２つの要素を相対的に移動させる装置
【課題】２つの要素を相対的に移動させる装置において、構造がシンプルで、２つを隣接して配置することができ、且つ必要な剛性および強度を有する装置を提供すること。
【解決手段】本発明による２つの要素１，２を相対的に移動させる装置は、接続構成４によって直列結合される２つのリンク構成５，６を備える。第１リンク構成５は、ほぼ同じ長さで平行な少なくとも３本のリンク９，１４を備え、前記リンクは、接続構成４と要素２の間で、リンクの縦軸に沿って見るとほぼ三角形の関係で配置される。第２リンク構成６は、接続構成４と要素１の間で作用する少なくとも１つの平行四辺形を備える。第１および第２駆動構成１７，１８は、第１リンク構成５を旋回させるようになっている。第３駆動構成３３は、第２リンク構成６を旋回させるようになっている。
【解決手段】本発明による２つの要素１，２を相対的に移動させる装置は、接続構成４によって直列結合される２つのリンク構成５，６を備える。第１リンク構成５は、ほぼ同じ長さで平行な少なくとも３本のリンク９，１４を備え、前記リンクは、接続構成４と要素２の間で、リンクの縦軸に沿って見るとほぼ三角形の関係で配置される。第２リンク構成６は、接続構成４と要素１の間で作用する少なくとも１つの平行四辺形を備える。第１および第２駆動構成１７，１８は、第１リンク構成５を旋回させるようになっている。第３駆動構成３３は、第２リンク構成６を旋回させるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１リンク構成と移動構成との間の接続部を形成する構成を備えた２つの要素を相対的に移動させる装置に関し、移動構成は接続構成と要素の一方との間に設けられ、第１リンク構成は接続構成と第２の要素との間に設けられ、第１リンク構成は、全方向に旋回可能になるよう継手を介して接続構成および関連要素に相対的に接続された少なくとも２つの第１リンクを備え、前記第１リンクは接続構成および関連要素とともに第１の４リンク・システムを形成し、移動構成は、接続構成と関連要素との間で相対的に移動できるようになっていて、駆動構成が、要素間の相対的位置を変更するようリンク構成および移動構成を作動させる。
【０００２】
駆動構成の手段で２つの要素を相対的移動させ、望みどおりに相対的に配置させることができる。特に、本発明による装置は、マニピュレータまたはロボットを形成するものである。第２要素は直接的または担持構成を介して間接的に作業部材を担持して、例えば吊り上げ、配置、梱包およびパレット運搬を行う。しかし、作業部材は上述したもの以外の作業操作も行うことができる。第１要素は、第１の実施例によると、空間に固定されるベース部材となり、第２の実施例によると、ベース部材に対して移動可能なキャリアの少なくとも一部である。次に、駆動構成が、ベース部材に対するキャリアの位置を調節する働きをする。
【背景技術】
【０００３】
上述の種類のロボットが、米国特許第４９７６５８２号に記載されている。第２要素を移動配置するため、ロボットは３つの駆動構成を備え、これは共に、第１部材上に三角形に分布して配置した３つの力行使部材を備える。力行使部材はそれぞれ、２つのリンク構成と中間接続構成とを備えるそれ自体の接続部を介して第２可動要素に接続される。平行に連結されたこれら３つの接続部は、同様に三角形に分布して配置される。これらの接続部はそれぞれ、第２要素に旋回可能な状態で接続された２本の第１リンクを含む第１リンク構成と、力行使部材の第２可動部分に固定接続され、接続構成によって２本の第１リンクに接続された第２リンクとを備える。第２リンクは、動力行使部材の静止部分に対して１つの自由度で移動可能である。接続構成は２つ以内の自由度で蝶番式に第１リンクと第２リンクを接続する。第１リンクによって形成されたリンク構成は第２要素に接続され、したがって２つ以内の自由度が発生する。実際には、第１リンク構成が平行四辺形の形状の４リンク・システムを形成する。この既知のタイプのロボットの欠点は、上述の三角形の分散の結果、比較的かさばることである。２本の隣接する第２リンクの旋回面間の角度は、名目上常に１８０°未満でなければならない。したがって、このロボットを２つ以上互いに近づけて、衝突せずに配置するのは非常に困難である。さらなる欠点は、必要な剛性および強度を有する既知のロボットを設計することが構造的に困難なことである。というのは、３つの動力行使部材の可動部分が第１要素から星状に突き出し、これは空間の要件から可能な限り小さく形成した方がよいが、他方で動力行使部材を受けることができねばならない。つまり、アーム自体については、十分な幅を持たせて動力行使部材の可動部分に固定接続されるアームを設計し、それを第１要素で支えることは困難である。
【０００４】
さらなる欠点は、全てのアームの長さが等しくなければならないことである。つまり、問題の動作パターンに合わせてロボットを最適化するのは不可能である。パフォーマンスは常に対称形の作業区域に対称形に分布し、これは費用効率が低い。
【０００５】
さらに、既知のロボットはロボットの側部または上部に配置された物体を取り出すよう、第２要素の傾斜動作を実行することができない。
【０００６】
また、第２要素の傾斜を変更するために、さらに３台のモータが必要である。費用効率の高い概念を達成するために、余分なモータ１台のみで対処できることが望ましい。
【０００７】
既知のロボットは正三角形の構造であるので、コンベヤ、ローディング・パレットなどの上で水平方向に作業するよう配置することも困難である。さらに、第２要素上の作業部材を第１部材上のモータによって駆動する場合は、第１要素と第２要素との間に延存する軸は、軸の長さを変化させることができるトルク伝達継手を備えなければならないことに言及しておく。実際には、軸は２つの軸部分で構成し、それを互いに対して入れ子式に配置できるようにし、そのトルク伝達をスプライン、くさび溝などで確保するよう設計することが適切である。これは実施例を複雑にし、費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の１つ以上の欠点をなくす、または少なくとも軽減するよう、序文によって規定した種類の装置を改良することを目的とする。特に、２つ以上の装置が互いに対して比較的近くで作業するよう配置できるよう、装置の設計に関して融通性を大きくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、第１リンク構成が、全方向に旋回できるよう、継手を介して接続構成および関連要素に接続された少なくとも１本の第３リンクを備え、第１および第３リンクの継手が三角形の形状に配置されることで達成される。
【００１０】
したがって、第１リンク構成は、少なくとも３本のリンクによって接続構成と関連構成との中間接続部を形成する。これによって本発明による装置を非対称形に設計することができ、目的に従ってその作業区域を調節することができる。例えば、本発明による装置のこの非対称形の特徴によって、以下で説明するような方法で複数のロボットを非常に密集して配置することができる。これによって、本発明による装置は、等辺三角形の構造で、いかなる場合も隣接する２本の第２リンクの旋回面間の角度は常に１８０°未満でなければならない米国特許第４９７６５８２号の装置と異なる。
【００１１】
移動構成は第２の４リンク・システムとして設計することが好ましい。したがって、第１および第２の４リンク・システムを、接続構成を介して互いに直列に結合する。これによって、非常に好ましい操作品質を有する装置が提供される。特に有利なオプションは、１つの力行使部材を備える駆動構成によって作業工具を傾斜させるために第２の４リンク・システムを使用できることにある。
【００１２】
接続構成を介して直列に結合する２つの４リンク・システムを使用すると、４リンク・システムを平行四辺形として設計する場合、４リンク・システムに設けた軸を介し、カルダン継手および／またはアングル歯車で補助して力を伝達することができ、軸長の補正を行うことを意図した摺動継手などを複数の軸の配列構成中に導入する必要がない。
【００１３】
本発明の幾つかの好ましい開発例を添付の特許請求の範囲で規定する。これらの本発明に関する開発例および利点を、以下の記述でさらに詳細に扱う。
【実施例】
【００１４】
添付の図面類に関して、本発明の実施例のさらに詳細な説明が以下になされる。
【００１５】
単純に理解するために、以下では異なる実施例の同様または対応する構成要素には同様の参照文字を使用しているが、実施例に特有の文字を加えてある。
【００１６】
図１ないし図４に示すロボットは、２つの要素１、２の相対的変位を意図するものである。要素１は、この例ではベース部材を形成するものとし、これに対して要素２は空間に配置されるものとする。要素２は図１に示すように直接的に、または以下で扱うように運搬構成を介して間接的に作業部材３を運搬するものとする。
【００１７】
ロボットは、リンク構成５と移動構成６との間の接続部を形成する構成４を備える。リンク構成５は、接続構成４と第２要素２との間に設けられ、移動構成６は接続構成４と第１要素１との間に設けられる。リンク構成５は、それぞれ継手７および８を介して接続構成４および要素２に旋回可能な方法で接続された少なくとも２つの第１リンク９を備え、前記第１リンクは、接続構成４および要素２とともに第１の４リンク・システムＦＳ１を形成する。これらリンク９のそれぞれの継手７、８は、第１リンク９が接続構成４および要素２の両方に対して全方向に旋回可能になるよう設計される。
【００１８】
移動構成６は、接続構成４と第１要素１とが相対的に移動できるようになっている。特に、移動構成６は要素１に対して接続構成４を移動させるために使用するものである。そこで、移動構成６は、要素１と接続構成４とをこのような相対的変位状態を、傾斜に関する限りほぼ一定の関係に維持するようになっている。言い換えると、接続構成４は、移動構成６を操作すると、空中の接続構成４の向きを変化させることなく、要素１に相対して移動するようになっている。移動構成６の一例として、線形移動を達成できる構成、例えばピストン・シリンダ機構、ボールねじ機構およびラック駆動装置などが使用できる。このような線形変位により、接続構成４の向きが一定に確保される。しかし、移動構成のタイプも問題になることがあることを指摘しておく。
【００１９】
本発明の特に好ましい実施例によると、移動構成６は、接続構成４および第１要素１に対して旋回可能な少なくとも１本の第２リンク１０を備える第２リンク構成として設計される。移動構成６は、接続構成４および第１要素１に対して旋回可能な少なくとも２本の第２リンク１０、１１を備えることが特に好ましい。移動構成６は、そのリンク１０、１１、さらに接続構成４および要素１とともに第２の４リンク・システムＦＳ２を形成する。要素１に対するリンク１０、１１の継手を１２とし、接続構成４に対する継手を１３とする（図１参照）。
【００２０】
４リンク・システムＦＳ２の継手１２、１３は１つの自由度、つまり互いに対して平行の旋回軸を中心とする純粋な旋回を許容することが好ましい。したがって、４リンク・システムＦＳ２は平行面で旋回する。
【００２１】
リンク構成５は、それぞれ継手１５および１６を介して接続構成４および要素２に旋回可能な状態で接続された少なくとも１本の第３リンク１４を備える。第１と第３リンク９、１４の継手７、１５；８、１６は、三角形の形状に配置される。図１ないし図４には直角三角形の形状が図示され、図２６および図２７には鋭角三角形が図示されている。この点で最低の基準は、継手が前記三角形の形状を形成する、つまり継手が同じ１つの面に配置されないことである。三角形の形状とは、リンク９、１４が少なくとも３つの点で要素２を担持することである。
【００２２】
リンク１４は、各リンク９、接続構成４および要素２とともに第３の４リンク・システムＦＳ３を形成する。したがって、２つの４リンク・システムＦＳ３がこの例には関与する。言うまでもなく、２本以上のリンク１４ができることが指摘される。そこで、リンクが５本以上のシステムＦＳ３も、言うまでもなく形成することができる。それ以外に、３本以上のリンク９ができるのでリンクが５本以上のシステムＦＳ１も形成される。
【００２３】
リンク９はほぼ長さが等しい。また、これはほぼ平行である。したがって、４リンク・システムＦＳ１は平行四辺形を形成する。
【００２４】
リンク１０、１１はほぼ長さが等しい。これもほぼ平行であることが好ましい。したがって、４リンク・システムＦＳ３も平行四辺形を形成する。
【００２５】
リンク１４はリンク９とほぼ同じ長さである。また、リンク１４はリンク９とほぼ平行であることが好ましい。したがって、本実施例の２つの４リンク・システムＦＳ３はそれぞれ平行四辺形を形成する。複数のリンク１４を設ける場合でも、その長さがリンク９とほぼ等しく、かつほぼ平行であることが好ましい。継手７と１５を通る面Ｐ１と、継手１３を通りリンク１０、１１の旋回面に対して垂直に延存する面Ｐ２（図３参照）との間に角度α、特にほぼ直角が存在するよう、リンク構成５および６は、接続構成４によって接続されることが指摘される。しかし下記で明白なように、前記角度は０〜３６０°の間で任意である。図示の約９０°の角度を有する実施例では、接続構成４は、図１および図３〜図４に従って側部から見ると、ほぼＬ字形を有する。図による方向では、接続構成４は側部から見ると、ほぼ垂直方向部分とほぼ水平方向部分を備える。垂直部分はリンク１０、１１に結合され、水平部分はリンク９および１４に結合される。水平部分は、上から見ると、ある角度をなす２本の脚部で構成され、一方の脚部はＦＳ１に沿って延存し、他方はＦＳ３の１つに沿って延存する。
