JP3540600B2

JP3540600B2 - 移動体の移動範囲制限方法及びその機構

Info

Publication number: JP3540600B2
Application number: JP12496298A
Authority: JP
Inventors: 哲也松下; 昌夫中川; 成治渡辺
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: JPH11320469A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラレルメカニズムにおいて、移動体の移動範囲を機械的に制限する制限方法及びその機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体を様々な姿勢で移動する機構として、複数のリンクを用いたパラレルメカニズムが知られている。各リンクは、先端を移動体に枢着したボールねじであり、共通の基台に、外形球状のサーボモータを介して連結されている。サーボモータは、回転子をボールねじナットと一体形成されており、リンク他端縁を噛み合わせてねじ送りにより軸方向へ移動可能とし、更に、全体を基台に枢着されて、リンクとともに傾倒自在とされている。各リンクがサーボモータによって軸方向移動されて、その移動により傾倒状態を変え、先端位置を様々に変化することで、移動体を様々な姿勢で移動できる。
【０００３】
上記移動体の駆動機構では、リンクを保護するとともに、制御機構の暴走等による制御不能時においても移動体が壁等に干渉しないようにするため、移動体の移動範囲を機械的に制限している。その方法としては、リンクの軸方向の移動に基づき、所定範囲を脱すると、移動を制限するものが行われている。そしてその方法は、具体的には２つのリミットスイッチを各リンクの軸方向に所定間隔で並置し、リミットスイッチがリンク端部を検出すると、リンクの移動を停止する機構によって実行されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の移動範囲制限方法では、軸方向の移動状態のみを検知して制限するため、図４（ａ）に示すように、移動体の移動範囲Ｂが、理想的移動範囲Ｐである、基台下方の円柱部分よりかなり離れて制限される。したがって、移動体が基台に対し離れ過ぎたり、若しくは接近し過ぎたりする場合が出現し、移動体を利用に供しにくい。また、１つのリンクのみ最上方に移動し、他は最下方に移動していくときのように、移動範囲Ｃに達してしまった場合、リンクが傾倒し過ぎて、サーボモータの取り付け部やリンク先端の自在継手に不具合を生ずることがある。
【０００５】
よって、本発明のうち、請求項１に記載の発明の課題は、より効果的な移動体の移動範囲制限方法によって、移動範囲を理想的移動範囲に近づけて制限し、不具合発生を防止するとともに、移動範囲を容易に把握して、移動体を利用し易くすることにある。また、請求項２，３に記載の発明の課題は、上記方法を簡易に実行する機構を提供することにある。加えて、請求項４，５に記載の発明の課題は、更に移動範囲を理想的移動範囲に近づけて制限できる機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１に記載の移動範囲制限方法は、先端を移動体に枢着した複数本のリンクを、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結し、個々のリンクを軸方向へ移動することによって、前記基台に対する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムにあって、各リンクの軸方向に対する移動を、リンクの基台に対する傾斜角度に基づいて制限することを特徴とする。また、請求項２に記載の移動範囲制限機構は、先端を移動体に枢着した複数本のリンクを、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結し、個々のリンクを軸方向へ移動することによって、前記基台に対する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムにあって、前記基台に、リンクとの接触によりリンクの基台に対する傾斜角度が限界値になったことを検知する傾斜センサを取り付け、その傾斜センサの検知信号によりリンクの移動を停止してなる。更に、請求項３に記載の移動範囲制限機構は、請求項２に記載の移動範囲制限機構において、傾斜センサが、リンクの周りを半円形に取り囲む壁体の上縁に取り付けられたリミットスイッチであることにある。
【０００７】
また更に、請求項４に記載の移動範囲制限機構は、請求項２または３に記載の発明において、先端が移動体の略中央に枢着され、基端が基台の略中央に傾倒自在且つ軸方向へ移動自在に接続された補助リンクを設けるとともに、前記基台に補助リンクの軸方向移動が限界値になったことを検知する移動センサを設け、その移動センサの検知信号によりリンクの移動を停止してなる。加えて、請求項５に記載の移動範囲制限機構は、請求項４に記載の移動範囲制限機構において、移動センサが、補助リンクとともに傾倒移動し、補助リンクの基端の位置を検出するリミットスイッチであることにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るパラレルメカニズムの説明図であって、パラレルメカニズムは、移動体１、基台４、リンク５、補助リンク９等からなる。
【０００９】
移動体１は、角を落とした三角柱状の台であって、各側面に２つずつ、第１自在継手２，２・・が枢着されている。各第１自在継手２は、球状軸受であって、ボールねじとして形成されたリンク５を傾倒自在に、リンク５一端を支持している。また、基台４は、ほぼ三角柱展開形状である逆皿状に形成されており、移動体１上方に被さるように位置している。更に、基台４の長方形の各斜面には、第２自在継手６，６・・が２つずつ枢着されている。各第２自在継手６は、貫通型のジンバル構造であって、円筒状に形成されたサーボモータ８を、傾倒自在に支持している。各サーボモータ８は、第２自在継手６の外側に形成されており、その回転子は、ボールねじナットと一体形成されている。そして、各リンク５の基端縁が、各サーボモータ８のボールねじナットに、ねじ送り自在に嵌合されている。なお、移動体１の角を挟んだリンク５同士が、基台４の同一面上のサーボモータ８，８に挿通されている。
