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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Parallelroboter.
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Stand der Technik
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Ein bekannter sogenannter Delta-Parallelroboter im Stand der Technik umfasst drei Antriebsgliedstücke, die von drei Motoren drehangetrieben werden, und drei Paare von parallelen passiven Gliedstücken, die mit den jeweiligen Antriebsgliedstücken und einem beweglichen Bereich gekoppelt sind (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Dieser Parallelroboter umfasst auch einen zusätzlichen Aktuator, der zwischen den passiven Gliedstücken jedes Paars und parallel zu den passiven Gliedstücken angeordnet ist. Jeder zusätzliche Aktuator wird von einem Hilfsgliedstück unter Verwendung von Lagern drehbar gestützt. Das Hilfsgliedstück ist zwischen den passiven Gliedstücken jedes Paars eingegliedert und ist unter Verwendung der Lager an den passiven Gliedstücken drehbar angebracht.
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Liste bekannter Schriften
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Patentliteratur
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PTL 1 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr.
2020-78839 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die passiven Gliedstücke und die zusätzlichen Aktuatoren erfahren während des Betriebs des Parallelroboters große Beschleunigung und Verzögerung. Somit ist es wünschenswert, einen Anstieg der Trägheit an der Befestigungsstruktur der Hilfsgliedstücke, die zum Anbringen der zusätzlichen Aktuatoren an den passiven Gliedstücken verwendet werden, auf ein Minimum zu reduzieren.
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Des Weiteren muss zum drehbaren Anbringen jedes Hilfsgliedstücks an den entsprechenden passiven Gliedstücken und dem entsprechenden zusätzlichen Aktuator unter Verwendung der Lager eine Welle, die mit in den Innenringen der Lager in Eingriff steht, in einer orthogonal zur Längsrichtung der passiven Gliedstücke verlaufenden Richtung angeordnet werden.
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Die passiven Gliedstücke sind lange und schmale Komponenten. Es ist schwierig, eine Welle, die sich orthogonal zur Längsrichtung erstreckt, an einer Zwischenposition jedes passiven Gliedstücks in dessen Längsrichtung integral und akkurat maschinell auszuarbeiten. Deshalb verursachen, wenngleich eine Welle, bei der es sich um eine von den passiven Gliedstücken separate Komponente handelt, mit den passiven Gliedstücken verbunden wird, während des Betriebs des Parallelroboters auftretende Schwingungen, dass sich die passiven Gliedstücke und die Welle, bei denen es sich um separate Komponenten handelt, geringfügig bezüglich einander bewegen, wodurch gelegentlich Reibverschleiß verursacht wird.
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Somit ist es wünschenswert, die Dauerhaftigkeit durch Unterbinden des Auftretens von Reibverschleiß zwischen den passiven Gliedstücken und der Welle zu verbessern und gleichzeitig eine Gewichtsreduzierung der Befestigungsstruktur des Hilfsgliedstücks zu erzielen.
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Lösung des Problems
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt einen Parallelroboter bereit, der Folgendes umfasst: ein Antriebsgliedstück, das von einem Aktuator drehangetrieben wird; zwei parallele stangenförmige passive Gliedstücke, die mit einem vorderen Ende des Antriebsgliedstücks gekoppelt sind; und einen Stützmechanismus, der zwei Wellen und ein Hilfsgliedstück aufweist. Jede der Wellen ist an jedem der passiven Gliedstücke in einem Zustand fixiert, in dem jede der Wellen mit einer Durchgangsbohrung, die an einer Zwischenposition jedes der passiven Gliedstücke in Richtung einer Längsachse davon vorgesehen ist, in Eingriff steht. Das Hilfsgliedstück ist durch zwei Lager, mit deren Innenringen die Wellen in Eingriff stehen, drehbar an den Wellen angebracht. Die Durchgangsbohrung ist in einer ersten Richtung ausgebildet, die orthogonal zu einer Ebene verläuft, die die Längsachse jedes der zwei passiven Gliedstücke umfasst. Jede der Wellen umfasst einen ersten Wellenbereich, einen zweiten Wellenbereich und einen Befestigungsbereich. Der erste Wellenbereich steht mit der Durchgangsbohrung von einer Endfläche in der ersten Richtung aus in Eingriff und liegt an der einen Endfläche an. Der zweite Wellenbereich steht mit der Durchgangsbohrung von der anderen Endfläche aus in der ersten Richtung in Eingriff und liegt an der anderen Endfläche an. Der Befestigungsbereich legt eine Kraft in einer Richtung an, die bewirkt, dass sich der erste Wellenbereich und der zweite Wellenbereich in der Durchgangsbohrung einander annähern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- [1] 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Parallelroboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- [2] 2 stellt schematisch die Beziehung zwischen passiven Gliedstücken, einem zusätzlichen Aktuator und einem beweglichen Bereich des Parallelroboters von 1 dar.