【００２６】
第１リンク構成５のリンク９、１４およびそれにそれぞれ属する継手７、８および１５、１６は、この場合、接続構成４と第２要素２の接続部との間に設けられ、これによってリンクにほぼ平行な軸を中心として相対的に回転することができる。本実施例は、継手７、８、１５、１６が３つの自由度、つまり上述の２本の実際の軸または仮想軸を中心として互いに相対的な１つの角度での旋回し、かつリンク９、１４に平行な軸を中心とする前記回転とを与えることを前提とする。このような設計は、リンク９、１４およびその継手が回転に際して生じる歪を考慮する必要がないという利点を有する。この目的のための継手の一例がボール継手である。しかし、継手７、８および１５は、本発明において、リンク９、１４が接続構成４および第２要素２に対して全方向に旋回する自由度を与えるものである、つまり角度をなす２本の軸を中心とする旋回が可能な２つの自由度を有するものとする。この場合自由度が２以下の場合、リンクとその継手はリンクに平行な軸を中心とした回転歪を伝達することとなる。このような場合、継手はカルダン継手または二重の平行でない旋回軸を有する他の継手も使用可能である。このような設計は、図１３〜図１４、図２４〜図２５および図２８〜図２９による実施例と関連して以下でさらに詳細に検討する。
【００２７】
第１駆動構成１７および第２駆動構成１８は、リンク構成５のリンク９、１４を接続構成４に対して旋回させるようになっている。構成１７、１８はそれぞれ、要素１に対して固定接続された静止部分と、静止部分に対して１つの自由度を有し、それぞれのリンク・アーム構成２３、２４を介して要素２に接続された可動部分２１および２２を備える。駆動構成１７、１８は、要素２を互いに異なる方向に起動して、空中でこれを制御するようになっている。
【００２８】
一方の駆動構成１７のリンク・アーム構成２３は、継手２７を介して要素２に、継手２９を介して可動部分２１に蝶番式に接続された少なくとも２本のリンク・アーム２６を備える。これらの継手２７、２９はそれぞれ、個々のリンク・アーム２６を第２要素２および可動部分２１に対して全方向に旋回できるように、つまり少なくとも２つの自由度が存在する、つまり二重の平行でない旋回軸を中心として旋回できるように設計することが好ましい。したがって、この場合、継手はカルダン継手またはその他の２軸継手で構成される。また、各継手２７、２９が要素２または可動部分２１に対してさらなる自由度を有する、つまりリンク・アーム２６とほぼ平行な軸を中心に回転することも、本発明の範囲に含まれる。このような場合、継手は例えばボール・ジョイントで形成することができる。
【００２９】
リンク・アーム構成２３は、例えば第３リンク・アーム２８を備え、これは継手２９を介してリンク・アーム２６に接続される。またリンク・アーム２８は可動部分２１に固定接続されるか、あるいは１つの自由度を有する、つまり実際には純粋回転する継手３０を介して部分２１に接続される。
【００３０】
リンク・アーム２６は、関連の継手２７、２９とともに４リンク・システムを形成する。このシステムは平行四辺形として設計することが好ましい。
【００３１】
可動部分２１は要素１に対して１つの自由度しか提供しないので、リンク・アーム２８は空中でその方向が一定である。したがって、前記リンク・アームおよびリンク・アーム２６が要素２とともに形成した平行四辺形の構造は、駆動構成２３が全体として、リンク９、１４の各端の継手７、１５；８、１６を通る面に対してほぼ垂直な軸を中心として接続構成４に相対的に第２要素２が回転しないようなっている。したがって、リンク・アーム構成２３のこの特徴は、ＦＳ２がロック可能であれば、第２駆動構成１８の提供する自由度を除き、要素２が全ての自由度に関して、空中でロックされることである。
【００３２】
残された唯一の自由度は、リンク・アーム構成２４が１本のリンク・アーム３１を備える場合はロックすることができ、この場合リンク・アーム３１は継手３２を介して可動部分２２および第２要素２にそれぞれ直接接続される。この継手３２は、リンク・アーム３１が可動部分２２および要素２に対して全方向に旋回可能になるよう設計するとよい。また、継手３２は、リンク・アーム３１に平行な軸のまわりで可動部分２２および要素２に相対な回動を与えるさらに１つの自由度を許容することができる。後者の場合、３つの自由度がある。したがって、継手３２はカルダン継手、二重の平行でない軸を中心として旋回できる他の継手、ユニバーサル・ジョイント、ボール・ジョイントなどで構成することができる。１本のリンク・アーム３１で構成するというリンク・アーム構成２４は、リンク・アーム構成２３と同様とすることができる。これは、全ての自由度のロックを達成するためだけでなく、二重のリンク・アーム形式の特別な安定性など、特定の場合に望ましいことがある。
【００３３】
以下の説明において一度に１つの自由度を許容する継手を、斜視図では長円（継手３０参照）、２つ以上の自由度がある継手を円で示すことにする。
【００３４】
動力行使部材１９および／または２０は、例えば回転手段で形成され、その固定子は静止部分を形成して、回転子がそれぞれ可動部分２１および２２を形成するか、それに含まれる。本実施例では、可動部分２１、２２は１つの自由度で旋回可能なアームである。しかし、可動部分２１および２２はそれぞれ、１つの自由度に関する限り、例えば並進で移動可能であることが指摘される。このような並進移動可能な部分２１、２２は、同様の方法で、先端によってそれぞれリンク・アーム構成２３および２４に接続される。
【００３５】
第３駆動構成３３は、第２リンク１０、１１を要素１に対して旋回させるようになっている。第３駆動構成３３は、第１要素１に固定接続された静止部分と一方のリンク、つまり１０と指定されたリンクに接続された可動部分とを有する動力行使部材を備える。動力行使部材は回転手段で形成することが適切で、その固定子は静止部分を形成し、回転子はリンク１０に固定接続される。
【００３６】
図１に基づくロボットに関する限り、駆動構成３３によってリンク１０、１１を旋回させると、接続構成４が一つの方向を維持しながら空中で平行に移動し、リンク構成５によって要素２もこれに追従する。
【００３７】
しかし、ロボットは、リンク構成６の形式を変更することにより要素２がその方向を変更する、つまり傾斜することができるような構成を備えることができる。そのため、第１要素１は２つの部品１Ａおよび１Ｂによって形成され、これはリンク１０の継手１２と一致する軸を中心に互いに対して蝶番式に接続される。第４駆動構成３４は、第１部品１Ａに対して第２部品１Ｂを旋回させるようになっている。この第２部品１Ｂは、２本の他のリンク１０、１１に蝶番式に接続されるよう、４リンク・システムＦＳ２のリンクを形成する。構成３４は、要素部品１Ａに固定接続された静止部分と、部品１Ｂに固定接続される可動部分とを有する動力行使部材を備える。特に、構成３４は回転手段によって形成され、固定子は部品１Ａに接続され、回転子は部品１Ｂに接続される。
【００３８】
構成３３を固定すると、リンク１０は空中の同じ位置をとる。構成３４を駆動すると、部品／リンク１Ｂは空中で旋回し、リンク１０も旋回する。これによって、接続構成４、したがって要素２も図３および図４で示すように傾斜するよう、平行四辺形ＦＳ２を変形させる。このような傾斜は、要素２に設けた作業部材にさらなる自由度を設ける。構成３４を固定すると、リンク／部品１Ｂは、常に部品１Ａに対して同じ位置をとる。要素２はさらに傾斜することなく、リンク１０を旋回させずに、要素２を空中で一定方向に移動させることができる。
【００３９】
図２から、要素２は、駆動構成１７、１８によってリンク９、１４を旋回させることによって、面ＸＹで移動することができる。リンク１０、１１を旋回させることにより、要素２はＸＺ面で変位することができる。しかし、本発明の範囲内で平行四辺形ＦＳ２がＸＺ面に対して多少斜めに作業することができる。図８には、この点に関しての特極の実施例が図示され、つまり平行四辺形ＦＳ２がＸＹ面で作業する。ここではＸＹ面で非常に良好な自由度が達成されるが、ＸＺ面でもさらなる自由度を実現することが望ましい。ＦＳ２があらゆる種類の方向をとることによりＸＹ面とＸＺ面の間の面で作業することもできる。
【００４０】
図２によるロボットを、図５では平面図、つまり上方から観た状態を示す。輪郭は、図６でさらに詳しく図示される。図から分かるように、輪郭は側部が長い直線で、これは複数のロボットを密集させることが望ましい場合、別のロボットの対応する側部に向かって配置することによって利用することができる。例えば、図６に対して鏡面逆転したロボットの変形を使用して、図７に示すような最も密集した状態に４台のロボットを詰め込むことができる。
【００４１】
図１ないし図４のロボットと基本的特徴が対応するロボットの変形を図９ないし図１１に示す。図９ないし図１１の例では、図３の実施例の面Ｐ１とＰ２との間の角度が０°となっていることである。また、前記２つの面は後者の実施例で一致しているが、場合によってはその間の距離を小さくした、又リンク構成５ａと６ａの間に距離をとることが望ましい場合、この距離が大きくしたりすることができる。図９の例では、第１要素１ａが図９ではＴ字形のベース部材として図示されている。
【００４２】
図１ないし図１１に関して述べてきた本発明による装置は、作業区域を調節できるよう極端に大きい融通性を有する。角度αが必要に応じて変更できることは既に述べた。図１７では、角度ε、つまり４リンク・システムＦＳ２の方向が必要に応じて変更できることも示され、実際にはこれは０から３６０°まで変更できる。図１０では角度β、つまりリンク９の継手７を相互接続する第１線とリンク９の継手７を隣接する継手７と相互接続する第２線の間の角度が図示されている。この角度βは、０〜３６０°で任意であるが、角度が０°、１８０°および３６０°にならないよう留保する。図１０では、角度χ、つまりＰ２（図３と比較）と２つの４リンク・システムＦＳ１の一部に含まれる上部継手を相互接続する線との間の角度も図示されている。また、図９には角度δが図示され、前記角度はＦＳ２の回転面とリンク９、１４が存在する上記継手７、１５の面との間の角度となるものである。これらの角度α、β、χ、δ、εは全て、ロボットの目標とする移動区域および望ましい性能を特定の方向で達成するため、変形することができる。
【００４３】
さらに、ＦＳ２および可動部分２１が旋回する面を、図１〜図４および図９〜図１１で意図したような平行ではなく、互いに対して角度を形成するよう配置することにより、ロボットの構造をさらに適したものにできる。これらの２つの面を図５でＰ３およびＰ４とする。図６で点線で示したような事例では、ロボットの縁辺が平面ではなく角度がつくよう、これらの面と互いに対して角度をなすようにすることができる。さらに、ロボットのアーム長が状況により変更できる。
【００４４】
図１２では、リンク１０ｂを旋回させることによって、駆動構成３３ｂがリンク構成６ｂの形状を変化させるようになっていることが図示されている。モータの形態の駆動部材（モータ）３６が第１要素１ｂ上に配置されて、リンク１０ｂに平行に配置したアーム３７を駆動して旋回させる。この旋回はリンク構成６ｂの旋回面にほぼ平行な面にあることが適切である。アーム３７は継手３８を介してリンク・アーム３９に接続され、これは継手４０を介し、リンク・アーム４１を介して被動部材４２Ａに接続される。被動部材４２Ａは、リンク・アーム４１によって回転動作に入るようになっている。被動部材４２Ａは、第２要素２ｂ上の作業部材３ｂを回転するように配置することが適切である。このため、被動部材４２Ａは、アングル歯車などの適切な歯車に含めることができ、さらなる部材４２Ｂとともに作業部材３Ｂに結合される。部材４２Ａおよび４２Ｂは、歯車で形成されることが適切である。
【００４５】
休止位置では、アーム３７はリンク構成６ｂのリンク１０ｂと平行であり、休止位置のリンク・アーム３９はリンク構成５ｂの第１および第３リンクに平行である。アーム３７およびリンク・アーム３９がこれらの休止位置に位置する場合、リンク構成５ｂおよび６ｂのリンクを旋回すると、これは作業部材３ｂに回転動作を与えずに、受動的に従動する。モータ３６がアーム３７を旋回させるまで、回転動作は発生せず、アーム３７、３９は個々のリンク構成のリンクとの平行から変位する。
【００４６】
継手３８、４０は、全方向に旋回できるようにしなければならない。つまり少なくとも２つの自由度がなければならない。
【００４７】
図１３および図１４による実施例は、リンク構成５ｃの設計およびリンク・アーム構成１７ｃに関する限り、先行の実施例とは異なる。この実施例では、リンク構成５ｃのリンク９ｃ、１４ｃは、関連の継手４３、４４、１５ｃ、１６ｃとともに、接続構成４ｃと要素２ｃとの間に接続部を形成し、前記接続部の少なくとも１つは回転剛性を有する、つまり接続部のリンクに平行な軸を中心にトルクを伝達できる。実際には、図１３および図１４による実施例にはこのような接続部が３つある。その１つが記載の方法でトルクを伝達する場合は、要素２ｃも、接続部に含まれるリンクに平行な軸を中心に回転しないようロックされる。つまり、以下でさらに詳しく述べるように、駆動構成１７ｃは、図２および図９による実施例のように回転しないよう第２要素２をロックする必要がないように、単純化することができる。
【００４８】
