JP4696384B2 - Parallel link robot - Google Patents

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JP4696384B2
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純明 永野
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株式会社安川電機
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置、姿勢制御用六自由度運動機構として用いられるパラレルタイプの産業用ロボットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、往復直線運動を行わせるアクチュエータとして電動シリンダが広範に用いられている。電動シリンダは作動油の流出の恐れがなく、またサーボモータを用いれば、精密な位置決め制御および姿勢制御に対応できるので、いわゆるパラレルリンクロボット用のアクチュエータとして有用である。
電動シリンダの従来例として、本出願人が先に開発し・特許出願した特開2000−46140号公報に記載のものがある。これは、動作ストロークに対する全長の割合を最小にでき、かつ、たて方向に配置した時の重心高さを可能な限り低くした電動シリンダであり、これを用いて、動作範囲の大きいパラレルリンクロボットが得られている。
図5は、その実施の形態を示す電動シリンダ51の側断面図である。同図において、52は筒状ケーシングであり、筒状ケーシング52は上部ケーシング52aと長尺の下部ケーシング52bを上下に重ねて連結したものである。53はボールナットであり、上部ケーシング52aに回転自在に取付けられている。54はボールスプラインであり、上部ケーシング52aの上端に固定されている。55はボールねじ・スプラインであり、ねじ溝とスプライン溝を重ねて刻んだ長尺の軸である。
ボールねじ・スプライン55は、筒状ケーシング52の長軸と同心に、筒状ケーシング52の内部に配置され、ボールナット53に螺合し、ボールスプライン54に嵌合して、上部ケーシング52aの外に突出している。ボールねじ・スプライン55は、ボールスプライン54に嵌合しているので、長さ方向の進退は自在であるが、その回転は拘束されている。
従って、ボールねじ・スプライン55は、ボールナット53の回転によって、自在に上部ケーシング52aから進退する。56は可動側継手であり、ボールねじ・スプライン55の上部ケーシング52aから突出した端部に取り付けられ、電動シリンダ51の図示しない動作対象物とボールねじ・スプライン55とを結合する継手である。
57は下部ケーシング52bに固定されたハウジングであり、58はボールねじ・スプライン55に平行に配置されたモータであり、ハウジング57に固定され、その出力軸はハウジング57の内部に突出している。
59は中空軸であり、間座510を介してボールナット53に連結され、その中空部にボールねじ・スプライン55を通して、下部ケーシング52bを通って、ハウジング57の内部に延びている。すなわち、内側から順に、ボールねじ・スプライン55、中空軸59および下部ケーシング52bが同心円状に配置されている。511は第1のプーリであり、中空軸59に連結され、ハウジング57にベアリングを介して回転自在に支持されている。第1のプーリ511は中空であり、ボールねじ・スプライン55は第1のプーリ511の中空部を貫通してハウジング57の底部に延びている。512はモータ58の出力軸に連結された第2のプーリであり、
第1のプーリ511との間にタイミングベルト513を架け渡して、モータ58の動力をボールねじ・スプライン55に伝えている。514はハウジング57の下部に突出して設けられた固定側継手であり、電動シリンダ51の動作対象物とハウジング57とを結合する継手である。
このようにこの電動シリンダ51は、ボールナット53を筒状ケーシング52の上端近くに配置し、ボールねじ・スプライン55をボールナット53とハウジング57の間で進退できるようにしたので、ボールねじ・スプライン55の動作ストロークを大きく取れる。
また、ボールナット53と中空軸59を連結して、中空軸59の下端で、モータ58の動力を中空軸59に伝達するようにしたので、モータ58のような重量物を電動シリンダ51の下部に配置でき、重心高さを低くできる。
【0003】
図6は、図5の電動シリンダ51をパラレルリンクロボットに適用した例を示す側面図である。同図において、61はパラレルリンクロボットである。パラレルリンクロボット61はベースプレート62と3本の電動シリンダ63,64,65と拘束リンク66と可動テーブル67と手首部68を備えている。電動シリンダ63,64,65は図5の電動シリンダ51であり、一端を自在継手63a,64a,65aを介してベースプレート62に連結され、他端を自在継手63b,64b,65bを介して可動テーブル67に連結されている(電動シリンダ64は電動シリンダ63の裏側に重なっているので図6では見えない。)。
拘束リンク66は可動テーブル67がベースプレート62に対して捩じれないように拘束する伸縮自在なリンクであり、一端を自在継手66aを介してベースプレート62に連結され、他端を可動テーブル67に固定している。手首部68は3軸の回転自由度(▲1▼可動テーブル67に垂直な第1軸回りの旋回、▲2▼第1軸に直交する第2軸回りの俯仰、▲3▼エンドエフェクタ取付け用フランジ68aの回転)を持ち、可動テーブル67に固定されている。
このようにして組み立てられたパラレルリンクロボット61は制御盤の指令により、電動シリンダ63,64,65を自在に伸縮させることにより、可動テーブル67を上下、左右、前後に自在に移動させ、手首部68の3軸を回転させることにより、フランジ68aに取り付けたエンドエフェクタを任意の位置で任意の姿勢を取らすことができる。
これによれば、電動シリンダ63,64,65は全長が短く、動作ストロークが長いので、可動テーブル67の動作範囲を大きくできる。
