(57)【要約】  少なくとも３自由度を有し、三つの旋回リンクを包含し、うち二つのリンクが直交軸線（Ｘ１，Ｘ２）を有し、第１、第２、および第３リンクのうち一つによりキャリアがフレームにヒンジ結合され、さらにエフェクタ（８）を包含する直列キャリアであって、一方でフレームに、他方でエフェクタ（８）に接続された、平面上で変形可能な平行四辺形を含む二つの受動的装置（４，６）と、二重Ｕジョイントにより各々が形成される第１および第２受動的伝達装置（Ｄ１，Ｄ２）とを包含するキャリアであり、第１二重Ｕジョイント（Ｄ１）がフレームに接続されて第２二重Ｕジョイントがエフェクタに接続され、両方の二重Ｕジョイントが間に接続され、可変形平行四辺形受動的装置（４，６）と伝達装置（Ｄ１，Ｄ２）とがエフェクタ（８）の移動を３並進自由度のみに制限可能である。
2016505396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交軸線（Ｘ１，Ｘ２）を有する第１および第２旋回リンクと、少なくとも一つの第３旋回または直動リンクとを包含し、前記第１、第２、および第３リンクのうちの一つによりキャリアがフレームにヒンジ結合されており、またエフェクタ（８）を包含する、少なくとも３自由度を有する直列キャリアであって、当該キャリアは、一方では前記フレームに、他方では前記エフェクタ（８）に接続されている、平面上で変形可能な平行四辺形を含む少なくとも一つの受動的装置（４，６）と、第１、第２、および第３要素を包含して伝達装置と呼ばれる少なくとも一つの受動的伝達装置（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）と、を包含し、前記第１要素が前記フレームに接続されているとともに前記フレームに対して固定配向を有し、前記第３要素が前記エフェクタ（８）に接続されているとともに前記エフェクタに対して固定配向を有し、前記第２要素が、少なくとも２本の交差回転軸線を各々が包含する二つのリンクにより前記第１要素および前記第３要素にヒンジ結合されており、前記少なくとも一つの可変形平行四辺形受動的装置（４，６）と前記少なくとも一つの伝達装置（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）とが前記エフェクタ（８）の移動を３並進自由度のみに制限可能な、直列キャリア。
【請求項２】
前記可変形平行四辺形受動的装置（４，６）は、平行であって旋回リンクで二つの接続ロッドにより接続されているアーム（１０，１８）および反動バー（１２，２０）を包含するコーナープレート装置であり、前記二つの接続ロッドのうちの一つが、前記第２要素がヒンジ結合されているコーナープレート（１６）の形状を有する、請求項１に記載の直列キャリア。
【請求項３】
前記可変形平行四辺形受動的装置は、ケーブルリンク装置である、請求項１に記載の直列キャリア。
【請求項４】
前記伝達装置は、固定長のものであって、前記可変形平行四辺形受動的装置のアームとともに空間内で変形可能な平行四辺形を形成し、
前記第２要素を前記第１要素および前記第３要素に接続する、前記少なくとも一つの伝達装置が包含する前記リンクの少なくとも一つは、ボールジョイントリンクである、請求項１から３のいずれか一項に記載の直列キャリア。
【請求項５】
前記伝達装置（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）は、二重Ｕジョイントである、請求項１から３のいずれか一項に記載の直列キャリア。
【請求項６】
前記二重Ｕジョイント（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）が可変長を有する、請求項５に記載の直列キャリア。
【請求項７】
前記第３リンクは、前記第１リンクおよび前記第２リンクの一方の軸線（Ｘ２）に平行な軸線（Ｘ４）を有する旋回リンクであって、当該旋回リンクは、前記第１可変形平行四辺形装置（４）と前記エフェクタ（８）との間に設けられて平面上で変形可能な第２平行四辺形装置（６）を包含する、請求項１から６のいずれか一項に記載の直列キャリア。
【請求項８】
前記平面上で変形可能な前記第２平行四辺形装置（６）は、前記第１コーナープレート装置（４）に共通する前記コーナープレート（１６）を有するコーナープレートシステムであり、前記第２コーナープレート装置（６）は前記第１コーナープレート装置（４）を前記エフェクタ（８）に接続し、前記第１および第２コーナープレート装置（４，６）が前記コーナープレート（１６）にヒンジ結合されており、前記キャリアは、前記第１伝達装置（Ｄ１）を前記エフェクタ（８）に接続する第２伝達装置（Ｄ２）を包含し、前記コーナープレート（１６）に対して旋回リンクでヒンジ結合されている要素（４４）により、両方の伝達装置（Ｄ１，Ｄ２）が接続されている、請求項２との組み合わせによる請求項７に記載の直列キャリア。
【請求項９】
前記第２伝達装置（Ｄ２）は二重Ｕジョイントである、請求項８に記載のキャリア。
【請求項１０】
前記第３リンクは、軸線（Ｙ１）を有する直動リンクであり、前記可変形平行四辺形受動的装置はケーブル・タックルブロック装置である、請求項１に記載のキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省スペース化が可能な３自由度を有するマニピュレータロボットまたはキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
