JP6482188B2 - Robot arm - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットアームに関し、特に、パラレルメカニズムを用いた産業用ロボットのロボットアームに関する。 The present invention relates to a robot arm, and more particularly to a robot arm of an industrial robot using a parallel mechanism.
従来からパラレルメカニズムを用いた産業用ロボットのロボットアームが知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a robot arm of an industrial robot using a parallel mechanism is known (for example, see Patent Document 1).
このロボットアームは、ベース部と、ベース部の鉛直方向軸線C1を中心として等しい角度をあけて配置されている3本のアーム本体と、ブラケットと、を有する。各アーム本体は、第1アーム及び第2アームを含む。各第1アームは、基端部がベース部と平行である軸線C2を中心として回転するアーム支持部材に取り付けられている。各第2アームは、一対のロッドを含む。そして、各第2アームは、一対のロッドの基端部を通り、軸線C4と平行である軸線C3と、一対のロッドの先端部を通る軸線C4とが平行関係を維持するように構成されている。ブラケットは、各第2アームの遊端部を中心として揺動する。これによって、各第1アームを軸線C2周りに動かすと、ブラケットは、ベース部との平行関係を維持しながら移動するようになっている。 This robot arm has a base part, three arm bodies arranged at equal angles with the vertical axis C1 of the base part as the center, and a bracket. Each arm body includes a first arm and a second arm. Each first arm is attached to an arm support member that rotates about an axis C2 whose base end portion is parallel to the base portion. Each second arm includes a pair of rods. And each 2nd arm is comprised so that the axis line C3 which passes along the base end part of a pair of rod, and is parallel to the axis line C4, and the axis line C4 which passes along the front-end | tip part of a pair of rod maintain a parallel relationship. Yes. The bracket swings around the free end of each second arm. Accordingly, when each first arm is moved around the axis C2, the bracket is moved while maintaining a parallel relationship with the base portion.
しかし、特許文献1に記載のロボットアームは、各アーム本体がベース部から鉛直方向軸線C1の径方向外側に大きく張り出し、設置面積が大きくなるという問題があった。
However, the robot arm described in
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係るロボットアームは、第1中心点において交差する第1乃至第3アーム回動軸線を含む第1平面に平行に延在する固定プレートと、基端部が前記第1アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第1アームと、基端部が前記第2アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第2アームと、基端部が前記第3アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第3アームと、を有し、前記第1乃至第3のアームが回動することによって前記第1乃至第3のアームの先端部が前記第1中心点を中心とする第1仮想球面上を移動するように構成されている第1サブユニットと、第2中心点において交差する第4乃至第6アーム回動軸線を含む第2平面に平行に延在する中間プレートと、基端部と先端部との間の中間部が前記第4アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第4アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第5アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第5アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第6アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第6アームと、を有し、前記第4乃至第6のアームが回動することによって前記第4乃至第6のアームの先端部及び基端部が前記第2中心点を中心とする第2仮想球面上を移動するように構成されている第2サブユニットと、第3中心点において交差する第7乃至第9アーム回動軸線を含む第3平面に平行に延在する出力プレートと、基端部が前記第7アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第7アームと、基端部が前記第8アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第8アームと、基端部が前記第9アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第9アームと、を有し、前記第7乃至第9のアームが回動することによって前記第7乃至第9のアームの先端部が前記第3中心点を中心とする第3仮想球面上を移動するように構成されている第3サブユニットと、を備え、前記第1サブユニットの前記第1乃至第3のアームの先端部は、それぞれ前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部にR−B−R型の回転ジョイントによって連結され、前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの先端部は、それぞれ前記第3サブユニットの前記第7乃至第9のアームの先端部にR−B−R型の回転ジョイントによって連結されている。 In order to solve the above problems, a robot arm according to an aspect of the present invention includes a fixed plate extending in parallel to a first plane including first to third arm rotation axes intersecting at a first center point, and a base plate. A first arm whose end is connected to the fixed plate so as to be rotatable about the first arm rotation axis, and a base end which is connected to the fixed plate so as to be rotatable about the second arm rotation axis A second arm that is connected; and a third arm that has a base end portion that is connected to the fixed plate so as to be rotatable about the third arm rotation axis. A first subunit configured to move on the first phantom spherical surface centered on the first center point by rotating the arms, and a second subunit; Fourth to sixth arm rotation shafts intersecting at the center point An intermediate plate extending parallel to the second plane including the intermediate portion between the base end portion and the distal end portion is coupled to the intermediate plate so as to be rotatable about the fourth arm rotation axis. A fourth arm, a fifth arm in which an intermediate portion between the base end portion and the tip end portion is connected to the intermediate plate so as to be rotatable around the fifth arm rotation axis, a base end portion and a tip end portion; An intermediate portion between the intermediate plate and a sixth arm connected to the intermediate plate so as to be rotatable about the sixth arm rotation axis, and the fourth to sixth arms are rotated. A second subunit configured such that the distal end portion and the proximal end portion of the fourth to sixth arms move on a second phantom spherical surface centered on the second center point; and a third center point An output profile extending parallel to the third plane including the intersecting seventh to ninth arm rotation axes. , A seventh arm whose base end is connected to the output plate so as to be rotatable about the seventh arm rotation axis, and a base end is rotatable about the eighth arm rotation axis And an eighth arm connected to the output plate, and a ninth arm having a base end portion connected to the output plate so as to be rotatable about the ninth arm rotation axis. A third sub is configured such that the tip ends of the seventh to ninth arms move on a third phantom spherical surface centered on the third center point by rotating the seventh to ninth arms. A distal end portion of each of the first to third arms of the first subunit is R-B-R to a proximal end portion of the fourth to sixth arms of the second subunit, respectively. Connected by a rotary joint of the mold, the second subunit of the second subunit The distal ends of the fourth to sixth arms are connected to the distal ends of the seventh to ninth arms of the third subunit by R-B-R type rotary joints, respectively.
この構成によれば、第1アーム、第2アーム、及び第3アームを回動させることによって、固定プレートに対して出力プレートを相対的に移動させることができる。 According to this configuration, the output plate can be moved relative to the fixed plate by rotating the first arm, the second arm, and the third arm.
そして、第1サブユニット、第2サブユニット、及び第3サブユニットは、ロボットアームが延びる方向に一列に配置され、第1〜第9アームをロボットアームの延在方向と直交する方向に張りださないように形成することができるので、ロボットアームの小型化を図ることができる。 The first subunit, the second subunit, and the third subunit are arranged in a row in the direction in which the robot arm extends, and the first to ninth arms are stretched in a direction perpendicular to the extending direction of the robot arm. Therefore, the robot arm can be reduced in size.
前記固定プレートと前記中間プレートとは、所定の第1対称面を基準に対称に位置するように構成され、前記中間プレートと前記出力プレートとは、前記第1対称面と平行に延在する所定の第2対称面を基準に対称に位置するように構成されていてもよい。 The fixed plate and the intermediate plate are configured to be symmetrically located with respect to a predetermined first symmetry plane, and the intermediate plate and the output plate are predetermined to extend in parallel with the first symmetry plane. It may be configured to be positioned symmetrically with respect to the second symmetry plane.
この構成によれば、出力プレートと固定プレートとが平行に延在するように、出力プレートを移動させることができる。 According to this configuration, the output plate can be moved so that the output plate and the fixed plate extend in parallel.
