JP2001153130A - 自在継手 - Google Patents
自在継手Info
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- JP2001153130A JP2001153130A JP33405599A JP33405599A JP2001153130A JP 2001153130 A JP2001153130 A JP 2001153130A JP 33405599 A JP33405599 A JP 33405599A JP 33405599 A JP33405599 A JP 33405599A JP 2001153130 A JP2001153130 A JP 2001153130A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- guide means
- rotation guide
- universal joint
- rotation
- rolling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0275—Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
- F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/04—Ball or roller bearings
- F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 円滑に作動することができ、リンクの揺動角
度が大きくとれ、しかもリンクの軸方向荷重を受けるこ
とができる剛性の高いパラレルリンク機構用の自在継手
を提供する。 【解決手段】 自在継手11を、二股のヨーク12を有
する旋回軸受取付けプレート13と、二股のヨーク15
を有するリンク14と、このヨーク12,15に連結さ
れる十字状の軸部16a,16bを有する十字形部材1
6とで構成し、ヨーク12と十字形部材16の軸部16
bとの間にY軸旋回軸受21を設け、他方のヨーク15
と十字形部材16の軸部16aとの間にX軸旋回軸受2
2を設け、旋回軸受取付けプレート13の下端にZ軸旋
回軸受を設けた。自在継手11が3つの回転の自由度を
有するので、例えばパラレルリンク機構において揺動台
の位置および姿勢を定める際に自在継手11が円滑、軽
快に作動する。
度が大きくとれ、しかもリンクの軸方向荷重を受けるこ
とができる剛性の高いパラレルリンク機構用の自在継手
を提供する。 【解決手段】 自在継手11を、二股のヨーク12を有
する旋回軸受取付けプレート13と、二股のヨーク15
を有するリンク14と、このヨーク12,15に連結さ
れる十字状の軸部16a,16bを有する十字形部材1
6とで構成し、ヨーク12と十字形部材16の軸部16
bとの間にY軸旋回軸受21を設け、他方のヨーク15
と十字形部材16の軸部16aとの間にX軸旋回軸受2
2を設け、旋回軸受取付けプレート13の下端にZ軸旋
回軸受を設けた。自在継手11が3つの回転の自由度を
有するので、例えばパラレルリンク機構において揺動台
の位置および姿勢を定める際に自在継手11が円滑、軽
快に作動する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパラレルリ
ンク機構に用いられる自在継手に関する。
ンク機構に用いられる自在継手に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、基台と揺動台との間に複数本
のリンクを介在させ、揺動台が空間運動されるパラレル
リンク機構が知られている。図15はこのパラレルリン
ク機構を用いたドライビングシュミレーション装置示し
たものである(本出願人が提案した特願平11−224
472号参照)。基台1と揺動台2との間には、例えば
6本のリンク3としてのアクチュエータを架設してい
る。各アクチュエータを選択的に伸縮して揺動台2の立
体的な位置および姿勢を制御しながら、揺動台2に揺動
を付与する。このとき、揺動台2は、位置を定める3自
由度、および姿勢を定める3自由度の計6自由度を有す
る。
のリンクを介在させ、揺動台が空間運動されるパラレル
リンク機構が知られている。図15はこのパラレルリン
ク機構を用いたドライビングシュミレーション装置示し
たものである(本出願人が提案した特願平11−224
472号参照)。基台1と揺動台2との間には、例えば
6本のリンク3としてのアクチュエータを架設してい
る。各アクチュエータを選択的に伸縮して揺動台2の立
体的な位置および姿勢を制御しながら、揺動台2に揺動
を付与する。このとき、揺動台2は、位置を定める3自
由度、および姿勢を定める3自由度の計6自由度を有す
る。
【0003】このパラレルリンク機構のリンク3の両端
と基台1または揺動台2との間に介在される継手4とし
て、図16に示すようなリンク3の球面的な動きを許容
する球面軸受5、またはリンク3の基台1または揺動台
2に対する交差角度の変化を許容する自在継手6が知ら
れている。
と基台1または揺動台2との間に介在される継手4とし
て、図16に示すようなリンク3の球面的な動きを許容
する球面軸受5、またはリンク3の基台1または揺動台
2に対する交差角度の変化を許容する自在継手6が知ら
れている。
【0004】球面軸受5は、リンク3の端部に設けられ
た球形のジャーナル7を支える軸受で、3つの回転の自
由度を有する。このため、揺動台2の位置および姿勢を
定める際に球面軸受5を円滑に作動することができる。
た球形のジャーナル7を支える軸受で、3つの回転の自
由度を有する。このため、揺動台2の位置および姿勢を
定める際に球面軸受5を円滑に作動することができる。
【0005】自在継手6は、ヨーク8を有する継手本体
9と、十字金具10と、ヨーク8と継手本体9との間に
軸受を挿入した周知の機構で、2つの回転の自由度を有
する。
9と、十字金具10と、ヨーク8と継手本体9との間に
軸受を挿入した周知の機構で、2つの回転の自由度を有
する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パラレ
ルリンク機構においては、その構造上、継手4にリンク
3の軸方向荷重が加わるという特徴を有する。球面軸受
5ではこのリンク3の軸方向荷重を受けるのには剛性が
不充分である。また、揺動台2の位置および姿勢を大き
く変化させるのにはリンク3の揺動角度αも大きくする
必要があるが、球面軸受5の場合はリンク3が軸受にあ
たってしまい、この揺動角度αを大きくとることができ
ない。
ルリンク機構においては、その構造上、継手4にリンク
3の軸方向荷重が加わるという特徴を有する。球面軸受
5ではこのリンク3の軸方向荷重を受けるのには剛性が
不充分である。また、揺動台2の位置および姿勢を大き
く変化させるのにはリンク3の揺動角度αも大きくする
必要があるが、球面軸受5の場合はリンク3が軸受にあ
たってしまい、この揺動角度αを大きくとることができ
ない。
【0007】自在継手6にあっては、リンク3の揺動角
度αを大きくすることができるが、2つの回転自由度し
か有さないので、揺動台2の6自由度の位置および姿勢
を定めるのには自由度がたりず、揺動台2の位置および
姿勢を定める際に円滑に作動することができない場合が
ある。
度αを大きくすることができるが、2つの回転自由度し
か有さないので、揺動台2の6自由度の位置および姿勢
を定めるのには自由度がたりず、揺動台2の位置および
姿勢を定める際に円滑に作動することができない場合が
ある。
【0008】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、円滑に作動す
ることができ、リンクの揺動角度が大きくとれ、しかも
リンクの軸方向荷重を受けることができる剛性の高いパ
ラレルリンク機構用の自在継手を提供することを目的と
する。
たものであり、その目的とするところは、円滑に作動す
ることができ、リンクの揺動角度が大きくとれ、しかも
リンクの軸方向荷重を受けることができる剛性の高いパ
ラレルリンク機構用の自在継手を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものでない。
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものでない。
【0010】請求項1の発明は、第1の回転案内手段
(20)と、この第1の回転案内手段(20)に回転自
在に案内される第2の回転案内手段(21)と、この第
2の回転案内手段(21)に回転自在に案内される第3
の回転案内手段(22)とを備え、合計3つの回転の自
由度を有することを特徴とする自在継手(11)であっ
て、二股のヨーク(12,15)を有する一対の継手本
体(13,14)と、このヨーク(12,15)に連結
される十字状の軸部(16a,16b)を有する十字形
部材(16)とを備え、一方の前記継手本体(13)の
ヨーク(12)と前記十字形部材(16)の軸部(16
b)との間に前記第2の回転案内手段(21)を設け、
他方の前記継手本体(14)のヨーク(15)と前記十
字形部材(16)の前記軸部(16b)と交差する軸部
(16a)との間に前記第3の回転案内手段(22)を
設け、前記一対の継手本体(13,14)のいずれか一
