CN110153989A - 并联连杆机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在确保广阔的动作范围的同时抑制整体高度且即使在狭窄的空间中也可设置的并联连杆机器人。并联连杆机器人(100)包括多个驱动单元(20)；以及连杆(30)，其分别被驱动单元(20)驱动，各驱动单元(20)包括电机、将电机的旋转向连杆(30)传递的传递机构以及固定电机的外壳，外壳包括第一连结部、第二连结部以及供连杆贯穿的开口部，一个驱动单元(20)的第一连结部与其它驱动单元(20)的第二连结部被连结，一个驱动单元(20)的第二连结部与其它驱动单元(20)的第一连结部被连结。

Description

并联连杆机器人

技术领域

本发明涉及一种并联连杆机器人。

背景技术

以往，公知有通过可动板连结多组并列的连杆(并联连杆)的前端，利用各连杆的驱动使可动板的位置以及姿势中的至少一方变化的并联连杆机器人(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的并联连杆机器人通过将三个致动器单元固定于基础部而构成。在各致动器单元分别安装一组连杆，各致动器驱动各组连杆，由此使可动板移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-46406号公报

发明内容

发明所需解决的问题

在专利文献1所记载的并联连杆机器人中，三个致动器单元被单独地固定于基础部，由此相互被定位。即以定位于基础部的状态将各致动器单元固定于基础部，由此间接地实施多个致动器单元间的定位。

然而，对于使用基础部来进行多个致动器单元间的定位的现有的并联连杆机器人而言，与基础部的量对应地使尺寸变大且整体高度变高。其结果是，在设置于狭窄的空间的情况下，必须缩短连杆长而缩小动作范围。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够在确保广阔的动作范围的同时抑制整体高度且即使是在狭窄的空间也能够设置的并联连杆机器人。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方式提供一种并联连杆机器人，包括：多个驱动单元；以及连杆，其分别被该驱动单元驱动，各所述驱动单元包括：电机、将该电机的旋转向所述连杆传递的传递机构以及固定所述电机的外壳，该外壳包括第一连结部、第二连结部以及供所述连杆贯穿的开口部，一个所述驱动单元的所述第一连结部与其它所述驱动单元的所述第二连结部被连结，一个所述驱动单元的所述第二连结部与其它所述驱动单元的所述第一连结部被连结。

根据本方式，能够通过被设置于外壳的第一连结部以及第二连结部，使多个驱动单元相互连结。即能够使多个驱动单元彼此以相互定位的状态直接连结而不用经由基础部，由此，能够去除基础部。其结果是，能够减少部件个数，能够抑制并联连杆机器人的整体高度。而且，能够通过抑制并联连杆机器人的整体高度，确保广阔的动作范围并且即使在狭窄的空间中也能够设置并联连杆机器人。

在所述方式中，也可以采用如下方式：所述传递机构包含减速机构，所述减速机构使所述电机的旋转速度减速并向所述连杆传递，所述减速机构被固定于所述外壳。

根据该结构，能够将电机的旋转转换为为了驱动连杆所需的转矩以及旋转速度并向连杆传递。

在所述方式中，也可以采用如下方式：所述外壳包括：收纳所述电机以及所述传递机构的笔直的筒状的主体部、以及从该主体部的长边方向的中途位置分支的筒状的支部，所述第一连结部具有被设置于所述主体部的长边方向的端面的凸缘面，所述第二连结部具有被设置于所述支部的长边方向的端面的凸缘面。

根据该结构，使被设置于一个驱动单元的外壳的主体部的端部的凸缘面、与被设置于其它驱动单元的外壳的支部的端部的凸缘面相互连结，由此能够以定位的状态直接固定多个驱动单元。