前記第1サブユニットの第1乃至第3のアームの先端部と前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部とを連結しているR−B−R型の回転ジョイントは、それぞれ固定側連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記固定側連結片に連結されている中間側第1連結片とを備え、前記固定側連結片は、前記第1中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第1乃至第3のアームの先端部に連結され、前記中間側第1連結片は、前記第2中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第4乃至第6のアームの基端部に連結され、前記第2サブユニットの第4乃至第6のアームの先端部と前記第3サブユニットの前記第7乃至第9のアームの先端部とを連結しているR−B−R型の回転ジョイントは、それぞれ中間側第2連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記中間側第2連結片に連結されている出力側連結片とを備え、前記中間側第2連結片は、前記第2中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第4乃至第6のアームの先端部に連結され、前記出力側連結片は、前記第3中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第7乃至第9のアームの先端部に連結されていてもよい。 An R-B-R type rotary joint connecting the distal end portions of the first to third arms of the first subunit and the proximal end portions of the fourth to sixth arms of the second subunit. Each includes a fixed-side connecting piece and an intermediate-side first connecting piece connected to the fixed-side connecting piece so as to be rotatable around a bending axis, and the fixed-side connecting piece has the first center point. The intermediate first connecting piece passes through the second center point and passes through the bending axis, and is connected to the distal ends of the first to third arms so as to be rotatable around an axis orthogonal to the bending axis. Connected to the base ends of the fourth to sixth arms so as to be rotatable around an axis orthogonal to the front end of the fourth subunits of the second subunit and the third subunits. An R-B-R type rotating shaft connecting the tip ends of the seventh to ninth arms. Each of the inlets includes an intermediate second connecting piece and an output connecting piece connected to the intermediate second connecting piece so as to be rotatable around a bending axis, and the intermediate second connecting piece includes: The output side connecting piece passes through the third center point and passes through the second center point and is connected to the tip end portions of the fourth to sixth arms so as to be rotatable around an axis orthogonal to the bending axis. You may connect with the front-end | tip part of the said 7th thru | or 9th arm so that rotation around the axis line orthogonal to the said bending axis line is possible.
この構成によれば、第1乃至第3サブユニットの相対的な位置が変化した場合であっても、第1乃至第3サブユニットを接続することができる。 According to this configuration, the first to third subunits can be connected even when the relative positions of the first to third subunits change.
前記第1アームを前記第1アーム回転軸線周りに回動駆動させる第1駆動部と、前記第2アームを前記第2アーム回転軸線周りに回動駆動させる第2駆動部と、前記第3アームを前記第3アーム回転軸線周りに回動駆動させる第3駆動部と、を更に備えていてもよい。 A first drive unit that drives the first arm to rotate about the first arm rotation axis; a second drive unit that drives the second arm to rotate about the second arm rotation axis; and the third arm And a third drive unit that rotates the third arm around the rotation axis of the third arm.
この構成によれば、第1乃至第3駆動部を駆動させることによって、出力プレートを所定位置に位置させることができる。 According to this configuration, the output plate can be positioned at a predetermined position by driving the first to third driving units.
奇数個の前記第2サブユニットを備え、前記奇数個の第2サブユニットは、一列に、一の第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの先端部が隣り合う第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部とR−B−R型の回転ジョイントによって互いに連結され、前記第1サブユニットの前記第1乃至第3のアームの先端部は、それぞれ前記互いに連結された第2サブユニットの一方の端部に位置する前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部とR−B−R型の回転ジョイントによって連結され、前記互いに連結された第2サブユニットの他方の端部に位置する前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの先端部は、それぞれ前記第3サブユニットの前記第7乃至第9のアームの先端部とR−B−R型の回転ジョイントによって連結されていてもよい。 An odd number of the second subunits are provided, and the odd number of second subunits are arranged in a row of second subunits adjacent to the tip ends of the fourth to sixth arms of one second subunit. The base ends of the fourth to sixth arms and the R-B-R type rotary joints are connected to each other, and the distal ends of the first to third arms of the first subunit are connected to each other. Are connected to the base ends of the fourth to sixth arms of the second subunit located at one end of the second subunit by the R-B-R type rotary joint, and are connected to each other. The distal ends of the fourth to sixth arms of the second subunit located at the other end of the second subunit are the distal ends of the seventh to ninth arms of the third subunit, respectively. And R-B-R type times It may be connected by a joint.
この構成によれば、第1サブユニットと第3サブユニットとの間の距離を、第1サブユニットの第1中心点と第3サブユニットの第3中心点とを通る中心線の径方向外側への第1〜第9のアームの張り出し寸法を抑制しながら延長することができる。 According to this configuration, the distance between the first subunit and the third subunit is set to be radially outside the center line passing through the first center point of the first subunit and the third center point of the third subunit. It can extend, suppressing the overhang dimension of the 1st-9th arm.
前記固定プレートを旋回軸線周りに回動させる旋回機構を更に備えていてもよい。 You may further provide the turning mechanism which rotates the said fixed plate around a turning axis.
この構成によれば、簡素な構成で、出力プレートに連結したハンドを前回軸線周りに回動させることができる。 According to this configuration, the hand connected to the output plate can be rotated around the previous axis with a simple configuration.
本発明は、ロボットアームの小型化を図ることができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that the robot arm can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るロボットアーム100の構成例を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
