TWI391214B - Parallel link mechanism - Google Patents

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TWI391214B
TWI391214B TW096138016A TW96138016A TWI391214B TW I391214 B TWI391214 B TW I391214B TW 096138016 A TW096138016 A TW 096138016A TW 96138016 A TW96138016 A TW 96138016A TW I391214 B TWI391214 B TW I391214B
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Takashi Nakao
Tatsuhiko Nishida
Hideaki Nakanishi
Daigoro Nakamura
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Murata Machinery Ltd
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Description

平行連桿機構
本發明係關於將複數個臂部平行設置之平行連桿機構。
平行連桿機構為機械手臂，相較於採用直列式臂部之串列連桿機構，能高速且高精度的動作，又具有輕量且高剛性的特性。這種平行連桿機構之先前技術，係記載於下述專利文獻1及專利文獻2。該等專利文獻所記載之平行連桿機構，全部共有3根臂部。各臂部具有1對桿件，一對桿件互相平行。在臂部的基端部連接著用來傳送動力的馬達，在臂部的遊端部安裝托架，可在托架上安裝末端執行器(end effector)。末端執行器，例如可使用手部。
當馬達旋轉而使各臂部動作，藉此將末端執行器移動至既定的位置。在此，由於各臂部之桿件和托架是經由球接頭(ball joint)來連接，故托架可相對於臂部進行3維運動。如專利文獻1之第5圖所示，一對桿件是被彈簧互相拉近，因此球接頭之球體和承窩連結成避免互相分離。如此般，即使馬達旋轉而使臂部動作時，仍能防止托架從各桿件脫離。
在上述先前技術，設於彈簧兩端之各鉤件，只是鉤在各桿件上而已。由於彈簧的鉤件缺乏耐久性，當臂部繼續動作時，鉤件會因疲勞而有發生破損之虞。又由於彈簧之鉤件只是鉤在桿件上而已，桿件變成可繞和本身的長邊方向平行的軸線旋轉。因此，在臂部動作時，同時也會發生桿件繞前述軸線的旋轉，因此在球接頭中承窩相對於球體之移動量變大。因此，合成樹脂製之球接頭之球體和承窩之磨耗劣化加快，隨著球接頭之磨耗，末端執行器(托架)之姿勢控制也變得不安定。結果，末端執行器無法達成高精度的定位。另一方面，專利文獻3係記載機械手的構造。該構造，雖針對彈簧之各鉤件發生疲勞的問題有提出對策，但針對桿件繞和本身的長邊方向平行的軸線旋轉所造成的問題，則完全沒有提出對策。
專利文獻1：日本實開平8－403號公報專利文獻2：日本特許第3050992號公報專利文獻3：日本特表2002－529258號公報
本發明所要解決的課題，係為了使末端執行器的姿勢變安定，以將末端執行器進行高精度的定位。
為了解決上述課題，本發明之平行連桿機構係含有：臂部，能以基端部為中心進行搖動，係具有一對桿件，且將一對桿件沿著桿件的長邊方向平行配置；托架，用來安裝末端執行器，在臂部之遊端部，被挾持保持於一對桿件間；一對球接頭，用來將托架以可移位的方式連結於臂部，係具備：具有球體(設於桿件或托架的一方)之第1接頭、具有承窩(設於桿件或托架之另一方，用來保持球體)之第2接頭；連結構件，用來將平行的一對桿件互相連結，以限制桿件之繞和桿件的長邊方向平行的軸線旋轉；以及彈壓構件，用來賦予彈壓力，以在球接頭使球體保持於承窩。
較佳為，將彈壓構件之彈壓力的作用方向限制於單一方向。
較佳為，連結構件係含有：第1連結構件，係在一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動；第2連結構件，係在一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；活塞桿部，係固定於第1連結構件；以及壓缸部，係固定於第2連結構件，供活塞桿部插入成能在活塞桿部之軸方向移動；彈壓構件為線圈彈簧，線圈彈簧係捲掛於活塞桿部之外周，藉由壓縮線圈彈簧將一對桿件互相拉近，而在各球接頭使球體保持於承窩。
較佳為，連結構件係含有：在一對桿件中之一方桿件上安裝成能以和一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動之部分、以及在一對桿件中之另一方桿件上安裝成能以和第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動之部分；在球接頭，各第2接頭分別固定於各桿件，第1接頭係具備：固定於托架之壓缸部、以能在自身的軸方向移動之方式插入壓缸部之活塞桿部；彈壓構件為線圈彈簧，線圈彈簧係收容於壓缸部的壓缸室內，藉由伸長線圈彈簧將各第1接頭朝互相離開的方向彈壓，而在各球接頭使球體保持於承窩。