マニピュレータロボットは、反復的なまたは複雑な、あるいは高再現性レベルが要求される作業等を実施するため、産業界で大規模に使用されている。ロボットの最も一般的な作業の一つは、空間内で固体を位置決めおよび／または配向することである。この作業のため、マニピュレータのアーキテクチャを規定する際には、最大スペース、設置面積、積載容量等のような幾つかの基準が競合しうる。
【０００３】
マニピュレータロボットの構造は、一般的に、二つの部分により形成される。第一の部分は、フレームを起点とする第１軸線を包含して、操作される積載物を位置決めするのに使用されるいわゆる「キャリア」を構成し、第二の部分は、最終軸線を支承し、積載物の配向に使用される「リストジョイント（ｗｒｉｓｔ  ｊｏｉｎｔ）」を構成する。
【０００４】
二種類のキャリア、つまり並列アーキテクチャキャリアと直列アーキテクチャキャリアが存在する。
【０００５】
並列アーキテクチャキャリアは、フレームと、フレームに接続される幾つかの同一ブランチ（分岐部）とを包含し、ブランチは直列ロボットから成り、その接続部は、電動化されたあるいは非電動化された直動（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ）や旋回（ｒｏｔｏｉｄ）リンク（接続部）であり、プラットフォームがロボットエフェクタを構成し、このプラットフォームにすべてのブランチの終端部が接続される。これらのキャリアは、最大作業空間と比較して広い設置面積を有する。
【０００６】
直列アーキテクチャキャリアは、直列の機械的リンクにより形成される。さらに、何らかの物体を空間内に配置するため、三つの並進自由度に対応する少なくとも三つのリンクを備える。これは順に、三つの旋回（回動）リンク、三つの直動リンク、二つの旋回リンクと一つの直動リンク、または一つの旋回リンクと二つの直動リンクでありうる。
【０００７】
これらは、所与の設置面積に対して最大の到達可能空間（ｒｅａｃｈａｂｌｅ  ｓｐａｃｅ）を提供できるという利点を有する。
【０００８】
キャリアが旋回リンクを包含する時には、その各々が積載物を位置決めする際に積載物に回転を誘発する、すなわち、旋回リンクによる積載物の各変位は並進運動と回転運動とから成る。しかし、いくつかの事例では、例えば位置決めと配向、つまりキャリアの軸線とリストジョイントの軸線とを分離するために、キャリアが積載物を並進のみで移動させることが好ましい。
【０００９】
誘発回転が排除されたキャリアが開発されている。
【００１０】
例えば、ＫＵＫＡ社は、三つの旋回リンクを備えるアーキテクチャによる３自由度を有する直列キャリアを製造している。このキャリアは例えば、非特許文献１に記載されている。旋回リンクにより誘発される回転を排除するため、反動バーとコーナープレートとで構成される別の装置が追加されている。受動的であり省スペース要件を有するこの装置は、ロボットエフェクタを水平位置に保持する機能を有する。そのため、水平軸線を有する旋回リンクにより誘発される回転が排除される。垂直軸線を有する旋回リンクにより誘発される回転を補うため、電動の垂直回転軸線により形成される別の手段がエフェクタに追加されている。したがって、このロボットを製造するため、あるいは別の電動手段による動作を行うために、当該ロボットは比較的複雑な構成を有する。
【００１１】
さらに、エフェクタの別の電動手段はロボットに搭載される積載物であるため、ロボットの総積載容量に影響する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「食品包装機械類の柔軟性における技術革新」２００６年１０月２日  Ｄｅｎａ  Ｍｕｌｌｅｎ，Ｃｌｅｍｓｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の一つの目的は、少なくとも３自由度を有する直列キャリアを提供することであり、エフェクタ配向は、比較的単純な手法で受動的に、位置決めとは無関係に行われ、すなわち、さらなる電動化を伴わずに省スペース化が可能であり、これにより到達可能空間への影響が実質的に軽減される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述の目的は、フレームと、互いにヒンジ結合されたアーム部材であってフレームにヒンジ結合で取り付けられたアーム部材と、アーム部材の一つにより支承されたエフェクタと、アーム部材とフレームとの間の少なくとも三つのリンクとを包含する、少なくとも３自由度を有する直列キャリアにより達成され、三つのリンクのうち少なくとも二つが直交軸線を含む旋回リンクであって、残りの一つは旋回リンクまたは直動リンクであり、キャリアは、可変形平行四辺形を形成する少なくとも一つの第１装置と、キャリアフレームの配向をキャリアエフェクタへ伝達するための受動的伝達装置とを包含し、受動的伝達装置は、少なくとも二つの交差回転軸線を各々が有する二つのリンクを包含する。
【００１５】
言い換えると、キャリアは、少なくとも一つの可変形平行四辺形装置と、エフェクタの配向をキャリアベースの配向に固定する受動的手段を形成する配向伝達装置とを包含する。
【００１６】
