JP2015160298A

JP2015160298A - parallel link robot

Info

Publication number: JP2015160298A
Application number: JP2014038441A
Authority: JP
Inventors: 南野　静男; Shizuo Minamino; 静男南野; 幸祐渡辺; Kosuke Watanabe
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a parallel link robot 10 of which a manufacturing cost can be suppressed by decreasing a weight of a movable part 30 hanging over arm parts 41 to 43.SOLUTION: A parallel link robot 10 includes: a base part 20; a movable part 30; arm parts 41 to 43; servo motors 51 to 53; link parts 61 to 63; force action members 73, 78; and a control part. The control part controls the servo motors 51 to 53, and moves the movable part 30 in three directions, i.e., a vertical direction, a longitudinal direction and a lateral direction, by the arm parts 41 to 43 and the link parts 61 to 63. The force action members 73, 78 apply an upward force onto the movable part 30 when the movable part 30 is moved in said three directions.

Description

本発明は、パラレルリンクロボットに関する。 The present invention relates to a parallel link robot.

従来から、特許文献１（特表昭６３−５０１８６０号公報）に開示されているようなパラレルリンクロボットが存在している。パラレルリンクロボットは、例えば、３つのアーム部を駆動するモータを有し、エンドエフェクタを保持する可動部を、各アーム部から延びるリンク部に接続して、３つのモータを制御することで、可動部を上下、前後、左右に動かす。 Conventionally, there has been a parallel link robot as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 63-501860). The parallel link robot has, for example, a motor that drives three arm portions, and a movable portion that holds an end effector is connected to a link portion that extends from each arm portion to control the three motors. Move the part up and down, back and forth, and left and right.

パラレルリンクロボットにおいて、可動部の重量は、リンク部を介してアーム部に掛かっている。すなわち、アーム部を駆動するモータは、可動部を動かすためのトルクに加え、可動部の重量を支えるためのトルクも出力しなければならない。このため、モータのサイズを大きくする必要がある。 In the parallel link robot, the weight of the movable part is applied to the arm part via the link part. That is, the motor that drives the arm unit must output torque for supporting the weight of the movable unit in addition to torque for moving the movable unit. For this reason, it is necessary to increase the size of the motor.

しかし、パラレルリンクロボットにおいてアーム部を駆動する高価なモータのサイズを大きくすると、製作コストが高くなってしまう。 However, if the size of the expensive motor that drives the arm unit in the parallel link robot is increased, the manufacturing cost increases.

本発明の課題は、アーム部に掛かる可動部の重量を軽減して製作コストを抑え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にある。 The subject of this invention is providing the parallel link robot which can reduce the weight of the movable part concerning an arm part, and can suppress manufacturing cost.

本発明に係るパラレルリンクロボットは、ベース部と、可動部と、第１〜第３アーム部と、第１〜第３駆動部と、第１〜第３リンク部と、制御部と、力作用部材とを備えている。可動部は、ベース部の下方に位置し、第１〜第４接続部を有している。第１〜第３アーム部は、ベース部から延びている。第１〜第３駆動部は、ベース部に支持されており、第１〜第３アーム部それぞれを駆動する。第１〜第３リンク部は、一端が第１〜第３アーム部それぞれに回転可能に接続され、他端が可動部の第１〜第３接続部それぞれに回転可能に接続される。制御部は、第１〜第３駆動部を制御し、第１〜第３アーム部および第１〜第３リンク部によって、可動部を上下、前後および左右の３方向に動かす。力作用部材は、可動部の第４接続部に接続される。そして、力作用部材は、可動部が３方向に動かされているときに、可動部に対して上向きの力を加える。 A parallel link robot according to the present invention includes a base portion, a movable portion, first to third arm portions, first to third drive portions, first to third link portions, a control portion, and a force action. And a member. The movable part is located below the base part and has first to fourth connection parts. The first to third arm portions extend from the base portion. The 1st-3rd drive part is supported by the base part, and drives each of the 1st-3rd arm part. One end of the first to third link portions is rotatably connected to each of the first to third arm portions, and the other end is rotatably connected to each of the first to third connection portions of the movable portion. A control part controls a 1st-3rd drive part, and moves a movable part to three directions of up-down, front-back, and right-and-left by the 1st-3rd arm part and the 1st-3rd link part. The force acting member is connected to the fourth connection part of the movable part. The force acting member applies an upward force to the movable part when the movable part is moved in three directions.

ここでは、ベース部に支持された第１〜第３駆動部が第１〜第３アーム部を駆動すると、それに伴って第１〜第３リンク部の姿勢や位置が変わり、第１〜第３リンク部が接続された可動部が上下、前後、左右に動く。そして、少なくとも可動部が動かされているときに、力作用部材は、第４接続部を介して可動部に対して上向きの力を加える。これにより、可動部の重量の少なくとも一部が力作用部によって支えられる状態となり、アーム部に掛かる可動部の重量が軽減され、アーム部を介して可動部を動かしている第１〜第３駆動部に掛かる負荷も小さくなる。したがって、第１〜第３駆動部に必要な駆動力が小さくなり、パラレルリンクロボットの製作コストが抑えられる。 Here, when the 1st-3rd drive part supported by the base part drives the 1st-3rd arm part, the posture and position of the 1st-3rd link part change in connection with it, and the 1st-3rd The movable part to which the link part is connected moves up and down, back and forth, and left and right. And at least when the movable part is moved, the force acting member applies an upward force to the movable part via the fourth connection part. Accordingly, at least a part of the weight of the movable part is supported by the force acting part, the weight of the movable part applied to the arm part is reduced, and the first to third drives that move the movable part via the arm part The load on the part is also reduced. Therefore, the driving force required for the first to third driving units is reduced, and the manufacturing cost of the parallel link robot can be reduced.