較佳為，連結構件係含有：在一對桿件中之一方桿件上安裝成能以和一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動之部分、以及在一對桿件中之另一方桿件上安裝成能以和第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動之部分；在球接頭，各第1接頭係固定於托架，各第2接頭係固定於各桿件；在固定於一對桿件之第2接頭之至少一方，將承窩設置成可動，且用彈壓構件之線圈彈簧施以彈壓，藉由伸長線圈彈簧將可動承窩緊壓於球體，而在各球接頭使球體保持於承窩。
較佳為，連結構件係含有：第1連結構件，係在一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動；第2連結構件，係在一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；活塞桿部，係固定於第1連結構件；以及壓缸部，係固定於第2連結構件，供活塞桿部插入成能在本身之軸方向移動；彈壓構件為線圈彈簧，線圈彈簧係捲掛於活塞桿部之外周，藉由伸長線圈彈簧將一對桿件互相拉近，而在各球接頭使球體保持於承窩。
較佳為，連結構件係具有：能以和一對桿件的長邊方向正交的方向為中心而互相進行相對搖動之一對連結構件；一對連結構件中之一方的第1連結構件，係在一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和一方桿件的長邊方向之正交方向平行的第1軸線為中心進行搖動；一對連結構件中之另一方的第2連結構件，係在一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；彈壓構件為線圈彈簧，線圈彈簧之一端部係在第1連結構件上安裝成能以和第1軸線平行的第3軸線為中心進行搖動，線圈彈簧之另一端部係在第2連結構件上安裝成能以和第2軸線平行的第4軸線為中心進行搖動；藉由壓縮線圈彈簧，使第1軸線、第2軸線、第3軸線及第4軸線全部配置在一直線上，藉此將一對桿件互相拉近，而在各球接頭使球體保持於承窩。
較佳為，連結構件係具有：能以和一對桿件的長邊方向正交的方向為中心而互相進行相對搖動之一對連結構件； 一對連結構件中之一方的第1連結構件，係在一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和一方桿件的長邊方向之正交方向平行的第1軸線為中心進行搖動；一對連結構件中之另一方的第2連結構件，係在一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；彈壓構件為扭力線圈彈簧，扭力線圈彈簧之一端部係在第1連結構件上安裝成能以和第1軸線平行的第3軸線為中心進行搖動，扭力線圈彈簧之另一端部係在第2連結構件上安裝成能以和第2軸線平行的第4軸線為中心進行搖動；藉由將扭力線圈彈簧的兩端部互相拉近，使第1軸線、第2軸線、第3軸線及第4軸線全部配置在一直線上，藉此將一對桿件互相拉近，而在各球接頭使球體保持於承窩。
本發明之平行連桿機構，係具有用來將平行配置之一對桿件互相連結之連結構件。連結構件，係用來限制桿件之繞軸線(和桿件本身的長邊方向平行)之旋轉。藉此，能限制、抑制桿件之長邊方向的旋轉搖動。因此，在臂部動作時，能限制桿件之繞軸線的旋轉，而能使球接頭中承窩對球體的移動量變得極小。因此，即使是合成樹脂製之球接頭，球體部和承窩之磨耗劣化變得非常少，且能使末端執行器(托架)的姿勢控制維持安定的狀態，而能將末端執行器施以高精度的定位。本發明之平行連桿機構，由於用來連結臂部和彈壓構件的部分不含鉤件，不會因鉤件疲勞而發生破損，因此可大幅提昇耐久性。
以下，詳細說明本發明的平行連桿機構之實施形態。以下說明的實施形態，由於是用來實施本發明之較佳具體例，故在技術上有各種的限定，但在以下的說明中，只要沒有特別載明是用來限定本發明者，則本發明並不受這些形態的限定。
<平行連桿機構之全體構造>
第1圖係顯示實施形態的平行連桿機構100之立體圖。第2圖，係從第1圖之箭頭101觀察之平行連桿機構100。如第1圖及第2圖所示，平行連桿機構100，在上部具有基座部6。基座部6，安裝面608側(第1圖之上面)係例如固定於水平的天花板，以支承平行連桿機構100。基座部6，在下面側設置3個支承構件601。各個支承構件601分別支承著驅動馬達60。驅動馬達60被支承成，馬達軸線C2和基座部6的安裝面608平行(水平)。各支承構件601，係以基座部6的鉛垂方向軸線C1為中心而以相同角度(120度)展開，因此，各驅動馬達60也是以基座部6的鉛垂方向軸線C1為中心而以相同角度(120度)展開(參照第2圖)。在各驅動馬達60之輸出軸，以和前述軸線C2同軸的方式固定著大致六角柱形的臂支承構件607，藉由驅動馬達60之輸出軸的旋轉，使臂支承構件607以前述軸線C2為中心進行旋轉。驅動馬達60之馬達驅動器係連接於未圖示的控制裝置，驅動馬達60之輸出軸的旋轉是由控制裝置來控制。
平行連桿機構100，係具有3根臂本體101，各臂本體101係由第1臂11及第2臂12所構成。第1臂11，係呈長形之大致圓柱狀。第1臂11之基端部，係固定於臂支承構件607的側面。第1臂11，係以本身長邊方向和正交於前述軸線C2的線平行的方式從基端部延伸。在第1臂11之遊端部，連結著第1臂12之基端部，第2臂部12能以第1臂部11的遊端部為中心進行搖動。第2臂12，係由一對的長形桿件121、121所構成。一對的桿件121、121，係在本身長邊方向的整個長度形成平行配置。各桿件121之基端部，係藉由一對球接頭4、4連結於第1臂11之遊端部。在各桿件121之基端部之連結各球接頭4、4間之軸線3，由於和驅動馬達60的軸線C2平行，故第2臂12也能以軸線C3為中心進行搖動。在第2臂12的基端部，一桿件121和另一桿件121係藉由連結構件2’互相連結；在第2臂12的遊端部，一桿件121和另一桿件121係藉由連結構件2互相連結。連結構件2和連結構件2’，雖然也能採用不同的構造，但基於降低成本的觀點以採用相同構造為佳。任一連結構件2、2’都具有：能防止各桿件121繞和本身的長邊方向平行之軸線C5(參照第3圖)旋轉之功能。
