(57)【要約】【課題】スコットラッセル機構の主アーム部材の先端部を、副アーム部材の基端部に近接できるようにする。【解決手段】スコットラッセル機構式装置（１）は、副アーム部材（５１）に連結される主アーム部材（４１）を、連結個所（４１ｂ）を迂回するように曲げたブーメラン状の形状にしている。それにより、主アーム部材（４１）の基端部（４１ａ）と、副アーム部材（５１）の基端部（５１ａ）が最も離間するように連結角度を変化させると、主アーム部材（４１）の先端部（４１ｃ）が、副アーム部材（５１）の基端部（５１ａ）の真横へ近接するところまで移動できるようになり、スコットラッセル機構式装置（１）において、主アーム部材（４１）の先端側の移動範囲を拡大できる。
2012131955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主アーム部材と、前記主アーム部材へ回動可能に連結された副アーム部材と、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結角度を変化させる角度変化手段とを備え、前記主アーム部材の基端部および前記副アーム部材の連結側と反対側の基端部は同一の仮想直線の上に位置するようにしてあると共に、前記主アーム部材の基端部から前記副アーム部材との連結箇所までの第１距離、前記主アーム部材の前記連結箇所から先端部までの第２距離、および前記副アーム部材の基端部から前記連結箇所までの第３距離が等しくしてあるスコットラッセル機構装置において、
前記主アーム部材は、前記連結箇所を、前記副アーム部材が位置する側と反対側へ迂回するように曲げられたブーメラン状の形状にしてあることを特徴とするスコットラッセル機構式装置。
【請求項２】
前記副アーム部材は直線状に形成してあり、
前記主アーム部材は、基端部から前記連結箇所に係る部分へ至る第１範囲部、および前記連結箇所に係る部分から先端部へ至る第２範囲部を直線状に形成してあると共に、前記連結箇所に係る部分で屈曲するようにしてあり、
前記主アーム部材の屈曲度合は、前記主アーム部材および前記副アーム部材の基端部同士が最も離間するように前記角度変化手段が連結角度を変化させた場合で、前記主アーム部材の第２範囲部が、前記副アーム部材と平行的な角度となるようにしてある請求項１に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項３】
前記主アーム部材および前記副アーム部材は、前記仮想直線を回動軸にして、回動可能にしてあり、
前記角度変化手段は、
前記仮想直線と平行配置してある第１ボールねじと、
前記第１ボールねじの回転により直動する第１直動ユニットと
を含み、
前記第１直動ユニットには、前記主アーム部材の基端部または前記副アーム部材の基端部のいずれか一方が、前記仮想直線を回動軸にして回動できる状態で連結してあり、
前記主アーム部材および前記副アーム部材の前記回動軸を中心にした回動を駆動する回動駆動源を備える請求項１または請求項２に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項４】
前記角度変化手段は更に、
前記第１ボールねじと平行配置してある第２ボールねじと、
前記第２ボールねじの回転により直動する第２直動ユニットと
を含み、
前記第２直動ユニットには、前記副アーム部材の基端部または前記主アーム部材の基端部のいずれか一方が、前記仮想直線を回動軸にして回動できる状態で連結してある請求項３に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項５】
前記主アーム部材の先端部には、ジョイントユニットが回動可能に連結してあり、
前記ジョイントユニットの回動に係る回動軸は、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結箇所の回動に係る軸と平行であり、
前記角度変化手段による角度変化と連動して前記ジョイントユニットを自動回動させる回動機構部と、
前記角度変化手段による角度変化とは別個に、前記ジョイントユニットを前記回動機構部を介して回動させる回動駆動手段と
を備える請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項６】
前記主アーム部材の先端部には、ジョイントユニットが回動可能に連結してあり、
前記ジョイントユニットの回動に係る回動軸は、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結箇所の回動に係る軸と平行であり、
前記主アーム部材の前記連結箇所より先端側に設けてあり、前記ジョイントユニットを回動させる回動駆動手段を備える請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項７】
前記ジョイントユニットには、回転部を有する回転ユニットが連結してある請求項５または請求項６に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項８】
前記ジョイントユニットには、回動部材が回動可能に連結してあり、
前記回動部材の回動に係る軸は、前記ジョイントユニットの回動軸と平行にしてあり、
前記回動部材には、回転部を有する回転ユニットが連結してある請求項５または請求項６に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項９】
前記回転ユニットの回転部には、把持ユニットが取り付けてある請求項７または請求項８に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項１０】
前記ジョイントユニットには、回転部を有する回転ユニットが連結してあり、
前記回転ユニットの回転部には、前記ジョイントユニットの回動軸と平行な軸を中心に回動可能な回動部を有する回動ユニットが連結してある請求項５または請求項６に記載のスコットラッセル機構式装置。
【請求項１１】
前記回動ユニットの先端側には、把持ユニットが取り付けてある請求項１０に記載のスコットラッセル機構式装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主アーム部材および副アーム部材を連結して、その連結角度を変化可能にしたスコットラッセル機構を適用した装置であり、特に主アーム部材および副アーム部材の基端部同士が離間するように連結角度へ変化させた場合でも主アーム部材の先端部を副アーム部材へ干渉することなく近づけられるようにすると共に、主アーム部材の先端側に様々なユニットを取り付けて、そのユニットの姿勢を広い範囲で変位できるようにしたスコットラッセル機構式装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スコットラッセル機構を用いた様々な装置が存在する。スコットラッセル機構とは、直線状の主アーム部材および副アーム部材を回動可能に連結し、主アーム部材の基端部から連結個所までの距離、主アーム部材の連結個所から先端部までの距離、および副アーム部材の連結個所から基端部までの距離を全て等しくし、両アーム部材の連結角度を変化させた場合、主アーム部材の先端部は、その先端部と副アーム部材の基端部とを結ぶ直線上を直動する機構をいう。【０００３】
特許文献１は、スコットラッセル機構を工業用ロボットに適用したものを示している。また、特許文献２は、スコットラッセル機構を位置決め搬送装置に適用したものを示している。さらに、特許文献３は、スコットラッセル機構をフィードアームの駆動構造に適用したものを示している。さらにまた、特許文献４は、スコットラッセル機構を産業用ロボットに適用したものを示している。そして、特許文献５は、主アーム部材および副アーム部材の連結をクランク的にした変形例のスコットラッセル機構を搬送装置に適用したものを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１５５１８５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９０２５９号公報
【特許文献３】特開平７−１８７３４４号公報
【特許文献４】特開昭５９−１９６１８１号公報
【特許文献５】特開２００９−２０８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る工業用ロボットでは、主アーム部材（特許文献１では第１アーム３１）および副アーム部材（特許文献１では第２アーム３２）が、所要の剛性を確保するため一定の太さを有することから（両アーム部材の長手方向に直交する断面において一定の幅および厚み寸法を有する）、両アーム部材の基端部（特許文献１ではネジ軸２１側の端部）同士を離間させていくと、両アーム部材の連結に係る箇所でアーム部材同士が干渉し、主アーム部材の先端部（特許文献１ではホルダーＨを設けた側の端部）を、副アーム部材の直近まで寄せられないと云う問題がある（ホルダーＨを、ネジ軸２１の方の手元へ寄せにくいと云う問題がある）。また、特許文献１に係る工業用ロボットでは、ネジ軸２１を回転中心（旋回中心）にして両アーム部材を回転（旋回）させるので、ネジ軸２１を含む工業用ロボット全体を旋回させることになり、旋回にかかる駆動トルクが大きくなると云う問題もある。【０００６】