方に前記第1の回転案内手段(20)を設けたことを特
徴とする。
(20)と、この第1の回転案内手段(20)に回転自
在に案内される第2の回転案内手段(21)と、この第
2の回転案内手段(21)に回転自在に案内される第3
の回転案内手段(22)とを備え、合計3つの回転の自
由度を有することを特徴とする自在継手(11)であっ
て、二股のヨーク(12,15)を有する一対の継手本
体(13,14)と、このヨーク(12,15)に連結
される十字状の軸部(16a,16b)を有する十字形
部材(16)とを備え、一方の前記継手本体(13)の
ヨーク(12)と前記十字形部材(16)の軸部(16
b)との間に前記第2の回転案内手段(21)を設け、
他方の前記継手本体(14)のヨーク(15)と前記十
字形部材(16)の前記軸部(16b)と交差する軸部
(16a)との間に前記第3の回転案内手段(22)を
設け、前記一対の継手本体(13,14)のいずれか一
方に前記第1の回転案内手段(20)を設けたことを特
徴とする。
【0011】この発明によれば、自在継手(11)が3
つの回転の自由度を有するので、揺動台の位置および姿
勢を定める際、リンクが3次元的な任意の姿勢を取れる
ように継手が円滑、軽快に作動する。また、自在継手
(11)がヨーク(12,15)を有する一対の継手本
体(13,14)とこのヨーク(12,15)を連結す
る十字形部材(16)とで構成されているので、一対の
継手本体(13,14)の交差角度が大きくとれ、例え
ばパラレルリンク機構においてリンクの揺動角度を大き
くすることができる。ここで、各回転案内手段(20,
21,22)は、回転の1自由度を有するものであれば
よく、例えば転がり軸受、すべり軸受、旋回軸受、曲線
案内装置等を用いることができる。
つの回転の自由度を有するので、揺動台の位置および姿
勢を定める際、リンクが3次元的な任意の姿勢を取れる
ように継手が円滑、軽快に作動する。また、自在継手
(11)がヨーク(12,15)を有する一対の継手本
体(13,14)とこのヨーク(12,15)を連結す
る十字形部材(16)とで構成されているので、一対の
継手本体(13,14)の交差角度が大きくとれ、例え
ばパラレルリンク機構においてリンクの揺動角度を大き
くすることができる。ここで、各回転案内手段(20,
21,22)は、回転の1自由度を有するものであれば
よく、例えば転がり軸受、すべり軸受、旋回軸受、曲線
案内装置等を用いることができる。
【0012】請求項2の発明は、請求項1に記載の自在
継ぎ手において、前記第1の回転案内手段(20)、前
記第2の回転案内手段(21)および前記第3の回転案
内手段(22)のうち少なくとも一つは、内周側に断面
略V字状のローラ転走溝(32)が形成された外輪(2
0b)と、外周側に断面略V字状のローラ転走溝(3
1)が形成されて前記外輪(20b)内に嵌められた内
輪(20a)と、これらローラ転走溝(31,32)間
に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように配
列収容された複数のローラ(33)とを有することを特
徴とする。
継ぎ手において、前記第1の回転案内手段(20)、前
記第2の回転案内手段(21)および前記第3の回転案
内手段(22)のうち少なくとも一つは、内周側に断面
略V字状のローラ転走溝(32)が形成された外輪(2
0b)と、外周側に断面略V字状のローラ転走溝(3
1)が形成されて前記外輪(20b)内に嵌められた内
輪(20a)と、これらローラ転走溝(31,32)間
に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように配
列収容された複数のローラ(33)とを有することを特
徴とする。
【0013】例えばパラレルリンク機構においてリンク
から自在継手(11)に軸方向荷重が加わる際、リンク
の揺動角が変化するので、自在継手(11)の各回転案
内手段(20,21,22)には、ラジアル荷重、スラ
スト荷重、モーメント荷重の各荷重が混合した荷重が加
わる。この発明によれば、回転案内手段(20,21,
22)が内周側に断面略V字状のローラ転走溝(32)
が形成された外輪(20b)と、外周側に断面略V字状
のローラ転走溝(31)が形成されて前記外輪(20
b)内に嵌められた内輪(20a)と、これらローラ転
走溝(31,32)間に隣り合うもの同士の回転軸が互
いに直交するように配列収容された複数のローラ(3
3)を有するので、ラジアル荷重、スラスト荷重、モー
メント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷できる剛性の
高い自在継手(11)が得られる。また、ローラ(3
3)がローラ転走溝(31,32)間を転がり運動する
ので、すべり運動させる場合のように内輪(20a)と
外輪(20b)との間にガタを設ける必要がなく、精度
が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦抵抗
も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手(11)
が得られる。
から自在継手(11)に軸方向荷重が加わる際、リンク
の揺動角が変化するので、自在継手(11)の各回転案
内手段(20,21,22)には、ラジアル荷重、スラ
スト荷重、モーメント荷重の各荷重が混合した荷重が加
わる。この発明によれば、回転案内手段(20,21,
22)が内周側に断面略V字状のローラ転走溝(32)
が形成された外輪(20b)と、外周側に断面略V字状
のローラ転走溝(31)が形成されて前記外輪(20
b)内に嵌められた内輪(20a)と、これらローラ転
走溝(31,32)間に隣り合うもの同士の回転軸が互
いに直交するように配列収容された複数のローラ(3
3)を有するので、ラジアル荷重、スラスト荷重、モー
メント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷できる剛性の
高い自在継手(11)が得られる。また、ローラ(3
3)がローラ転走溝(31,32)間を転がり運動する
ので、すべり運動させる場合のように内輪(20a)と
外輪(20b)との間にガタを設ける必要がなく、精度
が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦抵抗
も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手(11)
が得られる。
【0014】請求項3の発明は、二股のヨーク(12,
15)を有する一対の継手本体(13,14)と、この
ヨーク(12,15)に連結される十字状の軸部(16
a,16b)を有する十字形部材(16)とを備え、一
方の前記継手本体(13)のヨーク(12)と前記十字
形部材(16)の軸部(16b)との間、並びに、他方
の前記継手本体(13)のヨーク(15)と前記十字形
部材(16)の前記軸部(16b)と交差する軸部(1
6a)との間に軸受(21,22)を設けた自在継手
(11)であって、前記軸受(21,22)は、内周側
に断面略V字状のローラ転走溝が形成された外輪(21
b,22b)と、外周側に断面略V字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪(21b,22b)内に嵌められ
た内輪(21a,22a)と、これらローラ転走溝間に
隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように配列
収容された複数のローラとを有することを特徴とする自
在継手(11)により、上述した課題を解決した。
15)を有する一対の継手本体(13,14)と、この
ヨーク(12,15)に連結される十字状の軸部(16
a,16b)を有する十字形部材(16)とを備え、一
方の前記継手本体(13)のヨーク(12)と前記十字
形部材(16)の軸部(16b)との間、並びに、他方
の前記継手本体(13)のヨーク(15)と前記十字形
部材(16)の前記軸部(16b)と交差する軸部(1
6a)との間に軸受(21,22)を設けた自在継手
(11)であって、前記軸受(21,22)は、内周側
に断面略V字状のローラ転走溝が形成された外輪(21
b,22b)と、外周側に断面略V字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪(21b,22b)内に嵌められ
た内輪(21a,22a)と、これらローラ転走溝間に
隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように配列
収容された複数のローラとを有することを特徴とする自
在継手(11)により、上述した課題を解決した。
【0015】この発明によれば、上述のように自在継手
(11)の軸受(21,22)が、ラジアル荷重、スラ
スト荷重およびモーメント荷重を受けることができるの
で、軸方向荷重を負荷することができる自在継手が得ら
れる。
(11)の軸受(21,22)が、ラジアル荷重、スラ
スト荷重およびモーメント荷重を受けることができるの
で、軸方向荷重を負荷することができる自在継手が得ら
れる。
【0016】請求項4の発明は、請求項1ないし3いず
れかに記載の自在継手(11)において、前記継手本体
