WO2017094571A1 - 支持装置 - Google Patents
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Definitions
- Each of the first to third link mechanism sections extends in parallel with one of the first to third servo motors constituting the drive source so as to coincide with each axis within the moving range of the movable body.
- One end of each of the first to third links is swingably connected to a corresponding one of the first to third servomotors, and the other end is swingably connected to the movable body. Yes.
- Each of the two first to third links is configured such that the angle formed by the links of the adjacent link mechanism portions within the moving range of the movable body can be 90 degrees.
- the arm of the link mechanism portion provided with the three or more links can swing on a fixed shaft and a pair of swinging portions that are swingably connected to the driving shaft that is the driving portion.
- (A) And (b) is a side view which shows typically the state which looked at the support apparatus in another embodiment of this invention from the Y-axis direction.
- (A) And (b) is a side view which shows typically the state which looked at the support apparatus in another embodiment of this invention from the Y-axis direction.
- the link mechanism that can support the movable body 11 in the X-axis direction is referred to as “X-axis link mechanism 20”, and the link mechanism that can support the movable body 11 in the Y-axis direction. May be referred to as “Y-axis link mechanism 30”, and a link mechanism that can support the movable body 11 in the Z-axis direction may be referred to as “Z-axis link mechanism 40”.
- the X-axis link mechanism 20 has a pair of rotating shafts 26 that are rotatably supported by the movable body 11. Each rotary shaft 26 extends in parallel with the drive shaft 21. Both end portions of each rotating shaft 26 have a two-sided width shape having a pair of flat surface portions 26a. A pair of planar portions 26 a of each rotating shaft 26 is connected to a plate-like connecting portion 27 that can swing with respect to the rotating shaft 26 in a plane (XY plane) parallel to the axial direction of the rotating shaft 26. Yes. The other end of one of the two links 23 is connected to each connection portion 27 while being sandwiched between two connection portions 27 connected to one end portion of the pair of rotating shafts 26. . The other end of the remaining one of the two links 23 is connected to each connection portion 27 while being sandwiched between two connection portions 27 connected to the other ends of the pair of rotating shafts 26. .
- a plate-like connecting portion 54 Connected to the pair of flat portions 53a is a plate-like connecting portion 54 that can swing with respect to the rotary shaft 53 in a plane parallel to the axial direction of the rotary shaft 53 (XZ plane).
- One end of the first Z-axis link 43 a which is one of the three links 43, is connected to each connection portion 54 while being sandwiched between the two connection portions 54.
- the Z-axis link mechanism 40 is rotatably supported by the movable body 11 and has a rotating shaft 56 that is disposed to face the rotating shaft 53 in the Z-axis direction. Both rotary shafts 53 and 56 extend in parallel to each other.
- the end of the rotating shaft 56 has a two-plane width shape having a pair of flat portions 56a.
- a plate-like connecting portion 57 that can swing with respect to the rotation shaft 56 in a plane (XZ plane) parallel to the axial direction of the rotation shaft 56 is connected to the pair of plane portions 56a.
- the other end of the first Z-axis link 43 a is connected to each connection portion 57 while being sandwiched between the two connection portions 57.
- the first Z-axis link 43 a which is one of the three links that are swingably connected to the distal end portion of the extending portion 52 via the rotation shaft 53, is connected via the rotation shaft 53. It is connected to be swingable in two directions.
- the arm 42 moves the three links 43 while maintaining a state parallel to each other. Since the three links 43 are connected to the connecting portion 51 via the rotary shafts 50 and 53, the connecting portion 51 moves while maintaining its posture. Move while maintaining the positional relationship.
- the external force in the Y-axis direction applied to the movable body 11 is directly received by one link 33 and arm 32 of the Y-axis link mechanism 30.
- the angle formed by the arm 32 and the link 33 is 90 degrees when the angle formed by the links 23, 33, and 43 of the adjacent link mechanisms 20, 30, and 40 in the moving range of the movable body 11 forms 90 degrees. I can take it. For this reason, the external force in the Y-axis direction applied to the movable body 11 is easily received by the one link 33 and the arm 32 of the Y-axis link mechanism 30.
- the external force in the Z-axis direction applied to the movable body 11 is directly received by the three links 43 and the arm 42 of the Z-axis link mechanism 40.
- the angle formed by the arm 42 and the link 43 is 90 degrees when the angle formed by the links 23, 33, and 43 of the adjacent link mechanisms 20, 30, and 40 in the moving range of the movable body 11 forms 90 degrees. I can take it. For this reason, the external force in the Z-axis direction applied to the movable body 11 is easily received by the three links 43 and the arms 42 of the Z-axis link mechanism 40.
- the arm 42 of the Z-axis link mechanism 40 has an extending portion 52 extending between the pair of arm portions 42A.
- a first Z-axis link 43 a which is one of three links that are swingably connected via a rotating shaft 53, is connected to the distal end portion of the extending portion 52 via the rotating shaft 53. It is connected so that it can swing in the direction.
- the arm portion 42A constituting the parallelogram link mechanism moves the connecting portion 51 while maintaining a constant posture, and the extending portion 52 integrated by the third connecting portion 51c also maintains the same posture. Move while standing.
- the connecting portions on the drive shaft 41 side of the three links 43 can move while maintaining the triangular positional relationship.
- the three links 43 are positioned by the connecting portion 51 constituting the arm portion 42A of the arm 42. According to this, since the three links 43 are maintained in posture, they are held with high rigidity. More specifically, the two links 43 b and 43 c are received by the pair of swing parts 47. One link 43 a acts on the extending portion 52 of the connecting portion 51. The difference in force between the links 43a, 43b, and 43c acts as a moment to the connecting portion 51, but is converted into tension of the swinging portion 47 of the arm portion 42A and compression of the swinging portion 49. Canceled by equilibrium. Thus, the mutual positional relationship of the three links 43 is maintained without fluctuation.
- a rotation shaft 44A is provided instead of the fixed shaft 44, and the drive shaft 41 and the rotation shaft 44A are connected by a connecting member 61 such as a timing belt or a chain, for example.
- the swinging portions 47 and 49 may be swung by being connected and mechanically synchronizing the rotation of the drive shaft 41 and the rotating shaft 44A via the connecting member 61.
- the connection position of the second Z-axis link 43b to the movable body 11 and the connection of the third Z-axis link 43c to the movable body 11 It does not have to be located on a straight line connecting the positions.
- the output shaft 11b of the electric driver 11a may be located inside the isosceles triangle T1 when viewed from the Z-axis direction.
