JP6688470B2 - パラレルリンクロボット及びパラレルリンクロボットシステム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、パラレルリンクロボット及びパラレルリンクロボットシステムに関する。

特許文献１には、３つのリンク機構部が円周方向に等間隔に配置されたパラレルリンクロボットが記載されている。

特開２０１３−１５８８７４号公報

上記のような３つのリンク機構部を備えたパラレルリンクロボットにおいて、設置スペースの小型化が要望されている。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、設置スペースを小型化することが可能なパラレルリンクロボット及びパラレルリンクロボットシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、基礎部と、エンドエフェクタが取り付けられる可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結する３つのリンク機構部と、前記基礎部に配置され、前記３つのリンク機構部をそれぞれ駆動する３つのアクチュエータと、を有し、前記３つのリンク機構部は、前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の中心軸周りの円周方向の角度間隔の１つが９０°よりも小さな鋭角となるように配置されているパラレルリンクロボットが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、複数のパラレルリンクロボットを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記パラレルリンクロボットは、基礎部と、エンドエフェクタが取り付けられる可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結する３つのリンク機構部と、前記基礎部に配置され、前記３つのリンク機構部をそれぞれ駆動する３つのアクチュエータと、を有し、前記３つのリンク機構部は、前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の中心軸周りの円周方向の角度間隔が１２０°、１２０°より所定角度だけ大きい角度、１２０°より前記所定角度だけ小さい角度、となるように配置されており、前記複数のパラレルリンクロボットは、前記３つのリンク機構部の前記円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、前記１２０°の角度間隔の二等分線の方向に沿って並列に配置されているパラレルリンクロボットシステムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、複数のパラレルリンクロボットを有するパラレルリンクロボットシステムであって、前記パラレルリンクロボットは、基礎部と、エンドエフェクタが取り付けられる可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結する３つのリンク機構部と、前記基礎部に配置され、前記３つのリンク機構部をそれぞれ駆動する３つのアクチュエータと、を有し、前記３つのリンク機構部は、前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の中心軸周りの円周方向の角度間隔の１つが９０°よりも小さい鋭角となるように配置されており、前記複数のパラレルリンクロボットは、前記３つのリンク機構部の前記円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、前記鋭角の角度間隔の二等分線に垂直な方向に沿って並列に配置されているパラレルリンクロボットシステムが適用される。

本発明によれば、パラレルリンクロボット及びパラレルリンクロボットシステムの設置スペースを小型化できる。

第１実施形態に係るパラレルリンクロボットの全体構成の一例を表す斜視図である。 アクチュエータの概略構成の一例を表す模式的な説明図である。 ３つのリンク機構部の円周方向の角度配置の一例を表す説明図である。 角度間隔を変更するリンク機構部の変更角度と可動部径及びロボット幅（半分）の関係の一例を表すグラフである。 角度間隔を変更するリンク機構部の変更角度とロボット幅（半分）の関係の一例を表す模式図である。 角度間隔を変更するリンク機構部の変更角度と可動部径の関係の一例を表す模式図である。 第１実施形態のパラレルリンクロボットを使用したパラレルリンクロボットシステムの構成の一例を表す説明図である。 比較例のパラレルリンクロボットを使用したパラレルリンクロボットシステムの構成の一例を表す説明図である。 第２実施形態に係るパラレルリンクロボットの３つのリンク機構部の円周方向の角度配置の一例を表す説明図である。 リンク機構部の角度間隔とロボット幅（半分）の関係の一例を表す模式図である。 リンク機構部の角度間隔と可動部径の関係の一例を表す模式図である。 第２実施形態のパラレルリンクロボットを使用したパラレルリンクロボットシステムの構成の一例を表す説明図である。

＜１．第１実施形態＞
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、パラレルリンクロボット等の構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を適宜使用する場合があるが、パラレルリンクロボット等の各構成の位置関係を限定するものではない。

（１−１．パラレルリンクロボットの全体構成）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１の全体構成の一例について説明する。

図１に示すように、パラレルリンクロボット１は、基礎部２と、可動部３と、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃと、３つのアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃとを有する。

３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、パラレルリンクロボット１の中心軸ＡＸ周りの円周方向に沿って配置され、基礎部２と可動部３とを連結する。３つのアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃは、基礎部２に配置され、それぞれリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃを駆動する。基礎部２は、この例では円盤状に形成されており、円形の天板（図示省略）と、アクチュエータ５ａ〜５ｃを収容する収容部（図示省略）を有する。アクチュエータ５ａ〜５ｃは天板の下部に設けられる。可動部３は、この例では円盤状に形成されており、下端に取付部材２０を備える。取付部材２０には、例えばロボットハンド、溶接機、塗装ガン、鋲打ち機等の図示しないエンドエフェクタが取り付けられる。

