JP6318264B2

JP6318264B2 - 平行四辺形の原理を適用するロボット

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Publication number: JP6318264B2
Application number: JP2016555470A
Authority: JP
Inventors: 盤根陸; 文竜葛; 国平胡
Original assignee: Suzhou Shenyun Robot Co ltd
Current assignee: Suzhou Shenyun Robot Co ltd
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: US20210114202A1; CN104723334B; RU2016141913A3; KR20160120743A; MY178271A; RU2663510C2; RU2016141913A; MX364221B; WO2016155469A1; JP2017512660A; GEP20196981B; CN104723334A; MX2016014317A; KR101879114B1; PL423215A1

Description

本発明は、工業用ロボットの技術分野に関し、具体的には、平行四辺形の原理を適用するロボットに関する。

工業用ロボットの自動生産ラインの全体設備は、すでに自動化装置である主流ロボットにおいて未来的発展方向にある。自動車業、電子電器業、建設機械などの産業は、工業用ロボットの自動生産ラインを大量に使用することで、製品の質量を保証し、生産効率を向上させると共に、多数の労災事故を避ける。

従来、市場の単一アームの揺動式マニピュレーターは、その移動経路が円弧状であるため、ハンドの吸盤が水平の直線移動を実現することができず、ハンドの吸盤を水平に保持するために、いつも動力機構で補助する必要があり、このように、相応に製造コストを向上させる。かつ、従来のマニピュレーターの伝動アームは、通常、単一アームであり、その安定性が比較的低く、マニピュレーターは、移動過程において揺れやすく、マニピュレーターの制御精度に深刻に影響し、要求される精度に達することができない。

上記問題に対して、本発明は、平行四辺形の原理を適用するロボットを提供し、それは、２組のスイングアームコンポーネントの末端同士をヒンジ連結し、かつ各組が２つの平行四辺形のヒンジ連結構造を構成することにより、ロボットは運転過程において常にハンドがつかみ取った被加工材を水平状態に保持することを保証することができ、被加工材を取る安定性を向上させる。

平行四辺形の原理を適用するロボットであって、ベースを含み、前記ベースには、水平回転可能な主軸が設けられ、前記主軸の一端には前記主軸を回転駆動して回転させる主軸サーボモーターが設けられ、前記主軸の他端にはスイングアームコンポーネントが設けられ、前記主軸サーボモーターは前記主軸を駆動して回転させることにより、前記スイングアームコンポーネントを駆動して前記主軸の周方向を中心に回り揺動させ、前記スイングアームコンポーネントの自由端には被加工材をつかみ取るためのハンドが接続しており、前記スイングアームコンポーネントは、お互いにヒンジ連結する第１スイングアームコンポーネントと第２スイングアームコンポーネントを含み、前記第１スイングアームコンポーネントは前記主軸端部にヒンジ連結する第１アームを含み、前記第１アームの一側には前記第１アームを補助して揺動する２つの第１ジョイスティックが設けられ、２つの前記第１ジョイスティックと前記第１アームとは平行四辺形のヒンジ連結構造を形成し、２つの前記第１ジョイスティックの間も平行四辺形のヒンジ連結構造を形成する。前記第２スイングアームコンポーネントは、第２アームと２つの第２ジョイスティックを含み、前記第２アームの一端と前記第１アームの前記主軸から離れる一端とはヒンジ連結し、前記第２アームの他端と前記ハンドとはヒンジ連結し、２つの前記第２ジョイスティックは、それぞれ２つの前記第１ジョイスティックの端部にヒンジ連結し、２つの前記第２ジョイスティックはヒンジ連結する平行四辺形構造を形成し、２つの前記第２ジョイスティックと前記第２アームとの間もヒンジ連結する平行四辺形構造を構成し、前記第１アームと前記主軸との間には第１アーム作動モジュールが設けられ、前記第１アーム作動モジュールは、前記第１アームを駆動して前記被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられ、前記第２アームと前記第１アームとの間には第２アーム作動モジュールが設けられ、前記第２アーム作動モジュールは、前記第２アームを駆動して前記被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられ、前記第２アームの前記第１アームから離れる一端の端部には第３アーム回転スリーブがヒンジ連結されており、第３アーム回転スリーブには回転可能な第３アームを設置することができ、前記第３アームが水平に前記第２ジョイスティックの一側へ延伸する一端の端部には平行固定板が設けられ、前記平行固定板と前記第２ジョイスティックの端部とはヒンジ連結し、前記第３アームの前記第２ジョイスティックから離れる一端は前記第３アーム回転スリーブを貫通しかつ前記ハンドに固定接続することを特徴とする。

さらに、前記ハンドは、横方向駆動部材、縦方向駆動部材及び端末ハンドを含み、前記横方向駆動部材は水平横方向ホルダーと水平横方向動力コンポーネントを含み、前記縦方向駆動部材は縦方向動力コンポーネントと縦方向ホルダーを含み、前記第３アームは前記第３アーム回転スリーブを貫通してから前記水平横方向ホルダーに締め付けて接続し、前記水平横方向ホルダーには水平横方向レールが設けられ、前記縦方向ホルダーは前記水平横方向レールに係合し、前記水平横方向動力コンポーネントの出力端が前記縦方向ホルダーに接続し、前記縦方向ホルダーは前記水平横方向レールに沿って往復運動することができ、前記縦方向ホルダーには縦方向レールが設けられ、縦方向スライダーは前記縦方向レールに嵌めこまれ、前記縦方向スライダーは連接棒により前記端末ハンドに接続し、前記縦方向動力コンポーネントの出力端は前記縦方向スライダーに接続している。

