JPH10146789A - マニピュレータ - Google Patents

マニピュレータ

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Publication number
JPH10146789A
JPH10146789A JP30628296A JP30628296A JPH10146789A JP H10146789 A JPH10146789 A JP H10146789A JP 30628296 A JP30628296 A JP 30628296A JP 30628296 A JP30628296 A JP 30628296A JP H10146789 A JPH10146789 A JP H10146789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
upper plate
traveling
center shaft
coil spring
Prior art date
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Pending
Application number
JP30628296A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Kobayashi
祐司 小林
Shoji Moriyama
祥二 森山
Hirofumi Katsumata
洋文 勝又
Kouichi Arao
孝一 新生
Shogo Serizawa
祥吾 芹澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP30628296A priority Critical patent/JPH10146789A/ja
Publication of JPH10146789A publication Critical patent/JPH10146789A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0078Programme-controlled manipulators having parallel kinematics actuated by cables

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で製造費用が掛らず、動作制御用ソフト
ウエアのデバッグに使用されるミニチュアモデルに適し
たマニピュレータの構造を提供すること。 【解決手段】 フレームは下部プレート1及び上部プレ
ート3を備え、それらの間にトラベリングプレート4が
配置される。トラベリングプレート4は、ワイヤロープ
6によって周縁部の3箇所で上部プレート3から吊られ
ている。上部プレート3の中央部には二軸回りの傾動が
可能な自在継手7が設けられ、この自在継手7の可動側
コアにはボールスプライン軸受が内蔵されている、セン
タシャフト5は、このボールスプライン軸受を介して上
部プレート3を貫通し、センタシャフト5の一端は、ト
ラベリングプレート4の中央部に固定される。ワイヤロ
ープ6の繰出し長さを巻取り装置12によって制御する
ことにより、上部プレート3に対するトラベリングプレ
ート4の三次元位置が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は工業用ロボット等に
おいて、工具等を保持して、その三次元位置及び姿勢を
制御するマニピュレータに係り、特に、ロボットの動作
を検証するために使用されるミニチュアモデルに適した
マニピュレータの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆるパラレルメカニズムは、高剛
性、高速度、高精度などの優れた特徴を備え、工作機
械、ロボットなどへの適用が検討され、注目を集めてい
る。パラレルメカニズムの一例として、上下二つのプラ
ットフォーム(トラベリングプレート及び上部プレー
ト)を6本の伸縮型のリンクで連結したスチュワートプ
ラットフォーム、あるいは、特公平6−57394号公
報に記載された「アーム装置」(中央に配置されネジリ
剛性を備えた1本の伸縮アームと、その周囲に配置され
た3本の伸縮アームなどから構成される)などが広く知
られている。
【0003】以上の様なパラレルメカニズムの基づく三
軸制御のマニピュレータにおいては、指示されたトラベ
リングプレートの三次元位置及び姿勢に応じて、各リン
ク部材の伸縮量を演算して制御するソフトウエアが必要
である。その様なソフトウエアのデバッグを、直接、実
機を使用して行った場合、ソフトウエアに誤りがある
と、実機を破壊する恐れがある。このため、実機を使用
して試験を行う前に、実機に模して作成されたミニチュ
アモデルを使用してソフトウエアのデバッグを行うこと
が、一般的に行われている。
【0004】しかし、ミニチュアモデルにおいて、各リ
ンク部材の伸縮の制御用にボールネジを使用すると、採
用可能なボールネジのサイズに制約があり、ミニチュア
モデルのサイズを小さくすることは容易ではなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、小型で
