JP2009248285A

JP2009248285A - Parallel mechanism

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Publication number: JP2009248285A
Application number: JP2008102964A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Nishida; 達彦西田; Manabu Yamashita; 学山下
Original assignee: Murata Machinery Ltd; Kyoto Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd; Kyoto Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-10-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a parallel mechanism capable of reducing the inertia moment of arms by reducing the weights of the arms. <P>SOLUTION: An arm body 6 comprises a first arm 7 having one end connected to an electric motor 4 mounted on a base 2, a second arm 8 having a pair of rods 9, 9 and connecting the other end of the first arm 7 to a bracket 14, and connection members 11, 12 for biasing the pair of rods 9, 9 of the second arm 8 in the mutually pulling directions, respectively. Each of the connection members 11, 12 comprises a plate spring 30 and a pair of mounting sections 31, 31 formed integrally with the plate spring 30 at both ends of the plate spring 30, respectively. The plate spring 30 is so attached to the pair of rods 9, 9 that the flat surface of the plate spring 30 brought into contact with the curved section is vertical to a plane including the axes of the pair of rods 9, 9. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、パラレルメカニズムに関し、特に、一対のロッドを有するアームを備えたパラレルメカニズムに関する。 The present invention relates to a parallel mechanism, and more particularly to a parallel mechanism including an arm having a pair of rods.

従来から、支持基盤であるベース部とエンドエフェクタが取り付けられるブラケットとが複数のアームにより並列に結合されたパラレルメカニズムが知られている。パラレルメカニズムでは、例えば電動モータ等のアクチュエータが並列に配置されるとともに、各電動モータに連結された複数のアームが最終的に一つのブラケット（エンドエフェクタ）を操るように構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a parallel mechanism is known in which a base portion that is a support base and a bracket to which an end effector is attached are coupled in parallel by a plurality of arms. In the parallel mechanism, for example, an actuator such as an electric motor is arranged in parallel, and a plurality of arms connected to each electric motor are finally operated to operate one bracket (end effector).

このようなパラレルメカニズムを構成するアームとして、端部にボールジョイントを有する２本の平行リンクと、該平行リンク間に引張り力を加えるスプリング装置とを有するアームが特許文献１に記載されている。このスプリング装置は、互いに平行移動可能な、第１のアングル部材を有する第１の引張り機構と、第２のアングル部材を有する第２の引張り機構と、両アングル部材の間に設けられたスプリング部材とを具備する。第１のアングル部材と第２のアングル部材とが互いに離れるように引っ張られると、両アングル部材の間でスプリング部材が圧縮される。そして、圧縮されたスプリング部材がアングル機構に加える押圧力によって、引張り力が発生する。
特表２００２−５２９２５８号公報 As an arm constituting such a parallel mechanism, Patent Document 1 discloses an arm having two parallel links having ball joints at end portions and a spring device for applying a tensile force between the parallel links. The spring device includes a first pulling mechanism having a first angle member, a second pulling mechanism having a second angle member, and a spring member provided between both angle members, which are movable in parallel with each other. It comprises. When the first angle member and the second angle member are pulled away from each other, the spring member is compressed between the two angle members. A tensile force is generated by the pressing force applied to the angle mechanism by the compressed spring member.
JP-T-2002-529258

特許文献１記載のスプリング装置は、構造が複雑なため、重量が重くなってしまう。ここで、慣性モーメントは重量に比例して大きくなるため、高速で動作するアームの先端部に取り付けられるスプリング装置の重量は、アームの振動、精度、及びアームを駆動するアクチュエータの寿命等に悪影響を与える。そのため、アームをより軽量化して、アームの慣性モーメントを減少させたいという要望があった。 Since the spring device described in Patent Document 1 has a complicated structure, the weight is increased. Here, since the moment of inertia increases in proportion to the weight, the weight of the spring device attached to the tip of the arm operating at high speed adversely affects the vibration of the arm, accuracy, and the life of the actuator that drives the arm. give. Therefore, there has been a desire to reduce the weight of the arm and reduce the moment of inertia of the arm.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、アームをより軽量化して、アームの慣性モーメントを減少させることが可能なパラレルメカニズムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a parallel mechanism capable of reducing the weight of the arm and reducing the moment of inertia of the arm.

