并联连杆机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种能够确认安装在可动板上的夹头等的状态的并联连杆机器人。并联连杆机器人(100)具备：固定有六个电动机(105)的固定板(102)、被电动机(105)驱动的六个连杆部(106)、经由连杆部(106)而与固定板(102)连接的可动板(120)、控制电动机(105)的控制部(160)，其中，在可动板(120)设置有贯通孔(121)，并且设置有从连杆部(106)侧通过贯通孔(121)而对配置在可动板(120)上的把持部(110)进行拍摄的拍摄装置(130)。
【专利说明】并联连杆机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种主要作为工业用机器人使用的并联连杆机器人。
【背景技术】
[0002]以往，作为工业用机器人，例如，已知通过独立控制三个电动机而对可动板进行三自由度控制(沿X、Y、Z方向的移动控制)的三型的并联连杆机器人、通过独立控制六个电动机而对可动板进行6自由度控制(沿X、Y、Z方向的移动控制，以及基于偏转、俯仰、横摇的旋转的姿势控制)的六型的并联连杆机器人(例如，参照专利文献1、2)。
[0003]图5为专利文献I中记载的以往的并联连杆机器人I的简略立体图。以往的并联连杆机器人I具有六个自由度，能够进行可动板的6自由度控制。在图5中，关于固定板2内的结构，通过虚线示出六个连杆机构中的一个连杆机构。
[0004]以往的并联连杆机器人I包括:安装有六个电动机5并将机器人主体固定在外部的固定板2、被这些电动机5分别独立驱动的六组连杆部6、经由连杆部6而与固定板2连接的可动板3。在可动板3上装卸自如地配置有用于把持对象物的夹头8。而且，各连杆部6包括:一端与电动机5的转动轴连接的臂4、一端通过万向接头等而与可动板3转动自如地连接并且另一端通过球关节等而与臂4的另一端转动自如地连接的杆7。
[0005]通过上述结构，由于能够自由定义可动板3以及夹头8在空间内的位置以及姿势，因此图5所示的以往的并联连杆机器人I具有六个自由度。以往的并联连杆机器人I通过六个电动机5，对臂4与杆7的各组的运动分别独立地进行控制，从而能够自如地设定可动板3的位置以及姿势。
[0006]专利文献1:日本特开2011-230242号公报
[0007]专利文献2:日本特开2011-230241号公报
[0008]然而，在上述以往的并联连杆机器人I的结构中，由于在可动板中不存在拍摄装置等，因此例如当通过夹头8把持端子部并进行插入时，难以在确认夹头8抓取端子部的抓取方法、插入方向、角度等的同时进行微调。
实用新型内容
[0009]【实用新型要解决的课题】
[0010]本实用新型为鉴于上述以往的并联连杆机器人的课题而完成的，其目的在于提供一种能够确认安装在可动板上的夹头等的状态的并联连杆机器人。
[0011]【用于解决课题的方案】
[0012]为了实现上述目的，本实用新型提供一种并联连杆机器人，其具备:至少固定有三个电动机的固定板、被所述电动机驱动的至少三个连杆部、经由所述连杆部而与所述固定板连接的可动板、控制所述电动机的控制部，其中，在所述可动板设置有贯通孔，并且设置有从所述连杆部侧通过所述贯通孔而对配置在所述可动板上的末端执行器进行拍摄的拍摄装置。
[0013]【实用新型效果】
[0014]如上所述，根据本实用新型，可以提供一种能够确认安装在可动板上的夹头等的状态的并联连杆机器人。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为表示本实用新型的实施方式I中的并联连杆机器人的简略立体图。
[0016]图2为示意表示本实施方式I的并联连杆机器人的以可动板为中心的主要部分的、包含一部分剖面的放大示意侧视图。
[0017]图3为示意表示本实用新型的实施方式2的以并联连杆机器人的可动板为中心的主要部分的、包含一部分剖面的放大示意侧视图。
[0018]图4为示意表示本实施方式I的并联连杆机器人的可动板的变形例的、包含一部分剖面的放大示意侧视图。
[0019]图5为以往的并联连杆机器人的简略立体图。
[0020]符号说明
