JP4659098B2

JP4659098B2 - ３自由度を有する姿勢変更機構を備えたパラレルリンクロボット

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Publication number: JP4659098B2
Application number: JP2009030876A
Authority: JP
Inventors: 聡木下; 光山城
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: DE102010007631A8; US8109173B2; DE102010007631B4; JP2010184328A; CN101804631A; US20100206120A1; CN101804631B; DE102010007631A1

Description

本発明は、パラレルリンクロボットに関する。

基礎部材となる固定部材に複数のモータを取付け、該アクチュエータの出力部に連結されたリンクをそれぞれ駆動して、各リンクの先端に取付けた可動部材の位置，姿勢を制御するようにしたパラレルリンクロボットは種々の形態のものが開発されている。パラレルリンクロボットは、基礎部材と可動部材とを複数のリンクで繋ぐ構造であるので、高精度、高剛性、高速といった特徴を有する。このような特徴から、パラレルリンクロボットは、高速ハンドリングや組立用ロボットとして広く知られている。

特許文献１には図１１に示されるパラレルリンクロボットが開示されている。図１１に示されるパラレルリンクロボットは、デルタ型と呼ばれる構造を採用しており、１つの基礎部材２００と１つの可動部材２０８を備えている。
基礎部材２００は３つの回転アクチュエータ２１３を有し、各回転アクチュエータが基礎部材２００と共に一体的な要素をなす１つの固定部分を有し、その軸２０２が同一平面上にある。各駆動リンク２０４が剛性組立体の形でそれらの一端２１５でそれぞれ各回転軸２０２に取付けられている。各駆動リンク２０４の他端２１６が、カルダン型の２つの二重関節部によって２つの受動リンク２０５ａ，２０５ｂと共に一体的な要素をなす。
その他、受動リンク２０５ａ，２０５ｂの２つの群の各々が、カルダン型の２つの二重関節部２０７ａ，２０７ｂにより可動部材２０８に連結されており、従って可動部材２０８の運動を駆動リンク２０４の作動により制御することができる。そして、可動部材２０８にハンド２０９などの作業用部材を配置することができる。

可動部材２０８にはハンドなどの作業用部材の姿勢を変更するための第４軸と呼ばれる姿勢変更軸を有し、該第４軸は可動部材２０８の面に垂直な軸線である。ハンド２０９などの作業部材は、駆動シャフト２１４を介して基礎部材２００に配置された回転モータ２１１によって回転駆動される。３つの前記アクチュエータ２１３や回転モータ２１１は制御装置２１２によって制御される。

特公平４−４５３１０号公報

前述した特許文献１に開示されるパラレルリンクロボットは、可動部材２０８に配置されたハンド２０９などの作業用部材の姿勢を変更するために第４軸と呼ばれる姿勢変更軸を備えている。しかしながら、第４軸のみでは傾斜面に部品を取付ける作業を行うことはできなかった。

そこで本発明の目的は、上記事情に鑑みて、姿勢変更軸の自由度を増加したパラレルリンクロボットを提供することであり、特に、特異点が発生することを回避しつつ姿勢変更軸の自由度を増加したパラレルリンクロボットを提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、基礎部材と可動部材の間を駆動リンクと受動リンクからなる３組のリンク機構を並列に関節接続すると共に、前記可動部材にエンドエフェクタの姿勢を制御するための３自由度を有する姿勢変更機構部を備えたパラレルリンクロボットにおいて、前記可動部材に、前記可動部材と３つの前記受動リンクを接続する各関節部の回転軸線を含む平面に対して垂直な第４軸線回りに回転可能に接続された第１回転部材と、前記第１回転部材に、前記第４軸線に直交する第５軸線回りに回転可能に接続された第２回転部材と、前記第２回転部材に、前記第５軸線に直交する第６軸線回りに回転可能に接続されるとともに、エンドエフェクタを取付けるためのフランジ面を先端に有する第３回転部材とを備え、前記フランジ面に垂直な軸線が前記第６軸線と所定の角度をもって交わり、前記第１回転部材、前記第２回転部材、および前記第３回転部材をそれぞれ前記第４軸線、前記第５軸線、および前記第６軸線回りに回転駆動する３つのモータは前記基礎部材に配置され、前記可動部材には３つの入力軸が設けられ、前記３つの入力軸は、前記可動部材と３つの前記受動リンクを接続する各関節部の回転軸線を含む平面に対して垂直かつ互いに平行な軸であって、３つの前記モータからの各駆動力を伝達する３本の独立した駆動シャフトは、前記３つの入力軸のそれぞれの軸回りに回転出来るように連結され、３つの前記モータからの各駆動力は、前記姿勢変更機構部に配置されたギヤを介して、前記第４軸線回り、前記第５軸線回り、前記第６軸線回りに前記第１回転部材、前記第２回転部材、前記第３回転部材を駆動することを特徴とするパラレルリンクロボットである。