また、特許文献２に係る位置決め搬送装置、特許文献３に係るフィードアームの駆動構造、特許文献４に係る産業用ロボット、および特許文献５に係る搬送装置では、主アーム部材および副アーム部材を厚み方向に重ねて連結しているので、主アーム部材の先端部を副アーム部材の直近まで寄せやすくなっているが、両アーム部材は、重ねた方向でオフセット配置になるので、装置の厚み寸法（両アーム部材を重ねた方向の寸法）が大型化すると云う問題が生じる上、両アーム部材の厚み方向の中心が揃わないので、両アーム部材全体での重量的なバランスが悪化すると云う問題も生じる。【０００７】
さらに、上述した各特許文献では、主アーム部材の先端にホルダー、アーム、ハンド等の各種ユニットを取り付けているが、これらの先端側のユニットの姿勢は主アーム部材の先端の向き（姿勢）に依存するため、主アーム部材の先端に取り付けたユニットの姿勢を変位させられる範囲が限定されると云う問題がある。【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主アーム部材をブーメラン状の形状にすることで、両アーム部材をオフセット配置しなくても、主アーム部材の先端部を、副アーム部材の直近まで手元に寄せられるようにしたスコットラッセル機構式装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、主アーム部材および副アーム部材を両アーム部材の基端部において回動可能にして両アーム部材の旋回にかかる駆動トルクを低減すると共に、主アーム部材の先端に取り付ける各種ユニットの姿勢の自由度を従来より高めたスコットラッセル機構式装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、主アーム部材と、前記主アーム部材へ回動可能に連結された副アーム部材と、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結角度を変化させる角度変化手段とを備え、前記主アーム部材の基端部および前記副アーム部材の連結側と反対側の基端部は同一の仮想直線の上に位置するようにしてあると共に、前記主アーム部材の基端部から前記副アーム部材との連結箇所までの第１距離、前記主アーム部材の前記連結箇所から先端部までの第２距離、および前記副アーム部材の基端部から前記連結箇所までの第３距離が等しくしてあるスコットラッセル機構装置において、前記主アーム部材は、前記連結箇所を、前記副アーム部材が位置する側と反対側へ迂回するように曲げられたブーメラン状の形状にしてあることを特徴とする。【００１０】
本発明にあっては、主アーム部材の形状を、副アーム部材が位置する側と反対側へ迂回するように曲げられたブーメラン状にしたので、主アーム部材および副アーム部材をオフセット配置にしなくても、両アーム部材の基端部同士が離間するように連結角度を変えたときに、両アーム部材の連結に係る箇所でのアーム部材同士の干渉が緩和され、主アーム部材の先端部を副アーム部材の方の手元にまで寄せやすくなる。【００１１】
また、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記副アーム部材が直線状に形成してあり、前記主アーム部材は、基端部から前記連結箇所に係る部分へ至る第１範囲部、および前記連結箇所に係る部分から先端部へ至る第２範囲部を直線状に形成してあると共に、前記連結箇所に係る部分で屈曲するようにしてあり、前記主アーム部材の屈曲度合は、前記主アーム部材および前記副アーム部材の基端部同士が最も離間するように前記角度変化手段が連結角度を変化させた場合で、前記主アーム部材の第２範囲部が、前記副アーム部材と平行的な角度となるようにしてあることを特徴とする。【００１２】
本発明にあっては、主アーム部材および副アーム部材の基端部同士が最も離間するように連結角度を変化させた場合において、主アーム部材の第２範囲部が、直線状の副アーム部材と平行的になるように、主アーム部材の曲げ具合を設定したことにより、主アーム部材の先端部が、副アーム部材の基端部の真横に隣接する程度にまで、主アーム部材の先端部を副アーム部材へ寄せることができるようになる。なお、平行的な角度とは、副アーム部材に対して正確な平行度が要求されるものではなく、若干の角度のずれを含むことを意味し、本発明では、副アーム部材の長手方向の軸に対してプラスマイナス１０度の範囲内であれば、平行的な角度といえるものとする（他の記載個所においても、「平行的」とは、正確な平行度に対してプラスマイナス１０度のズレ範囲は、「平行的」という文言の意味合いに含まれるものとする。）。【００１３】
さらに、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記主アーム部材および前記副アーム部材が前記仮想直線を回動軸にして、回動可能にしてあり、前記角度変化手段は、前記仮想直線と平行配置してある第１ボールねじと、前記第１ボールねじの回転により直動する第１直動ユニットとを含み、前記第１直動ユニットには、前記主アーム部材の基端部または前記副アーム部材の基端部のいずれか一方が、前記仮想直線を回動軸にして回動できる状態で連結してあり、前記主アーム部材および前記副アーム部材の前記回動軸を中心にした回動を駆動する回動駆動源を備えることを特徴とする。【００１４】
本発明にあっては、両アーム部材の基端部のいずれか一方を第１ボールネジの回転で直動させると共に、両アーム部材の基端部をつなぐ仮想直線を回動軸にして両アーム部材の回動（旋回）を駆動するので、両アーム部材のみが旋回するようになる。そのため、第１ボールネジは旋回対象から外れ、上述した引用文献１に係る工業用ロボットの両アーム部材の旋回に比べて、旋回に係る駆動トルクが低減され、スムーズに両アーム部材を旋回できるようになる。【００１５】
さらにまた、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記角度変化手段が更に、前記第１ボールねじと平行配置してある第２ボールねじと、前記第２ボールねじの回転により直動する第２直動ユニットとを含み、前記第２直動ユニットには、前記副アーム部材の基端部または前記主アーム部材の基端部のいずれか一方が、前記仮想直線を回動軸にして回動できる状態で連結してあることを特徴とする。【００１６】
本発明にあっては、副アーム部材または主アーム部材のいずれか一方の基端部を第２ボールねじで直動可能にしてあるので、両アーム部材の基端部の動かし方に複数のバリエーションを設けることが可能となり、主アーム部材の先端部の移動を柔軟に行えるようになる。具体的には、主アーム部材の基端部だけを動かすこと、副アーム部材の基端部だけを動かすこと、または両アーム部材の基端部の両方を動かすことで、それぞれ主アーム部材の先端部を移動させられるようになる。さらに、両アーム部材の基端部の両方を同方向に同量動かすと、両アーム部材は姿勢を維持したまま全体を移動できるようになる。【００１７】
また、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記主アーム部材の先端部には、ジョイントユニットが回動可能に連結してあり、前記ジョイントユニットの回動に係る回動軸は、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結箇所の回動に係る軸と平行であり、前記角度変化手段による角度変化と連動して前記ジョイントユニットを自動回動させる回動機構部と、前記角度変化手段による角度変化とは別個に、前記ジョイントユニットを前記回動機構部を介して回動させる回動駆動手段とを備えることを特徴とする。【００１８】
本発明にあっては、主アーム部材の先端部に回動可能に連結したジョイントユニットを、両アーム部材の連結個所の角度変化に連動して回動させることと、角度変化とは別個に回動させることの計二通りの回動のさせ方が可能なので、本発明に係るスコットラッセル機構式装置の用途に応じて、ジョイントユニットの姿勢を計二通りの回動のさせ方で変位できるようになる。【００１９】
さらに、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記主アーム部材の先端部には、ジョイントユニットが回動可能に連結してあり、前記ジョイントユニットの回動に係る回動軸は、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結箇所の回動に係る軸と平行であり、前記主アーム部材の前記連結箇所より先端側に設けてあり、前記ジョイントユニットを回動させる回動駆動手段を備えることを特徴とする。【００２０】
