JP2019005863A - パラレルリンクロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】パラレルリンクロボットシステムにおいて細かい協働作業を可能にする。【解決手段】第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとが形成されている前記天板の成す角度は１８０度よりも小さいパラレルリンクロボットシステム。【選択図】図１

Description

本発明は、パラレルリンクロボット技術に関し、特に、複数台のパラレルリンクロボットシステムに関する。

パラレルリンクロボットはパラレルリンク機構、すなわち互いに並列に配置された複数のアーム部によって１つのエンド部を支持する機構を備える。パラレルリンクロボットは、複数のアーム部の合力によってエンド部を動作させるため、一般的な産業用ロボットであるシリアルリンク機構のロボットと比較して高速且つ高精度な動作が可能である。

例えば、特許文献１には、以下のパラレルリンクロボットが開示されている。
パラレルリンク構造の基本軸及び回転構造の手首軸から構成される複数基のロボットを高密度配置の壁掛け形式で架台に設置し、前記複数基のロボットにはスポット溶接ガンを搭載した、スポット溶接システム。

また、特許文献２には、以下のパラレルリンクロボットが開示されている。
複数のアクチュエータを内蔵するベース筐体と、前記複数のアクチュエータにそれぞれ連結する複数のアーム部と、前記複数のアーム部のそれぞれに連結するエンド部と、を備え、前記ベース筐体のうち前記エンド部側及び前記エンド部の逆側には、配管又は配線連通用の連通孔が、前記エンド部側と前記エンド部の逆側との間で前記ベース筐体を貫通するように形成されており、前記連通孔は、前記エンド部側と前記エンド部の逆側とをつなぐように前記ベース筐体に設けられた筒状部により構成されており、前記筒状部は、前記複数のアクチュエータに囲まれる領域に位置する、パラレルリンクロボット。

特開平９−２８５８７４号公報 特許第５８４９９９３号公報

図７は、従来の３自由度制御のデルタ型パラレルリンクロボットシステムＸの概略構成例を示す側面図及び斜視図である。図７に示すように、パラレルリンクロボットシステムＸは、パラレルリンクロボット１０１，１０１を有している。パラレルリンクロボット１０１は、それぞれ天板１０３ａ，１０３ｂに取り付けられている。例えば、天板１０３ａには、取り付け部１０４が設けられ、取り付け部１０４には、パラレルリンクロボット１０１が取り付けられている。パラレルリンクロボット１０１には、取り付け部１０４から放射状に外方に延びる３本の基部リンク１０５が配置されている。それぞれの基部リンク１０５の一端１０２には、アーム１０７ａ〜１０７ｃが設けられている。基部１０５を動作させるアクチュエータは図示を省略している。

ところで、複数台のパラレルリンクロボット１０１，１０１を使った製造システムを構築すると、２台以上のパラレルリンクロボット１０１，１０１を協調して動作させることができる。そのためには、少しでもパラレルリンクロボット１０１，１０１間の距離を縮めたいという要望があった。

従来のパラレルリンクロボット１０１では、パラレルリンクロボット１０１のアーム（ハンド）１０７と地面との水平を保つために、天井と水平にロボットを配置していた。そのため、パラレルリンクロボット１０１，１０１同士のアーム１０７を近づけにくく、協働作業が難しいという問題があった。特に、アーム１０７間の距離を縮めて細かい協働作業を行うことが難しかった。

本発明は、パラレルリンクロボットシステムにおいて細かい協働作業を可能にすることを目的とする。

本発明の一観点によれば、第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとが形成されている前記天板の成す角度は１８０度よりも小さいパラレルリンクロボットシステムが提供される。

前記天板の成す角度を１８０度よりも小さくすることで、近接するアーム部の先端間の距離を近づけることができる。

前記アーム部は、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた第１及び第２のアーム部と、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、前記第１から第３のアーム部の長さは略等しいことを特徴とする。

