JP2005256952A - Link operating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リンク作動装置に関し、例えば、三次元空間における複雑な加工や物品の取り回し等の作業を高速かつ精密に実行するロボット関節などのリンク機構に利用されるリンク作動装置に関する。 The present invention relates to a link operating device, and for example, relates to a link operating device used for a link mechanism such as a robot joint that performs complicated processing and article handling in a three-dimensional space at high speed and with precision.
例えば、三次元空間における複雑な加工や物品の取り回し等の作業を高速かつ精密に実行するリンク作動装置として、パラレルリンク機構を具備した作業装置がある(例えば、特許文献1参照)。 For example, there is a working device equipped with a parallel link mechanism as a link actuating device that performs high-speed and precise operations such as complicated processing and article handling in a three-dimensional space (see, for example, Patent Document 1).
この作業装置は、ベースプレートとトラベリングプレートとの間を接続する複数のリンクを協調させて伸縮させることでベースプレートに対するトラベリングプレートの位置および姿勢を変化させるパラレルリンク機構を具備する。このパラレルリンク機構のトラベリングプレートにツールを取り付け、ワークを保持するテーブルを回転可能に配設することにより、テーブル上のワークに対するツールの位置および姿勢を自由に変えられるようにして、ツールによる三次元空間内での複雑な加工や物品の取り回しを可能にしている。 This working apparatus includes a parallel link mechanism that changes the position and posture of the traveling plate with respect to the base plate by cooperatively expanding and contracting a plurality of links connecting the base plate and the traveling plate. By attaching a tool to the traveling plate of this parallel link mechanism and rotatably arranging a table to hold the workpiece, the position and posture of the tool with respect to the workpiece on the table can be freely changed. It enables complex processing and handling of articles in the space.
前記パラレルリンク機構では、可動部分の質量を軽減することができ、また、各リンクの位置決め誤差がその先端部で平均化されるなど、三次元空間における複雑な加工や物品の取り回し等の作業を高速かつ精密に実行する上で大きな特徴を具備している。
しかしながら、前述したパラレルリンク機構では、各リンクの作動角が小さいため、トラベリングプレートの作動範囲を大きく設定しようとすると、リンク長が長くなることにより、機構全体の寸法が大きくなって装置の大型化を招来するという問題があった。また、機構全体の剛性が低く、トラベリングプレートに搭載されるツールの重量、つまり、トラベリングプレートにおける可搬重量も小さいものに制限されるという問題もあった。 However, in the parallel link mechanism described above, since the operating angle of each link is small, if the operating range of the traveling plate is set to be large, the link length becomes long, which increases the overall size of the mechanism and increases the size of the device. There was a problem of inviting. There is also a problem that the rigidity of the entire mechanism is low and the weight of the tool mounted on the traveling plate, that is, the loadable weight of the traveling plate is limited to a small one.
この問題点を解消するため、本出願人は、コンパクトな構成で、剛性が高く、しかも可搬重量が大きいリンク機構を具備したリンク作動装置を先に提案している(特願2003−40086)。 In order to solve this problem, the present applicant has previously proposed a link actuating device having a link mechanism having a compact structure, high rigidity, and a large transportable weight (Japanese Patent Application No. 2003-40086). .
このリンク作動装置は、入力部材と出力部材のそれぞれに設けたリンクハブに対して回転可能に端部リンク部材を連結し、入力側と出力側のそれぞれの端部リンク部材を中央リンク部材に対して回転可能に連結したリンク機構を三組以上有し、各リンク機構の中央部における横断面に関して入力側と出力側を幾何学的に同一とした構成を具備するものである。各リンク機構は、四つの回転対偶部からなる三節連鎖を構成している。 In this link actuating device, the end link members are rotatably connected to the link hubs provided on the input member and the output member, and the end link members on the input side and the output side are connected to the central link member. And three or more sets of link mechanisms that are rotatably connected to each other, and a configuration in which the input side and the output side are geometrically identical with respect to the cross section at the center of each link mechanism. Each link mechanism constitutes a three-bar chain composed of four rotating pairs.
このリンク作動装置では、リンクハブに軸受外輪を内包すると共に軸受内輪を端部リンク部材と結合させることにより、リンクハブ内に軸受構造を埋設したものであり、リンク機構の内部空間に回転伝達部を配設し、その回転伝達部を介して端部リンク部材の姿勢を制御するアクチュエータ等の駆動機構を設けたものであり、入力側リンクハブを固定し、回転伝達部を駆動することにより出力側リンクハブを二自由度で動作させるようにしたものである。 In this link actuating device, the bearing outer ring is included in the link hub and the bearing inner ring is coupled to the end link member so that the bearing structure is embedded in the link hub. And a drive mechanism such as an actuator that controls the attitude of the end link member via the rotation transmission part is provided, and the output is performed by fixing the input side link hub and driving the rotation transmission part. The side link hub is operated with two degrees of freedom.
