JPH07116979A - Manipulator for heavy object - Google Patents
Manipulator for heavy objectInfo
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- JPH07116979A JPH07116979A JP26358193A JP26358193A JPH07116979A JP H07116979 A JPH07116979 A JP H07116979A JP 26358193 A JP26358193 A JP 26358193A JP 26358193 A JP26358193 A JP 26358193A JP H07116979 A JPH07116979 A JP H07116979A
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- sets
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- Withdrawn
Links
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、重量物のハンドリング
を可能にするためのマニピュレータ、特に、軽量で剛性
が高い重量物用マニピュレータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator for handling a heavy object, and more particularly to a lightweight and highly rigid manipulator for a heavy object.
【0002】[0002]
【従来の技術】まず、この種のマニピュレータとして
は、特開平3−264280号及び特開平4−3588
3号公報に示すものが開示されている。これらは、固定
プレートと可動プレートとを回転関節形式のみで変位制
御しているため、高速運動には適しているが、大出力に
対しては関節部に大きなトルクが発生するので、これに
耐えることは困難である。2. Description of the Related Art First, as manipulators of this type, JP-A-3-264280 and JP-A-4-3588 are known.
What is shown in Japanese Patent Publication No. 3 is disclosed. These are suitable for high-speed motion because the displacement control of the fixed plate and the movable plate is performed only by the rotary joint type, but a large torque is generated in the joint portion with respect to a large output, so this is endured. Is difficult.
【0003】また、大出力で高精度の位置制御を行なう
マニピュレータとして6本のパラレルリンクを適切に配
置した構造のものが特開昭3−294193号公報に開
示されている。このマニピュレータの基本的なリンク構
成は図6に示す通りであるが、重量物ハンドリングの場
合、このような6自由度の複雑な機構とする必要はな
く、せいぜい3自由度或いは4自由度程度で十分足り
る。Further, as a manipulator for performing high-accuracy position control with high output, a structure in which six parallel links are appropriately arranged is disclosed in JP-A-3-294193. The basic link structure of this manipulator is as shown in FIG. 6, but in the case of heavy object handling, it is not necessary to use such a complicated mechanism of 6 degrees of freedom, and at most 3 degrees of freedom or 4 degrees of freedom is required. It is enough.
【0004】さらに、汎用ロボットとして多関節形式の
ものが多く知られているが、これらは通常、肩、肘、手
首の関節が直列に結合されているため、肩に相当する関
節に大きな負荷がかかり(手首、肘の重量等が全て肩に
かかる)、大きな荷重に対処することが困難である。こ
のためバランサーを用いて重力を補償する提案もなされ
ているが、装置が大掛かりになり、システムも複雑で高
価となる問題がある。Further, multi-joint type robots are generally known as general-purpose robots. However, since the shoulder, elbow and wrist joints are usually connected in series, a large load is applied to the joint corresponding to the shoulder. It takes a lot of weight (all the weights of the wrist and elbow are on the shoulder), and it is difficult to handle a large load. For this reason, a proposal has been made for compensating for gravity using a balancer, but there is a problem that the device becomes bulky and the system becomes complicated and expensive.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】いずれにしろ従来のマ
ニピュレータやロボットでは、重量物をハンドリングす
る場合に構造上或いはコスト的に問題があり、これを解
決した実用性の高いかつ構造上単純なマニピュレータが
要望されていた。In any case, the conventional manipulators and robots have a structural or cost problem when handling a heavy object, which is a highly practical and structurally simple manipulator that solves this problem. Was requested.
【0006】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、重量物ハンドリングを可能とする、軽量で剛性が高
く、しかも高精度かつ確実な動作が可能なコンパクトな
高出力マニピュレータを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a compact, high-power manipulator that enables heavy-weight handling, is lightweight, has high rigidity, and is capable of highly accurate and reliable operation. With the goal.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、長さを調整可能とした2本の平行直動リンクを1
組とし、これを3組三角形状に配置して固定部および可
動部間を揺動自在に軸支すると共に、3組の平行リンク
のそれぞれの長さを独立して調整する駆動部をリンク部
に設け、前記可動部を任意のx,y,z位置に移動可能
にしたことを特徴とする重量物用マニピュレータにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention is to provide two parallel linear motion links with adjustable lengths.