また、電動シリンダ63,64,65は、モータのような重量物を下に配置しているので、重心が低く、自在継手63a,64a,65aの回りに揺動する時の仕事が小さい、従って小さな動力で駆動できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図6に示すパラレルリンクロボット61は、自由度が3であり、精密な制御をするには不便であった。
また、図6以外の他のパラレルリンクロボットの技術で六自由度運動機構を有するものがあったが、それらはリンク数が6個必要でありしかもそれぞれのリンクを連結するための球対偶、ユニバーサルジョイントが必要であったり、あるいは、アーム数が6個必要でありしかもアームを構成するユニバーサルジョイントとアームと可動板を連結するための球対偶が必要であったりと、多くの部品点数が必要となってくるという問題があった。
さらに、基台と可動板は6本のアームで連結されており、6個の対偶を設置するためのスペースが必要となってくるため、基台、可動板が大きくなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、六自由度運動機構のパラレルリンクロボットを部品点数を少なくできてコンパクトに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】
上記課題を解決するため、請求項1記載のパラレルリンクロボットの発明は、基台と、エンドエフェクタの取り付け用可動板と、及び前記基台と前記可動板にそれぞれ一端が連結される2本のリンクで構成される1組のアームが3組と、で構成されたパラレルリンクロボットであって、前記アームの一方の基端は、前記基台と回転軸が平行でない2つの回転対偶で構成される二自由度回転対偶で連結され、他方の基端は、前記可動板と球対偶で連結され、前記1組のアームを構成するリンクは、直動対偶を有し伸縮可能であり、前記回転対偶の一方と前記直動対偶に制御可能な駆動用アクチュエータが装着されたパラレルリンクロボットにおいて、前記の3組のアームの他に、3組のスプリングダンパーが前記基台と二自由度回転対偶で連結され、前記可動板と球対偶で連結されたことを特徴とする。
請求項2記載のパラレルリンクロボットの発明は、基台と、エンドエフェクタの取り付け用可動板と、及び前記基台と前記可動板にそれぞれ一端が連結される2本のリンクで構成される1組のアームが3組と、で構成されたパラレルリンクロボットであって、前記アームの一方の基端は、前記基台と回転軸が平行でない2つの回転対偶で構成される二自由度回転対偶で連結され、他方の基端は、前記可動板と球対偶で連結され、前記1組のアームを構成するリンクは、直動対偶を有し伸縮可能であり、前記回転対偶の一方と前記直動対偶に制御可能な駆動用アクチュエータが装着されたパラレルリンクロボットにおいて、前記の3組のアームの他に、1組のスプリングダンパーの一方が前記基台の中央と二自由度回転対偶で連結され、他方が記可動板の中央と球対偶で連結されたことを特徴とする。
パラレルリンクロボット。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のパラレルリンクロボットにおいて、回転軸が直交するようなユニバーサルジョイントで前記二自由度回転対偶を構成したことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載のパラレルリンクロボットにおいて、回転軸が直交しないようにリンクにて回転軸間距離を持たせて前記二自由度回転対偶を構成したことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1または2記載のパラレルリンクロボットにおいて、前記二自由度回転対偶のうち前記基台と直接連結される回転対偶に、制御可能な駆動用アクチュエータを装着したことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1または2記載のパラレルリンクロボットにおいて、前記二自由度回転対偶のうち、前記基台と直接連結される回転対偶を回転自由とし、他方の回転対偶に制御可能な駆動用アクチュエータを装着したことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第1の実施の形態を図1に基づいて説明する。
図1は第1の実施の形態のパラレルリンクロボットを示す斜視図である。
図1において、1は第1の実施の形態に係るパラレルリンクロボット、11は基台、12は可動板、13はアーム、13L1は上リンク、13L2は下リンク、14Uは二自由度回転対偶、15Kは球対偶、16Gは直動対偶である。
図1に示すように、このパラレルリンクロボット1は基台11と、可動板12と、3組のアーム13で構成し、3組のアーム13は120°等配としている。
アーム13は上リンク13L1と、下リンク13L2と、上リンク13L1および下リンク13L2との間に介在する直動対偶16Gとから構成されている。
このアーム13自体の構成は図5の電動シリンダ51を用いて実現することができる。そして、アーム13の一方の基端(下リンク13L2の下端)は、後述の二自由度回転対偶14U(図3および図4参照)で基台11と連結し、アーム13の他方の基端(上リンク13L1の上端)は球対偶15Kで可動板12と連結している。可動板12と連結されているリンクは直動対偶16Gで伸縮自由となっており、この直動対偶16Gと、二自由度回転対偶14Uのうち一方の回転対偶とのそれぞれに制御可能なアクチュエータが装着している。
【0007】
図3および図4は図1に用いられる二自由度回転対偶の具体的な2例を示す図である。
図3では二自由度回転対偶14Uを2つの回転軸3、4が直交するユニバーサルジョイントで構成している例を2つ示している。
図3において、11は基台、13L1は上リンク、13L2は下リンク13、16Gは直動対偶、上リンク13L1と下リンク13L2と直動対偶16Gとでアーム13を構成している。3および4は直交する回転対偶で、これでもって二自由度回転対偶14Uを構成している。
図3(a)では回転対偶3に駆動用アクチュエータを装着し、図3(b)では回転対偶4に駆動用アクチュエータを装着している。
