(57)【要約】【課題】可動プレートに取付けられたチャック等の様子を確認可能なパラレルリンクロボットを提供すること。【解決手段】６つのモータ１０５が固定された固定プレート１０２と、モータ１０５により駆動される６つのリンク部１０６と、リンク部１０６を介して固定プレート１０２に連結された可動プレート１２０と、モータ１０５を制御する制御部１６０とを備えたパラレルリンクロボット１００であって、可動プレート１２０には貫通孔１２１が設けられているとともに、可動プレート１２０に配置された把持部１１０をリンク部１０６側から１２１貫通孔を通して撮影する撮影装置１３０が設けられているパラレルリンクロボット１００である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つのモータが固定された固定プレートと、前記モータにより駆動される少なくとも３つのリンク部と、前記リンク部を介して前記固定プレートに連結された可動プレートと、前記モータを制御する制御部とを備えたパラレルリンクロボットであって、
前記可動プレートには、貫通孔が設けられているとともに、前記可動プレートに配置されたエンドエフェクタを前記リンク部側から前記貫通孔を通して撮影する撮影装置が設けられている、
パラレルリンクロボット。
【請求項２】
前記撮影装置は、前記可動プレートの前記固定プレート側の面に配置された、
請求項１に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項３】
前記撮影装置と前記可動プレートと前記回動機構と前記エンドエフェクタとの４つの構造全体の重心Ｇは、前記可動プレートと前記回動機構と前記エンドエフェクタとの３つの構造全体の重心Ｇ０よりも前記固定プレート側に存在する、
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】
前記重心Ｇは、前記リンク部と前記可動プレートとを連結する連結箇所により囲まれた多角形状の平面に垂直な空間内において、前記可動プレートの制御中心よりも前記固定プレート側に存在する、
請求項３に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
前記可動プレートに設けられるとともに、前記可動プレートと独立して前記エンドエフェクタを回動させる回動機構をさらに備えた、
請求項１から４いずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項６】
前記撮影装置は、前記可動プレートに固定アングル部材を介して固定されており、且つ、前記回動機構には連結されていない、
請求項５に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項７】
前記撮影装置は、前記固定アングル部材に対して前記エンドエフェクタとの距離を変更可能に取り付けられており、前記撮影装置を前記エンドエフェクタ側に最も近づけて固定した場合でも前記固定プレート側に位置する、
請求項６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、主として産業用ロボットとして用いられるパラレルリンクロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用ロボットとして、例えば、３つのモータを独立制御することにより可動プレートを３自由度制御（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向への移動制御）するデルタ型のパラレルリンクロボットや、６つのモータを独立制御することにより可動プレートを６自由度制御（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向への移動制御、及び、ヨーイング、ピッチング、ローリングの回転による姿勢制御）するヘキサ型のパラレルリンクロボットが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来のパラレルリンクロボット１の概略斜視図である。従来のパラレルリンクロボット１は、６つの自由度を有し、可動プレートの６自由度制御が可能である。図５では、固定プレート２内の構成については、６つのリンク機構の内の１つを破線で図示している。