前記水平横方向レールの長さは１５００ｍｍである。

前記水平横方向動力コンポーネントは、フレキシブルシャフトサーボモーター、モーター出力フレキシブルシャフト、主動同期ホイール、従動同期ホイール及び同期ベルトを含み、前記フレキシブルシャフトサーボモーターはモーター出力フレキシブルシャフトにより前記主動同期ホイールに接続し、前記主動同期ホイールと従動同期ホイールとの間は前記同期ベルトにより接続し、前記同期ベルトは前記水平横方向ホルダーの横方向装着溝に位置し、前記主動同期ホイールと従動同期ホイールは、それぞれ前記横方向装着溝の位置両端に位置し、前記同期ベルトの外側の端面には縦方向ホルダーが締め付けて接続し、前記縦方向ホルダーは同時に凸状の前記水平横方向レールに係合し、前記フレキシブルシャフトサーボモーターは主動同期ホイールを駆動して回転させ、それにより、同期ベルトを駆動して縦方向ホルダーを駆動して水平横方向レールに沿って水平横方向に移動し、それにより、端末ハンドが水平横方向に移動することができ、ロボット全体の作動範囲が広いこと確保する。

前記水平横方向ホルダーには横方向釣合重りが設けられ、構造全体が作動する時に安定であることを確保する。

前記横方向釣合重りは前記水平横方向ホルダーの内部キャビティにはめ込まれ、前記横方向釣合重りは釣合重り接続板により水平横方向レールに締め付けて接続し、それにより、水平横方向レールを合理的に位置させ、かつ構造が安定である。

前記フレキシブルシャフトサーボモーターは、第２アームに固定して取り付けられ、前記モーター出力フレキシブルシャフトの長さは、ロボットが正常に作動し、かつ巻きつけることがしないことを確保する。

前記縦方向動力コンポーネントは、具体的には、縦方向シリンダーであり、前記縦方向シリンダーは前記縦方向ホルダーに固定して取り付けられ、前記縦方向シリンダーのピストンロッドは前記縦方向スライダーに接続し、縦方向スライダーは、縦方向シリンダーの駆動で縦方向レールに沿って上下運動し、それにより、端末ハンドは垂直方向に微細な調整を行うことができる。

前記主軸の第１アームから離れる位置には重力釣合重りが設けられ、前記主軸が回転しない場合に、前記重力釣合重りの重心と前記主軸の軸線とが位置する平面は、水平面に垂直し、それにより、相応に駆動動力を減少させて、電力消費を低下させる。

前記主軸の第１アームから離れる末端にはダンピングブレーキが設けられ、それは、回転角度の大きさに応じて異なる減衰力が得られ、それにより、主軸の運動慣性を低下させる。

前記第１アーム作動モジュールは、第１アーム作動プッシュロッドを含み、前記第１アーム作動プッシュロッドの一端が前記第１アームにヒンジ連結し、他端が第１スライダーにヒンジ連結し、前記第１スライダーは、第１アーム作動モジュールのガイドレールに設けられ、前記第１スライダーは、第１アーム作動モジュールであるサーボモーターにより駆動して前記主軸の軸線方向に沿って線形往復運動をする。

前記第１スライダーは、ダンパースプリングセットにより前記第１アーム作動モジュールの末端に接続し、それにより、第１アームが−４５°〜−８０°に運動する時の重力と運動慣性を低下させ、さらに、第１アーム作動モジュールの駆動力を低下させ、エネルギーを節約し、操作のエネルギー消費が少ない。

前記第２アーム作動モジュールは、第２アーム作動プッシュロッドを含み、前記第２アーム作動プッシュロッドの一端が前記第２アームにヒンジ連結し、他端が第２スライダーにヒンジ連結し、前記第２スライダーは、第２アーム作動モジュールのガイドレールに設けられ、前記第２スライダーは、第２アーム作動モジュールであるサーボモーターにより駆動して前記第２アームの軸線方向に沿って線形往復運動をする。

前記第１アームの内側の上部にはダンパースプリングプレートが設けられ、前記ダンパースプリングプレートは第２アームと第１アームとが−４５°〜−９０°という角度をなす時に作用し、第２アームが第１アームに対して異なる角度に位置する時に異なる減衰力を生じ、それにより、第２アームの重力と運動慣性を低減させ、第２アーム作動モジュールの駆動力を低下させ、エネルギーを節約し、操作のエネルギー消費が少ない。

前記主軸は、前記ベースに垂直的に設けられる２つの壁板に支持され、２つの前記壁板は、平行して間隔を隔てて設置され、前記重力釣合重りは、２つの前記壁板の間に設けられている。