本発明により、姿勢変更軸の自由度を増加したパラレルリンクロボットを提供することができ、特に、特異点が発生することを回避しつつ姿勢変更軸の自由度を増加したパラレルリンクロボットを提供できる。

３軸の姿勢変更機構部を備えたパラレルリンクロボットの概略構成図である。パラレルリンクロボットの概略縦断面図である。パラレルリンクロボットの可動部材および姿勢変更機構部を示す拡大斜視図である。姿勢変更機構部の側面外観図である。本発明の実施形態である特異点が発生することを回避可能な姿勢変更機構部の外観図である。本発明の実施形態であるフランジ面を傾斜させた姿勢変更機構部を備えたパラレルリンクロボットの概略構成図である。フランジ面を傾斜させた姿勢変更機構部にハンドを取付けた状態を説明する図である。フランジ面を傾斜させた姿勢変更機構部の内部の概略構造を説明する図である。姿勢変更機構部駆動機構の要部拡大断面図で、（ａ）ホルダ組立体を示す断面図、及び（ｂ）ホルダ組立体を示す他の縦断面図である。姿勢変更機構部駆動機構の要部拡大図である。従来技術であるパラレルリンクロボットの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、３軸の姿勢変更機構部を備えたパラレルリンクロボットの概略構成図である。パラレルリンクロボットＰＲは、基礎部材１２と可動部材１００を備えており、並列配置される３組のリンク構造により基礎部材１２と可動部材１００とを連結してなるパラレルメカニズム形式の可動部材駆動機構１６を有し、可動部材１００は基礎部材１２に対して３軸並進運動のみを行う（換言すれば、３自由度のパラレルメカニズムを備えた）構成である。

本発明の一実施形態であるパラレルリンクロボットＰＲは、更に可動部材１００に３軸の回転運動が可能な姿勢変更機構部１０２と、姿勢変更機構部１０２を可動部材１００に対して３軸周りに回転させるための姿勢変更機構部駆動機構２０を備えている。
基礎部材１２は、パラレルリンクロボットＰＲの設置面に据え置かれる円弧壁状のスタンド２２の上端に、側方へ水平に張り出すように固定して設けられている板状構造体から構成される。基礎部材１２は、後述する可動部材駆動機構１６及び姿勢変更機構部駆動機構２０の構成要素群を担持する静止部材である。基礎部材１２には、駆動用のモータや動力伝達機構などを覆うカバー２４が、基礎部材１２の上側に着脱自在に固定して取付けられている。

可動部材駆動機構１６は、互いに並列に配置される３組のリンク構造２６と、それらのリンク構造２６を個々に駆動する３台のサーボモータ２８（図２に１台のみ示す）とを備えている。各組のリンク構造２６は、複数の回転対偶（ヒンジジョイント）及び補助リンクを介して基礎部材１２及び対応するサーボモータ２８の出力部に関節接続される駆動リンク３０と、回転対偶を介して駆動リンク３０の末端に関節接続される一対の平行受動リンク３２とを備える。平行受動リンク３２はその末端で、回転対偶を介して可動部材１００に関節接続される。

駆動リンク３０は、サーボモータ２８により駆動されて、基礎部材１２に対して鉛直な仮想平面に沿って多彩に揺動する。平行受動リンク３２は、駆動リンク３０の揺動に伴い、同じ仮想平面上で変位する。このとき、１組のリンク構造２６の平行受動リンク３２は、可動部材１００を介して他の２組のリンク構造２６の平行受動リンク３２に連結されているので、３組のリンク構造２６の平行受動リンク３２は、３つの駆動リンク３０の揺動態様に応じて受動式に多彩に揺動する。

