JP3240824U - ５軸ロボット用可動プラットフォーム及びその５軸ロボット - Google Patents

Abstract

本考案は５軸ロボット用可動プラットフォームを提供し、ロボットの技術分野に関し、該可動プラットフォームは、主動駆動機構と、従動駆動機構と、主動駆動機構及び従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、従動駆動機構は取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、主動駆動機構は従動駆動機構の周囲に分布しており、主動駆動機構と従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、主動駆動機構は２つであり、一方は可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する。本考案では、各主動駆動機構は従動駆動機構に周設され、ロボットの正転においても逆転においても、把持対象物と可動プラットフォームとの間で相互干渉がなく、また、把持爪の末端の長さを長くする必要がなく、中央部にある従動駆動機構の受力が均一であり、把持精度が向上する。

Description

本考案はロボットの技術分野に関し、特に５軸ロボット用可動プラットフォーム及びその５軸ロボットに関する。

現在、中国の国内及び国外では、ロボットとしてはシリアルロボットとパラレルロボットがあり、シリアルロボットは、制御されやすく、作業スペースが大きいので、産業用ロボットや工作機械の分野で広く利用されている。ただし、直列機構は構造上の特徴により、剛性が不十分であり、また、誤差が段階的に蓄積され、これらの欠陥を考慮して、一部の学者が新しいロボット構成を試し始め、並列構成を開発し、直列構成と比較すると、並列機構は、速度が速く、剛性が高く、しかも、誤差が積算されないので、合理的な並列構成は精度を大幅に向上できる。

並列機構は、自由度によって６自由度機構と６自由度未満の機構とに分けられ、６自由度未満の機構、例えば５自由度機構は、主に固定プラットフォームと可動プラットフォームとからなり、可動プラットフォームは、ロボットの重要な構成部分として、ロボットの運動軌跡を実現するための直接出力部分であり、構造の安定性や柔軟性はロボットの運動精度及びロボットが達成し得る機能を直接決定し、ロボットの回動や逆転の伝動は歯車の噛み合いによって行われる。

従来のロボットの主動輪及び従動輪は偏執方式を採用して取り付けられるので、ロボットが逆転するときに、把持対象物と可動プラットフォームとの間で干渉が存在し、その結果、正転においても逆転においても、相互干渉がないように把持爪の末端の長さを長くする必要があり、ただし、このような方式では、把持爪の受力が不均一になり、把持精度が低下してしまう。

以上に鑑み、本考案の目的の１つは、ロボット用可動プラットフォームを構成する主動輪及び従動輪がオフセット方式で取り付けられるので、ロボットが逆転するときに、把持対象物と可動プラットフォームとの間で干渉が存在し、その結果、正転においても逆転においても相互干渉がないように把持爪の末端の長さを長くする必要があり、ただし、このような方式では、把持爪の受力が不均一になり、把持精度が低下してしまうという従来技術の技術的課題を解決する５軸ロボット用可動プラットフォームを提供することである。
本考案の別の目的は、上記の５軸ロボット用可動プラットフォームを備えた５軸ロボットを提供することである。

上記の目的の１つを達成させるために、本考案は、
主動駆動機構と、従動駆動機構と、前記主動駆動機構及び前記従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、
前記従動駆動機構は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、前記主動駆動機構は前記従動駆動機構の周囲に分布しており、前記主動駆動機構と前記従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、前記主動駆動機構は２つであり、一方は前記可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は前記可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する５軸ロボット用可動プラットフォームを提供する。

１つの好適な実施形態によれば、前記主動駆動機構は第１主動軸、第１主動歯車、第２主動軸及び第２主動歯車を含み、前記第１主動軸及び前記第２主動軸は前記取り付けプラットフォームを縦方向に貫通し、前記第１主動歯車は前記第１主動軸の末端に取り付けられ、前記第２主動歯車は前記第２主動軸の末端に取り付けられ、前記第１主動歯車の所在する平面は前記第２主動歯車の所在する平面の下方にある。

１つの好適な実施形態によれば、前記従動駆動機構は第１従動歯車と第２従動歯車を含み、前記第１従動歯車は前記第２従動歯車の下方にあり、かつ両方の中心軸線が重なり、前記第１主動歯車と前記第１従動歯車は噛み合って接続され、前記第２主動歯車と前記第２従動歯車は噛み合って接続される。