製造費用が掛らず、特に、動作制御用ソフトウエアのデ
バッグに使用されるミニチュアモデルに適したマニピュ
レータの構造を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のマニピュレータ
は、下部プレート、及び下部プレートに対向して下部プ
レートの上方に配置された上部プレートを備えたフレー
ムと、下部プレートと上部プレートの間に配置されたト
ラベリングプレートと、上部プレートとトラベリングプ
レートの中央部とを互いに連結し、ネジリ剛性を有する
センタシャフトと、このセンタシャフトの周囲に配置さ
れ、上部プレートとトラベリングプレートの周縁部とを
互いに連結する3本のロープとを備え、上部プレートに
対するトラベリングプレートの三次元位置を制御するマ
ニピュレータであって、前記上部プレートは、その中央
部に二軸回りの傾動が可能で且つ可動側コアの内部にス
プライン軸受を内蔵する自在継手を備えるとともに、こ
の自在継手の周囲の3箇所に、それぞれサーボモータで
駆動されるロープ巻取り装置を備え、前記センタシャフ
トの一端は、前記トラベリングプレートの中央部に固定
され、前記センタシャフトの他端は、前記スプライン軸
受を介して前記上部プレートを貫通し、前記3本のロー
プの一端は、それぞれ前記トラベリングプレートの周縁
部に固定され、前記3本のロープの他端は、それぞれ前
記ロープ巻取り装置に接続されていること、を特徴とす
る。
【0007】好ましくは、前記センタシャフトの他端を
前記上部プレートの上面側でコイルバネを介して前記上
部プレートに接続し、このコイルバネによって、前記セ
ンタシャフトにそれを前記トラベリングプレートの方向
へ押出す方向の力を付与する。
【0008】あるいは、これに代わって、前記トラベリ
ングプレートをその下面側の中央部でコイルバネを介し
て前記下部プレートに接続し、このコイルバネによっ
て、前記トラベリングプレートにそれを前記下部フレー
ムの方向へ引寄せる方向の力を付与することもできる。
【0009】本発明に基づくマニピュレータでは、サー
ボモータによってロープ巻取り装置を駆動して3本のロ
ープの繰出し長さをそれぞれ独立に制御すると、この動
作に追従して、センタシャフトが自在継手に内蔵された
スプライン軸受の中を軸方向に摺動するとともに、自在
継手によって二軸回りに傾動する。センタシャフトはネ
ジリに対して剛性を備えているので、これによって、ト
ラベリングプレートは、自在継手の二つの傾動軸の交点
を中心とする同心球面群に沿った姿勢で任意の位置に位
置決めされる。この様にして、トラベリングプレートの
上部プレートに対する三次元位置の制御が実現される。
【0010】また、センタシャフトの前記他端を上部プ
レートの上面側でコイルバネを介して上部プレートに接
続して、センタシャフトにトラベリングプレートの方向
へ押出す方向の力を付与することにより、トラベリング
プレートに前記3本のロープの張力に対抗する方向の力
が作用するので、トラベリングプレートの動きを安定化
させ、且つサーボモータで駆動されるロープ巻取り装置
の速い動きにトラベリングプレートを追従させることが
できる。
【0011】なお、トラベリングプレートをその下面側
の中央部でコイルバネを介して下部プレートに接続し、
このコイルバネによって、トラベリングプレートに下部
フレームの方向へ引寄せる方向の力を付与することによ
っても、同様の効果が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づくマニピュ
レータの一例を示す。図中、1は下部プレート、3は上
部プレート、4はトラベリングプレート、5はセンタシ
ャフト、6はワイヤロープ、7は自在継手、11はサー
ボモータ、12はロープ巻取り装置を表す。
【0013】フレームは、下部プレート1、上部プレー
ト3及び支柱2から構成される。上部プレート3は、下
部プレート1に対向して下部プレート1の上方に配置さ
れ、3本の支柱2を介して下部プレート3に支えられて
いる。トラベリングプレート4は、下部プレート1と上
部プレート3の間に配置される。
【0014】上部プレート3は、その中央部に二軸回り
の傾動が可能で且つ可動側コア(図示せず)の内部にボ
ールスプライン軸受(図示せず)を内蔵する自在継手7
を備えている。更に、上部プレート3は、その周縁部の
3箇所に、それぞれサーボモータ11で駆動されるロー
プ巻取り装置12を備えている。
【0015】トラベリングプレート4は、その周縁部の
3箇所において、ワイヤロープ6によって上部プレート
3から吊られている。ワイヤロープ6の一端は、それぞ
れトラベリングプレート4の周縁部に固定され、その他
端は、それぞれロープ巻取り装置12に巻取られてい
る。
【0016】更に、トラベリングプレート4は、センタ
シャフト5を介して上部プレート3に連結されている。
センタシャフト5はネジリ剛性を有し、その一端は、ト
ラベリングプレート4の上面の中央部に固定され、その
他端は、前記ボールスプライン軸受を介して、上部プレ
ート3の中央部を貫通している。
【0017】サーボモータ11によってロープ巻取り装