【０００４】
従来のパラレルリンクロボット１は、６つのモータ５が取り付けられてロボット本体を外部に固定する固定プレート２と、これら各モータ５により独立して駆動される６組のリンク部６と、リンク部６を介して固定プレート２に連結された可動プレート３とにより構成されている。可動プレート３には、対象物を把持するためのチャック８が着脱自在に配置される。また、各リンク部６は、一端がモータ５の回動軸に連結されたアーム４と、一端が可動プレート３とユニバーサルジョイント等により回動自在に連結されるとともに他端がアーム４の他端とボールジョイント等により回動自在に連結されたロッド７から構成されている。
【０００５】
上記構成により、可動プレート３及びチャック８が空間内で位置及び姿勢を自由に定義できるため、図５に示す従来のパラレルリンクロボット１は、６つの自由度を有している。従来のパラレルリンクロボット１は、６つのモータ５により、アーム４とロッド７の各組の動きをそれぞれ独立に制御することによって、可動プレート３の位置及び姿勢を自在に設定出来るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３０２４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３０２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のパラレルリンクロボット１の構成では、可動プレートに撮像装置等が存在しないため、例えばチャック８で端子部を把持して挿入する場合、チャック８による端子部の掴み方や、挿入方向や角度などを確認しながらの微調整が困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来のパラレルリンクロボットの課題に鑑みてなされたもので、可動プレートに取付けられたチャック等の様子を確認可能な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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも３つのモータが固定された固定プレートと、前記モータにより駆動される少なくとも３つのリンク部と、前記リンク部を介して前記固定プレートに連結された可動プレートと、前記モータを制御する制御部とを備えたパラレルリンクロボットであって、前記可動プレートには、貫通孔が設けられているとともに、前記可動プレートに配置されたエンドエフェクタを前記リンク部側から前記貫通孔を通して撮影する撮影装置が設けられていることを特徴とするパラレルリンクロボットである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、可動プレートに取付けられたチャック等の様子を確認可能なパラレルリンクロボットを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパラレルリンクロボットを表す概略斜視図
【図２】本実施の形態１のパラレルリンクロボットの可動プレートを中心とした要部を模式的に表した、一部断面を含む拡大模式側面図
【図３】本発明の実施の形態２のパラレルリンクロボットの可動プレートを中心とした要部を模式的に表した、一部断面を含む拡大模式側面図
【図４】本実施の形態１のパラレルリンクロボットの可動プレートの変形例を模式的に表した、一部断面を含む拡大模式側面図
【図５】従来のパラレルリンクロボットの概略斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のパラレルリンクロボットの一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
実施の形態１では、図１、２を参照しながら、本発明の一実施の形態であるパラレルリンクロボット１００の構成及び動作について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態１におけるパラレルリンクロボット１００を表す概略斜視図である。また、図２は、本実施の形態１のパラレルリンクロボット１００の可動プレート１２０を中心とした要部を模式的に表した、一部断面を含む拡大模式側面図である。