本発明にあっては、主アーム部材の先端部に回動可能に連結したジョイントユニットの回動を、回動駆動手段で駆動するので、ジョイントユニットの姿勢を自由に制御できるようになる。また、回動駆動手段は、主アーム部材の連結個所より先端側に設けてあるため、ジョイントユニットとの距離が近くなり、駆動に係る伝達機構をコンパクトにまとめることが可能となる。【００２１】
さらにまた、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記ジョイントユニットには、回転部を有する回転ユニットが連結してあることを特徴とする。
本発明にあっては、ジョイントユニットに回転ユニットを連結したので、回転ユニットは、主アーム部材の先端部の変位とは別個に回転可能な回転部を有することから、主アーム部材の先端側に設けられた回転ユニットの回転部における姿勢の自由度が向上し、その回転部に様々な用途に応じた各種ユニットを取り付ければ、本発明に係るスコットラッセル機構式装置の用途を広げられる。【００２２】
また、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記ジョイントユニットには、回動部材が回動可能に連結してあり、前記回動部材の回動に係る軸は、前記ジョイントユニットの回動軸と平行にしてあり、前記回動部材には、回転部を有する回転ユニットが連結してあることを特徴とする。【００２３】
本発明にあっては、ジョイントユニットに回動部材を回動可能に連結すると共に、その回動部材には回転部を有する回転ユニットを連結したので、ジョイントユニットに対して回動部材を介して取り付けられた回転ユニットは、主アーム部材の先端部の変位とは別個に、その回転部を変位できるようになることから、最も先端に位置する回転ユニットの回転部の姿勢自由度が更に高まり、本発明に係るスコットラッセル機構式装置の用途を一段と広げることができる。【００２４】
さらに、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記回転ユニットの回転部には、把持ユニットが取り付けてあることを特徴とする。
本発明にあっては、回転ユニットの回転部に把持ユニットを取り付けたので、姿勢変位の度合いを従来に比べて大きくした回転ユニットの回転部により、把持対象となるワークの向きに対して柔軟に対応して把持を行う用途に本発明に係るスコットラッセル機構式装置を適用できるようになる。【００２５】
さらにまた、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記ジョイントユニットには、回転部を有する回転ユニットが連結してあり、前記回転ユニットの回転部には、前記ジョイントユニットの回動軸と平行な軸を中心に回動可能な回動部を有する回動ユニットが連結してあることを特徴とする。
本発明にあっては、ジョイントユニット、回転ユニット、および回動ユニットの順序で連結したので、上述した異なる順序で連結された場合と比べて、最先端に位置する回動ユニットは異なる範囲で姿勢変位を行うことが可能となる。【００２６】
そして、本発明に係るスコットラッセル機構式装置は、前記回動ユニットの先端側には、把持ユニットが取り付けてあることを特徴とする。
本発明にあっては、回動ユニットの先端側に把持ユニットを取り付けたので、把持対象のワークの直近で把持ユニットを回動できるようになり、このような把持用途に対して好適な把持機能を具備したスコットラッセル機構式装置を提供できるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にあっては、主アーム部材の形状をブーメラン状にしたので、主アーム部材および副アーム部材をオフセット配置にしなくても、両アーム部材の連結に係る箇所においてアーム部材同士の干渉を緩和でき、従来のオフセット配置していない装置に比べて、主アーム部材の先端部を副アーム部材の直近となる手元まで寄せることができる。
また、本発明にあっては、主アーム部材および副アーム部材の基端部同士が最も離間するように連結角度を変化させた場合、主アーム部材の第２範囲部が、直線状の副アーム部材と平行的になるように、主アーム部材の曲げ具合を設定したので、主アーム部材の先端部を更に副アーム部材の基端部へと寄せることができる。【００２８】
本発明にあっては、両アーム部材の基端部のいずれか一方を第１ボールネジの回転で直動させると共に、両アーム部材の基端部をつなぐ仮想直線を回動軸にして両アーム部材の回動（旋回）を駆動して両アーム部材のみを旋回させるので、従来の装置に比べて、旋回に係る駆動トルクを低減でき、スムーズに両アーム部材を旋回できる。
また、本発明にあっては、副アーム部材または主アーム部材のいずれか一方の基端部を第２ボールねじで直動可能にしてあるので、両アーム部材の基端部の動かし方に複数のバリエーションを設けることができ、主アーム部材の先端部の移動を柔軟に行える。【００２９】
本発明にあっては、主アーム部材の先端部に回動可能に連結したジョイントユニットを、両アーム部材の連結個所の角度変化に連動して回動させることと、角度変化とは別個に回動させることの計二通りの回動の仕方を行えるので、本発明に係るスコットラッセル機構式装置の用途を広げられる。
また、本発明にあっては、主アーム部材の先端部に回動可能に連結したジョイントユニットの回動を、回動駆動手段で駆動するので、ジョイントユニットの姿勢を自由に制御でき、加えて、回動駆動手段は、主アーム部材の連結個所より先端側に設けたので、ジョイントユニットとの距離が近くなり、駆動に係る伝達機構のコンパクト化を図れる。【００３０】
本発明にあっては、ジョイントユニットに回転部を有する回転ユニットを連結したので、回転ユニットの回転部は、主アーム部材の先端部の変位とは別個に回転できので、主アーム部材の先端側に連結した回転ユニットの回転部の変位度を高めて、本発明に係るスコットラッセル機構式装置の用途を更に広げることができる。
また、本発明にあっては、ジョイントユニットに回動可能に回動部材を連結すると共に、その回動部材には回転部を有する回転ユニットを連結したので、ジョイントユニットに対して回動部材を介して取り付けられた回転ユニッは、その回転部を、主アーム部材の先端部の変位とは別個に変位でき、最も先端に位置する回転部の姿勢変位の度合いを一段と高めることができる。
さらに、本発明にあっては、回転ユニットの回転部に把持ユニットを取り付けたので、姿勢変位度を高めた回転ユニットの回転部によって、把持対象となるワークの向きに柔軟に対応した把持（チャッキング）を行うことができ、把持用途に対して本発明に係るスコットラッセル機構式装置を好適に利用できる。【００３１】
本発明にあっては、ジョイントユニット、回転ユニット、および回動ユニットの順序で連結を行ったので、回動ユニットは、上述した異なる順序で連結された場合と異なる範囲で姿勢変位を行うことができ、より一層、本発明に係るスコットラッセル機構式装置の用途を広げられる。
また、本発明にあっては、回動ユニットの先端側に把持ユニットを取り付けたので、把持対象のワークの直近で把持ユニットを回動できるようになり、このような把持用途に対して好適な把持機能を具備したスコットラッセル機構式装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスコットラッセル機構式装置を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のスコットラッセル機構式装置の外周を覆うカバー類を取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】スコットラッセル機構式装置の主アーム部材および副アーム部材等を一方向から見た側面図である。
【図４】スコットラッセル機構式装置を他方向から見た側面図である。
【図５】スコットラッセル機構式装置の平面図である。
【図６】スコットラッセル機構式装置の柱ユニットの背面図である。
【図７】図４のＥ−Ｅ線から見た要部を示す柱ユニットの正面図である。
【図８】主アーム部材の先端部分等を示す要部拡大図である。
【図９】主アーム部材および副アーム部材の基端部同士を離間させた状態を示すスコットラッセル機構式装置の側面図である。
【図１０】把持対象となるワークの一例を示す概略図である。
【図１１】（ａ）は変形例の主アーム部材の先端側に連結した各ユニットを示す概略図、（ｂ）は別の変形例に係る各ユニットを示す概略図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るスコットラッセル機構式装置を示す斜視図である。
【図１３】第２実施形態のスコットラッセル機構式装置の外周を覆うカバー類と取り外した状態を示す斜視図である。
