(57)【要約】  本発明は、ベース（３）と、前記ベース（３）に関節接合され（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ）、回転軸（１３）周りに回動可能であり、自由端に任意の支持アーム（５）を回動可能に取り付け可能なピボットアーム（４）と、前記ピボットアーム（４）と前記任意の支持アーム（５）を駆動する少なくとも一つの駆動ユニット（６、７）と、を備えるロボットに関する。本発明によれば、第一駆動ユニット（６）は第一の四節リンク機構（８）に連結し、第二の四節リンク機構（９）は、ピボットアーム（４）が第一駆動ユニット（６）によって回動可能となるように第一の四節リンク機構（８）に連結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース（３）と、
前記ベース（３）に関節接合され、回転軸（１３）周りに回動可能で、支持アーム（５）用の回動可能に関節接合された取付部を自由端に設置可能なピボットアーム（４）と、
前記ピボットアーム（４）と前記任意の支持アーム（５）を駆動する少なくとも一つの駆動ユニット（６、７）と、
動作を前記ピボットアーム（４）と前記支持アーム（５）に伝達する複数のリンクと、を備えるロボットであって、
第一駆動ユニット（６）が第一の四節リンク機構（８）に連結し、クランクとしてのリンク（８ａ）が第一駆動軸（６ａ）に回転可能に固定されるように接続され、前記第一駆動軸（６ａ）は、前記第一リンク（８ａ）が回動するように、前記ベース（３）に取り付けられて前記駆動ユニット（６）に接続され、前記第一リンク（８ａ）の別の自由端がカップリングとしての第二リンク（８ｂ）に連結し、前記第二リンク（８ｂ）の自由端が揺動アームとしての第三リンク（８ｃ）に連結されることで、前記リンク（８ａ）の回動により、前記ピボットアーム（４）は第二回転軸（１３）周りに回動可能とされ、前記第三リンク（８ｃ）の自由端は前記ベース（３）に対する固定位置または前記ベース（３）上に配置されて前記第一の四節リンク機構（８）の前記各リンクを構成し、
前記第一の四節リンク機構（８）の前記第三リンク（８ｃ）に対応するリンク（９ａ）を備えるように、第二の四節リンク機構（９）が前記第一の四節リンク機構（８）に連結し、前記リンク（９ａ）の自由端は前記ベース（３）に対して不動に連結又は前記ベース（３）に取り付けられ、他端はカップリングとしての別のリンク（９ｂ）に連結され、前記第一の四節リンク機構（８）とは反対側の端部は前記ピボットアーム（４）の前記自由端（９ｃ）に連結される、ことを特徴とするロボット。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットにおいて、前記各リンク（８ａ−ｃ；９ａ−ｃ；１０ａ−１０ｃ；１５ａ−１５ｃ；１６ａ−ｃ）は、各々が自由端にジョイント又はジョイント収容部を有するロッド状及び／又は板状要素であることを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１に記載のロボットにおいて、ベース（３）及び／又はピボットアーム（４）及び／又は支持アーム（５）及び／又は各リンク（８ａ−ｃ；９ａ−ｃ；１０ａ−１０ｃ；１５ａ−１５ｃ；１６ａ−ｃ）は、板状及び／又はロッド状構造であり、板状及び／又はロッド状接続要素を介して互いに接続されることを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項１に記載のロボットにおいて、支持アーム（５）と、ピボットアーム（４）と、ベース（３）と、各リンク（８ａ−ｃ；９ａ−ｃ；１０ａ−１０ｃ；１５ａ−１５ｃ；１６ａ−ｃ）のうち一つ以上の要素が軽量構造材料から構成されてもよいことを特徴とするロボット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットにおいて、四節リンク機構が設けられて前記支持アーム（５）の運動学的動作を可能にし、前記四節リンク機構は駆動ユニット（７）の駆動軸（７ａ）に回転可能に固定されるように連結された第一リンクを有し、クランクとしての前記第一リンクには、前記駆動軸（７ａ）とは反対側の端部に別のリンクがカップリングとして接続され、このカップリングは、ロッカーアームとしての前記第三リンクである前記支持アーム（５）に回動可能に接続されることを特徴とするロボット。