(57)【要約】【課題】移動部材が所定の空間内を移動した場合に、確実に回動部材を回転することが可能な回動部駆動機構を備えたパラレルロボットを提供する。【解決手段】回動部駆動機構２０は、基部材４に回転自在に取り付けられモータ装置２７により回転する回転部材２１と、部材２１に一端部２２ａが第２回転軸周りに搖動自在に取り付けられた棒状の第１の揺動部材２２と、第１の部材２２の他端部２２ｂにおいて、一端部２３ａが第１回転軸に平行な第２回転軸周りに揺動自在に取り付けられた第２の揺動部材２３と、部材２３の他端部２３ｂにおいて、第２の部材２３に対し第３回転軸に垂直な第４回転軸周り揺動自在に取り付けられた円筒形状の揺動ホルダ２４と、を備える。そして、機構２０は、ホルダ２４内に一端領域２６ａが回転拘束状態で直動可能に受容されるとともに、他端部２６ｂが回動部材６に機械的に接続された自在継手７に接続された直動部材２６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部材と、
前記基部材に対して空間移動可能な移動部材と、
前記基部材と前記移動部材とを機械的に接続し、前記移動部材を前記基部材に対して空間移動させるパラレルメカニズム方式の移動部可動機構と、
当該移動部材に回転自在に取り付けられた回動部材と、
当該回動部材を当該移動部に対して回転運動させる回動部駆動機構と、を備えるパラレルロボットにおいて、
当該回動部駆動機構は、
前記基部に対し第１回転軸を中心として回転自在に取り付けられた回転部材と、
前記回転部材において前記移動部材に対向する対向部にて、一端部が前記第１回転軸に非平行な第２回転軸を中心として前記回転部材に対し搖動自在に取り付けられた棒状の第１の揺動部材と、
前記第１の揺動部材の他端部において、一端部が前記第２回転軸に平行な第３回転軸を中心として前記第１の揺動部材に対し揺動自在に取り付けられた第２の揺動部材と、
前記第２の揺動部材の他端部において、前記第３回転軸に非平行な第４回転軸を中心として前記第２の揺動部材に対し揺動自在に取り付けられた円筒形状の揺動ホルダと、
棒状に形成され、前記揺動ホルダ内に前記基部材に向けて延びる一端領域が回転拘束状態で直動可能に受容されるとともに、前記移動部材に向けて延びる他端部が前記回動部材に自在継手を介して接続された直動部材と、
前記基部材に取り付けられ前記回転部材を回転駆動する回動用モータ装置と、を備えることを特徴とするパラレルロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パラレルロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレルロボットは、基部材としてのベースプレートと、このベースプレートに対して空間移動可能な移動部材と、ベースプレートと移動部材とを機械的に接続し、移動部材をベースプレートに対して空間移動させるパラレルメカニズム方式の移動部可動機構と、を備える。
【０００３】
上記に示すように、パラレルロボットに備わる移動部材は、３次元の所定空間内にて自由に姿勢を変更しないで平行移動することができ、移動部材で保持（ピックアップ）した部材（製品部品）を自由に空間移動させることができる。そのため、パラレルロボットは、製品の組み立てライン等において、製品部品の３次元的な搬送に利用される。例えば、ベルトコンベアにより供給される製品部品を移動部材でピックアップし、ピックアップした製品部品を３次元的に移動させ、加工装置にセットする搬送用の装置として、パラレルロボットは利用される。
【０００４】
ここで、製品部品の３次元的な搬送において、移動部材で保持した製品部品の回転位置を制御したい場合がある。例えば、ベルトコンベアにより供給される製品部品の加工装置等にセットする場合に、所定の角度回転させたい場合がある。
【０００５】
そこで、特許文献１に従来例として示すように、移動部材に、製品部品をピックアップする部材として「回動部材」を新たに設けたパラレルロボットが提案されている。このパラレルロボットにおいて、回動部材は移動部材に対し回転自在に取り付けられている。そして、このパラレルロボットは、回動部材を回転運動させることができる回動部駆動機構を新たに備えている。
【０００６】
