JP2969624B2 - 平行移動装置 - Google Patents

平行移動装置

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JP2969624B2
JP2969624B2 JP14113788A JP14113788A JP2969624B2 JP 2969624 B2 JP2969624 B2 JP 2969624B2 JP 14113788 A JP14113788 A JP 14113788A JP 14113788 A JP14113788 A JP 14113788A JP 2969624 B2 JP2969624 B2 JP 2969624B2
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和雄 町田
省一 飯倉
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は工作機械のワークの位置決め装置やマニピュ
レータのアームの移動機構として使用される3次元平行
移動装置に関する。
(従来の技術) 従来より、3次元の平行移動装置としては、ベースと
テーブルとの間で例えばボールねじのような直線運動機
構をXYZの3方向に3つ組合せ、テーブルをベースに対
して常に平行に維持して3次元的に移動させるようにし
たものが用いられている。
しかしながら、このような構造のものでは、それぞれ
の直線運動機構についてその運動範囲よりも大きなガイ
ドが必要となるため、動作範囲に比べて装置の占める領
域が大きく、コンパクトさに欠けるという問題があっ
た。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
り、極めてコンパクトな平行移動装置を提供することを
目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、固定ベースと
移動テーブルとの間に複数個の支持機構を介在させ、こ
れらの支持機構で上記移動テーブルを上記固定ベースに
対して平行移動可能に支持するようにしたものにおい
て、上記支持機構のうちの2個以上の支持機構が、上記
固定テーブルもしくは上記移動テーブルに支持される支
持枠、この支持枠に回動自在に支持された第1のフレー
ム、この第1のフレームに、このフレームの回動中心軸
に対して直交する関係に固定された支持軸、この支持軸
に固着された第1のかさ歯車、上記支持軸に回動自在に
支持された第2のフレーム、この第2のフレームに回転
自在に支持された軸体、この軸体に固着されるとともに
上記第1のかさ歯車に噛合する第2のかさ歯車よりなる
第1及び第2の支持要素をそれぞれ両端側に有するとと
もに上記第1及び第2の支持要素の上記軸体相互を相対
的に回転不能で、かつ伸縮自在に結合する伸縮機構を有
した平行維持機能形支持機構で構成されてなることを特
徴としている。
(作用) 上記した構成の第1及び第2の支持要素と、これら第
1及び第2の支持要素の軸体相互を相対的に回転不能
で、かつ伸縮自在に結合する伸縮機構とからなる平行維
持機能形支持機構は、支持枠に対する第1のフレームの
回動中心軸を中心とした回転には平行維持機能を発揮し
ないが、第1のフレームに対する第2のフレームの回動
中心軸を中心とした回転には平行維持機能を発揮する。
つまり、この平行維持機能形支持機構は、平行維持に方
向性を有している。
したがって、この平行維持形支持機構を固定ベースと
移動テーブルとの間に1つだけ設けた場合には、固定ベ
ースに対して移動テーブルを平行移動させることはでき
ない。また、この平行維持機能形支持機構を固定ベース
と移動テーブルとの間に2つだけ設けた場合には、固定
ベースに対して移動テーブルを平行移動させることがで
きるが、移動テーブルの面内回転を防止することはでき
ない。
しかし、この平行維持機能形支持機構を固定ベースと
移動ベースとの間に例えば2つ設け、さらに固定ベース
と移動テーブルとの間に2軸のジンバル機構及びこれら
2軸ジンバル機構を回転拘束状態に、かつ伸縮自在に連
結する伸縮機構からなるジンバル形支持機構を設けた場
合には、固定ベースに対して移動テーブルを平行移動さ
せることができ、しかも移動テーブルの面内回転を完全
に防止することが可能となる。また、ジンバル形支持機
構の代わりに、もう1つの平行維持機能形支持機構を設
けても固定ベースに対して移動テーブルを平行移動させ
ることができ、しかも移動テーブルの面内回転を完全に
防止することが可能となる。そして、本発明の平行移動
装置を実際に駆動させるためには、例えば移動テーブル
と固定ベースとの間に、平行維持機能形支持機構と、両
端を回動自在に支持した直動駆動装置とを交互に3組ず
つ配置した構造とする。
このような平行移動装置では、平行維持機能形支持機
構及びこれを伸縮させる直動駆動装置は、全てほぼ1方
向(伸縮方向)に沿って配置されるので、極めてコンパ
クトなものとなる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。な
お、各部材の番号に付された記号aは移動テーブル側、
記号bは固定ベース側であることを表示する。
第2図は支持機能を備えた平行維持機構の基本的な構
成を示す模式図である。第2図において、第1のフレー