特に、２本の第１リンク９ｃは接続部品４３によって相互接続され、これはそれぞれ１つおよび２つ以上の自由度で接続構成４ｃおよび要素２ｃに回転可能な状態で接続される。２本の第１リンク９ｃは、１つおよび２つ以上の自由度で、接続構成４ｃおよび要素２ｃに対する接続部品４３の回転軸に対してほぼ垂直方向で回転軸を形成する継手４４を介して、接続部品４３に接続される。２本のリンク９ｃは、接続部品４の回転軸を中心に、継手４４によって接続部品４３に接続され、したがって接続構成４ｃおよび要素２ｃに対する接続部品４３の回転は、強制的にリンク・アーム９ｃをこの回転に関与させる。図１４との比較で明白なように、リンクｃは、接続部品４３の回転軸を通して延在する面に平行に、自由に回転できることが分かる。第３リンク１４ｃの設計は、これに関しては重要ではない。継手１５ｃおよび１６ｃはそれぞれ、図１ないし図４による実施例に関して検討したように、２つまたは３つの自由度がある限り、接続構成４ｃおよび要素２ｃに対する関係は任意である。
【００４９】
接続部品４３と、この部品４３に対する回転を防止するような部品４３上のリンク９ｃの構成は、図１〜図４による実施例のリンク構成５の場合の自由度以上の追加の自由度に関して、リンク構成５ｃが要素２ｃを固定することである。つまり、図１３および図１４のリンク・アーム構成２３ｃは、先行の実施例の複雑な平行四辺形の形状のかわりに、単純なリンク・アーム４５として設計できる。つまり、リンク構成５ｃおよび／または要素２ｃを起動でき、したがって接続構成４ｃに対する２次元の望ましい旋回が達成できるよう、２つの駆動構成１７ｃおよび１８ｃのみ設計すればよい。
【００５０】
図２８には、図１３および図１４による実施例をいかに設計できるかが、さらに詳しく図示されている。特に、接続部品４３はほぼ平行な軸７４を中心に、接続構成４ｃおよび第２要素２ｃに対して回転可能な方法で支持される。リンク９ｃは、接続構成４ｃおよび第２要素２ｃに対する接続部品４３の回転軸７４に対してほぼ垂直方向の軸７６を中心に、継手７５を介して接続部品４３に旋回可能な方法で接続される。したがって、リンク９ｃは両方の軸７４を通る面に対して平行な面で、接続部品４３に対して旋回することができる。これに対して、継手７５は、リンク９ｃがリンク９ｃに平行な軸を中心に接続部品４３に対して回転しないよう設計される。したがって、このような軸を中心とする相対的な回転を防止する接続部が、接続構成４ｃと要素２ｃの間に存在する。
【００５１】
図２８に関して、接続構成４ｃと要素２ｃとの間の回転を防止する上記で検討した接続部を達成するために、問題のリンク９ｃに平行な軸を中心にした相対的回転を防止する接続部を形成する継手７５を介して、リンク９ｃの一方のみを２つの接続部品４３に接続すれば十分であることが指摘される。したがって、他方のリンク９ｃは、継手を介して接続部品４３に接続し、さらに最後に言及したリンクに平行な軸を中心にした回転を許容することができる。しかし、両方のリンク９ｃを、相対的回転を防止する方法で接続部品４３と調整した場合、より安定した実施例が獲得される。
【００５２】
この点に関して、リンク構成５ｎに関する限り代替例を示す図２９を参照する。この場合、４リンクが接続構成４ｎと第２要素２ｎとの間に図示され、そのリンクのうち２本は第１リンク９ｎで構成され、２本は第３リンク１４ｎで形成されると考えられる。リンク９ｎ、１４ｎの継手７ｎ、８ｎ、１５ｎおよび１６ｎは、ここでは全て同様の実施例である。特に継手は、全方向で接続構成４ｎおよび要素２ｎの両方に対する個々のリンクの旋回性を提供する。これは、間に角度を形成する２本の軸７７、７８を中心に旋回する自由を有する前記継手によって達成される。個々の継手は、カルダン継手などの特徴を有することができる。このようなタイプの継手は、問題のリンクに、接続構成４ｎおよび要素２ｎに対して平行な軸を中心とする回転の自由を与えない。したがって、問題のリンクが相対的回転を防止する実施例である場合、接続構成４ｎと要素２ｎとの相対的回転を防止する接続部が形成される。図２９の右側に最もよく図示されているリンク９ｎは、相対的回転を防止するこのような実施例を表す。リンクとそれに伴う継手で構成される接続部の少なくとも１つがこのように設計されると、駆動構成１７ｃおよび１８ｃは、図１３および図１４に図示したものと同様、比較的単純に設計することができ、したがって要素２を空中に配置するだけで、このような場合には、接続構成４ｎと要素２ｎとの間の相対的回転を可能にする自由度をなくすために、駆動構成１７ｃ、１８ｃを設計する必要がない。
【００５３】
しかし、図２９は３本の他のリンクがリンクの端部に存在する継手の間に回転接続部７９を備える例も図示し、前記回転接続部７９は、リンクにほぼ平行な回転軸を中心に、回転接続部の両側にあるリンク部品を互いに対して回転させることができる。特に、これらの回転接続部７９は、リンクに沿って圧縮力および牽引力を伝達できるよう設計するとよい。したがって、意図される唯一の運動の相対的自由度は、リンクに平行な軸を中心とする純粋な回転である。全てのリンクが、このような回転接続部７９、または他の何らかの方法によって形成された回転の可能性を有する場合、リンクに平行な軸を中心に、接続構成４ｎと要素２ｎとの間の回転も可能性がある。リンクの１つで回転接続部７９を除去するだけで、このような回転をしないようロックするのに十分である。回転接続部７９は、言うまでもなく既に検討した方法で、問題のリンクの少なくとも一方端で、回転に存在する第３の自由度を与えられた継手と、例えばボール・ジョイントとして設計された継手と、交換することができる。
【００５４】
図１５では、２つの４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２が、接続構成４ｄによるある角度、例えば直角の関係に適した伝達構成とともに図示されている。図１５に図示した伝達構成は、第１要素１上の駆動部材４６から、第２要素２上の被動部材、例えば作業部材３に力を伝達するものである。伝達構成は、平行四辺形の第１および第２の４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２のリンクにほぼ平行に延びる軸４７を含み、前記軸４７は、短軸４９に結合されたカルダン継手４８によって、駆動モータ４６、作業部材３および例ではアングル歯車５０に含まれる歯車に接続される。これらの歯車は、接続構成４上に回転可能な状態で支持される。したがって、回転操作はモータ４６から作業部材３に伝達することができる。図９〜図１１による実施例に伝達構成を使用する場合、アングル歯車５０は避けることができ、代わりに４７とした軸に近い軸をカルダン継手によって接続構成４ａの近傍で直接結合し合わせることができる。このような場合、カルダン継手を介して軸４７に結合される中間軸部片は、図１５で４７とした軸に対応する軸の間に存在することができ、軸部片の目的は、接続構成４ａによって、リンク構成５ａと６ａの互いからの間隔を架橋することである。
【００５５】
図１６は、図１〜図４に関して述べたのとほぼ同様のロボットの変形を示す。この点で明瞭な違いは、作業部材３ｄの担持構成５１が第２要素２ｄに蝶番式に接続されることである。担持構成５１の旋回軸を、図１６では５２とする。第５駆動構成５３が、軸５２を中心に担持構成５１を旋回させる働きをする。この構成５３は、第１要素１ｄ上に配置された力行使部材５４を備える。この部材５４は、要素１ｄに固定接続された静止部分と、１本以上のリンク・アームを備えるリンク・アーム構成５６によって担持構成５１を起動して回転させるようになっている可動部分５５とを備える。
【００５６】
図１７は、ロボットの変形を側面図で示す。その目的は、リンク構成によって形成された４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２が、実行すべき作業に合わせて調節するために、接続構成４ｅを介して所望の相対的位置で互いに接続できることである。
【００５７】
図１８は、４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２がリンク構成によって形成された、本発明によるロボットの側面図を示す。図から分かるように、この実施例は、図１〜図４による実施例に関して述べたように、要素２ｆの傾斜を利用し、これによって作業部材３ｆは目的物、たとえばカバー・シート５７を格納箱から取り上げ、そのシートをコンベヤ５９上で移動中の容器５８に貼付することができる。この場合、作業部材３ｆは吸引把持手段の特徴を有し、これは力行使部材およびリンク・アーム・システムを備える駆動構成６０によって、軸６１を中心に要素２ｆに対して回転することができる。この回転動作により、容器５８に対する作業部材３ｆの方向を調節することができる。
【００５８】
図１９は、相互配位が多少異なるロボットの応用例、および４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２を形成するリンク構成のデザインを示す。ここでも要素２ｇの傾斜を利用し、この場合は容器６３の蓋６３の適用を単純化する。図１８による実施例の場合と同様、ここでも軸６１ｇを中心に要素２ｇに対して作業部材３ｇを回転する措置をとる。
【００５９】
図２０は、図１９と同様の実施例を示し、図１５と同様の伝達構成が追加されているが、ここでは４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２を形成するリンク構成間の角度関係が多少ことなり、その結果、ここではアングル歯車５０ｈが多少変形されている。
【００６０】
図２１は、図２０と同様の応用例を示すが、デザインは図１５の方に近い。
【００６１】
図２２は、作業部材３１の回転動作を得るためにリンク・アーム・システム６４を使用できることを示し、作業部材は要素２ｉ上に回転可能な方法で支持される。作業部材３ｉは、力部材によって旋回動作がリンク・アーム６７に与えられる結果、回転によって容器６６に蓋６５をするためのもので、前記旋回動作は、作業部材に回転動作を与えるために、リンク・アーム構成に含まれるさらなるリンク・アームを介して、最終的に作業部材３ｉに伝達される。
【００６２】
図２３は、駆動構成の力行使部材５４ｊが、図１６による実施例と同様に、リンク・アーム・システム５４ｊを介して担持構成５１ｊが要素２ｊに対して旋回（傾斜）できるようにすることを示す。既に述べた種類の駆動構成１８ｊは実線で図示されている。しかし、点線では、図示されていないリンク・アーム構成および力構成部材を備える駆動構成６７が図示され、これはさらなる担持構成または作業部材によって構成されたさらなる部材６８を起動して、既に述べた担持構成５１ｊに対して移動させる。そのため、担持構成５１ｊ上に回転可能な状態で配置された構成要素６８が考案される。
【００６３】
一つの変形によると、構成要素５１ｊと６８は把持構成を形成することができる。また、担持構成５１ｊは、４リンク・システムＦＳ２に対して横方向に作業部材の担持構成を傾斜するために、単に使用することができる。力行使部材３４（図２参照）を、要素２の傾斜のために同時に使用すると、６つの自由度を有するロボットが得られる。
【００６４】
図２４および図２５は、接続構成４ｋと第２要素２ｋの間にリンク構成６ｋを設けた変形を示す。接続構成４ｋと第１要素１ｋの間に第１リンク構成５ｋを設ける。第２要素２ｋは作業部材３ｋを担持するためのものである。
【００６５】
第１および第２駆動構成１７ｋ、１８ｋは、リンク構成５ｋの第１および第３リンク９ｋおよび１４ｋを要素１ｋに対して旋回させるようになっている。
【００６６】
第１および第２駆動構成１７ｋ、１８ｋはそれぞれ、力行使部材１９ｋおよび１８ｋを備え、これは両方とも、第１部材１ｋに対して固定接続された静止部分と可動部分とを有する。可動部分は、第１および第３リンク９ｋ、１４ｋを起動して、第１要素１ｋに対して旋回させるようになっている。第２駆動構成１８ｋは、接続部品４３ｋに対する相対的回転を防止するよう、これに接続された可動部分を有する。この部品４３ｋを要素１ｋに対して回転させることにより、図２４でほぼ水平の方向のリンク９ｋ、１４ｋは、垂直面で旋回する。ここから、リンク９ｋは、接続部品４３ｋの回転軸を中心に回転しないよう、これに固定するように、接続部品４３ｋに接続されるようである。他方で、リンク９ｋは継手４４ｋを介して接続部品４３ｋに接続され、これによってリンク９ｋは接続部品４３ｋの縦軸にほぼ垂直な軸を中心に旋回することができる。したがって、リンク９ｋは継手４４ｋによって、接続部品４３ｋに対して水平面で旋回することができる。これは力部材１９ｋによって生じ、その可動部分２１ｋはリンク・アーム２３ｋを介してリンク９ｋの一方に接続される。
【００６７】
リンク９ｋは、第１要素１ｋとは反対側の端で、さらなる接続部品４３ｋによって相互接続される。この接続部品４３ｋとリンク９ｋとは、部品４３ｋが回転するとリンクがそれに伴い、反対にリンク９ｋが旋回すると部品４３ｋが回転するよう相対的な回転を防止するような方法で接続される。また、リンク９ｋと接続部品４３ｋの最外部との間の継手４４ｋは、１つしか自由度がない、つまり接続部品４３ｋの縦方向にほぼ垂直な軸を中心に回転し、したがってリンク９ｋは水平面で旋回することができる。
【００６８】
リンク９ｋおよび接続部品４３ｋに関する限り、図１３〜図１４および図２８〜図２９を参照しながら検討したのと同じ考慮事項が、ここでも有効であることが指摘される。
【００６９】
