JP3691240B2

JP3691240B2 - Parallel robot

Info

Publication number: JP3691240B2
Application number: JP06178898A
Authority: JP
Inventors: 孝彦長岡; 二郎松山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JPH11254375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作業対象物のハンドリングや組立などに使用して好適な、３次元空間内で所定の位置、姿勢を決定することが可能なパラレルロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の空間内で位置、姿勢を決定することが可能なパラレルロボットには、例えば日経メカニカル．１９９５年．４５０号．３０頁に示されるようにリンクが伸縮する伸縮型、リンクが屈曲する屈曲型、リンクが開閉する開閉型などの大きく分類して３種類の機構方式がある。
【０００３】
図８は、特開平３−２９４１９３号公報に示された伸縮型パラレル機構であるスチュワートプラットフォーム方式の従来のパラレルロボットの構成を示す平面図である。図において、１０１はべースプレート、１０２はエンドプレート、１０６は６本の直動式モータを含んだ伸縮可能なリンク、１０３はリンク１０６のべースプレート１０１側とべースプレート１０１を連結させる２自由度を有するジョイント、１０５はリンク１０６のエンドプレート１０２側とエンドプレート１０２を連結させる３自由度を有するジョイントである。
【０００４】
次に動作について説明する。
伸縮可能なリンク１０６の長さを、それぞれ所定の長さに決定することにより、リンク１０６のエンドプレート１０２側の６つの先端位置の組合せにより生成される平面によりエンドプレート１０２の位置、姿勢を決定することが可能になる。
【０００５】
図９は、特開平６−２７００７７号公報に示された屈曲型パラレル機構方式の従来のパラレルロボットの構成を示す斜視図である。図において、２０１はべースプレート、２０２はエンドプレートであり、べースプレート２０１とエンドプレート２０２は６本の連結連鎖で連結されている。２０６は第１リンク、２０７は第２リンク、２０９は第１リンク２０６を回転させる回転式モータ、２０５は第１リンク２０６のエンドプレート２０２側と第２リンク２０７のべースプレート２０１側を連結させる３自由度を有するジョイント、および第２リンク２０７のエンドプレート２０２側とエンドプレート２０２を連結させる３自由度を有するジョイントである。
【０００６】
次に動作について説明する。
べースプレート２０１に取付けられた回転式モータ２０９をそれぞれ所定の角度に停止させることにより、回転式モータ２０９の回転軸に取り付けられた第１リンク２０６のエンドプレート側の先端位置が決定され、第１リンク２０６のエンドプレート２０２側の一端と第２リンク２０７のべースプレート２０１側の一端は３自由度を有するジョイント２０５で連結されていることから、第２リンク２０７他端に半球面状の動作範囲が発生し、これら６つの半球面状の動作範囲の組合せから、エンドプレート２０２の所定の位置、姿勢を３次元空間内で決定することが可能になる。
【０００７】
図１０は、特開平９−１９８４２号公報に示された開閉型パラレル機構方式の従来のパラレルロボットの構成を示す斜視図である。図において、３０１はべースプレート、３０２はエンドプレート、３１０は直動式モータにより動作する移動子、３０６は移動子３１０とエンドプレート３０２を連結する６本のリンク、３０４はべースプレート３０１と前記直動式モータの取付け角度を決定する回転式モータ、３０５は移動子３１０とリンク３０６のべースプレート３０１側の一端とを連結させる３自由度を有したジョイント、およびリンク３０６のエンドプレート３０２側の他端とエンドプレート３０２とを連結させる３自由度を有するジョイントを示している。
【０００８】
次に動作について説明する。
べースプレート３０１へ所定の角度に停止して取付けられた前記直動式モータにより直線的に移動が可能な６個の移動子３１０を所定の位置に停止させることにより、リンク３０６先端に半球面状の動作範囲が発生し、これら６つの半球面状の動作範囲の組合せから、リンク３０６の先端に取付けられたエンドプレート３０２の位置、姿勢を所定の空間内に決定することが可能となる。
【０００９】
図１１は、特開昭６３−１５０１７８号公報に示されたエンドプレートが３本のリンクで連結支持されたパラレル機構方式の従来のパラレルロボットの構成を示す斜視図である。図において、４０１はべースプレート、４０２はエンドプレート、４１３はべースプレート４０１とエンドプレート４０２を連結する６本の連結連鎖、４０６は第１リンク、４０７は第２リンク、４０９ａは直動式モータ、４０９ｂは回転式モータ、４１０は直動式モータ４０９ａにより動作させられる移動子、４０４は移動子４１０に組み込まれた１自由度を有するジョイント、および第１リンク４０６のエンドプレート４０２側の一端と第２リンク４０７のべースプレート４０１側の一端を連結させる１自由度を有するジョイント、４０５は第２リンク４０７のエンドプレート４０２側の他端とエンドプレート４０２を連結する３自由度を有するジョイントである。
【００１０】
次に動作について説明する。
直動式モータ４０９ａが動作することにより、移動子４１０と移動子４１０の１自由度を有するジョイント４０４に直動運動が発生し、また、回転式モータ４０９ｂが動作することにより移動子４１０の１自由度のジョイント４０４に回転運動が発生することから、移動子４１０の１自由度ジョイント４０４は直動、回転運動を起こす。前記両方の各モータを所定の位置に停止させることにより、連結されている第１リンク４０６のエンドプレート４０２側の一端の位置が決定する。第１リンク４０６のエンドプレート４０２側の一端と第２リンク４０７のべースプレート４０１側の一端は１自由度を有するジョイント４０４で回転自在に連結されていることにより、第２リンク４０７のエンドプレート４０２側に円弧状の動作範囲が発生し、３つの各円弧の組合せにより、第２リンク４０７の他端と３自由度を有するジョイント４０５により回転自由に取付けられたエンドプレート４０２の位置、姿勢を所定の空間内に決定することが可能になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパラレルロボットは以上のように構成されているので、図８、図９および図１０に示す６自由度パラレルロボットでは、べースプレートとエンドプレートを連結させる連結連鎖が少なくとも６本あり、そのためべースプレート上およびエンドプレート上に６個以上のジョイントを配置する必要があり、全体の構造が複雑になり、６自由度パラレルロボット本体を小型化することが困難になるという課題があった
【００１２】
また、６本以上のリンクを必要とすることから、リンク間の干渉の問題から動作範囲が制限され、さらに、図８および図１０に示すパラレルロボットでは直動式モータが使用されていることから構造が複雑になり小型化が困難になるという課題があった。
【００１３】
さらに、図１０に示すパラレルロボットではエンドプレートを３本のリンクで連結支持しているが、図８および図１０に示すパラレルロボットと同様に直動式モータが使用されており、構造が複雑になり小型化が困難であり、直動式モータには一般的にボールねじが使用されていることから、直動式モータの動作速度がボールねじの危険速度に制約され、この結果、パラレルロボットの高速動作が制限されるという課題があった。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、構造を単純にして小型化を容易にし、安価に製作することができるパラレルロボットを得ることを目的とする。
【００１５】