Sets of three sets are arranged in a triangular shape to pivotally support between the fixed part and the movable part, and a link part is provided as a drive part for independently adjusting the lengths of the three sets of parallel links. The manipulator for heavy articles is characterized in that the movable part is provided at a position such that it can be moved to any x, y, z position.
【0008】本発明では、可動プレートに、該可動プレ
ートをz軸回りに回転させる旋回駆動系を設置して4自
由度の動きを可動プレートに付与することも可能であ
る。また、平行リンクの駆動部としては、精度の高い機
構が要求されるため、例えば、モータでピニオン歯車を
回動してこれをリンク側に設けたラックに伝えてリンク
を伸縮させるか、或いはモータでスクリューを回動させ
これをナットを介してリンクの伸縮動作として伝えるよ
うにすればよい。In the present invention, it is also possible to provide the movable plate with a rotation drive system for rotating the movable plate around the z-axis to give the movable plate a movement of four degrees of freedom. In addition, since a highly accurate mechanism is required for the driving unit of the parallel link, for example, a pinion gear is rotated by a motor and transmitted to a rack provided on the link side to expand or contract the link. The screw may be rotated with to transmit this as expansion and contraction of the link via the nut.
【0009】[0009]
【作用】3組のそれぞれの組みの2本の直動リンクは平
行であって同量だけ伸縮し、可動プレートを固定プレー
トに対し平行な姿勢に保つと共に、3組それぞれを独立
に長さ調整し得るため、可動プレートを一定範囲内で任
意のx,y,z位置に移動できる。しかも、複数本のリ
ンクでプレート間を支持し、力をトルクでなく軸力とし
て支えると同時に、駆動系を固定部側に配置できるた
め、軽量で剛性が高く、大出力を発揮し得る。[Operation] The two linear motion links of each of the three sets are parallel and extend / contract by the same amount to keep the movable plate in a posture parallel to the fixed plate and adjust the length of each of the three sets independently. Therefore, the movable plate can be moved to any x, y, z position within a certain range. Moreover, since a plurality of links support the plates and support the force as an axial force instead of a torque, and at the same time, the drive system can be arranged on the fixed portion side, it is lightweight, has high rigidity, and can exert a large output.
【0010】[0010]
【実施例】以下図面に示す実施例により説明する。図1
に示すように、正三角形状の固定プレート1と、該固定
プレート1に対し間隔をおいて平行に配置した相似形状
の可動プレート10とは、各三角形の頂点位置に設けた
3組の平行リンク機構にて相互に連結されている。各平
行リンク機構はそれぞれ同一の構造となっているため、
便宜上その内の一つの機構(符号にaを付した)につい
て説明する。Embodiments will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. Figure 1
As shown in FIG. 3, the fixed plate 1 having an equilateral triangle shape and the movable plate 10 having a similar shape and arranged in parallel with the fixed plate 1 at intervals are three parallel links provided at the apexes of each triangle. They are connected to each other by a mechanism. Since each parallel link mechanism has the same structure,
For convenience, one of the mechanisms (a is added to the reference numeral) will be described.
【0011】まず、固定プレート1側にはその頂点位置
に、揺動支持軸受2aが固着され、該支持軸受2aには
頂角の二等分線上にて外方に延びる如くリンク受け支持
匡体3aが軸支されており、該支持匡体3a内には2個
のピニオン歯車4aが設けられ、該2個のピニオン歯車
4aは分配歯車箱7aを介して匡体3aに取り付けた1
個の駆動モータ8aにより同期して駆動される。図2に
支持軸受2及び支持匡体3の断面構造を示している。First, a rocking support bearing 2a is fixed to the fixed plate 1 at its apex position, and a link receiving support case is provided on the support bearing 2a so as to extend outward along the bisector of the apex angle. 3a is pivotally supported, and two pinion gears 4a are provided in the support casing 3a. The two pinion gears 4a are attached to the casing 3a via a distribution gear box 7a.
It is synchronously driven by the individual drive motors 8a. FIG. 2 shows a sectional structure of the support bearing 2 and the support casing 3.
