JP3089230B2 - パラレルリンクロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、産業用ロボットと
して好適に用いることができるパラレルリンクロボット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来技術のパラレルリンクロ
ボット１の概略的構成を示す斜視図である。パラレルリ
ンクロボット１は、たとえば特開平７−１１６９８３号
公報に開示されており、効果器２が装着される可動部材
３の動作範囲が制限されず、かつ可動部材３の位置決め
精度を高くするために、両端が自在継手５を介して可動
部材３および固定部材４にそれぞれ連結される伸縮制御
可能なリンク手段６によって、可動部材３を固定部材４
に連結するとともに、さらに一端が自在継手７を介して
固定部材４に連結され、かつ他端が揺動角制御部材８，
９を介して可動部材３に連結される伸縮制御可能なリン
ク手段１０によって、可動部材３を固定部材４に連結し
ている。さらに効果器２は、揺動角制御部材１１を介し
て固定部材３に取付けられている。

【０００３】このような構成によって、たとえば図１２
に示すように、揺動角制御部材８の回動、および各リン
ク手段６の伸長または縮退によって、可動部材３を揺動
させるなど、可動部材３の取付られる効果器２の６自由
度の変位を可能にしている。さらに６自由度の運動を達
成した上で、上述の目的を達成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このパラレルリンクロ
ボット１は、効果器２の６自由度の変位を達成するため
に、パラレルリンクロボット１の構成が複雑化し、パラ
レルリンクロボット１を小形に構成することが困難であ
る。このため大きな設置スペースを必要とするので、た
とえば既存のラインにおいて、人手による作業を機械化
して効率化を図るためにパラレルリンクロボット１を新
たに設置しようとしても、設置可能なスペースが存在せ
ず、ラインを大きく変更することなく、新たにパラレル
リンクロボット１を設置することができない場合があ
る。さらにラインに要求されるパラレルリンクロボット
が効果器２の変位として、６自由度を必要としない場合
であっても、無駄な自由度を有するために小形化するこ
とができないので、設置することができない。また可動
部材３は、一体の固定部材４に連結されているので、固
定部材４と設置場所の形状とが一致しない場合など、設
置することができる場所が制限されてしまう。

【０００５】このように従来技術のパラレルリンクロボ
ット１は、大きな設置スペースを必要とする上、固定部
材４が一体であるため、設置場所の形状によっては設置
できないなど、設置可能な場所が大きく制限されてしま
う。

【０００６】したがって本発明の目的は、設置可能な場
所の制限が少ないパラレルリンクロボットを提供するこ
とがである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、（ａ）２つの横枠部を有する基枠と、２つの竪枠部
および２つの横枠部を有する可動枠とを有し、基枠と可
動枠とは、基枠に可動枠が部分的に嵌まり込んで配置さ
れ、基枠には、可動枠が嵌まり込む側とは反対側の横枠
部に連結部が形成され、可動枠には、基枠から突出する
側の横枠部に角変位自在に連結部が設けられ、可動枠
は、可動枠が嵌まり込む側の基枠の横枠部に可動枠の各
竪枠部が支持されて、可動枠の各竪枠部の軸線に沿って
基枠に対して変位可能である２つのリンク本体と、 （ｂ）各リンク本体の基枠に形成される連結部にそれぞ
れ個別に固定される角変位軸と、 （ｃ）各リンク本体の基枠に、角変位軸を介して相互に
平行な予め定める第１軸線まわりに角変位自在にそれぞ
れ個別に連結され、予め定める設置場所にそれぞれ固定
される固定部と、 （ｄ）外ねじが形成され、軸線が各可動枠の各竪枠部の
軸線と平行に配置される状態で、その軸線まわりに回動
自在に各基枠にそれぞれ個別に支持され、各可動枠の基
枠に嵌まり込む横枠部にそれぞれ個別に螺着されるねじ
部材と、 （ｅ）各リンク本体の基枠に、外側方でかつ基枠に連結
される固定部寄りの部分でそれぞれ個別に固定され、各
ねじ部材を回動する駆動源と、 （ｆ）各リンク本体の可動枠に、基枠から突出する側の
横枠部に設けられる連結部に固定されて、前記第１軸線
と平行な第２軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結さ
れ、かつ可動枠に設けられる各連結部に囲まれる領域に
配置され、物品を装着可能な可動体と、 （ｇ）一方のリンク本体に固定される角変位軸に出力軸
が一体に形成され、この角変位軸を回動して一方のリン
ク本体をこのリンク本体が連結される固定部に対して角
変位駆動する角変位駆動手段とを含むことを特徴とする
パラレルリンクロボットである。

【０００８】本発明に従えば、物品が装着可能な可動体
は、各リンク本体に角変位可能に連結され、この可動体
が連結されるリンク本体は、固定部に角変位可能に連結
されている。リンク本体が固定部に対して角変位可能な
第１軸線は、相互に平行であり、かつ第２軸線に対して
も平行である。これによって、各固定部を所定の設置場
所に固定することによって、４節回転連鎖リンク機構が
構成され、１つの回転連鎖における角変位である一方の
リンク本体の固定部に対する角変位を、第１角変位駆動
手段によって制御することができる。また単なる４節回
転連鎖リンク機構ではなく、各リンク本体は、可動枠の
基枠に対する変位を駆動源で制御して伸縮制御可能であ
る。

【０００９】これによって、各固定部を、設置場所にそ
れぞれ固定した状態で、各リンク本体の自立を可能に
し、可動体は、各可動枠を変位する駆動源および角変位
駆動手段によって、前記第１および第２軸線に垂直な一
仮想面に沿った平行移動、すなわちこの一仮想平面に設
定可能な相互に垂直なＸ軸およびＹ軸にそれぞれ沿った
平行移動と、前記予め定める軸線と平行な軸線まわりの
角変位との、平面３自由度の変位を達成することができ
る。このように可動体、ひいては物品の変位の自由度を
限定し、２つの伸縮するリンク本体を用いて４節回転連
鎖リンク機構を構成して実現し、小形化することがで
き、設置スペースを小さくすることができる。したがっ
て、設置場所の制限を少なくすることができる。

