JP2014065123A - パラレルリンクロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第3アーム112は、出力軸105と交差する第3軸106と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第3リンク112aからなる。第3リンク112aの一端は、ジョイント部112bにより出力部材103に対して2自由度で接続する。第3リンク112aの他端は、ジョイント部112cにより、第3アクチュエータとしての第3モータ111の駆動部に傾動不能に、且つ、第3軸106と平行に設けられた第3リンク軸111bに接続する。これにより、第3アーム112は、平行リンク機構を構成する。
【選択図】図2
Description
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。図1及び図2に示すように、パラレルリンクロボット100は、固定部材としてのベース部材100Aと、出力部材103と、複数のモータ107、108、111と、複数のアーム109、110、112と、を有する。第1モータ107は第1アクチュエータに、第2モータ108は第2アクチュエータに、第3モータ111は第3アクチュエータに、それぞれ相当する。また、109は第1アームに、110は第2アームに、112は第3アームに、それぞれ相当する。
まず、パラレルリンクロボット100による出力部材103の位置決めの構成について、図1ないし図3を用いて説明する。第1アーム109及び第2アーム110は、出力部材103と第1モータ107との間、及び、出力部材103と第2モータ108との間にそれぞれ配設される。第1アーム109及び第2アーム110は、出力部材103をその両側から保持する。そして、第1モータ107及び第2モータ108の駆動により出力部材103を出力軸105に交差する方向(略水平方向)に移動させる。なお、厳密に言えば第3モータ111を停止している場合は、第1モータ107及び第2モータ108によって出力部材103は仮想的な球面上を移動することになる。
また、本実施形態の場合、上述の第1モータ107(第1アクチュエータ)、第2モータ108(第2アクチュエータ)、第3モータ111(第3アクチュエータ)をステッピングモータとしている。即ち、出力部材103を駆動する全てのアクチュエータを、ステッピングモータとしている。本実施形態のステッピングモータは、回転子が永久磁石から形成され、固定子が巻線から形成される。そして、巻線に所定のパルスで電流を印加することで、回転子を回転させる。
本発明の第2の実施形態について、図6ないし図10を用いて説明する。なお、上述の第1の実施形態との相違は、各アーム109、110、112と出力部材103とのジョイント部の構成にある。このため、第1の実施形態と共通する構成要素には、同一符号を付して、その説明を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
本発明の第3の実施形態について、図11ないし図14を用いて説明する。なお、上述の第2の実施形態との相違は、第1、第2、第3アクチュエータをそれぞれ直動型のリニアアクチュエータに変更した点と、第1アーム109及び第2アーム110のアクチュエータ側のジョイント部の構成を変更した点にある。このため、第2の実施形態と共通する構成要素には、同一符号を付して、その説明を省略又は簡略にし、以下、第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
なお、上述の各実施形態は、適宜組み合わせて実施可能である。例えば、第1の実施形態で、各モータを第3の実施形態のようなリニアアクチュエータとしても良い。
103 出力部材(マニピュレータ)
104 エンドエフェクタ
105、105a 出力軸
106 第3軸
107 第1モータ(第1アクチュエータ)
107a 第1回転アーム(駆動部)
107b 第1リンク軸
108 第2モータ(第2アクチュエータ)
108a 第2回転アーム(駆動部)
108b 第2リンク軸
109 第1アーム
109a 第1リンク
109b、109c ジョイント部
109B ジョイント部(第1ジョイント部)
109C ジョイント部(第3ジョイント部)
110 第2アーム
110a 第2リンク
110b、110c ジョイント部
110B ジョイント部(第2ジョイント部)
110C ジョイント部(第4ジョイント部)
111 第3モータ(第3アクチュエータ)
111a 第3回転アーム(駆動部)
111b 第3リンク軸
112 第3アーム
112a 第3リンク
112b、112c、112B、112C ジョイント部
131 連結部材
132 第1軸
133 第2軸
134、135 ジョイント軸(第1突出部)
136、137 ジョイント軸(第2突出部)
