JP2014061559A - パラレルリンクロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】ベース部から離れる側へのツールの到達距離を大きくすることができるパラレルリンクロボットを提供する。
【解決手段】パラレルリンクロボット1は、ベース部3と、ベース部3に対して移動させられるエンド部4と、ベース部3とエンド部4との間に掛け渡された少なくとも3組のリンク機構5と、ベース部3とエンド部4との間に掛け渡された軸ユニット20と、を備えている。軸ユニット20は、ベース部3に対して摺動及び回転可能な第1軸部21と、第1ユニバーサルジョイント22を介して第1軸部21に連結され、伸縮可能な第2軸部23と、第2ユニバーサルジョイント24を介して第2軸部23に連結され、エンド部4に対して摺動及び回転可能な、且つツールTの着脱可能な第3軸部25と、ベース部3に配置され、第1軸部21をその軸線方向に移動させるエアシリンダ26と、を有している。
【選択図】図2
【解決手段】パラレルリンクロボット1は、ベース部3と、ベース部3に対して移動させられるエンド部4と、ベース部3とエンド部4との間に掛け渡された少なくとも3組のリンク機構5と、ベース部3とエンド部4との間に掛け渡された軸ユニット20と、を備えている。軸ユニット20は、ベース部3に対して摺動及び回転可能な第1軸部21と、第1ユニバーサルジョイント22を介して第1軸部21に連結され、伸縮可能な第2軸部23と、第2ユニバーサルジョイント24を介して第2軸部23に連結され、エンド部4に対して摺動及び回転可能な、且つツールTの着脱可能な第3軸部25と、ベース部3に配置され、第1軸部21をその軸線方向に移動させるエアシリンダ26と、を有している。
【選択図】図2
Description
本発明は、パラレルリンクロボットに関する。
産業用ロボットとして、ベース部とエンド部との間に3組のリンク機構が並列に掛け渡されたパラレルリンクロボットが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなパラレルリンクロボットにおいては、3組のリンク機構によって、ベース部に対するエンド部の位置及び姿勢が調整され、エンド部に取り付けられたツールによって、作業対象物に所定の作業が施される。
上述したようなパラレルリンクロボットでは、例えば箱の内部に荷を積めるために、エンド部に取り付けられたツールを、箱の開口を介して箱の内部に対して進退させる場合がある。このような場合に、箱の深さが大きくなると、ツールが箱の底部に届かないおそれがある。
そこで、本発明は、ベース部から離れる側へのツールの到達距離を大きくすることができるパラレルリンクロボットを提供することを目的とする。
本発明のパラレルリンクロボットは、ベース部と、ベース部に対して移動させられるエンド部と、ベース部とエンド部との間に掛け渡された少なくとも3組のリンク機構と、ベース部とエンド部との間に掛け渡された軸ユニットと、を備え、軸ユニットは、ベース部に対して摺動及び回転が可能となっている第1軸部と、第1ユニバーサルジョイントを介して第1軸部に連結され、伸縮が可能となっている第2軸部と、第2ユニバーサルジョイントを介して第2軸部に連結され、エンド部に対して摺動及び回転が可能となっていると共に、ツールの着脱が可能となっている第3軸部と、ベース部に配置され、第1軸部の軸線方向に第1軸部を移動させる第1駆動源と、を有する。
このパラレルリンクロボットでは、リンク機構によって、ベース部に対するエンド部の位置及び姿勢が調整される。このとき、第1軸部が、ベース部に対して摺動及び回転が可能となっており、第2軸部が、第1ユニバーサルジョイントを介して第1軸部に連結されて、伸縮が可能となっており、更に、第3軸部が、第2ユニバーサルジョイントを介して第2軸部に連結されて、エンド部に対して摺動及び回転が可能となっているので、リンク機構によるエンド部の移動が軸ユニットによって妨げられることが防止される。そして、ベース部に対するエンド部の位置及び姿勢の調整とは別に、第1駆動源によって軸線方向に第1軸部が移動させられると、第2軸部が移動させられて、エンド部に対して第3軸部が移動させられる。これにより、第3軸部に取り付けられたツールをエンド部から離れる側に移動させることができる。よって、このパラレルリンクロボットによれば、ベース部から離れる側へのツールの到達距離を大きくすることが可能となる。
また、軸ユニットは、ベース部に配置され、第1軸部の軸線回りに第1軸部を回転させる第2駆動源を更に有してもよい。この構成によれば、第2軸部を介して、第3軸部もその軸線回りに回転させられるので、第3軸部に取り付けられたツールの向きを調整することができる。しかも、ツールの向きを調整するための第2駆動源がベース部に配置されているため、例えば第2駆動源がエンド部に配置されたものに比べ、エンド部側の慣性が小さくなり、その結果、エンド部を高速に移動させることができる。
