JP2004512476A - パラレルリンク機械設計における改良 - Google Patents
パラレルリンク機械設計における改良 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004512476A JP2004512476A JP2002537492A JP2002537492A JP2004512476A JP 2004512476 A JP2004512476 A JP 2004512476A JP 2002537492 A JP2002537492 A JP 2002537492A JP 2002537492 A JP2002537492 A JP 2002537492A JP 2004512476 A JP2004512476 A JP 2004512476A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- machine
- struts
- strut
- drive
- nodes
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
- B23Q1/015—Frames, beds, pillars
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/15506—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling the tool being inserted in a tool holder directly from a storage device (without transfer device)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/38—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
- B23Q5/385—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously using a gear and rack mechanism or a friction wheel co-operating with a rail
-
- 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
- B25J17/0208—Compliance devices
- B25J17/0216—Compliance devices comprising a stewart mechanism
-
- 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
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0054—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a spherical joint at the base
- B25J9/0057—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a spherical joint at the base with kinematics chains of the type spherical-prismatic-spherical
-
- 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
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
- F16H19/025—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a friction shaft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
- Y10T409/307672—Angularly adjustable cutter head
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/309576—Machine frame
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Agricultural Machines (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
この発明はパラレルリンク機械設計の改良に関する。パラレルリンク機構はシリアルリンク機構とは対照的であって、協働する複数のリンケージの運動に依存して機能して位置を決定し、シリアルリンク機構においては各々のリンケージが独立して動作する。
【0002】
【従来の技術】
ヘキサポッド(Hexapod)(たとえばWO−A−9217313を参照)は、パラレルリンク機械の例である。
【0003】
この発明は、技巧、小型性、人間工学および価値工学の利点をもたらす、パラレルリンク機構の新しい構成を提供する。
【0004】
発明の一局面においては、新しい「2分岐の」駆動機構がヘキサポッドに対して提案される。これは2つの支柱を同じ概念的な焦点を通過させて駆動することを可能にすることにより、支持および較正が必要であるノードの数を最小化する。また、これは所与のパッケージサイズに対してノード間を広く分離することを可能にするので、剛性および精度が向上する。利用可能である技巧の極性を緩和する新しい運動学的な構成も提案され、よってより有用な関節連結範囲に備える。
