CN103659800A - 在从动连杆上配置有追加驱动器的并联杆机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并联杆机械手。并联杆机械手（10）具备：追加驱动器（13d），其在两个从动连杆（22b、23b）之间与这些从动连杆平行地配置；动力传递轴部（39），其从追加驱动器同轴地伸长，且将该追加驱动器的旋转驱动力传递到姿势改变机构部（15）；万向联轴节（38），其连结从姿势改变机构部延伸的轴部（14）与动力传递轴部；以及连结加固部（61），其围绕万向联轴节地互相连结可动部（12）的箱的切口部的两端而加固。

Description

在从动连杆上配置有追加驱动器的并联杆机械手

技术领域

本发明涉及使用了在立体上对终端执行器进行定位的三角式平行联杆机构的并联杆机械手。本发明尤其涉及在一对从动连杆之间配置有追加驱动器的并联杆机械手。

背景技术

图10是日本特开2011-88262号公报所示的现有技术的并联杆机械手的立体图。在图10中，并联杆机械手100主要包括内置在外壳180内的基础部110、可动部120、连结基础部110及可动部120的三个连杆部200a～200c。在可动部120的下表面设有安装部件190，未图示的终端执行器安装在安装部件190上。

图11是图10所示的并联杆机械手的局部立体图。如图11所示，连杆部200b具有驱动连杆210b、从可动部120延伸的两个从动连杆220b、230b，这些利用球面轴承420b、430b互相连结。另外，从动连杆220b、230b的前端利用球面轴承440b、450b连结在可动部120上。这些球面轴承420b～450b配置为以这些球面轴承为顶点的四角形为平行四边形。在图10中，从基础部110延伸的驱动连杆210b连接在驱动驱动连杆210b的驱动器130b上。该驱动器130b载置在基础部110上。

参照图11，辅助杆310通过轴承互相连结两个从动连杆220b、230b。另外，在从辅助杆310的中央部分通过轴承延伸的轴320上安装追加驱动器130d。如图所示，追加驱动器130d的输出轴朝向可动部120。

如图11所示，从追加驱动器130d的输出轴延伸的动力传递轴部390在两个从动连杆220b、230b之间，与这些从动连杆220b、230b平行地延伸。另外，动力传递轴承390通过万向联轴节380连接在从姿势改变机构部150延伸的轴部140上。姿势改变机构部150起到改变安装部件190的姿势的效果，由此，能够改变终端执行器的姿势。

在此，需要将万向联轴节380配置在连结两个球面轴承440b、450b的线段上。换言之，万向联轴节380及两个球面轴承440b、450b位于同一直线上。为了将万向联轴节380如上述那样配置，需要如图11所示那样在可动部120的边缘部形成切口部C。

一般地，为了增大单位时间的往复动作，要求并联杆机械手高速地进行动作。为了实现这种结构，需要使从动连杆及可动部尽可能地轻。然而，在形成切口部C的场合，为了确保必要的刚性，要求可动部120具有某种程度的厚度。因此，在可动部120的轻量化方面有界限。

另外，图12是现有技术的可动部的剖视图。在图12中，能绕旋转轴590旋转的安装部件190安装在可动部120的下方。在旋转轴590上配置有第一轴承510及第二轴承520，在旋转轴590的前端安装有锥齿轮550。从图12可以看出，旋转轴590的锥齿轮550与安装在轴部140的前端的锥齿轮560配合。另外，在轴部140上配置第三轴承530及第四轴承540。这些锥齿轮550、560构成姿势改变机构部150。

在此，锥齿轮550、560的模块及形状根据锥齿轮550、560的速度比及传递动力决定。并且，锥齿轮550、560的形状一旦决定，则这些锥齿轮550、560与万向联轴节380之间的位置关系也被决定。因此，无法改变可动部120的上表面与锥齿轮550、560之间的位置关系。

因此，如图12所示，在第一轴承510及第二轴承520配置在安装部件190与锥齿轮550之间的场合，需要在安装部件190与锥齿轮550之间具有某种程度的空间。因此，可动部120的箱在旋转轴590的轴向上长，可动部120结果大型化，其重量也增加。

另外，图13是现有技术的另一可动部的剖视图。在图13中，第一轴承510及第二轴承520从安装部件190观察时，配置在比锥齿轮560靠远方。在该场合，为了减小施加在第一轴承510及第二轴承520上的负荷，需要增大第一轴承510与第二轴承520之间的距离，并且，为了经得住施加的负荷，需要增大第一轴承510及第二轴承520自身。因此，可动部120的箱也大型化，可动部120及其相关部件的重量也增加。

