JP6105913B2 - Parallel link robot - Google Patents
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Description
本発明は、基台と、エンドエフェクタが取り付けられる可動板と、基台に回転可能に接続される3本のアームと、アームの先端部をそれぞれ可動板に連結する3組のリンクとを備える並列リンクロボットに関する。 The present invention includes a base, a movable plate to which an end effector is attached, three arms that are rotatably connected to the base, and three sets of links that respectively connect the distal ends of the arms to the movable plate. It relates to parallel link robots.
従来、ピッキング作業に利用されるロボットの一例として、並列リンクロボットが知られている。一般に、並列リンクロボットは、基台に対する可動板の姿勢を一定に保持して可動板を移動させることが要求される。そこで、基台を可動板に接続するための3本のアーム及び3組のリンクに対し、種々の構造様式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a parallel link robot is known as an example of a robot used for picking work. In general, the parallel link robot is required to move the movable plate while keeping the posture of the movable plate with respect to the base constant. Therefore, various structural modes have been proposed for the three arms and three sets of links for connecting the base to the movable plate (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示されている一例によると、1組のリンクが2本のリンキングバーからなり、アーム、1組のリンク及び可動板が平行リンク機構を成している。2本のリンキングバーは、互いに平行に並べられ、アーム先端部を挟むように配置される。 According to an example disclosed in Patent Document 1, a set of links includes two linking bars, and an arm, a set of links, and a movable plate form a parallel link mechanism. The two linking bars are arranged in parallel to each other and are arranged so as to sandwich the arm tip.
特許文献1に開示されている変形例によると、1組のリンクが1本のオールからなり、オールは、一端部にてアーム先端部に取り付けられて他端部にて可動板に取り付けられる。オールのアーム及び可動板への連結にはカルダンジョイントが用いられる。オール一端部に着目すると、アーム先端部もオール基端部も二股であり、かかるアーム先端部及びオール基端部が十字ピンを介して連結される。オール他端部もこれと同様に構成される。 According to the modification disclosed in Patent Document 1, one set of links is composed of one oar, and the oar is attached to the arm tip at one end and attached to the movable plate at the other end. A cardan joint is used to connect the all arm to the movable plate. Focusing on one end of the all, the arm tip and all base end are bifurcated, and the arm tip and all base end are connected via a cross pin. The all other end is configured in the same manner.
特許文献1の前記一例では、合計6本のリンキングバーを必要とし、部品点数の増加による組立て工数の増大及び重量の増大を招く。特許文献1の前記変形例では、リンクに要する部品点数が減るので、かかる課題が解消され得る。 In the above example of Patent Document 1, a total of six linking bars are required, resulting in an increase in assembly man-hours and an increase in weight due to an increase in the number of parts. In the modified example of Patent Document 1, the number of parts required for the link is reduced, so that such a problem can be solved.
しかしながら、当該変形例では、二股のアーム先端部が二股のオール基端部に十字ピンを介して連結されており、アームはオールに両持ち支持されると共にオールはアームに両持ち支持される。このため、オール基端部がアーム先端部に対して回転するとオール基端部が二股のアーム先端部にすぐに干渉する。このため、オールの回転範囲が制限され、それによりエンドエフェクタの可動範囲も狭く制限される。特許文献1の前記変形例では、エンドエフェクタの可動範囲を広げたい場合はロボット全体を大型化せざるを得ず、ロボット全体を小さくしたい場合はエンドエフェクタの可動範囲を縮小せざるを得ない。 However, in this modification, the bifurcated arm tip is connected to the bifurcated all base end via a cross pin, and the arm is supported on both ends by the all and the all is supported on both ends by the arm. For this reason, when the all base end portion rotates with respect to the arm tip portion, the all base end portion immediately interferes with the bifurcated arm tip portion. For this reason, the rotation range of the oar is limited, and thereby the movable range of the end effector is also limited. In the modified example of Patent Document 1, when the end effector movable range is to be increased, the entire robot must be enlarged, and when the entire robot is to be reduced, the end effector movable range must be reduced.
そこで本発明は、ロボットの大型化を伴わずにエンドエフェクタの可動範囲を拡大し、又は、エンドエフェクタの可動範囲の縮小を伴わずにロボットを小型化することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to expand the movable range of the end effector without increasing the size of the robot, or to reduce the size of the robot without reducing the movable range of the end effector.
本発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、本発明に係る並列リンクロボットは、基台と、エンドエフェクタが取り付けられる可動板と、前記基台に回転可能に接続される3本のアームと、前記アームの先端部をそれぞれ前記可動板に連結する3本のリンクと、を備え、前記リンクは、その基端部にて第1ジョイント部を介して前記アームの先端部に連結され、その先端部にて第2ジョイント部を介して前記可動板に連結され、前記第1ジョイント部は、前記アームの前記基台に対する回転軸線に平行な第1軸線及び該第1軸線に垂直な第2軸線の2つの軸線周りに回転可能に、前記リンクの前記基端部を前記アームの前記先端部に連結し、前記第2ジョイント部は、前記第1軸線に平行な第3軸線及び該第3軸線に垂直な第4軸線の2つの軸線周りに回転可能に、前記リンクの前記先端部を前記可動板に連結し、前記リンクの前記基端部は、前記第1ジョイント部を介して前記アームの前記先端部に片持ち支持され、前記リンクの前記先端部は、前記第2ジョイント部を介して前記可動板に片持ち支持されている。 The present invention has been made to achieve the above object, and a parallel link robot according to the present invention includes a base, a movable plate to which an end effector is attached, and three rotatably connected to the base. An arm, and three links each connecting the distal end portion of the arm to the movable plate, and the link is connected to the distal end portion of the arm via a first joint portion at a base end portion thereof. The distal end portion of the arm is connected to the movable plate via a second joint portion, and the first joint portion is parallel to a rotation axis of the arm with respect to the base and is perpendicular to the first axis. The base end portion of the link is coupled to the distal end portion of the arm so as to be rotatable around two axes of a second axis, and the second joint portion includes a third axis parallel to the first axis and the second axis 4th axis perpendicular to 3rd axis The distal end portion of the link is connected to the movable plate so as to be rotatable around two axes, and the base end portion of the link is cantilevered on the distal end portion of the arm via the first joint portion. The tip end portion of the link is cantilevered by the movable plate via the second joint portion.
