WO2023157306A1

WO2023157306A1 - パラレルリンクロボット

Info

Publication number: WO2023157306A1
Application number: PCT/JP2022/006988
Authority: WO
Inventors: 英生松井
Original assignee: ファナック株式会社
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2023-08-24
Also published as: TW202333918A

Abstract

目的は、ロボットのベース表面の水分を排水する構造を低コストで実現することにある。本開示の一態様に係るパラレルリンクロボット１は、ベース１０と、ベース１０の一側に支持される複数のリンク機構３０と、リンク機構３０の先端に共通接続される可動部４０と、ベース１０の反対側を覆う伸縮性を有するシート１３と、ベース１０の一側に凸状に膨張可能にベース１０に対してシート１３を密着固定する固定部材１５と、ベース１０に設けられる、エアチューブを接続するための接続部１１とを具備する。

Description

パラレルリンクロボット

本発明は、パラレルリンクロボットに関する。

　近年、ロボット技術の進化に伴って、様々な種類のロボットが提案され、使用されている。例えば、三次元空間内でのワークの移動やハンドリングに好適なロボットとしてパラレルリンクロボットが知られている。パラレルリンクロボットは、ベース部に対する可動部の移動を複数のアーム機構により駆動制御するものであるため、可動部を高速かつ精密に動かすことができる。そのため、パラレルリンクロボットは、高速かつ精密な動作が要求される食品工場などで使用されている。

　食品工場で使用されるパラレルリンクロボットは、バクテリアの発生を防止するために、定期的に洗浄されなければならない。そのため、ロボットの防水技術について様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、パラレルリンクロボットの洗浄は、パラレルリンクロボットが食品工場のライン沿いの定位置に固定された状態で実施される。そのため、ロボットの表面、特に、ベースの表面に水分が残留しにくいようにベースの表面に傾斜をつけるなどの排水技術が提案されている。

実開昭６３－１６６３８９号公報

　しかしながら、ベースの表面に傾斜をつけることは、ベース形状を複雑化させ、加工の難易度が高くなり、コストを増大させていた。また、傾斜をつけるためのカバーを取り付けることは、新たにカバー用の型を作成する必要があるため、コストを増大させていた。そのため、ロボットのベースの表面の水分を排水する構造を低コストで実現することが望まれている。

　本開示の一態様に係るパラレルリンクロボットは、ベースと、ベースの一側に支持される複数のリンク機構と、リンク機構の先端に共通接続される可動部と、ベースの反対側を覆う伸縮性を有するシートと、ベースの一側に凸状に膨張可能にベースに対してシートを密着固定する固定部材と、ベースに設けられる、エアチューブを接続するための接続部とを具備する。

本態様によれば、簡易な構造でロボットのベース表面に水分が残留しないような排水技術を実現することができる。

図１は、本実施形態に係るパラレルリンクロボットの一例を示す斜視図である。図２は、図１のパラレルリンクロボットの正面図である。図３は、図１のパラレルリンクロボットの内部構造を省略したＡ―Ａ´断面図である。図４は、図２のパラレルリンクロボットの伸縮シートを膨らませた状態を示す正面図である。図５は、図３に対応する断面図であり、伸縮シートの取り付け方の他の例を示す図である。図６は、図３に対応する断面図であり、ベースと伸縮シートとの構成の他の例を示す図である。

　以下、図面を参照しながら本実施形態に係るパラレルリンクロボットを説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

　図１、図２に示すように、パラレルリンクロボット１はベース１０と、ベース１０の一側に固定される複数の台座２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、複数の台座２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにそれぞれ支持される複数のリンク機構３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと、複数のリンク機構３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃをそれぞれ駆動する複数のアクチュエータ（図示しない）と、複数のリンク機構３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの先端に共通接続される可動プレート４０（可動部）と、可動プレート４０の一側に固定される取付部材５０と、を有する。取付部材５０には、ロボットハンドや吸着パッド等のエンドエフェクタ（図示しない）が取り付けられる。

　本実施形態に係るパラレルリンクロボット１は、可動プレート４０が水平姿勢となるように、設置部材（図示しない）を介して台などに設置される。本実施形態では、ベース１０に対して可動プレート４０が位置する方向を下方、その逆向きを上方として上下方向を定義する。

