(57)【要約】【課題】簡易な構成で出力部材の作動領域を制限することなく出力部材の姿勢を制御可能な構造を実現することを可能にする。【解決手段】パラレルリンクロボット１００は、出力軸１０５を有する出力部材１００Ｂと、出力軸１０５に対して回動する従動プーリ４０３を備える。パラレルリンクロボット１００は、ベース部１００Ａにモータ３０２と、ベース部１００Ａに対して支持され、モータ３０２の駆動により回動する駆動プーリ３０３と、を備える。パラレルリンクロボット１００は、従動プーリ４０３と駆動プーリ３０３とを駆動連結し、駆動プーリ３０３の回動により従動プーリ４０３を回動させるコントロールケーブル５００を備える。【選択図】図１
2016000432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を有する出力部材と、
固定部材に支持され所定の空間内で前記出力部材を移動させる複数の移動アクチュエータと、
前記出力軸と前記複数の移動アクチュエータとの間にそれぞれ設けられた複数のリンク機構と、
前記出力軸に対して回動する第１回動部と、
前記固定部材に支持され、前記第１回動部を回動させるための回動部制御アクチュエータと、
前記固定部材に対して支持され、前記回動部制御アクチュエータの駆動により回動する第２回動部と、
前記第１回動部と前記第２回動部とを駆動連結し、前記第２回動部の回動により前記第１回動部を回動させるワイヤ部材と、を備える、
ことを特徴とするパラレルリンクロボット。
【請求項２】
前記出力軸に設けられた第１固定部と、
前記固定部材に設けられた第２固定部と、を備え、
前記ワイヤ部材が、前記第１固定部と前記第２固定部とに両端部が固定される中空形状のアウターケーブルと、前記第１回動部と前記第２回動部とを駆動連結し、前記第２回動部の回動により前記第１回動部を回動させる前記アウターケーブルの内部に配設されたインナーワイヤと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項３】
前記ワイヤ部材が、前記アウターケーブルの端部と前記第１固定部及び第２固定部の少なくとも一方との間に設けられ、前記アウターケーブルの端部の固定位置を調整する調整部材を有することを特徴とする請求項２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項４】
前記第１固定部及び前記第２固定部の少なくとも一方の固定部と前記アウターケーブルの端部との間に設けられ、前記アウターケーブルを前記固定部から離れる方向に付勢する弾性部材を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
前記アウターケーブルから露出する前記インナーワイヤに当接し、前記インナーワイヤに張力を与える付勢手段を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項６】
前記付勢手段が、前記インナーワイヤと当接する当接部材と、前記インナーワイヤを前記アウターケーブルへ案内するガイド部材と、前記当接部材を前記インナーワイヤに付勢する付勢部材と、を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項７】
前記第２回動部の回動位置を検知可能な検知手段を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項８】
前記第２固定部は、前記第２回動部の一部と当接し前記第２回動部の回動を規制する規制部を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項９】
前記第２回動部は、第１半径を有する第１フランジ部と、前記第１半径よりも長い第２半径を有する第２フランジ部と、が周方向に接合されて構成されるフランジ部材を有し、
前記検知手段は、前記第１フランジ部よりも外周側に配置されて前記第２フランジ部の有無を検知する、
ことを特徴とする請求項８に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１０】
前記ワイヤ部材は、前記出力部材が前記所定の空間内のいずれに位置する場合においても、前記第１回動部と前記第２回動部との間で単一の湾曲部が形成されるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１１】
前記出力軸に対して回動する第３回動部と、
前記固定部材に支持され、前記第３回動部を回動させるための回動部制御アクチュエータと、
前記固定部材に対して支持され、前記第３回動部を回動させるための回動部制御アクチュエータの駆動により回動する第４回動部と、
前記第３回動部と前記第４回動部とを駆動連結し、前記第４回動部の回動により前記第３回動部を回動させる伝達ワイヤ部材と、
前記出力軸と同一軸上に配置された第１軸と、
一端に前記出力部材が接続され、前記第１軸の回動により回動される第２軸と、
前記第１回動部とともに回動し、前記第２軸を回転自在に支持する支持部材と、
前記第１回動部の回動と、前記第３回動部の回動と、に基づいて前記第１軸を前記第１回動部に対して回動可能な回動手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１２】
前記回動手段は、前記第１軸の回転軸上に配置された太陽歯車と、前記第３回動部の内面に形成され前記第１軸の回転軸上に配置された内歯車と、前記太陽歯車と前記内歯車との間に配置され、前記太陽歯車及び前記内歯車と噛合する複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を回転可能に保持するキャリアとから形成される遊星歯車機構であり、
前記キャリアが、前記第１回動部に回動伝達可能に接続される、
ことを特徴とする、請求項１１に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１３】
前記回動手段は、前記第１回動部とともに回動し前記第１回動部の回転軸上に設けられた第１かさ歯車と、前記第３回動部とともに回動し前記第３回動部の回転軸上に設けられた第２かさ歯車と、前記第１軸の中心軸から垂直方向に突出した垂直軸に設けられ前記第１かさ歯車及び前記第２かさ歯車に噛合する第３かさ歯車と、を有する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１４】
前記第２軸の一端に設けられ、少なくとも１つの前記出力部材が接続される出力部材接続部を備え、
前記支持部材は、前記第２軸を前記出力軸に対して所定の角度を有するように回転自在に支持する、
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１５】
前記出力部材は、一対の爪部と、前記一対の爪部を接触及び離隔させる方向に移動する移動部材と、前記第２軸の回動により前記移動部材を駆動させる駆動部材と、を有する、
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項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、複数のアクチュエータとリンク機構とを組み合わせて構成され、物品の加工や組立等の作業に用いられるパラレルリンクロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレルリンクロボットは、基礎部となる固定部材に支持された複数のアクチュエータと出力部材との間に、それぞれアームとしてのリンク機構を設けている。そして、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動して、各リンクの先端に接続された出力部材の位置、姿勢を制御する。また、出力部材の姿勢を変更するために、出力部材の位置、姿勢を制御する複数のアクチュエータとは別の駆動機構を設け、出力部材の姿勢を変更する構造が提案されている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１０９０６２号公報
【特許文献２】特許第４５９８８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１，２に記載された構成の場合、出力部材は、出力部材の姿勢を変更する駆動機構と剛体の伝達部材によって接続されており、駆動機構の動力が伝達部材によって出力部材に伝達される。このような構成において、伝達部材が剛体によって構成されていることで、伝達部材が変形せず、出力部材の位置によっては、出力部材の移動を制限してしまい、出力部材の作動領域が限定されてしまう可能性がある。また、上述の特許文献２に記載された構成の場合、出力部材の姿勢を変更する駆動機構のうちホルダ組立体の構造が複雑であり、部品点数及び組み立て工数が増加し製造コストが上がってしまう可能性もある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、簡易な構成で出力部材の作動領域を制限することなく出力部材の姿勢を制御可能な構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、出力軸を有する出力部材と、固定部材に支持され所定の空間内で前記出力部材を移動させる複数の移動アクチュエータと、前記出力軸と前記複数の移動アクチュエータとの間にそれぞれ設けられた複数のリンク機構と、前記出力軸に対して回動する第１回動部と、前記固定部材に支持され、前記第１回動部を回動させるための回動部制御アクチュエータと、前記固定部材に対して支持され、前記回動部制御アクチュエータの駆動により回動する第２回動部と、前記第１回動部と前記第２回動部とを駆動連結し、前記第２回動部の回動により前記第１回動部を回動させるワイヤ部材と、を備える、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】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成で出力部材の姿勢を制御することができる。また、第２回動部の駆動力を第１回動部に伝達する伝達部材が変形自在なワイヤ部材から構成されているため、出力部材の作動領域を制限することなく出力部材の姿勢を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクロボットの概略正面図、（ｂ）は、パラレルリンクロボットの概略平面図、（ｃ）は、パラレルリンクロボットの概略斜視図。
【図２】第１の実施形態に係るパラレルリンクロボットの出力部材の拡大斜視図。
【図３】（ａ）は、第１の実施形態に係る駆動プーリハウジングの概略正面図、（ｂ）は、駆動プーリハウジングの概略側面図、（ｃ）は、駆動プーリハウジングの概略斜視図。
【図４】（ａ）は、第１の実施形態の従動プーリハウジングの概略正面図、（ｂ）は、従動プーリハウジングのＢ−Ｂ矢視断面図。
【図５】第１の実施形態に係るコントロールケーブルの概略斜視図。
【図６】第１の実施形態に係る駆動プーリハウジングの変形例を示す概略正面図。
【図７】第１の実施形態に係る駆動プーリハウジングの変形例のうち、（ａ）、（ｂ）は、出力部材の各位置におけるコントロールケーブルの姿勢を示す概略斜視図、（ｃ）は、出力部材の各位置におけるコントロールケーブルの変形を示す概略正面図。
【図８】第１の実施形態に係る駆動プーリハウジング及び従動プーリハウジングの変形例のうち、（ａ）、（ｂ）は、出力部材の各位置におけるコントロールケーブルの姿勢を示す概略斜視図。
【図９】第１の実施形態に係る従動プーリハウジングの変形例を示す概略断面図。
