(57)【要約】      （修正有）【課題】動作可能領域及び加減速性能を小さくすることなしに、自由度を高める。【解決手段】パラレルリンクロボット10は、基礎部11と、可動部12と、基礎部と可動部とを連結していて基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部20a〜20cと、リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータ13a〜13cとを具備し、リンク部のそれぞれは、基礎部に連結された駆動リンク21a〜21cと、駆動リンクと可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンク22a〜22c、23a〜22cとからなっており、さらに、可動部に付属する要素19の姿勢を変更する姿勢変更機構部15、少なくとも一つのリンク部の二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータ13dなどと、追加アクチュエータから同軸に延びていて回転駆動力を姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部39とを含む。【選択図】図１
2011088262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎部と、
可動部と、
前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、
該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、
前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、
少なくとも一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、
前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部と、を具備するパラレルリンクロボット。
【請求項２】
基礎部と、
可動部と、
前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、
該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、
前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、
一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、
前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部とを備え、
前記姿勢変更機構部をその上面から下面まで貫通する貫通孔が形成されているパラレルリンクロボット。
【請求項３】
前記動力伝達軸部の少なくとも一部は、キーを備えた内筒と、前記キーに対応するキー溝が形成された外筒とを含む請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項４】
前記動力伝達軸部の少なくとも一部は、スプライン軸を備えた内筒と、前記スプライン軸に対応するスプライン穴が形成された外筒とを含む請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
前記追加アクチュエータは前記駆動リンクに隣接して配置されている請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドエフェクタが備えられる取付部材を三次元的に位置決めするデルタ型パラレルリンク機構を用いたパラレルリンクロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は従来技術におけるパラレルリンクロボットの斜視図である。図１１に示されるように、従来技術のパラレルリンクロボット１００は、基礎部１１０と、可動プレート１２０と、基礎部１１０および可動プレート１２０を連結する三つのリンク部２００ａ〜２００ｃと、を主に含んでいる。なお、可動プレート１２０には、図示しないエンドエフェクトの取付部材１９０が備えられている。
【０００３】
図１１から分かるように、リンク部２００ａは、基礎部１１０から延びる駆動リンク２１０ａと、可動プレート１２０から延びる二つの受動リンク２２０ａ、２３０ａとからなり、これらは球面軸受により互いに連結されている。また、基礎部１１０は、駆動リンク２１０ａを駆動するアクチュエータ１３０ａを含んでいる。なお、他のリンク部２００ｂ、２００ｃも同様の構成である。これらリンク部２００ａ〜２００ｃのアクチュエータ１３０ａ〜１３０ｃを個別に制御するによって、可動プレート１２０を３自由度（第一軸から第三軸）で移動させ、所望の位置に位置決めできる。
【０００４】
図１２に示されるように、近年では、図１１に示される構成に対して自由度をさらに一つ増したパラレルリンクロボット１００が普及している。図１２に示されるようなパラレルリンクロボット１００は、特許文献１および特許文献２にも開示されている。なお、図１２および後述する図１３においては、簡潔にする目的で、アクチュエータ１３０ａ〜１３０ｃを省略している。