また、軸ユニットは、第2軸部の伸縮をロックする第1ロック機構と、第3軸部の摺動及び回転をロックする第2ロック機構と、を更に有してもよい。このとき、パラレルリンクロボットは、リンク機構及び軸ユニットの動作を制御するコントローラを更に備え、コントローラは、リンク機構を動作させてベース部に対してエンド部を移動させる際には、第1ロック機構によるロックを解除すると共に第2ロック機構によるロックを掛け、軸ユニットを動作させてエンド部に対して第3軸部を移動させる際には、第1ロック機構によるロックを掛けると共に第2ロック機構によるロックを解除してもよい。この構成によれば、リンク機構を動作させてベース部に対してエンド部を移動させる際には、第3軸部の摺動及び回転がロックされるので、エンド部に対して第3軸部が不意に移動するのを防止することができる。更に、軸ユニットを動作させてエンド部に対して第3軸部を移動させる際には、第2軸部の伸縮がロックされるので、第1軸部及び第2軸部を介して、第3軸部を精度良く移動させることができる。
本発明によれば、ベース部から離れる側へのツールの到達距離を大きくすることができるパラレルリンクロボットを提供することが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1に示されるように、パラレルリンクロボット1は、コンベア51によって搬送されてくる作業対象物S(例えば、パッケージされた商品等)をチャックし、コンベア52上に載置された箱Cの内部に作業対象物Sを詰めていく産業用ロボットである。コンベア51上には、パラレルリンクロボット1の上流側に位置するようにカメラ53が設置されている。パラレルリンクロボット1が備えるコントローラ2は、カメラ53によって撮像された作業対象物Sの画像に基づいて、当該作業対象物Sの状態情報(位置、向き、種類等)を取得し、パラレルリンクロボット1の動作を制御する。パラレルリンクロボット1によって所定数の作業対象物Sが箱Cに詰められると、コンベア52は、当該箱Cを搬出する。本実施形態では、パラレルリンクロボット1、コンベア51,52及びカメラ53によってパラレルリンクロボットシステム10が構成されている。
図2及び図3に示されるように、パラレルリンクロボット1は、コンベア51の上方における所定の位置に固定されたベース部3と、ベース部3に対して移動させられるエンド部4と、ベース部3とエンド部4との間に掛け渡された3組のリンク機構5と、ベース部3とエンド部4との間に掛け渡された軸ユニット20と、を備えている。パラレルリンクロボット1は、3自由度のパラレルメカニズムを採用しており、3組のリンク機構5は、エンド部4を所定の姿勢(本実施形態では、水平)に維持させつつ、ベース部3に対してエンド部4を3軸並進運動させる。軸ユニット20の先端部20aは、ツールチェンジャ等の構成を有しており、作業対象物Sに種々の作業を施すために種々のツールTの着脱が可能となっている。本実施形態では、作業対象物Sを吸引チャックするためのツールTが軸ユニット20の先端部20aに取り付けられている。
各リンク機構5は、ベース部3に配置された駆動モータ6と、駆動モータ6に連結された第1アーム7と、第1アーム7に連結され且つエンド部4に連結された1対の第2アーム8と、を有している。各リンク機構5において、駆動モータ6は、ベース部3に設けられたブラケット3aに固定されている。第1アーム7におけるベース部3側の基端部7aは、駆動モータ6の回転軸6aに固定されている。これにより、第1アーム7は、駆動モータ6によって揺動させられる。なお、各駆動モータ6の回転軸6aの中心線は、同一平面P1(本実施形態では、水平面)上に位置しており、互いに交差する位置関係を有している。
各リンク機構5において、第1アーム7における第2アーム8側の先端部7bは、1対の第2アーム8における第1アーム7側の基端部8a,8a間に位置しており、各第2アーム8の基端部8aは、ボールジョイント9aを介して第1アーム7の先端部7bに両側から連結されている。一方、エンド部4の一部は、1対の第2アーム8におけるエンド部4側の先端部8b,8b間に位置しており、各第2アーム8の先端部8bは、ボールジョイント9bを介してエンド部4の当該一部に両側から連結されている。更に、1対の第2アーム8は、基端部8a,8a間に掛け渡された第1リンク部11と、先端部8b,8b間に掛け渡された第2リンク部12と、によって、平行四辺形リンクを構成している。