【図１０】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクロボットの概略正面図、（ｂ）は、パラレルリンクロボットの概略側面図、（ｃ）は、パラレルリンクロボットの概略正面図、（ｄ）は、パラレルリンクロボットの概略斜視図。
【図１１】第２の実施形態に係るパラレルリンクロボットの出力部材の拡大斜視図。
【図１２】（ａ）は、第２の実施形態に係る駆動プーリハウジングの概略正面図、（ｂ）は、駆動プーリハウジングの概略側面図、（ｃ）は、駆動プーリハウジングの概略斜視図。
【図１３】（ａ）は、第２の実施形態の従動プーリハウジングの概略正面図、（ｂ）は、従動プーリハウジングのＥ−Ｅ矢視断面図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る駆動プーリの回動位置を示す概略正面図。
【図１５】（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るパラレルリンクロボットの概略斜視図、（ｂ）は、パラレルリンクロボットの概略正面図。
【図１６】第３の実施形態に係るパラレルリンクロボットの出力部材の拡大斜視図のうち、（ａ）は、エンドエフェクタを出力軸と同軸上に取り付ける方法を示す拡大斜視図、（ｂ）は、エンドエフェクタを第２軸に対して回動した状態を示す拡大斜視図。
【図１７】第３の実施形態に係るエンドエフェクタの概略断面図。
【図１８】第３の実施形態に係る回動手段の構造を示す概略斜視図。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係る回動手段を示す概略断面図。
【図２０】（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係るエンドエフェクタがチャックを閉じた状態を示す概略正面図、（ｂ）は、エンドエフェクタがチャックを開いた状態を示す概略正面図。
【図２１】（ａ）は、第５の実施形態に係るエンドエフェクタがチャックを閉じた状態を示す概略平面図、（ｂ）は、エンドエフェクタがチャックを開いた状態を示す概略平面図。
【図２２】（ａ）は、第５の実施形態に係る出力部材の拡大斜視図、（ｂ）は、出力部材にエンドエフェクタを取り付ける方法を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。図１、図２に示すように、パラレルリンクロボット１００は、固定部材としてのベース部１００Ａと、所定の空間内で移動する出力部材１００Ｂと、複数のモータ１０７，１０８，１１１と、複数のアーム１０９，１１０，１１２と、を備える。ここで、モータ１０７は、第１アクチュエータに、モータ１０８は、第２アクチュエータに、モータ１１１は、第３アクチュエータに、それぞれ相当する。そして、モータ１０７，１０８，１１１は、本実施形態における移動アクチュエータを構成する。また、アーム１０９は、第１アームに、アーム１１０は、第２アームに、アーム１１２は、第３アームに、それぞれ相当する。また、以下の記載において、モータ１０７を第１モータ１０７、モータ１０８を第２モータ１０８、モータ１１１を第３モータ１１１とも記載する。
【００１０】
ベース部１００Ａは、略水平方向に配置された水平板１０１と、水平板１０１から略鉛直方向に設けられた鉛直板１０２と、から構成され、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を支持する。第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１は、それぞれ鉛直板１０２の所定位置に固定されている。本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、鉛直板１０２の幅方向中央の鉛直方向上側に第３モータ１１１を、鉛直板１０２の鉛直方向中間部で、幅方向中央を挟んだ両側に、それぞれ第１モータ１０７、第２モータ１０８を配置している。水平板１０１上には、ワークや組立用の治具などが配置される。
【００１１】
出力部材１００Ｂは、ワークの把持や移動を行うロボットハンド等のエンドエフェクタ１００Ｃを装着するためのマニピュレータである。出力部材１００Ｂは、複数のアームを構成するリンク機構が結合される出力軸１０５と、後述する従動プーリハウジング４００を介して、出力軸１０５と同軸上に設けられエンドエフェクタ１００Ｃを支持するエンドエフェクタ支持部材１０３と、を有する。なお、リンク機構の詳細については、後述する。
【００１２】
出力軸１０５の所定位置には、それぞれ、複数の第１突出部としてのジョイント軸１３４，１３５、複数の第２突出部としてのジョイント軸１３６，１３７が、圧入などにより装着固定されている。なお、ジョイント軸１３４〜１３７は、出力軸１０５と一体に形成しても良い。
【００１３】
第１突出部としてのジョイント軸１３４，１３５は、それぞれ出力軸１０５に直交する方向で、かつ、互いに平行に突出するように設けられている。ジョイント軸１３４，１３５は、それぞれ同一の長さに形成されており、かつ、同じ方向に突出している。第２突出部としてのジョイント軸１３６，１３７は、それぞれ出力軸１０５に直交する方向で、かつ、互いに平行に突出するように設けられている。ジョイント軸１３６，１３７は、それぞれ同一の長さに形成されており、かつ、同じ方向に突出している。ここで、ジョイント軸１３４，１３５とジョイント軸１３６，１３７とは、いずれも同一の長さに形成され、出力軸１０５の軸方向においてそれぞれ同じ位置に形成されている。また、ジョイント軸１３４，１３５とジョイント軸１３６，１３７とは、それぞれのなす角度が９０°で互いに直交するように形成されている。
【００１４】
第１アーム１０９は、平行リンク機構を形成する２本の第１リンク１０９ａから構成されている。２本の第１リンク１０９ａの一端は、それぞれ第１のジョイント部としてのジョイント部１０９Ｂを介して出力軸１０５と平行な仮想軸上でジョイント軸１３４，１３５に接続される。２本の第１リンク１０９ａの他端は、ジョイント部１０９Ｃを介してモータ１０７に駆動される第１回転アーム１０７ａに設けられた第１リンク軸１０７ｂに接続される。また、第１アーム１０９は、２本の第１リンク１０９ａのそれぞれに掛け渡されるブリッジ部材２０１ａ、２０２ａを設けている。これにより、第１アーム１０９は、２本の第１リンク１０９ａが平行状態を維持したまま、２本の第１リンク１０９ａが接続される軸とリンクの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。
【００１５】
第２アーム１１０は、平行リンク機構を形成する２本の第２リンク１１０ａから構成されている。２本の第２リンク１１０ａの一端は、それぞれ第２のジョイント部としてのジョイント部１１０Ｂを介して出力軸１０５と平行な仮想軸上でジョイント軸１３６，１３７に接続される。２本の第２リンク１１０ａの他端は、ジョイント部１１０Ｃを介してモータ１０８に駆動される第２回転アーム１０８ａに設けられた第２リンク軸１０８ｂに接続される。また、第２アーム１１０は、２本の第２リンク１１０ａのそれぞれに掛け渡されるブリッジ部材２０１ｂ、２０２ｂを設けている。これにより、第２アーム１１０は、２本の第２リンク１１０ａが平行状態を維持したまま、２本の第２リンク１１０ａが接続される軸とリンクの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。
【００１６】
出力軸１０５の上端部には、出力軸１０５と直交するジョイント軸１３８，１３９が、出力軸１０５と一体に形成されている。なお、ジョイント軸１３８，１３９は、別の部材としての形成し、出力軸１０５に圧入などにより装着固定しても良い。ジョイント軸１３８，１３９は、出力軸１０５を中心に対向し、同軸上に突出している。
【００１７】
第３アーム１１２は、平行リンク機構を形成する２本の第３リンク１１２ａから構成されている。２本の第３リンク１１２ａの一端は、それぞれ第３のジョイント部としてのジョイント部１１２Ｂを介してジョイント軸１３８，１３９に接続される。２本の第３リンク１１２ａの他端は、ジョイント部１１２Ｃを介してモータ１１１に駆動される第３回転アーム１１１ａに設けられた第３リンク軸１１１ｂに接続される。また、第３アーム１１２は、２本の第３リンク１１２ａのそれぞれに掛け渡されるブリッジ部材２０１ｃ、２０２ｃを設けている。これにより、第３アーム１１２は、２本の第３リンク１１２ａが平行状態を維持したまま、２本の第３リンク１１２ａが接続される軸とリンクの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。なお、上述の各ジョイント部は、それぞれ３自由度を有するロッドエンドベアリングにより構成されている。
【００１８】
このように、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００は、第１アーム１０９及び第２アーム１１０の形成する平行リンク機構と、第３アーム１１２の形成する平行リンク機構とによって、出力軸１０５が一定の姿勢を保つように支持される。ここで、出力軸１０５の姿勢とは、出力軸１０５の傾きと、出力軸１０５の向きと、の両方を意味する。
【００１９】
また、図２に示すように、エンドエフェクタ１００Ｃは、ワークを把持可能なチャック１０４と、軸方向の位置決めの基準となる装着軸１０６と、を備えている。エンドエフェクタ１００Ｃは、装着軸１０６を矢印Ａ方向からエンドエフェクタ支持部材１０３に軸嵌合することで位置決め装着される。このとき、装着軸１０６は、エンドエフェクタ支持部材１０３に設けられた開口穴１０３ａを介して、装着軸１０６に設けられたネジ部１０６ａに矢印Ｂ方向から挿入されるボルト１１３によって、エンドエフェクタ支持部材１０３にネジ止め固定される。
【００２０】
チャック１０４は、ワークを把持するために開閉する一対の爪部１０４ａと、一対の爪部１０４ａを開閉させる開閉駆動部１０４ｂと、開閉駆動部１０４ｂに動力を与える電磁ソレノイドやモータ等の駆動源１０４ｃと、を備える。
【００２１】
次に、パラレルリンクロボット１００の動作について説明する。本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、第１モータ１０７による第１回転アーム１０７ａの駆動と、第２モータ１０８による第２回転アーム１０８ａの駆動と、を行うことで、出力部材１００Ｂを略水平方向に移動させる。また、パラレルリンクロボット１００は、第３モータ１１１による第３回転アーム１１１ａの駆動を行うことで、出力部材１００Ｂを略垂直方向に移動させる。出力部材１００Ｂを並進運動させる場合には、パラレルリンクロボット１００は、第１モータ１０７と、第２モータ１０８と、第３モータ１１１の回転量を協調させて制御する。例えば、出力部材１００Ｂの位置を現在位置Ｘｎから目標位置Ｘｎ＋１に移動させる場合、パラレルリンクロボット１００は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の各モータを必要量駆動する。各モータの駆動により、第１〜第３アーム１０９，１１０，１１２は、協調して出力部材１００Ｂの位置を移動させる。そして、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１００Ｂの位置が目標位置Ｘｎ＋１に到達すると同時に各モータの駆動量が０となるように制御する。このように、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、第１モータ１０７と、第２モータ１０８と、第３モータ１１１と、を駆動することで、所定の空間内で出力部材１００Ｂを移動させる。
【００２２】
