actuating device, a camera, a lighting device, etc. of a visual inspection device according to still another embodiment of the present invention.

［第１の実施形態］：リンク作動装置と搬送装置（ＸＹＺステージ）とを組み合わせた外観検査装置を図１ないし図１４と共に説明する。
＜外観検査装置の概略構造＞
図１に示すように、外観検査装置１は、被作業体２に対しリンク作動装置７によりカメラＣｒおよび照明具Ｌｅを位置決めして被作業体２の外観検査を行う。リンク作動装置７の後述する先端側のリンクハブ１３には、このリンク作動装置７の内部空間Ｎａに配置された被作業体２に向けてカメラＣｒおよび照明具Ｌｅが設けられている。またこの実施形態では、被作業体２は、後述する搬送装置Ｔｄにより内部空間Ｎａに搬入され内部空間Ｎａから搬出される。リンク作動装置７と搬送装置Ｔｄは、同じコントローラＣｔに接続されており、このコントローラＣｔにより同期制御する構成である。なおリンク作動装置７と搬送装置Ｔｄのコントローラを個別に設け、リンク作動装置７と搬送装置Ｔｄを非同期で制御する構成にしてもよい。 [First embodiment]: A visual inspection device combining a link actuator and a transport device (XYZ stage) will be described with reference to Figs. 1 to 14.
<General structure of visual inspection device>
As shown in Fig. 1, the visual inspection device 1 performs visual inspection of the workpiece 2 by positioning a camera Cr and a lighting device Le with respect to the workpiece 2 using a link actuator 7. A link hub 13 at the tip end of the link actuator 7, which will be described later, is provided with a camera Cr and a lighting device Le facing the workpiece 2 placed in the internal space Na of the link actuator 7. In this embodiment, the workpiece 2 is carried into the internal space Na by a transport device Td, which will be described later, and carried out from the internal space Na. The link actuator 7 and the transport device Td are connected to the same controller Ct, and are synchronously controlled by the controller Ct. Note that separate controllers may be provided for the link actuator 7 and the transport device Td, and the link actuator 7 and the transport device Td may be controlled asynchronously.

＜リンク作動装置７について＞
リンク作動装置７は、例えば、架台６０に、このリンク作動装置７の後述する基端部材６が水平に支持された吊り下げ状態で設置されている。
図２および図３に示すように、リンク作動装置７は、カメラＣｒおよび照明具Ｌｅを姿勢変更可能に支持するパラレルリンク機構９と、このパラレルリンク機構９を作動させる姿勢制御用アクチュエータ１０とを備える。 <Regarding the link actuator 7>
The link actuator 7 is installed, for example, on a stand 60 in a suspended state in which a base member 6 (described later) of the link actuator 7 is supported horizontally.
As shown in FIGS. 2 and 3, the link actuator 7 includes a parallel link mechanism 9 that supports the camera Cr and the lighting device Le so that their postures can be changed, and a posture control actuator 10 that operates the parallel link mechanism 9.

＜パラレルリンク機構９＞
パラレルリンク機構９は、基端側のリンクハブ１２に対し先端側のリンクハブ１３を３組のリンク機構１４を介して姿勢変更可能に連結したものである。リンク機構１４の組数は４組以上であってもよい。なお図１、図３では、１組のリンク機構１４のみが示され、残りの２つのリンク機構が省略されている。 <Parallel link mechanism 9>
The parallel link mechanism 9 has a link hub 13 on the tip side connected to a link hub 12 on the base side so as to be capable of changing its posture via three sets of link mechanisms 14. The number of sets of link mechanisms 14 may be four or more. Note that only one set of link mechanisms 14 is shown in Figures 1 and 3, and the remaining two link mechanisms are omitted.

各リンク機構１４は、基端側の端部リンク部材１５、先端側の端部リンク部材１６、および中央リンク部材１７を有し、４つの回転対偶からなる４節連鎖のリンク機構をなす。
図２～図４に示すように、基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６はＬ字形状であり、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ１２および先端側のリンクハブ１３に回転自在に連結されている。中央リンク部材１７は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。 Each link mechanism 14 has an end link member 15 on the base end side, an end link member 16 on the tip end side, and a central link member 17, and forms a four-bar chain link mechanism consisting of four revolute pairs.
2 to 4, the base end and tip end link members 15, 16 are L-shaped and one end is rotatably connected to the base end link hub 12 and tip end link hub 13, respectively. The other ends of the base end and tip end link members 15, 16 are rotatably connected to both ends of the central link member 17, respectively.

パラレルリンク機構９は、２つの球面リンク機構を組み合わせた構造である。基端側のリンクハブ１２と基端側の端部リンク部材１５の各回転対偶、および基端側の端部リンク部材１５と中央リンク部材１７の各回転対偶の中心軸が、基端側の球面リンク中心ＰＡで交差している。同様に、先端側のリンクハブ１３と先端側の端部リンク部材１６の各回転対偶、および先端側の端部リンク部材１６と中央リンク部材１７の各回転対偶の中心軸が、先端側の球面リンク中心ＰＢで交差している。 The parallel link mechanism 9 has a structure that combines two spherical link mechanisms. The central axis of each rotating pair of the proximal link hub 12 and the proximal end link member 15, and each rotating pair of the proximal end link member 15 and the central link member 17 is They intersect at the center of the spherical link PA. Similarly, the central axes of each rotating pair of the distal link hub 13 and the distal end link member 16, and each rotating pair of the distal end link member 16 and the central link member 17 are formed on the distal spherical surface. They intersect at the link center PB.

また、基端側のリンクハブ１２の回転対偶の中心と基端側の球面リンク中心ＰＡ間の距離と、基端側の端部リンク部材１５の回転対偶の中心と基端側の球面リンク中心ＰＡ間の距離とは互いに同じである。基端側の端部リンク部材１５の回転対偶の中心と基端側の球面リンク中心ＰＡ間の距離と、中央リンク部材１７の回転対偶の中心と基端側の球面リンク中心ＰＡ間の距離とは互いに同じである。同様に、先端側のリンクハブ１３の回転対偶の中心と先端側の球面リンク中心ＰＢ間の距離と、先端側の端部リンク部材１６の回転対偶の中心と先端側の球面リンク中心ＰＢ間の距離とは互いに同じである。先端側の端部リンク部材１６の回転対偶の中心と先端側の球面リンク中心ＰＢ間の距離と、中央リンク部材１７の回転対偶の中心と先端側の球面リンク中心ＰＢ間の距離とは互いに同じである。基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６と中央リンク部材１７との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γを持っていてもよいし、平行であってもよい。 In addition, the distance between the center of the rotational joint of the base-side link hub 12 and the base-side spherical link center PA is the same as the distance between the center of the rotational joint of the base-side end link member 15 and the base-side spherical link center PA. The distance between the center of the rotational joint of the base-side end link member 15 and the base-side spherical link center PA is the same as the distance between the center of the rotational joint of the central link member 17 and the base-side spherical link center PA. Similarly, the distance between the center of the rotational joint of the tip-side link hub 13 and the tip-side spherical link center PB is the same as the distance between the center of the rotational joint of the tip-side end link member 16 and the tip-side spherical link center PB. The distance between the center of the rotational joint of the tip-side end link member 16 and the tip-side spherical link center PB is the same as the distance between the center of the rotational joint of the central link member 17 and the tip-side spherical link center PB. The central axes of the rotation pairs between the base end and tip end link members 15, 16 and the central link member 17 may have a certain cross angle γ or may be parallel.

図４に、基端側のリンクハブ１２と基端側の端部リンク部材１５の各回転対偶の中心軸Ｏ１と、球面リンク中心ＰＡとの関係が示されている。先端側のリンクハブ１３（図３）および先端側の端部リンク部材１６（図３）の形状ならびに位置関係も、図示しないが図４と同様である。図４では、基端側のリンクハブ１２と基端側の端部リンク部材１５との各回転対偶の中心軸Ｏ１と、基端側の端部リンク部材１５と中央リンク部材１７との各回転対偶の中心軸Ｏ２とが成す角度αが９０°となっている。但し、前記角度αは９０°以外であってもよい。 Figure 4 shows the relationship between the central axis O1 of each rotation pair between the base end link hub 12 and the base end end link member 15 and the spherical link center PA. The shape and positional relationship of the tip end link hub 13 (Figure 3) and the tip end link member 16 (Figure 3) are not shown, but are the same as in Figure 4. In Figure 4, the angle α formed by the central axis O1 of each rotation pair between the base end link hub 12 and the base end end link member 15 and the central axis O2 of each rotation pair between the base end end link member 15 and the central link member 17 is 90°. However, the angle α may be other than 90°.