図1に示すように、ロボットアーム100は、固定プレート10と出力プレート30とを複数のリンクによって並列に連結したパラレルメカニズムであり、出力プレートを動作領域内の任意の位置に位置させることができるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
図2は、ロボットアーム100の構成例を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the
[全体構成]
図2に示すように、ロボットアーム100は、第1サブユニット1と、第2サブユニット2と、第3サブユニット3と、第1サブユニット1と第2サブユニット2とを連結する第1連結機構4と、第2サブユニット2と第3サブユニット3とを連結する第2連結機構5と、アーム駆動機構6と、を備える。
[overall structure]
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施の形態において、ロボットアーム100は、第1サブユニット1から第3サブユニット3に向かうにつれて上方に延びるように設けられているが、これに限定されるものではなく、下方に延びるように設けたり、側方に延びるように設けたりしてもよい。
In the present embodiment, the
[第1サブユニット]
図3Aは、ロボットアーム100の第1サブユニット1の構成例を概略的に示す図である。
[First subunit]
FIG. 3A is a diagram schematically illustrating a configuration example of the
図3Aに示すように、第1サブユニット1は、固定プレート10と、第1アーム11と、第2アーム12と、第3アーム13と、を有する。
As shown in FIG. 3A, the
固定プレート10は、第1中心点O1において交差する第1アーム回動軸線L1、第2アーム回動軸線L2、及び第3アーム回動軸線L3を含む第1平面F1に平行に延在する。固定プレート10は、例えば図示しない基台に固定される。固定プレート10は、板状体、柱状体等の任意の形状とすることができる。
The fixed
第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13は、互いに同一形状に形成され、例えば、第1中心点O1を中心とする第1仮想球面S1に沿って円弧状に延びるように形成されている。これによって、第1アーム11、第2アーム12、第3アーム13の第1平面F1の延在方向(又はロボットアーム100の延在方向と直交する方向)への張り出しを抑制することができる。そして、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13のそれぞれの基端部から先端部までの円弧角、すなわち第1中心点O1とアームの先端部とを結ぶ仮想線と第1中心点O1と固定プレート10に連結されているアームの基端部とを結ぶ仮想線とがなす角は、例えば90度に形成されている。
The
そして、第1アーム11は、基端部11aが固定プレート10に連結され、倒伏位置と、先端部が倒伏位置よりも上方に位置する起立位置との間を第1アーム回動軸線L1周りに回動可能に連結されている。第2アーム12は、基端部12aが固定プレート10に連結され、倒伏位置と、先端部が倒伏位置よりも上方に位置する起立位置との間を第2アーム回動軸線L2周りに回動可能に連結されている。第3アーム13は、基端部13aが固定プレート10に連結され、倒伏位置と、先端部が倒伏位置よりも上方に位置する起立位置との間を第3アーム回動軸線L3周りに回動可能に連結されている。
The
そして、第1アーム11、第2アーム12及び第3アーム13は、例えば、第1アーム回動軸線L1、第2アーム回動軸線L2、及び第3アーム回動軸線L3が第1平面F1上において、第1中心点O1を中心として、120度の等間隔で回転対称に位置するように固定プレート10に連結されている。
The
したがって、第1アーム11、第2アーム12及び第3アーム13が回動することによって、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bは、それぞれ第1仮想球面S1上の軌道T1、T2、及びT3を移動するように構成されている。上述の第1平面F1は、第1仮想球面S1の赤道面を構成する。
Accordingly, the
[第2サブユニット]
図3Bは、ロボットアーム100の第2サブユニット2の構成例を概略的に示す図である。
[Second subunit]
FIG. 3B is a diagram schematically illustrating a configuration example of the
図3Bに示すように、第2サブユニット2は、中間プレート20と、第4アーム21と、第5アーム22と、第6アーム23とを有する。
As illustrated in FIG. 3B, the
中間プレート20は、第2中心点O2において交差する第4アーム回動軸線L4、第5アーム回動軸線L5、及び第6アーム回動軸線L6を含む第2平面F2に平行に延在する。中間プレート20の形状は、アームとの干渉を避けるため板状体とすることが好ましいがこれに限定されるものではない。
The
第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23は、互いに同一形状に形成されている。第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の中間部から基端部までの部分は、例えば、第2中心点O2を中心とする第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第1サブユニット1側の部分の球面に沿って円弧状に延びるように形成されている。また、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の中間部から先端部までの部分は、例えば、第2中心点O2を中心とする第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第3サブユニット3側の部分の球面に沿って円弧状に延びるように形成されている。これによって、第4アーム21、第5アーム22、第6アーム23の第2平面F2の延在方向(又はロボットアーム100の延在方向と直交する方向)への張り出しを抑制することができる。
The
そして、第4アーム21は、基端部21aと先端部21bとの間の中間部21cが中間プレート20に連結され、第4アーム回動軸線L4周りに回動可能に連結されている。第5アーム22は、基端部22aと先端部22bとの間の中間部22cが中間プレート20に連結され、第5アーム回動軸線L5周りに回動可能に連結されている。第6アーム23は、基端部23aと先端部23bとの間の中間部23cが中間プレート20に連結され、第6アーム回動軸線L6周りに回動可能に連結されている。
And the
そして、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23は、例えば、第4アーム回動軸線L4、第5アーム回動軸線L5、及び第6アーム回動軸線L6が、第2平面F2上において、第2中心点O2を中心として120度の等間隔で回転対称に位置するように中間プレート20に連結されている。
The
したがって、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23が回動することによって、第4アーム21の基端部21a、第5アーム22の基端部22a、及び第6アーム23の基端部23aは、第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第1サブユニット1側の球面上を移動するように構成されている。同時に、第4アーム21の先端部21b、第5アーム22の先端部22b、及び第6アーム23の先端部23bは、第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第3サブユニット3側の球面上を移動するように構成されている。上述の第2平面F2は、第2仮想球面S2の赤道面を構成する。そして、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23は、これらのアームの基端部を通る第2仮想円C2(詳細は後述)が、これらのアームの先端部を通る第4仮想円C4(詳細は後述)と平行に延在するように構成されている。
Therefore, when the
なお、本実施の形態において、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部は、これらアームの回動によって、第2サブユニット2の第2中心点O2に対して、点対称位置を移動するように構成されている。しかしこの構成に限定されるものではない。また、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部が移動する第2平面F2よりも第1サブユニット1側の第2仮想球面S2と、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部が移動する第2平面F2よりも第3サブユニット3側の第2仮想球面S2とは、径が異なるように構成されていてもよい。
In the present embodiment, the distal ends of the
そして、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23は、第2仮想球面S2が第1サブユニット1の第1仮想球面S1と同一の径を有するように構成されている。また、第2サブユニット2の第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第1サブユニット1側の部分と、第1サブユニット1の第1仮想球面S1とは、後述する第1対称面を基準に対称に位置するように構成されている。
The
[第3サブユニット]
図3Cは、ロボットアーム100の第3サブユニット3の構成例を概略的に示す図である。
[Third subunit]
FIG. 3C is a diagram schematically illustrating a configuration example of the
図3Cに示すように、第3サブユニット3は、出力プレート30と、第7アーム31と、第8アーム32と、第9アーム33とを有する。
As shown in FIG. 3C, the
出力プレート30は、第3中心点O3において交差する第7アーム回動軸線L7、第8アーム回動軸線L8、及び第9アーム回動軸線L9を含む第3平面F3に平行に延在する。出力プレート30の形状は、アームとの干渉を避けるため板状体とすることが好ましいがこれに限定されるものではない。出力プレート30には、図示しないハンドが取り付けられる。なお、このハンドに接続されるケーブル(図示せず)は、例えば、第1アーム11、第4アーム21、第7アーム31に沿って取り付けられている。
The
第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33は、互いに同一形状に形成され、例えば、第3中心点O3を中心とする第3仮想球面S3に沿って円弧状に延びるように形成されている。これによって、第7アーム31、第8アーム32、第9アーム33の第3平面F3の延在方向(又はロボットアーム100の延在方向と直交する方向)への張り出しを抑制することができる。そして、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33のそれぞれの基端部から先端部までの円弧角、すなわち第3中心点O3とアームの先端部とを結ぶ仮想線と第3中心点O3と出力プレート30に連結されているアームの基端部とを結ぶ仮想線とがなす角は、例えば90度に形成されている。
The
そして、第7アーム31は、基端部31aが出力プレート30に連結され、第7アーム回動軸線L7周りに回動可能に連結されている。第8アーム32は、基端部32aが出力プレート30に連結され、第2アーム回動軸線L2周りに回動可能に連結されている。第9アーム33は、基端部33aが出力プレート30に連結され、第3アーム回動軸線L3周りに回動可能に連結されている。