このリンク作動装置では、リンク機構の回転対偶部が片持ち支持構造であるために、強度的に優れているとはいえず、リンク機構の剛性が低くなる。また、リンク機構の回転対偶部においては、リンクハブに溝を形成し、その溝に止め輪を嵌合させることにより、軸受の抜け止めを防止している。 In this link actuating device, since the rotation pair of the link mechanism has a cantilever support structure, it cannot be said that the strength is excellent, and the rigidity of the link mechanism is lowered. Further, in the rotating pair portion of the link mechanism, a groove is formed in the link hub, and a retaining ring is fitted into the groove, thereby preventing the bearing from coming off.
しかしながら、止め輪を利用したリンク機構の回転対偶部における軸受の抜け止め構造では、止め輪が嵌合する溝との間にアキシャル方向すきまがあり、このすきまの分だけ、回転対偶部の軸方向に移動可能となってこれがリンク機構のガタツキとなって現出する。また、ラジアル方向すきまを詰めるためには、軸受の外輪をリンクハブに圧入しなければならないことから、一度組み立てたら、分解することが困難であった。なお、前述の止め輪以外の他の抜け止め構造として、カシメを用いる場合もあるが、この場合は分解することができず再生が不可となるため、組み立てには十分な注意が必要で保守性においても問題があった。 However, in the bearing retaining structure at the rotating mating part of the link mechanism using a retaining ring, there is an axial clearance between the retaining ring and the axial direction of the rotating mating part by this clearance. This appears as a backlash of the link mechanism. Also, in order to close the radial clearance, the outer ring of the bearing must be press-fitted into the link hub, so that it is difficult to disassemble once assembled. In addition, there are cases where caulking is used as a retaining structure other than the above-described retaining ring, but in this case, since it cannot be disassembled and cannot be regenerated, sufficient attention is required for assembly and maintenance is required. There was also a problem.
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、リンク機構の回転対偶部に設けられた軸受の抜け止め構造において、その軸受のガタ詰めおよび予圧調整を容易に実現し得るリンク作動装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above problems, and its object is to prevent backlash and preload adjustment of the bearing in the retaining structure of the bearing provided in the rotating pair of the link mechanism. It is an object of the present invention to provide a link actuator that can be easily realized.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、入出力側にそれぞれ配された入出力部材に対して回転可能に端部リンク部材を連結し、入力側と出力側のそれぞれの端部リンク部材を中央リンク部材に対して回転可能に連結した四つの回転対偶部からなるリンク機構を三組以上有し、各リンク機構の中央部における横断面に関して入力側と出力側を幾何学的に同一としたリンク作動装置において、前記リンク機構の各回転対偶部を二つの軸受からなる軸受構造とし、前記二つの軸受の軸方向移動を規制するガタ詰め手段を前記回転対偶部に設けたことを特徴とする。なお、二つの軸受からなる軸受構造とは、複列アンギュラ玉軸受のような一つの複列構造を有する軸受も含む。 As a technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention connects the end link members so as to be rotatable with respect to the input / output members respectively arranged on the input / output side. There are three or more sets of link mechanisms consisting of four rotating pairs that rotatably connect the end link members to the center link member, and the input and output sides of the cross section at the center of each link mechanism are geometrical. In the same link operating device, each rotating pair portion of the link mechanism has a bearing structure composed of two bearings, and backlashing means for restricting axial movement of the two bearings is provided in the rotating pair portion. It is characterized by that. In addition, the bearing structure which consists of two bearings also includes the bearing which has one double row structure like a double row angular contact ball bearing.
ここで、入出力間に設けられた三組以上のリンク機構のそれぞれは、幾何学的に同一形状を有し、そのリンク機構を三組以上としたのは、二自由度機構とするためである。ここで、「リンク機構の中央部における横断面に関して入力側と出力側を幾何学的に同一にする」とは、中央リンク部材の対称面において入力側と出力側に分断した場合に入力側と出力側の幾何学的形状が同一であることを意味する。 Here, each of the three or more sets of link mechanisms provided between the input and output has the same geometric shape, and the reason why the link mechanisms are set to three or more sets is to provide a two-degree-of-freedom mechanism. is there. Here, “the input side and the output side are geometrically identical with respect to the cross section at the center of the link mechanism” means that the input side and the output side are separated on the symmetry plane of the central link member. It means that the geometric shape on the output side is the same.
また、各リンク機構は、四つの回転対偶部からなる三節連鎖を構成している。入力側と出力側のそれぞれの端部リンク部材は球面リンク構造で、三組以上のリンク機構における球面リンク中心は一致しており、また、その中心からの距離も同じである。端部リンク部材と中央リンク部材との連結部となる回転対偶軸は、ある交差角をもってもよいし、平行であってもよい。但し、三組以上のリンク機構における中央リンク部材の形状は幾何学的に同一である。 Each link mechanism forms a three-bar chain composed of four rotating pairs. The end link members on the input side and the output side have a spherical link structure, and the spherical link centers in the three or more sets of link mechanisms coincide with each other, and the distances from the centers are also the same. The rotation pair axis that becomes the connecting portion between the end link member and the central link member may have a certain crossing angle or may be parallel. However, the shape of the central link member in the three or more sets of link mechanisms is geometrically the same.
