JP2008520448A

JP2008520448A - 平行運動機

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Publication number: JP2008520448A
Application number: JP2007542969A
Authority: JP
Inventors: ノイマン、カールエリック
Original assignee: EXECHON AB
Current assignee: EXECHON AB
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: SI1838501T1; BRPI0518431B1; RU2395380C2; IL183080A; SE0402824D0; ATE496737T1; BRPI0518431A2; EP1838501A1; AU2005307148B2; IL183080A0; AU2005307148A1; ES2358240T3; TWI345520B; EP1838501B1; MX2007006036A; DE602005026175D1; RU2007120945A; TW200621453A; JP4955568B2; SE0402824L

Abstract

個々に延長及び短縮できる少なくとも三つのセット装置を具備する平行運動機。各セット装置は、第一継手（８、９、１０）を介して位置決めヘッドに連結される。各セット装置は、自在継手（３．１、３．２、３．３）を介して基部に連結される。位置決めヘッドは、セット装置の操作に応じて作業範囲内で移動できる。少なくとも二つの補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）は、各ビーム回転軸受（１００．１、１００．２）を介して位置決めヘッドに連結される。各補強ビームは、セット装置のうちの一つ以上が延長又は短縮されるとき、基部のビーム軸受（１７．１、１７．２、１７．２．１、１７．２．２）において横方向にスライドする。各ビーム軸受は、ビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ２）を介して基部に連結される。少なくとも一つの補強ビームのビーム軸受は、補強ビームの縦軸線と平行な軸線周りに回転できる。

Description

本発明は、工作機械分野に関し、より具体的には、工作作業を対象としたロボットに関する。

従来型設計のロボット型の平行運動機が教示されている（例えば、特許文献１参照）。ロボットは、一端に位置決めヘッドを担持する中央パイプと組み合わせて、延長および短縮できる三つのセット装置（setting device）を具備する。中央パイプはまた、自在継手型の中央軸受の中間を通過してその軸方向に運動すべく取り付けられる。自在継手は、機械基部に自由度３を提供する。各々のセット装置は、自由度３を提供する継手を介して位置決めヘッドに連結され、位置決めヘッドが制限された作業範囲内を移動できるように、自由度２を備えた継手を介して機械基部にも連結される。セット装置は、もっぱら張力と圧力による力を受承するが、中央パイプは、位置決めヘッドに及ぼされる負荷から生じる全ての回転力と曲げ応力を受承する。

このような機械の運動精度は、その剛性に大きく依存し、次に、利用できる軸受／自由度の数に依存し、捩り応力と曲げ応力を臨界方向に最小限に抑える成分材料の能力にも依存する。例えば、位置決めヘッドについての大きな横力が、結果として、機械基部におけるジャイロ軸受とセット装置との連結部の間において、中央パイプを屈曲及び／または回転させがちになる。

このように、前記の従来型機の剛性は、何よりもセット装置と位置決めヘッドの連結部の設計に依存し、中央パイプ自体の内因性の剛性にも依存する。このような従来型機の剛性を高めるため、主として、より厳しいトレランスを各々の継手ジョイントにかけ、二次的に、より一層頑強な中央パイプを使用すること、すなわち重量を増加させることが必要である。

中央パイプは、より堅い材料を用いることによって、及び／又はパイプの厚さを増加させること及び／又はその直径を増加させることによって、より一層頑強に製造することができる。

しかし、機械剛性におけるこのような改善の全ては、結果としてコストを増加させ、機械を重くし、位置決めヘッドを操作できる作業領域を減少させることになる。
類似の平行運動機も公知である（例えば、特許文献２，３，４参照）。

しかし、これらの公知の機械は、剛性レベルと、最近の機器が目指す精度レベルとを可能にする基本構成を備えていない。
米国特許第４，７３２，５２５号（スウェーデン国特許４５２２７９に対応する)明細書英国特許第８３１９７０８号（２，１４３，４９８）明細書米国特許第４，５６９，６２７号明細書ノルウェー国特許第１４８２１６号明細書

本発明の一つの目的は、製造費を比較的低くするのに寄与する簡単な構成と組み合わせて、剛性、それと共に所望精度が先の公知の平行運動機よりも大きな平行運動機を提供す
ることにある。