前記構成によれば、アームそれぞれを可動板に連結するリンクの本数が1本であるので、並列リンクロボットの部品点数及び重量を小さくすることができる。このリンクはアームにも可動板にも片持ち支持されるので、ジョイント部に両持ち構造を適用する場合と比べ、ジョイント部の構造体と干渉せずにリンクが回転可能となる範囲を大きくすることができる。これにより、ロボット全体の大型化を伴うことなくエンドエフェクタの可動範囲を広げることができ、又は、エンドエフェクタの可動範囲の縮小を伴うことなくロボット全体を小さくすることができる。 According to the said structure, since the number of the links which connect each arm to a movable plate is one, the number of parts and weight of a parallel link robot can be made small. Since this link is cantilevered by both the arm and the movable plate, the range in which the link can be rotated without interfering with the structure of the joint is larger than when a double-supported structure is applied to the joint. be able to. Thereby, the movable range of the end effector can be expanded without increasing the size of the entire robot, or the entire robot can be reduced without decreasing the movable range of the end effector.
前記第1ジョイント部は、前記アームの前記先端部に設けられた第1軸受と、前記第1軸受に挿入されて前記第1軸線周りに回転可能に支持される第1回転軸と、を有し、前記リンクの前記基端部が、前記第1回転軸の一端部に前記第2軸線周りに回転可能に連結され、前記第1回転軸が前記第1軸受に取外し可能に装着されてもよい。 The first joint portion includes a first bearing provided at the tip portion of the arm, and a first rotating shaft that is inserted into the first bearing and supported rotatably around the first axis. The base end portion of the link is connected to one end portion of the first rotating shaft so as to be rotatable around the second axis, and the first rotating shaft is detachably attached to the first bearing. Good.
前記構成によれば、第1ジョイント部における片持ち支持を実現することができる。また、第1回転軸を第1軸受から取り外せば、リンクの基端部ごとアームから取り外すことができる。このため、第1ジョイント部及びリンクのメンテナンス作業を迅速かつ簡便に行うことができる。 According to the said structure, the cantilever support in a 1st joint part is realizable. Moreover, if the 1st rotating shaft is removed from a 1st bearing, it can be removed from an arm with the base end part of a link. For this reason, the maintenance work of a 1st joint part and a link can be performed quickly and simply.
前記第2ジョイント部は、前記可動板に設けられた軸受と、前記第4軸受に挿入されて前記第4軸線周りに回転可能に支持される第4回転軸と、を有し、前記リンクの前記先端部が、前記第4回転軸の一端部に前記第3軸線周りに回転可能に連結され、前記第4回転軸が前記第4軸受に取外し可能に装着されてもよい。 The second joint portion includes a bearing provided on the movable plate, and a fourth rotating shaft that is inserted into the fourth bearing and is rotatably supported around the fourth axis. The distal end portion may be connected to one end portion of the fourth rotation shaft so as to be rotatable around the third axis, and the fourth rotation shaft may be detachably attached to the fourth bearing.
前記構成によれば、第2ジョイント部における片持ち支持を実現することができる。また、第4回転軸を第4軸受から取り外せば、リンクの先端部ごとアームから取り外すことができる。このため、第2ジョイント部及びリンクのメンテナンス作業を迅速かつ簡便に行うことができる。 According to the said structure, the cantilever support in a 2nd joint part is realizable. Moreover, if the 4th rotating shaft is removed from a 4th bearing, it can remove from the arm with the front-end | tip part of a link. For this reason, the maintenance work of a 2nd joint part and a link can be performed quickly and simply.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロボットの大型化を伴わずにエンドエフェクタの可動範囲を拡大することができ、又は、エンドエフェクタの可動範囲の縮小を伴わずにロボットを小型化することができる。 As apparent from the above description, according to the present invention, the movable range of the end effector can be expanded without increasing the size of the robot, or the robot can be mounted without reducing the movable range of the end effector. It can be downsized.
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付して重複する詳細説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or corresponding element through all the figures, and the detailed description which overlaps is abbreviate | omitted.
図1は、実施形態に係る並列リンクロボット1を上から見た斜視図である。図1に示す並列リンクロボット1(以下、単に「ロボット」と称す)は、食品、薬品、化粧品及び小型電子部品等の生産工場内の作業空間に配置され、ピッキング作業、箱詰め作業及び部品組立て作業等の各種作業を行うロボットとして好適に利用される。本実施形態に係るロボット1は、後述のとおりロボットを小さくしながら可動範囲を大きくすることができるため、汎用性が高い。 Drawing 1 is a perspective view which looked at parallel link robot 1 concerning an embodiment from the top. A parallel link robot 1 (hereinafter simply referred to as “robot”) shown in FIG. 1 is arranged in a work space in a production factory for food, medicine, cosmetics, small electronic components, and the like, and picking work, boxing work, and parts assembling work. It is suitably used as a robot that performs various operations such as the above. Since the robot 1 according to the present embodiment can increase the movable range while reducing the size of the robot as described later, the robot 1 is highly versatile.