例えばリストジョイントでのいずれかの回転の操作をロボットベースに対してオフセットし、積載物を位置決めするのに用いられるキャリア軸線から分離されたこれらの回転の操作を得るという利点を与えるために、受動的手段は他の形で使用されうる。
【００１７】
配向を伝達する受動的装置が二重Ｕジョイントにより形成されると、特に有利である。これは非常に単純で非常に頑丈な構造である。
【００１８】
キャリアが三つの旋回リンクを有していることが特に好ましい。これにより、設置面積に対して非常に大きい到達可能空間が得られる。
【００１９】
好適な例示的実施形態において、第３リンクは、両方の第１リンクの一方に平行な軸線を有する旋回リンクであり、二つの旋回リンクは連続的な平行軸線を有し、ロボットは二つの平面状可変形平行四辺形装置と二つの受動的伝達装置とを包含する。
【００２０】
本発明による受動的伝達装置は、異なるキャリアアーキテクチャに適合可能であるという利点も提供する。これを追加しても当初のキャリアの不静定度（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｈｙｐｅｒｓｔａｔｉｃｓ）を上昇させない。さらに、電動化されておらず、キャリアの制御および電力供給のためのシステムの複雑性を高める結果にはならない。
【００２１】
さらに、受動的伝達装置は、省スペース要件を備え、キャリアの当初の到達可能空間に影響する可能性を最小にするようにキャリア形態を模倣する。
【００２２】
したがって、本発明の主題は、少なくとも３自由度を有し、直交軸線を有する第１および第２旋回リンクと、少なくとも一つの第３旋回または直動リンクとを包含し、前記第１、第２および第３リンクのうちの一つにより前記キャリアがフレームにヒンジ結合されるとともに、エフェクタを包含する直列キャリアであって、前記キャリアは、一方側で前記フレームに他方側で前記エフェクタに接続される平面上で変形可能な平行四辺形を含む少なくとも一つの受動的装置と、第１、第２および第３要素を包含する伝動装置と呼ばれる少なくとも一つの受動的伝達装置とを包含し、前記第１要素が前記フレームに接続されるとともに前記フレームに対して固定配向を有し、前記第３要素が前記エフェクタに接続されるとともに前記エフェクタに対して固定配向を有し、前記第２要素が、少なくとも２本の交差回転軸線を各々が包含する二つのリンクにより、前記第１要素および前記第３要素にヒンジ結合され、前記少なくとも一つの可変形平行四辺形装置と前記少なくとも一つの伝達装置とが、前記エフェクタの移動を３並進自由度にのみ制限可能である。
【００２３】
例示的な実施形態では、前記可変形平行四辺形受動的装置は、旋回リンクで二つの接続ロッドにより接続される平行なアームおよび反動バーを包含するコーナープレート装置であり、前記接続ロッドのうちの一つは、前記第２要素がヒンジ結合されるコーナープレートの形状を有する。
【００２４】
別の例示的実施形態では、前記可変形平行四辺形受動的装置はケーブルリンク装置である。
【００２５】
一実施形態において、前記伝達装置は固定長のものであり、前記可変形平行四辺形受動的装置のアームとともに、空間内で変形可能な平行四辺形を形成する。さらに、前記少なくとも一つの伝達装置を包含する前記リンクの少なくとも一つが、前記第２要素を前記第１要素および前記第３要素に接続するボールジョイントリンクである。
【００２６】
別の実施形態では、前記伝達装置は二重Ｕジョイントである。前記二重Ｕジョイントが可変長を有すると有利である。
【００２７】
前記第３リンクは、他の２つ（双方）のリンクの一方の軸線に平行な軸線を有するとともに、前記第１可変形平行四辺形装置と前記エフェクタとの間に設けられる平面上の第２可変形平行四辺形装置を包含する旋回リンクでありうる。
【００２８】
平面上で変形可能な前記第２平行四辺形装置は、前記第１コーナープレート装置に共通な前記コーナープレートを有するコーナープレートシステムであり、前記第２コーナープレート装置は前記第１コーナープレート装置を前記エフェクタに接続し、前記第１および第２コーナープレート装置が前記コーナープレートにヒンジ結合され、前記キャリアはまた、前記第１伝達装置を前記エフェクタに接続する第２伝達装置も包含し、両方の伝達装置が前記コーナープレートに対して旋回リンクでヒンジ結合された要素により接続される。
【００２９】
前記第２伝達装置は、例えば二重Ｕジョイントである。
【００３０】
前記第３リンクは直動リンクであり、前記平面状可変形平行四辺形装置はケーブルおよびタックルブロック装置である。
以下の説明および図を使用すると本発明がより良く理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による三つの旋回リンクを有するキャリアの例示的実施形態の斜視図である。
【図２】二重Ｕジョイントの概略図である。
【図３】２度の不静定度を有する図１のキャリアの代替例の側面図である。
【図３Ａ】伝達装置Ｄ１と部分１０とにより形成される空間で変形可能な平行四辺形が図示された図３のキャリアの部分図である。
【図３Ｂ】伝達装置Ｄ１と部分１０とにより形成される空間で変形可能な平行四辺形が図示された図３のキャリアの部分図である。
【図４】二つの端部位置での図３のキャリアの上面図である。
【図５Ａ】二つの異なる位置にボールジョイントリンクを具備する別の例示的実施形態によるキャリアの部分的斜視図である。
