JPH11320469A

JPH11320469A - 移動体の移動範囲制限方法及びその機構

Info

Publication number: JPH11320469A
Application number: JP12496298A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsushita; 哲也松下; Masao Nakagawa; 昌夫中川; Seiji Watanabe; 成治渡辺
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: JP3540600B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パラレルメカニズムにおいて、移動体を把握
し易い適切な範囲内で移動させ、リンク接続部の不具合
を防止する。【解決手段】基台４上であって、リンク５，５・・を
挿通したサーボモータ８，８・・を傾倒自在に支持する
第２自在継手６の外方周囲には、半円筒側面形の台座１
１１，１１上部に取り付けられた第１リミットスイッチ
１０，１０を、それぞれサーボモータ８，８・・若しく
はリンク５，５・・の傾倒による接触を検知可能に突設
している。一方、基台４及び移動体１の中央間に、リン
ク端部の限界位置に設置した２つの第２リミットスイッ
チ１２，１２を備えた補助リンク９を設ける。各リミッ
トスイッチ１０，１２・・の何れかが検知信号を発する
と、リンクの移動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パラレルメカニズ
ムにおいて、移動体の移動範囲を機械的に制限する制限
方法及びその機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体を様々な姿勢で移動する機構とし
て、複数のリンクを用いたパラレルメカニズムが知られ
ている。各リンクは、先端を移動体に枢着したボールね
じであり、共通の基台に、外形球状のサーボモータを介
して連結されている。サーボモータは、回転子をボール
ねじナットと一体形成されており、リンク他端縁を噛み
合わせてねじ送りにより軸方向へ移動可能とし、更に、
全体を基台に枢着されて、リンクとともに傾倒自在とさ
れている。各リンクがサーボモータによって軸方向移動
されて、その移動により傾倒状態を変え、先端位置を様
々に変化することで、移動体を様々な姿勢で移動でき
る。

【０００３】上記移動体の駆動機構では、リンクを保護
するとともに、制御機構の暴走等による制御不能時にお
いても移動体が壁等に干渉しないようにするため、移動
体の移動範囲を機械的に制限している。その方法として
は、リンクの軸方向の移動に基づき、所定範囲を脱する
と、移動を制限するものが行われている。そしてその方
法は、具体的には２つのリミットスイッチを各リンクの
軸方向に所定間隔で並置し、リミットスイッチがリンク
端部を検出すると、リンクの移動を停止する機構によっ
て実行されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の移
動範囲制限方法では、軸方向の移動状態のみを検知して
制限するため、図４（ａ）に示すように、移動体の移動
範囲Ｂが、理想的移動範囲Ｐである、基台下方の円柱部
分よりかなり離れて制限される。したがって、移動体が
基台に対し離れ過ぎたり、若しくは接近し過ぎたりする
場合が出現し、移動体を利用に供しにくい。また、１つ
のリンクのみ最上方に移動し、他は最下方に移動してい
くときのように、移動範囲Ｃに達してしまった場合、リ
ンクが傾倒し過ぎて、サーボモータの取り付け部やリン
ク先端の自在継手に不具合を生ずることがある。

【０００５】よって、本発明のうち、請求項１に記載の
発明の課題は、より効果的な移動体の移動範囲制限方法
によって、移動範囲を理想的移動範囲に近づけて制限
し、不具合発生を防止するとともに、移動範囲を容易に
把握して、移動体を利用し易くすることにある。また、
請求項２，３に記載の発明の課題は、上記方法を簡易に
実行する機構を提供することにある。加えて、請求項
４，５に記載の発明の課題は、更に移動範囲を理想的移
動範囲に近づけて制限できる機構を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
に記載の移動範囲制限方法は、先端を移動体に枢着した
複数本のリンクを、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ
移動可能に連結し、個々のリンクを軸方向へ移動するこ
とによって、前記基台に対する移動体の位置及び姿勢を
制御するパラレルメカニズムにあって、各リンクの軸方
向に対する移動を、傾斜角度に基づいて制限することを
特徴とする。また、請求項２に記載の移動範囲制限機構
は、先端を移動体に枢着した複数本のリンクを、基台に
対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結し、個々の
リンクを軸方向へ移動することによって、前記基台に対
する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズ
ムにあって、前記基台に、リンクとの接触によりリンク
の傾斜角度が限界値になったことを検知する傾斜センサ
を取り付け、その傾斜センサの検知信号によりリンクの
移動を停止してなる。更に、請求項３に記載の移動範囲
制限機構は、請求項２に記載の移動範囲制限機構におい
て、傾斜センサが、リンクの周りを半円形に取り囲む壁
体の上縁に取り付けられたリミットスイッチであること
にある。