また、本発明は、第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、前記アーム部は、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた隣接する第１及び第２のアーム部と、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、前記第３のアーム部の長さは前記第１及び第２のアーム部の長さよりも長いことを特徴とするパラレルリンクロボットシステムが提供される。

前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとが形成されている前記天板の成す角度は１８０度よりも大きいことが好ましい。

また、本発明は、第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、前記アーム部は、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた隣接する第１及び第２のアーム部と、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、前記第１及び第２のアーム部に繋がる第１及び第２の基部の前記天板の面において成す角度は、前記第３のアーム部に繋がる第３の基部の前記天板の面において成す角度よりも大きいことを特徴とするパラレルリンクロボットシステムである。

また、本発明は、第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、前記アーム部は、前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた隣接する第１及び第２のアーム部と、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、前記第１及び第２のアーム部に繋がる第１及び第２の基部と前記天板との前記中心軸方向の距離は、前記第３のアーム部に繋がる第３の基部と前記天板との前記中心軸方向の距離よりも長いことを特徴とするパラレルリンクロボットシステムである。

前記第１及び第２のアーム部と、前記第３のアーム部との先端の位置を近づけることができる構成として前記第１及び第１のパラレルリンクロボット間の距離を縮めるために、パラレルロボットの接地面を斜めに傾ける構造及び、１軸のみアームの長さを変更することにより、ロボット間のアームが届く距離になり、１つのワークに対する第１から第３までのアーム部による協働作業が可能になり、複数台のパラレルリンクロボットによる組立作業が容易になる。

本発明によれば、パラレルリンクロボット間の距離を縮めることで細かい協働作業が可能である。

本発明の第１の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムの概略構成例を示す図であり、図１（ａ）は背面図であり、図１（ｂ）は側面図である。 アーム部を動かして、隣接するリンクロボットのアーム部の先端のエンド部を用いて行う、２台のロボットの協働作業の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムの一構成例を示す図であり、図３（ａ）は背面側の斜視図であり、図３（ｂ）は背面図であり、図３（ｃ）は側面図である。 天板の成す角度θが１８０度より大きい、外側に配置される１本ずつのアーム部の方を長くした構成のパラレルリンクロボットシステムである。 本発明の第３の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムの一構成例を示す図であり、図５（ａ）は背面側の斜視図であり、図５（ｂ）は側面図であり、図５（ｃ）は背面図である。 本発明の第４の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムの一構成例を示す図であり、図６（ａ）は背面側の斜視図であり、図６（ｂ）は側面図であり、図６（ｃ）は背面図である。 従来の３自由度制御のデルタ型パラレルリンクロボットシステムＸの概略構成例を示す側面図及び斜視図である。

以下に、本発明の一実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムについて図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムの概略構成例を示す図であり、図１（ａ）は背面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図２は、アーム部を動かして、隣接するリンクロボットのアーム部の先端のエンド部を用いて行う、２台のロボットの協働作業の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムＡは、図７に示す構成と同様に第１及び第２の２台のパラレルリンクロボット１，１を有している。パラレルリンクロボット１，１は、それぞれの天板３ａ，３ｂに取り付けられる取り付け部４を有する。取り付け部４には、そこから放射状に延びる天板３ａ，３ｂと略平行に設置され、上腕に相当する基部５と、基部５の一端２（関節部に相当する。以下、関節部２と称する。）から続く下腕に相当するアーム部７と、を有する。基部５は、図示しないアクチュエータ等の動きによって関節部２が上下動するように構成されている。アクチュエータの動作により、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、アーム部７を動かして、隣接するリンクロボット１，１のアーム部７の先端のエンド部を用いて、２台のロボットの協働作業を行うことができる。

