JP4877826B2 - Linear motion equipment - Google Patents
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Description
本発明は、支持基台に対し下方で昇降リンクを直線運動させる直線運動装置に関し、特に、レールに対して支持基台を水平方向に移動させると共に、昇降リンクを上下方向に直線運動させてワークを所望の位置に移動させるバランサに好適な直線運動装置に係る。 The present invention relates to a linear motion device that linearly moves an elevating link below a support base, and in particular, moves a support base in a horizontal direction relative to a rail and linearly moves the elevating link in a vertical direction. The present invention relates to a linear motion device suitable for a balancer that moves a motor to a desired position.
従来より、ワークを吊り上げて移動させる際、手操作による小さな力で昇降させ得る装置として、バランサが知られており、ばね力を利用したスプリングバランサ、駆動源としてエアシリンダを用いたエアバランサ、電動モータを用いた電動バランサ等が存在している。これらのバランサにおける動力伝達装置として直線運動装置が用いられるが、一般的な構成によれば、支持基台に対し下方で昇降リンクを直線運動させてワークを所望の位置に移動させることとしている。 Conventionally, when lifting and moving a workpiece, a balancer is known as a device that can be lifted and lowered with a small manual force. A spring balancer that uses a spring force, an air balancer that uses an air cylinder as a drive source, and an electric motor There is an electric balancer using a motor. A linear motion device is used as a power transmission device in these balancers. However, according to a general configuration, the workpiece is moved to a desired position by linearly moving the lifting link below the support base.
例えば下記の特許文献1には、平行リンク機構の各リンクにバランス用の重りが取り付けられたエアバランサが開示されている。この特許文献1では、「垂直多関節機構を用いたエアバランサーに於いて、完全なバランスを可能にし、重量物をわずかな操作力で高精度で移動させ且つ安定した位置保持を可能とする」ことを目的とし、「垂直多関節機構の回転する全てのリンクの重心の和を、荷重点、駆動点及び支点の三点だけに分割する」旨提案されている。尚、平行リンク機構はロボットのマニプレータ等に活用され、例えば、下記の特許文献2には、「可動部の慣性モーメントを小さくして、速応性を高めることができるように」することを目的としたリンク形ワーク搬送用ロボットが提案されている。 For example, Patent Literature 1 below discloses an air balancer in which a balance weight is attached to each link of a parallel link mechanism. In this patent document 1, “in an air balancer using a vertical articulated mechanism, a perfect balance is possible, a heavy object can be moved with high precision with a slight operating force, and a stable position can be maintained.” For this purpose, it has been proposed that "the sum of the centers of gravity of all the rotating links of the vertical articulated mechanism is divided into only three points: a load point, a drive point, and a fulcrum". The parallel link mechanism is used for a manipulator of a robot. For example, the following Patent Document 2 has an object of “to reduce the moment of inertia of the movable part and increase the speed response”. Linked workpiece transfer robots have been proposed.
しかし、従来のバランサに供された直線運動装置おいては、移動時に障害となるリンクの存在や、作動時の摩擦力の発生により円滑な直線運動を確保することが困難であった。例えば、前掲の特許文献1に記載のエアバランサにおいては、エアシリンダにリンク機構が吊下された構造であるので、対象とするワークに制限があり、リンク機構には摺動部が多いので摺動抵抗に対する対策が必要とされる。尚、特許文献2に記載の装置においては、二組の平行リンク機構を設ける等、複雑な機構となっており、バランサに好適な機構ではない。 However, in a linear motion device provided in a conventional balancer, it has been difficult to ensure a smooth linear motion due to the presence of links that become obstacles during movement and the generation of frictional forces during operation. For example, the air balancer described in the above-mentioned Patent Document 1 has a structure in which a link mechanism is suspended from an air cylinder. Therefore, there is a limitation on the target workpiece, and the link mechanism has many sliding parts, so Measures against dynamic resistance are required. Note that the apparatus described in Patent Document 2 is a complicated mechanism such as providing two sets of parallel link mechanisms, and is not a suitable mechanism for the balancer.
そこで、本発明は、支持基台に対し下方で昇降リンクを直線運動させる直線運動装置において、円滑に昇降リンクを鉛直方向に移動させ、正確な直線運動を確保し得る直線運動装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a linear motion device that can smoothly move the lifting link in the vertical direction and ensure accurate linear motion in a linear motion device that linearly moves the lifting link below the support base. Is an issue.