平行連桿機構100，係具有用來安裝末端執行器(以手部為代表，未圖示)之板狀的托架3。托架3，係呈大致三角形(參照第2圖)。藉由3根臂本體101來保持托架3，以使托架3之末端執行器的安裝面302(第1圖之托架3的下面)和基座部6的安裝面608形成平行(水平)。正三角形之托架3的各一邊分別形成有安裝片301。各安裝片301分別連結於臂本體101的遊端部(構成第2臂12之一對桿件121、121的遊端部)，藉此，相對於各臂本體101，托架3能以各臂本體101的遊端部為中心進行搖動。詳而言之，托架3之各安裝片301之各端部，係藉由各球接頭41、42而連結於相對應的各桿件121、121之遊端部。連結一對球接頭41、42之軸線C4(參照第2圖)，也是和驅動馬達60之軸線C2平行。因此，托架3，能以水平軸線C4為中心相對於各臂本體101進行搖動。因此，藉由3根臂本體101將托架3支承成，在正三角形的托架3之各個邊，都能以水平軸線C4為中心進行搖動。
第1臂11和第2臂12之連結部之一對球接頭4、4間的距離係設定成，與第2臂12之各桿件121和托架3的連結部之一對球接頭41、42間的距離相等。這樣一來，如前述般，構成第2臂12之一對桿件121，在其長邊方向之全長會形成平行配置。軸線C2、C3、C4之任一者，由於都是和基座6的安裝面608平行，即使第1臂11、第2臂12、托架3分別以軸線C2、C3、C4為中心進行搖動，托架3之末端執行器的安裝面320和基座部6的安裝面608的平行關係仍能維持住。根據來自未圖示的控制裝置之指令，各驅動馬達60之馬達驅動器會控制各驅動馬達60之輸出軸上所固定之臂支承構件607的旋轉位置，藉此控制各第1臂11之遊端部的位置。各第2臂12之遊端部的位置會追隨控制後之各第1臂11之遊端部的位置，結果可決定托架3之末端執行器安裝面302之位置。這時，如前述般，托架3會以維持水平姿勢的狀態進行移動。
平行連桿機構100，係在中央具備朝鉛直方向(第1圖之上下方向延伸)之迴旋軸桿件13，並具備用來使該迴旋軸桿件13旋轉之馬達61。迴旋軸桿件13之一端部安裝於馬達61之輸出軸，迴旋軸桿件13之另一端部安裝於托架3的重心。亦可將末端執行器連接在該迴旋軸桿件13之另一端部。迴旋軸桿件13，係由桿件和壓缸所構成，而形成伸縮自如。在迴旋軸桿件13之一端部和另一端部，由於是採用萬向接頭，即使受3個驅動馬達60之驅動而將托架3移動至前後左右之既定位置，迴旋軸桿件13仍可追隨至該既定位置。該馬達61之馬達驅動器係連接於未圖示之控制裝置，馬達61之輸出軸的旋轉是被控制裝置所控制，而使安裝於托架3之末端執行器繞軸線C1旋轉。
<第1實施形態>
參照第3A圖及第3B圖來說明第2臂12的遊端部和托架3的一邊之安裝片301之連結構造之第1實施形態。第3A圖係將第1實施形態的連結構造放大顯示的圖，第3B圖係從第3A圖之I－I線觀察之截面圖。在本實施形態，用來將各桿件121之遊端部和托架3之安裝片301的各端部予以連結之球接頭41、42，係採用相同構造者。各球接頭41、42都是含有：具有球體413之第1接頭411、形成有承窩414(用來保持球體413)之第1接頭412。一方的球接頭41之第1接頭411，係固定於托架3的安裝片301之一側面；另一方的球接頭42之第1接頭411，則固定於托架3的安裝片301之另一側面，第2接頭412係具備：供桿件121的前端部插入之方筒部415、連接於該方筒部415之半圓柱形的承窩414。在方筒部415和承窩414之連接部位，形成有貫穿直徑方向的孔418。承窩414具有凹部417(相對於平面416，呈半球狀凹陷)，在該凹部417鬆嵌合前述第1接頭411之球體413。在上述構造之第2接頭412的方筒部415插入桿件121之前端部，而將第2接頭412和桿件121固定成避免產生相對旋轉的狀態。
用來將一方桿件121之第2接頭412和另一方桿件121之第2接頭412予以連結之連結構件2，係具備一對的把持構件(第1連結構件以及第2連結構件)201、201和伸縮機構23。一對把持構件201，彼此具有同樣的形狀，任一把持構件201都是將第2接頭412(方筒部415)以從外側夾住的方式進行把持。把持構件201，係將一片大致矩形的板片在2部位實施大致垂直的彎折而構成，係具備：相對向之第1連結片211及第2連結片212、用來連接該等連結片211、212的端部彼此之連接片213。第1連結片211及第2連結片212都形成有貫穿板厚方向的孔。在把持構件201夾住第2接頭412的狀態下，將插銷10(和各連結片211、212的孔形成同徑)插通於第1連結片211的孔、第2接頭412的孔418以及第2連結片212的孔，藉此，使把持構件201，相對於第2接頭412僅能繞插銷10搖動。插銷1，係朝和桿件121的長邊方向C5正交之軸線C6的方向延伸。如此般，將把持構件201安裝成，相對於和第2接頭412連結之桿件121，僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。又各插銷10(各軸線C6)係互相平行。