【０００７】また更に、請求項４に記載の移動範囲制限
機構は、請求項２または３に記載の発明において、先端
が移動体の略中央に枢着され、基端が基台の略中央に傾
倒自在且つ軸方向へ移動自在に接続された補助リンクを
設けるとともに、前記基台に補助リンクの軸方向移動が
限界値になったことを検知する移動センサを設け、その
移動センサの検知信号によりリンクの移動を停止してな
る。加えて、請求項５に記載の移動範囲制限機構は、請
求項４に記載の移動範囲制限機構において、移動センサ
が、補助リンクとともに傾倒移動し、補助リンクの基端
の位置を検出するリミットスイッチであることにある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るパラレ
ルメカニズムの説明図であって、パラレルメカニズム
は、移動体１、基台４、リンク５、補助リンク９等から
なる。

【０００９】移動体１は、角を落とした三角柱状の台で
あって、各側面に２つずつ、第１自在継手２，２・・が
枢着されている。各第１自在継手２は、球状軸受であっ
て、ボールねじとして形成されたリンク５を傾倒自在
に、リンク５一端を支持している。また、基台４は、ほ
ぼ三角柱展開形状である逆皿状に形成されており、移動
体１上方に被さるように位置している。更に、基台４の
長方形の各斜面には、第２自在継手６，６・・が２つず
つ枢着されている。各第２自在継手６は、貫通型のジン
バル構造であって、円筒状に形成されたサーボモータ８
を、傾倒自在に支持している。各サーボモータ８は、第
２自在継手６の外側に形成されており、その回転子は、
ボールねじナットと一体形成されている。そして、各リ
ンク５の基端縁が、各サーボモータ８のボールねじナッ
トに、ねじ送り自在に嵌合されている。なお、移動体１
の角を挟んだリンク５同士が、基台４の同一面上のサー
ボモータ８，８に挿通されている。

【００１０】上記パラレルメカニズムにおける移動体の
移動範囲制限機構を、以下に説明する。基台４上であっ
て、各第２自在継手６の外方周囲には、半円筒側面形の
壁体としての台座１１が突設されている（図２）。各台
座１１の上部には、テープスイッチである傾斜センサと
しての第１リミットスイッチ１０が取り付けられてい
る。

【００１１】加えて、移動体１の上面中央には、第３自
在継手３が取り付けられている。第３自在継手３は球状
軸受であって、棒状の補助リンク９の一端を、傾倒自在
に支持している。また、補助リンク９基端縁は、基台４
中央に設置された貫通型ジンバル構造の第４自在継手７
へ、補助リンク９が傾倒及び軸方向移動自在となるよう
に挿通されている。

【００１２】更に、第４自在継手７上部には、円筒状の
保護カバー１３が、補助リンク９の基端を覆った状態
で、リンクとともに傾倒移動可能に取り付けられている
（図３）。保護カバー１３には、補助リンク９の基端の
ドック１４を検知する、移動センサとしての第２リミッ
トスイッチ１２，１２が、軸方向の限界位置に取り付け
られている。

【００１３】上記移動範囲制限機構による移動範囲制限
方法を以下に説明する。各リミットスイッチ１０，１２
・・は、図示しない制御装置を介してサーボモータ８，
８・・に電気的に連結されており、制御装置は、各リミ
ットスイッチ１０，１２・・の検知信号発生等に応じ
て、任意のサーボモータ８，８・・の回動状態を制御可
能とされている。そして、第１リミットスイッチ１０，
１０・・のうち１つでも、サーボモータ８若しくはリン
ク５の傾倒による接触を検知すると、全てのサーボモー
タ８を停止する。また、第２リミットスイッチ１２，１
２のうち１つでもドック１４を検知すると、全てのサー
ボモータ８，８・・の作動を停止する。

【００１４】上記移動範囲制限方法は、各リンク５の基
台４に対する傾斜角度が、外方において所定大きさ以上
となると、移動を停止するものであるため、図４（ｂ）
に示すように、機械的に制限した移動体の移動範囲Ａ
を、理想的移動範囲Ｐに近づけることができる。したが
って、移動体が基台に対し離れ過ぎたり、若しくは接近
し過ぎたりせず、移動範囲Ａを容易に把握でき、移動体
を利用に供し易い。また、各リンク５が傾倒し過ぎる前
に全てのサーボモータ８，８・・を停止するので、サー
ボモータの取り付け部やリンク先端の自在継手に不具合
を生ずることはない。なお、傾斜角度の制限により、移
動範囲Ｂに比して、特に水平方向において移動範囲制限
が早目に働くようになる。また、上記移動範囲制限機構
は、第１リミットスイッチ１０，１０・・の取り付けに
よって、各リンク５の所定大きさ以上の傾斜角度を検知
するように構成されているので、上記移動範囲制限方法
を容易に実行できる。