本発明では、リンク機構の各回転対偶部を二つの軸受からなる軸受構造とし、それら二つの軸受の軸方向移動を規制するガタ詰め手段を設けたことにより、回転対偶部における軸受のガタツキを低減することができてリンク機構の剛性を高めることができる。なお、前述のガタ詰めとは、軸受のガタツキをなくして予圧を付与しない状態を意味し、軸受の予圧調整は、軸受のガタツキをなくすだけではなく、さらに軸受に適正な予圧を付与することを意味する。 In the present invention, each rotation pair of the link mechanism has a bearing structure composed of two bearings, and the backlash of the bearings at the rotation pair is reduced by providing a backlashing means for restricting the axial movement of the two bearings. It is possible to increase the rigidity of the link mechanism. The above-mentioned backlash means a state in which the bearing is not loose and no preload is applied, and the preload adjustment of the bearing not only eliminates the bearing play but also applies an appropriate preload to the bearing. means.
前述のガタ詰め手段としては、二つの軸受間にスペーサを介設し、そのスペーサの厚みを前記軸受のアキシャルすきまの二倍以下とした構造が望ましい。このようにすれば、軸受に予圧を付与することなく、軸受のガタツキを低減することができるので、従来から一般的に予圧を付与することが困難であったミニチュア軸受を使用することができ、リンク機構の小型化が容易となる。なお、ミニチュア軸受以外の軸受を使用する場合には、スペーサの厚みを軸受のアキシャルすきまの二倍より大きくすれば、軸受に予圧を付与することが可能となる。 As the aforementioned backlash filling means, a structure in which a spacer is interposed between two bearings and the thickness of the spacer is not more than twice the axial clearance of the bearing is desirable. In this way, since the backlash of the bearing can be reduced without applying a preload to the bearing, it is possible to use a miniature bearing that has generally been difficult to apply a preload conventionally. It is easy to reduce the size of the link mechanism. When a bearing other than a miniature bearing is used, it is possible to apply a preload to the bearing if the thickness of the spacer is larger than twice the axial clearance of the bearing.
また、前述のガタ詰め手段としては、軸受の外輪端部を押さえ付ける押さえ部材を前記回転対偶部に取り付けた構造が望ましい。このようにすれば、軸受の外輪をすきま嵌めで回転対偶部に挿入しても、その軸受のガタツキを押さえ部材による押圧力でもって低減することができると共に組立性も向上する。 Further, as the aforementioned backlash filling means, a structure in which a pressing member for pressing the outer ring end portion of the bearing is attached to the rotating pair portion is desirable. In this way, even if the outer ring of the bearing is inserted into the rotating mating part with a clearance fit, the backlash of the bearing can be reduced by the pressing force by the pressing member, and the assemblability is improved.
さらに、前述のガタ詰め手段としては、回転対偶部の軸に予圧調整用もしくは位置決め用の係止部を形成した構造が望ましい。なお、この係止部としては、回転対偶部の軸の外周面に形成された段差、あるいは、回転対偶部の軸の端部、二つの軸受の間、軸受と端部リンク部材の間もしくは軸受と回転伝達部の間で、少なくとも一箇所に形成された段差が好適である。この係止部を利用することにより、軸受のガタツキを低減できると共にその軸受や端部リンク部材などの位置決めや予圧調整を容易に行うことができ、組立性も向上する。 Further, as the aforementioned backlash filling means, a structure in which a locking portion for preload adjustment or positioning is formed on the shaft of the rotating pair is desirable. In addition, as this latching | locking part, the level | step difference formed in the outer peripheral surface of the axis | shaft of a rotation couple part, or the edge part of the axis | shaft of a rotation couple part, between two bearings, between a bearing and an end link member, or a bearing A step formed at least at one place is preferable between the rotation transmitting portion and the rotation transmitting portion. By utilizing this locking portion, it is possible to reduce the backlash of the bearing and to easily perform positioning and preload adjustment of the bearing, the end link member, etc., and to improve assemblability.
前述の構成において、リンク機構の各回転対偶部に、二つの軸受を共通のハウジングに収納させた軸受構造を設けることが望ましい。なお、それら二つの軸受は、アンギュラ玉軸受を背面合わせするように配置することが好適である。このようにすれば、軸受構造を有する回転対偶部のユニット化が実現容易となる。 In the above-described configuration, it is desirable to provide a bearing structure in which two bearings are housed in a common housing at each rotation pair of the link mechanism. The two bearings are preferably arranged so that the angular ball bearings are back-to-back. If it does in this way, unitization of the rotation pair which has a bearing structure will become easy to realize.