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Abstract
支持装置(10)は、可動体(11)の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部(20,30,40)のリンク同士(23,33,43)のなす角度が90度をなすとき、各リンク機構部(20,30,40)のアーム(22,32,42)とリンク(23,33,43)とがなす角度が90度を取り得るように構成されている。さらに、Z軸リンク機構部(40)は、3本のリンク(43)を有している。よって、可動体(11)に加わる各軸方向の外力を、各軸のリンク(23,33,43)及びアーム(22,32,42)によって受承し易くなる。そして、例えば、従来技術のように、Z軸リンク機構部(40)を構成するリンク(43)が2本である場合に比べて、3本のリンク(43)によって、ビット(11c)を対象物に押し付ける押し付け力を維持する剛性が高められる。
Description
本発明は、可動体を支持する支持装置に関する。
支持装置は、例えば、電動ドライバや電動ドリル等の回転工具(保持対象物)を保持する可動体を支持している。このような支持装置として、例えば特許文献1のものがある。特許文献1の支持装置は、可動体の移動範囲の中で、Z軸と一致する方向(Z軸方向)に可動体を支持可能な第1のリンク機構部、X軸と一致する方向(X軸方向)に可動体を支持可能な第2のリンク機構部、及びY軸と一致する方向(Y軸方向)に可動体を支持可能な第3のリンク機構部を有する。第1~第3のリンク機構部はそれぞれ、駆動源を構成する第1~第3のサーボモータのうちの1つと、可動体の移動範囲の中で各軸に一致可能に互いに平行に延びる各2本の第1~第3のリンクのうちの1つとを有する。第1~第3の各リンクの一端は、第1~第3のサーボモータのうちの対応する1つに揺動可能に連結されるとともに、他端は可動体に揺動可能に連結されている。各2本の第1~第3のリンクは、可動体の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部のリンク同士のなす角度が90度を取り得るように構成されている。
そして、第1~第3のサーボモータがそれぞれ駆動すると、第1~第3のリンクは、第1~第3のサーボモータに対して揺動して、第1~第3のリンクがZ軸方向、Y軸方向及びZ軸方向にそれぞれ移動する。その結果、可動体は、Z軸回り、X軸回り及びY軸回りの回転がそれぞれ規制された状態で、水平な状態に姿勢を維持しながらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向へ移動する。この可動体の移動に伴って、回転工具が可動体と一体的に移動する。
ところで、特許文献1の支持装置において、回転工具の出力軸の軸方向が、例えばZ軸方向に一致した状態で、回転工具が可動体に保持されている場合を考える。回転工具を用いたねじ締めやドリル加工は、回転工具の出力軸に取り付けられるビットやドリル等の先端工具をねじ締めやドリル加工の対象物に対してZ軸方向に押し付けながら行われる。このとき、2本の第1のリンクでは、先端工具を対象物(押し付け対象物)に押し付ける押し付け力を維持するための剛性が弱く、回転工具を用いたねじ締めやドリル加工を行い難い場合があった。よって、この場合、Z軸方向のリンクの剛性を十分に確保したいという要望がある。
本発明の目的は、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のうち少なくとも一方向のリンクの剛性を十分に確保することができる支持装置を提供することにある。
上記の目的を達成するべく本発明の一態様では、可動体の移動範囲の中で、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれかの方向にそれぞれ対応して前記可動体をそれぞれ支持可能な3つのリンク機構部を有する支持装置が提供され、各リンク機構部は、駆動部に連結されるアームと、前記アームに一端が連結されるとともに前記可動体に他端が連結され、前記可動体の移動範囲の中で前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかに一致可能に延びるリンクと、を有し、支持装置は、前記可動体の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部のリンク同士のなす角度が90度を取り得るように構成されており、前記可動体の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部のリンク同士のなす角度が90度をなすとき、各リンク機構部の前記アームと前記リンクとがなす角度が90度を取り得るように構成されており、前記3つのリンク機構部のうちのいずれか1つにはリンクが3本以上設けられており、前記3本以上のリンクが設けられたリンク機構部のアームは、前記可動体の移動範囲の中で、前記可動体の姿勢を一定な状態に維持し、且つ前記3本以上のリンクを互いに平行な状態を維持したまま移動させる。
上記支持装置において、前記アームは、前記駆動部である駆動軸に揺動可能に連結されており、前記リンク機構部は、前記駆動軸と平行に延びる回転軸と、前記回転軸に接続されるとともに前記回転軸の軸方向に平行な平面内で前記回転軸に対して揺動可能な接続部と、を有し、前記リンクは、前記接続部に接続されており、前記アームに対して、前記回転軸を揺動中心として揺動可能であり、且つ前記平面内で前記回転軸に対して前記接続部を介して揺動可能であることが好ましい。
上記支持装置において、前記3本以上のリンクが設けられたリンク機構部のアームは、前記駆動部である駆動軸に揺動可能に連結される一対の揺動部と、固定軸に揺動可能に連結される一対の揺動部と、一体の連結部とを含む平行四辺形リンク機構を構成する一対のアーム部を有し、そのアーム部の一辺が前記駆動軸と前記固定軸とからなり、対辺が前記連結部からなり、前記連結部を介して前記3本以上のリンクが接続されていることが好ましい。
上記支持装置において、前記3本以上のリンクが設けられたリンク機構部のアームは、前記一対のアーム部の間に延びる延設部を有し、前記延設部の先端部に、前記3本以上のリンクのうちの1本が二方向に揺動可能に連結されていることが好ましい。
上記支持装置において、前記3つのリンク機構部のうちのいずれか1つにはリンクが3本設けられており、前記3本のリンクにおける前記可動体に対する接続位置を、前記3本のリンクが一致可能な前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかの方向から見たとき、各接続位置が二等辺三角形を構成する位置にあることが好ましい。
上記支持装置において、前記3本のリンクが設けられたリンク機構部とは異なる2つのリンク機構部のうちの少なくとも1つのリンクにおける前記可動体に対する接続位置を、前記3本のリンクが一致可能な前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかの方向から見たとき、前記接続位置が前記二等辺三角形の内部に位置していることが好ましい。
この発明によれば、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のうち少なくとも一方向のリンクの剛性を十分に確保することができる。
以下、可動体を支持する支持装置を具体化した本発明の一実施形態を図1~図10にしたがって説明する。
図1に示すように、支持装置10は、可動体11を支持している。可動体11は、回転工具(保持対象物)である電動ドライバ11aを保持している。支持装置10は、可動体11の移動範囲の中で、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれかの方向にそれぞれ対応して可動体11をそれぞれ支持可能な3つのリンク機構部20,30,40を有している。そして、支持装置10は、3つのリンク機構部20,30,40を用いて、可動体11におけるZ軸回り、X軸回り及びY軸回りの回転がそれぞれ規制された状態で、可動体11の姿勢を一定な状態に維持しながら、所定の移動範囲内において移動可能に支持している。なお、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向に可動体11を支持可能なリンク機構部を「X軸リンク機構部20」とし、Y軸方向に可動体11を支持可能なリンク機構部を「Y軸リンク機構部30」とし、Z軸方向に可動体11を支持可能なリンク機構部を「Z軸リンク機構部40」と記載することもある。
