JP3050992B2 - パラレルロボット - Google Patents

パラレルロボット

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JP3050992B2
JP3050992B2 JP4106568A JP10656892A JP3050992B2 JP 3050992 B2 JP3050992 B2 JP 3050992B2 JP 4106568 A JP4106568 A JP 4106568A JP 10656892 A JP10656892 A JP 10656892A JP 3050992 B2 JP3050992 B2 JP 3050992B2
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Japan
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link
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bracket
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勝 内山
フランソワ・ピエロ
修 外山
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエータが並列
配置されたパラレルロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アクチュエータが並列配置された
6自由度パラレルロボットには、日本機械学会論文集
(C編)56巻523号(1990−3)(P829)
に記載されているような技術がある。この技術を備えた
パラレルロボットは、6本のアームがそれぞれ3つのリ
ンクにより構成され、この3つのリンクは、互いに1軸
回りに回動する3つの回り対偶で連結されている。そし
てこのアーム先端がブラケットに球対偶で連結され、こ
のアーム先端のそれぞれに駆動モータを配置することに
よりブラケットの位置および姿勢を制御するものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来のパラレル
ロボットでは、1本のアームが3本のリンクと、これら
の3本のリンクを直列的にかつ互いに直交する軸回りに
回動可能に連結する3つの回り対偶とで構成されている
ため、6自由度の空間的な動きを実現すると、各リンク
に曲げモーメントが作用し易く、長時間使用するとリン
クが変形しガタが生じ易いという問題点があった。ま
た、1本のアームが3つのリンクより構成されているた
めに、ロボット全体が比較的重くなってしまうという問
題点があった。
【0004】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたものであり、アームに曲げモーメントが作用し難
く、かつ簡単な構成で軽量化が可能なパラレルロボット
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためになされたものであり、リンクとロッド
によって構成された6本のアームと、基台上に互いに等
間隔に配置され前記6本のアームの末端をそれぞれ2本
ずつ支持する3つの支持部と、前記6本のアームの先端
を同一平面上に取り付けたブラケットと、前記6本のア
ームをそれぞれ別個に揺動させる6つのモータとを有す
るパラレルロボットであって、前記支持部は前記基台に
垂直かつ互いに平行な2枚の側面板からなり、この2枚
の側面板のそれぞれには前記モータが対向して取り付け
られ、このモータの回転軸と同軸上に前記リンクを前記
側面板と平行な平面内で揺動可能に支持し、前記リンク
先端と前記ロッド末端を球対偶によって連結し、前記ロ
ッド先端を球対偶によって前記ブラケットに連結したも
のである。
【0006】
【作用】上記のように構成されたパラレルロボットは、
基台上に設置され各アームを駆動するモータを制御する
ことにより、各リンクはそれぞれ独立に揺動し、アーム
先端に支持されたブラケットを6自由度制御することが
できる。また、本発明のパラレルロボットは、支持部の
2枚の側面板にモータを対向して取り付け、このモータ
の回転軸と同軸上にリンクを支持した構成であるため、
アームの間隔を小さくして、ブラケットを小さくするこ
とができる。
【0007】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図1から図4に示すように本実施例のパラレルロ
ボットは、主に外部に固定される基台1と、この基台1
の周囲に設置された保護カバー80と、ハンド等のエン
ドエフェクタを取り付けるブラケット2およびこの2つ
の部材を連結する6本のアーム31とから成っている。
【0008】基台1は6角形状の部材であり、この基台
1と保護カバー80とによって、本実施例のパラレルロ
ボットは6角形状の箱型形状を成している。即ち、基台
1の外周には、側面保護カバー80aが取り付けられる
とともに、この側面保護カバー80aには、基台1平面
と平行に底面保護カバー80bが取り付けられている。
これらの基台1、側面保護カバー80aおよび底面保護
カバー80bは図略のボルトによって取り付けられ、基
台1と保護カバー80とは、取り外しが容易となってい
る。また、側面保護カバー80aおよび底面保護カバー
80bには、6本のアーム31が揺動可能なように3つ
の切り欠き部80cが設けられている。また、それぞれ
切り欠き部80cの底面保護カバー80b側および側面
保護カバー80a側の2箇所には、アーム31の揺動端
を示すストッパ83,84が取り付けられている。
【0009】基台1と保護カバー80とによって形成さ
れた箱型形状内部には、等間隔で3つの支持部11が形
成され、これらの支持部11のそれぞれに6本のアーム
31がこの番号順で2本ずつ支持されている。従って、
6本のアーム31は支持部11にそれぞれ支持される3
つの組に分けることができ、この3つの組は同じ構成と
なっているため、以下は支持部11に取り付けられた2
本のアーム31についてのみ説明する。
【0010】支持部11は、モータ41を対向して支持
する2枚の側面板81と、この2枚の側面板81を連結
する背面板82から成っている。2枚の側面板81は互
いに平行に設置され、側面板81および背面板82は基
台1に対して垂直に固設されている。従って、本実施例
