JPH0445310B2 - - Google Patents

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JPH0445310B2
JPH0445310B2 JP61506331A JP50633186A JPH0445310B2 JP H0445310 B2 JPH0445310 B2 JP H0445310B2 JP 61506331 A JP61506331 A JP 61506331A JP 50633186 A JP50633186 A JP 50633186A JP H0445310 B2 JPH0445310 B2 JP H0445310B2
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JP
Japan
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actuator
movable
movable member
attached
control
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SOJEBA SA
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SOJEBA SA
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Publication date
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Publication of JPH0445310B2 publication Critical patent/JPH0445310B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
    • B25J9/0051—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-universal-universal or rotary-spherical-spherical, e.g. Delta type manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • B25J9/1065—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

請求の範囲 １ 少なくとも１つのベース部材と１； 少なくとも１つの可動部材８と； それぞれのアクチユエータが、ベース部材上１
に静止して取付けられた１つの固定部分３と、前
記固定部分に対して単一の自由度を有して連結さ
れた１つの運動部分４とからなる、少なくとも３
つのアクチユエータ１３と； 前記アクチユエータ１３の運動部分４のすべて
の運動に対して前記可動部材８の前記ベース部材
１に対する傾斜と配向を空間内に固定する固定手
段とからなり、前記固定手段は、それぞれのアク
チユエータの運動部分４を可動部材８にそれぞれ
連結する少なくとも３つのリンク手段５からな
り、それぞれのリンク手段５は、そのそれぞれの
アクチユエータの運動部分４に関節部６ａ，６ｂ
により取付けられた第一端部と可動部材８に関節
部７ａ，７ｂにより取付けられた第二端部とを有
し、それぞれのリンク手段の第一端部とそれぞれ
のアクチユエータの運動部分４との間で２自由度
を有し、それぞれのリンク手段の第二端部と可動
部材８との間で２自由度を有する、空間で要素を
運動させて位置決めするための装置。
２ リンク部材５のうちの少なくとも一つが二本
の平行な棒５ａ，５ｂを有し、前記棒の各々がそ
の一端でアクチユエータの運動部分４の一端に関
節部６ａ，６ｂにより取付けられ、各棒の他端が
可動部材８に関節部７ａ，７ｂにより取付けら
れ、それにより二つの平行な棒が変形可能な平行
四辺形を構成することになる、請求の範囲第１項
に記載の装置。
３ 平行な棒５ａ，５ｂの関節部６ａ，６ｂと７
ａ，７ｂがカルダン型である、請求の範囲第２項
に記載の装置。
４ 平行な棒５ａ，５ｂの関節部６ａ，６ｂと７
ａ，７ｂが玉継手である、請求の範囲第２項に記
載の装置。
５ リンク部材５のうちの少なくとも一つが単一
の棒を有し、この棒がその第一端部でアクチユエ
ータの運動部分４にカルダン型の第一関節部によ
り取付けられ、かつその第二端部で可動部材８に
カルダン型の第二関節部により取りつけられてい
る、請求の範囲第１項に記載の装置。
６ 各アクチユエータ１３の運動部分４が、前記
アクチユエータの固定部分３と共に一体的な要素
を成す軸２を中心として回転するように取付けら
れている、請求の範囲第１項から第５項までのう
ちの一つに記載の装置。
７ 各アクチユエータ１３の運動部分４が前記ア
クチユエータの固定部分３に対して並進運動する
ように取付けられ、かつ前記運動部分が並進運動
の軸の周りの回転を阻止するように配置されてい
る、請求の範囲第１項から第５項までのうちの一
つに記載の装置。
８ 可動部材８と共に一体的な要素を成す作業部
材９と、長手方向軸線１０を中心とする作業部材
９の回転を制御するように意図された補充モータ
１１とを有する、請求の範囲第１項から第７項ま
でのうちの一つに記載の装置。
９ 補充モータがベース部材１に取付けられてい
る、請求の範囲第８項に記載の装置。
１０ 補充モータが運動部材８に取付けられてい
る、請求の範囲第８項に記載の装置。
１１ 装置が空間で変位を測定できるように配置
されている、請求の範囲第１項から第１０項まで
の一つに記載の装置。
技術分野 本発明は、空間で要素を運動させて位置決めす
るための装置に関する。
背景技術 例えば産業ロボツトのような周知の上記の種類
の大部分の装置は、手関節を支持する担持部材を