図1に示すように、支持装置10は、可動体11を支持している。可動体11は、回転工具(保持対象物)である電動ドライバ11aを保持している。支持装置10は、可動体11の移動範囲の中で、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれかの方向にそれぞれ対応して可動体11をそれぞれ支持可能な3つのリンク機構部20,30,40を有している。そして、支持装置10は、3つのリンク機構部20,30,40を用いて、可動体11におけるZ軸回り、X軸回り及びY軸回りの回転がそれぞれ規制された状態で、可動体11の姿勢を一定な状態に維持しながら、所定の移動範囲内において移動可能に支持している。なお、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向に可動体11を支持可能なリンク機構部を「X軸リンク機構部20」とし、Y軸方向に可動体11を支持可能なリンク機構部を「Y軸リンク機構部30」とし、Z軸方向に可動体11を支持可能なリンク機構部を「Z軸リンク機構部40」と記載することもある。
支持装置10は、XY平面に沿って延びる略四角枠状の土台フレーム12と、土台フレーム12からZ軸方向に立設される複数の立設部13と、各立設部13に支持される略四角箱状の筐体14とを備えている。筐体14におけるXZ平面に沿って延びる側面14aからは、駆動源であるX軸用サーボモータ(図示せず)の駆動部である駆動軸21がY軸方向に沿って突出している。駆動軸21は、側面14aにおいて、立設部13寄りの角部に位置している。駆動軸21は、X軸用サーボモータの駆動によって回転して、X軸リンク機構部20を揺動させる。
筐体14におけるYZ平面に沿って延びる側面14bからは、駆動源であるY軸用サーボモータ(図示せず)の駆動部である駆動軸31がX軸方向に沿って突出している。駆動軸31は、側面14bにおいて、立設部13寄りに位置している。また、駆動軸31は、Z軸方向において、X軸用サーボモータの駆動軸21よりも立設部13から離れた位置に配置されている。駆動軸31は、Y軸用サーボモータの駆動によって回転して、Y軸リンク機構部30を揺動させる。
さらに、筐体14の側面14aからは、駆動源であるZ軸用サーボモータ(図示せず)の駆動部である駆動軸41がY軸方向に沿って突出している。駆動軸41は、側面14aにおいて、立設部13とは反対側の縁部寄りに位置している。駆動軸41は、Z軸用サーボモータの駆動によって回転して、Z軸リンク機構部40を揺動させる。
X軸用サーボモータの駆動軸21は、支持装置10のX軸方向の最端部に設けられている。Y軸用サーボモータの駆動軸31は、支持装置10のY軸方向の最端部に設けられている。Z軸用サーボモータの駆動軸41は、支持装置10のZ軸方向の最端部に設けられている。各駆動軸21,31,41は、一つの筐体14にまとめて設けられている。可動体11は、支持装置10の各軸方向において、各駆動軸21,31,41とは反対側の最端部に配置されている。
次に、X軸リンク機構部20について説明する。
図2に示すように、X軸リンク機構部20は、駆動軸21に連結されるアーム22と、アーム22に一端が連結されるとともに可動体11に他端が連結され、可動体11の移動範囲の中でX軸に一致可能に延びる2本のリンク23とを有している。具体的には、アーム22は、駆動軸21に固定されており、駆動軸21の回転に伴って、駆動軸21の中心軸線を揺動中心として駆動軸21と一体的に揺動する。2本のリンク23は同じ長さである。アーム22は、直線状に延びるとともに一端が駆動軸21を揺動中心として揺動可能に駆動軸21に連結される揺動部22aと、揺動部22aの他端から二股に枝分かれして互いに離間する方向へ延びる一対の支持部22bとから構成されている。各支持部22bの端部には、円孔状の貫通孔22cが形成されている。両支持部22bの貫通孔22c同士は、Y軸方向において互いに向き合っている。
図2に示すように、X軸リンク機構部20は、駆動軸21に連結されるアーム22と、アーム22に一端が連結されるとともに可動体11に他端が連結され、可動体11の移動範囲の中でX軸に一致可能に延びる2本のリンク23とを有している。具体的には、アーム22は、駆動軸21に固定されており、駆動軸21の回転に伴って、駆動軸21の中心軸線を揺動中心として駆動軸21と一体的に揺動する。2本のリンク23は同じ長さである。アーム22は、直線状に延びるとともに一端が駆動軸21を揺動中心として揺動可能に駆動軸21に連結される揺動部22aと、揺動部22aの他端から二股に枝分かれして互いに離間する方向へ延びる一対の支持部22bとから構成されている。各支持部22bの端部には、円孔状の貫通孔22cが形成されている。両支持部22bの貫通孔22c同士は、Y軸方向において互いに向き合っている。
また、X軸リンク機構部20は、駆動軸21と平行に延びる回転軸24を有している。回転軸24は、両支持部22bの貫通孔22cに挿通されており、両支持部22bに回転可能に両持ち支持されている。回転軸24の両端部は、一対の平面部24aを有する二面幅形状になっている。回転軸24の両端部において、一対の平面部24aには、回転軸24の軸方向に平行な平面(XY平面)内で回転軸24に対して揺動可能な板状の接続部25が接続されている。2本のリンク23のうちの1本の一端は、回転軸24の一端部に接続された2枚の接続部25に挟み込まれた状態で各接続部25に接続されている。2本のリンク23の残りの1本の一端は、回転軸24の他端部に接続された2枚の接続部25に挟み込まれた状態で各接続部25に接続されている。
図3に示すように、X軸リンク機構部20は、可動体11に回転可能に支持された一対の回転軸26を有している。各回転軸26は、駆動軸21と平行に延びている。各回転軸26の両端部は、一対の平面部26aを有する二面幅形状になっている。各回転軸26の一対の平面部26aには、回転軸26の軸方向に平行な平面(XY平面)内で回転軸26に対して揺動可能な板状の接続部27がそれぞれ接続されている。2本のリンク23のうちの1本の他端は、一対の回転軸26の一方の端部に接続された2枚の接続部27に挟み込まれた状態で各接続部27に接続されている。2本のリンク23の残りの1本の他端は、一対の回転軸26の他方の端部に接続された2枚の接続部27に挟み込まれた状態で各接続部27に接続されている。
各リンク23は、アーム22に対して、回転軸24を揺動中心として揺動可能であり、且つXY平面内で回転軸24に対して接続部25を介して揺動可能である。2本のリンク23は、互いに平行な状態を維持しながら移動する。
次に、Y軸リンク機構部30について説明する。
図4に示すように、Y軸リンク機構部30は、駆動軸31に連結されるアーム32と、アーム32に一端が連結されるとともに可動体11に他端が連結され、可動体11の移動範囲の中でY軸に一致可能に延びる1本のリンク33とを有している。具体的には、アーム32は、駆動軸31に固定されており、駆動軸31の回転に伴って、駆動軸31の中心軸線を揺動中心として駆動軸31と一体的に揺動する。アーム32は、直線状に延びるとともに一端が駆動軸31を揺動中心として揺動可能に駆動軸31に連結される揺動部32aと、揺動部32aの他端から二股に枝分かれして互いにZ軸方向に沿って延びる一対の支持部32bとから構成されている。各支持部32bの端部には、円孔状の貫通孔32cが形成されている。両支持部32bの貫通孔32c同士は、X軸方向において互いに向き合っている。
図4に示すように、Y軸リンク機構部30は、駆動軸31に連結されるアーム32と、アーム32に一端が連結されるとともに可動体11に他端が連結され、可動体11の移動範囲の中でY軸に一致可能に延びる1本のリンク33とを有している。具体的には、アーム32は、駆動軸31に固定されており、駆動軸31の回転に伴って、駆動軸31の中心軸線を揺動中心として駆動軸31と一体的に揺動する。アーム32は、直線状に延びるとともに一端が駆動軸31を揺動中心として揺動可能に駆動軸31に連結される揺動部32aと、揺動部32aの他端から二股に枝分かれして互いにZ軸方向に沿って延びる一対の支持部32bとから構成されている。各支持部32bの端部には、円孔状の貫通孔32cが形成されている。両支持部32bの貫通孔32c同士は、X軸方向において互いに向き合っている。