【００１０】また各リンク手段の固定部は、一体の部材
に連結されるなど、相互に拘束されておらず、それぞれ
個別に設置場所に固定することができる。したがって、
設置すべきたとえば工場の床である設置場所の形状が、
段差を有する場合など、平坦でない場合であっても、各
固定部を各段にそれぞれ個別に固定することが可能であ
り、これによっても設置場所の制限を少なくすることが
できる。さらに各リンク本体の伸縮は、基枠に部分的に
嵌まり込む可動枠の基枠に対する変位によって達成され
る。各可動枠は、各基枠に回動自在に支持されるととも
に各可動枠に螺着される各ねじ部材を、各駆動源によっ
て回動することによって、各基枠に対して変位駆動する
ことができる。しかも駆動源は、基枠に外側方の固定部
寄りに固定されている。また基枠に固定されるととも
に、固定部が連結される角変位軸と、角変位駆動手段の
出力軸とが一体に形成され、この角変位軸を角変位手段
によって回動して、一方のリンク本体をこのリンク本体
が連結される固定部に対して角変位駆動することができ
る。このような構成によって、可動体を変位させるにあ
たって、駆動源および角変位駆動手段を大きく動かす必
要がなく、可動体を変位させるために大きな動力を必要
とせず、円滑に変位させることができ、さらにパラレル
リンクロボット全体の安定性を良好にすることができ
る。また各リンク本体の伸縮および各リンク本体の角変
位を制御するための構成を、上述のような構成とするこ
とによって、各リンク本体を伸縮動作させても、伸縮動
作させるためのねじ部材は基枠に対して回動するだけで
あり、また各駆動源および第１角変位手段が各リンク本
体に挟まれる空間に突出することが防がれる。また可動
体は、可動枠に設けられる連結部に囲まれる領域に配置
され、この可動体が各リンク本体に挟まれる空間に突出
することが防がれる。したがって各リンク本体間に、各
リンク本体に際して干渉するものを無くし、広い空間を
得て、各リンク本体の角変位範囲を大きくすることがで
きる。このように本発明のパラレルリンクロボットは、
小形であって設置場所の制限を少なくしたうえで、可動
体の変位可能範囲を大きくすることができる。

【００１１】このようなパラレルリンクロボットは、他
の手段を付加して、可動体に装着可能な物品の変位の自
由度を向上することは可能である。

【００１２】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
発明の構成において、前記角変位手段は、固定部が固定
される設置場所に固定されることを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、前記第１角変位駆動手段
は、設置場所に固定される。これによってリンク本体を
角変位するにあたって、角変位駆動手段を変位させる必
要がない。したがって可動部材を変位させるにあたっ
て、大きな動力を必要とせず、円滑に変位させることが
でき、さらにパラレルリンクロボット全体の安定性を良
好にすることができる。

【００１４】請求項３記載の本発明は、請求項１または
２記載の発明の構成において、第１軸線に沿って走行可
能な走行体に搭載されることを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、パラレルリンクロボット
は、走行体に搭載され、前記第１軸線に沿って走行する
ことができる。これによって可動体、ひいては物品の変
位の自由度を１自由度向上することができ、利便性が向
上される。請求項１または２記載の構成のように３自由
度の構成に付加することによって、４自由度を達成する
ことができる。

【００１６】請求項４記載の本発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明の構成において、可動体には、前
記各第２軸線を含む平面に対して垂直な軸線まわりに、
物品を角変位駆動する角変位駆動手段が装着可能である
ことを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、可動体に装着される効果
器を、各第２軸線を含む平面に対して垂直な軸線まわり
に、角変位駆動することができる。これによって物品の
変位の自由度に、１自由度を追加して、物品の変位の自
由度を向上することができる。請求項１または２記載の
構成としたときには、物品の４自由度の変位を達成し、
請求項３記載の構成としたときには、物品の５自由度の
変位を達成することができ、利便性が向上される。

【００１８】請求項５記載の本発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明の構成において、可動体には、前
記各第２軸線を含む平面に対して平行であり、かつ前記
各第１軸線に対して交差する方向に延びる軸線まわり
に、物品を角変位駆動するための角変位駆動手段が装着
可能であることを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、可動体の装着される物品
を、各第２軸線を含む平面に対して平行であり、かつ各
第１軸線に対して交差する方向に延びる軸線まわりに、
角変位駆動することができる。これによって物品の変位
の自由度に、１自由度を追加して、物品の変位の自由度
を向上することができる。請求項１または２記載の構成
としたときには、物品の４自由度の変位を達成し、請求
項３記載の構成としたときには、物品の５自由度の変位
を達成し、請求項４記載の構成としたときには、物品の
６自由度の変位を達成することができ、利便性が向上さ
れる。

【００２０】請求項６記載の本発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の発明の構成において、２つのリンク本
体は、同一の構成を有することを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、２つのリンク本体は、同
一の構成を有するので、各リンク本体を製造するための
装置は１種類でよく、製造が容易である。したがって大
量生産にも適している。さらに各リンク本体をユニット
化しておくことによって、さらに製造性が向上される。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
パラレルリンクロボット２０の概略的構成を示す正面図
である。パラレルリンクロボット２０は、設置場所であ
るたとえば工場の床２１にそれぞれ固定される２つのリ
ンク手段２２ａ，２２ｂと、各リンク手段２２ａ，２２
ｂに連結される可動体２３とを含む。各リンク手段２２
ａ，２２ｂは、伸縮駆動部２４ａ，２４ｂによって伸縮
可能なリンク本体２５ａ，２５ｂ、およびリンク本体２
５ａ，２５ｂの一端部が相互に平行な予め定める第１軸
線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂまわりに角変位自在に連結される固定
部２６ａ，２６ｂを有する。可動体２３は、物品２７を
装着可能であり、各リンク手段２２ａ，２２ｂの各リン
ク本体２５ａ，２５ｂの他端部に各第１軸線Ｌ１ａ，Ｌ
１ｂに平行な各第２軸線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂまわりに角変位
自在にそれぞれ連結される。さらにパラレルリンクロボ
ット２０は、図１および図２において左側に配置される
リンク手段２２ａのリンク本体２５ａを、固定部２６ａ
に対して、第１軸線Ｌ１ａまわりに角変位駆動する第１
角変位駆動手段２８を含む。可動体２３に装着される物
品２７は、スポット溶接などの溶接を行うための溶接手
段、塗料または処理液などの塗布を行うための塗布手
段、切削または研削などを行うための工具、物体を把持
するための把持手段、およびワーク、すなわち被加工物
などであり、適宜選択されて装着することが可能であ
る。

