特開 2024-117568 パラレルリンクロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117568

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】パラレルリンクロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 11/00 20060101AFI20240822BHJP

   F16B 19/00 20060101ALI20240822BHJP

   F16B 21/12 20060101ALI20240822BHJP

   F16B 21/18 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

B25J11/00 D

F16B19/00 F

F16B21/12 E

F16B21/18 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023732

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】512228587

【氏名又は名称】ムラテックメカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 宏和

【テーマコード（参考）】

3C707

3J036

3J037

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS24

3C707CX01

3C707CY35

3C707DS01

3C707HS27

3C707HT12

3C707MT01

3J036AA03

3J036DA06

3J036DB04

3J037AA06

3J037AA08

3J037HA05

3J037JA12

(57)【要約】

【課題】ボール軸受のメンテナンス時に受け部材からソケットの脱落を防止する。
【解決手段】ボール継手１５０は、球状の摺動部材１５１と、摺動部材１５１を収容する受け部材１５２と、受け部材１５２の装着座１５５と摺動部材１５１との間に配置されるソケット１５３と、を備え、受け部材１５２は、内側から外側まで貫通する貫通孔１５６を備え、ソケット１５３は、貫通孔１５６に刺し通され、装着座１５５の反対側に位置する外側開口１５９から突出する軸部１５８を備え、ボール継手１５０は、軸部１５８の突出部分に設けられ、受け部材１５２の外側開口１５９の周縁部に係合して受け部材１５２からソケット１５３の脱落を防止する係合部材１７０を備えるパラレルリンクロボット。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースとヘッドとの間が複数のボール継手、および複数のリンク介して接続されるパラレルリンクロボットであって、
前記ボール継手は、
球状の部分を有する摺動部材と、
前記摺動部材の球状部分の一部を収容するドーム状の窪みである装着座を有する受け部材と、
前記受け部材の前記装着座と前記摺動部材との間に配置されるソケットと、を備え、
前記受け部材は、
内側から外側まで貫通する貫通孔を備え、
前記ソケットは、
前記貫通孔に刺し通され、前記装着座の反対側に位置する外側開口から突出する突出部分を有する軸部を備え、
前記ボール継手は、
前記突出部分に設けられ、前記受け部材の外側開口の周縁部に係合する係合部材を備える
パラレルリンクロボット。