このパラレルロボットは、回動部駆動機構により回転駆動が可能である回動部材で製品部品をピックアップし、加工装置等にセットするため、製品部品の回転位置を搬送前後で自由に制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、回動部駆動機構により回転駆動させたい回動部材は、パラレルリンク方式により３次元の所定の空間内を自由に移動することが可能な移動部材に設けられている。そのため、回動部駆動機構は、移動部材が移動する所定の空間内のすべての空間位置においても、確実に回動部材を回転することが可能な構造となっている必要がある。
【０００９】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、移動部材が移動する所定の空間内のすべての空間位置においても、確実に回動部材を回転することが可能な回動部駆動機構を備えたパラレルロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のパラレルロボットは、基部材と、この基部材に対して空間移動可能な移動部材と、基部材と移動部材とを機械的に接続し、移動部材を基部材に対して空間移動させるパラレルメカニズム方式の移動部可動機構と、移動部材に回転自在に取り付けられた回転部材と、回転部材を当該移動部に対して回転運動させる回動部駆動機構と、を備える。
【００１１】
そして、上記の該回動部駆動機構は、基部材に対し第１回転軸を中心として、回転自在に取り付けられた回転部材と、この回転部材において移動部材に対向する対向部にて、一端部が第１回転軸に非平行な第２回転軸を中心として、回転部材に対し搖動自在に取り付けられた棒状の第１の揺動部材と、この第１の揺動部材の他端部において、一端部が第２回転軸に平行な第３回転軸を中心として第１の揺動部材に対し揺動自在に取り付けられた第２の揺動部材と、この第２の揺動部材の他端部において、第３回転軸に非平行な第４回転軸を中心として第２の揺動部材に対し揺動自在に取り付けられた円筒形状の揺動ホルダと、棒状に形成され、この揺動ホルダ内に基部材に向けて延びる一端領域が回転拘束状態で直動可能に受容されるとともに、移動部材に向けて延びる他端部が回動部材に自在継手を介して接続された直動部材と、基部材に取り付けられ前記回転部材を回転駆動する回動用モータ装置と、を備える。
【００１２】
ここで、上記の回動部駆動機構において回動部材を回転駆動する機構は、主に、回動用モータ装置、回動用モータ装置の作動により回転駆動する回転部材と、この回転部材に第１および第２の揺動部材を介して取り付けられた揺動ホルダと、棒状に形成された直動部材と、から構成される。そして、回動用モータ装置の作動により回転部材が回転すると、（第１および第２の揺動部材を介して）揺動ホルダが回転部材とともに同行回転する。
【００１３】
また、直動部材は、基部材に向けて延びる一端領域が揺動ホルダ内に回転拘束状態で受容されており、直動部材は揺動ホルダを介して回転部材と同行回転する。そして、該直動部材の移動部材に向けて延びる他端部は、自在継手を介して回動部材に機械的に接続されている。自在継手は、入力側の回転を増減することなく出力側に伝達することが可能であり、回動部材は自在継手を介して直動部材と同行回転する。
【００１４】
上記のように、回動用駆動モータ装置により回転部材が回転駆動すると、該回転駆動により回動部材は、揺動ホルダおよび直動部材を介して確実に同行回転することが可能に構成されている。そのため、本発明のパラレルロボットにおける回動部駆動機構は、確実に回動部材を回転することが可能である。
【００１５】
次に、移動部材が所定の空間内を自由に移動した場合に、該回動部駆動機構がすべての位置に存する移動部材に対し、自在に対応することが可能であることについて説明する。
【００１６】
該回動部駆動機構は、回転部材と（移動部材に取り付けられた）回動部材との間を、第１および第２の揺動部材、揺動ホルダ、直動部材、自在継手により機械的に連係している。
【００１７】
直動部材を受容している揺動ホルダは、第１および第２の揺動部材（第１および第２のリンクアーム）からなる２リンクアーム構造を介して、回転部材に機械的に取り付けられている。すなわち、揺動ホルダは該２リンクアーム構造を介して回転部材に保持されている。
【００１８】