３組のリンク構造２６は、それぞれの駆動リンク３０が、基礎部材１２上で互いに中心角１２０度ずつ離れた３箇所の固定位置で、基礎部材１２に接続されるとともに、それぞれの受動リンク３２が、可動部材１００で互いに中心角１２０度ずつ離れた３箇所の固定位置で、可動部材１００に接続される。その結果、可動部材駆動機構１６の動作により、可動部材１００は基礎部材１２に対して３軸並進運動のみを遂行する。

図２に示されるように、基礎部材１２には、３組の可動部材駆動機構１６に含まれる駆動用の３台のサーボモータ２８（図２には１台のみ示す）および姿勢変更機構部駆動機構２０（図２には１つのみ示す）が配置されている。基礎部材１２には、カバー２４側に突出する中空円筒状の座部５６が形成され、ホルダ組立体５０の外側ホルダ４４が、回転軸受装置５８の内輪が外側ホルダ４４の外周面の軸線方向一端（図で下端）領域に固定される一方、回転軸受装置５８の外輪が中空円筒状の取付部材６０の内周面に固定され、取付部材６０の座部５６の軸線方向一端（図で上端）に固定される（図１０参照）。

図４は、姿勢変更機構部１０２の姿勢変更機構部の側面外観図である。姿勢変更機構部１０２は可動部材１００に接続されており、姿勢変更機構部１０２は、３つの平行受動リンクを接続する関節部３６の回転軸線を含む平面に対して垂直な第４軸線１０６ａを中心軸としてその周りに回転可能な第１回転部材１０６と、第５軸線１０８ａを中心軸としてその周りに回転可能な第２回転部材１０８と、第６軸線１１０ａを中心軸としてその周りに回転可能な第３回転部材１１０を備えている。

図３は、本発明の一実施形態におけるパラレルリンクロボットＰＲの可動部材１００および姿勢変更機構部１０２を示す拡大斜視図である。可動部材１００は、図示しない空洞部を有する円筒状部材からなり、その外周の３箇所に、可動部材駆動機構１６の３組のリンク構造２６の平行受動リンク３２を接続する接続部１０４が形成される。可動部材１００の空洞部には、回転軸受装置や動力伝達機構が収容され（図８参照）、可動部材１００の図で姿勢変更機構部１０２が回転可能に支持される。

姿勢変更機構部１０２は、第４軸線１０６ａを中心として回転可能に可動部材１００に接続される第１回転部材１０６と、第４軸線１０６ａに直交する第５軸線１０８ａを中心として回転可能に接続される第２回転部材１０８と、第５軸線１０８ａに直交する第６軸線１１０ａを中心として回転可能に第２回転部材１０８に接続される第３回転部材１１０とを備える。そして、第３回転部材１１０にツール（図示せず）を取付けるための第１フランジ面１１２が設けられる。姿勢変更機構部１０２は、平行受動リンク３２を接続する関節部３６の回転軸線を含む平面に対して垂直な第４軸線周りに回転可能となるように、第１回転部材が可動部材１００に接続されている。

３個の姿勢変更機構部駆動機構２０のうち、第１の姿勢変更機構部駆動機構２０は、第１の自在継手８０−１および歯車列等（図８参照）の動力伝達要素を介して第１回転部材１０６に接続される第１の伝動部材５４−１を備える。第１の伝動部材５４−１は、第１のサーボモータ５２（図１０参照）により回転駆動される第１の外側ホルダ４４の回転を第１回転部材１０６に伝達して、第１回転部材１０６を第４軸線１０６ａの周りで回転運動させる。

３個の姿勢変更機構部駆動機構２０のうち、第２の姿勢変更部駆動機構２０のうち、第２の姿勢変更部駆動機構２０は、第２の自在継手８０−２および歯車列（図８参照）の動力伝達要素を介して第２回転部材１０８に接続される第２の伝動部材５４−２を備える。第２の伝動部材５４−２は、第２のサーボモータ５２（図１０参照）により回転駆動される第２の外側ホルダ４４の回転を第２回転部材１０８に伝達して、第２回転部材１０８を第５軸線１０８ａの周りで回転運動させる。

