JP5832486B2 - Joint device for parallel robot - Google Patents
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Description
本発明は、パラレルロボットに用いられる関節装置に関する。 The present invention relates to a joint device used for a parallel robot.
図4、5は、従来のパラレルロボットの一例を示す。このパラレルロボットは、三角形状の水平板によって等間隔に直立に連結された3つの支持壁15と、これら支持壁15のそれぞれに対向して取り付けられた3つのモータ11と、関節装置とを備え、関節装置は各モータ11によって駆動連結された計3つのアーム10からなっている。以下、1つのアーム10についてのみ説明する。
アーム10はそれぞれ1本のリンク12と2本のロッド13からなる。リンク12はモータの動力を伝達すべくその一端がモーター11にモータ11の回転軸(図示せず)を中心として同軸状に回転可能に連結されている。ロッド13は、リンク12によって伝達された動力によって連動可能にロッド13の一端がリンク12の他端とボールジョイント132により連結され、ロッド13の他端がボールジョイント134によりブラケット14に連結されている。モーター11からの駆動力によってリンク12の一端を回転運動させると、ロッド13はボールジョイント132を支点として連動してリンク12に対して3次元方向に回動し、ブラケット14はアーム10によってボールジョイント134を支点として支持壁15に対して上下に昇降したり左右に移動するようになっている(特許文献1参照)。
4 and 5 show an example of a conventional parallel robot. This parallel robot includes three
Each
上記のパラレルロボットでは、リンク12とロッド13或いはロッド13とブラケット14を接続するためのボールジョイント132或いは134にボールが備わっているが、これらボールを回転可能に収容するためのボール収容部がやや大きめに設けられているので、ブラケットの移動による位置決めの精度が下がったり、ボールのボール収容部に対するがたつきによって摩損を起こしたりする問題点がある。
本発明は、位置決めを高精度に図ることができるパラレルロボットの関節装置を提供することを目的とする。
In the parallel robot described above, the
An object of this invention is to provide the joint apparatus of the parallel robot which can aim at positioning with high precision.
上記目的を達成するために、本発明に係るパラレルロボットの関節装置は、それぞれ回転中心となる回転軸を有する複数の動力源を有するパラレルロボットに用いられる関節装置であって、それぞれの一端が互いに所定の角度間隔をおいて対応する前記動力源によって回転駆動可能に連結されている複数のアームと、前記アームのそれぞれの他端が共に連結されている一つのブラケットとを備え、各前記アームは、前記動力源からの駆動力を伝達するように対応する前記動力源に前記回転中心に沿う中心軸線の周りの方向である周方向に回転可能に連結支持されている伝達部材と、前記伝達部材に連動するように前記伝達部材と前記ブラケットとの間に回動可能に連結されている連動部材と、前記伝達部材と前記連動部材との間が連結されるように、前記伝達部材が前記連動部材側に向かって延伸する方向である第1の方向に対して直角の第2の方向に沿う第1の軸線を中心として回転可能に設けられた1つの第1のベアリングユニットと、前記第1のベアリングユニットと、対応する前記連動部材の前記伝達部材側の一端との間が連結されるように、前記第1の方向に平行であると共に前記第1の軸線と直角の第2の軸線を中心として回転可能に設けられた2つの第2のベアリングユニットと、対応する前記連動部材の前記一端から離れた他端が回転可能に連結されるように前記連動部材の前記他端に前記第2の軸線と平行の第3の軸線を中心として回転可能に設けられた2つの第3のベアリングユニットと、前記連動部材の前記他端と前記第3のベアリングユニットと前記ブラケットとの間が連結されるように、前記第1の軸線と平行であると共に前記第3の軸線と直角の第4の軸線を中心として回転可能に設けられた1つの第4のベアリングユニットとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a joint device for a parallel robot according to the present invention is a joint device used for a parallel robot having a plurality of power sources each having a rotation axis serving as a rotation center. A plurality of arms that are connected to each other at a predetermined angular interval so as to be rotationally driven by the corresponding power source; and one bracket that is connected together at the other end of each of the arms. A transmission member connected to and supported by the corresponding power source so as to transmit a driving force from the power source so as to be rotatable in