JPS5958230A

JPS5958230A - 制御可能な継手

Info

Publication number: JPS5958230A
Application number: JP58158921A
Authority: JP
Inventors: ジエ−ムズ・アンドリユ−・ハンセン
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1984-04-03
Also published as: EP0102783A2; CA1206767A; EP0102783A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は制・Ｉ可能ｉｒ　ｉ！ｉ手に関し、更に詳細に
は自動設備又（：ｆａボットに使用するのに適した制御
可能な継手に関する。

（８）数年にわたり自動操作および自動操縦に関する興味が増
加して来た。ロボットに種々の要素を適切に位置決めす
るためにひじ継手、手首継手その他を使用１〜ている。

こｌ′Ｉ］、らの継手は三つの平面内で枢動すなわち回
動すＺ、ように配置された複数の交叉するちょうつがい
すなわちヒンジを有している。これらの継手は典型的に
複雑でありかつ不当に太きい。

関連する要素の適切な角度の位置決めを行なうだめに制
御された運動を行なう制御可能な継手が技術分野におい
て必要である。このような継手が制御された軸方向位置
決めを行なうことが望１れる。ｉａ手は複雑であって（
ゴならずｌた不当に大きくてもいけない。

本発明はこのような制御可能な継手に向けられている。

こめ発明は米国特許第４．ｏ　２６，１２　ｓ、および
米国特許第４，０３６，０８２に示されているような定
速自在継手に応用可能な概念に使用可能である。これら
の特許は共通の譲受人のものでありうる。

（９）本発明の制御可能ＩＳ≠、迷手は駆動部材を有し、その
駆動部材はそのｌ′Ｉｑ１１線に向って傾斜された複数
のピンを支持している。複数の連結部材は制白１−Ｃ；
　’Ｉ　’Ｉ。

ｋ一方法でピン上で可動である。核用＠部材ｉ２ｔ　−
１との被駆動部材の’１（ＩＩ線に向って傾斜プれた複
数の溝を限定している。溝は連結部材を受けている。、
駆動部材に関する被駆動部材の角度および軸方向位置は
連結部材の位置によって決定され、その駆動部材は制御
された方法で選択的に可動である。

連結部材の個々の制御された運動は本発明を前述の特許
に開示されている自在継手と区別する。

連結部材は、定速で回転している一方で運動を調和する
ように、回転駆動部材と被１駆動部材との間の相対運動
に応答する。この発明は駆動部材と被駆動部材の相対位
置および相対方向に関する。本発明は駆動部材に関する
被駆動部材の位ｆｆを決定するように連結部材の運動を
制御する。

以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

本発明は多くの異なった形態で★施可能である（１０）が、好ましい実施例が図示されかつ詳細に説明されてい
る。この実施例は本発明の原理を例示するものと解釈き
れるべきであり、本発明をこの実施例にのみ限定するも
のではない。

第１図において、参照番号１０は本発明の制御可能な継
手を示している。継手１０は軸線Ａに沿って伸びるＩ！
Ｉｌｌ］部分１３を有する第１の駆動部材１２を備えて
いる。部材１２はその一端にドラム１４を備えている。

ドラム１４は各々が軸線Ｂを有する少なくとも三つの制
御組立体を支持している。本発明の好丑しい形状におい
て、制御組立体１６は、その軸線Ｂが内側に収束しかつ
軸線Ａ上の点で交叉するように向けられている。制御組
立体１６は外端においてドラム１４に固定されかつ内端
において溶接或はその他の方法で共に適当に固定されて
いる。

谷制御組立体１６は第２図に示されるように中空のピン
１８を有し、そのピンは軸線Ｂに平行な溝２０を限定し
ている。軸２２は軸線Ｂ上で回転するように支持されて
いる。ピン１８内において、軸２２はねじ付き部分２４
を有している。ナツト２６が軸２２のねじ部分２４に螺
合されている。

ナツト溝２０を通して外方に伸びている次数の案内（２
８）を備えている、ボール等でよい連結部材３０はｌｌ
ｌ１Ｉｌ線Ｂに沿って叫１方向に滑動しかつすｌ＋ＭＢ
上で回転するように案内２８の間においてピン１８に支
持されている。本発明の好ましい形態において、ボール
３０は球の一部分の而３２を限定している。請求の範囲
で使用されている１ボールユニツト」の用語は３０のよ
うな部分を有し、その一部分はボール状の表面を有して
いる。

