(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、前記ベースに前記ブラケットを連結する３組のアーム機構と、を備え、
前記各アーム機構が、基端部にてアーム揺動軸線周りに前記ベースに揺動可能に連結された１本のアームと、前記アームの先端部を挟み且つ前記ブラケットを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクをそれぞれ前記アームの先端部に回動可能に連結する一対の基端ジョイントと、前記一対のリンクをそれぞれ前記ブラケットに回動可能に連結する一対の先端ジョイントと、を有し、前記一対のリンク、前記一対の基端ジョイント及び前記一対の先端ジョイントが平行リンクを構成可能に配置され、
前記３組のアーム機構のうち少なくとも一組は、自転アクチュエータにより前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転駆動されるように構成され、
前記ベースに前記アーム揺動軸線周りに回転可能に支持される揺動シャフトを更に備え、前記アームは、その基端部が前記揺動シャフトに固定されたアーム本体と、前記アーム本体の先端部に設けられた先端アームとを有し、前記先端アームが前記一対のリンクで挟まれる前記アームの前記先端部を構成しており、
前記自転アクチュエータが、前記ベースに取り付けられ、前記自転アクチュエータの回転動力を前記先端アームに伝達する動力伝達機構が、前記揺動シャフトおよび前記アーム本体に内蔵されている、デルタ型パラレルロボット。
【請求項２】
ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、前記ベースに前記ブラケットを連結する３組のアーム機構と、を備え、
前記各アーム機構が、基端部にてアーム揺動軸線周りに前記ベースに揺動可能に連結された１本のアームと、前記アームの先端部を挟み且つ前記ブラケットを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクをそれぞれ前記アームの先端部に回動可能に連結する一対の基端ジョイントと、前記一対のリンクをそれぞれ前記ブラケットに回動可能に連結する一対の先端ジョイントと、を有し、前記一対のリンク、前記一対の基端ジョイント及び前記一対の先端ジョイントが平行リンクを構成可能に配置され、
前記３組のアーム機構のうち少なくとも一組は、自転アクチュエータにより前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転駆動されるように構成され、
前記ベースに前記アーム揺動軸線周りに回転可能に支持される揺動シャフトを更に備え、前記アームは、その基端部が前記揺動シャフトに固定されたアーム本体と、前記アーム本体の先端部に設けられた先端アームとを有し、前記先端アームが前記一対のリンクで挟まれる前記アームの前記先端部を構成しており、
前記自転アクチュエータが、前記ベースに取り付けられ、前記自転アクチュエータの回転動力を前記先端アームに伝達するための動力伝達機構が前記揺動シャフトに内蔵されており、前記回転動力が前記アーム本体を介して前記先端アームに伝達される、デルタ型パラレルロボット。
【請求項３】
ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、前記ベースに前記ブラケットを連結する３組のアーム機構と、を備え、
前記各アーム機構が、基端部にてアーム揺動軸線周りに前記ベースに揺動可能に連結された１本のアームと、前記アームの先端部を挟み且つ前記ブラケットを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクをそれぞれ前記アームの先端部に回動可能に連結する一対の基端ジョイントと、前記一対のリンクをそれぞれ前記ブラケットに回動可能に連結する一対の先端ジョイントと、を有し、前記一対のリンク、前記一対の基端ジョイント及び前記一対の先端ジョイントが平行リンクを構成可能に配置され、
前記３組のアーム機構のうち少なくとも一組は、自転アクチュエータにより前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転駆動されるように構成され、
前記アームは、アーム本体と、前記アーム本体の先端部に設けられた先端アームと、前記アーム本体と前記先端アームとの間に介在する収容体とを備え、前記収容体は、前記アーム本体の前記先端部が固着される第１壁、前記第１壁と離隔対向する第２壁、および前記第１壁および前記第２壁に囲まれた内部空間を有し、
前記自転アクチュエータが、前記収容体の外面に取り付けられ、前記自転アクチュエータの回転動力を前記先端アームに伝達する動力伝達機構が前記収容体の前記内部空間に収容されており、前記動力伝達機構の出力軸が前記第２壁を貫通して前記収容体の外で前記先端アームに固着されている、デルタ型パラレルロボット。
【請求項４】
ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、前記ベースに前記ブラケットを連結する３組のアーム機構と、を備え、
前記各アーム機構が、基端部にてアーム揺動軸線周りに前記ベースに揺動可能に連結された１本のアームと、前記アームの先端部を挟み且つ前記ブラケットを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクをそれぞれ前記アームの先端部に回動可能に連結する一対の基端ジョイントと、前記一対のリンクをそれぞれ前記ブラケットに回動可能に連結する一対の先端ジョイントと、を有し、前記一対のリンク、前記一対の基端ジョイント及び前記一対の先端ジョイントが平行リンクを構成可能に配置され、
前記３組のアーム機構のうち少なくとも一組は、自転アクチュエータにより前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転駆動されるように構成され、
前記アームは、アーム本体と、前記アーム本体の先端部に設けられた先端アームと、前記アーム本体と前記先端アームとの間に介在する収容体とを備え、前記収容体は、前記アーム本体の前記先端部が固着される第１壁、前記第１壁と離隔対向する第２壁、および前記第１壁および前記第２壁に囲まれた内部空間を有し、
前記自転アクチュエータが、前記アーム本体に内蔵され、前記自転アクチュエータの回転動力を前記先端アームに伝達する動力伝達機構が前記収容体の前記内部空間に収容され、前記動力伝達機構の出力軸が前記第２壁を貫通して前記収容体の外で前記先端アームに固着されている、デルタ型パラレルロボット。
【請求項５】
ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、前記ベースに前記ブラケットを連結する３組のアーム機構と、を備え、
前記各アーム機構が、基端部にて前記ベースに揺動可能に連結された１本のアームと、前記アームの先端部を挟み且つ前記ブラケットを挟む一対のリンクと、前記一対のリンクをそれぞれ前記アームの先端部に回動可能に連結する一対の基端ジョイントと、前記一対のリンクをそれぞれ前記ブラケットに回動可能に連結する一対の先端ジョイントと、を有し、前記一対のリンク、前記一対の基端ジョイント及び前記一対の先端ジョイントが平行リンクを構成可能に配置され、