３組のリンク機構１４は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、図５に示すように、各リンク部材１５，１６，１７を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが、どのような姿勢をとっていても、中央リンク部材１７の中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることを言う。図５は、１組のリンク機構１４を直線で表現した図である。この実施形態のパラレルリンク機構９は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ１２および基端側の端部リンク部材１５と、先端側のリンクハブ１３および先端側の端部リンク部材１６との位置関係が、中央リンク部材１７の中心線Ｃに対して回転対称となる位置構成になっている。各中央リンク部材１７の中央部は、共通の軌道円Ｄ上に位置している。 The three sets of link mechanisms 14 have the same geometric shape. As shown in FIG. 5, geometrically the same shape is a geometric model in which each link member 15, 16, 17 is expressed by a straight line, that is, each rotating pair and a straight line connecting these rotating pairs. This means that the base end portion and the distal end portion of the central link member 17 have a symmetrical shape with respect to the center portion, no matter what posture the model takes. FIG. 5 is a diagram depicting one set of link mechanisms 14 as straight lines. The parallel link mechanism 9 of this embodiment is of a rotationally symmetrical type, with a link hub 12 on the proximal side and an end link member 15 on the proximal side, and a link hub 13 on the distal side and an end link member 16 on the distal side. The positional relationship is rotationally symmetrical with respect to the center line C of the central link member 17. The center portion of each central link member 17 is located on a common orbital circle D.

基端側のリンクハブ１２と先端側のリンクハブ１３と３組のリンク機構１４とで、基端側のリンクハブ１２に対し先端側のリンクハブ１３が直交２軸周りに回転自在な２自由度機構が構成されている。言い換えると、基端側のリンクハブ１２に対して先端側のリンクハブ１３を、回転が２自由度で姿勢変更自在な機構としている。この２自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の可動範囲を広くとれる。 The link hub 12 on the proximal end side, the link hub 13 on the distal end side, and the three sets of link mechanisms 14 create a two-free structure in which the link hub 13 on the distal side is rotatable about two orthogonal axes with respect to the link hub 12 on the proximal end side. A mechanism is configured. In other words, the link hub 13 on the distal side with respect to the link hub 12 on the proximal side is configured as a mechanism that can freely change its posture with two rotational degrees of freedom. Although this two-degree-of-freedom mechanism is compact, it is possible to have a wide movable range of the link hub 13 on the distal side relative to the link hub 12 on the proximal side.

例えば、基端側および先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢを通り、基端側および先端側のリンクハブ１２，１３と基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６の各回転対偶の中心軸Ｏ１（図４）と直角に交わる直線を基端側および先端側のリンクハブ１２，１３の中心軸ＱＡ，ＱＢとした場合、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢとの折れ角θの最大値を約±９０°とすることができる。また、基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の旋回角φを０°～３６０°の範囲に設定できる。折れ角θは、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢが傾斜した垂直角度のことである。一方、旋回角φは、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢが傾斜した水平角度のことである。 For example, each rotating pair of the link hubs 12, 13 on the proximal and distal sides and the end link members 15, 16 on the proximal and distal sides passes through the spherical link centers PA and PB on the proximal and distal sides. If straight lines intersecting at right angles to the central axis O1 (FIG. 4) are the central axes QA and QB of the link hubs 12 and 13 on the proximal and distal sides, then the central axis QA of the link hub 12 on the proximal side and the central axis QA on the distal side are The maximum value of the bending angle θ of the link hub 13 with respect to the central axis QB can be approximately ±90°. Further, the turning angle φ of the link hub 13 on the distal side with respect to the link hub 12 on the proximal side can be set in the range of 0° to 360°. The bending angle θ is the vertical angle at which the central axis QB of the link hub 13 on the distal side is inclined with respect to the central axis QA of the link hub 12 on the proximal side. On the other hand, the turning angle φ is the horizontal angle at which the central axis QB of the link hub 13 on the distal end is inclined with respect to the central axis QA of the link hub 12 on the proximal end.

基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の姿勢変更は、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢとの交点Ｏを回転中心として行われる。図６は、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢが同一線上にある状態を示し、図８は、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢが或る作動角をとった状態を示す。図５に示すように、基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の姿勢が変化しても、基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ間の距離Ｌは変化しない。 The posture change of the distal link hub 13 with respect to the proximal link hub 12 is performed using the intersection O between the central axis QA of the proximal link hub 12 and the central axis QB of the distal link hub 13 as the center of rotation. be exposed. 6 shows a state in which the central axis QA of the link hub 12 on the proximal end side and the central axis QB of the link hub 13 on the distal end side are on the same line, and FIG. 8 shows a state in which the central axis QA of the link hub 12 on the proximal end side This shows a state in which the central axis QB of the link hub 13 on the distal end side takes a certain operating angle. As shown in FIG. 5, even if the attitude of the distal link hub 13 relative to the proximal link hub 12 changes, the distance L between the proximal and distal spherical link centers PA and PB does not change.

図４および図５に示すように、このパラレルリンク機構９において、以下の条件１～４をすべて満たすとき、中央リンク部材１７の対称面に対して、中央リンク部材１７と基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６との角度位置関係を基端側と先端側とで同じにすれば、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ１２および基端側の端部リンク部材１５と、先端側のリンクハブ１３および先端側の端部リンク部材１６とは同じに動く。 As shown in FIGS. 4 and 5, in this parallel link mechanism 9, when all of the following conditions 1 to 4 are satisfied, with respect to the symmetry plane of the central link member 17, the central link member 17 and the base end side and the distal side If the angular positional relationship with the end link members 15 and 16 is the same on the proximal and distal sides, the link hub 12 on the proximal side and the end link member 15 on the proximal side will be , the link hub 13 on the distal side and the end link member 16 on the distal side move in the same manner.

（条件１）各リンク機構１４における基端側および先端側のリンクハブ１２，１３と基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６の回転対偶の中心軸Ｏ１の角度および基端側および先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢからの長さが互いに等しい。
（条件２）各リンク機構１４の基端側および先端側のリンクハブ１２，１３と基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６の回転対偶の中心軸Ｏ１、および基端側および先端側の端部リンク部材１５，１６と中央リンク部材１７の回転対偶の中心軸Ｏ２が、基端側および先端側において基端側および先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢと交差する。
（条件３）基端側の端部リンク部材１５と先端側の端部リンク部材１６の幾何学的形状が等しい。
（条件４）中央リンク部材１７についても基端側と先端側とで形状が等しい。 (Condition 1) The angle of the central axis O1 of the rotation pair of the link hubs 12, 13 on the proximal side and distal side and the end link members 15, 16 on the proximal side and distal side in each link mechanism 14, and The lengths from the spherical link centers PA and PB on the tip side are equal to each other.
(Condition 2) The central axis O1 of the rotating pair of the link hubs 12, 13 on the proximal side and the distal side of each link mechanism 14 and the end link members 15, 16 on the proximal side and distal side, and the central axis O1 on the proximal side and the distal side. The central axes O2 of the rotational pairs of the side end link members 15, 16 and the center link member 17 intersect the spherical link centers PA, PB on the proximal and distal sides on the proximal and distal sides.
(Condition 3) The proximal end link member 15 and the distal end link member 16 have the same geometric shape.
(Condition 4) The central link member 17 also has the same shape on the base end side and the distal end side.

図２（ａ）および図３に示すように、基端側のリンクハブ１２は、平板状の基端部材６と、この基端部材６と一体に設けられた３個の回転軸連結部材２１とを有する。図４に示すように、基端部材６は中央部に円形の貫通孔６ａを有し、この貫通孔６ａの周囲に３個の回転軸連結部材２１が円周方向に等間隔で配置されている。図３および図４に示すように、貫通孔６ａの中心は、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡ上に位置する。各回転軸連結部材２１には、軸心が基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと交差する回転軸２２が回転自在に連結されている。この回転軸２２に、基端側の端部リンク部材１５の一端が連結されている。 As shown in FIGS. 2A and 3, the link hub 12 on the proximal end includes a flat proximal member 6 and three rotary shaft connecting members 21 provided integrally with the proximal member 6. and has. As shown in FIG. 4, the base end member 6 has a circular through hole 6a in the center, and three rotating shaft connecting members 21 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the through hole 6a. There is. As shown in FIGS. 3 and 4, the center of the through hole 6a is located on the central axis QA of the link hub 12 on the proximal end side. A rotating shaft 22 whose axis intersects with the central axis QA of the link hub 12 on the proximal end side is rotatably connected to each rotating shaft connecting member 21 . One end of the proximal end link member 15 is connected to this rotating shaft 22 .