上記の課題を達成するため、本発明は、請求項1に記載のように、支持基台に対し下方で昇降リンクを直線運動させる直線運動装置において、前記支持基台の下方に延出する支持部を有し、上部を前記支持基台に対して水平移動可能に支持するスライドリンクと、該スライドリンクの支持部に対して平行に配置し前記支持基台の下方に延出する支持部を有し、上部を前記支持基台に固定するサポートリンクと、前記スライドリンクの支持部に一端部を回動可能に支持する第1の揺動リンクと、該第1の揺動リンクに対して平行に配置し、前記スライドリンクの支持部に中間部を回動可能に支持し、前記スライドリンクの支持部に対して一端部が延出する第2の揺動リンクとを備え、前記昇降リンクに前記第1の揺動リンクの他端部及び前記第2の揺動リンクの他端部を回動可能に支持すると共に、前記サポートリンクの支持部に対し前記第1の揺動リンクの中間部を上下及び水平方向に移動可能に支持して成り、前記第2の揺動リンクの一端部の駆動による前記第2の揺動リンクの前記スライドリンクに対する揺動に連動して前記第1の揺動リンクが前記スライドリンクに対し揺動し、前記第1の揺動リンクの揺動に連動して前記第1の揺動リンクが前記サポートリンクに対し上下及び水平方向に移動すると共に前記スライドリンクが前記支持基台に対し水平移動しつつ、前記昇降リンクが上下方向に直線運動するように構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a linear motion device for linearly moving an elevating link downward with respect to a support base, as claimed in claim 1, wherein the support extends below the support base. A slide link that supports the upper portion of the support base so as to be horizontally movable with respect to the support base, and a support portion that is disposed in parallel to the support portion of the slide link and extends below the support base. A support link that has an upper portion fixed to the support base, a first swing link that pivotally supports one end of the slide link on a support portion of the slide link, and the first swing link A second rocking link that is arranged in parallel, supports a middle portion of the slide link so as to be rotatable, and has one end extending with respect to the support portion of the slide link. The other end of the first swing link and the first The other end of the swing link is rotatably supported, and the intermediate portion of the first swing link is supported to be movable in the vertical and horizontal directions with respect to the support link support portion. The first swing link swings with respect to the slide link in conjunction with the swing of the second swing link with respect to the slide link by driving one end of the second swing link, and In conjunction with the swing of the swing link, the first swing link moves vertically and horizontally with respect to the support link, and the slide link moves horizontally with respect to the support base, while the lift link Is configured to linearly move in the vertical direction.
例えば、請求項2に記載のように、前記サポートリンクの支持部に形成され、上下方向に長軸を有する長穴と、該長穴に嵌合するように配置され前記第1の揺動リンクの中間部に支持されるピン部材を備えたものとし、前記第1の揺動リンクの前記スライドリンクに対する揺動に連動して前記ピン部材が前記長穴に沿って移動し、前記サポートリンクの支持部に対し前記第1の揺動リンクの中間部が上下及び水平方向に移動するように構成してもよい。 For example, as defined in claim 2, an elongated hole formed in a support portion of the support link and having a long axis in the vertical direction, and the first swing link disposed so as to be fitted in the elongated hole A pin member supported by an intermediate portion of the support link, and the pin member moves along the elongated hole in conjunction with the swing of the first swing link with respect to the slide link. You may comprise so that the intermediate part of a said 1st rocking | fluctuation link may move to an up-down and a horizontal direction with respect to a support part.
また、請求項3に記載のように、前記支持基台に支持すると共に前記第2の揺動リンクの一端部に連結する駆動装置を備えたものとし、該駆動装置によって前記第2の揺動リンクの一端部を前記支持基台に対して近接又は離隔する方向に駆動するように構成するとよい。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a drive device that is supported on the support base and coupled to one end of the second swing link, and the second swing link is provided by the drive device. It is good to comprise so that the one end part of a link may be driven in the direction which approaches or leaves | separates with respect to the said support base.
更に、請求項4に記載のように、前記支持基台を水平方向に移動可能に支持するレールを備えたものとし、該レールに対して前記昇降リンクが水平方向に移動すると共に鉛直方向に直線運動するように構成してもよい。 Furthermore, as described in claim 4, a rail for supporting the support base so as to be movable in the horizontal direction is provided, and the lift link moves in the horizontal direction with respect to the rail and linearly extends in the vertical direction. It may be configured to exercise.
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項1に記載の直線運動装置においては、上記のように構成されており、第2の揺動リンクの一端部の駆動による第2の揺動リンクのスライドリンクに対する揺動に連動して第1の揺動リンクがスライドリンクに対し揺動し、第1の揺動リンクの揺動に連動して第1の揺動リンクがサポートリンクに対し上下及び水平方向に移動すると共にスライドリンクが支持基台に対し水平移動しつつ、昇降リンクが上下方向に直線運動することとなるので、円滑且つ正確な直線運動を確保することができる。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. In other words, the linear motion device according to the first aspect is configured as described above, and interlocks with the swing of the second swing link relative to the slide link by driving one end of the second swing link. The first swing link swings with respect to the slide link, and the first swing link moves vertically and horizontally with respect to the support link in conjunction with the swing of the first swing link and the slide link. Since the lifting link moves linearly in the vertical direction while moving horizontally with respect to the support base, smooth and accurate linear movement can be ensured.