前記３組のアーム機構のうち少なくとも一組は、自転アクチュエータにより前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転駆動されるように構成され、
前記一対の基端ジョイントは、前記アームの前記先端部の両端に設けられた一対のボールと、前記一対のリンクの基端部それぞれに設けられた一対のソケットとを有し、前記ソケットは対応する前記ボールを上下方向に挟み込むようにして当該ボールを保持する、デルタ型パラレルロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、ベースにブラケットを連結する３組のアーム機構とを備えるデルタ型パラレルロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
デルタ型パラレルロボットは、ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、ベースにブラケットを連結する３組のアーム機構とを備えている。一般に、アーム機構は、平行リンクを構成する上リンク、一対のリンク及び下リンクを有し、ベースは水平に配置される。アーム機構は、上リンク及び下リンクが水平な姿勢を保つようにして動作する。これにより、ブラケット及びツールが、ベースに対する姿勢を変えず、水平な姿勢を保って移動可能になる。この特性を活用して、食品工場等におけるピッキング作業にデルタ型パラレルロボットが広く用いられている。必要に応じてブラケット及びツールのベースに対する姿勢も変えることが可能になれば、デルタ型パラレルロボットの作業性及び応用性が広がって有益である。
【０００３】
特許文献１は、６自由度制御可能なブラケットを備えるデルタ型パラレルロボットを開示している。このデルタ型パラレルロボットは３組のアーム機構を有し、各アーム機構が２本のリンク及びロッドを有している。各リンク基端が基台に揺動可能に連結され、各リンク先端が対応するロッド基端に球対偶を介して連結され、各ロッド先端が球対偶を介してブラケットに連結されている。基台にはリンクを個別に駆動する合計６個の駆動モータが設けられている。なお、特許文献１に開示されるロボットの実際の構造では、ロッド先端の球対偶同士を結ぶ下リンクは存在するが、ロッド基端（リンク先端）の球対偶同士を結ぶ上リンクが存在しない。以下では、説明の便宜上、ロッド基端（リンク先端）の球対偶同士を結んだ線を「仮想的上リンク」と称する。
【０００４】
各アーム機構に対応する２個の駆動モータが同じ角度に動作すれば、アーム機構の仮想的上リンクのベースに対する姿勢が変わらず、ブラケット及びツールをベースに対する姿勢を変えずに移動させることができる。２個の駆動モータが異なる角度で動作すれば、仮想的上リンクのベースに対する姿勢が変わって仮想的上リンクが水平でなくなり、ツール及びブラケットのベースに対する姿勢が変わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２７００７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のパラレルロボットにおいては、リンク基端の揺動支点からリンク先端（即ちロッド基端）の回動中心までの距離が長い。このため、ブラケットの姿勢を変えようとするとき、リンクを揺動させるための所要トルクが大きくなる。また、リンクの揺動角に対する仮想的上リンクの傾斜角の変化率が大きくなる。したがって、ブラケットの姿勢を精度良く制御することが困難となる。このようなパラレルロボットにおいて姿勢を制御するためには、減速率の大きい減速機を設ける必要がある。
【０００７】
また、仮想的上リンクの傾斜角と、下リンクの傾斜角とが非線形の関係にあり、リンクの揺動角が大きくなるにつれて下リンクの傾斜角が指数関数的に大きくなる。このため、ブラケット及びツールのベースに対する姿勢変更量が大きくなればなるほど、その姿勢を精度良く制御することが困難となる。このようなパラレルロボットにおいて姿勢を制御するためには、予め上記非線形の関係を表した複雑なモデルを作成しておき、制御器で当該モデルを用いた複雑な演算によって線形化処理を行わなければならない。
【０００８】
そこで本発明は、ブラケットの姿勢を容易に且つ精度良く制御可能なデルタ型パラレルロボットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るデルタ型パラレルロボットは、ベースと、ツールを取り付けるためのブラケットと、前記ベースに前記ブラケットを連結する３組のアーム機構と、を備え、前記各アーム機構が、基端部が前記ベースに揺動可能に連結された１本のアームと、前記アームの基端部を挟み且つ前記ブラケットを挟むようにして配置された一対のリンクと、前記一対のリンクをそれぞれ前記アームの基端部に回動可能に連結する一対の基端ジョイントと、前記一対のリンクをそれぞれ前記ブラケットに回動可能に連結する一対の先端ジョイントと、を有し、前記一対のリンク、前記一対の基端ジョイント及び前記一対の先端ジョイントが平行リンクを構成可能に配置され、前記３組のアーム機構のうち少なくとも一組は、前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転可能なように構成されている。
【００１０】
前記構成によれば、アームが軸心周りの回転（以下、単に「自転」と称す）を行うと、当該アームに対応する一対の基端ジョイントがアームの自転軸線（つまり、アームの軸心）周りに公転する。すると、アーム機構が変形し、ブラケットのベースに対する姿勢を変えることができる。このとき基端ジョイントは、アームの自転軸線からの距離を半径として回転することになる。したがって、基端ジョイントの回転半径を小さくすることができるし、アームの自転角度に対するブラケットの姿勢変化量が小さくなる。すると、アームを自転させるための所要トルクが小さくて済むし、ブラケットの姿勢を精度良く制御することができる。また、アームが自転したときに、一対の基端ジョイント間の見かけ上の距離が変わらないので、基端ジョイントの傾斜角と先端ジョイントの傾斜角とが略等しくなる。すると、アームの自転角度と先端ジョイントの傾斜角とが略線形の関係を満たすようになる。したがって、複雑な演算を行わなくても、ブラケットの姿勢を精度良く制御することができる。
【００１１】
前記３組のアーム機構のうち複数のアーム機構が、前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転可能なように構成されていてもよい。前記構成によれば、ブラケットの姿勢を複雑に変えることができる。一例として、ブラケットを、自転しないアームに対応する一対の先端ジョイント同士を結ぶ直線と垂直な平面上で運動させることが可能になる。
【００１２】
前記３組のアーム機構の全てが、前記アームの少なくとも前記先端部が前記アームの軸心周りに回転可能なように構成されていてもよい。前記構成によれば、ブラケットの姿勢を複雑に変えることができる。一例として、ブラケットを自転させることが可能になる。
【００１３】
