JP7109502B2 - Devices for movement and positioning of elements in space - Google Patents

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Description

本発明は、ロボット技術、より具体的には、機械的増幅、安定性、負荷耐性能力、および改善した動特性という利点を有する、ピックアンドプレイス(持ち上げて置く)操作を含む産業プロセスにおける使用のためのロボットに関する。 The present invention finds robotic technology, more specifically, for use in industrial processes involving pick-and-place operations, with the advantages of mechanical amplification, stability, load-bearing capability, and improved dynamics. about robots for

産業プロセスの柔軟な自動化のための産業ロボットの使用は、時間のかかる、単調で困難な作業を置き換えるために、ますます一般的になってきている。そのような作業は、例えば、チョコレートまたは類似の壊れ易いもしくは小さな対象物などのような菓子製品をコンベヤベルトから運び、対象物が別個のコンベヤベルト上で動いている場合に高速かつ高精度で、所定位置に、例えば、箱の中に置くことであり得る。小さくて繊細な対象物を高速かつ高精度で効果的に取り扱うことができる能力は、産業プロセスの自動化において大いに求められている。 The use of industrial robots for flexible automation of industrial processes is becoming more and more popular to replace time-consuming, tedious and difficult tasks. Such operations convey confectionery products, such as, for example, chocolate or similar fragile or small objects from a conveyor belt, with high speed and precision when the objects are moving on a separate conveyor belt, It can be put in place, for example in a box. The ability to effectively handle small and delicate objects with high speed and precision is highly sought after in industrial process automation.

(パラレルロボットとしても知られる)デルタ型ロボットは、様々な産業において、例えば、食品産業および製薬産業において、用途がある。デルタロボットは、R.Clavelによって1985年に最初に開発され、米国特許第4,976,582号(Clavel)に記載される。デルタロボットは、特に軽量食品の包装についてそれらの価値を証明した。なぜなら、それらは、ピックアンドプレイス適用を実行するために極めて高速度および高精度を可能にするからであり、例えば、コンベヤベルトから製品を持ち上げてそれらをボール箱内に置くために、包装機械産業において効果的に使用され得る。デルタロボットは、典型的には、3自由度(3DoF)を有すると共に、より簡易で、より小型の構造、および好都合な動特性を有するパラレルロボットである。 Delta robots (also known as parallel robots) have applications in various industries, for example, in the food and pharmaceutical industries. The delta robot is R.I. It was first developed by Clabel in 1985 and is described in US Pat. No. 4,976,582 (Clabel). Delta robots have proven their worth, especially for packaging lightweight foods. Because they allow extremely high speed and precision to perform pick-and-place applications, e.g. to lift products from conveyor belts and place them in carton boxes, the packaging machinery industry can be effectively used in Delta robots are parallel robots that typically have three degrees of freedom (3DoF) and have simpler, more compact structures and favorable dynamics.

デルタロボットは、パラレルロボットであり、すなわち、それは、複数の運動連鎖、例えば、ベースをエンドエフェクタと接続する中部接合アームから成る。デルタロボットの重要な概念は、エンドエフェクタがその上に取り付けられるプラットフォームの運動を単一の並進、すなわち、回転のないX、Y、またはZ方向における運動のみに制限する、平行四辺形の使用である。ロボットのベースは、作業空間の上方に取り付けられる。複数のアクチュエータ、例えば、3つのモータが、ベースに等距離に取り付けられる。ベースから、3つの中部接合アームが延出する。これらのアームの端部は、小型プラットフォームに接続される。中部接合アームの作動は、プラットフォームをX、Y、またはZ方向に沿って動かす。作動は、減速(直接駆動)を用いてもしくは用いずに、リニアまたは回転アクチュエータで行われ得る。アクチュエータは、ベース内に全て位置するので、中部接合アームは、軽複合材料で製造され得る。この結果として、デルタロボットの動く部分は、小さな慣性を有する。これは、超高速および高加速度を可能にする。全てのアームをエンドエフェクタに共に接続させることは、ロボット剛性を増大させるが、その作業量を減らす。各中部接合アームは、上部アームと、枢動式に連結された下部アームと、から成る。各下部アームは、平行四辺形を形成する2つの平行ロッドで形成される。下部アームは、2つの平行ロッドから成るので、エンドエフェクタは、常に、それの上方に位置するベースプレートに対して平行に動く。これはまた、平行四辺形をベースとする制御、またはパラレル運動学(parallel kinematics)として知られる。少なくとも3組のアームが、3次元を通るエンドエフェクタの概ね並進のみの動きを提供するために必要であることに留意する。 A delta robot is a parallel robot, i.e. it consists of multiple kinematic chains, eg a mid-articulated arm that connects the base with the end effector. A key concept of the delta robot is the use of a parallelogram that limits the motion of the platform on which the end effector is mounted to only a single translation, i.e., motion in the X, Y, or Z directions with no rotation. be. A robot base is mounted above the workspace. A plurality of actuators, for example three motors, are equidistantly mounted on the base. Extending from the base are three mid-joint arms. The ends of these arms are connected to a small platform. Actuation of the mid-articulated arm moves the platform along the X, Y, or Z directions. Actuation can be done with linear or rotary actuators, with or without speed reduction (direct drive). Since the actuators are all located within the base, the middle articulated arm can be made of light composite material. As a result of this, the moving parts of the delta robot have a small inertia. This allows for very high speeds and high accelerations. Connecting all arms together to the end effector increases the robot stiffness but reduces its workload. Each middle joint arm consists of an upper arm and a pivotally connected lower arm. Each lower arm is formed by two parallel rods forming a parallelogram. Since the lower arm consists of two parallel rods, the end effector always moves parallel to the base plate above it. This is also known as parallelogram-based control, or parallel kinematics. Note that at least three sets of arms are required to provide generally translational-only movement of the end effector through three dimensions.

使用中、デルタロボットは、小さな対象物を迅速にかつ高い精密度で把持して動かすためにコンベヤ型システムの上に吊り下げられ得る。エンドエフェクタは、特定機能またはタスクを実行するために工具または他のデバイスを支持するように配設される。アクチュエータの旋回によって、エンドエフェクタは、X、Y、およびZ軸によって形成された3次元空間において、利用可能な作業空間の任意の所望の位置まで操縦され得る。加えて、デルタロボットのエンドエフェクタは、通常、視覚誘導機能が装備されており、その結果、コンベヤに沿って動く対象物は、持ち上げてボール箱、ケース等の中に置くために特定され得る。 In use, the delta robot can be suspended above a conveyor-type system to grasp and move small objects quickly and with great precision. End effectors are arranged to support tools or other devices to perform a particular function or task. By pivoting the actuator, the end effector can be maneuvered to any desired position in the available workspace in the three-dimensional space formed by the X, Y, and Z axes. In addition, delta robot end effectors are typically equipped with visual guidance, so that objects moving along the conveyor can be identified for picking and placing into cardboard boxes, cases, and the like.

