JP2000130535A - パラレルリンク機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コンパクトで動作範囲の広いパラレルリンク
機構を得る。 【解決手段】 固定板１と移動板２間を伸縮自在の６本
のリンク部材３ａ〜３ｆで連結する。６本のリンク部材
３ａ〜３ｆの固定板１への連結点を結ぶ６角形の上辺と
下辺の両端のリンク部材３ａ，３ｆ，３ｃ，３ｄの駆動
手段（サーボモータ）４は６角形の外側、即ち、６本の
リンク部材と固定板１及び移動板２で囲まれる空間領域
の外側領域に、他のリンク部材３ｂ，３ｅの駆動手段４
は６角形の内側、即ち前記空間領域内に配置する。移動
板２の共通の位置に連結されるペアとなるリンク部材３
ａと３ｂ、３ｃと３ｄ、３ｅと３ｆが固定板１に連結さ
れる位置を結ぶ線上にサーボモータ４が配置されないか
ら、干渉が生ぜず、これらペアとなるリンク部材の固定
板１への連結位置間の距離を小さくでき、かつ、コンパ
クトで動作範囲の広いパラレルリンク機構が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット、
薄板に対する孔あけ加工や溶接等を行うＹＡＧレーザ加
工機等に用いられるパラレルリンク機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】固定板と移動板との間を複数のリンク部
材で協調させて伸縮させることで固定板に対する移動板
の位置及び姿勢を変化させるようにしたパラレルリンク
機構が公知である。このパラレルリンク機構は、 ・シリアル式のリンク機構に比べ剛性が高い。 ・移動板の動作の高速化が容易である。 ・各リンク部材の伸縮の誤差は移動板の移動で平均化さ
れ動作精度が高い。 ・１つの軸にかかる負荷が小さいため、駆動装置の小型
化ができ、省電力化が図れる。 ・複数の同じ構造のリンク部材を用いるから、規格化さ
れた同一のパーツが使用可能となることから、設計や製
造及びメンテナンス等の手間が簡略化できる。 ・全体構造もシンプルなものが得られる。 というようなメリットがあり、工作機械、産業用ロボッ
ト、レーザ加工装置等に利用されている。

【０００３】図３は、従来のパラレルリンク機構の説明
図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は左側面
図、図３（ｃ）は正面図である。パラレルリンク機構
は、支持基板となる固定板１と、エンドエフェクタ等を
取り付けるための移動板２、及び、該固定板１と移動板
２とを接続するための伸縮自在の６本のリンク部材３ａ
〜３ｆ、ならびに、各リンク部材３ａ〜３ｆを伸縮させ
るためのに各リンク部材３ａ〜３ｆ毎に設けられた回転
運動を直線運動に変換する変換手段５と駆動手段４によ
って構成されている。

【０００４】図３の例では、変換手段５はリンク部材３
ａ〜３ｆの一端にスリーブ状に形成されたボールナット
の内側にボールネジを螺合してなる回転運動を直線運動
に変換する。この変換手段５を駆動しリンク部材３ａ〜
３ｆを伸縮させる駆動手段４はこの例ではサーボモータ
によって構成され、前記サーボモータ４によって前記ボ
ールネジを回転させることで、リンク部材３ａ〜３ｆの
実質的な全長を各々個別に変化させるように構成されて
いる。

【０００５】又、図３に示す例では、固定板１及び移動
板２は概略正三角形状に形成され、固定板１の三角形の
各頂点には、前記変換手段５を介してリンク部材３ａ〜
３ｆの下端部を支えるための継手６が２個１組で配備さ
れ、又、移動板２側の三角形の各頂点にはリンク部材３
ａと３ｂ、３ｃと３ｄ、３ｅと３ｆの上端を２本ずつ集
合させて取り付けるための継手７が１つずつ配備されて
いる。

【０００６】固定板１側の各継手６は２自由度の継手で
構成され、固定板１に対するリンク部材３ａ〜３ｆの揺
動動作を全方向に向けて許容する。一方、移動板２側の
継手７は３自由度の継手によって構成され、移動板２に
対するリンク部材３ａ〜３ｆの揺動動作を許容すると共
に、２本１組のリンク部材３ａと３ｂ、３ｃと３ｄ、３
ｅと３ｆに接続された各々の継手７自体の移動板２に対
する相対的な回転動作を許容するようになっている。