【０００５】
図１２においては、第四軸のための追加のアクチュエータ１３０ｄを基礎部１１０上に配置している。そして、追加のリンク部２００ｄがアクチュエータ１３０ｄと可動プレート１２０とを連結している。図１２に示されるように、リンク部２００ｄはユニバーサルジョイントで連結された駆動シャフト２５０を含んでいる。基礎部１１０と可動プレート１２０との相対位置が変化するので、駆動シャフト２５０は伸縮可能な構成である。従って、基礎部１１０と可動プレート１２０との相対位置が変化する場合であっても、リンク部２００ｄはこれに追従でき、従って、取付部材１９０を図１２の矢印方向に第四軸回りで回転させることができる。
【０００６】
図１３は、図１１に示される構成に対して自由度をさらに一つ増した従来技術におけるパラレルリンクロボットの略図であり、特許文献３に開示されている。図１３においては、追加のアクチュエータ１３０ｄが可動プレート１２０上に直接的に配置されている。このため、可動プレート１２０に連結された取付部材１９０を矢印方向に第四軸回りで容易に回転させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平４−４５３１０号公報
【特許文献２】特表２００２−５３２２６９号公報
【特許文献３】米国特許第４９７６５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１２に示される構成においては、駆動シャフト２５０の伸縮可能長さには限界がある。図１２から分かるように駆動シャフト２５０はシリンダとロッドとからなり、通常は、駆動シャフト２５０の最小長さはシリンダおよびロッドのうちのいずれか長い方であり、駆動シャフト２５０の最大長さはシリンダとロッドの長さの合計に概ね等しい。従って、可動プレート１２０の動作可能範囲は駆動シャフト２５０の最大長さと最小長さとの間に制限される。
【０００９】
図１４は従来技術におけるパラレルリンクロボットの部分拡大図である。図１４に示されるように、駆動シャフト２５０のロッドはユニバーサルジョイント２５１を介してリンク部２００ｄに含まれている。ただし、ユニバーサルジョイント２５１は図１４に示される折曲がり角度αが大きくなるにつれ、他の部品と干渉するようになる（図１４の一点鎖線で囲まれた部分を参照されたい）。このようなことから、可動プレート１２０の動作可能範囲はユニバーサルジョイント２５１における折れ曲がり角度によっても制限される。
【００１０】
さらに、図１３に示される構成においては、アクチュエータ１３０ｄが比較的重いので、可動プレート１２０の加減速性能が著しく制限される。例えばパラレルリンクロボット１００のエンドエフェクタが単純な往復運動を行う場合には、加減速性能が制限されることによって単位時間当たりの往復回数が少なくなり、処理能力が低下する。
【００１１】
また、可動プレート１２０が酸やアルカリなどの腐食溶液に晒される環境で使用される場合には、アクチュエータ１３０ｄに腐食溶液が飛散する可能性がある。そのような場合には、アクチュエータ１３０ｄが故障して、取付部材１９０の自由度が一つ低下することになる。このため、少なくともアクチュエータ１３０ｄおよびその配線は、保護カバー（図示しない）等で適切に保護することが必要とされる。
【００１２】
図１２および図１３に示される構成の場合には、駆動シャフト２５０の寸法またはアクチュエータ１３０ｄの配置スペースの関係から１自由度を増すのが限界であり、このような形式の１００が現在、市場で入手可能である。
【００１３】
ところで、図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、図１１に示されるパラレルリンクロボットに対して、それぞれ自由度をさらに二つおよび三つ増したパラレルリンクロボットの斜視図である。図１５（ａ）においてはエンドエフェクタの取付部材１９０は中間部材１６０を介して可動プレート１２０に回転可能に取付けられる。さらに、図１５（ｂ）においては、取付部材１９０は二つの中間部材１６０、１７０を介して可動プレート１２０に回転可能に取付けられる。
【００１４】
しかしながら、このような中間部材１６０、１７０を追加することは、図１３に示されるように追加アクチュエータ１３０ｄを可動プレート１２０上に配置する場合にそれらの重量のために可動プレート１２０の加減速性能がさらに制限されることになる。また、図１２に示されるように伸縮可能な駆動シャフトを用いる場合には自由度を高めるために伸縮可能な追加の駆動シャフトが必要になるので、中間部材１６０、１７０の物理的寸法のために可動プレート１２０動作可能領域をさらに制限することにもつながる。このため、図１１に示されるパラレルリンクロボットに対して、自由度をさらに二つまたは三つ増すことは、理論的には可能であるものの、実用化するのは困難である。
【００１５】
図１６（ａ）は従来技術におけるパラレルリンクロボットの他の斜視図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示されるパラレルリンクロボットの部分断面図である。これら図１６（ａ）および図１６（ｂ）においては、追加アクチュエータ１３０ｄは可動プレート１２０上に配置されている。そして、取付部材１９０には、エンドエフェクタとして吸着パッド７８０が取付けられている。