- [3] 3 stellt schematisch die Betriebsweise der passiven Gliedstücke, des zusätzlichen Aktuators und des beweglichen Bereichs von 2 dar.
- [4] 4 stellt schematisch die Struktur zum Übertragen einer Antriebskraft von dem zusätzlichen Aktuator zu einer Handgelenkwelle des Parallelroboters von 1 dar.
- [5] 5 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Stützmechanismus für den zusätzlichen Aktuator des Parallelroboters von 1 darstellt.
- [6] 6 ist eine Vertikalschnittansicht, die den Stützmechanismus von 5 darstellt.
- [7] 7 ist eine Vertikalschnittteilansicht, die eine Welle des Stützmechanismus von 6 darstellt.
- [8] 8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht, die die Welle des Stützmechanismus von 7 darstellt.
- [9] 9 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Welle von 8 an einem der passiven Gliedstücke fixiert ist.
- [10] 10 ist eine Vertikalschnittansicht, die eine Modifizierung der Welle des Stützmechanismus von 7 darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird ein Parallelroboter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt wird, umfasst der Parallelroboter 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Basisbereich 2, der an einer externen Struktur, wie z. B. einer Decke oder einem Sockel, fixiert ist, einen beweglichen Bereich 3, der unter dem Basisbereich 2 angeordnet ist, und drei Arme 4, 5 und 6, die den Basisbereich 2 und den beweglichen Bereich 3 parallel miteinander koppeln.
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Der Basisbereich 2 umfasst drei Aktuatoren (z. B. Servomotoren und Reduzierer) 7, 8 und 9 zum Antreiben der drei Arme 4, 5 bzw. 6.
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Die Arme 4, 5 bzw. 6 umfassen jeweils Antriebsgliedstücke 10, 11 und 12, die von den Aktuatoren 7, 8 und 9 drehangetrieben werden, und Paare von parallelen stangenförmigen passiven Gliedstücken 13, 14 und 15, die die Antriebsgliedstücke 10, 11 und 12 mit dem beweglichen Bereich 3 koppeln. Die passiven Gliedstücke 13, 14 und 15 sind unter Verwendung von sphärischen Lagern 16 mit den Antriebsgliedstücken 10, 11 und 12 und dem beweglichen Bereich 3 drehbar gekoppelt.
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Wie in 2 und 3 gezeigt wird, sind die vier sphärischen Lager 16, die an den gegenüberliegenden Enden der zwei passiven Gliedstücke 13, 14 oder 15 des Arms 4, 5 oder 6 angeordnet sind, an derartigen Positionen angeordnet, dass ein Rechteck, dessen Ecken durch die Mitten der sphärischen Lager 16 definiert werden, die Form eines Parallelogramms aufweist.
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Wie in 4 gezeigt wird, umfasst beispielsweise der bewegliche Bereich 3 ein scheibenförmiges Gehäuse 17, das so angeordnet ist, dass seine Mittelachse A in der vertikalen Richtung ausgerichtet ist, ein Handgelenkwellenglied 18, das dahingehend von dem Gehäuse 17 gestützt wird, um die Mittelachse A drehbar zu sein, und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 19. Das Handgelenkwellenglied 18 weist ein unteres Ende auf, das mit einer Befestigungsfläche 18a versehen ist, an der ein Werkzeug, wie z. B. eine Hand, angebracht werden kann. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 19 umfasst ein erstes Zahnrad 20, das von dem Gehäuse 17 drehbar gestützt wird, und ein zweites Zahnrad 21, das an dem Handgelenkwellenglied 18 fixiert ist und das mit dem ersten Zahnrad 20 kämmt.