軸ユニット20は、第1軸部21と、第1ユニバーサルジョイント22を介して第1軸部21に連結された第2軸部23と、第2ユニバーサルジョイント24を介して第2軸部23に連結された第3軸部25と、を有している。第1軸部21は、すべり軸受等によって支持されることで、ベース部3に対して摺動及び回転が可能となっている。第2軸部23は、外筒23a、及び摺動可能となるように外筒23aに支持されたスプライン軸23bを有しており、伸縮が可能となっている。第3軸部25は、すべり軸受等によって支持されることで、エンド部4に対して摺動及び回転が可能となっている。第3軸部25の先端部は、ツールチェンジャ等の構成を有する軸ユニット20の先端部20aに相当しており、これにより、第3軸部25は、ツールTの着脱が可能となっている。
軸ユニット20は、第1軸部21の軸線方向に第1軸部21を移動させるエアシリンダ(第1駆動源)26と、第1軸部21の軸線回りに第1軸部21を回転させる駆動モータ(第2駆動源)27と、第2軸部23の伸縮をロックする第1ロック機構28と、第3軸部25の摺動及び回転をロックする第2ロック機構29と、を更に有している。エアシリンダ26及び駆動モータ27は、ベース部3に配置されている。第1ロック機構28は、第2軸部23の外筒23a内に配置されており、第2ロック機構29は、エンド部4に配置されている。
コントローラ2は、リンク機構5を動作させてベース部3に対してエンド部4を移動させる際には、第1ロック機構28によるロックを解除すると共に第2ロック機構29によるロックを掛ける。これにより、第1軸部21及び第3軸部25に対する第2軸部23の角度、及び第2軸部の伸縮は、自由に変化し得る状態となる。したがって、3組のリンク機構5は、エンド部4を所定の姿勢に維持させつつ、ベース部3に対してエンド部4を3軸並進運動させ、例えば、図1に示されるように、コンベア51上でチャックした作業対象物Sをコンベア52上の箱Cの上方に移動させることができる。
また、コントローラ2は、軸ユニット20を動作させてエンド部4に対して第3軸部25を移動させる際には、第1ロック機構28によるロックを掛けると共に第2ロック機構29によるロックを解除する。これにより、第1軸部21及び第3軸部25に対する第2軸部23の角度、及び第2軸部の伸縮は、保持された状態となる。したがって、軸ユニット20は、駆動モータ27を動作させて、第1軸部21をその軸線回りに回転させることで、第3軸部25をその軸線回りに回転させ、例えば、図4に示されるように、チャックした作業対象物Sの向きを変えるために当該作業対象物Sを回転させることができる。更に、軸ユニット20は、エアシリンダ26を動作させて、第1軸部21をその軸線方向に移動させることで、第3軸部25をその軸線方向に移動させ、例えば、図5に示されるように、チャックした作業対象物Sを箱C内に配置するために当該作業対象物Sを下降させることができる。
以上説明したように、パラレルリンクロボット1では、リンク機構5によって、ベース部3に対するエンド部4の位置及び姿勢が調整される。このとき、上述したように、リンク機構5によるエンド部4の移動が軸ユニット20によって妨げられることが防止される。そして、ベース部3に対するエンド部4の位置及び姿勢の調整とは別に、上述したように、エアシリンダ26によってエンド部4に対して第3軸部25が移動させられる。これにより、第3軸部25に取り付けられたツールTをエンド部4から離れる側に移動させることができる。よって、パラレルリンクロボット1によれば、ベース部3から離れる側(本実施形態では、下側)へのツールTの到達距離を大きくすることが可能となる。
更に、上述したように、駆動モータ27によって第3軸部25がその軸線回りに回転させられる。これにより、第3軸部25に取り付けられたツールTの向きや、ツールTにチャックされた作業対象物Sの向きを調整することができる。
また、パラレルリンクロボット1では、ツールTや作業対象物Sの荷重が軸ユニット20に作用することになり、加えて、エアシリンダ26及び駆動モータ27がベース部3に配置されている。したがって、エンド部4側の慣性を小さくすることができ、その結果、エンド部4を高速に移動させることが可能となる。
また、リンク機構5を動作させてベース部3に対してエンド部4を移動させる際には、第3軸部25の摺動及び回転がロックされるので、エンド部4に対して第3軸部25が不意に移動するのを防止することができる。更に、軸ユニット20を動作させてエンド部4に対して第3軸部25を移動させる際には、第2軸部23の伸縮がロックされるので、第1軸部21及び第2軸部23を介して、第3軸部25を精度良く移動させることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、パラレルリンクロボット1は、3組のリンク機構5を備えるものに限定されず、4組以上のリンク機構5を備えていてもよい。リンク機構5の駆動源は、駆動モータ6に限定されず、他のアクチュエータであってもよい。また、第1軸部21をその軸線方向に移動させる駆動源は、エアシリンダ26に限定されず、他のアクチュエータであってもよい。更に、第1軸部21をその軸線回りに回転させる駆動源は、駆動モータ27に限定されず、他のアクチュエータであってもよい。