【0008】
図7は図3(a)の二自由度回転対偶14Uを装着したアーム部全体の1例を斜視図で示すものである。同図において、3は一方の回転対偶の軸、31は軸3方向に設けられたモータ、32はモータシャフトである。モータ31は基台11に間隔を置いて据え付けられている。4は他方の回転対偶の軸、軸3と軸4は互いに直角を成している。41は軸4方向に設けられたモータ、42はモータシャフトである。モータ41はモータシャフト32に固定のU字状部材の中央に設置され、そのモータシャフト42モータシャフト32を回転可能に貫通している。
一方、別のU字状部材44がシャフト42に固定され、このU字状部材44の上に、図5の電動シリンダ7が設けられている。13Mはモータ、57はハウジング、51は上部ケーシング、52は下部ケーシングである。上部ケーシング51と下部ケーシング52とで筒状ケーシング53を構成し、筒状ケーシング53から上リンク13L1が上下出没自在に設けられている。これらの動作は図5で詳しく述べたので、ここでは省略する。
以上の構成によって、エンドエフェクタを取り付ける可動板に繋がれる上リンク13L1は、モータ31で軸3を中心にA方向に回転可能となり、モータ41で軸4を中心にB方向に回転可能となり、モータ13Mで軸8の上をC方向に移動可能となる。
以上は図3(a)についての具体例であったが、図3(b)についても同様であり、具体例の開示は省略する。
【0009】
図4は、二自由度回転対偶14Uを2つの回転対偶の回転軸5、6が直交しないようにリンク21で連結し構成している例を示している。
図4において、11は基台、13はアーム、16Gは直動対偶、上リンク13L1と下リンク13L2と直動対偶16Gとでアーム13を構成している。3および4は互いに直交しない回転対偶、21は2つの回転対偶の回転軸5、6を直交しないように連結するリンクで、回転対偶3、4、およびリンク21でもって二自由度回転対偶14Uを構成している。
図4(a)では回転対偶5に駆動用アクチュエータを装着し、図4(b)では回転対偶6に駆動用アクチュエータを装着している。
以上の構成により、各対偶に装着された駆動用アクチュエータのそれぞれに図略の制御装置より動作指令を与えることによって、回転対偶、直動対偶を揺動、伸縮させることによって、可動板を位置、姿勢制御することができる。
【0010】
図2は本発明の第2の実施の形態のパラレルリンクロボットを示す斜視図である。第2の実施の形態のパラレルリンクロボットは、基台と可動板とを鉛直方向の駆動力を補助するためのスプリングダンパーで連結したものである。これによってモータ13M(図7)等にかかる負荷を軽減することができ、小型化に寄与するものとなる。
図2(a)は、スプリングダンパー21を3組用いた例、図2(b)は、スプリングダンパー21’を1組用いた例をそれぞれ示している。
まず、図2(a)において、2は第2の実施の形態に係るパラレルリンクロボット、11は基台、12は可動板、13はアーム、13L1は上リンク、13L2は下リンク、14Uは二自由度回転対偶、15Kは球対偶、16Gは直動対偶である。そして、21がスプリングダンパーである。
図2(a)においても、パラレルリンクロボット2は基台11と、可動板12と、3組のアーム13で構成し、3組のアーム13は120°等配としている。また、アーム13は上リンク13L1と、下リンク13L2と、上リンク13L1および下リンク13L2との間に介在する直動対偶16Gとから構成されている。
このように、パラレルリンクロボット2は、基台11、可動板12上の球対偶を3組で構成して、極めてコンパクトとなっているため、3組のスプリングダンパー21を余分に連結することが可能となる。スプリングダンパー21は基台11とユニバーサルジョイント24Uで連結し、可動板12と球対偶25Kで連結している。スプリングダンパー21により鉛直方向の駆動力が補助されるので、モータ13M(図7)等にかかる負荷が軽減され、全体を小型化することができる。
図2(b)は、図2(a)のスプリングダンパー21よりも駆動力の大きい1組のスプリングダンパー21’を基台11の中央と可動板12の中央との間に配設して成るものである。そして、基台11の中央との連結はユニバーサルジョイント24U’で、可動板12の中央との連結は球対偶25K’で行っている。その他の構成は、図2(a)と同じである。
このように、図2(b)のパラレルリンクロボット2’によれば、1組のスプリングダンパー21’で構成したので、図2(a)のパラレルリンクロボット2と同じ作用をしながら、装置全体をさらに簡素化することが可能となる。
【0011】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のパラレルリンクロボット1、2、2’によれば、3組のアーム13、ユニバーサルジョイント14U、球対偶15Kで構成することができるため、対偶数を少なくでき、したがって基台11および可動板12を小さくコンパクトにできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態であるパラレルリンクロボットを示す斜視図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態であるパラレルリンクロボットを示す斜視図である。
【図3】図1に示すパラレルリンクロボットの二自由度回転対偶の1つの具体例を示す拡大図である。
【図4】図1に示すパラレルリンクロボットの二自由度回転対偶の別の具体例を示す拡大図である。
【図5】本出願人が先に開発した公知の電動シリンダの側断面図である。
【図6】図5の電動シリンダを3個用いて作った公知のパラレルリンクロボットの側面図である。
【図7】図3(a)の二自由度回転対偶14Uを装着したアーム部全体のを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 本発明の第1の実施の形態に係るパラレルリンクロボット
11 基台
12 可動板
13 アーム
13L1 上リンク
13L2 下リンク
14U、24U、24U’ 二自由度回転対偶
15K、25K、25k’ 球対偶
16G 直動対偶