一對把持構件201、201彼此，係藉由伸縮機構23連在一起。桿件壓缸機構(伸縮機構)23係具備：固定於一方把持構件201的連接片213上之活塞桿部231、固定於另一方把持構件201的連接片213上之壓缸部232。活塞桿部231之長桿，係以可插拔的方式插入貫穿孔(貫穿壓缸部232的軸方向)。活塞桿部231具有直徑比桿件更大之座部233，壓缸部232具有直徑比筒部更大之座部234。彈壓構件之拉伸線圈彈簧24，係捲掛於桿件壓缸機構23之外周。拉伸線圈彈簧24之一端部241，係固定於活塞桿部231之座部234；拉伸線圈彈簧24之另一端部242，係固定於壓缸部232之座部232；藉此，拉伸線圈彈簧24係朝使活塞桿部231和壓缸部232互相接近的方向拉。依據如此般之連結構件2和拉伸線圈彈簧24的構造，將一方桿件121之遊端部和另一方桿件121之遊端部朝互相接近的方向拉。
如此般，在一對桿件121、121之各遊端部之第2接頭412的凹部417，保持著第1接頭411(固定於托架3的安裝片301之各端部)之球體413，藉此，在第2臂12將托架3保持成能以軸線C4為中心進行搖動。因此，在托架3或第2接頭412進行更換或檢查的情形，操作者對抗拉伸線圈彈簧24的彈力將一對桿件121、121之遊端部互相拉開，藉此解除第1接頭411和第2接頭412之連結，即可將托架3從第2臂12卸下。
依據以上之第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造，彈壓構件之拉伸線圈彈簧24的彈壓力之作用方向，會被限制在伸縮機構23的活塞桿部231之軸方向，而使桿件121之遊端部和連結構件2之把持構件201僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。因此，即使受到驅動馬達60(參照第1圖)之驅動而使臂本體101動作，並將托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。因此，合成樹脂製之球接頭41、42之球體413和承窩414之磨耗劣化減緩，末端執行器(托架3)之姿勢控制能維持安定的狀態。結果，末端執行器能進行高精度的定位。又彈壓構件之拉伸線圈彈簧24由於不含鉤件，故不致因鉤件之疲勞而發生破損。
此外，在第1臂11的遊端部和第2臂12的基端部之連結部分、亦即第1臂11的遊端部和一對桿件121的基端部之連結部分，也能採用上述第1實施形態的構造。藉由在第1臂11的遊端部和第2臂12的基端部之連結部分採用這種連結構造，在臂本體101動作時能抑制各桿件之以軸線C5為中心的旋轉，而能減緩球接頭4、4之劣化。結果，末端執行器(托架3)之姿勢控制能維持安定的狀態。
<第2實施形態>
參照第4A圖、第4B圖以及第4C圖，針對第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造之第2實施形態做說明。第4A圖係將第2實施形態的連結構造放大顯示的圖，第4B圖係從第4A圖之I－I線觀察之截面圖，第4C圖係從第4A圖之II－II線觀察之截面圖。在此僅針對和上述第1實施形態不同的部分做詳細說明。和上述第1實施形態同樣的，各桿件121之遊端部和托架3的安裝片301之各端部，係藉由球接頭41、42連結在一起。球接頭41、42，第具有第1接頭411和第2接頭412。第2接頭412具有方筒部415和承窩414。在方筒部415和承窩414之連接部位，形成有貫穿直徑方向的孔418。
在本實施形態，用來將一方桿件121之第2接頭412和另一方桿件121的第2接頭412予以連結之連結構件2，係具有一對長形的片構件21、22。一對片構件21、22具有同樣的形狀，係將第2接頭412(方筒部415)以從外側夾住的方式進行把持。在各片構件21、22之兩端部，形成有貫穿板厚方向的孔。在各片構件21、22夾住第2接頭412的狀態下，將插銷10(和各片構件21、22的孔形成大致同徑)插通於第1片21的孔、第2接頭412的孔418以及第2片22的孔，藉此，使各片構件21、22，相對於第2接頭412僅能繞插銷10搖動。插銷1，係朝和桿件121的長邊方向C5正交之軸線C6的方向延伸。如此般，將各片構件21、22安裝成，相對於桿件121僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。
在托架3之安裝片301上，固定著伸縮機構23。桿件壓缸機構(伸縮機構)23，係具有活塞桿部231和壓缸部232。壓缸部232係固定於托架3之安裝片301。壓缸部232之一端部封閉，將一方的第1接頭411固定於該一端部。活塞桿部231以能在軸線C4方向插拔的方式從壓缸部232的另一端部插入。在活塞桿部213之一端部(壓缸部232的外側)，固定著另一方的第1接頭411。在壓缸部232之壓缸室內，收容著彈壓構件之壓縮線圈彈簧24。壓縮線圈彈簧24之一端部241固定於壓缸部232之壓缸室內，壓縮線圈彈簧24之另一端部242固定於活塞桿部231之另一端部(壓缸部232的內側)。藉由將壓縮線圈彈簧24拉伸，將各第1接頭411朝互相分離的方向彈壓，而在各球接頭41、42使第1接頭411保持於第2接頭412。
如此般，在一對桿件121、121之各遊端部之第2接頭412，保持著第1接頭411(固定於托架3的安裝片301之各端部)，藉此，在第2臂12將托架3保持成能以軸線C4為中心進行搖動。因此，在托架3或第2接頭412進行更換或檢查的情形，操作者對抗壓縮線圈彈簧24的彈力將一對桿件121、121之遊端部互相拉開，藉此解除第1接頭411和第2接頭412之連結，即可將托架3從第2臂12卸下。