第３駆動構成３３ｋは、第２リンク１０ｋ、１１ｋを接続構成４ｋに対して旋回させるようになっている。第３駆動構成３３ｋは、要素１ｋに固定接続される静止部分と、リンク・アーム構成６９を介してリンク構成６ｋのリンクの一方、つまり１０ｋとされるリンクを起動するようになっている可動部分とを備える。このリンク１０ｋは、接続構成４ｋに対して旋回可能な状態で支持される。この例では、軸として設計された部品４３ｋを中心に旋回可能な状態でジャーナル接続されたリンク１０ｋによって、旋回可能な軸受けが実現されたことが図示されている。接続構成４ｋも、接続部品４３ｋを中心に自由に旋回可能な状態で支持される。
【００７０】
構成３３ｋは、要素１ｋに固定された静止部分と、アームという特徴を有して、リンク・アーム構成６９に含まれる少なくとも１本のリンク、リンク１０ｋを介して旋回起動するようになっている可動部分７０とを伴う力行使部材を備え、旋回起動がリンク構成６ｋの形状を変化させて、要素２ｋを変位させる。
【００７１】
４リンク・システム６ｋのリンクは、リンク９ｋおよび接続軸４３ｋと同様の平行四辺形を形成する。リンク・アーム６９がリンク９ｋの一方とともに平行四辺形を形成するのは適切ではあるが、必要ではなく、リンク９ｋの一方と第３リンク１４ｋにも同様のことが当てはまる。
【００７２】
第１要素１ｋは、２つの部品で形成され、これは互いに対して蝶番で接続される。特に第４駆動構成３４ｋは、第１部品１ｋＡに対して第２部品１ｋＢを旋回させるようになっている。第２部品１ｋＢは、第３リンク１４ｋを介して接続構成４ｋに接続される。構成４４ｋは、部品１ｋＡに固定接続された静止部分と、静止部分に対して１つの自由度を有する可動部分とを有する力構成部材を備える。部品１ｋＢは、力部材３４ｋによって規定された軸を中心に旋回可能なリンクの特徴を有する。駆動構成３４ｋでリンク１ｋＢを旋回させることにより、接続構成４ｋは第３リンク１４ｋを介して接続部品４３ｋを中心に旋回することができ、これによって要素２ｋが空中で傾斜する。しかし、リンク１４ｋがリンク９ｋとともに平行四辺形を形成するよう、リンク１ｋＢを駆動構成３４ｋによって静止状態に保持すると、リンク７０の旋回で平行四辺形６ｋの形状が変化しながら、要素２ｋは一定方向に維持される。
【００７３】
リンク１ｋＢの旋回軸は、接続軸４３ｋと同心円にすることができ、つまりリンク１ｋB が基本位置を離れて旋回する場合も、リンク１４ｋがリンク９ｋの一方とともに平行四辺形を形成し、したがって駆動構成１８ｋおよび１９ｋによってリンク９ｋおよび１４ｋが３次元で旋回しても、要素２ｋの空中での方向が維持されることが指摘される。
【００７４】
その他については、非理想平行四辺形伝達のソフトウェア補正の助けで、１０ｋおよび４ｋの旋回軸は互いから分離することができ、部品４３ｋの回転軸からも分離し、これと平行にならないこともできることが指摘される。
【００７５】
図２４および図２５による実施例では、駆動構成３３ｋを操作しても接続部品４３ｋがいっさい起動しないよう、接続部品４３ｋが力行使部材３３ｋおよびリンク７０を自由に通過できなければならないことが指摘される。
【００７６】
最後に、図２６および図２７は、接続構成４ｍと第２要素２ｍとの間に延在するリンク９ｍおよび１４ｍの形態の第１リンク構成５ｍを示す。ここでは、リンク９ｍと１４ｍの接合部は直角の関係ではなく、上から見ると鋭角三角形のようであることが分かる。第２リンク構成６は、図２６および図２７には図示されていないが、言うまでもなく、ここにも含まれるものとする。駆動構成１８ｍは、既に述べた構成と同じである。したがって、それ以上のコメントはない。違いは、第４の４リンク・システムＦＳ４のリンク２１ｍに固定接続された可動部分を有する第１駆動構成１７ｍの力部材１９ｍにあり、最外部リンク７１は第１部材１ｍから離れた方向に面してリンク・アーム構成２３ｍへの接続部を形成し、これは平行四辺形として設計された２本のリンク・アーム２６ｍで構成された図１〜図４の実施例と同様である。さらなる駆動構成７２は、リンク７３を旋回するよう配置された力行使部材７２を備え、これは、図２７に示したような方法で４リンク・システムＦＳ４、関連のリンク・アーム構成２３ｍ、およびそれによってリンク構成５ｍも斜行させるために、第１要素１ｍに対して第４リンク・システムＦＳ４の最外部リンク７１の反対側にある。
【００７７】
図２６および図２７の助けで述べたゆがめる技術は、問題の作業部材を作業に合わせて調節するために、より小さい回転動作が必要とされる場合にも適用される。図２６および図２７のＦＳ４はＸＹ面で作動することが指摘される。ＦＳ４は、例えばＦＳ４がリンク・アーム２６ｍのある面にほぼ平行になるよう、代わりに傾斜することができる。
【００７８】
記載された全実施例に共通するのは、第２要素２またはそれに結合された部材が直接的または間接的に所望の通路を移動するため、適切な制御ユニット、特にコンピュータの形態の制御ユニットが、種々のロボット実施例の力行使部材を制御するようになっていることである。
【００７９】
本発明は上記で検討した実施例に限定されないことは明白である。したがって、実施例の詳細な適用は、請求項１に記載の本発明の概念から逸脱することなく、環境に応じて実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明によるロボットの線図形式の側面図である。
【図２】ロボットの線図の斜視図である。
【図３】ロボットの図１と同様の図である。
【図４】図３と異なる位置にあるロボットの図１と同様の図である。
【図５】上から見たロボットの図である。
【図６】図５に対応してロボットが占有するスペースを示す平面図である。
【図７】図１ないし図６に示したロボットの鏡像変形が生成された場合に、互いに対して近くで作業する４つの異なるロボットの配置を示す平面図である。
【図８】先行する実施例の変形を示す斜視線図である。
【図９】ある位置にある変形を示す斜視線図である。
【図１０】図９と多少異なる位置にある変形を示す斜視線図である。
【図１１】異なる位置にある図９および図１０によるロボットの側面図である。
【図１２】第１要素上の駆動部材から第２要素上の被動部材へ力を伝達する伝達構成の実施例を示す斜視図である。
【図１３】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図１４】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図１５】図１２に示した伝達の代替実施例の側面図である。
【図１６】第２要素に対して移動可能な担持構成上に配置した作業部材を示す斜視図である。
【図１７】第１および第２の４リンク・システムに可能な配位を示す側面図である。
【図１８】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図１９】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２０】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２１】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２２】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２３】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２４】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図２５】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図２６】ある位置にあるさらなるロボットの代替実施例の部分を示す斜視図である。
【図２７】図２６と異なる位置にあるさらなるロボットの代替実施例の部分を示す斜視図である。
【図２８】図１３および図１４による実施例で可能な設計を示す詳細斜視図である。
【図２９】第１リンク構成に対する代替設計を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 第１要素
１Ａ、１Ｂ 部品
２ 第２要素
３ 作業部材
４ 接続構成
５ リンク構成
６ 移動構成
６ｂ リンク構成
７、８ 継手
９ 第１リンク
９ｃ リンク・アーム
１０、１１ 第２リンク
１２、１３ 継手
１４ 第３リンク
１５、１６ 継手
１７ 第１駆動構成
１７ｃ リンク・アーム構成
１８ 第２駆動構成
１９、２０ 動力行使部材
２１、２２ 可動部分
２３、２４ リンク・アーム構成
２６ リンク・アーム
２７ 継手
２８ 第３リンク・アーム
２９、３０ 継手
３１ リンク・アーム、作業部材
３２ 継手
３３ 第３駆動構成
３４ 第４駆動構成
３６ モータ
３７ アーム
３８ 継手
３９ リンク・アーム
４０ 継手
４１ リンク・アーム
４２Ａ 被動部材
４２Ｂ 部材
４３、４４ 継手
４３ 接続部品
４５ リンク・アーム
４６ 駆動モータ
４９ 短軸
５０ アングル歯車
５１ 担持構成
５２ 旋回軸
５３ 第５駆動構成
５４ 力行使部材
５５ 可動部分
５６ リンク・アーム構成
５７ カバー・シート
５８ 容器
５９ コンベヤ
６０ 駆動構成
６１ 軸
６３ 容器、蓋
６４ リンク・アーム・システム
６５ 蓋
６６ 容器
６７ 駆動構成
６８ 構成要素
６９ リンク・アーム構成
７０ 可動部分
７１ 最外部リンク
７２ 駆動構成、力行使部材
７３ リンク
７４ 回転軸
７５ 継手
７７、７８ 軸
７９ 回転接続部
ＦＳ１ 第１の４リンク・システム
ＦＳ２ 第２の４リンク・システム
ＦＳ３ 第３の４リンク・システム
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１リンク構成と移動構成との間の接続部を形成する構成を備えた２つの要素を相対的に移動させる装置に関し、移動構成は接続構成と要素の一方との間に設けられ、第１リンク構成は接続構成と第２の要素との間に設けられ、第１リンク構成は、全方向に旋回可能になるよう継手を介して接続構成および関連要素に相対的に接続された少なくとも２つの第１リンクを備え、前記第１リンクは接続構成および関連要素とともに第１の４リンク・システムを形成し、移動構成は、接続構成と関連要素との間で相対的に移動できるようになっていて、駆動構成が、要素間の相対的位置を変更するようリンク構成および移動構成を作動させる。
【０００２】
駆動構成の手段で２つの要素を相対的移動させ、望みどおりに相対的に配置させることができる。特に、本発明による装置は、マニピュレータまたはロボットを形成するものである。第２要素は直接的または担持構成を介して間接的に作業部材を担持して、例えば吊り上げ、配置、梱包およびパレット運搬を行う。しかし、作業部材は上述したもの以外の作業操作も行うことができる。第１要素は、第１の実施例によると、空間に固定されるベース部材となり、第２の実施例によると、ベース部材に対して移動可能なキャリアの少なくとも一部である。次に、駆動構成が、ベース部材に対するキャリアの位置を調節する働きをする。
【背景技術】
【０００３】
上述の種類のロボットが、米国特許第４９７６５８２号に記載されている。第２要素を移動配置するため、ロボットは３つの駆動構成を備え、これは共に、第１部材上に三角形に分布して配置した３つの力行使部材を備える。力行使部材はそれぞれ、２つのリンク構成と中間接続構成とを備えるそれ自体の接続部を介して第２可動要素に接続される。平行に連結されたこれら３つの接続部は、同様に三角形に分布して配置される。これらの接続部はそれぞれ、第２要素に旋回可能な状態で接続された２本の第１リンクを含む第１リンク構成と、力行使部材の第２可動部分に固定接続され、接続構成によって２本の第１リンクに接続された第２リンクとを備える。第２リンクは、動力行使部材の静止部分に対して１つの自由度で移動可能である。接続構成は２つ以内の自由度で蝶番式に第１リンクと第２リンクを接続する。第１リンクによって形成されたリンク構成は第２要素に接続され、したがって２つ以内の自由度が発生する。実際には、第１リンク構成が平行四辺形の形状の４リンク・システムを形成する。この既知のタイプのロボットの欠点は、上述の三角形の分散の結果、比較的かさばることである。２本の隣接する第２リンクの旋回面間の角度は、名目上常に１８０°未満でなければならない。したがって、このロボットを２つ以上互いに近づけて、衝突せずに配置するのは非常に困難である。さらなる欠点は、必要な剛性および強度を有する既知のロボットを設計することが構造的に困難なことである。というのは、３つの動力行使部材の可動部分が第１要素から星状に突き出し、これは空間の要件から可能な限り小さく形成した方がよいが、他方で動力行使部材を受けることができねばならない。つまり、アーム自体については、十分な幅を持たせて動力行使部材の可動部分に固定接続されるアームを設計し、それを第１要素で支えることは困難である。
【０００４】
さらなる欠点は、全てのアームの長さが等しくなければならないことである。つまり、問題の動作パターンに合わせてロボットを最適化するのは不可能である。パフォーマンスは常に対称形の作業区域に対称形に分布し、これは費用効率が低い。
【０００５】
さらに、既知のロボットはロボットの側部または上部に配置された物体を取り出すよう、第２要素の傾斜動作を実行することができない。
【０００６】
また、第２要素の傾斜を変更するために、さらに３台のモータが必要である。費用効率の高い概念を達成するために、余分なモータ１台のみで対処できることが望ましい。
【０００７】