図４に示すように、回転軸２２は、軸方向に沿って順次、大径部２２ａ、小径部２２ｂ、および雄ねじ部２２ｃを有し、小径部２２ｂで２個の軸受２３を介して回転軸連結部材２１に回転自在に支持されている。軸受２３は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。これらの軸受２３は、回転軸連結部材２１に設けられた内径溝に外輪外周面が嵌合状態で設置され固定されている。他の回転対偶部に設けられる軸受の種類および設置方法も同様である。 As shown in FIG. 4, the rotating shaft 22 has, in order along the axial direction, a large diameter portion 22a, a small diameter portion 22b, and a male thread portion 22c, and is rotatably supported by the rotating shaft connecting member 21 at the small diameter portion 22b via two bearings 23. The bearings 23 are ball bearings such as deep groove ball bearings and angular contact ball bearings. These bearings 23 are installed and fixed with the outer peripheral surface of the outer ring fitted into an inner diameter groove provided in the rotating shaft connecting member 21. The types and installation methods of the bearings provided in the other rotation pairs are the same.

回転軸２２は、大径部２２ａで後述の減速機構５２の出力軸５２ａに同心軸上に配置されている。回転軸２２には、この回転軸２２と一体に回転するように、基端側の端部リンク部材１５の一端が連結されている。基端側の端部リンク部材１５の一端に切欠き部２５が形成され、この切欠き部２５の両側部分が内外一対の回転軸支持部２６，２７を構成している。これら一対の回転軸支持部２６，２７に貫通孔がそれぞれ形成されている。回転軸連結部材２１が切欠き部２５内に配置され、回転軸２２の小径部２２ｂが前記貫通孔および軸受２３の内輪内周面に挿通されている。回転軸２２の雄ねじ部２２ｃは、内側の回転軸支持部２７よりも内側に突出している。 The rotating shaft 22 has a large diameter portion 22a and is arranged coaxially with an output shaft 52a of a speed reduction mechanism 52, which will be described later. One end of the proximal end link member 15 is connected to the rotating shaft 22 so as to rotate together with the rotating shaft 22 . A notch 25 is formed at one end of the end link member 15 on the proximal side, and both side portions of the notch 25 constitute a pair of inner and outer rotating shaft support parts 26 and 27. A through hole is formed in each of the pair of rotating shaft support parts 26 and 27. The rotating shaft connecting member 21 is disposed within the notch 25, and the small diameter portion 22b of the rotating shaft 22 is inserted through the through hole and the inner circumferential surface of the inner ring of the bearing 23. The male threaded portion 22c of the rotating shaft 22 projects further inward than the inner rotating shaft support portion 27.

回転軸２２の大径部２２ａの外周にスペーサ２８が嵌合され、このスペーサ２８を介して基端側の端部リンク部材１５と減速機構５２の出力軸５２ａとがボルト２９で固定されている。さらに、回転軸２２の雄ねじ部２２ｃにナットが螺着されている。軸受２３の内輪端面と一対の回転軸支持部２６，２７との間に、スペーサが介在されており、前記ナットの螺着時に軸受２３に予圧が付与される。 A spacer 28 is fitted to the outer periphery of the large diameter portion 22a of the rotating shaft 22, and the proximal end link member 15 and the output shaft 52a of the deceleration mechanism 52 are fixed with bolts 29 via the spacer 28. . Further, a nut is screwed onto the male threaded portion 22c of the rotating shaft 22. A spacer is interposed between the inner ring end surface of the bearing 23 and the pair of rotating shaft support parts 26 and 27, and a preload is applied to the bearing 23 when the nut is screwed on.

基端側の端部リンク部材１５の他端には、中央リンク部材１７の一端に回転自在に連結された回転軸３５が連結されている。この回転軸３５は、基端側のリンクハブ１２の回転軸２２と同様に、大径部３５ａ、小径部３５ｂ、および雄ねじ部３５ｃを有し、小径部３５ｂで２個の軸受３６を介して中央リンク部材１７の一端に回転自在に支持されている。基端側の端部リンク部材１５の他端に切欠き部３７が形成され、この切欠き部３７の両側部分が内外一対の回転軸支持部３８，３９を構成している。これら回転軸支持部３８，３９に貫通孔がそれぞれ形成されている。雄ねじ部３５ｃは、内側の回転軸支持部３９よりも内側に突出している。 The other end of the base-side end link member 15 is connected to a rotating shaft 35 that is rotatably connected to one end of the central link member 17. This rotating shaft 35 has a large diameter portion 35a, a small diameter portion 35b, and a male thread portion 35c, similar to the rotating shaft 22 of the base-side link hub 12, and is rotatably supported by the small diameter portion 35b at one end of the central link member 17 via two bearings 36. A notch portion 37 is formed at the other end of the base-side end link member 15, and both sides of this notch portion 37 form a pair of inner and outer rotating shaft support portions 38, 39. Through holes are formed in each of these rotating shaft support portions 38, 39. The male thread portion 35c protrudes inward from the inner rotating shaft support portion 39.

切欠き部３７内に中央リンク部材１７の一端が配置され、前記小径部３５ｂが前記貫通孔および軸受３６の内輪内周面に挿通されている。さらに、雄ねじ部３５ｃにナットが螺着されている。軸受３６の内輪端面と一対の回転軸支持部３８，３９との間に、スペーサが介在されており、前記ナットの螺着時に軸受３６に予圧が付与される。 One end of the central link member 17 is placed in the notch 37, and the small diameter portion 35b is inserted through the through hole and the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing 36. Furthermore, a nut is screwed onto the male thread portion 35c. A spacer is interposed between the inner ring end surface of the bearing 36 and the pair of rotating shaft support portions 38, 39, and a preload is applied to the bearing 36 when the nut is screwed.

図２（ａ）および図６に示すように、先端側のリンクハブ１３は、平板状の先端部材４０と、この先端部材４０の底面に円周方向等配で設けられた３個の回転軸連結部材４１とを有する。各回転軸連結部材４１が配置される円周の中心は、先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢ上に位置する。各回転軸連結部材４１には、軸心が先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢと交差する回転軸４３が回転自在に連結されている。この回転軸４３に、先端側の端部リンク部材１６の一端が連結されている。先端側の端部リンク部材１６の他端には、中央リンク部材１７の他端に回転自在に連結された回転軸４５が連結されている。 As shown in Fig. 2(a) and Fig. 6, the tip side link hub 13 has a flat tip member 40 and three rotating shaft connecting members 41 arranged at equal intervals in the circumferential direction on the bottom surface of the tip member 40. The center of the circumference on which each rotating shaft connecting member 41 is arranged is located on the central axis QB of the tip side link hub 13. A rotating shaft 43 whose axis intersects with the central axis QB of the tip side link hub 13 is rotatably connected to each rotating shaft connecting member 41. One end of the tip side end link member 16 is connected to this rotating shaft 43. The other end of the tip side end link member 16 is connected to a rotating shaft 45 that is rotatably connected to the other end of the central link member 17.

先端側のリンクハブ１３の回転軸４３および中央リンク部材１７の回転軸４５も、前記回転軸３５と同じ形状であり、かつ２個の軸受（図示せず）を介して回転軸連結部材４１および中央リンク部材１７の他端にそれぞれ回転自在に連結されている。 The rotating shaft 43 of the tip-side link hub 13 and the rotating shaft 45 of the central link member 17 are also shaped the same as the rotating shaft 35, and are rotatably connected to the other end of the rotating shaft connecting member 41 and the central link member 17, respectively, via two bearings (not shown).

＜姿勢制御用アクチュエータ１０＞
図２（ａ）および図４に示すように、姿勢制御用アクチュエータ１０は、減速機構５２を備えたロータリアクチュエータであり、基端側のリンクハブ１２の基端部材６の下面に前記回転軸２２と同軸上に設置されている。姿勢制御用アクチュエータ１０と減速機構５２は一体に設けられ、モータ固定部材５３により減速機構５２が基端部材６に固定されている。この例では、３組のリンク機構１４のすべてに姿勢制御用アクチュエータ１０が設けられているが、３組のリンク機構１４のうち少なくとも２組に姿勢制御用アクチュエータ１０を設ければ、基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の姿勢を確定することができる。 <Attitude control actuator 10>
2(a) and 4, the attitude control actuator 10 is a rotary actuator equipped with a speed reduction mechanism 52, and is installed coaxially with the rotation shaft 22 on the underside of the base end member 6 of the base end link hub 12. The attitude control actuator 10 and the speed reduction mechanism 52 are provided integrally, and the speed reduction mechanism 52 is fixed to the base end member 6 by a motor fixing member 53. In this example, the attitude control actuator 10 is provided in all three link mechanisms 14, but if the attitude control actuator 10 is provided in at least two of the three link mechanisms 14, the attitude of the tip end link hub 13 relative to the base end link hub 12 can be determined.