各制御組立体１６は事実上案内ねし機構である。

軸２２の回転はナツト２６を軸線Ｂに沿って軸方向にか
つ軸線Ｂに向って或いはそれから離れる方向に移動させ
る。ボール３０はナツト２６と共に動く。

複数のステッパモータ（５ｔｅｐｐｅｒ　ｍ、ｏｔｏｒ
）　２４又は同様のものが部材】２によって支持されて
いて、その一つが第１図に示されている。各ステッパモ
ータ２４は、もし望むならば適当１ｓ歯車３６および３
８を介して、関連した１１１］２２を回転するように配
置されている。制御組立体１６はこのように個々に動作
されかつボール３０は個々に制御される。

第２の被１駆動部材４０は軸線Ｃに沿って伸びる軸部分
４】を有している。部材４０は一端に固定きれた７ラン
ジ４２を備えている。フランジ４２は各々が軸線りを有
する複数の溝４４を限定している。本発明の好ましい実
施例において、溝４４は部分的に円筒状の形状を有し、
かつその軸線りが内側に収束しかつ軸線Ｃ上の点で交叉
するように向けられている。

本発明の好ましい形態において、軸線ＡおよびＢによっ
て形成された角度は軸線ＣおよびＤによって形成された
角度と同じである。しかしながら、形状は別のものでも
よい。

各ボール３０は関連した溝４４内に受けられている。等
運動面（ｈｏｒｎｏｋｉｎｅｔｉｃ　ｐｌａｎｅ）を限
定するために最小三つのボール３０が要求され、その等
運動面はｌ１ＩＩ線ＡとＣとの間の角度を常に二等（１
３）分する。制御組立体１６はボールの位置をかつこのよう
にして等運動面を制御するように選択的に動作可ｉｆＥ
である。部材１２に１男する部材４０の位置はこのよう
に制御組立体１６の個々のかつ選択的な動作によって決
定これる。明らかに、制御組立体１６はボール３０の関
連した運動を調整して制御するためにプロダラムされる
。部材４の自在な角度運動が行なわれかつこのようにし
て部材１２に関する部材４０の角度位置が精密に制御源
Ｉする。

同様に軸線Ｃ上における部材４０の軸方向位置は軸線Ａ
とＣとの間の角度にかかわりなく制限内で精密に制御さ
れる。

第３図において、制御組立体１６の案内ねし機構の代り
が変形された制御組立体１６ａの形で示されている。ｊ
ｌｌｌｌ　２２　ａはピン１８内で往復動する。

ナツト２６はピン１８に関して軸方向に移動するように
軸２２αの一端にしっかりと固定されている。両作動空
気シリンダ又はその他のもので良いアクチュエータ３４
ａは軸２２ａを往復動するだ（１４）めに設けられている。制御組立体１６（Ｚは制御組立体
１６と同様に個々に動作される。

別の制御可能継手１０ａが第４図に示されている。この
変形例において、ドラム１４　ａ、は部分的球面形状の
内面４６ａを有するスラストリング４６を支持している
。部材４０は制御組立体１６の内端を支持しているスラ
ストワッシャ４５を支持している。フランジ４２ａは部
分的球面形状外面４２ｂを有し、この外面はリング４６
の表面４６ａと調和している。部材４ｏは部材１２に関
して自在な角度運動ができるが、リング４６によって一
方向の＠線Ｃに沿ったり他方向運動が抑制されかつワッ
シャ４８によって反対方向の運動が抑制される。精密な
軸方向位置決めが要求されないところでは或は高い負荷
支持容量が要求されるところでは変形例の継手１０ａが
好４しい。

部材４０はステップモータ３４（第１図）への動力を切
ることによって又はシリンダ３４ａ（第３図）の両側を
漏らすことに自由に運動可能である。この点で継手１０
又は１０（Ｚは前述の特許にに示された自在継手の方法
で作用する。この特徴は取付け、調整、保守等のだめに
有益である。部材４０が位置決めされた後、部材１２か
ら部材４０へのトルクを伝達することが必要である。

ボール３０を開側ｊするために二つの組立体が示されて
いるが、代りの組立体が使用できることは当業者には明
らかである。

部材１２はここでは、駆動部材として記載されかつ部材
４０は被１駆動部材として記載されている。

この関係はもし望むならば明らかに逆にてきる。

本発明の制御可能な継手は簡単で小型である。

この継手は適当なコンピュータプログラム特によって精
密に制御される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御可能な継手の一部を断面で示す側
面図、第２図は継手用の一つの制伍組立体の断面図、第
３図は継手用の別の制御組立体の断面図、第４図は継手
の変形例の一部を断面で示す第１図と同様の図、第５図
は継手の駆動部分の端面図、第６図は紀４図の線５−５
に沿って切断した一部を断面で示す側面図、第７図は継
手の駆動部分の端面図、第８図は第６図の線７−７に沿
った断面図、第９図は第６図の線８−８に沿った断面図
である。］０．１０ａ：継手　　　１２：第１の部材１４．１４
ａニドラム　　１６：制御組立体１８°ピン　　　　　
　　３ｏ：連結部材４０：第２の部材　　　　４４：溝％許１１［人　　　ボーク・ワーナー脅コーポレーショ
ン（１７）