３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは同様の構成を有する。リンク機構部４ａは、アクチュエータ５ａに連結された駆動リンク６ａと、駆動リンク６ａと可動部３とに連結された２つの受動リンク７ａとを有する。２つの受動リンク７ａは、それぞれ球面軸受８ａにより駆動リンク６ａと連結され、それぞれ球面軸受９ａにより可動部３と連結される。リンク機構部４ｂは、アクチュエータ５ｂに連結された駆動リンク６ｂと、駆動リンク６ｂと可動部３とに連結された２つの受動リンク７ｂとを有する。２つの受動リンク７ｂは、それぞれ球面軸受８ｂにより駆動リンク６ｂと連結され、球面軸受９ｂにより可動部３と連結される。リンク機構部４ｃは、アクチュエータ５ｃに連結された駆動リンク６ｃと、駆動リンク６ｃと可動部３とに連結された２つの受動リンク７ｃとを有する。２つの受動リンク７ｃは、それぞれ球面軸受８ｃにより駆動リンク６ｃと連結され、球面軸受９ｃにより可動部３と連結される。駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃは直線状の部材であり、中心軸ＡＸの方向から見て中心軸ＡＸを中心とする半径方向に延設されている。

なお以上では、基礎部２や可動部３の形状を円形として説明したが、例えば三角形や四角形、星形等の多角形の形状でもよいし、中心軸ＡＸに対して左右非対称の形状でもよい。また、本実施形態では基礎部２内にアクチュエータ５ａ〜５ｃが収容される場合を一例として説明するが、アクチュエータ５ａ〜５ｃの一部が基礎部２からはみ出して設置されてもよい。

また、各アクチュエータ５ａ〜５ｃの配置位置は、特に限定されるものではない。例えば、アクチュエータ５ａ〜５ｃの全軸が中心軸ＡＸから等距離に配置されてもよいし、アクチュエータ５ａ〜５ｃの軸のうち少なくとも１つの軸が他の軸に対して中心軸ＡＸから異なる距離に配置されてもよい。また、各アクチュエータ５ａ〜５ｃの配置方向も、特に限定されるものではない。例えば、各アクチュエータ５ａ〜５ｃの軸が中心軸ＡＸの方向から見て各駆動リンク６ａ〜６ｃにそれぞれ直交する方向（中心軸ＡＸを中心とする円の接線方向）を向いていてもよいし、例えば出力軸にジョイントを設ける等により接線方向以外の方向を向いていてもよい。

また、球面軸受８ａ，８ｂ，８ｃは、球面ジョイントに限定されるものではなく、例えば回転ジョイント、ユニバーサルジョイント、又は直進ジョイント等でもよい。また、各リンク機構部４ａ〜４ｃは、２つのリンク（駆動リンクと受動リンク）による構成に限定されるものではなく、３以上のリンクで構成されてもよい。

（１−２．アクチュエータの概略構成）
次に、図２を参照しつつ、アクチュエータ５ａ〜５ｃの概略構成の一例について説明する。アクチュエータ５ａ〜５ｃは同様の構成を有する。

図２に示すように、アクチュエータ５（５ａ〜５ｃ）は、モータ部１２と、ブレーキ部１３と、エンコーダ部１４と、アンプ部１５とを有する。すなわちアクチュエータ５は、アンプ一体型のモータとして構成されている。

モータ部１２は、固定子及び回転子（図示省略）を備え、回転子が固定子に対し回転する回転型（ロータリタイプ）のモータである。モータ部１２はシャフトＳＨを回転させる。

ブレーキ部１３は、モータ部１２の反負荷側（シャフトＳＨと反対側）に配置されている。ブレーキ部１３は、シャフトＳＨの制動を行う。

エンコーダ部１４は、ブレーキ部１３の反負荷側に配置されている。エンコーダ部１４は、シャフトＳＨの位置（「回転位置」や「回転角度」等ともいう）を検出し、その位置を表す位置データを出力する。

アンプ部１５は、エンコーダ部１４の反負荷側に配置されている。アンプ部１５は、モータ部１２に電力を供給する。この際、アンプ部１５は、エンコーダ部１４から位置データを取得し、その位置データに基づいてモータ部１２に印加する電流又は電圧等を制御することで、モータ部１２の動作を制御する。また、アンプ部１５は、上位制御装置（図示省略）から上位制御信号を取得し、その上位制御信号に表された位置等を実現可能な回転力がシャフトＳＨから出力されるように、モータ部１２の動作を制御することもできる。

なお、上記で説明したアクチュエータ５の構成は一例であり、上記構成に限定されるものではない。例えば、ブレーキ部１３やエンコーダ部１４がモータ部１２の負荷側（シャフトＳＨ側）に配置されてもよい。また、アンプ部１５がモータ部１２とブレーキ部１３との間、又はブレーキ部１３とエンコーダ部１４との間に配置されてもよい。また、アクチュエータ５がブレーキ部１３やエンコーダ部１４を備えない構成としてもよい。

（１−３．３つのリンク機構部の円周方向の角度配置）
次に、図３を参照しつつ、３つのリンク機構部の円周方向の角度配置の一例について説明する。

図３に示すように、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは、基礎部２に対して、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの基礎部２側の端部である駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃの円周方向の角度間隔がそれぞれ異なる角度となるように配置されている。すなわち、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃが等間隔に配置される場合には、それぞれの角度間隔が１２０°となる。これに対し、パラレルリンクロボット１では、円周方向の角度間隔が１２０°となる２つのリンク機構部以外の他の１つのリンク機構部の配置が、等間隔となる位置から角度αだけ変更されている。その結果、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは、角度間隔がそれぞれ１２０°、１２０°より上記角度αだけ大きい角度、１２０°より上記角度αだけ小さい角度となるように配置されている。