本発明に係るパラレルメカニズムは、複数のアームを介してベース部とブラケットとが並列に連結されるパラレルメカニズムにおいて、アームが、ベース部に取り付けられたアクチュエータにその一端が連結される第１リンクと、一対のロッドを有し、第１リンクの他端とブラケットとを連結する第２リンクと、第２リンクを構成する一対のロッドを互いに引っ張る方向に付勢する板ばねとを備えることを特徴とする。 The parallel mechanism according to the present invention is a parallel mechanism in which a base portion and a bracket are connected in parallel via a plurality of arms, and the arm is connected to an actuator attached to the base portion and one end of which is connected to an actuator. And a second link that has a pair of rods and connects the other end of the first link and the bracket, and a leaf spring that biases the pair of rods constituting the second link in the direction of pulling each other. And

本発明に係るパラレルメカニズムによれば、第２リンクを構成する一対のロッドを互いに引っ張る方向に付勢するために、構造がよりシンプルな板ばねを用いているため、第２リンクを含むアームの重量を軽減することができる。その結果、アームの慣性モーメントを減少することが可能となる。 According to the parallel mechanism according to the present invention, since the leaf spring having a simpler structure is used to bias the pair of rods constituting the second link in the direction of pulling each other, the arm including the second link Weight can be reduced. As a result, the moment of inertia of the arm can be reduced.

本発明に係るパラレルメカニズムでは、板ばねの湾曲部における接平面が一対のロッドそれぞれの軸線を含む平面に対して垂直となるように、板ばねが、一対のロッドに取り付けられることが好ましい。 In the parallel mechanism according to the present invention, it is preferable that the leaf springs are attached to the pair of rods so that the tangent plane at the curved portion of the leaf spring is perpendicular to the plane including the axis of each of the pair of rods.

このようにすれば、各ロッドが軸周りに回転することを規制することが可能となる。 If it does in this way, it will become possible to regulate that each rod rotates about an axis.

また、上記板ばねは、該板ばねを一対のロッドに取り付けるための取付部と一体的に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said leaf | plate spring is integrally formed with the attaching part for attaching this leaf | plate spring to a pair of rod.

このようにすれば、構成部品の点数を削減することができるため、重量の軽減、及びコストの低減が可能となる。 In this way, since the number of components can be reduced, weight can be reduced and cost can be reduced.

本発明によれば、第２リンクを構成する一対のロッドを互いに引っ張る方向に付勢するために、板ばねを用いる構成としたため、アームをより軽量化して、アームの慣性モーメントを減少させることが可能となる。 According to the present invention, since the leaf spring is used to urge the pair of rods constituting the second link in the pulling direction, the arm can be further reduced in weight and the inertia moment of the arm can be reduced. It becomes possible.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

まず、図１及び図２を併せて用いて、実施形態に係るパラレルメカニズムの全体構成について説明する。図１は、実施形態に係るパラレルメカニズム１の全体構成を示す斜視図である。また、図２は、図１中の矢印Ａ１方向から見たパラレルメカニズム１を示す図である。 First, the overall configuration of the parallel mechanism according to the embodiment will be described using FIG. 1 and FIG. 2 together. FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a parallel mechanism 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the parallel mechanism 1 viewed from the direction of the arrow A1 in FIG.

パラレルメカニズム１は、上部にベース部２を有している。パラレルメカニズム１は、ベース部２の下面側に形成された平らな取付面２ａが例えば水平な天井等に固定されることによって支持される。一方、ベース部２の下面側には、３つの支持部材３が設けられている。各支持部材３には、アクチュエータとしての電動モータ４が支持されている。電動モータ４は、モータ軸の軸線Ｃ２がベース部２の取付面２ａに対して平行（すなわち水平）となるように支持されている。それぞれの支持部材３は、ベース部２の鉛直方向軸線Ｃ１を中心として等しい角度（１２０度）を開けて配置されており、各電動モータ４もまた、ベース部２の鉛直方向軸線Ｃ１を中心として等しい角度（１２０度）を開けて配置される（図２参照）。 The parallel mechanism 1 has a base portion 2 at the top. The parallel mechanism 1 is supported by fixing a flat mounting surface 2a formed on the lower surface side of the base portion 2 to, for example, a horizontal ceiling. On the other hand, three support members 3 are provided on the lower surface side of the base portion 2. Each support member 3 supports an electric motor 4 as an actuator. The electric motor 4 is supported so that the axis C2 of the motor shaft is parallel (that is, horizontal) to the mounting surface 2a of the base portion 2. Each support member 3 is arranged at an equal angle (120 degrees) around the vertical axis C1 of the base portion 2, and each electric motor 4 is also centered on the vertical axis C1 of the base portion 2. They are arranged at an equal angle (120 degrees) (see FIG. 2).