３個の姿勢変更機構部駆動機構２０のうち、第３の姿勢変更部駆動機構２０のうち、第３の自在継手８０−３および歯車列等（図８参照）の動力伝達要素を介して第３回転部材１１０に接続される第３の伝動部材５４−３を備える。第３の伝動部材５４−３は、第３のサーボモータ５２により回転駆動される第３の外側ホルダ４４の回転を第３回転部材１１０に伝達して、第３回転部材１１０を第６軸線１１０ａの周りで回転させる。第３回転部材１１０は、エンドエフェクタを取付けるためのフランジ面を先端に有する。
３軸周りの回転が可能な姿勢変更機構部１０２を備えたパラレルリンクロボットＰＲは、姿勢変更機構部１０２のフランジ面に装着されたエンドエフェクタ（図示せず）に３軸並進運動と３軸回転運動とを適宜組み合わせて遂行させることができる。

図３や図４に示される姿勢変更機構部１０２を備えたパラレルリンクロボットＰＲでは、平行受動リンク３２を接続する各関節部３６の回転軸線を含む平面と平行な平面（パラレルリンクロボットＰＲを床置した場合は水平面内）が、使用頻度が高い領域である。第１フランジ面１１２が水平になった場合は、第４軸線１０６ａと第６軸線１１０ａとが平行な配置関係になることから、特異点となる。特異点とは、第６軸線１１０ａの位置を特定する場合、第４軸線１０６ａは第６軸線１１０ａの周りのどこかの角度位置となることから、位置の演算を行う場合に解が一義的に決められない状態という。

そこで図５に示されるように、特異点が発生しないように、第６軸線１１０ａとフランジ面に垂直な第７軸線１１２ａが所定角度αを有するように、第３回転部材１１０に第２フランジ面を設ける。このような構造とすることで、第２フランジ面１１４が水平になっても、第４軸線１０６ａと第６軸線１１０ａとが平行にならず、使用頻度が高い水平面内が特異点となることを回避することができる。所定角度αとしては３０度から６０度とすると、ハンド１２２を取付けてハンド１２２に作業を行なわせるのに好適である。

第３回転部材１１０に第６軸線１１０ａと第２フランジ面１１４に垂直な軸線が所定角度を持つようにして第２フランジ面１１４を設けるシンプルな構造により、使用頻度が高い水平面内が特異点となることを回避できる。これにより、安価でコンパクトな姿勢変更機構を実現でき、各軸の動作も理解し易く、パラレルリンクロボットＰＲの使い勝手が格段に向上する。また、ハンドやツールの取付部に角度を付ける必要がなくなり、ハンドやツールの制作が容易になる上、安価にそれらを製造することができる。

図６は、本発明の実施形態であるフランジ面を傾斜させた姿勢変更機構部を備えたパラレルリンクロボットＰＲの概略構成図である。傾斜した第２フランジ面を備えた姿勢変更機構部１０２のフランジ面に、ワークを把持しワークを移動させるなどの作業を行うハンド（図７参照）が取付けられる。

水平面内に置かれたワークを把持する際は、ハンド１２２（図７参照）を真下に向ける必要がある。ハンド１２２のハンド取付部１２０を第２フランジ面１１４に装着する。前述したようにフランジ面を傾斜させた姿勢変更機構部１０２を用いたパラレルリンクロボットＰＲでは、第２フランジ面１１４を水平にしてハンド１２２を真下に向けた場合でも、第４軸線１０６ａと第６軸線１１０ａとは平行にならず、水平面内が特異点となることを回避できる。

図８は、フランジ面を傾斜させた姿勢変更機構部の内部の概略構造を説明する図である。姿勢変更機構部１０２を回転駆動する駆動力は、おのおの独立した３つの姿勢変更機構部駆動機構２０の駆動シャフト５４−１，５４−２，５４−３により伝達される（図３参照）。この駆動力は、可動部材１００上に平行受動リンク３２を接続する各関節部３６の軸線を含む平面に対して、垂直かつ互いに平行な軸周りに回転可能にベアリングを介して接続された入力軸に自在継手（ユニバーサルジョイント）８０−１，８０−２，８０−３（図３参照）を介して伝達される。