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットにおいて、請求項５に記載の四節リンク機構に代わって二つの四節リンク機構が設けられ、第一の四節リンク機構と第二の四節リンク機構のそれぞれのカップリングとなる二つのリンクが請求項５に記載の前記カップリングの代わりとなり、これら二つのリンクの回動可能な関節接合の接続箇所から別の回動可能に接続されたリンクが延出し、この別のリンクは自由端で前記ピボットアームに回動可能に連結し、前記第一の四節リンク機構の前記ロッカーアームと前記第二の四節リンク機構の前記クランクをなすことを特徴とするロボット。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットにおいて、３つの別の四節リンク機構（１０、１５、１６）を設けて前記支持アーム（５）の運動学的動作を可能にし、
前記第三の四節リンク機構（１０）は第二駆動ユニット（７）の駆動軸（７ａ）に回転可能に固定されるように連結された第一リンク（１０ａ）を有し、
別のリンク（１０ｂ）が、前記駆動軸（７ａ）とは反対側の端部で、クランクとしての第一リンク（１０ａ）にカップリングとして接続し、この別のリンク（１０ｂ）に第三リンク（１０ｃ）がロッカーアームとして接続し、前記第三の四節リンク機構（１０）の前記第三リンク（１０ｃ）の自由端が前記ピボットアーム（４）の一端に回動可能に連結され、
前記第三の四節リンク機構（１０）の前記第三リンク（１０ｃ）は、前記第四の四節リンク機構（１５）の第二リンク（１５ｂ）の端部に連結された、前記第四の四節リンク機構（１５）のクランクとしての前記第一リンク（１５ａ）であり、前記第二リンク（１５ｂ）は、自由端が前記ピボットアーム（４）に回動可能に接続された第三リンク（１５ｃ）に回動可能に連結し、
前記第四の四節リンク機構（１５）の前記第三リンク（１５ｃ）は、前記第五の四節リンク機構（１６）のクランクとしての前記第一リンク（１６ａ）であり、前記第一リンク（１６ａ）は前記第五の四節リンク機構（１６）の第二リンク（１６ｂ）の端部に連結され、前記第二リンク（１６ｂ）はロッカーアームとしての前記第三リンク（１６ｃ）である支持アーム（５）に回動可能に連結されることを特徴とするロボット。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットにおいて、前記第五の四節リンク機構（１６）の前記第二リンク（１６ｂ）の連結箇所は、前記ピボットアーム（４）と前記支持アーム（５）との連結箇所から離間していることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースと、ベースにピン結合され、回動軸周りに回動可能で、回動取付領域を規定可能な自由端を有するピボットアームと、ピボットアームと任意の支持アームを駆動する少なくとも一つの駆動ユニットと、ピボットアームと任意の支持アームに動作を伝達するいくつかのリンクとを備えるロボットに関する。
【０００２】
定義
機械的リンク機構とは基本的な６種の伝動機構の一つである。カムギアと共に、不均一な伝動ギア群を形成する。
少なくとも四つのリンクからなるカップリング伝達ユニットは、四節リンク機構を形成する。本願では、四節リンク機構は、第一のリンクの代わりの二つの軸受と、さらに３つの可動リンクによって規定される。第一の軸受に連結される従動リンクはクランクであり、その自由端にはカップリングが回動可能に設けられている。このカップリングは、別のリンク（すなわち、回動可能に連結されたロッカー）の自由端に回動可能に連結され、もう一方のロッカージョイントは第二の軸受に連結される。