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Wie in 1 gezeigt wird, sind die drei Arme 4, 5 und 6 in einem gleichmäßigen Abstand in der Umfangsrichtung um die Mittelachse des Basisbereichs 2 herum angeordnet. Die drei Aktuatoren 7, 8 und 9 werden synchron gesteuert, so dass der bewegliche Bereich 3 durch translatorische Bewegung an eine gewünschte Position in dreidimensionalen Richtungen, darunter zwei horizontale Richtungen und eine vertikale Richtung, positioniert werden kann, während die Mittelachse A des beweglichen Bereichs 3 in der vertikalen Richtung gehalten wird.
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Wie in 1 und 5 gezeigt wird, umfasst der Parallelroboter 1 einen zusätzlichen Aktuator 22, der zwischen den passiven Gliedstücken 13 des einzelnen Arms 4 eingesetzt ist. Der zusätzliche Aktuator 22 (z. B. ein Servomotor und eine Reduzierer) ist zum Drehantreiben des Handgelenkwellenglieds 18 des beweglichen Bereichs 3 vorgesehen. Eine Ausgangswelle (nicht gezeigt) des zusätzlichen Aktuators 22 und das erste Zahnrad 20 des Antriebskraftübertragungsmechanismus 19 sind durch eine Antriebswelle 23 miteinander gekoppelt, die eine von dem zusätzlichen Aktuator 22 erzeugte Antriebskraft auf das erste Zahnrad 20 überträgt.
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Die Antriebswelle 23 erstreckt sich parallel zu den passiven Gliedstücken 13 in der Nähe der Mitte zwischen den zwei passiven Gliedstücken 13 in der Richtung, in der sie voneinander getrennt sind, und ist mit dem ersten Zahnrad 20 des Antriebskraftübertragungsmechanismus 19 unter Verwendung eines Universalgelenks 24 gekoppelt. Der Mittelpunkt des Universalgelenks 24 ist vorzugsweise auf einer Linie angeordnet, die die Mittelpunkte der zwei sphärischen Lager 16, die die zwei passiven Gliedstücke 13 mit dem beweglichen Bereich 3 koppeln, verbindet.
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Der zusätzliche Aktuator 22 wird von den zwei passiven Gliedstücken 13 unter Verwendung eines Stützmechanismus 25 gestützt.
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Wie in 6 gezeigt wird, umfasst der Stützmechanismus 25 zwei Parallelwellen 26, die in einem Zustand an den passiven Gliedstücken 13 fixiert sind, in dem die Wellen 26 durch Durchgangsbohrungen 28 hindurchgehen, die an einer Zwischenposition in der Längsrichtung der zwei passiven Gliedstücke 13 vorgesehen sind. Die Durchgangsbohrungen 28 erstrecken sich in einer Richtung, die orthogonal zu einer Ebene ist, die die Längsachsen der zwei passiven Gliedstücke 13 umfasst. Diese Richtung wird im Folgenden als eine erste Richtung bezeichnet. Der Stützmechanismus 25 umfasst auch eine einzelne Welle (d. h. eine andere Welle) 30, die in einem Zustand an einem Anbringungsbereich 27 fixiert ist, in dem die Welle 30 durch eine Durchgangsbohrung (d. h. eine andere Durchgangsbohrung) 29 hindurchgeht, die in dem Anbringungsbereich 27, der plattenförmig ist, an einem Ende des zusätzlichen Aktuators 22 vorgesehen ist und die sich in einer parallel zur ersten Richtung verlaufenden Richtung erstreckt.
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Die Mittelachsen B und C der drei Wellen 26 und 30 sind vorzugsweise in derselben Ebene angeordnet, die zu einer Linie parallel ist, die die Mitten der zwei sphärischen Lager 16, die die zwei passiven Gliedstücke 13 mit dem Antriebsgliedstücke 10 koppeln, verbindet.
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Des Weiteren umfasst der Stützmechanismus 25 sechs Wälzlager (d. h. Lager, andere Lager) 31, wobei gegenüberliegende Enden der drei Wellen 26 und 30 mit Innenringen davon in Eingriff stehen, und ein Paar Hilfsgliedstücke 32, an denen Außenringe der drei Wälzlager 31 fixiert sind.
