CN103459100A - 斯科特拉塞尔机构式装置 - Google Patents

Abstract

使能转动地与斯科特拉塞尔机构的主臂构件的前端部连结的关节部件能以两种方式进行转动。斯科特拉塞尔机构式装置（1），能转动地连结主臂构件（41）与副臂构件（51），并且，能转动地连结关节部件（60）与主臂构件（41）的前端部（41c）。另外，斯科特拉塞尔机构式装置（1），通过在主臂构件（41）上设置转动机构部（80），并且，在副臂构件（51）上设置第四马达（M4）及驱动传递机构部，随着两臂构件（41、51）的连结角度的改变，能对连动地使关节部件（60）转动的方式和由第四马达（M4）的驱动使关节部件（60）转动的方式进行切换。

Description

斯科特拉塞尔机构式装置

技术领域

本发明涉及一种应用了把主臂构件及副臂构件连结并使其连结角度能改变的斯科特拉塞尔(日文：スコットラッセル)机构的装置，特别是涉及把部件安装在主臂构件的前端侧，使得该部件的姿势能各种各样地进行位移的斯科特拉塞尔机构式装置。

背景技术

以往，存在使用了斯科特拉塞尔机构的各种各样的装置。所谓斯科特拉塞尔机构，指以下那样的机构，该机构能转动地连结直线状的主臂构件及副臂构件，使从主臂构件的根端部至连结部位的距离、从主臂构件的连结部位至前端部的距离，以及从副臂构件的连结部位至根端部的距离全部相等，在两臂构件的连结角度改变了的情况下，主臂构件的前端部在连结其前端部与副臂构件的根端部的直线上直动。

专利文献1，表示将斯科特拉塞尔机构应用在了工业用机器人中的技术。另外，专利文献2表示了将斯科特拉塞尔机构应用在了定位搬运装置中的技术。另外，专利文献3表示了将斯科特拉塞尔机构应用在了进给臂的驱动构造中的技术。另外，专利文献4表示了将斯科特拉塞尔机构应用在了产业用机器人中的技术。另外，专利文献5表示了在搬运装置中应用了将主臂构件及副臂构件的连结做成了曲柄形式的变型例的斯科特拉塞尔机构的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开昭58-155185号公报

专利文献2:日本特开2000-190259号公报

专利文献3:日本特开平7-187344号公报

专利文献4:日本特开昭59-196181号公报

专利文献5:日本特开2009-208935号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1的工业用机器人中，由于以丝杠轴21为旋转中心（回旋中心）使两臂构件旋转（回旋），所以，使包含丝杠轴21的工业用机器人整体回旋，也存在涉及回旋的驱动转矩变大的问题。

并且，在上述各专利文献中，虽然在主臂构件的前端安装着夹持器、臂、手等各种部件，但因为这些的前端侧的部件的姿势依存于主臂构件的前端的朝向（姿势），所以，存在被安装在了主臂构件的前端的部件的姿势位移的范围被限定的问题。

本发明就是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供一种斯科特拉塞尔机构式装置，该斯科特拉塞尔机构式装置使得主臂构件及副臂构件在两臂构件的根端部能转动，减小涉及两臂构件的回旋的驱动转矩，并且，与以往相比提高了安装在主臂构件的前端的各种部件的姿势的自由度。

用来解决课题的技术手段

为了解决上述课题，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：关节部件能转动地与主臂构件的前端部连结；涉及上述关节部件的转动的转动轴，与涉及上述主臂构件及上述副臂构件的连结部位的转动的轴平行；具备与由上述角度改变单元产生的角度改变连动地使上述关节部件自动转动的转动机构部，和与由上述角度改变单元产生的角度改变不相关地经上述转动机构部使上述关节部件转动的转动驱动单元。

在本发明中，由于能使与主臂构件的前端部能转动地连结的关节部件以共两种转动方式进行转动，即，与两臂构件的连结部位的角度改变连动地转动和与角度改变不相关地转动，所以，变得能对应于本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的用途以共两种转动方式使关节部件的姿势位移。

另外，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：具有旋转部的旋转部件与上述关节部件连结。

在本发明中，因为将旋转部件与关节部件进行了连结，旋转部件具有能与主臂构件的前端部的位移不相关地旋转的旋转部，所以，被设在主臂构件的前端侧的旋转部件的旋转部的姿势的自由度提高，如在该旋转部上安装与各种各样的用途对应的各种部件，则能扩大本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的用途。

另外，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：转动构件能转动地与上述关节部件连结；涉及上述转动构件的转动的轴，与上述关节部件的转动轴平行；具有旋转部的旋转部件与上述转动构件连结。

在本发明中，因为转动构件能转动地与关节部件连结，并且，具有旋转部的旋转部件与该转动构件连结，相对于关节部件经转动构件安装了的旋转部件能与主臂构件的前端部的位移不相关地使其旋转部位移，所以，位于最前端的旋转部件的旋转部的姿势自由度进一步提高，能够进一步扩大本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的用途。

另外，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：在上述旋转部件的旋转部上安装着把持部件。

在本发明中，由于在旋转部件的旋转部上安装了把持部件，所以，由与以往相比增大了姿势位移的程度的旋转部件的旋转部，能够在灵活地与成为把持对象的工件的朝向对应地进行把持的用途中应用本发明的斯科特拉塞尔机构式装置。

另外，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：具有旋转部的旋转部件与上述关节部件连结；具有能以与上述关节部件的转动轴平行的轴为中心转动的转动部的转动部件与上述旋转部件的旋转部连结。

在本发明中，由于以关节部件、旋转部件，以及转动部件的顺序连结，所以，与以上述不同的顺序连结的情况相比，位于最前端的转动部件能在不同的范围进行姿势位移。

另外，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：在上述转动部件的前端侧安装着把持部件。

在本发明中，由于在转动部件的前端侧安装了把持部件，所以，在把持对象的工件的最靠近位置能转动把持部件，能够提供具备对于这样的把持用途适宜的把持功能的斯科特拉塞尔机构式装置。