a circumferential direction that is a direction around a central axis along the rotation center; and An interlocking member that is rotatably connected between the transmission member and the bracket, and the transmission member and the interlocking member are connected so as to be interlocked with each other. Thus, the first transmission member is provided so as to be rotatable about a first axis along a second direction perpendicular to the first direction, which is a direction in which the transmission member extends toward the interlocking member. The first axis is parallel to the first direction so that the bearing unit, the first bearing unit, and the corresponding one end of the interlocking member on the transmission member side are coupled to each other. The interlocking member such that two second bearing units rotatably provided around a second axis perpendicular to the axis and the other end of the corresponding interlocking member that is away from the one end are rotatably connected. Two third bearing units rotatably provided around the third axis parallel to the second axis at the other end, the other end of the interlocking member, and the third bearing unit, The bra One fourth bearing unit provided so as to be rotatable about a fourth axis that is parallel to the first axis and perpendicular to the third axis so as to be connected to each other. It is characterized by having.
本発明に係るパラレルロボットの関節装置によれば、伝達部材、連動部材及びブラケットの間が対応するベアリングユニットを介して回転可能に連結されているので、従来のようにボールジョイントを用いることがなく、組み立てや転動のための隙間がないので、隙間でのがたつきによる摩損もなくなり、長く使用できる。更に、上記隙間を有しないことによりブラケットの移動による位置決めの精度が大きく上げることができるので、加工精度も向上することができる。 According to the joint device of the parallel robot according to the present invention, since the transmission member, the interlocking member, and the bracket are rotatably connected via the corresponding bearing unit, a ball joint is not used as in the conventional case. Since there is no gap for assembly and rolling, there is no wear due to rattling in the gap, and it can be used for a long time. Furthermore, since the gap is not provided, the positioning accuracy due to the movement of the bracket can be greatly increased, so that the machining accuracy can also be improved.
(実施例)以下、図面に基づいて本発明の一例を説明する。なお、本願明細書において使用されている具体的な語及び表現は、本発明を制限するものではなく、本発明の理解可能な記載を提供するためのものである。
図1は、本発明に係るパラレルロボットの関節装置100の構成を示す組立斜視図である。パラレルロボットの関節装置100は、図示の如く、それぞれ回転中心となる回転軸(図示せず)を有する複数、例えば3つの独立した動力源としてのモータ9を備えたパラレルロボットに用いられるものである。パラレルロボットの関節装置100は、3つのアーム1と、3つのプレストレスユニット4と、1つのブラケット5と、を備えている。
本実施例においてはモータ9を、アーム1を回転駆動するものとして用いると例示するが、これに制限されず、例えば手動や磁力を動力源としてアーム1を回転駆動させても構わない。なお、モータ9及びアーム1との間の連結は従来と同様なので、詳細な説明を省略する。