【図１４】第２実施形態のスコットラッセル機構式装置の主アーム部材の先端部分等を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の第１実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１を示す。第１実施形態のスコットラッセル機構式装置１は、把持用途に応じたものであり、副アーム５０と回動可能に連結された主アーム４０の先端には、ジョイントユニット６０および回転ユニット６５を介して把持ユニット７０を取り付けている。主アーム４０および副アーム５０の付け根側には鉛直方向に延伸する柱ユニット１０が設けられており、この柱ユニット１０は、直動可能な第２スライダー２０（本発明における第２直動ユニットに相当）および第１スライダー３０（本発明における第１直動ユニットに相当）を具備する。これら第１、２スライダー２０、３０には、主アーム４０および副アーム３０の付け根側（基端部）が連結されている。
【００３４】
図１は、スコットラッセル機構式装置１の外周を形成する各種カバーが装着された外観を示している。外周のカバーとしては、柱ユニット１０の側面カバー１０ａ、１０ｂ、前面側カバー１０ｃ、第２スライダー２０の周囲カバー２０ａ、第１スライダー３０の周囲カバー３０ａ、第１スライダー３０のモータカバー３０ｂ、主アーム４０の主アーム部材４１の両側面を覆う側面カバー４０ａ、４０ｂ、副アーム５０の副アーム部材５１の両側面を覆う側面カバー５０ａ、５０ｂ、副アーム５０のモータカバー５０ｃ、回転ユニット６５のモータカバー６５ａ等がある。また、スコットラッセル機構式装置１は、柱ユニット１０の一方の側面カバー１０ａの下方に、計３個のコネクタを含む外部線接続部２を設けている。この外部線接続部２は、モータ（モータＭ１〜Ｍ５）を駆動するための電源線用のコネクタ、モータ回転量の検知（モータに内蔵されたロータリーエンコーダでの検知）に係る検知線用のコネクタ、および把持ユニット７０に含まれる空気圧シリンダの駆動バルブの制御線用のコネクタを具備したものになっている。
【００３５】
なお、図１に示すＸ軸の方向は、柱ユニット１０の厚み方向に平行な方向に相当する（図５〜７参照）。また、Ｙ軸の方向は、柱ユニット１０の長手方向に平行な方向に相当し、Ｘ軸に対して直交する方向でもある。さらに、Ｚ軸の方向は、柱ユニット１０の幅方向に平行な方向に相当し、Ｘ軸およびＹ軸の両方に直交する方向でもある。これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向は、他の図（図２以降）においても共通である。
【００３６】
図２は、上述した図１に示される各種カバー等を取り外して内部構成を表した状態のスコットラッセル機構式装置１を示す（図３以降も同様に、各種カバー等を取り外した状態を示す。なお、図３〜９では、図の簡易化のため、把持ユニット７０等の図示を省略している）。以下、スコットラッセル機構式装置１が有する柱ユニット１０、第１スライダー３０、第２スライダー２０、主アーム４０、副アーム５０、ジョイントユニット６０、回転ユニット６５、および把持ユニット７０について構造等を説明する。
【００３７】
図２、６、７等に示す柱ユニット１０は、主アーム４０および副アーム５０が位置する前面側の両側に直線のスライドガイドレール１１ａ、１１ｂを、柱ユニット１０の高さのほぼ全域にわたる範囲に設けている。また、柱ユニット１０は、スライドガイドレール１１ａ、１１ｂより内方に第１ボールねじ１２および第２ボールねじ１４をＹ軸と平行に配置している。第１ボールねじ１２は、第１スライダー３０の直動用のものであり、第２ボールねじ１４は第２スライダー２０の直動用のものである。本実施形態では、第２スライダー２０の移動量を第１スライダー３０より大きくした仕様にしているため、第２ボールねじ１４のねじ軸長を、第１ボールねじ１２より長くしているが（本実施形態では約３倍）、柱ユニット１０の高さ寸法が大型化するのを防止するため、両方のボールネジ１２、１４がＹ軸方向でオーバーラップするように配置し、各スライダー３０、２０との接続を、後述するように複数のプレートをずらして介在させることにより（オフセットさせることにより）、第１スライダー３０および第２スライダー２０がＹ軸方向で一列上に位置できるようにしている。
【００３８】
また、図６、７に示すように、第１ボールねじ１２の下端には第１モータＭ１が連結されており、第２ボールネジ１４の下端には第２モータＭ２が連結されている。これらのモータＭ１、Ｍ２の駆動により、第１ボールねじ１２および第２ボールねじ１４は、時計回転方向または反時計回転方向のいずれにも回転可能となっている。
【００３９】
そして、第１ボールねじ１２には、一部が筒状になったボールネジナット１３がはめ込まれており（図６参照）、このボールネジナット１３は、第１ボールねじ１２の回転によりＹ軸方向に沿って移動する。
【００４０】
ボールネジナット１３には、第１スライダー３０の連結ブラケット３４が係合されており、この連結ブラケット３４は、上述したスライドガイドレール１１ａ、１１ｂにより直動案内されるスライドプレート３３に取り付けられている（図２、６、７参照）。そして、第１スライダー３０は、スライドプレート３３の下範囲を覆うように、スペーサを介在させて所定の隙間を設けた状態でブラケットプレート３２をスライドプレート３３と平行的に取り付けている。さらに、第１スライダー３０は、ブラケットプレート３２からＺ軸方向へ立設するように副アーム５０用の取付ブラケット３１を設けている。なお、スライドプレート３３とブラケットプレート３２との間の隙間には、上述した柱ユニット１０の前面側カバー１０ｃが位置することになり、スライドプレート３３がスライドガイドレール１１ａ、１１ｂに沿って移動しても、柱ユニット１０の内部を前面側カバー１０ｃで覆うことができるようにしている。
【００４１】
第１スライダー３０は、取付ブラケット３１の先端３１ａ側の上面（Ｙ軸の矢印が指す方向）にベアリング等を含む回転支持ユニット３５を取り付けており、その回転支持ユニット３５の上部には連結部材３６を取り付けている。そして、第１スライダー３０は、取付ブラケット３１の下面（Ｙ軸の矢印方向とは反対の方向）に第３モータＭ３（本発明における回動駆動源に相当）を取り付けており、この第３モータＭ３の駆動により、回転支持ユニット３５を介して連結部材３６を、時計回転方向または反時計回転方向のいずれにも回転可能としている。なお、第１スライダー３０は、取付ブラケット３１の上面に回転支持ユニット３５および連結部材３６を立設するように取り付けたので、この連結部材３６に連結される副アーム５０（副アーム部材５１）と取付ブラケット３１との干渉を回避でき、それにより、例えば、副アーム５０（副アーム部材５１）が図９に示す姿勢まで変位できるようにしており、最終的には、主アーム４０（主アーム部材４１）の先端を副アーム５０（副アーム部材５１）の根元付近の直近へ引き寄せ可能にしたことに貢献している。
【００４２】
また、第２スライダー２０は、基本的に上述した第１スライダー３０と同様の構成であり、第２ボールねじ１４にはめ込まれたボールネジナット１５（図６参照。ボールネジナット１５も第２ボールねじ１４の回転によりＹ軸方向に沿って移動する）に、連結ブラケット２４を取り付けており、この連結ブラケット２４を、スライドガイドレール１１ａ、１１ｂで直動案内されるスライドプレート２３に取り付けている（図２、６、７参照）。そして、第２スライダー２０は、スライドプレート２３の上範囲を覆うように、スペーサで所定の隙間をあけてブラケットプレート２２を平行的に取り付けており、このブラケットプレート２２に主アーム４０用の取付ブラケット２１が設けている。
【００４３】
さらに、第２スライダー２０は、取付ブラケット２１の先端２１ａ（側）の下面（Ｙ軸の矢印方向とは反対の方向）に、ベアリング等を介在させて連結部材２５を回転可能に取り付けている。この連結部材２５の回転に係る中心軸と、上述した第１スライダー３０の連結部材３６に係る中心軸は、Ｙ軸に平行な同一直線上に位置するようにしており、具体的には、連結部材２５、３６の回転軸（回動軸）は、図４に示す第１軸Ｌ１（仮想直線に相当）と一致する。
【００４４】
上述した第２スライダー２０の連結部材２５には、主アーム４０を形成する主アーム部材４１の基端部４１ａが回動可能に連結されている。なお、連結部材２５は取付ブラケット２１の下面から垂下するように取り付けられているので、上述した副アーム５０（副アーム部材５１）の場合と同様に、主アーム４０（主アーム部材４１）が取付ブラケット２１と干渉することを回避でき、それにより図９に示すような姿勢に主アーム４０（主アーム部材４１）が変位することも可能になっている。主アーム部材４１は、所要の剛性を有し、図３、４等に示すように、長手方向の中間部４１ｄ（および、その中間部４１ｄの反対側となる副アーム部材５０との連結に係る連結個所４１ｂ）で曲げて、全体をブーメラン状の形状（平仮名の「へ」の字の形状）にしたものである。具体的に主アーム部材４１は、第２スライダー２０の連結部材２５との連結側となる基端部４１ａから中間部４１ｄ（連結個所４１ｂ）へ至る範囲を直線状の第１範囲部４２として形成すると共に、中間部４１ｄ（連結個所４１ｂ）から先端部４１ｃへ至る範囲を直線状の第２範囲部４３として形成し（図３参照）、これら第１範囲部４２と第２範囲部４３で挟まれた連結個所４１ｂ側の角度が１８０度より小さくなるように、連結個所４１ｂで屈曲させた形状にしている。