また、パラレルリンクロボットは、ベース部に支持される第４駆動部をさらに備え、その第４駆動部によって力作用部材に上向きの力を作用させることが好ましい。制御部が、第４駆動部を制御し、可動部の重量に対応する上向きの力を力作用部材に作用させれば、アーム部に掛かるエンドエフェクタの重量が、より確実に軽減される。 Moreover, it is preferable that the parallel link robot further includes a fourth drive unit supported by the base unit, and causes the upward force to act on the force acting member by the fourth drive unit. If the control unit controls the fourth driving unit to apply an upward force corresponding to the weight of the movable unit to the force acting member, the weight of the end effector applied to the arm unit is more reliably reduced.

また、パラレルリンクロボットは、第５駆動部と、エンドエフェクタとをさらに備えていることが好ましい。第５駆動部は、ベース部に支持され、力作用部材に回転力を作用させる。エンドエフェクタは、可動部に対して回転可能に設けられている。この場合、制御部は、第４駆動部および第５駆動部を制御し、可動部およびエンドエフェクタに上向きの力を加えるとともに、エンドエフェクタを可動部に対して回転させることができる。 The parallel link robot preferably further includes a fifth drive unit and an end effector. The fifth drive unit is supported by the base unit and causes the force acting member to apply a rotational force. The end effector is provided to be rotatable with respect to the movable part. In this case, the control unit can control the fourth driving unit and the fifth driving unit, apply an upward force to the movable unit and the end effector, and rotate the end effector relative to the movable unit.

本発明に係るパラレルリンクロボットによれば、力作用部が、第４接続部を介して可動部に対して上向きの力を加えるため、アーム部に掛かる可動部の重量が軽減され、第１〜第３駆動部に必要な駆動力が小さくなって、パラレルリンクロボットの製作コストが抑えられる。 According to the parallel link robot according to the present invention, the force acting unit applies an upward force to the movable unit via the fourth connection unit, so that the weight of the movable unit applied to the arm unit is reduced. The driving force required for the third drive unit is reduced, and the manufacturing cost of the parallel link robot can be reduced.

本発明の一実施形態に係るパラレルリンクロボットの外観斜視図。1 is an external perspective view of a parallel link robot according to an embodiment of the present invention. パラレルリンクロボットの構成を示す簡易図。The simplified diagram which shows the structure of a parallel link robot. パラレルリンクロボットの制御ブロック図。The control block diagram of a parallel link robot. 変形例Ａに係るパラレルリンクロボットの構成を示す簡易図。FIG. 9 is a simplified diagram showing a configuration of a parallel link robot according to Modification A.

本発明の一実施形態に係るパラレルリンクロボット１０の外観を図１に示す。このパラレルリンクロボット１０は、食品の生産ラインなどにおいて、ピッキング作業や箱詰め作業に好適に利用される。 An appearance of a parallel link robot 10 according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The parallel link robot 10 is suitably used for picking work or boxing work in a food production line or the like.

（１）構成
図１および図２に示すように、パラレルリンクロボット１０は、ベース部２０と、可動部３０と、第１〜第３アーム部４１〜４３と、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３と、第１〜第３リンク部６１〜６３と、引き上げ・回転機構７０と、エンドエフェクタ８０と、制御部９０（図３参照）とを備えている。 (1) Configuration As shown in FIGS. 1 and 2, the parallel link robot 10 includes a base unit 20, a movable unit 30, first to third arm units 41 to 43, and first to third servos for movement. Motors 51 to 53, first to third link parts 61 to 63, a pulling / rotating mechanism 70, an end effector 80, and a control unit 90 (see FIG. 3) are provided.

（１−１）ベース部
ベース部２０は、例えば食品の生産工場の天井に設置される構造物であり、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３や後述する引き上げ用第４サーボモータ７９、回転用第５サーボモータ７６などを支持し且つ囲っている。 (1-1) Base Part The base part 20 is a structure installed on the ceiling of a food production factory, for example, and includes first to third servo motors 51 to 53 for movement and a fourth servo motor 79 for lifting described later. The fifth servomotor 76 for rotation and the like are supported and enclosed.

（１−２）可動部
可動部３０は、ベース部２０の下方の空間に位置している。可動部３０には、第１〜第４接続部３１〜３４が形成されている。第１〜第３接続部３１〜３３には、第１〜第３リンク部６１〜６３の下端が連結される。第４接続部３４は、深溝玉軸受である軸受３４ａのアウターレース（外輪）が固定される部分である。軸受３４ａは、ラジアル荷重およびアキシャル荷重を受けることができる軸受である。軸受３４ａのインナーレース（内輪）には、後述する第１力作用部材７１が固定される。 (1-2) Movable Part The movable part 30 is located in the space below the base part 20. First to fourth connection parts 31 to 34 are formed in the movable part 30. The lower ends of the first to third link parts 61 to 63 are connected to the first to third connection parts 31 to 33. The fourth connecting portion 34 is a portion to which an outer race (outer ring) of a bearing 34a that is a deep groove ball bearing is fixed. The bearing 34a is a bearing capable of receiving a radial load and an axial load. A first force acting member 71 described later is fixed to the inner race (inner ring) of the bearing 34a.