更に別の目的は、作業範囲における位置決めヘッドの運動性を改善し、それと共に簡単な構成及び比較的低い製造費を得るのに貢献できるように、中央パイプを具備しない、このような機械を提供することにある。

同時に、更に別の目的は、このような機器の移動質量を減らすことにある。

これらの目的は、添付の独立特許請求項において規定されるような本発明の手段によって果たされる。本発明の適切な更に別の実施形態は、添付の従属特許請求項から明らかになり得る。

本発明は、個々にその縦軸線方向に延長及び短縮できる少なくとも三つのセット装置を含む平行運動機に関する。各々のセット装置は、第一継手を介して位置決めヘッドに連結され、しかも適当な自在継手を介して機械基部にも連結される。自在継手は、ジャイロ装置又はボールネジの形態を有し得る。これによって、位置決めヘッドは、セット装置を操作することによって作業範囲内を移動することができる。少なくとも二つの補強ビームは、各々のビーム回転軸受を介して位置決めヘッドに連結される。各々のビーム回転軸受は、自由度１しかない。セット装置のうちの一つ以上が延長または短縮されるとき、各々の補強ビームは、基部に取り付けられたビーム軸受において横方向（transversely）にスライドするように配置される。更に、各々のビーム軸受は、ビーム自在継手を介して機械基部に連結され、少なくとも一つの補強ビームのビーム軸受は、補強ビームの縦軸線（longitudinal axis）と平行に延びる軸線の周りに回転できる。

この構想は、図６を参照して説明する以下の部分から明らかになり得るように、一方ではこれらの成分の相互関係、他方では機械基部と位置決めヘッドにおける成分軸受に関して、機械基部、セット装置、補強ビーム及び位置決めヘッドの関係のうちの幾つかの実現可能な基本的実施形態を生み出す。

下記の詳細な実施形態は、三つのセット装置を具備し、各々のセット装置は、その各々の補強ビームに連結され、第二セット装置には、更に別の補強ビームも設けられる。
自在継手は、外部ジャイロ軸線の周りに回転すべく前述の基部に取り付けられる外部ジャイロ要素を具備し、前記自在継手は更に、外部ジャイロ軸線に垂直な内部ジャイロ軸線の周りに回転すべく、前記外部ジャイロ要素に取り付けられる内部ジャイロ要素を具備する。この場合、ビーム軸受は、自在継手の内部ジャイロ要素に連結されるのが好ましい。他の実施形態の場合において、ビーム軸受は、セット装置の自在継手から分離し得るが、セット装置の自在継手と離隔した関係において、自身の自在継手に連結され得る。しかし、前記ビーム軸受は、位置決めヘッドに補強ビームを連結すべく自身のビーム回転軸受を要する。

例示の実施形態から明らかになり得るように、第一継手は、自由度１しか与えられず、それによって、機械にその剛性を与える一方、中央パイプの必要性を排除する。
各々の補強ビームは、第一方向に垂直な方向の曲げ耐性を大きく超える曲げ耐性を第一方向に示すように構成される。これによって、補強ビームは、全体的に長方形の断面形状又は楕円形の断面形状を備えることができる。しかし、当然のことながら、例えばＩビームのような、他の断面形状が本発明の範囲内において考えられる。補強ビームは、炭素繊維によって補強された複合材料から製造されることが好ましい。

詳細に示した実施形態に従う機械は、三つのセット装置を具備し、各々のセット装置は
、前記第一継手によって、補強ビームに永久的に連結される。セット装置のうちの一つは、全方向において概して同じ剛性を得るために、更に別の補強ビームも設けられる。上記のように、機械には、相互に垂直に位置する単に二つの補強ビームが設けられ得ると考えられる。少なくとも一つの補強ビームのビーム軸受は、自身の縦軸線を中心にするか、又は前記の自身の縦軸線に平行なその基部軸受の軸線の周りに回転できる。この例示の実施形態において、ツイン補強ビームは、内部ジャイロ要素においてセット装置の周りに回転できる。