置12を駆動して、3本のワイヤロープ6のそれぞれの
繰出し長さを独立に制御すると、この動作に追従して、
センタシャフト5が自在継手7に内蔵されたボールスプ
ライン軸受の中を軸方向に摺動するとともに、自在継手
7により二軸回りに傾動する。これによって、トラベリ
ングプレート4は、自在継手7の二つの傾動軸の交点を
中心とする同心球面群に沿った姿勢で任意の位置に位置
決めされる。この様にして、トラベリングプレート4の
上部プレート3に対する三次元位置の制御が実現され
る。
【0018】図2に、本発明に基づくマニピュレータの
他の例を示す。この例は、先に図1に示した構造にコイ
ルバネ8を追加したものである。センタシャフト5の前
記他端は、上部プレート3の上面側で、このコイルバネ
8を介して上部プレート3に接続されている。このコイ
ルバネ8は、引き伸ばされた状態で取り付けられてお
り、センタシャフト5にそれをトラベリングプレート4
の方向へ押出す方向の力を与えている。
【0019】図3に、本発明に基づくマニピュレータの
他の例を示す。この例は、先に図1に示した構造にコイ
ルバネ9を追加したものである。トラベリングプレート
の下面側の中央部は、このコイルバネ9を介して下部プ
レート1に接続されている。このコイルバネ9は、引き
伸ばされた状態で取り付けられており、トラベリングプ
レート4にそれを下部フレーム1の方向へ引寄せる方向
の力を与えている。
【0020】
【発明の効果】本発明に基づくマニピュレータでは、リ
ンク部材の伸縮制御用に、従来使用されていたボールネ
ジの代りに、ロープ巻き取り装置によって繰り出される
ロープを使用しているので、装置の小型化が可能で製造
費用を低減することができる。従って、本発明に基づく
マニピュレータは、特に、動作制御用ソフトウエアのデ
バッグに使用されるミニチュアモデルの構造として適し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づくマニピュレータの一例を示す概
略構成図。
【図2】本発明に基づくマニピュレータの他の例を示す
概略構成図。
【図3】本発明に基づくマニピュレータの他の例を示す
概略構成図。
【符号の説明】
1・・・下部プレート、 2・・・支柱、 3・・・上部プレート、 4・・・トラベリングプレート、 5・・・センタシャフト、 6・・・ワイヤロープ、 7・・・自在継手、 8・・・コイルバネ、 9・・・コイルバネ、 11・・・サーボモータ、 12・・・ロープ巻取り装置。
フロントページの続き (72)発明者 新生 孝一 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械テク ノ株式会社内 (72)発明者 芹澤 祥吾 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部プレート、及び下部プレートに対向
    してその上方に配置された上部プレートを備えたフレー
    ムと、 下部プレートと上部プレートの間に配置されたトラベリ
    ングプレートと、 上部プレートとトラベリングプレートの中央部とを互い
    に連結し、ネジリ剛性を有するセンタシャフトと、 このセンタシャフトの周囲に配置され、上部プレートと
    トラベリングプレートの周縁部とを互いに連結する3本
    のロープとを備え、 上部プレートに対するトラベリングプレートの三次元位
    置を制御するマニピュレータであって、 前記上部プレートは、その中央部に二軸回りの傾動が可
    能で且つ可動側コアの内部にスプライン軸受を内蔵する
    自在継手を備えるとともに、この自在継手の周囲の3箇
    所に、それぞれサーボモータで駆動されるロープ巻取り
    装置を備え、 前記センタシャフトの一端は、前記トラベリングプレー
    トの中央部に固定され、前記センタシャフトの他端は、
    前記スプライン軸受を介して前記上部プレートを貫通
    し、 前記3本のロープの一端は、それぞれ前記トラベリング
    プレートの周縁部に固定され、前記3本のロープの他端
    は、それぞれ前記ロープ巻取り装置に接続されているこ
    と、 を特徴とするマニピュレータ。
  2. 【請求項2】 前記センタシャフトの他端は、前記上部
    プレートの上面側でコイルバネを介して前記上部プレー
    トに接続され、前記センタシャフトは、このコイルバネ
    によって前記トラベリングプレートの方向へ押出される
    方向の力が付与されることを特徴とする請求項1に記載
    のマニピュレータ。
  3. 【請求項3】 前記トラベリングプレートは、その下面
    側の中央部でコイルバネを介して前記下部プレートに接
    続され、前記トラベリングプレートは、このコイルバネ
    によって前記下部フレームの方向へ引寄せられる方向の
    力が付与されることを特徴とする請求項1に記載のマニ
    ピュレータ。
JP30628296A 1996-11-18 1996-11-18 マニピュレータ Pending JPH10146789A (ja)

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