1…パラレルリンクロボット、2…コントローラ、3…ベース部、4…エンド部、5…リンク機構、20…軸ユニット、21…第1軸部、22…第1ユニバーサルジョイント、23…第2軸部、24…第2ユニバーサルジョイント、25…第3軸部、26…エアシリンダ(第1駆動源)、27…駆動モータ(第2駆動源)、28…第1ロック機構、29…第2ロック機構。
Claims (4)
- ベース部と、
前記ベース部に対して移動させられるエンド部と、
前記ベース部と前記エンド部との間に掛け渡された少なくとも3組のリンク機構と、
前記ベース部と前記エンド部との間に掛け渡された軸ユニットと、を備え、
前記軸ユニットは、
前記ベース部に対して摺動及び回転が可能となっている第1軸部と、
第1ユニバーサルジョイントを介して前記第1軸部に連結され、伸縮が可能となっている第2軸部と、
第2ユニバーサルジョイントを介して前記第2軸部に連結され、前記エンド部に対して摺動及び回転が可能となっていると共に、ツールの着脱が可能となっている第3軸部と、
前記ベース部に配置され、前記第1軸部の軸線方向に前記第1軸部を移動させる第1駆動源と、を有する、パラレルリンクロボット。 - 前記軸ユニットは、
前記ベース部に配置され、前記第1軸部の軸線回りに前記第1軸部を回転させる第2駆動源を更に有する、請求項1記載のパラレルリンクロボット。 - 前記軸ユニットは、
前記第2軸部の伸縮をロックする第1ロック機構と、
前記第3軸部の摺動及び回転をロックする第2ロック機構と、を更に有する、請求項1又は2記載のパラレルリンクロボット。 - 前記リンク機構及び前記軸ユニットの動作を制御するコントローラを更に備え、
前記コントローラは、
前記リンク機構を動作させて前記ベース部に対して前記エンド部を移動させる際には、前記第1ロック機構によるロックを解除すると共に前記第2ロック機構によるロックを掛け、
前記軸ユニットを動作させて前記エンド部に対して前記第3軸部を移動させる際には、前記第1ロック機構によるロックを掛けると共に前記第2ロック機構によるロックを解除する、請求項3記載のパラレルリンクロボット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012206663A JP2014061559A (ja) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | パラレルリンクロボット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012206663A JP2014061559A (ja) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | パラレルリンクロボット |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2014061559A true JP2014061559A (ja) | 2014-04-10 |
Family
ID=50617309
Family Applications (1)
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JP2012206663A Pending JP2014061559A (ja) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | パラレルリンクロボット |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2014061559A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106346444A (zh) * | 2016-06-23 | 2017-01-25 | 南京理工大学 | 一种三平移一转动的四自由度并联机器人机构 |
US10507576B2 (en) | 2015-09-24 | 2019-12-17 | Autonox Robotics Gmbh | Industrial robot |
-
2012
- 2012-09-20 JP JP2012206663A patent/JP2014061559A/ja active Pending
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