リンクは、他のリンクと協働してピボットアーム及び／又は支持アームの動作を可能にし、また、休止状態であっても、特にベースやピボットアームに少なくとも部分的に力を分散する要素として理解される。各リンクは、別のリンクと連結可能となるようにそれぞれの自由端にジョイントを有する。本体は各ジョイントの間に規定される。リンクはいくつかの要素から構成可能である。したがって、その自由端において、ピボットは平面上の自由度を有するジョイントとして設けられる。あるいは、三つの回転自由度を有するボールジョイントを設けることも可能である。あるいは、これらのリンクはそれぞれの自由端に、ジョイントを構成する別体の取付部を有してもよい。リンク本体は板状及び／又はロッド状の要素である。これらの要素は、長尺で（幅寸法より長く）、直径が薄い（すなわち、薄い梁のような、またはロッド状ないし板状の構造を有する）要素として理解される。これらの要素は、対応する一連の動作中に他の部材要素との衝突を回避できるように、自由な形状の構造を有してもよい。前述のタイプのリンクは３Ｄプリンティングでも製造可能である。
ロボットはベースを有する。ベースは、可動支持構造、特にピボットアームと支持アームを支承する基礎として理解される。ベースは単体部品または複数部品からなる。ベースは並進及び／又は回動、あるいは、固定されてもよいものとする。
駆動ユニットは、駆動モータや、駆動モータ及び／又は駆動モータのトルクを駆動軸に伝達する伝達ユニットに連結可能なギアユニットに関係するものとして理解される。用語「ギアユニット」は主にギアカップリングを意味し、用語「伝達ユニット」は、例えばベルトカップリングといった他の全てのカップリングを意味する。
ロボットの全ての可動部品（ベースを除く）、特にピボットアームと支持アームは、可動支持構造として理解される。
ベース、ピボットアーム、及び支持アームは、ロボットの基本要素として規定される。これらは単体部品または複数の部品から構成可能である。
【背景技術】
【０００３】
従来の技術的解決策によれば、周知のロボット、特に関節型ロボットは、ベースと、ピボットアームと、支持アームとからなる。ベース、ピボットアーム、及び支持アームは互いに関節接合（好ましくは回動可能に連結）しており、それらの回転軸は少なくとも部分的に駆動される。つまり、ピボットアームと支持アームは通常、同じく伝達ユニットに任意で追加連結可能な駆動モータにより、対応する回転軸を中心に直接駆動される。二つのアーム要素がベルト駆動またはケーブルによって駆動される関節型ロボットのモデルも周知である。また、アーム要素が四節リンク機構によって間接的に駆動される関節型ロボットも先行技術である。
【０００４】
カップリングギアを備えた関節型アームロボットは、により周知である（特許文献１参照）。この関節型アームロボットは、第一回転軸を有するベースと、ピボットアームが回動可能に連結されたベースユニットを有する。支持アームが少なくとも間接的にピボットアームに連結され、この支持アームの自由端には把持ツールが配置される。
【０００５】
このベースユニットには駆動モータが設けられ、これによりピボットアームがカップリングギアによって駆動される。同様に、別の駆動モータがベースに配置されて別のカップリングギアを介して支持アームを駆動し、これによりこのカップリングギアが四節リンク機構を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２３９７２７９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、従来の各種ロボットと比べ、総重量が少なく、また同時に、支持構造全体の強度が高いロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
目的を解決する手段は、請求項１の特徴事項により実現される。
【０００９】
課題を解決することに加え、本発明の基本的理念によれば、低コストで製造可能な基本的構成要素で構成され、作業域が広く、高速なロボットの具体的な実施形態が得られる。運動学的構造及び同構造に基づく重量基準で軽量な部品によって、低い駆動力で十分である。したがって、機能性を妥協することなく、非常に安価にロボットを製造することができる。
【００１０】
一方で、この発明的な設計によればロボットをスケーラブルにすることもできるため、他の用途での使用も可能となる。ピボットアームと支持アームの運動学を設計するため、それらの運動学を適切に寸法設計することにより、例えば、重量物を持ち上げたり動かしたりすることが可能である。
【００１１】
本明細書で示されるロボットにおいて、ピボットアーム及び支持アームは、二つの基本要素からなる機械的な一連の運動連鎖を構成する。これらはリンクを介して駆動ユニットにより駆動される。このようなロボットのミニマルデザインは例えば２つの自由度を持つ。自由度の最大数は、ベースを垂直軸周りに回転させ、支持アームの端部にリストを接続することにより達成可能である。