【００４５】
上記の連結個所４１ｂ側の角度については、後述するように主アーム部材４１および副アーム部材５１のそれぞれの基端部４１ａ、５１ａ同士を最も離間させた状態で、主アーム部材４１の第２範囲部４３と副アーム部材５１が平行的となるように、角度を設定している（図９参照）。なお、本実施形態では、主アーム部材４１の第２範囲部４３と副アーム部材５１との平行度について、厳密さを要求しておらず、約２度程度のズレが存在しているが、本発明において、プラスマイナス約１０度範囲内のズレは、平行的な角度を意味するものと定義する。
【００４６】
また、主アーム部材４１は、連結個所４１ｂとなる部分に、副アーム部材５１との連結用となるプレート状の凸部４４を突設している。そのため、主アーム部材４１は、第１範囲部４２および第２範囲部４３が繋がる中間部４１ｄで、連結個所４１ｂの凸部４４を、副アーム部材５１が位置する側と反対の側へ迂回するような曲げ方になっている。
【００４７】
このような主アーム部材４１は、基端部４１ａに凹部４１ｆを形成しており（図２参照）、この凹部４１ｆの中に第２スライダー２０から下方へ突設する連結部材２５を配置し、連結軸４５（図２、３参照）で主アーム部材４１の基端部４１ａと連結部材２５を回動可能に連結している。なお、連結軸４５は、主アーム部材４１の厚み方向に平行な軸（図２に示すアーム非旋回の状態ではＸ軸に平行な軸）であり、図５に示す第４軸Ｌ４に相当するものである。また、主アーム部材４１は、先端部４１ｃにも、基端部４１ａと同様に、後述するジョイントユニット６０との連結用の凹部４１ｇを形成している（図２参照）。なお、主アーム部材４１は、長手方向に直交する断面に所要寸法（（高さ、厚みの各寸法）を確保しており、それにより、部材内部にモータ及び各種制御用の電線、空圧圧シリンダ用の空気供給パイプ等を敷設および配置可能にしている。
【００４８】
さらに、主アーム部材４１は、第２範囲部４３および連結個所４１ｂの凸部４４における一方の側面４１ｅに回動機構部８０を設けている（図２、３、８参照）。回動機構部８０とは、主アーム部材４１と副アーム部材５１との連結個所４１ｂに係る回動に伴う回動量を、主アーム部材４１の先端部４１ｃに連結するジョイントユニット６０の回動へ伝達するものである。
【００４９】
図８にも示すように、回動機構部８０は、主アーム部材４１および副アーム部材５１の連結中心となる連結軸４６に設けられた第１プーリ８１、主アーム部材４１の中間部４１ｄ寄りに設けられた中間プーリ８２、主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７に設けられた最終プーリ８３（第１プーリ８１と同径）、および中間プーリ８２の近くに設けられたテンショナープーリ８４を有し、これらの各プーリ８１〜８４にベルト８５を巻回させたものになっている。なお、これらの連結軸４６、４７も上述した連結軸４５に平行な軸であり、図５において連結軸４６は第６軸Ｌ６に相当し、連結軸４７は第７軸Ｌ７に相当する。
【００５０】
このような回転機構部８０により、主アーム部材４１と副アーム部材５１の連結角度が変化して、連結個所４１ｂにおける連結軸４６が回動（回転）すると、それに伴い、第１プーリ８１が回転し、その回転がベルト８５を介して最終プーリ８３へ伝達されて、最終プーリ８３と共に先端部４１ｃの連結軸４７が回転する。このような伝達機構により、連結個所４１ｂの角度変化に連動して主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７（および、その連結軸４７に取り付けられたジョイントユニット６０）を自動的に回動できるようになっている（第１プーリ８１から最終プーリ８３へ伝達される回動量は同等）。
【００５１】
次に、副アーム部材５１について説明する。副アーム部材５１は、所要の剛性を有する直線状の部材であり、基端部５１ａには、主アーム部材４１と同様に、凹部５１ｅが形成され、この凹部５１ｅの中に第１スライダー３０から上方へ突設する連結部材３６を配置し、連結軸５２で副アーム部材５１の基端部５１ａと連結部材３６を回動可能に連結している（図２、３参照）。なお、連結軸５２も、上述した連結軸４５に平行な軸であり、図５において第５軸Ｌ５に相当する。なお、副アーム部材５１も、長手方向に直交する断面に所要寸法（（高さ、厚みの各寸法）を確保しており、それにより、部材内部にモータ及び各種制御用の電線等を敷設および配置可能にしている。
【００５２】
また、副アーム部材５１の先端部５１ｂは、上述した主アーム部材４１の連結個所４１ｂに設けられたプレート状の凸部４４の一方の面に重ねられ、上述の連結軸４６に取り付けられ、回動可能になっている。このように連結された副アーム部材５１は、連結軸４６での回動により、主アーム部材４１との連結角度が変わるようになっている。
【００５３】
さらに、副アーム部材５１は、一方の側面５１ｃの基端部５１ａ寄りの個所に第４モータＭ４を取り付けており（図２、３参照）、この第４モータＭ４の駆動出力は、副アーム部材５１の他方の側面５１ｄに設けられた駆動伝達機構部９０に伝えられる（図４参照）。駆動伝達機構部９０は、第４モータＭ４の出力軸と繋がったドライブプーリ９１、上述の連結個所４１ｂの連結軸４６に取り付けられたドリブンプーリ９２、および、これらの各プーリ９１、９２を巻回するベルト９３から構成されている。第４モータＭ４が出力軸を回転させると、その回転がドライブプーリ９１に伝えられると共に、ベルト９３によりドリブンプーリ９２を回転させて、連結個所４１ｂの連結軸４６の回動を駆動することになる。そのため、第４モータＭ４および駆動伝達機構部９０が、本発明の回動駆動手段に相当する。
【００５４】
上述した構成の主アーム部材４１および副アーム部材５１は、図４に示すように、主アーム部材４１の基端部４１ａ側の連結軸４５を「Ａ」、連結個所４１ｂの連結軸４６を「Ｂ」、先端部４１ｃ側の連結軸４７を「Ｃ」、副アーム部材５１の基端部５１ａ側の連結軸５２を「Ｄ」とした場合、両アーム部材４１、５１の連結角度（主アーム部材４１の第１範囲部４２と副アーム無事亜５１で挟まれる角度）が変わっても、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は同一直線上に位置する。また、「Ａ」から「Ｂ」までの第１距離、「Ｂ」から「Ｃ」までの第２距離、および「Ｄ」から「Ｂ」までの第３距離は全て等しくなっており、そのため、主アーム部材４１がブーメラン状に曲がっていても、主アーム部材４１および副アーム部材５１は、スコットラッセル機構を維持することになる。なお、「Ａ」および「Ｄ」も、仮想直線に相当する第１軸Ｌ１上に位置し、「Ｃ」および「Ｄ」を結ぶ直線は、第１軸Ｌ１に直交する。また、スコットラッセル機構では、その動作特性より、連結角度を一定の割合（同速度）で変化させても、主アーム部材４１の先端側の移動状況（移動速度）は一定ではなく、具体的には、連結角度の一定割合での変化により、両アーム部材４１、５１の基端部４１ａ、５１ａ同士が離れるほど（離間するにつれて）、主アーム部材４１の先端側の移動状況（移動速度）は早くなっていく。
【００５５】
図５は、上述したように副アーム部材５１を主アーム部材４１へ連結した状態の平面図を示し、主アーム部材４１の厚み方向（図５中のＸ軸方向）の寸法内に副アーム部材５１が収まり、両アーム部材４１、５１の厚み寸法は、従来の装置（上述の特許文献２〜５に示す両アーム部材を重ねて連結した装置）に比べて、大幅にコンパクト化されている。なお、本実施形態では、両アーム部材４１、５１の長手方向の中心線（図５中に示す中心線Ｌ８）が平面視方向で一致するように、両アーム部材４１、５１を連結している。
【００５６】
次に、主アーム部材４１の先端側に連結されるジョイントユニット６０、回転ユニット６５、および把持ユニット７０について説明する。ジョイントユニット６０は、直方体状のジョイント部材６１から構成されており、後端部６１ａが、上述した主アーム部材４１の先端側に形成された凹部４１ｇの中に配置され、連結軸４７に取り付けられている。それにより、連結軸４７が回動するとジョイントユニット６０も回動するようになっている。なお、基準状態（原点復帰状態）では、ジョイント部材６１の後端部６１ａから先端部６１ｂへ至る方向軸（図４に示す第２軸Ｌ２に相当）が、両アーム部材４１、５１の基端側の回動の中心軸（図４に示す第１軸Ｌ１に相当）と平行となるように、ジョイントユニット６０は連結軸４７に固定されている。そのため、両アーム部材４１、５１の連結個所４１ｂの連結角度が変わっても、主アーム部材４１に設けられた上述の回動機構部８０の働きにより、ジョイントユニット６０に係る第２軸Ｌ２は、第１軸Ｌ１との状態が自動で平行的となるように維持される。