図1に示すように、ロボット1は、主として、基台2と、可動板3と、3つの回転アクチュエータ4と、3本のアーム5と、3本のリンク6と、3つの第1ジョイント部7と、3つの第2ジョイント部8とを備えている。基台2は、作業空間に設置され、可動板3は、アーム5及びリンク6の回転範囲によって規定される可動範囲内で三次元的に移動する。可動板3にはエンドエフェクタ(図示せず)が着脱自在に取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the robot 1 mainly includes a
本実施形態では、一例として、基台2が水平姿勢で設置されて可動板3が基台2の下に位置するものとしており、以降の説明における方向の概念はこの配置を基準としている。ただし、基台2は任意の姿勢で設置され得るので、方向の概念はロボット1の設置の仕方に応じて変更され得る。エンドエフェクタ(図示せず)は、ハンドやマニピュレータのように前述した各種作業用のツールであり、可動板3は、その下面にエンドエフェクタを取り付けるための構造3aを有している。必要に応じて、可動板3の上面にはエンドエフェクタを回転駆動するエフェクタアクチュエータ9が設けられる。
In the present embodiment, as an example, the
回転アクチュエータ4は、ハウジング4aに収容された電動モータであり、回転アクチュエータ4のハウジング4aには減速機ユニット10が設けられる。減速機ユニット10は、回転アクチュエータ4の出力軸の回転を減速してアーム5に伝達する。
The
各アーム5は、その基端部にて対応の減速機ユニット10に取り付けられ、これにより基台2に対して回転可能に接続される。アーム5の基台2に対する回転軸線A0は、同一平面上で120度回転対称に配置され、正三角形を成すようにして交差する。本実施形態では、3本の回転軸線A0が同一の水平面上で回転対称に配置される。
Each
3本のリンク6は、3本のアーム5の先端部それぞれを1枚の可動板3に連結する。各リンク6は、その基端部にて第1ジョイント部7を介して対応のアーム5の先端部に連結され、その先端部にて第2ジョイント部8を介して可動板3に回転可能に連結される。第1ジョイント部7は、アーム5の基台2に対する回転軸線A0に平行な第1軸線A1及び該第1軸線A1に垂直な第2軸線A2の2つの軸線周りに回転可能に、リンク6の基端部をアーム5の先端部に連結する。第2ジョイント部8は、第1軸線A1に平行な第3軸線A3及び該第3軸線A3に垂直な第4軸線A4の2つの軸線周りに回転可能に、リンク6の先端部を可動板3に連結する。3本の第4軸線A4は、同一平面上で120度回転対称に配置され、正三角形を成すように交差し、当該平面は、3本の回転軸線A0が位置する平面と平行である。
The three
このように構成されるロボット1によれば、1本のリンク6が、基端部において直交2軸の回転自由度を持ってアーム5に回転可能に連結され且つ先端部にて直交2軸の回転自由度を持って可動板3に回転可能に連結される。3つの回転アクチュエータ4の任意の動作に対し、第4軸線A4が位置する平面が、回転軸線A0が位置する平面に対する平行状態を維持し、そのため基台2に対する可動板3の姿勢が変わらない。このように、リンク6の総数を3としながら、基台2に対する可動板3の姿勢を一定(本実施形態では水平)に保持してエンドエフェクタを三次元的に移動させることができる。
According to the robot 1 configured as described above, one
このロボット1においては、上記の平行状態を維持する際に、3本のリンク6それぞれに対応する2つのジョイント部7,8(1本のリンク6あたり4軸線分の関節構造)の役割が大きくなってくる。そのため本実施形態に係る第1及び第2ジョイント部7,8では、後述するように、4軸線分の関節構造それぞれでガタが出ないように特別な配慮がなされている。
In the robot 1, when maintaining the above parallel state, the roles of the two
上述のリンク6は1本1組で構成されているので、リンク6の基端部を、第1ジョイント部7を介してアーム5の先端部で片持ち支持することができる。リンク6の先端部も、第2ジョイント部8を介して可動板3で片持ち支持することができる。このため、第1ジョイント部7に着目すると、リンク6の基端部が第1軸線A1周りに回転したときも第2軸線A2周りに回転したときもアーム5の先端部と干渉しにくい。第2ジョイント部8についても同様であり、リンク6の先端部が第3軸線A3周りに回転したときも第4軸線A4周りに回転したときも可動板3と干渉しにくい。このように片持ち支持構造を採用すると、カルダンジョイント等のようにリンクの両端部が両持ち支持される場合と比べ、リンク6の回転範囲が拡大する。よって、ロボット全体の大型化を伴わずにエンドエフェクタの可動範囲を広げることができ、又は、エンドエフェクタの可動範囲の縮小を伴わずにロボット全体を小さくすることができる。片持ち支持の実現については、以下に詳述する。
Since the above-described
図2は、図1に示すリンク6、第1ジョイント部7及び第2ジョイント部8のスケルトン図である。図3は、図1に示す第1ジョイント部7の周辺部位を示す斜視図である。第2ジョイント部8は、第1ジョイント部7の構成とほぼ同様であるため、重複する詳細な説明を適宜省略する。図2に示すように、第1ジョイント部7は、アーム5の先端部に対して第1軸線A1周りに回転する第1回転シャフト11と、第1回転シャフト11に対して第2軸線A2周りに回転する第2回転シャフト12とを有しており、リンク6の基端部は第2回転シャフト12に固定される。前述のとおり、第1軸線A1はアーム2の基台2に対する回転軸線A0に平行であり、第2軸線A2は第1軸線A1に対して垂直である。
FIG. 2 is a skeleton diagram of the