【００１２】
本明細書で示される本発明の基本的理念は、ピボットアームと支持アームの双方を四節リンク機構を介して少なくとも間接的に駆動することである。つまり、それぞれの駆動軸はそれぞれのアームの回転軸に一致しない。この場合、駆動ユニットはベースに配置され、可動支持構造には配置されないことが好ましい。この構成は、駆動モータ、ギア、ベルトプーリーベアリング、ギアホイール等の駆動部品が可動部品自体に存在しないという点で非常に有利である。従って、相当な重量を削減でき、その相当な重量を適切な大きさの軸受によって追加で移動及び吸収する必要がなくなる。結果として、ロボットの軽量構造が可能となる。
【００１３】
好ましい実施形態では、支持アーム及びそれに対応する四節リンク機構のリンクは、ロッド及び／または板状要素から形成される。ピボットアーム及び支持アームはそれぞれ、互いに関連付けて配置された少なくとも二つのロッド及び／又は板状要素からなる。これらの要素は接続要素によって離間して保持されており、それぞれをアーム状に設計することにより大きな慣性モーメントが生じる。
【００１４】
ベースは、好ましくは、ロッド及び／又は板状要素から形成される。そのため、接続要素が存在し、ベースに必要な安定性をもたらす。さらに、駆動ユニットの取付部がベースに設けられる。ロッド及び／又は板状要素間の距離は、ピボットアームと支持アームの構成物がそれらの間に配置されるように設計される。ロボットの好ましい実施形態では、ベースがＵ字型に設計される。駆動ユニットは下部（すなわちＵ字の閉じた側）に取り付けられ、回動がベルト駆動を介して駆動軸に導かれる。
【００１５】
ロッド及び／又はパネル状要素をこのように実装することにより、構造全体を非常にコンパクトで強固にすることができる。個々の要素（ベース、ピボットアーム、支持アーム及びリンクを有する四節リンク機構）は、凹部を有してもよい合金、繊維複合材料、プラスチック、又は他の材料からなる棒状要素及び／又は板状要素と共に組み立てられる。これにより、ロッド及び／又は板状要素が高い費用効率で製造可能となり、また、わずかな工程数を実施するだけでそれらを強固な構造物に組み立て可能なため、ロボットの製造費を削減できる。あるいは、個々の要素は、例えば、ダイカスト部品、圧延加工部品、旋盤加工部品、又は３Ｄプリントされた部品から構成可能である。
【００１６】
ロボットを対称的な構造としてもよい。これにより、不都合なねじり応力やモーメントがロボットの支持構造に加えられないという効果が得られる。
【００１７】
簡略な設計によれば、駆動ユニットはベースに配置され、駆動ユニットは第一の四節リンク機構の第一リンクに連結され、この四節リンク機構は第二の四節リンク機構に連結され、後者の機構はロボットのピボットアームに連結される。
【００１８】
好ましくは、二つの駆動ユニットがベースに配置され、一方の駆動ユニットが第一の四節リンク機構の第一リンクに連結され、第二の駆動ユニットが第三の四節リンク機構の第一リンクに連結される。
【００１９】
ピボットアームは、二つの四節リンク機構を介して第一の駆動ユニットによって駆動される。第一の四節リンク機構は、クランクとしての第一リンクを有する。第一リンクは、第一の駆動ユニットに少なくとも間接的に連結される駆動軸に接続される。第二リンクはピボットジョイントとして第一リンクに接続する。第二リンクの自由端には、第三リンクがその第一端部でロッカーとして接続される。第三リンクの自由端は固定されるが回動可能にベースに連結される。
【００２０】
第二の四節リンク機構はクランクとしての別のリンクを備え、好ましくは、このリンクの自由端はベースに連結され、第一の四節リンク機構のロッカーに対応する。しかしながら、このクランクは、駆動手段ではなく、第一の四節リンク機構によって動かされる。他端は別のリンク（カップリング）に回動可能に連結し、これにより、第一の四節リンク機構と反対側の端部がピボットアームに回動可能に連結される。ピボットアームが回動可能にベースに連結されることから、ピボットアームは第二の四節リンク機構のロッカーに対応する。
【００２１】