また、前述の構成において、リンク機構の各回転対偶部を両端支持するように前記回転対偶部に二つの軸受を配設し、それら二つの軸受間に端部リンク部材または中央リンク部材が入り込むようにした構造が望ましい。このようにすれば、二つの軸受間の空間を有効利用することができ、回転対偶部の省スペース化を図ることができてリンク機構のコンパクト化が実現容易となる。 Further, in the above-described configuration, two bearings are arranged on the rotating pair portion so as to support both ends of each rotating pair portion of the link mechanism, and the end link member or the central link member enters between the two bearings. Such a structure is desirable. In this way, the space between the two bearings can be used effectively, the space between the rotating pair can be saved, and the link mechanism can be easily made compact.
また、前述の構成において、回転伝達部と回転対偶部の締結部と、端部リンク部材と回転対偶部の締結部を、端部リンク部材と回転伝達部の位相に合わせて形成した構造が望ましく、締結部は、回転対偶部の軸に形成する平坦部を、位相をずらして二つ形成した構造が好適である。このようにすれば、相対位置関係の設定が容易となる。 Further, in the above-described configuration, a structure in which the rotation transmission portion and the fastening portion of the rotation pair portion and the fastening portion of the end link member and the rotation pair portion are formed in accordance with the phase of the end link member and the rotation transmission portion is desirable. The fastening portion preferably has a structure in which two flat portions formed on the axis of the rotating pair portion are shifted in phase. In this way, the relative positional relationship can be easily set.
なお、リンク機構の回転対偶部を両端支持する構造は、入出力部材に設けられた回転対偶部の軸に補強部材を付加することにより構成することが望ましい。このようにすれば、軸受のガタ詰めや予圧付与が簡単に行え、また、強度的に優れた構造が可能となる。 In addition, it is desirable that the structure for supporting both ends of the rotating pair portion of the link mechanism is configured by adding a reinforcing member to the shaft of the rotating pair portion provided in the input / output member. In this way, the backlash of the bearing and preloading can be easily performed, and a structure excellent in strength can be achieved.
また、回転対偶部は、予圧調整もしくはガタ詰めが可能な軸付き内輪を持つ軸受とした構造が望ましく、さらに、軸付き内輪を持つ軸受の外輪は、フランジ付きである構造が好適である。このようにすれば、軸受のガタ詰めや予圧付与が簡単に行える。 In addition, the rotating pair is preferably a bearing having a shaft-equipped inner ring that can be adjusted in preload or loosened, and the outer ring of the bearing having the shaft-equipped inner ring is preferably a structure having a flange. In this way, the backlash of the bearing and preloading can be easily performed.
本発明によれば、リンク機構の各回転対偶部を二つの軸受からなる軸受構造とし、それら二つの軸受の軸方向移動を規制するガタ詰め手段を設けたことにより、回転対偶部における軸受のガタツキを低減することができて軸受寿命を向上させることができ、その結果、リンク機構の剛性を高めると共に長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, each rotating pair portion of the link mechanism has a bearing structure including two bearings, and the backlash of the bearing at the rotating pair portion is provided by providing backlashing means for restricting axial movement of the two bearings. As a result, the rigidity of the link mechanism can be increased and the service life can be extended.
図1および図2に示す実施形態のリンク作動装置は、例えば、三次元空間における複雑な加工や物品の取り回し等の作業を高速かつ精密に実行するロボット関節などのリンク機構などに利用される三組のリンク機構1〜3を具備する。これら三組のリンク機構1〜3のそれぞれは幾何学的に同一形状をなす。 The link actuating device of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2 is used for, for example, a link mechanism such as a robot joint that performs high-speed and precise operations such as complicated processing and article handling in a three-dimensional space. A set of link mechanisms 1 to 3 is provided. Each of these three sets of link mechanisms 1 to 3 has the same geometric shape.
図1および図2に示すように、各リンク機構1〜3は、入力部材4に回動自在に連結された入力側の端部リンク部材1a〜3aと、出力部材5に回動自在に連結された出力側の端部リンク部材1c〜3cと、両端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cのそれぞれに回動自在に連結されて両端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cを互いに連結する中央リンク部材1b〜3bとで構成され、四つの回転対偶部6a〜8a,6b〜8b,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8cからなる三節連鎖構造をなす。
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the link mechanisms 1 to 3 is rotatably connected to the input side end link members 1 a to 3 a that are rotatably connected to the
端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cは球面リンク構造で、三組のリンク機構1〜3における球面リンク中心は一致しており、また、その中心からの距離も同じである。端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cと中央リンク部材1b〜3bとの回転対偶部6b〜8b,6b1,6b2〜8b1,8b2の連結軸は、ある交差角をもってもよいし、平行であってもよい。ただし、三組のリンク機構1〜3における中央リンク部材1b〜3bの形状は幾何学的に同一である。 The end link members 1a to 3a and 1c to 3c have a spherical link structure, and the spherical link centers in the three sets of link mechanisms 1 to 3 coincide with each other, and the distances from the centers are also the same. End links 1a to 3a, rotating pair section 6b~8b between 1c~3c and central link member 1b to 3b, the connecting shaft of 6b 1, 6b 2 ~8b 1, 8b 2 may be at a certain intersection angle , May be parallel. However, the shapes of the central link members 1b to 3b in the three sets of link mechanisms 1 to 3 are geometrically the same.