比較的大きな距離、すなわち、コンベヤベルトの幅にわたる高速運動は、いくつかのアームの高速運動を要求する。これは、実際には、ロボットアームが低質量慣性を有する場合にのみ可能であり、それは、デルタロボットの場合において、軽量材料の使用によって実現され、その結果、デルタロボットの質量慣性が最小限にされる。しかしながら、デルタロボットの構造における軽量材料の使用は、デルタロボットが受け得る負荷をかなり制限し、それは、デルタロボットが、軽い把持具で軽い対象物を把持するためにのみ使用され得ることを意味する。この理由のために、その有用性および実際の用途が限定される。より強固な部分および構成要素の使用は、より重い対象物を把持するための機能を提供するであろうが、そのような利益は、高質量慣性に起因する速度の低減を犠牲にして生じる。また、デルタロボットの構築に使用される軽量材料は、強固性が低い傾向があり、連続的な生産サイクルタイム、例えば、24時間のサイクルタイムを提供することができない。また、多くの軽量材料は、他の種類の産業用機械に利用されるより強固な部分および構成要素のような少ない保守ならびに頻繁ではない修理という利益をもたらすことができない。 High speed movement over a relatively large distance, ie the width of the conveyor belt, requires high speed movement of several arms. This is really only possible if the robot arm has a low mass inertia, which in the case of the delta robot is achieved by using lightweight materials, so that the delta robot has a minimal mass inertia. be done. However, the use of lightweight materials in the construction of the delta robot significantly limits the loads that the delta robot can take, which means that the delta robot can only be used to grip light objects with light grippers. . For this reason, its usefulness and practical applications are limited. The use of stronger parts and components will provide the ability to grip heavier objects, but such benefits come at the expense of reduced velocity due to high mass inertia. Also, the lightweight materials used to construct delta robots tend to be less robust and cannot provide continuous production cycle times, eg, 24 hour cycle times. Also, many lightweight materials cannot provide the benefits of less maintenance and less frequent repairs than the stronger parts and components utilized in other types of industrial machinery.

一般に、食料品産業においてまたは製薬用途において、デルタロボットの構成要素を容易に清掃できることが重要である。例えば、デルタロボットは、運ばれている生の鶏の部分などのような食料品に近接して位置する多くの部分、例えば、アームを含み得る。操作の間、これらの部分は、鶏の部分から遮蔽されることができず、デルタロボットの洗い流しおよび掃除を時間のかかるものかつ費用のかかる作業にさせる。部分および構成要素が、そのような洗い流しおよび掃除の要求を減らすか排除するように、持ち上げられて置かれる食品または他の材料から遮蔽され得る、産業ロボットを提供することは、当分野内における改良になるであろう。 In general, in the food industry or in pharmaceutical applications, it is important to be able to easily clean the components of the delta robot. For example, a delta robot may include a number of parts, eg, arms, that are positioned in close proximity to foodstuffs such as raw chicken parts being transported. These parts cannot be shielded from the chicken parts during operation, making flushing and cleaning the delta robot a time consuming and expensive task. It would be an improvement within the art to provide industrial robots whose parts and components can be shielded from food or other materials being lifted and placed to reduce or eliminate such flushing and cleaning requirements. would be

また、多くの産業プロセスにおいて、例えば、ピックアンドプレイス操作などにおいて、ロボットが、全方向における広い可動域を提示することが重要である。その全般的な設計が原因で、伝統的なデルタロボットのエンドエフェクタは、エンドエフェクタが運動の何の機械的拡張の利益も享受しないという点で、限定された可動域を有する。更に、Z軸方向における広い可動域は、コンベヤベルトから製品を持ち上げて、それらを輸送のために深いボール箱またはケースの中に置くために不可欠である。それらがそれらの可動域を通って動く際に、側方に延出するデルタロボットの枢動可能なアームの設計の結果として、側方に延出するアームは、ボール箱またはケースの中へのそのような深さまでの製品の配置の妨げになることが多い。また、デルタロボットを用いて、Z軸方向における可動域の漸次的増加を得るために、アームの長さをかなり増やす必要があり、それは、重量を追加し、生産サイクルタイムを減らす。 Also, in many industrial processes, such as pick-and-place operations, it is important for robots to exhibit a wide range of motion in all directions. Due to their general design, traditional delta robot end effectors have a limited range of motion in that the end effectors do not benefit from any mechanical extension of motion. Additionally, a wide range of motion in the Z-axis is essential for picking products off a conveyor belt and placing them into deep cartons or cases for transport. As a result of the design of the laterally extending delta robot's pivotable arms as they move through their range of motion, the laterally extending arms move into a cardboard box or case. It often interferes with product placement to such depths. Also, in order to obtain progressively increased range of motion in the Z-axis direction with a delta robot, the arm length needs to be increased significantly, which adds weight and reduces production cycle time.

上述の理由のために、当分野内において改善の余地がある。 For the reasons mentioned above, there is room for improvement within the field.

産業ロボットは、リング構造を、静止ベースプレートによって確立された基準面に対して実質的に固定された向きに維持しながら、3自由度をリング構造に提供する、パラレル運動学機構を含む。枢動スリーブが、静止ベースプレート内で吊り下げられ、中間ジンバルの2つの直角軸上で枢動し得る。細長い張り出し棒が、枢動スリーブ内に取り付けられ、上部端から枢動スリーブを通って下部端まで延出する。エンドエフェクタが、細長い張り出し棒の下部端に取り付けられ、作業要素を運ぶために配設される。ジンバルリングが、細長い張り出し棒の上部端と下部端に位置し、エンドエフェクタを、3次元作業枠にわたるエンドエフェクタの運動の間にリング構造に対して略平行に維持するように、制御リンケージによって相互接続される。 The industrial robot includes a parallel kinematics mechanism that provides three degrees of freedom to the ring structure while maintaining the ring structure in a substantially fixed orientation with respect to a reference plane established by a stationary baseplate. A pivot sleeve is suspended within the stationary baseplate and can pivot on two orthogonal axes of the intermediate gimbal. An elongated outrigger bar is mounted within the pivot sleeve and extends from the upper end through the pivot sleeve to the lower end. An end effector is attached to the lower end of the elongated outrigger bar and arranged for carrying a working element. Gimbal rings are located at the upper and lower ends of the elongated outrigger bars and are mutually interconnected by a control linkage to maintain the end effector generally parallel to the ring structure during movement of the end effector across the three-dimensional workframe. Connected.

図1は、透視線で例示されたコンベヤの上に位置する本発明の産業ロボットの実施形態の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an industrial robot of the present invention positioned above a conveyor illustrated in perspective. 図2は、下げられた位置にある張り出し棒を例示する本発明の産業ロボットの斜視図である。Figure 2 is a perspective view of the industrial robot of the present invention illustrating the outrigger bar in a lowered position; 図3は、関節接合された位置にある張り出し棒を例示する本発明の産業ロボットの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the industrial robot of the present invention illustrating the outrigger bar in an articulated position; 図4は、本発明の産業ロボットの好適な実施形態の頂部部分の拡大斜視図である。Figure 4 is an enlarged perspective view of the top portion of the preferred embodiment of the industrial robot of the present invention; 図5は、図4の5-5線に沿って取られた拡大断面図である。5 is an enlarged cross-sectional view taken along line 5--5 of FIG. 4; FIG. 図6は、図1の6-6線に沿って取られた拡大断面図である。6 is an enlarged cross-sectional view taken along line 6--6 of FIG. 1; FIG. 図7は、別の関節接合された位置にある本発明の産業ロボットの好適な実施形態の斜視図である。Figure 7 is a perspective view of a preferred embodiment of the industrial robot of the present invention in another articulated position; 図8は、エンドエフェクタを固定された向きに保持する内部リンケージを例示する概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the internal linkage that holds the end effector in a fixed orientation. 図9は、図1の9-9線に沿って取られた拡大断面図である。9 is an enlarged cross-sectional view taken along line 9-9 of FIG. 1; FIG. 図10は、本発明の産業ロボットの好適な実施形態のエンドエフェクタ部分の拡大斜視図である。FIG. 10 is an enlarged perspective view of the end effector portion of the preferred embodiment of the industrial robot of the present invention; 図11は、ロボットが関節接合された位置にあるときの本発明の産業ロボットの好適な実施形態のエンドエフェクタ部分の拡大斜視図である。Figure 11 is an enlarged perspective view of the end effector portion of the preferred embodiment of the industrial robot of the present invention when the robot is in the articulated position;