2、2’ 本発明の第2の実施の形態に係るパラレルリンクロボット
21、21’ スプリングダンパー
3、4、5、6 回転対偶
7 電動シリンダ
31、41、13M モータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a parallel type industrial robot used as a six-degree-of-freedom motion mechanism for position and posture control.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electric cylinder has been widely used as an actuator for performing a reciprocating linear motion. The electric cylinder has no fear of the hydraulic oil flowing out, and if a servo motor is used, it can be used for precise positioning control and attitude control, so it is useful as an actuator for a so-called parallel link robot.
As a conventional example of an electric cylinder, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-46140, which was previously developed and patented by the present applicant. This is an electric cylinder that can minimize the ratio of the total length to the operation stroke, and has the center of gravity height as low as possible when arranged in the vertical direction. By using this, a parallel link robot with a large operation range is used. Is obtained.
FIG. 5 is a side sectional view of the electric cylinder 51 showing the embodiment. In the figure, reference numeral 52 denotes a cylindrical casing, and the cylindrical casing 52 is obtained by connecting an upper casing 52a and a long lower casing 52b in a vertically stacked manner. A ball nut 53 is rotatably attached to the upper casing 52a. A ball spline 54 is fixed to the upper end of the upper casing 52a. Reference numeral 55 denotes a ball screw / spline, which is a long shaft formed by superimposing a screw groove and a spline groove.
The ball screw / spline 55 is disposed inside the cylindrical casing 52 concentrically with the long axis of the cylindrical casing 52, screwed into the ball nut 53, fitted into the ball spline 54, and outside the upper casing 52a. Protruding. Since the ball screw / spline 55 is fitted to the ball spline 54, the ball screw / spline 55 can freely advance and retreat in the length direction, but its rotation is restricted.
Accordingly, the ball screw / spline 55 freely moves forward and backward from the upper casing 52 a by the rotation of the ball nut 53. Reference numeral 56 denotes a movable side joint, which is attached to an end of the ball screw / spline 55 that protrudes from the upper casing 52 a and connects the operation target (not shown) of the electric cylinder 51 and the ball screw / spline 55.
Reference numeral 57 denotes a housing fixed to the lower casing 52 b, and 58 denotes a motor arranged in parallel with the ball screw / spline 55. The motor 57 is fixed to the housing 57, and its output shaft projects into the housing 57.