前記アームを前記アームの軸心周りに回転させる自転アクチュエータを更に備え、前記自転アクチュエータが、前記ベースに取り付けられていてもよい。前記構成によれば、自転アクチュエータがベースに取り付けられるので、アームが揺動するときに自転アクチュエータに荷重が作用するのを避けることができる。
【００１４】
前記アームを前記アームの軸心周りに回転させる自転アクチュエータを更に備え、前記自転アクチュエータが、前記アームに取り付けられていてもよい。前記構成によれば、自転アクチュエータをアームに取り付けるので、自転アクチュエータの動力を伝達する機構を省略し又は小型化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ブラケットの姿勢を容易に且つ精度良く制御可能なデルタ型パラレルロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデルタ型パラレルロボットの側面図である。
【図２】図１に示すアーム機構の構成及び動作を示す模式図である。図２（ａ）は、３本のアームの自転角がいずれも基準自転角にある状態、図２（ｂ）は、アームの自転角が基準自転角から変位した状態を示している。
【図３】図１に示すデルタ型パラレルロボットの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す自転アクチュエータを動作させたときのブラケットの姿勢変化の態様を示す模式図である。図４（ａ）は、３組のアーム機構の上リンク及び下リンクが全て標準姿勢にあるときから、１本のアームを単独で自転させた場合を例示している。図４（ｂ）は、３組のアーム機構の上リンク及び下リンクが全て標準姿勢にあるときから、２本のアームを同時に自転させた場合を例示している。図４（ｃ）は、３組のアーム機構の上リンク及び下リンクが全て標準姿勢にあるときから、３本のアームを同時に自転させた場合を例示している。
【図５】図５（ａ）は、アーム自転前における１組のアーム機構を幾何学的に示した模式図である。図５（ｂ）は、第１実施形態において、自転軸線の延在方向に見て示すアーム自転前のアーム機構の模式図である。図５（ｃ）は、第１実施形態において、図５（ｂ）と同じ方向に見て示すアーム自転後のアーム機構の模式図である。図５（ｄ）は、比較例において、リンクの延在方向に見て示すリンク揺動前のアーム機構の模式図である。図５（ｅ）は、比較例において、図５（ｄ）と同じ方向に見て示すリンク揺動後のアーム機構の模式図である。図５（ｆ）は、第１実施形態において、アーム自転後の基端ジョイントを示す模式図、図５（ｇ）は、比較例において、リンク揺動後の基端側球対偶を示す模式図である。
【図６】第１実施形態におけるアーム自転角と下リンクの傾斜角との関係、比較例におけるリンク揺動角と下リンクの傾斜角との関係を示すグラフである。
【図７】図３に示す揺動アクチュエータ及び自転アクチュエータの配置を示すアームの断面図である。
【図８】図２に示すアームの一部を示す正面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る揺動アクチュエータ及び自転アクチュエータの配置を示すアームの断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る揺動アクチュエータ及び自転アクチュエータの配置を示すアームの断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る揺動アクチュエータ及び自転アクチュエータの配置を示すアームの断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るアームの一部を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。同一又は相当する要素には全図を通じて同一の符号を付して重複する詳細な説明を省略する。なお、以下では、デルタ型パラレルロボットを単に「ロボット」と称する場合がある。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボット１の側面図である。図１に示すロボット１は、作業用ツール９の位置だけでなく姿勢も変えることができ、従前一般的なロボットよりも広範な応用性を有している。例えば、このロボット１は、食品、薬品、化粧品又は小型電装品等の生産設備９０内で、ピッキング作業、箱詰め作業及び部品組立作業等の各種作業に好適に利用される。
【００１９】
（全体構成）
図１に示すように、ロボット１は、ベース２と、ブラケット３と、３組のアーム機構４と、３つの揺動アクチュエータ５とを備えている。ベース２は、例えばバケット状に形成され、架台９１に固定される。ブラケット３は、例えば略平板状に形成されており、ブラケット３の下面に作業用ツール９が取外し可能に取り付けられる。各アーム機構４は、ブラケット３をベース２に連結している。
【００２０】
各アーム機構４は、１本のアーム１０と、一対のリンク１１，１２と、一対の基端ジョイント１３，１４と、一対の先端ジョイント１５，１６とを有しており、一対のリンク１１，１２、一対の基端ジョイント１３，１４及び一対の先端ジョイント１５，１６は平行リンクを構成可能に配置されている。「平行リンクを構成可能に配置」とは、一対のリンク１１，１２と、一対の基端ジョイント１３，１４と、一対の先端ジョイント１５，１６と、一対の基端ジョイント１３，１４同士を結ぶ上リンク１７と、一対の先端ジョイント１５，１６同士を結ぶ下リンク１８とによって平行リンクを構成することができるのは勿論、状況に応じて、上リンク１７及び下リンク１８の姿勢を意図的に変えることも可能であることを意味する。
【００２１】
アーム１０の基端部は、ベース２に揺動可能に連結されている。アーム１０の揺動軸線１０ａは、基準面ＲＰ内に配置され且つベース２の中心軸線２ａを基準として１２０度回転対称に配置されている。基準面ＲＰ及び中心軸線２ａは、ロボット１の動作に関わらず不動であり、基準面ＲＰは中心軸線２ａに直交している。例えば、中心軸線２ａは鉛直に向けられ、基準面ＲＰは水平に配置される。３つの揺動アクチュエータ５は、合計３本のアーム１０に個別に対応している。いずれかの揺動アクチュエータ５が動作すると、これに対応するアーム１０が揺動軸線１０ａ周りに揺動する。
【００２２】
一対のリンク１１，１２は、アーム１０の先端部を挟み且つブラケット３を挟むように配置されている。一対の基端ジョイント１３，１４は、リンク１１，１２の基端部をそれぞれアーム１０の先端部に回動可能に連結する。先端ジョイント１５，１６は、リンク１１，１２の先端部をそれぞれブラケット３に回動可能に連結する。基端ジョイント１３，１４及び先端ジョイント１５，１６は、いずれも球対偶を構成している。
【００２３】
（アーム機構の構成及び動作）
図２は、アーム機構４の構成及び動作を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、アーム１０は、筒状のアーム本体４５と、アーム本体４５の先端部に設けられた先端アーム４７とを備えている。一対の基端ジョイント１３，１４は、先端アーム４７の両端にそれぞれ設けられた一対のボール２３，２４と、ボール２３，２４にそれぞれ嵌合する一対のソケット２５，２６とから構成されている。一対のソケット２５，２６は、２本のリンク１１，１２の基端部にそれぞれ固定されている。先端アーム４７は、一対の基端ジョイント１１，１２を互いに連結する上リンク１７となる。