この入力軸の先端には各々ギヤ４−１，５−１，６−１（ギヤ５−１，ギヤ６−１は図示せず）が固定されている。第１回転部材１０６はベアリングを介して、可動部材１００に対して回転可能に接続されている。第１回転部材１０６にはギヤ４−２が固定されており、ギヤ４−１とギヤ４−２が噛み合い、ギヤ４−１に伝達された回転駆動力がギヤ４−２に伝達され、第１回転部材１０６が回転する。

第１回転部材１０６には、ベアリングを介してギヤ５−２，５−３が回転可能に接続されている。ギヤ５−２とギヤ５−３とは駆動力を伝達できるように固定されている。ギヤ５−４は第２回転部材１０８に固定され、第２回転部材１０８はベアリングを介して回転可能に第１回転部材に接続されている。ギヤ５−１に伝達された駆動力が、ギヤ５−２、ギヤ５−３、ギヤ５−４と伝達され、第２回転部材１０８が回転する。また、第３回転部材１１０は、ギヤ６−１（図示せず）に伝達された駆動力がギヤ６−２、ギヤ６−３、ギヤ６−４、ギヤ６−５、ギヤ６−６と伝達されることによって回転する。なお、ギヤ同士
、ギヤと回転部材との固定は、動力が伝達できればよく、ボルト結合、キー結合、接着結合など、その結合手段は適宜選択して採用すればよい。

図９は、姿勢変更機構部駆動機構の要部拡大断面図で、（ａ）ホルダ組立体を示す断面図、及び（ｂ）ホルダ組立体を示す他の縦断面図である。姿勢変更機構部駆動機構２０は、姿勢変更機構部１０２に取付けて可動部材１００に設置されるハンド（図７参照）やツールの姿勢を制御するための駆動機構である。本発明の実施形態によるパラレルリンクロボットＰＲでは、３つの互いに独立して動作可能な３個の姿勢変更機構部駆動機構２０を備える。基礎部材１２には、図２に示す座部５６と同様の３個の座部５６が、３組のリンク構造２６の略中心を囲む適当な位置に形成され、個々のホルダ組立体５０の外側ホルダ４４が対応の座部５６に取付けられる。それにより、３個の姿勢変更機構部駆動機構２０は、それぞれのホルダ組立体５０の第１軸線４４ａを互いに平行に配置して構成される。

姿勢変更機構部駆動機構２０は、３個の中空円筒状のホルダ４４，４６，４８を互いに回転可能に、かつ３重の入れ子式に組み合わせて構成されるホルダ組立体５０と、ホルダ組立体５０の外側ホルダ４４を回転駆動するサーボモータ５２（図１０参照）と、ホルダ組立体５０の内側ホルダ４８に直線移動（すなわち直動）可能に受容される棒状の駆動シャフト５４とを備えている。

図９（ａ）に示すように、ホルダ組立体５０の中間ホルダ４６は、外側ホルダ４４の内周面よりも径寸法の小さい外周面を有し、この外周面の互いに１８０度反対側の所定箇所に、径方向外方へ突出する一対の支軸６２が形成される。それら支軸６２は、それぞれの幾何学的中心線を互いに一致させるとともに中間ホルダ４６の幾何学的中心線に直交させて配置される。他方、外側ホルダ４４には、内周面の互いに１８０度反対側の所定箇所に、径方向へ貫通する一対の軸穴６４が形成される。それら軸穴６４は、それぞれの幾何学的中心軸線を互いに一致させるとともに外側ホルダ４４の幾何学的中心軸線に直交させて配置される。

中間ホルダ４６は、個々の支軸６２を外側ホルダ４４の対応の軸穴６４に挿入して、それら軸穴６４に設置される一対の回転軸受装置６６を介して外側ホルダ４４に取付けられる。詳細には、各回転軸受装置６６の外輪が外側ホルダ４４の各軸穴６４の内周面に固定される。この状態で、中間ホルダ４６は、それ自体の幾何学的中心軸線及び第１軸線４４ａの双方に直交する第２軸線４６ａを中心として回転可能に、外側ホルダ４４に内設される。