第1回転シャフト11は、回転可能な第1軸部13を有し、当該第1軸部13が第1軸受14で回転可能に支持される。第1軸受14は、第1軸部13の外周側に設けられ、その更に外周側に設けられる第1軸受ホルダ15により保持される。この第1軸受ホルダ15が、第1軸受14を保持し且つ第1軸受14が第1軸部13を支持した状態で、アーム5の先端部に固定される(図3参照)。
The first
第2回転シャフト12は、回転可能な第2軸部16を有し、当該第2軸部16が第2軸受17で回転可能に支持される。第2軸受17は、第2軸部16の外周側に設けられており、その更に外周側に設けられる第2軸受ホルダ18により保持される。第2軸受ホルダ18は、第1軸部13の端部に設けられている。
The second
第2回転シャフト12は、第2軸部16から連続して第2軸受16の外に突出する突出端部19を有し、リンク6の基端部は当該突出端部19に固定される。本実施形態では、リンク6の基端部が円筒状に形成されており、一つの突出端部19がリンク6の基端部に対して回転不能に嵌め込まれる(図3参照)。
The second
図4は、図1に示す第1ジョイント部7の内部構造を示す断面図である。図4に示すように、アーム5は、その先端部に第1ジョイント部7を部分的に受容する受容孔21を有する。受容孔21は、回転軸線A0(図1及び図2参照)と平行に延びており、当該受容孔21の中心軸線が第1軸線A1と一致する。受容孔21は、その一端に受容開口22を有しており、第1軸受ホルダ15は、受容開口22を通じて受容孔21内に嵌め込まれ、アーム5にボルト等のジョイント着脱具23を用いて取外し可能に固定される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the first
第1軸受ホルダ15は、筒状のホルダボディ24と、ホルダボディ24に取り付けられるホルダカバー25とを有する。ホルダボディ24には軸受挿入口26が設けられ、第1軸受14は、軸受挿入口26を介してホルダボディ24内に軸線方向一方側に向けて挿入され、その後に軸受挿入口26がホルダカバー25で覆われる。第1軸受14の外輪14bは、ホルダボディ24の内周面に固定される。ホルダボディ24は内周面から突出する凸部24aを有し、ホルダカバー25は軸受挿入口26を介してホルダボディ24内へ突出する凸部25aを有し、外輪14aはこれら凸部24a,25aにより軸線方向に挟まれる。
The
第1軸部13は、ホルダカバー25を貫通して第1軸受ホルダ14内に進入して第1軸受14の内輪14bに挿し込まれ、内輪14bが第1軸部13の外周面に固定される。第1軸部13の軸線方向他端部(軸進入方向手前側端部)には、内輪14bの内径よりも大径のストッパ部27が設けられている。よって、第1軸部13を内輪14bに挿し込んでいくと、ストッパ部27が内輪14bの軸線方向他端面(軸進入方向手前側端面)に当接して第1軸部13の進入が止まる。ホルダボディ24は、軸線方向において軸受挿入口26とは反対側の端部(軸進入方向奥側端部)にアクセス口28を有しており、アクセス口28を介して第1軸受14に裏からアクセス可能である。アクセス口28を利用して、内輪14bの軸線方向一端面(軸進入方向奥側端面)に押え部29が設置され、押え部29にボルト30が挿し込まれ、挿し込まれたボルト30が第1軸部13の軸線方向他端部(軸進入方向奥側端部)に螺合される。これにより、内輪14bがストッパ部27と押え部29とにより軸線方向に挟まれる。
The
本実施形態に係る第1軸受14は、背面組みされた2個の円錐ころ軸受からなり、これら2個の円錐ころ軸受は、互いの外輪を軸線方向に接触させた状態で軸線方向に並べられている。このため、ボルト30の締付けトルクを増大させると、第1軸部13がネジ対偶の作用で軸線方向一方側(軸進入方向奥側)に向けて進入しようとし、ストッパ部28及び押え部材29の間隔が縮まろうとする。したがって、第1軸受14におけるガタを無くしたり、第1軸受14に予圧を付与したりすることができる。
The
第2軸受ホルダ18は、ストッパ部27から見て第1軸部13とは反対側、すなわち、ストッパ部28の軸線方向他端側(軸進入方向手前側)に設けられており、本実施形態では、第1軸部13及びストッパ部27と一体成形される。第2軸受ホルダ18は、第1軸受ホルダ15からは軸線方向に離れて配置されており、第1軸部13が第1回転軸線A1周りのどの角度位置に位置していても、第2軸受ホルダ18は第1軸受ホルダ15と干渉しない。
The
第2軸受ホルダ18は、第1軸部13の軸線(すなわち、第1回転軸線A1)と垂直に延びる筒状に形成される。第2軸受ホルダ18は、その軸線方向一端部及び他端部それぞれに設けられた軸受挿入口31,32と、内周面の軸線方向中央部から突出する凸部33とを有している。本実施形態に係る第2軸受17は、第1軸受14と同様、背面組された2個の円錐ころ軸受からなる。一方のベアリング17Aが、一端部の軸受挿入口31から第2軸受ホルダ18内に挿入され、他方のベアリング17Bが、他端部の軸受挿入口32から第2軸受ホルダ18内に挿入される。どちらのベアリング17A,17Bの外輪17Aa,17Baも、凸部33に当接し、第2軸受ホルダ18の内周面に固定される。
The
第2軸部16は、軸線方向他方側から軸線方向一方側に向けて第2軸受ホルダ18内に進入し、他方のベアリング17Bの内輪17Bb及び一方のベアリング17Aの内輪17Abにこの順で挿し込まれ、どちらの内輪17Bb,17Abも第2軸部16の外周面に固定される。第2軸部16の一端部(軸進入方向奥側端部)は、一方のベアリング17Aの内輪17Abから突出し、前述した突出端部19を成している。
The
本実施形態では、突出端部19が第2軸部16の一端部(軸進入方向奥側端部)にのみ形成される。第2軸部16の他端部(軸進入方向手前側端部)には、他方の内輪17Abの内径よりも大径のストッパ部34が設けられている。よって、第2軸部16を内輪17Ab,17Bbに挿し込んでいくと、ストッパ部34が他方の内輪17Bbの軸線方向他端面(軸進入方向手前側端面)に当接して第2軸部16の進入が止まる。一方、前述したとおり、突出端部19はリンク6の基端部に嵌め込まれ、リンク6の基端部が突出端部19(すなわち、第2回転軸12)に固定される。この固定のため、リンク6の基端部にイモねじ35を螺入し、イモねじ35の先端で突出端部19の外周面を押圧してもよい。