并且，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：主臂构件的根端部及副臂构件的与连结侧相反侧的根端部，位于同一假想直线上；上述主臂构件及上述副臂构件能以上述假想直线为转动轴转动；上述角度改变单元，包含与上述假想直线平行配置的第一滚珠丝杠和由上述第一滚珠丝杠的旋转进行直动的第一直动部件；上述主臂构件的根端部或上述副臂构件的根端部中的任意一方，在能以上述假想直线为转动轴转动的状态下与上述第一直动部件连结；具备对上述主臂构件及上述副臂构件以上述转动轴为中心的转动进行驱动的转动驱动源。

在本发明中，由于由第一滚珠丝杠的旋转使两臂构件的根端部中的任意一方直动，并且，以连接两臂构件的根端部的假想直线为转动轴对两臂构件的转动（回旋）进行驱动，所以，仅两臂构件回旋。因此，第一滚珠丝杠被从回旋对象排除在外，与上述引用文献1的工业用机器人的两臂构件的回旋相比，涉及回旋的驱动转矩被减小，能够平滑地使两臂构件回旋。

另外，本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的特征在于：上述角度改变单元，还包含与上述第一滚珠丝杠平行配置的第二滚珠丝杠和由上述第二滚珠丝杠的旋转进行直动的第二直动部件；上述副臂构件的根端部或上述主臂构件的根端部中的任意一方，在能以上述假想直线为转动轴转动的状态下与上述第二直动部件连结。

在本发明中，由于使得由第二滚珠丝杠能使副臂构件或主臂构件中的任意一方的根端部直动，所以，能在两臂构件的根端部的移动方式中设置多个变种，能灵活地进行主臂构件的前端部的移动。具体地说，通过仅移动主臂构件的根端部、仅移动副臂构件的根端部、或移动两臂构件的根端部的双方，能分别使主臂构件的前端部移动。并且，如使两臂构件的根端部的双方向相同方向移动相同量，则两臂构件能够维持姿势不变地移动整体。

发明的效果

在本发明中，由于能使与主臂构件的前端部能转动地连结的关节部件以共两种转动方式转动，即，与两臂构件的连结部位的角度改变连动地转动和与角度改变不相关地转动，所以，能够扩大本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的用途。

在本发明中，由于将具有旋转部的旋转部件与关节部件进行了连结，旋转部件的旋转部能够与主臂构件的前端部的位移不相关地旋转，所以，能够提高与主臂构件的前端侧连结的旋转部件的旋转部的位移度，进一步扩大本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的用途。

另外，在本发明中，由于能转动地将转动构件与关节部件进行了连结，并且，将具有旋转部的旋转部件与该转动构件进行了连结，所以，相对于关节部件经转动构件安装了的旋转部件能够使其旋转部与主臂构件的前端部的位移不相关地位移，能够进一步提高位于最前端的旋转部的姿势位移的程度。

并且，在本发明中，由于在旋转部件的旋转部上安装了把持部件，所以，由提高了姿势位移度的旋转部件的旋转部，能够进行与成为把持对象的工件的朝向灵活地对应的把持（卡紧），所以，能够相对于把持用途适宜地利用本发明的斯科特拉塞尔机构式装置。

在本发明中，由于以关节部件、旋转部件，以及转动部件的顺序进行了连结，所以，转动部件能够在与以上述不同的顺序连结的情况不同的范围进行姿势位移，能够进一步扩大本发明的斯科特拉塞尔机构式装置的用途。

另外，在本发明中，由于在转动部件的前端侧安装了把持部件，所以，在把持对象的工件的最靠近位置能够转动把持部件，能够提供具备对于这样的把持用途适宜的把持功能的斯科特拉塞尔机构式装置。

在本发明中，由于由第一滚珠丝杠的旋转使两臂构件的根端部中的任意一方直动，以连接两臂构件的根端部的假想直线为转动轴对两臂构件的转动（回旋）进行驱动，仅使两臂构件回旋，所以，与以往的装置相比，能够减小涉及回旋的驱动转矩，能够平滑地使两臂构件回旋。

另外，在本发明中，由于使得由第二滚珠丝杠能使副臂构件或主臂构件中的任意一方的根端部直动，所以，能够在两臂构件的根端部的移动方式中设置多个变种，能够灵活地进行主臂构件的前端部的移动。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置的立体图。

图2是表示第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置的将覆盖外周的罩类拆下了的状态的立体图。

图3是从一个方向观看斯科特拉塞尔机构式装置的主臂构件及副臂构件等的侧视图。

图4是从另一个方向观看斯科特拉塞尔机构式装置的侧视图。

图5是斯科特拉塞尔机构式装置的俯视图。

图6是斯科特拉塞尔机构式装置的柱部件的后视图。

图7是对从图4的E-E线观看到了的要部进行表示的柱部件的正视图。

图8是表示主臂构件的前端部分等的要部放大图。

图9是表示使主臂构件及副臂构件的根端部彼此离开了的状态的斯科特拉塞尔机构式装置的侧视图。

图10是表示成为把持对象的工件的一例的概略图。

图11是（a）是表示变型例的与主臂构件的前端侧连结的各部件的概略图，（b）是表示另外的变型例的各部件的概略图。

图12是表示本发明的第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置的立体图。

图13是表示第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置的将覆盖外周的罩类拆下了的状态的立体图。

图14是表示第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置的主臂构件的前端部分等的概略图。

图15是从另一个方向观看本发明的第三实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置的侧视图。

图16是表示第三实施方式的主臂构件的前端部分及转动机构部等的要部放大图。

具体实施方式

图1表示本发明的第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1。第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1是与把持用途对应的装置，在与副臂50能转动地连结的主臂40的前端，经关节部件60及旋转部件65安装着把持部件70。在主臂40及副臂50的根部侧设有沿铅直方向延伸的柱部件10，此柱部件10具备能直动的第二滑块20（与本发明中的第二直动部件相当）及第一滑块30（与本发明中的第一直动部件相当）。这些第一、二滑块20、30与主臂40及副臂30的根部侧（根端部）连结。