図４に示すように、減速機構５２はフランジ出力であって、大径の出力軸５２ａを有する。出力軸５２ａの先端面は、出力軸５２ａの中心線と直交する平面状のフランジ面５４となっている。出力軸５２ａは、前記スペーサ２８を介して、基端側の端部リンク部材１５の回転軸支持部２６にボルト２９で接続されている。基端側のリンクハブ１２（図３）と基端側の端部リンク部材１５の回転対偶部を構成する、回転軸２２の大径部２２ａが、減速機構５２の出力軸５２ａに設けられた内径溝５７に嵌っている。 As shown in FIG. 4, the reduction mechanism 52 is a flange output and has a large diameter output shaft 52a. The tip surface of the output shaft 52a is a flat flange surface 54 that is perpendicular to the center line of the output shaft 52a. The output shaft 52a is connected to the rotating shaft support portion 26 of the end link member 15 on the base end side by a bolt 29 via the spacer 28. The large diameter portion 22a of the rotating shaft 22, which constitutes the rotational pair between the base end link hub 12 (FIG. 3) and the base end end link member 15, fits into an inner diameter groove 57 provided on the output shaft 52a of the reduction mechanism 52.

図３および図４に示すように、リンク作動装置７は、各姿勢制御用アクチュエータ１０を回転駆動することで、パラレルリンク機構９が作動する。詳しくは、姿勢制御用アクチュエータ１０を回転駆動すると、その回転が減速機構５２を介して減速して回転軸２２に伝達される。それにより、基端側のリンクハブ１２に対する基端側の端部リンク部材１５の角度が変わり、基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の姿勢が変更される。 As shown in Figures 3 and 4, the link actuator 7 rotates each of the attitude control actuators 10, thereby actuating the parallel link mechanism 9. In more detail, when the attitude control actuators 10 are rotated, the rotation is reduced in speed via the reduction mechanism 52 and transmitted to the rotating shaft 22. This changes the angle of the base end link member 15 relative to the base end link hub 12, and changes the attitude of the tip end link hub 13 relative to the base end link hub 12.

＜カメラおよび照明具について＞
図２（ａ），（ｂ）に示すように、先端側のリンクハブ１３における先端部材４０には、この先端部材４０の中央を貫通する貫通孔４０ａが形成されている。被作業体２を撮影するカメラＣｒは、リンク内部空間Ｎａ側に向くように前記貫通孔４０ａにカメラ本体の一部が嵌め込まれた状態で、このカメラＣｒの側面が取付部材６１を介して先端部材４０に取付けられている。被作業体２を照らす照明具Ｌｅは、発光部が環状のリング照明であり、カメラＣｒの外周に位置するように先端部材４０に支柱Ｌｅａを介して取付けられている。照明具Ｌｅとしては、例えば、発光ダイオード（略称ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が適用されるが、蛍光灯または水銀灯等を適用することも可能である。 <About cameras and lighting equipment>
As shown in FIGS. 2A and 2B, the tip member 40 of the link hub 13 on the tip side is formed with a through hole 40a passing through the center of the tip member 40. As shown in FIGS. The camera Cr for photographing the workpiece 2 has a part of the camera body fitted into the through hole 40a so as to face the link internal space Na side, and the side surface of the camera Cr is attached to the tip via the mounting member 61. It is attached to member 40. The lighting fixture Le that illuminates the workpiece 2 is a ring lighting whose light emitting part is annular, and is attached to the tip member 40 via a support Lea so as to be located on the outer periphery of the camera Cr. As the lighting equipment Le, for example, a light emitting diode (abbreviation: LED) is applied, but a fluorescent lamp, a mercury lamp, or the like can also be applied.

カメラＣｒの中心軸と、照明具Ｌｅにおける環状の発光部の中心軸とは同心に配置され、これらカメラＣｒおよび照明具Ｌｅの中心軸は、先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢ（図３）と一致している。但し、カメラＣｒおよび照明具Ｌｅの中心軸は、必ずしも先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢ（図３）と一致していなくてもよく、中心軸ＱＢ（図３）と平行であってもよい。なお、先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢ（図３）に対し、カメラＣｒおよび照明具Ｌｅの中心軸が傾いていてもよい。カメラＣｒおよび照明具Ｌｅは、配線を介してカメラ制御システム（図示せず）と繋がっており、前記カメラ制御システムにより撮影時の各種制御が行われる。 The central axis of the camera Cr and the central axis of the annular light emitting part in the lighting fixture Le are arranged concentrically, and the central axis of the camera Cr and the lighting fixture Le is the central axis QB of the link hub 13 on the distal end side (Fig. ) is consistent with However, the central axes of the camera Cr and the lighting fixture Le do not necessarily have to coincide with the central axis QB (Fig. 3) of the link hub 13 on the distal end side, and may be parallel to the central axis QB (Fig. 3). good. Note that the central axes of the camera Cr and the lighting fixture Le may be inclined with respect to the central axis QB (FIG. 3) of the link hub 13 on the distal end side. The camera Cr and the lighting fixture Le are connected to a camera control system (not shown) via wiring, and the camera control system performs various controls during photographing.

図３および図４に示すように、リンク作動装置７は、基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢとの折れ角θ（図５）の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心ＰＡと先端側の球面リンク中心ＰＢとの間の距離である球面リンク中心間距離をＬ、基端側のリンクハブ１２の貫通孔６ａの直径をＤＬとした場合、次式の関係を満たしている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the link actuator 7 has a maximum bending angle θ (FIG. 5) between the central axis QA of the proximal link hub 12 and the central axis QB of the distal link hub 13. θmax is the maximum bending angle, L is the distance between spherical link centers that is the distance between the spherical link center PA on the proximal end side and the spherical link center PB on the distal end side, and is the through hole 6a of the link hub 12 on the proximal end side. When the diameter of is DL , the relationship of the following equation is satisfied.

Figure 0007461150000008
Figure 0007461150000008

図６～図９には、リンク作動装置７の中央リンク部材１７の軌道円を説明する図を示す。各中央リンク部材１７は、リンク作動装置７の姿勢が変わっても、基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢを結ぶ直線を中心として常に一定の直径の軌道円Ｃｏ上を移動する。ここでいう軌道円Ｃｏとは、中央リンク部材１７における旋回軌道の中心に最も近い部位である内側端１７ａの内接円である。図６、図７では基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢとの折れ角θが０°の時の軌道円Ｃｏ、図８、図９では折れ角θが９０°の時の軌道円Ｃｏを示す。どちらの例でも、軌道円Ｃｏの中心は基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢを結ぶ直線上にあり、軌道円Ｃｏの直径も同じである。また、基端側と先端側で幾何学的に対称となる平面上に中央リンク部材１７の軌道円Ｃｏが存在している。 6 to 9 are diagrams illustrating the orbital circle of the central link member 17 of the link actuating device 7. Even if the posture of the link actuating device 7 changes, each central link member 17 always moves on an orbital circle Co having a constant diameter centered on a straight line connecting the spherical link centers PA and PB on the proximal end side and the distal end side. The orbital circle Co here is the inscribed circle of the inner end 17a, which is the portion of the central link member 17 that is closest to the center of the orbit. 6 and 7, the orbital circle Co when the bending angle θ between the central axis QA of the proximal link hub 12 and the central axis QB of the distal link hub 13 is 0°; The orbital circle Co when the angle θ is 90° is shown. In both examples, the center of the orbital circle Co is on the straight line connecting the spherical link centers PA and PB on the base end side and the distal end side, and the diameter of the orbital circle Co is also the same. Moreover, the orbital circle Co of the central link member 17 exists on a plane that is geometrically symmetrical on the proximal end side and the distal end side.

＜リンク作動装置と被作業体の干渉回避方法＞
図１０（ａ）は、リンク作動装置７と被作業体２の干渉回避方法の説明図（折れ角０°の状態）であり、図１０（ｂ）は、同干渉回避方法の他の説明図（最大折れ角９０°の状態）である。図１０の例では、リンク作動装置７が作業中に動作する最大折れ角をθmax、球面リンク中心間距離をＬ、中央リンク部材１７の軌道円Ｃｏ（図７）の直径をＤとした場合、Ｄ＞Ｌｔａｎ（θmax／２）の関係を満たすリンク作動装置７を示す。この例のリンク作動装置の最大折れ角θmaxは９０°である。 <Method for avoiding interference between link actuator and workpiece>
Fig. 10(a) is an explanatory diagram of a method for avoiding interference between the link actuator 7 and the workpiece 2 (when the bend angle is 0°), and Fig. 10(b) is another explanatory diagram of the same interference avoidance method (when the maximum bend angle is 90°). The example of Fig. 10 shows a link actuator 7 that satisfies the relationship D>Ltan(θmax/2), where θmax is the maximum bend angle at which the link actuator 7 operates during work, L is the distance between the centers of the spherical links, and D is the diameter of the orbital circle Co (Fig. 7) of the central link member 17. The maximum bend angle θmax of the link actuator in this example is 90°.