【００２３】図２はパラレルリンクロボット２０の具体
的構成を示す正面図であり、図３は図２の切断面線ＩＩ
Ｉ−ＩＩＩから見た断面図である。理解を容易にするた
めに、図２には、第１角変位手段２８を省略して示し、
図３には、リンク本体２５ａと、固定部２６ａおよび可
動体２３との連結部分、ならびに伸縮駆動部２４ａの動
力伝達部の内部構造をも併せて示す。図１をも併せて参
照して、リンク手段２２ａのリンク本体２５ａは、略矩
形状の基枠３０ａと、この基枠３０に対して変位可能に
設けられる可動枠３１ａとを有する。基枠３０ａと可動
枠３１ａとは、同一の平面に位置するように、かつ可動
枠３１ａが部分的に基枠３０ａに嵌まり込むように配置
され、可動枠３１ａの相互に平行に設けられる一対の竪
枠部３５ａが基枠の一横枠部３６ａによって案内される
状態で、可動枠３１ａは、基枠３０ａに対して伸縮する
ように、変位可能に設けられている。

【００２４】基枠３０ａは、一横枠部３６ａとは反対の
他横枠部３４ａに一対の連結部３２ａが形成されてお
り、この連結部３２ａに固定される角変位軸３３ａを介
して一対の固定部２６ａに、第１軸線Ｌ１ａまわりに角
変位自在に連結されている。可動枠３１ａの各竪枠３５
ａは、たとえば円柱状であり、基枠３１ａの横枠部３６
ａを挿通し、この横枠部３６ａによって、軸線Ｌ１ａに
対して垂直に位置する竪枠部３５ａの軸線Ｌ３ａに沿っ
てスライド変位自在に支持されている。このような構成
によって、リンク本体２５ａは、固定部２６ａに対して
軸線Ｌ１ａまわりに角変位可能であるとともに、基枠３
０ａに対する可動枠３１ａのスライド変位によって、伸
縮可能である。

【００２５】第１角変位駆動手段２８は、たとえばサー
ボモータによって実現され、床２１に固定されている。
この第１角変位手段２８の出力軸３７は、一方の連結部
３２ａに固定される角変位軸３３ａと一体に形成されて
おり、出力軸３７の回動に伴って角変位軸３３ａが回動
し、この角変位軸３３ａの回動によって、リンク本体２
５ａを固定部２６ａに対して角変位駆動することができ
る。さらに第１角変位駆動手段２８を制御することによ
って、リンク本体２５ａの固定部２６ａに対する角変位
を制御することができる。

【００２６】またリンク本体２５ａの基枠３０ａには、
外ねじが形成されたねじ部材４０ａが、その軸線Ｌ４ａ
を可動枠３１ａの各竪枠部３５ａの軸線Ｌ３ａと平行に
位置させた状態で、軸線Ｌ４ａまわりに回動自在に支持
されている。このねじ部材４０ａは、可動枠３１ａの基
枠３０ａに嵌まり込んでいる横枠部４１ａに、この横枠
部４１ａを挿通する状態で、間に複数のボールを介在さ
せたいわゆるボールねじ構造をとって、螺着されてい
る。さらにねじ部材４０ａは、基枠３０ａの各連結部３
２ａが形成される横枠部３４ａを挿通して、一端部が基
枠３０ａから突出し、この一端部にプーリ部材４２ａが
固定されている。

【００２７】さらに基枠３０ａには、外側方の下部にサ
ーボモータなどによって実現される駆動源４３ａが固定
されており、その駆動源４３ａの図示しないプーリ部材
が固定された出力軸からベルト４４ａを介してプーリ部
材４３ａに動力が伝達される。すなわち、駆動源４３ａ
の動力が２つのプーリ部材４３ａおよびベルト４４ａを
有する伝達手段によって、ねじ部材４０ａに伝達され
る。これによってねじ部材４０ａが軸線Ｌ４ａまわりに
回動され、この回動が可動枠３１ａに直線変位に変換さ
れて与えられ、可動枠３１ａが基枠３０ａに対して変位
される。このようにして、ねじ部材４０ａ、プーリ部材
４２ａを有する伝達手段、および駆動源４３ａを含んで
構成される伸縮駆動部２４ａによって、リンク本体２５
ａは、可動枠３１ａを基枠３０ａに対して変位駆動し
て、伸縮駆動することができる。さらに伸縮駆動部２４
ａ、詳しくは駆動源４３ａを制御することによって、リ
ンク本体２５ａの伸縮を制御することができる。

【００２８】また可動枠３１ａの基枠３０ａから突出す
る横枠部４６ａは、その両端部が各竪枠部３５ａよりも
外方側にそれぞれ突出しており、その両端部に軸線Ｌ２
ａまわりに角変位自在に連結部４８ａが設けられてい
る。これら各連結部４８ａに、たとえばボルトおよびナ
ットを用いて、可動体２３が固定され、これによって、
可動体２３が、リンク本体２５ａの他端部に軸線Ｌ２ａ
まわりに角変位自在に連結される。このようなリンク手
段２５ａは、各固定部２６ａを、たとえばアンカーボル
トによって床２１に固定することによって、床２１に連
結される。

【００２９】リンク手段２５ｂは、第１角変位駆動手段
２８に関連する構成を除いて、リンク手段２５ａと同様
の構成を有するので、図面に現れる対応する構成部分
に、添字ａに代えて添字ｂを添えた同一番号の参照符を
付し、重複をさけて説明を省略する。