依據以上之第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造，使各桿件121之遊端部和連結構件2之各片構件21、22僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。因此，即使托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。
<第3實施形態>
參照第5圖，針對第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造之第3實施形態做說明。第5圖係將第3實施形態之連結構造放大顯示之局部透視圖。在此僅針對和上述各實施形態不同的部分做詳細說明。用來將一方桿件121之第2接頭412和另一方桿件121之第2接頭412予以連結之連結構件2，係採用和上述第2實施形態同樣的構造。因此，即使托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。又和上述第1實施形態同樣的，各球接頭41、42之第1接頭411，係固定於托架3的安裝片301之兩端部。一方球接頭41之第2接頭412，和上述第1實施形態同樣的具有方筒部415和承窩414，且在承窩414形成有凹部417。在該凹部417嵌合第1接頭411之球體413。
在本實施形態，另一方球接頭42之第2接頭412，係由方筒部415和可動承窩420所構成。可動承窩420具有可動部421(具有凹部417)，在該凹部417嵌合第1接頭411之球體413。可動承窩420具有收納部419(朝與平面416相對向的方向突出)，在該收納部419收容彈壓構件之壓縮線圈彈簧422。藉此，壓縮線圈彈簧422的彈壓力朝軸線C4的方向作用，而將可動部421的凹部417朝接近球體413的方向彈壓。可動承窩420，也能設在各球接頭41、42雙方之第2接頭412。
如此般，在一對桿件121、121之各遊端部之第2接頭412的凹部417，保持著第1接頭411(固定於托架3的安裝片301之各端部)之球體413，藉此，在第2臂12將托架3保持成能以軸線C4為中心進行搖動。因此，在托架3或第2接頭412進行更換或檢查的情形，操作者對抗壓縮線圈彈簧422的彈力將第2接頭412的可動承窩420的可動部421從第1接頭411的球體413拉開，藉此解除第1接頭411和第2接頭412之連結，即可將托架3從第2臂12卸下。
依據以上之第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造，使各桿件121之遊端部和連結構件2之各片構件21、22僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。因此，即使托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。
<第4實施形態>
參照第6A圖及第6B圖，針對第2臂的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造之第4實施形態做說明。第6A圖係將第4實施形態之連結構造放大顯示的圖，第6B圖係從第6A圖之I－I線觀察的截面圖。在此，僅針對和上述各實施形態不同的部分做說明。在本實施形態，用來將各桿件121的遊端部和托架3的安裝片301的各端部予以連結之球接頭41、42，係採用和上述第1實施形態同樣的構造。球接頭41、42具有第1接頭411及第2接頭412。第2接頭412係由方筒部415和承窩414所構成。
在本實施形態，用來將一方桿件121之第2接頭412和另一方桿件121之第2接頭412予以連結之連結構件2，係具備一對的把持構件(第1連結構件及第2連結構件)201、201以及伸縮機構23。一對把持構件201，係將第2接頭412以從外側夾住的方式進行把持。把持構件201，和上述第1實施形態同樣的，係具備：相對向之第1連結片211及第2連結片212、用來連接該等連結片211、212的端部彼此之連接片213。第1連結片211及第2連結片212都形成有貫穿板厚方向的孔。在把持構件201夾住第2接頭412的狀態下，將插銷10(和各連結片211、212的孔形成同徑)插通於第1連結片211的孔、第2接頭412的孔418以及第2連結片212的孔，藉此，使把持構件201，相對於第2接頭412僅能繞插銷10搖動。如此般，將把持構件201安裝成，相對於桿件121僅能繞插銷10(和桿件121的長邊方向C5正交的軸線C6)搖動。
一對把持構件201、201彼此，係藉由伸縮機構23連在一起。桿件壓缸機構(伸縮機構)23係具備：固定於一方把持構件201的連接片213上之活塞桿部231、固定於另一方把持構件201的連接片213上之壓缸部232。另一方把持構件201所具備之連接片213以及壓缸部232，係設有貫穿軸方向之貫穿孔，將活塞桿部231以可插拔的方式插入該貫穿孔。彈壓構件之壓縮線圈彈簧24，係設於壓缸部232之壓缸室內，並捲掛於活塞桿部232之外周。壓縮線圈彈簧24之一端部241，係固定於壓缸部232之壓缸室內；壓縮線圈彈簧24之另一端部242，係固定於直徑稍大的突緣部(設於活塞桿部231的另一端部)。藉由將壓縮線圈彈簧24拉伸，將活塞桿部231和壓缸部232朝互相接近的方向拉。依據如此般之連結構件2和壓縮線圈彈簧24的構造，將一方桿件121之遊端部和另一方桿件121之遊端部朝互相接近的方向拉。
