CN103659797A - 通过球窝关节连接的并联杆机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过球窝关节连接的并联杆机械手。并联杆机械手（10）具备配置于从动连杆（22a、23a）与驱动连杆（21a）之间、以及配置于从动连杆与可动部（12）之间的球窝关节（42a～42d），这些球窝关节中的至少一个包括球（44a）、和包住包括最大直径的球的表面的一半以上的壳体（43a），还具备密封并覆盖球窝关节的球的周围的覆盖部（45a）。

Description

通过球窝关节连接的并联杆机械手

技术领域

本发明涉及使用了对通过球窝关节连接的手端操作装置进行三维定位的三角型并联杆机构的并联杆机械手。

背景技术

图6是现有技术中的并联杆机械手的立体图。如图6所示，现有技术的并联杆机械手100主要包括基础部110、可动部120、连结基础部110以及可动部120的三个连杆部200a～200c。另外，可动部120具备未图示的手端操作装置的安装部件190。

由图6可知，连杆部200a包括从基础部110延伸的驱动连杆210a、和从可动部120延伸的两个从动连杆220a、230a。另外，基础部110包括对驱动连杆210a进行驱动的驱动器130a。另外，其他连杆部200b、200c也是同样的构成。通过独立控制这些连杆部200a～200c的驱动器130a～130c，能够使可动部120以3自由度（从第一轴到第三轴）移动，定位于期望的位置。

然而，驱动连杆210a和从动连杆220a之间以及从动连杆220a和可动部120之间，通过由球和球窝构成的球窝关节结合。在日本特表2002-529258号公报中，为了使球窝关节的可动范围变大，使球窝比半球小。在这种情况下，存在球窝从球分离的可能性。因此，为了避免球窝从球分离，需要利用弹簧连接对置的两个球窝。

然而，即便在设置了这样的弹簧的情况下，在施加了比弹簧的力更大的外力的情况下，也存在球窝关节的球从球窝脱离的可能性。尤其在并联杆机械手被应用在食品、医药品、化妆品等领域的情况下，从卫生上的问题来讲，需要务必避免球窝关节被分离。另外，基于同样的理由，还期望从球窝关节产生的磨耗粉末不扩散。

另外，一般要求并联杆机械手高速动作。为了实现机械手的高速动作，需要尽量使从动连杆和可动部为轻质。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而做出的，其目的在于提供具备不易分离的球窝关节并且轻质且能够防止磨耗粉末的扩散的并联杆机械手。

为了实现上述目的，根据第一实施方式，该并联杆机械手具备：基础部；可动部；三个连杆部，其连结上述基础部与上述可动部，从而相对于上述基础部分别具有1自由度；三个驱动器，其分别驱动该连杆部，并且，上述连杆部分别由与上述基础部连结的驱动连杆和连结该驱动连杆与上述可动部且相互平行的两个从动连杆构成，在该并联杆机械手中，具备配置于上述从动连杆与上述驱动连杆之间、以及配置于上述从动连杆与上述可动部之间的球窝关节，这些球窝关节中的至少一个包括球和包住包括最大直径的上述球的表面的一半以上的壳体，还具备密封并覆盖上述球窝关节的上述球的周围的覆盖部。

根据第二实施方式，在第一实施方式中，还具备相互连结各个上述连杆部的上述两个从动连杆的细长板。

附图说明

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征、优点以及其他目的、特征、优点能够明确。

图1是基于本发明的并联杆机械手的立体图。

图2是驱动连杆和从动连杆之间的连结部的放大图。

图3是球窝关节的剖视图。

图4是球窝关节的壳体的局部剖视图。

图5是一对从动连杆的局部立体图。

图6是现有技术的并联杆机械手的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明，在以下的附图中，对相同的部件赋予相同的参照符号。为了容易理解，适当变更这些附图的比例尺。

图1是基于本发明的并联杆机械手的立体图。在图1中，并联杆机械手10主要包括基础部11、可动部12、连结基础部11及可动部12的三个连杆部20a～20c。在可动部12的下表面安装有未图示的手端操作装置。

如图1所示，连杆部20a由驱动连杆21a、和从可动部12相互平行地延伸的两个从动连杆22a、23a构成。这些驱动连杆21a和与从动连杆22a、23a通过球窝关节42a、42b相互连结。另外，从动连杆22a、23a的前端通过其他球窝关节42c、42d与可动部12连结。另外，虽未在附图中图示，但从基础部11延伸的驱动连杆21a与对驱动连杆21a进行驱动的驱动器（未图示）连接。该驱动器载置在基础部11上。

由于其他连杆部20b、20c与连杆部20a的构成相同，所以省略详细的说明。如图可知，本发明的并联杆机械手10是三角型。并且，通过独立控制连杆部20a～20c的驱动器13a～13c，关于第一轴至第三轴，能够以3自由度将与可动部12连结的安装部件（未图示）定位于期望的位置。

图2是驱动连杆和从动连杆之间的连结部的放大图，图3是球窝关节的剖视图。以下，参照这些附图对球窝关节42a进行说明。另外，其他球窝关节42b等也相同，所以省略其说明。

由图2以及图3可知，球窝关节42a包括壳体43a和收纳于壳体43a内的球44a。在图3中，由树脂或Teflon（注册商标）等构成的衬垫47a配置在球44a和壳体43a之间。另外，在球44a和壳体43a之间的界面还涂敷有润滑剂。利用这些衬垫47a以及润滑剂，使球44a相对于壳体43a顺畅地旋转。

尤其从图3可知，壳体43a构成为包住一半以上包括球44a的最大直径的表面。换句话说，球44a被卡留在壳体43a内。因此，在本发明中，即便在施加了外力时、在以高速动作向关节部施加了强烈的负荷时，球44a也不容易从壳体43a脱离。