既知のロボットは正三角形の構造であるので、コンベヤ、ローディング・パレットなどの上で水平方向に作業するよう配置することも困難である。さらに、第２要素上の作業部材を第１部材上のモータによって駆動する場合は、第１要素と第２要素との間に延存する軸は、軸の長さを変化させることができるトルク伝達継手を備えなければならないことに言及しておく。実際には、軸は２つの軸部分で構成し、それを互いに対して入れ子式に配置できるようにし、そのトルク伝達をスプライン、くさび溝などで確保するよう設計することが適切である。これは実施例を複雑にし、費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の１つ以上の欠点をなくす、または少なくとも軽減するよう、序文によって規定した種類の装置を改良することを目的とする。特に、２つ以上の装置が互いに対して比較的近くで作業するよう配置できるよう、装置の設計に関して融通性を大きくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、第１リンク構成が、全方向に旋回できるよう、継手を介して接続構成および関連要素に接続された少なくとも１本の第３リンクを備え、第１および第３リンクの継手が三角形の形状に配置されることで達成される。
【００１０】
したがって、第１リンク構成は、少なくとも３本のリンクによって接続構成と関連構成との中間接続部を形成する。これによって本発明による装置を非対称形に設計することができ、目的に従ってその作業区域を調節することができる。例えば、本発明による装置のこの非対称形の特徴によって、以下で説明するような方法で複数のロボットを非常に密集して配置することができる。これによって、本発明による装置は、等辺三角形の構造で、いかなる場合も隣接する２本の第２リンクの旋回面間の角度は常に１８０°未満でなければならない米国特許第４９７６５８２号の装置と異なる。
【００１１】
移動構成は第２の４リンク・システムとして設計することが好ましい。したがって、第１および第２の４リンク・システムを、接続構成を介して互いに直列に結合する。これによって、非常に好ましい操作品質を有する装置が提供される。特に有利なオプションは、１つの力行使部材を備える駆動構成によって作業工具を傾斜させるために第２の４リンク・システムを使用できることにある。
【００１２】
接続構成を介して直列に結合する２つの４リンク・システムを使用すると、４リンク・システムを平行四辺形として設計する場合、４リンク・システムに設けた軸を介し、カルダン継手および／またはアングル歯車で補助して力を伝達することができ、軸長の補正を行うことを意図した摺動継手などを複数の軸の配列構成中に導入する必要がない。
【００１３】
本発明の幾つかの好ましい開発例を添付の特許請求の範囲で規定する。これらの本発明に関する開発例および利点を、以下の記述でさらに詳細に扱う。
【実施例】
【００１４】
添付の図面類に関して、本発明の実施例のさらに詳細な説明が以下になされる。
【００１５】
単純に理解するために、以下では異なる実施例の同様または対応する構成要素には同様の参照文字を使用しているが、実施例に特有の文字を加えてある。
【００１６】
図１ないし図４に示すロボットは、２つの要素１、２の相対的変位を意図するものである。要素１は、この例ではベース部材を形成するものとし、これに対して要素２は空間に配置されるものとする。要素２は図１に示すように直接的に、または以下で扱うように運搬構成を介して間接的に作業部材３を運搬するものとする。
【００１７】
ロボットは、リンク構成５と移動構成６との間の接続部を形成する構成４を備える。リンク構成５は、接続構成４と第２要素２との間に設けられ、移動構成６は接続構成４と第１要素１との間に設けられる。リンク構成５は、それぞれ継手７および８を介して接続構成４および要素２に旋回可能な方法で接続された少なくとも２つの第１リンク９を備え、前記第１リンクは、接続構成４および要素２とともに第１の４リンク・システムＦＳ１を形成する。これらリンク９のそれぞれの継手７、８は、第１リンク９が接続構成４および要素２の両方に対して全方向に旋回可能になるよう設計される。
【００１８】
移動構成６は、接続構成４と第１要素１とが相対的に移動できるようになっている。特に、移動構成６は要素１に対して接続構成４を移動させるために使用するものである。そこで、移動構成６は、要素１と接続構成４とをこのような相対的変位状態を、傾斜に関する限りほぼ一定の関係に維持するようになっている。言い換えると、接続構成４は、移動構成６を操作すると、空中の接続構成４の向きを変化させることなく、要素１に相対して移動するようになっている。移動構成６の一例として、線形移動を達成できる構成、例えばピストン・シリンダ機構、ボールねじ機構およびラック駆動装置などが使用できる。このような線形変位により、接続構成４の向きが一定に確保される。しかし、移動構成のタイプも問題になることがあることを指摘しておく。
【００１９】
本発明の特に好ましい実施例によると、移動構成６は、接続構成４および第１要素１に対して旋回可能な少なくとも１本の第２リンク１０を備える第２リンク構成として設計される。移動構成６は、接続構成４および第１要素１に対して旋回可能な少なくとも２本の第２リンク１０、１１を備えることが特に好ましい。移動構成６は、そのリンク１０、１１、さらに接続構成４および要素１とともに第２の４リンク・システムＦＳ２を形成する。要素１に対するリンク１０、１１の継手を１２とし、接続構成４に対する継手を１３とする（図１参照）。
【００２０】
４リンク・システムＦＳ２の継手１２、１３は１つの自由度、つまり互いに対して平行の旋回軸を中心とする純粋な旋回を許容することが好ましい。したがって、４リンク・システムＦＳ２は平行面で旋回する。
【００２１】
リンク構成５は、それぞれ継手１５および１６を介して接続構成４および要素２に旋回可能な状態で接続された少なくとも１本の第３リンク１４を備える。第１と第３リンク９、１４の継手７、１５；８、１６は、三角形の形状に配置される。図１ないし図４には直角三角形の形状が図示され、図２６および図２７には鋭角三角形が図示されている。この点で最低の基準は、継手が前記三角形の形状を形成する、つまり継手が同じ１つの面に配置されないことである。三角形の形状とは、リンク９、１４が少なくとも３つの点で要素２を担持することである。
【００２２】
リンク１４は、各リンク９、接続構成４および要素２とともに第３の４リンク・システムＦＳ３を形成する。したがって、２つの４リンク・システムＦＳ３がこの例には関与する。言うまでもなく、２本以上のリンク１４ができることが指摘される。そこで、リンクが５本以上のシステムＦＳ３も、言うまでもなく形成することができる。それ以外に、３本以上のリンク９ができるのでリンクが５本以上のシステムＦＳ１も形成される。
【００２３】
リンク９はほぼ長さが等しい。また、これはほぼ平行である。したがって、４リンク・システムＦＳ１は平行四辺形を形成する。
【００２４】
リンク１０、１１はほぼ長さが等しい。これもほぼ平行であることが好ましい。したがって、４リンク・システムＦＳ３も平行四辺形を形成する。
【００２５】
リンク１４はリンク９とほぼ同じ長さである。また、リンク１４はリンク９とほぼ平行であることが好ましい。したがって、本実施例の２つの４リンク・システムＦＳ３はそれぞれ平行四辺形を形成する。複数のリンク１４を設ける場合でも、その長さがリンク９とほぼ等しく、かつほぼ平行であることが好ましい。継手７と１５を通る面Ｐ１と、継手１３を通りリンク１０、１１の旋回面に対して垂直に延存する面Ｐ２（図３参照）との間に角度α、特にほぼ直角が存在するよう、リンク構成５および６は、接続構成４によって接続されることが指摘される。しかし下記で明白なように、前記角度は０〜３６０°の間で任意である。図示の約９０°の角度を有する実施例では、接続構成４は、図１および図３〜図４に従って側部から見ると、ほぼＬ字形を有する。図による方向では、接続構成４は側部から見ると、ほぼ垂直方向部分とほぼ水平方向部分を備える。垂直部分はリンク１０、１１に結合され、水平部分はリンク９および１４に結合される。水平部分は、上から見ると、ある角度をなす２本の脚部で構成され、一方の脚部はＦＳ１に沿って延存し、他方はＦＳ３の１つに沿って延存する。
【００２６】
第１リンク構成５のリンク９、１４およびそれにそれぞれ属する継手７、８および１５、１６は、この場合、接続構成４と第２要素２の接続部との間に設けられ、これによってリンクにほぼ平行な軸を中心として相対的に回転することができる。本実施例は、継手７、８、１５、１６が３つの自由度、つまり上述の２本の実際の軸または仮想軸を中心として互いに相対的な１つの角度での旋回し、かつリンク９、１４に平行な軸を中心とする前記回転とを与えることを前提とする。このような設計は、リンク９、１４およびその継手が回転に際して生じる歪を考慮する必要がないという利点を有する。この目的のための継手の一例がボール継手である。しかし、継手７、８および１５は、本発明において、リンク９、１４が接続構成４および第２要素２に対して全方向に旋回する自由度を与えるものである、つまり角度をなす２本の軸を中心とする旋回が可能な２つの自由度を有するものとする。この場合自由度が２以下の場合、リンクとその継手はリンクに平行な軸を中心とした回転歪を伝達することとなる。このような場合、継手はカルダン継手または二重の平行でない旋回軸を有する他の継手も使用可能である。このような設計は、図１３〜図１４、図２４〜図２５および図２８〜図２９による実施例と関連して以下でさらに詳細に検討する。
【００２７】
第１駆動構成１７および第２駆動構成１８は、リンク構成５のリンク９、１４を接続構成４に対して旋回させるようになっている。構成１７、１８はそれぞれ、要素１に対して固定接続された静止部分と、静止部分に対して１つの自由度を有し、それぞれのリンク・アーム構成２３、２４を介して要素２に接続された可動部分２１および２２を備える。駆動構成１７、１８は、要素２を互いに異なる方向に起動して、空中でこれを制御するようになっている。
【００２８】
一方の駆動構成１７のリンク・アーム構成２３は、継手２７を介して要素２に、継手２９を介して可動部分２１に蝶番式に接続された少なくとも２本のリンク・アーム２６を備える。これらの継手２７、２９はそれぞれ、個々のリンク・アーム２６を第２要素２および可動部分２１に対して全方向に旋回できるように、つまり少なくとも２つの自由度が存在する、つまり二重の平行でない旋回軸を中心として旋回できるように設計することが好ましい。したがって、この場合、継手はカルダン継手またはその他の２軸継手で構成される。また、各継手２７、２９が要素２または可動部分２１に対してさらなる自由度を有する、つまりリンク・アーム２６とほぼ平行な軸を中心に回転することも、本発明の範囲に含まれる。このような場合、継手は例えばボール・ジョイントで形成することができる。
【００２９】
リンク・アーム構成２３は、例えば第３リンク・アーム２８を備え、これは継手２９を介してリンク・アーム２６に接続される。またリンク・アーム２８は可動部分２１に固定接続されるか、あるいは１つの自由度を有する、つまり実際には純粋回転する継手３０を介して部分２１に接続される。
【００３０】
リンク・アーム２６は、関連の継手２７、２９とともに４リンク・システムを形成する。このシステムは平行四辺形として設計することが好ましい。
【００３１】
可動部分２１は要素１に対して１つの自由度しか提供しないので、リンク・アーム２８は空中でその方向が一定である。したがって、前記リンク・アームおよびリンク・アーム２６が要素２とともに形成した平行四辺形の構造は、駆動構成２３が全体として、リンク９、１４の各端の継手７、１５；８、１６を通る面に対してほぼ垂直な軸を中心として接続構成４に相対的に第２要素２が回転しないようなっている。したがって、リンク・アーム構成２３のこの特徴は、ＦＳ２がロック可能であれば、第２駆動構成１８の提供する自由度を除き、要素２が全ての自由度に関して、空中でロックされることである。
【００３２】
残された唯一の自由度は、リンク・アーム構成２４が１本のリンク・アーム３１を備える場合はロックすることができ、この場合リンク・アーム３１は継手３２を介して可動部分２２および第２要素２にそれぞれ直接接続される。この継手３２は、リンク・アーム３１が可動部分２２および要素２に対して全方向に旋回可能になるよう設計するとよい。また、継手３２は、リンク・アーム３１に平行な軸のまわりで可動部分２２および要素２に相対な回動を与えるさらに１つの自由度を許容することができる。後者の場合、３つの自由度がある。したがって、継手３２はカルダン継手、二重の平行でない軸を中心として旋回できる他の継手、ユニバーサル・ジョイント、ボール・ジョイントなどで構成することができる。１本のリンク・アーム３１で構成するというリンク・アーム構成２４は、リンク・アーム構成２３と同様とすることができる。これは、全ての自由度のロックを達成するためだけでなく、二重のリンク・アーム形式の特別な安定性など、特定の場合に望ましいことがある。
【００３３】
以下の説明において一度に１つの自由度を許容する継手を、斜視図では長円（継手３０参照）、２つ以上の自由度がある継手を円で示すことにする。
【００３４】
動力行使部材１９および／または２０は、例えば回転手段で形成され、その固定子は静止部分を形成して、回転子がそれぞれ可動部分２１および２２を形成するか、それに含まれる。本実施例では、可動部分２１、２２は１つの自由度で旋回可能なアームである。しかし、可動部分２１および２２はそれぞれ、１つの自由度に関する限り、例えば並進で移動可能であることが指摘される。このような並進移動可能な部分２１、２２は、同様の方法で、先端によってそれぞれリンク・アーム構成２３および２４に接続される。