前記第１アーム作動プッシュロッドの軸線、前記第２アーム作動プッシュロッドの軸線及び前記主軸の軸線は、いずれも同一平面に位置している。

前記ベースの前記主軸の突起した一側には、平行四辺形の支持台が締め付けられ、第１接続軸は、前記平行四辺形の支持台の上端面に支持され、２本の平行する前記第１ジョイスティックの底部は、それぞれ前記第１接続軸にヒンジ連結し、前記第２アームと前記第１アームとのヒンジ連結位置にはヒンジ連結軸を挿入して取り付け、前記ヒンジ連結軸には前へ突起する中心突出棒が設けられ、前記中心突出棒の先端には接続ベースが設けられ、前記接続ベース、中心突出棒及びヒンジ連結軸という三者は、全体を形成し、２本の平行する前記第１ジョイスティックの上端は、前記接続ベースにヒンジ連結し、２本の平行する前記第２ジョイスティックの下端は、前記接続ベースにヒンジ連結する。

前記接続ベースには、それぞれ２本の平行する接続軸が設けられ、それぞれ、下部の第２接続軸と上部の第３接続軸であり、２本の平行する前記第１ジョイスティックの上端は、それぞれ、前記第２接続軸にヒンジ連結し、２本の平行する前記第２ジョイスティックの下端は、それぞれ、前記第３接続軸にヒンジ連結している。

上記技術案によれば、それは、２組のスイングアームコンポーネントの末端同士をヒンジ連結し、かつ各組は、２つの平行四辺形のヒンジ連結構造を形成することにより、ロボットは運転過程において常にハンドがつかみ取った被加工材を水平状態に保持し、被加工材を取る安定性を向上させ、かつ従来のロボットのように、専用の被加工材を駆動して水平にさせるための動力駆動装置を設置する必要がないので、エネルギーを節約し、かつ構造全体が簡単であり、製造コストは低い。

図１は、本発明の第１実施形態に係る正面構造を模式的に示す図である。図２は、図１の側面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るスイングアームコンポーネントの正面図である。図４は、図３の側面図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る被加工材を設備に送り込む時の正面の状態図である。図６は、図５の側面の状態図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る正面構造を模式的に示す図である。図８は、本発明の第２実施形態に係る立体構造を模式的に示す図である（ベース１の断面図）。

以下、図面と実施例を参照しながら、本発明は、さらに説明し、図における矢印方向は、相応部材の回転方向である。

平行四辺形の原理を適用するロボットであって、図１〜図８に示すように、それは、ベース１を含み、ベース１には、水平回転可能な主軸３が設けられ、主軸３の一端には主軸３を回転駆動して回転させる主軸サーボモーター５が設けられ、主軸の他端にはスイングアームコンポーネントが設けられ、主軸サーボモーター５は主軸３を駆動して回転させることにより、スイングアームコンポーネントを駆動して主軸３回りに揺動させ、スイングアームコンポーネントの自由端には被加工材をつかみ取るためのハンドが接続しており、スイングアームコンポーネントは互いにヒンジ連結する第１スイングアームコンポーネントと第２スイングアームコンポーネントを含み、第１スイングアームコンポーネントは主軸の端部にヒンジ連結する第１アーム２２を含み、第１アーム２２の一側には第１アームを補助して揺動する２つの第１ジョイスティック２１が設けられ、２つの第１ジョイスティック２１と第１アーム２２とは平行四辺形のヒンジ連結構造を形成し、２つの第１ジョイスティック２１の間も平行四辺形のヒンジ連結構造を形成する。第２スイングアームコンポーネントは、第２アーム１９と２つの第２ジョイスティック１８を含み、第２アーム１９の一端と第１アーム２２の主軸３から離れる一端とはヒンジ連結し、第２アーム１９の他端とハンドとはヒンジ連結し、２つの第２ジョイスティック１８は、それぞれ２つの第１ジョイスティック２１の端部にヒンジ連結し、２つの第２ジョイスティック１８はヒンジ連結する平行四辺形構造を形成し、２つの第２ジョイスティック１８と第２アーム１９との間もヒンジ連結する平行四辺形構造を構成する。第１アーム２２と主軸３との間には第１アーム作動モジュール４が設けられ、第１アーム作動モジュール４は、第１アーム２２を駆動して被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられる。第２アーム１９と第１アーム２２との間には第２アーム作動モジュール２５が設けられ、第２アーム作動モジュール２５は、第２アーム１９を駆動して被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられ、第２アーム１９の第１アーム２２から離れる一端の端部には第３アーム回転スリーブ１６がヒンジ連結されており、第３アーム回転スリーブ１６には回転可能な第３アーム１５を設置することができ、第３アーム１５が水平に第２ジョイスティック１８の一側へ延伸する一端の端部には平行固定板１４が設けられ、平行固定板１４と第２ジョイスティック１８の端部とはヒンジ連結し、第３アーム１５の第２ジョイスティック１８から離れる一端は第３アーム回転スリーブ１６を貫通しかつハンド１２に固定接続する。