The
そして、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33は、例えば第7アーム回動軸線L7、第8アーム回動軸線L8、及び第9アーム回動軸線L9が第3平面F3上において、第3中心点O3を中心として、120度の等間隔で回転対称に位置するように出力プレート30に連結されている。
The
したがって、第7アーム31、第8アーム32及び第9アーム33が回動することによって、第7アーム31の先端部31b、第8アーム32の先端部32b、及び第9アーム33の先端部33bは、それぞれ第3仮想球面S3上を移動するように構成されている。上述の第3平面F3は、第3仮想球面S3の赤道面を構成する。
Therefore, when the
そして、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33は、これらのアームの先端部が移動する第3仮想球面S3が第1サブユニット1の第1仮想球面S1及び第2サブユニット2の第2仮想球面S2と同一の径を有するように構成されている。また、第2サブユニット2の第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第3サブユニット3側の部分と、第3サブユニット3の第3仮想球面S3とは、後述する第2対称面を基準に対称に位置するように構成されている。
In the
[第1連結機構]
図4Aは、ロボットアーム100の構成例を概略的に示す図であり、第1アーム11、第4アーム21、及び第7アーム31がR−B−R型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。図4Bは、ロボットアーム100の構成例を概略的に示す図であり、第2アーム12、第5アーム22、及び第8アーム32がR−B−R型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。図4Cは、ロボットアーム100の構成例を概略的に示す図であり、第3アーム13、第6アーム23、及び第9アーム33がR−B−R型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。
[First coupling mechanism]
FIG. 4A is a diagram schematically illustrating a configuration example of the
図2に示すように、第1連結機構4は、第1サブユニット1の第1アーム11と第2サブユニット2の第4アーム21とを連結する第1連結部41と、第1サブユニット1の第2アーム12と第2サブユニット2の第5アーム22とを連結する第2連結部42と、第1サブユニット1の第3アーム13と第2サブユニット2の第6アーム23とを連結する第3連結部43と、を有する。
As shown in FIG. 2, the first connecting
第1連結部41、第2連結部42、及び第3連結部43は、何れもR−B−R型の回転ジョイントであり、互いに同一形状に形成されている。
The first connecting
すなわち、図4Aに示すように、第1連結部41は、固定側連結片41aと、中間側連結片41b(中間側第1連結片)とを有する。固定側連結片41aは、第1中心点O1及び第1アーム11の先端部11bを通る軸線Lr1周りに回動可能に第1アーム11の先端部11bに連結されている。中間側連結片41bは、第2中心点O2及び第4アーム21の基端部21aを通る軸線Lr4周りに回動可能に第4アーム21の基端部21aに連結されている。そして、固定側連結片41aと中間側連結片41bとは、第1曲げ軸線Lb1周りに回動可能に互いに連結されている。第1曲げ軸線Lb1は、軸線Lr1と軸線Lr4との交点において軸線Lr1及び軸線Lr4を含む平面に垂直に軸線Lr1及び軸線Lr4と交差する。
That is, as shown to FIG. 4A, the
図4Bに示すように、第2連結部42は、固定側連結片42aと、中間側連結片42b(中間側第1連結片)とを有する。固定側連結片42aは、第1中心点O1及び第2アーム12の先端部12bを通る軸線Lr2周りに回動可能に第2アーム12の先端部12bに連結されている。中間側連結片42bは、第2中心点O2及び第5アーム22の基端部22aを通る軸線Lr5周りに回動可能に第5アーム22の基端部22aに連結されている。そして、固定側連結片42aと中間側連結片42bとは、第2曲げ軸線Lb2周りに回動可能に互いに連結されている。第2曲げ軸線Lb2は、軸線Lr2と軸線Lr5との交点において軸線Lr2及び軸線Lr5を含む平面に垂直に軸線Lr2及び軸線Lr5と交差する。
As shown in FIG. 4B, the second connecting
図4Cに示すように、第3連結部43は、固定側連結片43aと、中間側連結片43b(中間側第1連結片)とを有する。固定側連結片43aは、第1中心点O1及び第3アーム13の先端部13bを通る軸線Lr3周りに回動可能に第3アーム13の先端部13bに連結されている。中間側連結片43bは、第2中心点O2及び第6アーム23の基端部23aを通る軸線Lr6周りに回動可能に第6アーム23の基端部23aに連結されている。そして、固定側連結片43aと中間側連結片43bとは、第3曲げ軸線Lb3周りに回動可能に互いに連結されている。第3曲げ軸線Lb3は、軸線Lr3と軸線Lr6との交点において軸線Lr3及び軸線Lr6を含む平面に垂直に軸線Lr3及び軸線Lr6と交差する。
As shown in FIG. 4C, the third connecting
したがって、第1連結部41、第2連結部42、及び第3連結部43は、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13の回動時において、これらのアームの先端部11b、12b、13bを通る第1仮想球面S1上の第1仮想円C1と、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aを通る第2仮想円C2とが平行に延在する状態を維持するように構成されている。
Therefore, the first connecting
そして、上述の通り、第2サブユニット2の第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第1サブユニット1側の部分と、第1サブユニット1の第1仮想球面S1とは、第1対称面を基準に対称に位置するように構成されている。また、第2サブユニット2の中間プレート20と、第1サブユニット1の固定プレート10とは、第1対称面を基準に対称に位置するように構成されている。本実施の形態において、第1対称面とは、第1曲げ軸線Lb1、第2曲げ軸線Lb2、及び第3曲げ軸線Lb3が接線である第3仮想円C3が延在する面である。そして、第1対称面(第3仮想円C3)は、第1仮想円C1及び第1仮想円C2の間において、第1仮想円C1及び第2仮想円C2と平行に延在するように構成されている。なお、第1対称面の位置は、上記位置に限定されない。
As described above, the portion of the
そして、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13が回動し、第1仮想円C1の径が縮まると、第1連結部41、第2連結部42、及び第3連結部43は、互いに接近して第2仮想円C2の径を縮めるように、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aを移動させる。また、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13が回動し、第1仮想円C1の径が拡がると、第1連結部41、第2連結部42、及び第3連結部43は、互いに離隔して第2仮想円C2の径を拡げるように、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aを移動させる。このとき、軸線Lr1と軸線Lr4がなす角、軸線Lr2と軸線Lr5がなす角、及び軸線Lr3と軸線Lr6がなす角の角度が変化するが、対応する連結部の出力側連結片が中間側連結片に対して曲げ軸線周りに回動し、上記角度変化を吸収する。
And if the
また、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13が回動し、第1平面F1に対する第1仮想円C1の姿勢が変化すると、すなわち、第1平面F1と第1仮想円C1の軸線とがなす角の角度が変化すると、第1連結部41、第2連結部42、及び第3連結部43は、第2仮想円C2が第1仮想円C1と平行に延在するように、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aを移動させる。このとき、第1アーム11と第1連結部41との軸線Lr1周りの相対的な角度位置、及び第4アーム21と第1連結部41との軸線Lr4周りの相対的な角度位置が変化するが、第1連結部41は、第1アーム11及び第4アーム21に対し、それぞれ軸線Lr1及び軸線Lr4周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。また、第2アーム12と第2連結部42との軸線Lr2周りの相対的な角度位置、及び第5アーム22と第2連結部42との軸線Lr5周りの相対的な角度位置が変化するが、第2連結部42は、第2アーム12及び第5アーム22に対し、それぞれ軸線Lr2及び軸線Lr5周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。更に、第3アーム13と第3連結部43との軸線Lr3周りの相対的な角度位置、及び第6アーム23と第3連結部43との軸線Lr6周りの相対的な角度位置が変化するが、第3連結部43は、第3アーム13及び第6アーム23に対し、それぞれ軸線Lr3及び軸線Lr6周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。
Further, when the
したがって、第1サブユニット1の第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13の先端部が第1仮想球面S1上を移動すると、第1連結機構4は、第2サブユニット2の各アームの基端部によって規定される第2仮想円C2が第1サブユニット1の各アームの先端部によって規定される第1仮想円C1と平行に延在するように第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部を移動させ、ひいては中間プレート20を、第3仮想円C3の延在面(第1対称面)を基準に、固定プレート10と対称に位置するように移動する。
Accordingly, when the distal ends of the
[第2連結機構]
第2連結機構5は、第1連結機構4と同一形状に形成されている。図2に示すように、第2連結機構5は、第2サブユニット2の第4アーム21と第3サブユニット3の第7アーム31とを連結する第4連結部44と、第2サブユニット2の第5アーム22と第3サブユニット3の第8アーム32とを連結する第5連結部45と、第2サブユニット2の第6アーム23と第3サブユニット3の第9アーム33とを連結する第6連結部46と、を有する。
[Second coupling mechanism]
The
第4連結部44、第5連結部45、及び第6連結部46は、何れもR−B−R型の回転ジョイントであり、互いに同一形状に形成されている。
The fourth connecting
すなわち、図4Aに示すように、第4連結部44は、中間側連結片44a(中間側第2連結片)と、出力側連結片44bとを有する。中間側連結片44aは、第2中心点O2及び第4アーム21の先端部21bを通る軸線Lr7周りに回動可能に第4アーム21の先端部21bに連結されている。軸線Lr7は、第1連結機構4の軸線Lr4と同軸であるが、これに限定されるものではない。出力側連結片44bは、第3中心点O3及び第7アーム31の先端部31bを通る軸線Lr10周りに回動可能に第7アーム31の先端部31bに連結されている。そして、中間側連結片44aと出力側連結片44bとは、第4曲げ軸線Lb4周りに回動可能に互いに連結されている。第4曲げ軸線Lb4は、軸線Lr7と軸線Lr10との交点において軸線Lr7及び軸線Lr10を含む平面に垂直に軸線Lr7及び軸線Lr10と交差する。