各電動モータ４の出力軸には、軸線Ｃ２に対して同軸に略六角柱形状のアーム支持部材５が固定されている。アーム支持部材５は、電動モータ４が駆動されることにより軸線Ｃ２を中心として回転する。なお、各電動モータ４は、モータドライバを含む電子制御装置（図示省略）に接続されており、電動モータ４の出力軸の回転がこの電子制御装置によって制御される。 A substantially hexagonal columnar arm support member 5 is fixed to the output shaft of each electric motor 4 coaxially with the axis C2. The arm support member 5 rotates about the axis C2 when the electric motor 4 is driven. Each electric motor 4 is connected to an electronic control device (not shown) including a motor driver, and the rotation of the output shaft of the electric motor 4 is controlled by this electronic control device.

パラレルメカニズム１は、３本のアーム本体６を有しており、各アーム本体６は、第１アーム７及び第２アーム８を含んで構成される。ここで、第１アーム７は特許請求の範囲に記載の第１リンクに相当し、第２アーム８は特許請求の範囲に記載の第２リンクに相当する。第１アーム７は、例えばカーボンファイバー等で形成された長尺の中空円筒部材である。第１アーム７の基端部は、アーム支持部材５の側面に取り付けられている。第１アーム７は、その軸線が上述した軸線Ｃ２と直交するように固定される。 The parallel mechanism 1 has three arm bodies 6, and each arm body 6 includes a first arm 7 and a second arm 8. Here, the first arm 7 corresponds to a first link described in the claims, and the second arm 8 corresponds to a second link described in the claims. The first arm 7 is a long hollow cylindrical member formed of, for example, carbon fiber. The base end portion of the first arm 7 is attached to the side surface of the arm support member 5. The first arm 7 is fixed so that the axis thereof is orthogonal to the axis C2 described above.

第１アーム７の遊端部には、第２アーム８の基端部が連結され、第２アーム８が、第１アーム７の遊端部を中心として揺動できるように構成されている。第２アーム８は、一対の長尺のロッド９，９を含んで構成されており、一対のロッド９，９は、その長手方向において互いに平行となるように配置されている。ロッド９も、例えばカーボンファイバー等で形成された長尺の中空円筒部材である。各ロッド９の基端部は、第１アーム７の遊端部に、一対のボールジョイント１０，１０によって連結されている。なお、各ロッド９の基端部における各ボールジョイント１０，１０間を結ぶ軸線Ｃ３が、電動モータ４の軸線Ｃ２に対して平行となるため、第２アーム８は軸線Ｃ３を中心として揺動する。 The free end portion of the first arm 7 is connected to the proximal end portion of the second arm 8 so that the second arm 8 can swing around the free end portion of the first arm 7. The 2nd arm 8 is comprised including a pair of elongate rods 9 and 9, and a pair of rods 9 and 9 are arrange | positioned so that it may mutually become parallel in the longitudinal direction. The rod 9 is also a long hollow cylindrical member formed of, for example, carbon fiber. The base end portion of each rod 9 is connected to the free end portion of the first arm 7 by a pair of ball joints 10 and 10. Since the axis C3 connecting the ball joints 10 and 10 at the base end portion of each rod 9 is parallel to the axis C2 of the electric motor 4, the second arm 8 swings about the axis C3. .

また、第２アーム８の基端部において一方のロッド９と他方のロッド９とが連結部材１１で互いに連結されており、第２アーム８の遊端部において一方のロッド９と他方のロッド９とが連結部材１２で互いに連結されている。連結部材１１、及び連結部材１２は、付勢部材としての板ばねを有しており、板の弾性を利用して、一対のロッド９，９を互いに引き合う方向に付勢する。連結部材１１及び連結部材１２の詳細については後述する。なお、連結部材１１と連結部材１２とは、異なる構造であっても構わないが同一構造であることが低コストの観点から好ましい。いずれの連結部材１１，１２も、各ロッド９が自身の長手方向に平行な軸線まわりに回転することを防止する機能を有する。 One rod 9 and the other rod 9 are connected to each other by a connecting member 11 at the base end portion of the second arm 8, and one rod 9 and the other rod 9 are connected to each other at the free end portion of the second arm 8. Are connected to each other by a connecting member 12. The connecting member 11 and the connecting member 12 have a leaf spring as an urging member, and urge the pair of rods 9 and 9 in a direction in which they are attracted to each other using the elasticity of the plate. Details of the connecting member 11 and the connecting member 12 will be described later. The connecting member 11 and the connecting member 12 may have different structures, but the same structure is preferable from the viewpoint of low cost. Each of the connecting members 11 and 12 has a function of preventing each rod 9 from rotating around an axis parallel to the longitudinal direction of the rod 9.

