JP6558849B2 - パラレルロボット - Google Patents
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Description
パラレルロボットは、ベース部(基部材)と、ベース部の下面側に周方向に等間隔で配置された3つのリンク機構と、ベース部上に配置され、3つのリンク機構の基端側に別々に連結されている3つの駆動部(リンク用モータ装置)と、3つのリンク機構の先端側に設けられ、これら先端側と回動自在に連結されている可動部と、を備えている。3つのリンク機構は、周方向に等間隔で配置され、それぞれベース部の法線方向からみて放射状(三つ又状)に設けられている。
このため、ベース部上に空きスペースを形成しようとすると、パラレルロボット全体が大型化してしまう可能性があった。また、パラレルロボットを小型化しようとすると、このパラレルロボットを設置しにくくなる可能性があった。
ここで、従来のように、ベース部上に駆動部を配置する一方、ベース部の下面側にリンク機構を配置すると、ベース部に、リンク機構との干渉を回避するためのスリットを形成する必要がある。このため、ベース部の剛性が弱くなってしまう可能性があった。しかしながら、ベース部の同一面側に駆動部とリンク機構とを配置することで、ベース部にスリットを形成する必要もなくなり、ベース部の剛性を確実に確保できる。
図1は、ロボット装置1の斜視図である。
同図に示すように、ロボット装置1は、製品部品であるワークを3次元的に搬送させて製品を組み立てるためのものである。ロボット装置1は、一方向(図1における左右方向)に延びる走行領域R内に配置された2つのスライドレール2と、各スライドレール2に別々に取り付けられ、一方向に沿って並んで配置される2つのパラレルロボット3と、を備えている。
2つのスライドレール2のスライダ5には、互いに対向する側に突出するように、取付ベース7が設けられている。この取付ベース7に、パラレルロボット3の後述するベースプレート8が取り付けられる。
図2は、パラレルロボット3を斜め上からみた斜視図、図3は、パラレルロボット3を斜め下からみた斜視図である。
図1〜図3に示すように、パラレルロボット3は、取付ベース7に取り付けられている板状のベースプレート8と、ベースプレート8の上面8aに固定されている上部減速機付モータ50と、上部減速機付モータに連結されている回転駆動機構51と、ベースプレート8の下面8bにブラケット9を介して固定されている3つの下部減速機付モータ10(10A〜10C)と、各下部減速機付モータ10にそれぞれ別々に連結されている3つのリンク機構11と、これら3つのリンク機構11の下部、および回転駆動機構51の下部に連結されている可動プレート12と、を主構成としている。
ストッパ80は、ベースプレート8の短辺8eからX方向に沿って突出する棒状の安全バー本体81と、安全バー本体81の先端に一体的に設けられ、安全バー本体81よりも拡径形成された円柱状の当接部82と、により構成されている。安全バー本体81の長さは、2つのパラレルロボット同士3が干渉するよりも先にそれぞれ当接部82同士が当接する長さに設定されている。
回転駆動機構51は、上部減速機付モータ50から動力が伝達される回転体54と、回転体54にユニバーサルジョイント55を介して連結されている直動ガイド56と、直動ガイド56にスライド移動可能、かつ相対回転不能に連結された回転アーム57と、を備えている。回転体54は、減速部53に噛合可能な平歯車部58と、平歯車部58の回転中心からZ方向に沿って下方に延出する円柱部59と、が一体的に設けられたものである。
なお、以下の説明では、平歯車部58(回転体54)の回転中心をC1とし、この回転中心C1回りを周方向と称して説明する。
回転体54の円柱部59は、ベースプレート8の下面8bに設けられたハウジング62に回転自在に支持されている。そして、このハウジング62を介して円柱部59の下端が下方に僅かに突出されている。この突出した円柱部59の下端に、ユニバーサルジョイント55を介して直動ガイド56が連結されている。
回転アーム57の外周面には、直動ガイド56のスプラインに対応するように不図示のスプラインが形成されている。すなわち、直動ガイド56と回転アーム57は、スプライン嵌合されている。これにより、直動ガイド56に対して回転アーム57の回転が規制されると共に、直動ガイド56に対する回転アーム57の伸縮移動が可能になる。そして、この回転アーム57の下端57aに、ユニバーサルジョイント63を介して可動プレート12が連結されている。
一方、図2〜図4に示すように、ベースプレート8の下面8bに設けられている3つの下部減速機付モータ10は、3つのリンク機構11をそれぞれ別々に駆動するためのものであって、第1下部減速機付モータ10A、第2下部減速機付モータ10B、および第3下部減速機付モータ10Cの3つの下部減速機付モータ10A〜10Cからなる。
なお、3つの下部減速機付モータ10A〜10Cは、構成が全て同一であるので、以下の説明では、特に必要のない場合を除いて、第1下部減速機付モータ10A、第2下部減速機付モータ10B、および第3下部減速機付モータ10Cを総称して下部減速機付モータ10という。
3つのブラケット9の一面9aと他面9bは、全て同一方向を向いている。すなわち、3つのブラケット9は、図4において、時計回り方向に向かう面が全て一面9aとされ、反時計回り方向に向かう面が全て他面9bとされている。