上記関係式を満たすことで、リンク作動装置７がどのような姿勢になった場合でも、中央リンク部材１７の内側端面が基端側のリンクハブ１２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ１３の中心軸ＱＢとの交点Ｏと交差しない。このため、図１０（ｂ）のように、前記交点Ｏと交差する位置に被作業体２を配置しても、中央リンク部材１７と被作業体２が接触しにくくなる。実際には、被作業体２のワークサイズを考慮しながら上記関係式を満たすようなリンク作動装置７を使用するとよい。この例では、リンク作動装置７の折れ角に応じて、搬送装置Ｔｄ（図１）により被作業体２を上下方向（Ｚ方向）に動かしているが、被作業体２の位置を固定してもよく、また径方向に移動させてもよい。 By satisfying the above relational expression, the inner end surface of the central link member 17 does not intersect with the intersection point O between the central axis QA of the base end link hub 12 and the central axis QB of the tip end link hub 13, regardless of the posture of the link actuator 7. Therefore, even if the workpiece 2 is placed at a position that intersects with the intersection point O, as shown in FIG. 10(b), the central link member 17 and the workpiece 2 are unlikely to come into contact. In practice, it is advisable to use a link actuator 7 that satisfies the above relational expression while taking into account the work size of the workpiece 2. In this example, the workpiece 2 is moved vertically (Z direction) by the conveying device Td (FIG. 1) according to the bending angle of the link actuator 7, but the position of the workpiece 2 may be fixed or moved radially.

＜カメラの被写界深度、視野について＞
図１１および図１２は、カメラＣｒの被写界深度Ｆと視野Ｆｖ等を説明する図である。図１１では、カメラＣｒの被写界深度Ｆと視野Ｆｖに対する被作業体２の位置関係を示している。図１１（ａ）に示すように、カメラＣｒの先端部から被写体までの距離Ｌａに対し、カメラＣｒのピントが合う奥行き方向の範囲を被写界深度Ｆ、径方向寸法を視野Ｆｖと定義している。ここでは、視野Ｆｖを短辺Ａ×長辺Ｂの長方形、ピントの合う領域を視野Ｆｖに対して奥行き方向に伸ばした直方体としている。なお、視野Ｆｖの短辺Ａと長辺Ｂの長さを同じ寸法にした正方形としてもよく、さらに奥行き方向まで視野Ｆｖの一辺と同じ寸法にしてピントの合う領域を立方体にしてもよい。 <About camera depth of field and field of view>
11 and 12 are diagrams illustrating the depth of field F, field of view Fv, etc. of the camera Cr. FIG. 11 shows the positional relationship of the workpiece 2 with respect to the depth of field F and field of view Fv of the camera Cr. As shown in FIG. 11(a), with respect to the distance La from the tip of the camera Cr to the subject, the range in the depth direction where the camera Cr is in focus is defined as the depth of field F, and the radial dimension is defined as the field of view Fv. ing. Here, the field of view Fv is a rectangle with short side A x long side B, and the in-focus area is a rectangular parallelepiped extending in the depth direction with respect to the field of view Fv. Note that the field of view Fv may have a square shape in which the lengths of the short side A and long side B are the same, or the field of view Fv may have the same size as one side of the field of view Fv in the depth direction, and the in-focus area may be a cube.

図１１（ｂ），（ｃ）では、カメラＣｒの視野の短辺をＡ、カメラＣｒの被写界深度をＦとした場合、以下の関係を全て満たすカメラＣｒをリンク作動装置７に搭載し、搬送装置Ｔｄ（図１）により被作業体２の位置を固定した状態で、リンク作動装置７を動かしながら被作業体２の外観検査を行う構成を示す。 Figures 11(b) and (c) show a configuration in which, assuming that the short side of the field of view of camera Cr is A and the depth of field of camera Cr is F, a camera Cr that satisfies all of the following relationships is mounted on link actuator 7, and with the position of workpiece 2 fixed by conveyor Td (Figure 1), visual inspection of workpiece 2 is performed while moving link actuator 7.

Figure 0007461150000009
Figure 0007461150000009

Figure 0007461150000010
Figure 0007461150000010

そのため、上記の関係を全て満たすカメラＣｒを使用することで、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように、被作業体２はカメラＣｒのピントが合う領域内に存在することになり、搬送装置Ｔｄ（図１）により被作業体２の位置を固定した状態でも、被作業体２の５面方向から外観検査を実施できるようになる。視野Ｆｖの短辺をＡもしくはカメラＣｒの被写界深度をＦのいずれか一方の関係式だけを満たすカメラＣｒを選定してもよい。その場合でも、搬送装置Ｔｄ（図１）により被作業体２の移動量を小さくすることができる。したがって、タクトタイムつまり生産性も向上し得る。 Therefore, by using a camera Cr that satisfies all of the above relationships, the workpiece 2 will be located within the area where the camera Cr is in focus, as shown in Figures 11(b) and (c), and visual inspection can be performed from five directions on the workpiece 2 even when the position of the workpiece 2 is fixed by the transport device Td (Figure 1). It is also possible to select a camera Cr that satisfies only one of the relationship equations, either the short side of the field of view Fv being A or the depth of field of the camera Cr being F. Even in this case, the amount of movement of the workpiece 2 can be reduced by the transport device Td (Figure 1). Therefore, the takt time, or productivity, can also be improved.

＜搬送装置について＞
図１、図１３および図１４に示すように、外観検査装置１は、内部空間Ｎａに被作業体２を位置させる被作業体支持手段として搬送装置Ｔｄが設けられている。この搬送装置Ｔｄには直交３軸方向に移動するＸＹＺステージを使用している。搬送装置Ｔｄは、架台６２に架設された位置調整手段である直動ユニット６３と、直動ユニット６３に支持された把持機構６４とを備える。搬送装置Ｔｄは、いわばガントリーローダーである。直動ユニット６３は、紙面の左右方向（Ｘ軸方向）に進退するＸ軸直動アクチュエータ６５と、Ｘ軸方向に直交する前後方向（Ｙ軸方向）に進退するＹ軸直動アクチュエータ６６と、上下方向（Ｚ軸方向）に進退するＺ軸直動アクチュエータ６７とを有する。これら直動アクチュエータ６５，６６，６７は、それぞれ駆動源であるモータ６５ａ，６６ａ，６７ａで駆動され、各モータ６５ａ，６６ａ，６７ａの回転をそれぞれ直線往復動作に変換するボールねじ等の変換機構（図示せず）を有する。 <About the conveying device>
As shown in Fig. 1, Fig. 13 and Fig. 14, the visual inspection device 1 is provided with a transport device Td as a workpiece support means for positioning the workpiece 2 in the internal space Na. The transport device Td uses an XYZ stage that moves in three orthogonal axial directions. The transport device Td includes a linear motion unit 63, which is a position adjustment means mounted on a stand 62, and a gripping mechanism 64 supported by the linear motion unit 63. The transport device Td is a gantry loader, so to speak. The linear motion unit 63 includes an X-axis linear motion actuator 65 that moves in the left-right direction (X-axis direction) of the paper, a Y-axis linear motion actuator 66 that moves in the front-rear direction (Y-axis direction) perpendicular to the X-axis direction, and a Z-axis linear motion actuator 67 that moves in the up-down direction (Z-axis direction). These linear actuators 65, 66, 67 are driven by motors 65a, 66a, 67a as drive sources, respectively, and have conversion mechanisms (not shown) such as ball screws that convert the rotation of each of the motors 65a, 66a, 67a into linear reciprocating motion.

架台６２にＸ軸直動アクチュエータ６５のガイド６５ｂが固定され、Ｘ軸方向に沿って延びる前記ガイド６５ｂに沿って案内されるＸ軸直動アクチュエータ６５のスライドテーブル６５ｃに、連結固定部材６８を介して、Ｙ軸直動アクチュエータ６６のガイド６６ｂが固定されている。Ｙ軸方向に沿って延びる前記ガイド６６ｂに沿って案内されるＹ軸直動アクチュエータ６６のスライドテーブル６６ｃには、連結固定部材６９を介してＺ軸直動アクチュエータ６７のスライドテーブル６７ｃが固定されている。このスライドテーブル６７ｃに案内されるＺ軸直動アクチュエータ６７のガイド６７ｂが搬送装置Ｔｄの出力部となる。 A guide 65b of the X-axis direct-acting actuator 65 is fixed to the pedestal 62, and the slide table 65c of the X-axis direct-acting actuator 65, which is guided along the guide 65b extending along the X-axis direction, is connected via a connecting fixing member 68. The guide 66b of the Y-axis linear actuator 66 is fixed. A slide table 67c of the Z-axis linear motion actuator 67 is fixed to the slide table 66c of the Y-axis linear motion actuator 66 guided along the guide 66b extending in the Y-axis direction via a connecting fixing member 69. There is. The guide 67b of the Z-axis direct-acting actuator 67 guided by the slide table 67c serves as an output section of the transport device Td.