第１実施例は、図１乃至図６に示すように、それは、ベース１を含み、ベース１には、水平回転可能な主軸３が設けられ、主軸３の一端には主軸３を回転駆動して回転させる主軸サーボモーター５が設けられ、主軸３の他端にはスイングアームコンポーネントが設けられ、主軸サーボモーター５は主軸３を駆動して回転させることにより、スイングアームコンポーネントを駆動して主軸３回りに揺動させ、スイングアームコンポーネントの自由端には被加工材をつかみ取るためのハンド１２が接続する。スイングアームコンポーネントは、お互いにヒンジ連結する第１スイングアームコンポーネントと第２スイングアームコンポーネントを含み、第１スイングアームコンポーネントは主軸３の端部にヒンジ連結する第１アーム２２を含み、第１アーム２２の一側には第１アーム２２を補助して揺動する２つの第１ジョイスティック２１が設けられ、２つの第１ジョイスティック２１は、支持コンポーネントを介してベース１にヒンジ連結し、２つの第１ジョイスティック２１と第１アーム２２とは平行四辺形のヒンジ連結構造を形成し、図３におけるＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅという４つのヒンジ連結点を参照し、２つの第１ジョイスティック２１の間も平行四辺形のヒンジ連結構造を形成し、図４におけるＢ１、Ｃ１、Ｃ、Ｂという４つのヒンジ連結点を参照する。第２スイングアームコンポーネントは、第２アーム１９と２つの第２ジョイスティック１８を含み、第２アーム１９の一端と第１アーム２２の主軸３から離れる一端とはヒンジ連結し、第２アーム１９の他端とハンド１２とはヒンジ連結し、２つの第２ジョイスティック１８は、それぞれ２つの第１ジョイスティック２１の端部にヒンジ連結し、２つの第２ジョイスティック１８は、ヒンジ連結する平行四辺形構造を形成し、図４におけるＡ１、Ｂ１、Ｂ、Ａという４つのヒンジ連結点を参照し、２つの第２ジョイスティック１８と第２アーム１９との間もヒンジ連結する平行四辺形構造を形成し、図３におけるＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆという４つのヒンジ連結点を参照する。第１アーム２２と主軸３との間には第１アーム作動モジュールが設けられ、第１アーム作動モジュールは、第１アーム２２を駆動して被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転することに用いられる。第２アーム１９と第１アーム２２との間には、第２アーム作動モジュールが設けられ、第２アーム作動モジュールは、第２アーム１９を駆動して被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられる。本実施例の両軸両方向の平行軌道のロボットは、２組のスイングアームコンポーネントの末端同士をヒンジ連結し、かつ各組は、２つの平行四辺形のヒンジ連結構造を形成することにより、ロボットは運転過程において常に、ハンドがつかみ取った被加工材を水平状態に保持し、被加工材を取る安定性を向上させ、かつ従来のロボットのように、専用の被加工材を駆動して水平にさせる動力駆動装置を設置する必要がないので、エネルギーを節約し、かつ構造全体は、簡単であり、製造コストは、比較的低い。

第１アーム作動モジュール４は、第１アーム作動プッシュロッド１０を含み、第１アーム作動プッシュロッド１０の一端は、第１アーム２２にヒンジ連結し、他端は、第１スライダー７にヒンジ連結し、第１スライダー７は、第１アーム作動モジュール４のガイドレールに設けられ、第１スライダー７は、第１アーム作動モジュールであるサーボモーター８により駆動して主軸３の軸線方向に沿って線形往復運動し、即ち、図５の左側または右側へ運動する。

第２アーム作動モジュール２５は、第２アーム作動プッシュロッド２３を含み、第２アーム作動プッシュロッド２３の一端が第２アーム１９にヒンジ連結し、他端が第２スライダー２４にヒンジ連結し、第２スライダー２４は、第２アーム作動モジュール２５のガイドレールに設けられ、第２スライダー２４は、第２アーム作動モジュールであるサーボモーター２６により駆動して第２アーム１９の軸線方向に沿って線形往復運動し、即ち、図５の左側または右側へ運動する。

主軸３の下方には、重力釣合重り２が設けられ、主軸３が回転しない時に、重力釣合重り２の重心と主軸３の軸線とが位置する平面は、水平面に垂直し、固定ブロックである釣合重り２の重量は、スイングアームコンポーネント及びハンド、被加工材の重量の総和に合わせて、重量が１８ｋｇ−２７ｋｇの間である。スイングアームコンポーネントが図４に示した左右方向に揺動すると、重力釣合重り２は、主軸の回転につれて回転し、それにより、重力釣合重り２の重心を高くさせ、重力釣合重り２の重力作用で、主軸３に対してその方向が主軸３の回転方向と相反するトルクを印加し、それにより、駆動トルクを減少させて駆動出力を低下させ、通常の６軸ロボットの第２軸のトルクの３/５であり、それにより、製造コストを減少し、エネルギーを節約する。

主軸３は、ベース１に垂直的に設置される２つの壁板２７に支持され、２つの壁板２７は、平行して間隔を隔てて設置され、重力釣合重り２は、２つの壁板２７の間に設置される。