In the present embodiment, the
リンク6の基端部は、軸線方向に一対の側面を有し、そのうち一側面(軸進入方向奥側端面)は、突出端部19の先端よりも軸線方向一方側に位置しており、他側面(軸進入方向手前側端面)は、一方の内輪17Abの軸線方向一端面(軸進入方向奥側端面、当該ベアリング挿入方向手前側端面)に当接する。なお、ここでの「当接」とは、端面同士が直接に接触する場合のみならず、端面間に他部材が介在してこれら端面が他部材を挟持している場合も含む。
The base end portion of the
リンク6の一側面には押え部材36が設置され、押え部材36には軸線方向一方側から他方側に向けてボルト37が挿し込まれ、挿し込まれたボルト37は突出端部(すなわち、第2軸部16の一端部(軸進入方向奥側端部))に螺合される。これにより、内輪17Ab及び内輪17Bbがストッパ部36と押え部37とにより軸線方向に挟まれる。
A pressing
前述のとおり、第2軸受17は、背面組みされた2個のアンギュラベアリングからなる。このため、ボルト37の締付けトルクを増大させると、第2軸部16がネジ対偶の作用で軸線方向一方側(軸進入方向奥側)に向けて進入しようとし、ストッパ部36及び押え部37の軸線方向間隔が縮まろうとする。したがって、第2軸受17におけるガタを無くしたり、第2軸受17に予圧を付与したりすることができる。
As described above, the
第2ジョイント部8を簡単に説明すると、図2に示すように、第2ジョイント部8は、リンク6の先端部と共に第3軸線A3周りに回転する第3回転シャフト41と、第3回転シャフト41に対して第4軸線A4周りに回転する第4回転シャフト42とを有し、第4回転シャフト42は可動板3に対して回転可能に連結される。これにより、リンク6の先端部は、第3軸線A3及び第4軸線A4の2つの軸線周りに回転可能に可動板3に連結される。前述したとおり、第3軸線A3は、第2軸線A2と平行であり、第4軸線A4は第3軸線A3に対して垂直である。
The second
第3回転シャフト41は、第2回転シャフト12と同様の構造を有すると共に第2回転シャフト12と同様にして支持される。第4回転シャフト42は、第1回転シャフト11と同様の構造を有すると共に第1回転シャフト11と同様にして支持される。第3回転シャフト41は第3軸受43により支持され、第3軸受43は第3軸受ホルダ44により保持され、第3軸受ホルダ44の第4回転シャフト42に対する関係は、第2軸受ホルダ18の第1回転シャフト11に対する関係と同じである。第4回転シャフト42は第4軸受45により支持され、第4軸受45は第4軸受ホルダ46により保持され、第4軸受ホルダ46は第1軸受ホルダ15と同一の構造を有する。第3回転シャフト41の端部も、第2回転シャフト12と同様にして、第3軸受ホルダ44から突出し、リンク6の先端部はそこに固定される。リンク6は、一端部及び他端部それぞれにて、第2回転シャフト12及び第3回転シャフト41それぞれを嵌め込むための2つの取付孔を有する。第2軸線A2は第3軸線A3と平行であるので、これら2つの取付孔は互いに平行に延びている。
The third
図5は、図1に示すリンク6を分解して示す部分分解斜視図である。図5に示すように、ロボット1を組み立てるにあたって、リンク6は、第1ジョイント部7及び第2ジョイント部8と前以って組み付けられる。これにより、リンク6、第1ジョイント部7及び第2ジョイント部8を含むリンクアッシー50が構成される。リンクアッシー50が構成されると、第2軸線A2が第3軸線A3と平行になり、第2軸線A2は第1軸線A1に対して垂直になり、且つ、第4軸線A4が第3軸線A3に対して垂直になる。なお、リンクアッシー50が構成された段階では、第2回転シャフト12は第1回転シャフト11に対して自由に回転可能であり、第1軸受ホルダ15は第2軸線A2周りにリンク6に対して自由に相対回転する。第4軸受ホルダ46も第3軸線A3周りにリンク6に対して自由に相対回転する。
FIG. 5 is a partially exploded perspective view showing the
一方、前述のとおり、アーム5は、その先端部に第1ジョイント部7を部分的に受容する受容孔21を有している。可動板3は、3本のリンク6それぞれと連結される3個のリンク連結部51を有している。これらリンク連結部51は、エンドエフェクタを取り付けるための構造3aを有した可動板中央部から放射状に突出し、120度回転対称に配置されている。各リンク連結部51は、その先端部に第2ジョイント部8を部分的に受容する受容孔52を有している。
On the other hand, as described above, the
リンクアッシー50をアーム5及び可動板3の側に持っていき、第1ジョイント部7をアーム5の受容孔21の横に位置させ、第2ジョイント部8を可動板3の受容孔52の横に位置させる。このとき、受容孔52がリンク6から見て受容孔21と同じ側に位置するようにして、リンクアッシー50及び可動板3をアーム5に対して粗位置決めする。次いで、必要に応じて第1軸受ホルダ15及び第4軸受ホルダ46をリンク6に対して回転させて第1軸受ホルダ15及び第4軸受ホルダ46を概略同じ方向に向ける。そして、第1軸受ホルダ15を受容孔21に挿入し、第4軸受ホルダ46を受容孔52に挿入する。このとき、第2軸受ホルダ18をアーム5から露出させ、第3軸受ホルダ43を可動板3から露出させる。次に、第1軸受ホルダ15をアーム5に固定し、第4軸受ホルダ46をジョイント連結部51に固定する。これにより、リンク6が第1ジョイント部7を介してアーム5に連結され且つ第2ジョイント部8を介して可動板3に連結された状態になる。
The