（１−３）第１〜第３アーム部
第１〜第３アーム部４１〜４３は、ベース部２０から外側に向かって延びている。第１〜第３アーム部４１〜４３は、内端が移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の出力軸に取り付けられており、外端がジョイントを介して第１〜第３リンク部６１〜６３と回転可能に連結される。 (1-3) 1st-3rd arm part The 1st-3rd arm part 41-43 is extended toward the outer side from the base part 20. As shown in FIG. As for the 1st-3rd arm parts 41-43, the inner end is attached to the output shaft of the 1st-3rd servomotors 51-53 for a movement, and an outer end is the 1st-3rd link part via a joint. 61 to 63 are rotatably connected.

（１−４）移動用第１〜第３サーボモータ
移動用第１サーボモータ５１は、ベース部２０に固定され、その出力軸を回転中心として第１アーム部４１を回転させる。移動用第２サーボモータ５２は、ベース部２０に固定され、その出力軸を回転中心として第２アーム部４２を回転させる。移動用第３サーボモータ５３は、ベース部２０に固定され、その出力軸を回転中心として第３アーム部４３を回転させる。 (1-4) First to Third Servo Motors for Movement The first servo motor 51 for movement is fixed to the base part 20 and rotates the first arm part 41 with its output shaft as the center of rotation. The moving second servo motor 52 is fixed to the base portion 20 and rotates the second arm portion 42 with its output shaft as the rotation center. The moving third servo motor 53 is fixed to the base portion 20 and rotates the third arm portion 43 with its output shaft as the rotation center.

移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３や第１〜第３アーム部４１〜４３は、平面視において等角度間隔（１２０度間隔）で配置されている。 The first to third servomotors 51 to 53 for movement and the first to third arm portions 41 to 43 are arranged at equal angular intervals (120-degree intervals) in plan view.

（１−５）第１〜第３リンク部６１〜６３
第１〜第３リンク部６１〜６３は、上述のように、上端がジョイントを介して第１〜第３アーム部４１〜４３の外端に回転可能に連結されている。また、第１〜第３リンク部６１〜６３の下端は、ジョイントを介して可動部３０の第１〜第３接続部３１〜３３に回転可能に連結されている。第１〜第３リンク部６１〜６３の長さは、第１〜第３アーム部４１〜４３の長さよりも大きい（長い）。 (1-5) First to third link portions 61 to 63
As described above, the first to third link parts 61 to 63 are rotatably connected to the outer ends of the first to third arm parts 41 to 43 via joints. Moreover, the lower end of the 1st-3rd link parts 61-63 is connected with the 1st-3rd connection parts 31-33 of the movable part 30 so that rotation is possible via the joint. The lengths of the first to third link parts 61 to 63 are larger (longer) than the lengths of the first to third arm parts 41 to 43.

（１−６）引き上げ・回転機構
引き上げ・回転機構７０は、第１力作用部材７１と、第１ユニバーサルジョイント（自在継手）７２と、第２力作用部材７３と、第３力作用部材７８と、第４力作用部材７４と、第２ユニバーサルジョイント７５と、引き上げ用第４サーボモータ７９と、回転用第５サーボモータ７６とを備えている。 (1-6) Lifting / Rotating Mechanism The lifting / rotating mechanism 70 includes a first force acting member 71, a first universal joint (universal joint) 72, a second force acting member 73, and a third force acting member 78. , A fourth force acting member 74, a second universal joint 75, a lifting fourth servomotor 79, and a rotating fifth servomotor 76.

ロッド状の第１力作用部材７１は、可動部３０の第４接続部３４に、軸受３４ａを介して接続される。軸受３４ａのインナーレースから下方に延びる第１力作用部材７１の下端部分に、後述するエンドエフェクタ８０が固定される。 The rod-shaped first force acting member 71 is connected to the fourth connecting portion 34 of the movable portion 30 via a bearing 34a. An end effector 80, which will be described later, is fixed to the lower end portion of the first force acting member 71 extending downward from the inner race of the bearing 34a.

ロッド状の第２力作用部材７３は、第１ユニバーサルジョイント７２を介して第１力作用部材７１と連結されている。第１力作用部材７１は、第２力作用部材７３の回転に応じて回転する。 The rod-shaped second force acting member 73 is connected to the first force acting member 71 via the first universal joint 72. The first force acting member 71 rotates according to the rotation of the second force acting member 73.

円筒状の第４力作用部材７４は、その内部に第２力作用部材７３が挿入されており、可動部３０がベース部２０に対して移動したときに、第２力作用部材７３と相対移動する。第２力作用部材７３と第４力作用部材７４とは、軸方向に相対移動可能に連結されている一方、第２力作用部材７３と第４力作用部材７４とは、相対回転はしないように連結されている。すなわち、第４力作用部材７４の回転に伴って、第２力作用部材７３も回転する。 The cylindrical fourth force acting member 74 has a second force acting member 73 inserted therein, and moves relative to the second force acting member 73 when the movable portion 30 moves relative to the base portion 20. To do. The second force acting member 73 and the fourth force acting member 74 are connected so as to be relatively movable in the axial direction, while the second force acting member 73 and the fourth force acting member 74 do not rotate relative to each other. It is connected to. That is, as the fourth force acting member 74 rotates, the second force acting member 73 also rotates.

回転用第５サーボモータ７６は、ベース部２０に固定されており、その出力軸が水平配置されている。回転用第５サーボモータ７６の出力軸７６ａの先端には、かさ歯車が固定されている、出力軸７６ａが回転すると、かさ歯車が上端に固定された鉛直円筒部材７６ｂが回転する。すなわち、出力軸７６ａの先端のかさ歯車と、鉛直円筒部材７６ｂの上端のかさ歯車とは、噛み合っている。また、鉛直円筒部材７６ｂは、ベース部２０に対して、鉛直軸周りの相対回転が可能に、且つ、相対上下移動が不能に、固定されている。 The fifth servomotor for rotation 76 is fixed to the base portion 20, and its output shaft is horizontally arranged. A bevel gear is fixed to the tip of the output shaft 76a of the fifth servomotor 76 for rotation. When the output shaft 76a rotates, the vertical cylindrical member 76b with the bevel gear fixed to the upper end rotates. That is, the bevel gear at the tip of the output shaft 76a and the bevel gear at the upper end of the vertical cylindrical member 76b are meshed with each other. Further, the vertical cylindrical member 76b is fixed to the base portion 20 so as to be capable of relative rotation around the vertical axis and not to be relatively vertically movable.