【0005】
別の局面においては、発明は、平行に作用する5本の支柱しか有さないのでペンタポッド(Pentapod)と記述し得る、新規なジオメトリにも関する。5本の支柱長さは、明確な5軸位置を規定する。6本目の軸はスピンドルと共通であり、これはしたがって通常の関節連結に影響しない。改良されたヘキサポッドと同様に、運動学は、作業容積全体において安定した関節連結範囲を可能にする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ヘキサポッドは、6本の長さ可変支柱が協働してエンドエフェクタの完全に拘束された位置を確立するパラレルリンク機構である。これらは共通して、フライトシミュレータの関節連結に採用されており、かつロボット工学および多軸機械ツールにますます採用されている。
【0007】
多くの代替的な解決策が提案されてきたが、そのすべてに妥協が必要であって、その結果しばしば機械的に複雑になった。理想的なジオメトリは、8面体であって、頂部に3つおよび底部に3つのノードを備え、間に6本の支柱が連続的な三角形を形成する。実務においては、このジオメトリは支柱がノードジョイント間で入れ子状に長さを変化させる場合にのみ、可能であった。これは最大対最小の支柱比を、したがって、ヘキサポッドの関節連結範囲を厳しく制限する。
【0008】
これに変えて、支柱はノードの焦点を通過してノード間でそれらの有効長さを変化させることができる。しかしながら、現在の設計は、その場合支柱フレームが3つの共有ノードではなく6つの個々のノードを支持することを要求する。さらに、縮小させた支柱がフレームの後方で互いに干渉し得ないことを確実にするために、ノードは互いから十分に変位していなければならない。所与のフレームサイズに対して、これは支柱三角形のベース長さを減じ、頂点を位置決めするてこ比を悪化させる。また、こうしてベースフレームは6つのノードを支持するので、より大きな曲げモーメントおよび較正誤差を受ける。
【0009】
支柱は、水力学またはねじシャフト、特に精密な機構のためのボールねじを用いて成功して工学されてきた。しかしながらボールねじは精密に作るには高価であり、かつ一般的に嵩が高く、それらの長さと移動可能な速度とを限定する。それらはまた、好適な長さを測定するトランスデューサの適用を支援しない。工学がさらに複雑化するか、またはナットの回転度から支柱の長さを推論しなければならず、理想的ではない。
【0010】
ヘキサポッドは本来極性のある装置である。結果として、ヘキサポッドはそのエンドエフェクタをその作業空間の外部へ向けるほうが、その中心へと内部に向けるよりも容易である。もしヘキサポッドがその作業空間を超えてより安定した傾斜能力を実演することができれば、もちろん有利である。ヘキサポッドもまた6軸であるが、機械ツールのための用途においてはスピンドルと共通の軸はほとんど有用な目的を果たさない(トルク拘束以外)。傾斜範囲を拡張するためにこの余剰の関節連結をも用いることができれば便利である。
【0011】
ヘキサポッド機械ツールは現在、支柱または同様の妨げになる機械フレームの間で作業空間の折り合いをつけなければならないようにパッケージングされている。これは重い可能性のある部品を容易に鉛直載荷することを不可能にする。
【0012】
ヘキサポッドは6軸機構であるが、厳密には6本目はスピンドルの軸と共通であるので、多軸機械ツールは5つよりも多く関節連結する必要はない。5つのみのサーボ動力支柱が、必要な5自由度を拘束することが可能であればコストを削減できる。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、パラレルリンク機構の運動学を簡略化して、その較正を容易にし、より有用である作業容積を小さなパッケージサイズ内にもたらすことであり、かつ、特にコスト削減のためにその機械的複雑性を減じることである。
【0014】
この発明のさらなる目的は、作業空間に簡単にアクセスすることを可能にし、維持が容易で、かつ剛性を犠牲にせずに軽量である、より人間工学的な機械パッケージに備えることである。
【0015】
この発明の第1の局面は、摩擦駆動概念を用いて支柱の有効長さを変化させることであり、これにより低コスト化と軽量化が可能になる。この技術は、より典型的なねじ駆動支柱によって生成されるトルクを拘束するであろう機械的複雑さを回避する。これはまた、支柱長さエンコーダの単純な一体化を可能にする。これはさらに、静的および慣性質量を減じることにより、非常に長い支柱および/または非常に早い運動を容易にする。
【0016】
この発明のさらなる局面は、5自由度をもたらすために5つのサーボ軸しか必要としない、新しい様式のパラレルリンク機構を製作することである。この簡略化は、余剰の軸に伴うであろうコストとエラーバジェットとを低減する。
【0017】
提案されるヘキサポッドは、一方端でその支持ノードを通過してほぼ無制限の延長を可能にする単純な剛性支柱を用いる。しかしながらこの発明においては、各支柱は半球上に搭載され、半球の端部平面に近接して静置できるがそれを超えて侵入しないように「D字型」端部プロファイルを有する。こうして、2つの半球が互いに合わされたとき、各半球の支柱は、2つの半球の相対的角変位が変化した場合でさえ、互いを通過することができる。支柱が両方とも、文字通りに2つの半球の共通焦点を通過できないという事実は、深刻な座屈モーメントまたは誤差を何ら導入しない。もし支柱が緩い許容差で搭載されたとしても、この誤差は支柱には通常であるので、支柱長さは深刻には妥協されない。すなわち、もし支柱が1mの長さで変位誤差が1mmであれば、実測長さ誤差はわずかに0.5ミクロンであろう。組合せた結果は、2本の支柱が中を通過する2分岐駆動球のようになる。