また、Y軸リンク機構部30は、駆動軸31と平行に延びる回転軸34を有している。回転軸34は、両支持部32bの貫通孔32cに挿通されており、両支持部32bに回転可能に両持ち支持されている。回転軸34の中央部は、一対の平面部34aを有する二面幅形状になっている。一対の平面部34aには、回転軸34の軸方向に平行な平面(XY平面)内で回転軸34に対して揺動可能な板状の接続部35が接続されている。1本のリンク33の一端は、2枚の接続部35に挟み込まれた状態で各接続部35に接続されている。
図3に示すように、Y軸リンク機構部30は、可動体11に回転可能に支持された回転軸36を有している。回転軸36は、駆動軸31と平行に延びている。回転軸36の中央部は、一対の平面部36aを有する二面幅形状になっている。一対の平面部36aには、回転軸36の軸方向に平行な平面(XY平面)内で回転軸36に対して揺動可能な板状の接続部37が接続されている。リンク33の他端は、2枚の接続部37に挟み込まれた状態で各接続部37に接続されている。リンク33は、アーム32に対して、回転軸34を揺動中心として揺動可能であり、且つXY平面内で回転軸34に対して接続部35を介して揺動可能である。
次に、Z軸リンク機構部40について説明する。
図5、図6及び図7に示すように、Z軸リンク機構部40は、駆動軸41に連結されるアーム42と、アーム42に一端が連結されるとともに可動体11に他端が連結され、可動体11の移動範囲の中でZ軸に一致可能に延びる3本のリンク43とを有している。3本のリンク43は同じ長さである。アーム42は、後述する固定軸44、連繋部45、一対の揺動部47、回転軸48、一対の揺動部49、回転軸50、連結部51を含む。
図5、図6及び図7に示すように、Z軸リンク機構部40は、駆動軸41に連結されるアーム42と、アーム42に一端が連結されるとともに可動体11に他端が連結され、可動体11の移動範囲の中でZ軸に一致可能に延びる3本のリンク43とを有している。3本のリンク43は同じ長さである。アーム42は、後述する固定軸44、連繋部45、一対の揺動部47、回転軸48、一対の揺動部49、回転軸50、連結部51を含む。
固定軸44は、筐体14の側面14aからY軸方向に沿って突出し、駆動軸41と平行に延びている。固定軸44における側面14aからの突出位置は、駆動軸41の側面14aからの突出位置と、Z軸方向で同一直線上に位置している。連繋部45は、駆動軸41の突出方向の端部と固定軸44の突出方向の端部とを繋ぐ。駆動軸41は、連繋部45に対して回転可能に支持されている。よって、連繋部45は、駆動軸41の軸受けとして機能している。連繋部45は、支持部46を介して筐体14の側面14aに支持されている。そして、支持部46を介して筐体14の側面14aに支持された連繋部45を介して駆動軸41及び固定軸44が連結されているため、駆動軸41及び固定軸44における軸方向の剛性が高められており、互いに平行な状態が維持されている。
一対の揺動部47は、直線状に延びるとともに一端が駆動軸41に連結されている。一対の揺動部47は、駆動軸41に固定されており、駆動軸41の回転に伴って、駆動軸41の中心軸線を揺動中心として駆動軸41と一体的に揺動する。一対の揺動部47は互いに平行に延びている。各揺動部47の他端には、貫通孔47aが形成されている。一対の揺動部47の貫通孔47a同士は、Y軸方向において互いに向き合っている。Y軸方向において、連繋部45と一対の揺動部47のうち連繋部45側の揺動部47との間には、円筒状のスリーブ45aが設けられている。このスリーブ45aによって連繋部45と揺動部47が離間した状態に維持されている。
回転軸48は、駆動軸41と平行に延びて、両揺動部47の貫通孔47aに挿通され、両揺動部47に回転可能に両持ち支持されている。一対の揺動部49は、直線状に延びるとともに一端が固定軸44の中心軸線を揺動中心として揺動可能に固定軸44に連結されている。一対の揺動部49は互いに平行に延びている。各揺動部49の他端には、貫通孔49aが形成されている。一対の揺動部49の貫通孔49a同士は、Y軸方向において互いに向き合っている。回転軸50は、駆動軸41(固定軸44)と平行に延びて、両揺動部49の貫通孔49aに挿通され、両揺動部49に回転可能に両持ち支持されている。
連結部51は、両回転軸48,50同士を連結している。連結部51は、両回転軸48,50における一対の揺動部47,49の一方寄りの部位同士を繋ぐ第1連繋部51aと、両回転軸48,50における一対の揺動部47,49の他方寄りの部位同士を繋ぐ第2連繋部51bと、第1連繋部51aと第2連繋部51bとを繋ぐ第3連繋部51cとを有する。第3連繋部51cは、両回転軸48,50の間でY軸方向に沿って延びている。連結部51はX軸方向から見るとH型である。両回転軸48,50は、第1連繋部51a及び第2連繋部51bに対して回転可能に支持されている。
Y軸方向において、第1連繋部51aと一対の揺動部47のうち第1連繋部51a側の揺動部47との間、及び第2連繋部51bと一対の揺動部47のうち第2連繋部51b側の揺動部47との間には、円筒状のスリーブ47bがそれぞれ設けられている。このスリーブ47bによって第1連繋部51aと揺動部47との間、及び第2連繋部51bと揺動部47との間がそれぞれ離間した状態に維持されている。
Y軸方向において、第1連繋部51aと一対の揺動部49のうち第1連繋部51a側の揺動部49との間、及び第2連繋部51bと一対の揺動部49のうち第2連繋部51b側の揺動部49との間には、円筒状のスリーブ49bがそれぞれ設けられている。このスリーブ49bによって第1連繋部51aと揺動部49との間、及び第2連繋部51bと揺動部49との間がそれぞれ離間した状態に維持されている。
駆動軸41の中心軸線と回転軸48の中心軸線との距離と、固定軸44の中心軸線と回転軸50の中心軸線との距離とが一致し、且つ、両回転軸48,50の中心軸線の間の距離と、駆動軸41の中心軸線と固定軸44の中心軸線との距離とが一致するように、両回転軸48,50が第1連繋部51a及び第2連繋部51bによって連結されている。さらに、第3連繋部51cによって互いが連結された第1連繋部51a及び第2連繋部51bを介して両回転軸48,50が連結されているため、両回転軸48,50における軸方向の剛性が高められており、互いに平行な状態が維持されている。
駆動軸41、固定軸44及び連繋部45は、X軸方向から見ると、長方形を構成しており、この長方形の変形剛性を高めている。両回転軸48,50、第1連繋部51a及び第2連繋部51bは、X軸方向から見ると、長方形を構成しており、この長方形の変形剛性を高めている。一対の揺動部47,49、連繋部45及び連結部51は、Y軸方向から見ると、平行四辺形(長方形)を構成している。さらに、駆動軸41、一対の揺動部47及び回転軸48は、Z軸方向から見ると、長方形を構成しており、この長方形の変形剛性を高めている。また、固定軸44、一対の揺動部49及び回転軸50は、Z軸方向から見ると、長方形を構成しており、この長方形の変形剛性を高めている。
そして、一対の揺動部47,49、連繋部45、連結部51、固定軸44、両回転軸48,50によって、駆動軸41に揺動可能に連結される平行四辺形リンク機構を構成する一対のアーム部42Aが構成されている。アーム部42Aは、その一辺が駆動軸41と固定軸44とからなり、対辺が一体の連結部51からなり、3本のリンク43は連結部51を介して接続されている。よって、アーム42は、一対のアーム部42Aを有している。一対のアーム部42Aは、それぞれのアーム部42Aの一部を構成する連結部51を介して一体になっている。
連結部51は、一対のアーム部42Aの間に延びる延設部52を有している。延設部52は、第3連繋部51cに一体的に設けられている。よって、延設部52を含む連結部51は、Y軸方向及びZ軸方向から見るとT型である。延設部52の先端部には、X軸方向に沿って延びる回転軸53が設けられている。回転軸53は、延設部52に対して回転可能に支持されている。回転軸53の先端部は、一対の平面部53aを有する二面幅形状になっている。一対の平面部53aには、回転軸53の軸方向に平行な平面(XZ平面)内で回転軸53に対して揺動可能な板状の接続部54が接続されている。3本のリンク43のうちの1本である第1のZ軸リンク43aの一端は、2枚の接続部54に挟まれた状態で各接続部54に接続されている。
また、回転軸48の両端部は、一対の平面部48aを有する二面幅形状になっている。回転軸48の両端部において、一対の平面部48aには、回転軸48の軸方向に平行な平面(YZ平面)内で回転軸48に対して揺動可能な板状の接続部55が接続されている。3本のリンク43のうち残りの2本のうちの1本である第2のZ軸リンク43bの一端は、回転軸48の一端部に接続された2枚の接続部55に挟み込まれた状態で各接続部55に接続されている。3本のリンク43のうち残りの1本である第3のZ軸リンク43cの一端は、回転軸48の他端部に接続された2枚の接続部55に挟み込まれた状態で各接続部55に接続されている。