本実施形態では、円周方向の角度間隔が１２０°となる例えばリンク機構部４ａとリンク機構部４ｂに対し、リンク機構部４ｃの配置が等間隔となる位置から５０°だけ変更されている。その結果、リンク機構部４ａとリンク機構部４ｂとの間が１２０°、リンク機構部４ａとリンク機構部４ｃとの間が１２０°より５０°だけ大きい１７０°、リンク機構部４ｂとリンク機構部４ｃとの間が１２０°より５０°だけ小さい７０°となっている。すなわち、３つの角度間隔のうちの１つが９０°よりも小さい鋭角となっており、他の２つが９０°よりも大きい鈍角となっている。

上記角度間隔とするに伴い、アクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃの配置も最適化されている。すなわち、アクチュエータ５ａ，５ｂについては、対応するリンク機構部４ａ，４ｂの円周方向一方側に配置されているのに対し、アクチュエータ５ｃについては、対応するリンク機構部４ｃの円周方向他方側に配置されている。その結果、リンク機構部４ａとリンク機構部４ｂとの間には１台のアクチュエータ５ｂ、リンク機構部４ａとリンク機構部４ｃとの間には２台のアクチュエータ５ａ，５ｃが配置され、リンク機構部４ｂとリンク機構部４ｃとの間にはアクチュエータが配置されない構成となっている。

なお、リンク機構部４ｃの変更角度α（所定角度の一例）は５０°に限定されるものではない。すなわち、変更角度αは、リンク機構部４ａ，４ｂ間の１２０°の角度間隔の二等分線ｈ１の方向におけるリンク機構部４ｃの中心軸ＡＸからの張り出し寸法と、二等分線ｈ１の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の中心軸ＡＸからの張り出し寸法とが、略一致する角度であればよい（後述の図５参照）。これにより、各リンク機構部４ａ〜４ｃに対する負荷のバランスの低下や可動部３の寸法（可動部径Ｄ。後述の図４、図６参照）の増大を抑制しつつ、パラレルリンクロボット１の幅寸法（上記二等分線ｈ１の方向におけるロボット幅）を低減することが可能となる。以下、この詳細について説明する。

（１−４．リンク機構部の変更角度と可動部径及びロボット幅との関係）
次に、図４〜図６を用いて、リンク機構部の変更角度と可動部径及びロボット幅との関係の一例について説明する。図４は、リンク機構部４ｃの変更角度αと可動部３の径Ｄ及びロボット幅（半分）Ｗの関係を表すグラフである。図５は、リンク機構部４ｃの変更角度αとロボット幅（半分）Ｗの関係を表す模式図である。図６は、リンク機構部４ｃの変更角度αと可動部３の径Ｄの関係を表す模式図である。なお、ロボット幅（半分）Ｗは、上記二等分線ｈ１の方向における中心軸ＡＸからリンク機構部４ｃ側への張り出し寸法で規定される。

図４及び図５に示すように、リンク機構部４ｃの変更角度αが０°の場合には、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃの角度間隔がそれぞれ１２０°となる。すなわちリンク機構部４ｃは、上記二等分線ｈ１（図３参照）上にあり、基礎部２から二等分線ｈ１の方向に沿って突出している。この場合のロボット幅（半分）Ｗは、リンク機構部４ｃの上記二等分線ｈ１の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法であるＷ０となる。

リンク機構部４ｃの上記二等分線ｈ１の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法は、リンク機構部４ｃの変更角度αが０°から１０°，２０°，３０°，４０°，５０°と増加するに従い漸減する。すなわち、ロボット幅（半分）ＷはＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５の順に低減する（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３＞Ｗ４＞Ｗ５）。そして、変更角度αが５０°となった場合に、リンク機構部４ｃの上記二等分線ｈ１の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法は、上記二等分線ｈ１の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の張り出し寸法と略一致する。すなわち、ロボット幅（半分）Ｗは、上記二等分線ｈ１の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の張り出し寸法と略同一のＷ５となる。

その後は、変更角度αが６０°，７０°，８０°，９０°と増加しても、上記二等分線ｈ１の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の張り出し寸法の方がリンク機構部４ｃの張り出し寸法よりも大きくなるので、ロボット幅（半分）Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８，Ｗ９は上記Ｗ５と略同一となり、これ以上低減しない（Ｗ５≒Ｗ６≒Ｗ７≒Ｗ８≒Ｗ９）。

なお、図５に示す例では、変更角度αが４０°以上となる場合に、アクチュエータ５ｃとリンク機構部４ｂとの干渉を回避するために、アクチュエータ５ｃの配置が対応するリンク機構部４ｃに対して円周方向に反転されている。

一方、図４及び図６に示すように、リンク機構部４ｃの変更角度αが０°，１０°，２０°の場合には、可動部径Ｄを変更しなくともリンク機構部４ｃの球面軸受９ｃと隣接するリンク機構部４ｂの球面軸受９ｂとが干渉しないため、可動部径Ｄは略同一（Ｄ０≒Ｄ１≒Ｄ２）とすることができる。しかしながら、変更角度αが２０°を超えてからは、球面軸受９ｃと球面軸受９ｂとの間隔を確保して干渉を回避するために、可動部径Ｄを大きくするのが好ましい。この例では、変更角度αが３０°，４０°，５０°，６０°，７０°，８０°，９０°と増加するに従い、可動部径ＤはＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９の順に漸増する（Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６＜Ｄ７＜Ｄ８＜Ｄ９）。