１つの好適な実施形態によれば、前記従動駆動機構は垂直軸と主動傘歯車をさらに含み、前記垂直軸は前記第２従動歯車、前記第１従動歯車及び前記主動傘歯車を垂直方向に順次貫通し、前記第２従動歯車は前記垂直軸に駆動可能に接続され、前記第２従動歯車は回転すると前記垂直軸を回動駆動し、前記主動傘歯車はこれに連動して回動する。

１つの好適な実施形態によれば、前記従動駆動機構は従動傘歯車と水平軸をさらに含み、前記従動傘歯車は前記水平軸に水平方向に取り付けられ、前記主動傘歯車と前記従動傘歯車は噛み合って接続される。

１つの好適な実施形態によれば、Ｕ字形をしており、末端が前記水平軸の両端に取り付けられ、かつ前記水平軸に接続される出力機構をさらに含む。

１つの好適な実施形態によれば、前記出力機構は曲げリンク、回動ギャップ及び出力ディスクを含み、前記曲げリンクの一端は前記水平軸の両端に対称に設けられ、前記回動ギャップは前記水平軸の末端に取り付けられ、前記曲げリンクの他端は前記出力ディスクに設けられる。

１つの好適な実施形態によれば、前記取り付けプラットフォームは正三角形であり、３つの取り付け孔を有し、前記取り付け孔は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心を中心として分布しており、２つの前記主動駆動機構はそれぞれ２つの前記取り付け孔に取り付けられる。

１つの好適な実施形態によれば、前記取り付けプラットフォームの３つの隅部は全て面取りを施されており、かつ中空接続柱が取り付けられ、前記中空接続柱は水平に設けられ、かつ前記取り付けプラットフォームと面一になり、固定プラットフォームに接続される。

上記の別の目的を達成させるために、本考案は、上記のいずれか１項に記載の５軸ロボット用可動プラットフォームを含み、固定プラットフォームと動力機構をさらに含み、前記固定プラットフォームは前記可動プラットフォームの上方に位置し、前記動力機構は前記固定プラットフォームに取り付けられ、かつ前記可動プラットフォームに位置する前記主動駆動機構に駆動可能に接続される５軸ロボットを提供する。

本考案で提供される５軸ロボット用可動プラットフォームは、以下の技術的効果を有する。

（１）このような可動プラットフォームは、従来技術による可動プラットフォームに比べて、主として主動駆動機構と、従動駆動機構と、主動駆動機構及び従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、従動駆動機構は取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、主動駆動機構は従動駆動機構の周囲に分布しており、ロボットの正転においても逆転においても、把持対象物と可動プラットフォームとの間で相互干渉がなく、また、把持爪の末端の長さを長くする必要もなく、中央部にある従動駆動機構の受力が均一であり、把持精度が向上する。

（２）本考案では、一方の主動駆動機構は従動駆動機構と協力して可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方の主動駆動機構は従動駆動機構と協力して可動プラットフォームを垂直方向に回転制御し、主動駆動機構と従動駆動機構は歯車が噛み合って伝動を行うことによって接続され、これによって、５軸ロボット用可動プラットフォームの耐用年数が長くなる。

本考案で提供される５軸ロボットは、以下の技術的効果を有する。
このような５軸ロボットは、従来技術による５軸ロボットに比べて、可動プラットフォームと、固定プラットフォームと、動力機構とを含み、固定プラットフォームは可動プラットフォームの上方に位置し、動力機構は固定プラットフォームに取り付けられ、かつ可動プラットフォームに位置する主動駆動機構駆動に接続され、即ち、固定プラットフォームの動力機構は主動駆動機構に駆動力を供給し、これによって、可動プラットフォームの回転及び逆転が実現される。

本考案の実施例又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明における図面は本考案のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これらの図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
本考案の一実施例の可動プラットフォームの立体構造の概略図である。 図１の可動プラットフォームの上面図である。 図１の可動プラットフォームの内部構造の概略図である。 図１の可動プラットフォームの原理の構造図である。

本考案の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本考案の技術案を詳細に説明する。明らかに、説明される実施例は本考案の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。当業者が本考案の実施例に基づいて創造的な努力を必要とせずに得る他の全ての実施形態は本考案の請求範囲に属する。