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Jedes Hilfsgliedstück 32 ist mit drei Vertiefungen 33 versehen, die jeweils mit den Außenringen der drei Wälzlager 31 in Eingriff bringbar sind. Beispielsweise werden die Innenumfangsfläche jeder Vertiefung 33 und die Außenumfangsfläche des Außenrings des entsprechenden Wälzlagers 31 durch Presspassung oder unter Verwendung eines Haftmittels aneinander fixiert. Dementsprechend werden die zwei Hilfsgliedstücke 32 so mit den zwei passiven Gliedstücken 13 gekoppelt, dass sie um die Mittelachsen B der Wellen 26 an den gegenüberliegenden Seiten der zwei passiven Gliedstücke 13 in der ersten Richtung drehbar sind. Weiterhin stützen die zwei Hilfsgliedstücke 32 den zusätzlichen Aktuator 22 drehbar um die Mittelachse (Achse) C der Welle 30 an den gegenüberliegenden Seiten des Anbringungsbereichs 27 des zusätzlichen Aktuators 22 in der ersten Richtung.
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In 6 gibt jedes Bezugszeichen 34 einen Abstandshalter an, der auf eine entsprechende Länge zum Anlegen einer Vorbelastung an die Wälzlager 31 eingestellt ist, und jedes Bezugszeichen 35 gibt eine Schraube zum Anbringen des entsprechenden Abstandshalters 34 zwischen den zwei Hilfsgliedstücken 32 an.
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Bei dieser Ausführungsform umfassen gemäß der Darstellung in 7 bis 9 die zwei an den passiven Gliedstücken 13 fixierten Wellen 26 jeweils einen ersten Wellenbereich 36 und einen zweiten Wellenbereich 37. Der erste Wellenbereich 36 umfasst einen ersten Eingriffsbereich 38, der an einem axialen Ende vorgesehen und mit der entsprechenden Durchgangsbohrung 28 in Eingriff bringbar ist, einen zweiten Eingriffsbereich 39, der an dem anderen axialen Ende vorgesehen und mit dem Innenring des entsprechenden Wälzlagers 31 in Eingriff bringbar ist, und einen Flanschbereich 40, der an einer Zwischenposition in der axialen Richtung angeordnet ist und bezüglich des ersten Eingriffsbereichs 38 radial nach außen vorragt.
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Das eine axiale Ende, das mit dem ersten Eingriffsbereich 38 versehen ist, weist eine mittige Bohrung auf, die auf der entsprechenden Mittelachse B zentriert ist, und die Innenumfangsfläche der mittigen Bohrung ist mit einem Innengewinde 41 versehen. Die Außenumfangsfläche des Flanschbereichs 40 ist mit mindestens einem Paar paralleler flacher Bereiche 40a versehen, die auf gegenüberliegenden Seiten mit der Mittelachse B dazwischen angeordnet positioniert und mit einem Werkzeug, wie z. B. einem Schlüssel, in Eingriff bringbar sind.
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Der zweite Wellenbereich 37 umfasst in der Reihenfolge von einem axialen Ende aus ein Außengewinde 42, das mit dem Innengewinde 41 des ersten Wellenbereichs 36 verschraubbar ist, einen ersten Eingriffsbereich 43, der mit der Durchgangsbohrung 28 in Eingriff bringbar ist, einen Flanschbereich 44, der bezüglich des ersten Eingriffsbereichs 43 radial nach außen vorragt, und einen zweiten Eingriffsbereich 45, der mit dem Innenring des entsprechenden Wälzlagers 31 in Eingriff bringbar ist. Das Innengewinde 41 des ersten Wellenbereichs 36 und das Außengewinde 42 des zweiten Wellenbereichs 37 bilden einen Befestigungsbereich 46. Der Flanschbereich 44 des zweiten Wellenbereichs 37 ist auch mit flachen Bereichen 44a für ein Werkzeug versehen.
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Wie in 8 gezeigt wird, werden die zwei Wellen 26 an jedem passiven Gliedstück 13 fixiert, indem das Außengewinde 42 des zweiten Wellenbereichs 37 mit dem Innengewinde 41 des ersten Wellenbereichs 36 in einem Zustand verschraubt wird, in dem der erste Wellenbereich 36 und der zweite Wellenbereich 37 mit der entsprechenden Durchgangsbohrung 28 in dem passiven Gliedstück 13 von einer Endfläche bzw. der anderen Endfläche in Eingriff stehen. Durch das Verschrauben des Außengewindes 42 des zweiten Wellenbereichs 37 mit dem Innengewinde 41 des ersten Wellenbereichs 36 in der Durchgangsbohrung 28 gelangen die Flanschbereiche 40 und 44 an der einen Endfläche und der anderen Endfläche in Anlage miteinander. Wenn das Außengewinde 42 und das Innengewinde 41 von diesem Zustand aus weiter verschraubt werden, wird jedes passive Gliedstück 13 in der ersten Richtung zwischen dem Flanschbereich 40 des ersten Wellenbereichs 36 und dem Flanschbereich 44 des zweiten Wellenbereichs 37 festgeklemmt, wie in 9 gezeigt wird, wodurch eine Druckkraft an das passive Gliedstück 13 angelegt werden kann.