このため、ブラケット9の一面9aに取付けられた第1下部減速機付モータ10A、および第2下部減速機付モータ10Bは、対応するブラケット9から時計回り方向に向かって突出している。一方、ブラケット9の他面9bに取付けられた第3下部減速機付モータ10Cは、対応するブラケット9から反時計回り方向に向かって突出している。
また、各ブラケット9から突出している各下部減速機付モータ10の出力軸14aに、それぞれリンク機構11が取り付けられている。なお、リンク機構11は、構成が全て同一であるので、以下の説明では、1つのリンク機構11のみ説明し、他の2つのリンク機構11については同一符号を付して説明を省略する。
リンク機構11は、基端15aが出力軸14aに連結された第1アーム15と、第1アーム15の先端15b側に配置された第2アーム16と、第1アーム15の先端15bと第2アーム16の基端16aとを連結する第1連結部17と、を備えている。
図2、図3、図5に詳示するように、第1アーム15は、板状の部材により、基端15aから先端15bに向かうに従って徐々に先細りとなるように形成されている。そして、基端15a側には、下部減速機付モータ10の出力軸14aの先端(縮径部)を挿通可能な貫通孔19が形成されている。さらに、第1アーム15の基端15a側には、貫通孔19の周囲に複数のボルト挿通孔20が形成されている。
そして、第1下部減速機付モータ10A、および第2下部減速機付モータ10Bは、第1アーム15の一側面15c側に配置された状態になる。一方、第3下部減速機付モータ10Cは、第1アーム15の一側面15cとは反対側の他側面15dに配置された状態になる。そして、3つの第1アーム15は、回転中心C1に対して放射状に配置され、かつ周方向に等間隔で配置される。
これらアーム側ピン挿通孔22、およびブラケット側ピン挿通孔23は、下部減速機付モータ10の出力軸14aに対する第1アーム15の原点位置を決めるために用いられる。すなわち、アーム側ピン挿通孔22、およびブラケット側ピン挿通孔23は、連通するようになっており、出力軸14aに対する第1アーム15の原点位置を決める際にピン24が挿入される。
また、第1アーム15の長手方向中央の大部分には、開口部25が形成されている。この開口部25は、第1アーム15の軽量化を図るためのものである。
同図に示すように、第1連結部17は、第1アーム15の先端15b側に、厚さ方向に貫通形成された貫通孔27と、貫通孔27に挿通される連結軸28と、各アームバー26の基端26aにそれぞれ設けられ、連結軸28に連結される2つの小連結部29と、を主構成としている。
連結軸28は、一端に段差を介して拡径形成された頭部28aを有し、他端側の先端に、軸方向に沿う不図示の雌ネジ部が刻設されている。
軸受ホルダ32の外周面には、二方取りを施して形成された2つの平坦面34が、連結軸28を中心にして対向配置されている。
一方、ジョイント部33の2つの爪部36には、それぞれ軸部37を挿通可能な軸孔38が形成されている。これにより、ジョイント部33は、軸受ホルダ32に対し、連結軸28に直交する軸部37を中心にして回動自在に連結される。
これにより、第1アーム15、連結軸28、および2つの小連結部29の相対位置関係が決定し、これら第1アーム15、連結軸28、および2つの小連結部29の軸方向の移動が規制される。そして、連結軸28を中心にして第1アーム15が回動自在になると共に、連結軸28に直交する軸部37を中心にして第2アーム16が回動自在になる。
同図に示すように、第2連結部18の基本的構成は、第1連結部17と同様である。このため、第2連結部18において、第1連結部17と同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
また、可動プレート12のプレート本体42には、中央の大部分に回転部44がプレート本体42の厚さ方向を軸として回転自在に取り付けられている。この回転部44が、ユニバーサルジョイント63を介して回転駆動機構51における回転アーム57の下端57aに連結されている。さらに、回転部44の下端に、不図示のハンドアームが取り付け可能とされており、ハンドアームによって不図示のワークが把持される。
同図に示すように、各スライドレール2に別々に取り付けられた2つのパラレルロボット3は、各々設けられた3つのリンク機構11の配置向きが互い違いとなるように配置されている。これについて、以下に詳述する。
また、隣り合うパラレルロボット3において、それぞれに設けられた平歯車部58(回転体54)の回転中心C1同士を結ぶ線は、2つのスライドレール2と平行になるように設定されている。このため、製造ライン上にある不図示の1つのワークに対し、隣り合うパラレルリンクロボット3の何れを使用した場合でも作業(不図示のハンドアームが把持)し易くなっている。
このような構成のもと、ロボット装置1を作動させて製品を組み立てる際、まず、パラレルロボット3のカメラ70によって製品部品であるワークを撮像する。これにより、ワークの位置、向きを検出し、これら検出結果を信号として不図示の制御部に出力する。
不図示の制御部は、カメラ70による検出結果の信号に基づいて、パラレルロボット3の駆動制御を行う。具体的には、下部減速機付モータ10の駆動制御を行い、可動プレート12を所望の位置に移動させる。この後、上部減速機付モータ50の駆動制御を行い、可動プレート12に取付けられる不図示のハンドアームを所望の向きに変更し、このハンドアームによってワークを把持する。
ここで、不図示の制御部は、隣接するパラレルロボット3の位置を認識しながらスライドレール2のスライダ用減速機付モータ6の駆動制御を行う。このため、ロボット装置1の通常動作では、各パラレルロボット3に設けられたストッパ80同士が当接することがない。