(14)が2分割され、2分割されたそれぞれ(14
a,14b)が前記十字形部材(16)の前記軸部(1
6a)に対して独立に回転することを特徴とする。
れかに記載の自在継手(11)において、前記継手本体
(14)が2分割され、2分割されたそれぞれ(14
a,14b)が前記十字形部材(16)の前記軸部(1
6a)に対して独立に回転することを特徴とする。
【0017】この発明によれば、例えば6軸のリンクを
備えるパラレルリンク機構において、対になる2本のリ
ンクが平行な平面内で回動するときに各リンクを分割し
た継手本体(14a,14b)それぞれに繋げば、パラ
レルリンク機構に必要とされる自在継手(11)の個数
を減らすことができる。なお、分割することで、継手本
体(14a,14b)がオーバーハングされることにな
るが、上述のモーメント荷重を受けられる回転案内手段
(22)に回転自在に取り付けることで、継手本体(1
4a,14b)の円滑な回転を補償することができる。
備えるパラレルリンク機構において、対になる2本のリ
ンクが平行な平面内で回動するときに各リンクを分割し
た継手本体(14a,14b)それぞれに繋げば、パラ
レルリンク機構に必要とされる自在継手(11)の個数
を減らすことができる。なお、分割することで、継手本
体(14a,14b)がオーバーハングされることにな
るが、上述のモーメント荷重を受けられる回転案内手段
(22)に回転自在に取り付けることで、継手本体(1
4a,14b)の円滑な回転を補償することができる。
【0018】請求項5の発明は、第1の回転案内手段
(44)と、この第1の回転案内手段(44)に回転自
在に案内される第2の回転案内手段(51,52)とを
備え、前記第1の回転案内手段(44)および前記第2
の回転案内手段(51,52)のうち少なくとも一つ
は、所定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動
体転走面(42a,42b)が形成された曲線レール
(42)と、該転動体転走面(42a,42b)に対応
する負荷転動体転走面(66a,66b)を含む無限循
環路が形成されて前記曲線レール(42)に対して相対
的に曲線運動自在に組まれた摺動台(43)と、該無限
循環路に配列収容されて前記曲線レール(42)の前記
摺動台(43)に対する相対的な曲線運動に伴って循環
する複数の転動体(60)とを有することを特徴とする
自在継手(41)により、上述した課題を解決した。
(44)と、この第1の回転案内手段(44)に回転自
在に案内される第2の回転案内手段(51,52)とを
備え、前記第1の回転案内手段(44)および前記第2
の回転案内手段(51,52)のうち少なくとも一つ
は、所定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動
体転走面(42a,42b)が形成された曲線レール
(42)と、該転動体転走面(42a,42b)に対応
する負荷転動体転走面(66a,66b)を含む無限循
環路が形成されて前記曲線レール(42)に対して相対
的に曲線運動自在に組まれた摺動台(43)と、該無限
循環路に配列収容されて前記曲線レール(42)の前記
摺動台(43)に対する相対的な曲線運動に伴って循環
する複数の転動体(60)とを有することを特徴とする
自在継手(41)により、上述した課題を解決した。
【0019】この発明によれば、回転案内手段(44)
を、曲線レール(42)と、この曲線レール(42)に
対して複数の転動体(60)を介して組み付けられ、相
対的に曲線運動する摺動台(43)とで構成したので、
ラジアル荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の各荷重
が混合した荷重を負荷できる剛性の高い自在継手(4
1)が得られる。また、転動体(60)が転動体転走面
(42a,42b)および負荷転動体転走面(66a,
66b)間を転がり運動するので、曲線レール(42)
と摺動台(43)との間にガタを設ける必要がなく、精
度が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦抵
抗も小さくなり、摩耗、発熱の生じ難い自在継手が得ら
れる。
を、曲線レール(42)と、この曲線レール(42)に
対して複数の転動体(60)を介して組み付けられ、相
対的に曲線運動する摺動台(43)とで構成したので、
ラジアル荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の各荷重
が混合した荷重を負荷できる剛性の高い自在継手(4
1)が得られる。また、転動体(60)が転動体転走面
(42a,42b)および負荷転動体転走面(66a,
66b)間を転がり運動するので、曲線レール(42)
と摺動台(43)との間にガタを設ける必要がなく、精
度が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦抵
抗も小さくなり、摩耗、発熱の生じ難い自在継手が得ら
れる。
【0020】ところで、このように自在継手(41)を
構成すると、パラレルリンク用の自在継手のみならず、
2軸の交わる角が自由に変化しても回転を伝達すること
ができる自在継手にも適用することができる。曲線案内
装置(44)を用いることで、軸方向荷重が負荷されて
も安定して回転を伝達することができる自在継手(4
1)が得られる。
構成すると、パラレルリンク用の自在継手のみならず、
2軸の交わる角が自由に変化しても回転を伝達すること
ができる自在継手にも適用することができる。曲線案内
装置(44)を用いることで、軸方向荷重が負荷されて
も安定して回転を伝達することができる自在継手(4
1)が得られる。
【0021】請求項6の発明は、第1の回転案内手段
(20)と、この第1の回転案内手段(20)に回転自
在に案内される第2の回転案内手段(44)と、この第
2の回転案内手段(44)に回転自在に案内される第3
の回転案内手段(51,52)とを備え、合計3つの回
転の自由度を有することを特徴とする自在継手(41)
であって、前記第1の回転案内手段(20)、前記第2
の回転案内手段(44)および前記第3の回転案内手段
(51,52)のうち少なくとも一つは、所定の曲率を
以て形成されて長手方向に沿って転動体転走面(42
a,42b)が形成された曲線レール(42)と、該転
動体転走面(42a,42b)に対応する負荷転動体転
走面(66a,66b)を含む無限循環路が形成されて
前記曲線レール(42)に対して相対的に曲線運動自在
に組まれた摺動台(43)と、該無限循環路に配列収容
されて前記前記曲線レール(42)の前記摺動台(4
3)に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複数の
転動体(60)とを備えることを特徴とする。
(20)と、この第1の回転案内手段(20)に回転自
在に案内される第2の回転案内手段(44)と、この第
2の回転案内手段(44)に回転自在に案内される第3
の回転案内手段(51,52)とを備え、合計3つの回
転の自由度を有することを特徴とする自在継手(41)
であって、前記第1の回転案内手段(20)、前記第2
の回転案内手段(44)および前記第3の回転案内手段
(51,52)のうち少なくとも一つは、所定の曲率を
以て形成されて長手方向に沿って転動体転走面(42
a,42b)が形成された曲線レール(42)と、該転
動体転走面(42a,42b)に対応する負荷転動体転
走面(66a,66b)を含む無限循環路が形成されて
前記曲線レール(42)に対して相対的に曲線運動自在
に組まれた摺動台(43)と、該無限循環路に配列収容
されて前記前記曲線レール(42)の前記摺動台(4
3)に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複数の
転動体(60)とを備えることを特徴とする。
【0022】この発明によれば、自在継手(41)が3
つの回転の自由度を有するので、揺動台の位置および姿
勢を定める際、リンクが3次元的な任意の姿勢を取れる
ように継手が円滑、軽快に作動する。また、上述のよう
に、自在継手(41)の各回転案内手段(20,44,
51,52)には、ラジアル荷重、スラスト荷重、モー
メント荷重の各荷重が混合した荷重が加わる。この発明
によれば、回転案内手段(44)を、回転案内手段を曲
線レール(42)と、この曲線レール(42)に対して
複数の転動体(60)を介して組み付けられ、相対的に
曲線運動する摺動台(43)とで構成したので、回転案
内手段(44)がラジアル荷重、スラスト荷重およびモ
ーメント荷重を負荷することができ、パラレルリンク機
構に適した自在継手(41)が得られる。また、転動体
(60)が転動体転走面(42a,42b)および負荷
転動体転走面(66a,66b)間を転がり運動するの
で、曲線レール(42)と摺動台(43)との間にガタ
を設ける必要がなく、精度が出し易くなる。さらに、転
がり運動によって摩擦抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を
生じ難い自在継手(41)が得られる。
つの回転の自由度を有するので、揺動台の位置および姿
勢を定める際、リンクが3次元的な任意の姿勢を取れる
ように継手が円滑、軽快に作動する。また、上述のよう