有し、この担持部材は、回転および／または並進
であることができる三つの自由度を限定するよう
に意図された、主軸として知られる三つの軸を有
していて、手関節を空間で位置決めし、次いで前
記手関節の配向が、必然的に回転である一つから
三つの補充自由度に従つて、第二軸として知られ
る一つから三つの軸により制御される。
これらの装置では、その担持部材の配置が、円
柱座標または球座標を有するデカルト座標型であ
るか、またはSCARA（選択的コンプライアンス
を持つ組立ロボツトアーム）型かまたは角度座標
を有するものであるが、自由度の制御が直列に行
なわれる。第一の主軸が第二主軸の運動の基準と
して用いられ、第二主軸が第三主軸の運動の基準
として役立ち、次いで第三主軸が、手関節の配向
を限定する自由度の基準として役立つ。
直列の配置によれば、各軸のレベルに駆動モー
タを位置決めすることが必要になるか、または運
動を軸に伝達するために重くて複雑な配置が要求
され、従つて小さな負荷の運動の場合でさえ、大
きな質量を運動させなければならない。
他方では、並行に働く六つの軸を有する、フラ
イトシミユレータの配置と類似した配置を有する
装置が知られている。この場合には、モータを固
定することができ、そのため運動させる質量が制
限される。しかしながら、この種の装置によれ
ば、非常に限られた作業容積にしか到達できな
い。
三つの基本的自由度の制御が並行に行なわれる
装置が米国特許第2286571号明細書に記載されて
いる。この装置は、塗装ガンの位置決めと運動の
制御をするように計画されている。この装置は、
一つのベース部材と共に一体的な要素を成す三つ
のアクチユエータを有し、各アクチユエータは、
一つの固定部分と、一端でアクチユエータの固定
部分に回転するように取りつけられた一つの運動
腕とを有する。各腕の第二端部には、それぞれ三
つのリンク棒が、リンク棒の一端にそれぞれ取り
つけられたカルダン型の関節部により取りつけら
れている。リンク棒のうちの二つがそれらのそれ
ぞれの第二端部で関節部により、第三リンク棒に
その第二端部の近くで取りつけられている。ガン
のための支持体が第三リンク棒の端部に関節部に
より取りつけられている。
フランス特許出願第2550985号明細書には、三
つの基本的自由度の制御が並行に行なわれる他の
装置が記載されている。この文書は、直列に取り
つけられた複数の延ばせる部材で構成された、延
ばして、引つ込めて折り重ねることができる腕に
関し、各延長部材が並行に作用する三つのアクチ
ユエータを有する。
しかしながら、これらの周知の装置は、軽い部
品を非常に高い速度で移送するには不十分であ
る。
本発明の目的は、固定支持体に配置されたアク
チユエータから並行に三つの基本的自由度を制御
できると共に、固定支持体に対する運動部材の平
行を保つことができ、かつ軽い部品を非常に高い
速度で移送するのに特に適している。空間で要素
を運動させて位置決めするための装置、特に新規
で有利な配置の産業ロボツトを提供することであ
る。周知の装置のいずれもそのような特色を示さ
ない。
発明の開示 この目的のために、本発明は、少なくとも一つ
のベース部材と、少なくとも一つの可動部材と、
各々が一つの固定部分および一つの運動部分から
なる少なくとも三つのアクチユエータとを有し、
各アクチユエータの固定部分がベース部材と共に
一体的な要素を成しており、各アクチユエータの
運動部分がリンク部材を経て可動部材と共に一体
的な要素を成しており、各リンク部材が第一にア
クチユエータの運動部分に関節部により取りつけ
られ、かつ第二に可動部材に関節部により取りつ
けられ、アクチユエータの運動部分の運動がどん
なものであろうと、可動部材の空間における傾斜
と配向が変らないままであつて、可変可能な空間
−平行四辺形を構成するように全体が配置されて
いる、空間で要素を運動させて位置決めするため
の装置に関する。
本発明の第一の形態により、各アクチユエータ
の運動部分が、前記アクチユエータの固定部分と
共に一体的な要素を成す軸を中心として回転する
ように取りつけられている。
本発明の第二の形態により、各アクチユエータ
の運動部分が前記アクチユエータの固定部分に対
して並進運動するように取りつけられ、かつ前記
運動部分が並進運動の軸の周りで回転するのを防
止するように配置されている。
本発明の特色により、装置は、可動部材と共に
一体的な要素を成す作業部材と、長手方向軸線を
中心とする作業部材の回転を制御するように意図
された補充モータとを有する。
本発明の一形態により、リンク部材のうちの少
なくとも一つが二つの平行な棒を有し、前記棒の
各々がその一端でアクチユエータの運動部分の一
端に関節部により取りつけられ、各棒の他端が可
動部材に関節部により取りつけられており、それ
により二つの平行な棒が変形可能な平行四辺形を
構成することになる。平行な棒の関節部には玉継
手またはカルダン型の関節部でも良い。
本発明の他の形態により、リンク部材のうちの
少なくとも一つが単一の棒を有し、この棒がその
第一の端部でアクチユエータの運動部分にカルダ
ン型の第一関節部により取りつけられ、かつその
第二端部で可動部材にカルダン型の第二関節部に
より取りつけられている。
補充モータをベース部材にまたは運動部材に取
りつけることができる。
装置を、空間で変位を測定できるように配置す
ることができる。
本発明の装置の利点は多数ある。主な利点の一
つは、到達できる容積が大きいことと、運動する
質量が最小に減少することである。この配置によ
れば、装置の運動部分の慣性と同じ程度の全質量
を有する部品の運動が可能となる。操作速度は非
常に高くなりうる。平行に作用するアクチユエー
タの三つの運動部分があることにより、等しい操
作速度で機構の剛性が増加し、高い速度でさえ、