図1に戻り、第1ジョイント部7の一部(一例として第1軸受ホルダ)はアーム5内に埋め込まれ、その残余部(一例として第2軸受ホルダ)がアーム5の一側面上に設置される。第2ジョイント部8の一部(一例として第4軸受ホルダ)はリンク連結部51内に埋め込まれ、その残余部(一例として第3軸受ホルダ)がリンク連結部51上に設置される。リンク6は、アーム5の前記一側面及びリンク連結部51の前記一側面の直ぐ横を概略上下方向に延びる。
Returning to FIG. 1, a part of the first joint portion 7 (for example, the first bearing holder) is embedded in the
このように本実施形態に係るロボット1では、リンク6の基端部が第1ジョイント部7を介してアーム5に片持ち支持され、リンク6の先端部が第2ジョイント部8を介して可動板3に片持ち支持される。このため、第1ジョイント部7に着目すると、リンク6の基端部が第1軸線A1周りに回転したときも第2軸線A2周りに回転したときもアーム5の先端部と干渉しにくい。第2ジョイント部8についても同様であり、リンク6の先端部が第3軸線A3周りに回転したときも第4軸線A4周りに回転したときも可動板3と干渉しにくい。これにより、ロボット全体のサイズを同一とした場合に、本実施形態に係るロボット1においては、カルダンジョイント等のようにリンクの両端部を両持ち支持するものと比べ、リンク6の回転範囲が拡大する。よって、ロボット全体の大型化を伴わずにエンドエフェクタの可動範囲を広げることができ、又は、エンドエフェクタの可動範囲の縮小を伴わずにロボット全体を小さくすることができる。
Thus, in the robot 1 according to this embodiment, the base end portion of the
基台2に対する可動板3の姿勢を一定に保持しながら可動板3を移動させるには第1ジョイント部7にも第2ジョイント部8にも直交2軸の回転自由度が要求されるところ、本実施形態では、各リンク6の片持ち支持の実現のため、第1ジョイント部7においては、互いに独立して回転可能な2本の回転シャフト11,12がT字又はL字に交差するように配置される。このような構造を採用したことで、一方の回転シャフト(第1回転シャフト11)をアーム5に回転可能に連結するだけで、他方の回転シャフト(第2回転シャフト12)及びこれに固定されたリンク6の基端部を容易にアーム5の外片側に突出させることができる。これによりリンク6の基端部の片持ち支持が実現される。第2ジョイント部8も第1ジョイント部7と同様に構成されており、一方の回転シャフト(第4回転シャフト42)をリンク連結部51に回転可能に連結するだけで、他方の回転シャフト(第3回転シャフト41)及びこれに固定されたリンク6の先端部をリンク連結部51の外片側に容易に突出させることができる。これにより、リンク6の先端部の片持ち支持が実現される。
In order to move the
更に、アーム5の前記一側面はリンク連結部51の前記一側面と概略同じ方向に向けられる。このため、リンクアッシー50はアーム5及びリンク連結部51から見て同じ側で保持され、リンク6はアーム5及びリンク連結部51から見て同じ側に突出する。換言すれば、アーム5、リンク6及びリンク連結部51を上から辿っていけばU字を描くことができ、リンクアッシー50はZ字を描くようには配置されていない。したがって、リンク6が片持ち支持されていることと相俟って、リンク6の回転範囲をより大きくすることができる。
Further, the one side surface of the
また、第1軸受ホルダ15のアーム5への挿入方向が、第4軸受ホルダ46のリンク連結部51への挿入方向と一致する。当然、第1軸受ホルダ15のアーム5からの取外し方向は、第4軸受ホルダ46のリンク連結部51からの取外し方向と一致する。このため、リンクアッシー50をアーム5及び可動板3に組み付けたり、アーム5及び可動板3から取り外したりするのを簡便に行うことができる。
Further, the insertion direction of the
更に、リンク6をアーム5及び可動板3に対して着脱するときには、第1ジョイント部7及び第2ジョイント部8も共に着脱される。このため、第1ジョイント部7及び第2ジョイント部8のリンク6に対する組付け及び分解をロボット1の作業空間から離れた場所で行うことも可能になり、リンク6、第1ジョイント部7及び第2ジョイント部8のメンテナンス作業効率が向上する。
Further, when the
図6は、変形例に係るリンク106を示す斜視図である。図6に示すように、リンク106の基端部は、アーム5(図6では不図示。適宜図1等参照)に片持ち支持されるのであれば、第2回転シャフト112を両持ち支持していてもよい。リンク106の先端部も、可動板3(図6では不図示。適宜図1等参照)に片持ち支持されるのであれば、第3回転シャフト141を両持ち支持していてもよい。
FIG. 6 is a perspective view showing a
第1ジョイント部107に着目すると、リンク6の基端部に二股に分かれた一対の固定片106aを設け、第2回転シャフト112を第2軸受ホルダ118から両側に突出させ、一対の固定片106aが2つの突出端部にそれぞれ固定されてもよい。この場合、一対の固定片106aが第2軸受ホルダ118を第2軸線A2の方向に挟むように配置される。このように両持ち支持する場合、リンク6が第2軸線A2周りに回転すると、一対の固定片106aが第1軸受ホルダ115に干渉しやすくなる。そこで、一対の固定片106aには、第1軸受ホルダ115に近位の端面から第1軸受ホルダ115から遠ざかるように切欠き106bを設けることが好ましい。このように切欠き106bを設けることで、リンク6で第2回転シャフト112を両持ち支持することとリンク6の第2軸線A2周りの回転範囲を広げることとを両立することができる。
When paying attention to the first
第2ジョイント部108もこれと同様であるので、重複する詳細説明を省略する。なお、図6中符号106cは、リンク106の先端部で二股に分かれた一対の固定片、符号144は、上記実施形態と同様の第3軸受ホルダ、符号146は、上記実施形態と同様の第4軸受ホルダ、符号106dは、固定片106cに設けられた切欠きである。