図９（ｂ）に示すように、ホルダ組立体５０の内側ホルダ４８は、中間ホルダ４６の内周面よりも径寸法の小さい外周面を有し、この外周面の互いに１８０度反対側の所定箇所に、径方向外方へ突出する支軸６８が形成される。それら支軸６８は、それぞれの幾何学的中心線を互いに一致させるとともに内側ホルダ４８の幾何学的中心軸線に直交させて配置される。他方、中間ホルダ４６には、一対の支軸６２から中心角９０度ずれた位置で互いに１８０度反対側の所定箇所に、径方向へ貫通する一対の軸穴７０が形成される。それら軸穴７０は、それぞれの幾何学的中心軸線を互いに一致させるとともに中間ホルダ４６の幾何学的中心軸線に直交させて配置される。

内側ホルダ４８、個々の支軸６８を中間ホルダ４６の対応の軸穴７０に挿入して、それら軸穴７０に設置される一対の回転軸受装置７２を介して中間ホルダ４６に取付けられる。詳細には、各回転軸受装置７２の内輪が内側ホルダ４８の各支軸６８の外周面に固定される一方、各回転軸受装置７２の外輪が中間ホルダ４６の各軸穴７０の内周面に固定される。この状態で、内側ホルダ４８は、それ自体の幾何学的中心線及び第２軸線４６ａの双方に直交する第３軸線４８ａを中心として回転可能に、中間ホルダ４６に内設される。

外側ホルダ４４には、その外周面の軸線方向他端（図で上端）に、動力伝達要素としてのギヤ７４が固定され、サーボモータ５２の出力軸７６がギヤ７４に連結される（図１０参照）。サーボモータ５２はギヤ７４を介して外側ホルダ４４を第１軸線４４ａの周りで回転駆動する。なお、ギヤ７４の代わりにベルト及びプーリを動力伝達要素として使用することもできる。

駆動シャフト５４は、ホルダ組立体５０の内側ホルダ４８の内周面よりも径寸法の小さい外周面を有する一体物の棒状要素であり、内側ホルダ４８の内部に設置される直動軸受部材７８を介して内側ホルダ４８に取付けられる。この状態で、駆動シャフト５４は、それ自体及び内側ホルダ４８の幾何学的中心軸線の双方に平行で第３軸線４８ａに直交する直動軸５４ａに沿って、全長に渡り回転拘束状態で直動可能に内側ホルダ４８に受容される。図示実施形態では、直動軸５４ａは、駆動シャフト５４及び内側ホルダ４８の幾何学的中心軸線に合致する。

駆動シャフト５４を回転拘束状態で案内する直動軸受部材７８は、サーボモータ５２の出力を駆動シャフト５４にできるだけ損失無く伝えることが、ハンドやツールの姿勢制御の精度を向上させる観点で要求される。このような直動軸受部材７８として、ボールスプライン装置のスプラインシャフトを好適に使用できる。この場合、駆動シャフト５４は、ボールスプライン装置のスプラインシャフトの構造を有する。ボールスプライン装置の詳細については公知であるから記載を省略する。

図１０に示されるように、ホルダ組立体５０は基礎部材１２及びサーボモータ５２の出力軸７６と駆動シャフト５４との間で、駆動シャフト５４の幾何学的中心軸線（直動軸５４ａ）の方向へ相対移動可能な特殊構造の自在継手として機能する。つまり、外側ホルダ４４が自在継手の原動側構成部品であり、内側ホルダ４８が自在継手の従動側構成部品である。したがって、駆動シャフト５４は、その直動軸５４ａが外側ホルダ４４の第１軸線４４ａに対し平行及び斜交するいずれの位置関係においても、サーボモータ５２により駆動される外側ホルダ４４の回転に同期して、直動軸５４ａを中心に内側ホルダ４８と一体的に回転する。

ホルダ組立体５０において、外側ホルダ４４に対する駆動シャフト５４（つまり、第１軸線４４ａに対する直動軸５４ａ）の許容傾斜角度は、外側ホルダ４４、中間ホルダ４６及び内側ホルダ４８の相対的な位置及び寸法関係によって決まる。パラレルリンクロボットＰＲによる一般的な作業（ハンドリング作業）では、０度〜４０度程度の範囲で駆動シャフト５４が傾斜できることが望ましい。なお、３個の中空円筒状ホルダ４４、４６、４８を３重の入れ子式に組み合わせて構成されるホルダ組立体５０は、図示のように、中間ホルダ４６および内側ホルダ４８を外側ホルダ４４の外方へ実質的に突出しないように構成できるので、要求される自在継手の能力を損なうことなくホルダ組立体５０の全体寸法を比較的容易に縮小することができる。