また、高速で動作させることが可能なパラレルロボットを得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパラレルロボットは、固定する側のべースプレートと、ツールを取り付ける側のエンドプレートと、前記べースプレートと前記エンドプレートを連結し、２自由度で移動・位置決めが可能な第１リンクまたは複数のリンクで構成された第１リンク群、および第２リンクからなる３本の連結連鎖と、前記第１リンクまたは前記第１リンク群の前記エンドプレート側と前記第２リンクの一端とを回転自在に連結した１自由度を有する第１のジョイントと、前記第２リンクの他端を前記エンドプレートに回転自在に連結した３自由度を有する第２のジョイントと、前記第１リンクまたは前記第１リンク群の前記べースプレート側近傍に配置され、前記第１リンクまたは前記第１リンク群を回転駆動する回転式モータとを備えるようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るパラレルロボットは、連結連鎖毎に設けられ、エンドプレートに連結した各第２リンクの他端に対し球面状の動作範囲を発生させる、第１リンクまたは第１リンク群のべースプレート側近傍に配置されてモータ回転軸が互いに直交した第１の回転式モータおよび第２の回転式モータを備えるようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るパラレルロボットは、モータ本体がべースプレート側に固定され、モータ回転軸が互いに直交している第１の回転式モータおよび第２の回転式モータと、一つの辺が前記べースプレート側に位置し、各リンクがそれぞれ回転自在な２自由度を有するジョイントを介して連結され、前記べースプレート側に位置する前記辺の両端部がそれぞれ前記２自由度を有するジョイントを介して前記第１の回転式モータおよび前記第２の回転式モータのモータ回転軸に連結され、前記べースプレート側の辺に対向するエンドプレート側の辺が第２リンクの一端へ１自由度を有する第１のジョイントを介して回転自在に連結された平行四辺形リンクで構成された第１リンク群を備えるようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るパラレルロボットは、モータ本体がべースプレート側に固定された第２の回転式モータと、モータ本体が前記第２の回転式モータのモータ回転軸へ固定された第１の回転式モータと、前記第２の回転式モータのモータ回転軸の回転と、当該第２の回転式モータのモータ回転軸の回転に伴ってモータ本体が回転する前記第１の回転式モータのモータ回転軸の回転とにより、第２リンクの他端に対し球面状の動作範囲を発生させ、第１リンクのベースプレート側の端が前記第１の回転式モータのモータ回転軸側へ連結された構成を備えるようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るパラレルロボットは、連結連鎖毎に設けられ、エンドプレートに連結した各第２リンクの他端に対し平面状の動作範囲を発生させる、第１リンクまたは第１リンク群のべースプレート側近傍に配置されてモータ回転軸が互いに平行な第１の回転式モータおよび第２の回転式モータと、前記第１の回転式モータおよび前記第２の回転式モータのモータ回転軸と直交する回転軸により回動自在に前記べースプレートへ取り付けられた第１リンクまたは第１リンク群を備えるようにしたものである。
【００２１】
この発明に係るパラレルロボットは、モータ回転軸と直交する回転軸に各モータ本体が固定され、モータ回転軸が互いに平行な第１の回転式モータおよび第２の回転式モータと、４本のリンクからなる平行四辺形リンクで構成された第１リンク群を、前記第１の回転式モータの回転により前記平行四辺形リンクが形成する平面と平行な方向に変形可能にするための、前記回転軸に連結した回転軸連結ジョイントと、前記４本のリンクが前記平行四辺形リンクを形成する平面と平行な方向に１自由度の回転自由度を有するジョイントを介して連結され、前記平行四辺形リンクのべースプレート側に位置する辺の一端部が、前記１自由度を有するジョイントを介して前記第２の回転式モータのモータ回転軸に連結されるとともに、前記回転軸連結ジョイントを介して前記第１の回転式モータのモータ回転軸へ連結され、前記べースプレート側の一辺と対向するエンドプレート側の辺と第２リンクの一端が１自由度を有する第１のジョイントを介して回転自在に連結された第１リンク群とを備えるようにしたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１の第１リンクに平行四辺形リンクを持ったパラレルロボットの構成を示す斜視図、図２は図１における連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。図において、１はベースプレート、２はエンドプレート、７は第２リンク（連結連鎖）、１１ａと１１ｂは第１リンク群６を構成しているリンク（連結連鎖）、８ａは第１リンク群６を構成しているリンク（連結連鎖）、図２に示す９ａと９ｂは回転式モータ（第１の回転式モータ，第２の回転式モータ）であり、べースプレート１上に固定されて互いにモータ回転軸が直交するように配置されている。
【００２３】
３はジョイント（２自由度を有するジョイント）であり、図２に示すように回転式モータ９ａと第１リンク群６、回転式モータ９ｂと第１リンク群６、第１リンク群６のリンク１１ａ，１１ｂとリンク８ａをそれぞれＸ軸，Ｙ軸回りに回転自在に連結しており、回転式モータ９ａ、９ｂのモータ回転軸は各ジョイント３の十字片と結合されている。４はリンク８ａと第２リンク７を連結している１自由度を有するジョイント（第１のジョイント）、５は第２リンク７とエンドプレート２を回転自在に連結している３自由度を有するジョイント（第２のジョイント）である。
【００２４】
次に動作について説明する。
べースプレート１に固定されている回転式モータ９ａは、第１リンク群６である平行四辺形リンクを当該平行四辺形リンクの面内方向（Ｙ軸回り）に動作させ、回転式モータ９ｂは前記平行四辺形リンクの面が倒れる方向（Ｘ軸回り）に動作させる。また、回転式モータ９ａと回転式モータ９ｂは独立して駆動され、所定の回転角度で停止することにより、リンク８ａに取付けられているジョイント４の位置を所定の空間内で決定することができる。リンク８ａと第２リンク７の一端は１自由度を有するジョイント４で回転自在に連結されているため、第２リンク７の他端には球面状の動作範囲が発生する。べースプレート１とエンドプレート２を連結している連結連鎖は３本存在するため、これら３つの球面の組合せからエンドプレート２の位置、姿勢を決定することが可能になる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、ベースプレート１にモータ本体が固定された回転式モータ９ａ，９ｂをそれぞれ駆動させることにより、エンドプレート２の位置、姿勢を決定することができるため、構造が単純化されて小型化が容易になり、直動式モータを用いないので製作コストも安価になるパラレルロボットが得られる効果がある。
また、直動式モータを用いない構成であることから、高速動作を容易かつ安全に実現できるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００２６】
特に、べースプレート１とエンドプレート２を連結する連結連鎖を３本で構成したことにより、べースプレート１上およびエンドプレート２上のジョイントの個数が半減でき、構造の単純化および小型化が実現でき、また安価に構成できるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００２７】
さらに、回転式モータ９ａ，９ｂの各モータ回転軸を互いに直交させて第１リンク群６のべースプレート１側に配置し、回転式モータ９ａにより平行四辺形リンクを当該平行四辺形リンクの面内方向に動作させ、また回転式モータ９ｂにより前記平行四辺形リンクの面が倒れる方向に動作させる構成であることから、回転式モータ９ａ，９ｂの質量が第１リンク群６の駆動負荷になることなく第２リンク７の他端に球面状の動作範囲を発生させることができ、高速動作が可能になるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００２８】
さらに、平行四辺形リンクを採用したことにより、リンクを動作させる回転式モータ９ａ，９ｂをべースプレート１に固定することができ、回転式モータ９ａ，９ｂの質量が第１リンク群６の駆動負荷とならず、高速動作が可能になるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００２９】
実施の形態２．
図３は、この実施の形態２のパラレルロボットの構成を示す斜視図であり、図４は図３における連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。図３および図４において、図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図４において、回転式モータ（第１の回転式モータ）１９ａおよび回転式モータ（第２の回転式モータ）１９ｂは各モータ回転軸が互に直交するように配置されている。また、回転式モータ１９ｂは図３に示すべースプレート１に固定され、回転式モータ１９ａの本体は、回転式モータ１９ｂのモータ回転軸に一端が固定された例えばＬ字形状の取付金具５１の他端へ固定されている。５６は第１リンク（連結連鎖）であり、回転式モータ１９ａのモータ回転軸に、例えば継手５３を介して一端が固定され、回転式モータ１９ｂを介してベースプレート１へ連結されている。５７は第１リンク５６と第２リンク７を回転自在に連結している１自由度を有したジョイント（第１のジョイント）である。