Ｚ軸直動アクチュエータ６７のガイド６７ｂの先端には、被作業体２を把持する把持機構６４が設置されている。この把持機構６４は、例えば、エアーの負圧の吸引力で被作業体２を把持する構成（バキュームチャック）を適用しているが、例えば、流体圧シリンダ（図示せず）のロッドの進退動作を、歯車機構等を介して被作業体２を把持するチャックの開閉動作に変換するエアーチャック等他の機構を使用してもよい。把持機構６４に把持された被作業体２は、基端部材６の貫通孔６ａ（図４）を通してリンク機構の内部空間Ｎａに搬入される。また被作業体２は、前記内部空間Ｎａから貫通孔６ａ（図４）を通して外部空間に搬出される。直動ユニット６３は、基端側のリンクハブ１２に対する先端側のリンクハブ１３の姿勢に応じて、把持機構６４で把持された被作業体２の位置を調整してもよい。 A gripping mechanism 64 for gripping the workpiece 2 is installed at the tip of the guide 67b of the Z-axis linear actuator 67. This gripping mechanism 64 employs, for example, a structure (vacuum chuck) that grips the workpiece 2 using the suction force of negative pressure of air. Other mechanisms such as an air chuck that converts the movement into the opening/closing operation of a chuck that grips the workpiece 2 via a gear mechanism or the like may be used. The workpiece 2 gripped by the gripping mechanism 64 is carried into the internal space Na of the link mechanism through the through hole 6a (FIG. 4) of the base end member 6. Further, the workpiece 2 is carried out from the internal space Na to the external space through the through hole 6a (FIG. 4). The linear motion unit 63 may adjust the position of the workpiece 2 gripped by the gripping mechanism 64 according to the attitude of the link hub 13 on the distal end side with respect to the link hub 12 on the proximal end side.

＜外観検査装置による検査の流れ（概略）について＞
（１）図１に破線で示すように、搬送装置Ｔｄにより把持機構６４を移動し、リンク作動装置７の架台６０の図１右側の設置面に搬入されている被作業体（ワーク）２を把持機構６４により把持する。
（２）搬送装置Ｔｄによりリンク作動装置７の上方に被作業体２を移動させ、図１の実線で示すように、基端側のリンクハブ１２に設けた貫通孔６ａ（図４）から被作業体２をリンク作動装置７の内部空間Ｎａに入れる。図１の実線で示す被作業体２の位置は、立方体からなる被作業体２の５面を検査可能な状態である。
（３）リンク作動装置７を動かし、被作業体２に対してカメラＣｒおよび照明具Ｌｅを色々な角度から位置決めして画像を取得し、画像処理によりＯＫ／ＮＧ判定を行う。
・リンク作動装置７は、事前に登録した位置に対して位置決めする場合、または予め作成した動作パターンを実行させる場合等を想定しているが、その限りではない。
・リアルタイムに画像処理を行わず、この段階では画像の取得のみ行い、別工程でＯＫ／ＮＧ（良否）判定を行ってもよい。
・被作業体２は一定の位置に固定したまま、画像を取得する検査または画像の取得および画像処理を行う検査を行ってもよく、搬送装置Ｔｄにより被作業体２を移動させながら画像を取得する検査または画像の取得および画像処理を行う検査を行ってもよい。
（４）搬送装置Ｔｄにより基端側のリンクハブ１２に設けた貫通孔６ａから被作業体２をリンク作動装置７の外部空間に出し、図１の破線で示すように、搬送装置Ｔｄにより把持機構６４を移動してリンク作動装置７の図１左側の設置面に被作業体２を搬出する。 <About the inspection flow (outline) using the visual inspection device>
(1) As shown by the broken line in FIG. 1, the gripping mechanism 64 is moved by the transport device Td, and the workpiece 2 that has been carried onto the installation surface on the right side of FIG. It is gripped by a gripping mechanism 64.
(2) Move the workpiece 2 above the link actuating device 7 using the transport device Td, and as shown by the solid line in FIG. The work body 2 is put into the internal space Na of the link actuating device 7. The position of the workpiece 2 indicated by the solid line in FIG. 1 is a state in which five sides of the workpiece 2, which is a cube, can be inspected.
(3) Move the link actuating device 7, position the camera Cr and the lighting fixture Le with respect to the workpiece 2 from various angles, acquire images, and perform OK/NG determination by image processing.
- Although the link actuating device 7 is assumed to be used for positioning at a pre-registered position or for executing a pre-created movement pattern, the present invention is not limited thereto.
- Image processing may not be performed in real time, only image acquisition may be performed at this stage, and OK/NG (pass/fail) determination may be performed in a separate process.
- An inspection that acquires an image or an inspection that performs image acquisition and image processing may be performed while the workpiece 2 is fixed at a fixed position, or the image is acquired while the workpiece 2 is moved by the transport device Td. An examination that involves image acquisition and image processing may also be performed.
(4) The workpiece 2 is taken out to the external space of the link actuating device 7 through the through hole 6a provided in the link hub 12 on the proximal end side by the transport device Td, and is gripped by the transport device Td as shown by the broken line in FIG. The mechanism 64 is moved to carry out the workpiece 2 to the installation surface on the left side of FIG. 1 of the link actuating device 7.

被作業体２の搬入位置ＰＩＮには、例えば、図示外のコンベア等または垂直多関節ロボットのようなもので被作業体２であるワークを設置する。但し、作業者が被作業体２を搬入位置ＰＩＮに置いてもよい。また、被作業体２の搬出位置ＰＯＵＴには、図示外のコンベア等または垂直多関節ロボットのようなもので被作業体２であるワークを次の工程に搬出する。なお作業者が被作業体２を取り、別の位置に移動させてもよい。この例ではリンク作動装置７の架台６０の左右に搬出位置ＰＯＵＴと搬入位置ＰＩＮとを設けているが、別の場所に設けてもよく、また搬入位置ＰＩＮと搬出位置ＰＯＵＴの場所を同じ位置にしてもよい。また、搬出位置ＰＯＵＴは被作業体２のＯＫ品とＮＧ品とで個別に設けてもよい。 At the carry-in position PIN for the workpiece 2, the workpiece 2 is placed, for example, by a conveyor or a vertical articulated robot (not shown). However, the workpiece 2 may be placed at the carry-in position PIN by an operator. At the carry-out position POUT for the workpiece 2, the workpiece 2 is carried out to the next process by a conveyor or a vertical articulated robot (not shown). The operator may take the workpiece 2 and move it to another position. In this example, the carry-out position POUT and the carry-in position PIN are provided on the left and right sides of the stand 60 of the link actuator 7, but they may be provided in different locations, or the carry-in position PIN and the carry-out position POUT may be located at the same position. The carry-out position POUT may be provided separately for the OK and NG items of the workpiece 2.

＜作用効果＞
以上説明した外観検査装置１によれば、リンク作動装置７の内部空間Ｎａに配置された被作業体２に向けてカメラＣｒおよび照明具Ｌｅが先端側のリンクハブ１２に設けられているため、被作業体２を大きく移動させることなく、被作業体２に対して最大で半球面方向からカメラＣｒ、照明具Ｌｅを位置決めできる。したがって、非常にコンパクトな構成で外観検査装置１を構築でき、従来の垂直多関節ロボットに比べて、被作業体２に対して様々な角度からカメラＣｒによる検査対象の撮影を高速に実現できる。 <Effect>
According to the appearance inspection device 1 described above, since the camera Cr and the lighting fixture Le are provided on the link hub 12 on the distal end side, facing the workpiece 2 arranged in the internal space Na of the link actuating device 7, The camera Cr and the lighting fixture Le can be positioned with respect to the workpiece 2 from the maximum hemispherical direction without significantly moving the workpiece 2. Therefore, the visual inspection apparatus 1 can be constructed with a very compact configuration, and compared to the conventional vertical articulated robot, the inspection target can be photographed by the camera Cr from various angles with respect to the workpiece 2 at high speed.

