JP2021074857A - パラレルリンクロボット - Google Patents

Abstract

【課題】支柱同士の隙間が確保されたパラレルリンクロボットを提供する。【解決手段】３組の支柱と、前記３組の支柱に沿って可動する３組の可動体と、前記３組の可動体の各々とパラレルロッドを介して吊り下げられ、前記３組の可動体の移動に応じて可動するエンドエフェクタと、前記３組の可動体、第１、第２、及び第３可動体が固定された第１、第２、及び第３無端ベルトと、前記第１、第２、及び第３無端ベルトを駆動することにより前記第１、第２、及び第３可動体をそれぞれ移動させる第１、第２、及び第３モータと、を備え、前記第１支柱には、前記第１可動体に係合すると共に移動を案内する第１レール部が設けられており、前記第１支柱は、前記第１無端ベルトに対向して当該第１、第２、及び第３支柱により囲われる領域を向いた内側面、前記内側面の反対側に位置した外側面、を有し、前記第１レール部は、前記内側面及び外側面の一方に形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、パラレルリンクロボットに関する。

可動体の移動を案内するレール部が、１つの可動体に対して２つ設けられているパラレルリンクロボットが知られている（例えば特許文献１参照）。

中国特許出願公開１０３３１７７２６号明細書

１つの可動体に対して設けられた２つのレール部は、パラレルリンクロボットの中心軸に対して周方向に並ぶように設けられている。このため、１つの可動体に対して設けられた２つのレール部と、他の可動体に対して設けられた２つのレール部との間の間隔が狭くなり、例えばこの隙間を介してワークの出し入れが煩雑となる恐れがある。

そこで本発明は、支柱同士の隙間が確保されたパラレルリンクロボットを提供することを目的とする。

上記目的は、第１、第２、及び第３支柱と、前記第１、第２、及び第３支柱に沿って可動する第１、第２、及び第３可動体と、前記第１、第２、及び第３可動体の各々とパラレルロッドを介して吊り下げられ、前記第１、第２、及び第３可動体の移動に応じて可動するエンドエフェクタと、前記第１、第２、及び第３可動体が固定された第１、第２、及び第３無端ベルトと、前記第１、第２、及び第３無端ベルトを駆動することにより前記第１、第２、及び第３可動体をそれぞれ移動させる第１、第２、及び第３モータと、を備え、前記第１支柱には、前記第１可動体に係合すると共に移動を案内する第１レール部が設けられており、前記第１支柱は、前記第１無端ベルトに対向して当該第１、第２、及び第３支柱により囲われる領域を向いた内側面、前記内側面の反対側に位置した外側面、を有し、前記第１レール部は、前記内側面及び外側面の一方に形成されている、パラレルリンクロボットによって達成できる。

支柱同士の隙間が確保されたパラレルリンクロボットを提供できる。

図１は、パラレルリンクロボットの斜視図である。 図２は、パラレルリンクロボットの斜視図である。 図３は、モータ周辺を示した図１の部分拡大図である。 図４は、ブレーキ機構周辺を示した図２の部分拡大図である。 図５は、２つのパラレルリンクロボットの下部にベルトコンベアを配置した場合の例示図である。 図６Ａは、可動部周辺の側面図、図６Ｂは、図６ＡのＡ−Ａ断面図である。 図７Ａは、変形例のパラレルリンクロボットの可動部周辺を示した側面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＢ−Ｂ断面図である。

図１及び図２は、パラレルリンクロボット１の斜視図である。パラレルリンクロボット１は、支柱１０ａ〜１０ｃ、脚部２０ａ〜２０ｃ、下板３０、上板４０、パラレルリンクロッド５０ａ〜５０ｃ、ロボットハンド６０、連結板７０ａ〜７０ｃ、モータＭａ〜Ｍｄ等を備えている。支柱１０ａ〜１０ｃは、それぞれ直線状に延び、互いに平行に配置されている。支柱１０ａ〜１０ｃは、支柱１０ａ〜１０ｃのそれぞれが延びた方向に対して直交する方向で、互いに等距離となるように配置されている。図１及び図２には、鉛直方向Ｄを示しており、支柱１０ａ〜１０ｃは鉛直方向Ｄと平行に延びている。