アーム1は、それぞれの一端が互いに所定の角度間隔をおいて、対応するモータ9によって回動駆動可能に連結されているリンク構成を用いており、それぞれはモータ9からの駆動力を伝達するようにモータ9と可動的に連結された伝達部材2と、伝達部材2に連動可能に連結された連動部材3と、伝達部材2及び連動部材3の間と連動部材3及びブラケット5との間に設けられた複数のベアリングユニット31、32、34、35(図3を参照)とを有する。
伝達部材2は、扁平状のリンク部材を用いており、その一端がモータ9からの駆動力を伝達するように対応するモータ9に当該モータ9の回転中心に沿う中心軸線周りの方向である周方向に回転可能に連結支持されている。
図2および図3を併せて参照すると、連動部材3は、伝達部材2に連動するように伝達部材2とブラケット5との間に回動可能に連結されており、例えば、第1のベアリングユニット31の伝達部材2の連動部材3に向かって長手状に延伸する方向である第1の方向Lに対して直角の第2の方向Oに沿う第1の軸線O1に沿う方向である第1の軸線方向X1の両端のそれぞれと、第4のベアリングユニット35の第4の軸線O4に沿う方向である第4の軸線方向X2の両端のそれぞれとの間に連結されている2本のロッド33を有する。
第1のベアリングユニット31は、伝達部材2と連動部材3との間が連結されるように、第1の軸線O1を中心として回転可能に設けられており、互いに連結されている一対の第1のアンギュラ玉軸受311、311と、それぞれに第2のベアリングユニット32が配置されるように対応する第1のアンギュラ玉軸受311に連結されている2つの第1の軸受フレーム312とを有する。
第2のベアリングユニット32は、第1のベアリングユニット31と、対応する連動部材3の伝達部材2側の一端との間が連結されるように、第1の方向Lに平行であると共に第1の軸線O1と直角の第2の軸線O2を中心として回転可能に設けられており、対応するロッド33を貫通して、貫通された当該ロッド33と共に対応する第1の軸受フレーム312に連結して配置されている第1のボールベアリング321を有する。
第3のベアリングユニット34は、対応する連動部材3の一端から離れた他端と、下述する第4のベアリングユニット35とが回転可能に連結されるように連動部材3の他端に第2の軸線O2と平行の第3の軸線O3を中心として回転可能に設けられており、対応するロッド33を貫通して、貫通された当該ロッド33と共に対応する第4のベアリングユニット35の第2の軸受フレーム352に連結して配置されている第2のボールベアリング341を有する。
第4のベアリングユニット35は、連動部材3の他端と第3のベアリングユニット34とブラケット5との間が連結されるように、第1の軸線O1と平行であると共に第3の軸線O3と直角の第4の軸線O4を中心として回転可能に設けられており、互いに連結されている一対の第2のアンギュラ玉軸受351と、それぞれに第3のベアリングユニット34が配置されるように対応する第2のアンギュラ玉軸受351のそれぞれに連結されている2つの第2の軸受フレーム352とを有する。
なお、第1の軸受フレーム312と第2の軸受フレーム352は、対応するロッド33を挟持するように断面がUの字形で且つロッド33側に開口するように形成されている。
本例において、第2のベアリングユニット32と第3のベアリングユニット34とはそれぞれ対応してロッド33の軸方向Zの両端のそれぞれに設けられている。また、第2のベアリングユニット32のそれぞれは、ロッド33に対応して第1のベアリングユニットの第1の軸線方向X1の両端のそれぞれに設けられている。第3のベアリングユニット34は、ロッド33に対応して第4のベアリングユニット35の第4の軸線方向X2の両端のそれぞれに設けられている。
プレストレスユニット4は、プレストレスを連動部材3に付与するように連動部材3に応じて複数設けられており、ロッド33の軸中心に沿う方向である軸方向Zの両端側にそれぞれ設けられた2つのプレストレスモジュール41を有し、各プレストレスモジュール41は、軸方向Zと直角に2つのロッド33のそれぞれに連結されている2つの保持部材411と、上記2つの保持部材411の間に連結されるように設けられた弾性部材412とを有する。
保持部材411は、この例において例えば対応するロッド33を挟持するように挟持孔が形成されたつめ部材を用いる。弾性部材412は、この例において例えば両端部が保持部材411を引っ掛けて係着するフック状になっているばね部材を用いる。
プレストレスユニット4は、弾性部材412によって保持部材411が引っ張られると、保持部材411によって連結保持されたロッド33がつられて引っ張られ、第2のベアリングユニット32及び第3のベアリングユニット34を介して、第1のベアリングユニット31及び第4のベアリングユニット35にプレストレスを伝達させる。こうすると、対応する第1のアンギュラ玉軸受311同士と第2のアンギュラ玉軸受351同士が互いに近づき合うように推されて緊密に連結されることができる。
以上によって、伝達部材2と連動部材3、及び、連動部材3とブラケット5とがそれぞれボールベアリング321、341を介して回転可能に連結され、そして、対応する第1のアンギュラ玉軸受311同士と第2のアンギュラ玉軸受351同士はプレストレスユニット4によって緊密に連結されることができるので、従来のようなボールジョイント132或いはボールジョイント134におけるボール収容部とボールの間にできる隙間をなくし、隙間でのがたつきによる摩損を大きく解消することができ、長く使用できる。更に、本発明に係るパラレルロボットの関節装置100によれば、上記隙間を有しないことによりブラケット2の移動による位置決めの精度を大きく上げることができるので、加工精度も向上する。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the specific terms and expressions used in this specification are not intended to limit the present invention but to provide an understandable description of the present invention.