　ベース１０の下側には同形同寸の３つの台座２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが固定されている。例えば、３つの台座２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ベース１０の中心軸周りに周方向に沿って等間隔に配置されている。台座２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃには、アクチュエータが収容されている。例えば、アクチュエータは、サーボモータと減速機とにより構成される。

　３つのリンク機構３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは互いに同一に構成される。ここではリンク機構３０Ａを説明し、リンク機構３０Ｂ，３０Ｃの説明は省略する。　
　リンク機構３０Ａは、台座２０Ａに収容されたアクチュエータの駆動軸に接続される駆動リンク３１Ａと、駆動リンク３１Ａの他端に一端が接続され、他端が可動プレート４０に接続される２本の平行な受動リンク３３Ａと、を有する。駆動リンク３１Ａと２本の受動リンク３３Ａとは２つの球面軸受３５Ａを介してそれぞれ接続され、２本の受動リンク３３Ａと可動プレート４０とは２つの球面軸受３７Ａを介してそれぞれ接続される。リンク機構３０Ａは、受動リンク３３Ａの一端側の２つの球面軸受３５Ａと他端側の２つの球面軸受３７Ａとの合計４つの球面軸受３５Ａ，３７Ａが、平行四辺形の各頂点に位置するように構成される。３つのアクチュエータが個別に制御されることによって、取付部材５０に取り付けられたエンドエフェクタを水平姿勢で維持させた状態で水平方向及び鉛直方向に並進移動させることができる。

　本実施形態に係るパラレルリンクロボット１は、ベース１０の上側を伸縮性を有するシート１３（以下、伸縮シート１３と称する）で覆い、ベース１０の上側を覆った伸縮シート１３を上方に向かって凸状に膨張可能に構成したことを１つの特徴としている。典型的には、伸縮シート１３はゴム製の薄いシートに構成される。もちろん、伸縮シート１３はゴム製に限定されることはなく、気体を通しにくく、伸縮性を有する素材をシート素材として適宜使用することができる。

　図３に示すように、典型的には、ベース１０は、上側に開口が設けられた有底の短円筒体に構成される。ベース１０の開口は伸縮シート１３により閉塞される。具体的には、伸縮シート１３は、ベース１０の上側に開口を閉塞するように被せられ、その周縁が固定部材１５によりベース１０の側板に着脱自在に密着固定される。典型的には、固定部材１５としては、締付金具付きのバンドを使用することができる。ベース１０の側板に伸縮シート１３の周縁を重ねた状態で、その上からバンドを巻き付け、締付金具によりバンドを締め上げることで、伸縮シート１３の周縁をベース１０の側板に圧着することができる。それにより、伸縮シート１３はベース１０に密着固定され、ベース１０の側板と伸縮シート１３との間の隙間は封止される。ベース１０の底板には、ベース１０の内部から台座２０の内部にケーブル等の線条部材を引き込むための貫通孔１７があけられている。この貫通孔１７もグロメットなどの封止部材により封止される。それにより、ベース１０と伸縮シート１３とにより構成される空間が密封される。もちろん、貫通孔１７を封止するのではなく、台座２０の内部を密封するようにしてもよい。

　ベース１０には、外部のコンプレッサから延びるエアチューブを取り付けるためのジョイント１１が設けられる。外部のコンプレッサを制御することで、ベース１０の内部に圧縮空気の供給を開始／停止することができる。ベース１０の内部に圧縮空気が供給されると、ベース１０と伸縮シート１３とで規定される内部空間は密封されているため、図４に示すように、ベース１０の開口を覆う伸縮シート１３は上方に向かって半球状に膨らむ。したがって、パラレルリンクロボット１を洗浄後に、圧縮空気の供給を開始し、ベース１０の内部を正圧とすることで伸縮シート１３を膨らませることで、ベース１０の上側を覆う伸縮シート１３の表面に残留した液体を半球面に沿って落下させ、外部に排水することができる。圧縮空気の供給を停止することで、伸縮シート１３とベース１０とで規定される内部空間は大気圧に戻り、伸縮シート１３はその復元力により元の状態に戻される。膨らませた伸縮シート１３を元の状態に戻すために、ベース１０の内部を吸引するように構成してもよい。