【００１５】更に、軸方向移動の限界位置に設置された
第２リミットスイッチ１２，１２が補助リンク９端部の
ドック１４を検知すると、駆動機構を停止する補助リン
ク９を中央に設けているので、移動体１が、基台４に対
して所定距離内に収まる。したがって、更に移動範囲Ａ
を、理想的移動範囲Ｐに近づけることができる。なお、
補助リンクの軸方向移動の制限により、移動範囲Ｂに比
して、特に鉛直方向において移動範囲制限が早目に働く
ようになる。

【００１６】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、次に一部示すように様々に変更可能で
ある。パラレルメカニズムの細部は、以上に限られるも
のではなく、例えば、自在継手及びボールねじによるも
のに限られない。自在継手の構造も上記にかぎられるこ
とはない。サーボモータは、第２自在継手の外側へ設け
る必要はなく、一体形成できる。補助リンクは、設置し
ないこともできるし、第２リミットスイッチや保護カバ
ーを取り付けないようにすることもできる。第1リミッ
トスイッチの台座（壁体）は、半円筒形に限られず、断
面コ状等のものを採用することができる。また、傾斜セ
ンサや移動センサは、リミットスイッチの設置でなくと
も良い。傾斜センサは、サーボモータの傾斜角度を検出
せず、リンクのみ検出するようにすることができるし、
基台に対する傾斜角度を検知せず、鉛直面からの角度を
検知するようにすることもできるし、移動体側に取り付
け、移動体に対する傾斜角度を検知するようにすること
もできる。そして、安全性に万全を期すため、傾斜セン
サと移動センサとを、同一のリンクに同時に適用するこ
ともできる。

【００１７】

【発明の効果】本発明のうち、請求項１に記載の移動範
囲制限方法では、リンクの傾斜角度に基づいて移動体の
移動を制限するので、リンクの取り付け部に不具合が生
ずる事態を防止でき、併せて、移動範囲を理想的なもの
に近づけることができる。したがって、移動範囲を把握
し、移動体を利用し易くできる。また、請求項２，３に
記載の移動範囲制限機構では、リンクとの接触によりリ
ンクの傾斜角度が限界値になったことを検知する傾斜セ
ンサ（半円形壁体上縁に取り付けたリミットスイッチ）
を取り付けたので、上記移動範囲制限方法を簡易に実行
できる。

【００１８】更に、請求項４，５に記載の移動範囲制限
機構では、軸方向移動が、移動センサ（リンク端部を検
知するリミットスイッチ）によって制限される補助リン
クを設けたので、上記傾斜角度の制限と併せて、移動体
を、把握し易い適切な範囲である、駆動機構下方の円筒
状範囲に非常に近い範囲で移動範囲を制限でき、移動体
を極めて利用し易くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパラレルメカニズムを示す説明図
である。

【図２】第１リミットスイッチの（ａ）左側面，（ｂ）
正面，（ｃ）平面を示す説明図である。

【図３】補助リンクの基端を示す説明図である。

【図４】（ａ）従来，（ｂ）本発明における移動体の移
動範囲を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・移動体、２・・第１自在継手、３・・第３自在継
手、４・・基台、５・・リンク、６・・第２自在継手、
７・・第４自在継手、８・・サーボモータ、９・・補助
リンク、１０・・第１リミットスイッチ、１１・・台
座、１２・・第２リミットスイッチ、１３・・保護カバ
ー、１４・・ドック、Ａ，Ｂ，Ｃ・・移動範囲、Ｐ・・
理想的移動範囲。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端を移動体に枢着した複数本のリンク
を、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結
し、個々のリンクを軸方向へ移動することによって、前
記基台に対する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレ
ルメカニズムにあって、各リンクの軸方向に対する移動
を、傾斜角度に基づいて制限することを特徴とする移動
体の移動範囲制限方法。
【請求項２】先端を移動体に枢着した複数本のリンク
を、基台に対して傾倒自在且つ軸方向へ移動可能に連結
し、個々のリンクを軸方向へ移動することによって、前
記基台に対する移動体の位置及び姿勢を制御するパラレ
ルメカニズムにあって、前記基台に、リンクとの接触に
よりリンクの傾斜角度が限界値になったことを検知する
傾斜センサを取り付け、その傾斜センサの検知信号によ
りリンクの移動を停止する移動体の移動範囲制限機構。
【請求項３】傾斜センサが、リンクの周りを半円形に
取り囲む壁体の上縁に取り付けられたリミットスイッチ
である請求項２に記載の移動体の移動範囲制限機構。
【請求項４】先端が移動体の略中央に枢着され、基端
が基台の略中央に傾倒自在且つ軸方向へ移動自在に接続
された補助リンクを設けるとともに、前記基台に補助リ
ンクの軸方向移動が限界値になったことを検知する移動
センサを設け、その移動センサの検知信号によりリンク
の移動を停止する請求項２又は３に記載の移動体の移動
範囲制限機構。
【請求項５】移動センサが、補助リンクとともに傾倒
移動し、補助リンクの基端の位置を検出するリミットス
イッチである請求項４に記載の移動体の移動範囲制限機
構。