リンク機構1〜3において、端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cの幾何学的形状が入力側と出力側で等しく、また、中央リンク部材1b〜3bについても入力側と出力側で形状が等しいとき、中央リンク部材1b〜3bの対称面に対して中央リンク部材1b〜3bと入出力部材4,5と連結される端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cとの角度位置関係を入力側と出力側で同じにすれば、幾何学的対称性から入力部材4および入力側の端部リンク部材1a〜3aと出力部材5および出力側の端部リンク部材1c〜3cは同じに動き、入力側と出力側は同じ回転角になって等速回転することになる。この等速回転するときの中央リンク部材1b〜3bの対称面を等速二等分面という。
In the link mechanisms 1 to 3, the geometric shapes of the end link members 1a to 3a and 1c to 3c are equal on the input side and the output side, and the shapes of the central link members 1b to 3b are also on the input side and the output side. When equal, the angular positional relationship between the central link members 1b to 3b and the end link members 1a to 3a and 1c to 3c connected to the input /
このため、入出力部材4,5を共有する同じ幾何学形状のリンク機構1〜3を円周上に複数配置させることにより、複数のリンク機構1〜3が矛盾無く動ける位置として中央リンク部材1b〜3bが等速二等分面上のみの動きに限定され、これにより入力側と出力側は任意の作動角をとっても等速回転が得られる。
For this reason, by arranging a plurality of link mechanisms 1 to 3 having the same geometric shape sharing the input /
この実施形態のリンク作動装置は、入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転対偶部6a〜8aに、モータ等のアクチュエータを連結し、そのアクチュエータにより、端部リンク部材1a〜3aの回転角位置を制御することで、出力部材5に取り付けられた、例えばロボットの腕(図示せず)などの可動部位の姿勢を制御する。
In the link actuating device of this embodiment, an actuator such as a motor is connected to the
図1に示すリンク機構1〜3の基本的構成は、本出願人が先に提案した特願2003−40086に開示したものと同一であり、入出力部材4,5は、中心軸に貫通孔が形成され、外形を球面状としたドーナツ形状をなすリンクハブである。このリンク機構1〜3の各回転対偶部6a〜8a,6b〜8b,6c〜8cは、端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cを片持ちで支持する構造を具備する。
The basic configuration of the link mechanisms 1 to 3 shown in FIG. 1 is the same as that disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-40086 previously proposed by the present applicant, and the input /
一方、図2に示すリンク機構1〜3の基本構成は、本出願人が先に提案した特願2003−388307に開示したものと同一であり、入出力部材4,5は、円盤状をなす。このリンク機構1〜3の各回転対偶部6a〜8a,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8cは、端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cを両端支持する構造を具備する。
On the other hand, the basic configuration of the link mechanisms 1 to 3 shown in FIG. 2 is the same as that disclosed in the Japanese Patent Application No. 2003-388307 previously proposed by the present applicant, and the input /
図3は、図1に示す実施形態における入力部材4と入力側の端部リンク部材1a〜3a連結部分である回転対偶部6a〜8aを示す。同図に示す入力部材4は、その半径方向に貫通孔を円周方向等間隔で形成し、その貫通孔に二つの軸受9a,9bを介して軸10を嵌挿させた構造を具備する。この軸受9a,9bは、図示しないが、入力部材4の貫通孔に内嵌された軸受外輪と、軸10に外嵌された軸受内輪と、軸受外輪と軸受内輪間に回転自在に介挿されたボール等の転動体からなる。このような軸受構造としたことにより、その連結部分での摩擦抵抗を抑えて回転抵抗の軽減を図ることができ、滑らかな動力伝達を確保できると共に耐久性を向上できる。
FIG. 3 shows rotating