特に、上記の直線運動装置において、請求項2に記載のように構成すれば、摺動抵抗を低減し円滑に昇降リンクを鉛直方向に移動させることができる。尚、長穴は例えば勾玉断面形状とし、これに嵌合するローラをピンに回転可能に支持してピン部材を構成することとしてもよい。あるいは、長穴及びピン部材に代えて、同形状のカム溝及びローラを用いることとしてもよい。また、請求項3に記載のように構成すれば、駆動装置によって、小さな操作力で円滑に昇降リンクを鉛直方向に移動させることができる。尚、駆動装置としては、エアシリンダや油圧シリンダのほか、電動モータ等のアクチュエータを用いることができる。 In particular, in the linear motion device described above, when configured as described in claim 2, the sliding resistance can be reduced and the elevating link can be moved smoothly in the vertical direction. The elongated hole may have, for example, a slanted cross-sectional shape, and a pin member may be configured by rotatably supporting a roller fitted to the elongated pin on the pin. Or it is good also as replacing with a long hole and a pin member and using the cam groove and roller of the same shape. According to the third aspect of the present invention, the lifting link can be smoothly moved in the vertical direction with a small operating force by the driving device. As the driving device, an actuator such as an electric motor can be used in addition to an air cylinder or a hydraulic cylinder.
更に、請求項4に記載のように構成すれば、レールに対して支持基台を水平方向に移動させると共に、昇降リンクを上下方向に直線運動させてワークを所望の位置に移動させることができるので、広範囲の用途に適用可能なバランサに好適である。例えば、駆動装置にエアシリンダを用いてエアバランサを構成すれば、小さな操作力で円滑に昇降リンクを鉛直方向に移動させ、正確な直線運動を確保し、ワークを確実に所望の位置に移動させることができる。 Furthermore, if comprised as described in Claim 4, while moving a support base with respect to a rail horizontally, a raising / lowering link can be linearly moved to an up-down direction, and a workpiece | work can be moved to a desired position. Therefore, it is suitable for a balancer applicable to a wide range of uses. For example, if an air balancer is configured using an air cylinder as a driving device, the lifting link can be smoothly moved in the vertical direction with a small operating force to ensure an accurate linear motion, and the workpiece can be reliably moved to a desired position. be able to.
以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図1及び図2は本発明の一実施形態に係る直線運動装置を備えたバランサの一部を示すもので、支持基台10がレール11に対し水平方向に移動可能に支持されている。尚、レール11は、その下部で複数の支持台(図示せず)に固定されているが、上方から吊下するように支持してもよい。そして、支持基台10の下方に延出するようにスライドリンク20が支持されている。スライドリンク20は、その上部にスライダ部21が形成されており、支持基台10に固定されたリニアガイド12に対しスライダ部21が水平移動可能に支持されている。また、スライドリンク20の支持部22に対して平行にサポートリンク30が配置され、その上部31が支持基台10に固定され、その支持部32が支持基台10の下方に延出するように支持されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a part of a balancer provided with a linear motion device according to an embodiment of the present invention, and a
スライドリンク20の支持部22には、第1の揺動リンク40の一端部が回転軸A1を中心に回動可能に支持され、この第1の揺動リンク40に対して平行に第2の揺動リンク50が配置されている。第2の揺動リンク50は、その中間部がスライドリンク20の支持部22に回転軸A2を中心に回動可能に支持され、その一端部51がスライドリンク20の支持部22に対して図1の右方に延出している。そして、第1の揺動リンク40の他端部及び第2の揺動リンク50の他端部が昇降リンク60に、夫々回転軸A3及びA4を中心に回動可能に支持されており、昇降リンク60は上下方向(鉛直方向)に配置されている。而して、昇降リンク60及びスライドリンク20と、第1の揺動リンク40及び第2の揺動リンク50によって平行リンク機構が構成されている。