【0012】一方、可動プレート10側には上記の揺動
支持軸受2a及び支持匡体3aに対応する位置に、可動
プレート側揺動軸受11a及び支持匡体9aが同様な状
態で設けられているが、駆動部は設けられていない。On the other hand, a movable plate side swing bearing 11a and a support casing 9a are provided in the same state on the movable plate 10 side at positions corresponding to the swing support bearing 2a and the support casing 3a. However, no drive unit is provided.
【0013】上述した固定プレート1の支持匡体3a及
び可動プレート10の支持匡体9a間に、2本の直動リ
ンク5a,6aが平行に設けられており、可動プレート
側のリンク一端は支持匡体9aにピン止めされており、
また、他端側のリンク本体の一定範囲には、前記固定プ
レート側支持匡体3a内のピニオン歯車4aに噛み合う
ラック部12aが設けられている。一つの平行リンク機
構はこのように構成されているため、駆動モータ8aを
駆動させピニオン歯車4aを回動することにより、これ
らリンク5a,6aの長さ、即ち、支持匡体3aと支持
匡体9aとの間隔を任意に調整することができる。Two linear motion links 5a and 6a are provided in parallel between the support casing 3a of the fixed plate 1 and the support casing 9a of the movable plate 10 described above, and one end of the link on the movable plate side is supported. Pinned to the housing 9a,
Further, a rack portion 12a that meshes with the pinion gear 4a in the fixed plate side support casing 3a is provided in a certain range of the link body on the other end side. Since one parallel link mechanism is configured in this way, by driving the drive motor 8a and rotating the pinion gear 4a, the lengths of these links 5a and 6a, that is, the support case 3a and the support case 3a, are increased. The distance from 9a can be adjusted arbitrarily.
【0014】このような平行リンク機構が同様に他の2
つの頂点位置にも設けられている。他の2つのリンク機
構は符号にb,cを付して示す。これら3組の平行リン
ク機構をそれぞれ独立して各リンク部の長さを制御する
ことにより、可動プレート10を所定範囲(リンクの可
動域範囲内)にわたってxyz方向のいずれの位置に対
して移動調整することが可能となる。しかも各組の2本
の平行リンクは1個の駆動源で同量移動するので、固定
プレート1と可動プレート10とは平行に保持され、常
に可動プレートの姿勢は一定に保たれる。Such a parallel link mechanism has the same structure as the other two.
It is also provided at the one vertex position. The other two link mechanisms are shown with reference numerals b and c. By independently controlling the lengths of the respective link portions of these three sets of parallel link mechanisms, the movable plate 10 is moved and adjusted with respect to any position in the xyz directions over a predetermined range (within the movable range of the link). It becomes possible to do. Moreover, since the two parallel links of each set move by the same amount by one drive source, the fixed plate 1 and the movable plate 10 are held in parallel, and the posture of the movable plate is always kept constant.
【0015】本発明のマニピュレータを実際の装置に応
用する場合には、可動プレート10に目的とする重量物
を保持又は把持するための治具や工具を設け、固定プレ
ートを他の適宜の吊り移動手段に取り付けて、現場で使
用されるものである。When the manipulator of the present invention is applied to an actual device, the movable plate 10 is provided with a jig or tool for holding or gripping a target heavy object, and the fixed plate is hung and moved by another appropriate means. It is attached to the means and used in the field.
【0016】図3は、本発明の他の実施例を示す模式図
で、スライド軸受部とスクリュー・ナットの伸縮駆動部
を用いた平行リンク機構とした例である。固定部に軸支
した支持匡体3側に、2本のリンクアーム5,6の一端
(下端)をピン止めし、該リンクアームに対し軸方向に
スライド自在に組み合わせたスライドアーム15,16
の一端(上端)を可動プレート10に軸支した支持匡体
9側にピン止めし、該スライドアームの下端をナット1
9を介して連結し、該ナット19に噛み合うスクリュー
18の一端を固定側の支持匡体3に軸支したモータ8に
取り付けて構成している。FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the present invention, which is an example of a parallel link mechanism using a slide bearing portion and a screw / nut expansion / contraction driving portion. One end (lower end) of two link arms 5 and 6 is pinned to the side of the supporting housing 3 which is axially supported by the fixed portion, and slide arms 15 and 16 are combined with the link arms so as to be slidable in the axial direction.