【００２４】
ブラケット３の縁部にはフランジ３０が設けられ、このフランジ３０から互いに反対側に突出する一対の下突部３１，３２が設けられている。一対の先端ジョイント１５，１６は、下突部３１，３２の先端にそれぞれ設けられた一対のボール３３，３４と、ボール３３，３４にそれぞれ嵌合する一対のソケット３５，３６とから構成されている。一対のソケット３５，３６は、２本のリンク１１，１２の先端部にそれぞれ固定されている。一対の下突部３１，３２及びこれらの間に介在するフランジ３０は、一対の先端ジョイント１５，１６を互いに連結する下リンク１８となる。一対のリンク１１，１２は互いに同じ長さを有し、上リンク１７は下リンク１８と同じ長さを有している。
【００２５】
図２（ｂ）に弧状矢印で示すとおり、アーム１０は、軸線１０ｂ周りに回転可能である。この軸線１０ｂは、アーム１０の基端部から先端部に向かって延在して上リンク１７に直交し、上リンク１７の中点を通過している。なお、以下では、アーム１０のこのような回転を「自転」と称し、自転の中心となる軸線１０ｂを「自転軸線」と称し、アーム１０の自転軸線１０ｂ周りの角度位置を「自転角」と称する。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、アーム１０の自転角が或る基準自転角にあれば、一対のリンク１１，１２が互いに平行になる。また、一対の基端ジョイント１３，１４も一対の先端ジョイント１５，１６も上記基準面ＲＰと平行な平面ＲＰ１，ＲＰ２上に配置され、上リンク１７及び下リンク１８が当該平面ＲＰ１，ＲＰ２上に配置され、上リンク１７が下リンク１８と平行になる。よって、一対のリンク１１，１２、一対の基端ジョイント１３，１４、一対の先端ジョイント１５，１６、上リンク１７及び下リンク１８が平行リンクを構成し、ブラケット３も上記基準面ＲＰと平行な平面ＲＰ３（図１参照）上に配置される。したがって、自転角が基準自転角のままでアーム１０が揺動すると、ブラケット３及び作業用ツール９が、ベース２に対する姿勢を変えることなく３軸方向に移動可能になる。なお、以下では、上リンク１７が上記基準面ＲＰと平行な平面ＲＰ１上に配置されているときの姿勢を便宜的に「標準姿勢」と称する。下リンク１８についても同様とする。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、アーム１０が基準自転角から変位すると、上リンク１７の姿勢が標準姿勢から傾斜していき、一対の基端ジョイント１３，１４が自転軸１０ｂ周りに公転する。これにより、下リンク１８の姿勢も標準姿勢から傾斜していく。下リンク１８の傾斜に伴って、ブラケット３のベース２に対する姿勢も変わっていく。なお、以下では、上リンク１７の標準姿勢に対する傾斜角度を「上リンクの傾斜角」、下リンク１８の標準姿勢に対する傾斜角度を「下リンクの傾斜角」と称する。このように、本実施形態では、アーム機構４が１本のアーム１０を備え、当該アーム１０が自転可能になっており、アーム１０の自転に伴って上リンク１７の姿勢を変えることができる。なお、上リンク１７及び下リンク１８の姿勢がこのように変わったときには、一対のリンク１１，１２、上リンク１７及び下リンク１８がねじれて同一平面上に配置されなくなるが、当該ねじれがブラケット３及びツール９の姿勢変化に与える影響は小さいので、実施形態の説明では当該ねじれの影響を無視することとする。このため、下リンク１８の姿勢と共にブラケット３の姿勢も変えることができ、それによりロボット１の応用性を広げることができる。
【００２８】
（制御系）
図３は、図１に示すロボット１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ロボット１は、３つの自転アクチュエータ５０を備え、３つの自動アクチュエータ５０は３本のアーム１０に個別に対応している。アーム１０の自転角は、自転アクチュエータ５０の動作に応じて変化する。つまり、自転アクチュエータ５０を制御することによって上リンク１７及び下リンク１８の姿勢を意図的に変えることが可能であり、それによりブラケット３及びこれに取り付けられる作業用ツール９の姿勢を変えることが可能となる。
【００２９】
ロボット１は、３つの揺動アクチュエータ５及び３つの自転アクチュエータ５０を制御する制御器７０を備えている。制御器７０は、記憶部に記憶された制御プログラムに従って、これらアクチュエータ５，５０の動作を制御し、それによりブラケット３及びこれに取り付けられる作業用ツール９の位置及び姿勢を制御する。
【００３０】
（動作態様）
図４は、自転アクチュエータ５０を動作させたときのブラケット３の姿勢変化の態様を示す模式図である。なお、図４においては、図１とは逆にブラケット３の下面が紙面上方に向けられている。
【００３１】
＜態様１：１本のアームの単独自転＞
図４（ａ）は、３組のアーム機構４の上リンク１７及び下リンク１８が全て標準姿勢にあるときから、１本のアーム１０を単独で自転させた場合を例示している。このような場合、当該アーム１０に対応した下リンク１８の中点Ｍが円弧又は楕円弧を描くようにして、ブラケット３の姿勢が変わっていく。当該中点Ｍの軌跡をより具体的に言えば、当該中点Ｍは、自転しない２本のアーム１０に対応した２つの下リンク１８の延長線同士の交点Ｐの付近の点Ｑを頂点とし、点Ｑを当該中点Ｍに結ぶ直線を母線Ｌとした円錐又は楕円錐の底面周に沿って移動する。
【００３２】
＜態様２：２本のアームの自転＞
図４（ｂ）は、３組のアーム機構４の上リンク１７及び下リンク１８が全て標準姿勢にあるときから、２本のアーム１０を同時に自転させた場合、特に、自転させる２本のアーム１０が互いに反対方向に同じ速度で自転する場合を例示している。このような場合、自転しないアーム１０に対応した下リンク１８と垂直な平面上でブラケット３が運動する。例えば、自転する２本のアーム１０に対応した２つの下リンク１８の延長線同士の交点Ｐが当該平面上を略上方又は略下方に移動するようにして、ブラケット３の姿勢が変わる。
【００３３】
＜態様３：３本のアームの自転＞
図４（ｃ）は、３組のアーム機構４の上リンク１７及び下リンク１８が全て標準姿勢にあるときから、３本のアーム１０を同時に自転させる場合、特に３本のアーム１０が同じ方向に同じ速度で自転する場合を例示している。このような場合、ブラケット３が、基準面ＲＰに垂直な軸線Ａ（ベース２の中心軸線２ａ（図１参照）に平行な軸線）周りに自転する。
【００３４】
以上のように、３本のアーム１０のうち何れのアーム１０を自転させるのか、自転させるアーム１０の自転速度及び自転方向をどのように設定するのかを適宜選択することにより、ブラケット３及びこれに取り付けられる作業用ツール９の姿勢を多様に変化させることができる。
【００３５】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す全ての動きを実現するためには、全てのアーム１０が自転可能であり、ロボット１が３つの自転アクチュエータ５０を備えていることが必要になる。しかし、図４（ａ）及び（ｂ）に示す動きの実現を目的とするのであれば、少なくとも２本のアーム１０が自転可能に構成されていればよく、図４（ａ）に示すような動きの実現を目的とするのであれば、少なくとも１本のアーム１０が自転可能に構成されていればよい。このような場合、自転アクチュエータ５０の個数を適宜削減することができる。