因此，在本发明中，无需利用弹簧等相互连接两个从动连杆22a、23a。因此，在本发明中，能够使并联杆机械手10减轻与弹簧对应的重量而轻型化，由此还可知，能够使可动部12进一步以高速动作。

另外，如图2以及图3所示，具备密封覆盖从壳体43a露出的球44a的一部分的覆盖部45a。为了使覆盖部45a柔软地追随球窝关节42a的动作，优选由弹性材料，例如由橡胶或硅形成。

另外，图2所示的覆盖部45a是大致圆锥形。与此相对，图3所示的覆盖部45a放松成波状。能够知道这种形状使覆盖部45a的追随性以及柔软性提高。

另外，由图3可知，位于与驱动连杆21a相反侧的球44a的一部分从壳体43a露出。在本发明中，利用盖部46a封闭球44a的该露出部分。盖部46a可以由与覆盖部45a相同的材料形成，另外，还可以由硬质材料形成。

这样，在本发明中，球44a和壳体43a之间的配合部分被覆盖部45a或覆盖部45a以及盖部46a的双方覆盖。因此，从球窝关节42a产生的磨耗粉末不会从由覆盖部45a以及盖部46a形成的空间扩散。因此，在将本发明的并联杆机械手10应用在食品、医药品、化妆品等领域的情况下尤其有利。

然而，由图1可知，在从动连杆23a的两端配置有球窝关节42a、42c。为了减少机械手坐标的影响，需要使这些球窝关节42a、42c之间的中心距离正确地与期望的值一致。在图3中，壳体43a包括局部延伸的延伸部，在延伸部形成有螺纹牙部48a。

并且，在球窝关节的壳体的局部剖视图亦即图4中，在壳体43a的螺纹牙部48a配合有形成于从动连杆23a的一端的螺纹牙部。另外，在从动连杆23a的另一端也形成有同样的螺纹牙部。这些从动连杆23a的螺纹牙部形成为在从动连杆23a的轴向比壳体43a的螺纹牙部48a更长。例如也可以通过在碳制轻型管的两端安装螺丝部件来制成从动连杆23a。另外，也可以利用铝或树脂制成从动连杆23a。

在本发明中，通过从动连杆23a的两端的旋入量来调节两个球窝关节42a、42c之间的中心距离。若旋入从动连杆23a至获得期望的距离，则如图2以及图4所示，使螺母49a与从动连杆23a的余下的螺纹牙部螺纹接合，邻接固定于壳体43a。由此，能够将从动连杆23a紧固于壳体43a，能够固定两个球窝关节42a、42c之间的中心距离。因此，能够使并联杆机械手10正确动作。

图5是一对从动连杆的局部立体图。如图2以及图5所示，通过利用螺栓固定的隔离件52a、52b使两个细长板51a、51b为一体。由此，两个细长板51a、51b被相互平行配置。并且，两个细长板51a、51b配置在一对从动连杆22a、23a之间。

另外，该两个细长板51a、51b以能够绕旋转轴53转动的方式与从动连杆22a、23a连结。为了使细长板51a、51b相对于从动连杆22a、23a顺畅地转动，也可以将滑动轴承或滚珠轴承配置于旋转轴53。

由图5可知，两个细长板51a、51b在尽量远离可动部的、驱动连杆21a与两个从动连杆22a、23a之间的连结部的附近与两个从动连杆22a、23a连结。其理由是为了减轻实际移动的可动部12侧的重量。

这些细长板51a、51b起到如下作用，即、限制两个从动连杆22a、23a绕沿各棒长边方向的轴旋转，同时使从动连杆22a、23a的距离保持恒定。因此，能够通过细长板51a、52a进一步防止球窝关节42a分离为壳体43a和球44a。

另外，如图5所示，在两个细长板51a、51b上形成有沿轴向延伸的多个细长开口部55。通过这些细长开口部55能够使细长板51a、51b进一步轻型化。其结果，可知能够使可动部12进一步以高速动作。

在第一实施方式中，包括最大直径的球的表面的一半以上被壳体包住，另外，设置有密封覆盖球的周围的覆盖部。因此，即便在球和壳体之间产生磨耗粉末，也能够防止向外部扩散。另外，由于包括最大直径的球的表面的一半以上被壳体包住，所以即便在施加了外力时，也能够防止球窝关节分离。另外，由于无需使用弹簧，所以也能够使并联杆机械手轻型化。

在第二实施方式中，两个从动连杆绕各自的旋转轴旋转被细长板限制，因此，能够进一步防止球窝关节被分离。

虽然使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但本领域技术人员能够理解，能够不脱离本发明的范围进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (2)

1.一种并联杆机械手，该并联杆机械手（10）具备：基础部（11）；可动部（12）；三个连杆部（20a～20c），其连结上述基础部与上述可动部，从而相对于上述基础部分别具有1自由度；以及三个驱动器，其分别驱动该连杆部，并且，上述连杆部分别由与上述基础部连结的驱动连杆（21a）和连结该驱动连杆与上述可动部且相互平行的两个从动连杆（22a、23a）构成，上述并联杆机械手的特征在于，

具备配置于上述从动连杆与上述驱动连杆之间、以及配置于上述从动连杆与上述可动部之间的球窝关节（42a～42d），这些球窝关节中的至少一个包括球（44a）和包住包括最大直径的上述球的表面的一半以上的壳体（43a），

还具备密封并覆盖上述球窝关节的上述球的周围的覆盖部（45a）。

2.根据权利要求1所述的并联杆机械手，其特征在于，

还具备相互连结各个上述连杆部的上述两个从动连杆的细长板（51a、51b）。

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