特に、パラレルリンクロボットＰＲでは、駆動シャフト５４が、パラレルメカニズム形式の可動部材駆動機構１６による可動部材１００及び姿勢変更機構部１０２の３軸並進運動に円滑に追従して、基礎部材１２及びサーボモータ５２の出力軸７６と駆動シャフト５４との間の自在継手であるホルダ組立体に対し、直動軸５４ａの方向へ受動的に移動することができる。それにより、可動部材１００及び姿勢変更機構部１０２がその作動領域内の任意の（すなわち指令された）空間位置にあるときに、サーボモータ５２のトルクが姿勢変更機構部１０２に確実に伝達される。

ここで、前述したように、可動部材駆動機構１６は、可動部材１００を基礎部材１２に対して３軸並進運動のみを遂行するように駆動するから、可動部材駆動機構１６が動作する間、姿勢変更機構部１０２の入力軸は常に、ホルダ組立体５０の第１軸線４４ａに対して平行に配置される。その結果、基礎部材１２に対する駆動シャフト５４の傾斜角度によらず、外側ホルダ４４の角速度と姿勢変更機構部１０２の入力軸の各速度とが互いに一致する。

上記構成では、駆動シャフト５４は、可動部材１００及び姿勢変更機構部１０２の３軸並進運動に追従して、基礎部材１２に担持されるホルダ組立体５０の外側ホルダ４４の上方へ、多様な角度で多様な長さに渡り延出する。したがって、姿勢変更機構部駆動機構２０のサーボモータ５２は、外側ホルダ４４に隣接した位置で、外側ホルダ４４よりも可動部材１００から離れる方向へは突出しないように基礎部材１２に担持されることが、サーボモータ５２と駆動シャフト５４との相互干渉を回避する観点で有利である（図１０参照）。

ＰＲパラレルリンクロボット
１２基礎部材
１６可動部材駆動機構
２０姿勢変更機構部駆動機構
２６リンク構造
２８サーボモータ
３０駆動リンク
３２受動リンク
５２サーボモータ
５４駆動シャフト
１００可動部材
１０２姿勢変更機構部
１０６第１回転部材
１０６ａ第４軸線
１０８第２回転部材
１０８ａ第５軸線
１１０第３回転部材
１１０ａ第６軸線
１１２第１フランジ面
１１４第２フランジ面

Claims

基礎部材と可動部材の間を駆動リンクと受動リンクからなる３組のリンク機構を並列に関節接続すると共に、前記可動部材にエンドエフェクタの姿勢を制御するための３自由度を有する姿勢変更機構部を備えたパラレルリンクロボットにおいて、前記可動部材に、前記可動部材と３つの前記受動リンクを接続する各関節部の回転軸線を含む平面に対して垂直な第４軸線回りに回転可能に接続された第１回転部材と、前記第１回転部材に、前記第４軸線に直交する第５軸線回りに回転可能に接続された第２回転部材と、前記第２回転部材に、前記第５軸線に直交する第６軸線回りに回転可能に接続されるとともに、エンドエフェクタを取付けるためのフランジ面を先端に有する第３回転部材とを備え、
前記フランジ面に垂直な軸線が前記第６軸線と所定の角度をもって交わり、
前記第１回転部材、前記第２回転部材、および前記第３回転部材をそれぞれ前記第４軸線、前記第５軸線、および前記第６軸線回りに回転駆動する３つのモータは前記基礎部材に配置され、
前記可動部材には３つの入力軸が設けられ、
前記３つの入力軸は、前記可動部材と３つの前記受動リンクを接続する各関節部の回転軸線を含む平面に対して垂直かつ互いに平行な軸であって、
３つの前記モータからの各駆動力を伝達する３本の独立した駆動シャフトは、前記３つの入力軸のそれぞれの軸回りに回転出来るように連結され、
３つの前記モータからの各駆動力は、前記姿勢変更機構部に配置されたギヤを介して、前記第４軸線回り、前記第５軸線回り、前記第６軸線回りに前記第１回転部材、前記第２回転部材、前記第３回転部材を駆動することを特徴とするパラレルリンクロボット。