(57)【要約】旋回軸の周りをそれぞれ旋回する少なくとも３つのアームと、上面視で多角形を形成する旋回軸とを含み、各アームはアクチュエータにより作動され、これらのアームは、さらに、ヘッド及びアームのそれぞれに関節接合されたリンク部材、２自由度を有するヒンジ及び位置及び方向を常時維持するヘッドを介して小さいベースに形成されたヘッドに連結された並列型移動装置において、いわゆるニュートラル位置で、各アームは、多角形の幾何学的な中心からいずれかのアームの旋回軸に平行な直線を引いた場合、前記直線が当該アームと交差するように配置される。
2010520066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回軸の周りをそれぞれ旋回する少なくとも３つのアーム（２）と、上面視で多角形（Ｐ）を形成する旋回軸（３）とを含み、
各アームはアクチュエータ（４）により作動され、これらのアームは、さらに、ヘッド及びアームのそれぞれに関節接合されたリンク部材（６）、２自由度を有するヒンジ及び位置及び方向を常時維持するヘッドを介して小さいベースに形成されたヘッド（５）に連結された並列型移動装置において、
いわゆるニュートラル位置で、各アームは、多角形の幾何学的な中心（Ｃ）からいずれかのアームの旋回軸に平行な直線（Ｄ）を引いた場合、前記直線が当該アームと交差するように配置されることを特徴とする並列型移動装置。
【請求項２】
旋回軸は、同一面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の並列型移動装置。
【請求項３】
旋回軸は、ヘッド動作面に平行な水平面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の並列型移動装置。
【請求項４】
アクチュエータは、旋回軸によって形成された多角形の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の並列型移動装置。
【請求項５】
アクチュエータは、少なくとも一部分が旋回軸によって形成された多角形の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の並列型移動装置。
【請求項６】
リンク部材の２つの下方のヒンジポイント（６０）をヘッドに接続する横断部材（８０）はヘッドに対して放射状に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の並列型移動装置。
【請求項７】
リンク部材（６）は直線状ではないことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の並列型移動装置。
【請求項８】
アーム（２）は直線状ではないことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の並列型移動装置。
【請求項９】
ベアリング（７）は多角形の外側にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の並列型移動装置。
【請求項１０】
端部の一方がヒンジによってヘッド５に固定され、他方の端部１０Ｃが自由となる長尺部材１０Ａで構成された把持装置１０を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の並列型移動装置。
【請求項１１】
長尺部材１０Ａは、さらに、該長尺部材が通り抜けるヒンジ手段に直線運動するようにガイドされることを特徴とする請求項１０に記載の並列型移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間内で物体を移動させるための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空間にて物体を動かすために、直列に備えられた関節や並列に備えられた関節であるマニピュレータアームが知られている。これらのアームはまたロボットと呼ばれている。
これらの直列関節型のロボットは、それらが比較的重いという点で不利であり、それらが高速で動作するのを阻む高い慣性を有している。
【０００３】
いわゆる並列関節型ロボットは、より速く移動することが可能であるが移動幅に限界がある。
本発明は、いわゆる並列型ロボットに関連する。
このようなロボットは、３つのアクチュエータを含み、固定部位と該固定部位に対して１自由度を有する可動部位とを含んでおり、各可動部位がリンク部材を介して可動ヘッドに接続される特許文献１〜３からより詳細に知られている。
【０００４】
この装置は、三角形のベースを備えた変形可能なピラミッド状に形成される。
各アクチュエータは、アクチュエータ回転軸の周りを旋回するアーム（可動部位）に連結される電気モータ回転軸である。