ム1a、1bには支持軸2a、2bが固着されており、この支持
軸2a、2bには第1のかさ歯車3a、3bが固着されている。
また、支持軸2a、2bには第2のフレーム4a、4bが回動自
在に支持され、この第2のフレーム4a、4bには軸体5a、
5bが回転自在に支持され、この軸体5a、5bには上記第1
のかさ歯車3a、3bと噛合する第2のかさ歯車6a、6bが固
着されている。以上の各部材により支持機構が構成され
ている。そして、移動テーブル側及び固定ベース側で1
対をなしている支持機構は、その軸体5a、5bが継手(例
えばスプライン軸継手)7で結合され、相互に伸縮自在
ではあるが、両者の相対的な回転は拘束されている。
第2図の構成で、例えば移動テーブル側の第1のフレ
ーム1a(及び第1のかさ歯車3a)を支持軸2a回りにθだ
け傾けると、第2のフレーム4aに対して第2のかさ歯車
6a及び軸体5aがθだけ回転し、固定ベース側の軸体5b及
び第2のかさ歯車6bもθだけ回転するので、固定ベース
側の第1のフレーム1bもθだけ傾く。つまり、第1のフ
レーム1の傾きを軸体5の回転に変換しているので、1
対の第1のフレーム1a、1bが支持軸2a、2b回りに常に平
行で、かつ伸縮自在な平行維持機構を構成することがで
きる。
しかし、この構成では支持軸2a、2bに直交するα軸回
りの回転が拘束されているので、固定ベース側の第1の
フレーム1bを固定すると、移動テーブル側の第1のフレ
ーム1aはA方向(α軸に直交する方向すなわち支持軸2a
に平行な方向)には移動できない。
そこで、第3図に示すように、移動テーブル11に固定
された支持枠8aにより第1のフレーム1aをα軸回りに回
動自在に支持し、固定ベース12に固定された支持枠8bに
より第1のフレーム1bをα軸回りに回動自在に支持す
る。このような構成からなる平行維持機構10では、移動
テーブル11をA方向に移動されることができる。
しかし、この構成では支持枠8a(及び移動テーブル1
1)がα軸回りに回動自在であるので、移動テーブル11
がα軸回りに回動すると固定ベース12との平行が保てな
い。
そこで、第4図に示すように、固定ベース12と移動テ
ーブル11との間に第3図図示の平行維持機構10を2組、
互いのα軸が所定の角度(≠0゜又は108゜)をなすよ
うに配置すれば、それぞれの平行維持機構10により相互
にα軸回りの回動を拘束することができる。
しかし、この構成でも移動テーブル11面内の回転を拘
束することができない。
そこで、第1図に示すように、移動テーブル11と固定
ベース12との間に第3図図示の支持機能を備えた平行維
持機構10を2組配置するとともに、移動テーブル11及び
固定ベース12にそれぞれ直交2軸ジンバル機構9a、9bを
取付け、更にこれら直交2軸ジンバル機構9a、9bに伸縮
機構7を回転拘束した状態で結合すれば、移動テーブル
11のすべての回転を拘束できるので、移動テーブル11を
3次元的に平行移動させることができる。
なお、本発明の平行移動装置は、第1図における直交
2軸ジンバル機構9a、9b及びこれらに回転拘束された状
態で結合された伸縮機構7の代わりに、第3図図示の平
行維持機構10を用い、移動テーブル11と固定ベース12と
の間に平行維持機構10を3組配置した構成としてもよ
い。これら平行維持機構10は、通常ほぼ3等配(支持枠
8aのなす角が互いに120度又は60度)となるように配置
されるが、これらの配置は特に限定されず、3組の方向
が異なっていればよい。
第5図は移動テーブル11を移動させる3組の直動駆動
装置13(例えば油圧シリンダやボールねじ機構)と3組
の平行維持機構10との配置列を示したものである。ここ
で、直動駆動装置13の両端は移動テーフル11及び固定ベ
ース12に回動自在に支持されている。このように、直動
駆動装置13及び平行維持機構10は全てほぼ1方向(伸縮
方向)に沿って配置されるので、極めてコンパクトな構
造とすることができる。また、このような構成であれ
ば、移動テーブル11は平行移動するだけであるから、直
動駆動装置13の駆動量と移動テーブル11の移動量との関
係は三角関数を含まない簡単な幾何学計算で求めること
ができる。
第6図は直動駆動装置13の平行維持機構10との間の空
間を利用して、移動テーブル11面内の回転駆動装置14を
収納した例を示したものである。更に、この回転駆動装
置14の上にその回転軸と直交する2つの回転軸を装備す
ることにより、6軸のマニピュレータにすることもでき
る。
なお、上記のような3次元平行移動装置で直動駆動装
置13を平行に配置すると、3組の直動駆動装置13の長さ
が等しい中立点において不定となり、移動方向が定まら
なくなる。これを避けるためには、第5図及び第6図に
示すように、固定ベース12側の支点のピッチ円直径と移
動テーブル11側の支点ピッチ円直径とを変えておけばよ
い。また、第5図及び第6図では、平行維持機構10と別
に直動駆動装置13を設けているが、平行維持機構10を構
成する伸縮機構自体が直動駆動装置であってもよい。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、極めてコンパク
トな平行移動装置を提供することができ、この工業的価
値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における平行移動装置を示す模