のパラレルロボットは、上述した基台1と保護カバー8
0による6角形状の箱型形状と、この支持部11を形成
する側面板81および背面板82によるコの字形の箱型
形状による2重の箱型形状となっている。
【0011】アーム31はそれぞれリンク71とロッド
72から成る。2つのリンク71の一端は、モータ41
に回転軸100を中心として同軸上に回転可能に支持さ
れている。モータ41は、保護カバー80の側面板81
に取り付けられる固定部41aに対して筒部41bが回
転駆動される構造になっており、この筒部41bにリン
ク71が取り付けられている。
【0012】また、リンク71の筒部41bへの取り付
け部からリンク71先端へ向かう方向と逆方向の筒部4
1bの側面、即ち、図2に示すようにリンク71が垂直
方向となった時の筒部41bの上面側には、三日月形状
のバランサウエイト41cがが取り付けられている。
尚、上述した支持部11の背面板82には、この筒部4
1bが回転した時に干渉しないよう穴部82aが形成さ
れている。
【0013】リンク71およびロッド72は、それぞれ
ボールジョイント61(球対偶)により連結され、これ
らのボールジョイント61を支点としてロッド72はリ
ンク71に対して3次元方向に揺動可能となっている。
ロッド72の先端は、それぞれボールジョイント51を
介してブラケット2に連結されている。この構成によっ
てリンク71はブラケット2に対してボールジョイント
51(球対偶)を支点とし、3次元的な方向に揺動する
ことができる。
【0014】以上の構成により、基台1上に配置された
6つのモータ41の各別に図略の制御装置より動作指令
値を与えることによって、各リンク71を回転軸100
回りに揺動させ、この6本のリンク71の揺動を組み合
わせることにより各リンク71先端のロッド72を3次
元的に揺動させることができ、結果的に、各支持部11
に支持されたそれぞれ1本、即ち計3本のアーム31に
よりブラケット2の位置決めを行い、他の3本のアーム
31によりブラケット2の姿勢を決定することができ
る。従って本実施例のパラレルロボットは、各アーム3
1を揺動させることによりブラケット2を6自由度制
御、即ち位置および姿勢制御することができる。
【0015】以上述べたように本実施例のパラレルロボ
ットは、1つのアーム31がリンク71とロッド72の
2つの要素により構成され、この2つの要素がボールジ
ョイント61により連結されているために、少ない要素
数で6自由度の動作が可能となるため軽量で高速な動作
が実現できる。また、ロッド72の両端の関節は、ボー
ルジョイント61の2つの球対偶により連結されている
ために、ロッド72自身に曲げモーメントが作用してロ
ッド72が変形し、アーム31にガダが生じることを防
止できる。
【0016】また、本実施例のパラレルロボットは、支
持部11における2枚の側面板81にモータ41を対向
して取り付け、このモータ41の回転軸100と同軸上
にリンク71を支持した構成であるため、非常にコンパ
クトかつ軽量であるとともに、保護カバー80を取り外
した状態にすれば、モータ41が露出した状態となり、
モータ41の保守が容易に行える。またモータ41を対
向して取り付けているために、図4におけるアーム31
の間隔dを小さくすることが可能であるため、ブラケッ
ト2を小さくすることができ、パラレルロボット全体を
小型化し、運動性能を向上できる。
【0017】さらに、モータ41にバランサウエイト4
1cを取り付けたことにより、ブラケット2およびアー
ム31によってモータ41に作用する負荷を小さなスペ
ースで効率良く相殺することができるため、アーム31
の揺動角度を広くすることが可能であり、スムーズなア
ームの運動を実現できる。以上述べた実施例では球対偶
としてボールジョイントを使用したが、ユニバーサルジ
ョイントを使用しても良い。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように本発明のパラレルロボ
ットは、1つのアームがリンクとロッドにより構成さ
れ、この2つの要素が球対偶により連結されているため
に、少ない要素数で6自由度の動作が可能となるため軽
量で高速な動作が実現できる。また、ロッドの両端は球
対偶に連結されるために、ロッドの各方向から力が作用
しても自由に揺動できる。従って、ロッドには曲げモー
メントが作用し難く、その結果アーム全体にガタを生じ
ることを減少させることができる。
【0019】また、本発明のパラレルロボットは、支持
部の2枚の側面板にモータを対向して取り付け、このモ
ータの回転軸と同軸上にリンクを支持した構成であるた
め、アームの間隔を小さくして、ブラケットを小さくす
ることができる。従って、本発明のパラレルロボット
は、コンパクトな構成で軽量化が可能となるため、運動
性能を向上するとともに、モータ等の保守作業が容易と
なる。
【0020】さらに、リンクまたはモータの回転中心に
対するアームの長手方向と反対側の部分の少なくとも一
方にバランサウエイトを取り付けたことにより、ブラケ
ットおよびアームによってモータに作用する負荷を小さ
なスペースで効率良く相殺することができるため、アー
ムの揺動角度を広くすることが可能であり、スムーズな
アームの運動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のパラレルロボットの斜視図である。
【図2】本実施例のパラレルロボットの断面図である。
【図3】本実施例のパラレルロボットの図2に対するA
矢視図である。
【図4】本実施例のパラレルロボットの図2に対するB
矢視図である。
【符号の説明】
1 基台 2 ブラケット 11 支持部 31 アーム 41 モータ 41c バランサウエイト 51,61 ボールジョイント 71 リンク 72 ロッド 81 側面板 82 背面板
フロントページの続き (72)発明者 フランソワ・ピエロ フランス,34070 モンペリエ アー1 エン5 リュ アンペール 261 (72)発明者 外山 修 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田 工機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−150178(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 11/00 F16H 21/46