第１アーム作動プッシュロッド１０の軸線、第２アーム作動プッシュロッド２３の軸線及び主軸３の軸線は、いずれも同一平面にあり、このように設置すると、作動台へ搬送し、或いは作動台から被加工材を取り出す時の安定性と正確性を容易に保証することができる。

第２アーム１９の第１アーム２２から離れる一端の端部は、回転スリーブ連結部材１７により第３アーム回転スリーブ１６がヒンジ連結し、第３アーム回転スリーブ１６には回転可能な第３アーム１５が設置することができ、第３アーム１５の第２ジョイスティック１８の一側へ延伸する一端の端部には平行固定板１４が接続し、平行固定板１４は、自在継ぎ手１３により第２ジョイスティック１８の端部にヒンジ連結する。第３アーム１５の第２ジョイスティック１８から離れる一端は、第３アーム回転スリーブ１６を貫通しかつハンド１２に固定接続し、ハンド１２と第２ジョイスティック１８との間は、ハンド連結器１１により接続される。

第１ジョイスティック２１の底部ヒンジ連結点と第１アーム２２の底部ヒンジ連結点とは、同一水平線に位置し、このように設置すると、取り付けやすいと共に、ハンドの運動の安定性能を容易に保証することができる。

第１アーム２２と２つの第１ジョイスティック２１との間には、Ｔ字状の構成位置を形成し、２つの第１ジョイスティック２１は、第１アーム２２の両側に対称的に設置され、第２アーム１９と２つの第２ジョイスティック１８との間もＴ字状の構成位置を形成し、２つの第２ジョイスティック１８は、第２アーム１９の両側に対称的に設置され、第１スイングアームコンポーネントと第２スイングアームコンポーネントとの間は連結器９を介してヒンジ連結している。

主軸３の回転速度を容易に制御するために、主軸３の駆動トルクを増加し、主軸サーボモーター５と主軸３との間には主軸減速器６が設けられ、主軸サーボモーター５と主軸減速器６とは、いずれもそのうちの一つの壁板２７に固定される。

第２実施例は、図７と図８に示すように、具体的には、平行四辺形の原理を適用する７軸ロボットであり、２組のスイングアームコンポーネントの末端同士をヒンジ連結し、かつ各組が、２つの平行四辺形のヒンジ連結構造を形成する。ロボットのハンド１２は、横方向駆動部材、縦方向駆動部材及び端末ハンド３４を含み、横方向駆動部材は水平横方向ホルダー２０と水平横方向動力コンポーネントを含み、縦方向駆動部材は縦方向動力コンポーネントと縦方向ホルダー２９を含み、第３アーム１５は第３アーム回転スリーブ１６を貫通してから水平横方向ホルダー２０に締め付けて接続し、水平横方向ホルダー２０には水平横方向レール３０が設けられ、縦方向ホルダー２９は水平横方向レール３０に係合し、水平横方向動力コンポーネントの出力端が縦方向ホルダー２９に接続し、縦方向ホルダー２９は水平横方向レール３０に沿って往復運動することができ、縦方向ホルダー２９には縦方向レール３１が設けられ、縦方向スライダー３２は縦方向レール３１に嵌めこまれ、縦方向スライダー３２は連接棒３３により端末ハンド３４に接続し、縦方向動力コンポーネントの出力端は縦方向スライダー３２に接続している。

水平横方向レール３０の長さは、１５００ｍｍである。

水平横方向動力コンポーネントは、フレキシブルシャフトサーボモーター３５、モーター出力フレキシブルシャフト３６、主動同期ホイール３７、従動同期ホイール３８及び同期ベルト３９を含み、フレキシブルシャフトサーボモーター３５はモーター出力フレキシブルシャフト３６により主動同期ホイール３７に接続し、主動同期ホイール３７と従動同期ホイール３８との間は同期ベルト３９により接続し、同期ベルト３９は水平横方向ホルダー２０の横方向装着溝４０に位置し、主動同期ホイール３７と従動同期ホイール３８は、それぞれ横方向装着溝４０の両端位置に位置し、同期ベルト３９の外側の端面には縦方向ホルダー２９が締め付けして接続し、縦方向ホルダー２９は同時に凸状の水平横方向レール３０に係合し、フレキシブルシャフトサーボモーター３５は主動同期ホイール３７を駆動して回転させ、それにより、同期ベルト３９を駆動して縦方向ホルダーを駆動して水平横方向レール３０に沿って水平横方向に移動し、それにより、端末ハンド３４が水平横方向に移動することができ、ロボット全体の作動範囲が広いことを確保する。

水平横方向ホルダー２０には横方向釣合重り４１が設けられ、構造全体が作動する時に安定であることを確保する。

横方向釣合重り４１は、水平横方向ホルダー２０の内部キャビティ４２に嵌めこまれ、横方向釣合重り４１は、釣合重り接続板４３により水平横方向レール３０に締め付けて接続し、それにより、水平横方向レール３０を合理的に位置し、かつ構造が安定である。

フレキシブルシャフトサーボモーター３５は、第２アーム１９に固定接続し、モーター出力フレキシブルシャフト３６の長さは、ロボットが正常に作動し、かつ巻きつけることがないことを確保する。