鉛直円筒部材７６ｂの下端と、第４力作用部材７４の上端とは、第２ユニバーサルジョイント７５を介して連結されている。回転用第５サーボモータ７６が駆動され、鉛直円筒部材７６ｂが回転すると、それに伴って第４力作用部材７４が回転する。すなわち、回転用第５サーボモータ７６が駆動されると、第４力作用部材７４、第２力作用部材７３、第１力作用部材７１などを介して、回転力がエンドエフェクタ８０に伝わる。すなわち、回転用第５サーボモータ７６が駆動されると、エンドエフェクタ８０に連結されている第１力作用部材７１に、回転力が作用する。 The lower end of the vertical cylindrical member 76 b and the upper end of the fourth force acting member 74 are connected via a second universal joint 75. When the fifth servomotor for rotation 76 is driven and the vertical cylindrical member 76b rotates, the fourth force acting member 74 rotates accordingly. That is, when the fifth servo motor 76 for rotation is driven, the rotational force is transmitted to the end effector 80 via the fourth force acting member 74, the second force acting member 73, the first force acting member 71, and the like. That is, when the rotation fifth servomotor 76 is driven, a rotational force is applied to the first force acting member 71 connected to the end effector 80.

第３力作用部材７８は、先端が第２力作用部材７３の上端に固定されるワイヤーである。第３力作用部材７８は、第２力作用部材７３の上端から上に延び、円筒状の第４力作用部材７４および鉛直円筒部材７６ｂの内部空間を通って、引き上げ用第４サーボモータ７９に向かう。第３力作用部材７８の基端は、引き上げ用第４サーボモータ７９の出力軸に巻き付けられている。引き上げ用第４サーボモータ７９が第３力作用部材７８を巻き取ると、第３力作用部材７８の先端が固定されている第２力作用部材７３が引き上げられる。第２力作用部材７３が引き上げられると、第２力作用部材７３に第１ユニバーサルジョイント７２を介して連結されている第１力作用部材７１も引き上げられ、第１力作用部材７１に固定されているエンドエフェクタ８０も、第１力作用部材７１に軸受３４ａを介して連結されている可動部３０も引き上げられる。すなわち、第１〜第３力作用部材７１，７３，７８等を介して、引き上げ用第４サーボモータ７９の回転トルクが、可動部３０およびエンドエフェクタ８０を上向きに引き上げる力に変わる。すなわち、引き上げ用第４サーボモータ７９が駆動されると、可動部３０およびエンドエフェクタ８０に連結されている第１力作用部材７１に、上向きの力が作用する。また、第１〜第３力作用部材７１，７３，７８は、ベース部２０に固定されている鉛直円筒部材７６ｂと第２ユニバーサルジョイント７５によって連結されており、ベース部２０から可動部３０に向かって延びている。 The third force acting member 78 is a wire whose tip is fixed to the upper end of the second force acting member 73. The third force acting member 78 extends upward from the upper end of the second force acting member 73, passes through the inner space of the cylindrical fourth force acting member 74 and the vertical cylindrical member 76 b, and moves up to the fourth servo motor 79 for lifting. Head. The proximal end of the third force acting member 78 is wound around the output shaft of the lifting fourth servomotor 79. When the fourth lifting servomotor 79 winds up the third force acting member 78, the second force acting member 73 to which the tip of the third force acting member 78 is fixed is pulled up. When the second force acting member 73 is pulled up, the first force acting member 71 connected to the second force acting member 73 via the first universal joint 72 is also lifted and fixed to the first force acting member 71. The end effector 80 and the movable part 30 connected to the first force acting member 71 via the bearing 34a are also lifted. That is, the rotational torque of the lifting fourth servomotor 79 is changed to a force for lifting the movable part 30 and the end effector 80 upward via the first to third force acting members 71, 73, 78, and the like. That is, when the fourth lifting servomotor 79 is driven, an upward force is applied to the first force acting member 71 connected to the movable portion 30 and the end effector 80. The first to third force acting members 71, 73, 78 are connected by a vertical cylindrical member 76 b fixed to the base portion 20 and a second universal joint 75, and are directed from the base portion 20 toward the movable portion 30. It extends.

（１−７）エンドエフェクタ
エンドエフェクタ８０は、食品などの物品を吸着保持できる物品把持部である。エンドエフェクタ８０は、吸着部８１を備え、吸着部８１の内部を大気圧よりも負圧にするバキューム機構から延びるホース（図示せず）に接続されている。吸着部８１による物品の把持／把持解除を切り替えるためのバキュームＯＮ／ＯＦＦ機構８２（図３参照）は、例えばバキューム機構から延びるホースに設けられる電磁開閉弁であり、制御部９０によって状態が切り替えられる。 (1-7) End Effector The end effector 80 is an article gripper that can hold an article such as food by suction. The end effector 80 includes a suction part 81 and is connected to a hose (not shown) extending from a vacuum mechanism that makes the inside of the suction part 81 have a negative pressure from atmospheric pressure. A vacuum ON / OFF mechanism 82 (see FIG. 3) for switching between gripping / holding of articles by the suction unit 81 is an electromagnetic on-off valve provided in a hose extending from the vacuum mechanism, for example, and the state is switched by the control unit 90. .