另外，还存在并联杆机械手用于食品、药物、化妆品等领域的场合。在这种场合，在由于卫生上的问题而清洗并联杆机械手时，还需要防止液体贮存。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供具备维持高刚性且重量轻的可动部的并联杆机械手。

为了实现上述目的，根据第一方案，一种并联杆机械手，具备：基础部；可动部；三个连杆部，其连结上述基础部与上述可动部，且相对于上述基础部分别具有一自由度；以及驱动该连杆部的各个的三个驱动器，上述连杆部的各个包括连结在上述基础部上的驱动连杆、以及连结该驱动连杆与上述可动部且互相平行的两个从动连杆，另外，具备：姿势改变机构部，其改变附属于上述可动部的单元的姿势；追加驱动器，其在至少一个上述连杆部的上述两个从动连杆之间与这些从动连杆平行地配置；动力传递轴部，其从上述追加驱动器同轴地伸长，且将该追加驱动器的旋转驱动力传递到上述姿势变更机构部；以及万向联轴节，其连结从上述姿势改变机构部延伸的轴部与上述动力传递轴部，上述万向联轴节配置在形成在上述可动部的箱上的切口部内，并且位于连结上述两个从动连杆与上述可动部之间的两个交点的线上，该并联杆机械手具备连结加固部，其围绕上述万向联轴节地互相连结上述可动部的箱的切口部的两端而加固。

根据第二方案，在第一方案中，上述姿势改变机构部具备：第一锥齿轮，其安装在使附属于上述可动部的单元旋转的旋转轴上；以及第二锥齿轮，其安装在上述轴部且配合在上述第一锥齿轮上，第一轴承在上述旋转轴中配置在上述第一锥齿轮的一侧，第二轴承在上述旋转轴中配置在上述第一锥齿轮的另一侧。

根据第三方案，在第一方案中，在上述可动部的箱上至少形成一个槽或贯通孔。

本发明的效果如下。

在第一方案中，由于设置了连结加固部，因此能够提高可动部的刚性。因此，能够减小可动部的厚度，实现可动部的轻量化。由此，使并联杆机械手更高速地进行动作。

在第二方案中，利用第一轴承与第二轴承夹持第一锥齿轮。因此，附属于可动部的单元（安装部件）与一方的轴承（第二轴承）之间的距离变短，能够减小施加在第一轴承与第二轴承上的负荷。另外，能够使第一轴承与第二轴承之间的距离与第一锥齿轮相应地变长，因此能够减小施加在这些轴承上的负荷。因此，能够使第一轴承及第二轴承小型化，有助于可动部的轻量化。

在第三方案中，在清洗并联杆机械手时使用的液体通过槽或贯通孔流出到可动部的外部。因此，清洗液体不会贮存在可动部的内部，不会产生卫生上的问题。

根据附图所表示的本发明的优选的实施方式的详细的说明，本发明的这些目的、特征及优点及其他目的、特征及优点变得更明确。

附图说明

图1是根据本发明的并联杆机械手的立体图。

图2是图1所示的并联杆机械手的局部立体图。

图3是本发明的某实施方式的可动部的箱的立体图。

图4是本发明的另一实施方式的可动部的箱的立体图。

图5是根据本发明的可动部的剖视图。

图6是并联杆机械手的局部放大图。

图7是在某方向折弯角为最大时的并联杆机械手的立体图。

图8是在与某方向相反方向折弯角为最大时的并联杆机械手的立体图。

图9是表示状态A及状态B的万向联轴节的折弯角的图。

图10是现有技术的并联杆机械手的立体图。

图11是图10所示的并联杆机械手的局部立体图。

图12是现有技术的可动部的剖视图。

图13是现有技术的另一可动部的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的图中，对同样的部件标注相同的参照符号。为了容易理解，这些图适当改变比例尺。

图1是根据本发明的并联杆机械手的立体图。在图1中，并联杆机械手10主要包括内置在外壳18内的基础部11、可动部12、连结基础部11及可动部12的三个连杆部20a～20c。在可动部12的下面设有安装部件19，未图示的终端执行器安装在安装部件19上。