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Die an dem Anbringungsbereich 27 des zusätzlichen Aktuators 22 fixierte Welle 30 umfasst einen ersten Wellenbereich (d. h. einen weiteren ersten Wellenbereich) 36 und einen zweiten Wellenbereich (d. h. einen weiteren zweiten Wellenbereich) 37, die dieselbe Form wie die zwei an dem passiven Gliedstück 13 fixierten Wellen 26 aufweisen. Spezifisch umfasst der erste Wellenbereich 36 in der folgenden Reihenfolge von einem axialen Ende aus einen ersten Eingriffsbereich 38, einen Flanschbereich 40 und einen zweiten Eingriffsbereich 39. Das eine axiale Ende, das mit dem ersten Eingriffsbereich 38 versehen ist, weist ein Innengewinde 41 in der Innenumfangsfläche einer auf der Mittelachse C zentrierten mittigen Bohrung auf.
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Der zweite Schaftbereich 37 umfasst in der folgenden Reihenfolge von einem axialen Ende aus ein Außengewinde 42, einen ersten Eingriffsbereich 43, einen Flanschbereich 44 und einen zweiten Eingriffsbereich 45. Das Innengewinde 41 des ersten Schaftbereichs 36 und das Außengewinde 42 des zweiten Schaftbereichs 37 bilden einen weiteren Befestigungsbereich 46.
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Die Welle 30 wird an dem zusätzlichen Aktuator 22 fixiert, indem das Außengewinde 42 des zweiten Wellenbereichs 37 mit dem Innengewinde 41 des ersten Wellenbereichs 36 in einem Zustand verschraubt wird, in dem der erste Wellenbereich 36 und der zweite Wellenbereich 37 mit der Durchgangsbohrung 29 in dem Anbringungsbereich 27 des zusätzlichen Aktuators 22 von einer Endfläche bzw. der anderen Endfläche in Eingriff stehen. Durch das Verschrauben des Außengewindes 42 des zweiten Wellenbereichs 37 mit dem Innengewinde 41 des ersten Wellenbereichs 36 in der Durchgangsbohrung 29 gelangen die Flanschbereiche 40 und 44 an der einen Endfläche und der anderen Endfläche in Anlage miteinander. Wenn das Außengewinde 42 und das Innengewinde 41 von diesem Zustand aus weiter verschraubt werden, wird der Anbringungsbereich 27 in der ersten Richtung zwischen dem Flanschbereich 40 des ersten Wellenbereichs 36 und dem Flanschbereich 44 des zweiten Wellenbereichs 37 festgeklemmt, wodurch die Welle 30 sicher an dem zusätzlichen Aktuator 22 fixiert werden kann.
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Nachstehend wird die Betriebsweise des Parallelroboters 1 gemäß dieser Ausführungsform, der die oben beschriebene Konfiguration aufweist, beschrieben.
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Bei dem Parallelroboter 1 gemäß dieser Ausführungsform werden die drei Antriebsgliedstücke 10, 11 und 12 durch Antreiben der drei in dem Basisbereich 2 vorgesehenen Aktuatoren 7, 8 und 9 gedreht. Wenn die Antriebsgliedstücke 10, 11 und 12 gedreht werden, kommt es zu einer passiven Verlagerung zwischen den Antriebsgliedstücken 10, 11 und 12 und dem beweglichen Bereich 3, während die Paare von passiven Gliedstücken 13, 14 und 15, die durch die sphärischen Lager 16 mit den vorderen Enden der Antriebsgliedstücke 10, 11 und 12 gekoppelt sind, eine parallele Beziehung beibehalten. Demzufolge wird der bewegliche Bereich 3 zu seiner Positionierung an einer gewünschten Position in drei Freiheitsgraden in zwei horizontalen Richtungen und einer vertikalen Richtung translatorisch bewegt, während die Mittelachse A des Handgelenkwellenglieds 18 in dem vertikalen Zustand gehalten wird.