エンドエフェクタ８０は、可動部３０に下方に位置し、可動部３０に対して鉛直軸を中心とした回転が可能なように、可動部３０に支持されている。具体的には、アウターレースが可動部３０に固定されている軸受３４ａのインナーレースが、第１力作用部材７１に固定されており、その第１力作用部材７１の下端が、エンドエフェクタ８０の上部に固定されている。 The end effector 80 is positioned below the movable unit 30 and supported by the movable unit 30 so that the end effector 80 can rotate around the vertical axis with respect to the movable unit 30. Specifically, the inner race of the bearing 34 a where the outer race is fixed to the movable portion 30 is fixed to the first force acting member 71, and the lower end of the first force acting member 71 is connected to the end effector 80. It is fixed at the top.

（１−８）制御部
図３に示す制御部９０は、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３、引き上げ用第４サーボモータ７９、回転用第５サーボモータ７６、バキュームＯＮ／ＯＦＦ機構８２などに制御指令を送って、並進３自由度を持つ可動部３０を、上下、前後および左右の３方向に動かす。通常、制御部９０は、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３が内蔵する第１〜第３エンコーダ、引き上げ用第４サーボモータ７９が内蔵する第４エンコーダ、回転用第５サーボモータ７６が内蔵する第５エンコーダから位置検出情報を受けて、各モータを制御する。 (1-8) Control Unit The control unit 90 shown in FIG. 3 includes first to third servo motors 51 to 53 for movement, a fourth servo motor 79 for lifting, a fifth servo motor 76 for rotation, and a vacuum ON / OFF mechanism. A control command is sent to 82 and the like, and the movable unit 30 having three degrees of translation is moved in three directions, up and down, front and rear, and left and right. Normally, the control unit 90 includes first to third encoders built in the first to third servomotors 51 to 53 for movement, a fourth encoder built in the fourth servomotor 79 for lifting, and a fifth servomotor 76 for rotation. Receives position detection information from the fifth encoder built in the motor, and controls each motor.

但し、停電などが起こって移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の原点位置が失われた場合、制御部９０は、第１〜第３ジャイロセンサ９１〜９３の検出情報に基づいて、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の動きを制御する。第１〜第３ジャイロセンサ９１〜９３は、図２に示すように、第１〜第３アーム部４１〜４３に装着されている。 However, when the origin position of the first to third servo motors 51 to 53 for movement is lost due to a power failure or the like, the control unit 90 is based on the detection information of the first to third gyro sensors 91 to 93. The movements of the first to third servomotors 51 to 53 for movement are controlled. As shown in FIG. 2, the first to third gyro sensors 91 to 93 are attached to the first to third arm portions 41 to 43.

（２）動作
上述のように、制御部９０が移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３に駆動指令を送ると、並進３自由度を持つ可動部３０が上下、前後、左右に移動し、所望の位置まで移動する。また、回転用第５サーボモータ７６を駆動することで、制御部９０は、エンドエフェクタ８０を回転させて、物品を把持しやすい姿勢に変える。そこでバキュームＯＮ／ＯＦＦ機構８２を制御し、エンドエフェクタ８０に物品を把持させた後、制御部９０は、再び移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３に駆動指令を送り、物品を置く場所まで可動部３０を移動させる。 (2) Operation As described above, when the control unit 90 sends a drive command to the first to third servomotors 51 to 53 for movement, the movable unit 30 having three degrees of translation moves up and down, back and forth, and left and right. Move to the desired position. Further, by driving the fifth servomotor 76 for rotation, the control unit 90 rotates the end effector 80 to change the posture so that the article can be easily gripped. Therefore, after controlling the vacuum ON / OFF mechanism 82 and causing the end effector 80 to grip the article, the control unit 90 sends the drive command to the first to third servo motors 51 to 53 again to place the article. The movable part 30 is moved up to.

このようなパラレルリンクロボットの通常動作に加え、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１０では、引き上げ用第４サーボモータ７９の駆動による移動補助動作が行われる。制御部９０は、可動部３０を３方向に動かしているときに、第１〜第３力作用部材７１，７３，７８によって、引き上げ用第４サーボモータ７９の駆動トルクを上向きの力に変えて可動部３０に作用させる。制御部９０は、３方向に移動させる可動部３０の加速度も考慮して、可動部３０に連結されている第１力作用部材７１に掛ける上向きの力を演算し、エンドエフェクタ８０を含む可動部３０の重量の分だけ第１力作用部材７１に上向きの力を作用させる。これにより、可動部３０の３方向の移動に必要な移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３のトルクが小さくなり、可動部３０が高速に動くようになる。 In addition to the normal operation of the parallel link robot, the parallel link robot 10 according to the present embodiment performs a movement assist operation by driving the fourth servomotor 79 for lifting. When the control unit 90 moves the movable unit 30 in three directions, the drive torque of the fourth servomotor 79 for lifting is changed to an upward force by the first to third force acting members 71, 73, 78. It acts on the movable part 30. The control unit 90 calculates the upward force applied to the first force acting member 71 connected to the movable unit 30 in consideration of the acceleration of the movable unit 30 moved in three directions, and includes the end effector 80. An upward force is applied to the first force application member 71 by the weight of 30. As a result, the torques of the first to third servomotors 51 to 53 for movement necessary for the movement of the movable part 30 in three directions are reduced, and the movable part 30 moves at high speed.