図8に示すように、Z軸リンク機構部40は、可動体11に回転可能に支持されるとともに、Z軸方向において回転軸53に対向配置される回転軸56を有している。両回転軸53,56は互いに平行に延びている。回転軸56の端部は、一対の平面部56aを有する二面幅形状になっている。一対の平面部56aには、回転軸56の軸方向に平行な平面(XZ平面)内で回転軸56に対して揺動可能な板状の接続部57が接続されている。第1のZ軸リンク43aの他端は、2枚の接続部57に挟み込まれた状態で各接続部57に接続されている。
また、Z軸リンク機構部40は、可動体11に回転可能に支持されるとともに、Z軸方向において回転軸48の両端部にそれぞれ対向配置される一対の回転軸58を有している。各回転軸58は、駆動軸41と平行に延びている。各回転軸58の端部は、一対の平面部58aを有する二面幅形状になっている。各回転軸58の一対の平面部58aには、回転軸58の軸方向に平行な平面(YZ平面)内で回転軸58に対して揺動可能な板状の接続部59がそれぞれ接続されている。第2のZ軸リンク43bの他端は、一対の回転軸58の一方の端部に接続された2枚の接続部59に挟み込まれた状態で各接続部59に接続されている。第3のZ軸リンク43cの他端は、一対の回転軸58の他方の端部に接続された2枚の接続部59に挟み込まれた状態で各接続部59に接続されている。
3本のリンク43(第1のZ軸リンク43a、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43c)は、アーム42に対して、回転軸48を揺動中心として第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cが揺動すると、第1のZ軸リンク43aがXZ平面内で回転軸53に対して接続部54を介して揺動可能である。また、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cが、YZ平面内で回転軸48に対して接続部55を介して揺動すると、第1のZ軸リンク43aが、回転軸53が回転することにより回転軸53を揺動中心として揺動可能である。よって、延設部52の先端部に、回転軸53を介して揺動可能に連結された3本のリンクのうちの1本である第1のZ軸リンク43aが、回転軸53を介して二方向に揺動可能に連結されている。アーム42は、3本のリンク43を互いに平行な状態を維持したまま移動させる。3本のリンク43は、回転軸50,53を介して連結部51に接続されているため、連結部51が姿勢を維持した動きをすることから、各リンク43におけるアーム42に対する接続位置の相対位置関係を維持したまま移動する。
図9(a)及び(b)に示すように、Z軸方向において、第1のZ軸リンク43aにおけるアーム42に対する接続位置は、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cにおけるアーム42に対する接続位置よりも可動体11寄りである。そして、3本のリンク43は同じ長さであるため、Z軸方向において、第1のZ軸リンク43aにおける可動体11に対する接続位置は、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cにおける可動体11に対する接続位置よりもアーム42とは離れた位置にある。
また、X軸リンク機構部20の2本のリンク23における可動体11に対する接続位置それぞれは、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cの接続位置それぞれと、Z軸方向で同一直線上に位置し、且つ第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cの接続位置それぞれに対して、Z軸方向において筐体14とは反対側に位置している。
図10に示すように、Z軸リンク機構部40の3本のリンク43における可動体11に対する接続位置を、Z軸方向から見たとき、各接続位置が二等辺三角形T1を構成する位置にある。また、Y軸リンク機構部30のリンク33における可動体11に対する接続位置を、Z軸方向から見たとき、接続位置が二等辺三角形T1の内部に位置している。電動ドライバ11aは、電動ドライバ11aの出力軸11bの軸方向がZ軸方向に一致した状態で、可動体11に保持されている。出力軸11bは、Z軸方向から見たとき、二等辺三角形T1の辺上に位置しており、本実施形態では、第2のZ軸リンク43bにおける可動体11に対する接続位置と第3のZ軸リンク43cにおける可動体11に対する接続位置とを結ぶ直線上に位置している。
支持装置10は、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度を取り得るように構成されている。そして、例えば、図1に示すように、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度をなすとき、各リンク機構部20,30,40のアーム22,32,42(揺動部22a,32a,47)とリンク23,33,43とがなす角度が90度を取り得るように構成されている。
支持装置10において、図示しないコンピュータに対し、可動体11を移動させる位置情報が入力されると、その情報に応じた指令信号がコントローラからX軸用サーボモータ、Y軸用サーボモータ及びZ軸用サーボモータへ出力される。すると、指令信号に基づいて、各駆動軸21,31,41が回転し、各リンク機構部20,30,40のアーム22,32,42がそれぞれ駆動軸21,31,41に対して揺動する。そして、アーム22,32,42の揺動に連動して、各リンク23,33,43が、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向にそれぞれ移動する。その結果、可動体11は、X軸回り、Y軸回り及びZ軸回りの回転がそれぞれ規制された状態で、可動体11の姿勢を一定な状態に維持しながらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向へ移動する。この可動体11の移動に伴って、電動ドライバ11aが可動体11と一体的に移動する。本実施形態では、電動ドライバ11aの出力軸11bの軸方向がZ軸方向に一致した状態を維持しながら、可動体11が所定の移動範囲を移動可能になっている。本実施形態において、Z軸リンク機構部40のアーム42は、可動体11の移動範囲の中で、可動体11の姿勢を一定な状態に維持し、且つ3本のリンク43を互いに平行な状態を維持したまま移動させる移動機構を構成している。
次に、本実施形態の作用について説明する。
ところで、電動ドライバ11aを用いたねじ締め作業は、電動ドライバ11aの出力軸11bに取り付けられるビット11c(先端工具)をねじ締めの対象物に対してZ軸方向に押し付けながら行われる。このとき、例えば、従来技術のように、Z軸リンク機構部40を構成するリンク43が2本である場合に比べて、駆動軸41側の接続部位の互いの姿勢が維持された3本のリンク43によって、ビット11cを対象物に押し付ける押し付け力を維持する剛性が高められている。具体的には、3本のリンク43によって、可動体11を3点で面支持することになるため、受け面の支持剛性が高まる。Z軸方向から見ると、3本のリンクにおける可動体11に対する接続位置が三角形となり、3本の平行なリンク43による三角柱(3つの四角形)が構成され、X軸、Y軸に回転する力をZ軸の3本のリンク43のみで剛性高く保持できる。
ところで、電動ドライバ11aを用いたねじ締め作業は、電動ドライバ11aの出力軸11bに取り付けられるビット11c(先端工具)をねじ締めの対象物に対してZ軸方向に押し付けながら行われる。このとき、例えば、従来技術のように、Z軸リンク機構部40を構成するリンク43が2本である場合に比べて、駆動軸41側の接続部位の互いの姿勢が維持された3本のリンク43によって、ビット11cを対象物に押し付ける押し付け力を維持する剛性が高められている。具体的には、3本のリンク43によって、可動体11を3点で面支持することになるため、受け面の支持剛性が高まる。Z軸方向から見ると、3本のリンクにおける可動体11に対する接続位置が三角形となり、3本の平行なリンク43による三角柱(3つの四角形)が構成され、X軸、Y軸に回転する力をZ軸の3本のリンク43のみで剛性高く保持できる。