この入力部材4の貫通孔周辺の外周面は、フラット状に形成されてその部位にねじ孔が設けられ、そのねじ孔にボルト11を螺合させることにより、押さえ部材12を入力部材4に装着している。この押さえ部材12は、入力部材4と軸10間に介在する軸受9bの外輪に当接し、前述のボルト11の締め付けにより軸受9bの外輪端部を押圧することにより、軸受9a,9bの抜け止め構造を呈する。
The outer peripheral surface of the periphery of the through hole of the
軸受9bの端面を入力部材4の外周面と同一もしくは少しはみ出すようにすれば、軸受9a,9bの外輪を入力部材4にすきま嵌めで挿入しても、軸受9a,9bのガタツキを押さえ部材12による押さえ込みで低減することができる。この押さえ部材12は、ボルト締めにより固定された構造であるため、軸受9a,9bの着脱が可能であり、回転対偶部6a〜8aでの組立性も向上する。また、入力部材4の外径も小さくすることができ、リンク機構1〜3の小型化が容易となる。
If the end surface of the
なお、前述の軸受構造としては、二個のラジアル玉軸受、アンギュラ玉軸受、ローラ軸受、すべり軸受、もしくは一個の複列アンギュラ玉軸受などを使用することが可能である。出力部材5は、図3の入力部材4と同一構造である。軸10の円周方向位置は等間隔でなくてもよいが、入出力部材4,5は同じ円周方向の位置関係とする必要がある。この入出力部材4,5は、三組のリンク機構1〜3で共有され、各軸10に端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cが連結される。また、押さえ部材12の入力部材4への取り付け手段としては、前述の場合、ボルト11の締め付けを利用したが図4に示すように入力部材4の貫通孔開口部にタップを設け、この部分にねじ状の押さえ部材12’を螺着することにより軸受9a,9bの外輪を押さえ込む構造とすることも可能である。
As the aforementioned bearing structure, it is possible to use two radial ball bearings, angular ball bearings, roller bearings, slide bearings, or one double row angular ball bearing. The
図3に示す回転対偶部6a〜8aでは、軸10の中央部に二つの係止部、例えば段差13a,13bを設けている。内側に位置する段差13aで軸10自体を位置決めし、軸受9a,9bは軸10の端部でナット14により締め付け固定される。外側に位置する段差13bで端部リンク部材1a〜3aを位置決めし、その端部リンク部材1a〜3aの外側に装着された回転伝達部材15と共に端部リンク部材1a〜3aをボルト16で締め付け固定する。前述の回転伝達部材15は、端部リンク部材1a〜3aを駆動するアクチュエータと連結される回転伝達部の一部を構成する。
In the
軸受9a,9b、端部リンク部材1a〜3aおよび回転伝達部材15の締め付け手段としては、前述のナットやボルト以外に、カシメ等を用いることも可能である。その場合、まず最初に内側に位置する段差13aを利用して軸10に軸受9a,9bを組み付けた上で、入力部材4に軸受9a,9bを挿入し、その後、押さえ部材12により軸受9a,9bを入力部材4に固定した上で、端部リンク部材1a〜3aおよび回転伝達部材15を組み付けることが可能となる。このようにして、入力部材4への軸受9a,9bの組み付けが容易となる。
As the fastening means for the
なお、回転伝達部材15としては、傘歯車やウォームなどが使用され、図示しないがリンク機構1〜3を駆動するためのアクチュエータに連結される。端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cおよび回転伝達部材15の軸10に対する回り止めとしては、止めねじやDカットを用いればよい。
In addition, a bevel gear, a worm, or the like is used as the
図5は前述した二つの軸受9a,9bの間にスペーサ17を介挿した構造を示す。このスペーサ17の厚みをアキシャルすきまの二倍以下に設定すれば、ナット14による締め付けでもって軸受9a,9bに予圧を付与することなく、軸受9a,9bのガタツキを低減すると共に剛性を高めることができる。この構造を採用することにより、従来から一般的に予圧を付与することが困難であったミニチュア軸受を使用することができ、リンク機構1〜3の小型化が容易となる。
FIG. 5 shows a structure in which a
また、図6は軸10の外側端部に段差18を設けた構造を示す。この構造では、軸10に回転伝達部材15、端部リンク部材1a〜3a、スペーサ19、押さえ部材12、軸受9a,9bおよびスペーサ17を挿入して段差18で位置決めして一体にし、軸10の内側端部でナット14により締め付け固定する。このナット14による締め付けでもって軸受9a,9bのガタ詰めが可能となる。
FIG. 6 shows a structure in which a
端部リンク部材1a〜3aと軸受9a,9b間に位置するスペーサ19は、図5の構造で軸10の中央部に形成された段差13a,13bに相当するものである。前述の構造とは逆に、軸10の内側端部に段差を設け、軸10の外側端部でナットにより締め付け固定した構造とすれば、軸受9a,9bを入力部材4に押さえ部材12により組み付けた後、端部リンク部材1a〜3aおよび回転伝達部材15を軸10に組み付けることが可能となる。
The