なお、出力部材１００Ｂを垂直方向に移動させた場合、第１アーム１０９及び第２アーム１１０は、水平から外れて垂直方向に傾斜する。このため、出力部材１００Ｂの３次元空間内（所定の空間内）の位置は、第１、第２アーム１０９，１１０の傾斜量と、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａの駆動量と、から幾何学的に算出することができる。また、逆運動学の計算を用いた場合には、出力部材１００Ｂの空間座標位置から第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動量を算出することができる。
【００２３】
次に、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢制御駆動機構１００Ｄについて、図１〜図５を用いて説明する。なお、本実施形態において、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢とは、エンドエフェクタ１００Ｃの位置、傾き及び向きを含むものである。図１に示すように、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、ベース部１００Ａの鉛直板１０２の鉛直方向下側に設けられた駆動プーリハウジング３００と、出力軸１０５に設けられエンドエフェクタ支持部材１０３が接続する従動プーリハウジング４００と、を備える。また、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリハウジング３００と従動プーリハウジング４００とを駆動連結するコントロールケーブル５００を備える。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｃ）は、駆動プーリハウジング３００の概略構成図を示している。図３に示すように、駆動プーリハウジング３００は、鉛直板１０２に支持されるハウジングプレート３０１と、ハウジングプレート３０１に支持され、後述する第１回動部としての従動プーリ４０３を回動させるためのモータ３０２と、を備えている。また、駆動プーリハウジング３００は、モータ３０２の回転軸に固定される駆動プーリ３０３を備えている。また、ハウジングプレート３０１には、検知手段としてのフォトインタラプタ５０７が設けられている。フォトインタラプタ５０７は、駆動プーリ３０３に固定されたセンサプレート５０８の位置を検知することで、駆動プーリ３０３の回動位置を検知可能に構成されている。ここで、センサプレート５０８の位置をフォトインタラプタ５０７によって検知できる位置は、駆動プーリ３０３の回転基準位置となるように構成されている。なお、本実施形態において、ハウジングプレート３０１は、第２固定部を構成する。また、モータ３０２は、第１回動部である従動プーリ４０３を回動させるための回動部制御アクチュエータを構成する。また、モータ３０２の回転軸に固定されることで、鉛直板１０２に対してハウジングプレート３０１及びモータ３０２を介して固定される駆動プーリ３０３は、第２回動部を構成する。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）は、従動プーリハウジング４００の概略構成図を示している。図４に示すように、従動プーリハウジング４００は、出力軸１０５のフランジ部１０５ａにネジ止め固定されるハウジングプレート４０１と、出力軸１０５と同軸上にベアリング４０２を介して回転自在に支持される従動プーリ４０３と、を備えている。従動プーリ４０３は、Ｅリング４０４によって軸方向の移動が規制されている。また、従動プーリ４０３には、出力軸１０５と同軸上にエンドエフェクタ支持部材１０３がネジ止めされ固定されている。このため、パラレルリンクロボット１００は、出力軸１０５に対して従動プーリ４０３を回動することにより、エンドエフェクタ支持部材１０３が回動されるため、エンドエフェクタ支持部材１０３に接続されるチャック１０４も回動される。つまり、本実施形態において、従動プーリ４０３は、出力軸に対して回動しエンドエフェクタ１００Ｃの出力軸１０５に対する姿勢と連動して回動する。
【００２６】
なお、本実施形態において、駆動プーリ３０３と従動プーリ４０３の各プーリ径は、それぞれ同一径に構成されている。これにより、本実施形態に係る姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリ３０３と従動プーリ４０３の回転角度が等しく、モータ３０２の回転角度を制御することで、チャック１０４の出力軸１０５に対する回転角度を制御することができる。また、本実施形態において、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリ３０３の回転基準位置に駆動プーリ３０３が位置する場合に、チャック１０４が所定のホームポジションに位置するように構成されている。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリ３０３の回動位置を検知するだけで、従動プーリ４０３に回動位置を検知するセンサ類を設けることなく、チャック１０４をホームポジションに復帰することができる。なお、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリ３０３と従動プーリ４０３のプーリ径を変えて、モータ３０２の回転を所定の比率で減速又は増速して、チャック１０４を回転駆動させるように構成してもよい。この場合、従動プーリ４０３の回動位置を検知可能な構成を、従動プーリハウジング４００に設けることが好ましい。また、本実施形態において、ハウジングプレート４０１は、第１固定部を構成する。また、従動プーリ４０３は、第１回動部を構成する。
【００２７】
図５は、ワイヤ部材としてのコントロールケーブル５００の概略構成図を示している。図５に示すように、コントロールケーブル５００は、ハウジングプレート３０１，４０１に両端部が固定される可撓性を有し変形自在で中空形状の一対のアウターケーブル５０１を有する。また、コントロールケーブル５００は、各アウターケーブル５０１の内部に摺動自在に配設された１本のインナーワイヤ５０２を有する。また、コントロールケーブル５００は、アウターケーブル５０１の各端部とハウジングプレート３０１，４０１との間に設けられ、アウターケーブル５０１の端部が固定される位置としての固定位置を調整する調整部材としてのアジャスター部材５０４を有する。なお、本実施形態において、アジャスター部材５０４は、アウターケーブル５０１の両端部に設けられているが、これに限らず、少なくともいずれか一方の端部に設けられていればよい。
【００２８】
アウターケーブル５０１は、出力部材１００Ｂが所定の空間内のいずれに位置する場合においても、ハウジングプレート３０１，４０１の間で単一の湾曲部５０１ａが形成されるように構成されている。また、可撓性を有し変形自在のアウターケーブル５０１は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動により出力部材１００Ｂが移動する場合、出力部材１００Ｂの作動領域を制限することなく出力部材１００Ｂの移動に追従して変形する。
【００２９】
インナーワイヤ５０２は、両端部及び中央部に球形のボール端子５０３が挿通されカシメ固定されている。インナーワイヤ５０２は、両端部のボール端子５０３を、駆動プーリ３０３の各フランジ部３０３ａに形成された端子穴３０３ｂに嵌合する。ここで、端子穴３０３ｂは、１つが駆動プーリ３０３のフランジ部３０３ａに形成されており、１つがフランジ部３０３ａに形成された端子穴３０３ｂと駆動プーリ３０３の中心軸に対して線対称の位置に形成されている。インナーワイヤ５０２は、駆動プーリ３０３の端子穴３０３ｂから、それぞれ２回転半ずつ駆動プーリ３０３の周方向に巻き付けられている。このようにして、インナーワイヤ５０２は、駆動プーリ３０３に対して固定されている。インナーワイヤ５０２は、従動プーリ４０３に巻き付けられ、中央部に固定されたボール端子５０３が従動プーリ４０３の外周面に形成された端子穴４０３ａに嵌合されている。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、インナーワイヤ５０２と従動プーリ４０３の位置出しを実行できるとともに、インナーワイヤ５０２が従動プーリ４０３の外周面上を滑って摺動してしまうことを防止している。
【００３０】
このように、インナーワイヤ５０２は、駆動プーリ３０３と従動プーリ４０３とに張架されることで、駆動プーリ３０３と従動プーリ４０３とを駆動連結し、アウターケーブル５０１内に配設されている。なお、以下の記載において、インナーワイヤ５０２のうち駆動プーリ３０３の一方から従動プーリ４０３の一方までの区間のことを第１インナーワイヤ５０２ａと記載する。また、以下の記載において、インナーワイヤ５０２のうち駆動プーリ３０３の他方から従動プーリ４０３の他方までの区間のことを第２インナーワイヤ５０２ｂと記載する。また、インナーワイヤ５０２の駆動プーリ３０３及び従動プーリ４０３への巻き付け量は、各プーリの回転量に基づいて決定される。本実施形態における各プーリへの巻き付け量は、チャック１０４が左右方向にそれぞれ半回転ずつ、合計３６０°回転する構成であることから、最低でも各プーリの回転量（３６０°）＋ワイヤの位相差分（１８０°）以上であればよい。
【００３１】
アジャスター部材５０４には、ネジ部５０４ａが形成されており、ハウジングプレート３０１，４０１に、それぞれ一対のナット５０５によって固定されている。アジャスター部材５０４は、ナット５０５の位置を調整することにより、アウターケーブル５０１の端部の固定位置を調整し、アウターケーブル５０１の取り付け長さを調整可能に構成されている。アウターケーブル５０１の取り付け長さが調整されることにより、インナーワイヤ５０２は、第１インナーワイヤ５０２ａと、第２インナーワイヤ５０２ｂと、の長さが調整される。これにより、インナーワイヤ５０２は、弛みが除去され、第１、第２インナーワイヤ５０２ａ，５０２ｂの長さが、それぞれアウターケーブル５０１の長さと同一に設定される。
【００３２】
また、図３に示すように、ハウジングプレート３０１に固定されているアジャスター部材５０４のネジ部５０４ａには、弾性部材としての圧縮コイルバネ５０６がハウジングプレート３０１とナット５０５との間に付勢状態で挿入されている。圧縮コイルバネ５０６により、アウターケーブル５０１は、ハウジングプレート３０１から離れる矢印Ｃ方向に付勢されることになる。ここで、例えば、出力部材１００Ｂが移動した場合、アウターケーブル５０１の湾曲部５０１ａは、湾曲状態を維持しつつ曲げ角度が変化する。この場合、アウターケーブル５０１とインナーワイヤ５０２との間には、通常隙間が存在するため、インナーワイヤ５０２がアウターケーブル５０１の内壁に接するときのストロークに違いが生じる。曲げ角度の変化によって、インナーワイヤ５０２の張力が増加し、アウターケーブル５０１との摺動抵抗が増大して、駆動負荷が増加する。圧縮コイルバネ５０６がアウターケーブル５０１を付勢することで、アウターケーブル５０１の全長が縮む方向に変位可能となるため、インナーワイヤ５０２は、所定の張力が保たれ、駆動負荷の増加を防止できる。インナーワイヤ５０２の張力が保持されることにより、コントロールケーブル５００は、駆動プーリ３０３の回動を従動プーリ４０３に精度よく伝達することができる。なお、本実施形態において、圧縮コイルバネ５０６は、駆動プーリハウジング３００側に設けられているが、従動プーリハウジング４００側に設けてもよい。また、圧縮コイルバネ５０６は、駆動プーリハウジング３００側と、従動プーリハウジング４００側と、の両方に設けてもよい。
【００３３】