[0021]100、200并联连杆机器人
[0022]102固定板
[0023]104 臂
[0024]105 电动机
[0025]106连杆部
[0026]107 杆
[0027]107a万向接头
[0028]107b 球关节
[0029]110把持部
[0030]120可动板
[0031]121贯通孔
[0032]130拍摄装置
[0033]131固定角钢部件
[0034]132照相机
[0035]133照明装置
[0036]133a 开口部
[0037]133b LED 元件
[0038]133c 扩散板
[0039]133d照明装置保持角钢部件
[0040]140转动机构
[0041]141转动电动机
[0042]141a 转动轴
[0043]142 第一带轮
[0044]143 第二带轮
【具体实施方式】
[0045]以下，参照附图对本实用新型的并联连杆机器人的一实施方式进行说明。
[0046](实施方式I)
[0047]在实施方式I中，参照图1、2，对作为本实用新型的一实施方式的并联连杆机器人100的结构以及动作进行说明。
[0048]图1为表示本实用新型的实施方式I中的并联连杆机器人100的简略立体图。而且，图2为示意表示本实施方式I的并联连杆机器人100的以可动板120为中心的主要部分的、包含一部分剖面的放大示意侧视图。
[0049]如图1所示，并联连杆机器人100包括:固定板102、被电动机105独立驱动的三组六个连杆部106、可动板120。
[0050]固定板102安装有六个电动机105 (仅不出了一个电动机105，其他五个电动机105省略图示)，用于将机器人主体固定在外部。
[0051]如图1所示，各连杆部106具有:一端与电动机105的转动轴105a连接的臂104、一端通过万向接头107a与可动板120转动自如地连接并且另一端通过球关节107b与臂104的另一端转动自如地连接的杆107。S卩，各臂104相对于各电动机105的各转动轴105a以绕固有的一个轴而在固有的面内回旋的方式安装，各杆107的两端通过接头107a、107b以能够在空间内自由回旋的方式安装。因此，六型的并联连杆机器人100通过分别控制各个臂104、杆107的旋转而能够在空间内以6自由度改变可动板120的位置与姿势。
[0052]可动板120经由连杆部106而与固定板102连接，并且装卸自如地配置有用于把持对象物(省略表示)的把持部110。
[0053]在本实施方式I的并联连杆机器人100的可动板120的中央，如图1、图2所示，设置有圆形的贯通孔121。在此基础上，本实施方式I的并联连杆机器人100的一个特征为，在可动板120上(连杆部106侧)设置有拍摄装置130，该拍摄装置130用于从连杆部106侧通过贯通孔121而对由把持部110把持的可挠性印刷电路基板(以下，简称为FPC)等对象物进行拍摄。即，拍摄装置130相对于固定角钢部件131以能够变更与把持部110的距离的方式安装，即使在使拍摄装置130最靠近把持部110侧地将其固定的情况下，拍摄装置130也位于固定板102侧。需要说明的是，把持部110为末端执行器的一个示例。
[0054]拍摄装置130包括:剖面呈大致L字状的固定角钢部件131、安装在固定角钢部件131上的照相机132、配置在照相机132与贯通孔121之间的照明装置133。
[0055]固定角钢部件131立设在可动板120的固定板102侧(臂104侧)的表面120s (以下，将该面简称为表面120s)上，为了变更与对象物的距离，可以在多个位置固定照相机132。像这样通过利用固定角钢部件131来构成拍摄装置130，能够变更照相机132的安装高度，因此即使在更换了把持部110的情况下，也能够始终将照相机132配置在适当的焦距的位置(高度)。
[0056]照明装置133在大致环状的主体的内部具备:以使发光部朝向对象物的方向的方式配置的多个LED元件133b、配置在发光部的前方的环状的扩散板133c，其中，上述主体在与照相机132的透镜130a对置的位置处设有开口部133a。照明装置133通过照明装置保持角钢部件133d固定在固定角钢部件131上，并通过贯通孔121而对对象物进行照明。