A hollow shaft 59 is connected to the ball nut 53 via a spacer 510, and passes through the ball screw / spline 55 through the hollow portion and through the lower casing 52b to the inside of the housing 57. That is, the ball screw / spline 55, the hollow shaft 59, and the lower casing 52b are arranged concentrically in order from the inside. Reference numeral 511 denotes a first pulley which is connected to the hollow shaft 59 and is rotatably supported by the housing 57 via a bearing. The first pulley 511 is hollow, and the ball screw / spline 55 extends through the hollow portion of the first pulley 511 to the bottom of the housing 57. 512 is a second pulley connected to the output shaft of the motor 58;
A timing belt 513 is bridged between the first pulley 511 and the power of the motor 58 is transmitted to the ball screw / spline 55. Reference numeral 514 denotes a fixed joint provided protruding from the lower portion of the housing 57, and is a joint that couples the operation target of the electric cylinder 51 and the housing 57.
Thus, the electric cylinder 51 has the ball nut 53 disposed near the upper end of the cylindrical casing 52 so that the ball screw / spline 55 can be moved back and forth between the ball nut 53 and the housing 57. The operation stroke of 55 can be taken large.
Further, since the ball nut 53 and the hollow shaft 59 are connected and the power of the motor 58 is transmitted to the hollow shaft 59 at the lower end of the hollow shaft 59, a heavy object such as the motor 58 is transferred to the lower part of the electric cylinder 51. The center of gravity can be lowered.
[0003]
FIG. 6 is a side view showing an example in which the electric cylinder 51 of FIG. 5 is applied to a parallel link robot. In the figure, 61 is a parallel link robot. The parallel link robot 61 includes a base plate 62, three electric cylinders 63, 64, 65, a restraint link 66, a movable table 67, and a wrist 68. The electric cylinders 63, 64, 65 are the electric cylinder 51 of FIG. 5, one end of which is connected to the base plate 62 via universal joints 63a, 64a, 65a, and the other end is a movable table via universal joints 63b, 64b, 65b. 67 (the electric cylinder 64 overlaps the back side of the electric cylinder 63 and is not visible in FIG. 6).
The restraining link 66 is a telescopic link that restrains the movable table 67 from being twisted with respect to the base plate 62. One end of the restraining link 66 is connected to the base plate 62 via a universal joint 66 a and the other end is fixed to the movable table 67. Yes. The wrist 68 has three axis rotational degrees of freedom (1) swiveling around the first axis perpendicular to the movable table 67, (2) raising and lowering around the second axis perpendicular to the first axis, and (3) end effector mounting. (Rotation of the flange 68a) and is fixed to the movable table 67.
The parallel link robot 61 assembled in this manner freely moves the movable table 67 up and down, left and right, and back and forth by freely extending and retracting the electric cylinders 63, 64, and 65 in accordance with a command from the control panel. By rotating the three axes 68, the end effector attached to the flange 68a can take an arbitrary posture at an arbitrary position.
According to this, since the electric cylinders 63, 64, and 65 have a short overall length and a long operation stroke, the operation range of the movable table 67 can be increased.
Moreover, since the electric cylinders 63, 64, 65 have heavy objects such as motors arranged below, the center of gravity is low and the work when swinging around the universal joints 63a, 64a, 65a is small. Can be driven with small power.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the parallel link robot 61 shown in FIG. 6 has three degrees of freedom and is inconvenient for precise control.
Further, other parallel link robot technologies other than those shown in FIG. 6 have a six-degree-of-freedom motion mechanism. However, they require six links, and a ball pair or universal for connecting the links. A large number of parts are required, such as a joint is required, or the number of arms is six, and a universal joint constituting the arm and a ball pair for connecting the arm and the movable plate are necessary. There was a problem of becoming.
Furthermore, since the base and the movable plate are connected by six arms, a space for installing six pairs is required, which causes a problem that the base and the movable plate become large. It was.
Therefore, an object of the present invention is to provide a parallel link robot having a six-degree-of-freedom motion mechanism in a compact manner with a reduced number of parts.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the parallel link robot according to claim 1 includes a base, a movable plate for attaching an end effector, and two ends each connected to the base and the movable plate. A parallel link robot composed of three pairs of arms each composed of a link , wherein one base end of the arm is composed of two rotary pairs whose rotation axes are not parallel to the base. The other base end is connected to the movable plate by a ball pair, and the link constituting the pair of arms has a linear motion pair and is extendable and retractable. In the parallel link robot in which one of the kinematic pair and the control actuator for the linear motion pair are mounted, in addition to the three sets of arms, three sets of spring dampers are connected to the base with two-degree-of-freedom rotating pairs. Linking Is characterized in that it is connected with the movable plate and the ball even number.