【００３０】
次に動作について説明する。
べースプレート１に固定されている回転式モータ１９ｂを所定の角度で停止させると、回転式モータ１９ｂのモータ回転軸に連結されている回転式モータ１９ａと第１リンク５６がＸ軸回りの所定の角度へ回転して停止し、第１リンク５６の他端の位置は所定の範囲内で一点に決定される。第１リンク５６の他端と第２リンク７の一端はジョイント５７で回転自在に連結されているため、第２リンク７の他端には円弧状の動作範囲が発生する。
【００３１】
また、回転式モータ１９ａが所定の角度回転すると継手５３を介して連結されている第１リングがＹ軸回りの前記所定の角度へ回転し、前記所定の角度に応じて前記第２リンク７の他端も回転し、第２リンク７の他端には回転式モータ１９ａの回転により円弧状の動作範囲が発生する。
そして、回転式モータ１９ａ，１９ｂの回転により第２リンク７の他端には球面状の動作範囲が発生する。
【００３２】
べースプレート１とエンドプレート２を連結している連結連鎖は３本存在するため、３つの球面状の動作範囲の組合せから所定の範囲内でエンドプレート２の位置、姿勢を決定することが可能になる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態２によれば、回転式モータ１９ａ，１９ｂをそれぞれ駆動させることにより、前記実施の形態１と同様にエンドプレート２の位置、姿勢を決定することができる。この場合、回転式モータ１９ａ，１９ｂそれぞれの円弧状の動作範囲が、第２リンク７の他端に球面状の動作範囲を発生させるため、前記実施の形態１に比べてリンクの構造が単純化されて小型化が容易になり、ジョイントの個数も大幅に低減することが可能となり、また直動式モータを用いないので製作コストも安価になるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００３４】
また、直動式モータを用いない構成であることから、高速動作を容易かつ安全に実現できるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００３５】
実施の形態３．
図５は、この実施の形態３のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。全体の構成は図３と同様である。図５において図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態３では、回転式モータ１９ｂのモータ回転軸はＺ軸と平行に位置している。回転式モータ１９ａと回転式モータ１９ｂは、互いのモータ回転軸がＹ−Ｚ平面上で直交するように配置され、回転式モータ１９ｂはべースプレート１に固定されている。また、回転式モータ１９ａは回転式モータ１９ｂのモータ回転軸に一端が取付けられた例えばＬ字形状の取付金具５１の他端へ固定されている。そして、モータ１９ａのモータ回転軸は継手５３を介して、第１リンクのベースプレート側の端と連結されている。
【００３６】
次に動作について説明する。
べースプレート１に固定されている回転式モータ１９ｂを所定の角度で停止させると、回転式モータ１９ｂのモータ回転軸に連結されている回転式モータ１９ａと第１リンク５６は所定の角度へ回転して停止する。
【００３７】
第１リンク５６の他端と第２リンク７の一端はジョイント５７で回転自在に連結されているため、第１リンク５６と第２リンク７とが直線上にあれば第２リンク７の他端は回転するだけであるが、第１リンク５６と第２リンク７とがジョイント５７で屈曲して角度を有していれば、第２リンク７の他端には円弧状の動作範囲が発生する。
【００３８】
また、回転式モータ１９ａが所定の角度回転すると、前記所定の角度に応じて前記第２リンク７の他端も回転し、第２リンク７の他端には回転式モータ１９ａの回転により円弧状の動作範囲が発生する。
そして、回転式モータ１９ａ，１９ｂの回転により第２リンク７の他端には球面状の動作範囲が発生する。
べースプレート１とエンドプレート２を連結している連結連鎖は３本存在するため、３つの球面状の動作範囲の組合せから所定の範囲内でエンドプレート２の位置、姿勢を決定することが可能になる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態３によれば、回転式モータ１９ａ，１９ｂをそれぞれ駆動させることにより、前記実施の形態２と同様にエンドプレート２の位置、姿勢を決定することができる。この場合、回転式モータ１９ａ，１９ｂそれぞれの円弧状の動作範囲が、第２リンク７の他端に球面状の動作範囲を発生させるため、前記実施の形態２と同様にリンクの構造が単純化されて小型化が容易になり、ジョイントの個数も大幅に低減することが可能となり、また直動式モータを用いないので製作コストも安価になるパラレルロボットが得られる効果がある。
また、直動式モータを用いない構成であることから、高速動作を容易かつ安全に実現できるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００４０】
実施の形態４．
図６は、この実施の形態４のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。図６において、６２はエンドプレート、６３は２自由度を有したジョイント、５７は１自由度を有するジョイント（第１のジョイント）、６４は同じく１自由度を有するジョイント、６８ａと６８ｂと７１ａと７１ｂは第１リンク群（連結連鎖）を形成しているリンクである。７２は図示していないべースプレートへ回転自在に支持されており、回転式モータ（第１の回転式モータ）６９ａ，回転式モータ（第２の回転式モータ）６９ｂのモータ回転軸と直交する回転軸であり、ジョイント６３の一方の十字片へ固定されている。回転式モータ６９ａ，６９ｂ本体は回転軸７２へ固定され、回転軸７２が回転すれば回転軸７２と一体的に回転する。回転式モータ６９ｂのモータ回転軸はリンク６８ａの一端が固定された１自由度を有するジョイント６４に取り付けられている。この回転式モータ６９ｂのモータ回転軸が取り付けられている１自由度を有するジョイント６４は、ジョイント６３の他方の十字片係合部材へ固定されている。回転式モータ６９ａのモータ回転軸は、ジョイント６３の前記他方の十字片係合部材へ固定されている。８７は第２リンク（連結連鎖）、８５はエンドプレート６２と第２リンク８７を回転自在に連結する３自由度を有するジョイントである。
【００４１】
次に動作について説明する。
回転式モータ６９ａを所定の角度に停止させると第１リンク群を構成しているリンク７１ａの先端位置が所定の範囲内で決定する。回転式モータ６９ｂを所定の角度に停止させるとリンク６８ａの先端位置が決定し、リンク６８ａとリンク７１ｂは１自由度を有するジョイント６４により連結されているため、リンク７１ｂのＺ軸方向の位置が決定される。リンク７１ｂとリンク６８ｂも１自由度を有するジョイント６４により連結されているため、リンク７１ｂの姿勢とリンク６８ｂの姿勢を決定することができる。第２リンク８７はリンク６８ｂと１自由度を有するジョイント５７により連結されていることより、第２リンク８７の先端には平面状の動作範囲が発生する。
べースプレートとエンドプレート６２を連結している連結連鎖は３本存在するため、３つの平面の組合せからエンドプレート６２の位置、姿勢を所定の範囲内に決定することが可能になる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態４によれば、回転式モータ６９ａを回転させることでＹ軸回りの円弧状の動作範囲が発生する。また、回転式モータ６９ｂを回転させることで、前記回転式モータ６９ａによるＹ軸回りの円弧状の動作に対しＺ軸方向への動きを付加することができ、また、回転軸７２による各連結連鎖の第１リンク群の回動は、３本ある連結連鎖における各連結連鎖の第１リンク群が各連結連鎖の回転式モータにより駆動されたときの体勢に応じて自動的に行われ回動位置が決定され、べースプレートとエンドプレート６２を連結している３本の連結連鎖によりエンドプレート６２の位置、姿勢を所定の範囲内に決定でき、直動式モータを用いないので製作コストが安価になり、また、高速動作を容易かつ安全に実現できるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００４３】