また、パラレルメカニズム１は、エンドエフェクタ部（手先）１３を回動可能に取り付けるためのブラケット１４を有している。ブラケット１４は、略正三角形状をした板状部材である。このブラケット１４は、３本のアーム本体６によって、ブラケット１４のエンドエフェクタ部１３の取付面１４ａ（図１におけるブラケット１４の下面）がベース部２の取付面２ａと平行（すなわち水平）になるように保持される。 Further, the parallel mechanism 1 has a bracket 14 for rotatably attaching an end effector portion (hand) 13. The bracket 14 is a plate-like member having a substantially equilateral triangular shape. The bracket 14 has three arm bodies 6 so that the mounting surface 14a of the end effector 13 of the bracket 14 (the lower surface of the bracket 14 in FIG. 1) is parallel (that is, horizontal) to the mounting surface 2a of the base 2. Retained.

ブラケット１４の各辺には取付片１５が形成されている。各取付片１５がそれぞれのアーム本体６の遊端部（第２アーム８を構成する一対のロッド９，９の遊端部）に連結されることで、ブラケット１４は、各アーム本体６に対して、各アーム本体６の遊端部を中心として揺動する。詳しくは、ブラケット１４の各取付片１５の各端部が、対応する各ロッド９，９の遊端部に各ボールジョイント１６，１６によって連結される。なお、一対のボールジョイント１６，１６を結ぶ軸線Ｃ４（図２参照）も、電動モータ４の軸線Ｃ２に対して平行となる。このため、ブラケット１４は、水平な軸線Ｃ４を中心として各アーム本体６に対して揺動することができる。そして、略正三角形状のブラケット１４のすべての辺において、水平な軸線Ｃ４を中心として揺動できるように、ブラケット１４が３本のアーム本体６によって支持されている。 A mounting piece 15 is formed on each side of the bracket 14. Each mounting piece 15 is connected to the free end portion of each arm body 6 (the free end portions of the pair of rods 9, 9 constituting the second arm 8), so that the bracket 14 is attached to each arm body 6. Thus, it swings around the free end of each arm body 6. Specifically, each end of each mounting piece 15 of the bracket 14 is connected to the free end of each corresponding rod 9, 9 by each ball joint 16, 16. An axis C4 (see FIG. 2) connecting the pair of ball joints 16 and 16 is also parallel to the axis C2 of the electric motor 4. For this reason, the bracket 14 can swing with respect to each arm body 6 around the horizontal axis C4. The bracket 14 is supported by the three arm bodies 6 so that it can swing around the horizontal axis C4 on all sides of the substantially equilateral triangular bracket 14.

第１アーム７と第２アーム８との連結部における一対のボールジョイント１０，１０間の距離と、第２アーム８の各ロッド９とブラケット１４との連結部における一対のボールジョイント１６，１６間の距離とは等しく設定されている。そのため、上述したように、第２アームを構成する一対のロッド９は、その長手方向の全長において互いに平行に配置される。軸線Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のいずれもが、ベース部２の取付面２ａに平行であるから、第１アーム７、第２アーム８及びブラケット１４がそれぞれ軸線Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を中心にどのように揺動したとしても、ブラケット１４のエンドエフェクタ部１３の取付面１４ａとベース部２の取付面２ａとの平行関係が維持される。 The distance between the pair of ball joints 10 and 10 at the connection portion between the first arm 7 and the second arm 8 and the distance between the pair of ball joints 16 and 16 at the connection portion between each rod 9 and the bracket 14 of the second arm 8. Is set equal to the distance. Therefore, as described above, the pair of rods 9 constituting the second arm are arranged in parallel with each other over the entire length in the longitudinal direction. Since all of the axes C2, C3, and C4 are parallel to the mounting surface 2a of the base portion 2, how the first arm 7, the second arm 8, and the bracket 14 are centered on the axes C2, C3, and C4, respectively. Even if it swings, the parallel relationship between the mounting surface 14a of the end effector portion 13 of the bracket 14 and the mounting surface 2a of the base portion 2 is maintained.