[0057]此外，在可动板120设置有使把持部110以贯通孔121的中心轴作为转动中心而转动的转动机构140。需要说明的是，转动机构140能够独立于可动板120而进行转动。即，在本实施方式中，能够在可动板120不旋转的情况下仅使转动机构140旋转。
[0058]转动机构140包括:转动电动机141、固定在转动电动机141的转动轴141a上的第一带轮142、第二带轮143、圆筒状的第二带轮保持环145、将转动电动机141的驱动力从第一带轮142向第二带轮143传递的环状的正时带146。
[0059]转动电动机141固定在可动板120的表面120s，在可动板120的背面120b侧突出配置有其转动轴141a。
[0060]第二带轮143的外径大于第一带轮142，并以设置在其中央的开口部的中心位置与可动板120的贯通孔121的中心位置一致的方式配置在可动板120的背面120b侦U。
[0061 ] 第二带轮保持环145经由嵌入第二带轮143的开口部的轴承构件144，而以贯通孔121的中心轴作为转动中心将第二带轮143保持为能够转动。
[0062]把持部110包括:把持对象物的左右一对夹头111L、11 IR、及通过使左右一对夹头111L、11 IR的根部滑动移动而使其前端部开闭的电动工作缸112。电动工作缸112装卸自如地固定在与可动板120侧的面相反侧的第二带轮143的面上。把持部110通过利用夹头111U111R夹住例如搭载在移动终端上的可挠性印刷电路基板的端子部而对其进行把持。
[0063]本实施方式的一个特征为，以使拍摄装置130、可动板120、转动机构140以及把持部110这四个构造整体的重心G与可动板120、转动机构140以及把持部110这三个构造整体的重心GO相比存在于臂104侧(S卩，在图2中，位于可动板120的正上方侧，而且是固定板102侧)的方式，决定拍摄装置130、转动机构140以及把持部110的配置。
[0064]需要说明的是，优选为，设置有转动机构140时的上述重心G与转动机构140的下表面相比存在于固定板102侧，而且，优选为，未设置有转动机构140而将把持部110配置在可动板120的背面120b时的、拍摄装置130、可动板120以及把持部110这三个构造整体的重心与可动板120的下表面相比存在于固定板102侦U。
[0065]本实施方式的一个特征为，更优选为，以使整体的重心G与重心GO相比存在于固定板102 (臂104)侧而且存在于空间152的范围内的方式，决定拍摄装置130、转动机构140以及把持部110的配置。空间152为具有由六个万向接头107a的各连接中心107c围起的六边形状的平面151来作为底面的六棱柱状的空间，其中，六个万向接头107a将各杆107的一端侧与可动板120连接为转动自如。
[0066]需要说明的是，空间152也可以为在六边形状的平面151的两侧垂直延伸的空间。
[0067]而且，本实施方式的三组六个的连接中心107c相当于本实用新型的至少三个连接部位的一个示例。
[0068]本实施方式的并联连杆机器人100通过构成为使上述的可动板120等的重心G位于六边形状的平面151的范围内而且存在于朝向固定板102侧(臂104侧)而沿相对于六边形状的平面151垂直的方向延伸的空间152内，能够将可动板120等的惯性力矩抑制为较小值，从而在并联连杆机器人100的驱动控制中，稳定性良好，而且能够缩短稳定时间(从电动机105停止到可动板120完全停止的时间)。
[0069]需要说明的是，为了进一步将可动板120的惯性力矩抑制为较小值，优选使重心G位于与可动板120的控制中心150相比靠固定板102(臂104)侧。然而，在该情况下，虽然与并联连杆机器人100的尺寸及重量也有关系，但是，例如当重心G离开控制中心10mm以上时，一般情况下惯性力矩变大而造成稳定性变差，因此优选使重心G距离控制中心小于100mm。此处，控制中心150是指由六个万向接头107a的各连接中心107c围起的六边形状的平面151的中心。
[0070]需要说明的是，在使拍摄装置130位于与上述结构相反的位置、即将拍摄装置130配置在可动板120的背面120b侧的情况下，由于上述的重心G位于与重心GO相比靠下方的位置，因此存在稳定性变差，稳定时间变长的可能性，因而不优选。即，在本实施方式的并联连杆机器人100中，优选将拍摄装置130配置在可动板120的表面120s侦U。