式図、第2図は同平行移動装置を構成する1対の支持機
構を伸縮機構で結合した状態を示す模式図、第3図は同
平行移動装置を構成する平行維持機構の模式図、第4図
は同平行移動装置を構成する平行維持機構を2組配置し
た状態を示す模式図、第5図は本発明に係る3次元平行
移動テーブルにおける直動駆動装置と平行維持機構との
配置例を示す模式図、第6図は第5図は本発明に係る3
次元平行移動テーブルにおいてテーブル面内の回転駆動
装置を収納した例を示す模式図である。 1a、1b……第1のフレーム、2a、2b……支持軸、3a、3b
……第1のかさ歯車、4a、4b……第2のフレーム、5a、
5b……軸体、6a、6b……第2のかさ歯車、7……継手、
8a、8b……支持枠、9a、9b……直交2軸ジンバル機構、
10……支持機能を備えた平行維持機構、11……移動テー
ブル、12……固定ベース、13……直動駆動装置、14……
回転駆動装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 柳 五三 (56)参考文献 実開 昭59−8856(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 35/00 F16H 21/44 B23Q 5/34 B25J 9/02

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定ベースと移動テーブルとの間に複数個
    の支持機構を介在させ、これらの支持機構で上記移動テ
    ーブルを上記固定ベースに対して平行移動可能に支持す
    るようにしたものであって、 上記支持機構のうちの2個以上の支持機構は、上記固定
    テーブルもしくは上記移動テーブルに支持される支持
    枠、この支持枠に回動自在に支持された第1のフレー
    ム、この第1のフレームに、このフレームの回動中心軸
    に対して直交する関係に固定された支持軸、この支持軸
    に固着された第1のかさ歯車、上記支持軸に回動自在に
    支持された第2のフレーム、この第2のフレームに回転
    自在に支持された軸体、この軸体に固着されるとともに
    上記第1のかさ歯車に噛合する第2のかさ歯車よりなる
    第1及び第2の支持要素をそれぞれ両端側に有するとと
    もに上記第1及び第2の支持要素の上記軸体相互を相対
    的に回転不能で、かつ伸縮自在に結合する伸縮機構を有
    した平行維持機能形支持機構で構成されてなることを特
    徴とする平行移動装置。
  2. 【請求項2】前記固定ベースと前記移動テーブルとの間
    に介在した複数個の支持機構の全てが前記平行維持機能
    形支持機構で構成されている請求項1に記載の平行移動
    装置。
  3. 【請求項3】前記固定ベースと前記移動テーブルとの間
    に介在した複数個の支持機構のうちの2個以上の支持機
    構が前記平行維持機能形支持機構で構成され、1個以上
    の支持機構が上記固定テーブル及び上記移動テーブルに
    それぞれ取り付けられた2軸ジンバル機構並びにこれら
    2軸ジンバル機構を回転拘束状態に、かつ伸縮自在に連
    結する伸縮機構からなるジンバル形支持機構で構成され
    ている請求項1に記載の平行移動装置。
  4. 【請求項4】前記支持機構の一部を構成している伸縮機
    構は、直動駆動機構を兼ねている請求項1,2,3の何れか
    1項に記載の平行移動装置。
  5. 【請求項5】前記固定ベースと前記移動テーブルとの間
    に介在した複数個の支持機構は、3個以上の前記平行維
    持機能形支持機構と、両端が上記固定ベース及び上記移
    動テーブルに回動自在に支持されるとともに上記平行維
    持機能形支持機構に対して周方向に交互に配置され、か
    つ直前駆動機構を備えてなる3個以上の直動駆動機構付
    き支持機構とで構成されている請求項1に記載の平行移
    動装置。
  6. 【請求項6】前記直動駆動機構の支点のピッチ円半径が
    前記固定テーブルの側と前記移動テーブルの側とでは異
    なっている請求項5に記載の平行移動装置。
JP14113788A 1988-06-08 1988-06-08 平行移動装置 Expired - Lifetime JP2969624B2 (ja)

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JPH01312264A JPH01312264A (ja) 1989-12-18
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US5284123A (en) * 1993-01-22 1994-02-08 Pulso Catalytic Superchargers Pressure wave supercharger having a stationary cellular member
US5813287A (en) 1994-03-02 1998-09-29 Renishaw Plc Coordinate positioning machine
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