【００３６】
なお、図４（ｃ）に示す動作態様に関し、アーム１０の自転によるブラケット３の自転可動範囲は、例えば±３６０度といったような大きなものとはならない。このため、ロボット１の用途上、ツール９を大きく回転させる必要があるときには、ツール９の回転のためのアクチュエータ７９（図１参照）が専用で設けられていてもよい。逆に、ツール９が少し回転可能であれば十分な場合、ツール専用のアクチュエータを省略したうえで、ツール９が回転可能になり、且つ、図４（ａ）及び（ｂ）に示したような姿勢変化も実現可能になるので非常に有益である。
【００３７】
（本実施形態と従来例との比較）
ここで、図５及び図６を参照しながら、アーム１０の自転角と上リンク１７の傾斜角との間の関係、アーム１０の自転角と下リンク１８の傾斜角との間の関係、上リンク１７の傾斜角と下リンク１８の傾斜角との間の関係について、従来のデルタ型パラレルロボットと比較して説明する。また、この対比を通じて、本実施形態に係るロボット１が奏する、ブラケット３の姿勢を容易に且つ精度良く制御することができるとの作用効果について詳細に説明する。ここでの比較例は、特許文献１に開示されているようなロボットとする。
【００３８】
前述したとおり、本実施形態においては、アーム機構４が１本のアーム１０及び２本のリンク１１，１２を備え、一対の基端ジョイント１３，１４が上リンク１７を介して機械的に連結され、一対の先端ジョイント１５，１６が下リンク１８を介して機械的に連結されている。一方、比較例においては、アーム機構が２本のリンク及び２本のロッドを備え、各リンクの基端が円筒対偶を介し基台に連結され、各リンクの先端が球対偶を介し各ロッドの基端に連結され、各ロッドの先端が球対偶を介しブラケットに連結されている。ロッド先端側の２つの球対偶は互いに機械的に連結されていると言えるが、ロッド基端側の２つの球対偶は互いに機械的に連結されていない。このアーム機構の構成の相違を考慮して、比較例では、ロッド基端側の２つの球対偶同士を結ぶ直線を「仮想的上リンク」、ロッド先端側の２つの球対偶同士を結ぶ直線を「下リンク」として説明する。このような仮想的な上リンクを想定することにより、本実施形態に係る上リンク１７の挙動を比較例に係るロボットと良好に比較することができる。
【００３９】
前述したとおり、本実施形態においては、ブラケット３の姿勢変化を実現するため、自転可能なアームを有したアーム機構４に対し、１つの自転アクチュエータ５０が設けられている。一方、比較例では、１組のアーム機構に対して２つのモータが設けられている。この駆動系の構成の相違を考慮して、比較例では、２つのモータが同じ速度で互いに反対側に回転する場合を想定する。この条件の下では、比較例に係る２本のリンクの先端が、互いに反対側に同じ速度で移動し、本実施形態に係る上リンク１７の挙動を比較例に係る仮想的上リンクの挙動と良好に比較することができる。
【００４０】
以下、１組のアーム機構４のアーム１０が自転したとき、その自転に伴って上リンク１７の傾斜角及び下リンク１８の傾斜角がどのように変化するのかについて説明する。本実施形態におけるアーム自転前におけるアーム機構４の姿勢は、比較例のものと同一とする。ここでは、図５（ａ）に示すように、アーム自転前において、３組のアーム機構４が何れも標準姿勢であり、且つ、１組のアーム機構４においてはアーム１０がリンク１１，１２と直角を成しているものとする。
【００４１】
図５（ａ）は、アーム自転前における当該１組のアーム機構４を、一対のリンク１１，１２、上リンク１７及び下リンク１８が重なるようにして二次元平面に投影して幾何学的に示した模式図である。なお、比較例のアーム機構９０４は本実施形態に係るアーム機構４に相当し、比較例のリンク９１０は本実施形態に係るアーム１０に相当し、比較例に係るロッド９１１，９１２は本実施形態に係るリンク１１，１２に相当し、比較例に係る基端側球対偶９１３，９１４は本実施形態に係る基端ジョイント１３，１４に相当し、比較例に係る先端側球対偶９１５，９１６は本実施形態に係る先端ジョイント１５，１６に相当し、比較例に係る仮想的上リンク９１７は本実施形態に係る上リンク１７に相当し、比較例に係る下リンク９１８は本実施形態に係る下リンク１８に相当する。
【００４２】
図５（ｂ）は、本実施形態において、自転軸線１０ｂが延在する方向に見て示すアーム自転前のアーム機構４の模式図である。図５（ｂ）に示すように、アーム機構４をこの方向に見ると、一対のリンク１１，１２、上リンク１７及び下リンク１８が長方形を成し、自転軸線１０ｂが、上リンク１７の中点において点状に示される。
【００４３】
図５（ｃ）は、本実施形態において、図５（ｂ）と同じ方向に見て示すアーム自転後のアーム機構４の模式図である。アーム１０が或る角度だけ自転すると、上リンク１７及び下リンク１８がその場で回転して傾斜したものと見なすことができる。実際には、上リンク１７が傾斜すると、下リンク１８が紙面の右方又は左方に寄れるように移動するが、この移動は、上リンク１７及び下リンク１８の傾斜に比べれば無視可能なほど小さい。そこで、上記のとおり、上リンク１７及び下リンク１８はその場で回転するものと見なす。上リンク１７は、アーム１０と同じ角度だけ回転する。つまり、上リンクの傾斜角θ1は、アーム１０の基準自転角からの自転角と等しい。
【００４４】
本実施形態では、一対の基端ジョイント１３，１４が上リンク１７を介して機械的に連結され、一対の先端ジョイント１５，１６が下リンク１８を介して機械的に連結される。このため、一対の基端ジョイント１３，１４間の距離が上リンク１７の傾斜角θ1に関わらず不変であるし、一対の先端ジョイント１３，１４間の距離も下リンク１５，１６の傾斜角に関わらず不変である。このため、アーム自転後において、一対のリンク１１，１２、上リンク１７及び下リンク１８は、長方形ではなくなるものの平行四辺形を成す。したがって、下リンク１８の傾斜角θ2は、上リンク１７の傾斜角θ1と等しい。また、下リンク１８の傾斜角θ2は、上リンク１７の傾斜角θ1と線形の関係を持つとも言える。
【００４５】
図５（ｄ）は、比較例において、リンク９１０の延在方向に見て示すリンク揺動前のアーム機構９０４の模式図である。図５（ｄ）に示すように、アーム機構９０４をこの方向に見ると、本実施形態と同様、一対のロッド９１１，９１２、仮想的上リンク９１７及び下リンク９１８が長方形を成す。一対のリンク９１０は、仮想的上リンク９１７の両端に点状に示される。
【００４６】
図５（ｅ）は、比較例において、図５（ｄ）と同じ方向に見て示すリンク揺動後のアーム機構９０４の模式図である。図５（ｅ）に示すように、比較例においても、下リンク９１８の左右移動を無視して仮想的上リンク９１７及び下リンク９１８がその場で回転して傾斜したものと見なすことができる。しかし、リンク９１０の先端同士が互いに拘束し合っていないので、リンク９１０が揺動すると、リンク９１０の先端が見かけ上は紙面上方又は下方に向けて移動することになる。これにより、リンク９１０の揺動角が大きくなればなるほど、仮想的上リンク９１８の見かけ上の長さが大きくなる。これに対し、一対のロッド９１１，９１２の長さ、下リンク９１８の長さは不変である。したがって、一対のロッド９１１，９１２がハの字をなす。つまり、一対のロッド９１１，９１２の対向間隔が、仮想的上リンク９１７側ではリンク揺動前よりも大きくなり、下リンク９１８側ではリンク揺動前よりも小さくなる。このため、仮想的上リンク９１７の傾斜角が大きくなるにつれて、下リンク９１８の傾斜角θ９２が指数関数的に大きくなっていく。このように、比較例においては、下リンク９１８の傾斜角θ92が、仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91と非線形の関係を持つ。