图1表示安装了形成斯科特拉塞尔机构式装置1的外周的各种罩的外观。作为外周的罩，具有柱部件10的侧面罩10a、10b、前面侧罩10c、第二滑块20的周围罩20a、第一滑块30的周围罩30a、第一滑块30的马达罩30b、覆盖主臂40的主臂构件41的两侧面的侧面罩40a、40b、覆盖副臂50的副臂构件51的两侧面的侧面罩50a、50b、副臂50的马达罩50c、旋转部件65的马达罩65a等。另外，斯科特拉塞尔机构式装置1，在柱部件10的一方的侧面罩10a的下方设有包含共3个的连接器的外部线连接部2。此外部线连接部2，具有用于对马达（马达M1～M5）进行驱动的电源线用的连接器、涉及马达旋转量的检测（由内装在马达中的旋转编码器进行的检测）的检测线用的连接器，以及被包含在把持部件70中的空气压力缸的驱动阀的控制线用的连接器。

另外，图1所示X轴的方向，相当于与柱部件10的厚度方向平行的方向（参照图5～7）。另外，Y轴的方向，相当于与柱部件10的长度方向平行的方向，也是与X轴正交的方向。并且，Z轴的方向，相当于与柱部件10的宽度方向平行的方向，也是与X轴及Y轴的双方正交的方向。这些X轴、Y轴、Z轴的方向，在其它的图（图2以下）也通用。

图2表示将上述图1的各种罩等拆下来表示了内部结构的状态的斯科特拉塞尔机构式装置1（图3以下也同样地表示将各种罩等拆下了的状态。另外，在图3～9中，为了图的简化，省略了把持部件70等的图示）。以下，对斯科特拉塞尔机构式装置1具有的柱部件10、第一滑块30、第二滑块20、主臂40、副臂50、关节部件60、旋转部件65，以及把持部件70的构造等进行说明。

图2、6、7等所示柱部件10，在主臂40及副臂50所处的前面侧的两侧将直线的滑动导轨11a、11b设在遍及柱部件10的高度的几乎整个区域的范围。另外，柱部件10，在与滑动导轨11a、11b相比内方与Y轴平行地配置第一滚珠丝杠12及第二滚珠丝杠14。第一滚珠丝杠12，是第一滑块30的直动用的滚珠丝杠，第二滚珠丝杠14是第二滑块20的直动用的滚珠丝杠。在本实施方式中，为了使第二滑块20的移动量成为与第一滑块30相比增大了的规格，将第二滚珠丝杠14的丝杠轴长形成得比第一滚珠丝杠12长（在本实施方式中是约3倍），但为了防止柱部件10的高度尺寸大型化，双方的滚珠丝杠12、14以在Y轴方向交搭的方式配置，通过在与各滑块30、20的连接中如后述那样错开地使多个板介入其间（通过使其偏置），使得第一滑块30及第二滑块20能够在Y轴方向位于一列上。

另外，如图6、7所示，第一滚珠丝杠12的下端与第一马达M1连结，第二滚珠丝杠14的下端与第二马达M2连结。由这些的马达M1、M2的驱动，第一滚珠丝杠12及第二滚珠丝杠14变得在顺时针旋转方向或逆时针旋转方向都能旋转。

而且，第一滚珠丝杠12与一部分成为筒状的滚珠丝杠螺母13（参照图6）嵌合，此滚珠丝杠螺母13由第一滚珠丝杠12的旋转沿Y轴方向移动。

滚珠丝杠螺母13与第一滑块30的连结托架34卡合，此连结托架34安装在由上述滑动导轨11a、11b直动引导的滑动板33上（参照图2、6、7）。而且，第一滑块30，以覆盖滑动板33的下范围的方式，以使隔片介入其间设置了规定的间隙的状态与滑动板33平行地安装着托架板32。并且，第一滑块30，以从托架板32向Z轴方向立设的方式设置副臂50用的安装托架31。另外，上述柱部件10的前面侧罩10c位于滑动板33与托架板32之间的间隙中，即使滑动板33沿滑动导轨11a、11b移动，也能够由前面侧罩10c覆盖柱部件10的内部。

第一滑块30，在安装托架31的前端31a侧的上面（Y轴的箭头所指的方向）上安装着包含轴承等的旋转支承部件35，在该旋转支承部件35的上部安装着连结构件36。而且，第一滑块30，在安装托架31的下面（与Y轴的箭头方向相反的方向）上安装着第三马达M3（与本发明中的转动驱动源相当），由此第三马达M3的驱动，经旋转支承部件35使连结构件36向顺时针旋转方向或逆时针旋转方向的哪一个方向都能旋转。另外，由于第一滑块30以在安装托架31的上面上立设旋转支承部件35及连结构件36的方式安装，所以，能够避免与此连结构件36连结的副臂50（副臂构件51）与安装托架31的干涉，由此，例如，使得副臂50（副臂构件51）能够位移至图9所示姿势，最终有利于使得能将主臂40（主臂构件41）的前端拉近到副臂50（副臂构件51）的根部附近的最靠近位置。

另外，第二滑块20基本上是与上述第一滑块30同样的结构，在与第二滚珠丝杠14嵌合了的滚珠丝杠螺母15（参照图6。滚珠丝杠螺母15也由第二滚珠丝杠14的旋转沿Y轴方向移动）上，安装着连结托架24，将此连结托架24安装在由滑动导轨11a、11b直动引导的滑动板23上（参照图2、6、7）。而且，第二滑块20，以覆盖滑动板23的上范围的方式，由隔片隔开规定的间隙，平行地安装着托架板22，在此托架板22上设置主臂40用的安装托架21。