138、139 ジョイント軸(第3軸)
141 第1リニアアクチュエータ(第1アクチュエータ)
141b 第1移動子(駆動部)
142 第2リニアアクチュエータ(第2アクチュエータ)
142b 第2移動子(駆動部)
149 第3リニアアクチュエータ(第3アクチュエータ)
149b 第2移動子(駆動部)
151 ジョイント軸(第3リンク軸)
201a、202a ブリッジ部材(第1ブリッジ部材)
201b、202b ブリッジ部材(第2ブリッジ部材)
201c、202c ブリッジ部材
210 ロッドエンドベアリング
211 リングボール
212 ハウジングホルダ
Claims (12)
- 出力軸を有する出力部材と、
固定部材に支持された第1アクチュエータ、第2アクチュエータ及び第3アクチュエータと、
前記出力部材と前記第1アクチュエータとの間、及び、前記出力部材と前記第2アクチュエータとの間にそれぞれ配設され、前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータの駆動により前記出力部材を前記出力軸に交差する方向に移動させる第1アーム及び第2アームと、
前記出力部材と前記第3アクチュエータとの間に設けられ、前記第3アクチュエータの駆動により前記出力部材を前記出力軸と略平行な方向に移動させる第3アームと、を備え、
前記第1アクチュエータ、前記第2アクチュエータ及び前記第3アクチュエータの駆動により、所定の空間内で前記出力部材を位置決め可能であり、
前記第3アームは、前記出力軸と交差する第3軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第3リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第3軸を中心とする回動、及び、前記第3軸と前記第3アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第3アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記第3軸と平行に設けられた第3リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成する、
ことを特徴とするパラレルリンクロボット。 - 前記第1アームは、前記出力軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第1リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記出力軸に平行な軸を中心とする回動、及び、前記出力軸に平行な軸と前記第1アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第1アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記出力軸と平行に設けられた第1リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成し、
前記第2アームは、前記出力軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第2リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記出力軸に平行な軸を中心とする回動、及び、前記出力軸に平行な軸と前記第2アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第2アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記出力軸と平行に設けられた第2リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のパラレルリンクロボット。 - 前記出力部材に設けられ、前記出力軸の軸線上から外れ、且つ、前記出力軸と平行な第1軸及び第2軸を有し、
前記第1アームは前記第1軸に、前記第2アームは前記第2軸に、それぞれ接続される、
ことを特徴とする、請求項2に記載のパラレルリンクロボット。 - 前記出力部材の前記出力軸から前記出力軸に直交する方向に、且つ、互いに平行に突出する複数の第1突出部と、
前記出力部材の前記出力軸から、前記出力軸に直交し、前記複数の第1突出部とは異なる方向に、且つ、互いに平行に突出する複数の第2突出部と、
前記出力軸と平行な仮想軸上で、前記複数の第1突出部と前記複数の第1リンクとをそれぞれ接続する複数の第1ジョイント部と、
前記出力軸と平行な仮想軸上で、前記複数の第2突出部と前記複数の第2リンクとをそれぞれ接続する複数の第2ジョイント部と、