次に、姿勢制御駆動機構１００Ｄの動作について説明する。姿勢制御駆動機構１００Ｄにおいては、まず、駆動プーリハウジング３００のモータ３０２の駆動により駆動プーリ３０３が一方向に回動する。そして、駆動プーリ３０３と従動プーリ４０３とに巻き付けられているインナーワイヤ５０２のうち第１インナーワイヤ５０２ａが駆動プーリ３０３に巻き取られることで、インナーワイヤ５０２に張力が発生し、該張力によって従動プーリ４０３が回動する。従動プーリ４０３の回動によって従動プーリ４０３から繰り出される第１インナーワイヤ５０２ａは、駆動プーリ３０３に巻き取られる。また、駆動プーリ３０３の回動によって駆動プーリ３０３から繰り出される第２インナーワイヤ５０２ｂは、従動プーリ４０３に巻き取られる。
【００３４】
従動プーリ４０３が回動することにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、従動プーリ４０３に連結されたエンドエフェクタ支持部材１０３が回動し、エンドエフェクタ支持部材１０３に接続されるエンドエフェクタ１００Ｃも一方向に回動する。このようにして、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリ３０３の回動をコントロールケーブル５００によって従動プーリ４０３に伝達し、従動プーリ４０３を回動させ、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御することができる。
【００３５】
また、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１のそれぞれの駆動により、出力部材１００Ｂが所定の空間内で移動した場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、出力部材１００Ｂの動作に追従して、コントロールケーブル５００が変形する。具体的には、コントロールケーブル５００のうち変形自在なアウターケーブル５０１の湾曲部５０１ａが湾曲形状を維持しながら変形し、アウターケーブル５０１の変形に伴いインナーワイヤ５０２も所定の張力を維持しながら変形する。姿勢制御駆動機構１００Ｄは、コントロールケーブル５００が出力部材１００Ｂの移動に伴い変形することにより、出力部材１００Ｂの作動領域を制限することなく駆動プーリ３０３の回転を従動プーリ４０３に伝達することができる。なお、駆動プーリ３０３が他方向に回動した場合には、同様の動作によって従動プーリ４０３も他方向に回動し、エンドエフェクタ１００Ｃも他方向に回動する。
【００３６】
以上により、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００は、簡易な構成でエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御することができる。また、駆動プーリ３０３の駆動力を従動プーリ４０３に伝達する伝達部材が変形自在なコントロールケーブル５００から構成されるため、エンドエフェクタ１００Ｃの作動領域を制限することなくエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御することができる。
【００３７】
なお、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、アジャスター部材５０４及び圧縮コイルバネ５０６による付勢によってアウターケーブル５０１の端部の固定位置を調整してインナーワイヤ５０２の張力を保持したが、これに限定されない。例えば、パラレルリンクロボット１００は、アウターケーブル５０１から露出するインナーワイヤ５０２に当接し、インナーワイヤ５０２に張力を与える付勢手段を備えることで、インナーワイヤ５０２の張力を保持するように構成されていてもよい。
【００３８】
以下に、付勢手段を備える構成の一例について説明する。図６に示すように、一対のアウターケーブル５０１の両端に装着固定されたアジャスター部材５０４は、それぞれナット５０５により、ハウジングプレート３０１に固定されている。また、ハウジングプレート３０１には、一対の付勢手段５１０が設けられている。付勢手段５１０は、インナーワイヤ５０２に当接する当接部材としてのテンションローラ５１１と、インナーワイヤ５０２をアウターケーブル５０１に案内するガイド部材としてのガイドローラ５１２と、を備えている。また、付勢手段５１０は、テンションローラ５１１及びガイドローラ５１２が取り付けられるテンショナアーム５１３と、テンションローラ５１１をインナーワイヤ５０２に付勢する付勢部材としての引張りバネ５１４と、を備える。
【００３９】
テンションローラ５１１は、テンショナアーム５１３に設けられたローラ軸５１５に回動自在に支持され、インナーワイヤ５０２に当接しインナーワイヤ５０２に張力を付与する。ガイドローラ５１２は、外周面にインナーワイヤ５０２に接触するＶ溝を有し、ハウジングプレート３０１にカシメなどにより固定された軸５１６に回動自在に支持され、テンションローラ５１１からアウターケーブル５０１へインナーワイヤ５０２を案内する。テンショナアーム５１３は、軸５１６に揺動自在に支持されており、引張りバネ５１４が掛止されるフック部５１３ａを有する。引張りバネ５１４は、一端がフック部５１３ａに掛止され、他端がハウジングプレート３０１に掛止されており、弾性力によってテンショナアーム５１３を軸５１６を支点に揺動する。
【００４０】
付勢手段５１０は、インナーワイヤ５０２に張力を与える場合、テンショナアーム５１３を引張りバネ５１４によって揺動し、テンションローラ５１１を矢印Ｄ方向に揺動することで、テンションローラ５１１にインナーワイヤ５０２を付勢させる。これにより、付勢手段５１０は、インナーワイヤ５０２にテンションローラ５１１によって所定の張力を付与し、インナーワイヤ５０２に所定の張力を保持させることができる。
【００４１】
付勢手段５１０を設ける構成にすることにより、パラレルリンクロボット１００は、インナーワイヤ５０２に直接張力を与えることで、張力の調整代を大きく設定できるため、調整作業が容易になるとともに、より安定した張力を与えることができる。なお、本実施例において、付勢手段５１０は、駆動プーリハウジング３００側に設けられているが、これに限らず、従動プーリハウジング４００側に設けられていてもよい。また、付勢手段５１０は、駆動プーリハウジング３００側及び従動プーリハウジング４００側の両方に設けられていてもよい。また、本実施例において、テンションローラ５１１及びガイドローラ５１２は、それぞれローラから構成されているが、これに限らず、例えば、すべり軸受け等のインナーワイヤ５０２が容易に滑ることができる部材から構成されていてもよい。
【００４２】
また、本実施形態において、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、鉛直板１０２の鉛直方向下側に駆動プーリハウジング３００を設けているが、これに限定されるものではない。一般に、コントロールケーブル５００は、湾曲の回数や曲げ角度が大きくなるほど、アウターケーブル５０１とインナーワイヤ５０２との摺動抵抗が増大し、アウターケーブル５０１内の上述した隙間内でのインナーワイヤ５０２の位置の変化量が増加する。コントロールケーブル５００は、該変化量が増大すると、耐久性が低下するとともに、駆動プーリ３０３の回動の伝達の応答性及び精度が低下する要因となる。つまり、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、コントロールケーブル５００の湾曲の回数や総曲げ角度を小さく、かつ出力部材１００Ｂの移動位置によって湾曲回数や曲げ角度の状態変化が少なくなるように構成されていればよい。具体的には、出力部材１００Ｂがいずれに位置する場合においてもアウターケーブル５０１に単一の湾曲部５０１ａが形成されるように配設されることが好ましい。
【００４３】
例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、駆動プーリハウジング３００は、第１モータ１０７及び第２モータ１０８と、第３モータ１１１と、の間に設けられていてもよい。このように構成した場合、アウターケーブル５０１は、各ハウジングプレート３０１，４０１から湾曲部５０１ａまで水平方向に延在し、単一の湾曲部５０１ａを有するＵ字状の姿勢を形成するように配設される。この構成において、コントロールケーブル５００は、図７（ａ）に示す出力部材１００Ｂの位置が鉛直板１０２から最も離れる位置と、図７（ｂ）に示す出力部材１００Ｂの位置が鉛直板１０２から最も近づく位置と、において図７（ｃ）に示すように変化する。図７（ｃ）に示すように、コントロールケーブル５００は、湾曲部５０１ａの位置が変化するものの、湾曲部５０１ａの曲げ角度、湾曲形状がほぼ一定に保たれる。また、コントロールケーブル５００は、出力部材１００Ｂが所定の範囲内で上下左右に移動した場合であっても、局所的な曲げを発生させることなく曲げ角度の大きな変化を抑えられる。これにより、コントロールケーブル５００は、出力部材１００Ｂの位置によらず安定した回動伝達を行うことができる。
【００４４】
また、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、駆動プーリハウジング３００を鉛直板１０２の鉛直方向上側に設けていてもよい。この構成においては、図８、９に示すように、従動プーリ４０３の軸方向と平行になるように、アジャスター部材５０４が従動プーリハウジング４００に固定される。そして、従動プーリ４０３に巻き付けられたインナーワイヤ５０２は、ガイドローラ４０６により９０°方向を変換されアジャスター部材５０４からアウターケーブル５０１に挿通される。ここで、ガイドローラ４０６は、ハウジングプレート４０１の側面部にカシメなどで固定されたガイドローラ軸４０５に回転自在に支持されている。また、ガイドローラ４０６には、外周面にインナーワイヤ５０２に接触してインナーワイヤ５０２をアウターケーブル５０１に案内するＶ溝が形成されている。
【００４５】
駆動プーリハウジング３００を鉛直板１０２の鉛直方向上側に設けた場合、アウターケーブル５０１は、ハウジングプレート３０１から湾曲部５０１ａまで鉛直方向に延在する姿勢を形成する。そして、アウターケーブル５０１は、単一の湾曲部５０１ａを有し、ハウジングプレート４０１に接続される姿勢を形成するように配設される。つまり、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、出力部材１００Ｂと一体に移動する従動プーリハウジング４００よりも垂直方向上方にアウターケーブル５０１を配設できる。この構成により、パラレルリンクロボット１００は、稼働時においてアウターケーブル５０１がワークや組立治具に干渉することを防ぐことができる。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図１０〜図１４を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、出力部材１００Ｂの位置によって、モータ３０２、駆動プーリ３０３の回動方向、回動量が同一でも、インナーワイヤ５０２の弾性変形やアウターケーブル５０１の圧縮変形が影響し、従動プーリ４０３の回動に違いが生じうる。この場合に対応することが困難であった。また、モータ３０２の回動とエンドエフェクタ１００Ｃの回動とが一義的に対応しない場合においては、モータ３０２の回動方向及び回動量によってエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を管理することは困難である。したがって、本実施形態では、モータ３０２と駆動プーリ３０３の回動方向、回動量が同一であっても、従動プーリ４０３及びエンドエフェクタ１００Ｃの回動が異なる場合に対応できる構成とした。なお、本実施形態におけるパラレルリンクロボットの構成及び動作は、特に言及しない限り第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略または簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００は、駆動プーリハウジング３００が鉛直板１０２の鉛直方向上側に設けられている。この構成により、パラレルリンクロボット１００は、稼働時においてアウターケーブル５０１がワークや組立治具に干渉することを防ぐことができる。