【００１５】
図１に示す通り、パラレルリンクロボット１００は、固定プレート１０２と、モータ１０５により独立して駆動される３組６つのリンク部１０６と、可動プレート１２０と、により構成されている。
【００１６】
固定プレート１０２は、６つのモータ１０５（１つのモータ１０５のみ図示し、他の５つのモータ１０５は図示を省略した）が取り付けられるとともに、ロボット本体を外部に固定するためのものである。
【００１７】
各リンク部１０６は、図１に示す様に、一端がモータ１０５の回動軸１０５ａに連結されたアーム１０４と、一端が可動プレート１２０とユニバーサルジョイント１０７ａにより回動自在に連結されるとともに他端がアーム１０４の他端とボールジョイント１０７ｂにより回動自在に連結されたロッド１０７とを有している。即ち、各アーム１０４は、各モータ１０５の各回動軸１０５ａに対して固有の１軸周りに固有の面内を旋回する様に取り付けられており、各ロッド１０７の両端は、ジョイント１０７ａ、１０７ｂにより空間内を自由旋回する様に取り付けられている。そのため、ヘキサ型のパラレルリンクロボット１００は、各々のアーム１０４、ロッド１０７の旋回をそれぞれ制御することにより、空間内で可動プレート１２０の位置と姿勢を６自由度で変えることが出来る構成である。
【００１８】
可動プレート１２０は、リンク部１０６を介して固定プレート１０２に連結されるとともに、対象物（図示省略）を把持するための把持部１１０が着脱自在に配置される。
【００１９】
本実施の形態１のパラレルリンクロボット１００の可動プレート１２０の中央には、図１、図２に示す通り、円形の貫通孔１２１が設けられている。それに加え、本実施の形態１のパラレルリンクロボット１００では、把持部１１０で把持するフレキシブルプリント基板（以下、単にＦＰＣと呼ぶ）等の対象物をリンク部１０６側から貫通孔１２１を通して撮影するための撮影装置１３０が、可動プレート１２０上（リンク部１０６側）に設けられていることを特徴の１つとする。即ち、撮影装置１３０は、固定アングル部材１３１に対して把持部１１０との距離を変更可能に取り付けられており、撮影装置１３０を把持部１１０側に最も近づけて固定した場合でも固定プレート１０２側に位置する。尚、把持部１１０は、エンドエフェクタの一例である。
【００２０】
撮影装置１３０は、断面が略Ｌ字状の固定アングル部材１３１と、固定アングル部材１３１に取り付けられたカメラ１３２と、カメラ１３２と貫通孔１２１との間に配置された照明装置１３３と、から構成されている。
【００２１】
固定アングル部材１３１は、可動プレート１２０の固定プレート１０２側（アーム１０４側）の表面１２０ｓ（以下、この面を単に表面１２０ｓと呼ぶ）に立設されており、対象物との距離を変更するために、複数位置にカメラ１３２を固定することが出来る。この様に固定アングル部材１３１を用いて撮影装置１３０を構成することにより、カメラ１３２の取り付け高さを変更することが出来るので、把持部１１０を取り替えた場合でも、常に適正な焦点距離の位置（高さ）にカメラ１３２を配置出来る。
【００２２】
照明装置１３３は、カメラ１３２のレンズ１３０ａに対向する位置に貫通した開口部１３３ａが設けられた略環状の本体の内部に、発光部が対象物の方向を向く様に配置された複数個のＬＥＤ素子１３３ｂと、発光部の前に配置されたリング状の拡散板１３３ｃとを備えている。照明装置１３３は、照明装置保持アングル部材１３３ｄによって固定アングル部材１３１に固定されており、貫通孔１２１を通して対象物を照明する。
【００２３】
さらに、可動プレート１２０には、把持部１１０を貫通孔１２１の中心軸を回動中心として回動させる回動機構１４０が設けられている。なお、回動機構１４０は、可動プレート１２０から独立して回動可能である。即ち、本実施の形態では、可動プレート１２０は回転せず、回動機構１４０のみを回転させることが可能である。
【００２４】
回動機構１４０は、回動モータ１４１と、回動モータ１４１の回動軸１４１ａに固定された第１プーリ１４２と、第２プーリ１４３と、円筒状の第２プーリ保持リング１４５と、回動モータ１４１の駆動力を第１プーリ１４２から第２プーリ１４３に伝達する無端状のタイミングベルト１４６と、から構成されている。
【００２５】