　本実施形態に係るパラレルリンクロボット１によれば、ベース１０を覆う伸縮シート１３を膨らませることで、伸縮シート１３の表面に残留した液体を排水することができる。伸縮シート１３は、シート素材を打ち抜いて作成することができ、樹脂成型時のような型を必要としないため、樹脂成型した傾斜カバーを作成するのに比べて非常に安価に作成することができる。また、伸縮シート１３の表面に残留した液体を排水する時以外においても、ベース１０の内部に圧縮空気を供給し、ベース１０の内部を正圧とすることで、ベース１０の内部への液体及び塵の浸入を阻止することができ、ベース１０の防塵防水機能を向上させることができる。それにより、ベース１０の内部への液体の浸入リスクの高いような作業、例えば、パラレルリンクロボット１を高圧で洗浄する作業も行うことができる。

　ベース１０に対して伸縮シート１３を押さえ付ける方法としては任意の方法を採用することができる。例えば、円環状の押さえ板をベース１０の側板との間で伸縮シート１３を挟んだ状態でボルト、ナットでベース１０の側板に締結するようにしてもよい。また、円環状のゴムバンドを用いて、その弾性力により伸縮シート１３をベース１０の側板に押さえつけるようにしてもよい。

　ベース１０に対して伸縮シート１３を着脱自在とすることで、メンテナンスなどを容易にすることができる。しかしながら、ベース１０に対して伸縮シート１３を密着固定するという観点だけであれば、例えば、接着剤を用いて、伸縮シート１３をベース１０の側板に貼付してもよいし、かしめ部材を用いて伸縮シート１３をベース１０の側板にかしめてもよい。

　本実施形態では、伸縮シート１３はベース１０の側面においてベース１０に密着固定されていた。しかしながら、図５に示すように、ベース１０の側板の上縁に外側に突出するフランジ１０１を設け、このフランジ１０１において伸縮シート１３が密着固定されるようにしてもよい。密着固定する方法としては、既に説明した任意の方法を採用することができる。例えば、フランジ１０１の上に伸縮シート１３の周縁を重ね、その上に円環状の押さえ板を載置し、フランジ１０１との間で伸縮シート１３を挟み込んだ状態でボルト、ナットによりフランジ１０１に締結するようにしてもよい。このような密着固定方法は、伸縮シート１３を折り曲げる必要がないため、伸縮シート１３とベース１０との間の封止機能を向上できる可能性がある。また、フランジ１０１の上に伸縮シート１３を載置した状態で固定作業ができるため、作業性が向上する。

　本実施形態では、ベース１０の上側が開口し、この開口を伸縮シート１３で閉塞していた。しかしながら、ベース１０の上側が開口していない場合においても、伸縮シート１３でベース１０の上側を覆うことで、本実施形態と同様の効果を奏する。具体的には、図６に示すように、ベース１０は底板と側板と上板とからなる箱型に構成される。伸縮シート１３は、ベース１０の上板よりも大きく、ベース１０の側板において固定部材１５によりベース１０に固定される。ベース１０の上板と伸縮シート１３とにより規定される隙間に圧縮空気を供給できるように、ベース１０の側板には、外部のコンプレッサから延びるエアチューブを取り付けるためのジョイント１１が設けられ、ベース１０の上板には、ベース１０の内部空間とベース１０と伸縮シート１３との間の隙間とを連通する貫通孔１９があけられている。外部のコンプレッサにより発生された圧縮空気は、エアチューブ、ジョイント１１、ベース１０の内部及び貫通孔１９を通って、ベース１０と伸縮シート１３との間の隙間に供給される。ベース１０と伸縮シート１３との間の隙間に圧縮空気が供給されると、ベース１０と伸縮シート１３とにより規定される空間は密封されているため、伸縮シート１３は上方に半球状に膨らむ。したがって、パラレルリンクロボット１を洗浄後に、伸縮シート１３を膨らませることで、伸縮シート１３の表面に残留した液体は膨らんだ伸縮シート１３の半球面に沿って落下し、排水することができる。