【０００７】このような構造を有するパラレルリンク機
構において、固定板１に対する移動板２の相対的な位置
を保持したまま、固定板１に対し移動板２を接離動作さ
せるには、単純に６本のリンク部材３ａ〜３ｆを同期さ
せて伸縮させればよい。又、移動板２の姿勢を変えるに
は、２本１組で上端部を重合させて継手７に枢着された
リンク部材３ａと３ｂ、３ｃと３ｄ、３ｅと３ｆの各組
を所望する姿勢変化に合わせて各組を協調させて伸縮さ
せればよい。

【０００８】固定板１に対して移動板２を回転させるに
は、各組の一方のリンク部材を伸長させて他方のリンク
部材を短縮させる動作をすべてのリンク部材の組につい
て同期して実行させ、移動板２によって相対的な位置関
係を規制された３つの継手の位置を移動板２の図心を中
心として時計方向又は反時計方向に同時に移動させ、移
動板２を回転動作させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のパラレルリンク
機構は、図３に示すように、固定板１と各リンク部材３
ａ〜３ｆを連結する継手６間を結んだ線上に各リンク部
材の駆動手段のサーボモータ４が配置されている。即
ち、移動板２に共通の継手７で連結されたペアとなるリ
ンク部材と固定板１との連結部である継手６を結ぶ線上
に、それぞれのリンク部材の駆動手段のサーボモータ４
が配置されている。リンク部材３ａと３ｂを固定板１に
それぞれ連結する継手６間を結ぶ直線上に、それぞれの
リンク部材３ａ、３ｂを駆動するサーボモータ４が配置
され、同様にリンク部材３ｃと３ｄを固定板１に連結す
る継手６間を結ぶ直線上に、それぞれのリンク部材３
ｃ、３ｄを駆動するサーボモータ４が配置され、リンク
部材３ｅと３ｆのそれぞれの継手６間を結ぶ直線上にリ
ンク部材３ｅ、３ｆを駆動するサーボモータ４が配置さ
れている。

【００１０】そのため、上述した移動板２の回転動作、
姿勢変更動作において、同一線上に配置された駆動手段
のサーボモータ４が相互に干渉することとなり、動作範
囲に制限を受ける。この制限を緩和するには同一線上に
配置された各リンク部材間の距離を大きく取ればよい
が、それでは固定板１が大きくなり、かつ、このパラレ
ルリンク機構自体も大きくなり、コンパクトなパラレル
リンク機構が得られない。

【００１１】そこで、本発明の目的は、コンパクトで動
作範囲の広いパラレルリンク機構を得ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１部材と、該第１部材
から間隔をあけて配置された第２部材と、前記第１部材
と第２部材の間に配置される６本のリンク部材と該６本
のリンク部材のそれぞれを駆動する６個の駆動手段より
構成されるパラレルリンク機構において、第１部材と各
リンク部材が連結される点を結んで形成される６角形の
上辺と下辺の両端に位置するリンク部材の駆動手段は各
リンク部材と第１部材及び第２部材で囲まれる空間領域
の外側領域に配置し、他のリンク部材の駆動手段は前記
空間領域内側に配置することによって、駆動手段間の相
互の干渉を少なくしコンパクトな動作範囲の大きいパラ
レルリンク機構を得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の一実施形態
の平面図、図１（ｂ）は同左側面図、図１（ｃ）は同正
面図である。又、図２は同一実施形態の斜視図である。
なお、符号は同一部材に対しては図３と同じ符号を付し
ている。なお、図１（ｂ）においては、図面を簡略化す
ために、リンク部材３ａの軸線と該リンク部材３ａを駆
動する駆動手段のサーボモータ４の軸線で形成される平
面と、リンク部材３ｆの軸線と該リンク部材３ｆを駆動
するサーボモータ４の軸線で形成される平面が同一平
面、リンク部材３ｂの軸線と該リンク部材３ｂを駆動す
るサーボモータ４の軸線で形成される平面と、リンク部
材３ｅの軸線と該リンク部材３ｅを駆動する駆動手段の
サーボモータ４の軸線で形成される平面が同一平面、リ
ンク部材３ｃの軸線と該リンク部材３ｃを駆動するサー
ボモータ４の軸線で形成される平面と、リンク部材３ｄ
の軸線と該リンク部材３ｄを駆動するサーボモータ４の
軸線で形成される平面が同一平面の状態をあらわしてい
る。