Since the 2nd
図7は、図1に示す回転アクチュエータ4の周辺部位を分解して示す斜視図である。図7に示すとおり、ロボット1は、3個の回転アクチュエータ4を備え、各回転アクチュエータ4には減速機ユニット10及びアーム5がこの順で順次に連結される。ロボット1を組み立てるにあたって、回転アクチュエータ4は、減速機ユニット10及びアーム5と前以って組み付けられる。これにより、回転アクチュエータ4、減速機ユニット10及びアーム5を含むアクチュエータアッシー60が3組構成される。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a peripheral portion of the
次いで、これらアクチュエータアッシー60が、基台2に取外し可能に結合されて120度回転対称に配置される。本実施形態では、減速機ユニット10が基台2に直接的に結合されて回転アクチュエータ4は減速機ユニット10を介して基台2に結合されるが、これは単なる一例に過ぎず、減速機ユニット10は適宜省略可能であるし、減速機ユニット10を備えているか否かに関わらず回転アクチュエータ4が直接的に基台2に結合されていてもよい。
Next, these
3組のアクチュエータアッシー60は、基台2の外底面に結合される。アクチュエータアッシー60(本実施形態では減速機ユニット10)はその上部にアクチュエータ開口61を有し、基台2は底部に3つのベース側開口62を有している。各アクチュエータアッシー60は、アクチュエータ開口61が対応するベース開口62に接続されるようにして基台2の外底面に取外し可能に結合される。基台2の上部には、基台2の内部にアクセスするためのアクセス口63が設けられている。本実施形態では、基台2が3つのアクセス口63を有しており、これらアクセス口63は、ベース開口62と平面視で重なるように配置される。このため、アクセス口63を利用して、基台2の内部のみならず、ベース開口62及びこれに接続されたアクチュエータ開口62にもアクセス可能であり、ひいてはこれら開口61,62を通じてアクチュエータアッシー60の内部にもアクセス可能である。基台2の内部には、回転アクチュエータ4を制御及び作動させるための各種電子部品が収容されている。アクセス口63を利用すると、基台2に取り付けられたアクチュエータアッシー60と当該電子部品の結線作業など、アクチュエータアッシー60のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
The three sets of
図5及び図7を参照すると、本実施形態に係るロボット1は、基台2と、3組のアクチュエータアッシー60と、3組のリンクアッシー50と、可動板3とを有する。3組のアクチュエータアッシー60及び3組のリンクアッシー50を前以って組み付け、基台2に3組のアクチュエータアッシー60を組み付け、3組のリンクアッシー50を3組のアクチュエータアッシー60及び可動板3に組み付けると、ロボット1が完成する。
With reference to FIGS. 5 and 7, the robot 1 according to this embodiment includes a
ロボット1が完成している状態で、1つの第1ジョイント部7のメンテナンス作業が必要になったとする。この場合、当該第1ジョイント部7を含む1組のリンクアッシー50を取り外すだけでよい。なお、リンクアッシー50の取外し作業や第1ジョイント部7のメンテナンス作業の効率が良いのは前述したとおりである。1組のリンクアッシーが取り外されたところで、可動板2は残り2組のリンクアッシー50を介して基台2に接続された状態を維持することができる。このため、当該第1ジョイント部のみのメンテナンスのために、ロボットがバラバラに分解されてしまうようなことがなく、メンテナンス後の再組立作業も簡便になる。なお、1本のリンクアッシー50を組み付ける作業の効率が良いのは前述したとおりである。
It is assumed that maintenance work for one first
ロボット1が完成している状態で、1つの減速機ユニット10のメンテナンス作業が必要になったとする。この場合、当該減速機ユニット10に繋がるリンクアッシー50を取り外した後に、当該減速機ユニット10含むアクチュエータアッシー60を取り外すだけでよい。上記ジョイント部7のメンテナンス作業を行うときと同様、メンテナンス作業、再組立作業の効率が向上する。
It is assumed that maintenance work for one
これまで実施形態について説明したが、上記構成は単なる一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜追加、変更及び削除することができる。 Although the embodiment has been described so far, the above configuration is merely an example, and can be appropriately added, changed, and deleted without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、ロボットの大型化を伴わずにエンドエフェクタの可動範囲を拡大することができ、又は、エンドエフェクタの可動範囲の縮小を伴わずにロボットを小型化することができ、並列リンクロボットに適用すると有益である。 The present invention can expand the movable range of the end effector without increasing the size of the robot, or can reduce the size of the robot without reducing the movable range of the end effector. It is beneficial to apply.