如此般，在第2臂12將托架3保持成能以軸線C4為中心進行搖動。因此，在托架3或第2接頭412進行更換或檢查的情形，操作者對抗拉伸線圈彈簧24的彈力將一對桿件121、121之遊端部互相拉開，藉此解除第1接頭411和第2接頭412之連結，即可將托架3從第2臂12卸下。
依據以上之第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造，彈壓構件之壓縮線圈彈簧24的彈壓力之作用方向，會被限制在伸縮機構23的活塞桿部231之軸方向，而使桿件121之遊端部和連結構件2之把持構件201僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。因此，即使受到驅動馬達60(參照第1圖)之驅動而使臂本體101動作，並將托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。
<第5實施形態>
參照第7A圖、第7B圖以及第7C圖，針對第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造之第5實施形態做說明。第7A圖，係將第5實施形態之連結構造放大顯示的圖；第7B圖，係從第7A圖之I－I線觀察之截面圖；第7C圖，係將球接頭分離後的圖。在此，僅針對和上述各實施形態不同的部分做詳細說明。在本實施形態，用來將各桿件121的遊端部和托架3的安裝片301之各端部予以連結之球接頭41、42，係採用和上述第1實施形態相同構造者。球接頭41、42具備第1接頭411和第2接頭412。第2接頭412係由方筒部415和承窩414所構成。
在本實施形態，一方桿件121的第2接頭412和另一方桿件121的第2接頭412，係藉由一對連結構件2、2連結在一起。一對連結構件2、2中之第1連結構件2，係具有一對的第1片構件220、220；一對連結構件2、2中之第2連結構件2，係具有一對的第2片構件221、221。第1片構件220及第2片構件221，都是將第2接頭412(方筒部415)以從外側夾住的方式進行把持。第1片構件220及第2片構件221，都是彎折成角度θ(例如130°)之一片長形的片構件。在第1片構件220及第2片構件221的一端部，形成有貫通板厚方向的孔。在各第1片構件220、220夾住第2接頭412的狀態下，將插銷10(和各第1片構件220的孔形成同徑)插通於一方第1片構件220的孔、第2接頭412的孔418以及另一方第1片構件220的孔，藉此，使各第1片構件220，相對於第2接頭412僅能繞插銷10(和桿件121的長邊方向C5正交之軸線C6)搖動。又在各第2片構件221、221夾住第2接頭412的狀態下，將插銷10(和各第2片構件221的孔形成同徑)插通於一方第2片構件221的孔、第2接頭412的孔418以及另一方第2片構件221的孔，藉此，使各第2片構件221，相對於第2接頭412僅能繞插銷10(軸線C6)搖動。此外，各個第1片構件220及第2片構件221的另一端部，係被連結軸2a連結成可旋轉。連結軸2a是以和桿件121的長邊方向C5正交的軸線C10為中心，因此各個第1片構件220及第2片構件221，僅能繞連結軸2a(軸線C10)而相對搖動。如此般，將連結構件2安裝成，相對於桿件121僅能繞插銷10(軸線C6)以及連結軸2a(軸線C10)進行搖動。
相對向之一對的第1片構件220、220，係藉由設於彎折部之支承軸275連結成可搖動。又相對向之一對的第2片構件221、221，係藉由設於彎折部之支承軸276連結成可搖動。各個支承軸275、276，係以和軸線C6平行的軸線C7為中心。如此般，將連結構件2安裝成，相對於桿件121僅能繞支承軸275、276(軸線C7)進行搖動。
一對的連結構件2、2彼此，進一步藉由彈壓構件之拉伸線圈彈簧27連結在一起。將拉伸線圈彈簧27之一端部271以可搖動的方式安裝於支承軸275，將拉伸線圈彈簧27之另一端部272以可搖動的方式安裝於支承軸276。如此般，拉伸線圈彈簧27係安裝成僅能繞支承軸275、276(軸線C7)進行搖動。藉由使拉伸線圈彈簧27收縮，將各支承軸275、276朝互相接近的方向拉。如此般，使拉伸線圈彈簧27之彈壓力的作用方向，限制成單一方向。藉此，各第1片構件220(第1連結構件2)及各第2片構件221(第2連結構件2)，能以插銷10、連結軸2a、支承軸275、276為中心進行搖動。又各插銷10(軸線C6)及各支承軸275、276(軸線C7)係配置於一直線C8上，而將一方桿件121的遊端部和另一方桿件121的遊端部朝互相接近的方向拉。在此狀態，連結軸2a係配置成偏離此一直線C8。
如此般，在第2臂12將托架3保持成能以軸線C4為中心進行搖動。在第2片構件221上，在連結軸2a附近設有制動件210。當托架3或第2接頭412進行更換或檢查的情形，操作者對抗壓縮線圈彈簧27的彈力，將連結軸2a朝壓縮線圈彈簧27的方向移動(參照第7C圖)。又當連結軸2a越過直線C9(連結各支承軸275、276之直線)時，制動件210會抵接或卡合於第1片構件220，以維持第1片構件220及第2片構件221的位置。藉此，將壓縮線圈彈簧27拉伸，並將一對桿件121、121之遊端部互相拉開，即可解除第1接頭411和第2接頭412的連結，而從第2臂將托架3卸下。
依據以上之第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造，可限制彈壓構件之壓縮線圈彈簧27的彈壓力之作用方向，而使桿件121之遊端部和連結構件2僅能繞插銷10(軸線C6)、連結軸2a(軸線C10)、支承軸275、276(軸線C7)搖動。因此，即使受驅動馬達60(參照第1圖)的驅動而使臂本體101動作，並將托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。