FIG. 1 is an assembled perspective view showing a configuration of a
In the present embodiment, the
Each arm 1 uses a link structure in which one end of each arm is connected to a
The
2 and 3 together, the interlocking
The first bearing
The second bearing
The third bearing
The fourth bearing
The first bearing
In this example, the second bearing
A plurality of prestress units 4 are provided in accordance with the interlocking
In this example, the holding
When the holding
As described above, the
本発明に係るパラレルロボットの関節装置は、加工精度が高いパラレルロボットに有用である。 The joint device for a parallel robot according to the present invention is useful for a parallel robot with high machining accuracy.
100 パラレルロボットの関節装置
1 アーム
2 伝達部材
3 連動部材
31 第1のベアリングユニット
311 第1のアンギュラ玉軸受
312 第1の軸受フレーム
32 第2のベアリングユニット
321 第1のボールベアリング
33 ロッド
34 第3のベアリングユニット
341 第2のボールベアリング
35 第4のベアリングユニット
351 第2のアンギュラ玉軸受
352 第2の軸受フレーム
4 プレストレスユニット
41 プレストレスモジュール
411 保持部材
412 弾性部材
5 ブラケット
9 モータ
L 第1の方向
O 第2の方向
O1 第1の軸線
O2 第2の軸線
O3 第3の軸線
O4 第4の軸線
X1 第1の軸線方向
X2 第4の軸線方向
Z 軸方向
100 Joint device 1 of parallel robot 1
Claims (6)
それぞれの一端が互いに所定の角間隔をおいて対応する前記動力源によって回転駆動可能に連結されている複数のアームと、
前記アームのそれぞれの他端が共に連結されている一つのブラケットとを備え、
各前記アームは、
前記動力源からの駆動力を伝達するように対応する前記動力源に前記回転中心に沿う中心軸線の周りの方向である周方向に回転可能に連結支持されている伝達部材と、
前記伝達部材に連動するように前記伝達部材と前記ブラケットとの間に回動可能に連結されている連動部材と、
前記伝達部材と前記連動部材との間が連結されるように、前記伝達部材が前記連動部材側に向かって延伸する方向である第1の方向に対して直角の第2の方向に沿う第1の軸線を中心として回転可能に設けられた1つの第1のベアリングユニットと、
前記第1のベアリングユニットと、対応する前記連動部材の前記伝達部材側の一端との間が連結されるように、前記第1の方向に平行であると共に前記第1の軸線と直角の第2の軸線を中心として回転可能に設けられた2つの第2のベアリングユニットと、
対応する前記連動部材の前記一端から離れた他端が回転可能に連結されるように前記連動部材の前記他端に前記第2の軸線と平行の第3の軸線を中心として回転可能に設けられた2つの第3のベアリングユニットと、
前記連動部材の前記他端と前記第3のベアリングユニットと前記ブラケットとの間が連結されるように、前記第1の軸線と平行であると共に前記第3の軸線と直角の第4の軸線を中心として回転可能に設けられた1つの第4のベアリングユニットとを有し、
更にそれぞれが各前記連動部材に対応してプレストレスを連動部材に付与するように設けられた複数のプレストレスユニットを備え、
前記連動部材は、前記第1のベアリングユニットの前記第1の軸線に沿う方向である第1の軸線方向の両端のそれぞれと前記第4のベアリングユニットの前記第4の軸線に沿う方向である第4の軸線方向の両端のそれぞれとの間に連結されている2本のロッドを有し、
各前記プレストレスユニットは、前記ロッドの軸中心に沿う方向である軸方向の両端側にそれぞれ設けられた2つのプレストレスモジュールを有し、
各前記プレストレスモジュールは、それぞれが前記軸方向と直角に2つの前記ロッドのそれぞれに連結されている2つの保持部材と、2つの前記保持部材の間に連結されるように設けられた弾性部材とを有し、
前記第1のベアリングユニットは、互いに連結されている一対の第1のアンギュラ玉軸受と、それぞれに前記第2のベアリングユニットが配置されるように対応する前記第1のアンギュラ玉軸受のそれぞれに連結されている2つの第1の軸受フレームとを有し、
前記第4のベアリングユニットは、互いに連結されている一対の第2のアンギュラ玉軸受と、それぞれに前記第3のベアリングユニットが配置されるように対応する前記第2のアンギュラ玉軸受のそれぞれに連結されている2つの第2の軸受フレームとを有し、
前記第1軸受フレームと前記第2の軸受フレームは、対応するロッドを挟持するように断面がUの字形で、かつ、前記ロッド側に開口するように形成されており、
前記プレストレスモジュールにより、前記対応するロッドをお互いに引っ張ることによって、前記一対の第1のアンギュラ玉軸受同士と前記一対の第2のアンギュラ玉軸受同士が、互いに近づき合うように押されて緊密に連結される、
ことを特徴とするパラレルロボットの関節装置。 A joint device used for a parallel robot having a plurality of power sources each having a rotation axis serving as a rotation center,
A plurality of arms, each one end of which is connected to be driven to rotate by the power source corresponding to each other at a predetermined angular interval;
A bracket having the other ends of the arms connected together,
Each said arm
A transmission member that is connected and supported by the corresponding power source so as to transmit a driving force from the power source so as to be rotatable in a circumferential direction that is a direction around a central axis along the rotation center;