（３）特徴
（３−１）
パラレルリンクロボット１０では、ベース部２０に支持された移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３が第１〜第３アーム部４１〜４３を駆動すると、それに伴って第１〜第３リンク部６１〜６３の位置が変わり、第１〜第３リンク部６１〜６３が接続された可動部３０が上下、前後、左右の並進３方向に動く。そして、可動部３０が動かされているときに、制御部９０は、第１〜第３力作用部材７１，７３，７８等を介して可動部３０に対して上向きの力を加える。これにより、可動部３０の重量の全部あるいは一部が第１〜第３力作用部材７１，７３，７８等によって支えられる状態となり、第１〜第３アーム部４１〜４３に掛かる可動部３０の重量が軽減される。これにより、第１〜第３アーム部４１〜４３を介して可動部３０を動かしている移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３に掛かる負荷も小さくなっている。したがって、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３に必要な駆動力が小さくなり、小型の移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３を選定することができ、パラレルリンクロボット１０の製作コストが抑えられている。また、可動部３０の３方向の移動に必要な移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３のトルクが小さくなっているため、可動部３０を高速に移動させることができている。 (3) Features (3-1)
In the parallel link robot 10, when the first to third servomotors 51 to 53 for movement supported by the base unit 20 drive the first to third arm units 41 to 43, the first to third link units accordingly. The positions of 61 to 63 change, and the movable unit 30 to which the first to third link parts 61 to 63 are connected moves in three translational directions, up and down, front and rear, and left and right. And when the movable part 30 is moved, the control part 90 applies upward force with respect to the movable part 30 via the 1st-3rd force action member 71,73,78 grade | etc.,. As a result, all or part of the weight of the movable part 30 is supported by the first to third force acting members 71, 73, 78, etc., and the movable part 30 is suspended from the first to third arm parts 41 to 43. Weight is reduced. Thereby, the load concerning the 1st-3rd servomotors 51-53 for movement which are moving the movable part 30 via the 1st-3rd arm parts 41-43 is also small. Accordingly, the driving force required for the first to third servomotors 51 to 53 for movement is reduced, and the small first to third servomotors 51 to 53 for movement can be selected. Costs are reduced. Further, since the torques of the first to third servomotors 51 to 53 for movement necessary for moving the movable unit 30 in three directions are small, the movable unit 30 can be moved at high speed.

（３−２）
パラレルリンクロボット１０では、制御部９０が、並進３方向に移動させる可動部３０の加速度も考慮して、可動部３０およびエンドエフェクタ８０に掛けるべき上向きの力を演算し、引き上げ用第４サーボモータ７９に制御指令を送っている。このため、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３で回転させる第１〜第３アーム部４１〜４３に掛かる可動部３０およびエンドエフェクタ８０の重量が、適切に軽減されている。なお、可動部３０およびエンドエフェクタ８０に掛けるべき上向きの力の大きさは、基本的には可動部３０およびエンドエフェクタ８０の重量に相当する大きさである。 (3-2)
In the parallel link robot 10, the control unit 90 calculates the upward force to be applied to the movable unit 30 and the end effector 80 in consideration of the acceleration of the movable unit 30 moved in the three translational directions, and the fourth servomotor for lifting. A control command is sent to 79. For this reason, the weight of the movable part 30 and the end effector 80 applied to the first to third arm parts 41 to 43 rotated by the first to third servomotors 51 to 53 for movement is appropriately reduced. The magnitude of the upward force to be applied to the movable unit 30 and the end effector 80 is basically a size corresponding to the weight of the movable unit 30 and the end effector 80.

（３−３）
停電などが起こって移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の原点位置が失われた場合を想定すれば、１つの解決策として、停電後に原点位置の再検出を行うため、原点センサを設けて自動原点復帰をさせることが考えられる。 (3-3)
Assuming that the origin position of the first to third servo motors 51 to 53 for movement is lost due to a power failure or the like, one solution is to re-detect the origin position after a power failure. It is conceivable to provide automatic home return.

しかし、原点復帰が完了するまでエンドエフェクタ８０の位置が判らないため、原点復帰時にエンドエフェクタ８０が機物に接触、衝突する可能性がある。 However, since the position of the end effector 80 is not known until the return to origin is completed, there is a possibility that the end effector 80 may come into contact with or collide with the vehicle when returning to the origin.

このため、手動操作によって原点復帰をさせない場合、モータ原点位置を停電時にも保持する機能が必要になる。 For this reason, if the home position return is not performed by manual operation, a function for holding the motor home position even during a power failure is required.

これに鑑み、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１０では、停電などが起こって移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の原点位置が失われた場合、制御部９０が、第１〜第３ジャイロセンサ９１〜９３の検出情報に基づいて、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の動きを制御している。これにより、第１〜第３アーム部４１〜４３のアーム角度の絶対位置が判るようになり、移動用第１〜第３サーボモータ５１〜５３の回転原点位置が判らない場合でも、制御部９０は現在位置を把握することができる。 In view of this, in the parallel link robot 10 according to the present embodiment, when a power failure occurs and the origin positions of the first to third servomotors 51 to 53 for movement are lost, the control unit 90 performs the first to first operations. The movements of the first to third servomotors 51 to 53 for movement are controlled based on the detection information of the three gyro sensors 91 to 93. As a result, the absolute positions of the arm angles of the first to third arm portions 41 to 43 can be known, and even when the rotation origin positions of the moving first to third servomotors 51 to 53 are not known, the control unit 90. Can grasp the current position.

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態では、引き上げ・回転機構７０を配備して、エンドエフェクタ８０の
回転を可能にしているが、エンドエフェクタを回転させる必要がないパラレルリンクロボットにも本発明は適用できる。 (4) Modification (4-1) Modification A
In the above-described embodiment, the pull-up / rotation mechanism 70 is provided to allow the end effector 80 to rotate. However, the present invention can also be applied to a parallel link robot that does not need to rotate the end effector.