各アームの内側軸により三角形を形成し、各リンク部材はヘッド（スモールベース）及び対応する可動部位にそれぞれヒンジ接続される。
アーム及びヘッドに接続されるリンク部材の関節は２自由度が与えられる。
その時、ヘッドの位置及び方向は空間において変化しない。
【０００５】
多くの場合、伸縮自在の伝動把持装置がシステムの中央に取り付けられる。
中央支持体がアクチュエータを支持する。この中央支持体は、実質的に３つの旋回軸によって形成される面積と同じ面積を有する。
旋回アームの回転軸受は旋回軸上に配置され、アームの旋回軸に沿って形成された表面に夫々部分的に内接される。
各アームは、少なくともその端部が放射状に中央支持体の外側に延びる。その移動幅は、アクチュエータを支持するための十分なサイズを有する必要がある支持体の大きさ、及び多くの場合、大きなベースを小さいベースに接続する把持装置として用いられる第４のアームの大きさによって最小化される。移動幅はアームの有効長さに関連する。
【０００６】
全体寸法は、システムがニュートラル位置で、各アームが同一平面、ここでは水平面である時に、各アームの端部が通過する円形状によって定義される。
各アームの軸は、通常、前記アームの長手軸が旋回軸によって形成された三角形の中央で交差するように取り付けられる。
それは、支持体の所定の全体寸法はより大きくなり、アームの長さはより短くなることを理解すべきである。このように、全体寸法は略半径５５０ｍｍ、アームの長さが３５０ｍｍにて得られる作動高さは略３００ｍｍ程度であり、また、作動範囲の直径は略１１００ｍｍ程度である。
【０００７】
所定の全体寸法のためアームの長さを長くするために支持体のサイズを縮小するべきであるが、それは、アクチュエータのサイズに依存し、公知の形状では縮小することはできない。
現在、全体寸法は、前記ロボットを配置するために考慮する因子であるに違いない。付け加えると、支持体のサイズの縮小は、またアームのいくつかの可能な配置を生じさせ、ロボットの全ての可動部材の剛性の低下を生じる。このような制約は、大きな固定ベースを有し、外方へ放射状に延びるアームを有する並列型ロボットの構成である従来形態の現定義に基づく結果である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第２５０４７０号明細書
【特許文献２】欧州特許第１１２９８２９号明細書
【特許文献３】国際公開第００３５６４０号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、よりコンパクトな装置を提供する。
【００１０】
この目的のために、本発明は並列型移動装置に関連し、該並列型移動装置は、旋回軸の周りをそれぞれ旋回する少なくとも３つのアームと、上面視で多角形を形成する旋回軸とを含み、各アームはアクチュエータにより作動され、これらのアームは、さらに、ヘッド及びアームのそれぞれに関節接合されたリンク部材、２自由度を有するヒンジ及び位置及び方向を常時維持するヘッドを介して小さいベースに形成されたヘッドに連結された装置において、いわゆるニュートラル位置で、各アームは、多角形の幾何学的な中心からいずれかのアームの旋回軸に平行な直線を引いた場合、この直線が当該アームと交差するように配置される。
本発明は、限定されることのない一例として与えられた以下の説明を読み、図を参照することで、より理解が深まるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来技術を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るロボットを示す図である。
【図３】図３は、アクチュエータが内側に配置された図２のロボットを示す図である。
【図４】図４は、傾斜軸を備えた他の実施形態に係るロボットを示す図である。
【図５】図５は、図４のロボットの透視図である。
【図６】図６は、さらに他の実施形態に係るロボットを示す図である。
【図７】図７は、図６のロボットの透視図である。
【図８】図８は、非直線状のアームを備えた第３実施形態に係るロボットを示す図である。
【図９】図９は、４つのアームを備えた第４実施形態に係るロボットを示す図である。
【図１０】図１０は、把持装置の制御例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０を他の側面から見た図である。
【図１２】図１２は、従来のロボットの、上方から見た製造ラインを示す図である。
【図１３】図１３は、本発明に係るロボットの、上方から見た製造ラインを示す図である。
【図１４】図１４は、ヘッドの実施形態を示す図である。
【図１５】図１５は、ヘッドの実施形態を示す図である。
【図１６】図１６は、ヘッドの実施形態を示す図である。