この２リンクアーム構造における第１の揺動部材（第１のリンクアーム）は、一端部を（第１回転軸に非平行な）第２回転軸を中心として回転部材に回転自在に取り付けられている。そして、この２リンクアーム構造における第２の揺動部材（第２のリンクアーム）は、一端部を第１の揺動部材の他端部に第２回転軸に平行な第３回転軸と中心として回転自
在に取り付けられている。
【００１９】
ここで、上記のように第３回転軸は第２回転軸に平行に配置されており、第２および第３回転軸を軸心にもつ該２リンクアーム構造は、第１の揺動部材の一端部を支点として、第２回転軸（および第３回転軸）に垂直な第１平面内にて自在に可動することができる。そのため、該２リンクアーム構造により保持された揺動ホルダは、該第１平面内にて所定の範囲内にて自在に移動可能であるとともに、該第１平面内にて所定の角度内にて自在に傾くことが可能に配置される。
【００２０】
さらに、揺動ホルダは、第２の揺動部材（第２のリンクアーム）の他端部において、該第３回転軸に交差する第４回転軸を中心として第２の揺動部材（第２のリンクアーム）に対し揺動自在に取り付けられている。そのため、この２リンクアーム構造により保持された揺動ホルダは、第４回転軸周りに、すなわち第１平面に交差する第２平面内にて自在に傾くことが可能に配置される。そのため、該２リンクアーム構造により保持される揺動ホルダは、第１平面内およびそれに交差する第２平面内にて自在に傾くことができ、すなわち、２自由度方向に自在に傾くことが可能である。またさらに、揺動ホルダは第１平面内にて所定の範囲内にて自在に移動することも可能である。
【００２１】
このように該２リンクアーム構造により、揺動ホルダは、回転部材に対し、２自由度方向に傾き自在に保持される。そのため、基部材に向けて延び、揺動ホルダ内に受容される直動部材に一端領域を傾き自在に支持することが可能となる。また、直動部材の移動部材に向けて延びる他端部は、自在継手により回動部材に接続されている。ここで、自在継手は、２自由度方向に傾き自在に入出力部材を接続することが可能であるため、直動部材の他端部は、回動部材に対し２自由度方向に傾き自在に接続される。
【００２２】
上記のように回動部材と回転部材を空間的に連係する棒状の直動部材の両端はそれぞれ、２自由度方向に傾き自在に保持される。そのため、移動部材の所定の空間内における移動により、回転部材の第１回転軸と、回動部材の軸心との相対位置関係が種々に変化した場合でも、この回動部駆動機構は移動部材の移動に自在に対応することがでる。そして、回動部駆動機構により回転する直動部材により、回転部材と回動部材とを確実に連係することができる。
【００２３】
またさらに、上述のように揺動ホルダは第１平面内にて所定の範囲内にて自在に移動することも可能であるであるため、揺動ホルダに受容される直動部材の一端領域は、２自由度方向に傾くだけでなく、第１平面内にて所定の範囲内にて自在に移動することが可能であり、該回動部駆動機構は移動部材の移動により自在に対応することがでる。
【００２４】
ここで、直動部材の一端領域は、揺動ホルダ内に直動自在に受容されている。そのため、移動部材が所定の空間内を移動して、回動部材と揺動ホルダとの相対距離が増減した場合でも、直動部材の一端領域が揺動ホルダ内にて直動することにより、この相対距離の増減にも自在に対応することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のパラレルロボットは、移動部材が移動する所定の空間内のすべての空間位置においても、確実に回動部材を回転することが可能な回動部駆動機構を備えたパラレルロボット
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態におけるパラレルロボットを下方から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるパラレルロボットを上方から見た斜視図である。
【図３】本発明の実施形態のパラレルロボットに備わる回動部駆動機構の主要部（一部断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、この発明の実施形態のパラレルロボット１を図１および図２に基づいて説明する。なお、図１は下方から見上げたパラレルロボット１の全体斜視図であり、図２は上方から見下ろしたパラレルロボット１の全体斜視図である。
【００２８】