在所述方式中，也可以采用如下方式：在一个所述驱动单元的所述第一连结部以及所述第二连结部连结有再一其它所述驱动单元。

根据该结构，能够呈环状连结多个驱动单元。通过适当地设定支部相对于主体部的角度、主体部以及支部的长度，能够构成呈环状组合有任意数量的驱动单元的并联连杆机器人。

在所述方式中，也可以采用如下方式：所述开口部被设置于所述主体部的侧面。

根据该结构，准备多个将贯穿了开口部的连杆固定于传递机构的状态的驱动单元，仅通过使所述驱动单元相互连结，就能够简易地组装。另外，将开口部设置于主体部的侧面，由此能够由没有切口的圆环状的凸缘面构成第一连结部，能够构成刚性高的并联连杆机器人。

在所述方式中，也可以采用如下方式：所述驱动单元在被配置于夹着由所述主体部的中心轴和所述支部的中心轴形成的平面的位置的侧面的至少一方，具有用于将该驱动单元固定于外部的安装部。

根据该结构，能够将并联连杆机器人的一方的侧面朝上地，通过被设置于该侧面的安装部容易地安装于上方的架台或者天花板等。

在所述方式中，也可以采用如下方式：所述安装部包括：圆柱部，其以与所述平面正交的基准轴为中心而与所述侧面连接；以及大径部，其与该圆柱部的另一端连接并以所述基准轴为中心而具有比所述圆柱部的剖面大的剖面。

根据该结构，若在比并联连杆机器人的安装部靠上方的架台或者天花板等设置有比圆柱部的剖面大并且比大径部的剖面小的槽，则通过将大径部钩挂于该槽，能够将并联连杆机器人安装于架台或者天花板等。即能够利用简单的构造，容易地将并联连杆机器人安装于架台或者天花板等。

发明效果

根据本发明，可实现在能够确保并联连杆机器人的广阔的动作范围的同时能够抑制并联连杆机器人的整体高度且即使在狭窄的空间内也能够设置并联连杆机器人这样的效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的并联连杆机器人的简要立体图。

图2是并联连杆机器人的简要立体图。

图3是并联连杆机器人的俯视图。

图4是驱动单元以及手臂的分解立体图。

图5是表示第一连结面的凸缘形状的说明图。

图6是作为比较例的并联连杆机器人的一个例子的简要立体图。

图7是本发明的第二实施方式的并联连杆机器人的俯视图。

图8是图7的并联连杆机器人的驱动单元以及手臂的分解立体图。

图9是表示图8的驱动单元的第二连结面的凸缘形状的说明图。

图10是表示图1的并联连杆机器人的变形例的俯视图。

图11是图10的并联连杆机器人的驱动单元以及手臂的分解立体图。

图12是表示变形例的电机、手臂以及减速机构的立体图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的第一实施方式的并联连杆机器人(以下，仅称为机器人)100进行说明。

在图1以及图2中示出了本发明的第一实施方式的机器人100的简要立体图。机器人100包括：收纳有图1以及图2中未图示的电机以及减速机的三个驱动单元20；被收纳于驱动单元20的电机驱动的连杆部(连杆)30；被安装于连杆部30的前端的可动板40；被安装于可动板40的手腕轴60；用于驱动手腕轴60的致动器50；以及将致动器50的驱动力向手腕轴60传递的驱动轴70。机器人100能够利用由三个驱动单元20驱动的三组并列的连杆部30来改变可动板40的位置以及姿势中的至少一方。

各连杆部30包括：与驱动单元20连接的手臂31、和由连接手臂31与可动板40的两根连杆构成的从动连杆32。如图1所示，致动器50被固定于三组从动连杆32内的一组连杆之间。此外，配置致动器50的位置并不被限定于连杆间，例如也可被固定于任意驱动单元20的外侧，也可被固定于可动板40。

图3示出了机器人100的俯视图。图3通过虚线示出了驱动单元20内的电机28的外形以及减速机(传递机构、减速机构)29的外形的概要。如图3所示，减速机29在与电机28相反的一侧与手臂31连接。减速机29在使电机28的旋转轴的旋转速度减速的状态下，将电机28的旋转驱动力向手臂31传递。

三个驱动单元20通过第一连结面(第一连结部)16以及第二连结面(第二连结部)17而相互连结。一个驱动单元20的第一连结面16、与其它驱动单元20的第二连结面17通过在与第一连结面16以及第二连结面17正交的方向上被紧固的多个螺栓BT而固定。与一个驱动单元20的第一连结面16连结的其它驱动单元20、和与一个驱动单元20的第二连结面17连结的其它驱动单元20是单独的驱动单元20。