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の軸＠（Ａ）および第２の軸線ＣＣ）をそれぞ
れ有する第１の部材（１２）および第２の部材（４０）
と、少なくとも三つの連結部材（３０）と、前記連結部
材（３０）の各々の運動を選択的に制御してそれによっ
て前記第２の部材の運動を制御しかつ前記第１の部材に
関する第２の部材の位置を決定する装置（１６）と、を
備え、前記第１の部、材が前記第１の軸線に関して傾斜
された少なくとも三つのピン（１８）を支持し、前記連
結部材の各々が関連したピンに沿って可動であり、前記
連結部材が前記第１の軸線と第２の軸線との間の角度を
三等分している等運動平面を限定し、前記第２の部材（
４０）は前記第２の軸線に関して傾斜されている少なく
とも三つのｍ（４４）を有し、前記連結部材（３０）の
各々が関連した溝（４４）内に受けられている制御可能
な継手。（１）２、前記第１の部材が少なくとも三つの制御組立体を支
持し１、前記制御組立体の各々が関連したピン（１８）
を有し、前記制御組立体が前記連結部材の各々の運動を
そ九ぞね７制御するだめの前記装置である特許請求の範
囲第１項に記載の制御可能な継手。３、前記第１の部材（１２）が前記ピン（１８）を支持
しているドラム（１４）を備え、前記ピンが前記連結部
材（３０）を支持し、前記第２の部材が前記溝（４４）
’ｅ限定しているフランジ（４２）を備えている特許請
求の範囲第１又は２項に記載の制御可能な継手。４、前記ピンの各々が第３の軸線ＣＢ）を有し、前記第
３の軸線が前記第１の軸線（Ａ）ヒで収束している特許
請求の範囲第２項に記載の制御可能な継手。５、前記溝（４４）の各々が第４の軸線（Ｚ））を有し
、前記第４の軸線が前記第２の軸ｆａ　ＣＣ）上で収束
している特許請求の範囲第２項に記載の制御可能な継手
。（２）６、前記溝（４４）の各々が第４の軸線（Ｚ））を有し
、前記第４の軸線が前記第２の軸線（の上で収束してい
る特許請求の範囲第４項に記載の制御可能な継手。７、前記第１の軸線（Ａ）と第３の軸線（Ｂ）との間の
角度が前記第２の軸線と第４の＠線（Ｄ）との間の角度
に等しい特許請求の範囲第６項に記載の制御可能な継手
。８、前記連結部材（３０）の各々が関連した第３の軸線
（Ｂ）に沿って滑動可能なボールであり、前記ボールが
ほぼ球状の面を有し、前記溝（４４）の各々が関連した
第４の軸線（Ｚ））の回りでほぼ円筒状の面を有してい
る特許請求の範囲第６項に記載の制御可能な継手。９、前記制御組立体の各々が関連したボール（３０）を
滑動きせるだめの案内ねし機構（１６）を備えている特
許請求の範囲第８項に記載の制御可能な継手。１０、前記制御組立体の各々が関連した案内ねじ機構（
１６）を駆動するためのモータ（３４）を備えて（３）いる特許請求の範囲第９項に記載の制御可能な継手。１１、前記モータの各々がステッパモータ（３４）であ
る特許請求の範囲第１０項に記載の制＃可能な継手。拐、前記制御組立体の各々が関連したボール（３０）を
滑動するために関連した第３の軸線（Ｂ）に沿って滑動
可能な軸（２２ａ）を備ぐ−ている特許請求の範囲第８
項に記載の制御可能な継手。利、前記制御組立体の各々が関連した軸を滑動するため
のモータ（３４（７，）を備えている特許請求の範囲第
１２項に記載の制御可能な継手。１４、前記モータの各々が両作動シリンダ（８４，（Ｚ
）である特許請求の範囲第１３項に記載の制御可能な継
手。ｂ、前記第２のＩＩＩＩ線（Ｃ）に沿った前記第２の部
材の軸方向移動を制限するだめの装置（４８）を備えて
いる特許請求の範囲１．２，４，５．６，７゜８．９，
１０，１１．１２．１３又は１４Ｖこ記載の制御可能な
継手。（４）１Ｇ、（イ）　ドラム部分（１４）および第１の軸線（
Ａ）に沿ってドラム部分から伸ひている軸部（１３）、