例示実施形態の各々のセット装置は、スクリューナット機構からなる。前記機構のナットは、内部ジャイロ要素に永久的に連結される。しかし、当然のことながら、他の型のセット装置を備えた機械設計は、本発明の範囲内において、十分に考えられる。例えば、リニアモータを例示のスクリューナット機構の代わりにセット装置として用いてもよい。このようなリニアモータでさえ、補強ビームによって構成されるか又はその一部を具備し得る。

各々の補強ビームは、少なくとも一つの縦方向に延びる第一スライド要素、例えば、ビームに接着剤によって取り付けられ、しっかりとネジ込まれ得る鋼鉄スライド棒を具備する。前記第一スライド要素は、形状固定様式によって連結されるが、第二スライド要素、例えば誘導レールに関してスライド可能に連結され、前記第二スライド要素は、中間軸受を介して直接的又は間接的のいずれかによってナットに連結される。第二スライド要素が間接的に中間軸受を介してナットに連結される場合、ツイン補強ビームを具備する自在継手の例示実施形態から明瞭に分かるように、第二スライド要素は、セット装置の周りに傾斜できるので、形状方式（shape-wise）によってナットに誘導される。例示実施形態は、内部ジャイロ要素における回転を可能にすることによって、補強ビームが、補強ビームの対称縦軸線と平行に延びる軸線の周りに回転できることを示すが、当然のことながら、回転すべく自在継手全体を機器基部、すなわち、前記継手の外部ジャイロ要素に取り付けることによって、相応の回転を得ることができる。

スクリュー又はナットは、セット装置モータによって回転駆動される。スクリューがモータによって駆動される場合、モータはスクリューの一端に連結されるが、前記スクリューの他端は、支持軸受によって支えられる。詳細に示した実施形態の場合、セット装置モータはモータホルダに取り付けられる。前記モータホルダの一端には、前記第一継手の一部が設けられ、また、補強ビームのうちの一つ以上は、固着を目的とする連結面を具備する。セット装置モータを保持するモータホルダはまた、図示されるものに対して、スクリューの他端に取り付けられ得る。それによって、スクリューの「モータを具備しない」末端は、この場合において第一継手に連結される。ナットがモータによって駆動される場合、例えば、セット装置に対するモータの比率が容易に変更できるように、ベルト駆動などを介して駆動を行い得る。

位置決めヘッドにおける第一継手のうちの二つは、相互に平行な継手軸線を具備するが、前記位置決めヘッドにおける第三の第一継手は、他の二つに対して垂直に延びる継手軸線を具備する。更に、各々のセット装置の自在継手の内部ジャイロ軸線は、継手のそれ自体の対称縦軸線に平行な軸線の周りに補強ビームを傾斜させない、すなわち回転させない継手に関する限りでは、セット装置の第一継手の継手軸線に平行である。

詳細に図示した実施形態は、平行運動機を提供する。その自在継手は、各々が自由度２を具備する二つの継手と、自由度３を具備する一つの継手とを具備し、更に機械、すなわち位置決めヘッドにおける各々のビーム回転軸受に関して、自由度１しかない継手を具備する。

当然のことながら、設けられる補強ビームの数とそれらの断面寸法は、本発明に従って変更できる。さらに当然ながら、第一継手、すなわち位置決めヘッドについてのセット装置継手の自由度の数は、ビーム回転軸受が第一継手と共通しなければ、変更し得る。