に、自在継手(41)の各回転案内手段(20,44,
51,52)には、ラジアル荷重、スラスト荷重、モー
メント荷重の各荷重が混合した荷重が加わる。この発明
によれば、回転案内手段(44)を、回転案内手段を曲
線レール(42)と、この曲線レール(42)に対して
複数の転動体(60)を介して組み付けられ、相対的に
曲線運動する摺動台(43)とで構成したので、回転案
内手段(44)がラジアル荷重、スラスト荷重およびモ
ーメント荷重を負荷することができ、パラレルリンク機
構に適した自在継手(41)が得られる。また、転動体
(60)が転動体転走面(42a,42b)および負荷
転動体転走面(66a,66b)間を転がり運動するの
で、曲線レール(42)と摺動台(43)との間にガタ
を設ける必要がなく、精度が出し易くなる。さらに、転
がり運動によって摩擦抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を
生じ難い自在継手(41)が得られる。
【0023】請求項7の発明は、請求項5に記載の自在
継手において、前記第1の回転案内手段(44)は、所
定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走
面(42a,42b)が形成された曲線レール(42)
と、該転動体転走面(42a,42b)に対応する負荷
転動体転走面(66a,66b)を含む無限循環路が形
成されて前記曲線レール(42)に対して相対的に曲線
運動自在に組まれた摺動台(43)と、該無限循環路に
配列収容されて前記曲線レール(42)の前記摺動台
(43)に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複
数の転動体(60)とを備え、前記第2の回転案内手段
(51,52)は、前記曲線レール(42)の内周側に
設けられることを特徴とする。
継手において、前記第1の回転案内手段(44)は、所
定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走
面(42a,42b)が形成された曲線レール(42)
と、該転動体転走面(42a,42b)に対応する負荷
転動体転走面(66a,66b)を含む無限循環路が形
成されて前記曲線レール(42)に対して相対的に曲線
運動自在に組まれた摺動台(43)と、該無限循環路に
配列収容されて前記曲線レール(42)の前記摺動台
(43)に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複
数の転動体(60)とを備え、前記第2の回転案内手段
(51,52)は、前記曲線レール(42)の内周側に
設けられることを特徴とする。
【0024】この発明によれば、上述の作用・効果を奏
する他、第2の回転案内手段(51,52)を曲線レー
ルの内側に配置することによって、自在継手(41)の
大きさをコンパクトにすることができる。
する他、第2の回転案内手段(51,52)を曲線レー
ルの内側に配置することによって、自在継手(41)の
大きさをコンパクトにすることができる。
【0025】請求項8の発明は、請求項1ないし7いず
れかに記載の自在継において、前記各回転案内手段(2
0,21,22)の回転軸が互いに直交し、しかも一点
で交わることを特徴とする。
れかに記載の自在継において、前記各回転案内手段(2
0,21,22)の回転軸が互いに直交し、しかも一点
で交わることを特徴とする。
【0026】この発明によれば、自在継手に連結される
リンクのあらゆる姿勢変化にも対応することができる。
リンクのあらゆる姿勢変化にも対応することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
を詳細に説明する。図1ないし図3は本発明の第1の実
施形態における自在継手を示すものである。図1は自在
継手の正面図、図2は側面図、図3は平面図を示してい
る。この自在継手は、例えば、基台および揺動台との間
に複数のリンクを介したパラレルリンク機構に用いら
れ、リンクの両端と基台または揺動台との間に介在され
る。
を詳細に説明する。図1ないし図3は本発明の第1の実
施形態における自在継手を示すものである。図1は自在
継手の正面図、図2は側面図、図3は平面図を示してい
る。この自在継手は、例えば、基台および揺動台との間
に複数のリンクを介したパラレルリンク機構に用いら
れ、リンクの両端と基台または揺動台との間に介在され
る。
【0028】図1および図2に示すように、自在継手1
1は、第1の回転案内手段としてのZ軸旋回軸受20
と、このZ軸旋回軸受20に回転自在に案内される第2
の回転案内手段としてのY軸旋回軸受21と、このY軸
旋回軸受21に回転自在に案内される第3の回転案内手
段としてのX軸旋回軸受22とを備える。また、この自
在継手11は、二股状のヨーク12を有する一方の継手
本体としての旋回軸受取付けプレート13と、二股状の
ヨーク15を有する他方の継手本体としてのリンク14
と、このヨーク12,15に連結される十字状の軸部1
6a,16bを有する十字形部材16(図3参照)とで
構成されている。旋回軸受取付けプレート13の下端に
Z軸旋回軸受20が取り付けられ、ヨーク12と十字形
部材16の同軸上の軸部16bとの間にY軸旋回軸受2
1が設けられ、ヨーク15と十字形部材16の同軸上の
軸部16aとの間にX軸旋回軸受22が設けられる。各
旋回軸受の回転軸は、それぞれが直交し、しかも一点P
で交わるようにX,Y,Z軸方向を向く。そして、この
自在継手11は全体で3つの回転の自由度を有する。
1は、第1の回転案内手段としてのZ軸旋回軸受20
と、このZ軸旋回軸受20に回転自在に案内される第2
の回転案内手段としてのY軸旋回軸受21と、このY軸
旋回軸受21に回転自在に案内される第3の回転案内手
段としてのX軸旋回軸受22とを備える。また、この自
在継手11は、二股状のヨーク12を有する一方の継手
本体としての旋回軸受取付けプレート13と、二股状の
ヨーク15を有する他方の継手本体としてのリンク14
と、このヨーク12,15に連結される十字状の軸部1
6a,16bを有する十字形部材16(図3参照)とで
構成されている。旋回軸受取付けプレート13の下端に
Z軸旋回軸受20が取り付けられ、ヨーク12と十字形
部材16の同軸上の軸部16bとの間にY軸旋回軸受2
1が設けられ、ヨーク15と十字形部材16の同軸上の
軸部16aとの間にX軸旋回軸受22が設けられる。各
旋回軸受の回転軸は、それぞれが直交し、しかも一点P
で交わるようにX,Y,Z軸方向を向く。そして、この
自在継手11は全体で3つの回転の自由度を有する。
【0029】図2に示すように、旋回軸受取付けプレー
ト13は、先端側に二股状のヨーク12を有し、基部側
にヨーク12が結合されるリング状の結合部17を有す
る。結合部17はZ軸旋回軸受20の内輪20aに固定
される。Z軸旋回軸受20の外輪20bは例えばパラレ
ルリンク機構の基台に固定される。旋回軸受取付けプレ
ート13は、基台に対してZ軸回りを360°回転自在
にされている。
ト13は、先端側に二股状のヨーク12を有し、基部側
にヨーク12が結合されるリング状の結合部17を有す
る。結合部17はZ軸旋回軸受20の内輪20aに固定
される。Z軸旋回軸受20の外輪20bは例えばパラレ
ルリンク機構の基台に固定される。旋回軸受取付けプレ
ート13は、基台に対してZ軸回りを360°回転自在
にされている。
【0030】十字形部材16は、図3に示すように、十
字状に配置された軸部16a,16bを有する。軸部1
6aはX軸を中心軸とし、軸部16bは、前記X軸と直
交するY軸を中心軸とする。軸部16bとヨーク12と
の間には一対のY軸旋回軸受21が設けられる。図2に
示すように、Y軸旋回軸受21の内輪21aは、軸部1
6bに固定され、外輪21bはヨーク12に固定されて
いる。そして、十字形部材16はヨーク12に対してY
軸回りを回転自在にされている。
字状に配置された軸部16a,16bを有する。軸部1
6aはX軸を中心軸とし、軸部16bは、前記X軸と直
交するY軸を中心軸とする。軸部16bとヨーク12と
の間には一対のY軸旋回軸受21が設けられる。図2に
示すように、Y軸旋回軸受21の内輪21aは、軸部1
6bに固定され、外輪21bはヨーク12に固定されて
いる。そして、十字形部材16はヨーク12に対してY
軸回りを回転自在にされている。
【0031】図1に示すように、リンク14も、先端側
(図中下側)に二股状のヨーク15を有し、基部側(図
中上側)にヨークを結合する結合部25を有する。十字
形部材16の軸部16aとヨーク15との間には一対の
X軸旋回軸受22が設けられる。X軸旋回軸受22の内
輪22aは軸部16aに固定され、外輪22bはヨーク
15に固定されている。そして、リンク14は十字形部
材16に対してX軸回りを回転自在にされている。ま
た、このリンク14は、左右に2分割にされることもあ
る。この場合、2分割したそれぞれのリンク14a,1
4bはX軸旋回軸受22に取り付けられ、十字形部材1
6の軸部16aに対してX軸回りを独立に回転する(図
2参照)。
(図中下側)に二股状のヨーク15を有し、基部側(図
中上側)にヨークを結合する結合部25を有する。十字
形部材16の軸部16aとヨーク15との間には一対の
X軸旋回軸受22が設けられる。X軸旋回軸受22の内