【００１６】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示されるように、吸着パッド７８０に吸引力を与えるための吸引用エアチューブ７９０が、回転吸収ユニット８００を介して吸着パッド７８０に連結されている。回転吸収ユニット８００は、自由回転することにより、追加アクチュエータ１３０ｄなどの駆動時に吸引用エアチューブ７９０が他の部材に巻き付くのを防止する役目を果たす。
【００１７】
しかしながら、回転吸収ユニット８００は吸着パッド７８０と取付部材１９０との間に配置されるので、取付部材１９０と吸着パッド７８０との間の距離を長くする必要がある。このため、従来技術においては、吸着パッド７８０が大型化してワークＷに干渉しやすくなるという問題があった。また、回転吸収ユニット８００を取付けることのできないエンドエフェクタを使用する場合、またはエンドエフェクタのための電気ケーブルが必要な場合には、追加アクチュエータ１３０ｄなどの駆動時に、エンドエフェクタに関連する配管、例えばエアチューブまたは配線、例えば電気ケーブルが他の部材に巻き付くという問題もあった。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、動作可能領域を狭めることなしに、および加減速性能を低下させることなしに、自由度を高めるようにしたパラレルリンクロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、基礎部と、可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、少なくとも一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部と、を具備するパラレルリンクロボットが提供される。
【００２０】
すなわち１番目の発明においては、リンク部と同じ数まで追加アクチュエータを追加することができるので、パラレルリンクロボットの自由度を高めることができる。従って、図９に示される構成においては水平面に置かれている部品を持ち上げて他の場所まで移動させるような単純作業しか行えなかったものの、１番目の発明においては、部品を立てかけたり、斜めに組み付けたり、あるいは捻りながら挿入するといった複雑な作業を行えるようになる。
【００２１】
さらに、追加アクチュエータは二つの受動リンクの間においてこれらに対して平行に配置されているので、これら受動リンクを備えたリンク部および残りのリンク部の動作が追加アクチュエータによって狭められることはない。また、追加アクチュエータおよびその関連部材が可動部に直接的に配置されているわけではないので、可動部の加減速性能を損なうこともない。また、追加アクチュエータは可動部から離間した場所に配置されうるので、腐食溶液が可動部に飛散する環境下においても、追加アクチュエータを保護する保護カバーを排除することもできる。
【００２２】
２番目の発明によれば、基礎部と、可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部とを備え、前記姿勢変更機構部をその上面から下面まで貫通する貫通孔が形成されているパラレルリンクロボットが提供される。
【００２３】
２番目の発明においては、可動部に付属する要素に取付けられるべきエンドエフェクタのための配管および配線を貫通孔に通すことができる。従って、回転吸収ユニットをエンドエフェクタ、例えば吸着パッドの筒部外周面に設ける必要はない。このため、可動部に付属する要素とエンドエフェクタとの間の距離を短くし、エンドエフェクタがワークに干渉するのを防止できる。また、配管および配線を貫通孔に通すことができるので、駆動時に配管および配線が他の部材、例えばエンドエフェクタなどに巻き付くのを防止することもできる。
【００２４】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記動力伝達軸部の少なくとも一部は、キーを備えた内筒と、前記キーに対応するキー溝が形成された外筒とを含む。
すなわち３番目の発明においては、何らかの理由によって受動リンクが駆動リンクから外れた場合であっても、動力伝達軸部の内筒がその外筒から軸方向に離脱するので、動力伝達軸部に致命的な損傷を与えるのを防止することができる。
【００２５】
４番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記動力伝達軸部の少なくとも一部は、スプライン軸を備えた内筒と、前記スプライン軸キーに対応するスプライン穴が形成された外筒とを含む。
すなわち４番目の発明においては、何らかの理由によって受動リンクが駆動リンクから外れた場合であっても、動力伝達軸部の内筒がその外筒から軸方向に離脱するので、動力伝達軸部に致命的な損傷を与えるのを防止することができる。
【００２６】
５番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記追加アクチュエータは前記駆動リンクに隣接して配置されている。