An interlocking member rotatably connected between the transmission member and the bracket so as to interlock with the transmission member;
A first along a second direction perpendicular to the first direction, which is a direction in which the transmission member extends toward the interlocking member, so that the transmission member and the interlocking member are connected to each other. One first bearing unit rotatably provided about the axis of
The second bearing unit is parallel to the first direction and perpendicular to the first axis so that the first bearing unit is connected to one end of the corresponding interlocking member on the transmission member side. Two second bearing units rotatably provided about the axis of
The other end of the corresponding interlocking member that is separated from the one end is rotatably connected to the other end of the interlocking member about a third axis that is parallel to the second axis. Two third bearing units;
A fourth axis that is parallel to the first axis and perpendicular to the third axis is connected so that the other end of the interlocking member, the third bearing unit, and the bracket are connected. One fourth bearing unit rotatably provided as a center,
Furthermore, each comprises a plurality of prestress units provided so as to apply prestress to the interlocking member corresponding to each interlocking member,
The interlocking member is a direction along each of both ends in the first axial direction, which is a direction along the first axis of the first bearing unit, and along the fourth axis of the fourth bearing unit. Having two rods connected between each of the four axial ends,
Each of the pre-stress units has two pre-stress modules provided respectively on both end sides in the axial direction that is a direction along the axial center of the rod,
Each of the prestress modules includes two holding members that are connected to each of the two rods at right angles to the axial direction, and an elastic member that is connected between the two holding members. And
The first bearing unit is coupled to each of a pair of first angular ball bearings coupled to each other and the corresponding first angular ball bearings such that the second bearing unit is disposed on each of the first angular ball bearings. Two first bearing frames that are
The fourth bearing unit is coupled to a pair of second angular ball bearings that are coupled to each other and the second angular ball bearing that corresponds to the third bearing unit so that the third bearing unit is disposed respectively. have a two second bearing frame being,
The first bearing frame and the second bearing frame have a U-shaped cross section so as to sandwich the corresponding rod, and are formed to open to the rod side,
By pulling the corresponding rods to each other by the pre-stress module, the pair of first angular ball bearings and the pair of second angular ball bearings are pushed so as to approach each other and tightly contact each other. Concatenated,
A joint device for a parallel robot.