第一及び第二の四節リンク機構の一部のリンクは、ベースに回動可能に連結されるように配置されるのが好ましい。この結果、ロボットを停止及び／又は動作させることにより生じる力、特に負荷、の大部分が安定した強固なベースに伝達される。したがって、関節型ロボットの従来の実施形態に比べ駆動モータの動力を小さくでき、ほぼ支持構造にのみ生じる力が分散される。これにより駆動ユニットにかかる負荷が削減される。
【００２２】
あるいは、前述の第二の四節リンク機構の代わりに二つの別の四節リンク機構を設け、前述の第二の四節リンク機構のカップリングを、前述の第二の四節リンク機構のカップリングをなす第一リンクと、別の四節リンク機構のカップリングをなす第二リンクといった二つのリンクから構成してもよい。この場合、これらのリンクにおける回動可能な関節接合箇所から、回動可能に接続された別のリンクが延出する。このリンクは、その自由端においてベースに回動可能に連結され、第二の四節リンク機構のロッカー及び別の四節リンク機構のクランクを構成する。クランクとは反対側のベルトの端部には、別のリンク（ロッカー）がピボットアームとして連結される。
【００２３】
第二駆動ユニットは、第三の四節リンク機構のリンクに回転不可に連結された駆動軸を有する。この結果、これらに伴って支持アームを動かすことができる。
【００２４】
以下の異なる実施形態では、一つ、二つ、あるいは三つの四節リンク機構により、どのようにして支持アームが有利に動かされるかが記載される。
【００２５】
第一の代替例
この第三の四節リンク機構は駆動ユニットの駆動軸に回転可能に連結された第一リンクを有する。この場合、別のリンクが駆動軸と反対側の端部で第一リンク（クランク）にカップリングとして接続される。このカップリングは支持アームに回転可能に連結され、四節リンク機構におけるロッカーとしての第三リンクを構成する。
【００２６】
第二の代替例
あるいは、前述の第三の四節リンク機構の代わりに二つの四節リンク機構を設け、二つのリンクが前述のカップリング（第一の代替例）の代わりとなることも可能である。これらのリンクはそれぞれ、新たな第三の四節リンク機構及び新たな第四の四節リンク機構のカップリングを構成する。この場合、これら二つのリンクにおける回動可能な接続箇所から、別の回動可能に接続されたリンクが延出する。このリンクは、その自由端においてピボットアームに回動可能に連結され、新たな第三の四節リンク機構のロッカーと新たな第四の四節リンク機構のクランクを構成する。
【００２７】
第三の代替例
第三、第四及び第五の四節リンク機構といった三つの四節リンク機構を用いて支持アームを動かすことは、好ましい設計の一つである。
【００２８】
第三の四節リンク機構は、第二駆動ユニットの駆動軸に回転可能に連結された第一リンクと、駆動軸と反対側の端部で第一リンク（クランク）に隣接する別のリンクと、ロッカーとしてこの別のリンクと隣接する第三リンクを有する。第三の四節リンク機構の第三のリンクの自由端は、ピボットアームの一端に回転可能に連結される。第三の四節リンク機構の第三リンクは、クランクとして機能する第四の四節リンク機構の第一リンクに対応する。これにより、この第一リンクは第四の四節リンク機構の第二リンクの端部に連結される。この第二リンクは、自由端がピボットアームに回動可能に接続された第三リンクに回動可能に連結される。第四の四節リンク機構の第三リンクは、クランクとして機能する第五の四節リンク機構の第一リンクに対応する。この第一リンクは、支持アームに回転可能に連結される第五の四節リンク機構の第二リンクの端部に連結される。したがって、第三リンクは四節リンク機構のロッカーとして構成される。
【００２９】
前述の四節リンク機構の設計によれば、ロボットにかかる荷重又は同様の応力に起因する負荷が確実にピボットアーム、さらには支持構造やベースに均等に伝達される。また、ロボットの位置に応じて、ピボットアームに作用する二つのリンクの少なくとも一方で力が吸収されるように各リンクが補完し合うため、ロボットが垂直方向のどの姿勢にあっても、駆動モータにかかる負荷を著しく軽減することができる。さらに、四節リンク機構を駆動ユニットと共に構成することにより、動作範囲をより広くすることができる。
【００３０】