大多数の周知の産業ロボツトで得られるよりいつ
そう良い位置の反復性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置の構造配置の概略例
の斜視図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明を実施例について図面により説明
する。
第１図を参照すると、装置は一つのベース部材
１と一つの可動部材８を有する。ベース部材１は
三つの回転アクチユエータ１３を有し、各回転ア
クチユエータがベース部材１と共に一体的な要素
を成す一つの固定部分３を有し、その軸２が同一
平面上にある。各制御腕４の長手方向軸線がその
対応する回転軸２に垂直であるように、制御腕４
が剛性組立体の形でそれらの一端１５でそれぞれ
各回転軸２に取りつけられている。各制御軸４の
他端１６が、カルダン型の二つの二重関節部によ
り二つのリンク棒５ａ，５ｂと共に一体的な要素
を成す。その他、リンク棒５ａ，５ｂの二つの群
の各々がカルダン型の二つの二重関節部７ａ，７
ｂにより可動部材８に連結されており、従つて可
動部材の運動を制御腕４の作動により制御するこ
とができる。第１図に示されたロボツトの実施例
に基づく変形例において、関節部６ａ，６ｂおよ
び７ａ，７ｂを玉継手により置き代えることがで
きる。
第１図に示した配置で、たえず平行な状態にあ
るリンク棒５ａ，５ｂは、制御腕４のそれぞれの
作動と函数として変形可能で空間で運動する平行
四辺形の辺を形成する。その結果は、制御腕の運
動がどんなものであろうと、可動部材８がそれ自
体で平行なままであるということである。対のリ
ンク棒５ａ，５ｂを単一の棒５により置き代え、
各棒５をそれらの各端部にそれぞれ固定された二
つのカルダン型関節部により、一方では制御腕４
の一つにおよび他方では可動部材８に取りつけた
場合にも同じ配置を得ることができる。
三つのアクチユエータ１３が、制御腕４の作動
を制御するように意図された管理コンピユータ１
２に、適当な増幅器を経て接続されている。
例えば、把持部材、工具、吸着具または注入器
のような作業部材９を可動部材８に配置すること
ができる。第１図に示した例では、装置の第四の
自由度は、可動部材８に垂直な軸線１０を中心と
する作業部材の回転にある。この回転は、ベース
部材１に配置された固定モータ１１により制御さ
れ、そのときロツドシステム（例えば入れ子式腕
１４）や他の伝達部材を用いて回転を制御する。
もちろん、他の変形実施例（図示省略）に従つ
て、モータ１１を可動部材８に取りつけ、かつ管
理コンピユータに接続することができる。
第１図の装置の他の変形実施例（図示省略）に
従つて、空間で作業部材を傾斜させるように意図
された二つの補充自由度の制御を与えることによ
り上記の配置を完成することができる。相応する
駆動モータをベース部材１に固定することがで
き、その際作業部材への運動の伝達を、ロツドお
よび／またはベルト装置、カルダン継手および他
の伝達部材により行なう。これらのモータを直接
可動部材８に取りつけることもでき、そのときモ
ータを管理コンピユータに接続する。
装置の他の実施例（図示省略）により、第１図
に示した例では軸２の周りを旋回する可動部分を
構成する制御腕４を、直線の案内の上を移動する
部材により置き代えることができる。
第１図に示した本発明の装置の配置において、
ベース部材１と共に一体的な要素を成す三つの制
御腕の端部が正三角形に従つて配置されている。
もちろん、この配置は決して網羅的ではない。他
方では、装置を、水平に配置された板の形の一つ
のベース部材と一つの可動部材で示したけれど
も、これらの部材は種々の形状を有しても良い
し、かつどんな位置に配向しても良い。
産業上の利用可能性 本発明の装置を非常に広い応用分野に用いるこ
とができる。名をあげると、例えば、あらゆる種
類の印刷回路の組立、正確で迅速な組立を必要と
する分野、あらゆる部品のハンドリング包装、例
えば変位の測定または部品の寸法検査のために意
図された空間における位置の決定などがある。
JP61506331A 1985-12-16 1986-12-10 空間で要素を運動させて位置決めするための装置 Granted JPS63501860A (ja)

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CH5348/85A CH672089A5 (ja) 1985-12-16 1985-12-16
CH5348/85-6 1985-12-16

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Publication Number Publication Date
JPS63501860A JPS63501860A (ja) 1988-07-28
JPH0445310B2 true JPH0445310B2 (ja) 1992-07-24

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JP61506331A Granted JPS63501860A (ja) 1985-12-16 1986-12-10 空間で要素を運動させて位置決めするための装置

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US (1) US4976582A (ja)
EP (1) EP0250470B1 (ja)
JP (1) JPS63501860A (ja)
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CH (1) CH672089A5 (ja)
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