すなわち５番目の発明においては、腐食溶液が可動部に飛散する環境下において、追加アクチュエータを保護する必要性をより少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に基づく典型的な実施形態におけるパラレルリンクロボットの斜視図である。
【図２】図１に示されるパラレルリンクロボットの部分斜視図である。
【図３】或る実施形態における補助リンクの拡大図である。
【図４】（ａ）可動プレートが移動するときの受動リンクの動作を説明するための第一の略図である。（ｂ）可動プレートが移動するときの受動リンクの動作を説明するための第二の略図である。
【図５】図１１に示される構成に対して自由度をさらに一つ増した場合に可動プレートに入力された回転駆動力を取付部材に伝達する姿勢変更機構部を示す略図である。
【図６】図１１に示される構成に対して自由度をさらに三つ増した場合に可動プレートに入力された回転駆動力を取付部材に伝達する姿勢変更機構部を示す略図である。
【図７】受動リンクの先端に配置される球面軸受け部の詳細を示す拡大図である。
【図８】（ａ）パラレルリンクロボットの部分分解斜視図である。（ｂ）動力伝達軸部の第一の拡大図である。（ｃ）動力伝達軸部の第二の拡大図である。
【図９】（ａ）本発明の他の実施形態におけるパラレルリンクロボットの斜視図である。（ｂ）図９（ａ）に示されるパラレルリンクロボットの部分断面図である。
【図１０】（ａ）本発明のさらに他の実施形態におけるパラレルリンクロボットの斜視図である。（ｂ）図１０（ａ）に示されるパラレルリンクロボットの部分断面図である。
【図１１】従来技術におけるパラレルリンクロボットの斜視図である。
【図１２】図１１に示される構成に対して自由度をさらに一つ増した従来技術におけるパラレルリンクロボットの第一の略図である。
【図１３】図１１に示される構成に対して自由度をさらに一つ増した従来技術におけるパラレルリンクロボットの第二の略図である。
【図１４】従来技術におけるパラレルリンクロボットの部分拡大図である。
【図１５】（ａ）図１１に示される構成に対して自由度をさらに二つ増したパラレルリンクロボットの斜視図である。（ｂ）図１１に示される構成に対して自由度をさらに三つ増したパラレルリンクロボットの斜視図である。
【図１６】（ａ）従来技術におけるパラレルリンクロボットの他の斜視図である。（ｂ）図１６（ａ）に示されるパラレルリンクロボットの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく典型的な実施形態におけるパラレルリンクロボットの斜視図である。図１においては、パラレルリンクロボット１０は、ハウジング１８に内包される基礎部１１と、可動プレート１２と、基礎部１１および可動プレート１２を連結する三つのリンク部２０ａ〜２０ｃと、を主に含んでいる。可動プレート１２の下面には取付部材１９が設けられており、図示しないエンドエフェクタが取付部材１９に取付けられる。
【００２９】
図２は図１に示されるパラレルリンクロボットの部分斜視図である。図２に示されるように、リンク部２０ｂは、駆動リンク２１ｂと、可動プレート１２から延びる二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂとからなり、これらは球面軸受４２ｂ、４３ｂにより互いに連結されている。また、受動リンク２２ｂ、２３ｂの先端は球面軸受４４ｂ、４５ｂにより可動プレート１２に連結されている。これら球面軸受４２ｂ〜４５ｂは、これら球面軸受を頂点とする四角形が平行四辺形になるように配置されている。図１においては、基礎部１１から延びる駆動リンク２１ｂは、駆動リンク２１ｂを駆動するアクチュエータ１３ｂに接続されている。このアクチュエータ１３ｂは基礎部１１上に載置されている。
【００３０】
他のリンク部２０ａ、２０ｃは、リンク部２０ｂと同様の構成であるので詳細な説明を省略する。また、図から分かるように、本発明のパラレルリンクロボット１０はデルタ型である。そして、リンク部２０ａ〜２０ｃのアクチュエータ１３ａ〜１３ｃを個別に制御するによって、可動プレート１２に連結された取付部材１９を３自由度で第一軸から第三軸に関して所望の位置に位置決めできる。
【００３１】
再び図２を参照すると、補助リンク３１が軸受を介して二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂを互いに連結している。さらに、補助リンク３１の中央部分から軸受を介して延びるシャフト３２に追加アクチュエータ１３ｄが取付けられている。図示されるように、追加アクチュエータ１３ｄの出力軸は可動プレート１２を向いている。
【００３２】
図２に示されるように、追加アクチュエータ１３ｄの出力軸から延びる動力伝達軸部３９は二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂの間において、これら受動リンク２２ｂ、２３ｂに対して平行に延びている。さらに、動力伝達軸部３９は、姿勢変更機構部１５から延びる軸部１４にユニバーサルジョイント３８を介して接続されている。なお、ユニバーサルジョイント３８は二つの球面軸受４４ｂ、４５ｂを結ぶ線分上に位置するのが好ましい。
【００３３】
姿勢変更機構部１５は、取付部材１９の姿勢を変更する役目を果たし、それにより、エンドエフェクタの姿勢を変更できる。なお、姿勢変更機構部１５は、その一部分が可動プレート１２に含まれている。あるいは、姿勢変更機構部１５全体が可動プレート１２と取付部材１９との間に位置していてもよい。