【図５Ｂ】二つの異なる位置にボールジョイントリンクを具備する別の例示的実施形態によるキャリアの部分的斜視図である（図５Ｂは、Ｕジョイントをボールジョイントと置き換えることにより生じる効果を特に示す）。
【図６】三つの旋回リンクを含むキャリアの別の例示的実施形態の斜視図である。
【図７】本発明による三つの旋回リンクを有するキャリアの別の例示的実施形態の斜視図である。
【図８】本発明による二つの連続した旋回リンクと一つの直動リンクとを有するキャリアの例示的実施形態の斜視図である。
【図９】本発明による二つの非連続な旋回リンクと一つの直動リンクとを有するキャリアの例示的実施形態の斜視図である。
【図１０】ケーブルリンクにより形成される例示的な平面状可変形平行四辺形装置の斜視図である。
【図１１Ａ】図１のキャリアの構造の詳細な斜視図である。
【図１１Ｂ】図１のキャリアの構造の詳細な斜視図である。
【図１１Ｃ】図１のキャリアの構造の詳細な斜視図である。
【図１１Ｄ】図１のキャリアの構造の詳細な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、少なくとも三つのリンク（接続部）を包含するキャリアに関し、そのうち少なくとも二つのリンクは直交軸線Ｘ１およびＸ２を有する旋回リンクであり、第３のリンクは軸線Ｘ４を有する旋回リンクであるか、軸線Ｙ１を有する直動リンクである。軸線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ４は、本明細書を通して、キャリアの旋回リンクの軸線を指すのに使用され、軸線Ｘ１はキャリアが取り付けられる環境、例えば地面または壁面に直交であり、軸線Ｘ２およびＸ４は軸線Ｘ１に直交する。同じ機能を有する要素を指すものとして、異なる例および実施形態の説明でも同じ参照符号が使用される。
【００３３】
「水平」および「垂直」の語は図面中の図の表示に関して考えられるもので、いかなる点でも限定的ではない。実際、傾斜した地面にフレームが装着され、ゆえに旋回リンクの軸線が垂直でも水平でもないキャリアは、本発明の範囲から逸脱していない。さらに、キャリアは、それが取り付けられる地面または壁面に対して傾斜しうる。
【００３４】
図１には、特に有利な例示的実施形態として、固定される予定のフレーム２を包含する三つの旋回リンクを有する直列キャリアＰ１について図示されている。図示された例では、直列キャリアＰ１は地面に取り付けられている。キャリアＰ１は、互いにヒンジ結合されるとともにフレーム２にヒンジ結合される幾つかの要素を包含する。
【００３５】
キャリアＰ１は、クレビス（ｃｌｅｖｉｓ，Ｕ字型継手）３と、第１ヒンジ結合アセンブリ４と、第２ヒンジ結合アセンブリ６と、エフェクタ８とを包含する。クレビス（Ｕ字型継手）３は、第１旋回リンクを形成する垂直軸線Ｘ１を中心として回転可能にフレーム２にヒンジ結合で取り付けられる。第１ヒンジ結合アセンブリ４は、可変形平行四辺形を有し、第２旋回リンクを形成する第１長手方向端部４．１により水平軸線Ｘ２を中心として回転可能にクレビス３にヒンジ結合で取り付けられる。第２ヒンジ結合アセンブリ６は、可変形平行四辺形を有し、第２旋回リンクを形成する第１ヒンジ結合アセンブリの第２長手方向端部４．２に第１長手方向端部６．１により軸線Ｘ４を中心に回転可能であるようにヒンジ結合で取り付けられる。軸線Ｘ４は、この例示的実施形態では軸線Ｘ２と平行である。
【００３６】
エフェクタ８は、例えば積載物または工具を運搬（保持）可能な装置である。
【００３７】
ヒンジ結合アセンブリ４，６は、当業者に周知の可変形平行四辺形構造を有し、それについては簡潔に説明する。
【００３８】
ヒンジ結合アセンブリ４は、互いに平行に取り付けられた支承（ｃａｒｒｙｉｎｇ）アーム１０および反動（ｒｅａｃｔｉｏｎ）アーム１２を包含する。
【００３９】
支承アーム１０は、軸線Ｘ２を中心としてクレビス３にヒンジ結合され、接続ロッド１４は軸線Ｘ２を中心として支承アーム１０にヒンジ結合されるとともに、軸線Ｘ２に平行な軸線Ｘ２′を中心として回転可能に反動アーム１２にヒンジ結合される。接続ロッド１４は、クレビス３に対して固定配向を有し、これが軸線Ｘ４を中心とするコーナープレート１６の配向を規定する。変形例として、軸線Ｘ２を中心として接続ロッド１４を操作することも考えられ、これにより、リストジョイントでの回転のいずれかの操作がロボットベースへ伝えられ、積載物の位置決めに使用されるキャリア軸線から分離されたこれらの回転の操作が得られるという利点を提供する。
【００４０】
支承アーム１０は、他方の長手方向端部で軸線Ｘ４を中心としてコーナープレート１６にヒンジ結合され、反動アーム１２も、軸線Ｘ４と平行な軸線Ｘ４′を中心としてコーナープレート１６にヒンジ結合されている。
【００４１】
支承アーム１０、反動アーム１２、接続ロッド１４、およびコーナープレート１６のアセンブリは、実質的な垂直面に含まれる平面状の拡大平行四辺形を形成する。
【００４２】
第２ヒンジ結合アセンブリ６は、互いに平行なブームアーム１８および反動アーム２０を包含する。ブームアーム１８および反動アーム２０は、それぞれ軸線Ｘ４と軸線Ｘ４に平行な軸線Ｘ４″を中心として第１端部によりコーナープレート１６に、また、それぞれ軸線Ｘ５と軸線Ｘ５に平行な軸線Ｘ５′を中心として第２端部によりプレート形成接続ロッド２２にヒンジ結合される。コーナープレート１６は、両方のヒンジ結合アセンブリ４，６に共通して設けられている。