[0071]根据上述结构，能够始终通过照相机132拍摄对FPC等进行把持的左右一对夹头111L、111R的前端。而且，即使在因转动机构140旋转而造成左右一对夹头111L、111R的朝向发生了变化的情况下，由于左右一对夹头111U111R配置在贯通孔121附近，并且照相机132的透镜中心132a位于转动中心上，因此始终能够进行对象物的拍摄。
[0072]而且，如图1所示，在本实施方式的并联连杆机器人100设置有控制各电动机105、照相机132以及照明装置133、转动电动机141、电动工作缸112的控制部160。需要说明的是，在图1中，由虚线表示连接控制部160与各部之间的信号线。上述的各种控制通过该控制部160来控制。
[0073]根据以上的结构，本实施方式的并联连杆机器人100在通过左右一对夹头111L、IllR对FPC的端子部(省略表示)进行把持的情况下，能够通过照相机132对FPC以及插入对象的连接器部的附近进行拍摄。而且，通过对由夹头111U111R把持的FPC的端子部、位于FPC的端子部的附近的连接器部(省略表示)的图像数据进行图像处理，来把握FPC的端子部与连接器部的相对的位置关系，当将FPC的端子部插入连接器部时，能够以在最佳角度下可靠地进行插入的方式进行反馈控制，由此，能够在使转动电动机141转动的同时使各电动机105独立地进行驱动，从而能够随时控制可动板120的位置及姿势。
[0074]由此，根据本实施方式的并联连杆机器人100，即使在夹头111L、11 IR对端子部以预定的抓取方法以外的抓取方法进行抓取的情况下，通过取得FPC的端子部与位于其附近的连接器部附近的图像数据而实施反馈控制，由此能够适当地实施插入方向及角度等的微调，从而能够抑制插入不良的产生。此外，由于使可动板的重心G位于控制中心150的附近并且位于臂104侧，因此能够缩短稳定时间，从而实现生产性的提高。
[0075](实施方式2)
[0076]在实施方式2中，主要参照图3对作为本实用新型的一实施方式的第二并联连杆机器人200进行说明。
[0077]图3为示意表示本实施方式2的第二并联连杆机器人200的以可动板120为中心的主要部分的、包含一部分剖面的放大示意侧视图。
[0078]需要说明的是，对与实施方式I中说明的结构基本相同的结构标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0079]由于本实施方式2与实施方式I的不同点为作为使把持部110转动的转动机构而使用中空电动机170这一点，因此以下以该不同点为中心而进行说明。
[0080]在本实施方式2的第二并联连杆机器人200中，如图3所示，用于使把持部110转动的中空电动机170的电动机主体171经由环状的中空电动机固定部件175而固定在可动板120的背面120b。
[0081]中空电动机170包括:收纳有线圈(省略图示)等的电动机主体171、具有与贯通孔121同径的中空空间172a的环状的转动环172。转动环172能够转动地收纳在电动机主体171的中央部，且配置在与可动板120的贯通孔121对置的位置。电动工作缸112经由电动工作缸固定部件112a，装卸自如地安装在转动环172的下表面172b。
[0082]根据上述结构，由于第二并联连杆机器人200中的转动机构(中空电动机170)的重心G靠近可动板120的控制中心150，因此与实施方式I的并联连杆机器人100中的重心G与控制中心150的关系相比，稳定性提尚。
[0083]即，在实施方式I的并联连杆机器人100的情况下，如图2所示，转动电动机141位于从控制中心150向图2中的左方向分离的位置，而且配置在可动板120的表面120s侦牝因此其重心G以控制中心150为基准而靠近转动电动机141侧。换句话说，在图2中，重心G从控制中心150的位置靠近左侧。相对于此，在实施方式2的第二并联连杆机器人200的情况下，如图3所示，废除转动电动机141与第一带轮142，而是在可动板120的背面120b侧配置中空电动机170以取代第二带轮143、轴承构件144以及正时带146，由此，由于重心G2沿靠近控制中心150的方向移动，因此稳定性提高。