【００１４】図３に示す従来例と本発明の差異は、各リ
ンク部材の駆動手段４の配置位置が異なる点である。従
来のパラレルリンク機構は詳述したように固定板１とリ
ンク部材を連結する継手６間を結ぶ線上に駆動手段４を
配置していたが、本発明ではは、この線上には配置して
いない点で相違するものである。

【００１５】即ち、従来パラレルリンク機構と同様に、
固定板（第１部材）１と移動板（第２部材）２は伸縮す
る６本のリンク部材３ａ〜３ｆで結合されている。各リ
ンク部材３ａ〜３ｆと固定板１は２自由度の継手６で連
結され、リンク部材３ａと３ｂはペアとなって３自由度
の継手７で移動板２に連結され、同様にリンク部材３ｃ
と３ｄ及び３ｅと３ｆはそれぞれペアとなり、各ペアと
なったリンク部材は３自由度の継手７によって移動板２
に連結されている。

【００１６】さらに、従来のパラレルリンク機構と同様
に、各リンク部材３ａ〜３ｆには、該リンク部材を伸縮
させるための駆動手段４、及びこの駆動手段４の回転出
力を直線運動に変換する変換機構５が設けられている。
なお、この実施形態においても駆動手段４はサーボモー
タで構成している。

【００１７】以上の構成は、従来のパラレルリンク機構
の構成と同一であるが、本実施形態では、６本のリンク
部材３ａ〜３ｆの固定板１への連結点である継手６の位
置を結ぶと略６角形となるが、図１（ａ）に示すよう
に、この６角形の一辺を水平としたとき、６角形の上
辺、下辺の両端に設けられたリンク部材３ａ，３ｆ，３
ｃ，３ｄの駆動手段（サーボモータ）４は６角形の外
側、即ち、６本のリンク部材と固定板１及び移動板２で
囲まれる空間領域の外側領域に、かつ、それぞれのリン
ク部材連結位置に対して水平方向位置に配置している。
又、中間位置に配置されるリンク部材３ｂと３ｅを駆動
するサーボモータ４は６角形の内側、即前記空間領域内
に配置されている。しかも、それぞれのリンク部材連結
位置に対して水平方向位置に配置している。

【００１８】さらに、この実施形態では、各リンク部材
の軸線と当該リンク部材を駆動する駆動手段４の軸線
（サーボモータの軸線）で形成される平面と固定板１が
形成する平面とが交差する交線がほぼ並行になるように
配設されている。即ち、リンク部材３ａの軸線と該リン
ク部材３ａを駆動する駆動手段のサーボモータ４の軸線
で形成される平面と固定板１との交線、リンク部材３ｂ
の軸線と該リンク部材３ｂを駆動するサーボモータ４の
軸線で形成される平面と固定板１との交線、リンク部材
３ｃの軸線と該リンク部材３ｃを駆動するサーボモータ
４の軸線で形成される平面と固定板１との交線、リンク
部材３ｄの軸線と該リンク部材３ｄを駆動するサーボモ
ータ４の軸線で形成される平面と固定板１との交線、リ
ンク部材３ｅの軸線と該リンク部材３ｅを駆動する駆動
手段のサーボモータ４の軸線で形成される平面と固定板
１との交線、リンク部材３ｆの軸線と該リンク部材３ｆ
を駆動するサーボモータ４の軸線で形成される平面と固
定板１との交線が、すべて略平行となるように各サーボ
モータ４を配置している。

【００１９】前記継手６の位置を結ぶ６角形において、
この６角形の中間位置のリンク部材３ｂ、３ｅを固定板
１に連結する継手６の位置が水平方向において一番外に
張り出し、上下のリンク部材３ａ，３ｆ，３ｃ，３ｄの
継手６の位置は内側によっている。そのため、上下のリ
ンク部材３ａ，３ｆ，３ｃ，３ｄをそれぞれ駆動するサ
ーボモータ４を水平方向で６角形の外側に配置しても、
パラレルリンク機構の水平方向の幅は格別大きくならな
い。又、中間位置のリンク部材３ｂ，３ｅを駆動するサ
ーボモータ４は水平方向で６角形の内側に配置すること
によって、パラレルリンク機構の水平方向の幅を大きく
しないようにしている。しかも、リンク部材３ｂと３ｅ
の継手６は、他のリンク部材の継手６との距離よりも一
番長い距離の位置にあり、かつ、これらのリンク部材３
ｂ，３ｅは３角形状の移動板２の異なった頂点位置に継
手７によって連結されているから、サーボモータ４を内
側に配置したとしても、干渉が生じることはない。