The invention of the parallel link robot according to claim 2 is a set comprising a base, a movable plate for attaching an end effector, and two links each having one end connected to the base and the movable plate. A parallel link robot composed of three pairs of arms, wherein one base end of the arm is a two-degree-of-freedom rotational pair composed of two rotational pairs whose rotation axis is not parallel to the base. The other base end is connected to the movable plate by a ball pair, and the link constituting the pair of arms has a linear motion pair and can be expanded and contracted, and one of the rotary pair and the linear motion In a parallel link robot equipped with a drive actuator that can be controlled by a pair, in addition to the three sets of arms, one of a pair of spring dampers is connected to the center of the base by a two-degree-of-freedom rotational pair, The other is Characterized in that it is connected in the center and the sphere kinematic pair of the movable plate.
Parallel link robot.
According to a third aspect of the present invention, in the parallel link robot according to the first or second aspect , the two-degree-of-freedom rotation pair is configured by a universal joint whose rotation axes are orthogonal to each other.
According to a fourth aspect of the present invention, in the parallel link robot according to the first or second aspect , the two-degree-of-freedom rotation pair is configured by providing a distance between the rotation axes at the link so that the rotation axes are not orthogonal to each other. And
According to a fifth aspect of the present invention, in the parallel link robot according to the first or second aspect , a controllable drive actuator is attached to a rotary pair directly connected to the base of the two-degree-of-freedom rotary pair. It is characterized by.
According to a sixth aspect of the present invention, in the parallel link robot according to the first or second aspect , of the two-degree-of-freedom rotational pair, the rotational pair directly connected to the base is free to rotate and is controlled to the other rotational pair. A possible drive actuator is mounted.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a parallel link robot according to a first embodiment.
In FIG. 1, 1 is a parallel link robot according to the first embodiment, 11 is a base, 12 is a movable plate, 13 is an arm, 13L1 is an upper link, 13L2 is a lower link, 14U is a two-degree-of-freedom rotating pair, 15K is a ball pair, and 16G is a linear motion pair.
As shown in FIG. 1, the parallel link robot 1 includes a base 11, a movable plate 12, and three sets of arms 13. The three sets of arms 13 are equally spaced by 120 °.
The arm 13 includes an upper link 13L1, a lower link 13L2, and a linear motion pair 16G interposed between the upper link 13L1 and the lower link 13L2.
The configuration of the arm 13 itself can be realized by using the electric cylinder 51 of FIG. Then, one base end of the arm 13 (the lower end of the lower link 13L2) is connected to the base 11 with a two-degree-of-freedom rotational pair 14U (see FIGS. 3 and 4) described later, and the other base end ( The upper end of the upper link 13L1 is connected to the movable plate 12 by a ball pair 15K. The link connected to the movable plate 12 is free to extend and contract by a linear motion pair 16G, and an actuator that can be controlled by each of the linear motion pair 16G and one of the two-degree-of-freedom rotational pairs 14U. Wearing.
[0007]
3 and 4 are diagrams showing two specific examples of the two-degree-of-freedom rotation pair used in FIG.
FIG. 3 shows two examples in which the two-degree-of-freedom rotation pair 14U is configured by a universal joint in which two rotation shafts 3 and 4 are orthogonal to each other.
In FIG. 3, 11 is a base, 13L1 is an upper link, 13L2 is a lower link 13, 16G is a linear motion pair, and the upper link 13L1, the lower link 13L2, and a linear motion pair 16G constitute an arm 13. Reference numerals 3 and 4 denote orthogonal rotating pairs, which form a two-degree-of-freedom rotating pair 14U.
In FIG. 3A, a driving actuator is mounted on the rotary pair 3, and in FIG. 3B, a driving actuator is mounted on the rotary pair 4.
[0008]
FIG. 7 is a perspective view showing an example of the entire arm portion to which the two-degree-of-freedom rotating pair 14U of FIG. In the figure, 3 is a shaft of one rotary pair, 31 is a motor provided in the direction of the shaft 3, and 32 is a motor shaft. The motor 31 is installed on the base 11 at an interval. Reference numeral 4 denotes the axis of the other rotating pair, and the axes 3 and 4 are perpendicular to each other. Reference numeral 41 denotes a motor provided in the direction of the shaft 4, and reference numeral 42 denotes a motor shaft. The motor 41 is installed at the center of a U-shaped member fixed to the motor shaft 32 and penetrates the motor shaft 42 so as to be rotatable.
On the other hand, another U-shaped member 44 is fixed to the shaft 42, and the electric cylinder 7 of FIG. 5 is provided on the U-shaped member 44. 13M is a motor, 57 is a housing, 51 is an upper casing, and 52 is a lower casing. The upper casing 51 and the lower casing 52 constitute a cylindrical casing 53, and the upper link 13 </ b> L <b> 1 is provided from the cylindrical casing 53 so as to be freely raised and lowered. Since these operations have been described in detail with reference to FIG. 5, they are omitted here.