しかも、3つのリンク機構11のうち、第2下部減速機付モータ10Bに取り付けられているリンク機構11は、Z方向からみてスライドレール2に直交している。このため、パラレルロボット3の間隔を、より効果的に狭く設定することができる。また、各パラレルロボット3のリンク機構の干渉を、より効果的に防止できる。
また、空きスペースSを、作業者が立ち入りすることのできる作業スペースとして機能させれば、この分作業者がパラレルロボット3に近づけるので、メンテナンス作業を容易化できる。
さらに、ワークを検出するための検出手段としてカメラ70を採用している。このため、精度よく不図示のワークを検出することができ、高性能なパラレルロボット3を提供できる。
さらに、パラレルロボット3の不使用時や、パラレルロボット3の製造ラインへの搬送時にピン24を差し込んでおくことにより、不用意にリンク機構11が動いてしまったりすることを防止できる。
例えば、上述の実施形態では、走行領域Rに2つのスライドレール2を平行に配置し、各々スライドレール2に1つずつパラレルロボット3を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、走行領域Rにスライドレール2を1つ設け、このスライドレール2に2つのパラレルロボット3を設けてもよい。また、パラレルロボット3の個数は2つに限られるものではなく、2つ以上の複数設けてもよい。但し、隣り合うパラレルロボット3の配置向き(3つのリンク機構11)の配置向きが互い違いとなるようにする。
ここで、同一のスライドレール2には、同一向きに配置されたパラレルロボット3のみが設けられているので、複数のパラレルロボット3の向きが互い違いになるように配置すると、同一のスライドレール2に設けられたパラレルロボットの間隔を広く設定することができる。このため、ロボット装置1全体としては、組立作業性を向上できる。
パラレルロボット3の配置向きが互い違いになっていることで、全てのパラレルロボット3の配置向きが同一方向を向いている場合と比較して、少なからずパラレルロボット3同士の間隔を狭くすることができる。
Claims (8)
- ベース部と、
該ベース部の一面側に周方向に等間隔で配置された3つのリンク機構と、
前記ベース部に配置され、前記3つのリンク機構の基端側に別々に連結されている3つの駆動部と、
該3つのリンク機構の先端側に設けられ、3つの前記先端側と回動自在に連結されている可動部と、
を備え、
前記3つの駆動部は、該駆動部の駆動軸が前記ベース部の面方向に沿うように配置されていると共に、
前記3つの駆動部のうちの第1駆動部および第2駆動部は、前記リンク機構の前記基端側の同一の一側面に配置されている一方、前記3つの駆動部のうちの第3駆動部は、前記リンク機構の前記基端側の前記一側面とは反対側の他側面に配置されていることを特徴とするパラレルロボット。 - 前記3つのリンク機構は、前記ベース部の法線方向からみて放射状に設けられており、
隣り合う2つの前記リンク機構の間のうち、前記駆動部が存在しない領域に対応する前記ベース部の一辺は、前記領域を形成する2つの前記リンク機構の前記領域側の側面と、対応する前記駆動軸の中心とが交差する点同士を結んだ直線よりも前記領域とは反対の内側に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のパラレルロボット。 - 前記ベース部に、ワークを検出する検出手段が前記領域を臨むように設けられていることを特徴とする請求項2に記載のパラレルロボット。
- 前記検出手段は、前記ワークを認識可能なカメラであることを特徴とする請求項3に記載のパラレルロボット。
- 前記駆動部は、ブラケットを介して前記ベース部に固定されており、
前記ブラケット、および前記リンク機構の前記基端側には、それぞれ前記駆動軸に対する前記リンク機構の原点位置を決めるための調整部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のパラレルロボット。 - 前記調整部は、
前記ブラケットと前記リンク機構の前記基端側とにそれぞれ形成された孔と、
該孔に挿通可能なピンと、
を有していることを特徴とする請求項5に記載のパラレルロボット。 - 前記リンク機構は、
前記駆動部に連結される第1アームと、
前記可動部に連結される第2アームと、
前記第1アームの先端と前記第2アームの基端とを連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、
前記第1アームの前記先端に、厚さ方向に貫通形成された貫通孔と、
前記貫通孔に挿通される連結軸と、
前記第2アームの基端に設けられ、前記連結軸に連結される第2連結部と、
を備え、
前記第2連結部は、
前記連結軸が挿入されるホルダと、
前記第2アームの前記基端に設けられ前記ホルダを回動自在に保持するジョイント部と、
を備え、
前記ジョイント部と前記ホルダとの回動軸と、前記連結軸は、交差していることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のパラレルロボット。 - 前記駆動部は、前記ベース部の前記一面に配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のパラレルロボット。
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