【００３０】可動体２３は、相互に平行に配置される一
対の竪壁部５０ａ，５０ｂと、各竪壁部５０ａ，５０ｂ
の一端部を連結する天板部５１とを有し、大略的に断面
略Ｕ字状の溝形形状に形成されている。この可動体２３
は、天板部５１を、各リンク手段２２ａ，２２ｂの固定
部２６ａが位置する側とは反対側、すなわちパラレルリ
ンク装置２０を設置する床２１側とは反対側に配置した
状態で、各竪壁部５０ａ，５０ｂが、各リンク手段２２
ａ，２２ｂの各連結部４８ａ，４８ｂにそれぞれ固定さ
れ、これによって各リンク手段２２ａ，２２ｂのリンク
本体２５ａ，２５ｂの他端部に、各軸線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ
まわりに角変位可能に連結される。物品２７は、天板部
５１にたとえばボルトおよびナットによって装着するこ
とができる。この可動体２３は、各連結部４８ａ，４８
ｂの上下方向の寸法内に、換言すれば各連結部４８ａ，
４８ｂによって囲まれる領域内に位置している。

【００３１】このように本発明に従うパラレルリンクロ
ボット２０は、各リンク手段２２ａ，２２ｂを、固定部
２６ａ，２６ｂで床２１に固定することによって、床２
１を１つのリンクとして、４節回転連鎖リンク機構が構
成され、このうちの少なくとも１つの回転連鎖のおける
角変位、すなわちリンク本体２５ａと固定部２６ａとの
角変位を第１角変位駆動手段２８によって、制御するこ
とができる。また単なる４節回転連鎖リンク機構ではな
く、各リンク本体２５ａ，２５ｂは、伸縮駆動部２４
ａ，２４ｂによって伸縮制御可能である。

【００３２】これによって各リンク手段２２ａ，２２ｂ
の固定部２６ａ，２６ｂを床２１にそれぞれ固定し、パ
ラレルリンクロボット２０を床２１に設置した状態で、
可動体２３は、各伸縮駆動部２４ａ，２４ｂおよび第１
角変位駆動手段２８によって、各軸線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，
Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに垂直、すなわち図２の紙面に平行な一
仮想面に沿った平行移動、詳しくは、一仮想平面に設定
可能な相互に垂直なＸ軸およびＹ軸、たとえば図２にお
いて床面に垂直な上下方向および床面に平行な左右方向
となるＸ軸およびＹ軸にそれぞれ沿った平行移動と、各
軸線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂと平行な軸線まわ
りの角変位との、３自由度の変位を達成し、可動部２３
に物品２７を装着したときに、図１に示すような物品２
７が変位して作業可能な作業領域Ｓ１を得ることができ
る。このように物品２７を装着可能な可動体２３の変位
の自由度を限定して、しかも２つの伸縮するリンク本体
２５ａ，２５ｂを用いたリンク機構によってパラレルリ
ンクロボット２０の構成を簡略化して小形化することが
でき、設置スペースＳ２を小さくすることができる。し
たがってパラレルリンクロボット２０の設置場所の制限
を少なくすることができる。

【００３３】また各リンク手段２２ａ，２２ｂの固定部
２６ａ２，２６ｂは、一体の部材に連結されるなど、相
互に拘束されておらず、それぞれ個別に設置場所である
床２１に固定することができる。したがって図４に示す
ように、設置すべきたとえば工場の床２１の形状が、段
差２１ａを有する場合など、平坦でない場合であって
も、各固定部を各段２１ｂ，２１ｃにそれぞれ個別に固
定することが可能であり、これによってもさらに設置場
所の制限を少なくすることができる。

【００３４】さらに本形態では、第１角変位駆動手段２
８は、リンク本体２５ａを１つの固定部２６ａに対して
角変位駆動する。これによって第１角変位駆動手段２８
は、リンク手段２２ａの固定部２６ａ付近である固定部
２６ａが固定される床２１に固定されており、リンク本
体２５ａを角変位するにあたって、第１角変位駆動手段
２８を変位させる必要がない。したがって可動体２３を
変位させるにあたって、大きな動力を必要とせず、円滑
に変位させることができ、さらにパラレルリンクロボッ
ト２０全体の安定性を良好にすることができる。

【００３５】加えて、各リンク本体２５ａ，２５ｂを伸
縮駆動制御する伸縮駆動部２４ａ，２４ｂの駆動源４３
ａ，４３ｂは、リンク本体２５ａ，２５ｂの固定部２６
ａに連結される基枠３０ａの固定部２６ａ寄りの部分、
すなわちリンク本体２５ａ，２５ｂの下部の外側方に固
定されており、可動体２３を変位させたときに、駆動部
２４ａが大きく変位することがない。したがって可動体
２３を変位させるにあたって、大きな動力を必要とせ
ず、円滑に変位させることができ、さらにパラレルリン
クロボット２０全体の安定性を良好にすることができ
る。

【００３６】さらに可動体２３は、前述のように各連結
部４８ａ，４８ｂによって囲まれる領域に設けられ、か
つ駆動源４３ａ，４３ｂがリンク本体２５ａ，２５ｂの
外側方に設けられている。このように、各リンク本体２
５ａ，２５ｂによって挟まれる空間には、可動体２９、
各駆動源４３ａ，４３ｂが突出していない。したがって
各リンク本体２５ａ，２５ｂ間に、各リンク本体２５
ａ，２５ｂの角変位に際して干渉するものを無くし、広
い空間を得て、各リンク本体２５ａ，２５ｂの角変位可
能範囲を大きくすることができる。