With the above configuration, the upper link 13L1 connected to the movable plate to which the end effector is attached can be rotated in the A direction around the shaft 3 by the motor 31, and can be rotated in the B direction around the shaft 4 by the motor 41. It is possible to move in the C direction on the shaft 8 at 13M.
The above is a specific example of FIG. 3A, but the same applies to FIG. 3B, and the disclosure of the specific example is omitted.
[0009]
FIG. 4 shows an example in which a two-degree-of-freedom rotating pair 14U is connected and configured by a link 21 so that the rotating shafts 5 and 6 of the two rotating pairs are not orthogonal.
In FIG. 4, 11 is a base, 13 is an arm, 16G is a linear pair, and the upper link 13L1, the lower link 13L2, and the linear pair 16G constitute an arm 13. 3 and 4 are rotating pairs that are not orthogonal to each other, 21 is a link that connects the rotating shafts 5 and 6 of the two rotating pairs so as not to be orthogonal, and the rotating pairs 3 and 4 and the link 21 form a two-degree-of-freedom rotating pair 14U. It is composed.
In FIG. 4A, a driving actuator is attached to the rotary pair 5, and in FIG. 4B, a driving actuator is attached to the rotary pair 6.
With the above configuration, by giving an operation command from the control device (not shown) to each of the driving actuators mounted on each pair, the movable plate is positioned by swinging and expanding / contracting the rotational pair and the linear pair. The attitude can be controlled.
[0010]
FIG. 2 is a perspective view showing a parallel link robot according to a second embodiment of the present invention. In the parallel link robot of the second embodiment, a base and a movable plate are connected by a spring damper for assisting a driving force in the vertical direction. As a result, the load on the motor 13M (FIG. 7) and the like can be reduced, which contributes to downsizing.
2A shows an example using three sets of spring dampers 21, and FIG. 2B shows an example using one set of spring dampers 21 ′.
First, in FIG. 2A, 2 is a parallel link robot according to the second embodiment, 11 is a base, 12 is a movable plate, 13 is an arm, 13L1 is an upper link, 13L2 is a lower link, and 14U is two A rotational pair of degrees of freedom, 15K is a ball pair, and 16G is a linear motion pair. Reference numeral 21 denotes a spring damper.
2A, the parallel link robot 2 includes a base 11, a movable plate 12, and three sets of arms 13. The three sets of arms 13 are equally spaced by 120 °. The arm 13 includes an upper link 13L1, a lower link 13L2, and a linear motion pair 16G interposed between the upper link 13L1 and the lower link 13L2.
As described above, the parallel link robot 2 is composed of three pairs of ball pairs on the base 11 and the movable plate 12 and is extremely compact. Therefore, it is possible to connect the three sets of spring dampers 21 in excess. It becomes possible. The spring damper 21 is connected to the base 11 by a universal joint 24U, and is connected to the movable plate 12 by a ball pair 25K. Since the driving force in the vertical direction is assisted by the spring damper 21, the load applied to the motor 13M (FIG. 7) and the like can be reduced, and the overall size can be reduced.
FIG. 2B shows a set of spring dampers 21 ′ having a driving force larger than that of the spring damper 21 shown in FIG. 2A, arranged between the center of the base 11 and the center of the movable plate 12. Is. And the connection with the center of the base 11 is performed by the universal joint 24U ′, and the connection with the center of the movable plate 12 is performed by the ball pair 25K ′. Other configurations are the same as those in FIG.
As described above, according to the parallel link robot 2 ′ of FIG. 2B, since it is composed of a pair of spring dampers 21 ′, the entire apparatus is operated while performing the same operation as the parallel link robot 2 of FIG. Can be further simplified.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the parallel link robot 1, 2, 2 ′ of the present invention, since it can be constituted by the three sets of arms 13, the universal joint 14U, and the ball pair 15K, the number of even pairs can be reduced. There is an effect that the base 11 and the movable plate 12 can be made small and compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a parallel link robot according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a parallel link robot according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view showing one specific example of a two-degree-of-freedom rotation pair of the parallel link robot shown in FIG. 1;
4 is an enlarged view showing another specific example of the two-degree-of-freedom rotation pair of the parallel link robot shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of a known electric cylinder developed by the present applicant.
FIG. 6 is a side view of a known parallel link robot made using three electric cylinders of FIG.