そして、電子制御装置からの指令に応じて、各電動モータ４の出力軸に固定されたアーム支持部材５の回転位置が制御されることで、各第１アーム７の遊端部の位置が制御される。この制御された各第１アーム７の遊端部の位置に、各第２アーム８の遊端部の位置が追従し、その結果、ブラケット１４のエンドエフェクタ部１３の取付面１４ａの位置が決まる。このとき、上述したように、ブラケット１４は、水平姿勢を維持したまま移動する。 Then, the position of the free end of each first arm 7 is controlled by controlling the rotational position of the arm support member 5 fixed to the output shaft of each electric motor 4 in accordance with a command from the electronic control unit. Is done. The position of the free end portion of each second arm 8 follows the position of the controlled free end portion of each first arm 7, and as a result, the position of the mounting surface 14 a of the end effector portion 13 of the bracket 14 is determined. . At this time, as described above, the bracket 14 moves while maintaining the horizontal posture.

また、パラレルメカニズム１は、その中央に鉛直方向に延びる旋回軸ロッド２０と、この旋回軸ロッド２０を回転するための電動モータ２１とを有する。電動モータ２１は、その軸出力を鉛直下方に向けた状態でベース部２に固定されている。旋回軸ロッド２０の一端部は、自在継手（以下「ユニバーサルジョイント」という）２２を介して電動モータ２１の出力軸に連結されている。一方、旋回軸ロッド２０の他端部は、ユニバーサルジョイント２３を介してエンドエフェクタ部１３に接続されている。旋回軸ロッド２０は、ロッド２０ａとシリンダ２０ｂとにより実現され、伸縮自在に構成されている。旋回軸ロッド２０の両端部にユニバーサルジョイント２２，２３が採用されているため、ブラケット１４が３つの電動モータ４の駆動により上下、前後左右の所定の位置に移動したとしても、旋回軸ロッド２０は、その所定位置に追従して移動することができる。なお、電動モータ２１も、上述した電子制御装置に接続されており、電動モータ２１の出力軸の回転がこの電子制御装置により制御されることにより、エンドエフェクタ部１３の回転位置が制御される。 Further, the parallel mechanism 1 has a turning shaft rod 20 extending in the vertical direction at the center thereof, and an electric motor 21 for rotating the turning shaft rod 20. The electric motor 21 is fixed to the base portion 2 with its shaft output directed vertically downward. One end of the swivel rod 20 is connected to the output shaft of the electric motor 21 via a universal joint (hereinafter referred to as “universal joint”) 22. On the other hand, the other end portion of the pivot rod 20 is connected to the end effector portion 13 via the universal joint 23. The turning shaft rod 20 is realized by a rod 20a and a cylinder 20b, and is configured to be extendable. Since the universal joints 22 and 23 are employed at both ends of the swivel rod 20, the swivel rod 20 does not move even if the bracket 14 is moved to a predetermined position in the vertical and forward / backward / left / right directions by driving the three electric motors 4. It is possible to move following the predetermined position. The electric motor 21 is also connected to the above-described electronic control device, and the rotation position of the end effector unit 13 is controlled by controlling the rotation of the output shaft of the electric motor 21 by the electronic control device.

続いて、図３〜図６を併せて参照して、一対のロッド９，９を連結する連結部材１１，１２について説明する。図３は、一対のロッド９，９に取り付けられた状態の連結部材１１（板ばね３０）を示す図である。図４は、一対のロッド９，９に取り付けられた連結部材１１（板ばね３０）をロッド９，９の軸方向から見た図である。図５は、連結部材１１（板ばね３０）の展開図である。また、図６は、取り付け前のフリーな状態にある連結部材１１（板ばね３０）を示す図である。なお、連結部材１１と連結部材１２とは同一又は同様であるので、ここでは、連結部材１１について説明し、連結部材１２についての説明を省略する。 Next, the connecting members 11 and 12 that connect the pair of rods 9 and 9 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view showing the connecting member 11 (leaf spring 30) attached to the pair of rods 9 and 9. 4 is a view of the connecting member 11 (leaf spring 30) attached to the pair of rods 9 and 9 when viewed from the axial direction of the rods 9 and 9. FIG. FIG. 5 is a development view of the connecting member 11 (leaf spring 30). Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the connection member 11 (leaf spring 30) in the free state before attachment. In addition, since the connection member 11 and the connection member 12 are the same or similar, the connection member 11 is demonstrated here and description about the connection member 12 is abbreviate | omitted.