縦方向動力コンポーネントは、具体的には、縦方向シリンダー４４であり、縦方向シリンダー４４は縦方向ホルダー２９の上端面に固定して取り付けられ、縦方向シリンダー４４のピストンロッドの下端は縦方向スライダー３２に接続し、縦方向スライダー３２は、縦方向シリンダー４４の駆動で縦方向レール３１に沿って上下運動し、それにより、端末ハンド３４は垂直方向に微細な調整を行うことができる。ロボット端末ハンド３４は、０〜１００ｍｍ上下移動し、ロボットが被加工材を掴んで、放置する時にロボットの各サーボモーターのパワーを消耗する必要がなく、該ロボットが正常に作動する時の電力消費を低下させ、各モーターの使用寿命を延長する。

主軸３の第１アーム２２から離れる位置には重力釣合重り２が設けられ、主軸３が回転しない場合に、重力釣合重り２の重心と主軸３の軸線とが位置する平面は、水平面に垂直し、それにより、相応に駆動動力を減少させて、電力消費を低下させることができる。

主軸３の第１アーム２２から離れる末端にはダンピングブレーキ４５が設けられ、それは、回転角度の大きさに応じて異なる減衰力が得られ、それにより、主軸の運動慣性を低下させる。

第１アーム作動モジュール４は、第１アーム作動プッシュロッド１０を含み、第１アーム作動プッシュロッド１０の一端が第１アーム２２にヒンジ連結し、他端が第１スライダー７にヒンジ連結し、第１スライダー７は、第１アーム作動モジュール４のガイドレールに設けられ、第１スライダー７は、第１アーム作動モジュールであるサーボモーター８により駆動して主軸３の軸線方向に沿って線形往復運動をする。

第１スライダー７は、ダンパースプリングセット４６により第１アーム作動モジュール４の末端に接続し、それにより、第１アームが−４５°〜−８０°に運動する時の重力と運動慣性を低下させることができ、それにより、第１アーム作動モジュール４の駆動力を低下させ、エネルギーを節約し、操作のエネルギー消費が少ない。

第２アーム作動モジュール２５は、第２アーム作動プッシュロッド２３を含み、第２アーム作動プッシュロッド２３の一端が第２アーム１９にヒンジ連結し、他端が第２スライダー２４にヒンジ連結し、第２スライダー２４は、第２アーム作動モジュール２５のガイドレールに設けられ、第２スライダー２４は、第２アーム作動モジュールであるサーボモーター２６により駆動して第２アーム１９の軸線方向に沿って線形往復運動をする。

第１アームの内側の上部にはダンパースプリングプレート４７が設けられ、ダンパースプリングプレート４７は第２アーム１９と第１アーム２２とが−４５°〜−９０°という角度をなす時に作用し、第２アーム１９が第１アームに対して異なる角度に位置する時に異なる減衰力を生じ、それにより、第２アーム１９の重力と運動慣性を低減させ、第２アーム作動モジュール２５の駆動力を低下させ、エネルギーを節約し、操作のエネルギー消費が少ない。

第１アーム作動プッシュロッド１０の軸線、第２アーム作動プッシュロッド２３の軸線及び主軸３の軸線は、いずれも同一平面に位置している。

ベース１の主軸３の突起した一側には、平行四辺形の支持台４８が締め付けられ、第１接続軸４９は、平行四辺形の支持台４８の上端面に支持され、２本の平行する第１ジョイスティック２１の底部は、それぞれ第１接続軸４９にヒンジ連結し、第２アーム１９と第１アーム２２とのヒンジ連結位置にはヒンジ連結軸５０を挿入して取り付け、ヒンジ連結軸には前へ突起する中心突出棒５１が設けられ、中心突出棒の先端には接続ベース５２が設けられ、接続ベース５２、中心突出棒５１及びヒンジ連結軸５０という三者は、一体に形成され、２本の平行する第１ジョイスティック２１の上端は、接続ベース５２にヒンジ連結し、２本の平行する第２ジョイスティック１８の下端は、接続ベース５２にヒンジ連結する。

第３アーム１５、中心突出棒５１、主軸３という三者は、平行して位置され、２組のスイングアームコンポーネントの末端同士をヒンジ連結し、かつ各組は、２つの平行四辺形のヒンジ連結構造を形成することを確保する。

接続ベース５２には、それぞれ２本の平行する接続軸が設けられ、それぞれ、下部の第２接続軸５３と上部の第３接続軸５４であり、２本の平行する第１ジョイスティック２１の上端は、それぞれ、第２接続軸５３にヒンジ連結し、２本の平行する第２ジョイスティック１８の下端は、それぞれ、第３接続軸５４にヒンジ連結している。

第２実施例にける主軸減速器６は、具体的には、ギヤボックスである。

第２実施形態における端末ハンド３４は、フレキシブルシャフトサーボモーター３５により駆動して、横方向に１５００ｍｍ左右移動することができ、かつ縦方向シリンダー４４により駆動して縦方向に１００ｍｍ上下移動することができ、それは、ロボット全体の端末ハンド３４の作動範囲をより大きくさせ、現代化の作業に適合する。

