JPH08403U - パラレルロボットのアーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ボールジョイントの揺動角度を大きくても球体
がソケットから外れることがなく、アームの可動範囲が
大きいパラレルロボットのアーム構造を提供することを
目的とする。 【構成】ボールジョイント５１の球体９１ａの片側半面
はソケット９０ａから露出した状態で回転可能に保持さ
れた構成としたために、アーム３１の揺動角度を大きく
することができる。また、２本のアーム３１をバネ９３
によって連結しているためにアーム３１が揺動してもボ
ールジョイント５１の球体９１ａがソケット９０ａから
抜け落ちることを防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、アクチュエータが並列配置されたパラレルロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、アクチュエータが並列配置された６自由度パラレルロボットには、日本 機械学会論文集（Ｃ編）５６巻５２３号（１９９０−３）（Ｐ８２９）に記載さ れているような技術がある。この技術を備えたパラレルロボットは、６本のアー ムがそれぞれ３つのリンクにより構成され、この３つのリンクは、互いに１軸回 りに回動する３つの回り対偶で連結されている。そしてこのアーム先端がブラケ ットに球対偶で連結され、このアーム先端のそれぞれに駆動モータを配置するこ とによりブラケットの位置および姿勢を制御するものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

かかる従来のパラレルロボットにおけるアーム先端をブラケットに連結する球 対偶にボールジョイントを使用した場合、パラレルロボットの動作範囲を広くす るには以下のような問題がある。 即ち、図６に示すようにボールジョイント８５は、球体８６ａを有する第１継 手部８６と、球体８６ａを保持すソケット８７ａを有する第２継手部８７とから なり、第２継手部８７に対して第１継手部８６が任意の方向に揺動可能となって いる。このボールジョイント８５の揺動角度θを大きくするためには、第１継手 部８６の球体８６ａを支持する軸部分の径を小さくするかまたは、ソケット８７ ａが球体８６ａを覆う肉厚Ｘを小さくしなくてはならない。このような２つの場 合において、球体８６ａを支持する軸部分の径を小さくすると、パラレルロボッ ト全体の剛性が著しく低下し好ましくない上、コスト低減のため規格品のボール ジョイントを用いてこのような加工を施すことは非常に困難である。また、ソケ ット８７ａが球体８６ａを覆う肉厚Ｘを小さくする場合では、規格品のボールジ ョイントにこのような加工を施すことは比較的容易であるが、パラレルロボット のアームが揺動した際に球体８６ａがソケット８７ａから外れ易いという問題が あった。

【０００４】 本考案は以上の問題点を解決するためになされたものであり、ソケット８７ａ が球体８６ａを覆う肉厚Ｘを小さくして、ボールジョイント８５の揺動角度を大 きくても球体８６ａがソケット８７ａから外れることがなく、アームの可動範囲 が大きいパラレルロボットのアーム構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述した目的を達成するためになされたものであり、第１球対偶に よって連結されたリンクとロッドからなる６本のアームと、基台上に互いに等間 隔に配置され前記６本のアームの末端を２本ずつ支持する３つの支持部と、前記 ６本のアームの先端が第２球対偶によって同一平面上に取り付けられたブラケッ トと、前記６本のアームをそれぞれ別個に揺動させる６つのモータとを有するパ ラレルロボットにおいて、前記第１球対偶および前記第２球対偶の少なくとも前 記第２球対偶は球体を有する第１継手部と前記球体を保持するソケットを有する 第２継手部とからなるボールジョイントとし、前記球体の片側半面は前記ソケッ トから露出した状態で回転可能に保持され、前記支持部に支持された２本のアー ムは弾性部材によって前記球体を前記ソケット側に押し付ける方向に付勢されて いることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】

上記のように構成されたパラレルロボットは、モータによって各アームを独立 に揺動させ、アーム先端のブラケットを制御することができる。この時、ボール ジョイントの球体の片側半面はソケットから露出した状態であるため、アームの 揺動角度を大きくすることができる。また、２本のアームは弾性部材によって球 体をソケット側に押し付ける方向に付勢されているため、ボールジョイントの球 体がソケットから抜け落ちることを防止できる。