【００３５】
第３駆動構成３３は、第２リンク１０、１１を要素１に対して旋回させるようになっている。第３駆動構成３３は、第１要素１に固定接続された静止部分と一方のリンク、つまり１０と指定されたリンクに接続された可動部分とを有する動力行使部材を備える。動力行使部材は回転手段で形成することが適切で、その固定子は静止部分を形成し、回転子はリンク１０に固定接続される。
【００３６】
図１に基づくロボットに関する限り、駆動構成３３によってリンク１０、１１を旋回させると、接続構成４が一つの方向を維持しながら空中で平行に移動し、リンク構成５によって要素２もこれに追従する。
【００３７】
しかし、ロボットは、リンク構成６の形式を変更することにより要素２がその方向を変更する、つまり傾斜することができるような構成を備えることができる。そのため、第１要素１は２つの部品１Ａおよび１Ｂによって形成され、これはリンク１０の継手１２と一致する軸を中心に互いに対して蝶番式に接続される。第４駆動構成３４は、第１部品１Ａに対して第２部品１Ｂを旋回させるようになっている。この第２部品１Ｂは、２本の他のリンク１０、１１に蝶番式に接続されるよう、４リンク・システムＦＳ２のリンクを形成する。構成３４は、要素部品１Ａに固定接続された静止部分と、部品１Ｂに固定接続される可動部分とを有する動力行使部材を備える。特に、構成３４は回転手段によって形成され、固定子は部品１Ａに接続され、回転子は部品１Ｂに接続される。
【００３８】
構成３３を固定すると、リンク１０は空中の同じ位置をとる。構成３４を駆動すると、部品／リンク１Ｂは空中で旋回し、リンク１０も旋回する。これによって、接続構成４、したがって要素２も図３および図４で示すように傾斜するよう、平行四辺形ＦＳ２を変形させる。このような傾斜は、要素２に設けた作業部材にさらなる自由度を設ける。構成３４を固定すると、リンク／部品１Ｂは、常に部品１Ａに対して同じ位置をとる。要素２はさらに傾斜することなく、リンク１０を旋回させずに、要素２を空中で一定方向に移動させることができる。
【００３９】
図２から、要素２は、駆動構成１７、１８によってリンク９、１４を旋回させることによって、面ＸＹで移動することができる。リンク１０、１１を旋回させることにより、要素２はＸＺ面で変位することができる。しかし、本発明の範囲内で平行四辺形ＦＳ２がＸＺ面に対して多少斜めに作業することができる。図８には、この点に関しての特極の実施例が図示され、つまり平行四辺形ＦＳ２がＸＹ面で作業する。ここではＸＹ面で非常に良好な自由度が達成されるが、ＸＺ面でもさらなる自由度を実現することが望ましい。ＦＳ２があらゆる種類の方向をとることによりＸＹ面とＸＺ面の間の面で作業することもできる。
【００４０】
図２によるロボットを、図５では平面図、つまり上方から観た状態を示す。輪郭は、図６でさらに詳しく図示される。図から分かるように、輪郭は側部が長い直線で、これは複数のロボットを密集させることが望ましい場合、別のロボットの対応する側部に向かって配置することによって利用することができる。例えば、図６に対して鏡面逆転したロボットの変形を使用して、図７に示すような最も密集した状態に４台のロボットを詰め込むことができる。
【００４１】
図１ないし図４のロボットと基本的特徴が対応するロボットの変形を図９ないし図１１に示す。図９ないし図１１の例では、図３の実施例の面Ｐ１とＰ２との間の角度が０°となっていることである。また、前記２つの面は後者の実施例で一致しているが、場合によってはその間の距離を小さくした、又リンク構成５ａと６ａの間に距離をとることが望ましい場合、この距離が大きくしたりすることができる。図９の例では、第１要素１ａが図９ではＴ字形のベース部材として図示されている。
【００４２】
図１ないし図１１に関して述べてきた本発明による装置は、作業区域を調節できるよう極端に大きい融通性を有する。角度αが必要に応じて変更できることは既に述べた。図１７では、角度ε、つまり４リンク・システムＦＳ２の方向が必要に応じて変更できることも示され、実際にはこれは０から３６０°まで変更できる。図１０では角度β、つまりリンク９の継手７を相互接続する第１線とリンク９の継手７を隣接する継手７と相互接続する第２線の間の角度が図示されている。この角度βは、０〜３６０°で任意であるが、角度が０°、１８０°および３６０°にならないよう留保する。図１０では、角度χ、つまりＰ２（図３と比較）と２つの４リンク・システムＦＳ１の一部に含まれる上部継手を相互接続する線との間の角度も図示されている。また、図９には角度δが図示され、前記角度はＦＳ２の回転面とリンク９、１４が存在する上記継手７、１５の面との間の角度となるものである。これらの角度α、β、χ、δ、εは全て、ロボットの目標とする移動区域および望ましい性能を特定の方向で達成するため、変形することができる。
【００４３】
さらに、ＦＳ２および可動部分２１が旋回する面を、図１〜図４および図９〜図１１で意図したような平行ではなく、互いに対して角度を形成するよう配置することにより、ロボットの構造をさらに適したものにできる。これらの２つの面を図５でＰ３およびＰ４とする。図６で点線で示したような事例では、ロボットの縁辺が平面ではなく角度がつくよう、これらの面と互いに対して角度をなすようにすることができる。さらに、ロボットのアーム長が状況により変更できる。
【００４４】
図１２では、リンク１０ｂを旋回させることによって、駆動構成３３ｂがリンク構成６ｂの形状を変化させるようになっていることが図示されている。モータの形態の駆動部材（モータ）３６が第１要素１ｂ上に配置されて、リンク１０ｂに平行に配置したアーム３７を駆動して旋回させる。この旋回はリンク構成６ｂの旋回面にほぼ平行な面にあることが適切である。アーム３７は継手３８を介してリンク・アーム３９に接続され、これは継手４０を介し、リンク・アーム４１を介して被動部材４２Ａに接続される。被動部材４２Ａは、リンク・アーム４１によって回転動作に入るようになっている。被動部材４２Ａは、第２要素２ｂ上の作業部材３ｂを回転するように配置することが適切である。このため、被動部材４２Ａは、アングル歯車などの適切な歯車に含めることができ、さらなる部材４２Ｂとともに作業部材３Ｂに結合される。部材４２Ａおよび４２Ｂは、歯車で形成されることが適切である。
【００４５】
休止位置では、アーム３７はリンク構成６ｂのリンク１０ｂと平行であり、休止位置のリンク・アーム３９はリンク構成５ｂの第１および第３リンクに平行である。アーム３７およびリンク・アーム３９がこれらの休止位置に位置する場合、リンク構成５ｂおよび６ｂのリンクを旋回すると、これは作業部材３ｂに回転動作を与えずに、受動的に従動する。モータ３６がアーム３７を旋回させるまで、回転動作は発生せず、アーム３７、３９は個々のリンク構成のリンクとの平行から変位する。
【００４６】
継手３８、４０は、全方向に旋回できるようにしなければならない。つまり少なくとも２つの自由度がなければならない。
【００４７】
図１３および図１４による実施例は、リンク構成５ｃの設計およびリンク・アーム構成１７ｃに関する限り、先行の実施例とは異なる。この実施例では、リンク構成５ｃのリンク９ｃ、１４ｃは、関連の継手４３、４４、１５ｃ、１６ｃとともに、接続構成４ｃと要素２ｃとの間に接続部を形成し、前記接続部の少なくとも１つは回転剛性を有する、つまり接続部のリンクに平行な軸を中心にトルクを伝達できる。実際には、図１３および図１４による実施例にはこのような接続部が３つある。その１つが記載の方法でトルクを伝達する場合は、要素２ｃも、接続部に含まれるリンクに平行な軸を中心に回転しないようロックされる。つまり、以下でさらに詳しく述べるように、駆動構成１７ｃは、図２および図９による実施例のように回転しないよう第２要素２をロックする必要がないように、単純化することができる。
【００４８】
特に、２本の第１リンク９ｃは接続部品４３によって相互接続され、これはそれぞれ１つおよび２つ以上の自由度で接続構成４ｃおよび要素２ｃに回転可能な状態で接続される。２本の第１リンク９ｃは、１つおよび２つ以上の自由度で、接続構成４ｃおよび要素２ｃに対する接続部品４３の回転軸に対してほぼ垂直方向で回転軸を形成する継手４４を介して、接続部品４３に接続される。２本のリンク９ｃは、接続部品４の回転軸を中心に、継手４４によって接続部品４３に接続され、したがって接続構成４ｃおよび要素２ｃに対する接続部品４３の回転は、強制的にリンク・アーム９ｃをこの回転に関与させる。図１４との比較で明白なように、リンクｃは、接続部品４３の回転軸を通して延在する面に平行に、自由に回転できることが分かる。第３リンク１４ｃの設計は、これに関しては重要ではない。継手１５ｃおよび１６ｃはそれぞれ、図１ないし図４による実施例に関して検討したように、２つまたは３つの自由度がある限り、接続構成４ｃおよび要素２ｃに対する関係は任意である。
【００４９】
接続部品４３と、この部品４３に対する回転を防止するような部品４３上のリンク９ｃの構成は、図１〜図４による実施例のリンク構成５の場合の自由度以上の追加の自由度に関して、リンク構成５ｃが要素２ｃを固定することである。つまり、図１３および図１４のリンク・アーム構成２３ｃは、先行の実施例の複雑な平行四辺形の形状のかわりに、単純なリンク・アーム４５として設計できる。つまり、リンク構成５ｃおよび／または要素２ｃを起動でき、したがって接続構成４ｃに対する２次元の望ましい旋回が達成できるよう、２つの駆動構成１７ｃおよび１８ｃのみ設計すればよい。
【００５０】
図２８には、図１３および図１４による実施例をいかに設計できるかが、さらに詳しく図示されている。特に、接続部品４３はほぼ平行な軸７４を中心に、接続構成４ｃおよび第２要素２ｃに対して回転可能な方法で支持される。リンク９ｃは、接続構成４ｃおよび第２要素２ｃに対する接続部品４３の回転軸７４に対してほぼ垂直方向の軸７６を中心に、継手７５を介して接続部品４３に旋回可能な方法で接続される。したがって、リンク９ｃは両方の軸７４を通る面に対して平行な面で、接続部品４３に対して旋回することができる。これに対して、継手７５は、リンク９ｃがリンク９ｃに平行な軸を中心に接続部品４３に対して回転しないよう設計される。したがって、このような軸を中心とする相対的な回転を防止する接続部が、接続構成４ｃと要素２ｃの間に存在する。
【００５１】
図２８に関して、接続構成４ｃと要素２ｃとの間の回転を防止する上記で検討した接続部を達成するために、問題のリンク９ｃに平行な軸を中心にした相対的回転を防止する接続部を形成する継手７５を介して、リンク９ｃの一方のみを２つの接続部品４３に接続すれば十分であることが指摘される。したがって、他方のリンク９ｃは、継手を介して接続部品４３に接続し、さらに最後に言及したリンクに平行な軸を中心にした回転を許容することができる。しかし、両方のリンク９ｃを、相対的回転を防止する方法で接続部品４３と調整した場合、より安定した実施例が獲得される。
【００５２】
この点に関して、リンク構成５ｎに関する限り代替例を示す図２９を参照する。この場合、４リンクが接続構成４ｎと第２要素２ｎとの間に図示され、そのリンクのうち２本は第１リンク９ｎで構成され、２本は第３リンク１４ｎで形成されると考えられる。リンク９ｎ、１４ｎの継手７ｎ、８ｎ、１５ｎおよび１６ｎは、ここでは全て同様の実施例である。特に継手は、全方向で接続構成４ｎおよび要素２ｎの両方に対する個々のリンクの旋回性を提供する。これは、間に角度を形成する２本の軸７７、７８を中心に旋回する自由を有する前記継手によって達成される。個々の継手は、カルダン継手などの特徴を有することができる。このようなタイプの継手は、問題のリンクに、接続構成４ｎおよび要素２ｎに対して平行な軸を中心とする回転の自由を与えない。したがって、問題のリンクが相対的回転を防止する実施例である場合、接続構成４ｎと要素２ｎとの相対的回転を防止する接続部が形成される。図２９の右側に最もよく図示されているリンク９ｎは、相対的回転を防止するこのような実施例を表す。リンクとそれに伴う継手で構成される接続部の少なくとも１つがこのように設計されると、駆動構成１７ｃおよび１８ｃは、図１３および図１４に図示したものと同様、比較的単純に設計することができ、したがって要素２を空中に配置するだけで、このような場合には、接続構成４ｎと要素２ｎとの間の相対的回転を可能にする自由度をなくすために、駆動構成１７ｃ、１８ｃを設計する必要がない。
【００５３】
しかし、図２９は３本の他のリンクがリンクの端部に存在する継手の間に回転接続部７９を備える例も図示し、前記回転接続部７９は、リンクにほぼ平行な回転軸を中心に、回転接続部の両側にあるリンク部品を互いに対して回転させることができる。特に、これらの回転接続部７９は、リンクに沿って圧縮力および牽引力を伝達できるよう設計するとよい。したがって、意図される唯一の運動の相対的自由度は、リンクに平行な軸を中心とする純粋な回転である。全てのリンクが、このような回転接続部７９、または他の何らかの方法によって形成された回転の可能性を有する場合、リンクに平行な軸を中心に、接続構成４ｎと要素２ｎとの間の回転も可能性がある。リンクの１つで回転接続部７９を除去するだけで、このような回転をしないようロックするのに十分である。回転接続部７９は、言うまでもなく既に検討した方法で、問題のリンクの少なくとも一方端で、回転に存在する第３の自由度を与えられた継手と、例えばボール・ジョイントとして設計された継手と、交換することができる。
【００５４】