実施の形態５．
図７は、この実施の形態５のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。図７において図６と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図７において、回転軸９２は図示していないべースプレートへ回転自在に取り付けられており、第１リンク９６を回転式モータ６９ａ，６９ｂのモータ回転軸と直交する方向へ回転自在にする回転軸、９４はタイミングベルト、９５ａは回転式モータ６９ａのモータ回転軸に固定されたプーリである。９６は第１リンク（連結連鎖）、９７は第１リンク９６のエンドプレート６２側と第２リンク８７の一端とを回転自在に連結した１自由度を有するジョイント（第１のジョイント）である。回転式モータ６９ａ，６９ｂ本体は回転軸９２に固定されており、回転軸９２の回転に伴って一体的に回転する。また、回転式モータ６９ａ，６９ｂは、第１リンク９６に対しそれぞれのモータ回転軸が直交するように配置されており、回転式モータ６９ｂのモータ回転軸はジョイント６３の十字片係合部材を介して第１リンク９６に取り付けられており第１リンク９６を回転させることができる。プーリ９５ａは、タイミングベルト９４を介してプーリ９５ｂを回転させる。プーリ９５ｂはジョイント９７を介して第２リンク８７と連結されているため、第２リンク８７を回転させることができる。
【００４４】
次に動作について説明する。
回転式モータ６９ｂを所定の位置に停止させると、回転式モータ６９ｂのモータ回転軸と連結されている第１リンク９６が所定の位置に決定される。同様に回転式モータ６９ａを所定の位置に停止させると、プーリ９５ａとタイミングベルト９４とプーリ９５ｂを介して第２リンク８７が所定の位置に決定される。第１リンク９６と第２リンク８７の先端には、べースプレート上に回転自在に取り付けられた回転軸９２を中心に平面状の動作範囲が発生する。
べースプレートとエンドプレート６２を連結している連結連鎖は３本存在するため、３つの円弧の組合せからエンドプレート６２の位置、姿勢を所定の範囲内に決定することが可能になる。
【００４５】
以上のように、この実施の形態５によれば、回転式モータ６９ａの回転により第２リンク８７先端にはＸ軸回りの円弧状の動作範囲が発生する。また、前記回転式モータ６９ａの回転による円弧状の動作範囲に加えて、回転式モータ６９ｂの回転によりＹ−Ｚ平面上に平面状の動作範囲を発生させることができる。また、回転軸９２による各連結連鎖の第１リンク９６の回動は、３本ある連結連鎖における各連結連鎖の第１リンクが各連結連鎖の回転式モータにより駆動されたときの体勢に応じて自動的に行われ回動位置を決定することができる。また、リンクの構造がタイミングベルトを用いることで単純化されていることから小型化および軽量化が実現でき、また直動式モータを用いないので製作コストも安価になるパラレルロボットが得られる効果がある。
また、直動式モータを用いない構成であることから、高速動作を容易かつ安全に実現できるパラレルロボットが得られる効果がある。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、べースプレートとエンドプレートを連結する連結連鎖を３本で構成するため、特に前記エンドプレート上のジョイントの個数を３個で構成でき、構造の単純化および小型化が容易になり、安価に構成できる効果がある。
【００４７】
また、平行四辺形リンクを採用し、当該平行四辺形リンクのベースプレート側の辺の両端を、モータ回転軸が互に直交する各回転式モータでそれぞれ駆動し、リンクを動作させる構成であることから、回転式モータをべースプレートに固定することができ、回転式モータの質量が第１リンク群の駆動負荷にならず、高速動作が実現できる効果がある。
【００４８】
また、モータ本体がべースプレート側に固定された第２の回転式モータのモータ回転軸の回転と、モータ本体が前記第２の回転式モータのモータ回転軸へ固定された第１の回転式モータのモータ回転軸の回転とにより、第２リンクの他端に対し球面状の動作範囲を発生させるように構成したので、リンク構造の単純化および小型化が容易になり、安価に構成できる効果がある。
【００４９】
また、エンドプレートに連結した各第２リンクの他端に対し円弧状の動作範囲を発生させる、第１リンクまたは第１リンク群のべースプレート側近傍に配置されてモータ回転軸が互いに平行な第１の回転式モータおよび第２の回転式モータを連結連鎖毎に設け、前記第１の回転式モータおよび前記第２の回転式モータのモータ回転軸と直交する回転軸により第１リンクまたは第１リンク群が回動自在に前記べースプレートへ取り付けられた構成を備えたので、前記回転軸による各連結連鎖の第１リンクまたは第１リンク群の回動は、３本ある連結連鎖における各連結連鎖の第１リンクまたは第１リンク群が回転式モータにより駆動されたときの体勢に応じて自動的に行われ回動位置が決定されるため、構造の単純化および小型化が容易になり、高速動作が可能で安価に構成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の平行四辺形リンクを採用したパラレルロボットの構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１の平行四辺形リンクを採用したパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態２のパラレルロボットの構成を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態４のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態５のパラレルロボットにおける連結連鎖の１組を模式的に表現した斜視図である。
【図８】従来の伸縮型の６自由度パラレルロボットの構成を示す平面図である。
【図９】従来の屈曲型の６自由度パラレルロボットの構成を示す斜視図である。
【図１０】従来の開閉型の６自由度パラレルロボットの構成を示す斜視図である。
【図１１】従来のべースプレートとエンドプレートを３本のリンクで連結支持した６自由度パラレルロボットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ベースプレート、２，６２エンドプレート、３ジョイント（２自由度を有するジョイント）、４，５７，９７ジョイント（第１のジョイント）、５ジョイント（第２のジョイント）、６第１リンク群、７，８７第２リンク（連結連鎖）、８ａ，１１ａ，１１ｂリンク（連結連鎖）、９ａ，９ｂ回転式モータ（第１の回転式モータ，第２の回転式モータ）、１９ａ，６９ａ回転式モータ（第１の回転式モータ）、１９ｂ，６９ｂ回転式モータ（第２の回転式モータ）、５６，９６第１リンク（連結連鎖）、６３ジョイント、６４ジョイント（１自由度を有するジョイント）、６８ａ，６８ｂ，７１ａ，７１ｂリンク（第１リンク群，連結連鎖）、７２，９２回転軸。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a parallel robot capable of determining a predetermined position and posture in a three-dimensional space, which is suitable for handling or assembling work objects.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a parallel robot capable of determining a position and posture in a predetermined space includes, for example, Nikkei Mechanical. 1995. No. 450. As shown on page 30, there are roughly three types of mechanism systems, such as a telescopic type in which the link expands and contracts, a bent type in which the link bends, and an openable type in which the link opens and closes.