好ましい実施形態によれば、ピボットアームは、回転軸周りにロッカーを形成し、ロッカーの一方に（第一及び第二の四節リンク機構による）ピボットアームの駆動手段が配置され、他方に支持アームが配置されるように設計される。これによって、負荷に起因する支持アームに働く力がロッカー状の構造により部分的に相殺され、必要な駆動力を著しく小さくすることができ、製造コストに良い影響を与えるという効果が得られる。
【００３１】
別の実施形態では、特に、第二回転軸とピボットアーム駆動手段の作用点の間の領域に設けられる相殺要素（ばねやおもり等）との組み合わせが示される。
【００３２】
リンク（特にクランクとして設計されるもの）の配置及び長さ比によっても、負荷に起因する力を少なくとも部分的に相殺し、また、瞬時最大トルクをトルク曲線における個々のジョイント軸間の同じ距離で最小とすることができる。
【００３３】
ロボットの別の好ましい実施形態によれば、（双方の駆動手段の）リンク（特にクランクとして設計されるもの）の配置は、二つの駆動モータの最大駆動力が等しくなるように選択される。これにより、同じ構成部品（モータ、トランスミッション、ベルト等）が使用可能となり、さらにコストを削減できるという効果が得られる。
【００３４】
ロボットのシンプルな実施形態によれば、可動支持構造における重量を減らすために、ピボットアームと支持アームはロッド状及び／又は板状要素から構成される。あるいは、このような重量の削減は、構造に関係なく、繊維複合体等の軽量材料によっても可能である。関節接合される要素は、棒状、板状、又は他の任意の形状でもよい。
【００３５】
別の好適な実施形態は、以下の記載、クレーム、図面から理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ロボットの概略側面図。
【図２】駆動ユニットが示されていない、図１における矢印方向ＩＩから見たロボットの背面図。
【図３】図１におけるロボットの第一及び第二のマルチリンク式連鎖の概略図。
【図４】図１におけるロボットの第三のマルチリンク式連鎖の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明に係るロボット１の概略側面図である。ロボット１は、ベース３を備えるベースユニット２と、ピボットアーム４と、ピボットアーム４に関節接合される支持アーム５からなり、グリッパーアーム等の処理ユニットＨが支持アーム５の自由端に設けられる。
【００３８】
本明細書で示されるロボットは６つの自由度を持つ。第１の自由度は、第一回転軸３’周りのベース３の回転によって示される。その他の自由度はピボットアーム４及び支持アーム５の回動によって実現され、ピボットアーム４の回動は、第一駆動ユニット６により、第一の四節リンク機構８及び第二の四節リンク機構９と連動して引き起こされる。支持アーム５の回動は、第二駆動ユニット７により、第三の四節リンク機構１０、第四の四節リンク機構１５、及び第五の四節リンク機構１６と連動して引き起こされる。ピボットアーム４は第一回動軸１３周り、また、支持アーム５は第二回動軸１４周りに回動し、他の自由度は処理ユニットＨによって得られる。
【００３９】
図２で示されるように、ベースユニット２（ベース３）は、ピボットアーム４及び支持アーム５と同様に板状要素からなる。これらの板状要素は互いに離間して配置され、一つ以上の接続要素１１によって接続される。これにより、非常に軽量であるが非常に強固な構造が可能となる。このような対称的な設計は、構造体が互いに支持し合うことから、支持構造体自体に曲げやねじれによる負荷がほとんどかからないことを意味する。
【００４０】
第一の四節リンク機構８は駆動ユニット６から始まる。駆動ユニット６はベース３に配置され、ベース３に設けられた駆動軸６ａにトランスミッション又は等価トランスミッションを有する。第一リンク８ａは、駆動軸６ａにトルクに耐えるように接続されるクランクとして設けられる。第二リンク８ｂは、カップリングとしてリンク８ａに回動可能に接続され、第三リンク８ｃはピボットアームとして自由端でリンク８ｂの一端と回動可能に接続される。ピボットアームの自由端は、ベース３に配置されるピボットジョイント１２を介し、固定されるが回動可能に連結される。第三リンクは、ベース３に直接設けられてもよいし、回動自在にベース３に相対的に固定されてもよい。つまり、リンク８ｃは必ずしもベースに直接設けられなくてもよい。
【００４１】