次に、同様の数字がいくつかの図面全体を通して同様の構成要素を表わす図面をより詳細に参照にすると、数字20によって広く指定される本発明の産業ロボットの実施形態が、図1~7に示される。この用途において、ロボット20が、コンベヤベルト24の近接に位置して示され、また、この用途において、(向きが揃ったまたは向きが揃っていない)対象物をベルト24から持ち上げ、それらを輸送のためにトレイの上にまたはボール箱(図示しない)の中に置く。この高速ピックアンドプレイス用途における産業ロボット20の使用は、単なる例となるものであり、本発明のロボット20は、例えばアセンブリなどの他の高速用途、ならびに製薬および医療用途のために利用され得ることを理解されたい。図1~7に最も良く示されるように、産業ロボット20は、ベースプレート28を生産設備内の適切な表面(図示しない)に取り付けるために、例えば、ボルト締めするために、複数の貫通孔32を含む静止ベースプレート28を含む。 Referring now in more detail to the drawings in which like numerals represent like components throughout the several drawings, an industrial robot embodiment of the present invention, broadly designated by the numeral 20, is shown in FIGS. shown. In this application, the robot 20 is shown positioned proximate to the conveyor belt 24 and, in this application, picks up objects (aligned or non-aligned) from the belt 24 and transports them. Place on a tray or in a cardboard box (not shown) for storage. The use of the industrial robot 20 in this high speed pick and place application is merely exemplary and the robot 20 of the present invention may be utilized for other high speed applications such as assembly, as well as pharmaceutical and medical applications. Please understand. As best shown in FIGS. 1-7, the industrial robot 20 has a plurality of through-holes 32 for mounting, e.g., bolting, the baseplate 28 to a suitable surface (not shown) within the production facility. It includes a stationary base plate 28 which includes.

図1、5および6に最も良く示されるように、ベースプレート28は、概ね矩形形状であり、中心開口部36を含み、その開口部を通って張り出し棒40が延出する。パラレル運動学的構造は、中心開口部36を取り囲むベースプレート28に取り付けられる。パラレル運動学的構造は、ベースプレート28に取り付けられたアクチュエータ44と、そのアクチュエータ44から上側に延出する制御アーム48と、を含む。制御アーム48は、上部外部リング52の運動を単一の並進、すなわち、回転なしのX、Y、またはZ方向における運動のみに制限する平行四辺形形状リンク76を含む。パラレル運動学的構造は、デルタロボットに造りが類似し得る。しかしながら、発明は、他の造りのパラレル運動学的構造を意図する。 As best shown in Figures 1, 5 and 6, the base plate 28 is generally rectangular in shape and includes a central opening 36 through which the outrigger bar 40 extends. A parallel kinematic structure is attached to the base plate 28 surrounding the central opening 36 . The parallel kinematic structure includes an actuator 44 attached to base plate 28 and a control arm 48 extending upwardly from actuator 44 . The control arm 48 includes parallelogram-shaped links 76 that limit the motion of the upper outer ring 52 to only a single translation, i.e., motion in the X, Y, or Z directions without rotation. Parallel kinematic structures can be similar in construction to delta robots. However, the invention contemplates parallel kinematic structures of other constructions.

図6に最も良く示されるように、ベースプレート28は、それにボルト締めされたまたは溶接された複数の直立フランジ56a、56b、および56cを含み、それらのフランジは、中心開口部36の上に位置する溶接された補強区分64a、64b、および64cを有する三角形状構造60を共に形成する。三角形構造60から径方向に延出するものは、複数の取り付けフランジ68であり、それらのフランジは、任意の適切な手段、例えば、溶接によってベースプレート28に連結される。複数のアクチュエータ44は、取り付けフランジ68に取り付けられ、取り付けフランジ68は、任意の適切な金物類、例えば、ボルトを利用する。各アクチュエータ44は、それにつなげられた制御アーム48のための駆動源として機能する。図1に最も良く示されるように、各制御アーム48は、平行四辺形リンク76に枢動可能につなげられた駆動リンク72を含む。特に、各アクチュエータ44は、クランクに接続された駆動リンク72の位置を変えるために回転されるクランクを含む。この回転によって、駆動リンク72の先端72aが、上側に動き、ベースプレート28に位置する複数のT字形状の隙間開口部80のうちの1つを通って下側に動くことができる。以下の記載において、「駆動リンク72が上側に回転する」は、先端72aが上側に動くように駆動リンク72が回転することを示し、「駆動リンク72が下側に回転する」は、先端72aが下側に動くように駆動リンク72が回転することを示す。 As best shown in FIG. 6, the base plate 28 includes a plurality of upstanding flanges 56a, 56b, and 56c bolted or welded thereto that overlie the central opening 36. Together they form a triangular shaped structure 60 with welded reinforcing sections 64a, 64b and 64c. Extending radially from triangular structure 60 are a plurality of mounting flanges 68 that are coupled to base plate 28 by any suitable means, such as welding. A plurality of actuators 44 are attached to a mounting flange 68, which utilizes any suitable hardware such as bolts. Each actuator 44 functions as a drive source for a control arm 48 connected thereto. As best shown in FIG. 1, each control arm 48 includes a drive link 72 pivotally connected to a parallelogram link 76 . Specifically, each actuator 44 includes a crank that is rotated to change the position of a drive link 72 connected to the crank. This rotation causes tip 72 a of drive link 72 to move upward and downward through one of a plurality of T-shaped clearance openings 80 located in base plate 28 . In the following description, "drive link 72 rotates upward" refers to rotation of drive link 72 such that tip 72a moves upward, and "drive link 72 rotates downward" refers to tip 72a. The drive link 72 is shown rotating such that the moves downward.