アーム部７は、第１のリンクロボット１と第２のリンクロボット１との間の中心線Ｚに対して近い位置にそれぞれ設けられた隣接する第１のアーム部７ａ及び第２のアーム部７ｂと、第１のリンクロボット１と第２のリンクロボット１とで中心線Ｚに対して第１のアーム部７ａ及び第２のアーム部７ｂよりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部７ｃとを有している。尚、図１及びそれ以降の説明では、第１のリンクロボット１と第２のリンクロボット１とは中心線Ｚを基準として線対称である場合を例として説明した。但し、これは本実施の形態を中心線Ｚを基準として線対称である構成に限定する趣旨ではなく、説明をわかりやすくするためのものである。
以下の構成でも、同様である。

本実施の形態では、それぞれのパラレルリンクロボット１，１において、天板３ａ，３ｂを水平でなく、傾き（１８０度−θ、θ＜１８０度、好ましくは、１２０度＜θ＜１８０度）を加えることにより、パラレルリンクロボット１，１同士の先端側のアーム部７ａ〜ｃ，７ａ〜ｃ間の距離を図７に示すような従来の構造に比べて縮めることができる。これにより、パラレルリンクロボット１，１のアーム部７と地面との水平を保ちつつ、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなロボット１，１同士のワーク１５に関する細かな協働作業、例えば、コンベアＣにより搬送される部品１５等のワーク１５の受け渡し作業を実現することができる。

尚、アーム部７の先端（エンド部）に設けられている符号１１で示される部材は、ワーク１５を把持するための把持部１１であり、把持するワークに適合する任意の形状の部材を設けることができる。把持部１１をアーム部７の先端に取り付けることで、アーム部７の先端（エンド部）間の距離Ｗ１（ａ）、Ｗ２（ｂ）を近づけることができる。従って、パラレルリンクロボット１，１間で種々のワーク１５に関する協働作業が実現できる。

本実施の形態によれば、パラレルリンクロボット間の距離を縮めることで細かい協働作業が可能であるという利点がある。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムＢの一構成例を示す図であり、図３（ａ）は背面側の斜視図であり、図３（ｂ）は背面図であり、図３（ｃ）は側面図である。図４は、天板の成す角度θが１８０度より大きい、外側に配置される１本ずつのアーム部の方を長くした構成のパラレルリンクロボットシステムである。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態とは、それぞれのパラレルリンクロボット１、１の設置面３ａ、３ｂの傾きθ＝１８０度である点において相違する。さらに、取り付け部２から延びるアーム部７の長さに特徴がある。すなわち、パラレルリンクロボット１、１間において互いに近い位置にある２本のアーム部７ａ，７ｂの長さＬ１に比べて、外側に配置される１本ずつのアーム部７ｃの長さＬ２の方が長くなっている。

従って、図３（ｃ）に示すように、パラレルリンクロボット１、１において、２本のアーム部７ａ，７ｂ同士を近づけることができる。基部５とアーム部７ｃとの成す角度θ１は９０度以下であり、この角度θ１を調整することで、パラレルリンクロボット１，１における２本のアーム部７ａ，７ｂ同士の近づける距離を調整することができる。

本実施の形態においても、図２（ａ）、（ｂ）と同様に、パラレルリンクロボット１，１同士のワーク１５に関する細かな協働作業、例えば、ワーク１５の受け渡し作業を実現することができる。また、天板３ａ、３ｂに角度を付ける（θを１８０度以下にする）必要がない。

例えば、図４（ａ）から図４（ｃ）までに示すパラレルリンクロボットシステムＣのように、天板３ａ、３ｂに角度の角度θが１８０度以上であっても、外側に配置される１本ずつのアーム部７ｃの方が長さを長くすることで、同様の効果を得ることができる。

尚、図１から図４までの構造は、３本の基部５のうち隣接する基部の成す角度は、同じであること（１２０度）を想定している。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムＤの一構成例を示す図であり、図５（ａ）は背面側の斜視図であり、図５（ｂ）は側面図であり、図５（ｃ）は背面図である。

図１から図４までの構造（第１及び第２の実施の形態）は、３本の基部５のうち隣接する基部の成す角度は、例えば同程度（１２０度）であるのに対して、本実施の形態においては、図５（ｃ）に明示されるように、３本の基部５のうち隣接する基部５同士は例えば平行であり（成す角度βは１８０度程度）、もう一方の基部は、例えば、他の２本の基部との成す角度αが９０度程度である。