先端側のリンクハブ１３における先端部材４０には貫通孔４０ａが形成され、カメラＣｒは、リンク内部空間側に向くように前記貫通孔４０ａに嵌め込まれた状態で、このカメラＣｒの側面が取付部材６１を介して先端部材４０に取付けられている。このようにカメラＣｒの一部を貫通孔４０ａに貫通させて設置できる。このため、カメラＣｒを配置し易くなるだけでなく、そのケーブルを貫通孔４０ａから外部空間に取り出すことができる。 A through hole 40a is formed in the tip member 40 of the link hub 13 on the tip side, and the camera Cr is fitted into the through hole 40a so as to face the link internal space, and the side surface of the camera Cr is attached to the mounting member. It is attached to the tip member 40 via 61. In this way, a part of the camera Cr can be installed through the through hole 40a. Therefore, it is not only easier to arrange the camera Cr, but also its cable can be taken out to the external space from the through hole 40a.

基端側のリンクハブ１２に貫通孔６ａが設けられ、被作業体２が貫通孔６ａを通して内部空間Ｎａに搬入され、被作業体２が内部空間Ｎａから貫通孔６ａを通して搬出される搬送装置Ｔｄを備えた。この場合、搬送装置Ｔｄを用いて被作業体２をリンク作動装置７の内部空間Ｎａに入れて外観検査を実施する。このため、被作業体２の搬送工程の中にリンク作動装置７を設置するだけで被作業体２の外観検査も実施できるようになり、生産工程を大幅に変更することなく外観検査工程を追加することができる。そのため、設備全体のコンパクト化およびコスト低減を図れる。 A through hole 6a is provided in the link hub 12 on the base end side, and a transport device Td is provided through which the workpiece 2 is transported into the internal space Na through the through hole 6a and through which the workpiece 2 is transported from the internal space Na through the through hole 6a. In this case, the transport device Td is used to place the workpiece 2 into the internal space Na of the link actuator 7, and an appearance inspection is performed. Therefore, simply by installing the link actuator 7 in the transport process of the workpiece 2, it becomes possible to perform an appearance inspection of the workpiece 2, and an appearance inspection process can be added without significantly changing the production process. This allows the entire facility to be made more compact and costs to be reduced.

搬送装置Ｔｄは、基端側のリンクハブ１２に対する前記先端側のリンクハブ１３の姿勢に応じて、前記被作業体２の位置を調整する直動ユニット６３を有する。基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢと回転中心までの距離は、リンク作動装置７の折れ角θに応じて変わる。そのため、その距離の変化量に対して搬送装置Ｔｄの直動ユニット６３により被作業体２の位置を調整すれば、常にピントの合った画像を習得できるようになる。また、被作業体２の搬送を行う搬送装置Ｔｄを用いて被作業体２の位置を調整するため、位置調整用の別の機構を設ける必要がなく、外観検査装置全体のコンパクト化およびコスト低減を図れる。 The transport device Td has a linear motion unit 63 that adjusts the position of the workpiece 2 according to the attitude of the tip-side link hub 13 relative to the base-side link hub 12. The distance between the base-side and tip-side spherical link centers PA, PB and the center of rotation changes according to the bending angle θ of the link actuator 7. Therefore, by adjusting the position of the workpiece 2 using the linear motion unit 63 of the transport device Td in accordance with the amount of change in distance, it becomes possible to acquire images that are always in focus. In addition, because the position of the workpiece 2 is adjusted using the transport device Td that transports the workpiece 2, there is no need to provide a separate mechanism for position adjustment, which makes it possible to make the entire appearance inspection device more compact and reduce costs.

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 <Other embodiments>
In the following description, parts corresponding to matters previously described in each embodiment are given the same reference symbols, and duplicated description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as the previously described embodiment unless otherwise specified. The same action and effect are achieved from the same configuration. It is possible to combine not only the parts specifically described in each embodiment, but also partially combine the embodiments, provided that there is no particular problem with the combination.

図１５は、前述の実施形態に対して、小型化の搬送装置（ＸＹＺステージ）Ｔｄを使用した例を示す。図１５、後述する図１６～図１８では、１組のリンク機構１４のみが示され、残りの２つのリンク機構が省略されている。この図１５の例では、共通の架台６０Ａを使用して、搬送装置Ｔｄとリンク作動装置７を固定している。被作業体２の搬入位置ＰＩＮと搬出位置ＰＯＵＴは、架台６０Ａにおける、リンク作動装置７の取付面としているが、他の場所でも構わない。作業者が被作業体２を手で搬入位置ＰＩＮに置き、外観検査後に搬出位置ＰＯＵＴから取り出すような構成であるが、垂直多関節ロボット等を用いて、被作業体２を搬入位置ＰＩＮに置き、外観検査後に搬出位置ＰＯＵＴから取り出すようにしてもよい。 FIG. 15 shows an example in which a compact transport device (XYZ stage) Td is used in comparison with the above-mentioned embodiment. In FIG. 15 and FIG. 16 to FIG. 18 described later, only one set of link mechanisms 14 is shown, and the remaining two link mechanisms are omitted. In the example of FIG. 15, a common stand 60A is used to fix the transport device Td and the link actuator 7. The carry-in position P IN and the carry-out position P OUT of the workpiece 2 are the mounting surfaces of the link actuator 7 on the stand 60A, but they may be located elsewhere. In this configuration, the worker places the workpiece 2 at the carry-in position P IN by hand, and after visual inspection, the workpiece 2 is taken out from the carry-out position P OUT . However, a vertical articulated robot or the like may be used to place the workpiece 2 at the carry-in position P IN , and after visual inspection, the workpiece 2 may be taken out from the carry-out position P OUT .

図１６に示すように、搬送装置Ｔｄに垂直多関節ロボットを使用してもよい。同図における、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
図１７に示すように、搬送装置Ｔｄに水平多関節ロボットを使用してもよい。同図における、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
図１８に示すように、先端部材４０に貫通孔が形成されていない先端側のリンクハブ１３に、カメラＣｒおよび照明具Ｌｅが固定され、搬送装置が設けられていない外観検査装置１としてもよい。この場合、外観検査装置１は、内部空間Ｎａに被作業体２を位置させる被作業体支持手段として、被作業体２を把持する把持機構６４が設けられている。この場合、検査対象の被作業体２を例えば作業者の手により把持機構６４に把持させ得る。なお前記被作業体支持手段として、把持機構６４に代えて、被作業体２を支持する支持台（図示せず）、または前記支持台およびこの支持台に被作業体２を固定する固定具（図示せず）等を適用してもよい。 As shown in FIG. 16, a vertical articulated robot may be used as the transfer device Td. The other configurations in the figure are the same as those in the first embodiment.
As shown in FIG. 17, a horizontal articulated robot may be used as the transport device Td. The other configurations in the figure are the same as those in the first embodiment.
As shown in FIG. 18, the camera Cr and the lighting fixture Le may be fixed to the link hub 13 on the distal end side where the through hole is not formed in the distal end member 40, and the visual inspection apparatus 1 may be provided with no conveyance device. . In this case, the visual inspection apparatus 1 is provided with a gripping mechanism 64 that grips the workpiece 2 as workpiece support means for positioning the workpiece 2 in the internal space Na. In this case, the workpiece 2 to be inspected can be gripped by the gripping mechanism 64, for example, by the operator's hand. Note that the workpiece supporting means may include, instead of the gripping mechanism 64, a support stand (not shown) that supports the workpiece 2, or the support stand and a fixture (not shown) that fixes the workpiece 2 to the support stand. (not shown) etc. may also be applied.

図１９に示すように、先端部材４０に貫通孔が形成されていない先端側のリンクハブ１３に、カメラＣｒおよび照明具Ｌｅが固定され、被作業体２が基端部材６に着脱自在に固定される構成であってもよい。
図２０に示すように、先端部材４０に貫通孔が形成されている先端側のリンクハブ１３に、カメラＣｒおよび照明具Ｌｅが固定され、被作業体２が基端部材６に着脱自在に固定される構成であってもよい。 As shown in Figure 19, the camera Cr and the lighting device Le may be fixed to the link hub 13 on the tip side where no through hole is formed in the tip member 40, and the workpiece 2 may be removably fixed to the base member 6.
As shown in Figure 20, the camera Cr and the lighting device Le may be fixed to the link hub 13 on the tip side having a through hole formed in the tip member 40, and the workpiece 2 may be removably fixed to the base member 6.