連結部材１１は、板ばね３０と、該板ばね３０の両端に該板ばね３０と一体的に形成された一対の取付部３１，３１とを有している。一対の取付部３１，３１は、互いに同じ形状を有している。取付部３１は、互いに対向する第１取付片３１ａと第２取付片３１ｂ、及び、第１取付片３１ａと第２取付片３１ｂの端部同士を繋ぐ接続片３１ｃから構成されている。第１取付片３１ａ、及び第２取付片３１ｂそれぞれには、板厚方向に貫通するピン孔３１ｄが形成されている。なお、ロッド９にもピン孔が径方向に形成されている。取付部３１を構成する第１取付片３１ａと第２取付片３１ｂとでロッド９を挟んだ状態で、第１取付片３１ａに形成されたピン孔３１ｄ、ロッド９に形成されたピン孔、及び第２取付片３１ｂに形成されたピン孔３１ｄにピン３２が挿通されることによって、連結部材１１がロッド９，９に取り付けられる。 The connecting member 11 includes a leaf spring 30 and a pair of attachment portions 31, 31 formed integrally with the leaf spring 30 at both ends of the leaf spring 30. A pair of attachment parts 31 and 31 have the same shape mutually. The attachment portion 31 includes a first attachment piece 31a and a second attachment piece 31b that face each other, and a connection piece 31c that connects ends of the first attachment piece 31a and the second attachment piece 31b. Each of the first mounting piece 31a and the second mounting piece 31b is formed with a pin hole 31d penetrating in the plate thickness direction. A pin hole is also formed in the rod 9 in the radial direction. In a state where the rod 9 is sandwiched between the first mounting piece 31a and the second mounting piece 31b constituting the mounting portion 31, a pin hole formed in the first mounting piece 31a, a pin hole formed in the rod 9, and The connecting member 11 is attached to the rods 9 and 9 by inserting the pin 32 through the pin hole 31d formed in the second attachment piece 31b.

板ばね３０は、一対の取付部３１，３１と一体的に形成されている。より詳細には、板ばね３０は、取付部３１の接続片３１ｃの端部から連続して形成されている。そのため、板ばね３０は、湾曲部における接平面が一対のロッド９，９それぞれの軸線を含む平面に対して垂直となるように、取付部３１を介して一対のロッド９，９に取り付けられる。 The leaf spring 30 is formed integrally with the pair of attachment portions 31, 31. More specifically, the leaf spring 30 is formed continuously from the end of the connection piece 31 c of the attachment portion 31. Therefore, the leaf spring 30 is attached to the pair of rods 9 and 9 via the attachment portion 31 so that the tangent plane in the curved portion is perpendicular to the plane including the axis of each of the pair of rods 9 and 9.

板ばね３０の素材、形状、板厚、及び半径等は、要求される引張り力（例えば、１０ｋｇｆ以上等）に基づいて設定される。本実施形態では、素材として、板厚が１．６〜２．０ｍｍのＳＫ材（工具用炭素鋼材）を用い、半径２５ｍｍのＵ字状に板ばね３０を形成した。また、焼き入れ後の硬さをＨＶ４４０±４０とした。 The material, shape, plate thickness, radius, and the like of the leaf spring 30 are set based on a required tensile force (for example, 10 kgf or more). In the present embodiment, a SK material (carbon steel material for tools) having a plate thickness of 1.6 to 2.0 mm is used as a material, and the leaf spring 30 is formed in a U shape having a radius of 25 mm. The hardness after quenching was set to HV440 ± 40.