図1に最も良く示されるように、各駆動リンク72の先端76には、貫通孔が設けられており、平坦端を有する回転可能な旋回ロッド78がその貫通孔の中に位置する。各駆動リンク72は、対応する平行四辺形リンク76に枢動式に接続され、例えば、ボルト締めされ、その平行四辺形リンクは、駆動リンクによってリンク式に駆動される。次に、図1および4を参照にすると、各平行四辺形リンク76が、駆動リンク72と上部外部リング52との間で互いに略鉛直におよび平行に延出する2つの棒形状部材88を含む。図4に最も良く示されるように、上部外部リング52は、複数の筐体96を含み、各筐体96は、旋回ロッド78をその中に収容するように提供され、旋回ロッド78は、その中に回転可能に取り付けられた平坦端を含む。筐体96、例えば、3つの筐体が、コネクタ要素100を通してボルト締めまたは他の適切な手段によって互いに接続される。共に、筐体96およびコネクタ区分100は、上部外部リング52を形成し、その上部外部リングは、概ね六角形状である。櫂形状コネクタ104は、任意の適切な手段、例えば、ボルト締めによって、各棒形状部材88の上部端および下部端に締結される。各棒部材88の両端に締結された櫂形状コネクタを用いて、それらの上部端には、棒部材88が、各筐体96内に位置する旋回ロッド78に締結され得、例えば、ボルト締めされ得る。それらの下部端には、棒部材88が、各駆動リンク72の先端76に位置する旋回ロッド78に締結され得、例えば、ボルト締めされ得る。共に、略平行な棒部材88および略平行な旋回ロッド78は、平行四辺形リンク76の平行四辺形形状を形成する。平行四辺形リンク76の少なくとも2つの上部端を上部外部リング52に接続することによって、上部外部リング52の運動が、単一の並進運動(3自由度のみを有する運動、X、Y、またはZ方向における並進)に制限される。このようにして、上部外部リング52は、制御アーム48の動きが何であろうとも、固定された向きのままである。複数の制御アーム48は、ベースプレート28に対しておよび互いに対して完全に持ち上げられた位置と完全に下げられた位置との間の異なる位置において動くことができ、上部外部リング52を実質的に固定された向きに維持しながら、上部外部リング52を3次元空間内での異なる高さ位置および水平位置まで動かす。 As best shown in FIG. 1, the distal end 76 of each drive link 72 is provided with a through hole in which a flat-ended rotatable pivot rod 78 is positioned. Each drive link 72 is pivotally connected, eg, bolted, to a corresponding parallelogram link 76, which parallelogram link is linkedly driven by the drive link. 1 and 4, each parallelogram link 76 includes two bar-shaped members 88 extending generally vertically and parallel to each other between the drive link 72 and the upper outer ring 52. . As best shown in FIG. 4, the upper outer ring 52 includes a plurality of housings 96, each housing 96 provided to receive a pivot rod 78 therein, the pivot rod 78 having its It includes a flat end rotatably mounted therein. Enclosures 96, eg, three enclosures, are connected together through connector elements 100 by bolting or other suitable means. Together, housing 96 and connector section 100 form upper outer ring 52, which is generally hexagonal in shape. A paddle-shaped connector 104 is fastened to the upper and lower ends of each bar-shaped member 88 by any suitable means, such as bolting. At their upper ends, the rod members 88 may be fastened, e.g., bolted, to pivot rods 78 located within each housing 96, with paddle-shaped connectors fastened to both ends of each rod member 88. obtain. At their lower ends, bar members 88 may be fastened, eg bolted, to pivot rods 78 located at the distal ends 76 of each drive link 72 . Together, substantially parallel bar members 88 and substantially parallel pivot rods 78 form the parallelogram shape of parallelogram link 76 . By connecting at least two upper ends of the parallelogram links 76 to the upper outer ring 52, the motion of the upper outer ring 52 is reduced to a single translational motion (motion having only three degrees of freedom, X, Y, or Z direction). In this manner, the upper outer ring 52 remains in a fixed orientation whatever the movement of the control arm 48. The plurality of control arms 48 are movable relative to the base plate 28 and relative to each other in different positions between fully raised and fully lowered positions to substantially fix the upper outer ring 52 . While maintaining the orientation, the upper outer ring 52 is moved to different height and horizontal positions in three-dimensional space.

次に、図4、5および8を参照にすると、上部外部リング52が、上部外部リングの周辺の両端上に位置する2つの車軸区分108および112を含む。車軸108および112は、図4における任意の適切な手段、例えば、ボルト108aによって上部外部リング52に連結される。車軸区分108および112は、同軸であり、第1の上部軸110を形成するように上部外部リング52の周辺から内側に延出する。図4および5に最も良く示されるように、車軸108は、筐体42内のスロット42aを通過する。上部ジンバルリング116は、これらの車軸区分108および112上に回転可能に取り付けられる。図5に示されるように、上部ジンバルリング116は、八角形状であるが、他の形状が、発明の範囲内で利用され得る。同様に、上部ジンバルリング116が、上部ジンバルリングの外周の両端上に位置する2つの車軸区分120および124を含む。車軸区分120および124は、第2の上部軸122に沿ってあり、上部ジンバルリング116の周辺から内側に延出する。上部ジンバルリング116の車軸区分は、上部外部リング52の車軸区分108および112に対して90度に配向される。その上部端では、張り出し棒40が、(図4および5に最も良く示される)八角形状筐体42を含む。張り出し棒40のこの筐体42が、上部ジンバルリング116の車軸区分120および124上に取り付けられる。このようにして、張り出し棒40の運動は、X、Y、およびZ方向における上部外部リング52の並進運動と独立したままとなる。 4, 5 and 8, the upper outer ring 52 includes two axle sections 108 and 112 located on opposite ends of the upper outer ring's periphery. Axles 108 and 112 are connected to upper outer ring 52 by any suitable means, such as bolts 108a in FIG. Axle sections 108 and 112 are coaxial and extend inwardly from the perimeter of upper outer ring 52 to form a first upper axle 110 . Axle 108 passes through slot 42a in housing 42, as best shown in FIGS. An upper gimbal ring 116 is rotatably mounted on these axle sections 108 and 112 . As shown in FIG. 5, the upper gimbal ring 116 is octagonal in shape, although other shapes may be utilized within the scope of the invention. Similarly, the upper gimbal ring 116 includes two axle sections 120 and 124 located on opposite ends of the circumference of the upper gimbal ring. Axle sections 120 and 124 lie along a second upper axis 122 and extend inwardly from the perimeter of upper gimbal ring 116 . The axle segments of upper gimbal ring 116 are oriented at 90 degrees to axle segments 108 and 112 of upper outer ring 52 . At its upper end, outrigger bar 40 includes an octagonal housing 42 (best seen in FIGS. 4 and 5). This housing 42 of the outrigger bar 40 is mounted on the axle sections 120 and 124 of the upper gimbal ring 116 . In this manner, the motion of the outrigger bar 40 remains independent of the translational motion of the upper outer ring 52 in the X, Y, and Z directions.

図1および4に最も良く示されるように、アクチュエータ44は、筐体42の上方の張り出し棒40に連結される。筐体42の底部で連結された、張り出し棒40が、上部ジンバルリング116の下側におよび下方に延出する概ね円筒状部分126を含む。その後、円筒状部分126が、ベースプレート28における中心開口部36を通って、エンドエフェクタ128が位置する遠位端40bまで延出する。図6に最も良く示されるように、回転シャフト132は、エンドエフェクタ128に取り付けられた工具(図示しない)で筐体42の上方に連結されたアクチュエータ44を接続するように、張り出し棒40内に中心的に延出する。回転シャフト132は、無制限の回転能力をエンドエフェクタ128に取り付けられた工具(図示しない)に提供する。 As best shown in FIGS. 1 and 4, actuator 44 is coupled to outrigger bar 40 above housing 42 . The outrigger bar 40 , connected at the bottom of the housing 42 , includes a generally cylindrical portion 126 that extends below and below the upper gimbal ring 116 . Cylindrical portion 126 then extends through central opening 36 in base plate 28 to distal end 40b where end effector 128 is located. As best shown in FIG. 6, a rotatable shaft 132 extends within the outrigger bar 40 to connect an actuator 44 coupled above the housing 42 with a tool (not shown) attached to the end effector 128. extend centrally. Rotating shaft 132 provides unlimited rotational capability to a tool (not shown) attached to end effector 128 .