图4示出了一个驱动单元20以及手臂31的分解立体图。如图4所示，驱动单元20包括：电机28、减速机29、固定电机28以及减速机29的外壳10、以及被形成于外壳10的上表面的安装部14。外壳10包括：将第一轴OL1作为中心轴的笔直的筒状的主体部11、以及以从第一轴OL1的长边方向的中途位置与第一轴OL1成60°的角度而分支的第二轴OL2作为中心轴的筒状的支部12。电机28以及减速机29被收纳于外壳10的主体部11，并在外壳10的内部被固定于外壳10。此外，在本实施方式中，“筒状”还包含以中心轴不是直线而弯曲的轴为中心的形状，还包含剖面不仅是圆形而接近于圆形的形状。

第一连结面16沿着第一轴OL1的长边方向在主体部11的减速机29侧的端面，形成为与第一轴OL1正交且以第一轴OL1为中心的圆环状的凸缘面。图5示出了图3的向视A-A。如图5所示，在第一连结面16上，具有与第一轴OL1平行的轴的8个螺孔H1，所述8个螺孔H1形成为，邻接的螺孔H1的距离隔开大致等间隔。此外，本实施方式主体部11具有将以第一轴OL1为中心的半径R1的假想圆CR1的上侧的一部分切掉而形成的剖面形状。

如图4所示，第二连结面17被形成于支部12的端面。第二连结面17与第二轴OL2正交且以第二轴OL2为中心，并形成为与第一连结面16相同的凸缘面。在第二连结面17上形成有供被紧固于螺孔H1的螺栓BT***的多个***孔H2，以替代第一连结面16的螺孔H1。***孔H2在第二连结面17与其它驱动单元20的第一连结面16进行了对位的状态下，形成于与螺孔H1的位置对应的位置。

在将一个驱动单元20的第一连结面16、与其它驱动单元20的第二连结面17进行了对位的状态下，被***到***孔H2中的螺栓BT被紧固于螺孔H1，由此能够使两个驱动单元20相互连结。进一步使该已被连结的两个驱动单元20的未被连结的第一连结面16以及第二连结面17与其它驱动单元20的第二连结面17以及第一连结面16对位而连结，由此能够使三个驱动单元20相互连结。

如图4所示，在主体部11中形成有开口部15，所述开口部15沿径向贯穿与第一连结面16接近的位置的侧面的一部分并供手臂31贯穿。手臂31在直棒状的长边部31b的一端具有与减速机29连接的连接部31a。连接部31a与长边部31b例如构成为能够移除。由此在将连接部31a与减速机29连接之后，使贯穿开口部15的长边部31b与连接部31a连接，由此能够将手臂31安装于减速机29。

如图4所示，主体部11包括：具有第一连结面16以及开口部15的基部11a、在主体部11的第一连结面16的相反侧的端面以可移除的方式形成的端盖11b、以及在基部11a的侧面以可移除的方式形成的侧面罩11c。将端盖11b从基部11a移除，由此能够使主体部11内的电机28露出来进行电机28的更换以及维护。通过将侧面罩11c从基部11a移除，能够进行对电机28的布线作业等。

安装部14是用于将驱动单元20安装于天花板等的部件。如图4所示，安装部14被设置于与包含第一轴OL1以及第二轴OL2的平面平行的基部11a的侧面18。本实施方式的安装部14包括：与主体部11的侧面18连接的圆柱部14a、以及在圆柱部14a的前端具有比圆柱部14a的剖面大的剖面的圆板状的大径部14b。圆柱部14a以及大径部14b以与侧面18正交的基准轴RA为中心而从侧面18突出。利用安装部14的形状，使朝向铅垂上方的安装部14钩挂到比大径部14b的剖面的直径小且比圆柱部14a的剖面的直径大的宽度尺寸的槽内，由此能够将机器人100安装在上方的架台或者天花板等。