【００３４】
なお、図２から分かるように、補助リンク３１および追加アクチュエータ１３ｄは駆動リンク２１ｂに隣接しているのが好ましい。この場合には、追加アクチュエータ１３ｄが可動プレート１２から遠方に位置することになる。従って、腐食溶液が可動プレート１２に飛散する環境下においても、追加アクチュエータ１３ｄを保護する必要性をより少なくできる。
【００３５】
図３は或る実施形態における補助リンクの拡大図である。図３においては二つの補助リンク３１が、受動リンク２２ｂ、２３ｂをそれぞれ通るロッド３３ａ、３３ｂに回動可能に連結されている。また、追加アクチュエータ１３ｄは、その端部から突出する突出部１３ｄ’を備えている。そして、補助リンク３１の中央においてロッド３３ｃが突出部１３ｄ’の穴および二つの補助リンク３１を貫通している。このような構成のために、突出部１３ｄはロッド３３ｃ回りに回動可能となる。
【００３６】
図４（ａ）および図４（ｂ）は可動プレートが移動するときの受動リンクの動作を説明するための略図であり、図４（ａ）は非動作時、図４（ｂ）は動作時を示している。これら図面から分かるように、可動プレート１２が移動するときであっても、二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂは互いに平行である。そして、追加アクチュエータ１３ｄの動力伝達軸部３９も二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂに対して平行を維持している。つまり、二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂおよび動力伝達軸部３９は常に互いに平行であり、また、それらの長さも変化しない。従って、本発明においては、動力伝達軸部３９が伸縮構造である必要はない。
【００３７】
図５は、図１１に示される構成に対して自由度をさらに一つ増した場合に可動プレートに入力された回転駆動力を取付部材に伝達する姿勢変更機構部を示す略図である。つまり、図５は図１に示される構成に概ね対応する。図５においては、姿勢変更機構部１５は可動プレート１２に含まれている。図５における姿勢変更機構部１５は、軸部１４に取付けられた斜歯歯車５１と、取付部材１９から延びる軸部に取付けられていて斜歯歯車５１に係合する斜歯歯車５から主に構成される。
【００３８】
従って、追加アクチュエータ１３ｄの回転駆動力は動力伝達軸部３９および軸部１４を通じて姿勢変更機構部１５に伝達される。そして、姿勢変更機構部１５は伝達された回転駆動力でもって取付部材１９を矢印方向に回転する。つまり、パラレルリンクロボット１０の可動プレート１２はアクチュエータ１３ａ〜１３ｃによる３自由度に加えて、追加アクチュエータ１３ｄによりさらに一つの自由度が追加される。従って、本発明のパラレルリンクロボット１０のエンドエフェクタ（図示しない）は、より複雑な作業を行うことが可能となる。
【００３９】
さらに、本発明においては、図２に示されるように、追加アクチュエータ１３ｄは二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂの間にこれらに対して平行に配置されている。従って、受動リンク２１ｂを備えたリンク部２０ｂおよび他のリンク部２０ａ、２０ｃの動作が追加アクチュエータ１３ｄによって狭められることはない。また、追加アクチュエータ１３ｄおよびその関連部材が可動プレート１２上に配置されているわけではないので、可動プレート１２の加減速性能を損なうこともない。
【００４０】
また、本発明においては、追加アクチュエータ１３ｄは可動プレート１２に直接的に取付けられるわけではなく、可動プレート１２から比較的離間した場所に配置されている。このため、腐食溶液が可動部に飛散する環境下でパラレルリンクロボット１０が使用される場合であっても、腐食溶液が追加アクチュエータ１３ｄまで到達することはほとんどなく、従って、追加アクチュエータ１３ｄを保護する保護カバーを排除することが可能となる。
【００４１】
図６は図１１に示される構成に対して自由度をさらに三つ増した場合に可動プレートに入力された回転駆動力を取付部材に伝達する姿勢変更機構部を示す略図である。図６には、追加アクチュエータ１３ｄに加えて、さらに二つの追加アクチュエータ１３ｅ、１３ｆが示されている。図２を参照して説明したように、アクチュエータ１３ｅは受動リンク２２ａ、２３ａの間においてこれらに対して平行に配置されており、アクチュエータ１３ｆは受動リンク２２ｃ、２３ｃの間においてこれらに対して平行に配置されているものとする。さらに、追加アクチュエータ１３ｅ、１３ｆに関連する動力伝達軸部およびユニバーサルジョイントは、追加アクチュエータ１３ｄの場合と同様であるので、説明を省略する。
【００４２】
図６に示される実施形態においては、姿勢変更機構部１５は部分的にのみ可動プレート１２内に含まれている。そして、可動プレート１２の下面には第一手首部材１６が回転可能に取付けられており、第一手首部材１６の一側には第二手首部材１７が回転可能に取付けられている。エンドエフェクタ（図示しない）の取付部材１９は、第二手首部材１７の下面に回転可能に取付けられている。