【００５７】
ジョイントユニット６０の側方には、回転ユニット６５が連結されている。回転ユニット６５は、内部に第５モータＭ５を有すると共に、第５モータＭ５の先端側を支持する支持プレート６６、および第５モータＭ５により回転する回転部６７も具備する（図２、４、８等参照）。図４、８に示すように、第５モータＭ５は、その回転軸（第３軸Ｌ３に相当）が、ジョイントユニット６０の方向軸（第２軸Ｌ２）と平行となるように配置されている。
【００５８】
回転ユニット６５の回転部６７には、把持ユニット７０が取り付けられている。把持ユニット７０は、把持対象のワーク形状に応じた把持ツメ７１を対向配置しており（図２参照）、このような把持ツメ７１を空気圧シリンダで開閉可能にしたものとなっている。
【００５９】
次に、第１モータＭ１〜第５モータＭ５について説明する。本実施形態の各モータＭ１〜Ｍ５には、ロータリーエンコーダ付きのものを用いており、ロータリーエンコーダによる回転量検出を利用して、各モータＭ１〜Ｍ５の作動状況を検知可能にしている。また、本実施形態では、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ４にブレーキ機能を具備させており、それにより、主アーム部材４１および副アーム部材５１の不動時の姿勢安定を図っている（勿論、モータＭ３、Ｍ５にもブレーキ機能を具備させてもよい）。これら各モータＭ１〜Ｍ５にはモータコントローラ（図示せず）がそれぞれ接続されており、各モータＭ１〜Ｍ５の回転を個別に制御すると共に、場合によっては、複数のモータの同期制御も行うようにしている。
【００６０】
第１モータＭ１については、その回転が駆動されると、回転の向きに応じて、第１スライダー３０が図４中に示す矢印（３）又は矢印（４）の方向へ直動する。また、第２モータＭ２が駆動されると、その回転の向きに応じて、第２スライダー２０が図４中に示す矢印（１）又は矢印（２）の方向へ直動する。
【００６１】
従って、たとえば、第２スライダー２０が図４中に示す矢印（１）の方向へ直動するように第２モータＭ２を回転させると、主アーム部材４１の第１範囲部４２と副アーム部材５１との間の連結角度が大きくなるように変化する。また、第２スライダー２０が矢印（２）の方向へ直動するように第２モータＭ２を回転させると、連結角度が小さくなるように変化する。さらに、第１スライダー３０が矢印（４）の方向へ直動するように第１モータＭ１を回転させると、連結角度は大きくなり、第１スライダー３０が矢印（３）の方向へ直動するように第１モータＭ１を回転させると、連結角度は小さくなる。このような連結角度の変化は、柱ユニット１０、第１スライダー３０、および第２スライダー２０により行われることから、柱ユニット１０、第１スライダー３０、および第２スライダー２０は、本発明における角度変化手段として機能している。
【００６２】
なお、連結角度を大きくする変化を早く行いたい場合には、第２スライダー２０の矢印（１）の方向への直動と、第１スライダー３０の矢印（４）の方向への直動が同時に行われるように、第１、２モータＭ１、Ｍ２の回転を制御することになる。同様に、連結角度を小さくする変化を早く行いたい場合には、第２スライダー２０の矢印（２）の方向への直動と、第１スライダー３０の矢印（３）の方向への直動が同時に行われるように、第１、２モータＭ１、Ｍ２の回転を制御することになる。
【００６３】
このような第１、２モータＭ１、Ｍ２の回転制御によって、両アーム部材４１、５１の基端部４１ａ、５１ａ同士が最も離れるような位置関係にした場合は、図９に示すように、主アーム部材４１の第２範囲部４３が副アーム部材５１と平行的になる。そのため、主アーム部材４１の先端部４１ａを、副アーム部材５１の基端部５１ａの真横に近接させることが可能となり、主アーム部材４１の先端を柱ユニット１０の手元側へ引き寄せる必要がある用途に対して、本実施形態のスコットラッセル機構式装置１は好適となる。しかも、上述したスコットラッセル機構自体の動作特性により、連結角度の変化の割合が一定（角度変化速度が一定）であっても、基端部４１ａ、５１ａ同士が離れるほど、主アーム部材４１の先端部４１ａの移動速度は速まることから、主アーム部材４１の先端部４１ａの柱ユニット１０への引き寄せはスピーディなものとなり、効率的な引き寄せ動作を実現できる。
【００６４】
なお、第２スライダー２０および第１スライダー３０を同方向に同速度で直動するように、第１、２モータＭ１、Ｍ２の回転を制御することも可能であり、このような制御では、連結角度を維持したまま、主アーム部材４１および副アーム部材５１を、Ｙ軸に沿って上下動させることになる。
【００６５】
また、第３モータＭ３の回動は、図５に示すように、第１軸Ｌ１を中心に主アーム部材４１および副アーム部材５１を、図５中の矢印方向へ回動（旋回）させるものとなる。このような旋回では、重量のある柱ユニット１０は無関係であることから、従来の特許文献１に係る工業用ロボットの場合に比べて、旋回に要求される第３モータＭ３にかかる駆動トルクは低減されていることから、スムーズで且つ応答性に優れた旋回動作を実現できる。なお、大きく旋回させても、副アーム部材５１に取り付けられた第４モータＭ４が、柱ユニット１０に干渉しないように、第４モータＭ４の取付位置を設定している。
【００６６】
次に、第４モータＭ４の回動について説明する。まず、第４モータＭ４を回動させずにフリーにした状態で、上述したように第２スライダー２０または第１スライダー３０のいずれか一方を直動させて連結角度を変化させても、主アーム部材４１の先端部４１ｃに連結されたジョイントユニット６０は、その方向軸（第２軸Ｌ２。図４参照）が第１軸Ｌ１との平行的な状態を維持するように、回動機構部８０で自動的に回動させられる。また、第４モータＭ４を回動させると、その第４モータＭ４の回動は駆動伝達機構部９０および回動機構部８０を介して連結軸４７に伝えられ、ジョイントユニット６０を、上記の回動とは別個に回動させることが可能となる。そのため、ジョイントユニット６０は、第４モータＭ４の回動制御により、連結軸４７を中心にして、首振り的な回動が可能となる。
【００６７】
また、第５モータＭ５を回動すると、第３軸Ｌ３を中心に把持ユニット７０が回転することになり、把持ツメ７１の向きを自由に変えることができる。しかも、上述した各モータＭ１〜Ｍ５の回動を組み合わせることで、把持ユニット７０の位置、姿勢等を自在にでき、それに伴い、図１０に示すような台の台上面に、様々な向きにバラ積みされたワークＷを把持する場合などに、本実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１は好適に用いることができる。
【００６８】
なお、第１実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１は、上述した内容に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。たとえば、主アーム部材４１の曲げ方は、直線状の第１範囲部４２および第２範囲部４３を中間部４１ｄ（連結個所４１ｂ）で屈曲した形状にするのではなく、全体を円弧状に湾曲したブーメラン形状にして、中間部４１ｄ（連結個所４１ｂ）における屈曲点を無くして、応力集中が生じにくい形状にすることも可能である。
【００６９】
また、把持ユニット７０を上向き（Ｙ軸の矢印が指す向き）にしたい場合には、主アーム部材４１および副アーム部材５１を上下逆に配置して、主アーム部材４１の基端部４１ａを第１スライダー３０に連結し、副アーム部材５１の基端部５１ａを第２スライダー２０に連結するようにしてもよい。さらに、構造を簡易化する場合は、第１ボールねじ１２および第１スライダー３０に係る駆動系、または第２ボールねじ１４および第２スライダー２０に係る駆動系のいずれか一方を省略して、主アーム部材４１の基端部４１ａまたは副アーム部材５１の基端部５１ａのいずれか一方のみを直動可能にした構成にすることも可能である（このような簡易化した構成は、上述の主アーム部材４１および副アーム部材５１を上下逆に配置した場合にも適用可能）。
【００７０】