なお、本考案の説明において、特に断らない限り、「複数」は２つ以上を意味し、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」、「先端」、「後端」、「頭部」、「尾部」などの用語で示される方位又は位置関係は図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本考案を説明しやすくして、説明を簡素化するために過ぎず、係る装置又は構成要素が必ずしも特定の方位を有したり、特定の方位で構造、操作されたりすることを指示又は示唆するものではなく、このため、本考案を制限するものとして理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は説明の目的にのみ使用され、相対重要性を指示又は示唆するものとして理解すべきではない。

背景技術に記載のとおり、従来技術では、５軸ロボットの主動輪と従動輪がオフセット方式で取り付けられることにより、ロボットが逆転するときに、把持対象物と可動プラットフォームとの間で干渉が存在し、把持効果に影響を与えるので、一般には、把持爪の末端の長さを長くすることにより、このような欠陥を解決し、正転においても逆転においても相互干渉がないようにしたが、このような方式では、把持爪の受力が不均一になり、把持精度が低下してしまう。

以下、図面を参照しながら本考案の技術案を詳細に説明する。

＜実施例１＞
本実施例で提供される５軸ロボット用可動プラットフォームは、図１～図４に示すように、主動駆動機構１と、従動駆動機構２と、主動駆動機構１及び従動駆動機構２を取り付けるための取り付けプラットフォーム３とを含む。

前記主動駆動機構１は可動プラットフォームの動力機構として、従動駆動機構２が運動するための動力を供給する。

前記従動駆動機構２は、可動プラットフォームの実行機構として、ロボットの把持爪の回転及び逆転を可能とする。

前記取り付けプラットフォーム３は、規則的な形状をしており、主動駆動機構１及び従動駆動機構２を取り付けるものである。

取り付け形態は、具体的には、以下のとおりである。従動駆動機構２は取り付けプラットフォーム３の幾何学的中心に位置し、例えば、取り付けプラットフォーム３が三角形である場合、幾何学的中心は三角形の重心となり、主動駆動機構１は従動駆動機構２の周囲に分布しており、各主動駆動機構１と従動駆動機構２との距離が等しくてもよく、等しくなくてもよく、いずれも本考案の請求範囲内であり、即ち、主動駆動機構１は、三角形状の取り付けプラットフォーム３の重心を取り囲んで分布し、ロボットの正転においても逆転においても、把持対象物と可動プラットフォームとの間で相互干渉がなく、また、把持爪の末端の長さを長くする必要がなく、中央部にある従動駆動機構２の受力が均一であり、把持精度が向上する。

さらに、主動駆動機構１と従動駆動機構２は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、主動駆動機構１は２つであり、一方は歯車を介して従動駆動機構２と噛み合い、可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は同様に歯車を介して従動駆動機構２と噛み合い、可動プラットフォームを垂直方向に回転制御し、これによって、５軸ロボット用可動プラットフォームの耐用年数が長くなる。

前記主動駆動機構１は、具体的には、第１主動軸１０１、第１主動歯車１０２、第２主動軸１０３及び第２主動歯車１０４を含み、図３及び図４に示すように、第１主動軸１０１と第２主動軸１０３は取り付けプラットフォーム３を縦方向に貫通し、第１主動歯車１０２は第１主動軸１０１の末端に取り付けられ、第２主動歯車１０４は第２主動軸１０３の末端に取り付けられ、第１主動歯車１０２の所在する平面が第２主動歯車１０４の所在する平面の下方にあり、これにより、従動駆動機構２と噛み合って接続され、第１主動歯車１０２は可動プラットフォームを水平方向に回転させ、第２主動歯車１０４は可動プラットフォームを垂直方向に回転させる。

前記従動駆動機構２は、具体的には、第１従動歯車２０２と第２従動歯車２０１を含み、図３及び図４に示すように、第１従動歯車２０２及び第２従動歯車２０１は両方ともに取り付けプラットフォーム３の下方に取り付けられ、一方、第１従動歯車２０２は第２従動歯車２０１の下方にあり、両方の中心軸線が重なり、第１主動歯車１０２と第１従動歯車２０２は水平方向に噛み合って接続され、第１主動歯車１０２が外力の駆動の下で３６０度回動し、これにより、第１従動歯車２０２が３６０度回動し、第２主動歯車１０４と第２従動歯車２０１は水平方向に噛み合って接続され、第２主動歯車１０４が外力の駆動の下で３６０度回動し、これにより、第２従動歯車２０１が３６０度回動する。