【００４８】
図１１、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、出力部材１００Ｂには、内部にロータリーエンコーダ４０７が設けられている。ロータリーエンコーダ４０７の入力軸は、接続部材４０８を介してエンドエフェクタ支持部材１０３に接続されている。エンドエフェクタ支持部材１０３が従動プーリ４０３と連結していることから、パラレルリンクロボット１００は、ロータリーエンコーダ４０７を用いて従動プーリ４０３の回転位置情報を精確に得ることができる。ここで、回転位置情報とは、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を実現する従動プーリ４０３の停止位置と、現在の従動プーリ４０３の停止位置の差を確認できる情報である。パラレルリンクロボット１００においては、従動プーリ４０３の回転位置情報に基づいてモータ３０２の回転を制御し、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢制御を行うことができる。
【００４９】
このように構成することにより、パラレルリンクロボット１００は、従動プーリ４０３の回転位置情報に基づいて、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢と、現在のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を一元管理できる。これにより、パラレルリンクロボット１００は、エンドエフェクタ１００Ｃの想定している停止姿勢と、実際の停止姿勢と、を容易に一致させることができる。また、アウターケーブル５０１の変形によるエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢のずれや、モータ３０２の回動方向の違いによるインナーワイヤ５０２の張力変動によるずれも、従動プーリ４０３の回転位置情報に基づく制御により解消できる。つまり、従動プーリ４０３の回転位置情報に基づく制御においては、バネ等を利用する張力を自動で調整する調整機構のように繰返し精度を維持したまま、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢と、実際の停止姿勢との誤差の拡大を避けることができる。なお、従動プーリ４０３の回転位置情報を得る検知手段としては、ロータリーエンコーダに限らず、ポテンショメータやレゾルバ等でもよく、出力信号を角度値に換算可能なものが、制御系の設計が簡潔となるため好ましい。
【００５０】
ここで、モータ３０２の制御方法としては、例えば、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を実現する従動プーリ４０３の停止位置と、現在の従動プーリ４０３の停止位置の差が、所定の値以下となるまで、微小時間区切りの駆動を繰り返す方法がある。なお、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢は、組立用の治具等に合わせて、パラレルリンクロボット１００の状態、すなわちある時点でのエンドエフェクタ１００Ｃの位置や姿勢から独立して設定される。また、モータ３０２の制御方法は、微小時間区切りの駆動に限らず、従動プーリ４０３の位置情報に基づいて、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢と、現在のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢と、を一元管理できる制御方法であればよい。また、本実施形態において、従動プーリ４０３の回転位置情報を得る検知手段は、出力部材１００Ｂの内部に配設されているが、これに限定されない。検知手段は、従動プーリ４０３の回転位置情報を得る構成であればよく、例えば、パラレルリンクロボット１００の固定部にあり、フレキシブルシャフト等で従動プーリ４０３と接続する構成であってもよい。
【００５１】
本実施形態において、所望のエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢は、ある時点におけるエンドエフェクタ１００Ｃの位置及び姿勢から独立して設定される。そのため、ロータリーエンコーダ４０７が軸の回転変異量に応じてパルス列を出力するインクリメンタル型である場合には、電力供給が一度絶たれ電力供給が復帰した後に、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定する必要がある。この基準位置を設定しない場合、パラレルリンクロボット１００は、適切な回転位置情報を利用し、治具等に合わせたエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を管理することができなくなってしまう。
【００５２】
以下に、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定する構成について説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、駆動プーリハウジング３００は、駆動プーリ３０３にメカストッパ３０４を有し、ハウジングプレート３０１に規制部としてのストッパエンド３０１ａを有している。駆動プーリ３０３は、駆動プーリ３０３の一部であるメカストッパ３０４がストッパエンド３０１ａと当接することにより、回動範囲が３６０°未満に規制される。そして、ハウジングプレート３０１には、フォトインタラプタ５０７が設けられている。本実施形態において、駆動プーリ３０３のうちフォトインタラプタ５０７と対向するフランジ部３０３ａには、フランジ部材としてのセンサプレート５０８が設けられている。センサプレート５０８は、第１半径を有する第１フランジ部５０８ａと、第１半径よりも長い第２半径を有する第２フランジ部５０８ｂと、が周方向に接合されて構成される。センサプレート５０８は、エッジの一端５０８ｃのみが駆動プーリ３０３の回動範囲内でフォトインタラプタ５０７の信号状態を変化させるように形成されている。また、センサプレート５０８は、エッジの他端５０８ｄが駆動プーリ３０３の回動範囲内でフォトインタラプタ５０７の検知位置を通過しないように形成されている。フォトインタラプタ５０７は、第１フランジ部５０８ａよりも外周側に配置されており、第２フランジ部５０８ｂの有無を検知する。本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、フォトインタラプタ５０７が第２フランジ部５０８ｂのエッジの一端５０８ｃを検知することで、従動プーリ４０３の回転基準位置、すなわちエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定できる。
【００５３】
メカストッパ３０４は、端面の一部においてインナーワイヤ５０２をガイドする形状を有している。また、メカストッパ３０４は、駆動プーリ３０３のフランジを構成するフランジ部３０３ａと、センサプレート５０８と、を駆動プーリ３０３とネジ止め固定する機能を兼ねたボルト形状の部材である。ストッパエンド３０１ａは、ハウジングプレート３０１と一体に形成され、ハウジングプレート３０１から駆動プーリ３０３の軸方向に突出した形状を有している。なお、ストッパエンド３０１ａは、ハウジングプレート３０１に一体に形成されているが、これに限らず、ハウジングプレート３０１と別体に形成され、接合されていてもよい。
【００５４】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、駆動プーリ３０３の回動と、フォトインタラプタ５０７の信号の透光及び遮光と、の関係を説明する図である。図１４（ａ）は、駆動プーリ３０３が回動範囲の限界の１つの位置をとっており、メカストッパ３０４がストッパエンド３０１ａに接している状態を示している。この状態において、フォトインタラプタ５０７は、第２フランジ部５０８ｂによって信号が遮断される遮光状態となっている。また、この状態において、駆動プーリ３０３は、メカストッパ３０４がストッパエンド３０１ａから離れる方向にのみ回動可能である。図１４（ｂ）は、駆動プーリ３０３が図１４（ａ）の状態から時計回りに回動した状態を示す図である。図１４（ｂ）に示す状態において、フォトインタラプタ５０７は、駆動プーリ３０３の回動により、センサプレート５０８に信号が遮断される遮光状態から信号が伝達される透光状態へと切り替わる。図１４（ｃ）は、駆動プーリ３０３が図１４（ｂ）の状態から時計回りに回動し、メカストッパ３０４がストッパエンド３０１ａに当接した状態を示す図である。図１４（ｃ）に示すように、フォトインタラプタ５０７は、駆動プーリ３０３が時計回りの回動を規制される回動範囲の限界の１つの位置をとった状態であっても、センサプレート５０８に信号が遮断されることなく透光状態が維持される。
【００５５】
次に、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定する場合における各制御について説明する。本実施形態において、駆動プーリ３０３の位置は、駆動プーリ３０３を時計回りに回動させ、フォトインタラプタ５０７が遮光状態から透光状態に切り替わる位置を、第１回動位置としている。また、駆動プーリ３０３の位置は、駆動プーリ３０３を反時計回りに回動させ、フォトインタラプタ５０７が透光状態から遮光状態に切り替わる位置を、第２回動位置としている。本実施形態において、第１、第２回動位置は、駆動プーリ３０３の回動範囲が３６０°未満のため、ロータリーエンコーダ４０７の電力供給が絶たれた場合であっても、エッジの一端５０８ｃがフォトインタラプタ５０７と対向する回動位置に常に一致する。これにより、パラレルリンクロボット１００は、駆動プーリ３０３の回動位置が第１回動位置又は第２回動位置である場合を、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置とすることができる。
【００５６】
ここで、パラレルリンクロボット１００は、モータ３０２に含まれるギアのバックラッシュや、フォトインタラプタ５０７の受光部の幅等により、回動方向の違いによってフォトインタラプタ５０７の検知位置にわずかな誤差が生じうる。そこで、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、駆動プーリ３０３が第２回動位置に位置する場合を、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置に設定するように構成されている。パラレルリンクロボット１００は、例えば、フォトインタラプタ５０７が遮光状態である場合、まず、駆動プーリ３０３を第１回動位置から所定量時計回りに回動させ、フォトインタラプタ５０７を透光状態にする。そして、パラレルリンクロボット１００は、駆動プーリ３０３を反時計回りに第２回動位置まで回動させ、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定する。この構成により、パラレルリンクロボット１００は、回動方向の違いによる影響を受けずに、電力供給が絶たれた後にエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定することができる。