【００２０】図３に示す従来のパラレルリンク機構と図
１，図２に示す本発明の一実施形態のパラレルリンク機
構を比較すると、図３に示す従来例では、移動板２に共
通の継手７で接続しペアとなるリンク部材３ａと３ｂ、
３ｃと３ｄ、３ｅと３ｆの固定板１と連結する継手６間
を結ぶ線上にそれぞれサーボモータ４が配置されてい
る。そして、ペアとなるリンク部材の上端は移動板２の
共通位置に継手７で連結されているから、このペアとな
るリンク部材をそれぞれ駆動するサーボモータ４が一番
干渉する恐れがある。そのため、図３らに示す従来例で
は、このペアとなるリンク部材の固定板１への連結位置
間を図１に示す本願発明のパラレルリンク部材よりも大
きく取っている。

【００２１】これに対して、本願発明のパラレルリンク
機構は、ペアとなるリンク部材の固定板１への連結点を
結ぶ線上にサーボモータ４を位置せず、かつ、前記６角
形の上辺、下辺両端に位置するリンク部材のサーボモー
タ４は固定板１と移動板２及び６本のリンク部材で囲ま
れる空間領域の外側領域に配置され、他の中間位置に位
置する２つのリンク部材のサーボモータは前記空間領域
の内側に配置されるから、サーボモータ４同士の干渉は
少なく、ペアとなるリンク部材の固定板１への連結点間
を大きく取る必要がなく、その結果、コンパクトなパラ
レルリンク機構を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、各リンク部材を駆動する駆動
手段同士の干渉が生じないように、該駆動手段の配設位
置を決めたので、動作範囲が拡大すると共に、パラレル
リンク機構全体をコンパクトに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の説明図である。

【図２】同実施形態における斜視図である。

【図３】従来のパラレルリンク機構の説明図である。

【符号の説明】

１ 固定板 ２ 移動板 ３ａ〜３ｆ リンク部材 ４ 駆動手段（サーボモータ） ５ 変換機構 ６ 継手 ７ 継手

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月１日（１９９９．９．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【課題を解決するための手段】固定部材と移動部材とを
有し、両者の間を並列配置された６本のリンク部材で結
合し、該６本のリンク部材をそれぞれサーボモータで駆
動することにより固定部材に対する移動部材の位置及び
姿勢を変化させるようにしたパラレルリンク機構におい
て、固定部材と各リンク部材が連結される点を結んで形
成される６角形の特定の上辺及び下辺のそれぞれの両端
に位置する４本のリンク部材をそれぞれ駆動するサーボ
モータはその回転軸が６本のリンク部材と固定部材及び
移動部材で囲まれた空間の外側の領域に含まれるように
配置し、他の２本のリンク部材をそれぞれ駆動するサー
ボモータはその回転軸が前記空間の内側の領域に含まれ
るように配置することによってサーボモータ間の相互の
干渉を少なくしコンパクトな動作範囲の大きいパラレル
リンク機構を得る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】

【発明の効果】本発明は、各リンク部材をそれぞれ駆動
するサーボモータ同士の干渉が生じないように、各サー
ボモータの配設位置を決めたので、動作範囲が拡大する
と共に、パラレルリンク機構全体をコンパクトに形成す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 邦保 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 安部 健一郎 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CE05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１部材と、該第１部材から間隔をあけ
   て配置された第２部材と、前記第１部材と第２部材の間
   に配置される６本のリンク部材と該６本のリンク部材の
   それぞれを駆動する６個の駆動手段より構成されるパラ
   レルリンク機構において、前記第１部材と前記各リンク
   部材が連結される点を結んで形成される６角形の上辺と
   下辺のそれぞれの両端に位置する前記リンク部材の駆動
   手段は前記各リンク部材と前記第１部材及び前記第２部
   材で囲まれる空間領域の外側領域に配置され、他のリン
   ク部材の駆動手段は前記空間領域内側に配置されたこと
   を特徴とするパラレルリンク機構。