【００４３】
図６に示されるように、斜歯歯車５２は、第一手首部材１６と一体的に動作する。追加アクチュエータ１３ｅに関連付けられた斜歯歯車５３は、第一手首部材１６の回転軸線回りに回転する斜歯歯車５４に係合する。そして、斜歯歯車５４の反対側に位置する斜歯歯車５５は、第二手首部材１７と一体的に回転する斜歯歯車５６に係合する。
【００４４】
さらに、図６に示されるように、アクチュエータ１３ｆに関連付けられた斜歯歯車５７は、第一手首部材１６の回転軸線回りに回転する斜歯歯車５８に係合する。そして、斜歯歯車５８の反対側に位置する斜歯歯車５９は、第二手首部材の回転軸線回りに回転する斜歯歯車６０に係合する。そして、斜歯歯車６０の反対側に位置する斜歯歯車６１は、取付部材１９と一体的に回転する斜歯歯車６２に係合する。このような構造は公知であるので、詳細な説明を省略する。
【００４５】
図６に示される実施形態においては、追加アクチュエータ１３ｄの回転駆動力は動力伝達軸部３９および軸部１４を介して斜歯歯車５１、５２により第一手首部材１６を矢印Ａ１方向に回転させる。そして、追加アクチュエータ１３ｅの回転駆動力は対応する動力伝達部等を介して斜歯歯車５３、５４、５５、５６によって第二手首部材１７を矢印Ａ２方向に回転させる。さらに、アクチュエータ１３ｆの回転動力は対応する動力伝達部等を介して斜歯歯車５７、５８、５９、６０、６１、６２によって取付部材１９を矢印Ａ３方向に回転させる。
【００４６】
従って、図６に示される実施形態におけるパラレルリンクロボット１０の可動プレート１２には、アクチュエータ１３ａ〜１３ｃによる３自由度に加えて、追加アクチュエータ１３ｄ〜１３ｆによりさらに三つの自由度が追加される。従って、本発明のパラレルリンクロボット１０のエンドエフェクタ（図示しない）は、さらに複雑な作業を行うことができる。
【００４７】
前述した図１１に示される構成においては水平面に置かれている部品を持ち上げて他の場所まで移動させるような単純作業しか行えなかったものの、図６に示される構成においては、部品を立てかけたり、斜めに組み付けたり、あるいは捻りながら挿入するといった複雑な作業を行うことが可能となる。さらに、図６に示される実施形態においても、前述した効果が得られるのは明らかであろう。また、第一手首部材１６および取付部材１９と、第二手首部材１７との回転軸線は互いに直交する必要はなく、９０度以外の角度をなす場合であっても本発明の範囲に含まれる。なお、当然のことながら、第二手首部材１７および追加アクチュエータ１３ｆを排除した構成であっても、本発明の範囲に含まれるのは明らかであろう。
【００４８】
ところで、図７は受動リンクの先端に配置される球面軸受け部の詳細を示す拡大図である。図７および後述する図８においては、受動リンク２２ｂ、２３ｂを代表して示しているが、他の受動リンク２２ａ、２３ａ、２２ｃ、２３ｃも同様であるものとする。図７においては、貫通ロッド６５が受動リンク２１ｂを貫通しており、貫通ロッド６５の両端部６６ｂ、６７ｂは球状に形成されている。これら貫通ロッド６５の両端部６６ｂ、６７ｂは受動リンク２２ｂ、２３ｂの球面軸受４２ｂ、４３ｂにそれぞれ受容される。
【００４９】
さらに、図７においては、二つの受動リンク２２ｂ、２３ｂはバネ２９により互いに引き寄せられている。従って、パラレルリンクロボット１０の動作時に、受動リンク２１ｂが受動リンク２２ｂ、２３ｂから外れることはない。そして、操作ミスなどで可動プレート１２が周辺機器などに衝突した場合には、貫通ロッド６５の両端部６６ｂ、６７ｂが球面軸受４２ｂ、４３ｂから容易に離脱して、受動リンク２１ｂと受動リンク２２ｂ、２３ｂとは互いに分離する。従って、これら受動リンク２１ｂおよび受動リンク２２ｂ、２３ｂが損傷するのを防止することができる。
【００５０】
図８（ａ）はパラレルリンクロボットの部分分解斜視図である。図８（ａ）においては、動力伝達軸部３９は外筒７２を含んでおり、動力伝達軸部３９の一部分が内筒７１として外筒７２に挿入されるようになっている。動力伝達軸部部の第一の拡大図である図８（ｂ）に示されるように、内筒７１の先端には軸方向に延びるキー７３が設けられており、外筒７２の穴にはキー７３に対応するキー溝７４が形成されている。従って、内筒７１を外筒７２に挿入した場合であっても内筒７１および外筒７２は周方向に互いに回転することがなく、追加アクチュエータ１３ｄの回転駆動力を姿勢変更機構部１５まで適切に伝達することができる。
【００５１】
そして、操作ミスなどで可動プレート１２が周辺機器などに衝突して受動リンク２１ｂと受動リンク２２ｂ、２３ｂとが互いに分離した場合には、動力伝達軸部３９の内筒７１が外筒７２から軸方向に容易に離脱する。これにより、動力伝達軸部３９が折損などの致命的な損傷を受けるのを回避することが可能となる。
【００５２】
図８（ｃ）は動力伝達軸部部の第二の拡大図である。図８（ｃ）においては、動力伝達軸部３９の内筒７１の先端はスプライン軸７５として形成されている。そして、外筒７２にはスプライン軸７５に対応するスプライン穴７６が形成されている。このような場合にも、動力伝達軸部３９の内筒７１は外筒７２から軸方向に容易に離脱し、動力伝達軸部３９が致命的な損傷を受けるのを回避できるのが分かるであろう。
【００５３】