第１実施例と第２実施例におけるベースには、いずれも防塵するための防塵カバー５５をさらに取り付けることができる。

以上の記載は、本発明の好ましい実施例のみであり、本発明の構成に対してなんらかの形式的制限することものでない。本発明の精神に従って上記実施例に対していかなる簡単な修正、均等な手段で変更・修正することは、本願発明の技術範囲内に属する。

ベース１
重力釣合重り２
主軸３
第１アーム作動モジュール４
主軸サーボモーター５
主軸減速器６
第１スライダー７
第１アーム作動モジュールサーボモーター８
連結器９
第１アーム作動プッシュロッド１０
ハンド連結器１１
ハンド１２
自在継ぎ手１３
平行固定板１４
第３アーム１５
第３アーム回転スリーブ１６
回転スリーブ連結器１７
第２ジョイスティック１８
第２アーム１９
水平横方向ホルダー２０
第１ジョイスティック２１
第１アーム２２
第２アーム作動プッシュロッド２３
第２スライダー２４
第２アーム作動モジュール２５
第２アーム作動モジュールサーボモーター２６
壁板２７
支持コンポーネント２８
縦方向ホルダー２９
水平横方向レール３０
縦方向レール３１
縦方向スライダー３２
連接棒３３
端末ハンド３４
フレキシブルシャフトサーボモーター３５
モーター出力フレキシブルシャフト３６
主動同期ホイール３７
従動同期ホイール３８
同期ベルト３９
横方向装着溝４０
横方向釣合重り４１
内部キャビティ４２
釣合重り接続板４３
縦方向シリンダー４４
制動機構４５
ダンパースプリングセット４６
ダンパースプリング板４７
平行四辺形の支持台４８
第１接続軸４９
ヒンジ連結軸５０
中心突出棒５１
接続ベース５２
第２接続軸５３
第３接続軸５４
防塵カバー５５