なお、前述の回転伝達部材15は、図7に示すように端部リンク部材1a〜3aの可動範囲に適した形状にすることが有効であり、端部リンク部材1a〜3aと回転伝達部材15の相対位置関係を考慮して組み立てる必要がある。その場合、前述したように軸10にDカット等を設けることにより、端部リンク部材1a〜3aおよび回転伝達部材15の回り止めとするだけでなく、そのDカット等により端部リンク部材1a〜3aと回転伝達部材15の相対位置関係を設定することができて組立性が向上する。
In addition, it is effective to make the above-mentioned
また、前述の実施形態では、軸受構造として二つの軸受9a,9bを用い、その間にスペーサ17を介挿してそのスペーサ17の厚みで軸受部のガタ詰めを行っているが、他の軸受構造として、内輪にすきまがある一つの複列アンギュラ玉軸受を用い、その内輪のすきまで軸受部のガタ詰めを行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the two
前述した実施形態の回転対偶部6a〜8aは、図1に示すリンク機構1〜3のように端部リンク部材1a〜3aを片持ちで支持する構造の場合であるが、図2に示すリンク機構1〜3のように端部リンク部材1a〜3aを両端支持する構造にも適用可能である。この回転対偶部6a〜8aにおける両端支持構造により、軸受剛性の向上が図れる。
The
この両端支持構造の回転対偶部6a〜8aは、円盤状をなす入力部材4の上面に、各リンク機構1〜3について一対の支持部21a〜23aが設置されている(図2参照)。この一対の支持部21a〜23aには、例えば図8に示すように二つの軸受9a,9bを介して軸10が回転自在に支承され、その軸10に端部リンク部材1a〜3aが連結された構造を具備する。この構造は、一対の支持部21a〜23aを一体化したハウジング21〜23を用いることにより軸受ユニットを構成することが可能である。このハウジング21〜23の両支持部21a〜23aに軸10が挿入される貫通孔が穿設されている。
As for the
つまり、図8の回転対偶部6a〜8aでは、軸10の中央部よりも一方の端部へずれた位置に二つの段差24a,24bを設けている。この軸10をハウジング21〜23の貫通孔に挿入配置し、一方の支持部21a〜23aに軸受9bを挿入して一方の段差24bで位置決めした上でナット25により締め付けることによりその軸受9bを固定する。また、他方の段差24aで端部リンク部材1a〜3aを位置決めし、その端部リンク部材1a〜3aと軸受9a間にスペーサ26を挿入した上で他方の支持部21a〜23aに軸受9aを挿入してナット27により締め付けることによりその軸受9aを固定する。
That is, in the
ここで、軸受9a,9bの外輪を支持部21a〜23aにすきま嵌めで挿入しても、軸受9a,9bのガタツキをナット25,27による締め付けで低減することができる。また、段差24aと段差24bの間隔、もしくはスペーサ26の幅を調整することで、軸受部のガタ詰めや予圧調整をすることもできる。なお、前述のように軸10に段差24a,24bを設ける代わりにスペーサを使用すれば、軸10の端部に装着したナット25を段差として機能させることも可能である。
Here, even if the outer rings of the
また、図9に示すように軸10の両端部に段差28a,28bを設け、この軸10をハウジング21〜23の貫通孔に挿入配置し、両支持部21a〜23aに軸受9a,9bを挿入して段差28a,28bで位置決めした上でナット25,27により締め付けることにより両軸受9a,9bを固定する。前述の場合と同様、軸受9a,9bの外輪を支持部21a〜23aにすきま嵌めで挿入しても、軸受9a,9bのガタツキをナット25,27による締め付けで低減することができる。また、段差28aと段差28bの間隔を調整することで、軸受部のガタ詰めもしくは予圧調整をすることもできる。端部リンク部材1a〜3aの位置決めについては、軸10の中央部に軸方向に二つの段差29a,29bを有する凹部30を形成し、その凹部30に端部リンク部材1a〜3aを嵌合させてボルト31により連結する。
Further, as shown in FIG. 9, steps 28a and 28b are provided at both ends of the
なお、前述した締め付け手段としては、ナット25,27以外にボルトやカシメでも可能である。また、軸受9a,9bには、アンギュラ玉軸受を背面合わせの方向となるように配置して使用することも可能である。さらに、ナット25,27と軸受9a,9bとの間に回転伝達部材を配設することも可能である。
In addition, as a fastening means mentioned above, a volt | bolt and caulking other than the nuts 25 and 27 are also possible. Further, angular contact ball bearings can be arranged and used in the back-to-back direction for the
図10乃至図12は、端部リンク部材1a〜3aの内部に軸受9a,9bを組み込み、入力部材4から側方へ突出している回転対偶部6a〜8aの軸10’を別部材で補強した実施形態を示す。この実施形態では、入力部材4をその入力側に設置するための取り付け部材32にボルト33で結合し、その入力部材4から側方へ突出した回転対偶部6a〜8aの軸10’に、二つの軸受9a,9bが内蔵された端部リンク部材1a〜3aを連結する。補強部材34の下部をボルト35により取り付け部材32に固定し、その上部を回転対偶部6a〜8aの軸10’にボルト36で締結することにより、端部リンク部材1a〜3aを両端支持することになり、強度的に優れた構造となる。