并且，第二滑块20，在安装托架21的前端21a（侧）的下面上（与Y轴的箭头方向相反的方向）使轴承等介入其间，能旋转地安装着连结构件25。涉及此连结构件25的旋转的中心轴和涉及上述第一滑块30的连结构件36的中心轴，位于与Y轴平行的同一直线上，具体地说，连结构件25、36的旋转轴（转动轴）与图4所示第一轴L1（与假想直线相当）一致。

形成主臂40的主臂构件41的根端部41a能转动地与上述第二滑块20的连结构件25连结。另外，由于连结构件25以从安装托架21的下面垂下的方式安装，所以，与上述副臂50（副臂构件51）的情况同样，能够避免主臂40（主臂构件41）与安装托架21干涉，由此，主臂40（主臂构件41）向图9所示那样的姿势的位移也成为可能。主臂构件41，具有所需要的刚性，如图3、4等所示那样，在长度方向的中间部41d（及处在该中间部41d的相反侧的、涉及与副臂构件50的连结的连结部位41b）折曲，将整体做成回旋飞镖状的形状（平假名的“へ”字的形状）。具体地说，形成为在连结部位41b折曲了的形状，以便主臂构件41把从成为与第二滑块20的连结构件25的连结侧的根端部41a至中间部41d（连结部位41b）的范围作为直线状的第一范围部42形成，并且，把从中间部41d（连结部位41b）至前端部41c的范围作为直线状的第二范围部43形成（参照图3），使得由这些第一范围部42和第二范围部43夹着的连结部位41b侧的角度小于180度。

关于上述连结部位41b侧的角度，以在如后述那样使主臂构件41及副臂构件51的各个的根端部41a、51a彼此离得最开了的状态下，主臂构件41的第二范围部43与副臂构件51变得平行的方式设定角度（参照图9）。另外，在本实施方式中，关于主臂构件41的第二范围部43与副臂构件51的平行度，不要求严密度，虽然存在约2度程度的偏移，但在本发明中的定义下，正负约10度范围内的偏移意味着平行的角度。

另外，主臂构件41，在成为连结部位41b的部分，突设用于与副臂构件51的连结的板状的凸部44。因此，主臂构件41，成为在第一范围部42及第二范围部43相连的中间部41d向与副臂构件51所处的那一侧相反的一侧绕过连结部位41b的凸部44的那样的折曲样子。

这样的主臂构件41，在根端部41a形成凹部41f（参照图2），在此凹部41f中配置从第二滑块20向下方突设的连结构件25，由连结轴45（参照图2、3）能转动地连结主臂构件41的根端部41a与连结构件25。另外，连结轴45，是与主臂构件41的厚度方向平行的轴（在图2所示臂非回旋的状态下，是与X轴平行的轴），与图5所示第四轴L4相当。另外，主臂构件41，在前端部41c也与根端部41a同样地形成用于与后述关节部件60的连结的凹部41g（参照图2）。另外，主臂构件41，在与长度方向正交的截面确保所需尺寸（高度、厚度的各尺寸），由此，能在构件内部敷设及配置马达及各种控制用的电线、空气压力缸用的空气供给管等。

并且，主臂构件41在第二范围部43及连结部位41b的凸部44的一方的侧面41e上设有转动机构部80（参照图2、3、8）。所谓转动机构部80，是将伴随着涉及主臂构件41与副臂构件51的连结部位41b的转动产生的转动量向与主臂构件41的前端部41c连结的关节部件60的转动传递的转动机构部。

如图8也表示的那样，转动机构部80，具有被设在成为主臂构件41及副臂构件51的连结中心的连结轴46上的第一皮带轮81、被设在主臂构件41的中间部41d附近的的中间皮带轮82、被设在主臂构件41的前端部41c的连结轴47上的最终皮带轮83（与第一皮带轮81相同直径），以及被设在中间皮带轮82的附近的张紧皮带轮84，在这些的各皮带轮81～84上包绕着皮带85。另外，这些的连结轴46、47也是与上述连结轴45平行的轴，在图5中，连结轴46与第六轴L6相当，连结轴47与第七轴L7相当。

由这样的旋转机构部80，如主臂构件41与副臂构件51的连结角度改变，连结部位41b的连结轴46转动（旋转），则与其相随，第一皮带轮81旋转，其旋转经皮带85向最终皮带轮83传递，前端部41c的连结轴47随最终皮带轮83一起旋转。由这样的传递机构，与连结部位41b的角度改变连动，能够自动地转动主臂构件41的前端部41c的连结轴47（及安装在了该连结轴47上的关节部件60）（从第一皮带轮81向最终皮带轮83传递的转动量相等）。

下面，对副臂构件51进行说明。副臂构件51，是具有所需要的刚性的直线状的构件，在根端部51a上与主臂构件41同样地形成凹部51e，在此凹部51e中配置从第一滑块30向上方突设的连结构件36，由连结轴52能转动地连结副臂构件51的根端部51a与连结构件36（参照图2、3）。另外，连结轴52也是与上述连结轴45平行的轴，在图5中与第五轴L5相当。另外，副臂构件51也在与长度方向正交的截面确保所需尺寸（高度、厚度的各尺寸），由此，在构件内部能敷设及配置马达及各种控制用的电线等。

另外，副臂构件51的前端部51b，被重叠在设在了上述主臂构件41的连结部位41b的板状的凸部44的一方的面上，安装在上述的连结轴46上，能转动。这样连结的副臂构件51，由在连结轴46的转动，与主臂构件41的连结角度改变。

并且，副臂构件51在一方的侧面51c上的偏往根端部51a的部位安装着第四马达M4（转动驱动单元）（参照图2、3），此第四马达M4的驱动输出向设在了副臂构件51的另一方的侧面51d上的驱动传递机构部90传递（参照图4）。驱动传递机构部90，由与第四马达M4的输出轴连接了的驱动皮带轮91、安装在了上述的连结部位41b的连结轴46上的从动皮带轮92，以及包绕这些的各皮带轮91、92的皮带93构成。如第四马达M4使输出轴旋转，则其旋转向驱动皮带轮91传递，并且，由皮带93使从动皮带轮92旋转，对连结部位41b的连结轴46的转动进行驱动。