前記第2のベアリングユニットのそれぞれは、対応する前記ロッドを貫通して貫通された当該前記ロッドと共に対応する前記第1の軸受フレームに連結して配置されている第1のボールベアリングを有することを特徴とする請求項1に記載のパラレルロボットの関節装置。 The interlocking member is a direction along each of both ends in the first axial direction, which is a direction along the first axis of the first bearing unit, and along the fourth axis of the fourth bearing unit. Having two rods connected between each of the four axial ends,
Each of the second bearing units has a first ball bearing that is arranged to be connected to the corresponding first bearing frame together with the rod penetrated through the corresponding rod. The joint device for a parallel robot according to claim 1, wherein the joint device is a parallel robot.
前記第3のベアリングユニットのそれぞれは、対応する前記ロッドを貫通して貫通された当該ロッドと共に対応する前記第2の軸受フレームに連結して配置されている第2のボールベアリングを有することを特徴とする請求項1に記載のパラレルロボットの関節装置。 The interlocking member is a direction along each of both ends in the first axial direction, which is a direction along the first axis of the first bearing unit, and along the fourth axis of the fourth bearing unit. Having two rods connected between each of the four axial ends,
Each of the third bearing units has a second ball bearing which is disposed in connection with the corresponding second bearing frame together with the rod penetrating through the corresponding rod. The joint device for a parallel robot according to claim 1.
前記第2のベアリングユニットと前記第3のベアリングユニットとはそれぞれ対応して対応する前記ロッドの軸中心に沿う方向である軸方向の両端にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載のパラレルロボットの関節装置。 The interlocking member is a direction along each of both ends in the first axial direction, which is a direction along the first axis of the first bearing unit, and along the fourth axis of the fourth bearing unit. Having two rods connected between each of the four axial ends,
The said 2nd bearing unit and said 3rd bearing unit are each provided in the both ends of the axial direction which is a direction along the axial center of the said corresponding rod, respectively. The joint device of the parallel robot described.
前記第2のベアリングユニットは、各前記ロッドに対応して前記第1のベアリングユニットの前記第1の軸線方向の両端にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載のパラレルロボットの関節装置。 The interlocking member is a direction along each of both ends in the first axial direction, which is a direction along the first axis of the first bearing unit, and along the fourth axis of the fourth bearing unit. Having two rods connected between each of the four axial ends,
2. The parallel robot according to claim 1, wherein the second bearing unit is provided at each end of the first bearing unit in the first axial direction corresponding to each of the rods. Joint device.
前記第3のベアリングユニットは、各前記ロッドに対応して前記第4のベアリングユニットの前記第4の軸線方向の前記両端にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載のパラレルロボットの関節装置。 The interlocking member is a direction along each of both ends in the first axial direction, which is a direction along the first axis of the first bearing unit, and along the fourth axis of the fourth bearing unit. Having two rods connected between each of the four axial ends,
2. The parallel robot according to claim 1, wherein the third bearing unit is provided at each of the both ends in the fourth axial direction of the fourth bearing unit corresponding to each of the rods. Joint device.
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