輪22aは軸部16aに固定され、外輪22bはヨーク
15に固定されている。そして、リンク14は十字形部
材16に対してX軸回りを回転自在にされている。ま
た、このリンク14は、左右に2分割にされることもあ
る。この場合、2分割したそれぞれのリンク14a,1
4bはX軸旋回軸受22に取り付けられ、十字形部材1
6の軸部16aに対してX軸回りを独立に回転する(図
2参照)。
【0032】図4はZ軸旋回軸受20を示すものであ
る。各旋回軸受の構成はすべて略同一なので、ここでは
代表してZ軸旋回軸受20について説明する。このZ軸
旋回軸受20は、内周側に90°の断面略V字状のロー
ラ転走溝32が形成された外輪20bと、外周側に90
°の断面略V字状のローラ転走溝31が形成されて前記
外輪20b内に嵌められた内輪20aと、これらローラ
転走溝31,32間に配列収容された複数の円筒形のロ
ーラ33とを備える(図1参照)。
る。各旋回軸受の構成はすべて略同一なので、ここでは
代表してZ軸旋回軸受20について説明する。このZ軸
旋回軸受20は、内周側に90°の断面略V字状のロー
ラ転走溝32が形成された外輪20bと、外周側に90
°の断面略V字状のローラ転走溝31が形成されて前記
外輪20b内に嵌められた内輪20aと、これらローラ
転走溝31,32間に配列収容された複数の円筒形のロ
ーラ33とを備える(図1参照)。
【0033】外輪20b及び内輪20aそれぞれに形成
されたV字状のローラ転走溝31,32で断面略四角形
のローラ転走路が形成される。複数のローラ33は、隣
り合うもの同士の回転軸が互いに直交するようにローラ
転走路に配列収納される。複数のローラ33間には、ロ
ーラ33を所定の姿勢に保持するスペーサ34が介在さ
れる。このローラ転走路において、スペーサ34の左右
に隣接するローラ33は、その軸線が互いに直交し、外
向きローラ33aと内向きローラ33bとに分類され
る。外向きローラ33aは、その軸線Cが前記外輪20
b及び前記内輪20aの回転中心線上に位置する旋回中
心点Bを向くような姿勢に保持されている。内向きロー
ラ33bも、その軸線Dが回転中心線上に位置する旋回
中心点Aを向くような姿勢に保持されている。ローラ転
走路をローラ33a,33bが荷重を受けながら転走す
る際、ローラ33a,33bの軸線はリング状のローラ
転走路に対して常に直角を保ち、各ローラ33a,33
bは均等なすべりを保ちながら転走する。
されたV字状のローラ転走溝31,32で断面略四角形
のローラ転走路が形成される。複数のローラ33は、隣
り合うもの同士の回転軸が互いに直交するようにローラ
転走路に配列収納される。複数のローラ33間には、ロ
ーラ33を所定の姿勢に保持するスペーサ34が介在さ
れる。このローラ転走路において、スペーサ34の左右
に隣接するローラ33は、その軸線が互いに直交し、外
向きローラ33aと内向きローラ33bとに分類され
る。外向きローラ33aは、その軸線Cが前記外輪20
b及び前記内輪20aの回転中心線上に位置する旋回中
心点Bを向くような姿勢に保持されている。内向きロー
ラ33bも、その軸線Dが回転中心線上に位置する旋回
中心点Aを向くような姿勢に保持されている。ローラ転
走路をローラ33a,33bが荷重を受けながら転走す
る際、ローラ33a,33bの軸線はリング状のローラ
転走路に対して常に直角を保ち、各ローラ33a,33
bは均等なすべりを保ちながら転走する。
【0034】Z軸旋回軸受20は、上述のように90°
のV字状のローラ転走溝31,32に、円筒形ローラ3
3が隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように
交互に配列されているため、ラジアル荷重、スラスト荷
重、モーメント荷重などのあらゆる方向の荷重を負荷す
ることができる。
のV字状のローラ転走溝31,32に、円筒形ローラ3
3が隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように
交互に配列されているため、ラジアル荷重、スラスト荷
重、モーメント荷重などのあらゆる方向の荷重を負荷す
ることができる。
【0035】図5ないし図7は上記自在継手を回転させ
た状態を示したものである。図5はY軸回りに継手本体
を60°回転させた正面図を示し、図6は図5の側面図
を示し、図7は図5の平面図を示している。図5に示す
ように旋回軸受取付けプレート13はZ軸旋回軸受上に
載せられているので、Z軸回りを360°自在に回転す
る。また、旋回軸受取付けプレート13のヨーク12と
リンク14のヨーク15とを十字形部材16で連結した
ので、Y軸回りの回転角度およびX軸回りの旋回回転を
±60°までとることができる。このように、自在継手
11は、X,Y,Z軸回りに回転の3自由度を有するの
で、例えばパラレルリンク機構の揺動台の位置および姿
勢を定める際に自在継手11が円滑、軽快に作動する。
しかも、自在継手11は、X,Y,Zの各軸回りの大き
な旋回角度を有するので、揺動台を広範囲に移動するこ
とができる。なお、パラレルリンク機構においては、厳
密にはリンクの両端の自在継手が合わせて5自由度あれ
ば揺動台が6自由度を有する。したがって、リンクの両
端の自在継手が合わせて5自由度有すればよく、例えば
基台側の自在継手が3自由度であれば、揺動台側の自在
継手は2自由度でもよい。
た状態を示したものである。図5はY軸回りに継手本体
を60°回転させた正面図を示し、図6は図5の側面図
を示し、図7は図5の平面図を示している。図5に示す
ように旋回軸受取付けプレート13はZ軸旋回軸受上に
載せられているので、Z軸回りを360°自在に回転す
る。また、旋回軸受取付けプレート13のヨーク12と
リンク14のヨーク15とを十字形部材16で連結した
ので、Y軸回りの回転角度およびX軸回りの旋回回転を
±60°までとることができる。このように、自在継手
11は、X,Y,Z軸回りに回転の3自由度を有するの
で、例えばパラレルリンク機構の揺動台の位置および姿
勢を定める際に自在継手11が円滑、軽快に作動する。
しかも、自在継手11は、X,Y,Zの各軸回りの大き
な旋回角度を有するので、揺動台を広範囲に移動するこ
とができる。なお、パラレルリンク機構においては、厳
密にはリンクの両端の自在継手が合わせて5自由度あれ
ば揺動台が6自由度を有する。したがって、リンクの両
端の自在継手が合わせて5自由度有すればよく、例えば
基台側の自在継手が3自由度であれば、揺動台側の自在
継手は2自由度でもよい。
【0036】リンク14から自在継手11に軸方向荷重
が加わる際、リンク14の揺動角が変化するので、自在
継手11の各旋回軸受20,21,22には、ラジアル
荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の各荷重が混合し
た荷重が加わるが、各旋回軸受20,21,22が上述
の構成からなるので、ラジアル荷重、スラスト荷重、モ
ーメント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷することが
できる。また、ローラ33がローラ転走溝31,32間
を転がり運動するので、すべり運動させる場合のように
内輪20aと外輪20bとの間にガタを設ける必要がな
く、精度が出し易くなる。また、転がり運動によって摩
擦抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手が
得られる。
が加わる際、リンク14の揺動角が変化するので、自在
継手11の各旋回軸受20,21,22には、ラジアル
荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の各荷重が混合し
た荷重が加わるが、各旋回軸受20,21,22が上述
の構成からなるので、ラジアル荷重、スラスト荷重、モ
ーメント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷することが
できる。また、ローラ33がローラ転走溝31,32間
を転がり運動するので、すべり運動させる場合のように
内輪20aと外輪20bとの間にガタを設ける必要がな
く、精度が出し易くなる。また、転がり運動によって摩
擦抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手が
得られる。
【0037】また、例えば6軸のリンクを備えるパラレ
ルリンク機構において、対になる2本のリンクが平行な
平面内で回動するとき、各リンクを分割したリンク14
a,14bに繋いでもよい。この場合、一つの自在継手
11に2本のリンクを繋ぐことができるので、パラレル
リンク機構に必要とされる自在継手11の個数を減らす
ことができる。なお、分割したリンク14a,14bが
オーバーハングされていることになるが、上述のモーメ
ント荷重を受けられる旋回軸受に回転自在に取り付ける
ことでリンク14a,14bの円滑な回転が補償され
る。
ルリンク機構において、対になる2本のリンクが平行な
平面内で回動するとき、各リンクを分割したリンク14
a,14bに繋いでもよい。この場合、一つの自在継手
11に2本のリンクを繋ぐことができるので、パラレル
リンク機構に必要とされる自在継手11の個数を減らす
ことができる。なお、分割したリンク14a,14bが
オーバーハングされていることになるが、上述のモーメ