【００３７】パラレルリンクロボット２０では、２つの
リンク手段２２ａ，２２ｂのリンク本体２５ａ，２５ｂ
は、同一の構成を有している。これによって各リンク本
体を製造するための装置は１種類でよく、製造が容易で
ある。さらに図５に仮想線４９で囲って示す構成、すな
わちリンク本体２５ａ，２５ｂをユニット化しておくこ
とによって、向きを逆にして連結すればよく、パラレル
リンクロボット２０の組立作業が容易になり、製造作業
の作業性が向上される。さらに加えて、各固定部２６
ａ，２６ｂを含んだ各リンク手段２２ａ，２２ｂは、類
似の構成、すなわち一方のリンク手段２２ａのリンク本
体２５ａと固定部２６ａとを連結する角変位軸３３ａの
１つが、第１角変位手段２８の出力軸３７と一体に形成
されている差異を除けば同一の構成を有しており、これ
によって各リンク手段２２ａ，２２ｂの製造も容易であ
る。

【００３８】図６は、本発明の実施の他の形態のパラレ
ルリンクロボット２０Ａの概略的構成を示す斜視図であ
る。このパラレルリンクロボット２０Ａは、図１〜図５
を参照して説明した上述のパラレルリンクロボット２０
と類似しており、異なる構成についてだけ説明し、同様
または類似の構成を有する部分には、対応する同一の参
照符を付し、その部分の説明を省略する。パラレルリン
クロボット２０Ａは、走行体５５に各リンク手段２２
ａ，２２ｂの固定部２６ａ，２６ｂがそれぞれ固定さ
れ、走行体５５に搭載されている。走行体５５は、各軸
線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂと平行の延びる案内
レール５６に案内されて、各軸線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２
ａ，Ｌ２ｂに沿って走行可能である。

【００３９】このようにパラレルリンクロボット２０Ａ
を走行体５５に搭載することによって、前述の３自由度
に１自由度を追加して、物品の４自由度の変位を達成す
ることができ、利便性が向上される。しかもパラレルリ
ンクロボット２０Ａは、構成を小形にすることができる
ので、搭載する走行体５５も小形にすることができる。
このように構成すれば、たとえば物品２７としてスポッ
ト溶接手段を可動体に装着し、案内レール５６に沿っ
て、すなわち各軸線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに
沿って位置する被溶接物５７を、走行体５５を走行させ
ながら迅速かつ容易に溶接することができる。さらに具
体的に述べると、四輪自動車のボディの側部の下部部分
などを、迅速かつ容易に溶接することができる。

【００４０】図７は、本発明の実施のさらに他の形態の
パラレルリンクロボット２０Ｂの概略的構成を示す正面
図である。このパラレルリンクロボット２０Ｂは、図１
〜図５を参照して説明した上述のパラレルリンクロボッ
ト２０と類似しており、異なる構成についてだけ説明
し、同様または類似の構成を有する部分には、対応する
同一の参照符を付し、その部分の説明を省略する。パラ
レルリンクロボット２０Ｂは、可動体２３が各リンク本
体２５ａ，２５ｂに対して角変位可能な各第２軸線Ｌ２
ａ，Ｌ２ｂを含む平面に対して垂直な軸線Ｌ５まわり
に、物品２７を角変位駆動する第２角変位駆動手段５９
を装着可能である。

【００４１】このようにパラレルリンクロボット２０Ｂ
は、可動体２３に第２角変位駆動手段５９を装着するこ
とによって、図１〜図５を参照して前述した３自由度に
１自由度を追加して、物品の４自由度の変位を達成する
ことができ、利便性が向上される。

【００４２】図８は、本発明の実施のさらに他の形態の
パラレルリンクロボット２０Ｃの概略的構成を示す斜視
図である。このパラレルリンクロボット２０Ｃは、図１
〜図５を参照して説明した上述のパラレルリンクロボッ
ト２０と類似しており、異なる構成についてだけ説明
し、同様または類似の構成を有する部分には、対応する
同一の参照符を付し、その部分の説明を省略する。パラ
レルリンクロボット２０Ｂは、可動体２３が各リンク本
体２５ａ，２５ｂに対して角変位可能な各第２軸線Ｌ２
ａ，Ｌ２ｂを含む平面に対して平行であり、かつ各軸線
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに対して交差する方
向、図８においては紙面に垂直な方向に延びる軸線Ｌ６
まわりに、物品２７を角変位駆動する第３角変位駆動手
段６０を装着可能である。

【００４３】このように物品２７を、第３角変位駆動手
段６０によって、軸線Ｌ６まわりに、角変位駆動するこ
とができ、物品２７の変位の自由度に、１自由度を追加
して、利便性が向上することができる。

【００４４】このパラレルリンクロボット２０Ｃは、図
６を参照して述べた走行体５５に搭載されるとともに、
図７を参照して述べた第２角変位駆動手段５９をも可動
体２３に装着することができる。第３角変位駆動手段６
０は、可動体２３に第２角変位駆動手段５９を介して可
動体２３に装着されている。これによって物品２７は、
６自由度で変位することができ、高い利便性を有する。
また第２角変位駆動手段５９によって、第３角変位駆動
手段６０をも角変位駆動し、第３角変位駆動手段による
物品２７の角変位軸線Ｌ６を軸線Ｌ５まわりに角変位し
て変更することができ、利便性を有する。

【００４５】図９は、図８に示すパラレルリンクロボッ
ト２０Ｃの具体的構成を示す正面図である。図９には、
図解を容易にするために第１角変位駆動手段２８を省略
して示す。各リンク手段２２ａ，２２ｂの各固定部２６
ａ，２６ｂが固定され、パラレルリンクロボット２０Ｃ
が搭載される走行体５５は、矩形状の基台６５上に、載
置プレート６６が固定されており、パラレルリンクロボ
ット２０Ｃの各固定部２６ａ，２６ｂおよび第１角変位
駆動手段２８は、載置プレート６６に、たとえばボルト
およびナットによって固定される。基台６５には、両側
部において、各軸線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに
平行に延び、たとえば工場の床２１によって支持される
円柱状の案内レール６７ａ，６７ｂが、それぞれ摺動可
能に挿通され、これによって走行体５５は、各案内レー
ル６７ａ，６７ｂに案内されて、各軸線Ｌ１ａ，Ｌ１
ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに沿って走行することができる。