以上のように、リンク機構部４ｃの変更角度αを大きくするほど当該リンク機構部４ｃの中心軸ＡＸからの張り出し寸法を低減できるが、変更角度αが５０°以上になると基礎部２の張り出し寸法の方が大きくなるため、それ以上変更角度αを大きくしてもパラレルリンクロボット１の幅寸法を低減することができなくなる。

一方で、各リンク機構部４ａ〜４ｃに対する負荷のバランスの観点からは、１２０°等間隔の配置が最もバランスが良く、リンク機構部４ｃの変更角度αはなるべく小さい方が好ましい。また、可動部３の寸法（可動部径Ｄ）は、リンク機構部４ｃの変更角度αが大きくなるにつれて隣接する球面軸受９ｃ，９ｂ同士の干渉を回避するために大きくなるので、可動部３の小型化の観点からも変更角度αはなるべく小さい方が好ましい。

以上から、リンク機構部４ｃの変更角度αを基礎部２とリンク機構部４ｃの張り出し寸法が略一致する角度である５０°とすることにより、各リンク機構部４ａ〜４ｃに対する負荷のバランスの低下や可動部３の寸法の増大を抑制しつつ、パラレルリンクロボット１の幅寸法を低減することができる。

（１−５．パラレルリンクロボットシステムの構成）
次に、図７及び図８を用いて、以上説明したパラレルリンクロボット１を使用したパラレルリンクロボットシステム１０の構成と、比較例のパラレルリンクロボット１’を使用したパラレルリンクロボットシステム１０’の構成の一例について説明する。

図７に示すように、本実施形態のパラレルリンクロボットシステム１０は、複数（この例では２台。但し３台以上としてもよい）のパラレルリンクロボット１を有する。パラレルリンクロボット１の３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、基礎部２に対して、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの基礎部２側の端部である駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃの中心軸ＡＸ周りの円周方向の角度間隔が、リンク機構部４ａ，４ｂ間が１２０°、リンク機構部４ｂ，４ｃ間が７０°、リンク機構部４ｃ，４ａ間が１７０°の角度間隔となるように配置されている。２つのパラレルリンクロボット１は、互いの３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、リンク機構部４ａ，４ｂ間の１２０°の角度間隔の二等分線ｈ１の方向に沿って並列に配置されている。言い換えると、２つのパラレルリンクロボット１は、互いのリンク機構部４ａ同士が平行、互いのリンク機構部４ｂ同士が平行、互いのリンク機構部４ｃ同士が平行となる姿勢で、二等分線ｈ１上に中心軸ＡＸが位置するように並列に配置されている。

図７に示すように、パラレルリンクロボット１の二等分線ｈ１の方向の幅寸法は、上記ロボット幅（半分）Ｗの２倍の２Ｗとなる。したがって、２台のパラレルリンクロボット１を中心軸ＡＸ間のピッチが２Ｗとなるように配置すると、ロボットシステム１０全体の幅寸法は４Ｗとなる。

なお、パラレルリンクロボットシステム１０においては、複数のパラレルリンクロボット１に対する制御系統は特に限定されるものではない。例えば、各パラレルリンクロボット１を共通の制御部により制御してもよいし、各パラレルリンクロボット１を異なる制御部により制御してもよい。異なる制御部とする場合、各パラレルリンクロボット１に対して異なる動作をさせてもよいし、例えば一方の制御部から他方の制御部に作動情報を伝達する等により同じ動作をさせてもよい。

これに対し、図８に示す比較例のパラレルリンクロボットシステム１０’は、２つのパラレルリンクロボット１’を有する。パラレルリンクロボット１’の３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、基礎部２に対して、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの基礎部２側の端部である駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃの中心軸ＡＸ周りの円周方向の角度間隔が等角度間隔（１２０°間隔）となるように配置されている。２つのパラレルリンクロボット１’は、互いの３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、リンク機構部４ａ，４ｂ間の１２０°の角度間隔の二等分線ｈ１の方向に沿って並列に配置されている。

図８に示すように、各パラレルリンクロボット１’のリンク機構部４ｃは、１２０°の角度間隔の二等分線ｈ１上にあるため、基礎部２から幅方向に大きく突出している。このため、パラレルリンクロボット１’の二等分線ｈ１の方向の幅寸法は、本実施形態のパラレルリンクロボット１の幅寸法２Ｗよりも大きい２Ｗ’となる。したがって、２台のパラレルリンクロボット１’を中心軸ＡＸ間のピッチが２Ｗ’となるように配置すると、ロボットシステム１０’全体の幅寸法は、本実施形態のパラレルリンクロボットシステム１０の幅寸法４Ｗよりも大幅に大きい４Ｗ’となる。

以上により、本実施形態のパラレルリンクロボット１は、比較例のパラレルリンクロボット１’に比べて幅寸法を低減できるので、設置スペースを小型化できる。その結果、本実施形態のパラレルリンクロボットシステム１０は、比較例のパラレルリンクロボットシステム１０’に比べて幅寸法を大幅に低減できるので、ロボットシステム全体の設置スペースを大幅に小型化できる。ロボットシステムの小型化効果は、ロボットの台数が増加するほど顕著となる。