回動モータ１４１は、可動プレート１２０の表面１２０ｓに固定され、可動プレート１２０の裏面１２０ｂ側にその回動軸１４１ａを突き出して配置されている。
【００２６】
第２プーリ１４３は、外径が第１プーリ１４２より大きく、その中央に設けられた開口部の中心位置が可動プレート１２０の貫通孔１２１の中心位置と一致する様に可動プレート１２０の裏面１２０ｂ側に配置されている。
【００２７】
第２プーリ保持リング１４５は、第２プーリ１４３の開口部に嵌め込まれたベアリング軸受け部材１４４を介して、貫通孔１２１の中心軸を回動中心として第２プーリ１４３を回動可能に保持する。
【００２８】
把持部１１０は、対象物を把持する左右一対のチャック１１１Ｌ、１１１Ｒと、左右一対のチャック１１１Ｌ、１１１Ｒの根元部をスライド移動させることによりその先端部を開閉する電動シリンダ１１２とから構成されている。電動シリンダ１１２は、可動プレート１２０側の面とは反対側の第２プーリ１４３の面に着脱自在に固定されている。把持部１１０は、例えば携帯端末に搭載されたフレキシブルプリント基板の端子部を、チャック１１１Ｌ、１１１Ｒにより挟み込むことで把持する。
【００２９】
本実施の形態では、撮影装置１３０と可動プレート１２０と回動機構１４０と把持部１１０との４つの構造全体の重心Ｇが、可動プレート１２０および回動機構１４０および把持部１１０の３つの構造全体の重心Ｇ０よりもアーム１０４側（即ち、図２中では、可動プレート１２０の直上側であって、固定プレート１０２側）に存在する様に、撮影装置１３０と回動機構１４０と把持部１１０との配置を決めていることを特徴の１つとする。
【００３０】
尚、回動機構１４０が設けられている場合の上記重心Ｇは、回動機構１４０の下面より固定プレート１０２側に存在することが好ましく、また、回動機構１４０が設けられておらず、把持部１１０が可動プレート１２０の裏面１２０ｂに配置されている場合における、撮影装置１３０と可動プレート１２０と把持部１１０との３つの構造全体の重心は、可動プレート１２０の下面より固定プレート１０２側に存在することが好ましい。
【００３１】
さらに好ましくは、全体の重心Ｇが重心Ｇ０よりも固定プレート１０２（アーム１０４）側であって、空間１５２の範囲内に存在する様に、撮影装置１３０と回動機構１４０と把持部１１０との配置を決めていることを特徴の１つとする。空間１５２は、各ロッド１０７の一端側と可動プレート１２０とを回動自在に連結した６つのユニバーサルジョイント１０７ａの各連結中心１０７ｃで囲まれた６角形状の平面１５１を底面として有する６角柱状の空間である。
【００３２】
尚、空間１５２は、６角形状の平面１５１の両側に垂直に延びる空間であっても良い。
【００３３】
また、本実施の形態の３組６つの連結中心１０７ｃが、本発明の少なくとも３つの連結箇所の一例にあたる。
【００３４】
本実施の形態のパラレルリンクロボット１００は、上述した可動プレート１２０等の重心Ｇが６角形状の平面１５１の範囲内であって固定プレート１０２側（アーム１０４側）に向けて６角形状の平面１５１に対して垂直方向に延びる空間１５２内に存在する様に構成することにより、可動プレート１２０等の慣性モーメントを小さく抑えることができ、パラレルリンクロボット１００の駆動制御において、整定性が良好で、整定時間（モータ１０５が停止してから可動プレート１２０が完全に停止するまでの時間）を短くすることが出来る。
【００３５】
なお、可動プレート１２０の慣性モーメントをさらに小さく抑えるためには、重心Ｇを可動プレート１２０の制御中心１５０よりも固定プレート１０２（アーム１０４）側に位置させることが望ましい。しかしながら、この場合、パラレルリンクロボット１００のサイズや重量にもよるが、例えば、重心Ｇが制御中心から１００ｍｍ以上離れると、一般的には慣性モーメントが大きくなって整定性が悪くなるため、重心Ｇは制御中心から１００ｍｍ未満とするのが好ましい。ここで、制御中心１５０とは、６つのユニバーサルジョイント１０７ａの各連結中心１０７ｃで囲まれた６角形状の平面１５１の中心をいうものとする。
【００３６】
なお、撮影装置１３０を上記構成とは逆の位置、即ち、可動プレート１２０の裏面１２０ｂ側に撮影装置１３０を配置した場合、上述した重心Ｇは、重心Ｇ０より下方に位置するので、整定性が悪くなり、整定時間が長くなる可能性があるので好ましくない。即ち、本実施の形態のパラレルリンクロボット１００においては、撮影装置１３０は、可動プレート１２０の表面１２０ｓ側に配置するのが好ましい。