【００４７】
また、比較例における仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91が本実施形態における上リンク１７の傾斜角θ1と同じであっても、比較例におけるリンク９１０の揺動角が本実施形態におけるアーム１０の自転角と同じになるとは限らない。ここで、上リンク１７（仮想的上リンク９１７）の長さをＬ１、アーム１０（リンク９１０）の揺動軸線から基端ジョイント（リンク９１０の先端）までの距離をＬ２とした場合、本実施形態では、アーム１０の自転角は、これら上リンク１７及びアーム１０の長さに関わらず、上リンク１７の傾斜角θ１と略等しくなる。比較例においては、リンク９１０の揺動角をθ90、仮想的上リンク９１７の傾斜角をθ91とした場合、Ｌ２×sinθ90＝1/2×Ｌ１×tanθ91を満たさなければならない（図５（ｅ）参照）。
【００４８】
このように、仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91の正接が、リンク９１０の揺動角θ90の正弦と関係性を有している。このため、仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91は、リンク９１０の揺動角θ90の変化に対し複雑な変化を見せることになる。そして、仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91のリンク９１０の揺動角θ90に対する変化率は、仮想的上リンク９１７の長さのリンク９１０の長さに対する比率（Ｌ２／Ｌ１）に依存する。リンク９１０が仮想的上リンク９１７に比して長くなればなるほど、リンク９１０の揺動角の変化に応じて、仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91が大きく変化する。一般に、リンク９１０は、仮想的上リンク９１７よりも長く、およそ７倍から１１倍程度である。したがって、比較例における仮想的上リンク９１７の傾斜角θ91のリンク９１０の揺動角θ90に対する変化率は、本実施形態に係る上リンク１７の傾斜角θ1のアーム１０の自転角に対する変化率の７倍から１１倍程度になる。
【００４９】
図６は、アームの自転角に対する下リンクの傾斜角を示すグラフである。矩形プロットを結ぶ線が本実施形態を表し、丸形プロットを結ぶ線が比較例を表している。比較例では、リンク９１０の揺動角に対して仮想的上リンク９１７の傾斜角が大きく変化し、仮想的上リンク９１７の傾斜角が下リンク９１８の傾斜角と非線形の関係を有する。このため、ブラケット３の姿勢を精度良く制御するためには、制御器に当該非線形の関係をモデルとして予め記憶しておき、当該モデルを用いた複雑な演算によって線形化処理を行わなくてはならない。また、比較例では、下リンク９１８を本実施形態の下リンク１８と同じ角度だけ傾斜させたければ、リンク９１０の揺動角を本実施形態のアーム１０の自転角の１／７〜１／１１程度にまで小さくしなくてはならない。このため、下リンク９１８の姿勢の制御精度（解像度）が、この比率だけ劣ることになるし、比較例のモータの所要トルクが本実施形態に係る自転アクチュエータ５０よりも大きくなる。そして、下リンク９１８の姿勢の制御精度を向上させたければ、基台に大型の減速機を設ける必要が生じる。
【００５０】
これに対し、本実施形態においては、アーム１０の自転角が上リンク１７の傾斜角と略等しく、上リンク１７の傾斜角が下リンク１８の傾斜角と略等しい。したがって、アーム１０の自転角が下リンク１８の傾斜角と略等しく、また、アーム１０の自転角が下リンク１８の傾斜角と線形の関係を有する。このため、下リンク１８を傾斜させてブラケット３の姿勢を変えるにあたり、自転アクチュエータ５０への動作指令値を簡便に求めることができる。また、下リンク１８の傾斜角のアーム１０の自転角に対する変化率が、比較例よりも格段に小さい。このため、自転アクチュエータ５０の所要トルクが小さくても済むし、自転アクチュエータ５０の回転動力を減速するための減速機を小型化可能となる。
【００５１】
図５（ｆ）は、アーム自転後の基端ジョイント１４を示す模式図、図５（ｇ）は、リンク揺動後の基端側球対偶９１４を示す模式図である。図５（ｆ）と図５（ｇ）とを対比するとわかるように、比較例では、一対のロッド９１１，９１２がハの字状になる。このため、基端側球対偶９１４は、紙面上向きの力ＦＶＵ，紙面水平向きの力ＦＨ，紙面下向きの力ＦＶＬのうち、鉛直上向きの力を受けることが極めて困難となる。本実施形態では、アーム１０の自転前と自転後との間で、一対のリンク１１，１２、上リンク１７及び下リンク１８が成す四角形の形状が比較例ほど大きく変化しない。このため、基端ジョイント１４で力を受ける面積が上下方向又は左右方向でアンバランスになるのを抑制することができる。このことは、先端ジョイント１５，１６及び先端側球対偶９１５，９１６についても同様のことが言える。結果として、本実施形態においては、高剛性を有したアーム機構４を提供することができる。
【００５２】
（揺動アクチュエータと自転アクチュエータの配置）
図７は、図３に示す揺動アクチュエータ５及び自転アクチュエータ５０の配置を示すアーム１０の断面図である。図７に示すように、ベース２は、減速ボックス４１を有している。揺動アクチュエータ５は、例えば電気モータであり、ベース２の減速ボックス４１に固定され、その出力軸５ａが減速ボックス４１内に配置されている。減速ボックス４１は、揺動アクチュエータ５の回転動力を減速して揺動シャフト４３に伝達する揺動用減速機４２を収容している。揺動シャフト４３は、減速ボックス４１に回転可能に支持されると共にアーム１０の基端部に固定されており、この揺動シャフト４３の中心軸線が上記揺動軸線１０ａを成している。揺動アクチュエータ５が動作すると、揺動シャフト４３が回転駆動され、アーム１０が揺動シャフト４３と共に揺動軸線１０ａ周りに揺動する。なお、図３は揺動用減速機４２に平歯車列を適用した場合を例示しているが、揺動用減速機４２にはどのような動力伝達機構が適用されてもよい。
【００５３】
本実施形態に係るアーム１０は、前述したアーム本体４５及び先端アーム４７と共に、アーム本体４５と先端アーム４７との間に介在する収容体４６とを備えている。揺動シャフト４３は、アーム本体４５の基端部に固定されている。収容体４６は、ベース２側の第１壁４６ａと、第１壁４６ａから離隔対向した基端ジョイント１３，１４側の第２壁４６ｂと、これら第１壁４６ａ及び第２壁４６ｂに囲まれた内部空間４６ｃとを有している。第１壁４６ａは、その中心部においてアーム本体４５の先端部に固着される。
【００５４】