That is, as shown to FIG. 4A, the
図4Bに示すように、第5連結部45は、中間側連結片45a(中間側第2連結片)と、出力側連結片45bとを有する。中間側連結片45aは、第2中心点O2及び第5アーム22の先端部22bを通る軸線Lr8周りに回動可能に第5アーム22の先端部22bに連結されている。軸線Lr8は、第1連結機構4の軸線Lr5と同軸であるが、これに限定されるものではない。出力側連結片45bは、第3中心点O3及び第8アーム32の先端部22bを通る軸線Lr11周りに回動可能に第8アーム32の先端部32bに連結されている。そして、中間側連結片45aと出力側連結片45bとは、第5曲げ軸線Lb5周りに回動可能に互いに連結されている。第5曲げ軸線Lb5は、軸線Lr8と軸線Lr11との交点において軸線Lr8及び軸線Lr11を含む平面に垂直に軸線Lr8及び軸線Lr11と交差する。
As shown in FIG. 4B, the fifth connecting
図4Cに示すように、第6連結部46は、中間側連結片46a(中間側第2連結片)と、出力側連結片46bとを有する。中間側連結片46aは、第2中心点O2及び第6アーム23の先端部23bを通る軸線Lr9周りに回動可能に第6アーム23の先端部23bに連結されている。軸線Lr9は、第1連結機構4の軸線Lr6と同軸であるが、これに限定されるものではない。出力側連結片46bは、第3中心点O3及び第9アーム33の先端部33bを通る軸線Lr12周りに回動可能に第9アーム33の先端部33bに連結されている。そして、中間側連結片46aと出力側連結片46bとは、第6曲げ軸線Lb6周りに回動可能に互いに連結されている。第6曲げ軸線Lb6は、軸線Lr9と軸線Lr12との交点において軸線Lr9及び軸線Lr12を含む平面に垂直に軸線Lr9及び軸線Lr12と交差する。
As shown in FIG. 4C, the sixth connecting
そして、第4連結部44、第5連結部45、及び第6連結部46は、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の回動時において、これらのアームの先端部21b、22b、23bを通る第2仮想球面S2上の第4仮想円C4と、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部31b、32b、33bを通る第5仮想円C5とが平行に延在する状態を維持するように構成されている。
And the
そして、上述の通り、第2サブユニット2の第2仮想球面S2の第2平面F2よりも第3サブユニット3側の部分と、第3サブユニット3の第3仮想球面S3とは、第2対称面を基準に対称に位置するように構成されている。また、第2サブユニット2の中間プレート20と、第3サブユニット3の出力プレート30とは、第2対称面を基準に対称に位置するように構成されている。本実施の形態において、第2対称面とは、第4曲げ軸線Lb4、第5曲げ軸線Lb5、及び第6曲げ軸線Lb6が接線である第6仮想円C6が延在する面である。そして、第2対称面(第6仮想円C6)は、第4仮想円C4及び第5仮想円C5の間において、第4仮想円C4及び第5仮想円C5と平行に延在するように構成されている。また、第2対称面は第1対象面と平行に延在するように構成されている。なお、第2対称面の位置は、上記位置に限定されない。
As described above, the portion of the
そして、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23が回動し、第4仮想円C4の径が縮まると、第4連結部44、第5連結部45、及び第6連結部46は、互いに接近して第4仮想円C4の径を縮めるように、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部31b、32b、33bを移動させる。また、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23が回動し、第4仮想円C4の径が拡がると、第4連結部44、第5連結部45、及び第6連結部46は、互いに離隔して第4仮想円C4の径を拡げるように、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部31b、32b、33bを移動させる。このとき、軸線Lr7と軸線Lr10とがなす角、軸線Lr8と軸線Lr11とがなす角、及び軸線Lr9と軸線Lr12とがなす角の角度が変化するが、対応する連結部の出力側連結片が中間側連結片に対して曲げ軸線周りに回動し、上記角度変化を吸収する。
And when the
また、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23が回動し、第2平面F2に対する第4仮想円C4の姿勢が変化すると、すなわち第2平面F1と第4仮想円C4の軸線とがなす角の角度が変化すると、第4連結部44、第5連結部45、及び第6連結部46は、第5仮想円C5が第4仮想円C4と平行に延在するように、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部31b、32b、33bを移動させる。このとき、第4アーム21と第4連結部44との軸線Lr7周りの相対的な角度位置、及び第7アーム31と第4連結部44との軸線Lr10周りの相対的な角度位置が変化するが、第4連結部44は、第4アーム21及び第7アーム31に対し、それぞれ軸線Lr7及び軸線Lr10周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。また、第5アーム22と第5連結部45との軸線Lr8周りの相対的な角度位置、及び第8アーム32と第5連結部45との軸線Lr11周りの相対的な角度位置が変化するが、第5連結部45は、第5アーム22及び第8アーム32に対し、それぞれ軸線Lr8及び軸線Lr11周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。更に、第6アーム23と第6連結部46との軸線Lr9周りの相対的な角度位置、及び第9アーム33と第6連結部46との軸線Lr12周りの相対的な角度位置が変化するが、第6連結部46は、第6アーム23及び第9アーム33に対し、それぞれ軸線Lr9及び軸線Lr12周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。
Moreover, when the
したがって、第2サブユニット2の第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部が第2仮想球面S2上を移動すると、第2連結機構5は、第3サブユニット3の各アームの先端部によって規定される第5仮想円C5が第2サブユニット2の各アームの先端部によって規定される第4仮想円C4と平行に延在するように第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部を移動させ、ひいては出力プレート30を、第6仮想円C6の延在面(第2対称面)を基準に、固定プレート10と対称に位置するように移動する。
Therefore, when the tip ends of the
[アーム駆動機構]
図1及び図2に示すように、アーム駆動機構6は、第1駆動部61、第2駆動部62、及び第3駆動部63と、を含む。第1駆動部61、第2駆動部62、及び第3駆動部63は、例えばサーボモータである。第1駆動部61は、出力軸が第1アーム11に連結され、第1アーム11を第1アーム回動軸線L1周りに回動駆動させる。第2駆動部62は、出力軸が第2アーム12に連結され、第2アーム12を第2アーム回動軸線L2周りに回動駆動させる。第3駆動部63は、出力軸が第3アーム13に連結され、第3アーム13を第3アーム回動軸線L3周りに回動駆動させる。
[Arm drive mechanism]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
そして、ロボットの制御部が、第1駆動部61、第2駆動部62、及び第3駆動部63の出力軸の角度位置を制御することによって、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13の角度位置を制御する。
Then, the control unit of the robot controls the angular positions of the output shafts of the
[互いに連結されたアームの構成]
なお、本実施の形態において、図1に示すように、第2サブユニット2のアームは、第1サブユニット1のアームに対して折り返されるように延び、第3サブユニット3のアームは、第2サブユニット2のアームに対して折り返されるように延びている。すなわち、上方からみて、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13は、第1中心点O1を中心とする円周方向の一方側に延在し、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23は、同円周方向の他方側に延在し、更に、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33は、同円周方向の一方側に延在している。これによって、ハンドに接続されるケーブルを第1連結機構4及び第2連結機構5の手前で折り返すように配線することによって、このケーブルが第1連結機構4及び第2連結機構5を跨がないように配線することができるので、ハンドに接続されるケーブルの取り回しが容易となる。
[Configuration of arms connected to each other]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the arm of the
[動作例]
次に、ロボットアーム100の動作例を説明する。
[Operation example]
Next, an operation example of the
図5は、ロボットアーム100の動作例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example of the
図2及び図5を参照すると、まず、ロボットの制御部が、アーム駆動機構6を駆動し、第1アーム11の第1アーム回動軸線L1周りの角度位置、第2アーム12の第2アーム回動軸線L2周りの角度位置、及び第3アーム13の第3アーム回動軸線L3周りの角度位置を制御することによって、第1仮想球面S1上において、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bを移動させる。これによって、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bは、これらを通る第1仮想円C1を規定する。
2 and 5, first, the control unit of the robot drives the
そして、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bが第1仮想円C1を規定すると、第1連結機構4は、第2仮想円C2が第1仮想円C1と平行に延在するように、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23を回動させ、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aを移動させる。これによって、中間プレート20は、第1対称面を基準に、固定プレート10と対称に位置するように移動する。
And if the front-end |