【０００７】

【実施例】

本考案の実施例について図面を参照して説明する。 図１から図４に示すように本実施例のパラレルロボットは、主に外部に固定さ れる基台１と、この基台１の周囲に設置された保護カバー８０と、ハンド等のエ ンドエフェクタを取り付けるブラケット２およびこの２つの部材を連結する６本 のアーム３１とから成っている。

【０００８】 基台１は６角形状の部材であり、この基台１と保護カバー８０とによって、本 実施例のパラレルロボットは６角形状の箱型形状を成している。即ち、基台１の 外周には、側面保護カバー８０ａが取り付けられるとともに、この側面保護カバ ー８０ａには、基台１平面と平行に底面保護カバー８０ｂが取り付けられている 。これらの基台１、側面保護カバー８０ａおよび底面保護カバー８０ｂは図略の ボルトによって取り付けられ、基台１と保護カバー８０とは、取り外しが容易と なっている。また、側面保護カバー８０ａおよび底面保護カバー８０ｂには、６ 本のアーム３１が揺動可能なように３つの切り欠き部８０ｃが設けられている。 また、それぞれ切り欠き部８０ｃの底面保護カバー８０ｂ側および側面保護カバ ー８０ａ側の２箇所には、アーム３１の揺動端を示すストッパ８３，８４が取り 付けられている。

【０００９】 基台１と保護カバー８０とによって形成された箱型形状内部には、等間隔で３ つの支持部１１が形成され、これらの支持部１１のそれぞれに６本のアーム３１ がこの番号順で２本ずつ支持されている。従って、６本のアーム３１は支持部１ １にそれぞれ支持される３つの組に分けることができ、この３つの組は同じ構成 となっているため、以下は支持部１１に取り付けられた２本のアーム３１につい てのみ説明する。

【００１０】 支持部１１は、アーム３１をそれぞれ別個に回転駆動するモータ４１を支持す る２枚の側面板８１と、この２枚の側面板８１を連結する背面板８２から成って いる。２枚の側面板８１は互いに平行に設置され、側面板８１および背面板８２ は基台１に対して垂直に固設されている。従って、本実施例のパラレルロボット は、上述した基台１と保護カバー８０による６角形状の箱型形状と、この支持部 １１を形成する側面板８１および背面板８２によるコの字形の箱型形状による２ 重の箱型形状となっている。

【００１１】 アーム３１はそれぞれリンク７１とロッド７２から成る。２つのリンク７１の 一端は、モータ４１に回転軸１００を中心として同軸上に回転可能に支持されて いる。モータ４１は、保護カバー８０の側面板８１に取り付けられる固定部４１ ａに対して筒部４１ｂが回転駆動される構造になっており、この筒部４１ｂにリ ンク７１が取り付けられている。

【００１２】 また、リンク７１の筒部４１ｂへの取り付け部からリンク７１先端へ向かう方 向と逆方向の筒部４１ｂの側面、即ち、図２に示すようにリンク７１が垂直方向 となった時の筒部４１ｂの上面側には、三日月形状のバランサウエイト４１ｃが が取り付けられている。尚、上述した支持部１１の背面板８２には、この筒部４ １ｂが回転した時に干渉しないよう穴部８２ａが形成されている。

【００１３】 リンク７１およびロッド７２は、それぞれボールジョイント６１（第１球対偶 ）により連結され、これらのボールジョイント６１を支点としてロッド７２はリ ンク７１に対して３次元方向に揺動可能となっている。ロッド７２の先端は、そ れぞれボールジョイント５１を介してブラケット２に連結されている。この構成 によってリンク７１はブラケット２に対してボールジョイント５１（第２球対偶 ）を支点とし、３次元的な方向に揺動することができる。