【００１０】
上記パラレルメカニズムにおける移動体の移動範囲制限機構を、以下に説明する。基台４上であって、各第２自在継手６の外方周囲には、半円筒側面形の壁体としての台座１１が突設されている（図２）。各台座１１の上部には、テープスイッチである傾斜センサとしての第１リミットスイッチ１０が取り付けられている。
【００１１】
加えて、移動体１の上面中央には、第３自在継手３が取り付けられている。第３自在継手３は球状軸受であって、棒状の補助リンク９の一端を、傾倒自在に支持している。また、補助リンク９基端縁は、基台４中央に設置された貫通型ジンバル構造の第４自在継手７へ、補助リンク９が傾倒及び軸方向移動自在となるように挿通されている。
【００１２】
更に、第４自在継手７上部には、円筒状の保護カバー１３が、補助リンク９の基端を覆った状態で、リンクとともに傾倒移動可能に取り付けられている（図３）。保護カバー１３には、補助リンク９の基端のドック１４を検知する、移動センサとしての第２リミットスイッチ１２，１２が、軸方向の限界位置に取り付けられている。
【００１３】
上記移動範囲制限機構による移動範囲制限方法を以下に説明する。各リミットスイッチ１０，１２・・は、図示しない制御装置を介してサーボモータ８，８・・に電気的に連結されており、制御装置は、各リミットスイッチ１０，１２・・の検知信号発生等に応じて、任意のサーボモータ８，８・・の回動状態を制御可能とされている。そして、第１リミットスイッチ１０，１０・・のうち１つでも、サーボモータ８若しくはリンク５の傾倒による接触を検知すると、全てのサーボモータ８を停止する。また、第２リミットスイッチ１２，１２のうち１つでもドック１４を検知すると、全てのサーボモータ８，８・・の作動を停止する。
【００１４】
上記移動範囲制限方法は、各リンク５の基台４に対する傾斜角度が、外方において所定大きさ以上となると、移動を停止するものであるため、図４（ｂ）に示すように、機械的に制限した移動体の移動範囲Ａを、理想的移動範囲Ｐに近づけることができる。したがって、移動体が基台に対し離れ過ぎたり、若しくは接近し過ぎたりせず、移動範囲Ａを容易に把握でき、移動体を利用に供し易い。また、各リンク５が傾倒し過ぎる前に全てのサーボモータ８，８・・を停止するので、サーボモータの取り付け部やリンク先端の自在継手に不具合を生ずることはない。なお、傾斜角度の制限により、移動範囲Ｂに比して、特に水平方向において移動範囲制限が早目に働くようになる。また、上記移動範囲制限機構は、第１リミットスイッチ１０，１０・・の取り付けによって、各リンク５の所定大きさ以上の傾斜角度を検知するように構成されているので、上記移動範囲制限方法を容易に実行できる。
【００１５】
更に、軸方向移動の限界位置に設置された第２リミットスイッチ１２，１２が補助リンク９端部のドック１４を検知すると、駆動機構を停止する補助リンク９を中央に設けているので、移動体１が、基台４に対して所定距離内に収まる。したがって、更に移動範囲Ａを、理想的移動範囲Ｐに近づけることができる。なお、補助リンクの軸方向移動の制限により、移動範囲Ｂに比して、特に鉛直方向において移動範囲制限が早目に働くようになる。
【００１６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、次に一部示すように様々に変更可能である。パラレルメカニズムの細部は、以上に限られるものではなく、例えば、自在継手及びボールねじによるものに限られない。自在継手の構造も上記にかぎられることはない。サーボモータは、第２自在継手の外側へ設ける必要はなく、一体形成できる。補助リンクは、設置しないこともできるし、第２リミットスイッチや保護カバーを取り付けないようにすることもできる。第１リミットスイッチの台座（壁体）は、半円筒形に限られず、断面コ状等のものを採用することができる。また、傾斜センサや移動センサは、リミットスイッチの設置でなくとも良い。傾斜センサは、サーボモータの傾斜角度を検出せず、リンクのみ検出するようにすることができるし、基台に対する傾斜角度を検知せず、鉛直面からの角度を検知するようにすることもできるし、移動体側に取り付け、移動体に対する傾斜角度を検知するようにすることもできる。そして、安全性に万全を期すため、傾斜センサと移動センサとを、同一のリンクに同時に適用することもできる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のうち、請求項１に記載の移動範囲制限方法では、リンクの基台に対する傾斜角度に基づいて移動体の移動を制限するので、リンクの取り付け部に不具合が生ずる事態を防止でき、併せて、移動範囲を理想的なものに近づけることができる。したがって、移動範囲を把握し、移動体を利用し易くできる。また、請求項２，３に記載の移動範囲制限機構では、リンクとの接触によりリンクの基台に対する傾斜角度が限界値になったことを検知する傾斜センサ（半円形壁体上縁に取り付けたリミットスイッチ）を取り付けたので、上記移動範囲制限方法を簡易に実行できる。
【００１８】
更に、請求項４，５に記載の移動範囲制限機構では、軸方向移動が、移動センサ（リンク端部を検知するリミットスイッチ）によって制限される補助リンクを設けたので、上記傾斜角度の制限と併せて、移動体を、把握し易い適切な範囲である、駆動機構下方の円筒状範囲に非常に近い範囲で移動範囲を制限でき、移動体を極めて利用し易くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパラレルメカニズムを示す説明図である。
【図２】第１リミットスイッチの（ａ）左側面，（ｂ）正面，（ｃ）平面を示す説明図である。
【図３】補助リンクの基端を示す説明図である。
【図４】（ａ）従来，（ｂ）本発明における移動体の移動範囲を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・移動体、２・・第１自在継手、３・・第３自在継手、４・・基台、５・・リンク、６・・第２自在継手、７・・第４自在継手、８・・サーボモータ、９・・補助リンク、１０・・第１リミットスイッチ、１１・・台座、１２・・第２リミットスイッチ、１３・・保護カバー、１４・・ドック、Ａ，Ｂ，Ｃ・・移動範囲、Ｐ・・理想的移動範囲。