A0 アームの基台に対する回転軸線
A1 第1軸線
A2 第2軸線
A3 第3軸線
A4 第4軸線
1 並列リンクロボット
2 基台
3 可動板
5 アーム
6,106 リンク
7,107 第1ジョイント部
8,108 第2ジョイント部
11 第1回転シャフト
12 第2回転シャフト
14 第1軸受
15,115 第1軸受ホルダ
17 第2軸受
18,118 第2軸受ホルダ
41 第3回転シャフト
42 第4回転シャフト
43 第3軸受
44,144 第3軸受ホルダ
45 第4軸受
46,146 第4軸受ホルダ
50,150 リンクアッシー
60 アクチュエータアッシー
A0 Axis of rotation relative to the arm base A1 First axis A2 Second axis A3 Third axis A4 Fourth axis 1
Claims (1)
前記リンクは、その基端部にて第1ジョイント部を介して前記アームの先端部に回転可能に連結され、その先端部にて第2ジョイント部を介して前記可動板に連結され、
前記第1ジョイント部は、前記アームの前記基台に対する回転軸線に平行な第1軸線及び該第1軸線に垂直な第2軸線の2つの軸線周りに回転可能に、前記リンクの前記基端部を前記アームの前記先端部に連結し、前記第2ジョイント部は、前記第1軸線に平行な第3軸線及び該第3軸線に垂直な第4軸線の2つの軸線周りに回転可能に、前記リンクの前記先端部を前記可動板に連結し、
前記リンクの前記基端部は、前記第1ジョイント部を介して前記アームの前記先端部に片持ち支持され、前記リンクの前記先端部は、前記第2ジョイント部を介して前記可動板に片持ち支持され、
前記第1ジョイント部は、第1軸受と、前記第1軸受を保持する第1軸受ホルダと、前記第1軸受に挿入されて前記第1軸線周りに回転可能に支持される第1回転軸と、を有し、前記リンクの前記基端部が、前記第1回転軸の一端部に前記第2軸線周りに回転可能に連結され、
前記第2ジョイント部は、第4軸受と、前記第4軸受を保持する第4軸受ホルダと、前記第4軸受に挿入されて前記第4軸線周りに回転可能に支持される第4回転軸と、を有し、前記リンクの前記先端部が、前記第4回転軸の一端部に前記第3軸線周りに回転可能に連結され、
前記第1軸受ホルダが前記アームに形成された受容孔に嵌め込まれて前記アームに取外し可能に固定され、前記第4軸受ホルダが前記可動板に形成された受容孔に嵌め込まれて前記可動板に取外し可能に固定されており、前記第1軸受ホルダの前記アームの前記受容孔への挿入方向が、前記第4軸受ホルダの前記可動板の前記受容孔への挿入方向と一致する、並列リンクロボット。 A base, a movable plate to which an end effector is attached, three arms that are rotatably connected to the base, and three links that respectively connect the distal ends of the arms to the movable plate. ,
The link is rotatably connected to a distal end portion of the arm via a first joint portion at a base end portion thereof, and is connected to the movable plate via a second joint portion at a distal end portion thereof.
The first joint portion is configured to be rotatable about two axes of a first axis parallel to a rotation axis of the arm with respect to the base and a second axis perpendicular to the first axis. To the tip of the arm, and the second joint portion is rotatable about two axes, a third axis parallel to the first axis and a fourth axis perpendicular to the third axis. Connecting the tip of the link to the movable plate;
The base end portion of the link is cantilevered by the tip end portion of the arm via the first joint portion, and the tip end portion of the link is pieced to the movable plate via the second joint portion. Supported,
The first joint portion includes a first bearing, a first bearing holder that holds the first bearing, and a first rotating shaft that is inserted into the first bearing and supported rotatably around the first axis. The base end portion of the link is connected to one end portion of the first rotating shaft so as to be rotatable around the second axis,
The second joint portion includes a fourth bearing, a fourth bearing holder that holds the fourth bearing, a fourth rotating shaft that is inserted into the fourth bearing and is rotatably supported around the fourth axis. The tip of the link is connected to one end of the fourth rotating shaft so as to be rotatable around the third axis,
The first bearing holder is fitted into a receiving hole formed in the arm and is detachably fixed to the arm, and the fourth bearing holder is fitted into a receiving hole formed in the movable plate. removably are fixed, the insertion direction into the receiving hole of the arm of the first bearing holder, that matches the direction of insertion into the movable plate said receiving hole of said fourth bearing holder, parallel links robot.
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