[0003]
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of a conventional Stewart platform parallel robot that is an expandable parallel mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-294193. In the figure, 101 is a base plate, 102 is an end plate, 106 is a telescopic link including six linear motion motors, and 103 has two degrees of freedom to connect the base plate 101 side of the link 106 to the base plate 101. A joint 105 is a joint having three degrees of freedom for connecting the end plate 102 side of the link 106 to the end plate 102.
[0004]
Next, the operation will be described.
By determining the length of the extendable link 106 to a predetermined length, the position and orientation of the end plate 102 are determined by a plane generated by the combination of the six tip positions on the end plate 102 side of the link 106. It becomes possible to do.
[0005]
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional parallel robot of a bending type parallel mechanism system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-270077. In the figure, 201 is a base plate, 202 is an end plate, and the base plate 201 and the end plate 202 are connected by six connecting chains. 206 is a first link, 207 is a second link, 209 is a rotary motor that rotates the first link 206, and 205 is an end plate 202 side of the first link 206 and a base plate 201 side of the second link 207 3. A joint having a degree of freedom and a joint having three degrees of freedom for connecting the end plate 202 side of the second link 207 to the end plate 202 side.
[0006]
Next, the operation will be described.
By stopping the rotary motor 209 attached to the base plate 201 at a predetermined angle, the tip position on the end plate side of the first link 206 attached to the rotary shaft of the rotary motor 209 is determined. Since one end of the link 206 on the end plate 202 side and one end of the second link 207 on the base plate 201 side are connected by a joint 205 having three degrees of freedom, the other end of the second link 207 has a hemispherical operating range. The predetermined position and posture of the end plate 202 can be determined in the three-dimensional space from the combination of these six hemispherical motion ranges.
[0007]
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a conventional parallel robot of an open / close type parallel mechanism system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-19842. In the figure, 301 is a base plate, 302 is an end plate, 310 is a moving element operated by a linear motor, 306 is six links connecting the moving element 310 and the end plate 302, and 304 is the base plate 301 and the linear plate. A rotary motor that determines the mounting angle of the dynamic motor, 305 is a joint having three degrees of freedom for connecting the moving element 310 and one end of the link 306 on the base plate 301 side, and the other of the link 306 on the end plate 302 side A joint having three degrees of freedom connecting the end and the end plate 302 is shown.
[0008]
Next, the operation will be described.
The six moving elements 310 that can be linearly moved by the linear motion motor that is stopped and attached to the base plate 301 at a predetermined angle are stopped at predetermined positions, so that a hemispherical shape is formed at the tip of the link 306. Thus, the position and orientation of the end plate 302 attached to the tip of the link 306 can be determined within a predetermined space from the combination of these six hemispherical motion ranges.
[0009]
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a conventional parallel robot of a parallel mechanism system in which end plates disclosed in JP-A-63-150178 are connected and supported by three links. In the figure, 401 is a base plate, 402 is an end plate, 413 is six connecting chains connecting the base plate 401 and the end plate 402, 406 is a first link, 407 is a second link, 409a is a direct acting motor, 409b is a rotary motor, 410 is a moving element operated by a direct acting motor 409a, 404 is a joint having one degree of freedom incorporated in the moving element 410, and one end of the first link 406 on the end plate 402 side and the first link 406. A joint having one degree of freedom for connecting one end of the two links 407 on the base plate 401 side, and a joint 405 having three degrees of freedom for connecting the other end of the second link 407 on the end plate 402 side to the end plate 402.
[0010]
Next, the operation will be described.
When the linear motion motor 409a operates, a linear motion is generated in the joint 404 having one degree of freedom of the moving element 410 and the moving element 410, and when the rotary motor 409b operates, Since a rotational motion is generated in the joint 404 of the degree of freedom, the one-degree-of-freedom joint 404 of the moving element 410 causes a linear motion and a rotational motion. By stopping both of the motors at predetermined positions, the position of one end of the connected first link 406 on the end plate 402 side is determined. One end of the first link 406 on the end plate 402 side and one end of the second link 407 on the base plate 401 side are rotatably connected by a joint 404 having one degree of freedom, so that the end plate 402 of the second link 407 is rotated. An arc-shaped operating range is generated on the side, and the position and posture of the end plate 402 that is rotatably mounted by the joint 405 having three degrees of freedom and the other end of the second link 407 are determined in accordance with combinations of the three arcs. It becomes possible to determine in the space.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional parallel robot is configured as described above, the 6-degree-of-freedom parallel robot shown in FIGS. 8, 9 and 10 has at least six connecting chains for connecting the base plate and the end plate. There is a problem that it is necessary to arrange six or more joints on the source plate and the end plate, the overall structure becomes complicated, and it becomes difficult to reduce the size of the 6-DOF parallel robot body.
[0012]
Further, since six or more links are required, the operation range is limited due to the problem of interference between the links, and furthermore, the parallel robot shown in FIGS. 8 and 10 uses a linear motor. There has been a problem that the structure becomes complicated and miniaturization becomes difficult.
[0013]
Furthermore, in the parallel robot shown in FIG. 10, the end plate is connected and supported by three links. However, a linear motion motor is used as in the parallel robot shown in FIGS. 8 and 10, and the structure is complicated. Therefore, it is difficult to reduce the size and ball screws are generally used for direct-acting motors. Therefore, the operating speed of direct-acting motors is limited by the critical speed of the ball screw. There was a problem that high-speed operation was limited.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a parallel robot that has a simple structure, facilitates downsizing, and can be manufactured at low cost.
[0015]
Another object of the present invention is to obtain a parallel robot that can be operated at high speed.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A parallel robot according to the present invention includes a base plate on a fixing side, an end plate on a side to which a tool is attached, and the first link or the end plate connected to the base plate and capable of moving and positioning with two degrees of freedom. Rotating the first link group composed of a plurality of links and three connection chains composed of the second links, the end plate side of the first link or the first link group, and one end of the second link A first joint having one degree of freedom connected freely, a second joint having three degrees of freedom connecting the other end of the second link to the end plate, and the first link or the first link. It is arranged near the base plate side of one link group, and includes a rotary motor that rotationally drives the first link or the first link group. Those were.
[0017]
The parallel robot according to the present invention is provided for each connection chain, and generates a spherical operation range for the other end of each second link connected to the end plate, on the base plate side of the first link or the first link group A first rotary motor and a second rotary motor which are arranged in the vicinity and whose motor rotation axes are orthogonal to each other are provided.
[0018]
The parallel robot according to the present invention includes a first rotary motor and a second rotary motor whose motor body is fixed on the base plate side and whose motor rotation axes are orthogonal to each other, and one side is on the base plate side. And each link is connected via a joint having two degrees of freedom, and both ends of the sides located on the base plate side are connected to each other via the joint having the two degrees of freedom. The first joint is connected to the motor rotation shaft of the second rotary motor and the motor rotary shaft of the second rotary motor, and the end plate side opposite to the base plate side has one degree of freedom to one end of the second link. A first link group composed of parallelogram links that are rotatably connected via a link is provided.