そして、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aによって第2仮想円C2が規定されると、これと同時に第4仮想円C4が第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって規定される。
And if the 2nd virtual circle C2 is prescribed | regulated by the
そして、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって第4仮想円C4が規定されると、第2連結機構5は、第5仮想円C5が第4仮想円C4と平行に延在するように、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部31b、32b、33bを移動させる。これによって、出力プレート30は、第2対称面を基準に、中間プレート20と対称に位置するように移動する。ここで、第1対称面及び第2対称面は、互いに平行に延在するので、固定プレート10と互いに平行に延在する2つの対称面を介して延在する出力プレート30は、固定プレート10と平行を維持する。
And if the 4th virtual circle C4 is prescribed | regulated by the front-end |
このように、本実施の形態において、ロボットアーム100は、アーム駆動機構6が第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13を回転駆動させることによって、固定プレート10と出力プレート30とが平行に延在する状態を維持したまま、出力プレート30を移動させることができる、並進3自由度を有するロボットアームである。
As described above, in the present embodiment, the
以上に説明したように、本発明のロボットアーム100は、第1サブユニット1の第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13の先端部は、それぞれ第2サブユニット2の第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部にR−B−R型の回転ジョイントである第1連結機構4によって連結されているので、第1アーム11、第2アーム12、及び第3アーム13が回動することによって、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23を回動させ、固定プレート10に対して中間プレート20を相対的に移動させることができる。そして、第2サブユニット2の第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部は、それぞれ第3サブユニット3の第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部にR−B−R型の回転ジョイントである第2連結機構5によって連結されているので、第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23が回動して中間プレート20が移動すると、これに連動して第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33が回動し、出力プレート30を相対的に移動させることができる。ロボットアーム100の延在方向と直交する方向への第1〜第9のアームの張り出しを抑制することができるので、ロボットアーム100の小型化を図ることができる。
As described above, in the
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係るロボットアーム200の構成例を示す斜視図であり、ロボットアーム200を収縮させた第1の状態を示す図である。図7は、ロボットアーム200の構成例を示す斜視図であり、出力プレート30を第1状態における位置から移動させた第2の状態を示す図である。第2の状態とは、ロボットアーム200の出力プレートを固定プレートに対して第1の状態とは相対的に異なる位置に位置させた状態である。図8は、ロボットアーム200の構成例を概略的に示す図である。上記実施の形態1において、ロボットアーム100は、第2サブユニット2を一つ有していたが、本実施の形態において、ロボットアーム200は奇数個の第2サブユニット2を備える。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of the
すなわち、本実施の形態において、ロボットアーム200は、図6〜8に示すように、3つの第2サブユニット202A、202B、202Cを有する。第2サブユニット202A、202B、202Cの構成は、第2サブユニット2と同様の構成であるのでその説明を省略する。
That is, in the present embodiment, the
そして、第2サブユニット202Aと第2サブユニット202Bとは第3連結機構204によって連結されている。また、第2サブユニット202Bと第2サブユニット202Cとは、第4連結機構205によって連結されている。第3連結機構204及び第4連結機構205の構成は、第1連結機構4と同様の構成であるのでその説明を省略する。そして、第3連結機構204及び第4連結機構205の第1曲げ軸線Lb1、第2曲げ軸線Lb2、及び第3曲げ軸線Lb3が接線である仮想円が延在する面が中間対称面Fa、Fbを構成している。
The
[動作例]
ロボットの制御部が、アーム駆動機構6を駆動し、第1アーム11の第1アーム回動軸線L1周りの角度位置、第2アーム12の第2アーム回動軸線L2周りの角度位置、及び第3アーム13の第3アーム回動軸線L3周りの角度位置を制御することによって、第1サブユニット1の第1仮想球面S1上において、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bを移動させる。これによって、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bは、これらを通る第1仮想円C1を規定する。
[Operation example]
The control unit of the robot drives the
そして、第1アーム11の先端部11b、第2アーム12の先端部12b、及び第3アーム13の先端部13bによって第1仮想円C1が規定されると、第1連結機構4は、第2サブユニット202Aの第2仮想円C2が第1仮想円C1と平行に延在するように、第2サブユニット202Aの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23を回動させ、これらの基端部21a、22a、23aを移動させる。これによって、第2サブユニット202Aの中間プレート20は、第1連結機構4の第1対称面を基準に、固定プレート10と対称に位置するように移動する。
When the first virtual circle C1 is defined by the
そして、第2サブユニット202Aの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aによって第2サブユニット202Aの第2仮想円C2が規定されると、これと同時に第4仮想円C4が第2サブユニット202Aの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって規定される。
Then, when the second virtual circle C2 of the
そして、第2サブユニット202Aの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって第4仮想円C4が規定されると、第3連結機構204は、第2サブユニット202Bの第2仮想円C2が第2サブユニット202Aの第4仮想円C4と平行に延在するように、第2サブユニット202Bの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23を回動させ、これらの基端部21a、22a、23aを移動させる。これによって、第2サブユニット202Bの中間プレート20は、第3連結機構204の中間対称面Faを基準に、第2サブユニット202Aの中間プレート20と対称に位置するように移動する。
When the fourth virtual circle C4 is defined by the
そして、第2サブユニット202Bの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aによって第2サブユニット202Bの第2仮想円C2が規定されると、これと同時に第4仮想円C4が第2サブユニット202Bの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって規定される。
Then, when the second virtual circle C2 of the
そして、第2サブユニット202Bの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって第4仮想円C4が規定されると、第3連結機構204は、第2サブユニット202Cの第2仮想円C2が第2サブユニット202Bの第4仮想円C4と平行に延在するように、第2サブユニット202Cの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23を回動させ、これらの基端部21a、22a、23aを移動させる。これによって、第2サブユニット202Cの中間プレート20は、第4連結機構205の中間対称面Fbを基準に、第2サブユニット202Bの中間プレート20と対称に位置するように移動する。
Then, when the fourth virtual circle C4 is defined by the
そして、第2サブユニット202Cの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の基端部21a、22a、23aによって第2サブユニット202Cの第2仮想円C2が規定されると、これと同時に第4仮想円C4が第2サブユニット202Cの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって規定される。
Then, when the second virtual circle C2 of the
そして、第2サブユニット202Cの第4アーム21、第5アーム22、及び第6アーム23の先端部21b、22b、23bによって第4仮想円C4が規定されると、第2連結機構5は、第5仮想円C5が第2サブユニット202Cの第4仮想円C4と平行に延在するように、第7アーム31、第8アーム32、及び第9アーム33の先端部31b、32b、33bを移動させる。これによって、出力プレート30は、第2連結機構5の第2対称面を基準に、第2サブユニット202Cの中間プレート20と対称に位置するように移動する。ここで、第1連結機構4の第1対称面、第3連結機構204の中間対称面、及び第4連結機構205の中間対称面及び第2連結機構5の第2対称面は、互いに平行に延在するので、固定プレート10と互いに平行に延在する偶数個の対称面を介して延在する出力プレート30は、固定プレート10と平行を維持する。
Then, when the fourth virtual circle C4 is defined by the
このように、第1サブユニット1と第3サブユニット3との間に奇数個の第2サブユニット2を設けることによって、ロボットアーム100の延在方向にロボットアーム100の寸法を延長することができる。
Thus, by providing an odd number of
(実施の形態3)
実施の形態1において、ロボットアーム100が固定プレート10を旋回軸線周りに回動させる旋回機構を備えていてもよい。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the
(実施の形態4)