【００１４】 ボールジョイント５１は、図５に詳しく示すように球体９１ａとボルト部９１ ｂとからなる第１継手部９１と、球体９１ａを保持すソケット９０ａと取り付け 部９０ｂとからなるを有する第２継手部９０とからなっている。第１継手部９１ のボルト部９１ｂおよび第２継手部９０の取り付け部９０ｂは、それぞれブラケ ット２およびロッド７２に取り付けられている。ソケット９０ａは球体９１ａの 中心からボルト部９１ｂ側の部分をＹの肉厚をもって覆い保持している。肉厚Ｙ は、可動範囲を広くするためには０であることが望ましいが、加工誤差にを考慮 して０．５〜１ｍｍ程度の値に設定されている。即ち、ソケット９０ａが球体９ １ａを覆う部分が、ボルト部９１ｂ側にまでおよぶ方が球体９１ａがソケット９ ０ａから抜けにくいためであり、後述するバネ９３の強さや、アーム３１の可動 範囲によっては、肉厚Ｙは０近傍で種々の値を取り得る。また、ボールジョイン ト６１についても同様な加工を施されている。

【００１５】 支持部１１に支持された１組のアームの先端、即ちボールジョイント５１の第 ２継手部９０同士は、バネ９３（弾性部材）によって連結さている。 以上の構成により、本実施例のパラレルロボットは、基台１上に配置された６ つのモータ４１の各別に図略の制御装置より動作指令値を与えることによって、 各リンク７１を回転軸１００回りに揺動させ、この６本のリンク７１の揺動を組 み合わせることによりブラケット２の位置決めを行うことができる。

【００１６】 この時、ロッド７２の両端のボールジョイント５１，６１は、ソケット９０ａ が球体９１ａを覆う範囲を、球体９１ａの中心からボルト部９１ｂ側においては 、０近傍としているため、アーム３１の可動範囲を大きくすることができる。ま た、支持部１１に支持されている１組のアームの先端は、バネ９３によって連結 さているために、アーム３１が大きく揺動してもボールジョイント５１，６１の ソケット９０ａから球体９１ａが抜け落ちることを防止することができる。

【００１７】 以上述べた実施例では、アーム３１にバネ９３を取り付けた構成としたが、図 ３に破線で示すようにロッド７２の末端にバネ９３ａを取り付ける構成としても 良い。

【００１８】

【考案の効果】

以上述べたように本考案のパラレルロボットは、支持部に支持された２本のア ームを互いに接近する方向に付勢する弾性部材によって連結し、第１球対偶およ び第２球対偶の少なくとも第２球対偶は球体を有する第１継手部と球体を保持す るソケットを有する第２継手部とからなるボールジョイントとし、球体の片側半 面はソケットから露出した状態で回転可能に保持された構成としたために、アー ムの揺動角度を大きくすることができる。また、２本のアームは弾性部材によっ て球体をソケット側に押し付ける方向に付勢されているため、ボールジョイント の球体がソケットから抜け落ちることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のパラレルロボットの斜視図である。

【図２】本実施例のパラレルロボットの断面図である。

【図３】本実施例のパラレルロボットの図２に対するＡ
矢視図である。

【図４】本実施例のパラレルロボットの図２に対するＢ
矢視図である。

【図５】本実施例のアーム先端の拡大図である。

【図６】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ ブラケット １１ 支持部 ３１ アーム ４１ モータ ５１，６１ ボールジョイント ７１ リンク ７２ ロッド ９１ 第１継手部 ９１ａ 球体 ９０ 第２継手部 ９０ａ ソケット ９３ バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 フランソワ・ピエロ フランス，34070 モンペリエ アー１ エン５ リュ アンペール 261 (72)考案者 外山 修 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１球対偶によって連結されたリンクと
   ロッドからなる６本のアームと、基台上に互いに等間隔
   に配置され前記６本のアームの末端を２本ずつ支持する
   ３つの支持部と、前記６本のアームの先端が第２球対偶
   によって同一平面上に取り付けられたブラケットと、前
   記６本のアームをそれぞれ別個に揺動させる６つのモー
   タとを有するパラレルロボットにおいて、前記第１球対
   偶および前記第２球対偶の少なくとも前記第２球対偶は
   球体を有する第１継手部と前記球体を保持するソケット
   を有する第２継手部とからなるボールジョイントとし、
   前記球体の片側半面は前記ソケットから露出した状態で
   回転可能に保持され、前記支持部に支持された２本のア
   ームは弾性部材によって前記球体を前記ソケット側に押
   し付ける方向に付勢されていることを特徴とするパラレ
   ルロボット。