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Weiterhin wird durch Antreiben des zusätzlichen Aktuators 22 die Antriebskraft des zusätzlichen Aktuators 22 über die Antriebswelle 23, das erste Zahnrad 20 und das zweite Zahnrad 21 auf das Handgelenkwellenglied 18 übertragen, wodurch das Handgelenkwellenglied 18 um die Mittelachse A bezüglich des Gehäuses 17 gedreht wird. Demzufolge kann die Ausrichtung eines an der Anbringungsfläche 18a an dem unteren Ende des Handgelenkwellenglieds 18 angebrachten Werkzeugs, wie z. B. einer Hand, um die Mittelachse A des Handgelenkwellenglieds 18 herum geändert werden.
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Wenn der bewegliche Bereich 3 mit hoher Geschwindigkeit bezüglich des Basisbereichs 2 durch Betätigen der drei Arme 4, 5 und 6 translatorisch bewegt werden soll, erfahren die passiven Gliedstücke 13, 14 und 15 und der zusätzliche Aktuator 22 große Beschleunigung und Verzögerung. Der Stützmechanismus 25, der zum Anbringen des zusätzlichen Aktuators 22 an den passiven Gliedstücken 13, 14 und 15 verwendet wird, erfährt auch große Beschleunigung und Verzögerung.
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In diesem Fall werden durch die Struktur, die zum drehbaren Anbringen der Hilfsgliedstücke 32 an den passiven Gliedstücken 13 eingesetzt wird, die Wellen 26 und 30 in Position gesichert, indem sie mit den in den passiven Gliedstücken 13 vorgesehenen Durchgangsbohrungen 28 und 29 in Eingriff gebracht werden. Demzufolge können die passiven Gliedstücke 13 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Wellen 26 und 30 drehbar an den Durchgangsbohrungen 28 und 29 angebracht sind, schmaler ausfallen. Weiterhin können die passiven Gliedstücke 13 in der Nähe der Durchgangsbohrungen 28 und 29 im Vergleich zu einem Fall, in dem sie an der radial äußeren Seite der Durchgangsbohrungen 28 und 29 aneinander befestigt sind, schmaler ausfallen, da die Innengewinde 41 der ersten Wellenbereiche 36 und die Außengewinde 42 der zweiten Wellenbereiche 37 in den Durchgangsbohrungen 28 und 29 miteinander verschraubt werden. Demzufolge kann ein Anstieg der Trägheit um die passiven Gliedstücke 13 und die Wellen 26 und 30 herum reduziert werden.
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Weiterhin können im Vergleich zu einem Fall, in dem die Wellen 26 und 30 drehbar an den Durchgangsbohrungen 28 und 29 in den passiven Gliedstücken 13 angebracht sind, die Wälzlager 31 in der axialen Richtung von den Wellen 26 und 30 weg positioniert sein, so dass eine von den Wälzlagern 31 erfahrene Last in Bezug auf ein an die passiven Gliedstücke 13 angelegtes Moment reduziert werden kann. Darüber hinaus wird dadurch, dass die passiven Gliedstücke 13 und die Wellen 26 und 30 separate Komponenten sind, der Prozess der maschinellen Ausarbeitung der passiven Gliedstücke 13 erleichtert, wodurch eine Kostenreduzierung erzielt wird.
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Weiterhin sind die Wellen 26 und 30 jeweils aus dem ersten Wellenbereich 36, dem zweiten Wellenbereich 37 und dem Befestigungsbereich 46 gebildet. Die Wellen 26 und 30 werden durch die Befestigungsbereiche 46 sicher in einem Zustand an den passiven Gliedstücken 13 fixiert, in dem die passiven Gliedstücke 13 in der ersten Richtung zwischen den ersten Wellenbereichen 36 und den zweiten Wellenbereichen 37 im Eingriff mit den Durchgangslöchern 28 und 29 festgeklemmt werden. Demzufolge werden die Flanschbereiche 40 und 44 der Wellen 26 und 30 und die passiven Gliedstücke 13 mit einer hohen Druckkraft in engen Kontakt zueinander gebracht, so dass die Reibung dazwischen erhöht werden kann. Dadurch wird, selbst wenn die passiven Gliedstücke 13 und dergleichen aufgrund von sehr schneller Beschleunigung und Verzögerung während einer translatorischen Bewegung des beweglichen Bereichs 3 vibrieren, die Relativbewegung zwischen den passiven Gliedstücken 13 und den Wellen 26 und 30 verhindert, wodurch das Auftreten von Reibverschleiß zuverlässiger verhindert wird.