本発明は、次に、添付の図面に例示する実施形態を参照して、より詳細に説明される。

図１は、本実施例に従う平行運動機１の実施形態を例示する。前記機械は基部２を具備し、基部２には、三つの個別の自在継手３．１、３．２、３．３が、対応する三つの開口を突き抜けて取り付けられる。各々の自在継手を通過して、セット装置４．１、４．２、４．３と、補強ビームすなわち補強棒５．１、５．２．１、５．２．２、５．３が延びる。セット装置に関する自在継手が、補強ビームに関する自在継手と一致しない場合、ビーム自在継手用の補強ビームの自在継手には、ＢＵ１、ＢＵ２、ＢＵ３の参照符号を付ける。セット装置は、ナットが自在継手に堅く連結（connected rigidly）されるスクリュー
ナット機構の形態を具備する。セット装置のスクリューは、モータホルダ７．１、７．２、７．３に取り付けられたセットモータ（setting motor）６．１、６．２、６．３によ
って駆動される。前記モータホルダ７．１、７．２、７．３の末端には、第一継手の一部分８が設けられ、前記一部分は、継手軸線１０の周りに回転すべく、継手の他方部分９と協働する。継手の他方部分９は、位置決めヘッド１１に堅く連結される。従って、図１の実施形態の第一継手８、９、１０は、補強ビーム５．３についてはビーム回転軸受１００．３として機能し、この場合、自由度１しかないヒンジの機能を果たす。他のモータホルダ７．１、７．２は、個々のビーム回転軸受１００．１、１００．２を介して、位置決めヘッドにそれぞれ連結される。位置決めヘッド１１は次に、作業範囲内においてツールを動かすべく、通常、操作ヘッド１２、ツールヘッド１３、及びツール装着手段１４に連結される。モータホルダ７．１、７．２、７．３はまた、二つの対向面に連結面１５を具備し、前記連結面に補強ビーム５．１、５．２．１、５．２．２、５．３が固着される。図１からも分かるように、基部には、ケーブル等を収容するための媒体窓１６が設けられる。

各々の補強ビーム５．１、５．２、５．３は、セット装置４．１、４．２、４．３を延長又は短縮するとき、基部２内のビーム軸受１７．１、１７.２．１、１７．２．２、１
７．３において横方向にスライド運動すべく配置される。図１の実施形態に従うビーム軸受１７．１、１７．２．１、１７．２．２、１７．３は、各々のセット装置の自在継手３．１、３．２、３．３に一致するビーム自在継手ＢＵ１、ＢＵ２、ＢＵ３に配置される。

図１から分かるように、セット装置のうちの一つである第二セット装置４．２は、二つの補強ビーム５．２．１、５．２．２を具備し、前記補強ビームは、前記ビームに連結されるセット装置の各々の側面に設置され、他方の二つのセット装置４．１、４．３において残った二つの補強ビーム５．１、５．３に対して、全体的に垂直に向けられる。このように補強ビームを二重化した結果、前記機械内の補強ビームは、全て同じ寸法にされることができ、同じ大きさの力を吸収することになる。

図２は、補強ビーム５．１と組み合わせられた第一セット装置４．１を示す。該セット装置は、図１における第三セット装置４．３と全く同じである。自在継手３．１は、外部ジャイロ軸線２２の周りに回転すべく基部内に取り付けられる外部ジャイロ要素２１を具備し、前記自在継手は更に、内部ジャイロ軸線２４の周りに回転すべく外部ジャイロ要素２１に取り付けられる内部ジャイロ要素２３を具備する。補強ビーム５．１もまた、ジャイロ窓２５を通過して自在継手に延び、セット装置４．１と補強ビーム５．１は、自在継手内において、一体として一様に動くことができる。この観点において、補強ビーム５．１は、二つのスライド棒型であり且つ縦方向に延びる二つの第一スライド要素２６を具備
する。固定形状式である前記スライド棒は、内部ジャイロ要素２３に堅く連結された誘導レール型の各々の第二スライド要素２７に、それぞれスライド式に連結される。セット装置４．１のナット２８は、内部ジャイロ要素２３内に固着されるが、前記装置のスクリューは、ナットを貫いて回転し、支持軸受２９によって一端において支えられる。

セット装置４．１のスクリューが、セットモータ６．１によって回転させられると、継手部分８と共にモータホルダ７．１が自在継手３．１に接近し、また、自在継手から後退し得る。そのため、同様にスライド要素２７に脱着式に取り付けられた補強ビーム５．１と共に基部が移動し、その結果、位置決めヘッドは、作業範囲内を移動することになる。この場合、各々のセット装置のスクリューは、位置決めヘッドと基部の間において、プルプッシュ式の移送手段として機能するが、セット装置に連結された補強ビームは、曲げ応力とトルク応力を受承する手段、及び、位置決めヘッドと基部の間において力を横方向に流す手段として機能し得る。