従動駆動機構２は、垂直軸２０３と主動傘歯車２０４をさらに含み、図３及び図４に示すように、垂直軸２０３の一端は取り付けプラットフォーム３の下方に位置し、他端は第２従動歯車２０１、第１従動歯車２０２及び主動傘歯車２０４を垂直方向に順次貫通し、第２従動歯車２０１は垂直軸２０３に駆動可能に接続され、即ち、第２従動歯車２０１は第２主動歯車１０４の回転を垂直軸２０３に伝動し、主動傘歯車２０４はこれに連動して回動する。

従動駆動機構２は従動傘歯車２０５と水平軸２０６をさらに含み、図３及び図４に示すように、従動傘歯車２０５は水平軸２０６に水平方向に取り付けられ、主動傘歯車２０４と従動傘歯車２０５は噛み合って接続され、主動傘歯車２０４は回動している垂直軸２０３によって駆動されて３６０度自転し、主動傘歯車２０４と従動傘歯車２０５が噛み合って接続されるので、従動傘歯車２０５は３６０度自転し、水平軸２０６はその分回動する。

伝動方式は、具体的には、以下のとおりである。動力を受けた第１主動歯車１０２及び第２主動歯車１０４は、歯車の噛み合いを介して動力を第１従動歯車２０２（ロボットのＺ軸の回動動作）及び第２従動歯車２０１にそれぞれ伝達し、第１従動歯車２０２は垂直軸２０３の回転を通じて主動傘歯車２０４を回転駆動し、主動傘歯車２０４と従動傘歯車２０５が噛み合って、Ｚ軸方向の回転をＸ軸方向の回転に変換する。

さらに、出力機構をさらに含み、出力機構には把持爪が取り付けられてもよく、図１及び図３に示すように、出力機構はＵ字形をしており、末端が水平軸２０６の両端に取り付けられ、かつ水平軸２０６に接続され、水平軸２０６の回転によって出力機構は対応する運動を行う。

出力機構は、具体的には、曲げリンク２０７、回動ギャップ２０８及び出力ディスク２０９を含み、図３に示すように、曲げリンク２０７の一端は水平軸２０６の両端に対称に設けられ、回動ギャップ２０８は水平軸２０６の末端に取り付けられ、水平軸２０６の末端を保護することができ、曲げリンク２０７の他端には出力ディスク２０９が設けられ、出力ディスク２０９には把持爪が取り付けられてもよく、これによって、第１主動歯車１０２及び第２主動歯車１０４の運動が把持爪に伝達される。

本考案の一実施例では、取り付けプラットフォーム３は正三角形であり、取り付けプラットフォーム３の３つの隅部は全て面取りを施されており、面取り末端には中空接続柱３０２があり、中空接続柱３０２は水平に設けられ、かつ取り付けプラットフォーム３と面一になり、ボールジョイント４は中空接続柱３０２を挿通して、固定プラットフォームに接続されやすい。

図２に示すように、取り付けプラットフォーム３は、３つの取り付け孔３０１を有し、取り付け孔３０１は取り付けプラットフォーム３の幾何学的中心を中心として分布しており、具体的には、三角形の取り付けプラットフォーム３の重心は幾何学的中心であり、２つの主動駆動機構１はそれぞれ２つの取り付け孔３０１に取り付けられ、このようにして、５軸ロボット用可動プラットフォームでは、１つの主動駆動機構１が追加され、取り付けプラットフォーム３の下方の具体的な構造を変更し、６軸ロボット可動プラットフォームを構成してもよく、これによって、５軸と６軸を効率よく切り替えるという目的を達成させる。

＜実施例２＞
本実施例では、実施例１に基づいて、５軸ロボットが提供されており、上記５軸ロボットは、実施例１に記載の可動プラットフォームを含み、固定プラットフォーム及び動力機構をさらに含み、固定プラットフォームは可動プラットフォームの上方にあり、動力機構は固定プラットフォームに取り付けられ、かつ可動プラットフォームに位置する主動駆動機構１に駆動可能に接続され、即ち、固定プラットフォームの動力機構は主動駆動機構１に駆動力を供給し、これによって、可動プラットフォームの回転及び逆転が実現される。