このようにすると、パラレルリンクロボット１，１における２本のアーム部７ａ，７ｂ同士の距離を近づける方向に調整することができる。従って、パラレルリンクロボット１、１間で種々のワーク１５に関する協働作業が実現できる。

（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態によるパラレルリンクロボットシステムＥの一構成例を示す図であり、図６（ａ）は背面側の斜視図であり、図６（ｂ）は側面図であり、図６（ｃ）は背面図である。

本実施の形態では、基部５のうち外側の基部５の取り付け位置が、他の基部５よりも天板３ａ，３ｂ側に近づいている。すなわち、基部５のうち外側の基部５の取り付け位置が、他の基部５よりも高い位置（例えばｈだけ高い）に取り付けられている。

すなわち、第１及び第２のアーム部７ａ、７ｂに繋がる第１及び第２の基部２と天板との中心軸Ｚ方向の距離は、第３のアーム部７ｃに繋がる第３の基部２と天板との中心軸Ｚ方向の距離よりも長い。

このようにすると、例えば、図５では、外側のアーム部７ｃの長さを長くする方向に調整する必要があったのに対して、図６では、外側のアーム部７ｃの長さを長くする方向に調整しなくても、図２（ａ）、（ｂ）と同様に、パラレルリンクロボット１，１同士のワーク１５に関する細かな協働作業、例えば、ワーク１５の受け渡し作業を実現することができる。また、天板３ａ、３ｂに角度を付ける必要がないという利点がある。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

本発明は、パラレルリンクロボットシステムに利用可能である。

Ａ〜Ｅ…パラレルリンクロボットシステム、１…パラレルリンクロボット、２…関節部、３ａ、３ｂ…天板、４…取り付け部、５…基部、７…アーム部。

Claims (6)

1. 第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとが形成されている前記天板の成す角度は１８０度よりも小さいパラレルリンクロボットシステム。
2. 前記アーム部は、
   隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた第１及び第２のアーム部と、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、
   前記第１から第３のアーム部の長さは略等しい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システム。
3. 第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、
   前記アーム部は、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた隣接する第１及び第２のアーム部と、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、
   前記第３のアーム部の長さは前記第１及び第２のアーム部の長さよりも長いことを特徴とするパラレルリンクロボットシステム。
4. 前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとが形成されている前記天板の成す角度は１８０度よりも大きい請求項３に記載のパラレルリンクロボットシステム。
5. 第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、
   前記アーム部は、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた隣接する第１及び第２のアーム部と、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、
   前記第１及び第２のアーム部に繋がる第１及び第２の基部の前記天板の面において成す角度は、前記第３のアーム部に繋がる第３の基部の前記天板の面において成す角度よりも大きいことを特徴とするパラレルリンクロボットシステム。
6. 第１のリンクロボットと第２のリンクロボットとを有するパラレルリンクロボットシステムであって、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、それぞれ天板に略平行な方向に取り付けられた基部と、前記基部から前記天板とは反対方向に延びるアーム部と、両者を接続する関節部とからなり、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとは、取り付け部を介して隣接して前記天板に取り付けられており、前記基部の上下運動に応じて前記関節部が回動するように構成され、
   前記アーム部は、隣接して協働する前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間にそれぞれ設けられた隣接する第１及び第２のアーム部と、
   前記第１のリンクロボットと前記第２のリンクロボットとの間の中心線に対して前記第１及び第２のアーム部よりも遠い位置にそれぞれ設けられた第３のアーム部と、を有し、
   前記第１及び第２のアーム部に繋がる第１及び第２の基部と前記天板との前記中心軸方向の距離は、前記第３のアーム部に繋がる第３の基部と前記天板との前記中心軸方向の距離よりも長いことを特徴とするパラレルリンクロボットシステム。

Images