下板３０は、支柱１０ａ〜１０ｃの各下端部に固定されて、上板４０は、支柱１０ａ〜１０ｃの各上端部に固定されている。下板３０及び上板４０は、支柱１０ａ〜１０ｃが延びた方向に対してほぼ垂直な薄板状である。下板３０には、支柱１０ａ〜１０ｃに包囲される位置に開口部３１が形成されている。上板４０にも同様に、開口部４１が形成されている。

下板３０の下面には、脚部２０ａ〜２０ｃが固定され、脚部２０ａ〜２０ｃは下板３０を支持している。脚部２０ａ〜２０ｃは、それぞれ、下板３０を介して支柱１０ａ〜１０ｃの略真下に位置する。カバーＣａ〜Ｃｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃの外側を覆うように、下板３０と上板４０との間で固定されている。下板３０には、後述する無端ベルトＢａ〜Ｂｃをそれぞれ逃がすための逃げ孔３２ａ〜３２ｃが形成されている。上板４０にも同様に逃げ孔４２ａ〜４２ｃが形成されているが、逃げ孔４２ａ〜４２ｃにはいかなる部材も通過していない。逃げ孔４２ａ〜４２ｃはモータＭａ〜Ｍｃにより回転される駆動プーリに無端ベルトＢａ〜Ｂｃを架ける際の作業性を向上させるために設けている。また、詳しくは後述するが脚部２０ａ〜２０ｃには、それぞれブレーキ機構２１ａ〜２１ｃが一体に設けられている。

モータＭａ〜Ｍｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃの上端部に固定されている。詳細には、支柱１０ａ及び１０ｂの上端部同士は連結板７０ａにより連結され、支柱１０ｂ及び１０ｃの上端部同士は連結板７０ｂにより連結され、支柱１０ｃ及び１０ａの上端部同士は連結板７０ｃにより連結されている。連結板７０ａ〜７０ｃのそれぞれは、一定の厚み及び幅を有して直線状に延びており、この幅方向が鉛直方向Ｄと平行になるように配置されている。これにより、連結板７０ａ〜７０ｃは、鉛直方向Ｄから見て略正三角形状に配置される。モータＭａは、ブラケット７２ａを介して連結板７０ａ及び７０ｃに固定されている。同様に、モータＭｂは、ブラケット７２ｂを介して連結板７０ａ及び７０ｂに固定されている。モータＭｃは、ブラケット７２ｃを介して連結板７０ｂ及び７０ｃに固定されている。ブラケット７２ａは、連結板７０ａ及び７０ｃの内側で連結板７０ａ及び７０ｃを跨ぐように固定されている。ブラケット７２ｂ及び７２ｃも同様である。このようにして、モータＭａ〜Ｍｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃの内側面側に固定されている。モータＭａ〜Ｍｃについての詳細は後述する。

モータＭａ〜Ｍｃは、それぞれ無端ベルトＢａ〜Ｂｃを駆動する。無端ベルトＢａ〜Ｂｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃに沿って、支柱１０ａ〜１０ｃで包囲される内側の領域に配置されている。ここで、無端ベルトＢａは、上部側に設けられモータＭａにより回転される駆動プーリと、下部側に設けられ無端ベルトＢａに従って従動する従動プーリとに架け渡されている。モータＭａにより駆動プーリが回転することにより、無端ベルトＢａは従動プーリの回転と共に駆動する。無端ベルトＢｂ及びＢｃについても同様である。駆動プーリは、モータＭａの回転軸と同軸上に設けられている。従動プーリについては後述する。

無端ベルトＢａ〜Ｂｃにはそれぞれ可動部１７ａ〜１７ｃが固定されている。可動部１７ａ〜１７ｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃに沿って移動可能である。可動部１７ａには、２つのパラレルリンクロッド５０ａの一端がボールジョイントを介して連結されている。同様に、可動部１７ｂには、２つのパラレルリンクロッド５０ｂの一端がボールジョイントを介して連結されている。可動部１７ｃには、２つのパラレルリンクロッド５０ｃの一端がボールジョイントを介して連結されている。パラレルリンクロッド５０ａ〜５０ｃの他端は、ロボットハンド６０に連結されている。詳細には、ロボットハンド６０は、保持板６１、３つの爪部６２、及びモータＭｄを含み、パラレルリンクロッド５０ａ〜５０ｃの他端は、ボールジョイントを介して保持板６１に固定されている。モータＭｄは、保持板６１の上部に支持されている。爪部６２は、保持板６１の下部に設けられている。モータＭｄの駆動によって爪部６２が開閉して、ワークを把持することができる。尚、ロボットハンド６０はエンドエフェクタの一例であり、ロボットハンド６０の代わりに溶接機、塗装ガン、鋲打ち機、吸着ヘッド等を採用してもよい。