　図６では、コンプレッサにより発生された圧縮空気は、ベース１０に設けられたジョイント１１、ベース１０の内部、ベース１０の上板にあけられた貫通孔１９を通って、ベース１０の上板と伸縮シート１３とにより規定される隙間に供給されていた。しかしながら、伸縮シート１３にジョイント１１を設け、コンプレッサにより発生された圧縮空気を、ベース１０の内部を通さずに、直接的にベース１０の上板と伸縮シート１３とにより規定される隙間に供給できるようにしてもよい。

　本実施形態では、ベース１０と伸縮シート１３とが別部材であった。しかしながら、少なくとも、ベース１０の上板を伸縮シート１３と同種の素材で形成することで、１つの部材とすることができる。この構成は、ベース１０と伸縮シート１３とを別部材で構成した場合に比べて、部品点数の削減という点で優位である。

　本実施形態に係るパラレルリンクロボット１では、３つの台座２０A、２０B、２０Cの上側にベース１０が配置される構成であり、洗浄後の液体がベース１０の表面に残留する可能性が高いため、ベース１０の上側を伸縮シート１３で覆っていた。しかしながら、３つの台座２０A、２０B、２０Cが連結部材により相互に連結され、３つの台座２０A、２０B、２０Cの上側が外部に露出するような構成である場合、３つの台座２０A、２０B、２０Cの表面に液体が残留するため、３つの台座２０A、２０B、２０Cの上側を３枚の伸縮シートでそれぞれ覆い、３つの台座２０A、２０B、２０Cにエアチューブを取り付けるためのジョイントを設ければよい。もちろん、連結部材にも液体が残留する可能性があるのであれば、連結部材の上面などの任意の範囲を伸縮シートで覆い、連結部材にジョイントを設ければよい。

　本実施形態に係るパラレルリンクロボット１は、液体が残留する可能性があるベース１０の上側を伸縮シート１３で覆い、伸縮シート１３を膨らませることでベース１０の上側、伸縮シート１３の表面に残留した液体を排水することができる。このような排水構造の適用先はパラレルリンクロボットに限定されることはなく、液体が残留しやすい箇所を有する部材、装置に適用することができる。例えば、液体が残留しやすい箇所は、平坦且つ水平である面、凹凸を有する面などが該当する。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

　１…パラレルリンクロボット、１０…ベース、１１…ジョイント、１３…伸縮シート、１５…固定部材、２０…台座、３０…リンク機構、３１…駆動リンク、３３…受動リンク、３５，３７…球面軸受、４０…可動プレート、５０…取付部材。

Claims

　ベースと、
　前記ベースの一側に支持される複数のリンク機構と、
　前記リンク機構の先端に共通接続される可動部と、
　前記ベースの反対側を覆う伸縮性を有するシートと、
　前記ベースの一側に凸状に膨張可能に前記ベースに対して前記シートを密着固定する固定部材と、
　前記ベースに設けられる、エアチューブを接続するための接続部と、
　を具備するパラレルリンクロボット。
　前記ベースは一側に開口が設けられた有底筒体形状を有し、
　前記シートは前記開口を閉塞する、請求項１記載のパラレルリンクロボット。
　前記ベースは底板と側板とを有し、
　前記シートは、その周縁が前記ベースの側板において前記固定部材により密着固定される、請求項２記載のパラレルリンクロボット。
　前記ベースは底板と側板とを有し、前記側板の先端縁には外側に突出するフランジが設けられ、
　前記シートは、その周縁が前記フランジにおいて前記固定部材により密着固定される、請求項２記載のパラレルリンクロボット。
　前記ベースは箱体形状を有し、
　前記ベースの前記反対側の板には、前記シートと前記反対側の板との間の空間と前記ベースの内部空間とを連通する貫通孔が開けられ、
　前記接続部は前記ベースの側板に設けられる、請求項１記載のパラレルリンクロボット。
　前記固定部材は前記ベースに対して前記シートを着脱自在に固定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のパラレルリンクロボット。