図１５では、２つの４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２が、接続構成４ｄによるある角度、例えば直角の関係に適した伝達構成とともに図示されている。図１５に図示した伝達構成は、第１要素１上の駆動部材４６から、第２要素２上の被動部材、例えば作業部材３に力を伝達するものである。伝達構成は、平行四辺形の第１および第２の４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２のリンクにほぼ平行に延びる軸４７を含み、前記軸４７は、短軸４９に結合されたカルダン継手４８によって、駆動モータ４６、作業部材３および例ではアングル歯車５０に含まれる歯車に接続される。これらの歯車は、接続構成４上に回転可能な状態で支持される。したがって、回転操作はモータ４６から作業部材３に伝達することができる。図９〜図１１による実施例に伝達構成を使用する場合、アングル歯車５０は避けることができ、代わりに４７とした軸に近い軸をカルダン継手によって接続構成４ａの近傍で直接結合し合わせることができる。このような場合、カルダン継手を介して軸４７に結合される中間軸部片は、図１５で４７とした軸に対応する軸の間に存在することができ、軸部片の目的は、接続構成４ａによって、リンク構成５ａと６ａの互いからの間隔を架橋することである。
【００５５】
図１６は、図１〜図４に関して述べたのとほぼ同様のロボットの変形を示す。この点で明瞭な違いは、作業部材３ｄの担持構成５１が第２要素２ｄに蝶番式に接続されることである。担持構成５１の旋回軸を、図１６では５２とする。第５駆動構成５３が、軸５２を中心に担持構成５１を旋回させる働きをする。この構成５３は、第１要素１ｄ上に配置された力行使部材５４を備える。この部材５４は、要素１ｄに固定接続された静止部分と、１本以上のリンク・アームを備えるリンク・アーム構成５６によって担持構成５１を起動して回転させるようになっている可動部分５５とを備える。
【００５６】
図１７は、ロボットの変形を側面図で示す。その目的は、リンク構成によって形成された４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２が、実行すべき作業に合わせて調節するために、接続構成４ｅを介して所望の相対的位置で互いに接続できることである。
【００５７】
図１８は、４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２がリンク構成によって形成された、本発明によるロボットの側面図を示す。図から分かるように、この実施例は、図１〜図４による実施例に関して述べたように、要素２ｆの傾斜を利用し、これによって作業部材３ｆは目的物、たとえばカバー・シート５７を格納箱から取り上げ、そのシートをコンベヤ５９上で移動中の容器５８に貼付することができる。この場合、作業部材３ｆは吸引把持手段の特徴を有し、これは力行使部材およびリンク・アーム・システムを備える駆動構成６０によって、軸６１を中心に要素２ｆに対して回転することができる。この回転動作により、容器５８に対する作業部材３ｆの方向を調節することができる。
【００５８】
図１９は、相互配位が多少異なるロボットの応用例、および４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２を形成するリンク構成のデザインを示す。ここでも要素２ｇの傾斜を利用し、この場合は容器６３の蓋６３の適用を単純化する。図１８による実施例の場合と同様、ここでも軸６１ｇを中心に要素２ｇに対して作業部材３ｇを回転する措置をとる。
【００５９】
図２０は、図１９と同様の実施例を示し、図１５と同様の伝達構成が追加されているが、ここでは４リンク・システムＦＳ１およびＦＳ２を形成するリンク構成間の角度関係が多少ことなり、その結果、ここではアングル歯車５０ｈが多少変形されている。
【００６０】
図２１は、図２０と同様の応用例を示すが、デザインは図１５の方に近い。
【００６１】
図２２は、作業部材３１の回転動作を得るためにリンク・アーム・システム６４を使用できることを示し、作業部材は要素２ｉ上に回転可能な方法で支持される。作業部材３ｉは、力部材によって旋回動作がリンク・アーム６７に与えられる結果、回転によって容器６６に蓋６５をするためのもので、前記旋回動作は、作業部材に回転動作を与えるために、リンク・アーム構成に含まれるさらなるリンク・アームを介して、最終的に作業部材３ｉに伝達される。
【００６２】
図２３は、駆動構成の力行使部材５４ｊが、図１６による実施例と同様に、リンク・アーム・システム５４ｊを介して担持構成５１ｊが要素２ｊに対して旋回（傾斜）できるようにすることを示す。既に述べた種類の駆動構成１８ｊは実線で図示されている。しかし、点線では、図示されていないリンク・アーム構成および力構成部材を備える駆動構成６７が図示され、これはさらなる担持構成または作業部材によって構成されたさらなる部材６８を起動して、既に述べた担持構成５１ｊに対して移動させる。そのため、担持構成５１ｊ上に回転可能な状態で配置された構成要素６８が考案される。
【００６３】
一つの変形によると、構成要素５１ｊと６８は把持構成を形成することができる。また、担持構成５１ｊは、４リンク・システムＦＳ２に対して横方向に作業部材の担持構成を傾斜するために、単に使用することができる。力行使部材３４（図２参照）を、要素２の傾斜のために同時に使用すると、６つの自由度を有するロボットが得られる。
【００６４】
図２４および図２５は、接続構成４ｋと第２要素２ｋの間にリンク構成６ｋを設けた変形を示す。接続構成４ｋと第１要素１ｋの間に第１リンク構成５ｋを設ける。第２要素２ｋは作業部材３ｋを担持するためのものである。
【００６５】
第１および第２駆動構成１７ｋ、１８ｋは、リンク構成５ｋの第１および第３リンク９ｋおよび１４ｋを要素１ｋに対して旋回させるようになっている。
【００６６】
第１および第２駆動構成１７ｋ、１８ｋはそれぞれ、力行使部材１９ｋおよび１８ｋを備え、これは両方とも、第１部材１ｋに対して固定接続された静止部分と可動部分とを有する。可動部分は、第１および第３リンク９ｋ、１４ｋを起動して、第１要素１ｋに対して旋回させるようになっている。第２駆動構成１８ｋは、接続部品４３ｋに対する相対的回転を防止するよう、これに接続された可動部分を有する。この部品４３ｋを要素１ｋに対して回転させることにより、図２４でほぼ水平の方向のリンク９ｋ、１４ｋは、垂直面で旋回する。ここから、リンク９ｋは、接続部品４３ｋの回転軸を中心に回転しないよう、これに固定するように、接続部品４３ｋに接続されるようである。他方で、リンク９ｋは継手４４ｋを介して接続部品４３ｋに接続され、これによってリンク９ｋは接続部品４３ｋの縦軸にほぼ垂直な軸を中心に旋回することができる。したがって、リンク９ｋは継手４４ｋによって、接続部品４３ｋに対して水平面で旋回することができる。これは力部材１９ｋによって生じ、その可動部分２１ｋはリンク・アーム２３ｋを介してリンク９ｋの一方に接続される。
【００６７】
リンク９ｋは、第１要素１ｋとは反対側の端で、さらなる接続部品４３ｋによって相互接続される。この接続部品４３ｋとリンク９ｋとは、部品４３ｋが回転するとリンクがそれに伴い、反対にリンク９ｋが旋回すると部品４３ｋが回転するよう相対的な回転を防止するような方法で接続される。また、リンク９ｋと接続部品４３ｋの最外部との間の継手４４ｋは、１つしか自由度がない、つまり接続部品４３ｋの縦方向にほぼ垂直な軸を中心に回転し、したがってリンク９ｋは水平面で旋回することができる。
【００６８】
リンク９ｋおよび接続部品４３ｋに関する限り、図１３〜図１４および図２８〜図２９を参照しながら検討したのと同じ考慮事項が、ここでも有効であることが指摘される。
【００６９】
第３駆動構成３３ｋは、第２リンク１０ｋ、１１ｋを接続構成４ｋに対して旋回させるようになっている。第３駆動構成３３ｋは、要素１ｋに固定接続される静止部分と、リンク・アーム構成６９を介してリンク構成６ｋのリンクの一方、つまり１０ｋとされるリンクを起動するようになっている可動部分とを備える。このリンク１０ｋは、接続構成４ｋに対して旋回可能な状態で支持される。この例では、軸として設計された部品４３ｋを中心に旋回可能な状態でジャーナル接続されたリンク１０ｋによって、旋回可能な軸受けが実現されたことが図示されている。接続構成４ｋも、接続部品４３ｋを中心に自由に旋回可能な状態で支持される。
【００７０】
構成３３ｋは、要素１ｋに固定された静止部分と、アームという特徴を有して、リンク・アーム構成６９に含まれる少なくとも１本のリンク、リンク１０ｋを介して旋回起動するようになっている可動部分７０とを伴う力行使部材を備え、旋回起動がリンク構成６ｋの形状を変化させて、要素２ｋを変位させる。
【００７１】
４リンク・システム６ｋのリンクは、リンク９ｋおよび接続軸４３ｋと同様の平行四辺形を形成する。リンク・アーム６９がリンク９ｋの一方とともに平行四辺形を形成するのは適切ではあるが、必要ではなく、リンク９ｋの一方と第３リンク１４ｋにも同様のことが当てはまる。
【００７２】
第１要素１ｋは、２つの部品で形成され、これは互いに対して蝶番で接続される。特に第４駆動構成３４ｋは、第１部品１ｋＡに対して第２部品１ｋＢを旋回させるようになっている。第２部品１ｋＢは、第３リンク１４ｋを介して接続構成４ｋに接続される。構成４４ｋは、部品１ｋＡに固定接続された静止部分と、静止部分に対して１つの自由度を有する可動部分とを有する力構成部材を備える。部品１ｋＢは、力部材３４ｋによって規定された軸を中心に旋回可能なリンクの特徴を有する。駆動構成３４ｋでリンク１ｋＢを旋回させることにより、接続構成４ｋは第３リンク１４ｋを介して接続部品４３ｋを中心に旋回することができ、これによって要素２ｋが空中で傾斜する。しかし、リンク１４ｋがリンク９ｋとともに平行四辺形を形成するよう、リンク１ｋＢを駆動構成３４ｋによって静止状態に保持すると、リンク７０の旋回で平行四辺形６ｋの形状が変化しながら、要素２ｋは一定方向に維持される。
【００７３】
リンク１ｋＢの旋回軸は、接続軸４３ｋと同心円にすることができ、つまりリンク１ｋB が基本位置を離れて旋回する場合も、リンク１４ｋがリンク９ｋの一方とともに平行四辺形を形成し、したがって駆動構成１８ｋおよび１９ｋによってリンク９ｋおよび１４ｋが３次元で旋回しても、要素２ｋの空中での方向が維持されることが指摘される。
【００７４】
その他については、非理想平行四辺形伝達のソフトウェア補正の助けで、１０ｋおよび４ｋの旋回軸は互いから分離することができ、部品４３ｋの回転軸からも分離し、これと平行にならないこともできることが指摘される。
【００７５】
図２４および図２５による実施例では、駆動構成３３ｋを操作しても接続部品４３ｋがいっさい起動しないよう、接続部品４３ｋが力行使部材３３ｋおよびリンク７０を自由に通過できなければならないことが指摘される。
【００７６】
最後に、図２６および図２７は、接続構成４ｍと第２要素２ｍとの間に延在するリンク９ｍおよび１４ｍの形態の第１リンク構成５ｍを示す。ここでは、リンク９ｍと１４ｍの接合部は直角の関係ではなく、上から見ると鋭角三角形のようであることが分かる。第２リンク構成６は、図２６および図２７には図示されていないが、言うまでもなく、ここにも含まれるものとする。駆動構成１８ｍは、既に述べた構成と同じである。したがって、それ以上のコメントはない。違いは、第４の４リンク・システムＦＳ４のリンク２１ｍに固定接続された可動部分を有する第１駆動構成１７ｍの力部材１９ｍにあり、最外部リンク７１は第１部材１ｍから離れた方向に面してリンク・アーム構成２３ｍへの接続部を形成し、これは平行四辺形として設計された２本のリンク・アーム２６ｍで構成された図１〜図４の実施例と同様である。さらなる駆動構成７２は、リンク７３を旋回するよう配置された力行使部材７２を備え、これは、図２７に示したような方法で４リンク・システムＦＳ４、関連のリンク・アーム構成２３ｍ、およびそれによってリンク構成５ｍも斜行させるために、第１要素１ｍに対して第４リンク・システムＦＳ４の最外部リンク７１の反対側にある。
【００７７】
図２６および図２７の助けで述べたゆがめる技術は、問題の作業部材を作業に合わせて調節するために、より小さい回転動作が必要とされる場合にも適用される。図２６および図２７のＦＳ４はＸＹ面で作動することが指摘される。ＦＳ４は、例えばＦＳ４がリンク・アーム２６ｍのある面にほぼ平行になるよう、代わりに傾斜することができる。
【００７８】
記載された全実施例に共通するのは、第２要素２またはそれに結合された部材が直接的または間接的に所望の通路を移動するため、適切な制御ユニット、特にコンピュータの形態の制御ユニットが、種々のロボット実施例の力行使部材を制御するようになっていることである。
【００７９】
本発明は上記で検討した実施例に限定されないことは明白である。したがって、実施例の詳細な適用は、請求項１に記載の本発明の概念から逸脱することなく、環境に応じて実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明によるロボットの線図形式の側面図である。
【図２】ロボットの線図の斜視図である。
【図３】ロボットの図１と同様の図である。
【図４】図３と異なる位置にあるロボットの図１と同様の図である。
【図５】上から見たロボットの図である。
【図６】図５に対応してロボットが占有するスペースを示す平面図である。
【図７】図１ないし図６に示したロボットの鏡像変形が生成された場合に、互いに対して近くで作業する４つの異なるロボットの配置を示す平面図である。
【図８】先行する実施例の変形を示す斜視線図である。
【図９】ある位置にある変形を示す斜視線図である。