上述结构的主臂构件41及副臂构件51，如图4所示，在设主臂构件41的根端部41a侧的连结轴45为“A”，设连结部位41b的连结轴46为“B”，设前端部41c侧的连结轴47为“C”，设副臂构件51的根端部51a侧的连结轴52为“D”的情况下，即使两臂构件41、51的连结角度（由主臂构件41的第一范围部42与副臂构件51夹成的角度）改变，“A”、“B”、“C”也位于同一直线上。另外，从“A”至“B”的第一距离、从“B”至“C”的第二距离，以及从“D”至“B”的第三距离全部都相等，因此，即使主臂构件41折曲成回旋飞镖状，主臂构件41及副臂构件51也维持斯科特拉塞尔机构。另外，“A”及“D”也位于与假想直线相当的第一轴L1上，连结“C”及“D”的直线与第一轴L1正交。另外，在斯科特拉塞尔机构中，根据其动作特性，即使以一定的比例（相同速度）使连结角度改变，主臂构件41的前端侧的移动状况（移动速度）也不一定，具体地说，由连结角度的以一定比例进行的改变，两臂构件41、51的根端部41a、51a彼此越是离开（随着根端部41a、51a彼此离开），主臂构件41的前端侧的移动状况（移动速度）就会变得越快。

图5表示如上述那样将副臂构件51与主臂构件41连结的状态的俯视图，副臂构件51处在主臂构件41的厚度方向（图5中的X轴方向）的尺寸内，两臂构件41、51的厚度尺寸与以往的装置（上述的专利文献2～5所示重叠地连结了两臂构件的装置）相比被大幅度地紧凑化。另外，在本实施方式中，以两臂构件41、51的长度方向的中心线（图5中所示中心线L8）在俯视方向一致的方式连结了两臂构件41、51。

下面，对与主臂构件41的前端侧连结的关节部件60、旋转部件65，以及把持部件70进行说明。关节部件60由长方体状的关节构件61构成，后端部61a被配置在形成在了上述主臂构件41的前端侧的凹部41g中，被安装在连结轴47上。由此，如连结轴47转动，则关节部件60也转动。另外，关节部件60，以在基准状态（原点复位状态）下使从关节构件61的后端部61a至前端部61b的方向轴（与图4所示第二轴L2相当）与两臂构件41、51的基端侧的转动的中心轴（与图4所示第一轴L1相当）平行的方式被固定在连结轴47上。因此，即使两臂构件41、51的连结部位41b的连结角度改变，也能通过被设在主臂构件41上的上述转动机构部80的作用，把涉及关节部件60的第二轴L2维持成与第一轴L1的状态自动地变得平行。

关节部件60的侧方与旋转部件65连结。旋转部件65在内部具有第五马达M5，并且，还具有对第五马达M5的前端侧进行支承的支承板66及由第五马达M5旋转的旋转部67（参照图2、4、8等）。如图4、8所示，第五马达M5被配置成，使其旋转轴（与第三轴L3相当）与关节部件60的方向轴（第二轴L2）平行。

在旋转部件65的旋转部67上，安装着把持部件70。把持部件70，相向地配置着与把持对象的工件形状对应的把持爪71（参照图2），由空气压力缸能使这样的把持爪71进行开闭。

下面，对第一马达M1～第五马达M5进行说明。本实施方式的各马达M1～M5，使用带旋转编码器的马达，利用由旋转编码器进行的旋转量检测，而能对各马达M1～M5的工作状况进行检测。另外，在本实施方式中，使马达M1、M2、M4具有制动功能，由此谋求主臂构件41及副臂构件51的不动时的姿势稳定（当然，也可使马达M3、M5也具备制动功能）。这些各马达M1～M5分别与马达控制器（未图示）连接，对各马达M1～M5的旋转个别地进行控制，并且，根据情况，还进行多个马达的同步控制。

关于第一马达M1，如其旋转被驱动，则相应于旋转的方向，第一滑块30向图4中所示箭头（3）或箭头（4）的方向直动。另外，如第二马达M2被驱动，则与其旋转的方向相应，第二滑块20向图4中所示箭头（1）或箭头（2）的方向直动。

因此，如以例如第二滑块20向图4中所示箭头（1）的方向直动的方式使第二马达M2旋转，则以主臂构件41的第一范围部42与副臂构件51之间的连结角度变大的方式改变。另外，如以第二滑块20向箭头（2）的方向直动的方式使第二马达M2旋转，则以连结角度变小的方式改变。并且，如以第一滑块30向箭头（4）的方向直动的方式使第一马达M1旋转，则连结角度变大，如以第一滑块30向箭头（3）的方向直动的方式使第一马达M1旋转，同连结角度变小。因为这样的连结角度的改变由柱部件10、第一滑块30，以及第二滑块20进行，所以，柱部件10、第一滑块30，以及第二滑块20作为本发明中的角度改变单元起作用。

另外，在希望使连结角度增大的改变迅速地进行的情况下，以第二滑块20的向箭头（1）的方向的直动和第一滑块30的向箭头（4）的方向的直动同时地进行的方式，对第一、二马达M1、M2的旋转进行控制。同样，在希望使连结角度变小的改变迅速地进行的情况下，以第二滑块20的向箭头（2）的方向的直动和第一滑块30的向箭头（3）的方向的直动同时地进行的方式，对第一、二马达M1、M2的旋转进行控制。