图6示出了作为比较例的现有的并联连杆机器人(机器人)100Z的一个例子的简要立体图。在图6中省略了与本实施方式的从动连杆32、可动板40、手腕轴60、致动器50以及驱动轴70相当的部件的图示。如图6所示，连接有手臂31Z的驱动单元20Z被安装于基础部80Z。换言之，各驱动单元20Z经由基础部80Z而间接地连结，并不是相互直接地连结。

这样第一实施方式机器人100具有通过一个驱动单元20的第一连结面16与其它驱动单元20的第二连结面17的连结，从而三个驱动单元20相互连结的构成。因此，机器人100与现有的机器人100Z不同，即使不具有进行驱动单元20Z的定位的基础部80Z，三个驱动单元20也会以相互被定位的状态连结。由此，能够减少构成机器人100的部件个数，能够将机器人100的整体高度减少与去掉基础部80Z的高度对应的量。通过抑制机器人100的整体高度，由此能够延长连杆部30的长度而确保机器人100的广阔的动作范围，并且即使在狭窄的空间也能够设置机器人100。

图7示出了本发明的第二实施方式的机器人100A的俯视图。第二实施方式的机器人100A与第一实施方式机器人100比较，第一连结面16A以及第二连结面17A不同，其它的结构与第一实施方式机器人100相同。因此，在第二实施方式的说明中，说明第二实施方式的机器人100A的第一连结面16A以及第二连结面17A，省略与第一实施方式的机器人100相同的结构的说明。

如图7所示，在本实施方式的机器人100A中，与第一轴OL1平行地配置第二连结面17A，与第一轴OL1成60°的角度地配置第一连结面16A。

图8示出了第二实施方式的驱动单元20A以及手臂31的分解立体图。与第一实施方式的主体部11相比较，第二实施方式的主体部11A具有沿着第一轴OL1进一步向减速机29侧延伸的筒状的形状。第二连结面17A以第一轴OL1为基准，在侧面罩11c的相反侧的位置附近的主体部11A上形成为大致椭圆状的平面的凸缘面。

图9示出了图7中的从相对于第一轴OL1倾斜了60°的方向观察到的向视B-B。即图9示出了本实施方式的第二连结面17A的主视图。如图9所示，在第二连结面17A大致等间隔地形成有8个螺孔H1A，所述8个螺孔H1A具有和与第二连结面17A正交的轴平行的轴。即螺孔H1A的中心轴相对于第一轴OL1成60°的角度。此外，第二实施方式的第二连结面17A具有将假想椭圆CR1A的上侧的一部分切掉而形成的形状。

在上述第一实施方式以及第二实施方式中，虽对构成机器人100、100A的多个驱动单元20、20A的一个例子进行了说明，但机器人100、100A以及驱动单元20、20A的结构以及形状能够进行各种变形。也可在多个驱动单元20、20A通过第一连结面16、16A以及第二连结面17、17A而被相互连结的方式的范围内，改变机器人100、100A的结构部件的形状等。

例如驱动单元20、20A的数量也可不是三个而是两个，也可是四个以上。在驱动单元的数量是四个以上的情况下，例如通过适当地设定第一实施方式的主体部11以及支部12的形状、位置以及朝向，使多个驱动单元以环状串联地连结。另一方面，在驱动单元的数量是两个情况下，在一方的驱动单元的第一连结面连结另一方的驱动单元的第二连结面，在一方的第二连结面连结另一方的第一连结面。在这种情况下，例如第一实施方式的支部12也可是第二轴OL2弯曲的形状，而不是以第二轴OL2为中心的直线的筒状的形状。

第一连结面16、16A以及第二连结面17、17A也可是凸缘面以外的形状。作为连结一个驱动单元的第一连结面与其它驱动单元的第二连结面的装置，也可使用其他部件，也可应用公知技术。另外，关于被形成于第一连结面16以及第二连结面17A的螺孔H1、H1A的数量、配置也能够进行各种变形。