【請求項2】

前記係合部材は、前記突出部分に一体に形成される
請求項１に記載のパラレルリンクロボット。

【請求項3】

前記係合部材は、前記受け部材の外側開口から突出した前記突出部分に着脱可能に取り付けられる
請求項１に記載のパラレルリンクロボット。

【請求項4】

前記ソケットは、
前記軸部を径方向に分断する切込み部を備える
請求項１または２に記載のパラレルリンクロボット。

【請求項5】

前記ソケットは、
前記摺動部材と接する内側の面に開口し、前記軸部の内にまで到達する凹状のグリース溜を備える
請求項１に記載のパラレルリンクロボット。

【請求項6】

前記グリース溜は、
前記軸部の反対側に向かって開口する筒状部と拡径部とを備える
請求項５に記載のパラレルリンクロボット。

【請求項7】

前記摺動部材と前記ソケットとの間が、フッ素系合成油、およびフッ素系樹脂で構成されたグリースで潤滑してある
請求項１記載のパラレルリンクロボット。

【請求項8】

前記ソケットは、
ドーム形状部分の開口端から径方向外側に向かって突出する係合突起を備え、
前記受け部材は、
前記係合突起が嵌め込まれる係合凹部を備える
請求項１に記載のパラレルリンクロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パラレルリンクメカニズムを備えるパラレルリンクロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のパラレルリンクメカニズムが備えるボール継手は、ばねの付勢力により樹脂製のソケットと球状の摺動部材とが常に押し付けられた状態となっている。このようなパラレルリンクメカニズムを備えたパラレルリンクロボットにおいては、押しつけられたソケットと摺動部材とが高速で擦れ合うため、摺動面には摩耗を抑制するためのグリースが塗布されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４８０３８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、ボール継手をメンテナンスする際に、ソケットを保持する受け部材からボール軸を外すが、球状の摺動部材とドーム状のソケットとがグリースなどによって密着し、ソケットが受け部材から抜けるという現象が発生する場合がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ボール継手のメンテナンス時において、樹脂製のソケットと球状の摺動部材とを容易に分離することができるパラレルリンクロボットの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の１つであるパラレルリンクロボットは、ベースとヘッドとの間が複数のボール継手、および複数のリンク介して接続されるパラレルリンクロボットであって、前記ボール継手は、球状の部分を有する摺動部材と、前記摺動部材の球状部分の一部を収容するドーム状の窪みである装着座を有する受け部材と、前記受け部材の前記装着座と前記摺動部材との間に配置されるソケットと、を備え、前記受け部材は、内側から外側まで貫通する貫通孔を備え、前記ソケットは、前記貫通孔に刺し通され、前記装着座の反対側に位置する外側開口から突出する突出部分を有する軸部を備え、前記ボール継手は、前記突出部分に設けられ、前記受け部材の外側開口の周縁部に係合する係合部材を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、樹脂製のソケットが受け部材に対し係合部材を介して係合するため、ソケットと摺動部材とを分離する際に、受け部材からソケットが脱落することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】パラレルリンクロボットの例を模式的に示す斜視図である。

【図2】ボール継手を分解した状態で示す斜視図である。

【図3】ボール継手を示す断面図である。

【図4】ソケットの別例１を示す斜視図である。

【図5】ソケットの別例２と係合部材の別例１を示す斜視図である。

【図6】ソケットの別例３と係合部材の別例２を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係るパラレルリンクロボットの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

【0010】

また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。また、図中に示す場合があるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図の説明のために任意に設定した直交座標を示している。つまりＺ軸は、鉛直方向に沿う軸とは限らず、Ｘ軸、Ｙ軸は、水平面内に存在するとは限らない。

【0011】

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。

【0012】

図１は、パラレルリンクロボットの例を模式的に示す斜視図である。パラレルリンクロボット１００は、物品の移載などを高速に実行することができる装置であり、ベース１１０と、駆動装置１２０と、ヘッド１３０と、ベース１１０とヘッド１３０とを連結するパラレルリンクメカニズム１４０と、を備えている。

【0013】

ベース１１０は、パラレルリンクロボット１００の基礎となる部材であり、例えば、ピッキングステーションなどにおいて設置される高剛性の架台などに取り付けられる。ベース１１０は、架台などに吊り下げられた状態で取り付けられ、パラレルリンクメカニズム１４０を吊り下げた状態で保持する。

【0014】

駆動装置１２０は、パラレルリンクメカニズム１４０を駆動させる装置である。本実施の形態の場合、駆動装置１２０は、パラレルリンクメカニズム１４０が備える三つのアームユニット１４１（詳細は後述）をそれぞれ駆動する三個のモーター１２１を備え、それぞれのモーター１２１には減速機（不図示）が取り付けられている。モーター１２１は、例えばサーボモーターなどである。モーター１２１は、ベース１１０の下面においてブラケットなどを介して円周方向に均等に取り付けられている。

【0015】

ヘッド１３０は、三つのアームユニット１４１によって保持されるプレートなどと称される部材である。三つの駆動装置１２０を個別に制御することにより、三つのアームユニット１４１を介してヘッド１３０を３次元空間内で自由に変位させることが可能となっている。本実施の形態の場合、ヘッド１３０の下面側には、処理対象を捕捉する保持装置１３１が取り付けられている。

【0016】

パラレルリンクメカニズム１４０は、関節で接続された複数のリンクを並列の関係で備え、並列につながっている関節を連携して動かすことによりヘッド１３０を自在に移動させることができる機構である。本実施の形態の場合、パラレルリンクメカニズム１４０は、三個のアームユニット１４１で構成されている。

【0017】

アームユニット１４１は、駆動装置１２０によって旋回駆動される駆動アーム１４２と、平行に配置される一対のロッド１４３と、両ロッド１４３を相互に引き寄せる方向に付勢する付勢部材１４４と、ロッド１４３の両端部にそれぞれ設けられるボール継手１５０と、を備えている。駆動アーム１４２とロッド１４３の一端部とはボール継手１５０を介して回転可能に連結されている。ヘッド１３０とロッド１４３の他端部とはボール継手１５０を介して回転可能に連結されている。

【0018】

図２は、ボール継手１５０を分解した状態で示す斜視図である。図３は、ボール継手１５０を示す断面図である。ボール継手１５０は、ロッド１４３と駆動アーム１４２とを回転可能に連結する。また、ボール継手１５０は、ロッド１４３とヘッド１３０とを回転可能に連結する。ボール継手１５０は、摺動部材１５１と、受け部材１５２と、ソケット１５３と、係合部材１７０と、を備えている。