Claims

平行四辺形の原理を適用するロボットであって、ベースを含み、前記ベースには水平回転可能な主軸が設けられ、前記主軸の一端には前記主軸を回転駆動して回転させる主軸サーボモーターが設けられ、前記主軸の他端にはスイングアームコンポーネントが設けられ、前記主軸サーボモーターは前記主軸を駆動して回転させることにより、前記スイングアームコンポーネントを駆動して前記主軸の周方向を中心に回り揺動させ、前記スイングアームコンポーネントの自由端には被加工材をつかみ取るためのハンドが接続しており、前記スイングアームコンポーネントは、お互いにヒンジ連結する第１スイングアームコンポーネントと第２スイングアームコンポーネントを含み、前記第１スイングアームコンポーネントは前記主軸の端部にヒンジ連結する第１アームを含み、前記第１アームの一側には前記第１アームを補助して揺動する２つの第１ジョイスティックが設けられ、２つの前記第１ジョイスティックと前記第１アームとは平行四辺形のヒンジ連結構造を形成し、２つの前記第１ジョイスティックの間も平行四辺形のヒンジ連結構造を形成し、
前記第２スイングアームコンポーネントは、第２アームと２つの第２ジョイスティックを含み、前記第２アームの一端と前記第１アームの前記主軸から離れる一端とはヒンジ連結し、前記第２アームの他端と前記ハンドとはヒンジ連結し、２つの前記第２ジョイスティックは、それぞれ２つの前記第１ジョイスティックの端部にヒンジ連結し、２つの前記第２ジョイスティックはヒンジ連結する平行四辺形構造を形成し、２つの前記第２ジョイスティックと前記第２アームとの間もヒンジ連結する平行四辺形構造を構成し、
前記第１アームと前記主軸との間には第１アーム作動モジュールが設けられ、前記第１アーム作動モジュールは、前記第１アームを駆動して前記被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられ、前記第２アームと前記第１アームとの間には第２アーム作動モジュールが設けられ、前記第２アーム作動モジュールは、前記第２アームを駆動して前記被加工材の加工位置に近接／離間する方向へ回転させることに用いられ、前記第２アームの前記第１アームから離れる一端の端部には第３アーム回転スリーブがヒンジ連結されており、第３アーム回転スリーブには回転可能な第３アームを設置することができ、前記第３アームが水平に前記第２ジョイスティックの一側へ延伸する一端の端部には平行固定板が設けられ、前記平行固定板と前記第２ジョイスティックの端部とはヒンジ連結し、前記第３アームの前記第２ジョイスティックから離れる一端は前記第３アーム回転スリーブを貫通しかつ前記ハンドに固定接続し、
前記ハンドは、横方向駆動部材、縦方向駆動部材及び端末ハンドを含み、前記横方向駆動部材は水平横方向ホルダーと水平横方向動力コンポーネントを含み、前記縦方向駆動部材は縦方向動力コンポーネントと縦方向ホルダーを含み、前記第３アームは前記第３アーム回転スリーブを貫通してから前記水平横方向ホルダーに締め付けて接続し、前記水平横方向ホルダーには水平横方向レールが設けられ、前記縦方向ホルダーは前記水平横方向レールに係合し、前記水平横方向動力コンポーネントの出力端が前記縦方向ホルダーに接続し、前記縦方向ホルダーは前記水平横方向レールに沿って往復運動することができ、前記縦方向ホルダーには縦方向レールが設けられ、縦方向スライダーは前記縦方向レールに嵌めこまれ、前記縦方向スライダーは連接棒により前記端末ハンドに接続し、前記縦方向動力コンポーネントの出力端は前記縦方向スライダーに接続し、
前記水平横方向動力コンポーネントは、フレキシブルシャフトサーボモーター、モーター出力フレキシブルシャフト、主動同期ホイール、従動同期ホイール及び同期ベルトを含み、前記フレキシブルシャフトサーボモーターはモーター出力フレキシブルシャフトにより前記主動同期ホイールに接続し、前記主動同期ホイールと従動同期ホイールとの間は前記同期ベルトにより接続し、前記同期ベルトは前記水平横方向ホルダーの横方向装着溝に位置し、前記主動同期ホイールと従動同期ホイールは、それぞれ前記横方向装着溝の位置両端に位置し、前記同期ベルトの外側の端面には縦方向ホルダーが締め付けて接続し、前記縦方向ホルダーは同時に凸状の前記水平横方向レールに係合し、前記フレキシブルシャフトサーボモーターは主動同期ホイールを駆動して回転させ、それにより、同期ベルトを駆動して縦方向ホルダーを駆動して水平横方向レールに沿って水平横方向に移動すること、を特徴とする平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記水平横方向ホルダーには、横方向釣合重りが設けられ、前記横方向釣合重りは、前記水平横方向ホルダーの内部キャビティに嵌めこまれ、前記横方向釣合重りは、釣合重り接続板により水平横方向レールに締め付けて接続していることを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記フレキシブルシャフトサーボモーターは、第２アームに固定接続し、前記モーター出力フレキシブルシャフトの長さは、ロボットが正常に作動し、かつ巻きつけることがしないことを確保することを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記縦方向動力コンポーネントは、具体的には、縦方向シリンダーであり、前記縦方向シリンダーは前記縦方向ホルダーに固定して取り付けられ、前記縦方向シリンダーのピストンロッドは前記縦方向スライダーに接続し、縦方向スライダーは、縦方向シリンダーの駆動で縦方向レールに沿って上下運動することを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記主軸の第１アームから離れる位置には、重力釣合重りが設けられ、前記主軸が回転しない時に、前記重力釣合重りの重心と前記主軸の軸線とが位置する平面は、水平面に垂直することを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記主軸の第１アームから離れる末端にはダンピングブレーキが設けられ、それは、回転角度の大きさに応じて異なる減衰力が得られることができることを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記第１アーム作動モジュールは、第１アーム作動プッシュロッドを含み、前記第１アーム作動プッシュロッドの一端が前記第１アームにヒンジ連結し、他端が第１スライダーにヒンジ連結し、前記第１スライダーは、第１アーム作動モジュールのガイドレールに設けられ、前記第１スライダーは、第１アーム作動モジュールであるサーボモーターにより駆動して前記主軸の軸線方向に沿って線形往復運動をすることを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記第１スライダーは、ダンパースプリングセットにより前記第１アーム作動モジュールの末端に接続されることを特徴とする請求項７に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記第２アーム作動モジュールは、第２アーム作動プッシュロッドを含み、第２アーム作動プッシュロッドの一端が第２アームにヒンジ連結し、他端が第２スライダーにヒンジ連結し、第２スライダーは、第２アーム作動モジュールのガイドレールに設けられ、第２スライダーは、第２アーム作動モジュールであるサーボモーターにより駆動して第２アームの軸線方向に沿って線形往復運動をすることを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記第１アームの内側の上部にはダンパースプリングプレートが設けられることを特徴とする請求項９に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
第１アーム作動プッシュロッドの軸線、第２アーム作動プッシュロッドの軸線及び前記主軸３の軸線は、いずれも同一平面に位置していることを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記ベースの前記主軸の突起した一側には、平行四辺形の支持台が締め付けられ、第１接続軸は、前記平行四辺形の支持台の上端面に支持され、２本の平行する前記第１ジョイスティックの底部は、それぞれ前記第１接続軸にヒンジ連結し、前記第２アームと前記第１アームとのヒンジ連結位置にはヒンジ連結軸を挿入して取り付け、前記ヒンジ連結軸には前へ突起する中心突出棒が設けられ、前記中心突出棒の先端には接続ベースが設けられ、前記接続ベース、中心突出棒及びヒンジ連結軸という三者は、全体を形成し、２本の平行する前記第１ジョイスティックの上端は、前記接続ベースにヒンジ連結し、２本の平行する前記第２ジョイスティックの下端は、前記接続ベースにヒンジ連結することを特徴とする請求項１に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。
前記接続ベースには、それぞれ２本の平行する接続軸が設けられ、それぞれ、下部の第２接続軸と上部の第３接続軸であり、２本の平行する前記第１ジョイスティックの上端は、それぞれ、前記第２接続軸にヒンジ連結し、２本の平行する前記第２ジョイスティックの下端は、それぞれ、前記第３接続軸にヒンジ連結していることを特徴とする請求項１２に記載の平行四辺形の原理を適用するロボット。