そして、連結角度の変化に連動してジョイントユニット６０を回動させる機構に関し、ジョイント部材６１の方向軸（図４に示す第２軸Ｌ２）が、両アーム部材４１、５１の旋回の中心軸（図４に示す第１軸Ｌ１）と、より正確に平行的な状態を維持して自動回動させるには、以下のような構成にすることが好ましい。すなわち、図４に示すドライブプーリ９１を副アーム部材５１の基端部５１ａ側の連結軸５２に固定し、この連結軸５２も基端部５１ａに固定する。たとえば、連結軸５２および軸穴にキー溝を設け、キーの圧入で連結軸５２を、ドライブプーリ９１および副アーム部材５１の両方に固定する。なお、この構成では、第４モータＭ４は、後述するように主アーム部材４１へ移動させる。上記のような構成にすることで、ドライブプーリ９１は、副アーム部材５１の基端部５１ａの回動と共に回転するようになり、その回転量がドリブンプーリ９２から図８に示す回動機構部８０を介して主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７へ伝わる。したがって、副アーム部材５１の基端部５１ａの回動量だけ、ジョイントユニット６０（ジョイント部材６１）が回動するので、両部材４１、５１の連結角度が変化しても第２軸Ｌ２と、第１軸Ｌ１の平行的な状態は、より正確に維持される。
【００７１】
また、上記のような構成では、第４モータＭ４が、図８に示す回動機構部８０が具備する第１プーリ８１、中間プーリ８２、または最終プーリ８３のいずれか駆動するように、主アーム部材４１へ配置することが好適である。それにより、上述した自動回動と、第４モータＭ４による制御回動で、ジョイントユニット６０（ジョイント部材６１）を二通りの方式で回動させることができる。
【００７２】
さらにまた、第３モータＭ３は、第２スライダー２０の方に配置することも可能であり、基本的に第３モータＭ３は所定の重量を有することから、移動頻度に少ない方のスライダーに配置することが好ましい。そして、主アーム部材４１の先端側に取り付けるユニットは、用途等に応じて様々なものを連結することが可能である。
【００７３】
図１１（ａ）（ｂ）は、主アーム部材４１の先端部４１ｃに連結する各種ユニットの変形例を示す。図１１（ａ）は、主アーム部材４１の先端部４１ｃにジョイントユニット６０および回転ユニット６５を連結したところまでは、上記と同様であり、その先側が上記と相違させたものである。すなわち、回転ユニット６５の回転部６７には、回動ユニット７５を連結し、その先端側に把持ユニット７０′を取り付けたものになっている。回動ユニット７７は、第１部材７６と第２部材７７を連結軸７８で回動可能に連結したものであり、この連結軸７８は、上述した主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７と平行な軸である。この連結軸７８を第１部材７６に取り付けたモータ（図示せず）で回動させることで、第２部材７７の回動を行う。それにより、第２部材７７の先端部７７ａに取り付けた把持ユニット７０′の姿勢に関する自由度を更に向上することができる。
【００７４】
図１１（ｂ）は別の変形例であり、主アーム部材４１の先端部４１ｂに、アーム状のジョイントユニット６０′を回動可能に連結し、そのジョイントユニット６０′は先端部６０ａ′に中間ユニット６３（回動部材に相当）を回動可能に連結している。先端部６０ａ′の回動に係る連結軸６２は、主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７と平行になっている。さらに、中間ユニット６３には回転ユニット６５を連結すると共に、その回転ユニット６５が有する回転部６７に把持ユニット７０′を取り付けている。図１１（ｂ）に示す例は、図１１（ａ）に示す例と比べて、回転および回動の順序が逆になっていることから、先端に位置する把持ユニット７０′の姿勢変化に係る範囲も、図１１（ａ）の場合と異なるものとなり、用途に応じて、図１１（ａ）または図１１（ｂ）を適用することで、把持ユニット７０′の把持に最適な姿勢を得ることができる。
【００７５】
また、把持用途以外として、例えば、ワークを載置して移動させる用途に適用する場合は、把持ユニット７０の代わりに載置ユニットなどを取り付けることになる。また、このような把持ユニット７０、載置ユニットなどは、回転に係る姿勢変化等が不要であれば、上述したジョイントユニット６０に連結してもよく、さらに構造を簡易化する場合には、主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７へ直接、回動可能に取り付けることも可能である。さらに、把持、載置以外にも搬送、押圧等の各種作業に応じたユニットを、上述の把持ユニット７０、７０′の代わりに取り付けて、第１実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１の用途を広げることも可能である。
【００７６】
図１２〜１４は、本発明の第２実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１００を示している。第２実施形態のスコットラッセル機構式装置１００は、基本的に第１実施形態のスコットラッセル機構式装置１と同等であるが、第４モータＭ４の配置個所を異ならせると共に、回動機構部８０を省略した点が主な相違点となっている。
【００７７】
すなわち、第２実施形態のスコットラッセル機構式装置１００は、柱ユニット１１０に設けられた第２スライダー１２０および第１スライダー１３０に主アーム部材１４０の基端部１４０ａおよび副アーム部材１５０の基端部１５０ａを連結し、主アーム部材１４０の先端部１４０ｃには、プレート状のジョイントユニット１６０を介して回転ユニット１６５を連結し、回転ユニット１６５が有する回転ユニット１６７に把持ユニット１７０を取り付けたものになっている。なお、第２実施形態では、第１スライダー１３０に取り付けた第３モータＭ３用の配線を柱ユニット１１０の外部に引き出しているため、その配線を保護するための保護チューブ１０１をＵ字状に懸架している。
【００７８】
また、主アーム部材１４０は、中間部１４０ｄ（および、その中間部１４０ｄの反対側となる副アーム部材１５０との連結に係る連結個所１４０ｂ）で曲げて、全体をブーメラン状の形状（平仮名の「へ」の字の形状）にしたものであり、基端部１４０ａから中間部１４０ｄ（連結個所１４０ｂ）へ至る範囲の直線状の第１範囲部１４２と、中間部１４０ｄ（連結個所１４０ｂ）から先端部１４０ｃへ至る範囲の直線状の第２範囲部１４３を有し、連結個所１４０ｂにはプレート状の凸部１４４を有する。
【００７９】
さらに、主アーム部材１４０は、先端側の第２範囲部１４３の一方の側面１４０ｅに取り付けたモータカバー１４５の内部に第４モータＭ４を配置している（図１２、１３参照）。なお、このように第４モータＭ４を配置するために、主アーム部材１４０の第２範囲部１４３は、第１範囲部１４２に比べて幅が広くなっている。
【００８０】
第４モータＭ４の出力軸は、他方の側面１４０ｆに設けた回転伝達部１０５の第１プーリ１０６と連結されている（図１４参照）。そして、回転伝達部１０５は、主アーム部材１４０の先端部１４０ｃに設けた連結軸１４７に取り付けられた第２プーリ１０７と、各プーリ１０６、１０８を巻回するベルト１０８を有する。よって、第４モータＭ４を回転させると、その回転は、回転伝達部１０５を介して、連結軸１４７に伝達される。そして、連結軸１４７にはジョイントユニット１６０が取り付けられていることから、そのジョイントユニット１６０に取り付けられた回転ユニット１６５および把持ユニット１７０が回動することになる。なお、第２実施形態においては、第４モータＭ４および回転伝達部１０５が回動駆動手段に相当する。
【００８１】
第２実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１００では、主アーム部材１４０の先端部１４０ｃの連結軸１４７およびジョイントユニット１６０の回動の全てを、第４モータＭ４で制御するため、第１実施形態における連結角度に伴う自動的な回動を省略したものになっている。それにより、第２実施形態は主アーム部材１４０の先端側の回動に係る駆動構造が、第１実施形態より簡易化できるメリットがある。
【００８２】
なお、第２実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１００においても、第１実施形態で説明した各種変形例の適用が可能である。また、第４モータＭ４は、回転ユニット１６５等と干渉しないようであれば、回転伝達部１０５を省略して、連結軸１４７に直接的に、その出力軸を連結することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、副アーム部材の基端部の真横となる手元にまで、主アーム部材の先端部を近接させることが要求される把持用途、載置用途、搬送用途等に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１、１００  スコットラッセル機構式装置
１０、１１０  柱ユニット
１２  第１ボールねじ
１４  第２ボールねじ
２０、１２０  第２スライダー
３０、１３０  第１スライダー
４１、１４０  主アーム部材
４１ｂ、１４０ｂ  連結個所
５１、１５０  副アーム部材
６０、１６０  ジョイントユニット
６５、１６５  回転ユニット
７０、１７０  把持ユニット
８０  回動機構部
Ｍ１〜Ｍ５  第１モータ〜第５モータ
