[發明專利]并聯連桿機器人

有效

• 申請號: 201010521801.4
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN102049776A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 木下聰;永山智昭;山本真廣;榑林秀倫;藤本勝巳;上村時敬
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 熊志誠

技術領域

本發明涉及使用了三角型并聯連桿機構的并聯連桿機器人，該三角型并聯連桿機構對末端執行器所具備的安裝部件進行三維定位。

背景技術

圖11是現有技術中的并聯連桿機器人的立體圖。如圖11所示，現有技術的并聯連桿機器人100主要包括基礎部110、可動板120以及連接基礎部110與可動板120的三個連桿部200a～200c。而且，在可動板120上設有未圖示的末端執行器的安裝部件190。

從圖11可知，連桿部200a包括從基礎部110延伸的驅動連桿210a和從可動板120延伸的兩根從動連桿220a、230a，這些連桿利用球面軸承彼此連接。而且，基礎部110包括驅動驅動連桿210a的驅動器130a。另外，其它連桿部200b、200c也具有同樣的結構。通過分別控制這些連桿部200a～200c的驅動器130a～130c，能夠使可動板120以三個自由度(從第一軸到第三軸)移動，并定位在所需的位置。

如圖12所示，近年來，對圖11所示的結構再增加一個自由度的并聯連桿機器人100越來越普及。如圖12所示的并聯連桿機器人100已經被日本特公平4-45310號公報及日本特表2002-532269號公報公開。而且，在圖12及后述的圖13中，以簡潔為目的，省略了驅動器130a～130c。

在圖12中，在基礎部110上配置有用于第四軸的追加的驅動器130d。而且，追加的連桿部200d連接驅動器130d與可動板120。如圖12所示，連桿部200d包括用萬向接頭連接的驅動軸250。由于基礎部110與可動板120的相對位置發生變化，因此驅動軸250具有可伸縮的結構。從而，即使在基礎部110與可動板120的相對位置變化時，連桿部200d也能追隨于它，因此，能夠使安裝部件190向圖12的箭頭方向繞第四軸旋轉。

圖13是對圖11所示的結構再增加一個自由度的現有技術的并聯連桿機器人的簡圖，并已經被美國專利第4976582號說明書公開。在圖13中，追加的驅動器130d直接配置在可動板120上。因此，能夠容易地使與可動板120連接的安裝部件190在箭頭方向繞第四軸旋轉。

然而，在圖12所示的結構中，驅動軸250的可伸縮的長度有限。從圖12可知，驅動桿250包括汽缸和桿，通常，驅動軸250的最小長度是汽缸及桿之中長的一方，驅動軸250的最大長度與汽缸和桿的總長度大致相等。從而，可動板120的可動作范圍被限制在驅動軸250的最大長度與最小長度之間。

圖14是現有技術的并聯連桿機器人的局部放大圖。如圖14所示，驅動軸250的桿借助于萬向接頭251包含于連桿部200d中。但是，隨著圖14所示的折彎角度α變大，萬向接頭251與其它部件干涉(請參照圖14的用單點劃線包圍的部分)。由此，可動板120的可動作范圍還受到萬向接頭251的折彎角度的限制。

再有，在圖13所示的結構中，由于驅動器130d比較重，因此可動板120的加減速性能明顯受到限制。例如，在并聯連桿機器人100的末端執行器進行簡單的往復運動的情況下，因加減速性能受到限制而每單位時間的往復次數變少，從而處理能力下降。

另外，在可動板120暴露于酸或堿等腐蝕性溶液的環境中使用的情況下，腐蝕性溶液有可能飛濺到驅動器130d上。在這種情況下，驅動器130d發生故障，安裝部件190的一個自由度下降。因此，至少驅動器130d及其配線需要使用保護罩(未圖示)等適當保護。

在圖12及圖13所示的結構的情況下，由于驅動軸250的尺寸或驅動器130d的配置空間的關系，存在增加一個自由度的限制，現在這種形式的并聯連桿機器人100可以在市場上買到。

另外，圖15a及圖15b是對圖11所示的并聯連桿機器人分別再增加了兩個及三個自由度的并聯連桿機器人的立體圖。在圖15a中，末端執行器的安裝部件190通過中間部件160可旋轉地安裝在可動板120上。而且，在圖15b中，安裝部件190通過兩個中間部件160、170可旋轉地安裝在可動板120上。

然而，如果追加這種中間部件160、170，則如圖13所示在將追加的驅動器130d配置在可動板120上的情況下，可動板120的加減速性能會因這些部件的重量而進一步受到限制。而且，在如圖12所示，使用了可伸縮的驅動軸的情況下，為了提高自由度而需要可伸縮的追加的驅動軸，所以由于中間部件160、170的物理尺寸的原因，還牽連到進一步限制可動板120的可動作區域。因此，若要對圖11所示的并聯連桿機器人再增加兩個或三個自由度，雖然在理論上可行，但實際應用是困難的。