図４に、変形例Ａに係るパラレルリンクロボット１１０の構成を示す。パラレルリンクロボット１１０は、ベース部１２０と、可動部１３０と、第１〜第３アーム部１４１〜１４３と、移動用第１〜第３サーボモータ１５１〜１５３と、第１〜第３リンク部１６１〜１６３と、引き上げ機構１７０と、可動部１３０の下部に固定されたエンドエフェクタ（図示せず）とを備えている。 FIG. 4 shows a configuration of the parallel link robot 110 according to the modified example A. The parallel link robot 110 includes a base part 120, a movable part 130, first to third arm parts 141 to 143, first to third servo motors 151 to 153 for movement, and first to third link parts 161. ˜163, a lifting mechanism 170, and an end effector (not shown) fixed to the lower part of the movable portion 130.

ベース部１２０は、移動用第１〜第３サーボモータ１５１〜１５３や後述する引き上げ用リニアアクチュエータ１７９などを支持している。 The base portion 120 supports the first to third servomotors 151 to 153 for movement, the lifting linear actuator 179 described later, and the like.

可動部１３０は、ベース部１２０の下方の空間に位置している。可動部１３０には、第１〜第４接続部１３１〜１３４が形成されている。第１〜第３接続部１３１〜１３３には、第１〜第３リンク部１６１〜１６３の下端が連結される。第４接続部１３４は、ロッド状の第１力作用部材１７１の下端が固定される部分である。 The movable part 130 is located in a space below the base part 120. The movable part 130 is formed with first to fourth connection parts 131 to 134. The lower ends of the first to third link portions 161 to 163 are connected to the first to third connection portions 131 to 133. The fourth connecting portion 134 is a portion to which the lower end of the rod-shaped first force acting member 171 is fixed.

第１〜第３アーム部１４１〜１４３は、ベース部１２０から外側に向かって延びている。第１〜第３アーム部１４１〜１４３は、内端が移動用第１〜第３サーボモータ１５１〜１５３の出力軸に取り付けられており、外端がジョイントを介して第１〜第３リンク部１６１〜１６３と回転可能に連結される。 The first to third arm portions 141 to 143 extend outward from the base portion 120. The inner ends of the first to third arm portions 141 to 143 are attached to the output shafts of the first to third servomotors 151 to 153 for movement, and the outer ends are connected to the first to third link portions via joints. 161 to 163 are rotatably connected.

移動用第１サーボモータ１５１〜１５３は、第１〜第３アーム部１４１〜１４３を回転させる。 The first servo motors 151 to 153 for movement rotate the first to third arm portions 141 to 143.

第１〜第３リンク部１６１〜１６３の下端は、ジョイントを介して可動部１３０の第１〜第３接続部１３１〜１３３に回転可能に連結されている。 The lower ends of the first to third link parts 161 to 163 are rotatably connected to the first to third connection parts 131 to 133 of the movable part 130 via joints.

引き上げ機構１７０は、第１力作用部材１７１と、第１ボールジョイント１７２と、第２力作用部材１７３と、第２ボールジョイント１７５と、引き上げ用リニアアクチュエータ１７９とを備えている。ロッド状の第１力作用部材１７１の上端と、第２力作用部材１７３の下端とは、第１ボールジョイント１７２によって連結されている。第２力作用部材１７３の上端と、引き上げ用リニアアクチュエータ１７９のロッド１７９ａの下端とは、第２ボールジョイント１７５によって連結されている。引き上げ用リニアアクチュエータ１７９は、そのロッド１７９ａが鉛直方向に延びる電動ボールネジ式の電動スライダーであり、サーボモータを内蔵している。引き上げ用リニアアクチュエータ１７９は、そのケーシングがベース部１２０に固定されている。制御部が引き上げ用リニアアクチュエータ１７９を駆動すると、ロッド１７９ａが上下に移動する。 The lifting mechanism 170 includes a first force acting member 171, a first ball joint 172, a second force acting member 173, a second ball joint 175, and a lifting linear actuator 179. The upper end of the rod-shaped first force acting member 171 and the lower end of the second force acting member 173 are connected by a first ball joint 172. The upper end of the second force acting member 173 and the lower end of the rod 179a of the lifting linear actuator 179 are connected by a second ball joint 175. The lifting linear actuator 179 is an electric ball screw type electric slider whose rod 179a extends in the vertical direction, and has a built-in servo motor. The casing of the lifting linear actuator 179 is fixed to the base portion 120. When the controller drives the lifting linear actuator 179, the rod 179a moves up and down.

以上のような構成の変形例Ａに係るパラレルリンクロボット１１０においても、上述の（３−１）や（３−２）で説明した本発明のメリット、すなわち、移動用第１〜第３サーボモータ１５１〜１５３の小型化に伴う製作コスト削減や可動部１３０の高速移動実現といったメリットを享受することができる。 Also in the parallel link robot 110 according to the modified example A having the above-described configuration, the advantages of the present invention described in the above (3-1) and (3-2), that is, the first to third servo motors for movement. Advantages such as manufacturing cost reduction accompanying the downsizing of 151 to 153 and high-speed movement of the movable unit 130 can be enjoyed.

（４−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、デルタ型と呼ばれる３自由度制御のパラレルリンクロボット１０に本発明を適用しているが、６つのアームを持つヘキサ型と呼ばれる６自由度制御のパラレルリンクロボットに対しても、本発明の適用が可能である。 (4-2) Modification B
In the above embodiment, the present invention is applied to the three-degree-of-freedom control parallel link robot 10 called a delta type, but also for a six-degree-of-freedom control parallel link robot called a hexa-type having six arms, The present invention can be applied.