<第6實施形態>
參照第8圖，針對第2臂12的遊端部和托架3的一邊的安裝片301之連結構造之第6實施形態做說明。第8圖係將第6實施形態的連結構造放大顯示的圖。在此，僅針對和上述第5實施形態不同的部分做詳細說明。在本實施形態，係取代上述第5實施形態之壓縮線圈彈簧27，而設置扭力線圈彈簧28。將扭力線圈彈簧28之一端部281以可搖動的方式安裝於支承軸275，將扭力線圈彈簧28之另一端部282以可搖動的方式安裝於支承軸276。關於其他的構造是和上述第5實施形態相同。因此，連結構件2係安裝成，相對於桿件121僅能繞插銷10(軸線C6)、連結軸2a(軸線C10)、支承軸275、276(軸線C7)搖動。利用扭力線圈彈簧28的彈力將兩端部281、282互相拉近，藉此使各插銷10(軸線C6)及各支承軸275、276(軸線C7)配置於一直線C8上，而將一方桿件121的遊端部和另一方桿件121的遊端部朝互相接近的方向拉。藉此將扭力線圈彈簧28之彈壓力的作用方向，限制於單一方向。因此，即使受驅動馬達60(參照第1圖)的驅動而使臂本體101動作，並將托架3移動至既定的空間位置時，各桿件121仍不會以軸線C5為中心進行旋轉。
<變形例>
上述任一實施形態中，連結構件2是將各第2接頭412(方筒部415)以夾住的方式進行把持，但也能直接夾住各桿件121來進行把持，藉此來限制各桿件121發生以軸線C5為中心的旋轉。又例如在第2實施形態等中，即使將第2片構件22置換成插銷10之防脫落構件(亦即，第2片構件22不是用來連結各第2接頭412、412，而僅藉由第1片構件21來連結各第2接頭412、412)，仍能達成相同的效果
2、2’．．．連結構件
3．．．托架
10．．．插銷
11．．．第1臂
12．．．第2臂
21．．．第1片構件
22．．．第2片構件
23．．．桿件壓缸機構(伸縮機構)
24．．．線圈彈簧
27．．．線圈彈簧
28．．．扭力線圈彈簧
41、42．．．球接頭
100．．．平行連桿機構
101．．．臂本體
121．．．桿件
201．．．把持構件
211．．．第1連結片
212．．．第2連結片
213．．．連接片
220．．．第1片構件
221．．．第2片構件
231．．．活塞桿部
232．．．壓缸部
301．．．安裝片
302．．．安裝面
411．．．第1接頭
412．．．第2接頭
413．．．球體
414．．．承窩
420．．．可動承窩
421．．．可動部
422．．．線圈彈簧
C1、C2、C3、C4、C5、C6．．．軸線
C7．．．軸線
C8．．．一直線
C10．．．軸線
第1圖係顯示實施形態的平行連桿機構100之立體圖。
第2圖係顯示從第1圖之箭頭101觀察之平行連桿機構100。
第3A圖係將第1實施形態的連結構造放大顯示的圖。
第3B圖係從第3A圖之I－I線觀察之截面圖。
第4A圖係將第2實施形態的連結構造放大顯示的圖。
第4B圖係從第4A圖之I－I線觀察之截面圖。
第4C圖係從第4A圖之II－II線觀察之截面圖。
第5圖係將第3實施形態之連結構造放大顯示之局部透視圖。
第6A圖係將第4實施形態之連結構造放大顯示的圖。
第6B圖係從第6A圖之I－I線觀察的截面圖。
第7A圖係將第5實施形態之連結構造放大顯示的圖。
第7B圖係從第7A圖之I－I線觀察之截面圖。
第7C圖係將球接頭分離後的圖。
第8圖係將第6實施形態之連結構造放大顯示之局部透視圖。
2．．．連結構件
3．．．托架
10．．．插銷
12．．．第2臂
23．．．桿件壓缸機構(伸縮機構)
24．．．線圈彈簧
41、42．．．球接頭
121．．．桿件
201．．．把持構件
211．．．第1連結片
212．．．第2連結片
213．．．連接片
231．．．活塞桿部
232．．．壓缸部
301．．．安裝片
233、234．．．座部
241、242．．．端部
411．．．第1接頭
412．．．第2接頭
413．．．球體
414．．．承窩
415．．．方筒部
416．．．平面
417．．．凹部
418．．．孔
C4、C5、C6．．．軸線

Claims (8)

  1. 一種平行連桿機構，其特徵在於，係含有：臂部，能以基端部為中心進行搖動，係具有一對桿件，且將前述一對桿件沿著前述桿件的長邊方向平行配置；托架，用來安裝末端執行器，在前述臂部之遊端部，被挾持保持於前述一對桿件間；一對球接頭，用來將前述托架以可移位的方式連結於前述臂部，該球接頭具備：具有球體(設於前述桿件或前述托架的一方)之第1接頭、具有承窩(設於前述桿件或前述托架之另一方，用來保持前述球體)之第2接頭；連結構件，用來將前述平行的一對桿件互相連結，以限制前述桿件之繞和前述桿件的長邊方向平行的軸線旋轉；以及彈壓構件，用來賦予彈壓力，以在前述球接頭使前述球體保持於前述承窩。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之平行連桿機構，其中，將前述彈壓構件之彈壓力的作用方向限制於單一方向。