Claims

先端を移動体に枢着した複数本のリンクを、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結し、個々のリンクを軸方向へ移動することによって、前記基台に対する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムにあって、
各リンクの軸方向に対する移動を、リンクの基台に対する傾斜角度に基づいて制限することを特徴とする移動体の移動範囲制限方法。
先端を移動体に枢着した複数本のリンクを、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結し、個々のリンクを軸方向へ移動することによって、前記基台に対する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムにあって、
前記基台に、リンクとの接触によりリンクの基台に対する傾斜角度が限界値になったことを検知する傾斜センサを取り付け、その傾斜信号の検知信号によりリンクの移動を停止する移動体の移動範囲制限機構。
傾斜センサが、リンクの周りを半円形に取り囲む壁体の上縁に取り付けられたリミットスイッチである請求項２に記載の移動体の移動範囲制限機構。
先端が移動体の略中央に枢着され、基端が基台の略中央に傾倒自在且つ軸方向へ移動自在に接続された補助リンクを設けるとともに、前記基台に補助リンクの軸方向移動が限界値になったことを検知する移動センサを設け、その移動センサの検知信号によりリンクの移動を停止する請求項２又は３に記載の移動体の移動範囲制限機構。
移動センサが、補助リンクとともに傾倒移動し、補助リンクの基端の位置を検出するリミットスイッチである請求項４に記載の移動体の移動範囲制限機構。