図３は、図２の位置Ｆ３におけるセット装置のスクリュー３１の断面図を示す。図３は、ナット２８にネジ込まれたセット装置のスクリュー３１を示し、前記ナットは、内部ジャイロ要素２３に固着され、次に、前記内部ジャイロ要素は、内部ジャイロ軸線２４の周りに回転すべく、外部ジャイロ要素２１に取り付けられる。前記図は、補強ビーム５．１の第一スライド要素２６が、内部ジャイロ要素２３に永久的に固着された他の二つのスライド要素２７によって形状制御されながら、スライド式に配置される方法を、より一層明確に示す。前記図はまた、ジャイロ窓２５を明瞭に示す。補強ビーム５．１が長方形の断面形を有することも、図から明らかになり、これは、ビームが第一方向に具備し得る曲げ剛性が、前記第一方向に対して垂直方向のビームの曲げ剛性を大きく超えることを意味する。

図４は、前記の三つのセット装置のうちの他方のセット装置、すなわち最後のセット装置を例示し、該セット装置に連結された二つの補強ビーム５．２．１、５．２．２も示す。前記ビームは、セットモータ６．２とセット装置の各々の側においてモータホルダ７．２に堅く連結されるが、前記セット装置は、図において一つの補強ビーム５．２．１によって隠されている。このセット装置は、内部ジャイロ要素４３を通過して延び、先に記載の要素に相応して、内部ジャイロ軸線４６の周りに回転すべく外部ジャイロ要素２１に取り付けられ、次に、外部ジャイロ軸線４７の周りに回転すべく前記基部に取り付けられる。しかし、内部ジャイロ要素４３は、第一及び第二ジャイロ窓４５．１、４５．２を具備し、前記ジャイロ窓において、二つの補強ビーム５．２．１、５．２．２がそれぞれ互いに平行に延びる。

図５は、図４の位置Ｆ５における断面図である。図５の例示において、セット装置のスクリュー５１は、ナット５２とネジ山において係合しており、内部ジャイロ要素４３においてナットハウジングを介して中央くびれ部分５３と堅く連結され、前記くびれ部分は、くびれ部分の各々の側の二つの前記ジャイロ窓４５．１、４５．２によって形成される。同様に、各々の補強ビーム５．２．１、５．２．２が二つの傾斜要素５５．１、５５．２を介して内部ジャイロ要素４３に連結され、そのうちの一つの傾斜要素５５．１は、内部ジャイロ要素４３の片側においてセット装置のスクリュー５１の周りに傾斜運動すべく取り付けられるが、他方の傾斜装置５５．２は、内部ジャイロ要素４３のもう片側において前記セット装置のスクリュー５１の周りに傾斜運動すべく相応に取り付けられる。各々の傾斜要素５５．１、５５．２は、セット装置のスクリュー５１の周りに傾斜運動すべくナットハウジング５４に取り付けられる。一つの傾斜要素は、セット装置のスクリュー５１の周りに対角線上に配置された第一座アーム５６．１と第二座アーム５６．２を具備し、それらの座は反対方向に向けられ、第一座アーム５６．１が、一つの補強ビーム５．２．２に連結された第二スライド要素５７．１と第一スライド要素５７．２を保持し、一方、
第二座アーム５６．２が、第二補強ビーム５．２．１と連結した第二スライド要素５８．１と第一スライド要素５８．２を保持するようにする。従って、各々の補強ビーム５．２．１、５．２．２が、図５に従ってくびれ部分５３の各々の側において両傾斜要素５５．１、５５．２に連結され得るように、くびれ部分５３のもう片側において第二傾斜要素５５．２が形成され、方向付けられる。従って、二つの補強ビーム５．２．１、５．２．２は、前記傾斜要素を介して内部ジャイロ要素４３に連結される。