图2是图1所示的并联杆机械手的局部立体图。如图2所示，连杆部20b包括驱动连杆21b、从可动部12延伸的两个从动连杆22b、23b，这些通过球面轴承42b、43b互相连结。另外，从动连杆22b、23b的前端由球面轴承44b、45b连结在可动部12上。这些球面轴承42b～45b配置为以这些球面轴承为顶点的四边形为平行四边形。在图1中，从基础部11延伸的驱动连杆21b连接在驱动驱动连杆21b的驱动器13b上。该驱动器13b载置在基础部11上。

其他连杆部20a、20c是与连杆部20b相同的结构，因此省略详细的说明。另外，从图中可以看出，本发明的并联杆机械手10是三角式。并且，通过分别控制连杆部20a～20c的驱动器13a～13c，能够以三自由度与从第一轴到第三轴相关地将连结在可动部12上的安装部件19定位在期望的位置。

再次参照图2，辅助杆31通过轴承互相连结两个从动连杆22b、23b。另外，在从辅助杆31的中央部分通过轴承延伸的轴32上安装追加驱动器13d。如图所示，追加驱动器13d的输出轴朝向可动部12。

如图2所示，从追加驱动器13d的输出轴延伸的动力传递轴部39在两个从动连杆22b、23b之间与这些从动连杆22b、23b平行地延伸。另外，动力传递轴部39通过万向联轴节38连接在从姿势改变机构部15延伸的轴部14上。

姿势改变机构部15起到改变安装部件19的姿势的作用，由此，能够改变终端执行器的姿势。另外，姿势改变机构部15其一部分位于可动部12上。或者，姿势改变机构部15整体位于可动部12与安装部件19之间。

图3是本发明的某实施方式的可动部的箱的立体图。在图3中，在连结球面轴承44b、45b的线段上配置万向联轴节38。并且，为了避免该万向联轴节38与可动部12的箱干涉，在可动部12的边缘部形成切口部C。

并且，在本发明中，设有互相连结切口部C的两端的连结加固部61。如图所示，连结加固部61是以围绕万向联轴节38的方式弯曲的带状部件。连结加固部61优选由与可动部12的箱相同的材料形成。另外，连结加固部61的形状未限定于图示的形状。例如，连结加固部61可以从与切口部C的两端邻接的可动部12的箱的外表面延伸。或者，连结加固部61可以在弯曲为多边形状的状态下围绕万向联轴节38。

然而，在图1中，在一对从动连杆22b、23b之间设置单一的追加驱动器13d及相关的部件。在本发明的另一实施方式中，追加驱动器13d及相关的部件可以附加地设在其他一对从动连杆22a、23a之间及从动连杆22c、23c之间。在这种场合，与图1所示的场合相比，能够进一步提高安装部件19的自由度。

图4是本发明的另一实施方式的可动部的箱的立体图。在图4中，切口部C还形成在与从动连杆22a、23a相关的球面轴承44a、45a间、以及与从动连杆22c、23c相关的球面轴承44c、45c之间。并且，在这些切口部C上配置有相关的万向联轴节38。另外，在这些切口部C上还设有与上述相同的连结加固部61。

在本发明中，连结加固部61起到加固可动部12的箱的切口部C的作用。因此，可动部12的箱的刚性高。因此，在本发明中，即使减小可动部12的厚度，也保持可动部12的必要的刚性。其结果，能使可动部12轻量化，从而使并联杆机械手更高速地进行动作。

另外，在图3中，在可动部12的箱的下侧倾斜面形成多个贯通孔65。这些贯通孔65在可动部12的圆周方向上大致以等间隔形成。另外，在图4中，槽66形成在与万向联轴节38的各个对应的位置。另外，贯通孔65及槽66的形状未限定于图示的形状。

在本发明中，由于设有联接加固部61，因此即使形成这些贯通孔65及槽66，也能够保持可动部12的箱的必要的刚性。换言之，由于设有连结加固部61，因此能够在可动部12的箱上形成贯通孔65及槽66。并且，这些贯通孔65及槽66起到使可动部12的箱进一步轻量化的作用。

并联杆机械手10存在定期进行清洗的场合。并且，在清洗并联杆机械手10时使用的液体通过贯通孔65或槽66流出到可动部12的外部。因此，在本发明中，清洗液体不会贮存在可动部12的内部，不会产生卫生上的问题。因此，本发明的并联杆机械手10在用于食品、药物、化妆品等领域的场合尤其有效。