【0019】

本実施の形態に係るパラレルリンクメカニズム１４０において、一対のロッド１４３は、付勢部材１４４により常に引き寄せる方向（図２、図３中Ｙ軸に沿った方向）に付勢されている。ロッド１４３の両端部にそれぞれ設けられている一対のボール継手１５０は、ロッド１４３を介して付勢力が加えられており、受け部材１５２は、樹脂製のソケット１５３を介して摺動部材１５１の球体に強く押し付けられている。

【0020】

摺動部材１５１は、連結される一対のリンクの一方に固定される部材であり、球状の部分を備えた部材である。本実施の形態の場合、摺動部材１５１には、リンクとして機能する駆動アーム１４２、またはヘッド１３０に固定される棒状の固定部１５４が一体に設けられている。固定部１５４は、付勢部材１４４から一対の受け部材１５２を介して受ける付勢力の方向（図２、図３中Ｙ軸方向）に延在している。摺動部材１５１の材質は、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、付勢部材１４４から受ける付勢力の下で高速にソケット１５３と擦れ合うため、冷間圧造用炭素鋼などの金属製であり、球状部分の表面には、ダイヤモンド・ライク・カーボンなど、耐摩擦性皮膜が設けられている。

【0021】

受け部材１５２は、連結される一対のリンクの他方に固定される部材であり、摺動部材１５１の球状の部分の一部を収容するドーム状の窪みである装着座１５５を備えている。受け部材１５２は、装着座１５５の内面から受け部材１５２の外面まで貫通する貫通孔１５６を備えている。貫通孔１５６の位置は、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、貫通孔１５６は、受け部材１５２外面の頂点から装着座１５５の最も底の点に延在して配置されている。また、受け部材１５２は、装着座１５５に装着されるソケット１５３の回転を防止する係合凹部１５７を備えている。

【0022】

ソケット１５３は、受け部材１５２の装着座１５５と摺動部材１５１との間に配置される樹脂製の部材であり、受け部材１５２の装着座１５５と摺動部材１５１との摩擦を低減する。ソケット１５３は、装着座１５５の形状に対応したドーム形状をなしており、ドーム形状の頂点部分には外側に向かって突出する軸部１５８を一体に備えている。ソケット１５３を受け部材１５２の装着座１５５に沿うように配置すると、軸部１５８は、受け部材１５２に設けられる貫通孔１５６に刺し通された状態になる。軸部１５８の先端は、装着座１５５の反対側に位置する貫通孔１５６の外側開口１５９から突出する。

【0023】

本実施の形態の場合、ソケット１５３に設けられる軸部１５８には、軸部１５８を径方向に二つに分断する溝状の切込み部１６０を備える。切込み部１６０は、軸部１５８の先端表面から窪んだ溝であり、軸部１５８の径方向における両端部は開口している。切込み部１６０は、軸部１５８の先端面から奥に向かって溝の幅が狭くなっており、切込み部１６０の底部は、湾曲している。このような形状の切込み部１６０を軸部１５８に設けることにより、軸部１５８を貫通孔１５６に挿入する際に軸部１５８の先端部分を径方向に小さくすることができる。

【0024】

本実施の形態の場合、ソケット１５３は、摺動部材１５１と接する内側の面、いわゆる軸受面に開口し、軸部１５８の内にまで到達する凹状のグリース溜１６１を備えている。グリース溜１６１は、軸部１５８に対応する部分に位置する筒状部１６２と、筒状部１６２に連通し、軸受面に向かって拡径する円錐台状の拡径部１６３とを備えている。グリース溜１６１を軸部１５８に対応する位置に配置することで、ソケット１５３のドーム形状部分の肉厚以上に深いグリース溜１６１をソケット１５３に設けることができ、多くのグリースをグリース溜１６１に貯留することが可能となる。また、切込み部１６０の底と、グリース溜１６１の筒状部１６２の底との間を狭くすることで、軸部１５８を撓みやすくできる。また、グリース溜１６１の開口を、一対のロッド１４３を相互に引き寄せる付勢部材１４４の付勢力が加わる方向に向けることで、グリースを効果的に溜めることができる。