由这样的第一、二马达M1、M2的旋转控制，在成为了两臂构件41、51的根端部41a、51a彼此离得最远的那样的位置关系的情况下，如图9所示那样，主臂构件41的第二范围部43变得与副臂构件51平行。因此，变得能使主臂构件41的前端部41a与副臂构件51的根端部51a的正旁边接近，相对于需要主臂构件41的前端被向柱部件10的近旁侧拉近的用途，本实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1变得适宜。而且，根据上述斯科特拉塞尔机构自身的动作特性，即使连结角度的改变的比例一定（角度改变速度一定），由于根端部41a、51a彼此越是离开，则主臂构件41的前端部41a的移动速度就越快，所以，主臂构件41的前端部41a的向柱部件10的拉近也会变得迅速，能够实现高效率的拉近动作。

另外，也可以使第二滑块20及第一滑块30向相同方向以相同速度直动的方式对第一、二马达M1、M2的旋转进行控制，在这样的控制中，维持着连结角度不变，使主臂构件41及副臂构件51沿Y轴上下移动。

另外，第三马达M3的转动，如图5所示那样，以第一轴L1为中心使主臂构件41及副臂构件51向图5中的箭头方向转动（回旋）。在这样的回旋中，因为与具有重量的柱部件10无关，所以，与以往的专利文献1的工业用机器人的情况相比，回旋所要求的施加在第三马达M3上的驱动转矩被减小，所以，能够实现平滑而且响应性优良的旋转动作。另外，以即使大幅度地回旋，安装在了副臂构件51上的第四马达M4也不与柱部件10干涉的方式，设定第四马达M4的安装位置。

下面，对第四马达M4的转动进行说明。首先，在不使第四马达M4转动、使其自由的状态下，即使如上述那样使第二滑块20或第一滑块30中的任意一方直动，使连结角度改变，与主臂构件41的前端部41c连结的关节部件60也由转动机构部80自动地转动，以便其方向轴（第二轴L2。参照图4）维持与第一轴L1的平行的状态。另外，如使第四马达M4转动，则该第四马达M4的转动经驱动传递机构部90及转动机构部80向连结轴47传递，能使关节部件60与上述转动不相关地转动。因此，关节部件60，由第四马达M4的转动控制，能以连结轴47为中心进行摇摆头部的转动（另外，在把第四马达M4的马达轴锁定的情况下，由于成为连结轴46固定在副臂构件51上的状态，连结轴46伴随着副臂构件51的角度改变进行转动，因此，其转动通过各皮带轮81～84朝连结轴47传递。在使第四马达M4的马达轴成为不受约束的状态的情况下，即变两个臂构件41、51的连结角度改变，包括关节部件60的各部也能取得重心等的平衡，从而使转动机构部80适当地转动）。

另外，如使第五马达M5转动，则把持部件70以第三轴L3为中心旋转，能够自由地改变把持爪71的朝向。而且，通过组合上述各马达M1～M5的转动，能够使把持部件70的位置、姿势等自由自在，与此相随，在对以各种各样的方向杂乱地堆放在了图10所示那样的台的台上表面上的工件W进行把持的情况下等，本实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1能适宜地使用。

另外，第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1，不限于上述内容，可考虑多种变型例。例如、主臂构件41的折曲样子，也可不是做成在中间部41d（连结部位41b）折曲了直线状的第一范围部42及第二范围部43的形状，而是做成将整体弯曲成了圆弧状的回旋飞镖形状，消除中间部41d（连结部位41b）的折曲点，做成应力集中难以产生的形状。

另外，在希望使把持部件70朝上（Y轴的箭头指示的方向）的情况下，也可上下相反地配置主臂构件41及副臂构件51，将主臂构件41的根端部41a与第一滑块30连结，将副臂构件51的根端部51a与第二滑块20连结。并且，在简化构造的情况下，也可省略涉及第一滚珠丝杠12及第一滑块30的驱动系或涉及第二滚珠丝杠14及第二滑块20的驱动系中的任意一方，做成仅主臂构件41的根端部41a或副臂构件51的根端部51a中的任意一方能直动的结构（这样的简化了的结构，在上下相反地配置了上述的主臂构件41及副臂构件51的情况下也能应用）。

而且，关于与连结角度的改变连动使关节部件60转动的机构，为了以关节构件61的方向轴（图4所示第二轴L2）更正确地维持着与两臂构件41、51的回旋的中心轴（图4所示第一轴L1）平行的状态的方式自动转动，最好做成以下的那样的结构。即，将图4所示驱动皮带轮91固定在副臂构件51的根端部51a侧的连结轴52上，此连结轴52也固定在根端部51a上。例如，在连结轴52及轴孔上设置键槽，由键的压入将连结轴52固定在驱动皮带轮91及副臂构件51的双方。另外，在此结构中，将第四马达M4如后述那样移至主臂构件41进行配置。通过做成上述那样的结构，驱动皮带轮91随着副臂构件51的根端部51a的转动进行旋转，其旋转量从从动皮带轮92经图8所示转动机构部80向主臂构件41的前端部41c的连结轴47传递。因此，关节部件60（关节构件61）以副臂构件51的根端部51a的转动量进行转动，所以，即使两构件41、51的连结角度改变，第二轴L2与第一轴L1的平行的状态也更正确地被维持。

另外，在上述那样的结构中，第四马达M4以对图8所示转动机构部80具备的第一皮带轮81、中间皮带轮82、或最终皮带轮83的任一个进行驱动的方式配置在主臂构件41上是适宜的。由此，通过上述自动转动和由第四马达M4进行的控制转动，能够以两种方式使关节部件60（关节构件61）转动。

另外，第三马达M3也可配置在第二滑块20的那一方，因为基本上第三马达M3具有规定的重量，所以，最好配置在移动频度较少的那一方的滑块上。而且，安装在主臂构件41的前端侧的部件，可相应于用途等连结各种各样的部件。