【００５７】
なお、上述したような駆動プーリハウジング３００にフォトインタラプタ５０７等の回転位置検知センサを配設する場合には、出力部材１００Ｂを所定の位置（例えば、ホームポジション）に移動した後に、上述した基準位置の設定を実行する必要がある。これは、上述した通りモータ３０２の回動とエンドエフェクタ１００Ｃの回動とが一義的に対応していないため、出力部材１００Ｂを移動する前においては、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢が一定とならないことに起因する。従動プーリハウジング４００に本実施形態と同様の構成を適用する場合には、出力部材１００Ｂの位置によらずエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の基準位置を設定することができる。
【００５８】
以上により、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、駆動プーリ３０３の回動範囲が３６０°未満になるように規制している。このように構成することで、フォトインタラプタ５０７は、エンドエフェクタ１００Ｃの基準位置の検知と、エンドエフェクタ１００Ｃの基準位置への復帰のための駆動プーリ３０３の回動方向の判別と、の機能を兼ねる構成となる。これにより、パラレルリンクロボット１００は、単一の部品に複数の機能をまとめることができ、制御を簡潔にできるとともに、部品点数が削減され、製造コストを削減することができる。また、パラレルリンクロボット１００は、電力供給が一時的に立たれた場合であっても、復帰後にエンドエフェクタ１００Ｃの基準位置を容易に設定することができ、生産性を向上することができる。
【００５９】
なお、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、従動プーリ４０３より駆動プーリ３０３の外径を大きく構成することで、モータ３０２の回転を増速してエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を変更することができる。つまり、パラレルリンクロボット１００は、エンドエフェクタ１００Ｃの取り得る姿勢の範囲を３６０°以上とすることができる。また、本実施形態に係るエンドエフェクタの姿勢制御駆動機構は、第１の実施形態に係るエンドエフェクタの姿勢制御駆動機構及びその変形例に適用してもよい。
【００６０】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について図１５〜図１８を用いて説明する。本実施形態では、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢の制御として、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対して回動させる他に、出力軸１０５とは異なる軸に対しても回動できる構成とした。なお、本実施形態におけるパラレルリンクロボットの構成及び動作は、特に言及しない限り第１、第２の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略または簡略にし、以下、第１、第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６１】
図１５、図１６に示すように、本実施形態に係る姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１姿勢変更部４５０と、第２姿勢変更部４６０と、から構成されている。また、出力軸１０５には、第１姿勢変更部４５０及び第２姿勢変更部４６０を介して、エンドエフェクタ支持部材１０３が出力軸１０５と同軸上に配設されている。
【００６２】
図１７に示すように、第１姿勢変更部４５０は、出力軸１０５と同一軸上に配置された第１軸４７２（後述）に対して、一対のベアリング４５１を介して第１回動部としての第１従動プーリ４５２が回転自在に支持されている。また、第１従動プーリ４５２には、支持部材としてのハウジング部材４５３が連結固定されており、第１従動プーリ４５２の回動とともにハウジング部材４５３も回動する。ハウジング部材４５３には、軸受ホルダ４５３ａが固定されており、後述する第２軸４７３が出力軸１０５に対して所定の角度（本実施形態においては４５°）を有するように、一対のベアリング４５４を介して第２軸４７３を回転自在に支持している。第２姿勢変更部４６０は、出力軸１０５に対して、ベアリング４６１を介して第３回動部としての第２従動プーリ４６２が回転自在に支持されている。すなわち、第１従動プーリ４５２及び第２従動プーリ４６２は、ともに出力軸１０５と同軸上に設けられている。
【００６３】
さらに、出力軸１０５には、一対のベアリング４７１を介して第１軸４７２が回転自在に支持されている。そして、軸受ホルダ４５３ａに回転自在に支持されている第２軸４７３は、一端にエンドエフェクタ支持部材１０３を複数有する出力部材接続部としての回転ブロック４７４がピン４７５などによって固定されている。ここで、回転ブロック４７４は、出力軸１０５と同軸上にエンドエフェクタ支持部材１０３が配置され固定されている。また、第２軸４７３の他端には、第１軸４７２に設けられたかさ歯車４７６と軸角４５°で噛み合うかさ歯車４７７が設けられている。つまり、第２軸４７３は、一端にエンドエフェクタ１００Ｃが接続されるとともに、他端に設けられたかさ歯車４７７と第１軸４７２に設けられたかさ歯車４７６により、第１軸４７２の回動が伝達され回動される。
【００６４】
次に、第１姿勢変更部４５０及び第２姿勢変更部４６０に動力を伝達する構成について説明する。図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１姿勢変更部４５０は、第１駆動プーリハウジング４５５を鉛直板１０２の鉛直方向下方に設けている。また、第２姿勢変更部４６０は、第２駆動プーリハウジング４６３を、第１モータ１０７及び第２モータ１０８と、第３モータ１１１と、の間に設けている。
【００６５】
ここで、第１駆動プーリハウジング４５５及び第２駆動プーリハウジング４６３の構成は、ともに第１、第２の実施形態における駆動プーリハウジング３００と同一である。つまり、第１駆動プーリハウジング４５５は、第２固定部としてのハウジングプレート４５６と、姿勢制御アクチュエータとしてのモータ４５７と、第２回動部としての第１駆動プーリ４５８と、を備えている。また、第２駆動プーリハウジング４６３は、第２固定部としてのハウジングプレート４６４と、鉛直板１０２に支持され第３回動部である第２従動プーリ４６２を回動させるための回動部制御アクチュエータとしてのモータ４６５と、を備えている。そして、第２駆動プーリハウジング４６３は、モータ４６５に設けられ、モータ４６５の駆動により回動する第４回動部としての第２駆動プーリ４６６を備えている。ここで、第２駆動プーリ４６６は、モータ４６５に設けられることで、鉛直板１０２に対してハウジングプレート４６４及びモータ４６５を介して支持されている。
【００６６】
また、第１従動プーリ４５２と第１駆動プーリ４５８との間及び第２従動プーリ４６２と第２駆動プーリ４６６との間には、それぞれコントロールケーブル５００が駆動連結している。すなわち、各コントロールケーブル５００は、アウターケーブル５０１の一端がハウジングプレート４０１に接続され、他端がハウジングプレート４５６又はハウジングプレート４６４に接続されている。第１、第２姿勢変更部４５０，４６０は、第１、第２駆動プーリ４５８，４６６の回動がコントロールケーブル５００によって伝達されることにより、第１、第２従動プーリ４５２，４６２が回動するように構成されている。ここで、本実施形態において、コントロールケーブル５００は、ワイヤ部材及び伝達ワイヤ部材を構成する。
【００６７】
次に、出力部材１００Ｂに設けられている、第１従動プーリ４５２の回動と、第２従動プーリ４６２の回動と、に基づいて第１軸４７２を第１従動プーリ４５２に対して回動可能な回動手段４８０の構成について説明する。
【００６８】
図１７、図１８に示すように、回動手段４８０は、第１軸４７２と一体に形成され第１軸４７２の回転軸上に配置された太陽歯車４８１と、第２従動プーリ４６２の内面に形成され第１軸４７２の回転軸上に配置された内歯車４８２と、を備える。また、回動手段４８０は、第１従動プーリ４５２に圧入などによって固定された歯車軸４８３に回転可能に支持される遊星歯車４８４を備えている。遊星歯車４８４は、複数（本実施形態においては４個）設けられており、太陽歯車４８１及び内歯車４８２と噛合するように構成されている。このように、回動手段４８０は、いわゆる遊星歯車機構であり、第１従動プーリ４５２が複数の遊星歯車４８４を回転可能に保持するキャリアを形成している。つまり、回動手段４８０のキャリアは、第１従動プーリ４５２に回動伝達可能に接続されている。
【００６９】
次に、回動手段４８０の動作について説明する。例えば、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対して回動させる場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２と第２従動プーリ４６２とを同時に同方向かつ等速で回動させる。この場合、第１従動プーリ４５２の回動により、第１従動プーリ４５２と連結するハウジング部材４５３が出力軸１０５に対して回動する。また、ハウジング部材４５３に固定された軸受ホルダ４５３ａに支持されている第２軸４７３も、ハウジング部材４５３の回動に伴い出力軸１０５に対して回動する。ここで、第２軸４７３が出力軸１０５に対して回動する場合、第１軸４７２に設けられたかさ歯車４７６と噛合するかさ歯車４７７が、第２軸４７３の回動に伴いかさ歯車４７６上を回動する。この場合、第２軸４７３が回動し、エンドエフェクタ１００Ｃが第２軸４７３に対して回動してしまう。
【００７０】
そこで、回動手段４８０は、第１従動プーリ４５２と第２従動プーリ４６２との回動により、第２従動プーリ４６２の内面に形成された内歯車４８２と、キャリアである第１従動プーリ４５２と、を同方向に回動させる。回動手段４８０は、内歯車４８２及び第１従動プーリ４５２を同方向に回動させることにより、太陽歯車４８１、内歯車４８２及び遊星歯車４８４を第１従動プーリ４５２と一体に回動させる。そして、回動手段４８０は、第１軸４７２と一体に形成された太陽歯車４８１を回動させることで、第１軸４７２を第１従動プーリ４５２と同方向に回動させる。これにより、第１軸４７２に設けられているかさ歯車４７６の回動と、第２軸４７３の回動によるかさ歯車４７７の回動と、が相殺される。このように、回動手段４８０は、第１従動プーリ４５２の回動と、第２従動プーリ４６２回動と、により第１軸４７２を第１従動プーリ４５２に対して相対的に回動させないことで、回転ブロック４７４が第２軸４７３に対して回動することを防いでいる。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対してのみ回動させることができる。
【００７１】