10 to 12,
この構造では、端部リンク部材1a〜3aに内蔵された軸受9a,9bのうち、内側に位置する軸受9aが回転対偶部6a〜8aの軸10’の根元に形成された段差37で位置規制され、また、外側に位置する軸受9bの端面が回転対偶部6a〜8aの軸10’の端面より突出しているので、軸受9aと軸受9bの間にスペーサ(図示せず)を設置するか、もしくは軸受9a,9bを一体型とした複列構造とすることで、軸受構造のガタ詰めが可能となり、また、軸受予圧を調整することも可能となる。なお、外側に位置する軸受9bの端面を回転対偶部6a〜8aの軸10’の端面と同一にすれば、軸受9a,9bのガタ詰めのみが可能となる。
In this structure, of the
図10の構造では、補強部材34をボルト36により締結したが、このボルト36に代えて、図13に示すように回転対偶部6a〜8aの軸10’を延設してその先端にねじを形成し、その回転対偶部6a〜8aの軸10’に補強部材34を挿通させてナット38で固定するようにしてもよい。補強部材34の下部は、図10の実施形態と同様、ボルト35により取り付け部材32に締結すればよい。
In the structure of FIG. 10, the reinforcing
図14は、軸受9a,9b間のスペースに端部リンク部材1a〜3aおよび中央リンク部材1b〜3bが入り込むようにして干渉を回避する構造を示す。軸受構造としては、図8および図9に示す前述の実施形態におけるユニット構造とし、二つの軸受間隔を大きくするようにハウジング21〜23を設計すればよい。
FIG. 14 shows a structure that avoids interference by allowing the end link members 1a to 3a and the central link members 1b to 3b to enter the space between the
二つの軸受9a,9b間は、回転対偶部6a〜8aの軸10と端部リンク部材1a〜3aしか存在しないため、空きスペースが確保されているので、隣接する端部リンク部材1a〜3aおよび中央リンク部材1b〜3bを前述のスペースに入り込ませることが可能となる。なお、この軸受構造には、図8および図9に示す実施形態のユニット構造を使用しているが、空きスペースを十分に確保することができるのであれば、両軸受9a,9bを別々に取り付け部材に設置するようにしてもよい。
Between the two
図15および図16は、他の軸受構造として軸付き内輪41を持った複列アンギュラ軸受9を用いた実施形態を示す。図15に示す軸受構造は、複列アンギュラ軸受を構成する内方部材45がカシメにより結合された軸付き内輪41と、入力部材4にカシメにより結合されたフランジ付き外輪42とで構成されている。前述の内方部材45をカシメにより軸付き内輪41と結合させ、その内方部材45と軸付き内輪41の間にスペースを設けることで、複列アンギュラ軸受9のガタ詰め、もしくは予圧調整を可能にしている。
15 and 16 show an embodiment using a double-row
なお、カシメ以外に、ナットやボルトによる結合も可能である。図中、内方部材45と軸付き内輪41の間にスペースがあるが、このスペースをなくすほど、軸受構造は高剛性となりうる。また、軸付き内輪41の端部には、段差を設けて端部リンク部材1a〜3aを位置決めし、ナット44で締め付けて固定している。図示しないが、軸付き内輪41の端部には、回転伝達部材を設けることも可能である。図16に示す軸受構造は、図3の実施形態のように押さえ部材43をボルト(図示せず)により入力部材4に締め付けることで複列アンギュラ軸受9を固定してその複列アンギュラ軸受9のガタ詰め、もしくは予圧調整を可能としたものである。
In addition to caulking, coupling with nuts or bolts is also possible. In the figure, there is a space between the
なお、以上では、入力部材4と入力側の端部リンク部材1a〜3aとの回転対偶部6a〜8aについて説明したが、出力部材5と出力側の端部リンク部材1c〜3cとの連結部分である回転対偶部6c〜8cは、前述の入力部材4と入力側の端部リンク部材1a〜3aとの回転対偶部6a〜8aと同一構造であるため、重複説明は省略する。
In the above description, the
また、入力側の端部リンク部材1a〜3aと中央リンク部材1b〜3bの一方の端部との回転対偶部6b1〜8b1、および、出力側の端部リンク部材1c〜3cの他方のアーム端部と中央リンク部材1b〜3bの他方の端部との連結部分である回転対偶部6b2〜8b2についても、前述の入力部材4と入力側の端部リンク部材1a〜3aとの回転対偶部6a〜8aと同一構造であるため、重複説明は省略する。
The rotating pair section 6b 1 ~8b 1 and one end of the end link members 1a~3a and central link member 1b~3b the input side, and, on the output side
1〜3 リンク機構
1a〜3a,1c〜3c 端部リンク部材
1b〜3b 中央リンク部材
4 入力部材
5 出力部材
6a〜8a 回転対偶部
6b1,6b2〜8b1,8b2 回転対偶部
6c〜8c 回転対偶部
9a,9b 軸受
12 押さえ部材
17 スペーサ
34 補強部材
1-3 linkage 1a~3a, 1c~3c end link member 1b~3b
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