さらに、3本のリンク43は、アーム42のアーム部42Aを構成する連結部51により位置決めされるとともに、姿勢維持されるため、剛性高く保持される。より詳細には、2本のリンク43b,43cは一対の揺動部47で受承される。1本のリンク43aは連結部51の延設部52に作用する。各リンク43a,43b,43c間での力の差異は、連結部51へのモーメントとして作用するが、アーム部42Aの揺動部47の引張り、及び揺動部49の圧縮に変換され、力の平衡によりキャンセルされる。このように3本のリンク43の互いの位置関係が変動することなく維持される。したがって、Z軸方向のリンク43の剛性が十分に確保されている。
可動体11に加わるX軸方向の外力は、X軸リンク機構部20の2本のリンク23及びアーム22で直接受承される。アーム22とリンク23とがなす角度は、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度をなすとき、90度を取り得る。このため、可動体11に加わるX軸方向の外力は、X軸リンク機構部20の2本のリンク23及びアーム22で受承し易くなっている。
可動体11に加わるY軸方向の外力は、Y軸リンク機構部30の1本のリンク33及びアーム32で直接受承される。アーム32とリンク33とがなす角度は、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度をなすとき、90度を取り得る。このため、可動体11に加わるY軸方向の外力は、Y軸リンク機構部30の1本のリンク33及びアーム32で受承し易くなっている。
可動体11に加わるZ軸方向の外力は、Z軸リンク機構部40の3本のリンク43及びアーム42で直接受承される。アーム42とリンク43とがなす角度は、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度をなすとき、90度を取り得る。このため、可動体11に加わるZ軸方向の外力は、Z軸リンク機構部40の3本のリンク43及びアーム42で受承し易くなっている。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)支持装置10は、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度をなすとき、各リンク機構部20,30,40のアーム22,32,42とリンク23,33,43とがなす角度が90度を取り得るように構成されている。さらに、Z軸リンク機構部40は、3本のリンク43を有している。アーム42は、可動体11の移動範囲の中で、可動体11の姿勢を一定な状態に維持し、且つ、3本のリンク43を互いに平行な状態を維持したまま移動させる。これによれば、可動体11に加わる各軸方向の外力を、各軸のリンク23,33,43及びアーム22,32,42によって受承し易くなる。そして、例えば、従来技術のように、Z軸リンク機構部40を構成するリンク43が2本である場合に比べて、3本のリンク43によって、面で支持することにより、ビット11cを対象物に押し付ける押し付け力を維持する剛性を高めることができる。また、3本のリンク43の駆動軸41側の接続部位は、位置関係と姿勢が維持されて移動する機構である。したがって、Z軸方向のリンク43の剛性を十分に確保することができる。
(1)支持装置10は、可動体11の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部20,30,40のリンク23,33,43のなす角度が90度をなすとき、各リンク機構部20,30,40のアーム22,32,42とリンク23,33,43とがなす角度が90度を取り得るように構成されている。さらに、Z軸リンク機構部40は、3本のリンク43を有している。アーム42は、可動体11の移動範囲の中で、可動体11の姿勢を一定な状態に維持し、且つ、3本のリンク43を互いに平行な状態を維持したまま移動させる。これによれば、可動体11に加わる各軸方向の外力を、各軸のリンク23,33,43及びアーム22,32,42によって受承し易くなる。そして、例えば、従来技術のように、Z軸リンク機構部40を構成するリンク43が2本である場合に比べて、3本のリンク43によって、面で支持することにより、ビット11cを対象物に押し付ける押し付け力を維持する剛性を高めることができる。また、3本のリンク43の駆動軸41側の接続部位は、位置関係と姿勢が維持されて移動する機構である。したがって、Z軸方向のリンク43の剛性を十分に確保することができる。
(2)リンク23,33は、アーム22,32に対して、回転軸24,34を揺動中心として揺動可能であり、且つ回転軸24,34の軸方向に平行な平面内で回転軸24,34に対して接続部25,35を介して揺動可能である。これによれば、可動体11の移動を精度良く行うことができる。また、3本のリンク43のうち、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cは、アーム42に対して、回転軸48を揺動中心として揺動可能であり、且つ回転軸48の軸方向に平行な平面内で回転軸48に対して接続部55を介して揺動可能である。これによれば、駆動軸41からの駆動力がアーム42を介して第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cに直接作用するため、回転モーメント等の外乱となる力が生じず、保持剛性を高くすることができる。これにより、高精度の移動や、大きな負荷への対応が可能となる。
(3)Z軸リンク機構部40のアーム42は、駆動軸41に連結される平行四辺形リンク機構を構成する一対のアーム部42Aを有する。一対のアーム部42Aは連結部51を介して一体になっている。これによれば、一対のアーム部42Aを一体として立体的に構成することができ、さらには、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれの方向から見ても強固な四角形構造を構成するため、高い保持剛性を実現できるとともに、Z軸方向のリンク43の移動の精度を向上させることができる。よって、アーム42とリンク43との接続部位での捩じりに対する剛性、特に、Z軸方向に垂直な面内での捩じりに対する剛性が高まる。このため、重量のある電動ドライバ11aを動かしたり、高い移動精度を実現したりすることができる。
(4)Z軸リンク機構部40のアーム42は、一対のアーム部42Aの間に延びる延設部52を有する。延設部52の先端部には、回転軸53を介して揺動可能に連結された3本のリンクのうちの1本である第1のZ軸リンク43aが、回転軸53を介して二方向に揺動可能に連結されている。これによれば、平行四辺形リンク機構を構成するアーム部42Aにより、連結部51が一定姿勢を保ったまま移動し、第3連繋部51cにより一体となった延設部52も同じ姿勢を保ったまま移動する。3本のリンク43の駆動軸41側の接続部位は、三角形の位置関係を保ったまま移動できる。
(5)Z軸リンク機構部40の3本のリンク43における可動体11及びアーム42に対する接続位置は、Z軸方向から見たとき、各接続位置が二等辺三角形T1を構成する位置にある。これによれば、支持装置10をコンパクトにすることができるとともに、Z軸方向のリンク43の剛性を十分に確保し易くなる。
(6)Y軸リンク機構部30のリンク33における可動体11に対する接続位置は、Z軸方向から見たとき、接続位置が二等辺三角形T1の内部に位置している。これによれば、Y軸リンク機構部30のリンク33における可動体11に対する接続位置が、Z軸方向から見たときに、二等辺三角形T1の外部に位置している場合に比べて、支持装置10をコンパクトにすることができる。また、Z軸方向のリンク43の剛性を確保し易くなる。
(7)X軸リンク機構部20の2本のリンク23における可動体11に対する接続位置それぞれは、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cの接続位置それぞれと、Z軸方向で同一直線上に位置し、且つ第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cの接続位置それぞれに対して、Z軸方向において筐体14とは反対側に位置している。これによれば、支持装置10をコンパクトにすることができるとともに、Z軸方向のリンク43の剛性を十分に確保し易くなる。