ここで、板ばね３０の形成方法について説明する。板ばね３０は、図５に示される１枚の略Ｈ状の板材に曲げ加工等を施すことにより、取付部３１と一体的に形成される。まず、略Ｈ状の板材の両端に形成されている突片にピン孔３１ｄが形成される。次に、ピン孔３１ｄが形成された４つの突片が略直角に折り曲げられ、断面略コ字状の取付部３１（第１取付片３１ａ、第２取付片３１ｂ、接続片３１ｃ）が形成される。続いて、一方の接続片３１ｃと他方の接続片３１ｃとの間が円弧状に形成され板ばね３０が形成される。取付部３１及び板ばね３０の形成が終了した後、強度を向上させるとともに、形状を安定させるため、焼き入れ、焼き戻しが行われる。ここで、形成が終了した状態（取付前のフリーな状態）の連結部材１１を図６に示す。 Here, a method of forming the leaf spring 30 will be described. The leaf spring 30 is formed integrally with the mounting portion 31 by bending or the like on one substantially H-shaped plate material shown in FIG. First, the pin holes 31d are formed in the projecting pieces formed at both ends of the substantially H-shaped plate material. Next, the four projecting pieces in which the pin holes 31d are formed are bent at a substantially right angle to form the attachment portions 31 (first attachment piece 31a, second attachment piece 31b, connection piece 31c) having a substantially U-shaped cross section. The Subsequently, the leaf spring 30 is formed by forming an arc shape between one connection piece 31c and the other connection piece 31c. After the formation of the attachment portion 31 and the leaf spring 30 is finished, quenching and tempering are performed in order to improve the strength and stabilize the shape. Here, FIG. 6 shows the connecting member 11 in a state where the formation is completed (a free state before mounting).

上述したように形成された連結部材１１を一対のロッド９，９に取り付ける際には、一対の取付部３１，３１を互いに離隔するように、すなわち板ばね３０の両端部を離隔するように引っ張った状態で、ピン孔３１ｄにピン３２を挿通する。このように一対の取付部３１（板ばね３０の両端部）を両側に拡張した状態でロッド９，９に取り付けることにより、板ばね３０が元に戻ろうとする弾性力がロッド９，９相互間に作用するため、一対のロッド９，９が互いに引っ張られる方向に付勢される。 When the connecting member 11 formed as described above is attached to the pair of rods 9, 9, the pair of attachment portions 31, 31 are pulled apart from each other, that is, the both ends of the leaf spring 30 are separated from each other. In this state, the pin 32 is inserted into the pin hole 31d. By attaching the pair of attachment portions 31 (both ends of the leaf spring 30) to the rods 9 and 9 in such a manner as to be expanded on both sides in this way, the elastic force that the leaf spring 30 tries to return to the original is provided between the rods 9 and 9. Therefore, the pair of rods 9 and 9 are biased in the direction in which they are pulled together.

以上の構成において、素材に板厚１．６ｍｍのＳＫ４を用いて、半径２５ｍｍに形成した場合、引張り力８．３３ｋｇｆ、重量６２ｇの板ばね（連結部材）が得られた。また、素材に板厚２．０ｍｍのＳＫ４を用いて、半径２５ｍｍに形成した場合、引張り力１４．４３ｋｇｆ、重量８２ｇの板ばね（連結部材）が得られた。その結果、従来の構造を用いた連結部材（素材：アルミ、引張り力：１０．９６ｋｇｆ、重量９６ｇ）に対して、それぞれ、３４ｇ、１４ｇの軽量化が達成された。 In the above configuration, when SK4 having a plate thickness of 1.6 mm was used as the material and the radius was 25 mm, a leaf spring (connecting member) having a tensile force of 8.33 kgf and a weight of 62 g was obtained. Further, when SK4 having a plate thickness of 2.0 mm was used as a material and a radius of 25 mm was formed, a leaf spring (connecting member) having a tensile force of 14.43 kgf and a weight of 82 g was obtained. As a result, a weight reduction of 34 g and 14 g was achieved with respect to a connecting member (material: aluminum, tensile force: 10.96 kgf, weight 96 g) using a conventional structure, respectively.

本実施形態によれば、第２アーム８を構成する一対のロッド９，９を互いに引っ張る方向に付勢するために、構造がよりシンプルな板ばね３０を用いているため、第２アーム８を含むアーム本体６の重量を軽減することができる。その結果、アーム本体６の慣性モーメントを減少することが可能となる。 According to this embodiment, in order to bias the pair of rods 9 and 9 constituting the second arm 8 in the direction of pulling each other, the simple structure of the leaf spring 30 is used. The weight of the arm main body 6 including it can be reduced. As a result, the moment of inertia of the arm body 6 can be reduced.