【0025】

なお、グリース溜１６１に貯留されるグリースは、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、グリースとしては、パーフロロポリエーテルなどのフッ素系合成油をポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂で増ちょうしたグリースが採用されている。

【0026】

ソケット１５３は、ドーム形状部分の径大の開口端から径方向外側に向かって突出する係合突起１６４が一体に設けられている。ソケット１５３を受け部材１５２に取り付ける際に、係合突起１６４を受け部材１５２の係合凹部１５７に嵌め込むことにより、受け部材１５２に対し軸部１５８周りにソケット１５３が回転することを防止することができる。

【0027】

係合部材１７０は、軸部１５８の受け部材１５２の表面から突出している部分に設けられ、受け部材１５２の外側開口１５９の周縁部に係合して受け部材１５２からソケット１５３の脱落を防止する部材である。本実施の形態の場合、係合部材１７０は、軸部１５８の突出部分に一体に形成されている。つまり、ドーム形状の部分である本体と、軸部１５８と、係合突起１６４と、係合部材１７０とを一体に樹脂成形することでソケット１５３が製造される。

【0028】

係合部材１７０は、軸部１５８の外周面から径方向外側に向かって張り出した爪状の部分である。軸部１５８は、係合部材１７０が設けられた位置から先端に向かって徐々に縮径する楔状になっている。以上の軸部１５８の先端形状、係合部材１７０、および切込み部１６０により、スナップフィット構造が形成される。つまり、ソケット１５３を受け部材１５２に取り付ける際に、軸部１５８の先端部を貫通孔１５６に挿入していくことで、軸部１５８は、切込み部１６０により撓み、貫通孔１５６よりも張り出した係合部材１７０を貫通孔１５６に差し込むことができる。そして、係合部材１７０を貫通孔１５６から受け部材１５２の外側表面に出すことで、軸部１５８の弾性力により、係合部材１７０は、受け部材１５２の外側表面と係合する。以上により、受け部材１５２から摺動部材１５１を取り外す際に、受け部材１５２からソケット１５３が外れることを防止できる。

【0029】

また、切込み部１６０の底部を湾曲させることにより、底部が矩形である場合に比べて係合部材１７０を貫通孔１５６に挿入する際の軸部１５８の撓みにより軸部１５８が破損する可能性を低減することができる。

【0030】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

【0031】

例えば、本実施の形態の場合、ソケット１５３は、グリース溜１６１を一つ備えているが、ソケット１５３は、軸部１５８の裏側以外の場所にグリース溜１６１よりも浅いグリース溜１６１を備えてもかまわない。

【0032】

また、軸部１５８に切込み部１６０を一つ設け、軸部１５８の先端部を二つに分ける場合を説明したが、切込み部１６０により別れる軸部１５８の先端部は、図４に示すように４つに分割しても良い。また、切込み部１６０を放射状に配置し、軸部１５８の先端部を３つに分割してもかまわない。

【0033】

また、軸部１５８を円柱形状として説明したが、軸部１５８の形状は限定されず、四角柱、六角柱などでもかまわない。

【0034】

また、係合部材１７０は、ソケット１５３と別体であって、受け部材１５２の外側開口１５９から突出した軸部１５８の突出部分に着脱可能に取り付けられる部材でもかまわない。例えば、図５に示すように、係合部材１７０は、スナップリングであり、軸部１５８の先端部外周にスナップリングが嵌まり込む円環状の溝を設けてもかまわない。また、図６に示すように、係合部材１７０は、割ピンであり、軸部１５８の先端部には径方向に貫通し割ピンが刺し通される割ピン孔を設けてもかまわない。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明に係るパラレルリンクロボットは、ピッキングロボットなどとして利用可能である。

【符号の説明】

【0036】

１００ パラレルリンクロボット
１１０ ベース
１２０ 駆動装置
１２１ モーター
１３０ ヘッド
１３１ 保持装置
１４０ パラレルリンクメカニズム
１４１ アームユニット
１４２ 駆動アーム
１４３ ロッド
１４４ 付勢部材
１５０ ボール継手
１５１ 摺動部材
１５２ 受け部材
１５３ ソケット
１５４ 固定部
１５５ 装着座
１５６ 貫通孔
１５７ 係合凹部
１５８ 軸部
１５９ 外側開口
１６０ 切込み部
１６１ グリース溜
１６２ 筒状部
１６３ 拡径部
１６４ 係合突起
１７０ 係合部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】