【図１７】図１７は、他の実施形態に係るロボットを示す図である。
【図１８】図１８は、把持装置のガイド手段を示す図である。
【図１９】図１９は、図１８の他の実施形態に係るガイド手段を示す図である。
【図２０】図２０は、上面視におけるアームの他の実施形態に係る配置を示す図である。
【図２１】図２１は、車両の後部に取り付けられるロボットの適用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図を参照すると、並列タイプの物体を移動させるための装置１を参照することができる。
この装置は、高速で物体を移動させることが可能である。
通常、この装置は旋回軸３の周りをそれぞれ旋回する少なくとも３つのアーム２を含む。
旋回軸は、ヘッド動作面に平行な面に対してどちらか一方が傾斜している。通常、各軸が傾斜している時、それらはチャイニーズハットのような形状、すなわち、頂点が上方を向いているが、下方に向かって傾斜させることも可能であり、本発明に影響を及ぼすことはない。
【００１３】
上面視において、ヘッド動作面に平行な面における旋回軸または突起は、３つのアームによる三角形及び４つのアームによる四角形または矩形のような多角形の辺を形成する。
アーム２は、直線状または非直線状（図８）である。
より理解するために次の記載は、内側の軸が水平面に位置するということを考慮しながら記載されている。
アクチュエータ４は、ヘッド及びアームのそれぞれに関節接合されたリンク部材６を介してヘッド５にさらに連結されたこれらの各アーム２と共に、各旋回アームの２つの端部の内少なくとも１つに間接的に係合される。これらヒンジ６０は２自由度を有する。
【００１４】
並列移動装置は、変形可能な截頭ピラミッドの一種のような形状に形成され、少なくともベアリング７に回転支持された旋回軸３の周りをそれぞれ旋回する少なくとも３つのアーム２を含む大きい多角形のベースと、アクチュエータ４によって作動する各アームと、２自由度と位置及び方向を常時保持するヘッドとによりアーム及びヘッドのそれぞれに関節接合されたリンク部材６を介して小さいベースに形成されるヘッド５にさらに連結されるこれら各アームとを有する。
いわゆるニュートラル位置においては、ヘッドは突出面より上方に配置されて、全てのアームはヘッド動作面に平行となるように水平に延びる。ヘッド動作面は平行で非同心である。
【００１５】
一つの特性によれば、各アームは、多角形Ｐの幾何学的中心から、いずれかのアームの旋回軸に平行に線を描き、該ラインが当該アームに交差することが可能となるように配置される。
各アームの長手軸は、３つのアーム形状に対応する三角形または例えば４つのアームが備えられた時の四角形（図９）を形成する。そのアームは多角形の辺より長くまたは短くてもよい。
このアームの形状は、アームが実質的にヘッド動作面に平行な面にあるとき視認することができる。
実際には、アームが垂直線に接近したときには、平行線はアームと交差することはできない。
以上のように、アクチュエータは、例えば図２において多角形の外側、あるいは図３においてその少なくとも一部分が前記多角形の内側に取り付けられる。それらは、この多角形に交差する面の外方に配置してもよい。
【００１６】
従来技術の図１とアームの新しい位置を示す図２とを比較するとき、その違いが全体寸法に現れる。
図１及び図２のロボットは、実質的にｘ、ｙ、ｚにおいて同じ動作範囲であるが、図２のロボットはよりコンパクトである。
図１において、全体寸法は図２にも記載される円Ｃ１によって示される。同じ長さを有するアームによる全体寸法は、本発明の実施形態において、より縮小されていることが理解できるであろう。
このような全体寸法は、アクチュエータがアームの長手軸によって形成される三角形の内側に配置されたならば、さらに縮小可能であることが理解されるであろう。
【００１７】
ヘッド５の実施例が図１４、図１５及び図１６に示される。
図１５の実施例において、リンク部材の２つの低い関節ポイントをヘッドに連結する横断部材８０はヘッドに対して放射方向に配置される。
図１４及び図１６の形態においては、これら横断部材の長手軸が三角形を形成する。
図１４において、横断部材の締付ポイントは三角形の頂点である一方で、図１６における締付ポイントは三角形の辺の中央に配置される。これらの横断部材の軸はヘッド動作面５に対して平行または傾斜させることが可能である。
ある別の解決手段においてリンク部材は直線状であるが、他の解決手段においてそれらは屈曲またはＳ字形状である。好ましくは、セラミックからなるボールソケット６０がリンク部材の関節ポイントに使用される。汚れや損傷を防ぐためにほこりや湿気のある環境では、過圧装置がボールソケットを、密閉装置がベアリングを備えることが有益である。
【００１８】