自転アクチュエータ５０は、アーム１０に取り付けられている。特に、本実施形態においては、自転アクチュエータ５０が、収容体４６の第１壁４６ａに取り付けられており、アーム１０全体で見ればアーム１０の先端部に配置されている。自転アクチュエータ５０は、例えば電気モータである。自転アクチュエータ５０の出力軸５０ａは収容体４６の内部空間４６ｃに配置され、自転アクチュエータ５０のハウジング５０ｂは、第１壁４６ａの外面からアーム本体４５と同じ側に突出している。収容体４６の内部空間４６ｃには、自転アクチュエータ５０の回転動力を先端アーム４７に伝達する動力伝達機構５１が収容されている。
【００５５】
動力伝達機構５１は、収容体４６に回転可能に支持されたカウンタ軸５３と、自転アクチュエータ５０の回転動力を減速してカウンタ軸５３に伝達する自転用減速機５２とを備えている。本実施形態では、カウンタ軸５３が、自転アクチュエータ５０の出力軸５０ａと平行に配置される。自転用減速機５２は、出力軸５０ａとカウンタ軸５３との間に介在する平歯車列であってもよい。この場合の自転用減速機５３は、出力軸５０ａ上に固定された駆動歯車５２ａと、カウンタ軸５３上に固定されると共に駆動歯車５２ａと噛合する従動歯車５２ｂとを有する。なお、自転用減速機５２も揺動用減速機４２と同様にして平歯車列に限定されず、その他の動力伝達機構を適用してもよい。
【００５６】
カウンタ軸５２は、収容体４６の第２壁４６ｂを貫通し、第２壁４６ｂから収容体４６の外に突出した突出端部５２ａを有している。先端アーム４７は、カウンタ軸５３の突出端部５３ａに固定される。前述したとおり、先端アーム４７の両端には、基端ジョイント１３，１４が設けられる。カウンタ軸５３の軸線は、先端アーム４７の中間点を通過しており、基端ジョイント１３，１４の中心同士を結ぶ線に直交する。
【００５７】
自転アクチュエータ５０が動作すると、自転アクチュエータ５０の回転動力が自転用減速機５３を介してカウンタ軸５２に伝達される。カウンタ軸５３が回転駆動されると、先端アーム４７がカウンタ軸５３の軸線周りに回転する。これにより上リンク１７の傾斜角が変わり、一対の基端ジョイント１３，１４がカウンタ軸５３の軸線周りに公転する。このように、カウンタ軸５３の軸線が、前述の自転軸線１０ｂを成している。
【００５８】
上記自転アクチュエータ５０の配置によれば、自転アクチュエータ５０がアーム１０、特にアーム１０の先端部に取り付けられている。このため、動力伝達機構５１を小型化することが可能になるし、自転アクチュエータ５０の回転動力によって回される部材の重量が小さくなる。このため、自転アクチュエータ５０の所要トルクを小さくすることができ、自転アクチュエータ５０を小型化可能になる。特に、本実施形態では、前述したとおり、自転アクチュエータ５０の回転動力を大きく減速しなくても、ブラケット３の姿勢を精度良く制御することが可能である。このため、アーム１０の先端部に設けられた収容体５６に動力伝達機構５１を収容するという構造を、比較的容易に実現することができる。また、自転アクチュエータ５０のハウジング５０ｂがアーム１０の外に露出しているので、自転アクチュエータ５０及び動力伝達機構５１のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００５９】
（付勢ユニット）
図８は、図１に示すアーム機構４の一部を示す正面図である。図８に示すように、アーム機構４は、一対のリンク１１，１２を互いに近付く方向に付勢するための付勢ユニット６０を備えている。図１に示すように、１組のアーム機構４に対して、リンク１１，１２の延在方向に離れた２個の付勢ユニット６０が設けられている。図８は、基端側の付勢ユニット６０のみ示しているが、２個の付勢ユニット６０は互いに同じ構造であるため、先端側のものについては詳細な説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、付勢ユニット６０は、一対のリンク１１，１２の間に配置されるコイルスプリング６１と、コイルスプリング６１の一端部を第１のリンク１１に連結する第１連結具６２と、コイルスプリング６１の他端部を第２のリンク１２に連結する第２連結具６３とを有している。第１連結具６１は、平面視でＶ字又はＹ字に形成されている。第１連結具６２は、コイルスプリング６１の一端部に揺動可能に連結された基端部６２ａと、基端部から二股に枝分かれした先端部６２ｂとを有する。第１のリンク１１は、二股の先端部６２ｂの間に挟まれ、二股の先端部６２ｂは何れも、第１のリンク１１に揺動可能に連結される。基端部６２ａの枢軸は、先端部６２ｂの枢軸と略平行である。第２連結具６３も、第１連結具６２と同様であり、コイルスプリング６１の他端部に揺動可能な基端部６３ａと、第２のリンク１２に揺動可能な二股の先端部６３ｂとを有している。
【００６１】
上記付勢ユニット６０の構成によれば、ソケット２５，２６がボール２３，２４から脱落しようとするときには、リンク１１，１２が互いに遠ざかろうとするのでコイルスプリング６１が引っ張られる。このとき、コイルスプリング６１は圧縮する方向に弾発力を発揮し、リンク１１，１２を互いに近付く方向に付勢する。これにより、ソケット２５，２６がボール２３，２４から脱落するのを防ぐことができる。
【００６２】
そして、アーム１０が自転して上リンク１７が傾斜するときには、リンク１１，１２及び基端ジョイント１３，１４が、リンク１１，１２の延在方向に対し平行な軸線（図６でＺ軸とする）周りにねじられる場合がある。コイルスプリング６１は剥き出しになっている。このため、リンク及び基端ジョイントがＺ軸周りにねじられるような場合に、コイルスプリング６１がこのねじれに追従して変形する。このように、付勢ユニット６０はアーム１０自転時におけるリンク１１，１２及び基端ジョイント１３，１４のＺ軸周りのねじれを許容することができ、ブラケット３の姿勢の変化が付勢ユニット６０によって妨げられないようになっている。
【００６３】
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係る揺動アクチュエータ５及び自転アクチュエータ２５０の配置を示すアーム２１０の断面図である。図９に示すように、自転アクチュエータ２５０は、アーム２１０に内蔵されていてもよい。この場合、収容体２４６の第１壁２４６ａに貫通孔２４６ｄが設けられ、自転アクチュエータ２５０が、この貫通孔２４６ｄを塞ぐようにして第１壁２４６ａに固定される。自転アクチュエータ２５０のハウジング２５０ｂは、第１壁２４６ａの外面からアーム本体２４５内でアーム本体２４５の基端部に向かうようにして突出する。自転アクチュエータ２５０の出力軸２５０ａは、貫通孔２４６ｄを通って収容体２４６の内部空間２４６ｃ内へと延びている。動力伝達機構２５１は、第１実施形態のような自転用減速機を有さず、カウンタ軸２５３のみを有している。このカウンタ軸２５３は、出力軸２５０ａと同一軸線上に配置され、出力軸２５０ａに図示しない軸継手を介して連結されている。本実施形態でも、カウンタ軸２５３の軸線が自転軸線１０ｂを成しており、第１実施形態と同様にして、ブラケットの姿勢を容易に且つ精度良く制御可能になる。