图11（a）（b），表示与主臂构件41的前端部41c连结的各种部件的变型例。图11（a），直到关节部件60及旋转部件65与主臂构件41的前端部41c连结的部位，与上述同样，其前端侧与上述不同。即，旋转部件65的旋转部67与转动部件75连结，在转动部件75的前端侧安装了把持部件70′。转动部件75是由连结轴78能转动地连结了第一构件76和第二构件77的部件，此连结轴78是与上述主臂构件41的前端部41c的连结轴47平行的轴。通过由安装在了第一构件76上的马达（未图示）使此连结轴78转动，进行第二构件77的转动。由此，能够进一步提高关于安装在了第二构件77的前端部77a上的把持部件70′的姿势的自由度。

图11（b）是另外的变型例，臂状的关节部件60′能转动地与主臂构件41的前端部41c连结，中间部件63（与转动构件相当）能转动地与该关节部件60′的前端部60a′连结。涉及前端部60a′的转动的连结轴62，与主臂构件41的前端部41c的连结轴47平行。并且，中间部件63与旋转部件65连结，并且，在该旋转部件65具有的旋转部67上安装着把持部件70′。图11（b）所示例，与图11（a）所示例相比，旋转及转动的顺序相反，所以，涉及位于前端的把持部件70′的姿势改变的范围，也成为与图11（a）的情况不同的范围，通过相应于用途应用图11（a）或图11（b），能够获得对于把持部件70′的把持最佳的姿势。

另外，除了把持用途以外，在应用于例如载置工件使其移动的用途的情况下，安装载置部件等代替把持部件70。另外，这样的把持部件70、载置部件等，如不需要涉及旋转的姿势改变等，则也可与上述关节部件60连结，在进一步对构造进行简化的情况下，也可直接、能转动地安装在主臂构件41的前端部41c的连结轴47上。并且，除了把持、载置以外，也可安装与搬运、推压等各种作业对应的部件来代替上述的把持部件70、70′，扩大第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1的用途。

图12～14表示本发明的第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置100。第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置100，基本上与第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1相同，主要的不同点在于，使第四马达M4的配置部位不同，并且省略了转动机构部80。

即，第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置100，将主臂构件140的根端部140a及副臂构件150的根端部150a与设在了柱部件110上的第二滑块120及第一滑块130连结，经板状的关节部件160连结旋转部件165与主臂构件140的前端部140c，在旋转部件165具有的旋转部件167上安装了把持部件170。另外，在第二实施方式中，为了将安装在了第一滑块130上的第三马达M3用的配线引出至柱部件110的外部，将用于对该配线进行保护的保护管101悬挂成U字状。

另外，主臂构件140，是在中间部140d（及处在该中间部140d的相反侧的、涉及与副臂构件150的连结的连结部位140b）折曲，整体做成了回旋飞镖状的形状（平假名的“へ”字的形状）的构件，具有从根端部140a至中间部140d（连结部位140b）的范围的直线状的第一范围部142和从中间部140d（连结部位140b）至前端部140c的范围的直线状的第二范围部143，在连结部位140b具有板状的凸部144。

并且，主臂构件140，在安装在了前端侧的第二范围部143的一方的侧面140e上的马达罩145的内部配置第四马达M4（参照图12、13）。另外，为了这样配置第四马达M4，主臂构件140的第二范围部143与第一范围部142相比宽度变大。

第四马达M4的输出轴与设在了另一方的侧面140f上的旋转传递部105的第一皮带轮106连结（参照图14）。而且，旋转传递部105具有第二皮带轮107和皮带108，第二皮带轮107安装安装在设在主臂构件140的前端部140c上的连结轴147上，皮带108包绕各皮带轮106、108。因此，如使第四马达M4旋转，则其旋转经旋转传递部105向连结轴147传递。于是，因为在连结轴147安装着关节部件160，所以，安装在了该关节部件160上的旋转部件165及把持部件170转动。另外，在第二实施方式中，第四马达M4及旋转传递部105与转动驱动单元相当。

在第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置100中，因为由第四马达M4对主臂构件140的前端部140c的连结轴147及关节部件160的转动的全部进行控制，所以，省略了第一实施方式中的与连结角度相伴的自动的转动。由此，第二实施方式具有涉及主臂构件140的前端侧的转动的驱动构造相比第一实施方式能够简化的优点。

另外，在第二实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置100中，也能应用在第一实施方式中说明了的各种变型例。另外，第四马达M4如不与旋转部件165等干涉，则也可省略旋转传递部105，将连结轴147直接地与其输出轴连结。

图15表示第三实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置200（安装着各种罩的状态），此斯科特拉塞尔机构式装置200的特征在于，使用了直形的主臂240代替第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1的折曲了的主臂40（在图15中，主臂240是直形这一情况由一点划线的中心线C1表示）。除了与此直形的主臂240关联的部位以外，第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1与第三实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置200是相同的结构，构成副臂250的副臂构件251的前端部251b能转动地与构成主臂240的主臂构件241的中间部241d连结，并且，关节部件260能转动地与主臂构件241的前端部241c连结，另外，主臂构件241的根端部241a及副臂构件251的根端部251a分别被安装在柱部件210的第二滑块220及第一滑块230上（另外，图15中所示的第一轴L1、第二轴L2表示与第一实施方式同样的假想轴）。

另外，在图15中，为了与上述图3～9等同样地对图进行简化，省略了把持部件等的图示，但在第三实施方式中，也与第一实施方式同样地能将各种部件安装在关节部件260上，例如，图11（a）（b）所示那样的结构当然也能在第三实施方式中应用。另外，因为主臂构件241是直形，所以，作为主臂构件241和副臂构件251的连结构造及副臂构件251的前端部251b等的形状等，能够应用各种公知的技术，例如，能够使用上述专利文献1～4的构造及形状等（另外，在图15中，使副臂构件251的前端部251b以相向的状态与主臂构件241的侧面241f连结，将副臂构件251的包含前端部251b的那一侧形成为板状，即使连结角度改变也不与主臂构件241干涉）。