次に、図１６（ｂ）に示すように、エンドエフェクタ１００Ｃを第２軸４７３に対して回動させ、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を垂直方向から水平方向に変化させる場合について説明する。この場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２の回動を固定し、第２従動プーリ４６２を回動させる。第１従動プーリ４５２の回動が固定されることにより、ハウジング部材４５３の出力軸１０５に対する回動が防がれる。回動手段４８０は、遊星歯車４８４のキャリアである第１従動プーリ４５２が固定され、かつ内面に内歯車４８２が形成された第２従動プーリ４６２が回動されるため、内歯車４８２が入力歯車となり、遊星歯車４８４を介して太陽歯車４８１が出力歯車となる。つまり、回動手段４８０は、所定の速比で太陽歯車４８１を回動するため、太陽歯車４８１が形成されている第１軸４７２を回動させる。このように、回動手段４８０は、第１従動プーリ４５２の回動を固定し、第２従動プーリ４６２を回動させることで、第１軸４７２を第１従動プーリ４５２に対して相対的に回動させる。第１軸４７２が回動されることにより、第１軸４７２に設けられたかさ歯車４７６と噛合するかさ歯車４７７を他端に有する第２軸４７３も回動される。第２軸４７３の回動により、第２軸４７３の一端に設けられている回転ブロック４７４は、第２軸４７３に対して回動する。回転ブロック４７４が回動されることにより、回転ブロック４７４にエンドエフェクタ支持部材１０３を介して接続されるエンドエフェクタ１００Ｃは、第２軸４７３に対して回動される。このように、回動手段４８０は、第２従動プーリ４６２のみを回動させることで、ハウジング部材４５３を回動させることなく回転ブロック４７４を第２軸４７３に対して回動させ、エンドエフェクタ１００Ｃを回動させることができる。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を第２軸４７３に対して回動することで、垂直方向から水平方向に変化させることができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、第１姿勢変更部４５０と、第２姿勢変更部４６０と、回動手段４８０と、を備えている。この構成により、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１００Ｂの作動領域を制限することなく、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を出力軸１０５に対して回動できることに加えて、出力軸１０５とは異なる第２軸４７３に対して回動することができる。つまり、パラレルリンクロボット１００は、簡易な構成によりエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢をより高い自由度で制御することができる。
【００７３】
なお、本実施形態において、回転ブロック４７４は、出力軸１０５と同軸上にエンドエフェクタ支持部材１０３が取り付けられているが、これに限定されない。例えば、回転ブロック４７４は、出力軸１０５と同軸上と、第２軸４７３に対して１８０°回転対称の位置と、のそれぞれにエンドエフェクタ支持部材１０３が取り付けられていてもよい。このように構成することで、パラレルリンクロボット１００は、複数のエンドエフェクタ１００Ｃを回転ブロック４７４に接続することができる。これにより、パラレルリンクロボット１００は、作業用途に応じて、エンドエフェクタ１００Ｃを切り替えることができるため、エンドエフェクタ１００Ｃの交換作業を行うことなく作業を継続でき、作業効率が向上する。
【００７４】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について図１９を用いて説明する。第３の実施形態において、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対して回動させる場合に、第１、第２従動プーリ４５２，４６２を回動させる。このような構成においては、第４、第５モータ４５７，４６５を同期させる必要があり、制御が煩雑になることが懸念される。そこで、本実施形態においては、回動手段を差動機構によって構成し、第４、第５モータ４５７，４６５を同期させることなくエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御できる構成とした。なお、本実施形態におけるパラレルリンクロボットの構成及び動作は、特に言及しない限り第１〜第３の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略または簡略にし、以下、第１〜第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７５】
図１９に示すように、本実施形態における回動手段４９０は、第１従動プーリ４５２とともに回動し第１従動プーリ４５２の回転軸上に設けられた第１かさ歯車４９１を備えている。第１かさ歯車４９１は、第１従動プーリ４５２に連結固定されている。また、回動手段４９０は、第２従動プーリ４６２に連結固定され第２従動プーリ４６２とともに回動し第２従動プーリ４６２の回転軸上に設けられた第２かさ歯車４９２を備えている。第２従動プーリ４６２及び第２かさ歯車４９２は、一対のベアリング４０４を介して出力軸１０５に対して回転自在に支持されている。また、回動手段４９０は、第１軸４９３（後述）の中心軸から垂直方向に突出した垂直軸４９３ａに設けられ、回転可能に支持されている第３かさ歯車４９４を備えている。第３かさ歯車４９４は、垂直軸４９３ａのそれぞれに設けられており、第１かさ歯車４９１と、第２かさ歯車４９２と、に噛合している。
【００７６】
本実施形態において、第１軸４９３は、ベアリング４７１を介して出力軸１０５に対して回転可能に支持されており、一端に第２軸４７３のかさ歯車４７７に軸角４５°で噛み合うかさ歯車４７６が設けられている。なお、本実施形態において、第１軸４９３は、２つの垂直軸４９３ａを有しているが、これに限らず、少なくとも１つの垂直軸４９３ａを有していればよい。
【００７７】
次に、回動手段４９０の動作について説明する。例えば、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対して回動させる場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２を回動し、第２従動プーリ４６２を固定する。この場合、第１従動プーリ４５２の回動により、第１従動プーリ４５２と連結するハウジング部材４５３が出力軸１０５に対して回動する。また、ハウジング部材４５３に固定された軸受ホルダ４５３ａに支持されている第２軸４７３も、ハウジング部材４５３の回動に伴い出力軸１０５に対して回動する。ここで、第２軸４７３が出力軸１０５に対して回動する場合、第１軸４９３に設けられたかさ歯車４７６と噛合するかさ歯車４７７が、第２軸４７３の回動に伴いかさ歯車４７６上を回動する。この場合、第２軸４７３が回動し、エンドエフェクタ１００Ｃが第２軸４７３に対して回動してしまう。
【００７８】
そこで、回動手段４９０は、第１従動プーリ４５２の回動により、第１かさ歯車４９１を第１従動プーリ４５２と同方向に回動させる。そして、回動手段４９０は、第１かさ歯車４９１の回動により、第１かさ歯車４９１と噛合する第３かさ歯車４９４を垂直軸４９３ａに対して自転させ、第３かさ歯車４９４を第１軸４９３に対して公転させる。回動手段４９０は、第３かさ歯車４９４が第１軸４９３に対して公転することにより、第１軸４９３を第１従動プーリ４５２と同方向に回動させる。これにより、第１軸４９３に設けられているかさ歯車４７６の回動と、第２軸４７３の回動によるかさ歯車４７７の回動と、が相殺される。このように、回動手段４９０は、第１従動プーリ４５２の回動と、第２従動プーリ４６２の停止と、により第１軸４９３を第１従動プーリ４５２に対して相対的に回動させないことで、回転ブロック４７４が第２軸４７３に対して回動することを防いでいる。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対してのみ回動させることができる。
【００７９】
次に、エンドエフェクタ１００Ｃを第２軸４７３に対して回動させ、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を垂直方向から水平方向に変化させる場合について説明する。この場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２の回動を固定し、第２従動プーリ４６２を回動させる。第１従動プーリ４５２の回動が固定されることにより、ハウジング部材４５３の出力軸１０５に対する回動が防がれる。回動手段４９０は、第２従動プーリ４６２の回動により、第２かさ歯車４９２を第２従動プーリ４６２と同方向に回動させる。そして、回動手段４９０は、第２かさ歯車４９２の回動により、第２かさ歯車４９２と噛合する第３かさ歯車４９４を垂直軸４９３ａに対して自転させ、第３かさ歯車４９４を第１軸４９３に対して公転させる。回動手段４９０は、第３かさ歯車４９４が第１軸４９３に対して公転することにより、第１軸４９３を第２従動プーリ４６２と同方向に回動させる。第１軸４９３が回動することにより、第１軸４９３に設けられているかさ歯車４７６と噛合するかさ歯車４７７を他端に有する第２軸４７３も回動する。第２軸４７３の回動により、第２軸４７３の一端に設けられている回転ブロック４７４は、第２軸４７３に対して回動する。回転ブロック４７４が回動されることにより、回転ブロック４７４にエンドエフェクタ支持部材１０３を介して接続されるエンドエフェクタ１００Ｃは、第２軸４７３に対して回動される。このように、回動手段４９０は、第２従動プーリ４６２のみを回動させることで、ハウジング部材４５３を回動させることなく回転ブロック４７４を第２軸４７３に対して回動させ、エンドエフェクタ１００Ｃを回動させることができる。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を第２軸４７３に対して回動することで、垂直方向から水平方向に変化させることができる。
【００８０】
このように、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃを出力軸１０５に対して回動させる場合において、第１従動プーリ４５２のみを回動させることでエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御することができる。また、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、エンドエフェクタ１００Ｃを第２軸４７３に対して回動させる場合において、第２従動プーリ４６２のみを回動させることでエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御することができる。なお、本実施形態において、出力軸１０５に対するエンドエフェクタ１００Ｃの回動駆動量は、第１従動プーリ４５２の回動駆動量と一致する。また、第２軸４７３に対するエンドエフェクタ１００Ｃの回動駆動量は、第２従動プーリ４６２の回動駆動量と一致する。
【００８１】
以上のように、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、第１姿勢変更部４５０と、第２姿勢変更部４６０と、回動手段４９０と、を備え、第４、第５モータ４５７，４６５を同期させることなくエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢を制御できる。これにより、パラレルリンクロボット１００は、簡易な制御設計によってエンドエフェクタ１００Ｃを所望の姿勢に制御することができ、より安定したエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢制御を実現することができる。