図６ａ）〜図６ｅ）は、本発明の範囲内にある五つの異なる基本型の実施形態を線図式によって例示する。先に記載の図面において用いた参照符号に対応する参照符号を図６において全体を通じて用いることによって、部分図は、本発明の範囲内の実施形態の略図式基本型を示す。従って、機械は、その縦方向に各々延長及び短縮できる少なくとも三つのセット装置４．１、４．２、４．３を具備し、そのうえ、各々のセット装置は、第一継手８、９、１０を介して位置決めヘッド１１に連結される。各々のセット装置４．１、４．２、４．３はまた、自在継手３．１、３．２、３．３を介して基部２に連結され、前記位置決めヘッド１１は、セット装置の操作に応じて作業範囲内を移動できる。少なくとも二つの補強ビーム５．１、５．２は、個々のビーム回転軸受１００．１、１００．２を介して位置決めヘッド１１に連結され、各々のビーム回転軸受は、自由度１しか具備せず、すなわち、前記軸受はヒンジとして機能する。各々の補強ビーム５．１、５．２はまた、セット装置４．１、４．２、４．３のうちの一つ以上が、延長または短縮されると、基部２のビーム軸受において横方向にスライドすべく配置される。各々のビーム軸受１７．１、１７．２は、先に記載したように、ビーム自在継手ＢＵ１、ＢＵ２を介して基部２に連結される。少なくとも一つの補強ビーム５．２のビーム軸受１７．２はまた、双頭矢印によって図６ａ）〜図６ｅ）において例示するように、補強ビーム５．２の縦軸線に平行な軸線Ａの周りに回転できる。

図６ａ）は、セット装置、例えば、第一セット装置４．１の第一継手８、９、１０が、位置決めヘッド１１に直接連結される継手を構成する第一基本型の実施形態を例示する。前記継手は、補強ビーム、例えば、第一補強ビーム５．１のビーム回転軸受１００．１又は１００．２から或る距離を置いて配置される。前記軸受はまた、位置決めヘッド１１に直接連結される。しかも、基部２における第一補強ビーム５．１のビーム自在継手ＢＵ１とビーム軸受１７．１は、セット装置４．１、４．２、４．３の自在継手３．１、３．２、３．３から間隔が置かれ、前記自在継手は、基部２に堅く連結される。

図６ｂ）は、セット装置、例えば、第一セット装置４．１の第一継手８、９、１０が、位置決めヘッド１１に直接連結される継手を構成する第二基本型の実施形態を示す。補強ビーム、例えば、第一補強ビーム５．１のビーム回転軸受１００．１又は１００．２は、この実施形態の場合、セット装置に堅く連結されるが、セット装置の第一継手８、９、１０から間隔が置かれる。図６ａ）に図示する実施形態に相応して、基部２における第一補強ビーム５．１のビーム自在継手ＢＵ１とビーム軸受１７．１は、セット装置４．１、４．２、４．３の自在継手３．１、３．２、３．３から距離が置かれ、前記自在継手は同様に、基部２に堅く連結される。

図６ｃ）は、セット装置、例えば、第一セット装置４．１の第一継手８、９、１０が補強ビーム、例えば、第一補強ビーム５．１に堅く連結される第三基本型の実施形態を示す。この実施形態において、補強ビーム５．１のビーム回転軸受１００．１は、位置決めヘッド１１と直接連結している。しかし、セット装置の第一継手８、９、１０は、ビーム回転軸受１００．１から距離が置かれる。図６ａ）と図６ｂ）において図示する実施形態に相応して、基部２における補強ビーム５．１のビーム自在継手ＢＵ１とビーム軸受１７．１は、セット装置４．１、４．２、４．３の自在継手３．１、３．２、３．３から距離が置かれており、前記自在継手は、基部２に堅く連結される。

図６ｄ）は、セット装置、例えば、第一セット装置４．１の第一継手８、９、１０と補強ビーム、例えば、第一補強ビーム５．１のビーム回転軸受１００．１、１００．２が位置決めヘッド１１と直接連結して設置される同じ継手を構成する第四基本型の実施形態を例示する。図６ａ）、図６ｂ）及び図６ｃ）に図示する実施形態に相応して、基部２における第一補強ビーム５．１のビーム自在継手ＢＵ１とビーム軸受１７．１は、セット装置４．１、４．２、４．３の自在継手３．１、３．２、３．３から距離が置かれており、前記自在継手は、基部２に堅く連結される。

図６ｅ）は、セット装置、例えば、第一セット装置４．１の第一継手８、９、１０と補強ビーム、例えば、第一補強ビーム５．１のビーム回転軸受１００．１、１００．２が位置決めヘッド１１と直接連結して設置される同じ継手を構成する第五基本型の実施形態を例示する。セット装置４．１、４．２、４．３の自在継手３．１、３．２、３．３は、基部２に堅く連結され、基部２において前記補強ビームのビーム自在継手とビーム軸受によって構成される。従って、補強ビームは、この実施形態の場合において、セット装置と共に動く。