実施の形態1において、ロボットアーム100は、第2サブユニット2のアームは、第1サブユニット1のアームに対して折り返されるように延び、第3サブユニット3のアームは、第2サブユニット2のアームに対して折り返されるように延びているが、これに代えて、図9及び図10に示すように第2サブユニット2のアームを第1サブユニット1のアームと同方向に延びるように設け、第3サブユニット3のアームを第2サブユニット2のアームと同方向に延びるように設けてもよい。すなわち、上方からみて、第1乃至第9のアームは、第1中心点O1を中心とする円周方向の一方側に延在するように設けてもよい。
(Embodiment 4)
In the first embodiment, the
(実施の形態5)
図11Aは、本発明の実施の形態5に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図11Aの上段左側にはロボットアームの第1の状態の斜視図1を表しており、上段中央にはロボットアームの第1の状態の正面図を表しており、上段右側にはロボットアームの第1の状態の斜視図2を表しており、中段左側にはロボットアームの第1の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第1の状態の平面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第1の状態の左側面図を表しており、下段左側にはロボットアームの第1の状態の斜視図3を表しており、下段中央にはロボットアームの第1の状態の背面図を表しており、下段右側にはロボットアームの第1の状態の斜視図4を表している。上記第1の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームを収縮させた状態である。
(Embodiment 5)
FIG. 11A is a diagram showing a configuration example of a robot arm according to
図11Bは、本発明の実施の形態5に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図11Bの上段左側にはロボットアームの第2の状態の斜視図1を表しており、上段中央にはロボットアームの第2の状態の正面図を表しており、上段右側にはロボットアームの第2の状態の斜視図2を表しており、中段左側にはロボットアームの第2の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第2の状態の平面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第2の状態の左側面図を表しており、下段左側にはロボットアームの第2の状態の斜視図3を表しており、下段中央にはロボットアームの第2の状態の背面図を表しており、下段右側にはロボットアームの第2の状態の斜視図4を表している。上記第2の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第1の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。
FIG. 11B is a diagram showing a configuration example of a robot arm according to
図11Cは、本発明の実施の形態5に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図11Cの上段左側にはロボットアームの第3の状態の斜視図1を表しており、上段中央にはロボットアームの第3の状態の正面図を表しており、上段右側にはロボットアームの第3の状態の斜視図2を表しており、中段左側にはロボットアームの第3の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第3の状態の平面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第3の状態の左側面図を表しており、下段左側にはロボットアームの第3の状態の斜視図3を表しており、下段中央にはロボットアームの第3の状態の背面図を表しており、下段右側にはロボットアームの第3の状態の斜視図4を表している。上記第3の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第1の状態及び第2の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。
FIG. 11C is a diagram illustrating a configuration example of the robot arm according to
なお、図11A、図11B、及び図11Cにおいては、各アームと各連結片とを回動可能に連結するベアリング及びシャフト、各連結部において連結片同士を回動可能に連結するベアリング及びシャフト、並びに各プレートと各アームとを回動可能に連結するベアリング及びシャフトを省略している。 11A, 11B, and 11C, a bearing and a shaft that rotatably connect each arm and each connecting piece, a bearing and a shaft that rotatably connect the connecting pieces at each connecting portion, In addition, bearings and shafts that rotatably connect the plates and the arms are omitted.
実施の形態5に係るロボットアームの構成は、上記実施の形態1に係るロボットアームと同様の構成であるのでその説明を省略する。 Since the configuration of the robot arm according to the fifth embodiment is the same as that of the robot arm according to the first embodiment, description thereof is omitted.
(実施の形態6)
図12Aは、本発明の実施の形態6に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図12Aの上段左側にはロボットアームの第1の状態の斜視図1を表しており、上段右側にはロボットアームの第1の状態の斜視図2を表しており、中段左側にはロボットアームの第1の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第1の状態の正面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第1の状態の左側面図を表しており、下段にはロボットアームの第1の状態の平面図を表している。上記第1の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームを収縮させた状態である。
(Embodiment 6)
FIG. 12A is a diagram showing a configuration example of a robot arm according to
図12Bは、本発明の実施の形態6に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図12Bの上段左側にはロボットアームの第2の状態の斜視図1を表しており、上段右側にはロボットアームの第2の状態の斜視図2を表しており、中段左側にはロボットアームの第2の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第2の状態の正面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第2の状態の左側面図を表しており、下段にはロボットアームの第2の状態の平面図を表している。上記第2の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第1の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。
FIG. 12B is a diagram showing a configuration example of a robot arm according to
図12Cは、本発明の実施の形態6に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図12Cの上段左側にはロボットアームの第3の状態の斜視図1を表しており、上段右側にはロボットアームの第3の状態の斜視図2を表しており、中段左側にはロボットアームの第3の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第3の状態の正面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第3の状態の左側面図を表しており、下段にはロボットアームの第3の状態の平面図を表している。上記第3の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第1の状態及び第2の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。
FIG. 12C is a diagram illustrating a configuration example of the robot arm according to
なお、図12A、図12B、及び図12Cにおいては、第1サブユニットの固定プレートと第1〜第3アームとを回動可能に連結するベアリング及びシャフト、並びにアーム駆動機構を省略している。 In FIGS. 12A, 12B, and 12C, the bearing and shaft that rotatably connect the fixing plate of the first subunit and the first to third arms and the arm drive mechanism are omitted.
実施の形態6に係るロボットアームの構成は、上記実施の形態4に係るロボットアームと同様の構成であるのでその説明を省略する。 Since the configuration of the robot arm according to the sixth embodiment is the same as that of the robot arm according to the fourth embodiment, description thereof is omitted.
(実施の形態7)
図13は、本発明の実施の形態7に係るロボットアーム700の構成例を示す図である。なお、図13においては、第1サブユニットの固定プレートと第1〜第3アームとを回動可能に連結するベアリング及びシャフト、並びにアーム駆動機構を省略している。
(Embodiment 7)
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a
上記実施の形態2において、ロボットアーム200は、3つの第2サブユニット202A、202B、202Cを有していたが、本実施の形態において、ロボットアーム700は、5つの第2サブユニット702A、702B、702C、702D、702Eを有する。各第2サブユニットの構成、及び各第2サブユニットを互いに連結する連結機構の構成は、上記実施の形態2における構成と同様の構成であるのでその説明を省略する。
In the second embodiment, the
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。 From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.
本件発明は、物品の加工、運搬等を行うロボットに適用することができる。 The present invention can be applied to a robot for processing and transporting articles.