（４−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、ワイヤーである第３力作用部材７８を引き上げ用第４サーボモータ７９の出力軸に巻き付けて、引き上げ用第４サーボモータ７９を駆動して可動部３０やエンドエフェクタ８０を上に引き上げる構成を採っているが、高速性を要求されない場合には、モータの代わりに、可動部３０およびエンドエフェクタ８０の重量に相当するカウンターウェイトを採用してもよい。 (4-3) Modification C
In the above embodiment, the third force acting member 78, which is a wire, is wound around the output shaft of the lifting fourth servomotor 79, and the lifting fourth servomotor 79 is driven to move the movable part 30 and the end effector 80 upward. Although a configuration of pulling up is adopted, when high speed is not required, a counterweight corresponding to the weight of the movable portion 30 and the end effector 80 may be employed instead of the motor.

また、可動部３０の移動範囲が狭い場合には、モータやカウンターウェイトではなく、バネ部材をベース部２０に固定してワイヤーで可動部３０やエンドエフェクタ８０に上向きの力を作用させる構成を採ることもできる。 When the moving range of the movable part 30 is narrow, a configuration is adopted in which an upward force is applied to the movable part 30 and the end effector 80 with a wire by fixing the spring member to the base part 20 instead of the motor or the counterweight. You can also.

１０，１１０パラレルリンクロボット
２０，１２０ベース部
３０，１３０可動部
４１〜４３，１４１〜１４３第１〜第３アーム部
５１〜５３，１５１〜１５３移動用第１〜第３サーボモータ（第１〜第３駆動部）
６１〜６３，１６１〜１６３第１〜第３リンク部
７１第１力作用部材
７２第１ユニバーサルジョイント
７３第２力作用部材
７４第４力作用部材
７５第２ユニバーサルジョイント
７６回転用第５サーボモータ（第５駆動部）
７８第３力作用部材
７９引き上げ用第４サーボモータ（第４駆動部）
８０エンドエフェクタ
１７１第１力作用部材
１７２第１ボールジョイント
１７３第２力作用部材
１７５第２ボールジョイント
１７９引き上げ用リニアアクチュエータ 10, 110 Parallel link robot 20, 120 Base portion 30, 130 Movable portion 41-43, 141-143 First to third arm portions 51-53, 151-153 Moving first to third servo motors (first to third servo motors) (3rd drive part)
61-63, 161-163 First to third link parts 71 First force acting member 72 First universal joint 73 Second force acting member 74 Fourth force acting member 75 Second universal joint 76 Fifth servo motor for rotation ( (Fifth drive unit)
78 Third force acting member 79 Lifting fourth servo motor (fourth drive unit)
80 End effector 171 First force acting member 172 First ball joint 173 Second force acting member 175 Second ball joint 179 Lifting linear actuator

特表昭６３−５０１８６０号公報JP-T63-501860

Claims

ベース部と、
前記ベース部の下方に位置し、第１〜第４接続部を有する、可動部と、
前記ベース部から延びる第１〜第３アーム部と、
前記ベース部に支持され、前記第１〜第３アーム部それぞれを駆動する、第１〜第３駆動部と、
一端が前記第１〜第３アーム部それぞれに回転可能に接続され、他端が前記可動部の前記第１〜第３接続部それぞれに回転可能に接続される、第１〜第３リンク部と、
前記第１〜第３駆動部を制御し、前記第１〜第３アーム部および前記第１〜第３リンク部によって、前記可動部を上下、前後および左右の３方向に動かす、制御部と、
前記可動部の第４接続部に接続され、前記可動部が前記３方向に動かされているときに、前記可動部に対して上向きの力を加える、力作用部材と、
を備えた、パラレルリンクロボット。 A base part;
A movable part located below the base part and having first to fourth connection parts;
First to third arm portions extending from the base portion;
First to third driving units supported by the base unit and driving the first to third arm units, respectively.
First to third link portions, one end of which is rotatably connected to each of the first to third arm portions, and the other end of which is rotatably connected to each of the first to third connection portions of the movable portion; ,
A control unit that controls the first to third drive units, and moves the movable unit in three directions of up and down, front and rear, and left and right by the first to third arm units and the first to third link units;
A force acting member that is connected to the fourth connection portion of the movable portion and applies an upward force to the movable portion when the movable portion is moved in the three directions;
Parallel link robot with

前記ベース部に支持され、前記力作用部材に上向きの力を作用させる、第４駆動部（７９）、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第４駆動部を制御して、前記可動部の重量に対応する上向きの力を、前記力作用部材に作用させる、
請求項１に記載のパラレルリンクロボット。 A fourth drive part (79) supported by the base part and acting upward force on the force acting member;
Further comprising
The control unit controls the fourth driving unit to cause an upward force corresponding to the weight of the movable unit to act on the force acting member.
The parallel link robot according to claim 1.

前記ベース部に支持され、前記力作用部材に回転力を作用させる、第５駆動部と、
前記可動部に対して回転可能に設けられた、エンドエフェクタと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第４駆動部および前記第５駆動部を制御して、前記可動部および前記エンドエフェクタに上向きの力を加えるとともに、前記エンドエフェクタを前記可動部に対して回転させる、
請求項２に記載のパラレルリンクロボット。 A fifth drive unit supported by the base unit and causing a rotational force to act on the force acting member;
An end effector provided rotatably with respect to the movable part;
Further comprising
The control unit controls the fourth driving unit and the fifth driving unit to apply an upward force to the movable unit and the end effector, and to rotate the end effector with respect to the movable unit.
The parallel link robot according to claim 2.