【００４６】また基台６５には、外ねじが形成されたね
じ部材６８が、挿通する状態で、間に複数のボールを介
在させたいわゆるボールねじ構造をとって、螺着されて
いる。このねじ部材６８は、その軸線Ｌ７が各軸線Ｌ１
ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂと平行となるように配置さ
れている。さらにねじ部材６８には、たとえばサーボモ
ータによって実現される図示しない走行駆動手段から回
転力が与えられ、その軸線Ｌ７まわりに回動される。こ
の回動が基台６５に直線変位に変換されて与えられ、走
行体５５が各軸線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに沿
って走行される。さらに走行駆動手段を制御することに
よって、走行体５５の走行を制御することができる。

【００４７】可動体２３に装着される第２角変位駆動手
段５９は、たとえばサーボモータによって実現され、可
動体２３の天板部５１に、たとえばボルトおよびナット
によって固定される。この第２角変位駆動手段５９は、
図示しない出力軸が軸線Ｌ５に沿って配置され、この出
力軸に連結されて軸線Ｌ５に沿って延びる支持部材６９
を、軸線Ｌ５まわりに回動することができる。

【００４８】第３角変位駆動手段６０は、第２角変位駆
動手段５９によって回動される支持部材６９に固定さ
れ、これによって第２角変位駆動手段５９を介して、可
動体２３に装着される。第３角変位駆動手段６０は、た
とえばサーボモータによって実現され、支持部材６９
に、たとえばボルトおよびナットによって固定される。
この第３角変位駆動手段６０は、図示しない出力軸が軸
線Ｌ６に沿って配置され、この出力軸に物品としての溶
接手段２７（物品の１つであるので同一の参照符を付
す）の基軸７１が固定され、溶接手段７０を軸線Ｌ６ま
わりに回動することができる。第３角変位駆動手段６０
によって角変位可能な軸線Ｌ６は、第２角変位駆動手段
５９によって、軸線Ｌ５まわりに角変位する。

【００４９】溶接手段２７は、スポット溶接用の溶接手
段であり、基軸７１によって、その軸線Ｌ８沿って変位
可能に案内される一対の支持部７２ａ，７２ｂを有し、
各支持部７２ａ，７２ｂに、トーチ７３ａ，７３ｂがそ
れぞれ設けられている。また溶接手段２７は、さらに、
支持プレート７４によって、軸線方向の変位が阻止され
た状態で、軸線Ｌ９まわりに回動自在に支持されるねじ
部材７５と、支持プレート７４に固定され、ねじ部材７
５を軸線Ｌ９まわりに回動するトーチ位置制御用駆動手
段７６とを有している。

【００５０】ねじ部材７５は、軸線方向中途部分８０で
支持プレート７４に支持され、この部分８０の軸線方向
両側に、相互に逆向きのねじが形成されている。すなわ
ちたとえば、一方には右ねじが形成され、他方には左ね
じが形成されている。このようなねじ部材７５は、支持
される部分８０に関して、軸線方向の一方側の部分が一
方の支持部７２ａに螺着され、軸線方向の他方側の部分
が他方の支持部７２ｂに螺着されるとともに、トーチ位
置制御用駆動手段７６の出力軸８１に連結されている。
このねじ部材７５を、トーチ位置制御用駆動手段７６に
よって、回動することによって、この回動が各支持部７
２ａ，７２ｂの軸線Ｌ９に沿った変位に変換される。各
支持部７２ａ，７２ｂは、支持プレート７４に案内さ
れ、ねじ部材７５の回動によって、相互に近接および離
反変位駆動される。このような構成によって、各トーチ
７３ａ，７３ｂは、所定の溶接位置８２を中心に、相互
に近接および離反変位駆動制御し、被溶接物５７の形状
などによって各トーチ７３ａ，７３ｂ間の距離を変更す
ることができる。またパラレルリンクロボット２０Ｃに
溶接手段２７を装着することによって、各トーチ７３
ａ，７３ｂの被溶接物５７に対する位置および向きを変
更して、好適な溶接を行うことができる。

【００５１】たとえばこのような溶接手段２７を可動体
２３に装着することによって、この溶接手段２７を６自
由度、すなわち図１〜図５を参照して述べた各リンク手
段２２ａ，２２ｂおよび第１角変位駆動手段２８によっ
て得られる３自由度の変位に、走行体５５、第２角変位
駆動手段５９および第３角変位駆動手段６０によって、
それぞれ得られる各１自由度を加えた６自由度で、溶接
手段２７を変位させることができ、さらに利便性が向上
される。具体的に述べると、図６を参照して説明した四
輪自動車の側部の下部部分の溶接などに用いるにあたっ
て、その被溶接部分５７が湾曲したり、または捩れてい
る場合であっても、容易に各トーチ７３ａ，７３ｂの向
きを変更して、好適な溶接を行うことができる。

【００５２】このようにパラレルリンクロボット２０
は、走行体５５、第２角変位駆動手段５９、および第３
角変位駆動手段６０を付加して、可動体２３に装着可能
な物品２７の変位の自由度を向上することが可能であ
る。パラレルリンクロボット２０には、走行体５５、第
２角変位駆動手段５９、および第３角変位駆動手段６０
のうち、１または複数の手段を選択的に付加することが
できる。

【００５３】パラレルリンクロボット２０，２０Ａ，２
０Ｂ，２０Ｃは、上述のような溶接に用いるだけでな
く、たとえば図１０に示すようにして用いることが可能
である。すなわち図１０（１）に示すように、物品とし
て、工作機械９０によって加工される大形のワーク９１
を可動体２３に載置して装着し、そのワーク９１の位置
決めをするためのポジショナーとして用いてもよい。ま
た図１０（２）に示すように、たとえば展示物などの物
品９２をを可動体２３に載置して装着し、その物品９２
を変位させるためのモーションベースとして用いてもよ
い。さらに図１０（３）に示すように、建設土木機械９
３のアーム９３ａにパラレルリンクロボット２０を装着
し、可動体２３に、物品として、建材および土木材料な
ど大重量物９４を把持する手段９５を装着し、大重量物
９４を精密に位置決めするためのハンドリング装置とし
て用いてもよい。さらに図１０（４）に示すように、加
工時に大きな反力が発生する加工を行うための機械９６
のアーム９６ａに装着し、可動体２３に、物品としてツ
ール９７を装着して、そのツール９７の位置決めをする
ための装置として用いてもよい。さらに図１０（５）に
示すように、複数の関節を有する多節体９８の関節部に
設け、関節を駆動するための装置として用いてもよい。
さらに図１０（６）に示すように、物品として、レーザ
加工機械９９によって加工されるワーク１００を可動体
２３に載置し、そのワーク１００の位置決めをするため
のポジショナーとして用いてもよい。図１０には、パラ
レルリンクロボット２０を示したけれども、上述の各手
段５５，５９，６０を付加した構成のパラレルリンクロ
ボット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃなども、同様に用いるこ
とができる。