なお、パラレルリンクロボットシステム１０が有する複数のパラレルリンクロボット１は、略同じサイズに限定されるものではない。３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの角度間隔が共通であれば、異なるサイズのパラレルリンクロボット１としてもよく（例えば相似形状等）、この場合にも上記効果を得ることができる。また、パラレルリンクロボットシステム１０が有する複数のパラレルリンクロボットは、全部が本実施形態のパラレルリンクロボット１でなくともよく、例えばパラレルリンクロボット１と上記比較例のパラレルリンクロボット１’が混在してもよい。この場合でも、全部がパラレルリンクロボット１’である場合に比べて設置スペースを小型化できる。

（１−６．実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態のパラレルリンクロボット１は、基礎部２と、エンドエフェクタが取り付けられる可動部３と、基礎部２と可動部３とを連結する３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃと、基礎部２に配置され、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ駆動する３つのアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃと、を有し、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、基礎部２に対して、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの基礎部２側の端部である駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃの中心軸ＡＸ周りの円周方向の角度間隔がそれぞれ異なる角度となるように配置されている。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、上述した比較例のように３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃが等間隔（１２０°間隔）で配置されたパラレルリンクロボット１’では、各リンク機構部の中心軸ＡＸ周りの向きをどのように変えても、リンク機構部が左右方向に大きく張り出し、設置スペースの小型化が難しい。

本実施形態では、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれの角度間隔が異なる角度となるように配置する。これにより、パラレルリンクロボット１の所定の方向（本実施形態では二等分線ｈ１の方向）の幅寸法が低減するように角度間隔を最適化することができる。したがって、設置スペースを小型化することができる。

また、本実施形態では特に、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、円周方向の角度間隔が１２０°、１２０°より変更角度αだけ大きい角度、１２０°より上記変更角度αだけ小さい角度となるように配置されている。

すなわち本実施形態では、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃのうち２つのリンク機構部４ａ，４ｂについては１２０°間隔のままとし、他の１つのリンク機構部４ｃの配置を所定角度だけ変更する。これにより、パラレルリンクロボット１の所定の方向（１２０°の角度間隔の二等分線ｈ１の方向）の幅寸法を低減できる。したがって、設置スペースを小型化することができる。

また本実施形態では、３つの角度間隔のうち１つは１２０°を維持する。パラレルリンクロボット１の搬送能力を考慮すると、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃに対する負荷のバランスは１２０°等間隔の配置が最もバランスが良いため、１つの角度間隔を１２０°に維持することで、全部の角度間隔を変更する場合（例えば角度間隔を１８０°、９０°、９０°とする場合）に比べて、搬送能力の低下（負荷のバランスの低下）を抑制できる。

また本実施形態では、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃのうち２つのリンク機構部４ａ，４ｂについては配置を変更せず、１つのリンク機構部４ｃのみ配置を変更するので、２以上のリンク機構部の配置を変更する場合（例えば角度間隔を１８０°、９０°、９０°とする場合）に比べて、汎用品からの設計変更が少なくて済み、コストを低減できる。

また、本実施形態では特に、変更角度αは、リンク機構部４ｃの二等分線ｈ１の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法と、二等分線ｈ１の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の中心軸ＡＸからの張り出し寸法とが、略一致する角度である。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、リンク機構部４ｃの変更角度αが大きいほど当該リンク機構部４ｃの中心軸ＡＸからの張り出し寸法を低減できるが、変更角度αが所定の角度以上になると基礎部２の張り出し寸法の方が大きくなるため、それ以上変更角度αを大きくしてもパラレルリンクロボット１の幅寸法を低減することができなくなる。

一方で、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃに対する負荷のバランスを考慮すると、１２０°等間隔の配置が最もバランスが良く、リンク機構部４ｃの変更角度αは小さい方が好ましい。また、可動部３の寸法を考慮すると、リンク機構部４ｃの変更角度αが大きくなるにつれて隣接する球面軸受９ｃ，９ｂ同士の干渉を回避するために可動部３の寸法（可動部径Ｄ）が大きくなるため、変更角度αは小さい方が好ましい。

したがって、所定角度を基礎部２とリンク機構部４ｃの張り出し寸法とが略一致する角度とすることで、負荷のバランスの低下や可動部３の寸法の増大をできるだけ抑えつつ、パラレルリンクロボット１の幅寸法を最大限に低減できる。

また、本実施形態では特に、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、円周方向の角度間隔が１２０°、１７０°、７０°となるように配置されている。これにより、パラレルリンクロボット１の小型化と搬送能力とを最適化することが可能となる。したがって、負荷のバランスの低下や可動部３の寸法の増大をできるだけ抑えつつ、パラレルリンクロボット１の幅寸法を最大限に低減できる。

また、本実施形態では特に、アクチュエータ５（５ａ〜５ｃ）は、モータ部１２と、モータ部１２に電力を供給するアンプ部１５とを一体的に有する。これにより、アクチュエータとアンプ部を別々に設置する場合に必要となるモータとアンプの接続ケーブルが不要となるので、省配線化できると共に設置作業が容易となる。

また、本実施形態のパラレルリンクロボットシステム１０は、複数のパラレルリンクロボット１を有しており、これら複数のパラレルリンクロボット１は、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、二等分線ｈ１の方向に沿って並列に配置されている。

すなわち、パラレルリンクロボットシステム１０では、２つのパラレルリンクロボット１が幅寸法が低減される方向（二等分線ｈ１の方向）に沿って並列に配置されるので、当該並列方向の寸法を大幅に低減できる。したがって、ロボットシステム全体の設置スペースを小型化できる。