【００３７】
上記構成によれば、ＦＰＣ等を把持する左右一対のチャック１１１Ｌ、１１１Ｒの先端を、常にカメラ１３２で撮影することが出来る。また、回動機構１４０により回転して左右一対のチャック１１１Ｌ、１１１Ｒの向きが変わった際にも、左右一対のチャック１１１Ｌ、１１１Ｒが貫通孔１２１付近に配置されているとともに、回動中心上にカメラ１３２のレンズ中心１３２ａが位置する様に構成されているため、常に対象物の撮影が可能である。
【００３８】
また、図１に示す様に、本実施の形態のパラレルリンクロボット１００には、各モータ１０５と、カメラ１３２及び照明装置１３３と、回動モータ１４１と、電動シリンダ１１２とを制御する制御部１６０が設けられている。尚、図１では、制御部１６０と各部との間を繋ぐ信号線を破線で表した。上述した各種制御は、この制御部１６０により制御される。
【００３９】
以上の構成により、本実施の形態のパラレルリンクロボット１００は、左右一対のチャック１１１Ｌ、１１１ＲによりＦＰＣの端子部（図示省略）を把持する際に、ＦＰＣおよび挿入対象のコネクター部の近傍をカメラ１３２により撮影可能である。そして、チャック１１１Ｌ、１１１Ｒにより把持されているＦＰＣの端子部と、ＦＰＣの端子部の近傍にあるコネクター部（図示省略）の画像データを画像処理して、ＦＰＣの端子部とコネクター部との相対的な位置関係を把握し、ＦＰＣの端子部をコネクター部に挿入する際に、最適な角度で確実に挿入出来る様にフィードバック制御することにより、回動モータ１４１を回動させるとともに、各モータ１０５を独立的に駆動させて可動プレート１２０の位置や姿勢を随時制御することができる。
【００４０】
これにより、本実施の形態のパラレルリンクロボット１００によれば、チャック１１１Ｌ、１１１Ｒが端子部を予定外の掴み方をした場合でも、ＦＰＣの端子部とその近傍にあるコネクター部の近傍の画像データを取得してフィードバック制御することにより、挿入方向や角度などの微調整を適切に行え、挿入不良の発生を抑えることが出来る。更に、可動プレートの重心Ｇが制御中心１５０の近傍で且つアーム１０４側に位置する様に構成されているので、整定時間を短くすることが出来、生産性の向上が図られる。
【００４１】
（実施の形態２）
実施の形態２では、主として図３を参照しながら、本発明の一実施の形態である第２のパラレルリンクロボット２００について説明する。
【００４２】
図３は、本実施の形態２の第２のパラレルリンクロボット２００の可動プレート１２０を中心とした要部を模式的に表した、一部断面を含む拡大模式側面図である。
【００４３】
尚、実施の形態１で説明したものと基本的に同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態２と実施の形態１との相違点は、把持部１１０を回動させる回動機構として、中空モータ１７０を用いた点であるので、以下、この相違点を中心に説明する。
【００４５】
本実施の形態２の第２のパラレルリンクロボット２００では、図３に示す様に、把持部１１０を回動させるための中空モータ１７０のモータ本体１７１が、リング状の中空モータ固定部材１７５を介して、可動プレート１２０の裏面１２０ｂに固定されている。
【００４６】
中空モータ１７０は、巻線（図示省略）等を収納したモータ本体１７１と、貫通孔１２１と同径の中空スペース１７２ａを有したリング状の回動リング１７２とから構成されている。回動リング１７２は、モータ本体１７１の中央部に回動可能に収納され、可動プレート１２０の貫通孔１２１に対向する位置に配置される。電動シリンダ１１２は、電動シリンダ固定部材１１２ａを介して、回動リング１７２の下面１７２ｂに着脱自在に取り付けられている。
【００４７】
上記構成によれば、第２のパラレルリンクロボット２００における回動機構（中空モータ１７０）の重心Ｇが可動プレート１２０の制御中心１５０に近づくことになるため、実施の形態１のパラレルリンクロボット１００における重心Ｇと制御中心１５０との関係に比べて、整定性が向上する。
【００４８】