なお、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示したキー７３およびスプライン軸７５以外にも、内筒７１および外筒７２が互いに回転するのを規制すると共に、内筒７１および外筒７２が軸方向に自由に摺動できる構造を採用してもよい。このような場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
【００５４】
図９（ａ）は本発明の他の実施形態におけるパラレルリンクロボットの斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示されるパラレルリンクロボットの部分断面図である。図９（ａ）および後述する図１０（ａ）においては、簡潔にする目的で追加アクチュエータ１３ｄおよびその関連部材を省略している。図９（ａ）および図９（ｂ）に示されるように、可動プレート１２には、その上面および下面を貫通する貫通孔１２ａが形成されている。そして、可動プレート１２の貫通孔１２ａには、取付部材１９が回転可能に挿入されている。なお、図９（ｂ）から分かるように取付部材１９は斜歯歯車５２と一体的に回転する。
【００５５】
図９（ｂ）に示されるように、取付部材１９にも貫通孔１２ａと同軸の貫通孔２８が形成されている。そして、エンドエフェクタに使用される配管、例えばエアチューブ７９が取付部材１９の貫通孔２８に挿入されている。エアチューブ７９は、エンドエフェクタが吸着パッドである場合に吸着パッドに吸引力を与える役目を果たす。なお、エンドエフェクタは吸着パッドに限られず、またエアチューブ７９に加えて、電気ケーブルが取付部材１９の貫通孔２８に挿入されていてもよい。従って、追加アクチュエータ１３ｄなどが駆動した場合であっても、エアチューブ７９および／または電気ケーブルが他の部材、例えば取付部材１９に取付けられたエンドエフェクタなどに巻き付くのを防止することができる。なお、図９（ｂ）に示される場合には、取付部材１９の回転はエアチューブ７９および／または電気ケーブルのねじれによって吸収される。
【００５６】
図１０（ａ）は本発明のさらに他の実施形態におけるパラレルリンクロボットの斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示されるパラレルリンクロボットの部分断面図である。これら図面においても、貫通孔２８を備えた取付部材１９が可動プレート１２の貫通孔１２ａに挿入されている。そして、取付部材１９の下端には、吸着パッド７８がエンドエフェクタとして取付けられている。
【００５７】
さらに、取付部材１９の上端側の貫通孔２８には、回転吸収ユニット８０が取付けられている。図１０（ｂ）から分かるように、回転吸収ユニット８０は回転シール８１を介して貫通孔２８に取付けられているので、回転吸収ユニット８０は取付部材１９の貫通孔２８内で回転可能である。そして、取付部材１９から突出する回転吸収ユニット８０の一部分には、吸着パッド７８のエアチューブ７９が継手８３を介して接続されている。
【００５８】
図１０（ｂ）に示されるように、回転吸収ユニット８０の上端は閉鎖されているので、エアチューブ７９は回転吸収ユニット８０および取付部材１９を介して吸着パッド７８に連通している。従って、エアチューブ７９は、減衰することなしに吸引力を吸着パッド７８に及ぼすことができる。そして、回転吸収ユニットが備えられていることから、図１０（ｂ）に示される実施形態においても、追加アクチュエータ１３ｄなどの駆動時に、エアチューブ７９が他の部材、例えばエンドエフェクタなどに巻き付くのを防止できるのが分かるであろう。また、図１０（ｂ）に示される場合には、エアチューブ７９のねじれが発生しないので、図９（ｂ）に示される場合よりもエアチューブを長期間にわたって使用できる。
【００５９】
さらに、図１０（ａ）および図１０（ｂ）においては、回転吸収ユニット８０が可動プレート１２および取付部材１９の上方に配置されている。言い換えれば、回転吸収ユニット８０を取付部材１９と吸着パッド７８との間に配置する必要はない。従って、図１０（ｂ）に示される実施形態においては、取付部材１９と吸着パッド７８との間の距離を長くする必要はない。その結果、吸着パッド７８の筒部７８ａを比較的短くすることが可能である。それゆえ、吸着パッド７８がワークＷ（図１０（ａ）を参照されたい）に干渉するのを防止できるのが分かるであろう。
【符号の説明】
【００６０】
１０    パラレルリンクロボット
１１    基礎部
１２    可動プレート（可動部）
１３ａ〜１３ｃ    アクチュエータ
１３ｄ〜１３ｆ    追加アクチュエータ
１３ｄ’    突出部
１４    軸部
１５    姿勢変更機構部
１６    第一手首部材
１７    第二手首部材
１８    ハウジング
１９    取付部材（要素）
２０ａ〜２０ｃ    リンク部
２１ａ〜２１ｃ    駆動リンク
２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃ    受動リンク
２９    バネ
３１    補助リンク
３２    シャフト
３３ａ〜３３ｃ    ロッド
３８    ユニバーサルジョイント
３９    動力伝達軸部
４２ｂ〜４５ｂ    球面軸受
５１〜６２    斜歯歯車
６５    貫通ロッド
６６ｂ、６７ｂ    端部