また本実施形態では、２つのパラレルリンクロボット１を同じ姿勢で配置するので、姿勢を変更して並列に配置する場合（例えば角度間隔を１８０°、９０°、９０°とした２つのパラレルリンクロボットの１８０°間隔の部分を対向配置する場合）に比べて、設置作業が容易となる。また、上記の場合には２台１組として偶数台を設置することとなるが、本実施形態の場合には設置台数の制約がないため、ロボットシステムの設計の自由度を向上できる。

＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下では、主として上記第１実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

（２−１．３つのリンク機構部の円周方向の角度配置）
まず、図９を参照しつつ、３つのリンク機構部の円周方向の角度配置の一例について説明する。

本実施形態のパラレルリンクロボット１Ａは、上記第１実施形態のパラレルリンクロボット１と同様に、基礎部２と、可動部３と、３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃと、３つのアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃとを有する。

図９に示すように、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは、基礎部２に対して、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの基礎部２側の端部である駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃの円周方向の角度間隔の１つが９０°よりも小さな鋭角となるように配置されている。また、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは、上記鋭角の他の２つの角度間隔が９０°よりも大きな鈍角であり、且つ、互いに等しい角度となるように配置されている。すなわち、３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは、中心軸ＡＸの方向から見て略Ｙ字状となるように配置されている。

本実施形態では、例えば、リンク機構部４ａとリンク機構部４ｂとの間が１４０°、リンク機構部４ａとリンク機構部４ｃとの間が上記と同じ１４０°、リンク機構部４ｂとリンク機構部４ｃとの間が８０°となっている。

本実施形態では、例えば図９に示すように、全てのアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃが対応するリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの円周方向一方側に配置されている。但し、例えばアクチュエータ５ｃについては、対応するリンク機構部４ｃの円周方向他方側に配置する等、アクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃの配置を上記角度間隔に応じて最適化してもよい。

なお、鋭角の角度間隔は８０°に限定されるものではない。すなわち、当該鋭角の二等分線ｈ２に垂直な法線ｈ３の方向におけるリンク機構部４ｂ，４ｃの中心軸ＡＸからの張り出し寸法と、法線ｈ３の方向における基礎部２の中心軸ＡＸからの張り出し寸法とが、それぞれ略一致するように設定された角度であればよい（後述の図１０参照）。これにより、各リンク機構部４ａ〜４ｃに対する負荷のバランスの低下や可動部３の寸法（可動部径Ｄ。後述の図１１参照）の増大を抑制しつつ、パラレルリンクロボット１Ａの幅寸法（上記法線ｈ３の方向におけるロボット幅）を低減することが可能となる。以下、この詳細について説明する。

（２−２．リンク機構部の角度間隔と可動部径及びロボット幅との関係）
次に、図１０及び図１１を用いて、リンク機構部の角度間隔と可動部径及びロボット幅との関係の一例について説明する。図１０は、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度とロボット幅（半分）Ｗの関係を表す模式図である。図１１は、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度と可動部３の径Ｄの関係を表す模式図である。なお、ロボット幅（半分）Ｗは、上記法線ｈ３の方向における中心軸ＡＸからリンク機構部４ｃ側への張り出し寸法で規定される。

図１０に示すように、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が１２０°の場合には、その他の２つの角度間隔もそれぞれ１２０°となる。すなわち３つのリンク機構部４ａ〜４ｃは円周方向に等間隔に配置されている。この場合のロボット幅（半分）Ｗは、リンク機構部４ｃの上記法線ｈ３の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法であるＷ１０となる。なお、リンク機構部４ｂの中心軸ＡＸからの張り出し寸法も同様にＷ１０となる。

リンク機構部４ｃの上記法線ｈ３の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法は、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が１２０°から１１０°，１００°，９０°，８０°と減少するに従い漸減する。すなわち、ロボット幅（半分）ＷはＷ１０，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４の順に低減する（Ｗ１０＞Ｗ１１＞Ｗ１２＞Ｗ１３＞Ｗ１４）。そして、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が８０°となった場合に、リンク機構部４ｃの上記法線ｈ３の方向における中心軸ＡＸからの張り出し寸法は、上記法線ｈ３の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の張り出し寸法と略一致する。すなわち、ロボット幅（半分）Ｗは、上記法線ｈ３の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の張り出し寸法と略同一のＷ１４となる。なお、リンク機構部４ｂの中心軸ＡＸからの張り出し寸法も同様にＷ１４となる。

その後は、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が７０°，６０°，５０°，４０°，３０°と減少しても、上記法線ｈ３の方向における基礎部２のリンク機構部４ｃ側の張り出し寸法の方がリンク機構部４ｃの張り出し寸法よりも大きくなるので、ロボット幅（半分）Ｗ１５，Ｗ１６，Ｗ１７，Ｗ１８，Ｗ１９は上記Ｗ１４と略同一となり、これ以上低減しない（Ｗ１４≒Ｗ１５≒Ｗ１６≒Ｗ１７≒Ｗ１８≒Ｗ１９）。