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リンクとロッドによって構成された6本
    のアームと、基台上に互いに等間隔に配置され前記6本
    のアームの末端をそれぞれ2本ずつ支持する3つの支持
    部と、前記6本のアームの先端を同一平面上に取り付け
    たブラケットと、前記6本のアームをそれぞれ別個に揺
    動させる6つのモータとを有するパラレルロボットであ
    って、前記支持部は前記基台に垂直かつ互いに平行な2
    枚の側面板からなり、この2枚の側面板のそれぞれには
    前記モータが対向して取り付けられ、このモータの回転
    軸と同軸上に前記リンクを前記側面板と平行な平面内で
    揺動可能に支持し、前記リンク先端と前記ロッド末端を
    球対偶によって連結し、前記ロッド先端を球対偶によっ
    て前記ブラケットに連結したことを特徴とするパラレル
    ロボット。
  2. 【請求項2】 前記リンクまたは前記モータの回転中心
    に対する前記アームの長手方向と反対側の部分の少なく
    とも一方には、バランサウエイトが取り付けられている
    ことを特徴とする請求項1記載のパラレルロボット。
JP4106568A 1992-04-24 1992-04-24 パラレルロボット Expired - Lifetime JP3050992B2 (ja)

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US08/037,594 US5333514A (en) 1992-04-24 1993-03-26 Parallel robot
FR9304817A FR2690372B1 (fr) 1992-04-24 1993-04-23 Robot parallèle à bras articulés.

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