図１および図２に示すように、本実施形態のパラレルロボット１は、所定の間隔を隔てて配置された２つの脚部材（２，２）と、脚部材（２，２）に取り付けられた略円盤状の基部材３と、移動部材５と、移動部可動機構１０と、回動部駆動機構２０と、を主に備える。なお、基部材３の外周部には、３つの切欠き溝が等ピッチにて中心に向けて形成されている。また、２つの脚部材（２，２）間には補強部材３が取り付けられている。
【００２９】
移動部可動機構１０は、基部材３の略外周部に等ピッチ間隔に配置された３つのリンク機構（１１，１１，１１）と、これらのリンク機構（１１，１１，１１）をそれぞれ駆動する３つのリンク用モータ装置（１２，１２，１２）と、を備える。
【００３０】
この移動部可動機構１０はパラレルメカニズム方式にて構成されており、基部材４と移動部材５とを機械的に接続するとともに、移動部材５を基部材４に対し所定の３次元空間内を自由に、移動部材５の姿勢を変えることなく（平行状態にて）空間移動させることができる。このようにして、移動部材５は基部材４に対して空間移動可能に配置される。なお、リンク機構１１と移動部材５との機械的な接合は、回転自在な接続部材１３を介して行われる。
【００３１】
ここで、移動部材５には、回動部材６が回転自在に取り付けられている。なお、パラレルロボット１は、組み立てライン等において製品部品（被搬送部品）の３次元的な搬送に用いられ、回動部材６は被搬送部品をピックアップする手段として用いられる。そして、ピックアップした被搬送品を回転制御するために、回動部材６は移動部材５に回転自在に取り付けられておる。
【００３２】
次に、回動部材６を回転駆動させる回動部駆動機構２０について、図１および図２に加え、主に図３に基づき説明する。なお、図３は、回動部駆動機構２０における主要部を示す一部断面図である。
【００３３】
回動部駆動機構２０は、主に、回転部材１と、２つの第１の揺動部材（第１のリンクアーム）（２２，１２２）と、２つの第２の揺動部材（第２のリンクアーム）（２３，１２３）と、直動ガイド（２５，２５）を内包した揺動ホルダ２４と、揺動ホルダ２４内に受容される棒状の直動部材２６と、自在継手（ユニバーサルジョイント）６と、回動用モータ装置２７と。を備える。
【００３４】
回転部材１は、略円筒形状に形成され、基部材４のベース面４ａに垂直な第１回転軸Ｌ１を中心として基部材４に対し回転自在に取り付けられている。回転部材１は、基部材８に固定されたフランジ部材８にベアリング（Ｂ，Ｂ）を介することにより回転自在に取り付けられる。
【００３５】
回動用モータ装置２７は、基部材４に対し取付台９を介して取り付けられる。ここで、回転部材１の開口部２１ｅの外壁に一体的にはギヤ２１ｃが取り付けられ、モータ装置２７の出力軸２７ａにはピニオン２７ｂ取り付けられるとともに、ギヤ２１ｃとピニオン２７ｂは互いに噛み合う位置に配置されている。そして、モータ装置２７の出力軸２７ａが回
転作動することにより、回転部材１は、第１回転軸周りに回転作動する。
【００３６】
次に、揺動ホルダ２４の回転部材１への取り付けについて、図３に基づき説明する。
【００３７】
図３に示すように、揺動ホルダ２４は、「第１の２リンクアーム構造３０」および「第２の２リンクアーム構造４０」により回転部材２１に保持されている。
【００３８】
第１の２リンクアーム構造３０は、第１のリンクアーム２２および第２のリンクアーム２３を備え、同様に、第２の２リンクアーム構造４０は、第１のリンクアーム１２２および第２のリンクアーム１２３を備える。そして、第１および第２の２リンクアーム構造（３０，４０）は、同一の構造に設定されており、第１回転軸Ｌ１を挟んで実質的に対照な位置にて、互いに離間して配置されている。すなわち、揺動ホルダ２４は、第１および第２の２リンクアーム構造（３０，４０）より両側から保持されている。
【００３９】
以下、第１の２リンクアーム構造３０について説明する。
【００４０】
第１のリンクアーム２２は棒状に形成され、一端部２２ａが回転部材２１の対向部２１ａに取付部２１ｂを介して回転自在に取り付けられている。ここで、アーム２２の一端部２２ａは、第１回転軸Ｌ１に対し非平行な、望ましくは第１回転軸Ｌ１に対し空間的に直交した第２回転軸Ｌ２を中心として、回転部材２１に対し摺動メタルＭ１を介して回転自在に取り付けられている。
【００４１】