モータＭａ〜Ｍｃが駆動することにより、それぞれ、無端ベルトＢａ〜Ｂｃを介して可動部１７ａ〜１７ｃが支柱１０ａ〜１０ｃに沿って移動する。これにより、パラレルリンクロッド５０ａ〜５０ｃの一端の位置が移動し、保持板６１を水平方向に平行な状態で維持しつつ、爪部６２を所望の位置に移動させることができる。

上述したようにモータＭａ〜Ｍｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃの上端部に配置されている。例えば、下板３０よりも下部にこのようなモータＭａ〜Ｍｃを配置した場合、下板３０よりも下部のスペースが制限される。このような下部にワークを配置することが困難となる。本実施例では、モータＭａ〜Ｍｃが上部に配置されているため、下部のスペースが確保されている。例えば、詳しくは後述するが、下板３０の下部にベルトコンベアを配置し、ベルトコンベアにより搬送されたワークを、下板３０の開口部３１を介して爪部６２により把持して下板３０上に配置して、下板３０上に配置されたワークに対して所定の作業をすることもできる。このように、下板３０の開口部３１は、ロボットハンド６０を逃がすこともできる。

図３は、モータＭａ〜Ｍｃ周辺を示した図１の部分拡大図である。モータＭａ〜Ｍｃは、それぞれ支柱１０ａ〜１０ｃの内側面側に固定され、支柱１０ａ〜１０ｃで包囲された領域内にある。例えばモータＭａ〜Ｍｃを上板４０上に配置した場合と比較して、パラレルリンクロボット１の大型化が抑制されている。また、パラレルリンクロボット１全体の重心の位置をできる限り低くすることができ、パラレルリンクロボット１の転倒を防止できる。また、例えばパラレルリンクロボット１を所定の位置にまで移動させる際に、作業者がモータＭａ〜Ｍｃに干渉することを防ぐことができる。

また、モータＭａ〜Ｍｃのそれぞれは支柱１０ａ〜１０ｃの上端部に固定され、モータＭａ〜Ｍｃよりも上部に設けられた上板４０には、開口部４１が形成されている。このため、モータＭａ〜Ｍｃの放熱性が向上している。尚、図３には、モータＭａ〜Ｍｃのそれぞれの回転軸心Ａａ〜Ａｃを図示している。回転軸心Ａａ〜Ａｃは、鉛直方向Ｄに直交している。モータＭａは、回転軸心Ａａの方向の大きさが回転軸心Ａａに直交する方向の大きさよりも大きい。モータＭｂ及びＭｃについても同様である。

図４は、ブレーキ機構２１ｃ周辺を示した図２の部分拡大図である。ブレーキ機構２１ｃは、非通電状態で無端ベルトＢｃに巻き付けられた従動プーリを停止し、通電状態で従動プーリの回転を許容する無励磁作動形ブレーキである。従動プーリの回転を停止することにより無端ベルトＢｃが停止される。ブレーキ機構２１ａ及び２１ｂも同様である。

このように脚部２０ａ〜２０ｃにそれぞれブレーキ機構２１ａ〜２１ｃが一体的に設けられている。このため、部品点数の増大が抑制されている。また、例えばこのようなブレーキ機構を上部に配置されたモータＭａ〜Ｍｃのそれぞれに一体に設ける場合と比較して、モータＭａ〜Ｍｃの構造を簡易化することができ、更に、パラレルリンクロボット１全体の重心の位置を低くすることができる。また、モータＭａ〜Ｍｃとは一体化されていないため、ブレーキ機構２１ａ〜２１ｃのメンテナンス性にも優れている。