[0019]
The parallel robot according to the present invention includes a second rotary motor having a motor main body fixed to the base plate side, and a first rotary motor having a motor main body fixed to a motor rotating shaft of the second rotary motor. The rotation of the motor rotation shaft of the second rotary motor, and the rotation of the motor rotation shaft of the first rotary motor in which the motor body rotates in accordance with the rotation of the motor rotation shaft of the second rotation motor. By rotating, a spherical operation range is generated for the other end of the second link, and the base plate side end of the first link is connected to the motor rotation shaft side of the first rotary motor. It is a thing.
[0020]
The parallel robot according to the present invention is provided for each connection chain, and generates a planar motion range for the other end of each second link connected to the end plate, on the base plate side of the first link or the first link group A first rotary motor and a second rotary motor that are arranged in the vicinity and whose motor rotation axes are parallel to each other, and a rotation that is orthogonal to the motor rotation axes of the first rotary motor and the second rotary motor A first link or a first link group attached to the base plate so as to be rotatable by a shaft is provided.
[0021]
In the parallel robot according to the present invention, each motor main body is fixed to a rotation axis orthogonal to the motor rotation axis, and the first rotation motor and the second rotation motor whose motor rotation axes are parallel to each other, and four links The rotation shaft for allowing the first link group composed of the parallelogram links made of the shaft to be deformed in the direction parallel to the plane formed by the parallelogram links by the rotation of the first rotary motor. And the four links are connected via a joint having one degree of freedom of rotation in a direction parallel to a plane forming the parallelogram link, and the parallelogram link. One end of the side located on the base plate side is connected to the motor rotation shaft of the second rotary motor via the joint having the one degree of freedom, and the rotation shaft connection A first joint which is connected to a motor rotating shaft of the first rotary motor via a joint and has one end of the second link and one end of the second link opposite to one side of the base plate. And a first link group rotatably connected to each other.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a parallel robot having a parallelogram link as a first link according to the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing one set of connection chains in FIG. is there. In the figure, 1 is a base plate, 2 is an end plate, 7 is a second link (connection chain), 11a and 11b are links (connection chain) constituting the first link group 6, and 8a is the first link group 6. The link (connection chain) which is constituted, 9a and 9b shown in FIG. 2 are rotary motors (first rotary motor and second rotary motor), which are fixed on the base plate 1 and rotate with each other. It arrange | positions so that an axis | shaft may orthogonally cross.
[0023]
Reference numeral 3 denotes a joint (a joint having two degrees of freedom). As shown in FIG. 2, the rotary motor 9 a and the first link group 6, the rotary motor 9 b and the first link group 6, and the link 11 a of the first link group 6. 11b and the link 8a are rotatably connected around the X and Y axes, respectively, and the motor rotation shafts of the rotary motors 9a and 9b are coupled to the cross pieces of the joints 3 respectively. Reference numeral 4 denotes a joint having a single degree of freedom connecting the link 8a and the second link 7 (first joint), and reference numeral 5 denotes a three degree of freedom connecting the second link 7 and the end plate 2 rotatably. It is a joint (second joint).
[0024]
Next, the operation will be described.
The rotary motor 9a fixed to the base plate 1 operates the parallelogram link, which is the first link group 6, in the in-plane direction of the parallelogram link (around the Y axis), and the rotary motor 9b Operate in a direction (around the X axis) where the plane of the parallelogram link falls. Further, the rotary motor 9a and the rotary motor 9b are driven independently and stopped at a predetermined rotation angle, whereby the position of the joint 4 attached to the link 8a can be determined within a predetermined space. . Since one end of the link 8a and the second link 7 is rotatably connected by the joint 4 having one degree of freedom, a spherical operation range is generated at the other end of the second link 7. Since there are three connection chains connecting the base plate 1 and the end plate 2, the position and posture of the end plate 2 can be determined from the combination of these three spherical surfaces.
[0025]
As described above, according to the first embodiment, the position and posture of the end plate 2 can be determined by driving the rotary motors 9a and 9b each having the motor body fixed to the base plate 1, respectively. The structure is simplified and the miniaturization is facilitated, and since no direct acting motor is used, there is an effect that a parallel robot can be obtained which can be manufactured at low cost.
In addition, since the configuration does not use a direct-acting motor, there is an effect that a parallel robot that can realize high-speed operation easily and safely is obtained.
[0026]
In particular, the number of joints on the base plate 1 and the end plate 2 can be halved by constructing three connecting chains for connecting the base plate 1 and the end plate 2, thereby simplifying the structure and reducing the size. In addition, there is an effect of obtaining a parallel robot that can be configured at low cost.
[0027]
Further, the motor rotation shafts of the rotary motors 9a and 9b are arranged on the base plate 1 side of the first link group 6 so as to be orthogonal to each other, and the parallelogram link is placed in the plane of the parallelogram link by the rotary motor 9a. The mass of the rotary motors 9a and 9b becomes a driving load for the first link group 6 because the rotary motor 9b is operated in the direction in which the plane of the parallelogram link is tilted. In addition, a spherical motion range can be generated at the other end of the second link 7, and there is an effect that a parallel robot capable of high speed operation can be obtained.
[0028]
Further, by adopting the parallelogram link, the rotary motors 9 a and 9 b for operating the link can be fixed to the base plate 1, and the mass of the rotary motors 9 a and 9 b is the driving load of the first link group 6. Thus, there is an effect that a parallel robot capable of high-speed operation can be obtained.
[0029]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the parallel robot according to the second embodiment, and FIG. 4 is a perspective view schematically showing one set of the linkage chain in FIG. 3 and 4, the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In FIG. 4, a rotary motor (first rotary motor) 19a and a rotary motor (second rotary motor) 19b are arranged so that their motor rotation axes are orthogonal to each other. Further, the rotary motor 19b is fixed to the base plate 1 shown in FIG. 3, and the main body of the rotary motor 19a is, for example, an L-shaped mounting bracket 51 whose one end is fixed to the motor rotation shaft of the rotary motor 19b. It is fixed to the end. Reference numeral 56 denotes a first link (connection chain), one end of which is fixed to the motor rotation shaft of the rotary motor 19a via a joint 53, for example, and is connected to the base plate 1 via the rotary motor 19b. Reference numeral 57 denotes a joint (first joint) having one degree of freedom for rotatably connecting the first link 56 and the second link 7.
[0030]
Next, the operation will be described.
When the rotary motor 19b fixed to the base plate 1 is stopped at a predetermined angle, the rotary motor 19a connected to the motor rotation shaft of the rotary motor 19b and the first link 56 are fixed to each other around the X axis. Rotating to an angle and stopping, the position of the other end of the first link 56 is determined as one point within a predetermined range. Since the other end of the first link 56 and one end of the second link 7 are rotatably connected by a joint 57, an arc-shaped operating range is generated at the other end of the second link 7.
[0031]
Further, when the rotary motor 19a rotates by a predetermined angle, the first ring connected through the joint 53 rotates to the predetermined angle around the Y axis, and the second link 7 of the second link 7 is rotated according to the predetermined angle. The other end also rotates, and an arc-shaped operating range is generated at the other end of the second link 7 by the rotation of the rotary motor 19a.
A spherical operating range is generated at the other end of the second link 7 by the rotation of the rotary motors 19a and 19b.
[0032]
Since there are three connection chains connecting the base plate 1 and the end plate 2, it is possible to determine the position and orientation of the end plate 2 within a predetermined range from a combination of three spherical operating ranges. Become.