この第五基本型の実施形態は、前置きとして図１〜図５を参照して上記において詳述した実施形態に従う補強ビームと組み合わせたセット装置を具備し、この実施形態は、第五基本型の実施形態に属する。

ビーム自在継手ＢＵ１とＢＵ２は、自由度２を備えた所謂カルダン継手である。このような継手の運動学的挙動は、両軸間の角度、所謂回転角度差に起因する外部ジャイロ軸線２２の回転が、内部ジャイロ軸線２４の回転と異なるようになっている。自由度１しか具備しないビーム回転軸受１００．１、１００．２が、互いに垂直に設置されると、ＢＵＩとＢＵ２について回転角差が互いに拮抗し得るため、その結果、図７に関連した以下の方程式によって示されるように、少なくとも一つの補強ビームの回転が許されなければ、機械は運動学的にロックする。

回転角差は、以下のように表示することができる。

式中、βは外部ジャイロ軸線と内部ジャイロ軸線の間の角度であり、α１は外部ジャイロ軸線の回転であり、α２は内部ジャイロ軸線の回転である。

本発明に従う機械の実施形態。連結されたセット装置を具備する、図１の機械の補強ビームの内の一つ。図２の点Ｆ３における補強ビームとセット装置の断面図。図１に従って回転できる別の機械補強ビームと同様に連結されたセット装置。図４の点Ｆ５における補強ビームとセット装置の断面図。図６ａ）〜図６ｅ）は、略図式の、本発明に従う五つの異なる基本型の実施形態。自由度２を具備するカルダン継手型の自在継手。