One end (upper end) of the slide arm is pinned to the side of the support housing 9 pivotally supported by the movable plate 10, and the lower end of the slide arm is attached to the nut 1.
9, a screw 18 that meshes with the nut 19 is attached to a motor 8 that is axially supported by the support housing 3 on the fixed side.
【0017】このような図3の平行リンク機構によって
も、駆動モータ8を駆動してスクリュー18を回動さ
せ、ナット19を移動させれば、リンクアームとスライ
ドアームとの位置関係は相対的に変化する。このリンク
機構を3組用いてそれぞれ位置関係を変化させることに
より、図1の機構と同様に、可動プレート10のxyz
方向の位置調整が可能となる。Even with the parallel link mechanism shown in FIG. 3, if the drive motor 8 is driven to rotate the screw 18 and move the nut 19, the positional relationship between the link arm and the slide arm is relatively large. Change. By changing the positional relationship of each of the three link mechanisms, the xyz of the movable plate 10 can be changed similarly to the mechanism of FIG.
It is possible to adjust the position in the direction.
【0018】また、図4は図3の平行リンク機構におい
て、さらにリンク傾斜同期機構を併せて設けた例を示
す。すなわち、スライドアーム15,16とナット19
とを連結する箇所を中心にした固定歯車20,21をそ
れぞれ設け、これらの中間(ナット位置)に連結歯車2
2を介在させている。この傾斜同期機構によって確実に
固定歯車20,21が同方向に同量回動することから、
精度の良いリンク傾動動作を得ることができる。なお、
この平行リンク傾斜同期機構は必須のものではなく、ま
た、配置についてもナット部に限らず、他の固定プレー
トや可動プレート部の平行リンク取付部に配置すること
も可能である。FIG. 4 shows an example in which the parallel link mechanism of FIG. 3 is further provided with a link tilt synchronizing mechanism. That is, the slide arms 15 and 16 and the nut 19
The fixed gears 20 and 21 are provided around the point where they are connected to each other.
2 is interposed. Since the fixed gears 20 and 21 reliably rotate in the same direction by the same amount by this tilt synchronizing mechanism,
A highly accurate link tilting motion can be obtained. In addition,
This parallel link tilt synchronizing mechanism is not essential, and the arrangement is not limited to the nut portion, and it is also possible to arrange the parallel link mounting portion on another fixed plate or movable plate portion.
【0019】なお、図1の例では、平行リンクを三角形
の頂点位置に設置した場合を示したが、本発明において
はこれに限ることなく、図5に示すように、三角形の辺
に配置しても良い。この場合平行リンクの取付方向は図
1と相違するが、原理的にはxy方向の位置調整は何等
変わるところがない。In the example of FIG. 1, the parallel link is installed at the apex position of the triangle. However, the present invention is not limited to this, and the parallel link is installed at the side of the triangle as shown in FIG. May be. In this case, the mounting direction of the parallel link is different from that in FIG. 1, but in principle, the position adjustment in the xy directions is the same.
【0020】また、図示の例ではxyz方向の3自由度
の動きを得ることができるマニピュレータを示したが、
本発明ではz軸回りの回転が可能な4自由度のマニピュ
レータとすることもできる。この場合z軸の旋回駆動系
を可動プレートに設け、固定プレートに駆動モータを設
置しユニバーサルシャフトで結合して構成すれば良い。Further, in the illustrated example, the manipulator capable of obtaining the movement of three degrees of freedom in the xyz directions is shown.