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Darüber hinaus werden die passiven Gliedstücke 13 durch die Flanschbereiche 40 und 44, die in den ersten Wellenbereichen 36 und den zweiten Wellenbereichen 37 vorgesehen sind, in der ersten Richtung festgeklemmt, und die Wellen 26 und 30 werden durch Anlegen einer Druckkraft an die passiven Gliedstücke 13 fixiert. Gemäß dieser Struktur können Spannungskonzentrationen an den ersten Eingriffsbereichen 38 und 43, die mit den Durchgangslöchern 28 und 29 in Eingriff stehen, reduziert werden. Dies ist insofern von Vorteil, als die Wellen 26 und 30 in einem dauerhaft intakten Zustand gehalten werden können.
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Durch direktes Ineingriffbringen der ersten Wellenbereiche 36 und der zweiten Wellenbereiche 37 mit den Durchgangsbohrungen 28 und 29 können Bereiche, an denen Reibverschleiß möglicherweise auftreten kann, auf ein Minimum reduziert werden.
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Die Befestigungsbereiche 46, an denen die Außengewinde 42 und die Innengewinde 41 miteinander verschraubt werden, erleichtern den Montageprozess und sind hinsichtlich der Erzielung einer stabilen Fixierungsfestigkeit im Vergleich zu einem Fall, in dem die Wellen 26 und 30 in den Durchgangsbohrungen 28 und 29 unter Verwendung eines Haftstoffs fixiert werden, wobei es sich um eine simple Fixierungsmethode handelt, vorteilhaft.
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Spezifisch ist die auf Haftstoff basierende Fixierungsmethode insofern mühsam, als der Haftstoff gleichmäßig aufgetragen werden muss, und die Haftfestigkeit kann in Abhängigkeit von der Ungleichmäßigkeit bei der Menge an aufgetragenem Haftstoff, der Sauberkeit der Haftfläche und von Temperaturdifferenzen während des Trocknungsprozesses variieren. Im Gegensatz dazu ist die Fixierungsmethode unter Verwendung der Befestigungsbereiche 46 insofern vorteilhaft, als die Fixierungsfestigkeit durch Managen des Anziehmoments stabil gestaltet werden kann. Darüber hinaus kann durch die Fixierungsmethode unter Verwendung der Befestigungsbereiche 46 eine stabile Fixierungsfestigkeit erzielt werden, ohne Auftreten einer reduzierten Fixierungskraft, die durch Delaminierung des Haftstoffs verursacht wird, wie es bei der auf Haftstoff basierenden Fixierungsmethode verzeichnet wird.
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Weiterhin entspricht bei dieser Ausführungsform die Struktur, die zum drehbaren Anbringen des zusätzlichen Aktuators 22 an den Hilfsgliedstücken 32 eingesetzt wird, der Struktur, die zum drehbaren Anbringen der Hilfsgliedstücke 32 an den passiven Gliedstücken 13 eingesetzt wird. Demzufolge kann die Größe des Anbringungsbereichs 27 des zusätzlichen Aktuators 22 um die Welle 30 herum reduziert werden, und das Auftreten von Reibverschluss und Spannungskonzentrationen kann unterbunden werden, so dass die Welle 30 in einem dauerhaft intakten Zustand gehalten werden kann.
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Es ist insofern von Vorteil, dass die Struktur zum drehbaren Anbringen des zusätzlichen Aktuators 22 an den Hilfsgliedstücken 32 der Struktur zum drehbaren Anbringen der Hilfsgliedstücke 32 an den passiven Gliedstücken 13 entspricht, als eine Kostenreduzierung aufgrund einer reduzierten Anzahl an Komponentenarten erzielt werden kann.