次に、図1、5、6、および8を参照にすると、ベースプレート28の中心開口部36は、その中における張り出し棒40の枢動運動のための中部枢動点として機能する。具体的には、車軸区分136が、直立フランジ56cの長さに沿ってほぼ中間に設けられ、対向する車軸区分140が、ボルト締めされた補強区分64cの長さに沿ってほぼ中間に設けられる。対向する車軸区分136および140は、任意の適切な金物類、例えば、ボルト142を利用して、直立フランジ56cにおよび連結された補強区分64cに固定され得る。車軸区分136および140は、第1の中心軸138(図8)を形成するように同軸である。車軸区分は、それらのそれぞれの取り付け表面から内側に延出する。中央ジンバルリング144は、取り付け孔(図示しない)が設けられており、それがベースプレート28の中心開口部36内で車軸区分136および140上に回転可能に取り付けられることを可能にする。中心開口部36は、その中における中央ジンバルリング144の回転運動を許容するほど十分に大きい。このようにして、中央ジンバルリング144は、車軸区分136および140によって形成された第1の中心軸138を中心に自由に回転できる。同様に、中央ジンバルリング144は、類似の様態でそれに取り付けられた車軸区分148および152が設けられている。車軸区分148および152は、任意の適切な金物類を使用して中央ジンバルリング144に取り付けられ、中央ジンバルリング144の周辺の両側上に位置し、かつ内側に延出する。車軸区分148および152は、車軸区分136および140に対して90度に配向され、第1の中心軸138に直角である第2の中心軸150(図8)を定義する。第1および第2の中心軸の交差点が、中部枢動点156(図8)を定義する。枢動スリーブ160は、中央ジンバルリング144の車軸区分148および152に取り付けられ、中央ジンバルリング144を通って延出する。このようにして、中部枢動点156が、枢動スリーブ160内に中心的に位置し、枢動スリーブ160が中部枢動点156を中心に任意の方向に枢動することを可能にする。図6に最も良く示されるように、張り出し棒40が、枢動スリーブ160を通って延出する。このようにして、張り出し棒40は、ベースプレート28の中心開口部36内において全方向に中部枢動点156を中心に枢動することができる。加えて、張り出し棒40は、完全に持ち上げられた位置から完全に下げられた位置までの制御アーム48の運動に基づいて、枢動スリーブ160内で上下に自由に摺動することができる。 1, 5, 6 and 8, the central opening 36 of the base plate 28 functions as a central pivot point for the pivotal movement of the outrigger bar 40 therein. Specifically, axle section 136 is provided approximately midway along the length of upstanding flange 56c and opposing axle section 140 is provided approximately midway along the length of bolted reinforcement section 64c. . Opposing axle sections 136 and 140 may be secured to upstanding flange 56c and to the connected reinforcing section 64c utilizing any suitable hardware, such as bolts 142. As shown in FIG. Axle sections 136 and 140 are coaxial to form a first central axis 138 (FIG. 8). The axle sections extend inwardly from their respective mounting surfaces. Central gimbal ring 144 is provided with mounting holes (not shown) to allow it to be rotatably mounted on axle sections 136 and 140 within central opening 36 of base plate 28 . The central opening 36 is large enough to allow rotational movement of the central gimbal ring 144 therein. In this manner, central gimbal ring 144 is free to rotate about first central axis 138 formed by axle sections 136 and 140 . Similarly, central gimbal ring 144 is provided with axle sections 148 and 152 attached thereto in a similar manner. Axle sections 148 and 152 are attached to central gimbal ring 144 using any suitable hardware and are located on either side of the periphery of central gimbal ring 144 and extend inwardly. Axle segments 148 and 152 are oriented at 90 degrees to axle segments 136 and 140 to define a second central axis 150 ( FIG. 8 ) that is perpendicular to first central axis 138 . The intersection of the first and second central axes defines a central pivot point 156 (FIG. 8). Pivoting sleeve 160 is attached to axle sections 148 and 152 of central gimbal ring 144 and extends through central gimbal ring 144 . In this manner, central pivot point 156 is centrally located within pivot sleeve 160, allowing pivot sleeve 160 to pivot about central pivot point 156 in any direction. The outrigger bar 40 extends through the pivot sleeve 160 as best shown in FIG. In this manner, the outrigger bar 40 can pivot about the central pivot point 156 in all directions within the central opening 36 of the base plate 28 . Additionally, outrigger bar 40 is free to slide up and down within pivot sleeve 160 based on movement of control arm 48 from a fully raised position to a fully lowered position.

次に、図2、3、および7を参照にすると、本発明の産業ロボット20は、張り出し棒40の遠位端40bに位置するエンドエフェクタ128が、164で示される円錐台によって定義された可動域内を縦横に動き得るように、直交X、Y、およびZ方向を包含する可動域を有する。次に、図2を参照にすると、産業ロボット20が、その中に例示され、各制御アーム48が、その完全に下げられた位置にあり、それ故、エンドエフェクタ128を可動域164内のZ方向におけるその最も低い位置まで下げさせる。特に、T字形状隙間開口部80は、駆動リンク72がその中に入ることを許容するようにベースプレート28上に設けられ、それ故、さもなければ隙間開口部80の不在下で可能であろうZ方向におけるより低い位置までの制御アームの運動を可能にする。次に、図3および7を参照にすると、制御アーム48を、完全に持ち上げられた位置と完全に下げられた位置との間で互いに対して異なる位置まで動かすことによって、張り出し棒40は、利用可能な可動域164内の任意の所望の関節接合された位置まで3次元空間において操縦され得、例えば、枢動され得る。図3および7に例示されるように、各制御アーム48は、平行四辺形リンクから成るので、上部外部リング52は、その下に位置するベースプレート28に対して実質的に固定された向きに常に動く。これはまた、平行四辺形をベースとする制御、またはパラレル運動学として知られる。3つの制御アーム48は、概ね並進のみの動きを、3次元を通して上部外部リング52に提供する。また、図1、3、および7には、3次元空間における上部外部リング52の位置に関わらず、工具(図示しない)が取り付けられたエンドエフェクタ128がまた、3次元を通して並進のみの動きを呈することになり、かつ上部外部リング52に略平行のままになることが示される。エンドエフェクタのそのような並進のみの運動は、上述した用途における産業ロボット20の使用、例えば、持ち上げて置くこと等に重要である。 2, 3 and 7, the industrial robot 20 of the present invention has an end effector 128 located at the distal end 40b of the outrigger bar 40 which is movable as defined by a frustum indicated at 164. It has a range of motion encompassing orthogonal X, Y, and Z directions so that it can move laterally and vertically within the range. Referring now to FIG. 2, industrial robot 20 is illustrated therein with each control arm 48 in its fully lowered position thus moving end effector 128 to a Z position within range 164 of motion. lower to its lowest position in the direction. In particular, a T-shaped clearance opening 80 is provided on the base plate 28 to allow the drive link 72 to enter therein, and thus would otherwise be possible in the absence of the clearance opening 80. Allows movement of the control arm to a lower position in the Z direction. 3 and 7, by moving the control arm 48 to different positions relative to each other between a fully raised position and a fully lowered position, the outrigger bar 40 can be utilized. It can be maneuvered, eg, pivoted, in three-dimensional space to any desired articulated position within the possible range of motion 164 . 3 and 7, each control arm 48 consists of a parallelogram link so that the upper outer ring 52 is always in a substantially fixed orientation with respect to the underlying base plate 28. move. This is also known as parallelogram-based control, or parallel kinematics. The three control arms 48 provide generally translational-only motion to the upper outer ring 52 through three dimensions. Also shown in Figures 1, 3, and 7, regardless of the position of the upper outer ring 52 in three-dimensional space, the end effector 128 with a tool (not shown) attached also exhibits translational-only movement through three dimensions. , and remain substantially parallel to the upper outer ring 52 . Such translation-only motion of the end effector is important for the use of the industrial robot 20 in the applications described above, such as pick and place.