また、リンク８ｃは、第二の四節リンク機構９を介してピボットアーム４により伝達される力を少なくとも部分的に吸収する役割も担うため、第一駆動ユニット６に対する負荷が軽減される。
【００４２】
第二の四節リンク機構９は第一の四節リンク機構８により作動されることから、同機構に連結される。
【００４３】
第二の四節リンク機構９はクランクとしての別のリンク９ａを備え、リンク９ａの自由端の一方はベース３に回転可能に（ピボットジョイント１２を介して）接続され、それ自体が第一の四節リンク機構８のロッカー（リンク８ｃで示される）に対応する。他端は別のリンク９ｂ（カップリング）に回転可能に連結し、これにより、第一の四節リンク機構８と反対側の端部がピボットアーム４の自由端９ｃに回転可能に連結される。ピボットアーム４はピボットジョイントを介してベース３上のピボットジョイント軸１３に連結されることから、ピボットアーム４における上記箇所は第二の四節リンク機構９におけるロッカーに対応する。ピボットジョイント軸１３は第二駆動ユニット７の駆動軸７ａの軸線に対応する。あるいは、ピボットジョイント軸１３及び駆動軸７ａは離間するように設けられてもよい。ピボットアーム４はロッカーとして設計され、第二の四節リンク機構９の別のリンク９ｂの自由端が設けられた第一の領域と、支持アーム５の自由端がピン結合された第二の領域という二つの領域を有する。
【００４４】
第二駆動ユニット７は、第三の四節リンク機構１０の第一リンク１０ａに連結された駆動軸７ａを有する。これにより、支持アーム５は、第四の四節リンク機構１５及び第五の四節リンク機構１６と連動して動作可能となる。
【００４５】
第一リンク（クランク）の駆動軸７ａと反対側の端部には、カップリングとしての別のリンク１０ｂとロッカーとしての第三リンク１０ｃが続き、第三の四節リンク機構１０の第三リンク１０ｃの自由端は、ピボットアーム４の一端に接続される。
【００４６】
第三の四節リンク機構１０の第三リンク１０ｃは、クランクとして機能する、第四の四節リンク機構１５の第一リンク１５ａである。第一リンク１５ａは、第四の四節リンク機構１５の第二リンク１５ｂの端部に連結され、第二リンク１５ｂは、自由端がピボットアーム４に回動可能に接続される第三リンク１５ｃに連結される。
【００４７】
第四の四節リンク機構１５の第三リンク１５ｃは、クランクとして機能する第五の四節リンク機構１６の第一リンク１６ａである。第一リンク１６ａは、第五の四節リンク機構１６の第二リンク１６ｂの端部に連結される。第二リンク１６ｂは回転可能に支持アーム５に連結され、ロッカーアームとしての第三リンク１６ｃを形成する。したがって、このリンク１６ｃは、支持アーム５の設計に対応可能である。
【００４８】
第五の四節リンク機構１６の第二リンク１６ｂの支持アームに対する連結箇所は、ピボットアーム４の支持アーム５に対する連結箇所から離間している。
【００４９】
第二駆動ユニットの設計、四節リンク機構１０、１５、１６の設計、及び第三及び第四の四節リンク機構１０、１５のリンク１０ｃ及び１５ｃにより、積載量に起因する負荷はピボットアーム４において均等に分散される。すなわち、より小さな駆動力でピボットアーム４及び支持アーム５を回動させることができる。ピボットアーム４と任意の支持アーム５を軽量設計にし、また、少なくとも第一の四節リンク機構８と第二の四節リンク機構９を用いてベース３の領域において駆動ユニット６、７の運動学的動作と配置を可能にすることにより、多軸ロボットを、非常に軽量で、高い強度を有しつつ非常に高速で動作し、動作範囲が広く、またその構造上、高い費用効率で製造可能な関節型ロボットとして製造した。
【符号の説明】
【００５０】
１…ロボット、２…ベースユニット、３…ベース、３’…第一回転軸、４…ピボットアーム、５…支持アーム、６…駆動ユニット、６ａ…駆動軸、７…駆動ユニット、７ａ…駆動軸、８…四節リンク機構、８ａ…リンク、８ｂ…リンク、８ｃ…リンク、９…四節リンク機構、９ａ…リンク、９ｂ…リンク、９ｃ…自由端、１０…四節リンク機構、１０ａ…リンク、１０ｂ…リンク、１０ｃ…リンク、１１…接続要素、１２…ピボット、１３…回動軸、１４…回動軸、１５…四節リンク機構、１５ａ…リンク、１５ｂ…リンク、１５ｃ…リンク、１６…四節リンク機構、１６ａ…リンク、１６ｂ…リンク、１６ｃ…リンク、Ｈ…処理ユニット。