【００４３】
エフェクタ８は、軸線Ｘ１に平行な軸線を中心としてプレート２２と旋回接続状態にある。
【００４４】
両方のヒンジ結合アセンブリは、水平配向に保持しながらプレート２２およびエフェクタ８を空間内で移動させる。これにより、プレート２２およびエフェクタ８は、異なる空間方向での変位に関わらず水平配向を保持する。
【００４５】
可変形平行四辺形を有するヒンジ結合アセンブリは、図１０に図示されているように二つの位置で一つ以上のケーブル平行四辺形装置により置き換えられうる。例えば、ケーブル平行四辺形装置がヒンジ結合アセンブリ４に置き換わる事例が考えられ、プーリＰ１は接続ロッド１４に相当し、その中心は軸線Ｘ２により支承され、クレビス３に対して固定されている。プーリＰ２はコーナープレート１６に埋設されている。その中心は軸線Ｘ４に支承され、プーリＰ１と同じ平面上にある。最後に、ケーブルリンクＣが両方のプーリに巻き付けられ、ケーブルポイントＣ１はプーリＰ１に圧着され、第２ケーブルポイントＣ２はプーリＰ２に圧着される。こうして、軸線Ｘ２，Ｘ４を中心とする両方のプーリＰ１，Ｐ２の配向が結合されていることが分かる。代替的に、プーリＰ２１がコーナープレート１６に置き換わることも可能である。この事例では、ケーブル平行四辺形によってもアセンブリ６が形成される。このため、プーリ１６は、可変形平行四辺形のアセンブリ６に置き換わるケーブル平行四辺形のプーリの一つを形成する二重溝プーリである。
【００４６】
キャリアは、フレーム２の配向をエフェクタ８に伝達するための第１装置Ｄ１および第２装置Ｄ２も包含する。
【００４７】
フレームからエフェクタへ配向を伝達するための第１装置Ｄ１および第２装置Ｄ２は、二重Ｕジョイントにより形成される。簡潔性のため、装置Ｄ１，Ｄ２は以下では伝達装置Ｄ１および伝達装置Ｄ２と記される。
【００４８】
図２には、二重Ｕジョイントが概略的に図示されている。二重Ｕジョイントは、長手軸線を有して両端部にフォーク２６，２８を備える中央アーム部材２４と、互いに垂直な４本の軸線を支承するクロス（横断）部品３４，３６によりフォーク２６，２８にそれぞれ接続される他の二つのフォーク３０，３２とを包含する。
【００４９】
通常、フォーク２６，２８は、入力シャフトの端部と出力シャフトの端部とに支承されている。二重Ｕジョイントにより、いずれかの入力シャフトといずれかの出力シャフトとの間で回転の伝達が達成されうる。フォーク２６，２８が同一平面上にある場合と、出力軸線が入力軸線と平行である場合に、Ｕジョイントは「定速ジョイント」と呼ばれ、入力および出力シャフトの回転速度は正確に等しい。
【００５０】
図示された例において、ロッド４０はフレームに装着され、伝達装置Ｄ１の第１端部３８はロッド４０に接続され、ロッドに対して固定配向を有する。
【００５１】
伝達装置Ｄ１は、軸線Ｘ１に平行な軸線Ｘ３を中心として回転可能にコーナープレート１６にヒンジ結合されるバー４４に接続されるとともに、これに対して固定配向を有する第２端部４２を包含する。バー４４は、コーナープレート１６に固定されたロッド４７に回転可能に取り付けられている。
【００５２】
伝達装置Ｄ２は、バー４４に接続された第１端部４６を包含し、これに対して固定配向を有する。伝達装置Ｄ２は、エフェクタ８に接続された第２端部４８を包含し、これに対して固定配向を有する。図示された例において、ロッド５０がエフェクタ８に装着され、伝達装置Ｄ２の第２端部はロッド５０に埋設されている。
【００５３】
伝達装置Ｄ１の第２端部４２とバー４４との間、伝達装置Ｄ２の第１端部４６とバー４４との間、伝達装置Ｄ２の第２端部４８とエフェクタ８との間のリンクは、スライダかインサートのいずれかであり、すべてのリンクは必ずしも同じ種類でなくてもよい。
【００５４】
ロッド５０はプレート２２を貫通し、軸線Ｘ１に平行な軸線Ｘ７によりプレートとの旋回接続状態にあり、これにより、エフェクタがプレートとの旋回接続状態にある。プレートはベアリングを収容するように穿孔されており、これにより、エフェクタとプレートとの間の旋回リンクを保証する。
【００５５】
図示された例では、中央アーム部材が可変長であるように伝達装置が中央アーム部材にスライドリンク５２，５４を包含すると特に有利である。伝達装置Ｄ１，Ｄ２は、バー４４およびロッド５０を通してエフェクタへ垂直軸線配向を伝達する。
【００５６】
可変長を有する伝達装置を備えるこの実施形態により、全体的平衡アセンブリが得られる。結果的に、キャリアの形成、具体的には軸線の構成において、高い自由度を有するという利点を提供する。
【００５７】
実際に、図１１Ａに図示されているように軸線Ｘ１およびＸ２が共点性ではないようなキャリアも可能である。
【００５８】
図１１Ｂに図示されているように、軸線Ｘ１を含まない平面Ｔを反動アームが画定するようなヒンジ結合アセンブリも形成可能である。
【００５９】
バー４４とコーナープレートと一体的であるロッド４７との間の旋回リンクの軸線は、図１１Ｃに図示されているように軸線Ｘ４と交差しなくてもよい。
【００６０】
さらに、プレート２２とエフェクタ８との間の旋回リンクの軸線は、図１１Ｄに図示されているようにプレート２２に対していかなる位置を有してもよい。
【００６１】