[0084]需要说明的是，在上述实施方式中，对具有六个电动机的6自由度的并联连杆机器人进行了说明，然而并不限定于此，例如，也可以为至少具有三个电动机的三自由度的并联连杆机器人。在该结构的情况下也能够发挥与上述相同的效果。
[0085]而且，在上述实施方式中，对如下的情况进行了说明，S卩，在图2的结构中，转动电动机141位于从控制中心150向图2中的左方向分离的位置，而且配置在可动板120的表面120s侧，因此其重心G以控制中心150为基准而靠近转动电动机141侧，然而并不限定于此，更优选设置为如下的结构，即，例如，如图4所示，在可动板120的表面120s内的安装有转动电动机141的区域内，通过将可动板120的壁厚Tl设定为比其他区域的壁厚T2薄，从而使得基于转动电动机141的重心G的位置靠近控制中心150。而且，并不局限于该区域，通过使可动板120的壁厚在维持刚性的同时尽可能减薄，能够减轻可动板120整体的重量，从而也有助于稳定性的改善，因此优选。此处，图4为表示将安装有转动电动机141的区域中的可动板120的壁厚Tl设定成比其他区域的壁厚T2薄的结构的简略侧视图。
[0086]而且，在上述实施方式中，为了能够调节照相机132的焦距，设置为能够变更照相机的安装位置的结构，然而并不限定于此，例如，如果照相机本身带有自动焦距调节功能等，则也可以将照相机的安装位置固定在恒定的位置而不能变更。
[0087]而且，在上述实施方式中，夹头111L、111R的根部、即与电动工作缸112连接的一侧构成为，在从照相机132侧观察时，不从贯通孔121的内周缘部进入贯通孔121的中心轴侦牝然而并不限定于此，例如，如果在包含夹头111U111R的根部在内的整体由透明的树脂材料形成的情况下，由于不会遮挡照相机132的能够拍摄的范围，因此也可以采取与电动工作缸112连接的一侧在从照相机132侧观察时，从贯通孔121的内周缘部进入贯通孔121的中心轴侧的结构。
[0088]工业实用性
[0089]由于本实用新型的并联连杆机器人能够确认安装在可动板上的夹头等的状态，因此能够适用于实施反馈控制的驱动控制的用途等。
【权利要求】
1.一种并联连杆机器人，具备:至少固定有三个电动机的固定板、被所述电动机驱动的至少三个连杆部、经由所述连杆部而与所述固定板连接的可动板、控制所述电动机的控制部，其中， 在所述可动板设置有贯通孔，并且设置有从所述连杆部侧通过所述贯通孔而对配置在所述可动板上的末端执行器进行拍摄的拍摄装置。
2.根据权利要求1所述的并联连杆机器人，其中， 所述拍摄装置配置在所述可动板的所述固定板侧的面上。
3.根据权利要求1所述的并联连杆机器人，其中， 还具备设置在所述可动板上、且独立于所述可动板而使所述末端执行器转动的转动机构。
4.根据权利要求3所述的并联连杆机器人，其中， 所述拍摄装置经由固定角钢部件而固定在所述可动板上，并且与所述转动机构不连接。
5.根据权利要求4所述的并联连杆机器人，其中， 所述拍摄装置相对于所述固定角钢部件以能够变更与所述末端执行器的距离的方式安装，即使在使所述拍摄装置最靠近所述末端执行器侧地进行固定的情况下，所述拍摄装置也位于所述固定板侧。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的并联连杆机器人，其中， 所述拍摄装置、所述可动板、所述转动机构以及所述末端执行器这四个构造整体的重心G与所述可动板、所述转动机构以及所述末端执行器这三个构造整体的重心GO相比存在于所述固定板侧。
7.根据权利要求6所述的并联连杆机器人，其中， 在与由连接所述连杆部和所述可动板的连接部位围起的多边形状的平面相垂直的空间内，所述重心G与所述可动板的控制中心相比存在于所述固定板侧。
【文档编号】B25J11/00GK204195766SQ201420642928
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】高野健, 安达敏雄, 佐藤正树 申请人:松下知识产权经营株式会社