(8)電動ドライバ11aの出力軸11bは、Z軸方向から見たとき、第2のZ軸リンク43bにおける可動体11に対する接続位置と第3のZ軸リンク43cにおける可動体11に対する接続位置とを結ぶ直線上に位置している。これによれば、ビット11cを対象物に押し付ける押し付け力を維持するための剛性を確保し易くすることができる。特に、ビット11cを対象物に押し付ける押し付け力の反力が、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cを介してアーム42に直接伝わり、第1のZ軸リンク43aが姿勢を保つ役割をするため、高い剛性を実現することができる。
(9)3本のリンク43によって、可動体11を3点で面支持することになるため、受け面の支持剛性が高まる。Z軸方向から見ると、3本のリンクにおける可動体11に対する接続位置が三角形となり、3本の平行なリンク43による三角柱(3つの四角形)が構成され、X軸、Y軸に回転する力をZ軸の3本のリンク43のみで剛性高く保持できる。
(10)3本のリンク43は、アーム42のアーム部42Aを構成する連結部51により位置決めされる。これによれば、3本のリンク43が姿勢維持されるため、剛性高く保持される。より詳細には、2本のリンク43b,43cは一対の揺動部47で受承される。1本のリンク43aは連結部51の延設部52に作用する。各リンク43a,43b,43c間での力の差異は、連結部51へのモーメントとして作用するが、アーム部42Aの揺動部47の引張り、及び揺動部49の圧縮に変換され、力の平衡によりキャンセルされる。このように3本のリンク43の互いの位置関係が変動することなく維持される。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図11(a)及び(b)に示すように、駆動軸41と固定軸44との位置関係が逆であってもよい。そして、延設部52を含む連結部51が、Y軸方向から見るとL型であってもよい。Z軸方向において、第1のZ軸リンク43aにおけるアーム42に対する接続位置は、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cにおけるアーム42に対する接続位置と同じ位置にある。3本のリンク43は同じ長さであるため、Z軸方向において、第1のZ軸リンク43aにおける可動体11に対する接続位置は、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cにおける可動体11に対する接続位置と同じ位置にある。
・ 図11(a)及び(b)に示すように、駆動軸41と固定軸44との位置関係が逆であってもよい。そして、延設部52を含む連結部51が、Y軸方向から見るとL型であってもよい。Z軸方向において、第1のZ軸リンク43aにおけるアーム42に対する接続位置は、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cにおけるアーム42に対する接続位置と同じ位置にある。3本のリンク43は同じ長さであるため、Z軸方向において、第1のZ軸リンク43aにおける可動体11に対する接続位置は、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cにおける可動体11に対する接続位置と同じ位置にある。
・ 図12に示すように、延設部52が、一対のアーム部42Aの間とは反対側(支持装置10の外側)に延びていてもよい。なお、図12に示す実施形態では、延設部52を含む連結部51が、Y軸方向から見るとL型である構成を一例として挙げているが、連結部51は、Y軸方向から見るとT型である構成であってもよい。
・ 図13(a)及び(b)に示すように、Z軸リンク機構部40は、駆動部であるステージ60を有していてもよい。ステージ60は、駆動源からの駆動力によってZ軸方向に直線運動する。Z軸リンク機構部40は、ステージ60に連結されるアーム42を有する。3本のリンク43は、ステージ60が直線運動することにより、互いに平行な状態を維持したままZ軸方向へ移動可能である。
・ 図14(a)及び(b)に示すように、固定軸44に代えて、回転軸44Aを設け、駆動軸41と回転軸44Aとを、例えば、タイミングベルトやチェーン等の連結部材61により連結し、駆動軸41と回転軸44Aとの回転を、連結部材61を介して機械的に同期させることにより、各揺動部47,49を揺動させるようにしてもよい。
・ 図15(a)及び(b)に示すように、各揺動部47,49を連結リンク62により連結し、各揺動部47,49の揺動を、連結リンク62を介して同期させるようにしてもよい。
・ 図16(a)及び(b)に示すように、揺動部49がサーボモータの駆動軸63に連結されており、各駆動軸41,63の回転を同期させるように、各駆動軸41,63のサーボモータを電気的に制御することにより、各揺動部47,49を揺動させるようにしてもよい。
・ 図17に示すように、支持装置10を二つ設け、二つの支持装置10を、それぞれの可動体11が近接して1箇所に集約して配置可能となるように、YZ平面に対して面対称に設置するようにしてもよい。これによれば、各可動体11に保持された回転工具による作業を1箇所で集中して行うことが可能となる。その結果として、同じ種類の回転工具を両方に保持して効率を上げたり、異なる種類の回転工具や把持機構を保持して複雑な作業を可能としたりすることができる。
・ 実施形態において、電動ドライバ11aが、電動ドライバ11aの出力軸11bの軸方向が、例えば、X軸方向に一致した状態で、可動体11に保持されていてもよい。この場合、X軸リンク機構部20が、3本のリンク23を有する必要がある。要は、3つのリンク機構部20,30,40のうちのいずれかのリンク23,33,43が3本以上設けられていればよい。これによれば、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のうち少なくとも一方向のリンク23,33,43の剛性を十分に確保することができる。
・ 実施形態において、X軸リンク機構部20のリンク23が、1本であってもよいし、3本以上設けられていてもよい。要は、X軸リンク機構部20のリンク23は、1本以上設けられていればよい。
・ 実施形態において、Y軸リンク機構部30のリンク33が、2本以上設けられていてもよい。要は、Y軸リンク機構部30のリンク33は、1本以上設けられていればよい。
・ 実施形態において、Z軸リンク機構部40のリンク43が、4本以上設けられていてもよい。要は、Z軸リンク機構部40のリンク43は、3本以上設けられていればよい。
・ 実施形態において、例えば、X軸リンク機構部20のリンク23が1本であり、Y軸リンク機構部30のリンク33が1本であり、Z軸リンク機構部40のリンク43が3本である構成であってもよい。この場合、X軸リンク機構部20のリンク23における可動体11に対する接続位置と、Y軸リンク機構部30のリンク33における可動体11に対する接続位置とを、Z軸方向から見たとき、二等辺三角形T1の内部に位置していることが好ましい。これによれば、可動体11に加わる各軸方向の外力を、各軸のリンク23,33,43によって受承し易くなる。
・ 実施形態において、電動ドライバ11aの出力軸11bが、Z軸方向から見たとき、第2のZ軸リンク43bにおける可動体11に対する接続位置と第3のZ軸リンク43cにおける可動体11に対する接続位置とを結ぶ直線上に位置していなくてもよい。例えば、電動ドライバ11aの出力軸11bが、Z軸方向から見たとき、二等辺三角形T1の内部に位置していてもよい。
・ 実施形態において、X軸リンク機構部20の2本のリンク23における可動体11に対する接続位置それぞれが、第2のZ軸リンク43b及び第3のZ軸リンク43cの接続位置それぞれと、Z軸方向で同一直線上に位置していなくてもよい。
・ 実施形態において、Y軸リンク機構部30のリンク33における可動体11に対する接続位置が、Z軸方向から見たときに、二等辺三角形T1の外部に位置していてもよい。
・ 実施形態において、Z軸リンク機構部40の3本のリンク43における可動体11に対する接続位置を、Z軸方向から見たとき、各接続位置が二等辺三角形T1を構成する位置になくてもよい。
・ 実施形態において、例えば、アーム22,32,42とリンク23,33,43とをボールジョイントによって接続する構成にしてもよい。実施形態のリンク本数の構成(3本以上、2本以上、1本以上)においては、アーム22,32,42とリンク23,33,43とを接続する構成は、特に限定されるものではない。
・ 実施形態において、可動体11の保持対象物が、例えば、電動ドリル等の他の回転工具や、半田鏝等の加熱工具等といった非回転の工具であってもよい。要は、可動体11の保持対象物は特に限定されるものではない。
