JP2002531778A - ロボット装置 - Google Patents

ロボット装置

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JP2002531778A
JP2002531778A JP2000585038A JP2000585038A JP2002531778A JP 2002531778 A JP2002531778 A JP 2002531778A JP 2000585038 A JP2000585038 A JP 2000585038A JP 2000585038 A JP2000585038 A JP 2000585038A JP 2002531778 A JP2002531778 A JP 2002531778A
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JP
Japan
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bearing means
joint
socket
housing
robot
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Application number
JP2000585038A
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English (en)
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フレドリック ペルソン，
ピエール ミカエルソン，
ホカン ヒットフェルド，
ジャン ラルソン，
Original Assignee
エービービー エービー
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Publication date
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0275—Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/02—Trunnions; Crank-pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
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    • F16C11/045—Pivotal connections with at least a pair of arms pivoting relatively to at least one other arm, all arms being mounted on one pin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C11/0619—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623—Construction or details of the socket member
    • F16C11/0628—Construction or details of the socket member with linings
    • F16C11/0633—Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics
    • F16C11/0638—Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics characterised by geometrical details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
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Abstract

(57)【要約】 ロボット内に設けられた３軸ボールソケットジョイントのベアリング手段を固定する装置。ベアリング手段はジョイントソケット（１）のハウジング（２）に設けられて、ハウジング（２）は、ベアリング手段が当接する表面（４）を有する。当該表面（４）には、ベアリング手段を把持して固定する摩擦力増大手段（５）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の属する技術分野 本発明は、ロボット３軸ジョイントでの遊びの危険性を除去する装置、当該装
置に使用するための方法に関する。
【０００２】先行技術 デルタロボットにおいては、固定エレメントに対する可動エレメントの位置決
めが行われる（図５）。それぞれが対応するリンク装置を駆動する３つの駆動手
段が固定エレメントと可動エレメントの間に設けられる。リンク装置は、ジョイ
ントが、ボールとソケットジョイントを具備するマルチジョイントシステム内に
設けられたロッドを有することもできる。
【０００３】 米国特許第４９７６５８２号は、ボールソケットジョイント２６ａ、２６ｂ、
２７ａと２７ｂによってピボット運動をするように接続された２つの並行リンク
５ａと５ｂを有するデルタロボットを開示するものである。ジョイントソケット
はリンクの端部に設けられている。
【０００４】 本発明に基づくボールソケットジョイントは、ジョイント内の摩擦を最小限に
する交換可能なベアリング手段を有する。当該ベアリング手段は、ソケット状の
内部表面を有し、自動潤滑性のポリマー材料からなる。ベアリング手段は、ジョ
イントソケットの表面に設けられている。ロボットの作動中は、ボールソケット
ジョイントは回転運動をすると共に相対変位を生じる。
【０００５】 ベアリング手段が回転運動をするとき、つまり、ジョイントのボールが回転す
るときには問題を生じる。この状況では、リンク装置の各ストロークにおいて、
ジョイントソケットの同じ半径でリンク運動が生じ、その結果、同じ位置で繰り
返して磨耗が生じる。ジョイントで不均一な磨耗を生じると、ジョイント内の遊
びを生じ、結果的にジョイントの摩擦力を増大させる。ベアリング手段がボール
ジョイントと共に回転する理由は、ベアリング手段の材料が強固な密着を確保す
るには柔らかすぎるからである。
【０００６】 遊びが滑らかでなく、ジョイントが曲がるときに障害を生じるようなジョイン
トを有するとロボットの動きが不正確になる。製造時の動きのバランスは混乱し
て、ロボットの耐用年数を大幅に短縮することになる。繰り返しの回数が多くな
ると、ロボットは性能要求を満たすことができなくなる。
【０００７】 ロボットの作動においては、従って、ジョイントソケットにおいて、座面に対
してベアリング手段を強固に固定する必要がある。米国特許に開示されたデルタ
ロボットではこの要求を満足することができない。
【０００８】発明の要約 デルタロボットを設計するに際して、本発明が目的とするところは、ストロー
ク時間０．５秒を実現できる軽量デザインを達成することである。このような高
速ロボットを実現するためには、ジョイント部の摩擦が最小になるように設計す
る必要がある。
【０００９】 ジョイントにおけるある種の磨耗は避けることができない。自己潤滑性を有す