C1 第1仮想円
C2 第2仮想円
C3 第3仮想円
C4 第4仮想円
C5 第5仮想円
C6 第6仮想円
F1 第1平面
F2 第2平面
F3 第3平面
L1 第1アーム回動軸線
L2 第2アーム回動軸線
L3 第3アーム回動軸線
L4 第4アーム回動軸線
L5 第5アーム回動軸線
L6 第6アーム回動軸線
L7 第7アーム回動軸線
L8 第8アーム回動軸線
L9 第9アーム回動軸線
O1 第1中心点
O2 第2中心点
O3 第3中心点
S1 第1仮想球面
S2 第2仮想球面
S3 第3仮想球面
1 第1サブユニット
2 第2サブユニット
3 第3サブユニット
4 第1連結機構
5 第2連結機構
6 アーム駆動機構
10 固定プレート
11 第1アーム
12 第2アーム
13 第3アーム
20 中間プレート
21 第4アーム
22 第5アーム
23 第6アーム
30 出力プレート
31 第7アーム
32 第8アーム
33 第9アーム
41 第1連結部
42 第2連結部
43 第3連結部
44 第4連結部
45 第5連結部
46 第6連結部
100 ロボットアーム
C1 1st virtual circle C2 2nd virtual circle C3 3rd virtual circle C4 4th virtual circle C5 5th virtual circle C6 6th virtual circle F1 1st plane F2 2nd plane F3 3rd plane L1 1st arm rotation axis L2 Second arm pivot axis L3 Third arm pivot axis L4 Fourth arm pivot axis L5 Fifth arm pivot axis L6 Sixth arm pivot axis L7 Seventh arm pivot axis L8 Eighth arm pivot axis L9 First 9-arm rotation axis O1 1st center point O2 2nd center point O3 3rd center point S1 1st virtual spherical surface S2 2nd virtual spherical surface S3 3rd virtual
Claims (6)
第2中心点において交差する第4乃至第6アーム回動軸線を含む第2平面に平行に延在する中間プレートと、基端部と先端部との間の中間部が前記第4アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第4アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第5アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第5アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第6アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第6アームと、を有し、前記第4乃至第6のアームが回動することによって前記第4乃至第6のアームの先端部及び基端部が前記第2中心点を中心とする第2仮想球面上を移動するように構成されている第2サブユニットと、
第3中心点において交差する第7乃至第9アーム回動軸線を含む第3平面に平行に延在する出力プレートと、基端部が前記第7アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第7アームと、基端部が前記第8アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第8アームと、基端部が前記第9アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第9アームと、を有し、前記第7乃至第9のアームが回動することによって前記第7乃至第9のアームの先端部が前記第3中心点を中心とする第3仮想球面上を移動するように構成されている第3サブユニットと、を備え、
前記第1サブユニットの前記第1乃至第3のアームの先端部は、それぞれ前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部にR−B−R型の回転ジョイントによって連結され、
前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの先端部は、それぞれ前記第3サブユニットの前記第7乃至第9のアームの先端部にR−B−R型の回転ジョイントによって連結されている、ロボットアーム。 The fixed plate extending in parallel to the first plane including the first to third arm rotation axes intersecting at the first center point, and the fixed portion so that the base end portion is rotatable about the first arm rotation axis. A first arm connected to the plate, a second arm connected to the fixed plate so that a base end is rotatable about the second arm rotation axis, and a base end is connected to the third arm. And a third arm coupled to the fixed plate so as to be rotatable around a movement axis, and the distal ends of the first to third arms as the first to third arms rotate. Is configured to move on a first phantom spherical surface centered on the first center point , and configured to change a diameter of a phantom circle passing through the tip portions of the first to third arms. A first subunit,
The intermediate plate extending parallel to the second plane including the fourth to sixth arm rotation axes intersecting at the second center point and the intermediate portion between the base end portion and the distal end portion are the fourth arm rotation. A fourth arm connected to the intermediate plate so as to be rotatable around an axis, and an intermediate portion between a base end portion and a distal end portion are provided on the intermediate plate so as to be rotatable around the fifth arm rotation axis. A fifth arm that is connected, and a sixth arm that is connected to the intermediate plate so that an intermediate portion between the base end portion and the distal end portion can rotate about the sixth arm rotation axis. Then, as the fourth to sixth arms rotate, the distal end portions and the proximal end portions of the fourth to sixth arms move on the second phantom spherical surface centered on the second center point. A second subunit configured as:
An output plate extending parallel to a third plane including the seventh to ninth arm rotation axes intersecting at the third center point, and the output so that a base end portion can rotate about the seventh arm rotation axis A seventh arm connected to the plate, an eighth arm connected to the output plate so that a base end is rotatable about the eighth arm rotation axis, and a base end is connected to the ninth arm. A ninth arm coupled to the output plate so as to be rotatable about a movement axis, and the distal end portions of the seventh to ninth arms by rotating the seventh to ninth arms. And a third subunit configured to move on a third phantom spherical surface centered on the third center point,
The distal ends of the first to third arms of the first subunit are connected to the base ends of the fourth to sixth arms of the second subunit by R-B-R type rotary joints, respectively. And
The distal ends of the fourth to sixth arms of the second subunit are connected to the distal ends of the seventh to ninth arms of the third subunit by R-B-R type rotary joints, respectively. Robot arm.
前記第2サブユニットの第4乃至第6のアームの先端部と前記第3サブユニットの前記第7乃至第9のアームの先端部とを連結しているR−B−R型の回転ジョイントは、それぞれ中間側第2連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記中間側第2連結片に連結されている出力側連結片とを備え、前記中間側第2連結片は、前記第2中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第4乃至第6のアームの先端部に連結され、前記出力側連結片は、前記第3中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第7乃至第9のアームの先端部に連結されている、請求項1又は2に記載のロボットアーム。 An R-B-R type rotary joint connecting the distal end portions of the first to third arms of the first subunit and the proximal end portions of the fourth to sixth arms of the second subunit. Each includes a fixed-side connecting piece and an intermediate-side first connecting piece connected to the fixed-side connecting piece so as to be rotatable around a bending axis, and the fixed-side connecting piece has the first center point. The intermediate first connecting piece passes through the second center point and passes through the bending axis, and is connected to the distal ends of the first to third arms so as to be rotatable around an axis orthogonal to the bending axis. Connected to the base ends of the fourth to sixth arms so as to be rotatable around an axis perpendicular to the axis,
An R-B-R type rotary joint connecting the distal ends of the fourth to sixth arms of the second subunit and the distal ends of the seventh to ninth arms of the third subunit is , Each of the intermediate side second connection pieces, and an output side connection piece connected to the intermediate side second connection piece so as to be rotatable around a bending axis. The output side connecting piece passes through the third center point and is bent, and is connected to tip ends of the fourth to sixth arms so as to be rotatable about an axis passing through a center point and orthogonal to the bending axis. 3. The robot arm according to claim 1, wherein the robot arm is connected to tip portions of the seventh to ninth arms so as to be rotatable around an axis perpendicular to the axis. 4.
前記第2アームを前記第2アーム回転軸線周りに回動駆動させる第2駆動部と、
前記第3アームを前記第3アーム回転軸線周りに回動駆動させる第3駆動部と、を更に備える、請求項1乃至3の何れかに記載のロボットアーム。 A first drive section for driving the first arm to rotate about the first arm rotation axis;
A second drive section for driving the second arm to rotate around the second arm rotation axis;
The robot arm according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a third driving unit that drives the third arm to rotate about the third arm rotation axis.
前記奇数個の第2サブユニットは、一列に、一の第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの先端部が隣り合う第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部とR−B−R型の回転ジョイントによって互いに連結され、
前記第1サブユニットの前記第1乃至第3のアームの先端部は、それぞれ前記互いに連結された第2サブユニットの一方の端部に位置する前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの基端部とR−B−R型の回転ジョイントによって連結され、
前記互いに連結された第2サブユニットの他方の端部に位置する前記第2サブユニットの前記第4乃至第6のアームの先端部は、それぞれ前記第3サブユニットの前記第7乃至第9のアームの先端部とR−B−R型の回転ジョイントによって連結されている、請求項1乃至4の何れかに記載のロボットアーム。 An odd number of the second subunits;
The odd number of second subunits are arranged in a row, and the base ends of the fourth to sixth arms of the second subunit adjacent to the distal ends of the fourth to sixth arms of one second subunit. Are connected to each other by an R-B-R type rotary joint,
The distal ends of the first to third arms of the first subunit are respectively the fourth to sixth of the second subunit located at one end of the second subunit connected to each other. It is connected to the base end of the arm by a RBR type rotary joint,
The distal ends of the fourth to sixth arms of the second subunit located at the other end of the second subunit connected to each other are respectively connected to the seventh to ninth of the third subunit. The robot arm according to any one of claims 1 to 4, wherein the robot arm is connected to the tip of the arm by an RBR type rotary joint.
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