图5是根据本发明的可动部的剖视图。在图5中，能绕旋转轴59旋转的安装部件19安装在可动部12的下方。在旋转轴59上配置第一轴承51及第二轴承52，在旋转轴59的前端安装有锥齿轮55。从图5可以看出，旋转轴59的锥齿轮55与安装在轴部14的前端的锥齿轮56配合。另外，在轴部14上配置有第三轴承53及第四轴承54。这些锥齿轮55、56构成姿势改变机构部15。

如图5所示，在本发明中，第一轴承51配置在锥齿轮55的一面侧，第二轴承52配置在锥齿轮55的另一面侧。换言之，利用第一轴承51与第二轴承52夹持锥齿轮55，第二轴承52配置在第一轴承51与安装部件19之间。

因此，附属于可动部12的安装部件19与第二轴承52之间的距离变短，施加在第一轴承51与第二轴承52上的负荷变小。另外，能够使第一轴承51与第二轴承52之间的距离与锥齿轮55的长度相应地变长，因此能够进一步减小施加在这些轴承51、52上的负荷。因此，能够使第一轴承51及第二轴承52小型化，能够进一步使可动部12轻量化。其结果，能够使并联杆机械手10更高速地进行动作。

万向联轴节38追随从动连杆22b、23b及可动部12的动作。在此，在作为并联杆机械手的局部放大图的图6中表示万向联轴节38的折弯角α。当该折弯角α变大时，相关的部件互相干涉。为了防止这种干涉，需要增大部件。

相对于此，期望万向联轴节38的小型化及轻量化。为了减小万向联轴节38的最大折弯角，输入侧的轴部14的锥齿轮56相对于旋转轴59以大约30°的角度倾斜。

图7是在某方向中折弯角为最大时的并联杆机械手的立体图，使图7所示的状态为状态A。另外，图8是在与某方向相反方向折弯角为最大时的并联杆机械手的立体图，使图8所示的状态为状态B。另外，图7及图8的下方所示的椭圆表示可动部12的动作范围。

另外，图9是表示状态A及状态B的万向联轴节的折弯角的图。在图9中，以驱动连杆21b及从动连杆22b为代表进行表示。图9所示的实线与图7的状态A大致对应，图9所示的虚线与图8的状态B大致对应。

在图7～图9中，如果以状态A及状态B的折弯角α互相相等的方式决定斜率，则最大折弯角变小。因此，在本发明中，将折弯角α设定为30°。另外，当然，也能将折弯角α设定为30°以外的其他值。

使用优选的实施方式说明了本发明，但本领域技术人员当然能不脱离本发明的范围地进行上述改变及多种其他改变、省略、追加。

Claims (3)

1.一种并联杆机械手（10），具备：

基础部（11）；

可动部（12）；

三个连杆部（20a～20c），其连结上述基础部与上述可动部，且相对于上述基础部分别具有一自由度；以及

驱动该连杆部的各个的三个驱动器（13a～13c），

上述连杆部的各个包括连结在上述基础部上的驱动连杆（21a～21c）、以及连结该驱动连杆与上述可动部且互相平行的两个从动连杆（22a～22c、23a～23c），

另外，具备：

姿势改变机构部（15），其改变附属于上述可动部的单元的姿势；

追加驱动器（13d），其在至少一个上述连杆部的上述两个从动连杆之间与这些从动连杆平行地配置；

动力传递轴部（39），其从上述追加驱动器同轴地伸长，且将该追加驱动器的旋转驱动力传递到上述姿势改变机构部；以及

万向联轴节（38），其连结从上述姿势改变机构部延伸的轴部（14）与上述动力传递轴部，

上述万向联轴节配置在形成在上述可动部的箱上的切口部内，并且位于连结上述两个从动连杆与上述可动部之间的两个交点的线上，

该并联杆机械手的特征在于，

具备连结加固部（61），其围绕上述万向联轴节地互相连结上述可动部的箱的切口部的两端而加固。

2.根据权利要求1所述的并联杆机械手，其特征在于，

上述姿势改变机构部具备：第一锥齿轮（55），其安装在使附属于上述可动部的单元旋转的旋转轴上；以及第二锥齿轮（56），其安装在上述轴部上且配合在上述第一锥齿轮上，

第一轴承（51）在上述旋转轴中配置在上述第一锥齿轮的一侧，第二轴承（52）在上述旋转轴中配置在上述第一锥齿轮的另一侧。

3.根据权利要求1所述的并联杆机械手，其特征在于，

在上述可动部的箱上至少形成一个槽（66）或贯通孔（65）。

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