第２のリンクアーム２３は棒状に形成され、第１のリンクアーム２２の他端部２２ｂにおいて、一端部２３ａがアーム２２に回転自在に取り付けられている。ここで、アーム２３の一端部２３ａは、第２回転軸Ｌ２に平行な第３回転軸Ｌ３を中心として、アーム２２に対し摺動メタルＭ２を介して回転自在に取り付けられている。
【００４２】
そして、第２のリンクアーム２３の他端部２３ｂに、実質的に円筒形状をした揺動ホルダ２４の中央部が回転自在に取り付けられている。ここで、ホルダ２４の中央部は、第３回転軸Ｌ３に非平行な、望ましくは第３回転軸Ｌ３に空間的に直交した第４回転軸Ｌ４を中心として、アーム２３に対し摺動メタルＭ３を介して回転自在に取り付けられている。
【００４３】
同様に、以下、第２の２リンクアーム構造４０について説明する。
【００４４】
第１のリンクアーム１２２は棒状に形成され、一端部１２２ａが回転部材２１の対向部２１ａに取付部１２１ｂを介して回転自在に取り付けられている。ここで、アーム１２２の一端部１２２ａは、第１回転軸Ｌ１に対し非平行な、望ましくは第１回転軸Ｌ１に対し空間的に直交した第２回転軸Ｌ１２を中心として、回転部材２１に対し摺動メタルＭ１１を介して回転自在に取り付けられている。
【００４５】
第２のリンクアーム１２３は棒状に形成され、第１のリンクアーム１２２の他端部１２２ｂにおいて、一端部１２３ａがアーム１２２に回転自在に取り付けられている。ここで、アーム１２３の一端部１２３ａは、第２回転軸Ｌ１２に平行な第３回転軸Ｌ１３を中心として、アーム１２２に対し摺動メタルＭ１２を介して回転自在に取り付けられている。
【００４６】
そして、第２のリンクアーム１２３の他端部１２３ｂに、実質的に円筒形状をした揺動ホルダ１２４の中央部が回転自在に取り付けられている。ここで、ホルダ１２４の中央部は、第３回転軸Ｌ１３に非平行な、望ましくは第３回転軸Ｌ１３に空間的に直交した第４回転軸Ｌ１４を中心として、アーム１２３に対し摺動メタルＭ１３を介して回転自在に取り付けられている。なお、ホルダ１２４への「第２のリンクアーム１２３」および「第２の
リンクアーム２３」の取り付け位置の相対的な位置関係は、互いに対向する位置関係となるよう設定されている。
【００４７】
次に、揺動ホルダ２４による直動部材２６の保持構造について説明する。
【００４８】
直動部材２６は、長手方向（軸方向）に係合溝が略全長に渡り形成されており、揺動ホルダ２４内に固定配置された直動ガイド（２５，２５）内に、部材２６の基部材４に向けて延びる一端部領域２６ａにおいて挿入配置されている。ここで、直動ガイド（２５，２５）は、直動部材２６の係合溝に嵌合する構造となっており、直動ガイド（２５，２５）を介して直動部材２６は、揺動ホルダ２４に回転拘束状態に受容される。
【００４９】
また、直動ガイド（２５，２５）により直動部材２６は、長手方向（軸方向）に摺動自在に保持されるため、直動部材２６は直動ガイド（２５，２５）を介して揺動ホルダ２４内に直動可能に受容される。
【００５０】
最後に、直動部材２６の移動部材５に向けて延びる他端部２６ｂの回動部材６への取り付けについて説明する。直動部材２６の他端部２６ｂと回動部材６との間には、自在継手（ユニバーサルジョイント）６が配置されており、直動部材２６の他端部２６ｂはユニバーサルジョイント６を介して回動部材６に連係されている。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【符号の説明】
【００５２】
１…パラレルロボット、２…脚部材、３…補強部材、４…基部材、５…移動部材、６…回動部材、７…自在継手、１０…移動部可動機構、１１…リンク機構、１１Ａ…駆動リンク、１１Ｂ…従動リンク、１２…リンク用モータ装置、１３…接続部材、２０…回動部駆動機構、２１…回転部材、２１Ａ…対向部、２１Ｂ…取付部、２２…第１の揺動部材（第１のリンクアーム）、２２Ａ…一端部、２２Ｂ…他端部、２３…第２の揺動部材（第２のリンクアーム）、２３Ａ…一端部、２３Ｂ…他端部、２４…揺動ホルダ、２５…直動ガイド、２６…直動部材、２６Ａ…一端領域、２６Ｂ…他端部、２７…回動用モータ装置、３０…第１の２リンクアーム構造、４０…第２の２リンクアーム構造、Ｌ１〜Ｌ４・・・第１〜第４回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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