次に、図8を参照にすると、本発明の産業ロボット20の一部分の簡易描写が示される。その簡易描写は、適用可能な場合、同様の構成要素を表現する同様の数字を含む。この時点において、図8における多くの構成要素の外観は、それらが、単に簡易的かつ具象的であるという点で、他の図面とは異なり得ることに言及することが重要である。図8は、エンドエフェクタ128が3次元を通した並進のみの動きを呈し、かつ張り出し棒40の枢動運動に関わらず上部外部リング52に略平行のままである様態を例示するために提供される。 Referring now to Figure 8, a simplified depiction of a portion of the industrial robot 20 of the present invention is shown. The simplified depictions include like numerals representing like components where applicable. At this point, it is important to note that the appearance of many of the components in FIG. 8 may differ from other drawings in that they are merely simplified and figurative. FIG. 8 is provided to illustrate the manner in which the end effector 128 exhibits only translational movement through three dimensions and remains substantially parallel to the upper outer ring 52 despite the pivotal movement of the outrigger bar 40. FIG. be.

図8に示されるように、かつ他の図面に関して前述したように、張り出し棒40の上部端は、上部ジンバルリング116の対向する車軸区分120および124上に回転可能に取り付けられる。上部ジンバルリング116は、上部外部リング52の対向する車軸区分108および112上に回転可能に取り付けられ、それらの車軸区分は、第1の上部軸110を形成する。上部ジンバルリング116の対向する車軸区分120および124が、上部外部リング52の対向する車軸区分108および112に対して90度に配向され、第2の上部軸122を形成する。このようにして、張り出し棒40の運動は、X、Y、およびZ方向における上部外部リング52の並進運動と独立したままとなる。円筒状張り出し棒40は、枢動スリーブ160の下側におよび枢動スリーブ160を通って延出する。前述したように、枢動スリーブ160は、中央ジンバルリング144の対向する車軸区分148および152上に回転可能に取り付けられる。中央ジンバルリング144は、対向する車軸区分136および140(図8に示されない)に回転可能に取り付けられ、それらの車軸区分は、60で表わされた構造に取り付けられる。第1および第2の中心軸が、図8において、それぞれ、138および150で定義される。その後、張り出し棒40は、エンドエフェクタ128が位置するその遠位端40bまで延出する。 As shown in FIG. 8 and as previously described with respect to other figures, the upper end of the outrigger bar 40 is rotatably mounted on opposing axle sections 120 and 124 of the upper gimbal ring 116 . An upper gimbal ring 116 is rotatably mounted on opposing axle segments 108 and 112 of upper outer ring 52 , which axle segments form first upper axle 110 . Opposing axle segments 120 and 124 of upper gimbal ring 116 are oriented at 90 degrees to opposing axle segments 108 and 112 of upper outer ring 52 to form a second upper axle 122 . In this manner, the motion of the outrigger bar 40 remains independent of the translational motion of the upper outer ring 52 in the X, Y, and Z directions. Cylindrical outrigger bar 40 extends under and through pivot sleeve 160 . As previously mentioned, pivot sleeve 160 is rotatably mounted on opposing axle sections 148 and 152 of central gimbal ring 144 . A central gimbal ring 144 is rotatably attached to opposing axle sections 136 and 140 (not shown in FIG. 8), which are attached to structure designated 60 . First and second central axes are defined in FIG. 8 at 138 and 150, respectively. The outrigger bar 40 then extends to its distal end 40b where the end effector 128 is located.

図8を再び参照すると、下部ジンバルリング172は、張り出し棒の遠位端40bに回転可能に取り付けられる。特に、下部ジンバルリング172は、張り出し棒40の遠位端40bに位置する開口部を通って延出する対向する車軸区分176および180を含む。エンドエフェクタ128は、下部ジンバルリング172に回転可能に取り付けられる。特に、エンドエフェクタ128は、第1の下部軸190を定義する対向する車軸区分188および192を含む。車軸区分188および192は、下部ジンバルリング172における開口部を通過するように配設され、エンドエフェクタ128が、下部ジンバルリング172の対向した車軸区分176および180によって定義された第2の下部軸177に略直角である第1の下部軸190を中心に回転することを可能にする。下部ジンバルリング172は、第1の下部軸190上にある連結点と共に、円弧状にほぼ90度延出する円弧状アーム208を含む。また、エンドエフェクタ128は、円弧状にほぼ90度延出する円弧状アーム204を含み、かつ第2の下部軸177にある連結点を含む。 Referring again to FIG. 8, the lower gimbal ring 172 is rotatably mounted to the distal end 40b of the outrigger bar. In particular, lower gimbal ring 172 includes opposed axle sections 176 and 180 that extend through openings located at distal end 40 b of outrigger bar 40 . End effector 128 is rotatably mounted to lower gimbal ring 172 . In particular, end effector 128 includes opposed axle sections 188 and 192 that define a first lower axle 190 . Axle segments 188 and 192 are disposed to pass through openings in lower gimbal ring 172 and end effector 128 is positioned on a second lower axle 177 defined by opposed axle segments 176 and 180 of lower gimbal ring 172 . It allows rotation about a first lower axis 190 that is generally perpendicular to the . The lower gimbal ring 172 includes an arcuate arm 208 extending in an arc of approximately 90 degrees with a connection point on the first lower axis 190 . The end effector 128 also includes an arcuate arm 204 that extends in an arc of approximately 90 degrees and includes a connection point on the second lower shaft 177 .

同様に、上部外部リング52は、第2の上部軸122にある連結点まで延出する円弧状アーム196が設けられており、上部ジンバルリング116は、第1の上部軸110にある連結点まで延出する円弧状アーム200が設けられている。第1の剛体接続ロッド212は、その上部端で円弧状アーム196の連結点に接続し、その下部端で円弧状アーム204の連結点と接続する。第2の剛体接続ロッド216は、その上部端で円弧状アーム200の連結点に接続し、その下部端で円弧状アーム208と接続する。剛体接続ロッド212および216は、長さがほぼ等しい。共に、上部外部リング52および上部ジンバルリング116の円弧状アームへのそれらの接続を通して、接続ロッド212および216は、エンドエフェクタ128の動きを、3次元を通した並進のみの動きに限定するのに役立つ。このようにして、エンドエフェクタ128は、そのエンドエフェクタ128が張り出し棒に接続されるその張り出し棒40の枢動式の動きに関わらず、上部外部リング52に略平行のままとなる。 Similarly, the upper outer ring 52 is provided with arcuate arms 196 that extend to a connection point on the second upper axis 122 and the upper gimbal ring 116 extends to a connection point on the first upper axis 110 . An extending arcuate arm 200 is provided. A first rigid connecting rod 212 connects at its upper end to the connection point of arcuate arm 196 and at its lower end to the connection point of arcuate arm 204 . A second rigid connecting rod 216 connects at its upper end to the connection point of arcuate arm 200 and at its lower end to arcuate arm 208 . Rigid connecting rods 212 and 216 are approximately equal in length. Together, through their connection to the arcuate arms of upper outer ring 52 and upper gimbal ring 116, connecting rods 212 and 216 limit movement of end effector 128 to translational-only movement through three dimensions. Helpful. In this way, the end effector 128 remains substantially parallel to the upper outer ring 52 regardless of the pivotal movement of the outrigger bar 40 to which the end effector 128 is connected to the outrigger bar.