先端側のリンクハブの先端部材に、カメラおよび照明具が固定して設置されているが、参考提案例として、カメラおよび照明具を１つもしくは複数の直動アクチュエータに搭載し、前記直動アクチュエータによりカメラおよび照明の位置を微小に変化させてもよい。
先端側のリンクハブの先端部材に、カメラおよび照明具が固定して設置されているが、参考提案例として、カメラおよび照明具のいずれか一方を先端部材に搭載し、他方を架台等の別の場所に設置して使用してもよい。
先端側のリンクハブの先端部材に、カメラおよび照明具が固定して設置されているが、参考提案例として、例えば、ディスペンサのような他のエンドエフェクタを先端部材に設置してもよい。
搬送装置は、例えば、パラレルリンクロボット等のような他の機構を用いてもよい。
３組以上のリンク機構で囲まれる内部空間に被作業体を作業者により配置可能な作業台を設け、前記内部空間の作業台に配置された被作業体に向けてカメラおよび照明具が先端側のリンクハブに設けられている構成としてもよい。この場合、外観検査装置全体をコンパクトで簡単な構成とすることができる。
先端側のリンクハブ１３における先端部材４０の貫通孔４０ａに、カメラＣｒの全体が嵌め込まれていてもよい。前記先端部材４０の貫通孔４０ａに、照明具Ｌｅの一部が嵌め込まれていてもよく、照明具Ｌｅの全体が嵌め込まれていてもよい。 The camera and lighting are fixedly installed on the tip member of the link hub at the tip side, but as a reference proposal example, the camera and lighting can be mounted on one or more linear actuators, and the positions of the camera and lighting can be changed minutely by the linear actuators.
The camera and lighting device are fixedly installed on the tip member of the link hub on the tip side, but as a reference proposal example, either the camera or the lighting device may be mounted on the tip member and the other installed in another location, such as a stand.
Although a camera and lighting fixture are fixedly mounted on the tip member of the distal link hub, as a suggested example, other end effectors such as a dispenser may be mounted on the tip member.
The transport device may use other mechanisms such as a parallel link robot.
A work table on which an object to be worked on can be placed by an operator may be provided in an internal space surrounded by three or more sets of link mechanisms, and a camera and a lighting device may be provided on the link hub at the tip side to face the object to be worked on placed on the work table in the internal space. In this case, the entire appearance inspection device can be made compact and simple in configuration.
The entire camera Cr may be fitted into the through hole 40a of the tip member 40 in the tip-side link hub 13. A part of the lighting device Le may be fitted into the through hole 40a of the tip member 40, or the entire lighting device Le may be fitted into the through hole 40a of the tip member 40.

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above describes the mode for carrying out the present invention based on the embodiment, but the embodiment disclosed herein is illustrative in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１…外観検査装置、２…被作業体、６ａ…貫通孔、１０…姿勢制御用アクチュエータ、１２…基端側のリンクハブ、１３…先端側のリンクハブ、１４…リンク機構、１５…基端側の端部リンク部材、１６…先端側の端部リンク部材、１７…中央リンク部材、１７ａ…内側端、４０ａ…貫通孔、６３…直動ユニット（位置調整手段）、Ｃｒ…カメラ、Ｃｏ…軌道円、Ｆ…被写界深度、Ｆｖ…視野、Ｔｄ…搬送装置、Ｌ…球面リンク中心間距離、Ｌｅ…照明具、Ｎａ…内部空間、θmax…最大折れ角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Appearance inspection device, 2... Worked object, 6a... Through hole, 10... Actuator for posture control, 12... Link hub on the proximal end side, 13... Link hub on the distal end side, 14... Link mechanism, 15... Proximal end Side end link member, 16... End link member on the tip side, 17... Center link member, 17a... Inner end, 40a... Through hole, 63... Linear motion unit (position adjustment means), Cr... Camera, Co... Orbital circle, F...depth of field, Fv...field of view, Td...transport device, L...distance between spherical link centers, Le...lighting device, Na...internal space, θmax...maximum bending angle

Claims (8)

被作業体に対しリンク作動装置によりカメラおよび照明具を位置決めして前記被作業体の外観検査を行う外観検査装置であって、
前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構が、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられ、
前記リンク作動装置は前記３組以上のリンク機構で囲まれる内部空間に前記被作業体が配置可能であり、前記内部空間に配置された前記被作業体に向けて前記カメラおよび前記照明具が前記先端側のリンクハブに設けられている外観検査装置。 A visual inspection apparatus for inspecting a workpiece by positioning a camera and a lighting device relative to the workpiece using a link actuator, comprising:
The link actuation device has a tip side link hub connected to a base side link hub via three or more link mechanisms so that its posture can be changed, and each of the link mechanisms has base side and tip side end link members having one end rotatably connected to the base side link hub and the tip side link hub, respectively, and a central link member having both ends rotatably connected to the other ends of the base side and tip side end link members, and two or more of the three or more link mechanisms are provided with a posture control actuator that arbitrarily changes the posture of the tip side link hub relative to the base side link hub,
The link actuation device is an appearance inspection device in which the workpiece can be placed in an internal space surrounded by the three or more sets of link mechanisms, and the camera and the lighting device are provided on the link hub at the tip side to face the workpiece placed in the internal space. 請求項１に記載の外観検査装置において、前記リンク作動装置は、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬ、前記中央リンク部材の内側端の軌道円の直径をＤとした場合、次式の関係が成り立つ外観検査装置。
Figure 0007461150000011
 2. The visual inspection device according to claim 1, wherein the link actuating device determines a maximum bending angle that is the maximum value of the bending angle between the central axis of the proximal link hub and the central axis of the distal link hub. θmax, the distance between the spherical link centers on the base end side and the spherical link center on the distal side is L, and the diameter of the orbital circle at the inner end of the central link member is D, as follows. Appearance inspection equipment that satisfies the relationship of the formula.
Figure 0007461150000011
 請求項１または請求項２に記載の外観検査装置において、前記カメラの視野の短辺をＡ、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬとした場合、次式の関係が成り立つ前記カメラを使用する外観検査装置。
Figure 0007461150000012
 3. The visual inspection device according to claim 1 or 2, wherein the short side of the field of view of the camera is A, the maximum bend angle between the central axis of the base end link hub and the central axis of the tip end link hub is θmax, and the spherical link center distance between the center of the base end spherical link and the center of the tip end spherical link is L, such that the following relationship holds:
Figure 0007461150000012
 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の外観検査装置において、前記カメラの被写界深度をＦ、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬとした場合、次式の関係が成り立つ前記カメラを使用する外観検査装置。
Figure 0007461150000013
 4. The visual inspection device according to claim 1, wherein the depth of field of the camera is F, the maximum bend angle between the central axis of the base end link hub and the central axis of the tip end link hub is θmax, and the spherical link center distance between the base end spherical link center and the tip end spherical link center is L, such that the following relationship holds:
Figure 0007461150000013
 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の外観検査装置において、前記先端側のリンクハブに、前記カメラの少なくとも一部または前記照明具の少なくとも一部を貫通させる貫通孔が設けられている外観検査装置。 The visual inspection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the link hub at the tip end is provided with a through hole through which at least a part of the camera or at least a part of the lighting device passes. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の外観検査装置において、前記基端側のリンクハブに貫通孔が設けられ、前記被作業体を、前記基端側のリンクハブに設けられた前記貫通孔を通して前記内部空間に搬入し、前記被作業体を前記内部空間から前記基端側のリンクハブに設けられた前記貫通孔を通して搬出する搬送装置を備えた外観検査装置。 6. An appearance inspection apparatus as described in any one of claims 1 to 5, comprising a through hole provided in the base end link hub, and a conveying device which transports the workpiece into the internal space through the through hole provided in the base end link hub, and transports the workpiece from the internal space through the through hole provided in the base end link hub . 請求項６に記載の外観検査装置において、前記搬送装置は、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢に応じて、前記被作業体の位置を調整する位置調整手段を有する外観検査装置。 The visual inspection device according to claim 6, wherein the conveying device has a position adjustment means for adjusting the position of the workpiece in accordance with the attitude of the tip-end link hub relative to the base-end link hub. 請求項６または請求項７に記載の外観検査装置において、前記基端側のリンクハブの中心軸と前記先端側のリンクハブの中心軸との折れ角の最大値である最大折れ角をθmax、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心との間の距離である球面リンク中心間距離をＬ、前記基端側のリンクハブの貫通孔の直径をＤＬとした場合、次式の関係が成り立つ前記カメラを使用する外観検査装置。
Figure 0007461150000014

In the visual inspection apparatus according to claim 6 or 7, a maximum bending angle that is a maximum value of the bending angle between the central axis of the link hub on the proximal side and the central axis of the link hub on the distal side is θmax, When the distance between the spherical link centers, which is the distance between the center of the spherical link on the proximal end side and the center of the spherical link on the distal end side, is L, and the diameter of the through hole of the link hub on the proximal end side is D L , the following formula is obtained. An appearance inspection device using the camera that satisfies the following relationship.
Figure 0007461150000014

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