なお、図１０に示す例では、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が例えば７０°以下となる場合に、アクチュエータ５ｃとリンク機構部４ｂとの干渉を回避するために、アクチュエータ５ｃの配置が対応するリンク機構部４ｃに対して円周方向に反転されている。さらに、図１０に示す例では、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が例えば７０°，６０°となる場合に、隣接するアクチュエータ５ａ，５ｃの干渉を回避するために、アクチュエータ５ｃの出力軸をオフセットさせる機構（例えばベルト、プーリ等）が設けられている。

一方、図１１に示すように、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が１２０°，１１０°，１００°の場合には、可動部径Ｄを変更しなくともリンク機構部４ｃの球面軸受９ｃと隣接するリンク機構部４ｂの球面軸受９ｂとが干渉しないため、可動部径Ｄは略同一（Ｄ１０≒Ｄ１１≒Ｄ１２）とすることができる。しかしながら、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が１００°を下回ってからは、球面軸受９ｃと球面軸受９ｂとの間隔を確保して干渉を回避するために、可動部径Ｄを大きくするのが好ましい。この例では、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が９０°，８０°，７０°，６０°，５０°，４０°，３０°と減少するに従い、可動部径ＤはＤ１３，Ｄ１４，Ｄ１５，Ｄ１６，Ｄ１７，Ｄ１８，Ｄ１９の順に漸増する（Ｄ１３＜Ｄ１４＜Ｄ１５＜Ｄ１６＜Ｄ１７＜Ｄ１８＜Ｄ１９）。

以上のように、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度を小さくするほど当該リンク機構部４ｂ，４ｃの中心軸ＡＸからの張り出し寸法を低減できるが、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が８０°以下になると基礎部２の張り出し寸法の方が大きくなるため、それ以上リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度を小さくしてもパラレルリンクロボット１Ａの幅寸法を低減することができなくなる。

一方で、各リンク機構部４ａ〜４ｃに対する負荷のバランスの観点からは、１２０°等間隔の配置が最もバランスが良く、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度はなるべく大きい方が好ましい。また、可動部３の寸法（可動部径Ｄ）は、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度が小さくなるにつれて隣接する球面軸受９ｃ，９ｂ同士の干渉を回避するために大きくなるので、可動部３の小型化の観点からもリンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度はなるべく大きい方が好ましい。

以上から、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の角度を基礎部２とリンク機構部４ｂ，４ｃの張り出し寸法が略一致する角度である８０°とすることにより、各リンク機構部４ａ〜４ｃに対する負荷のバランスの低下や可動部３の寸法の増大を抑制しつつ、パラレルリンクロボット１Ａの幅寸法を低減することができる。

（２−３．パラレルリンクロボットシステムの構成）
次に、図１２を用いて、以上説明したパラレルリンクロボット１Ａを使用したパラレルリンクロボットシステム１０Ａの構成の一例について説明する。

図１２に示すように、本実施形態のパラレルリンクロボットシステム１０Ａは、複数（この例では２台。但し３台以上としてもよい）のパラレルリンクロボット１Ａを有する。パラレルリンクロボット１Ａの３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃは、基礎部２に対して、各リンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの基礎部２側の端部である駆動リンク６ａ，６ｂ，６ｃの中心軸ＡＸ周りの円周方向の角度間隔が、リンク機構部４ａ，４ｂ間が１４０°、リンク機構部４ｂ，４ｃ間が８０°、リンク機構部４ｃ，４ａ間が１４０°の角度間隔となるように配置されている。２つのパラレルリンクロボット１Ａは、互いの３つのリンク機構部４ａ，４ｂ，４ｃの円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、リンク機構部４ｂ，４ｃ間の８０°の角度間隔の二等分線ｈ２に垂直な法線ｈ３の方向に沿って並列に配置されている。言い換えると、２つのパラレルリンクロボット１は、互いのリンク機構部４ａ同士が平行、互いのリンク機構部４ｂ同士が平行、互いのリンク機構部４ｃ同士が平行となる姿勢で、法線ｈ３上に中心軸ＡＸが位置するように並列に配置されている。

図１２に示すように、パラレルリンクロボット１Ａの法線ｈ３の方向の幅寸法は、上記ロボット幅（半分）Ｗの２倍の２Ｗとなる。したがって、２台のパラレルリンクロボット１Ａを中心軸ＡＸ間のピッチが２Ｗとなるように配置すると、ロボットシステム１０Ａ全体の幅寸法は４Ｗとなる。

以上のように、本実施形態のパラレルリンクロボット１Ａは、前述した比較例のパラレルリンクロボット１’（図８）に比べて幅寸法を低減できるので、設置スペースを小型化できる。その結果、本実施形態のパラレルリンクロボットシステム１０Ａは、前述した比較例のパラレルリンクロボットシステム１０’（図８）に比べて幅寸法を大幅に低減できるので、ロボットシステム全体の設置スペースを大幅に小型化できる。ロボットシステムの小型化効果は、ロボットの台数が増加するほど顕著となる。

（２−４．実施形態の効果）
以上説明した第２実施形態のパラレルリンクロボット１Ａ及びパラレルリンクロボットシステム１０Ａによれば、前述の第１実施形態と同様に、設置スペースを小型化することができる。また、鋭角の他の２つの角度間隔を互いに等しい角度とすることにより、パラレルリンクロボット１Ａのアンバランスを低減でき、振動や騒音等の発生を抑制することができる。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ パラレルリンクロボット
１Ａ パラレルリンクロボット
２ 基礎部
３ 可動部
４ａ，４ｂ，４ｃ リンク機構部
５ａ，５ｂ，５ｃ アクチュエータ
６ａ，６ｂ，６ｃ 駆動リンク
１０ パラレルリンクロボットシステム
１０Ａ パラレルリンクロボットシステム
１２ モータ部
１５ アンプ部
ＡＸ 中心軸
ｈ１ 二等分線
ｈ２ 二等分線
ｈ３ 法線
α 変更角度（所定角度）