るベアリング手段はジョイントに均一な潤滑と円滑な動きを与える。磨耗が均一
であれば、望ましくない遊びは生じず、ロボットは円滑で高速な作動を実現する
ことができる。
【００１０】 従って、本発明の目的は、ボールソケットジョイントのベアリング手段とソケ
ットとの間の摩擦を増大させる手段を有するロボットを実現することである。本
発明の別の目的は、必要なら簡単に交換することができる装置を設計することで
ある。
【００１１】 本発明の実施例と添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明することにする
。
【００１２】実施例の詳細な説明 ロボット（図５）の３軸ボールソケットジョイントは、ジョイントソケットと
ジョイントボールを有する。ジョイントソケット１はジョイントのボール（図示
しない）を、半球またはそれよりも小さい凹部で収容する（図１）。ベアリング
手段３を収容する形状のハウジング２がソケット内に設けられている。ここでベ
アリングという言葉は、１つの環状ベアリング、複数の環状ベアリングまたは目
的に応じて適当に分割されたベアリングを示すものとする。以下に示す実施例で
は、ベアリング手段は１つの環状ベアリング手段を有する。
【００１３】 ハウジング２は環状のベアリング手段３が押圧されて密着する表面４を具備す
る（図２）。環状ベアリング手段３はポリマー材料で製造されており、従来方法
に従って工具を使用して当該部位に強固に装着されている。ジョイントソケット
の表面４と環状ベアリング手段３との間の摩擦を増大させるために、摩擦増大手
段５が表面４に設けられている。摩擦増大手段は、たとえば、溝５’状の波型部
材（図３）として設計することができる。長手方向の溝５’は、環状ベアリング
手段の中央軸（Ａ）と角度（α）をなす。さらに、溝は、摩擦を受けるための鋭
利な頂部を有する必要がある。環状のベアリング手段３がハウジング２に収容さ
れたときは、摩擦増大手段５が環状ベアリング手段３の材料に貫入して永久変形
を生じさせる。
【００１４】 本発明の別の設計は、ベアリング手段の無い表面をジョイントソケット４の表
面に設けた摩擦増大手段５と整合させることである。この実施例の場合には、溝
５’状の摩擦増大手段５によって、ベアリング手段３はハウジングの表面と整合
性のある溝を有するように設計することができる。
【００１５】 本発明のさらに別の設計は、ジョイントソケットのハウジングをソケット状に
して、溝を形成することである。このようにすることで、ベアリング手段の外表
面はソケット状になりジョイントソケットのハウジングに強く押しこまなくても
設置することができる。発明のこの設計によれば、ボールとソケットを外れない
ように保持するのはスプリング力であり、この力によってベアリング手段も強固
にその位置に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づくジョイントのソケットを示す。
【図２】 本発明に基づくジョイントのソケットを示す。
【図３】 本発明に基づく、溝を有するジョイントのソケットを示す。
【図４】 ソケット形状の座面とベアリング手段の別のデザインを示す。
【図５】 デルタロボットを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ラルソン， ジャン スウェーデン国 エス−724 78 ヴェス テロス， アドルフ ゼテリウス ガタ 11 Ｆターム(参考） 3C007 BS24 BT15 CU04 HT31 3J105 AA23 AA32 AB11 CB12 CB33 DA01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プルロッドを３軸のボールソケットジョイントを有するマル
    チジョイントシステムに構成した、少なくとも１つのリンク装置を有するロボッ
    トであって、ベアリング手段（３）はジョイント（１）のソケットのハウジング
    （２）内で回転しないように固定され、ハウジング（２）はベアリング手段（３
    ）が当接して摩擦増大手段（５）を具備する表面（４）を有することを特徴とす
    るロボット。
  2. 【請求項２】 ベアリング手段（３）は環状ベアリング手段（３’）を有す
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 摩擦増大手段（５）が、ベアリング手段（３）の材料を永久
    変形させて貫入することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 摩擦増大手段（５）は溝（５’）状であることを特徴とする
    請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
  5. 【請求項５】 ベアリング手段（３）は表面（４）に当接して密着するよう
    に押圧されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 溝（５’）が基本的にベアリング手段の中央軸（Ａ）と並行
    に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
  7. 【請求項７】 ベアリング手段がポリマー材料からなることを特徴とする請
    求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 ロボットはデルタロボットであることを特徴とする請求項１
    ないし７のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】 プルロッドがマルチジョイントシステムとして配置され、ジ
    ョイントは３軸ボールソケットジョイントを具備し、ジョイントのソケット（１
    ）はベアリング手段（３）を収容するためのハウジング（２）を有し、ハウジン
    グ（２）はベアリング手段が当接する表面（４）を有する少なくとも１つのリン
    ク装置を有するロボットのための方法であって、ベアリング手段（３）を、ベア
    リング手段（３）が所定の位置にあるときにベアリング手段（３）と係合する摩
    擦増大手段（５）を有する表面（４）によってハウジング（２）内で回転しない
    ように固定することを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 ベアリング手段（３）を、ジョイントソケット（３）のハ
    ウジング（２）内で所定の位置に押圧されて密着させることを特徴とする請求項
    ９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 ベアリング手段（３）が所定の位置にあるときに、摩擦増
    大手段（５）がベアリング手段の材料に永久変形を生じさせて貫入することを特
    徴とする請求項９に記載の方法。
JP2000585038A 1998-12-03 1999-12-02 ロボット装置 Pending JP2002531778A (ja)

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