机器人100虽然具有用于将机器人100安装于天花板等的安装部14，但也可以不具有安装部。另外，安装部14的形状能够根据设置机器人100的环境而进行各种变形。例如安装部14也可是螺孔。另外，主体部11也可不是能够相对于基部11a移除端盖11b以及侧面罩11c的构成。

另外，如图10以及图11所示，供手臂31贯穿的开口部15B也可形成于支部12B的侧面，而不形成于主体部11B的侧面。在该机器人100B的情况下，手臂31贯穿一个驱动单元20B的开口部15B，所述手臂31被具有与一个驱动单元20B的第二连结面17B连结的第一连结面16B的其它驱动单元20B驱动。简而言之，由其它驱动单元20B驱动的手臂31贯穿驱动单元20B的开口部15B。这样，由具有开口部15B的驱动单元20B驱动的手臂31也可不必贯穿开口部15B。

上述实施方式的机器人100的驱动单元20具有减速机29以作为使电机28的旋转速度减速的减速机构，但也可具有减速机29以外的减速机构。例如如图12所示，变形例的驱动单元也可具有两级齿轮机构的减速机构(传递机构)29a，该减速机构29a具有被固定于电机28的旋转轴的电机侧齿轮28G、和被固定于手臂31的驱动轴的手臂侧齿轮31G。在该变形例中，由于电机侧齿轮28G的齿数比手臂侧齿轮31G的齿数少，所以电机28的旋转速度被实施减速而向手臂31传递。另外，驱动单元也可不具有减速机29等减速机构。例如电机28的旋转轴也可与手臂31的驱动轴直接连结，电机28的旋转直接向手臂31传递。

附图标记

10、10A 外壳

11、11A、11B 主体部

12、12B 支部

14 安装部

14a 圆柱部

14b 大径部

15、15B 开口部

16、16A、16B 第一连结面(第一连结部)

17、17A、17B 第二连结面(第二连结部)

20、20A、20B、20Z 驱动单元

28 电机

29 减速机(传递机构、减速机构)

29a 减速机构(传递机构)

30 连杆部(连杆)

100、100A、100B、100Z 并联连杆机器人

Claims (7)

1.一种并联连杆机器人，其特征在于，包括：

多个驱动单元；以及

连杆，其分别被所述驱动单元驱动，

各所述驱动单元包括：电机、将所述电机的旋转向所述连杆传递的传递机构以及固定所述电机的外壳，

所述外壳包括第一连结部、第二连结部以及供所述连杆贯穿的开口部，一个所述驱动单元的所述第一连结部与其它所述驱动单元的所述第二连结部被连结，一个所述驱动单元的所述第二连结部与其它所述驱动单元的所述第一连结部被连结。

2.根据权利要求1所述的并联连杆机器人，其特征在于，

所述传递机构包含减速机构，所述减速机构使所述电机的旋转速度减速并向所述连杆传递，所述减速机构被固定于所述外壳。

3.根据权利要求1或2所述的并联连杆机器人，其特征在于，

所述外壳包括：收纳所述电机以及所述传递机构的笔直的筒状的主体部、以及从所述主体部的长边方向的中途位置分支的筒状的支部，所述第一连结部具有被设置于所述主体部的长边方向的端面的凸缘面，所述第二连结部具有被设置于所述支部的长边方向的端面的凸缘面。

4.根据权利要求3所述的并联连杆机器人，其特征在于，

在一个所述驱动单元的所述第一连结部以及所述第二连结部连结有再一其它所述驱动单元。

5.根据权利要求3或4所述的并联连杆机器人，其特征在于，

所述开口部被设置于所述主体部的侧面。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的并联连杆机器人，其特征在于，

所述驱动单元在被配置于夹着由所述主体部的中心轴和所述支部的中心轴形成的平面的位置的侧面的至少一方，具有用于将所述驱动单元固定于外部的安装部。

7.根据权利要求6所述的并联连杆机器人，其特征在于，

所述安装部包括：圆柱部，其以与所述平面正交的基准轴为中心而与所述侧面连接；以及大径部，其与所述圆柱部的另一端连接并以所述基准轴为中心而具有比所述圆柱部的剖面大的剖面。