ント荷重を受けられる旋回軸受に回転自在に取り付ける
ことでリンク14a,14bの円滑な回転が補償され
る。
【0038】図8ないし図10は、本発明の第2の実施
形態における自在継手41を示すものである。図1は自
在継手41の正面図、図2は側面図、図3は平面図を示
している。この自在継手41も上記第1の実施形態の自
在継手11と同様に3つの回転案内手段を備え、3つの
回転自由度を有する。各回転案内手段の回転軸は、それ
ぞれが直交し、しかも一点Pで交わるようにX,Y,Z
軸方向を向く。そして、この自在継手11は全体で3つ
の回転の自由度を有する。この自在継手41は上記第1
の実施形態の自在継手11と異なり、第2の回転案内手
段が曲線レール42とこの曲線レール42に対して相対
的に曲線運動する摺動台43とを備える曲線案内装置4
4で構成される。また、自在継手41の全体の大きさを
コンパクトにするために第3の回転案内手段が曲線レー
ル42内に配置されている。そして、第2の曲線案内手
段としての曲線案内装置44は、第1の回転手段として
のZ軸旋回軸受20に回転可能に案内され、第3の回転
案内手段としてのX軸旋回軸受46は曲線案内装置44
に回転自在に案内されている。
形態における自在継手41を示すものである。図1は自
在継手41の正面図、図2は側面図、図3は平面図を示
している。この自在継手41も上記第1の実施形態の自
在継手11と同様に3つの回転案内手段を備え、3つの
回転自由度を有する。各回転案内手段の回転軸は、それ
ぞれが直交し、しかも一点Pで交わるようにX,Y,Z
軸方向を向く。そして、この自在継手11は全体で3つ
の回転の自由度を有する。この自在継手41は上記第1
の実施形態の自在継手11と異なり、第2の回転案内手
段が曲線レール42とこの曲線レール42に対して相対
的に曲線運動する摺動台43とを備える曲線案内装置4
4で構成される。また、自在継手41の全体の大きさを
コンパクトにするために第3の回転案内手段が曲線レー
ル42内に配置されている。そして、第2の曲線案内手
段としての曲線案内装置44は、第1の回転手段として
のZ軸旋回軸受20に回転可能に案内され、第3の回転
案内手段としてのX軸旋回軸受46は曲線案内装置44
に回転自在に案内されている。
【0039】Z軸旋回軸受20は、上記第1の実施形態
のZ軸旋回軸受20と同様の構成なので、各構成部分に
ついては同一の符号を附してその説明を省略する。
のZ軸旋回軸受20と同様の構成なので、各構成部分に
ついては同一の符号を附してその説明を省略する。
【0040】Z軸旋回軸受20の内輪20aには、結合
リング45が固定され、この結合リング45には、正面
からみて円弧状に形成された摺動台取付けプレート48
が立設される。図9に示すように、摺動台取付けプレー
ト48の対向する内壁面には、一対の曲線案内装置44
が取り付けられる。具体的には、摺動台取付けプレート
48に曲線案内装置44の摺動台43が固定される。摺
動台43は曲線レール42それぞれに対して複数例えば
2個設けられている。対向する一対の曲線レール42は
レール取付けプレート49で連結され、曲線レール42
およびレール取付けプレート49がY軸回りを曲線運動
する。
リング45が固定され、この結合リング45には、正面
からみて円弧状に形成された摺動台取付けプレート48
が立設される。図9に示すように、摺動台取付けプレー
ト48の対向する内壁面には、一対の曲線案内装置44
が取り付けられる。具体的には、摺動台取付けプレート
48に曲線案内装置44の摺動台43が固定される。摺
動台43は曲線レール42それぞれに対して複数例えば
2個設けられている。対向する一対の曲線レール42は
レール取付けプレート49で連結され、曲線レール42
およびレール取付けプレート49がY軸回りを曲線運動
する。
【0041】図8に示すように、レール取り付けプレー
ト49にはX軸方向に延びる軸部50が固定される。リ
ンク53aおよびリンク53bは、軸方向に併設したX
軸旋回軸受51,52を介して軸部50に取り付けられ
る。軸部50の中央付近の径を大きくした部位の外周に
は断面V字状のローラ転走溝が2層に形成され、X軸旋
回軸受51,52を構成する内輪51a,52aが一体
に形成されている。内周側にV字状のローラ転走溝が形
成された外輪51b,52bは、前記内輪51a,52
aの外周に嵌められる。そして、これらローラ転走溝間
には、上述のように複数のローラ54が隣り合うもの同
士の回転軸が互いに直交するように配列収容されてい
る。リンク53aおよびリンク53bは第1の実施形態
のリンク14a,14bと同様に、軸部50に対してそ
れぞれ独立に回転させてもよいし、一体に回転させても
よい。
ト49にはX軸方向に延びる軸部50が固定される。リ
ンク53aおよびリンク53bは、軸方向に併設したX
軸旋回軸受51,52を介して軸部50に取り付けられ
る。軸部50の中央付近の径を大きくした部位の外周に
は断面V字状のローラ転走溝が2層に形成され、X軸旋
回軸受51,52を構成する内輪51a,52aが一体
に形成されている。内周側にV字状のローラ転走溝が形
成された外輪51b,52bは、前記内輪51a,52
aの外周に嵌められる。そして、これらローラ転走溝間
には、上述のように複数のローラ54が隣り合うもの同
士の回転軸が互いに直交するように配列収容されてい
る。リンク53aおよびリンク53bは第1の実施形態
のリンク14a,14bと同様に、軸部50に対してそ
れぞれ独立に回転させてもよいし、一体に回転させても
よい。
【0042】図11は曲線案内装置の詳細な構成を示す
ものである。この同図において、符号42は所定の曲率
で円弧状に形成された曲線レール、符号43は上記曲線
レール42に沿って自在に移動可能な摺動台である。な
お、この図において、摺動台43は直線状に記載されて
いるが、実際には曲線状に形成されている。
ものである。この同図において、符号42は所定の曲率
で円弧状に形成された曲線レール、符号43は上記曲線
レール42に沿って自在に移動可能な摺動台である。な
お、この図において、摺動台43は直線状に記載されて
いるが、実際には曲線状に形成されている。
【0043】曲線レール42は断面略矩形状に形成され
ており、転動体としてのボール60が転走する転動体転
走面としてのボール転走溝42a,42bが長手方向に
沿って計4条形成されている。これらボール転走溝42
a,42bは曲線レール42の両側面及び上面の両縁部
に形成されている。また、曲線レール42にはその長手
方向に適宜間隔をおいてボルト取付孔61が形成されて
おり、曲線レール42はこのボルト取付孔61に挿入さ
れる図示外の固定ボルトによってレール取付けプレート
49に固定される。
ており、転動体としてのボール60が転走する転動体転
走面としてのボール転走溝42a,42bが長手方向に
沿って計4条形成されている。これらボール転走溝42
a,42bは曲線レール42の両側面及び上面の両縁部
に形成されている。また、曲線レール42にはその長手
方向に適宜間隔をおいてボルト取付孔61が形成されて
おり、曲線レール42はこのボルト取付孔61に挿入さ
れる図示外の固定ボルトによってレール取付けプレート
49に固定される。
【0044】摺動台43は、タップ孔62を有する移動
ブロック63と、この移動ブロック63の前後両端面に
対して固定される一対の蓋体64,64とから構成され
ており、かかる蓋体64を移動ブロック63に固定する
ことで当該摺動台43内にボール60の無限循環路が具
備されるようになっている。また、上記蓋体64には曲
線レール42に摺接するシール部材65が取り付けられ
ており、曲線レール42に付着している塵芥等が摺動台
43の移動に伴って当該摺動台43内に侵入するのを防
止している。
ブロック63と、この移動ブロック63の前後両端面に
対して固定される一対の蓋体64,64とから構成され
ており、かかる蓋体64を移動ブロック63に固定する
ことで当該摺動台43内にボール60の無限循環路が具
備されるようになっている。また、上記蓋体64には曲
線レール42に摺接するシール部材65が取り付けられ
ており、曲線レール42に付着している塵芥等が摺動台
43の移動に伴って当該摺動台43内に侵入するのを防
止している。
【0045】上記移動ブロック63は取付面が形成され
た水平部63a及ひこの水平部63aから垂れ下がる一
対のスカート部63b,63bを備えて断面略サドル状
に形成されており、これら水平部63aの下面側及び各
スカート部63bの内面側には曲線レール42のボール
転走溝42a,42bに対向する4条の負荷転動体転走
面としての負荷転走溝66a,66bが曲線伏に形成さ
れている。また、上記水平部63a及び各スカート部6
3bには各負荷転走溝66a,66bに夫々対応したボ
ール戻し孔67a,67bが形成されており、蓋体64
に形成されたU字状の方向転換路によって各負荷転走溝
66a,66bとこれに対応するボール戻し孔67a,
67bとが連結され、ボール60の無限循環路が形成さ
れるようになっている。
た水平部63a及ひこの水平部63aから垂れ下がる一
対のスカート部63b,63bを備えて断面略サドル状
に形成されており、これら水平部63aの下面側及び各
スカート部63bの内面側には曲線レール42のボール
転走溝42a,42bに対向する4条の負荷転動体転走
面としての負荷転走溝66a,66bが曲線伏に形成さ