７１    内筒
７２    外筒
７３    キー
７４    キー溝
７５    スプライン軸
７６    スプライン穴
【図１】
2011088262.tif 000003
【図２】
2011088262.tif 000004
【図３】
2011088262.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011088262.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011088262.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2011088262.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月9日(2010.11.9)
【手続補正１】
【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】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、基礎部と、可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、少なくとも一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部とを具備し、前記動力伝達軸部は、前記姿勢変更機構部から延びる軸部にユニバーサルジョイントを介して接続されており、前記ユニバーサルジョイントは、前記二つの受動リンクと前記可動部との間の二つの交点を結ぶ線上に位置することを特徴とするパラレルリンクロボットが提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
２番目の発明によれば、基礎部と、可動部と、前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部とを備え、前記動力伝達軸部は、前記姿勢変更機構部から延びる軸部にユニバーサルジョイントを介して接続されており、前記ユニバーサルジョイントは、前記二つの受動リンクと前記可動部との間の二つの交点を結ぶ線上に位置し、前記姿勢変更機構部をその上面から下面まで貫通する貫通孔が形成されているパラレルリンクロボットが提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎部と、
可動部と、
前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、
該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、
前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、
少なくとも一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、
前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部とを具備し、前記動力伝達軸部は、前記姿勢変更機構部から延びる軸部にユニバーサルジョイントを介して接続されており、前記ユニバーサルジョイントは、前記二つの受動リンクと前記可動部との間の二つの交点を結ぶ線上に位置することを特徴とするパラレルリンクロボット。
【請求項２】
基礎部と、
可動部と、
前記基礎部と前記可動部とを連結していて、前記基礎部に対してそれぞれ１自由度を有する三つのリンク部と、
該リンク部のそれぞれを駆動する三つのアクチュエータと、を具備し、前記リンク部のそれぞれは、前記基礎部に連結された駆動リンクと、該駆動リンクと前記可動部とを連結していて互いに平行な二つの受動リンクとからなっている、パラレルリンクロボットにおいて、
前記可動部に付属する要素の姿勢を変更する姿勢変更機構部と、
一つの前記リンク部の前記二つの受動リンクの間においてこれら受動リンクに対して平行に配置された追加アクチュエータと、
前記追加アクチュエータから同軸に延びていて該追加アクチュエータの回転駆動力を前記姿勢変更機構部に伝達する動力伝達軸部とを備え、前記動力伝達軸部は、前記姿勢変更機構部から延びる軸部にユニバーサルジョイントを介して接続されており、前記ユニバーサルジョイントは、前記二つの受動リンクと前記可動部との間の二つの交点を結ぶ線上に位置し、
前記姿勢変更機構部をその上面から下面まで貫通する貫通孔が形成されているパラレルリンクロボット。
【請求項３】
前記動力伝達軸部の少なくとも一部は、キーを備えた内筒と、前記キーに対応するキー溝が形成された外筒とを含む請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項４】
前記動力伝達軸部の少なくとも一部は、スプライン軸を備えた内筒と、前記スプライン軸に対応するスプライン穴が形成された外筒とを含む請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
前記追加アクチュエータは前記駆動リンクに隣接して配置されている請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。