Claims (8)

1. 基礎部と、
   エンドエフェクタが取り付けられる可動部と、
   前記基礎部と前記可動部とをそれぞれ連結する、第１リンク機構部、第２リンク機構部、及び、第３リンク機構部と、
   前記基礎部に収納され、前記第１リンク機構部、前記第２リンク機構部、及び、前記第３リンク機構部をそれぞれ駆動する第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び、第３アクチュエータ と、を有し、
   前記第１リンク機構部及び前記第２リンク機構部は、
   前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の中心軸周りの円周方向の角度間隔が１２０°となるように配置されており、
   前記第３リンク機構部及び前記第１リンク機構部は、
   前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の前記中心軸周りの円周方向の角度間隔が１２０°より所定角度だけ大きい角度となるように配置されており、
   前記第２リンク機構部及び前記第３リンク機構部は、
   前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の前記中心軸周りの円周方向の角度間隔が１２０°より前記所定角度だけ小さく９０°よりも小さな鋭角となる角度となるように配置されており、
   前記所定角度は、
   前記第３リンク機構部の、前記１２０°の角度間隔の二等分線の方向における前記中心軸からの張り出し寸法と、前記基礎部の、前記二等分線の方向における前記第３リンク機構部側での前記中心軸からの張り出し寸法とが、略一致する角度である
   ことを特徴とするパラレルリンクロボット。
2. 前記第１アクチュエータ及び前記第３アクチュエータは、
   前記１２０°より前記所定角度だけ大きい角度間隔をなす、前記第３リンク機構部の前記基礎部側の端部と前記第１リンク機構部の前記基礎部側の端部との間に配置されており、
   前記第２アクチュエータは、
   前記１２０°の角度間隔をなす、前記第１リンク機構部の前記基礎部側の端部と前記第２リンク機構部の前記基礎部側の端部との間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のパラレルリンクロボット。
3. 前記第３リンク機構部及び前記第１リンク機構部は、
   前記円周方向の角度間隔が１７０°となるように配置されており、
   前記第２リンク機構部及び前記第３リンク機構部は、
   前記円周方向の角度間隔が７０°となるように配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパラレルリンクロボット。
4. 基礎部と、
   エンドエフェクタが取り付けられる可動部と、
   前記基礎部と前記可動部とをそれぞれ連結する、第１リンク機構部、第２リンク機構部、及び、第３リンク機構部と、
   前記基礎部に収納され、前記第１リンク機構部、前記第２リンク機構部、及び、前記第３リンク機構部をそれぞれ駆動する第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び、第３アクチュエータと、を有し、
   前記第２リンク機構部及び前記第３リンク機構部は、
   前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の中心軸周りの円周方向の第１角度間隔が９０°よりも小さな鋭角となるように配置されており、
   前記第３リンク機構部及び前記第１リンク機構部は、
   前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の前記中心軸周りの円周方向の第２角度間隔が鈍角となるように配置されており、
   前記第１リンク機構部及び前記第２リンク機構部は、 前記基礎部に対して、各リンク機構部の前記基礎部側の端部の前記中心軸周りの円周方向の第３角度間隔が、前記第２角度間隔と同一値となるように配置されており、
   前記第１角度間隔は、
   当該第１角度間隔となる前記第２リンク機構部及び前記第３リンク機構それぞれの、当該第１角度間隔の二等分線に垂直な法線の方向における前記中心軸からの張り出し寸法と、前記基礎部の、前記法線の方向における前記中心軸からの張り出し寸法とが、略一致するように定められた角度間隔である
   ことを特徴とするパラレルリンクロボット。
5. 前記第２アクチュエータが、前記第１角度間隔をなす、前記第１リンク機構部の前記基礎部側の端部と前記第２リンク機構部の前記基礎部側の端部との間に配置され、
   前記第３アクチュエータ及び前記第１アクチュエータが、前記第３角度間隔をなす、前記第３リンク機構部の前記基礎部側の端部と前記第１リンク機構部の前記基礎部側の端部との間に配置されている、
   ことを特徴とする請求項４記載のパラレルリンクロボット。
6. 前記アクチュエータは、
   モータ部と、
   前記モータ部に電力を供給するアンプ部と、を一体的に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
7. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のパラレルリンクロボットを複数有するパラレルリンクロボットシステムであって、
   前記複数のパラレルリンクロボットは、
   前記第１〜第３リンク機構部の前記円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、前記二等分線の方向に沿って並列に配置されている
   ことを特徴とするパラレルリンクロボットシステム。
8. 請求項４又は５記載のパラレルリンクロボットを複数有するパラレルリンクロボットシステムであって、
   前記複数のパラレルリンクロボットは、
   前記第１〜第３リンク機構部の前記円周方向の配置が互いに同じとなる姿勢で、前記法線の方向に沿って並列に配置されている
   ことを特徴とするパラレルリンクロボットシステム。

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