【００８２】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について図２０〜図２２を用いて説明する。第１〜第４の実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、チャック１０４の爪部１０４ａの開閉を駆動源１０４ｃを用いて実行している。このような構成においては、エンドエフェクタ１００Ｃに電磁ソレノイドやモータ等の駆動源が設けられることで、重量が増加しイナーシャが大きくなることで、可動部の運動に影響を及ぼす懸念がある。そこで、本実施形態においては、第１、第２姿勢変更部４５０，４６０の動作によってチャックの爪部の開閉を実現できる構成とした。なお、本実施形態におけるパラレルリンクロボットの構成及び動作は、特に言及しない限り第１〜第４の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略または簡略にし、以下、第１〜第４の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８３】
図２０〜図２２に示すように、本実施形態において、エンドエフェクタ１００Ｃは、チャック６００から構成される。チャック６００は、フック部６０１ａを有するフレーム６０１に装着軸６０２が結合されている。装着軸６０２は、エンドエフェクタ支持部材１０３と軸嵌合することで位置決め装着され、エンドエフェクタ支持部材１０３に設けられた開口穴１０３ａを介して、装着軸６０２に設けられたネジ部６０２ａにボルト１１３によって、固定されている。フレーム６０１には、一対のガイド軸６０３がそれぞれ平行に設けられている。各ガイド軸６０３には、ガイド軸６０３上を摺動自在に移動可能な移動部材としてのスライド部材６０４がそれぞれ設けられている。各スライド部材６０４には、ワークを把持するための爪部としての一対のチャック爪６０５が設けられている。
【００８４】
また、装着軸６０２の内部には、一対のベアリング６０６を介して、第２軸６０７が回転自在に支持されている。第２軸６０７のうち、エンドエフェクタ支持部材１０３と対向する一方の端面には、第２軸６０７の中心に角穴６０７ａが形成されており、図２２に示すように、第１軸６２０（後述）に設けられた突起部６２０ａが嵌合される。また、第２軸６０７のうち他方の端面には、駆動部材としての板状のカムレバー６０８がカシメなどにより結合されている。カムレバー６０８は、２つの長穴６０８ａとフック部６０８ｂとを有している。
【００８５】
図２１に示すように、一対のスライド部材６０４には、ピン６０９が圧入などにより固定されており、このピン６０９が、カムレバー６０８のそれぞれの長穴６０８ａと摺動自在に嵌合している。また、カムレバー６０８のフック部６０８ｂとフレーム６０１のフック部６０１ａには、引張バネ６１０が掛けられている。この構成により、チャック６００は、第２軸６０７を回動させることで、カムレバー６０８を回動させることができる。チャック６００は、カムレバー６０８の回動により、スライド部材６０４をガイド軸６０３上でスライドさせ、チャック爪６０５を接触及び離隔する方向に移動させる開閉動作を実行する。ここで、図２１（ａ）は、第２軸６０７の回動によるチャック爪６０５の閉状態を示すものであり、チャック爪６０５同士が当接することにより接触方向の移動時におけるストッパーとなっている。また、図２１（ｂ）は、第２軸６０７を回動によるチャック爪６０５の開状態を示すもので、第２軸６０７の回転角度によってチャック爪６０５を離隔する方向に移動させる長さを調整可能である。また、引張バネ６１０により、チャック爪６０５は、常に接触方向に付勢されている。
【００８６】
次に、姿勢制御駆動機構１００Ｄについて説明する。図２２に示すように、第１姿勢変更部４５０は、出力軸１０５と同一軸上に回転軸を有する第１軸６２０（後述）に対して、一対のベアリング４５１を介して第１従動プーリ４５２が回転自在に支持されている。また、第１従動プーリ４５２には、エンドエフェクタ支持部材１０３がビス等により連結固定されており、第１従動プーリ４５２の回動とともにエンドエフェクタ支持部材１０３も回動する。第２姿勢変更部４６０は、出力軸１０５に対して、ベアリング４６１を介して第２従動プーリ４６２が回転自在に支持されている。すなわち、第１従動プーリ４５２及び第２従動プーリ４６２は、ともに出力軸１０５と同軸上に設けられている。
【００８７】
さらに、出力軸１０５には、一対のベアリング４７１を介して第１軸６２０が回転自在に支持されている。第１軸６２０は、回動手段４８０の太陽歯車４８１が一体に形成されており、一端に第２軸６０７の角穴６０７ａに嵌合する角型形状の突起部６２０ａを有する。本実施形態においては、チャック６００をエンドエフェクタ支持部材１０３に装着する場合に、突起部６２０ａが角穴６０７ａに嵌合することにより、第１軸６２０の回動が第２軸６０７に伝達される。
【００８８】
次に、姿勢制御駆動機構１００Ｄの動作について説明する。例えば、チャック６００を出力軸１０５に対して回動させる場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２と第２従動プーリ４６２とを同時に同方向かつ等速で回転させる。この場合、第１従動プーリ４５２の回動により、第１従動プーリ４５２と連結するエンドエフェクタ支持部材１０３が出力軸１０５に対して回動する。ここで、エンドエフェクタ支持部材１０３の回動に伴い、エンドエフェクタ支持部材１０３に固定された装着軸６０２に回転自在に支持された第２軸６０７も、出力軸１０５に対して回動してしまう。
【００８９】
そこで、回動手段４８０は、第１従動プーリ４５２と第２従動プーリ４６２との回動により、第２従動プーリ４６２の内面に形成された内歯車４８２と、キャリアである第１従動プーリ４５２と、を同方向に回動させる。回動手段４８０は、内歯車４８２及び第１従動プーリ４５２を同方向に回動させることにより、太陽歯車４８１、内歯車４８２及び遊星歯車４８４を第１従動プーリ４５２と一体に回動させる。そして、回動手段４８０は、第１軸４７２と一体に形成された太陽歯車４８１を回動させることで、第１軸６２０を第１従動プーリ４５２と同方向に回動させる。これにより、第１軸６２０の回動と、第２軸６０７の回動と、が相殺される。このように、回動手段４８０は、第１、第２従動プーリ４５２，４６２により第１軸６２０を第１従動プーリ４５２に対して相対的に回動させないことで、第２軸６０７がカムレバー６０８を回動させチャック爪６０５が開閉することを防いでいる。これにより、エンドエフェクタの姿勢制御駆動機構は、チャック６００を出力軸１０５に対してのみ回動させることができる。
【００９０】
次に、チャック爪６０５を接触及び離隔させる方向に移動する場合について説明する。この場合、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２の回動を固定し、第２従動プーリ４６２を回動させる。第１従動プーリ４５２の回動が固定されることにより、エンドエフェクタ支持部材１０３の出力軸１０５に対する回動が防がれる。回動手段４８０は、遊星歯車４８４のキャリアである第１従動プーリ４５２が固定され、かつ内面に内歯車４８２が形成された第２従動プーリ４６２が回動するため、内歯車４８２が入力歯車となり、遊星歯車４８４を介して太陽歯車４８１が出力歯車となる。つまり、回動手段４８０は、所定の速比で太陽歯車４８１を回動させるため、太陽歯車４８１が形成されている第１軸６２０が回動する。このように、回動手段４８０は、第１従動プーリ４５２の回動を固定し、第２従動プーリ４６２を回動させることで、第１軸６２０を第１従動プーリ４５２に対して相対的に回動させる。第１軸６２０が回動することにより、第１軸６２０に設けられている突起部６２０ａと角穴６０７ａで嵌合する第２軸６０７も回動する。第２軸６０７の回動により、第２軸６０７の他端に設けられているカムレバー６０８は、第２軸６０７とともに回動し、スライド部材６０４をガイド軸６０３上でスライドさせる。これにより、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、チャック爪６０５を接触及び離隔する方向に移動させることができる。このように、姿勢制御駆動機構１００Ｄは、第１従動プーリ４５２を固定し、第２従動プーリ４６２を回動することにより、チャック６００のチャック爪６０５を開閉することができる。
【００９１】
以上のように、本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、チャック爪６０５を接触及び離隔させる動力を与える駆動源を、ベース部１００Ａに設けることができる。これにより、パラレルリンクロボット１００は、エンドエフェクタ１００Ｃの重量を増加させず、イナーシャが大きくなることを防ぐことができ、より安定した出力部材１００Ｂの移動及びエンドエフェクタ１００Ｃの姿勢制御を実現することができる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、回動手段として遊星歯車機構から構成される回動手段４８０を用いているが、これに限らず、差動機構から構成される回動手段４９０を用いてもよい。
【００９３】
＜他の実施形態＞
上述した各実施形態に係る姿勢制御駆動機構１００Ｄは、各実施形態で説明したリンク構成のパラレルリンクロボットに限らず、従来例のデルタ型のパラレルリンクロボットにも適用してもよい。更に、シリアル型のロボットに適用してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１００  パラレルリンクロボット
１００Ａ  ベース部（固定部材）
１００Ｂ  出力部材（マニピュレータ）
１００Ｃ  エンドエフェクタ
１０５  出力軸
１０７  第１モータ（移動アクチュエータ）
１０８  第２モータ（移動アクチュエータ）
１０９ａ  第１リンク（リンク機構）
１１０ａ  第２リンク（リンク機構）
１１１  第３モータ（移動アクチュエータ）
１１２ａ  第３リンク（リンク機構）
３０１，４５６，４６４  ハウジングプレート（第２固定部）
３０１ａ  ストッパエンド（規制部）
３０２，４５７  モータ（回動部制御アクチュエータ）
３０３  駆動プーリ（第２回動部）
４０１  ハウジングプレート（第１固定部）
４０３  従動プーリ（第１回動部）
４５２  第１従動プーリ（第１回動部）
４５３  ハウジング部材（支持部材）
４５８  第１駆動プーリ（第２回動部）
４６２  第２従動プーリ（第３回動部）
４６５  モータ（回動部制御アクチュエータ）
４６６  第２駆動プーリ（第４回動部）
４７２，４９３，６２０  第１軸
４７３，６０７  第２軸
４７４  回転ブロック（エンドエフェクタ接続部材）
４８１  太陽歯車
４８２  内歯車
４８４  遊星歯車
４９１  第１かさ歯車
４９２  第２かさ歯車
４９３ａ  垂直軸
４９４  第３かさ歯車
５００  コントロールケーブル（ワイヤ部材、伝達ワイヤ部材）
５０１  アウターケーブル
５０１ａ  湾曲部
５０２  インナーワイヤ
５０４  アジャスター部材（調整部材）
５０６  圧縮コイルバネ（弾性部材）
５０７  フォトインタラプタ（検知手段）
５０８  センサープレート（フランジ部材）
５０８ａ  第１フランジ部
５０８ｂ  第２フランジ部
５１０  付勢手段
５１１  テンションローラ（当接部材）
５１２  ガイドローラ（ガイド部材）
５１４  引張りバネ（付勢部材）
６０４  スライド部材（移動部材）
６０５  チャック爪（爪部）
６０８  カムレバー（駆動部材）
【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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【図２２】
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