【００５４】上述の形態は、本発明の一例に過ぎず、本
発明の範囲内において、構成を変更できることは、勿論
である。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、物品が
装着可能な可動体は、各リンク本体に角変位可能に連結
され、この可動体が連結されるリンク本体は、固定部に
角変位可能に連結されている。リンク本体が固定部に対
して角変位可能な第１軸線は、相互に平行であり、かつ
第２軸線に対しても平行である。これによって、各固定
部を所定の設置場所に固定することによって、４節回転
連鎖リンク機構が構成され、１つの回転連鎖における角
変位である一方のリンク本体の固定部に対する角変位
を、第１角変位駆動手段によって制御することができ
る。また単なる４節回転連鎖リンク機構ではなく、各リ
ンク本体は、可動枠の基枠に対する変位を駆動源で制御
して伸縮制御可能である。

【００５６】これによって、各固定部を、設置場所にそ
れぞれ固定した状態で、各リンク本体の自立を可能に
し、可動体は、各可動枠を変位する駆動源および角変位
駆動手段によって、前記第１および第２軸線に垂直な一
仮想面に沿った平行移動、すなわちこの一仮想平面に設
定可能な相互に垂直なＸ軸およびＹ軸にそれぞれ沿った
平行移動と、前記予め定める軸線と平行な軸線まわりの
角変位との、平面３自由度の変位を達成することができ
る。このように可動体、ひいては物品の変位の自由度を
限定し、２つの伸縮するリンク本体を用いて４節回転連
鎖リンク機構を構成して実現し、小形化することがで
き、設置スペースを小さくすることができる。したがっ
て、設置場所の制限を少なくすることができる。

【００５７】また各リンク手段の固定部は、一体の部材
に連結されるなど、相互に拘束されておらず、それぞれ
個別に設置場所に固定することができる。したがって、
設置すべきたとえば工場の床である設置場所の形状が、
段差を有する場合など、平坦でない場合であっても、各
固定部を各段にそれぞれ個別に固定することが可能であ
り、これによっても設置場所の制限を少なくすることが
できる。さらに各リンク本体の伸縮は、基枠に部分的に
嵌まり込む可動枠の基枠に対する変位によって達成され
る。各可動枠は、各基枠に回動自在に支持されるととも
に各可動枠に螺着される各ねじ部材を、各駆動源によっ
て回動することによって、各基枠に対して変位駆動する
ことができる。しかも駆動源は、基枠に外側方の固定部
寄りに固定されている。また基枠に固定されるととも
に、固定部が連結される角変位軸と、角変位駆動手段の
出力軸とが一体に形成され、この角変位軸を角変位手段
によって回動して、一方のリンク本体をこのリンク本体
が連結される固定部に対して角変位駆動することができ
る。このような構成によって、可動体を変位させるにあ
たって、駆動源および角変位駆動手段を大きく動かす必
要がなく、可動体を変位させるために大きな動力を必要
とせず、円滑に変位させることができ、さらにパラレル
リンクロボット全体の安定性を良好にすることができ
る。また各リンク本体の伸縮および各リンク本体の角変
位を制御するための構成を、上述のような構成とするこ
とによって、各リンク本体を伸縮動作させても、伸縮動
作させるためのねじ部材は基枠に対して回動するだけで
あり、また各駆動源および第１角変位手段が各リンク本
体に挟まれる空間に突出することが防がれる。また可動
体は、可動枠に設けられる連結部に囲まれる領域に配置
され、この可動体が各リンク本体に挟まれる空間に突出
することが防がれる。したがって各リンク本体間に、各
リンク本体に際して干渉するものを無くし、広い空間を
得て、各リンク本体の角変位範囲を大きくすることがで
きる。このように本発明のパラレルリンクロボットは、
小形であって設置場所の制限を少なくしたうえで、可動
体の変位可能範囲を大きくすることができる。

【００５８】このようなパラレルリンクロボットは、他
の手段を付加して、可動体に装着可能な物品の変位の自
由度を向上することは可能である。

【００５９】請求項２記載の本発明によれば、前記第１
角変位駆動手段は、設置場所に固定される。これによっ
てリンク本体を角変位するにあたって、角変位駆動手段
を変位させる必要がない。したがって可動部材を変位さ
せるにあたって、大きな動力を必要とせず、円滑に変位
させることができ、さらにパラレルリンクロボット全体
の安定性を良好にすることができる。

【００６０】請求項３記載の本発明によれば、パラレル
リンクロボットは、走行体に搭載され、前記第１軸線に
沿って走行することができる。これによって可動体、ひ
いては物品の変位の自由度を１自由度向上することがで
き、利便性が向上される。請求項１または２記載の構成
のように３自由度の構成に付加することによって、４自
由度を達成することができる。

【００６１】請求項４記載の本発明によれば、可動体に
装着される効果器を、各第２軸線を含む平面に対して垂
直な軸線まわりに、角変位駆動することができる。これ
によって物品の変位の自由度に、１自由度を追加して、
物品の変位の自由度を向上することができる。請求項１
または２記載の構成としたときには、物品の４自由度の
変位を達成し、請求項３記載の構成としたときには、物
品の５自由度の変位を達成することができ、利便性が向
上される。