图16，概要地表示设在主臂构件241的一方的侧面241e上的转动机构部280。此转动机构部280，因为副臂构件251在主臂构件241的中间部241d由连结轴246与主臂构件241能转动地连结，所以，成为从图8所示第一实施方式的转动机构部80简化了的构造。即，第三实施方式的转动机构部280，具有被固定在了连结轴246上的第一皮带轮281及被固定在了主臂构件241的前端部241c的连结轴247上的第二皮带轮282（直径与第一皮带轮281相同），在这些的两皮带轮281、282上包绕着皮带285。另外，连结轴246、247是平行的轴。

这样的转动机构部280，具有与第一实施方式的转动机构部80同样的转动特性，与两臂构件241、251的连结角度的改变对应，各皮带轮281、282适宜地旋转，由此，主臂构件241的前端部241c的连结轴247及安装在了连结轴247上的关节部件260连动地自动转动。

另外，在副臂构件251上，设有在第一实施方式的副臂构件51中说明了的与转动驱动单元相当的第四马达M4及与驱动传递机构部90同样的机构部，由它们，与第一实施方式同样，第三实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置200也能对连结轴246的转动进行驱动。

因此，在第三实施方式中也与第一实施方式同样，如由附随地设在斯科特拉塞尔机构式装置200中的马达控制器（与切换单元相当）对第四马达适宜地进行控制，以便切换使制动功能产生了作用的锁定状态、解除了制动功能的自由状态、或使马达轴转动的驱动状态，则关节部件260的转动的方式也能被改变。即，如使第四马达成为锁定状态，则成为副臂构件251与连结轴246固定了的状态，能够与伴随着副臂构件251的移动的角度改变连动地使关节部件260转动，另外，即使使第四马达成为自由状态，也能够伴随着连结角度的改变使关节部件260转动，另外，如使第四马达成为驱动状态，则能够如使用者希望的那样对关节部件260的转动状况进行控制。另外，除了上述部位以外，第三实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置200与第一实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置1相同，实现与在第一实施方式中说明了的内容同样的动作。

根据以上的那样的结构，即使在具有直臂的主臂240的斯科特拉塞尔机构式装置200中，由于由马达控制器的控制适宜地切换共两种转动方式，即，使与主臂构件241的前端部241c能转动地连结的关节部件260与两臂构件241、251的连结角度的改变连动地自动转动，及由第四马达的驱动使与主臂构件241的前端部241c能转动地连结的关节部件260与连结角度的改变不相关地转动，所以，能够对应于各种各样的用途对关节部件260的姿势及转动的方式进行调整。

另外，在第三实施方式的斯科特拉塞尔机构式装置200中，也可如在第一实施方式的变型例中说明了的那样，将第四马达（与转动驱动单元相当）设在转动机构部280中，对第一皮带轮281或第二皮带轮282的任一个进行驱动，或者使转动机构部与副臂构件251的根端部251a侧的转动进行连动。

产业上的利用可能性

本发明，由于能将安装在了主臂的前端上的关节部件切换成与两臂构件的连结部位的角度改变连动地转动和与角度改变不相关地转动的共两种转动方式，所以，能够将斯科特拉塞尔机构式装置适宜地用于各种各样的用途。

附图标记说明：

1、100、200  斯科特拉塞尔机构式装置

10、110、210  柱部件

12  第一滚珠丝杠

14  第二滚珠丝杠

20、120、220  第二滑块

30、130、230  第一滑块

41、140、241  主臂构件

41b、140b  连结部位

51、150、251  副臂构件

60、160、260  关节部件

65、165  旋转部件

70、170  把持部件

80、280  转动机构部

M1～M5  第一马达～第五马达

Claims (8)

1.一种斯科特拉塞尔机构式装置，具备主臂构件、能转动地与上述主臂构件连结的副臂构件，和使上述主臂构件及上述副臂构件的连结角度改变的角度改变单元；其特征在于：

关节部件能转动地与上述主臂构件的前端部连结；

涉及上述关节部件的转动的转动轴，与涉及上述主臂构件及上述副臂构件的连结部位的转动的轴平行；

具备与由上述角度改变单元产生的角度改变连动地使上述关节部件自动转动的转动机构部，和

与由上述角度改变单元产生的角度改变不相关地经上述转动机构部使上述关节部件转动的转动驱动单元。

2.根据权利要求1所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：具有旋转部的旋转部件与上述关节部件连结。

3.根据权利要求1所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：转动构件能转动地与上述关节部件连结；

涉及上述转动构件的转动的轴，与上述关节部件的转动轴平行；

具有旋转部的旋转部件与上述转动构件连结。

4.根据权利要求2或3所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：在上述旋转部件的旋转部上安装着把持部件。

5.根据权利要求1所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：具有旋转部的旋转部件与上述关节部件连结；

具有能以与上述关节部件的转动轴平行的轴为中心转动的转动部的转动部件与上述旋转部件的旋转部连结。

6.根据权利要求5所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：在上述转动部件的前端侧安装着把持部件。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：上述主臂构件的根端部及上述副臂构件的与连结侧相反侧的根端部，位于同一假想直线上；

上述主臂构件及上述副臂构件能以上述假想直线为转动轴转动；

上述角度改变单元，包含

与上述假想直线平行配置的第一滚珠丝杠，和

通过上述第一滚珠丝杠的旋转进行直动的第一直动部件；

上述主臂构件的根端部或上述副臂构件的根端部中的任意一方，在能以上述假想直线为转动轴转动的状态下与上述第一直动部件连结；

具备对上述主臂构件及上述副臂构件以上述转动轴为中心的转动进行驱动的转动驱动源。

8.根据权利要求7所述的斯科特拉塞尔机构式装置，其特征在于：上述角度改变单元，还包含

与上述第一滚珠丝杠平行配置的第二滚珠丝杠，和

通过上述第二滚珠丝杠的旋转进行直动的第二直动部件；

上述副臂构件的根端部或上述主臂构件的根端部中的任意一方，在能以上述假想直线为转动轴转动的状态下与上述第二直动部件连结。

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