[0033]
As described above, according to the second embodiment, the position and posture of the end plate 2 can be determined by driving the rotary motors 19a and 19b, respectively, as in the first embodiment. In this case, since the arc-shaped operating range of each of the rotary motors 19a and 19b generates a spherical operating range at the other end of the second link 7, the structure of the link is simplified compared to the first embodiment. As a result, downsizing is facilitated, the number of joints can be greatly reduced, and a parallel robot that has a low manufacturing cost can be obtained because a direct acting motor is not used.
[0034]
In addition, since the configuration does not use a direct-acting motor, there is an effect that a parallel robot that can realize high-speed operation easily and safely is obtained.
[0035]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a perspective view schematically representing one set of connection chains in the parallel robot according to the third embodiment. The overall configuration is the same as in FIG. In FIG. 5, the same or corresponding parts as in FIG. In this Embodiment 3, the motor rotating shaft of the rotary motor 19b is located in parallel with the Z axis. The rotary motor 19 a and the rotary motor 19 b are arranged so that their motor rotation axes are orthogonal to each other on the YZ plane, and the rotary motor 19 b is fixed to the base plate 1. Further, the rotary motor 19a is fixed to the other end of, for example, an L-shaped mounting bracket 51 having one end attached to the motor rotation shaft of the rotary motor 19b. The motor rotating shaft of the motor 19a is connected to the base plate side end of the first link through the joint 53.
[0036]
Next, the operation will be described.
When the rotary motor 19b fixed to the base plate 1 is stopped at a predetermined angle, the rotary motor 19a and the first link 56 connected to the motor rotation shaft of the rotary motor 19b rotate to a predetermined angle. And stop.
[0037]
Since the other end of the first link 56 and one end of the second link 7 are rotatably connected by a joint 57, the other end of the second link 7 if the first link 56 and the second link 7 are on a straight line. However, if the first link 56 and the second link 7 are bent at the joint 57 and have an angle, an arc-shaped operating range is generated at the other end of the second link 7. .
[0038]
When the rotary motor 19a rotates by a predetermined angle, the other end of the second link 7 also rotates according to the predetermined angle, and the other end of the second link 7 has an arc shape by the rotation of the rotary motor 19a. Operation range occurs.
A spherical operating range is generated at the other end of the second link 7 by the rotation of the rotary motors 19a and 19b.
Since there are three connection chains connecting the base plate 1 and the end plate 2, it is possible to determine the position and orientation of the end plate 2 within a predetermined range from a combination of three spherical operating ranges. Become.
[0039]
As described above, according to the third embodiment, the position and orientation of the end plate 2 can be determined by driving the rotary motors 19a and 19b, respectively, as in the second embodiment. In this case, since the arc-shaped operating range of each of the rotary motors 19a and 19b generates a spherical operating range at the other end of the second link 7, the structure of the link is simplified as in the second embodiment. As a result, downsizing is facilitated, the number of joints can be greatly reduced, and a parallel robot that has a low manufacturing cost can be obtained because a direct acting motor is not used.
In addition, since the configuration does not use a direct-acting motor, there is an effect that a parallel robot that can realize high-speed operation easily and safely is obtained.
[0040]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a perspective view schematically representing one set of connection chains in the parallel robot of the fourth embodiment. In FIG. 6, 62 is an end plate, 63 is a joint having two degrees of freedom, 57 is a joint having one degree of freedom (first joint), 64 is a joint having one degree of freedom, 68a, 68b and 71a. 71b is a link forming the first link group (connection chain). Reference numeral 72 is rotatably supported on a base plate (not shown), and rotates perpendicular to the motor rotation axes of a rotary motor (first rotary motor) 69a and a rotary motor (second rotary motor) 69b. It is a shaft and is fixed to one cross piece of the joint 63. The main bodies of the rotary motors 69a and 69b are fixed to the rotary shaft 72. When the rotary shaft 72 rotates, the main body rotates with the rotary shaft 72. The motor rotation shaft of the rotary motor 69b is attached to a joint 64 having one degree of freedom in which one end of the link 68a is fixed. The joint 64 having one degree of freedom to which the motor rotation shaft of the rotary motor 69 b is attached is fixed to the other cross piece engaging member of the joint 63. The motor rotation shaft of the rotary motor 69 a is fixed to the other cross piece engaging member of the joint 63. Reference numeral 87 denotes a second link (connection chain), and 85 denotes a joint having three degrees of freedom for rotatably connecting the end plate 62 and the second link 87.
[0041]
Next, the operation will be described.
When the rotary motor 69a is stopped at a predetermined angle, the tip position of the link 71a constituting the first link group is determined within a predetermined range. When the rotary motor 69b is stopped at a predetermined angle, the tip position of the link 68a is determined, and the link 68a and the link 71b are connected by the joint 64 having one degree of freedom, so the position of the link 71b in the Z-axis direction is It is determined. Since the link 71b and the link 68b are also connected by the joint 64 having one degree of freedom, the posture of the link 71b and the posture of the link 68b can be determined. Since the second link 87 is connected to the link 68b by the joint 57 having one degree of freedom, a planar operating range is generated at the tip of the second link 87.
Since there are three connection chains connecting the base plate and the end plate 62, the position and posture of the end plate 62 can be determined within a predetermined range from the combination of the three planes.
[0042]
As described above, according to the fourth embodiment, by rotating the rotary motor 69a, an arc-shaped operating range around the Y axis is generated. Further, by rotating the rotary motor 69b, movement in the Z-axis direction can be added to the arc-shaped motion around the Y-axis by the rotary motor 69a. The rotation of the first link group is automatically performed according to the posture when the first link group of each connection chain in the three connection chains is driven by the rotary motor of each connection chain. The position and orientation of the end plate 62 can be determined within a predetermined range by the three connecting chains connecting the base plate and the end plate 62, and the production cost is low because no direct acting motor is used. In addition, there is an effect that a parallel robot capable of easily and safely realizing high-speed operation can be obtained.
[0043]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing one set of connection chains in the parallel robot of the fifth embodiment. In FIG. 7, the same or equivalent parts as in FIG. In FIG. 7, the rotation shaft 92 is rotatably attached to a base plate (not shown), and a rotation shaft that allows the first link 96 to rotate in a direction orthogonal to the motor rotation shafts of the rotary motors 69a and 69b. 94 is a timing belt, and 95a is a pulley fixed to the motor rotation shaft of the rotary motor 69a. Reference numeral 96 denotes a first link (connection chain), and 97 denotes a joint (first joint) having one degree of freedom in which the end plate 62 side of the first link 96 and one end of the second link 87 are rotatably connected. The main bodies of the rotary motors 69 a and 69 b are fixed to the rotary shaft 92, and rotate integrally with the rotation of the rotary shaft 92. The rotary motors 69a and 69b are arranged so that the respective motor rotation axes are orthogonal to the first link 96. The motor rotation axis of the rotary motor 69b is interposed via the cross piece engaging member of the joint 63. Attached to the first link 96, and the first link 96 can be rotated. The pulley 95a rotates the pulley 95b via the timing belt 94. Since the pulley 95b is connected to the second link 87 via the joint 97, the second link 87 can be rotated.
[0044]
Next, the operation will be described.
When the rotary motor 69b is stopped at a predetermined position, the first link 96 connected to the motor rotation shaft of the rotary motor 69b is determined as the predetermined position. Similarly, when the rotary motor 69a is stopped at a predetermined position, the second link 87 is determined at a predetermined position via the pulley 95a, the timing belt 94, and the pulley 95b. At the tips of the first link 96 and the second link 87, a planar operation range is generated around a rotation shaft 92 that is rotatably mounted on the base plate.