地面に対するロッド４０の固定位置は、いかなる位置でもよい。
【００６２】
図３および４に図示された図１のキャリアの代替的実施形態Ｐ２では、伝達装置は固定長のものであり、作製が容易であるという利点を提供する。この例示的実施形態では、キャリアは軸線Ｘ１およびＸ２が共点性でありうる。ヒンジ結合アセンブリは、反動アーム１２，２０が軸線Ｘ１を含む平面を画定しうる。バー４４とコーナープレートと一体的なロッド４７との間の旋回リンクの軸線は、旋回リンクの軸線Ｘ４と交差している。さらに、プレート２２とエフェクタ８との間の旋回リンクの軸線は、軸線Ｘ１を含む反動アームにより画定される平面上にあり、さらに、ブームアーム１８とプレート２２との間の回転軸線と交差しており、またロッド４０は、支承アーム１０と装置Ｄ１の中央要素とが平行四辺形を形成するような長さおよび対地位置を有する。
【００６３】
伝達装置Ｄ１，Ｄ２は、このとき、キャリアの部分１０，１８とともに、空間内で変形可能な平行四辺形を形成する。平行四辺形は、辺の一つを中心とする回転により、および／または角度の変更により拡大される。拡大平行四辺形は、図３Ａおよび図３Ｂでは点線で図示されている。
【００６４】
プレート２２とエフェクタ８との間の旋回リンクの軸線がプレート２２に対していずれかの位置を有するという点で図３および図４のものと異なるキャリアが考えられる。この事例では、伝達装置のうちの一つのみ、すなわち第２伝達装置がスライドリンクを包含する。
【００６５】
ロッド４０の固定位置が地面に対していずれかの位置にあるという点で図３および図４のものと異なるキャリアも考えられる。
【００６６】
この事例でも、伝達装置のうちの一つのみ、すなわち第１伝達装置がスライドリンクを包含する。
【００６７】
図５Ａおよび図５Ｂでは、図３および図４のキャリアの構造を有するキャリアが部分的に図示されているが、Ｕジョイントのクロス部品のうち少なくとも一つがボールジョイントリンクで置き換えられた伝達装置Ｄ１′，Ｄ２′を包含する。しかしこのキャリアは特殊な位置を有し、その到達可能空間は、二重Ｕジョイントを包含するキャリアに対して著しく制限されていることが分かる。本発明において、積載物の取り扱いおよび変位がキャリアにより保証（確保）される事例では、垂直軸線に誘発される回転の排除が装置Ｄ１，Ｄ２により保証（確保）される。そのため、伝達装置Ｄ１，Ｄ２は積載物に配慮する必要がなく、キャリアの他の部分に対して比較的低寸法を有しうる。
【００６８】
要素４０，４４，５０の形状は限定的でなく他の形状も採用可能である。
【００６９】
本発明では、平面状の可変形平行四辺形装置によって第１および第２ヒンジ結合アセンブリを制御することにより、空間内での変位に関わらずエフェクタの水平配向が保持され、伝達装置Ｄ１，Ｄ２のため垂直軸線配向が保持される。
【００７０】
図６には、三つの旋回リンクを備えるキャリアＰ３の別の例示的実施形態が示されている。
【００７１】
当該キャリアは、平行軸線Ｘ２，Ｘ４を有する二つの旋回リンクと、軸線Ｘ２およびＸ４と直交する軸線Ｘ１を有する旋回リンクとを包含する。軸線Ｘ２，Ｘ４を備える両方の旋回リンクは、軸線Ｘ２（および軸線Ｘ４）に平行な軸線での誘発回転を発生させ、軸線Ｘ１を有する旋回リンクは軸線Ｘ１を中心とする誘発回転を発生させる。
【００７２】
この例において、キャリアは垂直壁部Ｍ、例えば壁部に取り付けられる。キャリアは、壁部Ｍに埋設されたフレームと、二つのヒンジ結合アセンブリ４，６、すなわち軸線Ｘ２を中心としてフレーム２にヒンジ結合された第１アセンブリ４と、軸線Ｘ４を中心として第１要素にヒンジ結合された第２アセンブリ６とを包含する。第１ヒンジ結合アセンブリ４と第２ヒンジ結合アセンブリ６により、軸線Ｘ２に平行な軸線での誘発回転が除去されうる。
【００７３】
キャリアは、軸線Ｘ１を中心として第２ヒンジ結合アセンブリ６にヒンジ結合される第３可変形平行四辺形アセンブリ５７と、壁部からエフェクタへ配向を伝達するための伝達装置Ｄ１とを包含する。軸線Ｘ１はロボットの第２部分に支承される。これは水平であるが、必ずしも壁部に対して垂直ではない。
【００７４】
このため、第２ヒンジ結合アセンブリ６の第２端部では、Ｘ４と平行な軸線Ｘ５を中心としてプレート５５がヒンジ結合され、このプレートにロッド５６が装着されている。二つのヒンジ結合アセンブリ４，６のため、プレート５５は壁部に取り付けられたフレーム２に対して固定配向を有する。伝達装置Ｄ１は、軸線Ｘ４に平行な軸線で第３ヒンジ結合アセンブリ５７のプレート２２との旋回接続状態にあるエフェクタ８へ、ロッド５６を接続する。伝達装置により、軸線Ｘ１での旋回リンクが伸張され、軸線Ｘ１でのその誘発回転がヒンジ結合アセンブリ５７により排除される。伝達装置Ｄ１のおかげで、エフェクタは、プレート５５に対する、すなわちフレーム２に対する固定配向を維持する。
【００７５】
前出の例について述べたように、伝達装置は、可変長を有するようにスライドリンクを備え、これにより、アセンブリを平衡状態にする。しかし、装置Ｄ１のヒンジについて特定の構成を用いて、この装置とヒンジ結合アセンブリ５７との間の空間で変形可能な平行四辺形を形成することが可能である。この事例では、装置Ｄ１のスライドリンクは機能的不静定アセンブリにより省略されうる。
【００７６】