例えば、図8に最も良く示されるように、張り出し棒40の下部端が軸177に沿って右に揺れる際、張り出し棒の下部端40bは、上部外部リング52に平行な面の外に枢動することになる。しかしながら、エンドエフェクタ128は、下部ジンバルリング172に枢動式に取り付けられ、剛体接続ロッド212を通して上部外部リング52に接続されるので、エンドエフェクタ128は、この運動を通して上部外部リング52に平行のままとなる。 For example, as best shown in FIG. 8, when the lower end of the striker bar 40 swings to the right along axis 177, the lower end of the striker bar 40b pivots out of a plane parallel to the upper outer ring 52. will do. However, because end effector 128 is pivotally attached to lower gimbal ring 172 and connected to upper outer ring 52 through rigid connecting rod 212, end effector 128 remains parallel to upper outer ring 52 throughout this movement. becomes.

上部円弧状アーム196および200を形成する実際の構成要素は、図5において見ることができる。円弧状アーム196は、90度より小さな角度で曲がるように示され、円弧状アーム200は、2つの45度の曲がりを含むように示される。図5に最も良く示されるように、剛体接続ロッド212の先端が、上部円弧状アーム196に接続された鐙状部214内に収容される。剛体接続ロッド216の先端は、中心開口部を含む円形目穴(図示しない)を含み得、その中心開口部を通って、上部円弧状アーム200は、これらの構成要素を接続するように延出し得る。 The actual components forming upper arcuate arms 196 and 200 can be seen in FIG. Arc arm 196 is shown bent at an angle of less than 90 degrees and arc arm 200 is shown including two 45 degree bends. As best shown in FIG. 5, the distal end of rigid connecting rod 212 is housed within a stirrup 214 connected to upper arcuate arm 196 . The distal end of rigid connecting rod 216 may include a circular eyelet (not shown) containing a central opening through which upper arcuate arm 200 extends to connect these components. obtain.

次に、図9~11を参照にすると、エンドエフェクタ128の操作に関連する実際の構成要素が例示される。特に、エンドエフェクタ128は、張り出し棒の遠位端40b(図1)で連結する筐体184を含む。下部ジンバルリング172は、概ね八角形状である外部表面を有する。下部ジンバルリング172は、外側に延出する対向する車軸区分176および180を含む。下部ジンバルリング172は、筐体184において開口部(図示しない)を通って延出する車軸区分176および180によって筐体184内に回転可能に取り付けられるように示される。対向する車軸区分176および180は、第2の下部軸177を定義する。エンドエフェクタ128は、中心車軸区分186がその中に配置される円筒状管128aを含む。中心車軸区分186は、ボルトプレート186bを通って延出する任意の適切な手段、例えば、ボルト186aによって下部ジンバルリング172内に取り付けられる。中心車軸区分186は、下部ジンバルリング172に関して非回転性であり得るが、円筒状管128a、それ故、エンドエフェクタは、中心車軸区分186を中心に回転可能である。中心車軸区分186は、第2の下部軸177に略直角である第1の下部軸190を定義する。 9-11, the actual components involved in manipulating the end effector 128 are illustrated. In particular, the end effector 128 includes a housing 184 that couples at the distal end 40b (FIG. 1) of the outrigger bar. The lower gimbal ring 172 has an outer surface that is generally octagonal in shape. The lower gimbal ring 172 includes outwardly extending opposed axle sections 176 and 180 . Lower gimbal ring 172 is shown rotatably mounted within housing 184 by axle sections 176 and 180 extending through openings (not shown) in housing 184 . Opposing axle sections 176 and 180 define a second lower axle 177 . End effector 128 includes a cylindrical tube 128a with central axle section 186 disposed therein. Center axle section 186 is mounted within lower gimbal ring 172 by any suitable means, such as bolts 186a, extending through bolt plate 186b. The central axle section 186 may be non-rotatable with respect to the lower gimbal ring 172, but the cylindrical tube 128a, and hence the end effector, is rotatable about the central axle section 186. Center axle section 186 defines a first lower axle 190 that is generally perpendicular to second lower axle 177 .

図10に最も良く示されるように、2つの離れたL字形状ブラケット224が、2つの場所において、エンドエフェクタ128に連結され、例えば、ボルト締めされて示される。L字形状ブラケットは、中心車軸区分186の下に延出し、四角形状レセプタクル220に連結されて示される。剛体接続ロッド212が、レセプタクル220内に回転可能に取り付けられると共にレセプタクル220を通って延出するピン225によってその中に保持され、離れたL字形状ブラケット224は、レセプタクル220の両側上に位置して示される。同様に、台形ヘッド216aを含む剛体接続ロッド216が、車軸区分186の上に回転可能に取り付けられて示される。前述したように、その上部端で、接続ロッド212が、上部外部リング52に接続され、その上部端で、接続ロッド216が、上部ジンバルリング116に接続される。図10および図11を比較するときに最も良く示されるように、張り出し棒40が関節接合する際、接続ロッド212が回転することになる。上部外部リング52へのその接続によって、接続ロッド212は、上部外部リング52に略平行にエンドエフェクタ128を維持するようにエンドエフェクタ128を、車軸区分186を中心に回転させることになる。 As best shown in FIG. 10, two spaced apart L-shaped brackets 224 are shown coupled, eg, bolted, to the end effector 128 at two locations. An L-shaped bracket is shown extending below the center axle section 186 and connected to a square-shaped receptacle 220 . A rigid connecting rod 212 is rotatably mounted within and retained therein by a pin 225 extending through the receptacle 220 , with spaced L-shaped brackets 224 located on either side of the receptacle 220 . is shown. Similarly, a rigid connecting rod 216 including a trapezoidal head 216 a is shown rotatably mounted on axle section 186 . At its upper end, connecting rod 212 is connected to upper outer ring 52 , and at its upper end, connecting rod 216 is connected to upper gimbal ring 116 , as previously described. As best shown when comparing FIGS. 10 and 11, when the outrigger bar 40 articulates, the connecting rod 212 will rotate. Through its connection to upper outer ring 52 , connecting rod 212 causes end effector 128 to rotate about axle section 186 to maintain end effector 128 generally parallel to upper outer ring 52 .

Claims (16)