以上は、本考案の特定の実施形態に過ぎず、本考案の保護範囲はこれらに限定されるものではなく、当業者が本考案で開示された技術の範囲を逸脱することなく容易に想到し得る変化や置換は全て本考案の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本考案の保護範囲は前記実用新案登録請求の範囲によるべきである。

１ 主動駆動機構
１０１ 第１主動軸
１０２ 第１主動歯車
１０３ 第２主動軸
１０４ 第２主動歯車
２ 従動駆動機構
２０１ 第２従動歯車
２０２ 第１従動歯車
２０３ 垂直軸
２０４ 主動傘歯車
２０５ 従動傘歯車
２０６ 水平軸
２０７ 曲げリンク
２０８ 回動ギャップ
２０９ 出力ディスク
３ 取り付けプラットフォーム
３０１ 取り付け孔
３０２ 中空接続柱
４ ボールジョイント

Claims (10)

1. 主動駆動機構と、従動駆動機構と、前記主動駆動機構及び前記従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、
   前記従動駆動機構は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、前記主動駆動機構は前記従動駆動機構の周囲に分布しており、前記主動駆動機構と前記従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、前記主動駆動機構は２つであり、一方は可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は前記可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する、ことを特徴とする５軸ロボット用可動プラットフォーム。
2. 前記主動駆動機構は第１主動軸、第１主動歯車、第２主動軸及び第２主動歯車を含み、前記第１主動軸及び前記第２主動軸は前記取り付けプラットフォームを縦方向に貫通し、前記第１主動歯車は前記第１主動軸の末端に取り付けられ、前記第２主動歯車は前記第２主動軸の末端に取り付けられ、前記第１主動歯車の所在する平面は前記第２主動歯車の所在する平面の下方にある、ことを特徴とする請求項１に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
3. 前記従動駆動機構は第１従動歯車と第２従動歯車を含み、前記第１従動歯車は前記第２従動歯車の下方にあり、かつ両方の中心軸線が重なり、前記第１主動歯車と前記第１従動歯車は噛み合って接続され、前記第２主動歯車と前記第２従動歯車は噛み合って接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
4. 前記従動駆動機構は垂直軸と主動傘歯車をさらに含み、前記垂直軸は前記第２従動歯車、前記第１従動歯車及び前記主動傘歯車を垂直方向に順次貫通し、前記第２従動歯車は前記垂直軸に駆動可能に接続され、前記第２従動歯車は回転すると前記垂直軸を回動駆動し、前記主動傘歯車はこれに連動して回動する、ことを特徴とする請求項３に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
5. 前記従動駆動機構は従動傘歯車と水平軸をさらに含み、前記従動傘歯車は前記水平軸に水平方向に取り付けられ、前記主動傘歯車と前記従動傘歯車は噛み合って接続される、ことを特徴とする請求項４に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
6. Ｕ字形をしており、末端が前記水平軸の両端に取り付けられ、かつ前記水平軸に接続される出力機構をさらに含む、ことを特徴とする請求項５に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
7. 前記出力機構は曲げリンク、回動ギャップ及び出力ディスクを含み、前記曲げリンクの一端は前記水平軸の両端に対称に設けられ、前記回動ギャップは前記水平軸の末端に取り付けられ、前記曲げリンクの他端は前記出力ディスクに設けられる、ことを特徴とする請求項６に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
8. 前記取り付けプラットフォームは正三角形であり、３つの取り付け孔を有し、前記取り付け孔は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心を中心として分布しており、２つの前記主動駆動機構はそれぞれ２つの前記取り付け孔に取り付けられる、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
9. 前記取り付けプラットフォームの３つの隅部は全て面取りを施されており、かつ中空接続柱が取り付けられ、前記中空接続柱は水平に設けられ、かつ前記取り付けプラットフォームと面一になり、固定プラットフォームに接続される、ことを特徴とする請求項８に記載の５軸ロボット用可動プラットフォーム。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の５軸ロボット用可動プラットフォームを含み、固定プラットフォームと動力機構をさらに含み、前記固定プラットフォームは前記可動プラットフォームの上方に位置し、前記動力機構は前記固定プラットフォームに取り付けられ、かつ前記可動プラットフォームに位置する前記主動駆動機構に駆動可能に接続される、ことを特徴とする５軸ロボット。

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