前出の例について述べたように、装置Ｄ１のＵジョイントの少なくとも一つがボールジョイントリンクにより置き換えられうる。ボールジョイントリンクにより導入される特殊な位置のため、ロボットの到達可能空間が著しく減少することが分かっている。
【００７７】
図７には、直交軸線を含む三つの旋回リンクを有するキャリアＰ４の別の例がさらに示されている。
【００７８】
このキャリアは、三つの旋回リンクの軸線が直交しているという点で、図１のものと異なっている。キャリアは二つのヒンジ結合アセンブリ４，６を包含し、第２ヒンジ結合アセンブリ６は軸線Ｘ４を中心として第１ヒンジ結合アセンブリ４にヒンジ結合されている。
【００７９】
キャリアは、ロッド４０をバー４４に接続する伝達装置Ｄ１と、バー４４をエフェクタ８に接続する第２伝達装置Ｄ２とを具備し、これらの伝達装置Ｄ１，Ｄ２の両方が垂直軸線を有する配向の伝達を保証し、さらに軸線Ｘ２に平行な軸線を中心として回転可能に第２ヒンジ結合アセンブリの接続ロッド２３にヒンジ結合された、コーナープレート１６とプレート２２との間の第３伝達装置Ｄ３を包含する。エフェクタ８は、軸線Ｘ１に平行な軸線を中心としてプレート２２にヒンジ結合されている。この第３伝達装置Ｄ３は、Ｘ２に平行な水平軸線を有する配向をプレート２２へ確実に伝達し、これがエフェクタに加えられる。
【００８０】
図８には、直交軸線を有する二つの連続する旋回リンクと直動リンクとを有するキャリアＰ５の別の例示的実施形態が示されている。
【００８１】
旋回リンクは、軸線Ｘ１およびＸ２を有し、直動リンクは軸線Ｙ１を有する。
【００８２】
キャリアＰ５は、軸線Ｘ１を中心として回転可能にヒンジ結合されたクレビス３が取り付けられたフレーム２と、軸線Ｘ２を中心として回転可能にクレビス３にヒンジ結合された支承アーム６２と、軸線Ｙ１に沿って支承アーム６２上で摺動可能なキャリッジ６４とを包含する。
【００８３】
プレート６６は、軸線Ｘ２に平行な軸線を中心として回転可能にキャリッジ６４にヒンジ結合され、エフェクタ８はプレートに回転可能にヒンジ結合されている。
【００８４】
当該技術で周知のケーブル・タックルブロックシステム６７は、図の例でプレート６６が水平を維持するように軸線Ｘ２をプレート６６に接続する。ケーブル・タックルブロックシステムは、明瞭性のため図８に部分的に図示されている。
【００８５】
ケーブル・タックルブロックシステムは当業者には周知であり、その動作を簡潔に説明する。これは伸張されるスライドリンクの軸線に垂直な軸線を持つ回転を排除するのに使用される。
【００８６】
キャリッジ６４が支承アーム６２に対して並進（平行移動）されると、両方のタックルブロック６８が同じ方向に、また軸線Ｙ１上で同じ値だけ移動して、ケーブル７０を引張状態に保持する。軸線Ｘ２を中心としてそのすべてが回転すると、タックルブロック６８は支承アーム６２に対して静止したままとなり、一方ではプレート６６に接続されたプーリ７２に、他方ではクレビス３に接続されたプーリ７１に装着されたケーブル７０が、プレート６６での誘発回転を排除する。
【００８７】
エフェクタ８の軸線Ｘ１に平行な軸線を含む配向をフレーム２に対して保持するように、二重Ｕジョイントを含む伝達装置Ｄ１がフレーム２とエフェクタ８との間に設けられる。伝達装置は、キャリアを平衡状態にするスライドリンクも包含する。
【００８８】
図示されていない別の例示的実施形態によれば、フレームから始めて、直動リンクと、直交軸線を有する二つの旋回リンクとを順に包含するキャリアが製造され、エフェクタ配向はフレームの配向に接続される。例えば、図６のキャリアアーキテクチャから（製造し）始めて、そしてロボットをフレームに接続する軸線Ｘ２での旋回接続を、軸線Ｘ２を含むスライドリンクと置き換えるようにキャリアアーキテクチャを変形することによって、このようなキャリアが製造されうる。ヒンジ結合アセンブリ４の反動バーが省略され、コーナープレート１６が支承アーム１０に埋設されうる。
【００８９】
図９には、直交軸線を備える二つの旋回リンクと直動リンクとを有する別の例示的キャリアＰ６が示されている。両旋回リンクは連続していない。
【００９０】
キャリアは、地面に取り付けられるフレーム２と、軸線Ｘ１を中心にフレームに対して回転移動可能なシャフト７４と、キャリッジ７７が軸線Ｙ１に沿って摺動可能なシャフト７４に固定された支承アーム７５と、軸線Ｘ２を中心としてキャリッジ７７にヒンジ結合で取り付けられた平行四辺形のヒンジ結合アセンブリ４とを包含する。
【００９１】
スライドリンクを伸張させるケーブル・タックルブロックシステム６７により、軸線Ｘ１での旋回リンクにより誘発される回転が排除され、これによりプレート７８の配向がフレームの配向に接続され、プレート７８はＸ１に平行な軸線でのキャリッジ７７との旋回接続状態にある。ヒンジ結合アセンブリ２は、軸線Ｘ２での旋回リンクの誘発回転を排除し、これにより、プレート２２の配向を水平に保持し、これは、ヒンジ結合アセンブリ４の支承アーム１０に対して、軸線Ｘ２に平行な軸線での旋回接続状態にあることを意味する。
【００９２】
二重Ｕジョイントを含む伝達装置Ｄ１はエフェクタ８の配向をプレート７８の配向に接続し、プレート７８は図１の例のように、軸線Ｘ１に平行な軸線でのプレート２２との旋回接続状態にある。
【００９３】
これにより、エフェクタの配向がフレームの配向に接続される。
【００９４】
図示された例では、伝達装置は、アセンブリを平衡状態にするスライドリンクも包含する。