また、本実施形態によれば、板ばね３０が、該板ばね３０を一対のロッド９，９に取り付けるための取付部３１と一体的に形成されているため、構成部品の点数を削減することができる。その結果、重量の軽減、及びコストの低減が可能となる。 Moreover, according to this embodiment, since the leaf | plate spring 30 is integrally formed with the attaching part 31 for attaching this leaf | plate spring 30 to a pair of rods 9 and 9, reducing the number of components. Can do. As a result, the weight can be reduced and the cost can be reduced.

本実施形態では、板ばね３０の湾曲部における接平面が一対のロッド９，９それぞれの軸線を含む平面に対して垂直となるように、板ばね３０が一対のロッド９，９に取り付けられているため、各ロッド９，９が軸周りに回転することを規制することが可能となる。 In the present embodiment, the leaf spring 30 is attached to the pair of rods 9 and 9 so that the tangent plane at the curved portion of the leaf spring 30 is perpendicular to the plane including the axis of each of the pair of rods 9 and 9. Therefore, it is possible to restrict the rotation of the rods 9 and 9 about the axis.

また、本実施形態によれば、連結部材１１，１２の掃除が容易であり、水洗いもできる。そのため、衛生上の要求が厳しい環境でも使用することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the connecting members 11 and 12 can be easily cleaned and can be washed with water. Therefore, it can be used even in an environment with strict hygiene requirements.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、連結部材１１及び連結部材１２の双方に板ばね３０を用いたが、いずれか一方の連結部材のみに板ばね３０を用いる構成としてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the said embodiment, although the leaf | plate spring 30 was used for both the connection member 11 and the connection member 12, it is good also as a structure which uses the leaf | plate spring 30 only for any one connection member.

上記実施形態では、板ばね３０をＵ字状に形成したが、Ｓ字状、又はＷ字状に形成してもよい。また、上記実施形態では、板ばね３０に一枚の板でできた単板ばねを用いたが、複数枚を用いた重ね板ばねを用いてもよい。 In the said embodiment, although the leaf | plate spring 30 was formed in U shape, you may form in S shape or W shape. Moreover, in the said embodiment, although the single leaf | plate spring made from one board was used for the leaf | plate spring 30, you may use the laminated leaf | plate spring using several sheets.

実施形態に係るパラレルメカニズムの全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole parallel mechanism composition concerning an embodiment. 図１中の矢印Ａ１方向から見たパラレルメカニズムを示す図である。It is a figure which shows the parallel mechanism seen from the arrow A1 direction in FIG. ロッドに取り付けられた状態の連結部材（板ばね）を示す図である。It is a figure which shows the connection member (plate spring) of the state attached to the rod. ロッドに取り付けられた連結部材（板ばね）をロッドの軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the connecting member (plate spring) attached to the rod from the axial direction of the rod. 連結部材（板ばね）の展開図である。It is an expanded view of a connection member (plate spring). ロッドに取り付けられる前のフリーな状態にある連結部材（板ばね）を示す図である。It is a figure which shows the connection member (plate spring) in the free state before attaching to a rod.

Explanation of symbols

１パラレルメカニズム
２ベース部
３支持部材
４，２１電動モータ
５アーム支持部材
６アーム本体
７第１アーム
８第２アーム
９ロッド
１０，１６ボールジョイント
１１，１２連結部材
１３エンドエフェクタ部
１４ブラケット
１５取付片
２０旋回軸ロッド
２２，２３ユニバーサルジョイント
３０板ばね
３１取付部
３２ピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parallel mechanism 2 Base part 3 Support member 4,21 Electric motor 5 Arm support member 6 Arm main body 7 1st arm 8 2nd arm 9 Rod 10, 16 Ball joint 11, 12 Connection member 13 End effector part 14 Bracket 15 Mounting piece 20 Rotating shaft rod 22, 23 Universal joint 30 Leaf spring 31 Mounting part 32 Pin

Claims

In a parallel mechanism in which the base and the bracket are connected in parallel via a plurality of arms,
The arm is
A first link whose one end is connected to an actuator attached to the base portion;
A second link having a pair of rods and connecting the other end of the first link and the bracket;
A parallel mechanism comprising: a leaf spring that biases the pair of rods constituting the second link in a direction of pulling each other.

2. The leaf spring is attached to the pair of rods so that a tangent plane at a curved portion of the leaf spring is perpendicular to a plane including the axis of each of the pair of rods. Parallel mechanism as described in

The parallel mechanism according to claim 1 or 2, wherein the leaf spring is formed integrally with an attachment portion for attaching the leaf spring to the pair of rods.