Since there are three connection chains connecting the base plate and the end plate 62, the position and posture of the end plate 62 can be determined within a predetermined range from the combination of the three arcs.
[0045]
As described above, according to the fifth embodiment, the rotation of the rotary motor 69a generates an arc-shaped operating range around the X axis at the tip of the second link 87. Further, in addition to the arcuate operation range due to the rotation of the rotary motor 69a, a planar operation range can be generated on the YZ plane by the rotation of the rotary motor 69b. Further, the rotation of the first link 96 of each connection chain by the rotating shaft 92 depends on the posture when the first link of each connection chain in the three connection chains is driven by the rotary motor of each connection chain. The rotation position can be determined automatically. In addition, since the link structure is simplified by using a timing belt, it is possible to achieve a reduction in size and weight, and since a linear motion motor is not used, a parallel robot that can be manufactured at low cost can be obtained. is there.
In addition, since the configuration does not use a direct-acting motor, there is an effect that a parallel robot that can realize high-speed operation easily and safely is obtained.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the connection chain for connecting the base plate and the end plate is constituted by three, in particular, the number of joints on the end plate can be constituted by three, the structure can be simplified and It is easy to downsize, and there is an effect that can be configured at low cost.
[0047]
In addition, a parallelogram link is adopted, and both ends of the side of the parallelogram link on the base plate side are driven by respective rotary motors whose motor rotation axes are orthogonal to each other to operate the link. The rotary motor can be fixed to the base plate, and the mass of the rotary motor does not become the driving load of the first link group, so that high speed operation can be realized.
[0048]
Further, the rotation of the motor rotation shaft of the second rotary motor with the motor main body fixed to the base plate side, and the first rotary motor with the motor main body fixed to the motor rotation shaft of the second rotary motor Since the rotation of the motor rotation shaft causes a spherical operating range to be generated at the other end of the second link, the link structure can be simplified and miniaturized easily, and can be constructed at low cost. is there.
[0049]
The second link connected to the end plate is arranged in the vicinity of the base plate side of the first link or the first link group to generate an arcuate operating range at the other end of each second link, and the motor rotation axes are parallel to each other. One rotary motor and a second rotary motor are provided for each connection chain, and the first link or the first link is rotated by a rotary shaft orthogonal to the motor rotary shaft of the first rotary motor and the second rotary motor. Since the link group has a configuration in which the link group is rotatably attached to the base plate, the rotation of the first link or the first link group of each connection chain by the rotating shaft is the connection chain of the three connection chains. Since the first link or the first link group is automatically performed according to the posture when driven by the rotary motor and the rotation position is determined, the structure can be simplified and miniaturized easily. There is a low cost structure can effect can operate at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a parallel robot that employs a parallelogram link according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view schematically representing one set of connection chains in a parallel robot that employs a parallelogram link according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a parallel robot according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view schematically representing one set of connection chains in the parallel robot according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view schematically representing one set of connection chains in the parallel robot according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view schematically representing one set of connection chains in the parallel robot according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing one set of connection chains in the parallel robot according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of a conventional telescopic 6-DOF parallel robot.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional bending type 6-DOF parallel robot.
FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of a conventional open / close 6-degree-of-freedom parallel robot.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a conventional 6-DOF parallel robot in which a base plate and an end plate are connected and supported by three links.
[Explanation of symbols]
1 base plate, 2,62 end plate, 3 joint (joint having 2 degrees of freedom), 4, 57, 97 joint (first joint), 5 joint (second joint), 6 first link group, 7, 87 Second link (connection chain), 8a, 11a, 11b Link (connection chain), 9a, 9b Rotary motor (first rotary motor, second rotary motor), 19a, 69a Rotary motor (first 1 rotary motor), 19b, 69b Rotary motor (second rotary motor), 56, 96 First link (connection chain), 63 joint, 64 joint (joint with one degree of freedom), 68a, 68b , 71a, 71b links (first link group, connection chain), 72, 92 rotating shafts.

Claims

A base plate on the side to be fixed,
The end plate on the tool mounting side,
A first link group composed of a first link or a plurality of links that connect the base plate and the end plate and can be moved and positioned with two degrees of freedom; and three connection chains composed of second links;
A first joint having one degree of freedom in which the end plate side of the first link or the first link group and one end of the second link are rotatably connected;
A second joint having three degrees of freedom in which the other end of the second link is rotatably connected to the end plate;
A parallel robot provided with a rotary motor disposed in the vicinity of the base plate side of the first link or the first link group and rotationally driving the first link or the first link group.

Rotary motor
A motor rotating shaft that is provided in each connection chain and is arranged in the vicinity of the base plate side of the first link or the first link group that generates a spherical operating range for the other end of each second link connected to the end plate. The parallel robot according to claim 1, further comprising a first rotary motor and a second rotary motor that are orthogonal to each other.

The motor bodies of the first rotary motor and the second rotary motor are fixed to the base plate side,
The first link group is
One side is located on the base plate side, and each link is connected through a joint having two degrees of freedom of rotation, and both ends of the side located on the base plate side have the two degrees of freedom. The end plate side that is connected to the motor rotation shafts of the first rotary motor and the second rotary motor via a joint having the end plate side opposite to the base plate side is connected to one end of the second link. 3. The parallel robot according to claim 2, wherein the parallel robot is constituted by parallelogram links rotatably connected via a first joint having a degree of freedom.

The motor body of the second rotary motor is fixed to the base plate side,
The motor body of the first rotary motor is fixed to the motor rotation shaft of the second rotary motor;
The rotation of the motor rotation shaft of the second rotary motor, and the rotation of the motor rotation shaft of the first rotary motor in which the motor body rotates in accordance with the rotation of the motor rotation shaft of the second rotary motor. Thus, a spherical operating range is generated with respect to the other end of the second link, and the end on the base plate side of the first link is connected to the motor rotation shaft side of the first rotary motor. The parallel robot according to claim 2.

Rotary motor
A motor rotating shaft disposed in the vicinity of the base plate side of the first link or the first link group that is provided for each connection chain and generates a planar operating range for the other end of each second link connected to the end plate. Comprising a first rotary motor and a second rotary motor parallel to each other,
The first link or first link group is
The parallel robot according to claim 1, wherein the parallel robot is rotatably attached to the base plate by a rotation shaft orthogonal to a motor rotation shaft of the first rotary motor and the second rotary motor.

Each motor body of the first rotary motor and the second rotary motor is fixed to a rotary shaft orthogonal to the motor rotary shaft of each rotary motor, and is a parallelogram link composed of four links. A rotating shaft connecting joint connected to the rotating shaft for allowing the constructed first link group to be deformed in a direction parallel to a plane formed by the parallelogram links by rotation of the first rotary motor. Have
The first link group includes:
The four links are connected via a joint having one degree of freedom of rotation in a direction parallel to the plane forming the parallelogram link, and the side located on the base plate side of the parallelogram link. One end of the motor is connected to the motor rotary shaft of the second rotary motor via the joint having one degree of freedom, and the motor rotary shaft of the first rotary motor is connected via the rotary shaft connecting joint. The end plate side side and one end of the second link facing one side of the base plate side and the one end of the second link are rotatably connected via a first joint having one degree of freedom. Item 6. The parallel robot according to Item 5.