7 is a perspective view showing the entire arm portion to which the two-degree-of-freedom rotating pair 14U of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parallel link robot 11 based on 1st Embodiment of this invention Base 12 Movable plate 13 Arm 13L1 Upper link 13L2 Lower link 14U, 24U, 24U 'Two-degree-of-freedom rotation pair 15K, 25K, 25k' Ball pair 16G Moving pair 2, 2 'Parallel link robot 21, 21' according to the second embodiment of the present invention Spring damper 3, 4, 5, 6 Rotating pair 7 Electric cylinder 31, 41, 13M Motor

Claims (6)

  1. 基台と、エンドエフェクタの取り付け用可動板と、及び前記基台と前記可動板にそれぞれ一端が連結される2本のリンクで構成される1組のアームが3組と、で構成されたパラレルリンクロボットであって、前記アームの一方の基端は、前記基台と回転軸が平行でない2つの回転対偶で構成される二自由度回転対偶で連結され、他方の基端は、前記可動板と球対偶で連結され、前記1組のアームを構成するリンクは、直動対偶を有し伸縮可能であり、前記回転対偶の一方と前記直動対偶に制御可能な駆動用アクチュエータが装着されたパラレルリンクロボットにおいて、
    前記の3組のアームの他に、3組のスプリングダンパーが前記基台と二自由度回転対偶で連結され、前記可動板と球対偶で連結されたことを特徴とするパラレルリンクロボット。
    A parallel structure composed of a base, a movable plate for attaching an end effector, and a pair of arms each composed of two links each having one end coupled to the base and the movable plate. In the link robot , one base end of the arm is connected to the base by a two-degree-of-freedom rotary pair configured by two rotary pairs whose rotation axes are not parallel, and the other base end is the movable plate The link constituting the pair of arms is connected to each other by a ball pair and is extendable and retractable, and a controllable drive actuator is mounted on one of the rotary pair and the linear pair. In parallel link robot ,
    A parallel link robot characterized in that , in addition to the three sets of arms, three sets of spring dampers are connected to the base by two-degree-of-freedom rotary pairs, and are connected to the movable plate by ball pairs .
  2. 基台と、エンドエフェクタの取り付け用可動板と、及び前記基台と前記可動板にそれぞれ一端が連結される2本のリンクで構成される1組のアームが3組と、で構成されたパラレルリンクロボットであって、前記アームの一方の基端は、前記基台と回転軸が平行でない2つの回転対偶で構成される二自由度回転対偶で連結され、他方の基端は、前記可動板と球対偶で連結され、前記1組のアームを構成するリンクは、直動対偶を有し伸縮可能であり、前記回転対偶の一方と前記直動対偶に制御可能な駆動用アクチュエータが装着されたパラレルリンクロボットにおいて、
    前記の3組のアームの他に、1組のスプリングダンパーの一方が前記基台の中央と二自由度回転対偶で連結され、他方が記可動板の中央と球対偶で連結されたことを特徴とするパラレルリンクロボット。
    A parallel structure composed of a base, a movable plate for attaching an end effector, and a pair of arms each composed of two links each having one end coupled to the base and the movable plate. In the link robot, one base end of the arm is connected to the base by a two-degree-of-freedom rotary pair configured by two rotary pairs whose rotation axes are not parallel, and the other base end is the movable plate The link constituting the pair of arms is connected to each other by a ball pair and is extendable and retractable, and a controllable drive actuator is mounted on one of the rotary pair and the linear pair. In parallel link robot,
    In addition to the three sets of arms, one of the set of spring dampers is connected to the center of the base by a two-degree-of-freedom rotating pair, and the other is connected to the center of the movable plate by a ball pair. Parallel link robot.
  3. 回転軸が直交するようなユニバーサルジョイントで前記二自由度回転対偶を構成したことを特徴とする請求項1または2記載のパラレルリンクロボット。The parallel link robot according to claim 1 or 2 , wherein the two-degree-of-freedom rotation pair is configured by a universal joint whose rotation axes are orthogonal to each other .
  4. 回転軸が直交しないようにリンクにて回転軸間距離を持たせて前記二自由度回転対偶を構成したことを特徴とする請求項1または2記載のパラレルリンクロボット。Claim 1 or 2 parallel robot according at link such that the rotation axis is not perpendicular to to have a distance between the rotation axis, characterized by being configured the two degree of freedom turning pair.
  5. 前記二自由度回転対偶のうち前記基台と直接連結される回転対偶に、制御可能な駆動用アクチュエータを装着したことを特徴とする請求項1または2記載のパラレルリンクロボット。 3. The parallel link robot according to claim 1 , wherein a controllable drive actuator is attached to a rotation pair directly connected to the base among the two-degree-of-freedom rotation pairs .
  6. 前記二自由度回転対偶のうち、前記基台と直接連結される回転対偶を回転自由とし、他方の回転対偶に制御可能な駆動用アクチュエータを装着したことを特徴とする請求項1または2記載のパラレルリンクロボット。 Of the two degree of freedom turning pair, and freely rotating the turning pair being connected said direct a base, according to claim 1 or 2, wherein the wearing the other controllable drive actuator to turning pair of Parallel link robot.
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