【図１】
2012131955.tif 000003
【図２】
2012131955.tif 000004
【図３】
2012131955.tif 000005
【図４】
2012131955.tif 000006
【図５】
2012131955.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012131955.tif 000009
【図８】
2012131955.tif 000010
【図９】
2012131955.tif 000011
【図１０】
2012131955.tif 000012
【図１１】
2012131955.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2012131955.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月5日(2013.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
主アーム部材と、前記主アーム部材へ回動可能に軸で連結された副アーム部材と、前記主アーム部材および前記副アーム部材の連結角度を変化させる角度変化手段とを備え、前記主アーム部材の基端部および前記副アーム部材の連結側と反対側の基端部は同一の仮想直線の上に位置するようにしてあると共に、前記主アーム部材の基端部から前記副アーム部材との連結箇所に係る軸までの第１距離、前記連結箇所に係る軸から前記主アーム部材の先端部までの第２距離、および前記副アーム部材の基端部から前記連結箇所に係る軸までの第３距離が等しくしてあるスコットラッセル機構式装置において、
前記主アーム部材は、前記連結箇所を、前記副アーム部材が位置する側と反対側へ迂回するように曲げられたブーメラン状の形状にしてあり、
前記主アーム部材の曲げられた箇所に、角度が１８０度より小さい側から突設する凸部を備え、
前記凸部に、前記連結箇所に係る軸が配置してあることを特徴とするスコットラッセル機構式装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、主アーム部材および副アーム部材を連結して、その連結角度を変化可能にしたスコットラッセル機構を適用した装置であり、特に主アーム部材および副アーム部材の基端部同士が離間するように連結角度を変化させた場合でも主アーム部材の先端部を副アーム部材へ干渉することなく近づけられるようにすると共に、主アーム部材の先端側に様々なユニットを取り付けて、そのユニットの姿勢を広い範囲で変位できるようにしたスコットラッセル機構式装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図１は、本発明の第１実施形態に係るスコットラッセル機構式装置１を示す。第１実施形態のスコットラッセル機構式装置１は、把持用途に応じたものであり、副アーム５０と回動可能に連結された主アーム４０の先端には、ジョイントユニット６０および回転ユニット６５を介して把持ユニット７０を取り付けている。主アーム４０および副アーム５０の付け根側には鉛直方向に延伸する柱ユニット１０が設けられており、この柱ユニット１０は、直動可能な第２スライダー２０（本発明における第２直動ユニットに相当）および第１スライダー３０（本発明における第１直動ユニットに相当）を具備する。これら第１、２スライダー２０、３０には、主アーム４０および副アーム５０の付け根側（基端部）が連結されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
このような主アーム部材４１は、基端部４１ａに凹部４１ｆを形成しており（図２参照）、この凹部４１ｆの中に第２スライダー２０から下方へ突設する連結部材２５を配置し、連結軸４５（図２、３参照）で主アーム部材４１の基端部４１ａと連結部材２５を回動可能に連結している。なお、連結軸４５は、主アーム部材４１の厚み方向に平行な軸（図２に示すアーム非旋回の状態ではＸ軸に平行な軸）であり、図５に示す第４軸Ｌ４に相当するものである。また、主アーム部材４１は、先端部４１ｃにも、基端部４１ａと同様に、後述するジョイントユニット６０との連結用の凹部４１ｇを形成している（図２参照）。なお、主アーム部材４１は、長手方向に直交する断面に所要寸法（高さ、厚みの各寸法）を確保しており、それにより、部材内部にモータ及び各種制御用の電線、空圧圧シリンダ用の空気供給パイプ等を敷設および配置可能にしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
このような回動機構部８０により、主アーム部材４１と副アーム部材５１の連結角度が変化して、連結個所４１ｂにおける連結軸４６が回動（回転）すると、それに伴い、第１プーリ８１が回転し、その回転がベルト８５を介して最終プーリ８３へ伝達されて、最終プーリ８３と共に先端部４１ｃの連結軸４７が回転する。このような伝達機構により、連結個所４１ｂの角度変化に連動して主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７（および、その連結軸４７に取り付けられたジョイントユニット６０）を自動的に回動できるようになっている（第１プーリ８１から最終プーリ８３へ伝達される回動量は同等）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次に、副アーム部材５１について説明する。副アーム部材５１は、所要の剛性を有する直線状の部材であり、基端部５１ａには、主アーム部材４１と同様に、凹部５１ｅが形成され、この凹部５１ｅの中に第１スライダー３０から上方へ突設する連結部材３６を配置し、連結軸５２で副アーム部材５１の基端部５１ａと連結部材３６を回動可能に連結している（図２、３参照）。なお、連結軸５２も、上述した連結軸４５に平行な軸であり、図５において第５軸Ｌ５に相当する。なお、副アーム部材５１も、長手方向に直交する断面に所要寸法（高さ、厚みの各寸法）を確保しており、それにより、部材内部にモータ及び各種制御用の電線等を敷設および配置可能にしている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上述した構成の主アーム部材４１および副アーム部材５１は、図４に示すように、主アーム部材４１の基端部４１ａ側の連結軸４５を「Ａ」、連結個所４１ｂの連結軸４６を「Ｂ」、先端部４１ｃ側の連結軸４７を「Ｃ」、副アーム部材５１の基端部５１ａ側の連結軸５２を「Ｄ」とした場合、両アーム部材４１、５１の連結角度（主アーム部材４１の第１範囲部４２と副アーム部材５１で挟まれる角度）が変わっても、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は同一直線上に位置する。また、「Ａ」から「Ｂ」までの第１距離、「Ｂ」から「Ｃ」までの第２距離、および「Ｄ」から「Ｂ」までの第３距離は全て等しくなっており、そのため、主アーム部材４１がブーメラン状に曲がっていても、主アーム部材４１および副アーム部材５１は、スコットラッセル機構を維持することになる。なお、「Ａ」および「Ｄ」も、仮想直線に相当する第１軸Ｌ１上に位置し、「Ｃ」および「Ｄ」を結ぶ直線は、第１軸Ｌ１に直交する。また、スコットラッセル機構では、その動作特性より、連結角度を一定の割合（同速度）で変化させても、主アーム部材４１の先端側の移動状況（移動速度）は一定ではなく、具体的には、連結角度の一定割合での変化により、両アーム部材４１、５１の基端部４１ａ、５１ａ同士が離れるほど（離間するにつれて）、主アーム部材４１の先端側の移動状況（移動速度）は早くなっていく。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図１１（ａ）（ｂ）は、主アーム部材４１の先端部４１ｃに連結する各種ユニットの変形例を示す。図１１（ａ）は、主アーム部材４１の先端部４１ｃにジョイントユニット６０および回転ユニット６５を連結したところまでは、上記と同様であり、その先側が上記と相違させたものである。すなわち、回転ユニット６５の回転部６７には、回動ユニット７５を連結し、その先端側に把持ユニット７０′を取り付けたものになっている。回動ユニット７５は、第１部材７６と第２部材７７を連結軸７８で回動可能に連結したものであり、この連結軸７８は、上述した主アーム部材４１の先端部４１ｃの連結軸４７と平行な軸である。この連結軸７８を第１部材７６に取り付けたモータ（図示せず）で回動させることで、第２部材７７の回動を行う。それにより、第２部材７７の先端部７７ａに取り付けた把持ユニット７０′の姿勢に関する自由度を更に向上することができる。
【国際調査報告】
2012131955.tif 000017
2012131955.tif 000018
2012131955.tif 000019
2012131955.tif 000020