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Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der die Struktur zum drehbaren Anbringen des zusätzlichen Aktuators 22 an den Hilfsgliedstücken 32 der Struktur zum drehbaren Anbringen der Hilfsgliedstücke 32 an den passiven Gliedstücken 13 entspricht, können die zwei Strukturen voneinander verschieden sein. Spezifisch kann die Welle 30 unter Verwendung der Lager 31 drehbar an dem Anbringungsbereich 27 angebracht werden, da der Anbringungsbereich 27 des zusätzlichen Aktuators 22 abmessungstechnisch weniger beschränkt ist als die passiven Gliedstücke 13.
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Weiterhin kann als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der jeder Befestigungsbereich 46 das in dem ersten Wellenbereich 36 vorgesehene Innengewinde 41 und das in dem zweiten Wellenbereich 37 vorgesehene Außengewinde 42 aufweist, das Außengewinde 42 in dem ersten Wellenbereich 36 vorgesehen sein, und das Innengewinde 41 kann in dem zweiten Wellenbereich 37 vorgesehen sein.
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Weiterhin ist jeder Befestigungsbereich 46, der den ersten Wellenbereich 36 und den zweiten Wellenbereich 37 aneinander befestigt, aus dem in dem ersten Wellenbereich 36 vorgesehenen Innengewinde 41 und dem in dem zweiten Wellenbereich 37 vorgesehenen Außengewinde 42 zusammengesetzt. Alternativ dazu kann gemäß der Darstellung in 10 eine Schraubbohrung (d. h. ein Innengewinde) 47 in dem ersten Wellenbereich 36 entlang der Mittelachse B vorgesehen sein, eine Vorbohrung (Schraubdurchgangsbohrung) 48 und eine Senkbohrung 49 können in dem zweiten Wellenbereich 37 entlang der Mittelachse B vorgesehen sein, und eine Schraube 50, die durch die Vorbohrung 48 und die Schraubbohrung 47 des ersten Wellenbereichs 36 hindurchgeht, kann den Befestigungsbereich 46 bilden. Als eine weitere Alternative kann die Schraubbohrung 47 in dem zweiten Wellenbereich 37 vorgesehen sein, und die Vorbohrung 48 und die Senkbohrung 49 können in dem ersten Wellenbereich 36 vorgesehen sein.
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Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der die Hilfsgliedstücke 32 an den gegenüberliegenden Seiten der zwei passiven Gliedstücke 13 angeordnet sind, kann nur ein Hilfsgliedstück 32 an einer Seite angeordnet sein.
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Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der der Stützmechanismus 25 an dem Arm 4 vorgesehen ist, bei dem der zusätzliche Aktuator 22 zwischen den passiven Gliedstücken 13 angeordnet ist, können die Arme 5 und 6, die keine zusätzlichen Aktuatoren 22 aufweisen, mit Stützmechanismen 25 versehen sein.
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In diesem Fall können die Stützmechanismen 25 der Arme 5 und 6 jeweils zwei parallele Wellen 26, die an den passiven Gliedstücken 14 oder 15 fixiert sind, vier Wälzlager (d. h. Lager) 31, wobei die gegenüberliegenden Enden der zwei Wellen 26 mit deren Innenringen in Eingriff stehen, und ein Paar Hilfsgliedstücke 32, an denen Außenringe von zwei der Wälzlager 31 fixiert sind, umfassen.
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Demzufolge kann eine Drehung der passiven Gliedstücke 14 und 15 um die Längsachse herum an den Armen 5 und 6, die keine zusätzlichen Aktuatoren 22 aufweisen, unterbunden werden.
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Bei dem Parallelroboter 1 kann mindestens einer der drei Arme 4, 5 und 6 mit dem Stützmechanismus 25 versehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parallelroboter
- 7, 8, 9
- Aktuator
- 10, 11, 12
- Antriebsgliedstück
- 13, 14, 15
- passives Gliedstück
- 22
- zusätzlicher Aktuator
- 25
- Stützmechanismus
- 26
- Welle
- 28
- Durchgangsbohrung
- 31
- Wälzlager (Lager, weiteres Lager)
- 32
- Hilfsgliedstück
- 36
- erster Wellenbereich (weitere erste Welle)
- 37
- zweiter Wellenbereich (weitere zweite Welle)
- 41
- Innengewinde
- 42
- Außengewinde
- 46
- Befestigungsbereich (weiterer Befestigungsbereich)
- 48
- Vorbohrung (Schraubdurchgangsbohrung)
- 50
- Schraube
- C
- Mittelachse (Achse)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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