本発明は、例示したものに限定されるものではない。例えば、例示した特徴が本発明にとって必須であると解釈されるべきでなく、むしろ、本発明の主題は、開示した特定の実施形態の全ての特徴より少ない特徴に存在することがある。本発明は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
10…支持装置、11…可動体、20,30,40…リンク機構部、21,31,41…駆動部である駆動軸、22,32,42…アーム、23,33,43…リンク、24,26,34,36,48,50,58…回転軸、25,27,35,37,55,59…接続部、42A…一対のアーム部、44…固定軸、47,49…揺動部、51…連結部、52…延設部、60…駆動部であるステージ。
Claims (6)
- 可動体の移動範囲の中で、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のいずれかの方向にそれぞれ対応して前記可動体をそれぞれ支持可能な3つのリンク機構部を有する支持装置であって、
各リンク機構部は、駆動部に連結されるアームと、前記アームに一端が連結されるとともに前記可動体に他端が連結され、前記可動体の移動範囲の中で前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかに一致可能に延びるリンクと、を有し、
支持装置は、前記可動体の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部のリンク同士のなす角度が90度を取り得るように構成されており、
前記可動体の移動範囲の中で隣り合うリンク機構部のリンク同士のなす角度が90度をなすとき、各リンク機構部の前記アームと前記リンクとがなす角度が90度を取り得るように構成されており、
前記3つのリンク機構部のうちのいずれか1つにはリンクが3本以上設けられており、前記3本以上のリンクが設けられたリンク機構部のアームは、前記可動体の移動範囲の中で、前記可動体の姿勢を一定な状態に維持し、且つ前記3本以上のリンクを互いに平行な状態を維持したまま移動させることを特徴とする支持装置。 - 前記アームは、前記駆動部である駆動軸に揺動可能に連結されており、
前記リンク機構部は、前記駆動軸と平行に延びる回転軸と、前記回転軸に接続されるとともに前記回転軸の軸方向に平行な平面内で前記回転軸に対して揺動可能な接続部と、を有し、
前記リンクは、前記接続部に接続されており、前記アームに対して、前記回転軸を揺動中心として揺動可能であり、且つ前記平面内で前記回転軸に対して前記接続部を介して揺動可能であることを特徴とする請求項1に記載の支持装置。 - 前記3本以上のリンクが設けられたリンク機構部のアームは、前記駆動部である駆動軸に揺動可能に連結される一対の揺動部と、固定軸に揺動可能に連結される一対の揺動部と、一体の連結部とを含む平行四辺形リンク機構を構成する一対のアーム部を有し、そのアーム部の一辺が前記駆動軸と前記固定軸とからなり、対辺が前記連結部からなり、前記連結部を介して前記3本以上のリンクが接続されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の支持装置。
- 前記3本以上のリンクが設けられたリンク機構部のアームは、前記一対のアーム部の間に延びる延設部を有し、
前記延設部の先端部に、前記3本以上のリンクのうちの1本が二方向に揺動可能に連結されていることを特徴とする請求項3に記載の支持装置。 - 前記3つのリンク機構部のうちのいずれか1つにはリンクが3本設けられており、
前記3本のリンクにおける前記可動体に対する接続位置を、前記3本のリンクが一致可能な前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかの方向から見たとき、各接続位置が二等辺三角形を構成する位置にあることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の支持装置。 - 前記3本のリンクが設けられたリンク機構部とは異なる2つのリンク機構部のうちの少なくとも1つのリンクにおける前記可動体に対する接続位置を、前記3本のリンクが一致可能な前記X軸、前記Y軸及び前記Z軸のいずれかの方向から見たとき、前記接続位置が前記二等辺三角形の内部に位置していることを特徴とする請求項5に記載の支持装置。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508950A (ja) * | 2000-09-11 | 2004-03-25 | エービービー エービー | 空間で物体を動かすための3本以上のアームを伴うマニピュレータ |
| WO2005009693A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-02-03 | Shambhu Nath Roy | Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint |
| JP2012240167A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Ckd Corp | 可動体支持装置 |
| JP2014065123A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Canon Electronics Inc | パラレルリンクロボット |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3211688C2 (de) * | 1982-03-30 | 1986-10-09 | Binder, Karl-Franz, 8077 Reichertshofen | Industrie-Roboter für Fertigungs- und/oder Montagezwecke |
| SE511804C2 (sv) * | 1996-03-14 | 1999-11-29 | Abb Ab | Anordning för relativ förflyttning av två element |
| TWM451225U (zh) * | 2012-10-02 | 2013-04-21 | Xiao-Wei Lan | 工具機機械臂的萬向接頭裝置 |
| CN103264386B (zh) * | 2013-04-19 | 2015-09-30 | 南京理工大学 | 三自由度高速平移运动并联机构 |
| CN203210372U (zh) * | 2013-04-23 | 2013-09-25 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种并联机器人 |
| CN203818136U (zh) * | 2014-04-29 | 2014-09-10 | 浙江理工大学 | 一种三自由度高速并联机器人 |
| CN105058382A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-11-18 | 汕头大学 | 一种新型混联五轴联动智能焊接平台 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508950A (ja) * | 2000-09-11 | 2004-03-25 | エービービー エービー | 空間で物体を動かすための3本以上のアームを伴うマニピュレータ |
| WO2005009693A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-02-03 | Shambhu Nath Roy | Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint |
| JP2012240167A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Ckd Corp | 可動体支持装置 |
| JP2014065123A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Canon Electronics Inc | パラレルリンクロボット |
Also Published As
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