図５は、２つのパラレルリンクロボット１Ａの下部にベルトコンベア１００を配置した場合の例示図である。尚、図５には、理解を容易にするために、一部の構成のみ符号を付している。図５のパラレルリンクロボット１Ａは、上述した脚部２０ａ〜２０ｃよりも長い脚部２０ａＡ〜２０ｃＡを採用している。これにより、図５に示すように、下板３０の下部であって脚部２０ａＡ〜２０ｃＡの間に、ベルトコンベア１００を配置することが容易となる。また、ベルトコンベア１００により搬送されるワーク１０１を、下板３０の開口部３１を介して把持することができる。ここで、上述した脚部２０ａ〜２０ｃも、脚部２０ａＡ〜２０ｃＡも、ボルトやネジなどの締結部材により、下板３０に固定されている。このため、脚部２０ａ〜２０ｃからそれよりも長い脚部２０ａＡ〜２０ｃＡに容易に交換することができる。このように、ベルトコンベア１００の大きさや、ベルトコンベア１００により搬送されるワーク１０１の大きさ等を考慮して、対応した長さの脚部に容易に交換することができる。

次に、可動部１７ａについて詳細に説明する。図６Ａは、可動部１７ａ周辺の側面図、図６Ｂは、図６ＡのＡ−Ａ断面図である。支柱１０ａは、内側面１１１、外側面１１２、横側面１１３、及び横側面１１４を有している。内側面１１１は、支柱１０ａ〜１０ｃで包囲される内側の領域を向いており、パラレルリンクロッド５０ａやロボットハンド６０に対向した面である。外側面１１２は、内側面１１１とは反対側に位置している。横側面１１３及び１１４は、内側面１１１及び外側面１１２に直交している。外側面１１２には、レール部１２ａが固定されている。レール部１２ａは、支柱１０ａに沿って直線状に延びている。

図６Ｂに示すように可動部１７ａは、支柱１０ａが延びた方向から見てコ字状に形成され、支柱１０ａを包囲する。可動部１７ａは、支柱１０ａの外側面１１２、横側面１１３、及び横側面１１４にそれぞれ対向した背面壁部１７２、側壁部１７３、及び側壁部１７４を有している。側壁部１７４には、無端ベルトＢａに固定された固定部１７５が内側から突出している。背面壁部１７２の内側面には、スライダ１７２ｓが固定されている。スライダ１７２ｓは、レール部１２ａにスライド可能に係合している。モータＭａにより無端ベルトＢａが駆動することにより、可動部１７ａに固定されたスライダ１７２ｓがレール部１２ａに対してスライドする。これにより、可動部１７ａが移動する。可動部１７ｂ及び１７ｃも同様である。

このように、レール部１２ａは支柱１０ａの外側面１１２に固定され、スライダ１７２ｓも支柱１０ａの外側面１１２側に配置されている。このため、例えば支柱１０ａの横側面１１３又は１１４にレール部１２ａが固定され可動部１７ａの側壁部１７３の内側又は側壁部１７４の内側にスライダ１７２ｓが固定されている場合と比較して、支柱１０ａ〜１０ｃで包囲された内側の領域の中心を鉛直方向Ｄと平行に延びた中心軸周りの周方向（図６Ｂでは上下方向）での、支柱１０ａ及びレール部１２ａ全体の大きさを小さくできる。支柱１０ｂ及び１０ｃについても同様である。従って、支柱１０ａ〜１０ｃの間の隙間を確保できる。これにより、支柱１０ａ〜１０ｃに包囲された領域へのワークの配置や取り出しが容易となる。

側壁部１７３及び１７４の各先端の外側の面には、パラレルリンクロッド５０ａを支持したボールジョイント部５１ａが固定されている。また、側壁部１７３の、ボールジョイント部５１ａが固定された箇所の反対側の面と、側壁部１７４の、ボールジョイント部５１ａが固定された箇所の反対側の面とは、補強棒５３ａにより連結されている。補強棒５３ａは、内側面１１１に対向し、水平方向に略平行に配置されている。これにより、側壁部１７３の、ボールジョイント部５１ａが固定された箇所と、側壁部１７４の、ボールジョイント部５１ａが固定された箇所とが補強されている。このため、側壁部１７３及び１７４の各厚みを薄くしつつ、２つのボールジョイント部５１ａを介してパラレルリンクロッド５０ａを安定して支持することができる。パラレルリンクロッド５０ｂ及び５０ｃについても同様である。