れている。また、上記水平部63a及び各スカート部6
3bには各負荷転走溝66a,66bに夫々対応したボ
ール戻し孔67a,67bが形成されており、蓋体64
に形成されたU字状の方向転換路によって各負荷転走溝
66a,66bとこれに対応するボール戻し孔67a,
67bとが連結され、ボール60の無限循環路が形成さ
れるようになっている。
【0046】これにより、曲線レール42のボール転走
溝42a,42bと移動ブロック63の負荷転走溝66
a,66bとの間で荷重を負荷していたボール60は、
摺動台43の移動に伴って上記負荷転走溝66a,66
bを転走し終えると上記荷重から開放されて一方の蓋体
64の方向転換路に入り込み、そのままの無負荷状態で
負荷転走溝66a,66bにおける転走方向とは逆方向
へ向かって移動ブロック63のボール戻し孔67a,6
7bを転走する。また、ボール戻し孔67a,67bを
転走し終えたボール60は他方の蓋体64の方向転換路
を介して再度曲線レール42と移動ブロック63との間
に入り込み、荷重を負荷しながら上記負荷転走溝66
a,66bを転走する。
溝42a,42bと移動ブロック63の負荷転走溝66
a,66bとの間で荷重を負荷していたボール60は、
摺動台43の移動に伴って上記負荷転走溝66a,66
bを転走し終えると上記荷重から開放されて一方の蓋体
64の方向転換路に入り込み、そのままの無負荷状態で
負荷転走溝66a,66bにおける転走方向とは逆方向
へ向かって移動ブロック63のボール戻し孔67a,6
7bを転走する。また、ボール戻し孔67a,67bを
転走し終えたボール60は他方の蓋体64の方向転換路
を介して再度曲線レール42と移動ブロック63との間
に入り込み、荷重を負荷しながら上記負荷転走溝66
a,66bを転走する。
【0047】なお、上記移動ブロック63の各スカート
部63bの下端には夫々ボール保持プレート68が取り
付けられている。このボール保持プレート68は金属板
のプレス成形や硬質合成樹脂の射出成形等により成形さ
れ、曲線レール42から摺動台43を取り外した際に各
負荷転走溝66a,66bを転走するボール60が摺動
台43から脱落するのを防止している。
部63bの下端には夫々ボール保持プレート68が取り
付けられている。このボール保持プレート68は金属板
のプレス成形や硬質合成樹脂の射出成形等により成形さ
れ、曲線レール42から摺動台43を取り外した際に各
負荷転走溝66a,66bを転走するボール60が摺動
台43から脱落するのを防止している。
【0048】図12および図13は自在継手41のX,
Y,Z軸回りの回転角度を示したものである。図12は
Y軸回りにリンク53a,53bを60°回転させた状
態を示し、図13は図12の側面図を示している。図1
2に示すように曲線案内装置44はZ軸旋回軸受20上
に載せられているので、Z軸回りを360°自在に回転
する。また、X軸旋回軸受51,52は曲線レール42
に取り付けられていて、曲線レール42が摺動台43に
対して回転するので、X軸旋回軸受51,52はY軸回
りを±60°まで回転する。また、図13に示すよう
に、リンクは軸部50にX軸旋回軸受51,52を介し
て取り付けられているので、X軸回りを±60°まで回
転する。このように、曲線案内装置44で回転案内手段
を構成しても、上記第1の実施形態の自在継手11と同
様に各軸回りの回転角度を充分に大きくとることができ
る。
Y,Z軸回りの回転角度を示したものである。図12は
Y軸回りにリンク53a,53bを60°回転させた状
態を示し、図13は図12の側面図を示している。図1
2に示すように曲線案内装置44はZ軸旋回軸受20上
に載せられているので、Z軸回りを360°自在に回転
する。また、X軸旋回軸受51,52は曲線レール42
に取り付けられていて、曲線レール42が摺動台43に
対して回転するので、X軸旋回軸受51,52はY軸回
りを±60°まで回転する。また、図13に示すよう
に、リンクは軸部50にX軸旋回軸受51,52を介し
て取り付けられているので、X軸回りを±60°まで回
転する。このように、曲線案内装置44で回転案内手段
を構成しても、上記第1の実施形態の自在継手11と同
様に各軸回りの回転角度を充分に大きくとることができ
る。
【0049】この実施形態の自在継手41によれば、第
2の回転案内手段を曲線レール42と、この曲線レール
42に対して複数のボール60を介して組み付けられ、
相対的に曲線運動する摺動台43とで構成したので、ラ
ジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を負荷
することができ、パラレルリンク機構に適した自在継手
41が得られる。また、ボール60が曲線レール42の
ボール転走溝42a,42bと摺動台43の負荷転走溝
66a,66bとの間を転がり運動するので、曲線レー
ル42と摺動台43との間にガタを設ける必要がなく、
精度が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦
抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手が得
られる。
2の回転案内手段を曲線レール42と、この曲線レール
42に対して複数のボール60を介して組み付けられ、
相対的に曲線運動する摺動台43とで構成したので、ラ
ジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を負荷
することができ、パラレルリンク機構に適した自在継手
41が得られる。また、ボール60が曲線レール42の
ボール転走溝42a,42bと摺動台43の負荷転走溝
66a,66bとの間を転がり運動するので、曲線レー
ル42と摺動台43との間にガタを設ける必要がなく、
精度が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦
抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手が得
られる。
【0050】ところで、上記第2の実施形態では、自在
継手41を3つの自由度を有するパラレルリンク機構用
の自在継手に用いる場合について説明したが、この自在
継手41は2軸の交わる角が自由に変化しても回転を伝
達することができる自在継手としても用いることができ
る。この場合、Z軸旋回軸受20を取り除いて、曲線案
内装置44とX軸旋回軸受51,52のみで自在継手を
構成し、摺動台取付けプレート48側に入力軸を結合
し、リンク53a,53b側に出力軸を結合する。曲線
案内装置44を用いることで、軸方向荷重が負荷されて
も安定して回転を伝達することができる自在継手が得ら
れる。
継手41を3つの自由度を有するパラレルリンク機構用
の自在継手に用いる場合について説明したが、この自在
継手41は2軸の交わる角が自由に変化しても回転を伝
達することができる自在継手としても用いることができ
る。この場合、Z軸旋回軸受20を取り除いて、曲線案
内装置44とX軸旋回軸受51,52のみで自在継手を
構成し、摺動台取付けプレート48側に入力軸を結合
し、リンク53a,53b側に出力軸を結合する。曲線
案内装置44を用いることで、軸方向荷重が負荷されて
も安定して回転を伝達することができる自在継手が得ら
れる。
【0051】図14は、本発明の第3の実施形態の自在
継手71を示したものである。この自在継手71は、上
記第2の実施形態の自在継手41と略同様な構成をして
いるが、曲線案内装置74の曲線レール72の長さ、お
よび摺動台43の間隔が異なっている。曲線レール72
は、スペースを小さくするために第2実施形態の曲線レ
ール42よりも短く半円状に形成されている。また、曲
線レールの幅が短くなってもX軸旋回軸受の回転角度が
±60°までとれるように、摺動台の間隔も短く設定さ
れている。その他の構成については上記第2の実施形態
の自在継手41と同様なので同一の符号を附してその説
明を省略する。
継手71を示したものである。この自在継手71は、上
記第2の実施形態の自在継手41と略同様な構成をして
いるが、曲線案内装置74の曲線レール72の長さ、お
よび摺動台43の間隔が異なっている。曲線レール72
は、スペースを小さくするために第2実施形態の曲線レ
ール42よりも短く半円状に形成されている。また、曲
線レールの幅が短くなってもX軸旋回軸受の回転角度が
±60°までとれるように、摺動台の間隔も短く設定さ
れている。その他の構成については上記第2の実施形態
の自在継手41と同様なので同一の符号を附してその説
明を省略する。
【0052】なお、上記第1ないし第3の実施形態で
は、自在継手11,41,71をパラレルリンク機構に
適用した場合について説明しているが、本発明の自在継
手11,41,71は、自在継手11,41,71に軸
方向荷重が加わり、しかも自在継手11,41,71に
複数の回転の自由度が要求される機構であれば、パラレ
ルリンク機構に限られることなく種々な機構に適用する
ことができる。
は、自在継手11,41,71をパラレルリンク機構に
適用した場合について説明しているが、本発明の自在継
手11,41,71は、自在継手11,41,71に軸
方向荷重が加わり、しかも自在継手11,41,71に
複数の回転の自由度が要求される機構であれば、パラレ
ルリンク機構に限られることなく種々な機構に適用する