操作者より与えられる非常に大きい加速を考慮すると、安全ケーブルまたは同一利用の他の要素により、リンク部材の締付ポイントを倍にすることが有効である。リンク部材は単体または集合体のワイヤーからなり円形、長円形または多角形の断面形状を有する。
装置は伸縮自在の伝動部材を備えた把持装置１０を含むことが解るであろう。この把持装置はそれの（後者が旋回軸と同一平面に位置する各アームに対してそのゼロポイントにあるとき３辺ピラミッドの中央）中央に取り付けられている。
把持装置は装置のヘッド上で回転してガイドされる。
付加的なアクチュエータにより把持装置をその長手軸周りに回転させることができる。
把持装置は、吸着カップ、爪または物体を把持するための他の手段を備えている。
把持装置は、２つの固定ポイント間、すなわち端ヒンジ間の長さが可変できるもので、それは、また、アクチュエータ、高い位置のヒンジ、伸縮自在の伝動部材（一方が他方の内部をスライドする２ロッド）、ヘッドに配置される低い位置のヒンジ（カルダンまたはボールソケット）及び把持部材から構成される。
好ましくは、上部のヒンジは、これらが水平面に位置したときアームを含む平面Ａの上方に位置する。これは、平面Ａに対してそれがヘッドを含む反対側の空間に配置されることを意味する。すなわち、平面Ａは、上部ヒンジとヘッドとの間に配置される。
【００１９】
アクチュエータは、例えば、「ブラシレス」モータとして知られる電気モータであるが、これらは手段を相違させてもよい。それらは、軸の端部に取り付けられるが、歯付きベルトまたはその他のベルトを介した伝達により、それらを互いに相違する面に配置することが可能になる。
この把持装置は、伸縮自在の伝動部材によってではなく、ギヤ減速システムの平行キネマティックリンク（図１０〜図１１）によって、またはケーブルコントロール及びギヤ減速システムによってアクチュエータに連結してもよい。
この把持装置のアクチュエータは、直接ヘッドに取り付けられるが、重さが増加され慣性を生じる。
以上のように、この装置の有利な点の一つは、それがその動作エリアに対してコンパクトである点である。まさに、製造ライン上の全体寸法を比較するために図１２及び図１３を参照すべきだ。
【００２０】
このコンパクトという特徴は、多くのツールを備えたロボットを供給することが可能となり、図１２のロボットマトリックスと同じ結果にすることができる。
製品のパッケージのための「把持及び置く」に適用する能力を維持する際、両者外のロボットの一運動は通常無負荷で実行され、ロボットに備える全て利益は、出来る限り互いに閉じた際に明りょうに現れ、各動作エリアの空間重ね合わせの特定ポイントを付与する。このように得られたロボットグループを扱うためのシステムは、全てのロボットを互い衝突することなく調和して動作させることができる。
図４または図８には、アクチュエータのベアリング７が、旋回軸により形成された多角形の外側に配置されることが記載されている。
図１７は、モータ４及び長尺部材６を支持するアーム２の上に取り付けられる支持体１００の一例を示している。
図１７は、例えば図７の把持装置とは相違した把持装置１０を備えたロボットを示している。
それは、可変しない長さを有し、例えば、カルダンタイプのヒンジ２００を介してヘッド５に連結される要素１０Ａで構成される。この部材１０Ａは、それが通り抜けて関節接合されたガイド手段１０Ｂにスライド自在に係合される自由端を有している。
この自由端１０Ｃは、固定ポイントにて固定できず、それは空間での動作が自由となる。
このガイド手段は、例えば同心リングで構成される。
【００２１】
図１８または図１９では、図の上部において上面視形状のリング及び取り付け軸１２０、１２１を示し、下部において取り付けられていないリングを示している。
内側リング１１０は、駆動リングとして間接的または直接的に使用される外側リング１１２に一つ前の直径軸から９０°の位置で直径軸１２１に関節接合される第２リング１１１の直径軸１２０に関節接合される。切断部が、長尺部材１０Ａの通過のために支持体１００に備えられている。この長尺部材１０Ａは、内側リング１１０内での回転が規制される。
ガイド手段は、さほど厚みがないものか（図１８）、あるいは、内側リングがガイド長さ（図１７及び図１９）が増加するヘッド５側にライナ１１４によって延長されるものが採用される。
そのリングは、ある種のボールソケットによって代替することができる。
【００２２】
ロボットは、吊り下げ状態でよく見受けられるが、それらは、トレーラのような車両またはマニピュレーション器具の支持体あるいはそれと同様のものに取り付けられ、地面に対して垂直面で動作する。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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