【図１】
2019501031.tif 000003
【図２】
2019501031.tif 000004
【図３】
2019501031.tif 000005
【図４】
2019501031.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月31日(2018.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ベース（３）と、
前記ベース（３）に関節接合され、回転軸（１３）周りに回動可能で、支持アーム（５）用の回動可能に関節接合された取付部を自由端に設置可能なピボットアーム（４）と、
前記ピボットアーム（４）と前記任意の支持アーム（５）を駆動する少なくとも一つの駆動ユニット（６、７）と、
動作を前記ピボットアーム（４）と前記支持アーム（５）に伝達する複数のリンクと、を備え、
第一駆動ユニット（６）が第一の四節リンク機構（８）に連結し、クランクとしての第一リンク（８ａ）が第一駆動軸（６ａ）に回転可能に固定されるように接続され、前記第一駆動軸（６ａ）は、前記第一リンク（８ａ）が回動するように、前記ベース（３）に取り付けられて前記駆動ユニット（６）に接続され、前記第一リンク（８ａ）の自由端がカップリングとしての第二リンク（８ｂ）に連結し、前記第二リンク（８ｂ）の自由端がロッカーとしての第三リンク（８ｃ）に連結されることで、前記第一リンク（８ａ）の回動により、前記ピボットアーム（４）は第二回転軸（１３）周りに回動可能とされ、前記第三リンク（８ｃ）の自由端は前記ベース（３）に対する固定位置または前記ベース（３）上に配置されて前記第一の四節リンク機構（８）の前記各リンクを構成し、
前記第一の四節リンク機構（８）の前記第三リンク（８ｃ）に対応するリンク（９ａ）を備えるように、第二の四節リンク機構（９）が前記第一の四節リンク機構（８）に連結し、前記リンク（９ａ）の自由端は前記ベース（３）に対して不動に連結又は前記ベース（３）に取り付けられ、他端はカップリングとしての別のリンク（９ｂ）に連結され、前記第一の四節リンク機構（８）とは反対側の前記リンク（９ｂ）の端部は前記ピボットアーム（４）の自由端（９ｃ）に連結されるロボットであって、
前記ピボットアーム（４）はロッカーとして構成され、このロッカーの一方にある第一部分（４ａ）の前記自由端（９ｃ）には前記第二の四節リンク機構（９）の前記別のリンク（９ｂ）が配置され、このロッカーの他方にある第二部分（４ｂ）の自由端には前記支持アーム（５）用の回動可能に関節接合された前記取付部が配置されている、ことを特徴とするロボット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ピボットアームは、二つの四節リンク機構を介して第一の駆動ユニットによって駆動される。第一の四節リンク機構は、クランクとしての第一リンクを有する。第一リンクは、第一の駆動ユニットに少なくとも間接的に連結される駆動軸に接続される。第二リンクはカップリングとして第一リンクに接続する。第二リンクの自由端には、第三リンクがその第一端部でロッカーとして接続される。第三リンクの自由端は固定されるが回動可能にベースに連結される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第一の四節リンク機構８は駆動ユニット６から始まる。駆動ユニット６はベース３に配置され、ベース３に設けられた駆動軸６ａにトランスミッション又は等価トランスミッションを有する。第一リンク８ａは、駆動軸６ａにトルクに耐えるように接続されるクランクとして設けられる。第二リンク８ｂは、カップリングとしてリンク８ａに回動可能に接続され、第三リンク８ｃはロッカーとして自由端でリンク８ｂの一端と回動可能に接続される。ロッカーの自由端は、ベース３に配置されるピボットジョイント１２を介し、固定されるが回動可能に連結される。第三リンクは、ベース３に直接設けられてもよいし、回動自在にベース３に相対的に固定されてもよい。つまり、リンク８ｃは必ずしもベースに直接設けられなくてもよい。
【国際調査報告】
2019501031.tif 000007
2019501031.tif 000008
2019501031.tif 000009
2019501031.tif 000010