【００６４】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係る揺動アクチュエータ５及び自転アクチュエータ３５０の配置を示すアーム３１０の断面図である。図１０に示すように、本実施形態では、自転アクチュエータ３５０が、ベース２の減速ボックス３４１に固定されている。自転アクチュエータ３５０の回転動力をマウントアーム４７に伝達する動力伝達機構３５１は、減速ボックス３４１、揺動シャフト３４３、アーム本体３４５及び収容体３４６に内蔵されている。揺動シャフト３４３は、第１実施形態と同様に配置されているが、動力伝達機構３５１を内蔵するために、両端が開口した内部空間３４３ａを有している。
【００６５】
自転アクチュエータ３５０は、減速ボックス３４１に固定され、自転アクチュエータ３５０の出力軸３５０ａは、減速ボックス３４１内に配置され、揺動アクチュエータ５の出力軸５ａと平行に延びている。自転アクチュエータ３５０のハウジング３５０ｂは、減速ボックス３４１の外に配置されている。動力伝達機構３５１は、第１自転用減速機３５２、中間軸３５３、第２自転用減速機３５４及び出力軸３５５を有している。第１自転用減速機３５２は、減速ボックス３４１内に配置されている。中間軸３５３は、自転アクチュエータ３５０の出力軸３５０ａと平行に配置され、揺動シャフト３４３の内部空間３４３ｃに挿し通されている。第１自転用減速機３５２は、出力軸３５０ａと中間軸３５３との間に介在する平歯車列であってもよい。この場合の第１自転用減速機３５２は、出力軸３５０ａ上に固定された駆動歯車３５２ａと、中間軸３５３上に固定されると共に駆動歯車３５２ａと噛合する従動歯車３５２ｂとを有する。中間軸３５３は、揺動シャフト３４３と同一軸線上に配置され、揺動シャフト３４３に回転可能に支持されている。第１自転用減速機３５２は、揺動用減速機３４２よりもアーム本体３４６から遠位に配置されている。そこで、揺動用減速機３４２は、中間軸３５３を挿通させるべく、揺動シャフト３４３の内部空間３４３ｃに連通した貫通孔３４２ａを有している。
【００６６】
中間軸３５３は、揺動シャフト３４３を通り抜け、アーム本体３４５内にまで達している。動力伝達機構３５１の出力軸３５５は、アーム本体３４５内をアーム本体３４５の長手方向に沿って延在し、中間軸３５３とは直交している。第２自転用減速機３５４は、アーム本体３４６内に収容され且つ中間軸３５３と出力軸３５５との間に介在する傘歯車列であってもよい。この場合の第２自転用減速機３５４は、中間軸３５３の端部に固定された駆動傘歯車３５４ａと、出力軸３５５の端部に固定されると共に駆動傘歯車３５４ａに噛合する従動傘歯車３５４ｂとを有する。出力軸３５５は、アーム本体３４５、収容体３４６を通り抜け、先端アーム３４７に固定されている。収容体３４６は、出力軸３５５を挿通するため、第１壁３４６ａの中心部に貫通孔３４６ｄを有する。
【００６７】
このように、自転用アクチュエータ３５０はベース２に取り付けられていてもよい。このようにすれば、アーム３１０が揺動するときに自転用アクチュエータ３５０に荷重が作用するのを避けることができる。
【００６８】
［第４実施形態］
図１１は、本発明の第４施形態に係る揺動アクチュエータ５及び自転アクチュエータ３５０の配置を示すアーム４１０の断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係るアーム４１０は、アーム基部４４５と、アーム本体４４６と、先端アーム４７とを有している。先端アーム４７は、アーム本体４４６の先端部に固定されている。揺動アクチュエータ５、減速ボックス３４１、揺動用減速機３４２、揺動シャフト３４３及び自転用アクチュエータ３５０は、第３実施形態と同様である。
【００６９】
揺動シャフト３４３は、アーム基部４４５に固定される。自転アクチュエータ３５０の出力軸３５０ａは、減速ボックス３４１内に配置される。自転アクチュエータ３５０の回転動力をマウントアーム４７に伝達する動力伝達機構４５１は、第１自転用減速機３５２、中間軸３５３、第２自転用減速機４５４及び出力軸４５５を有する。第１自転用減速機３５２及び中間軸３５３は、第３実施形態と同様である。中間軸３５３の端部は、アーム基部４４５の内部に達している。出力軸４５５は、中間軸３５３と直交してアーム基部４４５の内部を延び、アーム本体４４６の基端部に連結されている。第２自転用減速機４５４は、アーム基部４４５内に収容され且つ中間軸３５３と出力軸４５５との間に介在する傘歯車列であってもよい。この場合の第２自転用減速機４５４は、中間軸３５３の端部に固定された駆動傘歯車４５４ａと、出力軸４５５の端部に固定されると共に駆動傘歯車４５４ａに噛合する従動傘歯車４５４ｂとを有する。
【００７０】
本実施形態では、揺動アクチュエータ５が動作すると、揺動シャフト３４３が回転駆動され、アーム基部４４５が揺動シャフト３４３と共に揺動軸線１０ａ周りに揺動する。すると、出力軸４５５を介してアーム基部４４５に連結されたアーム本体４４６と、アーム本体４４６に固定された先端アーム４７が、アーム基部４４５と共に揺動する。自転アクチュエータ３５０が動作すると、出力軸４５５が回転駆動され、アーム本体４４６が出力軸４５５と共に出力軸４５５の軸線周りに回転する。これに伴い、先端アーム４７がアーム本体４４６と共に回転する。第１〜第３実施形態においては、アームのうち先端アームのみが自転していたが、本実施形態のように、アーム本体が自転するような構成であってもよい。
【００７１】
［第５実施形態］
図１２は、本発明の第５実施形態に係るアーム機構５０４の一部を示す正面図である。図１２に示すように、一対の基端ジョイント５１３，５１４は、先端アーム４７の両端に設けられたボール５２３，５２４と、ボール５２３，５２４を保持するソケット５２５，５２６とを有している。ソケット５２５，５２６は、断面視においてボール５２３，５２４を上下方向に挟み込むようにして支持するよう構成されていてもよい。このようにすれば、ソケット５２５，５２６がボール５２３，５２４に一体的に取り付けられる。すると、リンク１１，１２がアーム１０から脱落するおそれを低減することができる。したがって、本実施形態においては、第１実施形態に係る付勢ユニットを省略することができる。図１２では、基端ジョイント５１３，５１４を示しているが、先端ジョイントも同様に変更可能である。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記構成は一例であり、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、ブラケットの姿勢を容易に且つ精度良く制御可能なデルタ型パラレルロボットを提供することができるという作用効果を奏し、デルタ型パラレルロボットに適用されると有益である。
【符号の説明】
【００７４】
１  デルタ型パラレルロボット
２  ベース
３  ブラケット
４  アーム機構
５  揺動アクチュエータ
９  作業用ツール
１０  アーム
１１，１２  リンク
１３，１４  基端ジョイント
１５，１６  先端ジョイント
１７  上リンク
１８  下リンク
４７  先端アーム
５０  自転アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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