前記複数の第1リンク同士が前記第1アームの配設方向に相対移動可能に、且つ、前記第1リンクの軸回りの回転を防止するように、前記複数の第1リンクに掛け渡される第1ブリッジ部材と、
前記複数の第2リンク同士が前記第2アームの配設方向に相対移動可能に、且つ、前記第2リンクの軸回りの回転を防止するように、前記複数の第2リンクに掛け渡される第2ブリッジ部材と、を有し、
前記複数の第1ジョイント部及び前記複数の第2ジョイント部は、それぞれ、前記第1突出部又は前記第2突出部に設けられ、外周面が部分球面状に形成されたリングボールと、前記第1リンク又は前記第2リンクの一端に設けられ、前記リングボールに回転自在に外嵌されると共に、前記リングボールの外周面と摺接する内周面が部分球面状に形成されたハウジングホルダとから構成されるロッドエンドベアリングである、
ことを特徴とする、請求項2に記載のパラレルリンクロボット。 - 前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータは、前記出力軸と平行で、且つ、前記出力軸を含む仮想平面の一方側に配置され、
前記複数の第1突出部及び前記複数の第2突出部は、前記仮想平面の他方側に突出する、
ことを特徴とする、請求項4に記載のパラレルリンクロボット。 - 前記複数の第1リンクは、それぞれ、前記第1リンク軸に対して、少なくとも、前記第1リンク軸を中心とする回動、及び、前記第1リンク軸と前記第1アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で第3ジョイント部により接続され、
前記複数の第2リンクは、それぞれ、前記第2リンク軸に対して、少なくとも、前記第2リンク軸を中心とする回動、及び、前記第2リンク軸と前記第2アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で第4ジョイント部により接続される、
ことを特徴とする、請求項4又は5に記載のパラレルリンクロボット。 - 前記第3ジョイント部及び前記第4ジョイント部は、前記第1リンク軸又は前記第2リンク軸に設けられ、外周面が部分球面状に形成されたリングボールと、前記第1リンク又は前記第2リンクの他端に設けられ、前記リングボールに回転自在に外嵌されると共に、前記リングボールの外周面と摺接する内周面が部分球面状に形成されたハウジングホルダとから構成されるロッドエンドベアリングであり、
前記第1ジョイント部の前記リングボールの回転中心の方向と、前記第3ジョイント部の前記リングボールの回転中心の方向とは、前記第1リンクを中心とする回転方向に関して90度位相が異なり、
前記第2ジョイント部の前記リングボールの回転中心の方向と、前記第4ジョイント部の前記リングボールの回転中心の方向とは、前記第2リンクを中心とする回転方向に関して90度位相が異なる、
ことを特徴とする、請求項6に記載のパラレルリンクロボット。 - 前記第1アクチュエータ、前記第2アクチュエータ及び前記第3アクチュエータは、前記第1アーム、前記第2アーム及び前記第3アームの他端を、それぞれ前記出力軸と略平行な方向に直動させる、直動型のアクチュエータである、
ことを特徴とする請求項2ないし7のうちの何れか1項に記載のパラレルリンクロボット。 - 軸方向を鉛直方向とした出力軸を有する出力部材と、前記出力部材の姿勢を複数のアームによって保持する保持手段とを備え、
前記保持手段は、前記出力部材の前記出力軸をその両側から保持する第1アーム及び第2アームと、前記出力部材を鉛直方向上方側から保持する平行リンク機構から形成される第3アームとを有することを特徴とするパラレルリンク構造体。 - 軸方向を鉛直方向とした出力軸の鉛直方向上端が軸方向を水平方向とした第3軸の水平方向中央部に結合されてなる出力部材と、前記出力部材の姿勢を複数のアームによって保持する保持手段とを備え、
前記保持手段は、前記出力部材の前記出力軸をその両側から保持する第1アーム及び第2アームと、前記出力部材を鉛直方向上方側から保持する第3アームとを有し、
前記第3アームは、平行リンク機構から形成され、前記第3軸の前記出力軸が接合された部分から水平方向の対称位置で前記平行リンク機構を形成する一対のリンクが接続されて前記出力部材を鉛直方向上方側から保持したことを特徴とするパラレルリンク構造体。 - 前記出力軸と平行で且つ前記出力軸を含む仮想平面の一方面側から前記出力軸に向かって延設された前記第1アーム及び前記第2アームが、前記出力部材の前記仮想平面よりも他方面側に接続されている、ことを特徴とする請求項9又は10に記載のパラレルリンク構造体。
- 前記出力軸は、前記第1アーム及び前記第2アームの先端部の間に配置され、前記出力軸の径方向一側面部において前記出力軸の径方向両側から接続されていることを特徴とする請求項9又は10に記載のパラレルリンク構造体。
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