ことができる。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自在継手が3つの回転の自由度を有するので、例えばパ
ラレルリンク機構において揺動台の位置および姿勢を定
める際に自在継手が円滑、軽快に作動する。
自在継手が3つの回転の自由度を有するので、例えばパ
ラレルリンク機構において揺動台の位置および姿勢を定
める際に自在継手が円滑、軽快に作動する。
【0054】また、自在継手を二股のヨークを有する一
対の継手本体と、このヨークに連結される十字状の軸部
を有する十字形部材とで構成したので、一対の継手本体
の交差角度が大きくとれ、例えばパラレルリンク機構に
おいてリンクの揺動角度を大きくすることができる。
対の継手本体と、このヨークに連結される十字状の軸部
を有する十字形部材とで構成したので、一対の継手本体
の交差角度が大きくとれ、例えばパラレルリンク機構に
おいてリンクの揺動角度を大きくすることができる。
【0055】さらに、回転案内手段が内周側に断面略V
字状のローラ転走溝が形成された外輪と、外周側に断面
略V字状のローラ転走溝が形成されて前記外輪内に嵌め
られた内輪と、これらローラ転走溝間に隣り合うもの同
士の回転軸が互いに直交するように配列収容された複数
のローラを有するので、ラジアル荷重、スラスト荷重、
モーメント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷できる自
在継手が得られる。
字状のローラ転走溝が形成された外輪と、外周側に断面
略V字状のローラ転走溝が形成されて前記外輪内に嵌め
られた内輪と、これらローラ転走溝間に隣り合うもの同
士の回転軸が互いに直交するように配列収容された複数
のローラを有するので、ラジアル荷重、スラスト荷重、
モーメント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷できる自
在継手が得られる。
【図1】本発明の第1の実施形態の自在継手を示す正面
図(一部断面図を含む)。
図(一部断面図を含む)。
【図2】上記図1の自在継手の側面図(一部断面図を含
む)。
む)。
【図3】上記図1の自在継手の平面図(一部断面図を含
む)。
む)。
【図4】上記自在継手に組み込まれる旋回軸受を示す斜
視図(一部断面図を含む)。
視図(一部断面図を含む)。
【図5】上記自在継手のリンクをY軸回りに旋回させた
状態を示す正面図(一部断面図を含む)。
状態を示す正面図(一部断面図を含む)。
【図6】上記図5の自在継手の側面図。
【図7】上記図5の自在継手の平面図。
【図8】本発明の第2の実施形態の自在継手を示す正面
図(一部断面図を含む)。
図(一部断面図を含む)。
【図9】上記図8の自在継手の側面図(一部断面図を含
む)。
む)。
【図10】上記図8の自在継手の平面図。
【図11】直線案内装置を示す斜視図(一部断面図を含
む)。
む)。
【図12】上記自在継手のリンクをY軸回りに旋回させ
た状態を示す正面図。
た状態を示す正面図。
【図13】上記図12の自在継手の側面図。
【図14】本発明の第3の実施形態の自在継手を示す正
面図(一部断面図を含む)。
面図(一部断面図を含む)。
【図15】パラレルリンク機構を示す概略図。
【図16】従来の球面軸受を示す断面図。
【図17】従来の自在継手を示す斜視図。
11 自在継手 12,15 ヨーク 13 旋回軸受取付けプレート(継手本体) 14 リンク(継手本体) 14a,14b リンク(継手本体) 16a,16b 軸部 16 十字形部材 20 Z軸旋回軸受(第1の回転案内手段) 20a 内輪 20b 外輪 21 Y軸旋回軸受(第2の回転案内手段) 22 X軸旋回軸受(第3の回転案内手段) 31,32 ローラ転走溝 33 ローラ 41 自在継手 42 曲線レール 42a,42b ボール転走溝(転動体転走面) 43 摺動台 44 曲線案内装置(第1の回転案内手段、第2の回転
案内手段) 51,52 X軸旋回軸受(第2の回転案内手段、第3
の回転案内手段) 60 転動体 66a,66b 負荷転走溝(負荷転動体転走面)
案内手段) 51,52 X軸旋回軸受(第2の回転案内手段、第3
の回転案内手段) 60 転動体 66a,66b 負荷転走溝(負荷転動体転走面)
Claims (8)
- 【請求項1】 第1の回転案内手段と、この第1の回転
案内手段に回転自在に案内される第2の回転案内手段
と、この第2の回転案内手段に回転自在に案内される第
3の回転案内手段とを備え、合計3つの回転の自由度を
有する自在継手であって、 二股のヨークを有する一対の継手本体と、このヨークに
連結される十字状の軸部を有する十字形部材とを備え、
一方の前記継手本体のヨークと前記十字形部材の軸部と
の間に前記第2の回転案内手段を設け、他方の前記継手
本体のヨークと前記十字形部材の前記軸部と交差する軸
部との間に前記第3の回転案内手段を設け、前記一対の
継手本体のいずれか一方に前記第1の回転案内手段を設
けたことを特徴とする自在継手。 - 【請求項2】 前記第1の回転案内手段、前記第2の回
転案内手段および前記第3の回転案内手段のうち少なく
とも一つは、内周側に断面略V字状のローラ転走溝が形
成された外輪と、外周側に断面略V字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪内に嵌められた内輪と、これらロ
ーラ転走溝間に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交
するように配列収容された複数のローラとを有すること
を特徴とする請求項1に記載の自在継ぎ手。 - 【請求項3】 二股のヨークを有する一対の継手本体
と、このヨークに連結される十字状の軸部を有する十字
形部材とを備え、一方の前記継手本体のヨークと前記十
字形部材の軸部との間、並びに、他方の前記継手本体の
ヨークと前記十字形部材の前記軸部と交差する軸部との
間に軸受を設けた自在継手であって、 前記軸受は、内周側に断面略V字状のローラ転走溝が形
成された外輪と、外周側に断面略V字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪内に嵌められた内輪と、これらロ
ーラ転走溝間に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交
するように配列収容された複数のローラとを有すること
を特徴とする自在継手。 - 【請求項4】 前記継手本体が2分割され、2分割され
たそれぞれが前記十字形部材の前記軸部に対して独立に
回転することを特徴とする請求項1ないし3いずれかに
記載の自在継手。 - 【請求項5】 第1の回転案内手段と、この第1の回転
案内手段に回転自在に案内される第2の回転案内手段と
を備え、 前記第1の回転案内手段および前記第2の回転案内手段
のうち少なくとも一つは、所定の曲率を以て形成されて
長手方向に沿って転動体転走面が形成された曲線レール
と、該転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む
無限循環路が形成されて前記曲線レールに対して相対的
に曲線運動自在に組まれた摺動台と、該無限循環路に配
列収容されて前記曲線レールの前記摺動台に対する相対
的な曲線運動に伴って循環する複数の転動体とを有する
ことを特徴とする自在継手。 - 【請求項6】 第1の回転案内手段と、この第1の回転
案内手段に回転自在に案内される第2の回転案内手段
と、この第2の回転案内手段に回転自在に案内される第
3の回転案内手段とを備え、合計3つの回転の自由度を
有する自在継手であって、 前記第1の回転案内手段、前記第2の回転案内手段およ
び前記第3の回転案内手段のうち少なくとも一つは、所
定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走
面が形成された曲線レールと、該転動体転走面に対応す
る負荷転動体転走面を含む無限循環路が形成されて前記
曲線レールに対して相対的に曲線運動自在に組まれた摺
動台と、該無限循環路に配列収容されて前記前記曲線レ
ールの前記摺動台に対する相対的な曲線運動に伴って循
環する複数の転動体とを備えることを特徴とする自在継
手。 - 【請求項7】 前記第1の回転案内手段は、所定の曲率
を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走面が形成
された曲線レールと、該転動体転走面に対応する負荷転
動体転走面を含む無限循環路が形成されて前記曲線レー
ルに対して相対的に曲線運動自在に組まれた摺動台と、
該無限循環路に配列収容されて前記曲線レールの前記摺
動台に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複数の
転動体とを備え、 前記第2の回転案内手段は、前記曲線レールの内周側に
設けられることを特徴とする請求項5に記載の自在継
手。 - 【請求項8】 前記各回転案内手段の回転軸が互いに直
交し、しかも一点で交わることを特徴とする請求項1な
いし7いずれかに記載の自在継手。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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