Source: https://patents.google.com/patent/JP2001088072A/en
Timestamp: 2018-10-20 11:45:03
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JP2001088072A - Four-freedom degree parallel robot - Google Patents
Four-freedom degree parallel robot
JP2001088072A
JP2001088072A JP26431199A JP26431199A JP2001088072A JP 2001088072 A JP2001088072 A JP 2001088072A JP 26431199 A JP26431199 A JP 26431199A JP 26431199 A JP26431199 A JP 26431199A JP 2001088072 A JP2001088072 A JP 2001088072A
JP3806273B2 (en )
Piero Francois
Compani Olivier
Tetsuo Shibukawa
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a four-freedom degree parallel robot allowing a traveling plate to be moved in four-freedom degree at high speeds and accelerations and capable of being positioned precisely with high rigidity. SOLUTION: A four-freedom degree parallel robot comprises four actuators 2 fixed to a base 1, four sets of parallel links 3 having an upper end connected through a universal joint 33 to the tip of an arm 23 of each actuator 2, and a traveling plate 4 having four corners connected through a universal joint 33 to the lower end of each parallel link 3. Each actuator 2 is controlled so as to move major members 41 of the traveling plate 4 to be moved in four degrees of freedom by a parallel movement in all directions and a specified rotating movement about uniaxis. Because only an axial force is applied to a rod 31 forming the parallel link 3, the traveling plate 4 can be positioned precisely at high speeds and with high rigidity.
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のアクチュエータが並列に配設されたパラレルロボットの技術分野に属する。 The present invention relates belongs to the technical field of parallel robot in which a plurality of actuators are disposed in parallel. 本発明は、移送や加工を目的とした工業用ロボットに好適であるが、自動車の運転シミュレータなど他の用途にも広く応用可能である。 The present invention is suitable for industrial robots for the purpose of transport and processing, and can be widely applied to other applications such as driving a car simulator.
【従来の技術】工業用ロボットには、アーム型ロボットのようにアクチュエータが直列に配設されたシリアルリンク機構をもつシリアルロボットと、フライトシミュレータのようにアクチュエータが並列に配設されたパラレルリンク機構をもつパラレルロボットとがある。 BACKGROUND OF THE INVENTION Industrial robots arm type and serial robot with a serial link mechanism actuator are arranged in series as a robot, a parallel link mechanism actuator as flight simulators are disposed in parallel there is a parallel robot with. パラレルロボットでは、シリアルロボットとは異なって、リンク機構を構成するロッドに曲げモーメントが作用せず、 In the parallel robot, unlike the serial robot, not bending moment acts on the rod constituting the link mechanism,
ロッドには引っ張りまたは圧縮の軸力だけが作用する。 Only axial forces of the rod tension or compression acts.
それゆえ、パラレルロボットによれば、高速かつ高加速度での動作が可能であるうえに、高剛性が得られる。 Therefore, according to the parallel robot, on top it is capable of operating at high speed and high acceleration, high rigidity is obtained.
【０００３】フライトシミュレータのように六自由度をもつパラレルロボット（従来技術１）は、特開平６−２ [0003] The parallel robot with six degrees of freedom as the flight simulator (prior art 1), JP-A-6-2
７００７７号公報や特開平８−１５０５２６号公報に開示されており、すでに商品化もされている。 No. 70077 and JP 8-150526 has disclosed in Japanese are also already commercialized. これらの六自由度パラレルロボットによれば、トラベリングプレートが、直交三軸に沿った全方向への平行移動と直交三軸回りの回転移動とを行うことができ、極めて自由度が高い動作を行うことができる。 According to these six degrees of freedom parallel robot, the traveling plate is orthogonal can perform a rotary movement of translation and three orthogonal axis in all directions along the three axes, performs extremely high degree of freedom operation be able to. ただし、このような六自由度パラレルロボットにおいて、六自由度の運動を実現するためには、六つのアクチュエータが必要であり、これらを省略することはできない。 However, in such a six degrees of freedom parallel robot, in order to realize the movement of six degrees of freedom are required six actuators, it is not possible to omit these. それゆえ、コストダウンにも自ずと限度があり、高価なものとならざるを得ない。 Therefore, there is naturally a limit to the cost down, inevitably expensive.
【０００４】ところで、航空機のマニューバを模擬するフライトシミュレータには六自由度が必要であると考えられるが、工業用ロボットには六自由度は必ずしも必要ではない。 [0004] By the way, it is believed that there is a need for six degrees of freedom in the flight simulator to simulate the maneuvers of aircraft, six degrees of freedom in the industrial robot is not necessarily required. すなわち、工業用ロボットでは、多くの場合、縦横高さ方向の平行移動と水平面内での回転移動との都合四自由度の運動ができれば足り、六自由度はオーバースペックである。 That is, in the industrial robot, often, sufficient if convenient four freedom of movement and the rotation movement in a plane parallel movement and the horizontal plane of the vertical and horizontal height direction, six degrees of freedom is overkill.
【０００５】そこで、特公平４−４５３１０号公報（特願昭６１−５０６３３１号）には、従来技術として、前述の四自由度の運動をすることができる疑似パラレルロボットが開示されている。 [0005] Therefore, the KOKOKU 4-45310 Patent Publication (Japanese Patent Application No. Sho 61-506331), as the prior art, the pseudo-parallel robot capable of motion of the four degrees of freedom described above is disclosed. このロボットを、本発明の四自由度パラレルロボットと区別するために、「従来技術２」と呼ぶことにする。 The robot, in order to distinguish a four degree-of-freedom parallel robot of the present invention, will be referred to as "prior art 2".
【０００６】従来技術２は、それぞれアクチュエータによって駆動される二本のロッドをもつ三組の平行リンクを三方に有しており、トラベリングプレートを三自由度で平行移動させることを可能としている。 Conventional art 2 has three pairs of parallel links with two rods driven by a respective actuator to the three-way, it is made possible to move in parallel in three degrees of freedom traveling plate. そして、従来技術２は、トラベリングプレートの水平面内の旋回を可能にするために、第四のアクチュエータによって回転駆動される伸縮自在のトルクロッドを有する。 The prior art 2, in order to allow pivoting in the horizontal plane of the traveling plate, having a telescopic torque rod which is rotated by a fourth actuator. ここで、トルクロッドの一端は回転モータの軸にユニバーサルジョイントで連結されており、他端はトラベリングプレートの中央部にユニバーサルジョイントで連結されている。 Here, one end of the torque rod is connected by a universal joint to the shaft of the rotary motor, the other end is connected by a universal joint in the central portion of the traveling plate.
それゆえ、トラベリングプレートは回転モータの駆動軸の回転運動に追随して、水平面内での回転運動をする。 Thus, the traveling plate is to follow the rotational movement of the drive shaft of the rotary motor, the rotary movement in the horizontal plane.
【０００７】従来技術２によれば、アクチュエータの数を四つに減らせるので、六つのアクチュエータが必要な前述の六自由度パラレルロボットに比べて安価になるという効果がある。 According to the prior art 2, since the reduced number of actuators to four, there is an effect that it becomes cheaper than six six degrees of freedom parallel robot of the actuator is required above.
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の従来技術としての従来技術２では、トルクロッドにねじりモーメントがかかるので、本来のパラレルロボットのように高速かつ高加速度の運動を実現することは難しい。 [0007] However, the prior art 2 as prior art described above, since the torsional moment is exerted on the torque rod, it is difficult to realize the movement of the high-speed and high-acceleration as the original parallel robot . すなわち、トルクロッドに大きなトルクがかかるとトルクロッドがねじれ変形するので、回転運動を従来技術１のように精密に行うことができず、回転運動を急停止するとねじれ振動を起こしてしまい位置決めに時間がかかる。 That is, since a large torque to the torque rod torque rod twisting deformation when such rotational movement can not be performed precisely as in the prior art 1, the time for positioning will undergo torsional vibrations when suddenly stopped rotational motion it takes.
【０００９】そればかりではなく、従来技術２では、前述のようにトルクロッドがねじれ変形しやすいので、剛性が不足する傾向にある。 [0009] Not only that, in prior art 2, since the torque rod twists easily deformed as described above, tends to rigidity is insufficient. それゆえ、トラベリングプレートにヨーイングモーメントがかかると、トルクロッドのねじれ変形に伴ってトラベリングプレートが回転移動してしまう。 Therefore, when the yawing moment according to the traveling plate, the traveling plate will be rotated and moved along with the torsional deformation of the torque rod. その結果、従来技術２には、高い剛性をもって精密にトラベリングプレートの位置決めを行うことが困難であるという不都合がある。 As a result, the prior art 2, there is a disadvantage that it is difficult to perform precise positioning of the traveling plate with high rigidity.
【００１０】そこで本発明は、トラベリングプレートを、高速かつ高加速度で四自由度の移動をさせることができ、高い剛性をもって精密に位置決めすることができる四自由度パラレルロボットを提供することを解決すべき課題とする。 [0010] The present invention is to solve is to provide a traveling plate, at high speed and high acceleration can be the movement of the four degrees of freedom, four degrees of freedom parallel robot which can be precisely positioned with high rigidity it is an object to be.
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明した。 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION, we invented the following means.
【００１２】（第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の四自由度パラレルロボットである。 [0012] (first means) first means of the present invention is a four degree-of-freedom parallel robot according to claim 1, wherein.
【００１３】本手段では、四つのアクチュエータがそれぞれ連携して制御され、四組のロッド部材をそれぞれ所定ストロークだけ押し引きすると、各ロッド部材によってトラベリングプレートが移動する。 [0013] In this section, four actuators are controlled in conjunction respectively, when pushed or pulled four sets of rod members only each predetermined stroke, the traveling plate is moved by the rod member. ここで、トラベリングプレートの主要部では、運動の自由度が、全方向への平行移動と所定の一軸回りの回転移動との四自由度に限定されている。 Here, the main portion of the traveling plate, freedom of movement is limited to the four degrees of freedom of rotational movement moving the predetermined uniaxial around parallel in all directions. それゆえ、四組のロッド部材のうちアクチュエータ側の一端の位置が定まれば、トラベリングプレート側の他端の位置も一意に定まり、トラベリングプレートの位置および姿勢は一意に定まる。 Therefore, if Sadamare the position of one end of the actuator side of the four sets of rod members, the position of the other end of the traveling plate side uniquely determined, the position and orientation of the traveling plate is uniquely determined.
【００１４】すなわち、四つのアクチュエータのストロークが定まれば、四組のロッド部材を介してトラベリングプレートの主要部の位置は、三次元空間のうち一点に定まり、トラベリングプレートの姿勢は所定の一軸回りの所定の回転位置で定まる。 [0014] That is, the stroke of the four actuators is determined, the position of the main portion of the traveling plate through the four sets of the rod member, Sadamari to one point of the three-dimensional space, the attitude of the traveling plate is predetermined uniaxial around the determined at a predetermined rotational position. この際、各ロッド部材には引っ張りまたは圧縮の軸力しか加わらず、ねじり変形に関してはモーメントフリーである。 In this case, the axial force of the tension or compression to each rod member only applied, with respect to torsional deformation which is moment-free.
【００１５】それゆえ、各ロッド部材のジョイント等に遊びがないようにさえしてあれば、トラベリングプレートは、三次元空間中において、所定の位置および姿勢に高い剛性で精密に固定される。 [0015] Therefore, if it even so that there is no play in the joint of each rod member, the traveling plate is in a three-dimensional space, is precisely fixed with high rigidity at a predetermined position and orientation. また、各アクチュエータを動かしてトラベリングプレートを移動させるに際しても、各ロッド部材には軸力しか作用せず極めて高い剛性が得られているので、各ロッド部材は大きな慣性力にも耐えることができる。 Also, when moving the traveling plate by moving the actuators, since a very high rigidity does not act only axial force in each rod member is obtained, each rod member can withstand large inertial force. それゆえ、アクチュエータの駆動力の範囲で高加速度でトラベリングプレートを加速および減速することが可能になり、その結果として、アクチュエータの駆動速度の範囲で高速での運用も可能になる。 Therefore, it is possible to accelerate and decelerate the traveling plate with high accelerations in the range of the driving force of the actuator, as a result, it becomes possible operation at high speed range of the drive speed of the actuator.
【００１６】したがって、本手段の四自由度パラレルロボットによれば、トラベリングプレートの主要部を、高速かつ高加速度で四自由度の移動をさせることができ、 [0016] Therefore, according to the four-degree-of-freedom parallel robot of this means, it is possible to the main portion of the traveling plate, the movement of the four degrees of freedom at a high speed and high acceleration,
高い剛性をもって精密に位置決めすることができるという効果がある。 There is an effect that can be precisely positioned with high rigidity. この効果は、前述の従来技術としての従来技術２では得られなかった効果である。 This effect is an effect that can not be obtained in the prior art 2 as the aforementioned prior art.
【００１７】しかも、前述の六自由度パラレルロボットに比べて、アクチュエータの数を減らすことができるので、六自由度パラレルロボットよりも安価に製造することができるという効果もある。 [0017] Moreover, there is compared the six degrees of freedom parallel robot of the foregoing, it is possible to reduce the number of actuators, also an effect that can be produced inexpensively than six degrees of freedom parallel robot.
【００１８】なお、アクチュエータとしては、駆動軸にアームを固定した回転モータ、ボールねじ装置、リニアモータなど、多彩なアクチュエータの中から設計条件を参照して選定することができる。 [0018] As the actuator, a rotary motor with a fixed arm on the drive shaft, the ball screw device, such as a linear motor, it is possible to select with reference to design conditions from the various actuators.
【００１９】また、本手段の四自由度パラレルロボットは、トラベリングプレートに用途に応じたエンドエフェクタを設けることにより、ワークのハンドリングや機械加工などの工業用途に使用できるばかりではなく、工業用以外でも多様な用途に応用することができる。 Further, the four-degree-of-freedom parallel robot of this means, by providing an end effector according to the application to the traveling plate, not only can be used in industrial applications such as handling and machining of the workpiece, even outside industrial it can be applied to various applications.
【００２０】（第２手段）本発明の第２手段は、請求項２記載の四自由度パラレルロボットである。 [0020] (second means) a second means of the present invention is a four degree-of-freedom parallel robot according to claim 2, wherein.
【００２１】本手段では、四つのロッド部材のそれぞれが、平行リンクを構成する互いに平行な一対のロッドである。 [0021] In this section, each of the four rod members are mutually parallel pair of rods constituting a parallel link. より正確に言えば、各ロッド部材は、一対の互いに平行なロッドであり、二本のロッドと一対の端部材と両者をそれぞれ屈曲可能に接続するジョイントは、平行四辺形をなす平行リンクを形成している。 More precisely, each rod member is a pair of parallel rods to one another, a joint for connecting two rods and a pair of end members with both the bendable respectively, form a parallel link constituting a parallelogram are doing. そして、ロッド部材である各ロッドの端部には、一対の端部材が屈曲可能に連結されている。 Then, the ends of each rod which is a rod member, a pair of end members is coupled bendable. これら一対の端部材のうち、一方はアクチュエータの可動部に固定されており、他方はトラベリングプレートの連結部材の端部に固定されている。 Of the pair of end members, one is fixed to the movable part of the actuator, the other is fixed to an end portion of the connecting member of the traveling plate.
【００２２】それゆえ、各ロッド部材の両端部に連結された一対の端部材も互いに平行に保たれ、自由度に制限が生じるので、トラベリングプレートが単純に一体部材で構成されていては、四組の平行リンクとトラベリングプレートとで構成されるリンク構造が、不静定になってしまう。 [0022] Thus, a pair of end members connected to both ends of each rod member is also kept parallel to each other, since the limited freedom occurs, is traveling plate is consists of simple integral member, four link structure composed of a set of parallel links and the traveling plate is, becomes statically indeterminate. そこで、本手段では、トラベリングプレートが、四自由度の移動が可能な一部である主要部材と、同主要部材の両端に中間部がそれぞれ相対回転可能に連結され両端部がそれぞれ各平行リンクと連結された一対の連結部材とに、分かれている。 Therefore, in the present means, the traveling plate is a four movement degrees of freedom, which is part capable and key member, both end portions an intermediate portion is relatively rotatably coupled to both ends of the main member and the parallel link, respectively a pair of connecting members which are connected, are divided. その結果、前記リンク構造には、トラベリングプレートの内部で新たに二つの関節部が付加され、自由度が二つ増えるので、前記リンク構造は不静定ではなくなる。 As a result, the said link structure, the newly added two joints inside the traveling plate, since the degree of freedom is increased two, the link structure is not a statically indeterminate.
【００２３】すると、トラベリングプレートの主要部である主要部材は、各アクチュエータの変位に従って、前述のような四自由度の運動を行うことができる。 [0023] Then, the main member is a main portion of the traveling plate according displacement of each actuator can perform movements of the four degrees of freedom as described above. そして、各アクチュエータの可動部の変位が定まれば、主要部材の位置および姿勢が一意に定まるばかりではなく、 Then, if the displacement of the movable portion of each actuator is determined, not only the position and orientation of the main member is uniquely determined,
主要部材は高い剛性で精密に位置決めされる。 Primary member is precisely positioned with high rigidity.
【００２４】ここで、四組の平行リンクを同一規格で製造することができるので、後述の第３手段に比べて製造すべき部品の種類を減らすことができるうえに、構造設計や制御ソフトの製作が容易になり、少量生産ではコストダウンになる。 [0024] Here, it is possible to manufacture four sets of the parallel link with the same standards, on top can reduce the types of parts to be produced in comparison with the third means to be described later, the structural design and control software production becomes easy, and the cost down in the low-volume production.
【００２５】したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、構造設計や制御ソフトの製作が容易になり、少量生産ではコストダウンすることができるという効果がある。 [0025] Therefore, according to this means, in addition to the effects of the above-described first means, it facilitates the manufacture of the structural design and control software, in small production there is an effect that it is possible to reduce costs.
【００２６】（第３手段）本発明の第３手段は、請求項３記載の四自由度パラレルロボットである。 [0026] (third means) third means of the present invention is a four degree-of-freedom parallel robot according to claim 3, wherein.
【００２７】本手段では、いずれの組み合わせを採用しても、各ロッド部材は、トラベリングプレートの四隅に対し４５°の整数倍の角度差をもって取り付けられられている。 [0027] In this section, be employed in any combination, each rod member is attached with a integral multiple of the angular difference of 45 ° with respect to the four corners of the traveling plate. そしてさらに、ロッド部材のうち少なくとも二組は、互いに９０°の角度差をもって取り付けられている。 And further, at least two pairs of rod members are mounted at an angle difference of 90 ° from each other.
【００２８】それゆえ、トラベリングプレートの主要部材がもつ三次元空間内の目標位置および目標姿勢から、 [0028] Therefore, from the target position and target posture of the three-dimensional space with the main member of the traveling plate,
四組のアクチュエータの目標ストロークを演算する演算処理の数式が簡素化されるので、四組のアクチュエータを制御する制御装置の製造が容易になる。 Since formula operation processing for calculating a target stroke of the four sets of actuators can be simplified, thereby facilitating the manufacture of the control device for controlling the four sets of actuators. また、同様の理由で、制御装置の演算処理能力の割には制御演算が速やかになり、速やかにトラベリングプレートを適正な経路を通って目標位置に動かすことが可能になる。 For the same reason, in spite of the computational power of the controller control calculation becomes quickly, it is possible to promptly traveling plate through a proper route to move to the target position.
【００２９】したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、制御装置が安価であっても比較的速やかな動作が可能になるという効果がある。 [0029] Therefore, according to this means, in addition to the effects of the second means described above, there is an effect that the control device permits a relatively quick operation even cheaper.
【００３０】（第４手段）本発明の第４手段は、請求項４記載の四自由度パラレルロボットである。 [0030] (Fourth means) fourth means of the present invention is a four degree-of-freedom parallel robot according to claim 4.
【００３１】本手段では、四組のロッド部材のうち二組は前述の平行リンクを形成する一対のロッドであり、残り二組はボールジョイントによってモーメントフリーでねじり変位が可能なロッドである。 [0031] In this way, the two sets of four sets of rod members are a pair of rods forming a parallel link described above, the remaining two sets are rods capable of displacement torsional moments free by ball joints. それゆえ、四組のロッド部材のうち後者の二組はねじりに関する自由度をもつので、前述の第２手段と異なってトラベリングプレートが剛な一体部材であっても、四組のロッド部材とトラベリングプレートとによって形成されるリンク機構は不静定にならない。 Therefore, since the latter two sets of four sets of rod members having a degree of freedom in torsion, it is an integral member traveling plate is rigid different from the second means described above, four sets of rod members and traveling linkage formed by the plate does not become statically undetermined. そして、四組のロッド部材の基端の位置が定まれば、各ロッドの先端の位置も三次元空間中で一意に定まり、トラベリングプレートの位置および姿勢も一意に定まる。 Then, if Sadamare the position of the proximal end of the four pairs of rod members, the position of the tip of each rod also uniquely determined in three-dimensional space, the position and orientation of the traveling plate is also uniquely determined.
【００３２】その結果、トラベリングプレートが一体部材で構成できるうえに、四組のロッド部材のうち二組は単純な一本のロッドであるから、前述の第２手段よりも部品点数を減らすことができる。 [0032] As a result, the terms of the traveling plate can be constructed in one piece, because it is one rod two sets are simple of four sets of rod members, is possible to reduce the number of components than the second means described above it can. それゆえ、信頼性をより向上させることができるうえに、大量生産においてはよりいっそうのコストダウンが可能になる。 Hence, on top which can improve the reliability, it is possible to further cost reduction in mass production.
【００３３】したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、部品点数が少ないので、信頼性がいっそう高まるばかりではなく、大量生産においてはより大きなコストダウンが可能になるという効果がある。 [0033] Therefore, according to this means, the effect in addition to the effect of the above-described first means, because the small number of parts, reliability is not only increase further, that allows for a greater cost reduction in mass production there is.
【００３４】（第５手段）本発明の第５手段は、請求項５記載の四自由度パラレルロボットである。 [0034] (Fifth means) fifth means of the present invention is a four degree-of-freedom parallel robot according to claim 5, wherein. ここで、アクチュエータロッドとしては、油圧シリンダ、エアシリンダ、リニアモータおよびボールねじ装置などの多彩な選択肢の中から、設計上の要求に合わせて選定することが可能である。 Here, the actuator rod, a hydraulic cylinder, an air cylinder, from among the various options such as a linear motor and a ball screw device, it is possible to select in accordance with the design requirements.
【００３５】本手段では、前述の第１手段と同様の作用効果が得られる。 [0035] In this section, the same effect as the above-described first means is obtained. そればかりではなく、基台に固定されたアクチュエータがなく、第１手段のアクチュエータおよびロッド部材を兼ねるアクチュエータロッドが採用されているので、構成がより簡素になり、小型軽量化が可能になる。 It not only has no actuator fixed to the base, the actuator rod serving as the actuator and the rod member of the first means is employed, the configuration is simpler, allowing smaller and lighter. また、同様の理由で、よりいっそうのコストダウンも可能になる。 For the same reason, also allows further cost reduction.
【００３６】したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、よりいっそうの小型軽量化およびコストダウンが可能になるという効果がある。 [0036] Therefore, according to this means, in addition to the effects of the above-described first means, there is an effect that more permits further miniaturization and cost reduction.
【００３７】なお、本手段に対しても、第１手段に対する第２手段ないし第４手段に相当する限定を加えることが可能であり、これらの限定が加えられれば同様の作用効果が得られる。 [0037] Incidentally, with respect to the means, it is possible to add limited corresponding to the second means to the fourth means to the first means, the same effect as long addition these limitations can be obtained.
【発明の実施の形態】本発明の四自由度パラレルロボットの実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。 The embodiment of the four-degree-of-freedom parallel robot of the embodiment of the present invention is to understand that can be implemented by those skilled in the art is obtained, will be described clearly and fully in the following examples.
【００３９】［実施例１］ （実施例１の構成）本発明の実施例１としての四自由度パラレルロボットは、図１に示すように、基台１と、四組のアクチュエータ２およびロッド部材３と、トラベリングプレート４およびエンドエフェクタ５とを有する。 [0039] [Example 1] four DOF parallel robot as an embodiment 1 of the (Configuration Example 1) The present invention, as shown in FIG. 1, a base 1, four sets of actuators 2 and the rod member a 3, a traveling plate 4 and the end effector 5.
【００４０】先ず、基台１は、平面形が正八角形の剛性の高い金属板であって、水平に配設されており、上面で図示しないフレームに固定されている。 [0040] First, the base 1 is planar is a high metal plate rigidity of a regular octagon are arranged horizontally, is fixed to a frame (not shown) at the upper surface. 基台１の下面の四隅には、四つのアクチュエータ２のブラケット２１ The four corners of the undersurface of the base 1, four actuators 2 bracket 21
が、それぞれ所定の位置に所定の角度で固定されている。 There are respectively fixed at a predetermined angle in a predetermined position.
【００４１】次に、基台１に固定された四つのアクチュエータ２は、それぞれ、前述のブラケット２１と、ブラケット２１に固定された回転モータ２２と、回転モータ２２により所定の角度範囲で回転駆動される駆動軸に一端が固定されたアーム２３とからなる。 Next, the four actuators 2 which is fixed to the base 1, respectively, the bracket 21 described above, the rotary motor 22 which is fixed to the bracket 21, is rotated at a predetermined angular range by the rotation motor 22 one end of the drive shaft consists of a fixed arm 23 that. 各回転モータ２ Each rotary motor 2
２は、サーボモータであり、後述の制御手段によってそれぞれ独立して制御される。 2 is a servo motor, is controlled independently by the control means described later.
【００４２】そして、四組のロッド部材３は、各アクチュエータ２の可動部であるアーム２３の先端に、それぞれ屈曲可能なユニバーサルジョイント３３を介して一端が連結されている。 [0042] Then, four sets of rod member 3, the front end of the arm 23 is a movable part of the actuator 2, one end each via a bendable universal joint 33 is coupled. 具体的には、各ロッド部材３は、互いに平行な二本の長いロッド３１である。 Specifically, each rod member 3 is a long rod 31 parallel two each other. そして、この一対のロッド３１と、互いに平行な一対の短い端部材３ Then, a pair of rods 31, short end member 3 of the pair are parallel to each other
２と、ロッド３１と端部材３２とを屈曲可能に連結する四つのユニバーサルジョイント３３とは、平行リンク３ 2, the four universal joints 33 for flexibly connecting the rod 31 and the end member 32, the parallel link 3
を構成している。 Constitute a. 各平行リンク３の両端部を構成する端部材３２は、それぞれアクチュエータ２およびトラベリングプレート４に連結されている。 End member 32 constituting the both ends of each parallel link 3 is coupled to the actuator 2 and the traveling plate 4, respectively.
【００４３】すなわち、各平行リンク３は、二本のロッド３１と一対の端部材３２と両者３１，３２をそれぞれ屈曲可能に接続するユニバーサルジョイント３３とからなり、常に平行四辺形をなす。 [0043] That is, the parallel link 3 consists universal joints 33 for connecting two rods 31 and a pair of end members 32 and both 31 and 32 flexibly respectively, always form a parallelogram. そして、各平行リンク３ Then, each parallel link 3
の一対の端部材３２のうち、一方はアクチュエータ２のアーム２３の先端に連結されており、他方はトラベリングプレート４の連結部材４２の端部に連結されている。 A pair of end members 32 of, one is connected to the distal end of the arm 23 of the actuator 2 and the other is connected to the end of the connecting member 42 of the traveling plate 4.
【００４４】ここで、アクチュエータ２のアーム２３の先端に固定された端部材３２は、アクチュエータ２の駆動軸と平行に固定されている。 [0044] Here, the end member 32 fixed to the distal end of the arm 23 of the actuator 2 is fixed parallel to the drive shaft actuator 2. それゆえ、各アクチュエータ２の駆動軸と、対応する各平行リンク３の両端の端部材３２とは、互いに平行に保たれる。 Therefore, the drive shaft of the actuator 2, and the corresponding ends of the end members 32 of the parallel link 3 is kept parallel to each other.
【００４５】トラベリングプレート４は、各ロッド部材３の下端の端部材３２に、それぞれ屈曲可能なジョイントを介して四隅で連結されている。 The traveling plate 4, the end member 32 of the lower end of each rod member 3 are connected with four corners via the respective bendable joint. トラベリングプレート４は、エンドエフェクタ５を下方に固定している主要部材４１と、主要部材４１の両端に中間部がそれぞれ相対回転可能に連結され両端部がそれぞれ平行リンク３の端部材３２に連結された一対の連結部材４２とをもつ。 The traveling plate 4, a main member 41 that secure the end effector 5 downwardly, both end portions an intermediate portion is relatively rotatably connected respectively are connected to the end members 32 of the parallel link 3 to both ends of the main member 41 and having a pair of connecting members 42.
すなわち、トラベリングプレート４は、主要部材４１ That is, the traveling plate 4, the main member 41
と、一対の連結部材４２と、主要部材４１の両端に各連結部材４２の中間部を垂直軸回りに回転可能に接続する一対のピボット４３とからなる。 When, a pair of connecting members 42, a pair of pivot 43 that rotatably connects the intermediate portion of the connecting member 42 about a vertical axis at both ends of the main member 41.
【００４６】そして、アクチュエータ２を適正に制御することにより、トラベリングプレート４の主要部材４１ [0046] Then, by appropriately controlling the actuators 2, the main member 41 of the traveling plate 4
は、前後、左右および上下の全方向への平行移動と、垂直軸回りの回転移動とで、四自由度の移動をすることが可能である。 The front, rear, with a parallel movement to the left and right and up and down all directions, and rotational movement about a vertical axis, it is possible to move the four degrees of freedom. すなわち、図２に示すように、アクチュエータ２のアーム２３と平行リンク３とトラベリングプレート４とがリンク機構を構成するので、トラベリングプレート４の主要部材４１は、前述のように四自由度で位置および姿勢を変えることができる。 That is, as shown in FIG. 2, the arm 23 of the actuator 2 and the parallel link 3 and the traveling plate 4 to constitute a link mechanism, the main member 41 of the traveling plate 4 is located and a four degrees of freedom as described above it is possible to change the attitude. この際、図２中に小さな丸で表記した各関節は、十六個のユニバーサルジョイント３３と一対のピボット４３とである。 In this case, each joint was expressed by small circles in FIG. 2, ten are six universal joint 33 and a pair of pivots 43 Doo.
【００４７】ここで、トラベリングプレート４の四隅に回転可能に連結された各平行リンク３の端部材３２の方向の組み合わせは、図３に示す通りである。 [0047] Here, the direction of the combination of the end members 32 of the parallel link 3 is rotatably connected to the four corners of the traveling plate 4 is shown in FIG. すなわち、 That is,
垂直軸回りに、右前方の端部材３２の方向を基準とし、 About a vertical axis, with respect to the direction of the right front end member 32,
同端部材３２から時計回りに順に、０°，９０°，２２ Sequentially clockwise from the end members 32, 0 °, 90 °, 22
５°および３１５°の組み合わせで、四組の平行リンク３の端部材３２が、トラベリングプレート４の一対の端部材３２に固定されている。 A combination of 5 ° and 315 °, the end member 32 of the four sets of the parallel link 3 is fixed to a pair of end members 32 of the traveling plate 4. このような端部材３２の取付け角度の組み合わせは、トラベリングプレート４が基台１の中央直下にあり、主要部材４１に対して各連結部材４２が直交する状態で定められている。 The combination of mounting angles of such end member 32 is located the traveling plate 4 is directly under the center of the base 1, it is defined in a state where the connecting member 42 is perpendicular to the main member 41.
【００４８】このような端部材３２の取付け角度の組み合わせは、リンクモーションに特異点が発生して不静定になることがないように配慮して決められている。 [0048] The combination of mounting angles of such end member 32 is determined in consideration so that never become statically indeterminate generated singularity link motion. そればかりではなく、トラベリングプレート４の主要部材４ Not only that, the main member 4 of the traveling plate 4
１の位置および姿勢が、十分に剛に定まるように配慮して決められている。 1 position and posture are determined with consideration as determined sufficiently rigid.
【００４９】エンドエフェクタ５は、再び図１に示すように、トラベリングプレート４の主要部材４１に固定されており、下方に向かって突出している。 The end effector 5 is, as shown in FIG. 1, it is fixed to the main member 41 of the traveling plate 4 and protrudes downward. エンドエフェクタ５は、本実施例の四自由度パラレルロボットの用途に応じて交換可能であり、エンドエフェクタ５への制御信号および動力の供給は、図示しない信号線および動力線を介して供給される。 The end effector 5 are interchangeable according to the four degrees of freedom parallel robot application of this embodiment, supply control signals and power to the end effector 5 is supplied via the signal lines and power lines (not shown) . 信号線および動力線は、基台から適正に支持されてつり下げられていてもよいし、いずれかのアーム２３および平行リンク３に沿って配設されていても良い。 Signal lines and power lines, to be properly supported from the base may be suspended, it may be arranged along either of the arms 23 and the parallel link 3.
【００５０】エンドエフェクタ５としては、ワークを移送したり所定位置に支持したりするためのハンドリング装置や、ワークに機械加工を加えるための工作機械の主軸装置などであっても良い。 [0050] As the end effector 5, and handling apparatus for or supported transfer the workpiece or a predetermined position, it may be a machine tool spindle device for applying machining the workpiece.
【００５１】制御手段は、図４に示すように、デジタルコンピュータである制御装置６と、制御装置６に付設された駆動回路７とからなる。 The control means, as shown in FIG. 4, comprises a digital computer and the control device 6 is, control device 6 attached to the drive circuit 7. 制御装置６は、ＣＰＵ６ The control device 6, CPU6
１、メモリ６２およびインターフェース６３，６４などからなり、インターフェース６３を介して入出力装置６ 1, it consists of such a memory 62 and interfaces 63 and 64, input-output device via the interface 63 6
５および外部メモリ６６に接続されている。 It is connected to the 5 and the external memory 66. 入出力装置６５は、キーボードおよびＣＲＴディスプレイからなるマンマシン・インターフェースであり、外部メモリ６６ Output device 65 is a man-machine interface including a keyboard and CRT display, the external memory 66
は、ハードディスクである。 It is a hard disk. 外部メモリ６には、本実施例の四自由度パラレルロボットを予め定められたシーケンスに従って制御するための制御プログラムが格納されている。 The external memory 6, a control program for controlling according to a predetermined sequence a four degree-of-freedom parallel robot of this embodiment is stored. それゆえ、この制御プログラムを入れ替えることによって、本実施例の四自由度パラレルロボットは、 Therefore, by replacing the control program, the four-degree-of-freedom parallel robot of this embodiment,
多様な仕事をこなすことができる。 It is possible to do a variety of work.
【００５２】制御装置６のメモリ６２には、外部メモリ６６によって指定されたトラベリングプレート４の主要部材４１がとるべき位置および姿勢の指令値に基づいて、各回転モータ２２が取るべき回転角度位置を算出する座標変換プログラムが格納されている。 [0052] in the memory 62 of the controller 6 based on the command value of the position and posture to be taken by the main member 41 of the traveling plate 4 designated by the external memory 66, the rotational angular position to the rotational motor 22 takes coordinate conversion program for calculating is stored.
【００５３】この座標変換プログラムは、図５に示すように、処理ステップＳ１で入力指令値を読み込み、処理ステップＳ２で座標変換を行い、処理ステップＳ３で座標変換後の指令値を出力する処理を行うプログラムである。 [0053] The coordinate conversion program, as shown in FIG. 5, in the process step S1 reads an input command value, performs coordinate transformation processing step S2, a process for outputting a command value after the coordinate conversion process step S3 is a program to perform. これらの処理は、判断ステップＳ４で動作が終了したと判定されるまで繰り返される。 These processes are repeated until it is determined that the operation at decision step S4 has ended.
【００５４】ここで、入力指令値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｃ） [0054] Here, the input command value (X, Y, Z, C)
は、トラベリングプレート４の主要部材４１がとるべき縦横高さ方向の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）およびヨーイング姿勢Ｃとを指定する四つの数値である。 Is a four number that specifies the position of the horizontal and vertical height direction to be taken by the main member 41 of the traveling plate 4 (X, Y, Z) and a yawing motion C. 一方、座標変換後の指令値である出力座標系（Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ）は、四つの回転モータ２２がそれぞれ取るべき回転角度位置であり、処理ステップＳ２での座標変換にあたっては、四元連立方程式を解く線形計算が行われる。 On the other hand, the output coordinate system which is a command value after the coordinate transformation (P, Q, R, S), the four rotary motor 22 is rotated angular position to be taken, respectively, when the coordinate conversion in the process step S2, four linear calculation is carried out to solve the original system of equations.
【００５５】再び図４に示すように、各回転モータ２２ [0055] As shown again in FIG. 4, the rotary motor 22
への指令値（Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ）が算出されると、同指令値は、インターフェース６４を介して駆動回路７の四つのドライブユニット７１に供給される。 When command value to the (P, Q, R, S) is calculated, the command value is supplied to the four drive units 71 of the drive circuit 7 through the interface 64. すると、各ドライブユニット７１は、それぞれの担当する回転モータ２ Then, each drive unit 71, rotary motor 2 for each charge
２を速やかに駆動し、その回転角度位置を指令値通りに設定する。 2 promptly drives, sets the rotational angular position as the command value.
【００５６】この際、各回転モータ２２には回転角度位置を高分解能で検出するエンコーダが付設されており、 [0056] At this time, which is attached an encoder for detecting the rotational angular position at a high resolution in the rotation motor 22,
ドライブユニット７１と回転モータ２２との間でフィードバックループが形成されている。 A feedback loop between the drive unit 71 and the rotary motor 22 is formed. それゆえ、各回転モータ２２の回転角度位置は、十分精密に制御される。 Therefore, the rotational angular position of each rotating motor 22 is sufficiently precisely controlled.
【００５７】（実施例１の作用効果）本実施例の四自由度パラレルロボットは、以上のように構成されているので、以下のように主に二つの作用効果を発揮することができる。 [0057] four degrees of freedom parallel robot of this embodiment (Operation and Effect of Embodiment 1), which is configured as described above, can be mainly exhibited two operational effects as follows.
【００５８】第一の効果は、トラベリングプレート４の主要部材４１を、高速かつ高加速度で四自由度の移動をさせることができ、高い剛性をもって精密に位置決めすることができるということである。 [0058] The first effect is the main member 41 of the traveling plate 4, at high speed and high acceleration can be the movement of the four degrees of freedom, is that it can be precisely positioned with high rigidity.
【００５９】すなわち、本実施例の四自由度パラレルロボットでは、四つのアクチュエータ２がそれぞれ連携して制御され、四組の平行リンク３をそれぞれ所定ストロークだけ押し引きする。 [0059] That is, in the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment, the four actuators 2 are controlled in conjunction respectively, pushed or pulled four sets of parallel link 3 by each predetermined stroke. すると、各平行リンク３によってトラベリングプレート４が移動し、トラベリングプレート４の主要部材４１および一対の連結部材４２の位置および姿勢が定まる。 Then, the traveling plate 4 is moved by the parallel link 3, are determined position and orientation of the main member 41 and the pair of connecting members 42 of the traveling plate 4.
【００６０】ここで、トラベリングプレート４の主要部材４１では、運動の自由度が、全方向への平行移動と所定の一軸回りの回転移動との四自由度に限定されている。 [0060] Here, the main member 41 of the traveling plate 4, freedom of movement is limited to the four degrees of freedom of rotational movement moving the predetermined uniaxial around parallel in all directions. それゆえ、四組の平行リンク３において、アクチュエータ２側の端部材３２の位置が定まれば、トラベリングプレート４側の端部材３２の位置も一意に定まる。 Therefore, in the four sets of the parallel link 3, if the position of the actuator 2 side of the end member 32 is determined, also uniquely determined position of the edge member 32 of the traveling plate 4 side. その結果、トラベリングプレート４の主要部材４１および一対の連結部材４２がもつ位置および姿勢は、一意に定まる。 As a result, the position and orientation with the main member 41 and the pair of connecting members 42 of the traveling plate 4 is uniquely determined.
【００６１】つまり、四つのアクチュエータ２のストロークが定まれば、四組の平行リンク３を介してトラベリングプレート４の主要部材４１の位置は、三次元空間のうち一点に定まる。 [0061] That is, the stroke of the four actuators 2 are determined, the position of the main member 41 of the traveling plate 4 via the four sets of the parallel link 3 is determined at a point of the three-dimensional space. そればかりではなく、トラベリングプレート４の主要部材４１の姿勢も、垂直軸回りの所定の回転位置で定まる。 Not only that, the attitude of the main member 41 of the traveling plate 4 is also determined at a predetermined rotational position of the vertical axis. この際、各平行リンク３のロッド３１には引っ張りまたは圧縮の軸力しか加わらず、ねじり変形に関してはモーメントフリーである。 In this case, the axial force of the tension or compression rod 31 of the parallel link 3 only applied, with respect to torsional deformation which is moment-free.
【００６２】それゆえ、アクチュエータ２の動作が十分に精密であって、各ロッド３２の両端のユニバーサルジョイント３３に遊びがなく、アーム２３、平行リンク３ [0062] Thus, the operation of the actuator 2 is a sufficiently accurate, no play at both ends of the universal joint 33 of each rod 32, arm 23, parallel linkages 3
およびトラベリングプレート４が十分に剛であることが好ましい。 And is preferably the traveling plate 4 is sufficiently rigid. このような条件が満たされれば、トラベリングプレート４の主要部材４１は、三次元空間中において、指定の位置および姿勢に高い剛性で精密に固定される。 If satisfied such condition, main member 41 of the traveling plate 4, in a three-dimensional space, is precisely fixed with high rigidity at a position and orientation of the specified.
【００６３】また、各アクチュエータ２を動かしてトラベリングプレート４を移動させるに際しても、各平行リンク３のロッド３１には軸力しか作用せず極めて高い剛性が得られているので、各平行リンク３は大きな慣性力にも耐えることができる。 [0063] Also, when moving the traveling plate 4 by moving the actuators 2, since a very high rigidity does not act only axial force to the rod 31 of the parallel link 3 is obtained, the parallel link 3 it can withstand the large inertial force. それゆえ、アクチュエータ２ Therefore, the actuator 2
の駆動力の範囲で高加速度でトラベリングプレート４を加速および減速することが可能になり、その結果として、アクチュエータ２の駆動速度の範囲で高速での運用も可能になる。 Of it is possible to accelerate and decelerate the traveling plate 4 at a high acceleration within the range of the driving force, as a result, it becomes possible operation at high speed range of the drive speed of the actuator 2.
【００６４】したがって、本実施例の四自由度パラレルロボットによれば、トラベリングプレート４の主要部材４１を、高速かつ高加速度で四自由度の移動をさせることができ、高い剛性をもって精密に位置決めすることができるという効果がある。 [0064] Therefore, according to the four-degree-of-freedom parallel robot of this embodiment, the main member 41 of the traveling plate 4, at high speed and high acceleration can be the movement of the four degrees of freedom, precisely positioned with high rigidity that there is an effect that it is. この効果は、前述の従来技術２では得られなかった効果である。 This effect is an effect that can not be obtained in the conventional art described above 2.
【００６５】しかも、本実施例の四自由度パラレルロボットは、前述の六自由度パラレルロボットに比べてアクチュエータ２の数を減らすことができるので、六自由度パラレルロボットよりも安価に製造することができるという効果もある。 [0065] Moreover, the four-degree-of-freedom parallel robot of this embodiment, it is possible to reduce the number of actuators 2 as compared to the six degrees of freedom parallel robot of the foregoing, be manufactured cheaply than six degrees of freedom parallel robot an effect that can be there.
【００６６】第二の効果は、構造設計や制御ソフトの製作が容易になるので、前述のようにアクチュエータ２の数が減らせるからだけではなく、よりいっそうコストダウンすることができることである。 [0066] The second effect, since it is easy to manufacture the structural design and control software, not only because the number of actuator 2 be reduced as described above, is that it is possible to further cost reduction.
【００６７】すなわち、本実施例の四自由度パラレルロボットでは、四つのロッド部材３の全てが互いに平行な二本のロッドをもつ平行リンク３であり、各平行リンク３は互いに同一規格である。 [0067] That is, in the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment, all four of the rod member 3 is parallel link 3 with two parallel rods to one another, the parallel link 3 are mutually the same standard. その結果、四組の平行リンク３を同一規格で製造することができるので、部品の種類を減らすことができるうえに、構造設計や制御ソフトの製作が容易になり、コストダウンが可能になる。 As a result, since it is possible to produce four sets of parallel link 3 in the same standard, on top can reduce the kinds of parts, easier to manufacture the structural design and control software, the cost can be reduced. このコストダウン効果は、少量生産をする場合において特に顕著である。 The cost reduction effect is particularly pronounced in the case of a small production.
【００６８】また、本実施例では、前述のように、平行リンク３の端部材３２が所定の角度でトラベリングプレート４の連結部材４２に固定されている。 [0068] Further, in the present embodiment, as described above, it is end members 32 of the parallel link 3 is fixed to the connecting member 42 of the traveling plate 4 at a predetermined angle. すなわち、各平行リンク３の端部材３２およびアクチュエータ２の駆動軸は、トラベリングプレート４の四隅に対し４５°の整数倍の角度差をもって取り付けられられている。 That is, the drive shaft of the end member 32 and the actuator 2 of the parallel links 3 are mounted with a integral multiple of the angular difference of 45 ° with respect to the four corners of the traveling plate 4. そしてさらに、端部材３２のうち二対は、互いに９０°の角度差をもって取り付けられている。 And further, the two pairs of the end member 32 is attached at an angle difference of 90 ° from each other.
【００６９】それゆえ、トラベリングプレート４の主要部材４１が取るべき三次元空間内の目標位置および目標姿勢から、所定の座標変換を行い、四組のアクチュエータ２の目標ストロークを演算する演算処理アルゴリズムが簡素化される。 [0069] Therefore, from the target position and target posture of the three-dimensional space to be taken by the main member 41 of the traveling plate 4 performs predetermined coordinate transformation, the processing algorithm for calculating a target stroke of the four sets of actuators 2 It is simplified. その結果、四組のアクチュエータ２を制御する制御装置６の制御プログラムの開発が容易になる。 As a result, it is easy to develop the control device 6 control program for controlling the four sets of the actuator 2. また、前述のように座標変換の演算処理アルゴリズムが簡素化されているので、制御装置６の演算処理能力の割には制御演算が速やかになり、トラベリングプレート４を目標位置まで速やかに動かすことが可能になる。 Further, since the processing algorithm of the coordinate transformation as described above is simplified, the control operation is quickly in spite of the computational power of the control device 6, to be moved quickly to the traveling plate 4 to the target position possible to become.
【００７０】したがって、本実施例の四自由度パラレルロボットによれば、構造設計や制御ソフトの製作が容易になり、コストダウンすることができるという効果がある。 [0070] Therefore, according to the four-degree-of-freedom parallel robot of this embodiment, facilitates the manufacture of the structural design and control software, there is an effect that it is possible to reduce costs. そればかりではなく、制御装置６が安価であっても比較的速やかな動作が可能になるという効果もある。 There it not only, an effect that the control device 6 is enabled relatively quick operation even cheaper.
【００７１】（実施例１の変形態様１）本実施例の変形態様１として、各アクチュエータ２および平行リンク３ [0071] (variant 1 of Example 1) as a variation 1 of this embodiment, the actuators 2 and the parallel link 3
の基台１およびトラベリングプレート４に対する取付け角度の組み合わせが、前述の実施例１とは異なる四自由度パラレルロボットの実施が可能である。 The combination of mounting angles relative to the base 1 and the traveling plate 4 is capable of implementation in four different degrees of freedom parallel robot as in the first embodiment.
【００７２】本変形態様において、トラベリングプレート４の四隅に回転可能に連結された各平行リンク３の方向の組み合わせは、回転移動の軸である垂直軸回りに、 [0072] In this modified embodiment, the combination of the direction of the parallel link 3 is rotatably connected to the four corners of the traveling plate 4, the vertical axis is an axis of rotational movement,
所定の方向を基準として一方の回転方向へ順に次のような組み合わせが可能である。 The predetermined direction in order to one rotational direction with reference combinations are possible as follows. ここで、平行リンク３の取付け角度としたのは、四つの平行リンク３の下端にある端部材３２のトラベリングプレート４に対する取付け角度であり、前述の図３と対比してご覧になることをお勧めする。 Here, to that the mounting angle of the parallel link 3 is a mounting angle with respect to the traveling plate 4 of the end member 32 at the lower end of the four parallel linkages 3, to visit in comparison with FIG. 3 described above to recommend.
【００７３】すなわち、本変形態様での各平行リンク３ [0073] That is, the parallel link 3 in this variation
の取付け角度は、次の四つの組み合わせのうちいずれかであり、いずれの組み合わせでも実施可能である。 Mounting angle of is any of the following four combinations can be implemented in any combination. ・０°，１８０°，２２５°および３１５°の組み合わせ（図６参照） ・４５°，１８０°，１８０°および３１５°の組み合わせ（図７参照） ・０°，１３５°，１８０°および３１５°の組み合わせ（図８参照） ・０°，９０°，１８０°および２７０°の組み合わせ（図９参照） これらの組み合わせのうちでも、図９の組み合わせは、 · 0 °, 180 °, the combination of 225 ° and 315 ° (see FIG. 6) · 45 °, 180 °, the combination of 180 ° and 315 ° (see FIG. 7) · 0 °, 135 °, 180 ° and 315 ° the combination of (see FIG. 8) · 0 °, 90 °, the combination of 180 ° and 270 ° (see FIG. 9) among these combinations, the combination of Figure 9,
特に座標変換の演算処理アルゴリズムが簡素化されるので、推奨できる。 In particular, since arithmetic processing algorithms coordinate transformation is simplified, it can be recommended. もちろん、特異点を生じてリンク機構が不静定になったり、余分な自由度をもったりしない範囲で、前記の各組み合わせ以外の取付け角度を取ることも可能である。 Of course, or the link mechanism becomes statically indeterminate caused singularities, in a range that does not or have an extra degree of freedom, it is also possible to take the mounting angle other than the combinations described above.
【００７４】なお、以上の実施例１およびその変形態様１において、平行リンク３の関節は全てユニバーサルジョイント３３から構成されていた。 [0074] In the examples 1 and its variations 1 above, the joints of the parallel link 3 was composed of all the universal joint 33. しかし、これらのユニバーサルジョイント３３のうち一部または全部をボールジョイントで置換した変形態様の実施も可能である。 However, it is also possible embodiment variant obtained by substituting a part or all of the ball joints of these universal joints 33.
【００７５】（実施例１の変形態様２）本実施例の変形態様２として、図１０に示すように、実施例１の四つの回転モータ２２に代えて四つのリニアモータ２'をアクチュエータとして有する四自由度パラレルロボットの実施が可能である。 [0075] As a variant 2 of the present embodiment (variation 2 of Example 1), as shown in FIG. 10 has four linear motors 2 'as actuators in place of the four rotational motors 22 of Example 1 it is possible to implement a four-degree-of-freedom parallel robot. アクチュエータとしてのリニアモータ２'を固定している基台（図略）は二つあって、それぞれリニアモータ２'のレールの上端部と下端部とを固定している。 Linear motor 2 serving as an actuator 'base that secures the (not shown) is of two-fold, the linear motors 2' respectively are fixed the upper and lower ends of the rails.
【００７６】各リニアモータ２'は、垂直方向に長く延在する交互に着磁されたレールと、このレールに沿って移動する電磁コイルを内蔵した移動子とからなる。 [0076] the linear motors 2 'is composed of a magnetized rails alternately extending long in the vertical direction, the moving element with a built-in electromagnetic coil which moves along the rail. 各移動子には、平行リンク３の上端の端部材３２が所定の角度に固定されている。 Each moving element, the end member 32 of the upper end of the parallel link 3 is fixed to a predetermined angle. そして、四つのリニアモータ２' Then, four linear motors 2 '
のレールは、垂直方向に延在し互いに平行に配設されている。 Rail extends in the vertical direction are disposed parallel to each other.
【００７７】それゆえ、リニアモータ２'の作用により、平行リンク３の上端の端部材３２は、所定の取付け角度を保ったまま上下方向に移動させられる。 [0077] Thus, by the action of the linear motors 2 ', the end members 32 at the upper end of the parallel link 3 is moved in the vertical direction while maintaining a predetermined mounting angle. この移動量を適正に制御することによって、トラベリングプレート４には、実施例１と同様に四自由度で高速運動をさせることができ、剛に位置決めをすることができるので、 By properly controlling the amount of movement, the traveling plate 4, as in Example 1 can be a high-speed movement by the four degrees of freedom, it is possible to position the rigid,
実施例１と同様の効果が得られる。 Same effect as the first embodiment can be obtained.
【００７８】そればかりではなく、各リニアモータ２' [0078] It is not only, the linear motors 2 '
のレールが垂直方向に長く延在しており、互いに平行であるので、トラベリングプレート４はリニアモータ２' Of which rails Mashimashi longer extends in a vertical direction, because it is parallel to each other, the traveling plate 4 is a linear motor 2 '
のレールの続く限りレールに沿って移動することができる。 It can be moved along the rail as long as the subsequent of the rail. その結果、本変形態様においては、トラベリングプレート４の移動範囲が上下方向に極めて長く拡大されるという効果がある。 As a result, in this variant, there is an effect that the moving range of the traveling plate 4 is extended very long in the vertical direction.
【００７９】また、本変形態様では平行リンク３の上端の端部材３２が占める水平面内での位置が変わらないので、実施例１よりもリンク機構が単純である。 [0079] Further, since the unchanged position in the horizontal plane occupied by the end members 32 at the upper end of the parallel link 3 in this variation, the link mechanism than in Example 1 is simple. それゆえ、トラベリングプレート４の目標位置からリニアモータ２'の目標位置を算出する座標変換の演算処理アルゴリズムがより簡素になり、制御装置６の演算負荷が減るという効果もある。 Therefore, the arithmetic processing algorithms coordinate conversion for calculating target positions of the linear motor 2 'from a target position of the traveling plate 4 becomes simpler, there is also an effect that the calculation load of the control device 6 is reduced.
【００８０】したがって本手段によれば、実施例１と同様の効果が得られるばかりではなく、トラベリングプレート４の移動範囲が上下方向に大きく拡大するうえに、 [0080] Therefore, according to this means, not only to obtain the same effect as in Example 1, in terms of range of movement of the traveling plate 4 is greatly enlarged in the vertical direction,
制御装置６の演算負荷が減るという効果がある。 There is an effect that the calculation load of the control device 6 is reduced.
【００８１】（実施例１の変形態様３）本実施例の変形態様２として、図１１に示すように、実施例１の四つの回転モータ２２に代えて二つのリニアモータ２'をアクチュエータとして有する四自由度パラレルロボットの実施が可能である。 [0081] As a variant 2 of the present embodiment (variation 3 of Example 1), as shown in FIG. 11 has two linear motors 2 'as actuators in place of the four rotational motors 22 of Example 1 it is possible to implement a four-degree-of-freedom parallel robot. 本変形態様では、前述の変形態様２と異なり、リニアモータ２'は二つであって、それらのレールは水平方向に互いに平行に配設されている。 In this variant, unlike the variant 2 of the above, the linear motor 2 'is a is twofold, they rails are disposed parallel to each other in the horizontal direction. 図示されてはいないが、アクチュエータとしてのリニアモータ２'を固定している基台は二つあって、リニアモータ２'のレールの両端部を固定している。 Although not shown, the linear motor 2 serving as an actuator 'base that secures the is a twofold, linear motors 2' are fixed to both end portions of the rails.
【００８２】各リニアモータ２'は、水平方向に長く延在する交互に着磁されたレールと、このレールに沿って移動する電磁コイルを内蔵した一対の移動子とからなる。 [0082] the linear motors 2 'is composed of a rail which is alternately magnetized extending long in the horizontal direction, a pair of moving element with a built-in electromagnetic coil which moves along the rail. 各移動子には、平行リンク３の上端の端部材３２が所定の角度に固定されている。 Each moving element, the end member 32 of the upper end of the parallel link 3 is fixed to a predetermined angle. そして、リニアモータ２'の二本のレールは、水平方向に延在し互いに平行に配設されている。 The two rails of the linear motors 2 'are disposed in parallel to each other extending in the horizontal direction.
【００８３】それゆえ、リニアモータ２'の作用により、平行リンク３の上端の端部材３２は、所定の取付け角度を保ったまま水平方向に移動させられる。 [0083] Thus, by the action of the linear motors 2 ', the end members 32 at the upper end of the parallel link 3 is moved in the horizontal direction while maintaining a predetermined mounting angle. この移動量を適正に制御することによって、トラベリングプレート４には、実施例１と同様に四自由度で高速運動をさせることができ、剛に位置決めをすることができるので、 By properly controlling the amount of movement, the traveling plate 4, as in Example 1 can be a high-speed movement by the four degrees of freedom, it is possible to position the rigid,
【００８４】そればかりではなく、各リニアモータ２' [0084] It is not only, the linear motors 2 '
のレールが水平方向に長く延在して互いに平行であるので、トラベリングプレート４はリニアモータ２'のレールの続く限りレールに沿って移動することができる。 Since the rails are parallel to each other Mashimashi longer extends in the horizontal direction, the traveling plate 4 can move along the rail as long as subsequent the rails of the linear motors 2 '. その結果、本変形態様においては、トラベリングプレート４の移動範囲が、リニアモータ２'のレールに沿った水平方向に極めて長く拡大されるという効果がある。 Consequently, in this modified embodiment, the moving range of the traveling plate 4, there is an effect that is larger extremely long in the horizontal direction along the rails of the linear motors 2 '.
【００８５】また、本変形態様では平行リンク３の上端の端部材３２が占める位置が水平方向の一方について変わらないので、やはり実施例１よりもリンク機構が単純である。 [0085] Further, since the position occupied by the end members 32 at the upper end of the parallel link 3 in this variation does not change with the one of the horizontal direction, it is also simple to link mechanism than in Example 1. それゆえ、前述の変形態様２と同様に、トラベリングプレート４の目標位置からリニアモータ２'の目標位置を算出する座標変換の演算処理アルゴリズムがより簡素になり、制御装置６の演算負荷が減るという効果もある。 Therefore, similarly to the variation 2 mentioned above, the arithmetic processing algorithms coordinate conversion for calculating target positions of the linear motor 2 'from a target position of the traveling plate 4 becomes simpler, that the calculation load of the control device 6 is reduced effect also.
【００８６】したがって本手段によれば、実施例１と同様の効果が得られるばかりではなく、トラベリングプレート４の移動範囲が上下方向に大きく拡大するうえに、 [0086] Therefore, according to this means, not only to obtain the same effect as in Example 1, in terms of range of movement of the traveling plate 4 is greatly enlarged in the vertical direction,
【００８７】（実施例１の変形態様４）本実施例の変形態様４として、図１２に示すように、回転モータ２２に代えてボールねじ装置２”をアクチュエータとして有する四自由度パラレルロボットの実施が可能である。これらのボールねじ装置２”は、特開平８−１５０５２６号公報に「スライドテーブル」として開示されているので、必要があれば同公報を参照されたい。 [0087] As a variant 4 of the present embodiment (variation 4 of Example 1), as shown in FIG. 12, implementation of the four-degree-of-freedom parallel robot which has a ball screw device 2 'in place of the rotary motor 22 as an actuator it is possible. these ball screw device 2 ", because it is disclosed as" slide table "in JP-a-8-150526, see the publication if necessary.
【００８８】本変形態様では、略正方形の基台１'の四隅から所定角度で外側に傾いて上方に突出したボールねじ装置２”が基台に固定されている。そして、ボールねじ装置２”のナットには、平行リンク３の上端の端部材３２が所定角度で固定されている。 [0088] In this modified embodiment, a ball screw device 2 projecting upward inclined outwardly from the four corners of a substantially base 1 square 'at a predetermined angle "is fixed to the base. The ball screw device 2" the nut, the end members 32 at the upper end of the parallel link 3 is fixed at a predetermined angle. それゆえ、ボールねじ装置２”によって平行リンク３の端部材３２を適正に移動させることにより、実施例１と同様にトラベリングプレート４を四自由度で移動させることが可能である。 Thus, by properly moving the end members 32 of the parallel link 3 by a ball screw device 2 ", it is possible to move likewise traveling plate 4 with four degrees of freedom as in Example 1.
そればかりではなく、ボールねじ装置２”は、極めて位置精度が高く、駆動力も大きく剛性にも優れているうえに、遊びがほとんどないので、トラベリングプレート４ Not only that, the ball screw device 2 'has high very positional accuracy, in terms of being excellent in the driving force is large rigidity, so there is little play, the traveling plate 4
の位置決めがより精密かつ高剛性でなされる。 Positioning is performed in a more precise and highly rigid.
【００８９】したがって、本変形態様の四自由度パラレルロボットによれば、実施例１と同様の効果が得られるうえに、トラベリングプレート４の位置決めがより精密かつ高剛性でなされるという効果がある。 [0089] Therefore, according to the four-degree-of-freedom parallel robot of this variation, the terms of the same effects as the first embodiment can be obtained, there is an effect that positioning of the traveling plate 4 is made in a more precise and highly rigid.
【００９０】［実施例２］ （実施例２の構成）本発明の実施例２としての四自由度パラレルロボットは、図１３に示すように、実施例１では四組あった平行リンク３のうち二組をロッド３'で置き換えた構成をもつ。 [0090] [Example 2] four DOF parallel robot as an embodiment 2 of (Configuration Example 2) The present invention, as shown in FIG. 13, of the parallel link 3 there four sets in Example 1 two sets to have a configuration in which replaced by a rod 3 '. ここで、ロッド３'の両端は、ユニバーサルジョイント３３に代えてボールジョイント３ Here, both ends of the rod 3 ', the ball joint 3 in place of the universal joint 33
４で、アクチュエータ２のアーム２３の先端とトラベリングプレート４'の四隅とに連結されている。 4, is connected to the four corners of the tip end of the arm 23 of the actuator 2 and the traveling plate 4 '. また、トラベリングプレート４'は、実施例１のトラベリングプレート４とは異なってピボット４３をもたず、一体部材から構成されている。 Further, the traveling plate 4 'has no pivot 43 is different from the traveling plate 4 of Example 1, and a piece member. 図１３では、前述の実施例１のトラベリングプレート４との対比が容易にできるように、 In Figure 13, to allow the easy comparison with the traveling plate 4 of the above-described first embodiment,
トラベリングプレート４'をＨ字形状で表現したが、実際には略矩形の剛性の高いプレートからトラベリングプレート４は構成されている。 While the traveling plate 4 'expressed in H-shape, the actual traveling plate 4 from rigid substantially rectangular plate in is configured.
【００９１】すなわち、本実施例の四自由度パラレルロボットにおいては、ロッド部材３，３'のうち二組は、 [0091] That is, in the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment, two sets of rod members 3 and 3 ',
実施例１と同様に、それぞれ互いに平行な二本のロッド３１をもつ平行リンク３である。 As in Example 1, a parallel link 3, each with two parallel rods 31 to each other. そして、各平行リンク３の両端の端部材３２は、それぞれアクチュエータ２およびトラベリングプレート４'に固定されており、端部材３２とロッド３１とは、互いにユニバーサルジョイント３３によって連結されている。 Both ends of the end members 32 of the parallel link 3 is fixed to the actuator 2 and the traveling plate 4 ', respectively, to the end member 32 and the rod 31 are connected by a universal joint 33 to one another.
【００９２】一方、ロッド部材３，３'のうち他の二組は、実施例１とは異なってそれぞれ一本のロッド３'であり、各ロッド３'は両端にボールジョイント３４をもつ。 [0092] On the other hand, the rod member 3,3 'other two sets of the first embodiment rod 3 one each different from the' a, each rod 3 'has a ball joint 34 at both ends. すなわち、両ロッド３'は、両端でボールジョイント３４によって、アクチュエータ２のアーム２３の先端とトラベリングプレート４'の隅部とに連結されている。 That is, both the rod 3 ', by a ball joint 34 at both ends, the distal end of the arm 23 of the actuator 2 and the traveling plate 4' is connected to the corners of. それゆえ、各ロッド３'は、ねじり変形に関してはモーメントフリーであり、引っ張りおよび圧縮のうち少なくとも一方の軸力しか受けず、軸力に対して十分に高い剛性をもつ。 Therefore, each rod 3 'is a moment-free with respect to torsional deformation, tensile and at least one of the axial force of compression only not undergo, with sufficiently high rigidity to the axial force.
【００９３】（実施例２の作用効果）本実施例の四自由度パラレルロボットでは、四組のロッド部材３，３'のうち二組は前述の平行リンク３を形成しており、残り二組はボールジョイント３４によってモーメントフリーでねじり変位が可能なロッド３'である。 [0093] In the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment (Operation and Effect of Embodiment 2), two sets of the four sets of rod members 3, 3 'forms a parallel link 3 described above, the remaining two pairs is a moment torsional displacement is enabled rod free 3 'by a ball joint 34. すなわち、四組のロッド部材３，３'のうち後者の二組（ロッド３'） That is, four sets of rod members 3, 3 'of the latter two sets of (the rod 3')
は、ねじりに関する自由度をもつ。 Has a degree of freedom on the torsion.
【００９４】それゆえ、前述の実施例１と異なってトラベリングプレート４'が剛な一体部材であっても、四組のロッド部材３，３”とトラベリングプレート４'とによって形成されるリンク機構は不静定にならない。そして、四組のロッド部材の基端部の位置が定まれば、各ロッド部材の先端部の位置も三次元空間中で一意に定まり、トラベリングプレート４'の位置および姿勢も一意に定まる。 [0094] Therefore, 'it is an integral member of the rigid, the traveling plate 4 as "four sets of rod members 3,3' traveling plate 4 Example 1 which differ from the above-described link mechanism formed by A not statically indeterminate. Then, if Sadamare the position of the base end portion of the four pairs of rod members, uniquely determined in even the three-dimensional spatial position of the tip of each rod member, the position and posture of the traveling plate 4 ' also uniquely determined.
【００９５】その結果、トラベリングプレート４'が一体部材で構成できるうえに、四組のロッド部材３，３' [0095] As a result, the traveling plate 4 'on top of can composed of a integral member, four sets of rod members 3, 3'
のうち二組は単純なロッドであるから、前述の第２手段よりも部品点数を減らすことができる。 Since the two sets of a simple rod, the number of parts can be reduced than the second means described above. それゆえ、本実施例の四自由度パラレルロボットでは、信頼性をより向上させることができるうえに、特に大量生産においては、よりいっそうのコストダウンをすることが可能になる。 Thus, the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment, on top which can improve the reliability, especially in mass production, it is possible to even more cost reduction.
【００９６】したがって、本実施例の四自由度パラレルロボットによれば、前述の実施例１の効果に加えて、部品点数が少ないので、信頼性がいっそう高まるばかりではなく、大量生産においては、より大きなコストダウンが可能になるという効果がある。 [0096] Therefore, according to the four-degree-of-freedom parallel robot of this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, since the small number of parts, reliability is not only increases more, in mass production, and more there is an effect that a large cost down becomes possible.
【００９７】（実施例２の各変形態様）本実施例の四自由度パラレルロボットに対しても、実施例１に対するその各変形態様と同様の変形態様を実施することができ、 [0097] Also with respect to four degrees of freedom parallel robot of this embodiment (the variation of the second embodiment), can be carried out similar variant and its modifications aspect for Example 1,
各変形態様に固有の作用効果が得られる。 Specific operational effects to each variant is obtained.
【００９８】［実施例３］ （実施例３の構成）本発明の実施例３としての四自由度パラレルロボットは、基台と、基台に屈曲可能なジョイントを介して一端が接続された所望の長さに伸縮可能な四組のアクチュエータロッドと、各アクチュエータロッドの他端にそれぞれ屈曲可能なジョイントを介して四隅が連結されたトラベリングプレートとを有する。 [0098] [Example 3] four DOF parallel robot as an embodiment 3 of the present invention (structure of Example 3), optionally a base, the one end via a bendable joint base connected with between extendable four sets of the actuator rod in length, and a traveling plate which four corners are connected via a respective bendable joint at the other end of each actuator rod.
【００９９】本実施例の四自由度パラレルロボットにおいては、再び図１に示すように、トラベリングプレート４の構成は実施例１と同様である。 [0099] In four degrees of freedom parallel robot of this embodiment, as shown in FIG. 1, structure of the traveling plate 4 are the same as in Example 1. しかし、実施例１の基台１に固定されたアクチュエータ２および平行リンク３に代えて、ロッド３１がエアシリンダからなる平行リンクが配設されている点で、本実施例の四自由度パラレルロボットは実施例１と異なっている。 However, instead of the actuator 2 and the parallel link 3 is fixed to the base 1 of the first embodiment in that the parallel link rod 31 is formed of an air cylinder is disposed, four degrees of freedom parallel robot of this embodiment is different from that in example 1.
【０１００】すなわち、本実施例の四自由度パラレルロボットでは、アクチュエータロッドとして、二本一組で四組のエアシリンダが平行に配設されて四組の平行リンクを構成している。 [0100] That is, in the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment, as the actuator rod, the four sets of air cylinders with two pair constitute four pairs of parallel links are disposed parallel. 各エアシリンダの上端部は、ユニバーサルジョイントを介して基台の下面の所定位置に屈曲可能に接続されている。 Upper ends of the air cylinder is flexibly connected to a predetermined position of the lower surface of the base via a universal joint. 一方、各エアシリンダの下端部は、実施例１の平行リンク３のロッド３１と同様に、ユニバーサルジョイント３３を介してトラベリングプレート４の連結部材４２の端部に所定角度で固定されている端部材３２の両端に、屈曲可能に連結されている。 On the other hand, lower ends of the air cylinders, as the rod 31 of the parallel link 3 of Example 1, an end member fixed at a predetermined angle to the end of the connecting member 42 of the traveling plate 4 via the universal joint 33 32 both ends of which are flexibly connected.
【０１０１】そして、制御装置６（図４参照）は、各組の平行リンクにおいて両エアシリンダのストロークが同一になるように、両エアシリンダを同期して制御するようになっている。 [0102] Then, the control unit 6 (see FIG. 4) is, the stroke of the two air cylinders in each pair of the parallel link is adapted to to be identical, synchronously control the two air cylinders. なお、各エアシリンダには、そのストロークを検知するリニアポテンショメータが付設されている。 Note that each of the air cylinders, linear potentiometer is attached to detect the stroke.
【０１０２】それゆえ、実施例１のトラベリングプレート４と同様に、トラベリングプレート４の主要部材４１ [0102] Therefore, similarly to the traveling plate 4 of Example 1, the main member 41 of the traveling plate 4
は、全方向への平行移動と垂直軸回りの回転移動とで四自由度の移動が可能である。 It can be moved in four degrees of freedom in translation and a vertical axis rotational movement in all directions.
【０１０３】（実施例３の作用効果）本実施例の四自由度パラレルロボットでは、前述のように、ほぼ実施例１ [0103] In the four degrees of freedom parallel robot of this embodiment (Operation and Effect of Embodiment 3), as described above, substantially Example 1
と同様の作用効果が得られる。 Same effect as is obtained. ただし、トラベリングプレート４の位置精度は、エアシリンダに付設されたリニアポテンショメータの精度に大きく依存する。 However, the positional accuracy of the traveling plate 4 is highly dependent on the accuracy of the linear potentiometer is attached to the air cylinder. また、剛性については、フィードバック制御である程度は補償できるものの、エアシリンダを使用している限り自ずと限度がある。 Also, for the rigid, although to some extent can be compensated by the feedback control, there is naturally a limit as long as using the air cylinder.
【０１０４】しかしながら、基台に固定されたアクチュエータがなく、実施例１のアクチュエータ２および平行リンク３を兼ねるエアシリンダが採用されているので、 [0104] However, there is no actuator fixed to the base, the air cylinder serving as the actuator 2 and the parallel link 3 of Example 1 is employed,
構成がより簡素になり、小型軽量化が可能になる。 Configuration becomes simpler, allowing smaller and lighter. また、エアシリンダは高速動作ができながら安価なアクチュエータであるので、トラベリングプレート４の動作の高速化と、よりいっそうのコストダウンとが可能になる。 The air cylinder because it is inexpensive actuator while it is a high-speed operation, and high-speed operation of the traveling plate 4, becomes more possible and further cost reduction.
【０１０５】したがって、本実施例の四自由度パラレルロボットによれば、トラベリングプレート４を四自由度で高速移動させることができながら、大幅な小型軽量化とコストダウンと可能になるという効果がある。 [0105] Therefore, according to the four-degree-of-freedom parallel robot of this embodiment, while it is possible to fast move the traveling plate 4 with four degrees of freedom, there is an effect that allows a significant size and weight reduction and cost reduction .
【０１０６】（実施例３の変形態様１）本実施例の変形態様１として、各アクチュエータロッドが油圧シリンダと平行リンク３とで構成された四自由度パラレルロボットの実施が可能である。 [0106] As a variant 1 of the present embodiment (variation 1 of Example 3), it can be implemented four degrees of freedom parallel robot of each actuator rod is composed of a hydraulic cylinder and a parallel link 3.
【０１０７】本変形態様では、各アクチュエータロッドが、基端が基台にユニバーサルジョイント３３で屈曲可能に固定された油圧シリンダと、油圧シリンダのピストンの先端に一方の端部材３２が固定された平行リンク３ [0107] In this modified embodiment, each actuator rod is a hydraulic cylinder having a base end is flexibly fixed with the universal joint 33 to the base, one end member 32 to the distal end of the hydraulic cylinder piston is fixed parallel link 3
【０１０８】本変形態様によれば、アクチュエータとして四本の油圧シリンダを使用するだけで、トラベリングプレート４の四自由度での運動と位置決めとが可能になり、アクチュエータの剛性も高いので、実施例１と同様の作用効果が得られる。 According to [0108] This variant, only uses four hydraulic cylinders as actuators, enables the positioning and movement of a four-degree-of-freedom of the traveling plate 4, the rigidity of the actuator is high, Example same effect as 1 can be obtained.
【０１０９】（実施例３の変形態様２）本実施例の変形態様２として、平行リンク３の端部材３２の取付け角度を変更したり、ユニバーサルジョイント３３をボールジョイント３４で置換したりした四自由度パラレルロボットの実施が可能である。 [0109] As a variant 2 of the present embodiment (variation 2 of Example 3), to change the mounting angle of the end members 32 of the parallel link 3, the four freedoms or to replace the universal joint 33 of the ball joint 34 it can be implemented in degrees parallel robot.
【０１１０】すなわち、本実施例およびその変形態様１ [0110] That is, the present embodiment and its variant 1
の四自由度パラレルロボットに対しても、実施例１に対するその変形態様１に相当する変形態様の実施が可能であり、同様の作用効果が得られる。 Even for four degrees of freedom parallel robot of a possible embodiment variant corresponding to that variant 1 for Example 1, the same effect can be obtained.
【図１】 実施例１としての四自由度パラレルロボットの構成を示す斜視図 Perspective view of a fourth degree of freedom parallel robot structure in the Figure 1 Example 1
【図２】 実施例１におけるリンク機構の構成を模式的に示す斜視図 Figure 2 is a perspective view schematically showing a configuration of the link mechanism in the first embodiment
【図３】 実施例１におけるロッド部材の取付け方向を示す平面図 Plan view showing a mounting direction of the rod member in Figure 3 Example 1
【図４】 実施例１の制御ロジックの要部を示すフローチャート FIG. 4 is a flowchart that shows a main control logic of Example 1
【図５】 実施例１の制御装置の構成を示すブロック図 5 is a block diagram showing the configuration of the control device of Example 1
【図６】 実施例１の変形態様１でのロッド部材の取付け方向を示す平面図 Plan view showing a mounting direction of the rod member in Figure 6 variation 1 of Example 1
【図７】 実施例１の変形態様１でのロッド部材の取付け方向を示す平面図 7 is a plan view showing a mounting direction of the rod member in the variation 1 of the first embodiment
【図８】 実施例１の変形態様１でのロッド部材の取付け方向を示す平面図 Plan view showing a mounting direction of the rod member in Figure 8 variation 1 of Example 1
【図９】 実施例１の変形態様１でのロッド部材の取付け方向を示す平面図 Figure 9 is a plan view showing a mounting direction of the rod member in the variation 1 of the first embodiment
【図１０】実施例１の変形態様２の構成を模式的に示す斜視図 Figure 10 is a perspective view schematically showing a configuration of a variant 2 of Example 1
【図１１】実施例１の変形態様３の構成を模式的に示す斜視図 Figure 11 is a perspective view schematically showing a configuration of a variation 3 of Example 1
【図１２】実施例１の変形態様４の構成を模式的に示す斜視図 Figure 12 is a perspective view schematically showing a configuration of a variation 4 of Example 1
【図１３】実施例２におけるリンク機構の構成を模式的に示す斜視図 Figure 13 is a perspective view schematically showing a configuration of a link mechanism in Embodiment 2
１，１'：基台 ２：アクチュエータ ２１：ブラケット ２２：回転モータ（サーボモータ） ２３：アーム ２'：リニアモータ（アクチュエータとして） ２”：ボールねじ装置（アクチュエータとして） ３：平行リンク ３１：ロッド（ロッド部材として） ３２：端部材 ３３：ユニバーサルジョイント ３'：ロッド（ロッド部材として） ３４：ボールジョイント ４：トラベリングプレート ４１：主要部材 ４２：連結部材 ４３：ピボット ４'：トラベリングプレート（一体部材） ５：エンドエフェクタ ６：制御装置 ６１：ＣＰＵ ６２：メモリ ６３，６４：インターフェース ６５：入出力装置 ６６：外部メモリ ７：駆動回路 ７１：ドライブユニット 1,1 ': base 2: actuator 21: Bracket 22: rotary motor (servo motor) 23: Arm 2': linear motor (as an actuator) 2 ": (as actuator) ball screw device 3: parallel link 31: rod (as rod member) 32: end member 33: universal joint 3 ': rod (as rod member) 34: ball joint 4: traveling plate 41: major member 42: connecting member 43: pivot 4': traveling plate (integral member) 5: end-effector 6: control device 61: CPU 62: memory 63, 64: interface 65: input device 66: external memory 7: driving circuit 71: drive unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランソワ・ピエロ フランス，120 モンテデュテラル 34430 サンジョンドゥぺダス (72)発明者 オリビエ・コンパニ フランス，11 プルバール パストゥール 34150 ジニャク (72)発明者 渋川 哲郎 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 森田 宏司 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3F060 AA00 AA01 BA10 DA04 EA07 EA10 EB13 FA06 FA07 GA13 GB31 HA00 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Francois Piero France, 120 Monte du literal 34430 Sanjondupe Das (72) inventor Olivier companion France, 11 Purubaru Pasteur 34150 Gignac (72) inventor Shibukawa Aichi Tetsuro prefecture Kariya City Asahi-cho 1-chome 1 address Toyoda Koki within Co., Ltd. (72) inventor Hiroshi Morita Kariya City, Aichi Prefecture Asahi-cho 1-chome 1 address Toyoda Koki Co., Ltd. in the F-term (reference) 3F060 AA00 AA01 BA10 DA04 EA07 EA10 EB13 FA06 FA07 GA13 GB31 HA00
【請求項１】基台と、 該基台に固定された四つのアクチュエータと、 各該アクチュエータの可動部にそれぞれ屈曲可能なジョイントを介して一端が連結された四組のロッド部材と、 各該ロッド部材の他端にそれぞれ屈曲可能なジョイントを介して四隅が連結されたトラベリングプレートと、を有し、 該トラベリングプレートのうち少なくとも一部は、全方向への平行移動と所定の一軸回りの回転移動とで四自由度の移動が可能であることを特徴とする、 四自由度パラレルロボット。 And 1. A base, and four actuators fixed to the base board, and four sets of rod member one end of which is connected via a respective bendable joint to the movable portion of each said actuator, each said has a traveling plate which four corners are connected via a respective bendable joint at the other end of the rod member, the at least a portion of the traveling plate is rotated and moved with a predetermined uniaxial around parallel in all directions characterized in that it is a possible movement of the four degrees of freedom in movement with a four degree-of-freedom parallel robot.
【請求項２】各前記ロッド部材は、平行リンクを構成する互いに平行な二本のロッドであって、各該ロッドの一端部を前記アクチュエータに他端部を前記トラベリングプレートにそれぞれ連結するユニバーサルジョイントおよびボールジョイントのうち少なくとも一方をもち、 前記トラベリングプレートは、前記四自由度の移動が可能な前記一部としての主要部材と、該主要部材の両端に中間部がそれぞれ相対回転可能に連結され両端部がそれぞれ前記ロッド部材と連結された一対の連結部材とをもつ、 請求項１記載の四自由度パラレルロボット。 Wherein each said rod member is a two rod parallel to each other to constitute a parallel link, a universal joint and the other end to one end of each said rod to said actuator respectively connected to the traveling plate and have at least one of the ball joint, the traveling plate, the four degrees of freedom and the main member of the movement as said part capable of, the intermediate portion to both ends of said principal member is relatively rotatably connected both ends part has a pair of connecting members which are connected to the rod member, respectively, claim 1 four DOF parallel robot according.
【請求項３】前記トラベリングプレートの前記四隅に回転可能に連結された各前記ロッド部材の方向の組み合わせは、前記回転移動の前記一軸回りに所定の方向を基準として一方の回転方向へ順に、 ０°，９０°，２２５°および３１５°の組み合わせと、 ０°，１８０°，２２５°および３１５°の組み合わせと、 ４５°，１８０°，１８０°および３１５°の組み合わせと、 ０°，１３５°，１８０°および３１５°の組み合わせと、 ０°，９０°，１８０°および２７０°の組み合わせと、のうちいずれかである、 請求項２記載の四自由度パラレルロボット。 The combination of direction wherein the traveling plate rotatably linked each said rod member to said four corners of, the order to one rotational direction in a uniaxial around relative to the predetermined direction of the rotational movement, 0 °, the combination of 90 °, 225 ° and 315 °, 0 °, 180 °, and a combination of 225 ° and 315 °, 45 °, 180 °, and a combination of 180 ° and 315 °, 0 °, 135 °, a combination of 180 ° and 315 °, 0 °, 90 °, and a combination of 180 ° and 270 °, is one of, claims second four DOF parallel robot according.
【請求項４】前記ロッド部材のうち二組は、それぞれ平行リンクを構成する互いに平行な二本のロッドであって、各該ロッドの一端部を前記アクチュエータに、他端部を前記トラベリングプレートに、それぞれ連結するユニバーサルジョイントおよびボールジョイントのうち少なくとも一方をもち、 前記ロッド部材のうち他の二組は、それぞれ一本のロッドであって、各該ロッドは両端にユニバーサルジョイントおよびボールジョイントのうち少なくとも後者をもつ、 請求項１記載の四自由度パラレルロボット。 Wherein two sets of said rod member is a two rod parallel to each other to constitute a parallel link, respectively, one end of each said rod to the actuator, the other end portion in the traveling plate has at least one of the universal joints and ball joints for connecting each other two sets of said rod member are each a single rod, at least one of each said rod universal joint and a ball joint at both ends with the latter, according to claim 1 four DOF parallel robot according.
【請求項５】基台と、 該基台に屈曲可能なジョイントを介して一端が接続された所望の長さに伸縮可能な四組のアクチュエータロッドと、 各該アクチュエータロッドの他端にそれぞれ屈曲可能なジョイントを介して四隅が連結されたトラベリングプレートと、を有し、 該トラベリングプレートのうち少なくとも一部は、全方向への平行移動と所定の一軸回りの回転移動とで四自由度の移動が可能であることを特徴とする、 四自由度パラレルロボット。 5. A base, a stretchable four sets of the actuator rod to the desired length of one end via a joint that can be bent in the base table is connected, bent to the other end of each said actuator rod It has a traveling plate which four corners through the joint are connected possible the movement of at least a portion, four degrees of freedom in the rotational movement moving the predetermined uniaxial around parallel in all directions of the traveling plate characterized in that it is possible, four degrees of freedom parallel robot.
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