次に、変形例のパラレルリンクロボットについて説明する。図７Ａは、変形例のパラレルリンクロボットの可動部１７ａＡ周辺を示した側面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＢ−Ｂ断面図である。尚、変形例については、上述した実施例と同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。レール部１２ａは、上述した実施例と異なり、支柱１０ａの内側面１１１に固定されている。また、可動部１７ａＡは、図７Ｂに示すように支柱１０ａが延びた方向から見てコ字状に形成されているが、支柱１０ａを包囲しておらず、支柱１０ａの内側面１１１に対向するように配置されている。可動部１７ａＡは、背面壁部１７２Ａ、側壁部１７３Ａ、及び側壁部１７４Ａを有し、上述した可動部１７ａの背面壁部１７２、側壁部１７３、及び側壁部１７４よりも肉厚に形成されている。スライダ１７２ｓは、可動部１７ａＡの背面壁部１７２Ａの外側面に固定されている。無端ベルトＢａは、側壁部１７４Ａの内側面に固定されている。上述した実施例とは異なり、補強棒５３ａは設けられていないが、側壁部１７３Ａ及び１７４Ａは肉厚であるため、ボールジョイント部５１ａを介してパラレルリンクロッド５０ａを安定して支持することができ、部品点数が削減されている。

本変形例においても、レール部１２ａは横側面１１３及び１１４ではなく内側面１１１に固定されている。このため、上述した実施例と同様に、支柱１０ａ〜１０ｃに包囲された作業領域へのワークの配置や取り出しが容易となる。

図６Ｂと図７Ｂとを比較すると、実施例の方が、ボールジョイント部５１ａの位置は支柱１０ａに近い。即ち、パラレルリンクロッド５０ａの支点の位置は、実施例の方が変形例よりも支柱１０ａに近い。変形例では、レール部１２ａが支柱１０ａの内側面１１１に固定されているのに対して、実施例ではレール部１２ａは支柱１０ａの外側面１１２に固定されているからである。このため、実施例の方がロボットハンド６０の移動可能な領域は大きく確保されている。これにより作業性が向上する。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

開口部３１は、略円形であるが、このような形状及び大きさに限定されない。例えば、上述した開口部３１よりも小さい開口部を有した下板を採用することにより、下板上に部品等を配置できる十分なスペースを確保してもよい。また、下板に複数の開口部を設けてもよい。

支柱１０ａとレール部１２は別部材であるが、一体に形成されていてもよい。

１ パラレルリンクロボット
１０ａ〜１０ｃ 支柱
２０ａ〜２０ｃ 脚部
３０ 下板
４０ 上板
５０ａ〜５０ｃ パラレルリンクロッド
６０ ロボットハンド
７０ａ〜７０ｃ 連結板
Ｍａ〜Ｍｄ モータ

Claims (3)

1. 第１、第２、及び第３支柱と、
   前記第１、第２、及び第３支柱に沿って可動する第１、第２、及び第３可動体と、
   前記第１、第２、及び第３可動体の各々とパラレルロッドを介して吊り下げられ、前記第１、第２、及び第３可動体の移動に応じて可動するエンドエフェクタと、
   前記第１、第２、及び第３可動体が固定された第１、第２、及び第３無端ベルトと、
   前記第１、第２、及び第３無端ベルトを駆動することにより前記第１、第２、及び第３可動体をそれぞれ移動させる第１、第２、及び第３モータと、を備え、
   前記第１支柱には、前記第１可動体に係合すると共に移動を案内する第１レール部が設けられており、
   前記第１支柱は、前記第１無端ベルトに対向して当該第１、第２、及び第３支柱により囲われる領域を向いた内側面、前記内側面の反対側に位置した外側面、を有し、
   前記第１レール部は、前記内側面及び外側面の一方に形成されている、パラレルリンクロボット。
2. 前記第１レール部は、前記外側面に形成されている、請求項１のパラレルリンクロボット。
3. 前記第１可動体は、２つの前記パラレルロッドがそれぞれボールジョイント部を介して接続されており、
   前記第１可動体の２つの前記ボールジョイント部が接続された箇所には、当該箇所を連結した補強棒が設けられている、請求項２のパラレルリンクロボット。

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