即ち、実施の形態１のパラレルリンクロボット１００の場合、図２に示す様に、回動モータ１４１が制御中心１５０から図２の中で左方向に離れた位置であって、可動プレート１２０の表面１２０ｓ側に配置された構成であるため、その重心Ｇは、制御中心１５０を基準として回動モータ１４１側に片寄っている。つまり、図２では、重心Ｇは、制御中心１５０の位置から左側に片寄っている。これに対して、実施の形態２の第２のパラレルリンクロボット２００の場合、図３に示す様に、回動モータ１４１と第１プーリ１４２とが廃止されて、第２プーリ１４３とベアリング軸受け部材１４４とタイミングベルト１４６に代わって、可動プレート１２０の裏面１２０ｂ側に中空モータ１７０が配置されたことにより、重心Ｇ２が制御中心１５０に近づく方向に移動するので、整定性が向上する。
【００４９】
尚、上記実施の形態では、６つのモータを有する６自由度のパラレルリンクロボットについて説明したが、これに限らず、例えば、少なくとも３つのモータを有する３自由度のパラレルリンクロボットであっても良い。この構成の場合でも上記と同様の効果を発揮する。
【００５０】
また、上記実施の形態では、図２の構成において、回動モータ１４１が制御中心１５０から図２の中で左方向に離れた位置であって、可動プレート１２０の表面１２０ｓ側に配置された構成であるため、その重心Ｇが、制御中心１５０を基準として回動モータ１４１側に片寄っている場合について説明したが、これに限らず、例えば、図４に示す様に、可動プレート１２０の表面１２０ｓの内、回動モータ１４１を取り付けている領域において、可動プレート１２０の肉厚Ｔ１を他の領域の肉厚Ｔ２に比べて薄く設定することにより、回動モータ１４１による重心Ｇの位置を制御中心１５０に近づける構成とすればより好ましい。また、この領域に限らず、可動プレート１２０の肉厚を、剛性を維持しつつ、出来る限り薄くすることにより、可動プレート１２０全体の重量を軽くできて、整定性の改善にも繋がるので好ましい。ここで、図４は、回動モータ１４１を取り付けている領域において、可動プレート１２０の肉厚Ｔ１を他の領域の肉厚Ｔ２に比べて薄く設定した構成を示す概略側面図である。
【００５１】
また、上記実施の形態では、カメラ１３２の焦点距離を調節可能にするために、カメラの取り付け位置を変更可能な構成としたが、これに限らず例えば、カメラ自体に自動焦点距離調節機能等が付いておれば、カメラの取り付け位置は変更可能ではなく一定の位置に固定されていても良い。
【００５２】
また、上記実施の形態では、チャック１１１Ｌ、１１１Ｒの根元部、即ち、電動シリンダ１１２と連結されている側が、カメラ１３２側から視て、貫通孔１２１の内周縁部より貫通孔１２１の中心軸側には侵入しない構成としたが、これに限らず、例えば、チャック１１１Ｌ、１１１Ｒの根元部を含む全体が透明の樹脂材料で形成されている場合であれば、カメラ１３２による撮影可能範囲を遮ることがないので、電動シリンダ１１２と連結されている側が、カメラ１３２側から視て、貫通孔１２１の内周縁部より貫通孔１２１の中心軸側に侵入する構成でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のパラレルリンクロボットは、可動プレートに取付けられたチャック等の様子を確認可能であるため、フィードバック制御を行う駆動制御の用途等に適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１００、２００    パラレルリンクロボット
１０２    固定プレート
１０４    アーム
１０５    モータ
１０６    リンク部
１０７    ロッド
１０７ａ    ユニバーサルジョイント
１０７ｂ    ボールジョイント
１１０    把持部
１２０    可動プレート
１２１    貫通孔
１３０    撮影装置
１３１    固定アングル部材
１３２    カメラ
１３３    照明装置
１３３ａ    開口部
１３３ｂ    ＬＥＤ素子
１３３ｃ    拡散板
１３３ｄ    照明装置保持アングル部材
１４０    回動機構
１４１    回動モータ
１４１ａ  回動軸
１４２    第１プーリ
１４３    第２プーリ
【図１】
2015085486.tif 000003
【図２】
2015085486.tif 000004
【図３】
2015085486.tif 000005
【図４】
2015085486.tif 000006
【図５】
2015085486.tif 000007