【００６２】請求項５記載の本発明によれば、可動体の
装着される物品を、各第２軸線を含む平面に対して平行
であり、かつ各第１軸線に対して交差する方向に延びる
軸線まわりに、角変位駆動することができる。これによ
って物品の変位の自由度に、１自由度を追加して、物品
の変位の自由度を向上することができる。請求項１また
は２記載の構成としたときには、物品の４自由度の変位
を達成し、請求項３記載の構成としたときには、物品の
５自由度の変位を達成し、請求項４記載の構成としたと
きには、物品の６自由度の変位を達成することができ、
利便性が向上される。

【００６３】請求項６記載の本発明によれば、２つのリ
ンク本体は、同一の構成を有するので、各リンク本体を
製造するための装置は１種類でよく、製造が容易であ
る。したがって大量生産にも適している。さらに各リン
ク本体をユニット化しておくことによって、さらに製造
性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のパラレルリンクロボッ
ト２０の概略的構成を示す正面図である。

【図２】パラレルリンクロボット２０の具体的構成を示
す正面図である。

【図３】図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図
である。

【図４】パラレルリンクロボット２０の他の設置状態を
概略的に示す正面図である。

【図５】パラレルリンクロボット２０の製造効率を向上
する手法を説明するための図である。

【図６】本発明の実施の他の形態のパラレルリンクロボ
ット２０Ａの概略的構成を示す斜視図である。

【図７】本発明の実施のさらに他の形態のパラレルリン
クロボット２０Ｂの概略的構成を示す正面図である。

【図８】本発明の実施のさらに他の形態のパラレルリン
クロボット２０Ｃの概略的構成を示す斜視図である。

【図９】パラレルリンクロボット２０Ｃの具体的構成を
示す正面図である。

【図１０】パラレルリンクロボット２０の適用例を示す
斜視図であり、（１）は大形ワーク９１のポジションナ
ーとして用いる例を示し、（２）は物品９２のモーショ
ンベースとして用いる例を示し、（３）は大重量物９４
の精密ハンドリング装置として用いる例を示し、（４）
は大反力加工ツール９７のの位置決め装置として用いる
例を示し、（５）は多節体９８の関節駆動装置として用
いる例を示し、（６）はレーザ加工のポジションナーと
して用いる例を示している。

【図１１】従来技術のパラレルリンクロボット１の概略
的構成を示す斜視図である。

【図１２】パラレルリンクロボット１の動作を説明する
ための図である。

【符号の説明】

２０，２０Ａ〜２０Ｃ パラレルリンクロボット ２０ａ，２０ｂ リンク手段 ２３ 可動体 ２４ａ，２４ｂ 伸縮駆動部 ２５ａ，２５ｂ リンク本体 ２６ａ，２６ｂ 固定部 ２７，９１，９２，９５，９７，１００ 物品 ２８ 第１角変位駆動手段 ５５ 走行体 ５９ 第２角変位駆動手段 ６０ 第３角変位駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薗田 顕和 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平７−116979（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−131686（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−48090（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 11/00 F16H 21/46

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）２つの横枠部を有する基枠と、２
   つの竪枠部および２つの横枠部を有する可動枠とを有
   し、 基枠と可動枠とは、基枠に可動枠が部分的に嵌まり込ん
   で配置され、 基枠には、可動枠が嵌まり込む側とは反対側の横枠部に
   連結部が形成され、 可動枠には、基枠から突出する側の横枠部に角変位自在
   に連結部が設けられ、 可動枠は、可動枠が嵌まり込む側の基枠の横枠部に可動
   枠の各竪枠部が支持されて、可動枠の各竪枠部の軸線に
   沿って基枠に対して変位可能である２つのリンク本体
   と、 （ｂ）各リンク本体の基枠に形成される連結部にそれぞ
   れ個別に固定される角変位軸と、 （ｃ）各リンク本体の基枠に、角変位軸を介して相互に
   平行な予め定める第１軸線まわりに角変位自在にそれぞ
   れ個別に連結され、予め定める設置場所にそれぞれ固定
   される固定部と、 （ｄ）外ねじが形成され、軸線が各可動枠の各竪枠部の
   軸線と平行に配置される状態で、その軸線まわりに回動
   自在に各基枠にそれぞれ個別に支持され、各可動枠の基
   枠に嵌まり込む横枠部にそれぞれ個別に螺着されるねじ
   部材と、 （ｅ）各リンク本体の基枠に、外側方でかつ基枠に連結
   される固定部寄りの部分でそれぞれ個別に固定され、各
   ねじ部材を回動する駆動源と、 （ｆ）各リンク本体の可動枠に、基枠から突出する側の
   横枠部に設けられる連結部に固定されて、前記第１軸線
   と平行な第２軸線まわりに角変位自在にそれぞれ連結さ
   れ、かつ可動枠に設けられる各連結部に囲まれる領域に
   配置され、物品を装着可能な可動体と、 （ｇ）一方のリンク本体に固定される角変位軸に出力軸
   が一体に形成され、この角変位軸を回動して一方のリン
   ク本体をこのリンク本体が連結される固定部に対して角
   変位駆動する角変位駆動手段とを含むことを特徴とする
   パラレルリンクロボット。
2. 【請求項２】 前記角変位手段は、固定部が固定される
   設置場所に固定されることを特徴とする請求項１記載の
   パラレルリンクロボット。
3. 【請求項３】 前記第１軸線に沿って走行可能な走行体
   に搭載されることを特徴とする請求項１または２記載の
   パラレルリンクロボット。
4. 【請求項４】 可動体には、前記各第２軸線を含む平面
   に対して垂直な軸線まわりに、物品を角変位駆動する角
   変位駆動手段が装着可能であることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載のパラレルリンクロボット。
5. 【請求項５】 可動体には、前記各第２軸線を含む平面
   に対して平行であり、かつ前記各第１軸線に対して交差
   する方向に延びる軸線まわりに、物品を角変位駆動する
   ための角変位駆動手段が装着可能であることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載のパラレルリンクロボ
   ット。
6. 【請求項６】 前記２つのリンク本体は、同一の構成を
   有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
   のパラレルリンクロボット。