【００９５】
説明したすべての例において、二重Ｕジョイントを備える伝達装置は、可変長を有して平衡状態の構造が設けられるようにスライドリンクを包含しうる。
【００９６】
説明したすべての例において、長さが固定された伝達装置のＵジョイントリンクは、これらの装置のヒンジの特定構成を用いて、ボールジョイントリンクと置き換えられうるため、対応するヒンジ結合アセンブリとともに空間内で変形可能な平行四辺形を形成する。
【００９７】
図の例では、フレームの固定配向のエフェクタへの伝達が説明された。エフェクタの配向は、空間内での変位に関わらず一定である。二重Ｕジョイントの一方とフレームに、またはフレーム配向を有する中間要素に接続されて、二重ジョイントを変位させるとともにエフェクタの配向に作用する装置を用意することにより、この配向の変形が考えられる。これにより、エフェクタ配向の制御は、フレームに対して、または中間要素においてオフセットし、エフェクタに搭載されていない。
【００９８】
キャリアＰ２，Ｐ４，Ｐ５（図３，７，８）の例を考えると、垂直軸線での回転の操作は、例えばターンテーブル上で、軸線Ｘを中心としてフレームに対して回転するロッド４０を操作することにより行われる。図６のキャリアＰ３では、軸線Ｘ２を中心として回転するヒンジ結合アセンブリ４の接続ロッドを操作することが可能である。図９のキャリアＰ６に関して、配向保持ケーブルが、プレート７８およびエフェクタ８を垂直軸線で回転可能に操作する歯付きベルトにより置き換えられうる。
【００９９】
本発明では、直列キャリアは純並進ポジショナを形成する。
【０１００】
本発明により具備される手段は、受動的であるという利点を有し、実施形態では電動化手段を必要とせず、他の実施形態では電動化手段が伝達装置の上流にあるだけでなく制御されることもなく、当初のキャリアの不静定度を上昇させない。本発明により具備される手段は、キャリア自体により保証される積載物取り扱い機能から分離された、誘発回転を排除する機能を提供する。
【０１０１】
構成に応じて、本発明により具備される手段は、比較的低歪みで付勢されることが可能であって、また当初のキャリアに対して寸法が縮小されうる。
【０１０２】
さらに、これらの手段は既存のキャリアに容易に統合され、比較的目立たず、省スペース化が可能であって、当初のキャリアの到達可能空間に対して非常に低い影響を有するようにキャリア形態を模倣する。
【符号の説明】
【０１０３】
２  フレーム
３  クレビス
４  第１ヒンジ結合アセンブリ
４．１  第１長手方向端部
４．２  第２長手方向端部
６  第２ヒンジ結合アセンブリ
６．１  第１長手方向端部
６．２  第２長手方向端部
８  エフェクタ
１０  支承アーム
１２  反動アーム
１４  接続ロッド
１６  コーナープレート
１８  ブームアーム
２０  反動アーム
２２  プレート
２４  中央アーム部材
２６，２８，３０，３２  フォーク
３４，３６  クロス部品
３８  第１端部
４０  ロッド
４２  第２端部
４４  バー
４６  第１端部
４７  ロッド
４８  第２端部
５０  ロッド
５２，５４  スライドリンク
５５  プレート
５６  ロッド
５７  第３ヒンジ結合アセンブリ
６２  支承アーム
６４  キャリッジ
６６  プレート
６７  ケーブル・タックルブロックシステム
６８  タックルブロック
７０  ケーブル
７１，７２  プーリ
７４  シャフト
７５  支承アーム
７７  キャリッジ
７８  プレート
Ｃ  ケーブルリンク
Ｃ１，Ｃ２  ケーブルポイント
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  伝達装置
Ｍ  壁部
Ｐ１，Ｐ４  直列キャリア
Ｐ２  プーリ
Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６  キャリア
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｙ１  軸線
【図１】
2016505396.tif 000003
【図２】
2016505396.tif 000004
【図３】
2016505396.tif 000005
【図３Ａ】
2016505396.tif 000006
【図３Ｂ】
2016505396.tif 000007
【図４】
2016505396.tif 000008
【図５Ａ】
2016505396.tif 000009
【図５Ｂ】
2016505396.tif 000010
【図６】
2016505396.tif 000011
【図７】
2016505396.tif 000012
【図８】
2016505396.tif 000013
【図９】
2016505396.tif 000014
【図１０】
2016505396.tif 000015
【図１１Ａ】
2016505396.tif 000016
【図１１Ｂ】
2016505396.tif 000017
【図１１Ｃ】
2016505396.tif 000018
【図１１Ｄ】
2016505396.tif 000019
【国際調査報告】
2016505396.tif 000020
2016505396.tif 000021
2016505396.tif 000022
2016505396.tif 000023