One end portion of the
更に、本実施形態では、サポートリンク30の支持部32にサポートプレート33が固着され、このサポートプレート33に長穴34が形成されている。本実施形態の長穴34は、図1に示すように、上下対称の勾玉断面形状に形成され、その長軸が上下方向となるように形成されている。そして、第1の揺動リンク40の中間部にピン41が支持され、このピン41が長穴34に嵌合するように配置されている。尚、長穴34に嵌合し得るローラ(図示せず)をピン41に回転可能に支持し、これをピン部材としてもよい。あるいは、長穴34及びピン41に代えて、同形状のカム溝及びローラ(図示せず)を用いることとしてもよい。このように、第1の揺動リンク40のスライドリンク20に対する揺動に連動して、ピン41が長穴34に沿って移動し、これに応じて、サポートリンク30の支持部32に対し第1の揺動リンク40の中間部が上下及び水平方向に移動するように構成されている。而して、第2の揺動リンク50の一端部51の(上下方向の)駆動による第2の揺動リンク50の揺動に連動して第1の揺動リンク40が揺動し、第1の揺動リンク40のスライドリンク20に対する揺動に連動して、第1の揺動リンク40がサポートリンク30に対し上下及び水平方向に移動すると共にスライドリンク20がリニアガイド12に対し水平移動しつつ、昇降リンク60が上下方向(鉛直方向)に直線運動するように構成されている。
Furthermore, in this embodiment, a
本実施形態においては、駆動装置としてエアシリンダ70が装着されており、図1に示すように、支持基台10及び第2の揺動リンク50に対し、夫々回転軸B1及びB2を中心に揺動可能に支持されている。而して、このエアシリンダ70により、第2の揺動リンク50の一端部51を支持基台10に対して近接又は離隔する方向に駆動することができる。尚、駆動装置としては、エアシリンダ70に限らず、油圧シリンダあるいは電動モータ等を用いることとしてもよい。更に、昇降リンク60の吊下部61にはチャック機構等(図示せず)が固定されており、この搬送対象の物品(図示せず)を係止し得るように構成されているが、その構造は従前のバランサと同じであるので、説明は省略する。
In this embodiment, an
而して、上記の実施形態に係る直線運動装置によれば、図1に示す状態から、図3の上方に示すようにエアシリンダ70が駆動されてその出力軸が伸張すると、第2の揺動リンク50の一端部51が下方に駆動されて支持基台10から離隔し、第2の揺動リンク50が回転軸A2を中心に時計方向に揺動する。これに応じて、昇降リンク60を介して回動可能に連結された第1の揺動リンク40も、回転軸A1を中心に時計方向に揺動する。このとき、ピン41は長穴34に沿って移動し、第1の揺動リンク40が図3の上方及び左方に移動すると共に、スライドリンク20もリニアガイド12に沿って図3の左方に移動し、最終的に、第1の揺動リンク40及びスライドリンク20は水平方向(図3の左方)に所定距離s移動することとなる。この結果、昇降リンク60は、曲線軌跡を辿ることなく正確に鉛直方向(図3の上方)に直線運動することができ、従前のような大きな摺動摩擦抵抗を生ずることもない。
Thus, according to the linear motion device according to the above-described embodiment, when the
そして、図1に示す状態から、図3の下方に示すようにエアシリンダ70の出力軸が収縮すると、第2の揺動リンク50の一端部51が上方に駆動されて支持基台10に近接し、第2の揺動リンク50が回転軸A2を中心に反時計方向に揺動すると共に、第1の揺動リンク40も、回転軸A1を中心に反時計方向に揺動する。このときも、ピン41は長穴34に沿って移動し、第1の揺動リンク40が図3の下方及び左方に移動すると共に、スライドリンク20もリニアガイド12に沿って図3の左方に移動し、最終的に、第1の揺動リンク40及びスライドリンク20は水平方向(図3の左方)に所定距離s移動することとなる。この結果、図3の上方の場合と同様、昇降リンク60は円滑且つ正確に鉛直方向(図3の下方)に直線運動することができる。
When the output shaft of the
以上のように、本発明の直線運動装置は、レール11に対して支持基台10を水平方向に移動させると共に、昇降リンク60を上下方向に直線運動させてワーク(図示せず)を所望の位置に移動させるバランサに適用することができ、小さな操作力で円滑に昇降リンク60を鉛直方向に移動させ、ワークを確実に所望の位置に移動させることができる。尚、上記の実施形態においては、バランサに関するその他の構造は従来装置と同様であるので省略したが、上記の直線運動装置はバランサに限ることなく、ロボットのマニプレータ等、正確な鉛直方向の直線運動が要求される種々の装置に適用することができる。また、本願においてはリンクという用語を用いているが、狭義のリンクに限るものではなく、アーム、レバー、フレーム等と称呼される種々の部材を包含するものである。
As described above, the linear motion device of the present invention moves the
10 支持基台
11 レール
12 リニアガイド
20 スライドリンク
30 サポートリンク
34 長穴
40 第1の揺動リンク
41 ピン
50 第2の揺動リンク
60 昇降リンク
70 エアシリンダ
DESCRIPTION OF
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