a.中心開口部を有する静止ベースプレートと、
b.中央開口を有し、細長い張り出し棒を受け入れるように配設されたリング構造と、
c.前記静止ベースプレートと前記リング構造との間に配設されたパラレル運動学的構造であって、平行四辺形リンクに枢動可能につなげられた駆動リンクを含み、前記平行四辺形リンクが、前記リング構造を前記静止ベースプレートに略平行に維持しながら、前記リング構造の運動を3次元で提供するための2つの棒形状部材から形成される、パラレル運動学的構造と、
d.前記リング構造内に取り付けられると共に第1の軸を中心に枢動可能な上部ジンバルリングと、
e.前記リング構造内に取り付けられた上部端を備えると共に第2の軸を中心に枢動可能な前記細長い張り出し棒であって、前記第2の軸が、前記第1の軸に略直角であり、前記細長い張り出し棒が、前記静止ベースプレートの前記中心開口部を通って下部端部分まで延出する長さを有する、前記細長い張り出し棒と、
f.前記細長い張り出し棒の前記下部端部分内に取り付けられると共に第3の軸を中心に枢動可能な下部ジンバルリングと、
g.前記下部ジンバルリングを前記上部ジンバルリングに接続して、前記張り出し棒の枢動運動の間に前記下部ジンバルリングを前記上部ジンバルリングに略平行に維持する、第1の制御リンケージと、
h.工具を運ぶためにおよび3次元可動域内の異なる位置に動くために配設されたエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタが、前記下部ジンバルリングに取り付けられると共に第4の軸を中心に枢動可能であり、前記第4の軸が、前記第3の軸に略直角である、エンドエフェクタと、
i.前記エンドエフェクタを前記リング構造に接続して、前記3次元可動域内の前記エンドエフェクタの前記位置に関わらず、前記エンドエフェクタを前記リング構造に略平行に維持する、第2の制御リンケージと、を備える、産業ロボット。
a. a stationary baseplate having a central opening;
b. a ring structure having a central aperture and arranged to receive an elongated outrigger bar;
c. A parallel kinematic structure disposed between said stationary base plate and said ring structure, said parallelogram link including a drive link pivotally connected to said parallelogram link, said parallelogram link a parallel kinematic structure formed from two bar-shaped members for providing motion of said ring structure in three dimensions while maintaining the structure generally parallel to said stationary base plate;
d. an upper gimbal ring mounted within the ring structure and pivotable about a first axis;
e. said elongated outrigger bar having an upper end mounted within said ring structure and pivotable about a second axis, said second axis being substantially perpendicular to said first axis; said elongated outrigger bar having a length that extends through said central opening of said stationary baseplate to a lower end portion;
f. a lower gimbal ring mounted within the lower end portion of the elongated outrigger bar and pivotable about a third axis;
g. a first control linkage connecting the lower gimbal ring to the upper gimbal ring to maintain the lower gimbal ring substantially parallel to the upper gimbal ring during pivotal movement of the outrigger bar;
h. An end effector arranged to carry a tool and move to different positions within a three-dimensional range of motion, said end effector being attached to said lower gimbal ring and pivotable about a fourth axis. and wherein the fourth axis is substantially perpendicular to the third axis; and
i. a second control linkage connecting the end effector to the ring structure to maintain the end effector substantially parallel to the ring structure regardless of the position of the end effector within the three-dimensional range of motion; Ready, industrial robots.
前記パラレル運動学的構造が、
a.前記静止ベースプレートの上に締結されると共に前記中心開口部を中心にして配設された複数のアクチュエータと、
b.前記静止ベースプレートに対してかつ互いに対して異なる位置で可動である、複数の制御アームであって、各々が、そのそれぞれのアクチュエータに回転可能に結合された前記駆動リンク、および一端で前記駆動リンクに回転可能に結合され、反対端で前記リング構造に回転可能に結合された前記平行四辺形リンクを有し、前記複数の制御アームが、前記リング構造を前記静止ベースプレートに略平行に維持しながら、前記リング構造を異なる高さ位置および水平位置まで動かすように配設される、複数の制御アームと、を備える、請求項1に記載の産業ロボット。
the parallel kinematic structure comprising:
a. a plurality of actuators fastened on the stationary base plate and disposed about the central opening;
b. a plurality of control arms movable with respect to said stationary base plate and at different positions relative to each other, each rotatably coupled to said drive link and to said drive link at one end; having said parallelogram links rotatably coupled and rotatably coupled at opposite ends to said ring structure, said plurality of control arms maintaining said ring structure generally parallel to said stationary base plate; and a plurality of control arms arranged to move the ring structure to different height and horizontal positions.
前記パラレル運動学的構造が、デルタロボットを含む、請求項2に記載の産業ロボット。 3. The industrial robot of Claim 2, wherein the parallel kinematic structure comprises a delta robot. 前記3次元可動域が、円錐台の形状にある、請求項1に記載の産業ロボット。 The industrial robot of claim 1, wherein the three-dimensional range of motion is in the shape of a truncated cone. 前記エンドエフェクタに取り付けられた工具を更に備える、請求項1に記載の産業ロボット。 The industrial robot of claim 1, further comprising a tool attached to said end effector. 前記工具が、吸引先端部、空気動力式把持具、電気把持具、および強制空気先端部からなる群から選択される、請求項5に記載の産業ロボット。 6. The industrial robot of claim 5, wherein said tool is selected from the group consisting of suction tips, pneumatic grippers, electric grippers, and forced air tips. 前記複数のアクチュエータのそれぞれが、回転サーボモータ、リニアモータ、ステッピングモータ、電気モータ、液圧シリンダ、および空気圧シリンダからなる群から選択される、請求項2に記載の産業ロボット。 3. The industrial robot of claim 2, wherein each of said plurality of actuators is selected from the group consisting of rotary servomotors, linear motors, stepper motors, electric motors, hydraulic cylinders, and pneumatic cylinders. 前記静止ベースプレートの前記中心開口部内に取り付けられると共に第5の軸を中心に枢動可能な中央ジンバルリングを更に備える、請求項1に記載の産業ロボット。 2. The industrial robot of claim 1, further comprising a central gimbal ring mounted within said central opening of said stationary baseplate and pivotable about a fifth axis. 前記中央ジンバルリング内に取り付けられると共に第6の軸を中心に枢動可能なスリーブを更に備え、前記第6の軸が、前記第5の軸に略直角であり、前記スリーブが、その中での前記細長い張り出し棒の摺動式運動を許容するように配設される、請求項8に記載の産業ロボット。 further comprising a sleeve mounted within said central gimbal ring and pivotable about a sixth axis, said sixth axis being substantially perpendicular to said fifth axis, said sleeve within said 9. The industrial robot of claim 8, arranged to allow sliding movement of said elongated outrigger bar. 前記細長い張り出し棒が、前記上部ジンバルリング内に取り付けられる、請求項1に記載の産業ロボット。 2. The industrial robot of claim 1, wherein said elongated outrigger bar is mounted within said upper gimbal ring. 前記第1の制御リンケージが、ある長さを有する不撓性ロッドを備え、前記第2の制御リンケージが、ある長さを有する不撓性ロッドを備え、前記第1および第2の制御リンケージの前記長さが、ほぼ等しい、請求項1に記載の産業ロボット。 The first control linkage comprises an inflexible rod having a length, the second control linkage comprises an inflexible rod having a length, the lengths of the first and second control linkages 2. The industrial robot of claim 1, wherein the widths are approximately equal. 前記張り出し棒が、略円筒状である部分を含む、請求項1に記載の産業ロボット。 2. The industrial robot of claim 1, wherein said stick bar includes a portion that is generally cylindrical. 前記複数のアクチュエータが、少なくとも3つの駆動部を備える、請求項2に記載の産業ロボット。 3. The industrial robot of Claim 2, wherein the plurality of actuators comprises at least three drives. 前記複数のアクチュエータが、所定の円弧を通って旋回させられる、請求項2に記載の産業ロボット。 3. The industrial robot of Claim 2, wherein the plurality of actuators are pivoted through a predetermined arc. 前記静止ベースプレートが、各制御アームに対応する切欠き部を含み、各前記切欠き部が、前記制御アームが完全に下げられた位置まで移動するときに、各前記制御アームと関連付けられた駆動リンクのそれを通る通過を許容する、請求項14に記載の産業ロボット。 said stationary base plate including a notch corresponding to each control arm, each said notch being associated with each said control arm when said notch is moved to a fully lowered position; 15. The industrial robot of claim 14, allowing the passage of a . 前記エンドエフェクタが、360度にわたって無制限の回転運動を提供する、請求項5に記載の産業ロボット。 6. The industrial robot of claim 5, wherein the end effector provides unlimited rotational motion over 360 degrees.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000254876A (en) 1999-03-05 2000-09-19 Agency Of Ind Science & Technol Lever-parallel link-type positional attitude transmitting mechanism and manipulator having the same
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