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載之平行連桿機構，其中，前述連結構件係含有：第1連結構件，係在前述一對桿件中的一方桿件上安 裝成，能以和前述一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動；第2連結構件，係在前述一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和前述第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；活塞桿部，係固定於前述第1連結構件；以及壓缸部，係固定於前述第2連結構件，供前述活塞桿部插入成能在前述活塞桿部之軸方向移動；前述彈壓構件為線圈彈簧，前述線圈彈簧係捲掛於前述活塞桿部之外周，藉由壓縮前述線圈彈簧將前述一對桿件互相拉近，而在前述各球接頭使前述球體保持於前述承窩。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載之平行連桿機構，其中，前述連結構件係含有：在前述一對桿件中之一方桿件上安裝成能以和前述一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動之部分、以及在前述一對桿件中之另一方桿件上安裝成能以和前述第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動之部分；在前述球接頭，前述各第2接頭分別固定於前述各桿件，前述第1接頭係具備：固定於前述托架之壓缸部、以能在自身的軸方向移動之方式插入前述壓缸部之活塞桿部；前述彈壓構件為線圈彈簧，前述線圈彈簧係收容於前 述壓缸部的壓缸室內，藉由伸長前述線圈彈簧將前述各第1接頭朝互相離開的方向彈壓，而在前述各球接頭使前述球體保持於前述承窩。
  5. 如申請專利範圍第1或2項記載之平行連桿機構，其中，前述連結構件係含有：在前述一對桿件中之一方桿件上安裝成能以和前述一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動之部分、以及在前述一對桿件中之另一方桿件上安裝成能以和前述第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動之部分；在前述球接頭，前述各第1接頭係固定於前述托架，前述各第2接頭係固定於前述各桿件；在固定於前述一對桿件之前述第2接頭之至少一方，將前述承窩設置成可動，且用前述彈壓構件之線圈彈簧施以彈壓，藉由伸長前述線圈彈簧將前述可動承窩緊壓於前述球體，而在前述各球接頭使前述球體保持於前述承窩。
  6. 如申請專利範圍第1或2項記載之平行連桿機構，其中，前述連結構件係含有：第1連結構件，係在前述一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和前述一方桿件的長邊方向正交的第1軸線為中心進行搖動；第2連結構件，係在前述一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和前述第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動； 活塞桿部，係固定於前述第1連結構件；以及壓缸部，係固定於前述第2連結構件，供前述活塞桿部插入成能在本身的軸方向移動；前述彈壓構件為線圈彈簧，前述線圈彈簧係捲掛於前述活塞桿部之外周，藉由伸長前述線圈彈簧將前述一對桿件互相拉近，而在前述各球接頭使前述球體保持於前述承窩。
  7. 如申請專利範圍第1或2項記載之平行連桿機構，其中，前述連結構件係具有：被支承成能以和前述一對桿件的長邊方向正交的方向為中心而互相進行相對搖動之一對連結構件；前述一對連結構件中之一方的第1連結構件，係在前述一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和前述一方桿件的長邊方向之正交方向平行的第1軸線為中心進行搖動；前述一對連結構件中之另一方的第2連結構件，係在前述一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和前述第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；前述彈壓構件為線圈彈簧，前述線圈彈簧之一端部係在前述第1連結構件上安裝成能以和前述第1軸線平行的第3軸線為中心進行搖動，前述線圈彈簧之另一端部係在前述第2連結構件上安裝成能以和前述第2軸線平行的第4軸線為中心進行搖動；藉由壓縮前述線圈彈簧，使前述第1軸線、前述第2軸線、前述第3軸線及前述第4軸線全部配置在一直線上 ，藉此將前述一對桿件互相拉近，而在前述各球接頭使前述球體保持於前述承窩。
  8. 如申請專利範圍第1或2項記載之平行連桿機構，其中，前述連結構件係具有：被支承成能以和前述一對桿件的長邊方向正交的方向為中心而互相進行相對搖動之一對連結構件；前述一對連結構件中之一方的第1連結構件，係在前述一對桿件中的一方桿件上安裝成，能以和前述一方桿件的長邊方向之正交方向平行的第1軸線為中心進行搖動；前述一對連結構件中之另一方的第2連結構件，係在前述一對桿件中的另一方桿件上安裝成，能以和前述第1軸線平行的第2軸線為中心進行搖動；前述彈壓構件為扭力線圈彈簧，前述扭力線圈彈簧之一端部係在前述第1連結構件上安裝成能以和前述第1軸線平行的第3軸線為中心進行搖動，前述扭力線圈彈簧之另一端部係在前述第2連結構件上安裝成能以和前述第2軸線平行的第4軸線為中心進行搖動；藉由將前述扭力線圈彈簧的兩端部互相拉近，使前述第1軸線、前述第2軸線、前述第3軸線及前述第4軸線全部配置在一直線上，藉此將前述一對桿件互相拉近，而在前述各球接頭使前述球體保持於前述承窩。
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