Claims

個々に延長及び短縮できる少なくとも三つのセット装置（４．１、４．２、４．３）を具備する平行運動機（１）であって、各々のセット装置（４．１、４．２、４．３）は第一継手（８、９、１０）を介して位置決めヘッド（１１）に連結され、各々のセット装置（４．１、４．２、４．３）は、自在継手（３．１、３．２、３．３）を介して基部（２）に連結され、前記位置決めヘッド（１１）は、前記セット装置（４．１、４．２、４．３）の操作に応じて作業範囲内において移動できる、平行運動機において、
少なくとも二つの補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）はそれぞれビーム回転軸受（１００．１、１００．２）を介して前記位置決めヘッド（１１）に連結され、各々の前記軸受は自由度１しかなく、各々の補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）は、一つ以上の前記セット装置（４．１、４．２、４．３）が延長又は短縮されるとき、前記基部（２）におけるビーム軸受（１７．１、１７．２、１７．２．１、１７．２．２）において横方向にスライドするように構成され、各々のビーム軸受（１７．１、１７．２、１７．２．１、１７．２．２）は、ビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ２）を介して前記基部（２）に連結され、少なくとも一つの補強ビーム（５．２、５．２．１、５．２．２）における前記ビーム軸受（１７．２、１７．２．１、１７．２．２）は、前記補強ビーム（５．２、５．２．１、５．２．２）の縦軸線に平行に延びる軸線の周りに回転できることを特徴とする平行運動機。
少なくとも一つのビーム回転軸受（１００．１、１００．２）は、前記第一継手（８、９、１０）から成ることを特徴とする請求項１に記載の平行運動機。
少なくとも一つのビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ２）は、自在継手（３．１、３．２、３．３）から成ることを特徴とする請求項２に記載の平行運動機。
少なくとも一つの補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）における前記ビーム回転軸受（１００．１、１００．２）は、セット装置（４．１、４．２、４．３）に堅く連結されることを特徴とする請求項１に記載の平行運動機。
少なくとも一つのセット装置（４．１、４．２、４．３）における前記第一継手（８、９、１０）は、補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）に堅く連結されることを特徴とする請求項１に記載の平行運動機。
前記自在継手（３．１、３．２、３．３）と前記ビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ２）の双方は、外部ジャイロ軸線（２２、４７）の周りに回転すべく前記基部（２）に取り付けられる内部ジャイロ要素（２３、４３）を備えた外部ジャイロ要素（２１）を具備し、
前記内部ジャイロ要素（２３、４３）は、前記外部ジャイロ軸線（２２、４７）に垂直な内部ジャイロ軸線（２４、４６）の周りに回転すべく、前記外部ジャイロ要素（２１）に取り付けられることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の平行運動機。
前記ビーム軸受（１７．１、１７．２）は、前記自在継手（３．１、３．２、３．３）の前記内部ジャイロ要素（２３、４３）、又は前記ビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ２）の前記内部ジャイロ要素の何れかに連結されることを特徴とする請求項６に記載の平行運動機。
各々の補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）は、第一方向に垂直な方向における曲げ剛性よりも、かなり大きな曲げ弾性を前記第一方向に具備することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の平行運動機。
各々の補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２）は、全体的に長方形の断面形状を有することを特徴とする請求項８に記載の平行運動機。
前記機械は、三つのセット装置（４．１、４．２、４．３）を具備し、前記セット装置の各々が如何なる中間継手も軸受も無しに、前記第一継手（８、９、１０）において補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２、５．３）に堅く連結されることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の平行運動機。
前記セット装置のうちの一つ（４．２）は、更に別の補強ビーム（５．２．１、５．２．２）を具備することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の平行運動機。
少なくとも一つのセット装置（４．１、４．２、４．３）は、スクリュー又はナット（２８、５２）が前記内部ジャイロ要素（２３、４３）に堅く連結されるスクリューナット機構型を備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の平行運動機。
少なくとも一つのセット装置（４．１、４．２、４．３）は、リニアモータ型を備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の平行運動機。
前記リニアモータの部分は、補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２、５．３）から構成されることを特徴とする請求項１３に記載の平行運動機。
各々の補強ビーム（５．１、５．２、５．２．１、５．２．２、５．３）は、縦方向に延びる少なくとも一つの第一スライド要素（２６、５７．２、５８．２）たとえばスライド棒を具備し、前記スライド棒は、第二スライド要素（２７、５７．１、５８．１）たとえば誘導レールに形状方式によって連結され、前記第二スライド要素（２７、５７．１、５８．１）は前記内部ジャイロ要素（２３、４３）に連結されることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の平行運動機。
前記第二スライド要素（２７、５７．１、５８．１）は、前記内部ジャイロ要素（２３、４３）に固定連結されるか、又は前記要素に関して形状方式によって誘導されるかの何れかであることを特徴とする請求項１５に記載の平行運動機。
前記機構の前記スクリュー（３１、５１）は、セット装置モータ（６．１、６．２、６．３）によって、一端において駆動するように構成されるのに対し、前記スクリューの他端は、支持軸受（２９）によって支持されるか、又は前記機構の前記ナット（２８、５２）がセット装置モータ（６）によって駆動するように構成されるかのいずれかであることを特徴とする請求項１２〜１６の何れか一項に記載の平行運動機。
前記セット装置モータ（６．１、６．２、６．３）は、モータホルダ（７．１、７．２、７．３）に取り付けられ、前記モータホルダの一端は、前記第一継手（８、９、１０）のうちの一部分（８）として形成され、前記モータホルダには、少なくとも一つの補強ビーム（５．１、５．２．１、５．２．２、５．３）の固着を目的とした連結面（１５）もまた設けられることを特徴とする請求項１７に記載の平行運動機。
少なくとも二つの補強ビーム（５．１、５．２．１、５．２．２）の前記ビーム回転軸受（１００．１、１００．２）は、互いに垂直に向けられる軸受軸線を具備することを特徴とする請求項１〜１８の何れか一項に記載の平行運動機。
少なくとも二つの補強ビーム（５．１、５．３）の前記ビーム回転軸受（１００．１、１００．３）は、互いに平行に向けられる軸受軸線を具備することを特徴とする請求項１
２〜１９の何れか一項に記載の平行運動機。
二つの補強ビーム（５．１、５．３）における前記ビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ３）の前記内部ジャイロ軸線（２４、４６）は、各々のビーム回転軸受（１００．１、１００．３）の軸受軸線に平行であることを特徴とする請求項１〜２０の何れか一項に記載の平行運動機。
二つの補強ビーム（５．１、５．３）における前記ビーム自在継手（ＢＵ１、ＢＵ３）の前記内部ジャイロ軸線（２４）は、互いに平行であることを特徴とする請求項２１に記載の平行運動機。