【図１０】図９と多少異なる位置にある変形を示す斜視線図である。
【図１１】異なる位置にある図９および図１０によるロボットの側面図である。
【図１２】第１要素上の駆動部材から第２要素上の被動部材へ力を伝達する伝達構成の実施例を示す斜視図である。
【図１３】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図１４】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図１５】図１２に示した伝達の代替実施例の側面図である。
【図１６】第２要素に対して移動可能な担持構成上に配置した作業部材を示す斜視図である。
【図１７】第１および第２の４リンク・システムに可能な配位を示す側面図である。
【図１８】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図１９】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２０】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２１】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２２】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２３】異なる用途のケースの異なるロボットの変形を示す側面図である。
【図２４】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図２５】さらなるロボットの代替実施例を示す斜視線図である。
【図２６】ある位置にあるさらなるロボットの代替実施例の部分を示す斜視図である。
【図２７】図２６と異なる位置にあるさらなるロボットの代替実施例の部分を示す斜視図である。
【図２８】図１３および図１４による実施例で可能な設計を示す詳細斜視図である。
【図２９】第１リンク構成に対する代替設計を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 第１要素
１Ａ、１Ｂ 部品
２ 第２要素
３ 作業部材
４ 接続構成
５ リンク構成
６ 移動構成
６ｂ リンク構成
７、８ 継手
９ 第１リンク
９ｃ リンク・アーム
１０、１１ 第２リンク
１２、１３ 継手
１４ 第３リンク
１５、１６ 継手
１７ 第１駆動構成
１７ｃ リンク・アーム構成
１８ 第２駆動構成
１９、２０ 動力行使部材
２１、２２ 可動部分
２３、２４ リンク・アーム構成
２６ リンク・アーム
２７ 継手
２８ 第３リンク・アーム
２９、３０ 継手
３１ リンク・アーム、作業部材
３２ 継手
３３ 第３駆動構成
３４ 第４駆動構成
３６ モータ
３７ アーム
３８ 継手
３９ リンク・アーム
４０ 継手
４１ リンク・アーム
４２Ａ 被動部材
４２Ｂ 部材
４３、４４ 継手
４３ 接続部品
４５ リンク・アーム
４６ 駆動モータ
４９ 短軸
５０ アングル歯車
５１ 担持構成
５２ 旋回軸
５３ 第５駆動構成
５４ 力行使部材
５５ 可動部分
５６ リンク・アーム構成
５７ カバー・シート
５８ 容器
５９ コンベヤ
６０ 駆動構成
６１ 軸
６３ 容器、蓋
６４ リンク・アーム・システム
６５ 蓋
６６ 容器
６７ 駆動構成
６８ 構成要素
６９ リンク・アーム構成
７０ 可動部分
７１ 最外部リンク
７２ 駆動構成、力行使部材
７３ リンク
７４ 回転軸
７５ 継手
７７、７８ 軸
７９ 回転接続部
ＦＳ１ 第１の４リンク・システム
ＦＳ２ 第２の４リンク・システム
ＦＳ３ 第３の４リンク・システム
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の要素（１）および第２の要素（２）を相対的に移動させる装置にして、
前記第１要素（１）に相対的に移動可能であるように移動構成（６）を介して前記第１要素（１）に接続された接続構成（４）であって、前記第２要素（２）に相対的に移動可能であるように第１リンク構成（５）を介して前記第２要素（２）にも接続された接続構成（４）を有し、
前記第１リンク構成（５）は、前記接続構成（４）および前記第２要素（２）にそれぞれ設けられた２つの第１の継手（７，７）および２つの第２の継手（８，８）を介して前記接続構成（４）と前記第２要素（２）との間を接続する２つの第１リンク（９，９）を含み、前記２つの第１の継手（７，７）および前記２つの第２の継手（８，８）は、少なくとも２自由度で回転可能であり、前記２つの第１リンク（９，９）は、前記接続構成（４）および前記第２要素（２）と共に第１の４リンクシステム（ＦＳ１）を構成している、第１の要素（１）および第２の要素（２）を相対的に移動させる装置において、
前記接続構成（４）は、第１平面（Ｐ１）に沿って延びる第１部分と、前記第１平面（Ｐ１）に対して所定の角度（α）をなす第２平面（Ｐ２）に沿って延びる第２部分とからなり、該第２部分が前記移動構成（６）に接続されており、前記第１部分は前記第１平面（Ｐ１）内に前記第１継手（７，７）を備え、それにより前記第１の４リンクシステム（ＦＳ１）が、前記接続構成（４）の前記第１部分、前記２つの第１リンク（９，９）、および前記第２要素（２）によって構成されており、
前記第２要素（２）および前記接続構成（４）は、前記第２要素（２）に設けられた第３の継手（１６）と、前記接続構成（４）の前記第１部分に設けられた前記第１平面（Ｐ１）内の第４の継手（１５）とを介して、第３リンクによっても互いに接続されており、前記第３の継手（１６）および前記第４の継手（１５）は、少なくとも２自由度で回転可能であり、前記第３リンク（１４）は前記第１リンク（９，９）と実質的に同じ長さを有し、前記第３リンク（１４）と、前記第１リンク（９，９）の１つと、前記接続構成（４）の前記第１部分と、前記第２要素（２）とが、第３の４リンクシステム（ＦＳ３）を構成し、前記２つの第１リンク（９，９）および前記第３リンク（１４）のための前記第１から第４の継手（７，７，８，８，１５，１６）は、前記接続構成（４）の前記第１部分および前記第２要素（２）のそれぞれに３角形状をなすように配置され、
前記第２要素（２）は、該第２要素（２）に設けられた少なくとも２自由度で回転可能な２つの第５の継手（２７，２７）に接続された第１の駆動構成（１７）、および前記第５の継手（２７，２７）の１つに接続された第２の駆動構成（１８）により、２つの異なる方向に変位されて３次元的に移動されるようになっていることを特徴とする、第１の要素（１）および第２の要素（２）を相対的に移動させる装置。
【請求項２】
前記移動構成（６）は、前記接続構成（４）の前記第２部分と、１自由度で回転可能であり且つ前記第２平面（Ｐ２）上に位置する２つの第６の継手（１３，１３）を介して前記接続構成（４）の前記第２部分に枢動可能に接続された２つの平行第２リンク（１０，１１）と、１自由度で回転可能である２つの第７の継手（１２，１２）を介して前記２つの平行第２リンク（１０，１１）の間に枢動可能に接続された追加のリンク（１８）とにより構成された第２の４リンクシステム（ＦＳ２）からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の駆動構成（１７）は、前記２つの第５の継手（２７，２７）を介して前記第２要素（２）に枢動可能に接続された２つの第４の平行リンクアーム（２６，２６）と、少なくとも２自由度で回転可能である２つの第８の継手（２９，２９）を介して前記第４の平行リンクアーム（２６，２６）間に枢動可能に接続された別のリンクアーム（２８）と、１自由度で回転可能である第９の継手（３０）を介して前記別のリンクアーム（２８）に枢動可能に接続された駆動リンク（２１）と、前記第１要素（１）に設けられて前記駆動リンク（２１）をその長手方向に駆動するための手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１と第２平面（Ｐ１，Ｐ２）の間の前記角度（α）が、実質的に９０度であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１】
第１の要素（１）および第２の要素（２）を相対的に移動させる装置にして、
前記第１要素（１）に相対的に移動可能であるように移動構成（６）を介して前記第１要素（１）に接続された接続構成（４）であって、前記第２要素（２）に相対的に移動可能であるように第１リンク構成（５）を介して前記第２要素（２）にも接続された接続構成（４）を有し、
前記第１リンク構成（５）は、前記接続構成（４）および前記第２要素（２）にそれぞれ設けられた２つの第１の継手（７，７）および２つの第２の継手（８，８）を介して前記接続構成（４）と前記第２要素（２）との間を接続する２つの第１リンク（９，９）を含み、前記２つの第１の継手（７，７）および前記２つの第２の継手（８，８）は、少なくとも２自由度で回転可能であり、前記２つの第１リンク（９，９）は、前記接続構成（４）および前記第２要素（２）と共に第１の４リンクシステム（ＦＳ１）を構成している、第１の要素（１）および第２の要素（２）を相対的に移動させる装置において、
前記接続構成（４）は、第１平面（Ｐ１）に沿って延びる第１部分と、前記第１平面（Ｐ１）に対して所定の角度（α）をなす第２平面（Ｐ２）に沿って延びる第２部分とからなり、該第２部分が前記移動構成（６）に接続されており、前記第１部分は前記第１平面（Ｐ１）内に前記第１継手（７，７）を備え、それにより前記第１の４リンクシステム（ＦＳ１）が、前記接続構成（４）の前記第１部分、前記２つの第１リンク（９，９）、および前記第２要素（２）によって構成されており、
前記第２要素（２）および前記接続構成（４）は、前記第２要素（２）に設けられた第３の継手（１６）と、前記接続構成（４）の前記第１部分に設けられた前記第１平面（Ｐ１）内の第４の継手（１５）とを介して、第３リンクによっても互いに接続されており、前記第３の継手（１６）および前記第４の継手（１５）は、少なくとも２自由度で回転可能であり、前記第３リンク（１４）は前記第１リンク（９，９）と実質的に同じ長さを有し、前記第３リンク（１４）と、前記第１リンク（９，９）の１つと、前記接続構成（４）の前記第１部分と、前記第２要素（２）とが、第３の４リンクシステム（ＦＳ３）を構成し、前記２つの第１リンク（９，９）および前記第３リンク（１４）のための前記第１から第４の継手（７，７，８，８，１５，１６）は、前記接続構成（４）の前記第１部分および前記第２要素（２）のそれぞれに３角形状をなすように配置され、
前記第２要素（２）は、該第２要素（２）に設けられた少なくとも２自由度で回転可能な２つの第５の継手（２７，２７）に接続された第１の駆動構成（１７）、および前記第５の継手（２７，２７）の１つに接続された第２の駆動構成（１８）により、２つの異なる方向に変位されて３次元的に移動されるようになっていることを特徴とする、第１の要素（１）および第２の要素（２）を相対的に移動させる装置。
【請求項２】
前記移動構成（６）は、前記接続構成（４）の前記第２部分と、１自由度で回転可能であり且つ前記第２平面（Ｐ２）上に位置する２つの第６の継手（１３，１３）を介して前記接続構成（４）の前記第２部分に枢動可能に接続された２つの平行第２リンク（１０，１１）と、１自由度で回転可能である２つの第７の継手（１２，１２）を介して前記２つの平行第２リンク（１０，１１）の間に枢動可能に接続された追加のリンク（１８）とにより構成された第２の４リンクシステム（ＦＳ２）からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の駆動構成（１７）は、前記２つの第５の継手（２７，２７）を介して前記第２要素（２）に枢動可能に接続された２つの第４の平行リンクアーム（２６，２６）と、少なくとも２自由度で回転可能である２つの第８の継手（２９，２９）を介して前記第４の平行リンクアーム（２６，２６）間に枢動可能に接続された別のリンクアーム（２８）と、１自由度で回転可能である第９の継手（３０）を介して前記別のリンクアーム（２８）に枢動可能に接続された駆動リンク（２１）と、前記第１要素（１）に設けられて前記駆動リンク（２１）をその長手方向に駆動するための手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１と第２平面（Ｐ１，Ｐ２）の間の前記角度（α）が、実質的に９０度であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００８−２００８４６（Ｐ２００８−２００８４６Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２４４８９（Ｐ２００８−１２４４８９）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【分割の表示】特願平９−５３２５２４の分割
【原出願日】平成９年３月１４日（１９９７．３．１４）
【出願人】（５０８１４１５８６）エービービー エービー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【分割の表示】特願平９−５３２５２４の分割
【原出願日】平成９年３月１４日（１９９７．３．１４）
【出願人】（５０８１４１５８６）エービービー エービー (2)
【Ｆターム（参考）】
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