In the present invention, a manipulator having four degrees of freedom capable of rotating around the z axis may be used. In this case, a z-axis turning drive system may be provided on the movable plate, a drive motor may be installed on the fixed plate, and they may be connected by a universal shaft.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るマニピ
ュレータによれば、次のような効果が期待できる。 3自由度には3個、4自由度には4個の駆動系で足り
るので、軽量・高剛性の高出力のマニピュレータに構成
することが可能となる。 可動部の動きが固定部と常に平行状態を保っているの
で、姿勢制御の変換マトリクスが簡単な多自由度機構で
済み、重量物の3又は4自由度ハンドリングを小さなス
ペースで高精度に実施することができる。 リンクの可動域内であれば、任意のxyz方向位置に
簡単に移動でき、非常に実用的である。As described above, according to the manipulator of the present invention, the following effects can be expected. Since it is sufficient to have three drive systems for three degrees of freedom and four drive systems for four degrees of freedom, it is possible to configure a lightweight, highly rigid and high output manipulator. Since the movement of the movable part is always in parallel with the fixed part, the conversion matrix for posture control can be a simple multi-degree-of-freedom mechanism, and 3 or 4 degrees-of-freedom handling of heavy objects can be performed with high precision in a small space. be able to. Within the movable range of the link, it can be easily moved to any position in the xyz direction, which is very practical.
【図1】ラック・ピニオン形式による伸縮機構を採用し
た本発明の実施例を示す鳥瞰図。FIG. 1 is a bird's-eye view showing an embodiment of the present invention which adopts a rack and pinion type expansion / contraction mechanism.
【図2】図1における可動プレート揺動支持部の断面
図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a movable plate swing support portion in FIG.
【図3】スライド軸受を使用した本発明の平行リンク部
の例を示す模式図。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a parallel link portion of the present invention using a slide bearing.
【図4】図3の平行リンク部に歯車による傾斜同期機構
を採用した例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing an example in which a tilt synchronizing mechanism using gears is adopted in the parallel link portion of FIG.
【図5】平行リンク機構を三角形の辺に配置した場合の
本発明の実施例の模式図。FIG. 5 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention in which a parallel link mechanism is arranged on the sides of a triangle.
【図6】従来の6自由度のマニピュレータを示す概略
図。FIG. 6 is a schematic view showing a conventional 6-DOF manipulator.
1 固定プレート 2,11 支持軸受 3,9 支持匡体 4 駆動部 5,6 直動リンク 7 分配歯車 8 駆動モータ 10 可動プレート 15、16 スライドアーム 18,19 スクリュー・ナット 20,21 固定歯車 22 連結歯車 1 Fixed Plate 2, 11 Support Bearing 3, 9 Support Housing 4 Drive Unit 5, 6 Direct Link 7 Distributed Gear 8 Drive Motor 10 Movable Plate 15, 16 Slide Arm 18, 19 Screw Nut 20, 21 Fixed Gear 22 Connection gear
Claims (3)
ンクを1組とし、これを3組三角形状に配置して固定部
および可動部間を揺動自在に軸支すると共に、3組の平
行リンクのそれぞれの長さを独立して調整する駆動部を
リンク部に設け、前記可動部を任意のx,y,z位置に
移動可能にしたことを特徴とする重量物用マニピュレー
タ。1. A set of two parallel / linear motion links each having an adjustable length, three sets of which are arranged in a triangular shape to pivotally support a fixed part and a movable part, and A manipulator for heavy goods, characterized in that a driving unit for independently adjusting the length of each of the three sets of parallel links is provided in the link unit, and the movable unit can be moved to any x, y, z position. .
回りに回転させる旋回駆動系を設置したことを特徴とす
る請求項1記載のマニピュレータ。2. The manipulator according to claim 1, wherein the movable plate is provided with a turning drive system for rotating the movable plate around the z-axis.
が、固定部側に設けたモータと、ラック・ピニオン或い
はスクリュー・ナットである請求項1又は2記載のマニ
ピュレータ。3. The manipulator according to claim 1, wherein the drive unit for adjusting the length of the parallel link is a motor provided on the fixed unit side and a rack and pinion or a screw nut.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26358193A JPH07116979A (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Manipulator for heavy object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26358193A JPH07116979A (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Manipulator for heavy object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07116979A true JPH07116979A (en) | 1995-05-09 |
Family
ID=17391545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26358193A Withdrawn JPH07116979A (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Manipulator for heavy object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07116979A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013129007A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Delta-type parallel robot |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP26358193A patent/JPH07116979A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013129007A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Delta-type parallel robot |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |