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JP7260987B2 - Dual-arm work device - Google Patents

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JP7260987B2
JP7260987B2 JP2018196010A JP2018196010A JP7260987B2 JP 7260987 B2 JP7260987 B2 JP 7260987B2 JP 2018196010 A JP2018196010 A JP 2018196010A JP 2018196010 A JP2018196010 A JP 2018196010A JP 7260987 B2 JP7260987 B2 JP 7260987B2
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JP
Japan
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linear motion
unit
actuator
hub
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JP2018196010A
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浩 磯部
賢蔵 野瀬
直樹 丸井
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NTN Corp
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NTN Corp
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Publication date
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Description

この発明は、医療機器や産業機器等の高速、高精度、および、組立てのようなきめ細かい作業を必要とする機器や人と共存するロボット等に用いられる双腕型の作業装置の構成に関する。 The present invention relates to the configuration of a dual-arm working device used for equipment that requires high-speed, high-precision and detailed work such as assembly, such as medical equipment and industrial equipment, and for robots that coexist with humans.

双腕型の作業装置として、例えば、特許文献1に記載のものがある。特許文献1の作業装置は、回転1自由度の機構を6つ組み合わせることで、全体で6自由度の構成としている。 For example, Patent Document 1 discloses a dual-arm working device. The working device of Patent Document 1 has a configuration with six degrees of freedom as a whole by combining six mechanisms each having one degree of freedom in rotation.

特許4528312号公報Japanese Patent No. 4528312

しかしながら、特許文献1の双腕型の作業装置には、以下の課題がある。
すべて回転1自由度の組合せで構成されているので、先端に搭載するエンドエフェクタの姿勢を少し変更するだけでも、ある関節を大きく動かす、もしくは複数のモータを協調させてアーム全体を動かす必要がある。そのため、きめ細かい作業を高速にできなかった。また、アーム全体が大きく動いてしまうので、周囲のものと接触しやすく、大きな囲いを設ける(専有面積が大きい)必要があった。また、各アーム同士(双腕の作業装置)が干渉しやすくなり、アーム同士が接触しないように操作を行うには知識や経験が必要であった。
However, the dual-arm working device of Patent Document 1 has the following problems.
Since everything is composed of a combination of 1 rotational degrees of freedom, even if the posture of the end effector mounted on the tip is slightly changed, it is necessary to move a certain joint greatly, or to move the entire arm by coordinating multiple motors. . Therefore, detailed work could not be performed at high speed. In addition, since the entire arm moves greatly, it is likely to come into contact with surrounding objects, and it is necessary to provide a large enclosure (large occupied area). In addition, the arms (dual-arm working device) are likely to interfere with each other, and knowledge and experience are required to operate the arms so that they do not come into contact with each other.

さらに、作業体(エンドエフェクタ)の1つの姿勢に対して複数の解(複数の各関節角度の組合せ)が存在したり、教示を行う際に各軸を動かしても先端がどのような方向に移動するかイメージし難かったりする。このため、操作を行うには知識や経験が必要であった。また、可動範囲が広いので、物との接触を回避させる機構が必要である。このため、装置全体が高価になる、速度を落として作業を行う必要がある、動作範囲を限定して作業を行う必要があるなどの課題があった。 In addition, there are multiple solutions (combinations of multiple joint angles) for one posture of the working body (end effector), and even if each axis is moved during teaching, the tip will move in any direction. It's hard to imagine how to move. For this reason, knowledge and experience were required for operation. Also, since the movable range is wide, a mechanism for avoiding contact with objects is required. For this reason, there are problems such as the cost of the entire apparatus, the need to reduce the speed of the work, and the need to limit the range of operation to perform the work.

この発明は、作業空間を広くとりながらも、作業装置同士が干渉し難い双腕型の作業装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a double-arm working device that does not easily interfere with each other while securing a wide working space.

上記目的を達成するために、この発明の双腕型の作業装置は、先端に搭載されたエンドエフェクタを用いて作業を行う作業装置が、幾何学的に対称となるように2つ並べて配置された双腕型の作業装置である。前記作業装置は、1軸もしくは複数軸の直動アクチュエータを組み合わせた直動ユニットと、1自由度以上の回転自由度を持つ回転機構を組み合わせた回転ユニットとを備えている。前記回転ユニットの出力部に、前記エンドエフェクタが搭載されている。前記直動アクチュエータは、駆動源と、前記駆動源の動力によりガイド部材に対して相対移動するスライド部材とを有している。前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのスライド部材が、架台もしくは他の直動アクチュエータのスライド部材に固定されている。前記回転ユニットが、前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのガイド部材に対して任意の角度で設置されている。 In order to achieve the above object, the dual-arm working device of the present invention has two working devices that perform work using an end effector mounted at the tip thereof and are arranged side by side so as to be geometrically symmetrical. It is a dual-arm work device. The working device includes a linear motion unit that combines linear motion actuators of one axis or multiple axes, and a rotation unit that combines a rotation mechanism having one or more rotational degrees of freedom. The end effector is mounted on the output section of the rotating unit. The linear motion actuator has a drive source and a slide member that moves relative to the guide member by the power of the drive source. A slide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit is fixed to a frame or a slide member of another linear motion actuator. The rotary unit is installed at an arbitrary angle with respect to the guide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit.

ここで、「直動ユニットの出力側の直動アクチュエータ」とは、回転ユニットが取り付けられる直動アクチュエータをいう。例えば、直動ユニットが1軸の直動ユニットで構成される場合、直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのスライド部材は架台に固定される。また、直動ユニットが複数軸の直動アクチュエータを組み合わせた直動ユニットで構成される場合、直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのスライド部材は他の直動アクチュエータのスライド部材に固定される。 Here, "the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit" refers to the linear motion actuator to which the rotary unit is attached. For example, when the linear motion unit is composed of a single-axis linear motion unit, the slide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit is fixed to the base. Further, when the linear motion unit is composed of a combination of linear motion actuators with a plurality of axes, the slide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit is fixed to the slide member of the other linear motion actuator. .

この構成によれば、回転ユニットが取り付けられる出力側の直動アクチュエータのスライド部材が固定部を構成し、ガイド部材が可動部を構成している。そのため、直動アクチュエータの体積の大部分を占めるガイド部材が、回転ユニットと連動して移動する。その結果、作業空間を広くとることができる。また、左右対称に配置した作業装置同士が接触し難くなるうえに、直動アクチュエータが他の構成部品やワークと接触し難くなる。したがって、作業装置の動作設定が容易になる。さらに、回転ユニットと直動ユニットが別々に設けられているので、仕様に応じて一方のユニットのみを変更できるなど、部品の共通化を図ることができる。 According to this configuration, the slide member of the linear motion actuator on the output side to which the rotation unit is attached constitutes the fixed portion, and the guide member constitutes the movable portion. Therefore, the guide member, which occupies most of the volume of the linear motion actuator, moves in conjunction with the rotating unit. As a result, the work space can be widened. In addition, it becomes difficult for the working devices arranged symmetrically to come into contact with each other, and it becomes difficult for the direct-acting actuator to come into contact with other components and workpieces. Therefore, it becomes easy to set the operation of the working device. Furthermore, since the rotary unit and the linear motion unit are provided separately, parts can be shared, for example, only one unit can be changed according to the specifications.

この発明において、前記直動ユニットは第1~第3の3つの直動アクチュエータから構成され、前記第3の直動アクチュエータが前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータを構成し、前記第1の直動アクチュエータのガイド部材が前記架台に固定され、前記第2の直動アクチュエータのガイド部材が前記第1の直動アクチュエータのスライド部材に固定され、前記第3の直動アクチュエータのスライド部材が前記第2の直動アクチュエータのスライド部材に固定され、前記回転ユニットが前記第3の直動アクチュエータのガイド部材に固定されていてもよい。 In the present invention, the linear motion unit is composed of three linear motion actuators, first to third, the third linear motion actuator constitutes the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit, and the first The guide member of the linear motion actuator is fixed to the base, the guide member of the second linear motion actuator is fixed to the slide member of the first linear motion actuator, and the slide member of the third linear motion actuator is fixed to It may be fixed to the slide member of the second linear actuator, and the rotating unit may be fixed to the guide member of the third linear actuator.

この構成によれば、主に3自由度の直動ユニットによってエンドエフェクタの位置が決められ、かつ3自由度の回転ユニットによってエンドエフェクタの姿勢が決められる。直動ユニットの各直動アクチュエータおよび回転ユニットの各回転機構が、それぞれ直交座標系で表現されるエンドエフェクタの位置、姿勢に対応するので、エンドエフェクタの位置、姿勢に対する各直動アクチュエータおよび各回転機構の動作をイメージし易く、姿勢教示作業等の動作パターンの設定が容易である。また、エンドエフェクタの位置、姿勢に対して、各直動アクチュエータの動作位置および各回転機構の動作角度が一意に決まる。つまり、特異点を持たない。これらのことから、熟練した知識や経験が無くても、作業装置の操作を行うことができる。 According to this configuration, the position of the end effector is determined mainly by the linear motion unit with three degrees of freedom, and the posture of the end effector is determined by the rotation unit with three degrees of freedom. Since each linear motion actuator of the linear motion unit and each rotation mechanism of the rotation unit correspond to the position and orientation of the end effector expressed in the orthogonal coordinate system, each linear motion actuator and each rotation relative to the position and orientation of the end effector It is easy to imagine the operation of the mechanism, and it is easy to set operation patterns such as posture teaching work. Further, the operating position of each linear actuator and the operating angle of each rotating mechanism are uniquely determined with respect to the position and orientation of the end effector. That is, it has no singularity. For these reasons, the work device can be operated even without skilled knowledge and experience.

また、組立て作業のような、きめ細かい作業を行う場合、主に回転ユニットだけを動かして作業を行うことができる。そのため、直動ユニットの動作量が小さくて済み、装置全体の可動範囲が小さくなる。その結果、物との接触を回避させる機構を設ける領域を狭くできる。さらに、可動範囲に大きく影響する部分に直動アクチュエータが使用されているので、作業内容や周囲の環境に応じて、メカストッパやリミットセンサを用いて容易に動作範囲を制限できる。 Further, when performing detailed work such as assembly work, the work can be performed mainly by moving only the rotating unit. Therefore, the movement amount of the linear motion unit is small, and the movable range of the entire device is reduced. As a result, it is possible to narrow the area where the mechanism for avoiding contact with an object is provided. Furthermore, since linear actuators are used in parts that greatly affect the range of motion, the range of motion can be easily limited using mechanical stoppers and limit sensors according to the work content and the surrounding environment.

また、直動アクチュエータによってエンドエフェクタの位置が決められるので、エンドエフェクタの直線動作を高速かつ正確に行うことができる。しかも、直方体のような簡単な形状でカバー等の囲いを設置することができる。その場合、囲いの内部空間体積と装置の可動部が移動する領域の体積とをほぼ等しくできる。このため、接触回避用の囲いを含めてもコンパクトな構成を実現できる。 In addition, since the position of the end effector is determined by the linear motion actuator, the linear motion of the end effector can be performed accurately at high speed. Moreover, an enclosure such as a cover can be installed in a simple shape such as a rectangular parallelepiped. In that case, the volume of the internal space of the enclosure and the volume of the region in which the movable part of the device moves can be approximately equal. Therefore, a compact configuration can be realized even if the enclosure for avoiding contact is included.

この場合、前記第1~3の各直動アクチュエータは、前記スライド部材が、前記エンドエフェクタによって作業が行われる作業空間に対して外側を向くように配置されていてもよい。ここで、「スライド部材が作業空間に対して外側を向く」とは、スライド部材にお
ける各部材が取り付けられる取付面が、作業空間と反対側を向くことをいう。この構成によれば、作業空間が広くなるうえに、物との接触を回避させやすい。
In this case, each of the first to third direct acting actuators may be arranged such that the slide member faces outward with respect to a work space in which work is performed by the end effector. Here, "the slide member faces outward with respect to the work space" means that the mounting surface of the slide member to which each member is mounted faces the side opposite to the work space. According to this configuration, the work space is widened, and it is easy to avoid contact with objects.

この発明において、前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータの駆動源がスライド部材に配置されていてもよい。この構成によれば、固定部であるスライド部材に駆動源が設けられているので、可動部を軽量化できる。これにより、出力側の直動アクチュエータの容量の小形化が可能となり、装置全体のコンパクト化や、高速動作が可能になる。また、駆動源が、固定部であるスライド部材に配置されているので、駆動源への配線の取り回しが容易である。 In this invention, the drive source of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit may be arranged on the slide member. According to this configuration, since the drive source is provided in the slide member, which is the fixed portion, the weight of the movable portion can be reduced. As a result, it is possible to reduce the capacity of the output-side direct-acting actuator, thereby making it possible to reduce the size of the entire device and achieve high-speed operation. Further, since the drive source is arranged on the slide member, which is the fixed portion, wiring to the drive source can be easily routed.

この発明において、前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのガイド部材に、前記エンドエフェクタとは別の追加のエンドエフェクタが搭載されていてもよい。この構成によれば、1つの作業装置で、直線運動のみで作業を行うエンドエフェクタと、直線運動と回転運動を組み合わせた動作で作業を行うエンドエフェクタを設置できる。これにより、作業の特徴に応じてエンドエフェクタを選択できるので、作業の正確性や効率が向上する。例えば、部品の抜き取り/取り付けや、部品の挿入、圧入作業等を直線運動のみの動作で実施できる。 In the present invention, an additional end effector different from the end effector may be mounted on the guide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit. According to this configuration, an end effector that performs work only by linear motion and an end effector that performs work by combining linear motion and rotary motion can be installed in one work device. As a result, the end effector can be selected according to the characteristics of the work, thereby improving the accuracy and efficiency of the work. For example, extraction/attachment of parts, insertion of parts, press-fitting, etc., can be performed using only linear motion.

直動ユニットは、回転ユニットを移動させる必要があるため、回転ユニットよりも大きな駆動源が用いられている。そのため、直動ユニットの可搬重量は、回転ユニットの可搬重量よりも大きくなる。したがって、直動ユニットに設置された追加のエンドエフェクタでは、圧入作業のような比較的負荷の大きい作業を行うことができる。 Since the linear motion unit needs to move the rotary unit, a drive source larger than that of the rotary unit is used. Therefore, the weight capacity of the linear motion unit is larger than that of the rotary unit. Therefore, the additional end effector installed in the linear motion unit can perform relatively heavy-load work such as press-fitting.

この場合、回転ユニットは、原点姿勢から姿勢変更時に回転ユニット全体が前記追加のエンドエフェクタの最下面よりも上方に位置するように配置されていてもよい。この構成によれば、追加のエンドエフェクタで作業を行う際に、回転ユニットがワークに接触し難くなる。 In this case, the rotating unit may be arranged such that the entire rotating unit is positioned above the lowermost surface of the additional end effector when the posture is changed from the original posture. According to this configuration, the rotating unit is less likely to come into contact with the work when performing work with the additional end effector.

この発明において、前記回転ユニットは、前記複数の回転機構のうちの少なくとも1つが2自由度のリンク作動装置であり、前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、前記基端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側の端部リンク部材と、前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された先端側の端部リンク部材と、前記基端側および前記先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられていてもよい。 In the present invention, in the rotating unit, at least one of the plurality of rotating mechanisms is a two-degree-of-freedom link actuating device, and the link actuating device has a link hub on the distal end side with respect to a link hub on the proximal end side. Three or more sets of link mechanisms are connected so as to be able to change their posture, and each of the link mechanisms includes a proximal end link member having one end rotatably connected to the proximal link hub; A distal end link member having one end rotatably connected to a distal link hub, and a center having both ends rotatably connected to the other ends of the proximal and distal end link members, respectively. and a link member, and causes two or more link mechanisms out of the three or more link mechanisms to arbitrarily change the attitude of the link hub on the distal end side with respect to the link hub on the proximal end side. may be provided.

この構成によれば、リンク作動装置は、基端側のリンクハブと、先端側のリンクハブと、3組以上のリンク機構とで、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが直交2軸周りに回転自在な2自由度機構を構成する。この2自由度機構は、コンパクトでありながら、先端側のリンクハブの可動範囲を広くとれる。例えば、基端側のリンクハブの中心軸と先端側のリンクハブの中心軸の折れ角の最大値は約±90°であり、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの旋回角を0°~360°の範囲に設定できる。また、折れ角90°、旋回角360°の作動範囲において特異点を持たないスムーズな動作が可能である。 According to this configuration, the link actuating device includes a proximal link hub, a distal link hub, and three or more sets of link mechanisms, and the distal link hub is orthogonal to the proximal link hub. A two-degree-of-freedom mechanism that can freely rotate about two axes is constructed. This two-degree-of-freedom mechanism is compact, but allows a wide movable range of the link hub on the tip side. For example, the maximum value of the bending angle between the center axis of the link hub on the proximal side and the center axis of the link hub on the distal side is about ±90°. It can be set in the range of 0° to 360°. In addition, smooth operation without singular points is possible in the operation range of a bending angle of 90° and a turning angle of 360°.

上記のように、可動範囲が広くスムーズな動作が可能なリンク作動装置を使用することで、高速できめ細かい作業を行うことができる。例えば、手首関節の姿勢を少しだけ変化させたい場合、一般的な垂直多関節ロボットの手首関節では、一部の関節を大きく動かす
、または複数のモータを協働させてアーム全体を動かす必要があるので、速度が低下する。しかしながら、上記構成では、リンク作動装置が最短距離で移動できるので、滑らかで素早い動作を実現できる。また、リンク作動装置はコンパクトな構成でありながら可動範囲が広いので、作業装置全体がコンパクトな構成になる。
As described above, by using the link actuating device that has a wide movable range and is capable of smooth operation, it is possible to perform detailed work at high speed. For example, if you want to slightly change the posture of the wrist joint, it is necessary to move a part of the wrist joint of a general vertical multi-joint robot greatly, or to move the entire arm by coordinating multiple motors. so it slows down. However, in the above configuration, the link actuating device can move in the shortest distance, so smooth and quick operation can be realized. In addition, since the link actuating device has a wide movable range while having a compact structure, the working device as a whole has a compact structure.

この場合、前記基端側のリンクハブの中心軸または前記先端側のリンクハブの中心軸と、前記リンク作動装置以外の他の回転機構の中心軸とが同一線上に位置していてもよい。 In this case, the central axis of the link hub on the base end side or the central axis of the link hub on the distal end side and the central axis of the rotation mechanism other than the link actuating device may be located on the same line.

ここで、「基端側のリンクハブの中心軸」とは、基端側の球面リンク中心を通り基端側のリンクハブと基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸と直角に交わる直線をいい、「先端側のリンクハブの中心軸」とは、先端側の球面リンク中心を通り先端側のリンクハブと先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸と直角に交わる直線をいう。また、「基端側の球面リンク中心」とは、基端側のリンクハブと基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸および基端側の端部リンク部材と中央リンク部材の各回転対偶の中心軸が交差する点をいい、「先端側の球面リンク中心」とは、先端側のリンクハブと先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸および先端側の端部リンク部材と中央リンク部材の各回転対偶の中心軸が交差する点をいう。 Here, "the center axis of the base end link hub" is perpendicular to the center axis of each rotation pair of the base end link hub and the base end link member that passes through the center of the base end spherical link. "Center axis of the link hub on the tip side" means a line that passes through the center of the spherical link on the tip side and is perpendicular to the center axis of each rotation pair of the link hub on the tip side and the end link member on the tip side. A straight line that intersects. In addition, the "base end spherical link center" means the center axis of each rotation pair of the base end link hub and the base end link member, and the center axis of the base end link member and the center link member. Refers to the point where the central axes of each rotating pair intersect, and "the center of the spherical link on the tip side" is the center axis of each rotating pair of the link hub on the tip side and the end link member on the tip side and the end on the tip side. The point at which the central axes of the rotational pairs of the link member and the central link member intersect.

この構成によれば、リンクハブの中心軸とリンク作動装置以外の他の回転機構の回転軸心とが同一線上に位置しているので、座標計算が容易となる。また、作業者が作業装置の動作をイメージし易いので、簡単に操作できるようになる。例えば、直動ユニットで決定される3自由度の位置を固定し、かつ回転ユニットで決定される3自由度の角度のうち2自由度の角度を固定し、残りの1自由度の角度(例えば、先端側のリンクハブの中心軸周りの角度)だけを変更してエンドエフェクトの姿勢を変えながら作業を行うことができる。 According to this configuration, since the center axis of the link hub and the rotation axis of the rotation mechanism other than the link actuating device are located on the same line, coordinate calculation is facilitated. In addition, since the operator can easily imagine the operation of the working device, the operator can easily operate the device. For example, the position of 3 degrees of freedom determined by the linear motion unit is fixed, the angle of 2 degrees of freedom among the angles of 3 degrees of freedom determined by the rotation unit is fixed, and the angle of the remaining 1 degree of freedom (for example, , the angle around the central axis of the link hub on the tip side) can be changed to change the posture of the end effect while working.

前記回転ユニットが2自由度のリンク作動装置である場合、前記リンク作動装置の基端側に前記リンク作動装置以外の他の回転機構が設けられ、前記リンク作動装置の先端側に前記エンドエフェクタが設けられていてもよい。この構成によれば、例えば、リンク作動装置の姿勢制御用アクチュエータ用のケーブルについて考慮する必要があるので、回転角は制限されるが、リンク作動装置の負荷を軽減できるので、リンク作動装置のコンパクト化、軽量化を実現できる。また、リンク作動装置は、基端側から先端側へ回転伝達を行う場合に、基端側と先端側は同じ回転角になって等速で回転する等速自在継手の構成である。このため、リンク作動装置と他の回転機構との協調制御により、エンドエフェクトの姿勢を先端側のリンクハブの中心軸周りの角度だけ変えながら行う作業が容易である。 When the rotating unit is a link actuating device with two degrees of freedom, a rotating mechanism other than the link actuating device is provided on the base end side of the link actuating device, and the end effector is provided on the distal end side of the link actuating device. may be provided. According to this configuration, for example, since it is necessary to consider the cable for the attitude control actuator of the link actuating device, the rotation angle is limited, but the load on the link actuating device can be reduced, so the link actuating device can be made compact. can be made smaller and lighter. Further, the link actuating device has a configuration of a constant velocity universal joint in which the proximal side and the distal side rotate at the same rotation angle and constant velocity when rotation is transmitted from the proximal side to the distal side. Therefore, the coordinated control of the link actuating device and other rotating mechanisms facilitates the work of changing the attitude of the end effect by the angle about the central axis of the link hub on the tip side.

この場合、前記リンク作動装置の2つ以上の姿勢制御用アクチュエータは、前記基端側のリンクハブの中心軸周りに円周上に配置され、円周上に配置した前記姿勢制御用アクチュエータの中心部に前記他の回転機構が設けられ、前記他の回転機構は、前記リンク作動装置を前記基端側のリンクハブの中心軸周りに回転させてもよい。この構成によれば、リンク作動装置の駆動源の中心部に他の回転機が設けられるので、回転ユニットがコンパクトな構成になる。 In this case, the two or more attitude control actuators of the link actuating device are arranged on a circle around the central axis of the link hub on the base end side, and the center of the attitude control actuators arranged on the circumference is The portion may be provided with the other rotating mechanism, and the other rotating mechanism may rotate the link actuating device around the central axis of the link hub on the base end side. According to this configuration, another rotating machine is provided at the center of the drive source of the link actuating device, so that the rotating unit has a compact configuration.

本発明の双腕型の作業装置によれば、作業空間を広くとりながらも、作業装置同士が干渉するのを抑制することができる。 According to the dual-arm working device of the present invention, interference between the working devices can be suppressed while securing a wide working space.

この発明の第1実施形態に係る双腕型の作業装置の正面図である。1 is a front view of a dual-arm working device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 同作業装置の直動ユニットの正面図である。It is a front view of the direct-acting unit of the working device. 同直動ユニットの平面図である。It is a top view of the linear motion unit. 同作業装置の回転ユニットの正面図である。It is a front view of the rotating unit of the same working device. 同回転ユニットの平面図である。It is a top view of the same rotation unit. この発明の第2実施形態に係る双腕型の作業装置の正面図である。FIG. 5 is a front view of a dual-arm working device according to a second embodiment of the present invention; 同作業装置の回転ユニットの部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a rotation unit of the working device; 同作業装置の別の回転ユニットの部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of another rotating unit of the working device; 同回転ユニットのリンク作動装置のパラレルリンク機構の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a parallel link mechanism of the link actuating device of the same rotating unit; 同パラレルリンク機構の異なる状態の斜視図である。It is a perspective view of a different state of the same parallel link mechanism. 同パラレルリンク機構の基端側の端部リンク部材に対する中央リンク部材と基端側のリンクハブの回転対偶部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the rotation pair part of the center link member with respect to the end part link member of the base end side of the same parallel link mechanism, and the link hub of the base end side. 同リンク作動装置の1つのリンク機構を直線で表現した図である。It is the figure which expressed one link mechanism of the same link actuation device with a straight line. この発明の第3実施形態に係る双腕型の作業装置の正面図である。FIG. 11 is a front view of a dual-arm working device according to a third embodiment of the present invention; 同作業装置の回転ユニットの駆動機構部の部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a drive mechanism portion of a rotation unit of the working device; 同回転ユニットのリンク作動装置のパラレルリンク機構の基端側の端部リンク部材に対する中央リンク部材と基端側のリンクハブの回転対偶部を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a rotation pair portion of a central link member and a proximal side link hub with respect to a proximal side end link member of a parallel link mechanism of a link actuating device of the same rotary unit; 同作業装置の回転ユニットの変形例の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a modification of the rotating unit of the working device; この発明の第4実施形態に係る双腕型の作業装置の正面図である。FIG. 11 is a front view of a dual-arm working device according to a fourth embodiment of the present invention; 同作業装置の直動ユニットの正面図である。It is a front view of the direct-acting unit of the working device. 同直動ユニットの説明図である。It is explanatory drawing of the same direct-acting unit. 同作業装置の直動ユニットの変形例の正面図である。It is a front view of the modification of the direct-acting unit of the same working apparatus. この発明の第5実施形態に係る双腕型の作業装置の正面図である。FIG. 11 is a front view of a dual-arm working device according to a fifth embodiment of the present invention; 同作業装置の回転ユニットの姿勢が異なる状態を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing a state in which the posture of the rotating unit of the working device is different;

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1~図3Bは、この発明の第1実施形態に係る双腕型の作業装置を示す。図1に示すように、この発明の双腕型の作業装置は、一対の作業装置1,1が幾何学的に対称となるように2つ並べて配置されている。各作業装置1,1は、架台2に支持されている。架台2は、地面Gとほぼ水平に延びる水平部2aと、水平部2aと地面Gとを繋ぐ2つの柱部2bとを有しており、全体で門形の架台2を構成している。各作業装置1,1は、架台2の水平部2aに取り付けられている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 3B show a dual-arm working device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the dual-arm working device of the present invention, a pair of working devices 1, 1 are arranged side by side so as to be geometrically symmetrical. Each working device 1 , 1 is supported by a frame 2 . The gantry 2 has a horizontal portion 2a that extends substantially horizontally with the ground G, and two pillars 2b that connect the horizontal portion 2a and the ground G, and forms a gate-shaped gantry 2 as a whole. Each work device 1, 1 is attached to a horizontal portion 2a of a frame 2. As shown in FIG.

各作業装置1は、架台2に固定された直動ユニット3と、直動ユニット3に固定された回転ユニット4と、回転ユニット4の出力部(先端)に搭載されたエンドエフェクタ5とを備えている。門形の架台2の内側に、ワーク載置台6が設置され、このワーク載置台6の上にワーク7が載置されている。エンドエフェクタ5は、このワーク7に対して作業を行う。エンドエフェクタ5は、ワーク7に対して接触して作業を行うものであってもよく、非接触で作業を行うものであってもよい。エンドエフェクタ5によるワーク7に対する作業は、作業空間Sの範囲内で可能である。 Each work device 1 includes a linear motion unit 3 fixed to a frame 2 , a rotation unit 4 fixed to the linear motion unit 3 , and an end effector 5 mounted on the output portion (tip) of the rotation unit 4 . ing. A work table 6 is installed inside the gate-shaped frame 2, and a work 7 is placed on the work table 6. As shown in FIG. The end effector 5 works on this work 7 . The end effector 5 may work in contact with the workpiece 7 or may work in a non-contact manner. Work on the workpiece 7 by the end effector 5 is possible within the working space S.

この実施形態の直動ユニット3は、3つの直動アクチュエータを組み合わせた3自由度の構成である。また、回転ユニット4は、1自由度の回転自由度を持つ3つの回転機構を組み合わせた3自由度の構成である。よって、この実施形態の作業装置1は、全体で6自由度の構成である。ただし、直動ユニット3は、これに限定されず、1軸もしくは複数軸の直動アクチュエータを組み合わせたものであればよい。また、回転ユニット4も、これに限定されず、1自由度以上の回転自由度を持つ回転機構を組み合わせたものであればよい。したがって、作業装置1も、6自由度の構成に限定されない。 The linear motion unit 3 of this embodiment has a three-degree-of-freedom configuration in which three linear motion actuators are combined. Further, the rotating unit 4 has a three-degree-of-freedom configuration in which three rotating mechanisms each having one degree of rotational freedom are combined. Therefore, the working device 1 of this embodiment has a configuration with six degrees of freedom as a whole. However, the linear motion unit 3 is not limited to this, and may be a combination of one-axis or multiple-axis linear motion actuators. Moreover, the rotating unit 4 is not limited to this, either, and may be a combination of rotating mechanisms having one or more rotational degrees of freedom. Accordingly, the work device 1 is also not limited to a six-degree-of-freedom configuration.

図2Aは直動ユニット3の正面図で、図2Bは直動ユニット3の平面図である。直動ユ
ニット3は、第1の直動アクチュエータ11と、第2の直動アクチュエータ12と、第3の直動アクチュエータ13とを備えている。この実施形態の直動アクチュエータ11~13は、ねじ軸、ナット、ボール等からなるボールねじ機構(図示せず)により駆動源の回転運動が直線運動に変換されている。詳細には、各直動アクチュエータ11,12,13は、駆動源であるモータ11a,12a,13aと、前記ナット(図示せず)に連結されたスライドテーブル11b,12b,13bと、スライドテーブル11b,12b,13bに相対移動可能に支持するガイド11c,12c,13cとを有している。
2A is a front view of the linear motion unit 3, and FIG. 2B is a plan view of the linear motion unit 3. FIG. The linear motion unit 3 includes a first linear motion actuator 11 , a second linear motion actuator 12 and a third linear motion actuator 13 . In the linear motion actuators 11 to 13 of this embodiment, rotary motion of the drive source is converted into linear motion by a ball screw mechanism (not shown) comprising a screw shaft, nuts, balls, and the like. More specifically, each linear motion actuator 11, 12, 13 includes motors 11a, 12a, 13a as drive sources, slide tables 11b, 12b, 13b connected to the nuts (not shown), and slide table 11b. , 12b and 13b so as to be relatively movable.

つまり、スライドテーブル11b,12b,13bは、モータ(駆動源)11a,12a,13aの動力によりガイド部材(ガイド11c,12c,13c)に対して相対移動するスライド部材11b,12b,13bを構成する。この実施形態では、ガイド11c,12cは、スライド部材11b,12bを移動自在に案内し、ガイド13cは、スライド部材13bに対して相対移動する。ただし、直動アクチュエータは、ボールねじ機構に限定されず、例えば、ベルトプーリ機構であってもよい。 That is, the slide tables 11b, 12b, and 13b constitute slide members 11b, 12b, and 13b that move relative to guide members (guides 11c, 12c, and 13c) by the power of motors (driving sources) 11a, 12a, and 13a. . In this embodiment, guides 11c and 12c movably guide slide members 11b and 12b, and guide 13c moves relative to slide member 13b. However, the linear motion actuator is not limited to the ball screw mechanism, and may be, for example, a belt pulley mechanism.

この実施形態では、第1の直動アクチュエータ11は、架台2の水平部2aに固定され、スライドテーブル11bが左右方向(X軸方向)に進退する。第2の直動アクチュエータ12は、第1の直動アクチュエータ11のスライドテーブル11bに設置され、スライドテーブル12bが前後方向(Y軸方向)に進退する。第3の直動アクチュエータ13は、第2の直動アクチュエータ12のスライドテーブル12bに設置され、ガイド13cが上下方向(Z軸方向)に進退する。 In this embodiment, the first direct-acting actuator 11 is fixed to the horizontal portion 2a of the base 2, and the slide table 11b advances and retreats in the left-right direction (X-axis direction). The second linear actuator 12 is installed on the slide table 11b of the first linear actuator 11, and the slide table 12b advances and retreats in the front-rear direction (Y-axis direction). The third linear actuator 13 is installed on the slide table 12b of the second linear actuator 12, and the guide 13c advances and retreats in the vertical direction (Z-axis direction).

この実施形態では、モータ11a,12a,13aの軸心C1,C2,C3の方向が、スライドテーブル11b,12b,13bの進退方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)と平行になっている。この実施形態では、第1~第3の直動アクチュエータ11,12,13は、ガイド11c,12c,13cにモータ11a,12a,13aが取り付けられている。 In this embodiment, the directions of the axial centers C1, C2 and C3 of the motors 11a, 12a and 13a are parallel to the advancing and retreating directions (X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction) of the slide tables 11b, 12b and 13b. ing. In this embodiment, motors 11a, 12a and 13a are attached to guides 11c, 12c and 13c in the first to third linear actuators 11, 12 and 13, respectively.

ガイド11c,12c,13cは、この実施形態では、進退方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)に沿って延びるガイドレールを有しており、直動アクチュエータ11,12,13の体積の大部分を占めている。スライドテーブル11b,12b,13bは、ガイド11c,12c,13cに移動自在に支持されている。スライドテーブル11b,12b,13bおよびガイド11c,12c,13cの構造は、この実施形態に限定されない。 The guides 11c, 12c, 13c in this embodiment have guide rails extending along the advance and retreat directions (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction), and the volume of the linear motion actuators 11, 12, 13 accounts for the majority of The slide tables 11b, 12b and 13b are movably supported by guides 11c, 12c and 13c. The structures of slide tables 11b, 12b, 13b and guides 11c, 12c, 13c are not limited to this embodiment.

この実施形態では、第2の直動アクチュエータ12のガイド12cが、第1の直動アクチュエータ11のスライドテーブル11bに対して第1連結固定部材14を介して固定されている。また、第3の直動アクチュエータ13のスライドテーブル13bが、第2の直動アクチュエータ12のスライドテーブル12bに対して第2連結固定部材15を介して固定されている。 In this embodiment, the guide 12c of the second linear motion actuator 12 is fixed to the slide table 11b of the first linear motion actuator 11 via the first connecting fixing member . Further, the slide table 13b of the third linear motion actuator 13 is fixed to the slide table 12b of the second linear motion actuator 12 via the second connecting fixing member 15. As shown in FIG.

詳細には、第1連結固定部材14は、鋼製の平板からなり、第1の直動アクチュエータ11のスライドテーブル11bの上端にボルト連結されている。第2の直動アクチュエータ12のガイド12cが、第1連結固定部材14の上面にボルト連結されている。 Specifically, the first connecting fixing member 14 is made of a steel flat plate and is connected to the upper end of the slide table 11b of the first direct-acting actuator 11 by bolts. A guide 12 c of the second direct acting actuator 12 is bolted to the top surface of the first connecting fixing member 14 .

第2連結固定部材15は、板金を90°折り曲げて、縦断面L字形に形成されている。つまり、第2連結固定部材15は、上下方向(Z軸方向)に主面を有する第1部分15aと、左右方向(X軸方向)に主面を有する第2部分15bとを有している。第2の直動アクチュエータ12のスライドテーブル12bの上端が、第2連結固定部材15の第1部分15aにボルト連結され、第2連結固定部材15の第2部分15bに第3の直動アクチュ
エータ13のスライドテーブル13bがボルト連結されている。ただし、ガイド12cおよびスライドテーブル13bは、連結固定部材14,15を介さずスライドテーブル11b,12bに直接固定されてもよい。
The second connecting/fixing member 15 is formed by bending a metal sheet 90 degrees to have an L-shaped longitudinal section. That is, the second connecting fixing member 15 has a first portion 15a having a principal surface in the vertical direction (Z-axis direction) and a second portion 15b having a principal surface in the horizontal direction (X-axis direction). . The upper end of the slide table 12b of the second linear motion actuator 12 is bolted to the first portion 15a of the second connection fixing member 15, and the second portion 15b of the second connection fixing member 15 is connected to the third linear motion actuator 13. is bolted to the slide table 13b. However, the guide 12c and the slide table 13b may be fixed directly to the slide tables 11b and 12b without the connecting fixing members 14 and 15 interposed therebetween.

各直動アクチュエータ11,12,13は、モータ11a,12a,13aを駆動源とする電動アクチュエータである。各直動アクチュエータ11,12,13のスライドテーブル11b,12b,13bは作業領域Sに対して外側を向くように配置されている。ここで、「スライドテーブル11b,12b,13bが作業空間Sに対して外側を向く」とは、スライドテーブル11b,12b,13bにおける各部材が取り付けられる取付面が、作業空間Sと反対側を向くことをいう。 The linear actuators 11, 12, 13 are electric actuators driven by motors 11a, 12a, 13a. The slide tables 11b, 12b, 13b of the respective linear motion actuators 11, 12, 13 are arranged so as to face outward with respect to the work area S. As shown in FIG. Here, "the slide tables 11b, 12b, and 13b face the outside with respect to the work space S" means that the mounting surfaces of the slide tables 11b, 12b, and 13b to which the respective members are mounted face the side opposite to the work space S. Say things.

具体的には、スライドテーブル11bにおけるガイド12c(第1連結固定部材14)が取り付けられる取付面は、作業空間Sと反対の上側を向いている。また、スライドテーブル12bにおけるスライドテーブル13b(第2連結固定部材15)が取り付けられる取付面は、作業空間Sと反対の上側を向いている。さらに、スライドテーブル13bにおけるスライドテーブル12b(第2連結固定部材15)が取り付けられる取付面は、作業空間Sと反対のX軸方向外側を向いている。ただし、スライドテーブル11b,12b,13bが作業空間Sに対して内側を向くように配置してもよい。 Specifically, the mounting surface of the slide table 11b to which the guide 12c (the first connecting and fixing member 14) is mounted faces the upper side opposite to the work space S. As shown in FIG. Further, the mounting surface of the slide table 12b to which the slide table 13b (the second connecting and fixing member 15) is mounted faces the upper side opposite to the work space S. As shown in FIG. Further, the mounting surface of the slide table 13b to which the slide table 12b (the second connecting and fixing member 15) is mounted faces outward in the X-axis direction opposite to the work space S. However, the slide tables 11b, 12b, and 13b may be arranged to face the work space S inward.

第3の直動アクチュエータ13は、直動ユニット3の出力側の直動アクチュエータを構成する。ここで、「直動ユニット3の出力側の直動アクチュエータ」とは、回転ユニット4が取り付けられる直動アクチュエータをいう。つまり、回転ユニット4が、第3の直動アクチュエータ13のガイド13cに固定されている。詳細には、回転ユニット4が、回転ユニット取付部材20を介して第3の直動アクチュエータ13のガイド13cに対して任意の角度で設置されている。回転ユニット4の設置角度は、回転ユニット取付部材20の形状を調整することにより任意に設定される。この実施形態では、回転ユニット4が、第3の直動アクチュエータ13のガイド13cに対して45°傾けた状態で設置されている。 The third linear actuator 13 constitutes the linear actuator on the output side of the linear actuator 3 . Here, "the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit 3" refers to the linear motion actuator to which the rotation unit 4 is attached. That is, the rotation unit 4 is fixed to the guide 13c of the third direct acting actuator 13. As shown in FIG. Specifically, the rotation unit 4 is installed at an arbitrary angle with respect to the guide 13c of the third direct acting actuator 13 via the rotation unit mounting member 20. As shown in FIG. The installation angle of the rotating unit 4 is arbitrarily set by adjusting the shape of the rotating unit mounting member 20 . In this embodiment, the rotation unit 4 is installed in a state inclined by 45° with respect to the guide 13c of the third direct acting actuator 13. As shown in FIG.

図3A、図3Bは、回転ユニット4の正面図と平面図である。回転ユニット4は、回転ユニット取付部材20に取り付けられた第1の回転機構21と、第1の回転機構21の回転部分21aに取り付けられた第2の回転機構22と、第2の回転機構22の回転部分22aに取り付けられた第3の回転機構23とを備えている。第1~3の回転機構21,22,23の各回転軸心21b,22b,23bは、互いに直交している。各回転機構21,22,23の回転駆動源は、例えば、モータ21c,22c,23cである。 3A and 3B are a front view and a plan view of the rotating unit 4. FIG. The rotation unit 4 includes a first rotation mechanism 21 attached to a rotation unit attachment member 20, a second rotation mechanism 22 attached to a rotation portion 21a of the first rotation mechanism 21, and a second rotation mechanism 22. and a third rotating mechanism 23 attached to the rotating portion 22a of the. The rotation axes 21b, 22b, 23b of the first to third rotation mechanisms 21, 22, 23 are orthogonal to each other. Rotation drive sources of the rotation mechanisms 21, 22, 23 are, for example, motors 21c, 22c, 23c.

第3の回転機構23の回転部分23aに、エンドエフェクタ5が取り付けられている。つまり、第3の回転機構23の回転部分23aが、エンドエフェクタ5が取り付けられる回転ユニット4の出力部を構成する。 The end effector 5 is attached to the rotating portion 23 a of the third rotating mechanism 23 . That is, the rotating portion 23a of the third rotating mechanism 23 constitutes the output portion of the rotating unit 4 to which the end effector 5 is attached.

この作業装置1の作用を説明する。
この構成によると、主に3自由度の直動ユニット3によってエンドエフェクタ5の位置が決められ、かつ3自由度の回転ユニット4によってエンドエフェクタ5の姿勢が決められる。直動ユニット3の各直動アクチュエータ11,12,13および回転ユニット4の各回転機構21,22,23が、それぞれ直交座標系で表現されるエンドエフェクタ5の位置、姿勢に対応するので、エンドエフェクタ5の位置、姿勢に対する各直動アクチュエータ11,12,13および各回転機構21,22,23の動作をイメージし易く、姿勢教示作業等の動作パターンの設定が容易である。
The operation of this work device 1 will be described.
According to this configuration, the position of the end effector 5 is mainly determined by the linear motion unit 3 with three degrees of freedom, and the posture of the end effector 5 is determined by the rotation unit 4 with three degrees of freedom. Since each of the linear motion actuators 11, 12, 13 of the linear motion unit 3 and each of the rotation mechanisms 21, 22, 23 of the rotation unit 4 corresponds to the position and attitude of the end effector 5 represented by the orthogonal coordinate system, the end It is easy to imagine the operations of the linear actuators 11, 12, 13 and the rotary mechanisms 21, 22, 23 with respect to the position and attitude of the effector 5, and it is easy to set the operation patterns for attitude teaching work.

また、エンドエフェクタ5の位置、姿勢に対して、各直動アクチュエータ11,12,
13の動作位置および各回転機構21,22,23の動作角度が一意に決まる。つまり、特異点を持たない。これらのことから、教示を行う際に、各軸を動かすと先端がどのような方向に移動するかをイメージしやすい。そのため、熟練した知識や経験が無くても、作業装置1の操作を行うことができる。
Also, the linear motion actuators 11, 12,
The operating position of 13 and the operating angle of each rotating mechanism 21, 22, 23 are uniquely determined. That is, it has no singularity. From these, when teaching, it is easy to imagine in what direction the tip moves when each axis is moved. Therefore, the work device 1 can be operated without skilled knowledge or experience.

また、組立て作業のような、きめ細かい作業を行う場合、主に回転ユニット4だけを動かして作業を行うことができる。そのため、直動ユニット3の動作量が小さくて済み、装置全体の可動範囲が小さくなる。その結果、物との接触を回避させる機構を設ける領域を狭くできる。さらに、可動範囲に大きく影響する部分に直動アクチュエータ11,12,13が使用されているので、作業内容や周囲の環境に応じて、メカストッパやリミットセンサを用いて容易に動作範囲を制限できる。 Also, when performing detailed work such as assembly work, the work can be performed by mainly moving only the rotating unit 4 . Therefore, the amount of movement of the direct-acting unit 3 is small, and the movable range of the entire device is reduced. As a result, it is possible to narrow the area where the mechanism for avoiding contact with an object is provided. Furthermore, since the direct acting actuators 11, 12, and 13 are used in portions that greatly affect the movable range, the movable range can be easily limited using mechanical stoppers and limit sensors according to the work content and the surrounding environment.

また、直動アクチュエータ11,12,13によってエンドエフェクタ5の位置が決められるので、エンドエフェクタ5の直線動作を高速かつ正確に行うことができる。しかも、直方体のような簡単な形状でカバー等の囲いを設置することができる。その場合、囲いの内部空間体積と装置の可動部が移動する領域の体積とをほぼ等しくできる。このため、接触回避用の囲いを含めてもコンパクトな構成を実現できる。 Further, since the position of the end effector 5 is determined by the linear motion actuators 11, 12, 13, the linear motion of the end effector 5 can be performed accurately at high speed. Moreover, an enclosure such as a cover can be installed in a simple shape such as a rectangular parallelepiped. In that case, the volume of the internal space of the enclosure and the volume of the region in which the movable part of the device moves can be approximately equal. Therefore, a compact configuration can be realized even if the enclosure for avoiding contact is included.

直動ユニット3の各直動アクチュエータ11,12,13が作業空間Sに対して外側を向くように配置されているので、作業空間Sを広くすることができるうえに、物との接触を回避させやすい。 Since the linear motion actuators 11, 12, 13 of the linear motion unit 3 are arranged to face outward with respect to the work space S, the work space S can be widened and contact with objects can be avoided. easy to let

上記構成によれば、回転ユニット4が取り付けられる第3の直動アクチュエータ13のスライドテーブル13bが固定部を構成し、ガイド13cが可動部を構成している。そのため、第3の直動アクチュエータ13の体積の大部分を占めるガイド13cが、回転ユニット4と連動して移動する。その結果、作業空間Sを広くとることができる。また、左右対称に配置した作業装置1,1同士が接触し難くなるうえに、第3の直動アクチュエータ13が他の構成部品やワーク7と接触し難くなる。したがって、作業装置1の動作設定が容易になる。 According to the above configuration, the slide table 13b of the third direct acting actuator 13 to which the rotation unit 4 is attached constitutes the fixed portion, and the guide 13c constitutes the movable portion. Therefore, the guide 13 c that occupies most of the volume of the third direct acting actuator 13 moves together with the rotation unit 4 . As a result, the work space S can be widened. In addition, it becomes difficult for the working devices 1, 1 arranged symmetrically to come into contact with each other, and it becomes difficult for the third direct-acting actuator 13 to come into contact with other components and the workpiece 7. FIG. Therefore, the operation setting of the working device 1 is facilitated.

さらに、回転ユニット4と直動ユニット3が別々に設けられているので、仕様に応じて一方のユニットのみを変更できるなど、部品の共通化を図ることができる。例えば、回転ユニット4を、図3A,図3Bに示す形態から、後述の図5に示す形態、図12に示す形態、図14に示す形態等に変更することができる。これにより、仕様が異なる作業装置1間での部品の共通化を図れる。 Furthermore, since the rotary unit 4 and the direct-acting unit 3 are provided separately, it is possible to standardize parts, for example, it is possible to change only one of the units according to the specifications. For example, the rotary unit 4 can be changed from the form shown in FIGS. 3A and 3B to the form shown in FIG. 5, the form shown in FIG. 12, the form shown in FIG. 14, and the like. As a result, it is possible to share parts between the working devices 1 having different specifications.

この実施形態では、第3の直動アクチュエータ13のガイド13cの下端部に回転ユニット連結部材20を介して回転ユニット4が設置されているが、第3の直動アクチュエータ13のガイド13cの他の場所に回転ユニット4を設置してもよい。 In this embodiment, the rotation unit 4 is installed at the lower end of the guide 13c of the third direct acting actuator 13 via the rotation unit connecting member 20, but other than the guide 13c of the third direct acting actuator 13 You may install the rotation unit 4 in a place.

この実施形態では、6自由度の作業装置1,1が、幾何学的に対称となるように2つ並べられている。ただし、用途に応じて、作業装置1の自由度を追加するために別途直動アクチュータや回転機構などを追加してもよく、またこの実施形態で構成される直動アクチュエータや回転機構の一部を排除してもよい。 In this embodiment, two working devices 1, 1 with 6 degrees of freedom are arranged so as to be geometrically symmetrical. However, depending on the application, a linear motion actuator, a rotation mechanism, or the like may be added separately in order to add the degree of freedom of the working device 1. Further, a part of the linear motion actuator and the rotation mechanism configured in this embodiment may be used. may be excluded.

この実施形態では、第3の直動アクチュエータ13が直動ユニット3の出力側の直動アクチュエータを構成し、そのスライドテーブル13bが、第2の直動アクチュエータ12のスライドテーブル12bに固定されている。ただし、直動ユニット3が1軸の直動ユニットで構成される場合、直動ユニット3の出力側の直動アクチュエータ3のガイド部材は架台2に固定される。 In this embodiment, the third linear actuator 13 constitutes the linear actuator on the output side of the linear actuator 3, and its slide table 13b is fixed to the slide table 12b of the second linear actuator 12. . However, when the linear motion unit 3 is composed of a one-axis linear motion unit, the guide member of the linear motion actuator 3 on the output side of the linear motion unit 3 is fixed to the base 2 .

図4~図10は、この発明の第2の実施形態を示す。
図4に示すように、この双腕型の作業装置の各作業装置1の回転ユニット4が、1自由度の回転機構である第1の回転機構21と、2自由度のリンク作動装置29からなる第2の回転機構とで構成されている。つまり、図1の実施形態における第2の回転機構22および第3の回転機構23が、リンク作動装置29に置き換わっている。これ以外の構成は、第1の実施形態と同じである。なお、第1の回転機構21が、「リンク作動装置29以外の他の回転機構」を構成する。
4-10 show a second embodiment of the invention.
As shown in FIG. 4, the rotating unit 4 of each working device 1 of this dual-arm working device is composed of a first rotating mechanism 21, which is a rotating mechanism with one degree of freedom, and a link actuating device 29 with two degrees of freedom. and a second rotating mechanism. That is, the second rotating mechanism 22 and the third rotating mechanism 23 in the embodiment of FIG. 1 are replaced with the link actuating device 29 . Other configurations are the same as those of the first embodiment. The first rotating mechanism 21 constitutes "another rotating mechanism other than the link actuating device 29".

図5に示すように、リンク作動装置29は、パラレルリンク機構30と、このパラレルリンク機構30を作動させる姿勢制御用アクチュエータ31とを有している。図7および図8は、パラレルリンク機構30だけを取り出して表わした斜視図であり、互いに異なる状態を示している。これら図6~図8に示すように、パラレルリンク機構30は、基端側のリンクハブ32に対し先端側のリンクハブ33が3組のリンク機構34を介して姿勢変更可能に連結されている。図6では、1組のリンク機構34のみが示されている。リンク機構34の数は、4組以上であってもよい。 As shown in FIG. 5 , the link actuating device 29 has a parallel link mechanism 30 and an attitude control actuator 31 that actuates the parallel link mechanism 30 . 7 and 8 are perspective views showing only the parallel link mechanism 30, showing different states. As shown in FIGS. 6 to 8, in the parallel link mechanism 30, a link hub 33 on the distal end side is connected to a link hub 32 on the proximal end side through three sets of link mechanisms 34 so that the posture can be changed. . In FIG. 6, only one set of linkages 34 is shown. The number of link mechanisms 34 may be four or more.

各リンク機構34は、基端側の端部リンク部材35、先端側の端部リンク部材36、および中央リンク部材37を有し、4つの回転対偶からなる4節連鎖のリンク機構を構成している。基端側および先端側の端部リンク部材35,36はL字形状を有し、一端が基端側のリンクハブ32および先端側のリンクハブ33にそれぞれ回転自在に連結されている。中央リンク部材37の両端に、基端側および先端側の端部リンク部材35,36の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。 Each link mechanism 34 has an end link member 35 on the base end side, an end link member 36 on the tip end side, and a center link member 37, and constitutes a four-bar linkage link mechanism composed of four rotating pairs. there is The end link members 35 and 36 on the proximal side and the distal side have an L-shape, and one end thereof is rotatably connected to the link hub 32 on the proximal side and the link hub 33 on the distal side, respectively. Both ends of the central link member 37 are rotatably connected to the other ends of the proximal and distal end link members 35 and 36, respectively.

パラレルリンク機構30は、2つの球面リンク機構を組み合わせた構造である。基端側のリンクハブ32と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶、および基端側の端部リンク部材35と中央リンク部材37の各回転対偶の中心軸が、基端側の球面リンク中心PA(図5)で交差している。同様に、先端側のリンクハブ33と先端側の端部リンク部材36の各回転対偶、および先端側の端部リンク部材36と中央リンク部材37の各回転対偶の中心軸が、先端側の球面リンク中心PB(図5)で交差している。 The parallel link mechanism 30 has a structure in which two spherical link mechanisms are combined. The central axis of each rotational pair of the proximal side link hub 32 and the proximal side end link member 35 and each rotational pair of the proximal side end link member 35 and the central link member 37 is aligned with the proximal side. They intersect at the spherical link center PA (Fig. 5). Similarly, the central axis of each rotating pair of the tip-side link hub 33 and the tip-side end link member 36, and each rotating pair of the tip-side end link member 36 and the center link member 37 is the tip-side spherical surface. They intersect at the link center PB (Fig. 5).

また、基端側のリンクハブ32と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶と基端側の球面リンク中心PAからの距離も同じであり、基端側の端部リンク部材35と中央リンク部材37の各回転対偶と基端側の球面リンク中心PAからの距離も同じである。同様に、先端側のリンクハブ33と先端側の端部リンク部材36の各回転対偶と先端側の球面リンク中心PBからの距離も同じであり、先端側の端部リンク部材36と中央リンク部材37の各回転対偶と先端側の球面リンク中心PBからの距離も同じである。 In addition, the distance from each rotation pair of the base end link hub 32 and the base end link member 35 and the base end spherical link center PA is the same, and the base end link member 35 and the base end link member 35 Each rotation pair of the central link member 37 and the distance from the proximal side spherical link center PA are also the same. Similarly, the distance from each rotating pair of the tip-side link hub 33 and the tip-side end link member 36 and the tip-side spherical link center PB is the same, and the tip-side end link member 36 and the center link member are the same. The distance from each rotational pair of 37 and the center PB of the spherical link on the tip side is also the same.

ここで、「回転対偶と球面リンク中心からの距離」とは、回転対偶の中心軸に沿った長さの中心と球面リンク中心との距離をいう。基端側の端部リンク部材35と中央リンク部材37との各回転対偶の中心軸と,先端側の端部リンク部材36と中央リンク部材37との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γ(図5)を持っていてもよいし、平行であってもよい。 Here, "the distance from the rotational pair and the center of the spherical link" means the distance between the center of the length along the central axis of the rotational pair and the center of the spherical link. The central axis of each rotational pair between the end link member 35 and the central link member 37 on the proximal side and the central axis of each rotational pair between the end link member 36 and the central link member 37 on the distal side form a crossing angle. It may have γ (Fig. 5) or may be parallel.

図9は図5の基端側の端部リンク部材に対する中央リンク部材と基端側のリンクハブの回転対偶部を説明する断面図である。同図に、基端側のリンクハブ32と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶の中心軸O1と、中央リンク部材37と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶の中心軸O2と、基端側の球面リンク中心PAとの関係が示されている。つまり、中心軸O1と中心軸O2とが交差する点が球面リンク中心PAである。先端側のリンクハブ33および先端側の端部リンク部材36の形状ならびに位置関係も図9と
同様である(図示せず)。図の例では、リンクハブ32(33)と端部リンク部材35(36)との各回転対偶の中心軸O1と、端部リンク部材35(36)と中央リンク部材37との各回転対偶の中心軸O2との成す角度αが90°であるが、角度αは90°以外であってもよい。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the rotational pair of the center link member and the base end link hub with respect to the base end link member in FIG. 5 . In the figure, the central axis O1 of each rotational pair of the link hub 32 on the proximal side and the end link member 35 on the proximal side, and the rotational pair of the central link member 37 and the end link member 35 on the proximal side are shown. The relationship between the central axis O2 and the spherical link center PA on the base end side is shown. That is, the point where the central axis O1 and the central axis O2 intersect is the spherical link center PA. The shape and positional relationship of the link hub 33 on the tip side and the end link member 36 on the tip side are also the same as in FIG. 9 (not shown). In the illustrated example, the center axis O1 of each rotational pair between the link hub 32 (33) and the end link member 35 (36) and the rotational pair between the end link member 35 (36) and the central link member 37 Although the angle α formed with the central axis O2 is 90°, the angle α may be other than 90°.

3組のリンク機構34は、幾何学的に同一形状である。幾何学的に同一形状とは、図10に示すように、各リンク部材35,36,37を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが、中央リンク部材37の中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることをいう。図10は、一組のリンク機構34を直線で表現した図である。 The three sets of link mechanisms 34 are geometrically identical. The geometrically identical shape is represented by a geometric model in which each link member 35, 36, 37 is represented by a straight line, that is, each rotational pair and a straight line connecting these rotational pairs, as shown in FIG. It means that the model has a shape in which the proximal side portion and the distal side portion with respect to the central portion of the central link member 37 are symmetrical. FIG. 10 is a diagram representing a set of link mechanisms 34 in straight lines.

この実施形態のパラレルリンク機構30は、回転対称タイプである。つまり、基端側のリンクハブ32および基端側の端部リンク部材35からなる基端側部分と、先端側のリンクハブ33および先端側の端部リンク部材36からなる先端側部分との位置関係が、中央リンク部材37の中心線Cに対して回転対称となっている。各中央リンク部材37の中央部は、共通の軌道円D上に位置している。 The parallel link mechanism 30 of this embodiment is of a rotationally symmetrical type. In other words, the positions of the proximal side portion composed of the proximal side link hub 32 and the proximal side end link member 35 and the distal side portion composed of the distal side link hub 33 and the distal side end link member 36 The relationship is rotationally symmetrical with respect to the center line C of the central link member 37 . A central portion of each central link member 37 is positioned on a common orbital circle D. As shown in FIG.

基端側のリンクハブ32と先端側のリンクハブ33と3組のリンク機構34とで、基端側のリンクハブ32に対し先端側のリンクハブ33が直交2軸回りに回転自在な2自由度機構が構成されている。言い換えると、基端側のリンクハブ32に対して先端側のリンクハブ33を、回転が2自由度で姿勢変更自在な機構である。この2自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の可動範囲を広くとれる。 A link hub 32 on the proximal side, a link hub 33 on the distal side, and three sets of link mechanisms 34 provide two freedoms in which the link hub 33 on the distal side is rotatable about two orthogonal axes with respect to the link hub 32 on the proximal side. A degree mechanism is configured. In other words, the link hub 33 on the distal end side can be rotated with two degrees of freedom and the posture can be freely changed with respect to the link hub 32 on the proximal end side. This two-degrees-of-freedom mechanism is compact, but allows a wide movable range of the link hub 33 on the distal side with respect to the link hub 32 on the proximal side.

例えば、基端側の球面リンク中心PAを通り、基端側のリンクハブ32と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶の中心軸O1(図9)と直角に交わる直線を基端側のリンクハブ32の中心軸QAとする。同様に、先端側の球面リンク中心PBを通り、先端側のリンクハブ33と先端側の端部リンク部材36の各回転対偶の中心軸O1(図9)と直角に交わる直線を先端側のリンクハブ33の中心軸QBとする。 For example, a straight line that passes through the base-side spherical link center PA and perpendicularly intersects the central axis O1 (FIG. 9) of each rotation pair of the base-side link hub 32 and the base-side end link member 35 is the base end. The central axis QA of the link hub 32 on the side. Similarly, a straight line that passes through the center PB of the spherical link on the tip side and perpendicularly intersects the center axis O1 (FIG. 9) of each rotation pair of the link hub 33 on the tip side and the end link member 36 on the tip side is defined as the link on the tip side. It is assumed that the center axis of the hub 33 is QB.

この場合、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBとの折れ角θ(図10)の最大値を約±90°とすることができる。また、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の旋回角φ(図10)を0°~360°の範囲に設定できる。折れ角θは、基端側のリンクハブ32の中心軸QAに対して先端側のリンクハブ33の中心軸QBが傾斜した垂直角度のことである。旋回角φは、基端側のリンクハブ32の中心軸QAに対して先端側のリンクハブ33の中心軸QBが傾斜した水平角度のことである。 In this case, the maximum value of the bending angle θ (FIG. 10) between the center axis QA of the link hub 32 on the base end side and the center axis QB of the link hub 33 on the tip end side can be about ±90°. Further, the turning angle φ (FIG. 10) of the link hub 33 on the distal end side with respect to the link hub 32 on the proximal end side can be set within the range of 0° to 360°. The bending angle θ is a vertical angle at which the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side is inclined with respect to the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side. The turning angle φ is a horizontal angle at which the central axis QB of the link hub 33 on the distal side is inclined with respect to the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side.

基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の姿勢変更は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBとの交点Oを回転中心として行われる。図7は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBが同一線上にある状態を示し、図8は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAに対して先端側のリンクハブ33の中心軸QBが所定の作動角をとった状態を示す。姿勢が変化しても、基端側の球面リンク中心PAと先端側の球面リンク中心PB間の距離L(図10)は変化しない。 The posture of the link hub 33 on the front end side relative to the link hub 32 on the base end side is changed with the intersection O between the center axis QA of the link hub 32 on the base end side and the center axis QB of the link hub 33 on the front end side as the center of rotation. will be 7 shows a state in which the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side and the central axis QB of the link hub 33 on the distal side are on the same line, and FIG. 8 shows the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side. 2 shows a state in which the center axis QB of the link hub 33 on the tip end side takes a predetermined operating angle. Even if the posture changes, the distance L (FIG. 10) between the spherical link center PA on the base end side and the spherical link center PB on the distal end side does not change.

各リンク機構34が以下の条件を満たす場合、幾何学的対称性から、基端側のリンクハブ32および基端側の端部リンク部材35からなる基端側部分と、先端側のリンクハブ33および先端側の端部リンク部材36からなる先端側部分とは同じに動く。よって、パラレルリンク機構30は、基端側から先端側へ回転伝達を行う場合、基端側と先端側は同じ
回転角になって等速で回転する等速自在継手として機能する。
If each link mechanism 34 satisfies the following conditions, due to geometric symmetry, the proximal side portion consisting of the proximal side link hub 32 and the proximal side end link member 35 , and the distal side link hub 33 . and distal end link members 36 move in the same manner. Therefore, when the rotation is transmitted from the proximal side to the distal side, the parallel link mechanism 30 functions as a constant velocity universal joint in which the proximal side and the distal side have the same rotation angle and rotate at a constant speed.

条件1:基端側と先端側において、各リンク機構34におけるリンクハブ32,33と端部リンク部材35,36との回転対偶の中心軸O1の角度および長さが互いに等しい。
条件2:基端側および先端側において、リンクハブ32,33と端部リンク部材35,36との回転対偶の中心軸O1および端部リンク部材35,36と中央リンク部材37との回転対偶の中心軸O2が、球面リンク中心PA,PBで交差する。
Condition 1: The angles and lengths of the central axes O1 of the rotational pairs of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 in each link mechanism 34 are equal on the proximal side and the distal side.
Condition 2: On the proximal side and the distal side, the central axis O1 of the rotational pair between the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 and the rotational pair between the end link members 35, 36 and the central link member 37 The center axis O2 intersects at the spherical link centers PA and PB.

条件3:基端側の端部リンク部材35と先端側の端部リンク部材36の幾何学的形状が等しい。
条件4:中央リンク部材37における基端側部分と先端側部分の幾何学的形状が等しい。
条件5:中央リンク部材37の対称面に対して、中央リンク部材37と端部リンク部材35,36との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
Condition 3: The geometric shapes of the proximal end link member 35 and the distal end link member 36 are the same.
Condition 4: The geometric shapes of the proximal side portion and the distal side portion of the central link member 37 are equal.
Condition 5: The angular positional relationship between the central link member 37 and the end link members 35 and 36 with respect to the plane of symmetry of the central link member 37 is the same on the proximal side and the distal side.

図5、図7および図8に示すように、基端側のリンクハブ32は、基端部材40と、この基端部材40と一体に設けられた3個の回転軸連結部材41とを有している。図9に示すように、基端部材40は中央部に円形の貫通孔40aを有し、この貫通孔40aの周囲に3個の回転軸連結部材41が円周方向に等間隔で配置されている。貫通孔40aの中心は、基端側のリンクハブ32の中心軸QA(図5)上に位置する。各回転軸連結部材41には、回転軸42が回転自在に連結されている。回転軸42の軸心は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと交差する。この回転軸42に、基端側の端部リンク部材35の一端が連結されている。 As shown in FIGS. 5, 7 and 8, the link hub 32 on the base end side has a base end member 40 and three rotating shaft connecting members 41 provided integrally with the base end member 40. As shown in FIGS. are doing. As shown in FIG. 9, the base end member 40 has a circular through hole 40a in the central portion, and three rotating shaft connecting members 41 are arranged around the through hole 40a at equal intervals in the circumferential direction. there is The center of the through hole 40a is located on the central axis QA (FIG. 5) of the link hub 32 on the base end side. A rotating shaft 42 is rotatably connected to each rotating shaft connecting member 41 . The axis of the rotating shaft 42 intersects the central axis QA of the link hub 32 on the base end side. One end of the proximal end link member 35 is connected to the rotating shaft 42 .

図9に示すように、回転軸42は、2個の軸受43を介して回転軸連結部材41に回転自在に支持されている。軸受43は、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。これらの軸受43は、回転軸連結部材41に設けられた内径孔44に嵌合状態で設置され、圧入、接着、加締め等の方法で固定されている。他の回転対偶部に設けられる軸受の種類および設置方法も同様である。 As shown in FIG. 9, the rotary shaft 42 is rotatably supported by the rotary shaft connecting member 41 via two bearings 43 . The bearing 43 is, for example, a ball bearing such as a deep groove ball bearing or an angular ball bearing. These bearings 43 are installed in an inner diameter hole 44 provided in the rotary shaft connecting member 41 in a fitted state and fixed by a method such as press-fitting, adhesion, or crimping. The same applies to the types and installation methods of bearings provided in other rotating pairs.

回転軸42に、基端側の端部リンク部材35の一端と後述の扇形のかさ歯車45とが結合されている。基端側の端部リンク部材35の一端と扇形のかさ歯車45は、回転軸42と一体に回転する。詳しくは、基端側の端部リンク部材35の一端に切欠き部46が形成されており、この切欠き部46の両側部分である内側の回転軸支持部47および外側の回転軸支持部48が形成されている。内側および外側の回転軸支持部47,48間に、回転軸連結部材41が配置されている。かさ歯車45は、内側の回転軸支持部47の内側面に当接して配置されている。 One end of the end link member 35 on the base end side and a fan-shaped bevel gear 45 (to be described later) are connected to the rotating shaft 42 . One end of the end link member 35 on the base end side and the fan-shaped bevel gear 45 rotate integrally with the rotating shaft 42 . Specifically, a notch 46 is formed at one end of the end link member 35 on the base end side, and both sides of the notch 46 are an inner rotation shaft support portion 47 and an outer rotation shaft support portion 48 . is formed. A rotating shaft connecting member 41 is arranged between the inner and outer rotating shaft support portions 47 and 48 . The bevel gear 45 is arranged in contact with the inner surface of the rotating shaft support portion 47 on the inner side.

回転軸42が、内側から、かさ歯車45に形成された貫通孔、内側の回転軸支持部47に形成された貫通孔、軸受43の内輪、外側の回転軸支持部48に形成された貫通孔の順に挿通され、回転軸42のねじ部42bがナット50に螺着される。この状態で、回転軸42の頭部42aとナット50とで、かさ歯車45、内外の回転軸支持部47,48、および軸受43の内輪が挟持されて互いに結合されている。内側の回転軸支持部47と軸受43との間にスペーサ51が介在され、外側の回転軸支持部48と軸受43との間にスペーサ52が介在されている。これにより、ナット50の螺着時に、軸受43に予圧が付与されている。 The rotary shaft 42 is arranged from the inside through a through hole formed in the bevel gear 45, a through hole formed in the inner rotary shaft support portion 47, an inner ring of the bearing 43, and a through hole formed in the outer rotary shaft support portion 48. , and the threaded portion 42 b of the rotating shaft 42 is screwed to the nut 50 . In this state, the bevel gear 45, the inner and outer rotating shaft support portions 47 and 48, and the inner ring of the bearing 43 are sandwiched between the head portion 42a of the rotating shaft 42 and the nut 50 and are connected to each other. A spacer 51 is interposed between the inner rotating shaft support portion 47 and the bearing 43 , and a spacer 52 is interposed between the outer rotating shaft support portion 48 and the bearing 43 . As a result, preload is applied to the bearing 43 when the nut 50 is screwed.

基端側の端部リンク部材35の他端に、回転軸55が結合されている。回転軸55は、2個の軸受53を介して中央リンク部材37の一端に回転自在に連結されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材35の他端に切欠き部56が形成されており、切欠き部56
の両側部分である内側の回転軸支持部57および外側の回転軸支持部58が形成されている。内側および外側の回転軸支持部57,58間に、中央リンク部材37の一端が配置されている。
A rotary shaft 55 is coupled to the other end of the end link member 35 on the base end side. The rotating shaft 55 is rotatably connected to one end of the central link member 37 via two bearings 53 . Specifically, a notch 56 is formed at the other end of the end link member 35 on the proximal side, and the notch 56
An inner rotary shaft support portion 57 and an outer rotary shaft support portion 58 are formed on both sides of the . One end of the central link member 37 is arranged between the inner and outer rotating shaft support portions 57 and 58 .

回転軸55が、外側から、外側の回転軸支持部58に形成された貫通孔、軸受53の内輪、内側の回転軸支持部57に形成された貫通孔の順に挿通され、回転軸55のねじ部55bがナット60に螺着されている。この状態で、回転軸55の頭部55aとナット60とで、内側の回転軸支持部57、外側の回転軸支持部58および軸受53の内輪が挟持されて互いに結合されている。内側の回転軸支持部57と軸受53との間にスペーサ61が介在され、外側の回転軸支持部58と軸受53との間にスペーサ62が介在されている。これにより、ナット60の螺着時に、軸受53に予圧が付与される。 The rotating shaft 55 is inserted through the through hole formed in the outer rotating shaft support portion 58, the inner ring of the bearing 53, and the through hole formed in the inner rotating shaft support portion 57 in this order from the outside. The portion 55b is screwed onto the nut 60. As shown in FIG. In this state, the head portion 55a of the rotating shaft 55 and the nut 60 sandwich the inner rotating shaft supporting portion 57, the outer rotating shaft supporting portion 58, and the inner ring of the bearing 53 and are connected to each other. A spacer 61 is interposed between the inner rotating shaft support portion 57 and the bearing 53 , and a spacer 62 is interposed between the outer rotating shaft support portion 58 and the bearing 53 . Thereby, a preload is applied to the bearing 53 when the nut 60 is screwed.

図7、図8に示すように、先端側のリンクハブ33は、先端部材70と、この先端部材70の内面に円周方向等配で設けられた3個の回転軸連結部材71とを有している。各回転軸連結部材71が配置される円周の中心は、先端側のリンクハブ33の中心軸QB上に位置する。各回転軸連結部材71に、回転軸73が回転自在に連結されている。回転軸73の軸心は、リンクハブ中心軸QBと交差する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the link hub 33 on the tip side has a tip member 70 and three rotating shaft connecting members 71 provided on the inner surface of the tip member 70 at equal intervals in the circumferential direction. are doing. The center of the circumference where each rotating shaft connecting member 71 is arranged is located on the center axis QB of the link hub 33 on the tip side. A rotating shaft 73 is rotatably connected to each rotating shaft connecting member 71 . The axis of the rotating shaft 73 intersects the link hub central axis QB.

先端側のリンクハブ33の回転軸73に、先端側の端部リンク部材36の一端が連結されている。先端側の端部リンク部材36の他端には、回転軸75が連結されている。回転軸75は、中央リンク部材37の他端に回転自在に連結されている。先端側のリンクハブ33の回転軸73および中央リンク部材37の回転軸75は、前記回転軸42,55と同様に2個の軸受(図示せず)を介して回転軸連結部材71および中央リンク部材37の他端にそれぞれ回転自在に連結されている。 One end of the end link member 36 on the tip side is connected to the rotating shaft 73 of the link hub 33 on the tip side. A rotating shaft 75 is connected to the other end of the end link member 36 on the tip side. The rotating shaft 75 is rotatably connected to the other end of the central link member 37 . The rotating shaft 73 of the link hub 33 on the tip end side and the rotating shaft 75 of the central link member 37 are connected to the rotating shaft connecting member 71 and the central link via two bearings (not shown) in the same manner as the rotating shafts 42 and 55. They are rotatably connected to the other ends of the members 37, respectively.

図5に示すように、パラレルリンク機構30は、基端部材40を複数本のシャフト81を介してベース部材80に連結されている。これにより、パラレルリンク機構30が第1の回転機構21に設置される。基端側のリンクハブ32の中心軸QAと、第1の回転機構21の回転軸心21bとは同一線上に位置する。ベース部材80は、第1の回転機構21の回転部分21aに固定されている。基端部材40の外周縁とベース部材80の外周縁間にカバー82が取り付けられている。これにより、基端部材40とベース部材80との間は外部から遮蔽された遮蔽空間83となっている。 As shown in FIG. 5 , the parallel link mechanism 30 has the proximal end member 40 connected to the base member 80 via a plurality of shafts 81 . Thereby, the parallel link mechanism 30 is installed on the first rotating mechanism 21 . The center axis QA of the link hub 32 on the base end side and the rotation axis 21b of the first rotation mechanism 21 are located on the same line. The base member 80 is fixed to the rotating portion 21 a of the first rotating mechanism 21 . A cover 82 is attached between the outer peripheral edge of the base member 40 and the outer peripheral edge of the base member 80 . As a result, a shielded space 83 shielded from the outside is formed between the proximal end member 40 and the base member 80 .

パラレルリンク機構30を作動させる姿勢制御用アクチュエータ31は、遮蔽空間83に配置され、基端部材40に支持されている。姿勢制御用アクチュエータ31の数は、リンク機構34と同数の3個である。姿勢制御用アクチュエータ31は、例えば、モータのようなロータリアクチュエータである。姿勢制御用アクチュエータ31の回転出力軸31aに、かさ歯車76が取り付けられ、基端側のリンクハブ32の回転軸42に扇形のかさ歯車45が取り付けられている。これらかさ歯車76と扇形のかさ歯車45が噛み合っている。かさ歯車76と扇形のかさ歯車45とで、軸直交型の減速機77が構成されている。かさ歯車以外の機構(例えばウォーム機構)を用いて軸直交型の減速機を構成してもよい。 The attitude control actuator 31 that operates the parallel link mechanism 30 is arranged in the shielded space 83 and supported by the base end member 40 . The number of attitude control actuators 31 is three, which is the same number as the link mechanisms 34 . The attitude control actuator 31 is, for example, a rotary actuator such as a motor. A bevel gear 76 is attached to the rotation output shaft 31a of the attitude control actuator 31, and a fan-shaped bevel gear 45 is attached to the rotation shaft 42 of the link hub 32 on the base end side. These bevel gears 76 and the fan-shaped bevel gears 45 are in mesh with each other. The bevel gear 76 and the fan-shaped bevel gear 45 constitute an axis-perpendicular reduction gear 77 . A cross-axis reduction gear may be configured using a mechanism other than bevel gears (for example, a worm mechanism).

この実施形態では、リンク機構34と同数の姿勢制御用アクチュエータ31が設けられているが、3組のリンク機構34のうち少なくとも2組に姿勢制御用アクチュエータ31が設けられていれば、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の姿勢を確定することができる。 In this embodiment, the same number of attitude control actuators 31 as the link mechanisms 34 are provided. The posture of the link hub 33 on the tip side with respect to the link hub 32 can be determined.

リンク作動装置29において、各姿勢制御用アクチュエータ31が回転駆動することで、パラレルリンク機構30が作動する。詳しくは、姿勢制御用アクチュエータ31が回転
駆動すると、その回転が軸直交型の減速機77を介して減速されて回転軸42に伝達される。これにより、基端側のリンクハブ32に対する基端側の端部リンク部材35の角度が変更する。その結果、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の位置および姿勢が決まる。基端側のリンクハブ32の中心軸QAと第1の回転機構21の回転軸心21bとが同一線上に位置するので、座標計算が容易である。
In the link actuating device 29, the parallel link mechanism 30 is actuated by rotationally driving the attitude control actuators 31. As shown in FIG. More specifically, when the attitude control actuator 31 is rotationally driven, its rotation is reduced in speed via the axis-perpendicular reduction gear 77 and transmitted to the rotary shaft 42 . This changes the angle of the end link member 35 on the proximal side with respect to the link hub 32 on the proximal side. As a result, the position and attitude of the distal link hub 33 with respect to the proximal link hub 32 are determined. Since the center axis QA of the link hub 32 on the base end side and the rotation axis 21b of the first rotation mechanism 21 are located on the same line, coordinate calculation is easy.

また、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと第1の回転機構21の回転軸心21bとが同一線上に位置すると、作業者が作業装置1の動作をイメージし易いので、簡単に操作できる。例えば、直動ユニット3で決定される3自由度の位置を固定し、かつ回転ユニット4で決定される3自由度の角度のうち2自由度の角度を固定する。この状態で、残りの1自由度の角度(例えば、先端側のリンクハブ33の中心軸QB周りの角度)だけを変更してエンドエフェクト5の姿勢を変えながら作業を行うことができる。 Further, when the center axis QA of the link hub 32 on the base end side and the rotation axis 21b of the first rotation mechanism 21 are positioned on the same line, the operator can easily imagine the operation of the working device 1, so that the operation is easy. can. For example, the position with 3 degrees of freedom determined by the linear motion unit 3 is fixed, and the angle with 2 degrees of freedom out of the angles with 3 degrees of freedom determined by the rotation unit 4 is fixed. In this state, work can be performed while changing the posture of the end effect 5 by changing only the angle of the remaining one degree of freedom (for example, the angle around the central axis QB of the link hub 33 on the tip side).

上述のように、リンク作動装置29は可動範囲が広くスムーズな動作が可能である。したがって、回転ユニット4にリンク作動装置29が含まれていると、高速できめ細かい作業を行うことができる。例えば、手首関節の姿勢を少しだけ変化させたい場合、一般的な垂直多関節ロボットの手首関節では、一部の関節を大きく動かす、または複数のモータを協働させてアーム全体を動かす必要があるので、速度が低下する。しかしながら、上記構成では、リンク作動装置29が最短距離で移動できるので、滑らかで素早い動作を実現できる。また、リンク作動装置29はコンパクトな構成でありながら可動範囲が広いので、作業装置1の全体がコンパクトな構成になる。 As described above, the link actuating device 29 has a wide movable range and is capable of smooth operation. Therefore, when the rotation unit 4 includes the link actuating device 29, it is possible to perform high-speed and detailed work. For example, if you want to slightly change the posture of the wrist joint, it is necessary to move a part of the wrist joint of a general vertical multi-joint robot greatly, or to move the entire arm by coordinating multiple motors. so it slows down. However, in the above configuration, the link actuating device 29 can move in the shortest distance, so smooth and quick operation can be realized. In addition, since the link actuating device 29 has a wide movable range while having a compact structure, the working device 1 as a whole has a compact structure.

この実施形態では、リンク作動装置29の基端側に第1の回転機構21が配置され、先端側のリンクハブ33にエンドエフェクタ5が搭載されている。これにより、リンク作動装置29の負荷を軽減できるので、リンク作動装置29のコンパクト化、軽量化を実現できる。リンク作動装置29のパラレルリンク機構30は等速自在継手の構成であるので、リンク作動装置29と第1の回転機構21との協調制御により、エンドエフェクト5の姿勢を、先端側のリンクハブ33の中心軸QB周りの角度のみ変えながら行う作業が容易である。ただし、姿勢制御用アクチュエータ31に接続するケーブルについて考慮する必要があるので、回転角は制限される。 In this embodiment, the first rotating mechanism 21 is arranged on the base end side of the link actuating device 29, and the end effector 5 is mounted on the link hub 33 on the distal end side. As a result, the load on the link actuating device 29 can be reduced, so that the link actuating device 29 can be made compact and lightweight. Since the parallel link mechanism 30 of the link actuating device 29 is configured as a constant velocity universal joint, the posture of the end effect 5 can be adjusted by cooperative control of the link actuating device 29 and the first rotating mechanism 21. It is easy to perform the work while changing only the angle around the central axis QB. However, since it is necessary to consider the cable connected to the attitude control actuator 31, the rotation angle is limited.

図6は第1の回転機構21とリンク作動装置29の並びを、図5の構成とは逆にした回転ユニット4を示す。この場合、リンク作動装置29の先端側のリンクハブ33の中心軸QBと、第1の回転機構21の回転軸心21bとが同一線上に位置している。その他の構成は、図5と同じである。 FIG. 6 shows the rotation unit 4 in which the arrangement of the first rotation mechanism 21 and the link actuating device 29 is reversed from that of FIG. In this case, the center axis QB of the link hub 33 on the distal end side of the link actuating device 29 and the rotation axis 21b of the first rotation mechanism 21 are positioned on the same line. Other configurations are the same as in FIG.

図6の回転ユニット4の構成によれば、姿勢制御用アクチュエータ31に接続されるケーブルの配線が容易であり、回転角の制限を受け難い。反面、リンク作動装置29の負荷が増大するという欠点がある。それ以外は、図5の回転ユニット4と同じ作用、効果が得られる。 According to the configuration of the rotation unit 4 in FIG. 6, the wiring of the cable connected to the attitude control actuator 31 is easy, and the rotation angle is not easily restricted. On the other hand, there is a drawback that the load on the link actuating device 29 increases. Other than that, the same actions and effects as those of the rotating unit 4 of FIG. 5 can be obtained.

図11~図13は、この発明の第3の実施形態を示す。図11に示すように、この作業装置1も、図4の第2の実施形態と同様に、回転ユニット4が、1自由度の回転機構である第1の回転機構21と、2自由度の回転機構であるリンク作動装置29とを有している。第3の実施形態の作業装置1は、リンク作動装置29の各姿勢制御用アクチュエータ31の中心部に第1の回転機構21が配置されている点で、図4の第2の実施形態と相違している。 11-13 show a third embodiment of the invention. As shown in FIG. 11, in this working device 1, as in the second embodiment of FIG. and a link actuating device 29 which is a rotating mechanism. The working device 1 of the third embodiment differs from the second embodiment of FIG. 4 in that the first rotating mechanism 21 is arranged at the center of each attitude control actuator 31 of the link actuating device 29. are doing.

図12に示すように、第1の回転機構21は、ベース部材80に固定された固定部分90と、リンク作動装置29の基端部材40に固定された回転部分91と、固定部分90に
対して回転部分91を回転自在に支持する2つの軸受92と、固定部分90に設置された駆動源であるモータ93と、このモータ93の回転を回転部分91に伝達する一対の平歯車94,95とを備える。
As shown in FIG. 12 , the first rotating mechanism 21 includes a fixed portion 90 fixed to the base member 80 , a rotating portion 91 fixed to the proximal end member 40 of the link actuator 29 , and a motor 93 as a driving source installed in the fixed portion 90; and a pair of spur gears 94 and 95 for transmitting the rotation of the motor 93 to the rotating portion 91. and

ベース部材80は、回転ユニット取付部材20(図11)に固定されている。固定部分90は、ベース部材80に固定された第1取付部材96と、この第1取付部材96に固定された第2取付部材97とを有している。第1取付部材96は、横断面形状がU字形である。第2取付部材97は、第1取付部材96に固定された底部97aと、底部97aの外周縁から図12の上方に延びる筒状部97bとを有している。 The base member 80 is fixed to the rotary unit mounting member 20 (FIG. 11). The fixed portion 90 has a first mounting member 96 fixed to the base member 80 and a second mounting member 97 fixed to the first mounting member 96 . The first mounting member 96 has a U-shaped cross section. The second mounting member 97 has a bottom portion 97a fixed to the first mounting member 96 and a tubular portion 97b extending upward in FIG. 12 from the outer peripheral edge of the bottom portion 97a.

回転部分91は、基端側のリンクハブ32の基端部材40に固定されている。回転部分91の回転軸心91aは、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと同軸上に位置する。2つの軸受92は、第2取付部材97の筒状部97bの内周に配置されている。 The rotating portion 91 is fixed to the proximal member 40 of the link hub 32 on the proximal side. A rotation axis 91a of the rotation portion 91 is coaxial with the central axis QA of the link hub 32 on the base end side. The two bearings 92 are arranged on the inner periphery of the cylindrical portion 97b of the second mounting member 97. As shown in FIG.

モータ93は、横断面U字形の第1取付部材96の凹部96aに配置され、第2取付部材97の底部97aに固定されている。モータ93の出力軸93aは、第2取付部材97の底部97aを貫通して上方へ延び、その上端に駆動側の平歯車94が取り付けられている。駆動側の平歯車94は、回転部分91に取り付けられた従動側の平歯車95と噛み合っている。従動側の平歯車95は、回転部分91の外周に嵌合されている。回転部分91の下端にねじ部が設けられ、このねじ部にナット98が螺合されている。このナット98により、従動側の平歯車95が回転部分91に締付け固定されている。 The motor 93 is arranged in a recessed portion 96 a of a first mounting member 96 having a U-shaped cross section and is fixed to a bottom portion 97 a of a second mounting member 97 . An output shaft 93a of the motor 93 extends upward through a bottom portion 97a of the second mounting member 97, and a drive-side spur gear 94 is mounted on its upper end. A driving side spur gear 94 meshes with a driven side spur gear 95 attached to the rotating portion 91 . A driven-side spur gear 95 is fitted to the outer periphery of the rotating portion 91 . A threaded portion is provided at the lower end of the rotating portion 91 and a nut 98 is screwed onto the threaded portion. The spur gear 95 on the driven side is tightened and fixed to the rotating portion 91 by the nut 98 .

第2取付部材97の底部97a、回転部分91、および基端部材40には、回転部分91の回転軸心91aに沿って貫通する配線用孔100,101,102がそれぞれ設けられている。基端部材40の外周縁に、ベース部材80の外周縁近傍にかけて延びるカバー82が取り付けられている。カバー82とベース部材80とは、結合されていない。 Wiring holes 100, 101, and 102 passing through the bottom portion 97a of the second mounting member 97, the rotating portion 91, and the base end member 40 along the rotation axis 91a of the rotating portion 91 are provided, respectively. A cover 82 is attached to the outer peripheral edge of the proximal member 40 and extends near the outer peripheral edge of the base member 80 . Cover 82 and base member 80 are not connected.

図5の構成と同様に、リンク作動装置29の3つの姿勢制御用アクチュエータ31は、基端部材40における仮想の円周上に配置されている。各姿勢制御用アクチュエータ31の回転出力軸31aの回転駆動力は、軸直交型の減速機77を介してリンク機構34に伝達される。姿勢制御用アクチュエータ31がこのような配置であると、この実施形態のように、各姿勢制御用アクチュータ31の並びの中心部に第1の回転機構21を配置することができる。これにより、回転ユニット4の構成がコンパクトになる。 Similar to the configuration of FIG. 5, the three attitude control actuators 31 of the link actuating device 29 are arranged on the virtual circumference of the proximal end member 40 . The rotational driving force of the rotational output shaft 31a of each attitude control actuator 31 is transmitted to the link mechanism 34 via the reduction gear 77 of the orthogonal type. With such an arrangement of the attitude control actuators 31, the first rotation mechanism 21 can be arranged at the center of the arrangement of the attitude control actuators 31 as in this embodiment. Thereby, the structure of the rotation unit 4 becomes compact.

モータ93が駆動すると、回転部分91と共にリンク作動装置29の全体およびカバー82が回転する。配線用孔100,101,102に配線を通すことで、リンク機構34に干渉することなく、リンク作動装置29の内部空間側からエンドエフェクタ5に配線を行うことができる。このため、姿勢制御用アクチュエータ31に接続されるケーブルの配線の制約が少なくなる。ここで、リンク作動装置29の内部空間は、基端側のリンクハブ32、先端側のリンクハブ33および各リンク機構34で囲まれた空間をいう。 When the motor 93 is driven, the entire link actuator 29 and the cover 82 rotate with the rotating portion 91 . By passing the wires through the wiring holes 100 , 101 , 102 , the wires can be wired to the end effector 5 from the inner space side of the link actuating device 29 without interfering with the link mechanism 34 . Therefore, restrictions on the wiring of cables connected to the attitude control actuator 31 are reduced. Here, the internal space of the link actuating device 29 refers to the space surrounded by the link hub 32 on the proximal end side, the link hub 33 on the distal end side, and each link mechanism 34 .

図14は、第3の実施形態にかかる作業装置の回転ユニットの変形例の要部を示す正面図である。この回転ユニット4は、リンク作動装置29の各姿勢制御用アクチュエータ31の中心部に第1の回転機構21が配置されている。この点は、図12に示す構成と同じであるが、第1の回転機構21の駆動源が中空軸モータ110である点で、図12の構成と相違している。 FIG. 14 is a front view of a main part of a modification of the rotating unit of the working device according to the third embodiment; In the rotating unit 4 , the first rotating mechanism 21 is arranged at the center of each attitude control actuator 31 of the link actuating device 29 . This point is the same as the configuration shown in FIG. 12, but differs from the configuration in FIG. 12 in that the drive source of the first rotating mechanism 21 is a hollow shaft motor 110.

中空軸モータ110は、モータ本体110aと出力軸110bとを有している。モータ本体110aがモータ取付部材111を介してベース部材80に固定され、出力軸110bに基端側のリンクハブ32の基端部材40が固定されている。中空軸モータ110は、
モータ本体110aおよび出力軸110bを軸方向に貫通する配線用孔112を有する。また、基端側のリンクハブ32の基端部材40にも、配線用孔112と同軸に配線用孔113が設けられている。その他の構成は図12の構成と同じであり、図12に示す構成と同様の作用、効果が得られる。
The hollow shaft motor 110 has a motor body 110a and an output shaft 110b. The motor main body 110a is fixed to the base member 80 via the motor mounting member 111, and the base end member 40 of the link hub 32 on the base end side is fixed to the output shaft 110b. The hollow shaft motor 110 is
It has a wiring hole 112 axially penetrating the motor main body 110a and the output shaft 110b. Also, a wiring hole 113 is provided coaxially with the wiring hole 112 in the proximal member 40 of the link hub 32 on the proximal side. The rest of the configuration is the same as the configuration in FIG. 12, and effects and effects similar to those of the configuration shown in FIG. 12 can be obtained.

図15~図18は、この発明の第4の実施形態にかかる双腕型の作業装置の概略構成を示す。第4の実施形態の作業装置1は、図11~14の第3の実施形態とは、第3の直動アクチュエータ13の構成が異なる、具体的には、第4の実施形態の第3の直動アクチュエータ13は、スライドテーブル13bにモータ(駆動源)13aが取り付けられている。 15 to 18 show a schematic configuration of a dual-arm working device according to a fourth embodiment of the invention. The working device 1 of the fourth embodiment differs from the third embodiment of FIGS. 11 to 14 in the configuration of the third direct acting actuator 13. The direct-acting actuator 13 has a motor (driving source) 13a attached to a slide table 13b.

モータ13aがスライドテーブルに取り付けられる直動アクチュエータ13としては、例えば、図17や図18に示す構造がある。図17の直動アクチュエータ13は、タイミングベルト駆動方式である。詳細には、図17の直動アクチュエータ13は、駆動プーリ120と、たわみプーリ122と、タイミングベルト124とを有している。タイミングベルト124がガイド13cの両端に固定され、スライドテーブル13bに駆動プーリ120が設けられている。駆動プーリ120をモータ13aで回転させることで、位置決め制御が行われる。スライドテーブル13bには、駆動プーリ120の他に、たわみプーリ122が設置されている。たわみプーリ122は、タイミングベルト124のたわみを調整する。 As the direct acting actuator 13 in which the motor 13a is attached to the slide table, there are structures shown in FIGS. 17 and 18, for example. The direct acting actuator 13 of FIG. 17 is of a timing belt drive type. Specifically, the linear actuator 13 of FIG. 17 has a drive pulley 120, a flexure pulley 122 and a timing belt 124. A timing belt 124 is fixed to both ends of the guide 13c, and a driving pulley 120 is provided on the slide table 13b. Positioning control is performed by rotating the drive pulley 120 with the motor 13a. In addition to the drive pulley 120, a deflection pulley 122 is installed on the slide table 13b. Flexure pulley 122 adjusts the flexure of timing belt 124 .

図18の直動アクチュエータ13は、ラック&ピニオン方式である。L字状のモータ取付部材130がスライドテーブル13bに固定され、モータ13aがモータ取付部材130に設置されている。モータ13aの出力軸に、ピニオンギヤ132が取り付けられている。ガイド13cにラック134が固定されている。モータ13aのピニオンギヤ132と、ガイド13cのラック134が噛み合っている。これにより、モータ13aが駆動すると、その動力がピニオンギヤ132およびラック134を介してガイド13cに伝達される。 The linear motion actuator 13 of FIG. 18 is of a rack and pinion type. An L-shaped motor mounting member 130 is fixed to the slide table 13b, and the motor 13a is installed on the motor mounting member 130. As shown in FIG. A pinion gear 132 is attached to the output shaft of the motor 13a. A rack 134 is fixed to the guide 13c. The pinion gear 132 of the motor 13a and the rack 134 of the guide 13c are meshed. Accordingly, when the motor 13a is driven, its power is transmitted to the guide 13c via the pinion gear 132 and the rack 134. As shown in FIG.

スライドテーブル13bの駆動方法として、タイミングベルト駆動方式とラック&ピニオン駆動方式を例示したが、その他に、すべりねじ、ボールねじ、リニアモータ、スチールベルト等を適宜選択してもよい。それ以外の構成は、図11~14の第3の実施形態と同じである。 Although the timing belt drive system and the rack and pinion drive system have been exemplified as the drive method of the slide table 13b, a slide screw, a ball screw, a linear motor, a steel belt, or the like may be appropriately selected. Other configurations are the same as those of the third embodiment shown in FIGS.

第4の実施形態によれば、固定部であるスライドテーブル13bにモータ13aが設けられているので、可動部を軽量化できる。これにより、第3の直動アクチュエータ13の容量の小形化が可能となり、装置全体のコンパクト化や、高速動作が可能になる。また、モータ13aが、固定部であるスライドテーブル13bに配置されているので、モータ13aへの配線の取り回しが容易である。 According to the fourth embodiment, since the motor 13a is provided on the slide table 13b, which is the fixed portion, the weight of the movable portion can be reduced. As a result, the capacity of the third direct-acting actuator 13 can be reduced, and the overall device can be made compact and can be operated at high speed. Further, since the motor 13a is arranged on the slide table 13b, which is a fixed portion, wiring to the motor 13a can be easily routed.

図19は、この発明の第5の実施形態にかかる双腕型の作業装置を示す。図20は、図19とは、回転ユニット4の姿勢が異なる状態を示す。第5の実施形態の双腕型の作業装置は、図11~14の第3の実施形態とは、エンドエフェクタ5の設置個数が異なる。詳細には、各回転ユニット4に設置されたエンドエフェクタ5とは別に、直動ユニット3にも追加のエンドエフェクタ140が設けられている。追加のエンドエフェクタ140は、第3の直動アクチュエータ13のガイド13cの下端部に設置されている。 FIG. 19 shows a dual-arm working device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 20 shows a state in which the orientation of the rotating unit 4 is different from that in FIG. The dual-arm working device of the fifth embodiment differs from the third embodiment shown in FIGS. 11 to 14 in the number of end effectors 5 installed. Specifically, in addition to the end effector 5 installed in each rotating unit 4 , the linear motion unit 3 is also provided with an additional end effector 140 . An additional end effector 140 is installed at the lower end of the guide 13 c of the third linear actuator 13 .

回転ユニット4は、図20に示すように、回転ユニット4の姿勢変更時に、回転ユニット全体が追加のエンドエフェクタ140の最下面よりも上方に位置するように、第3の直動アクチュエータ13のガイド13cに配置されている。それ以外の構成は、図11~1
4の第3の実施形態と同じである。
As shown in FIG. 20 , the rotation unit 4 guides the third linear actuator 13 so that the entire rotation unit is positioned above the bottom surface of the additional end effector 140 when the attitude of the rotation unit 4 is changed. 13c. Other configurations are shown in Figures 11-1.
4 is the same as the third embodiment.

第5の実施形態によると、細かい動作において作業装置1全体の動作量が小さいので、段取り替え時間や調整時間の短縮、高速動作を実現できる。その結果、生産性が向上し、他のロボットでは困難だったきめ細かい人手作業を自動化できる。 According to the fifth embodiment, since the amount of movement of the entire working device 1 is small in fine movements, it is possible to shorten the setup change time and adjustment time and achieve high-speed operation. As a result, productivity is improved and detailed manual work that was difficult with other robots can be automated.

さらに、第5の実施形態によれば、1つの作業装置1で、直線運動のみで作業を行うエンドエフェクタ140と、直線運動と回転運動を組み合わせた動作で作業を行うエンドエフェクタ5を設置できる。これにより、作業の特徴に応じてエンドエフェクタを選択できるので、作業の正確性や効率が向上する。例えば、部品の抜き取り/取り付けや、部品の挿入、圧入作業等を直線運動のみの動作で実施できる。 Furthermore, according to the fifth embodiment, one work device 1 can be provided with the end effector 140 that performs work only by linear motion and the end effector 5 that performs work by combining linear motion and rotary motion. As a result, the end effector can be selected according to the characteristics of the work, thereby improving the accuracy and efficiency of the work. For example, extraction/attachment of parts, insertion of parts, press-fitting, etc., can be performed using only linear motion.

直動ユニット3は、回転ユニット4を移動させる必要があるので、回転ユニット4よりも大きな駆動源が用いられている。そのため、直動ユニット3の可搬重量は、回転ユニット4の可搬重量よりも大きくなる。したがって、直動ユニット3に設置された追加のエンドエフェクタ140では、圧入作業のような比較的負荷の大きい作業を行うことができる。 Since the linear motion unit 3 needs to move the rotation unit 4, a drive source larger than that of the rotation unit 4 is used. Therefore, the weight capacity of the linear motion unit 3 is larger than that of the rotation unit 4 . Therefore, the additional end effector 140 installed in the linear motion unit 3 can perform relatively heavy-load work such as press-fitting.

また、原点姿勢から姿勢変更時に、回転ユニット4の全体が追加のエンドエフェクタ140の最下面よりも上方に位置している。これにより、追加のエンドエフェクタ140で作業を行う際に、回転ユニット4がワーク7に接触し難くなる。 Further, the entire rotation unit 4 is located above the lowermost surface of the additional end effector 140 when the posture is changed from the origin posture. This makes it difficult for the rotating unit 4 to come into contact with the work 7 when performing work with the additional end effector 140 .

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various additions, changes, or deletions are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, such are also included within the scope of this invention.

1 作業装置
2 架台
3 直動ユニット
4 回転ユニット
5 エンドエフェクタ
11 第1の直動アクチュエータ(直動アクチュエータ)
12 第2の直動アクチュエータ(他の直動アクチュエータ)
13 第3の直動アクチュエータ(出力側の直動アクチュエータ)
11a,12a,13a モータ(駆動源)
11b,12b,13b スライドテーブル(スライド部材)
11c,12c,13c ガイド(ガイド部材)
21 第1の回転機構(回転機構)
22 第2の回転機構(回転機構)
23 第3の回転機構(回転機構)
23a 第3の回転機構の回転部分(回転ユニットの出力部)
29 リンク作動装置
31 姿勢制御用アクチュエータ
32 基端側のリンクハブ
33 先端側のリンクハブ
34 リンク機構
35 基端側の端部リンク部材
36 先端側の端部リンク部材
37 中央リンク部材
140 追加のエンドエフェクタ
PA 基端側の球面リンク中心
PB 先端側の球面リンク中心
QA 基端側のリンクハブの中心軸
QB 先端側のリンクハブの中心軸
S 作業空間
Reference Signs List 1 work device 2 base 3 linear motion unit 4 rotation unit 5 end effector 11 first linear motion actuator (linear motion actuator)
12 second linear actuator (another linear actuator)
13 Third linear actuator (output side linear actuator)
11a, 12a, 13a motor (driving source)
11b, 12b, 13b slide table (slide member)
11c, 12c, 13c guide (guide member)
21 first rotation mechanism (rotation mechanism)
22 Second rotation mechanism (rotation mechanism)
23 Third rotation mechanism (rotation mechanism)
23a Rotating part of the third rotating mechanism (output part of the rotating unit)
29 link actuator 31 attitude control actuator 32 proximal link hub 33 distal link hub 34 link mechanism 35 proximal end link member 36 distal end link member 37 central link member 140 additional end Effector PA Base end spherical link center PB Distal end spherical link center QA Base end link hub center axis QB Distal end link hub center axis S Working space

Claims (8)

先端に搭載されたエンドエフェクタを用いて作業を行う作業装置が、幾何学的に対称となるように2つ並べて配置された双腕型の作業装置であって、
前記作業装置は、1軸もしくは複数軸の直動アクチュエータを組み合わせた直動ユニットと、1自由度以上の回転自由度を持つ回転機構を組み合わせた回転ユニットとを備え、
前記回転ユニットの出力部に、前記エンドエフェクタが搭載され、
前記直動アクチュエータは、駆動源と、前記駆動源の動力によりガイド部材に対して相対移動するスライド部材とを有し、
前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのスライド部材が、架台もしくは他の直動アクチュエータのスライド部材に固定され、
前記回転ユニットが、前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのガイド部材に対して任意の角度で設置され、
前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータのガイド部材に、前記エンドエフェクタとは別の追加のエンドエフェクタが搭載され、
前記回転ユニットは、原点姿勢から姿勢変更時に回転ユニット全体が、前記追加のエンドエフェクタの最下面よりも上方に位置するように配置されている双腕型の作業装置。
A double-arm type working device in which two working devices that perform work using an end effector mounted at the tip are arranged side by side so as to be geometrically symmetrical,
The work device includes a linear motion unit that combines linear motion actuators of one axis or multiple axes, and a rotation unit that combines a rotation mechanism having one or more degrees of freedom of rotation,
The end effector is mounted on the output part of the rotating unit,
The linear motion actuator has a drive source and a slide member that moves relative to a guide member by power of the drive source,
a slide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit is fixed to a frame or a slide member of another linear motion actuator;
the rotary unit is installed at an arbitrary angle with respect to a guide member of a linear motion actuator on the output side of the linear motion unit;
An additional end effector different from the end effector is mounted on the guide member of the linear motion actuator on the output side of the linear motion unit,
The rotating unit is a dual-arm working device arranged so that the entire rotating unit is positioned above the lowermost surface of the additional end effector when the posture is changed from the original posture.
請求項1に記載の双腕型の作業装置において、前記直動ユニットは、第1~第3の3つの直動アクチュエータから構成され、
前記第3の直動アクチュエータが、前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータを構成し、
前記第1の直動アクチュエータのガイド部材が前記架台に固定され、前記第2の直動アクチュエータのガイド部材が前記第1の直動アクチュエータのスライド部材に固定され、前記第3の直動アクチュエータのスライド部材が前記第2の直動アクチュエータのスライド部材に固定され、
前記回転ユニットが、前記第3の直動アクチュエータのガイド部材に固定されている双腕型の作業装置。
2. The dual-arm work device according to claim 1, wherein the linear motion unit is composed of three linear motion actuators, first to third,
the third linear motion actuator constitutes an output side linear motion actuator of the linear motion unit;
A guide member of the first linear motion actuator is fixed to the base, a guide member of the second linear motion actuator is fixed to a slide member of the first linear motion actuator, and a guide member of the third linear motion actuator is fixed to the base. a slide member fixed to the slide member of the second linear actuator;
A dual-arm working device, wherein the rotating unit is fixed to the guide member of the third direct-acting actuator.
請求項2に記載の双腕型の作業装置において、前記第1~3の各直動アクチュエータは、前記スライド部材が、前記エンドエフェクタによって作業が行われる作業空間に対して外側を向くように配置されている双腕型の作業装置。 3. The dual-arm work device according to claim 2, wherein each of said first to third linear motion actuators is arranged such that said slide member faces outward with respect to a work space in which work is performed by said end effector. A double-armed working device. 請求項1から3のいずれか1項に記載の双腕型の作業装置において、前記直動ユニットの出力側の直動アクチュエータの駆動源がスライド部材に配置されている双腕型の作業装置。 4. The dual-arm working device according to claim 1, wherein a driving source of a linear motion actuator on the output side of said linear motion unit is disposed on the slide member. 請求項1から4のいずれか1項に記載の双腕型の作業装置において、
前記回転ユニットは、前記複数の回転機構のうちの少なくとも1つが2自由度のリンク作動装置であり、
前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、
前記各リンク機構は、前記基端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側の端部リンク部材と、前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された先端側の端部リンク部材と、前記基端側および前記先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、
前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータが設けられている双腕型の作業装置。
In the dual-arm working device according to any one of claims 1 to 4 ,
in the rotating unit, at least one of the plurality of rotating mechanisms is a two-degree-of-freedom link actuator;
In the link actuating device, the link hub on the distal end side is connected to the link hub on the proximal end side via three or more sets of link mechanisms so that the posture can be changed,
Each of the link mechanisms includes a proximal end link member having one end rotatably connected to the proximal link hub, and a distal end link member having one end rotatably connected to the distal link hub. end link members, and a center link member having both ends rotatably connected to the other ends of the end link members on the base end side and the tip end side,
Two or more of the three or more link mechanisms are provided with attitude control actuators for arbitrarily changing the attitude of the tip side link hub with respect to the base side link hub. working equipment.
請求項5に記載の双腕型の作業装置おいて、前記基端側のリンクハブと前記基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記基端側の端部リンク部材と前記中央リンク部材の各回転対偶の中心軸が交差する点が基端側の球面リンク中心と称され、
前記基端側の球面リンク中心を通り前記基端側のリンクハブと前記基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸と直角に交わる直線が基端側のリンクハブの中心軸と称され、
前記先端側のリンクハブと前記先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記先端側の端部リンク部材と前記中央リンク部材の各回転対偶の中心軸が交差する点が先端側の球面リンク中心と称され、
前記先端側の球面リンク中心を通り前記先端側のリンクハブと前記先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸と直角に交わる直線が先端側のリンクハブの中心軸と称され、
前記基端側のリンクハブの中心軸または前記先端側のリンクハブの中心軸と、前記リンク作動装置以外の他の回転機構の中心軸とが同一線上に位置する双腕型の作業装置。
6. The dual-arm working device according to claim 5 , wherein the central axis of each rotation pair of the proximal side link hub and the proximal side end link member, and the proximal side end link member and the center axis of each rotational pair of the central link member intersect is called the base end spherical link center,
A straight line that passes through the center of the base end spherical link and perpendicularly intersects the center axes of the rotation pairs of the base end link hub and the base end link member is the center axis of the base end link hub. is called
The point at which the central axis of each rotational pair of the tip-side link hub and the tip-side end link member and the central axis of each rotational pair of the tip-side end link member and the center link member intersect is the tip. called the spherical link center on the side,
A straight line that passes through the center of the spherical link on the tip side and perpendicularly intersects the center axes of the rotational pairs of the link hub on the tip side and the end link member on the tip side is called the center axis of the link hub on the tip side,
A dual-arm working device in which the center axis of the link hub on the base end side or the center axis of the link hub on the tip end side and the center axis of a rotating mechanism other than the link actuating device are located on the same line.
請求項5または6に記載の双腕型の作業装置において、前記リンク作動装置の基端側に前記リンク作動装置以外の他の回転機構が設けられ、前記リンク作動装置の先端側に前記エンドエフェクタが設けられている双腕型の作業装置。 7. The dual-arm working device according to claim 5 , wherein a rotating mechanism other than the link actuating device is provided on the base end side of the link actuating device, and the end effector is provided on the distal end side of the link actuating device. A dual-arm type work device provided with. 請求項7に記載の双腕型の作業装置において、前記リンク作動装置の2つ以上の姿勢制御用アクチュエータは、前記基端側のリンクハブの中心軸周りに円周上に配置され、
円周上に配置した前記姿勢制御用アクチュエータの中心部に、前記他の回転機構が設けられ、
前記他の回転機構は、前記リンク作動装置を前記基端側のリンクハブの中心軸周りに回転させる双腕型の作業装置。
8. The dual-arm work device according to claim 7 , wherein the two or more attitude control actuators of the link actuation device are arranged circumferentially around the central axis of the link hub on the base end side,
The other rotating mechanism is provided at the center of the attitude control actuators arranged on the circumference,
The other rotating mechanism is a dual-arm working device that rotates the link actuating device around the central axis of the link hub on the base end side.
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