ドラム部分によって支持されかつそのドラム部分から伸
びていて、各々が前記第１の＠線に関して同じ角度で伸
びている三つのピン（１８）、および三つのボールユニ
ツ）　（１）であって一つが前記第１の軸線に遠近移動
するために前記ピンの各々に位置決めされた三つのボー
ルユニット（３０）を備えた第１の部材（１２）と、（
ロ）　フランジ部分（４２）および第２の軸線ＣＣ）に
沿ってフランジ部分から伸びている軸（４１）部分を有
し、前記フランジ部分が三つの溝を限定している第２の
部材（４０）と、（ハ）前記ボールユニット（３０，３
２）の少なくとも三つのボールユニットの選択的な、個
々の運動を行なわせ、かつそれによって前記第２の部材
（４０）の制御された反動運動を行なわせて前記第１の
部材の軸部分（１３）に関する前記第２の部材の軸部分
（４１）の角度位置を調節する、前記第１の部材と関連
した装置（１６）と、を備え。＠−Ｉが内側に収束しかつ前記第２の軸線（（、’）上
の（５）一点で他の溝の軸線と交叉し、第１の部材の各ボールユ
ニツ）（３０，８２）が第２の部材の一つの溝（４４）
内に受けられ、そのボールユニットは前記第１の軸線（
Ａ）と第２の軸線（Ｃ）によって限定された角度を三等
分している等運動平面を限定している制御可能な継手。１７、前記第１の部材のピンおよびボールユニットの組
合せの少なくとも一つが、与えられた案内ねじ機構の回
転が関連したボールユニットを関連したピンに沿って移
動させるように、案内ねじ機構（１６）としてつくられ
ている特許請求の範囲第１６項に記載の制御可能な継手
。区　更に、個々の機構にそれぞれ連結された少なくとも
三つの駆動モータ（３４）を備え、各駆動モータが付勢
されたとき関連した機構を回転してその関連したピン上
に置かれたボールユニットを移動する特許請求の範囲第
１７項に記載の制御可能な継手。ｐ、第１の軸線（Ａ）を有しかつ少なくとも三つの連結
部材（３０）を有している第１の部材（１２）お（（３
）よび第２の軸線（Ｃ）を有する第２の部材（４ｏ）と、
前記連結部材の各々の運動を選択的に制御しそれによっ
て前記第１の部材に関する前記第２の部材の位置を決定
する装置（１６）とを備え、前記連結部材の各々が前記
第１の軸線（Ａ）に関して可動であり、前記連結部材の
各々が前記第１の軸線（Ａ）られ、そこにおいて、前記
連結部材が前記の軸（，４，）と第２の軸線（Ｃ）との
間の角度を三等分している等運動平面を限定する制御可
能な継手。２０、第１の軸線（Ａ）を有しかつ前記第１の軸線（，
４）に１り１シて運動するための少なくとも三つの連結
部材を支持している第１の部材（１２）および第２のｌ
１ＩＩ線（Ｃ）を有する第２の部材（４０）と、前記連
結部材の運動を選択的に制御しそれによって前記第１の
部材に関する前記第２の部材の位置を決定する装置とを
備え、前記連結部材は前記第１の！Ｉｌｌ線（Ａ）に関
する運動が前記第１の軸線（，４）に関する前記第２の
部材（４０）の運動を生起はせ、そ（７）こ１でおいて前記第１の軸線（７１）と第２のＳＩＩ線
（Ｃ）との間の角度を三等分し７ている等運動平面を限
定する制御可能な継手。２１、前記運！−１７１制御装置（１６）が前記連結部
材の運動を制御しそノ９．によって前記第１の部（オ（
１２）に関する前記第２の部材（４０）の角度位置を決
定する特許請求の範囲第２０項に記載の制御可能な継手
。２２、前記運動制御装置（１６）が前記連結装置の運動
を選択的に制御しそれによって前記第１の部材に関する
前記第２の部材の軸方向位置を決定する特許請求の範囲
第２０項に記載の制御可能な継手。２３、前記運動制御装置（１６）が前記連結部材の運動
を選択的に制御しそれにより前記第１の部材に関する第
２の部材の軸方向位置を決定する特許請求の範囲第２１
項に記載の制御可能な継手。