【0018】
支柱はアルミニウムの押出しまたは好適な複合物(炭素繊維など)の引抜成形によって製作することができる。好適な中空断面により、これは中実の支柱よりもよい剛性対重量をもたらし、したがって、減衰がより容易なより高い共鳴振動数を有する。これらは、そうでない場合は各半球ノードに維持されるが、ローラとの摩擦接触によって保持され駆動される。この駆動様式をしばしば、キャプスタンまたは摩擦駆動と称する。
【0019】
支柱は、回転または外部のねじ山(thread)の保持の必要がないので、線形測定スケール(linear measurement scale)を容易に組み入れることが可能である。読取ヘッドを半球に搭載すると、数段階の機械的誤差を受けるナット回転ではなく、絶対的な変位された長さを示す。また測定スケールは、長さ測定が熱変化によって過度に影響を受けないよう、熱的に中性の基板(たとえば炭素繊維またはZerodor)に搭載し得る。
【0020】
摩擦車輪の円周がボールねじのリードピッチよりも大きくなければならないので、変速機をモータに導入してそのトルクを増大させその速度を低減させなければならない。従来の変速機にはすべて、相当のコストでしか低減することができないバックラッシがある。
【0021】
好ましい実施例においては、4摩擦ローラが支柱を支持するために用いられ、かつすべてが駆動される。これは、たとえば1つの摩擦駆動車輪しか有さず残りを「アイドリング」させておく場合に比べて、スキッドを避けるための十分な摩擦を確実にするために必要である保持予荷重を低減させる。これらすべては、支柱ランナーと2つの接触領域を作るために、「V字型」プロファイルのリムを有する。ランナーは好適な硬質材料から作ることができ、支柱プロファイルのいずれの側でも維持される。
【0022】
2分岐駆動球は、分割ソケットリングに維持され、支柱にジョイントを通過させる。2つのリングがともに予荷重されて、球の周りで一定のクランプ力を維持する。それらは、すべての接触がソケットの頂部および底部エッジに沿って走る軸受列(bearing strip)に沿って生じるように、内向きに窪みをつけられる。
【0023】
摩擦を最小化するために、ソケットは、許容可能な支柱関節連結と調和する限り、駆動球のまわりに延在するべきである。計画された作業容積を可能にするために必要である各支柱の運動範囲を決定し、かつ「D字型」プロファイルを考慮することにより、境界軌跡が最適化される。結果として生じる境界は、2つの反映しない(non−mirroring)ローブのように見える。
【0024】
エラストマののブーツ(boot)が、ソケットリムから支柱を保護するさらなるブーツまでジョイントの各側を包含し得る。これにより、好適な潤滑剤を維持し、ジョイントを微粒子の侵入から保護する。
【0025】
6支柱の他端部は、エフェクタフレームに三角形構成に搭載される3つの2分岐リングジョイントに対で接続される。各ジョイントは、支柱対がその頂点角を変化させること、および共通焦点を中心として自由に傾斜およびねじりを行なうことを許容しなくてはならない。これを達成するための簡単な方法が、この発明の主題のうちの1つである。
【0026】
精密ボールが短い支持軸によってエフェクタフレームに維持される。第1の支柱は、内向きに「V字型」のプロファイルで球を緩く取り巻くリングに接続される。いずれの側にも分割ソケットの態様でさらなる軸受リングが内向きに球に面して設置される。
【0027】
これらの軸受リングは、PTFEの化合物などの低摩擦プラスチックから作られる。これらはその熱可塑性質により、直径を少し減じることに対処可能であるが、これは適合して(sympathetically)球を掴む助けとなる。PTFEは特に圧力下でゆっくりと変形してその制約に適合する。
【0028】
第2の支柱は、軸受リングの1つを捕捉するための内向きの面で、第1の支柱リングに沿って走る別の僅かにオフセットしたリングに接続される。第2の「予荷重」リングは同様に他側から第2の軸受リングを捕捉し、第2の支柱リングに向かって予荷重される(典型的には円盤(disc)ばねワッシャによる)。
【0029】
予荷重は効果的に両方の支柱リングを軸受リングの上面に抗して絞り、それによりこれらを共通の回動軸に拘束するが、該軸もまた球の焦点を通過する。共通軸は、支柱がそれらの頂点角を変化させることを許容し、対は球に対して3自由度を可能にするソケットリング様に作用する。
【0030】
これらの構成要素は、これらが自己求心型で適合し(self−centering and conforming)、かつ単一回転動作セットアップからそれらの臨界精度のすべてを得るので、低コストで製作し得る。
【0031】
ジョイントは、ロッドエンド軸受に類似し、よってその支持短軸を中心として360°の回転に対処可能である。正確に整列されると、最も有用な全体的なジョイント関節連結を確実にする助けとなる。また、支柱における張力又は圧縮力が球にほとんど垂直に付与されるので、従来のボールおよびソケットのようにこれを挟みかつ過度に摩擦を増大させることはない。
【0032】
もし球およびリングが異なった温度に晒されるのであれば、予荷重は支柱をそれらの共通軸に沿って僅かに離すよう移動させて変化に対処するので、最終的な支柱長さ誤差をほとんど導入しない。再び、従来のボールおよびソケットジョイントとは異なっており、従来のものであれば同様の状況においてボールはソケットから飛び出す傾向があり、直接的に支柱長さに影響を与える。
【0033】
ジョイント全体がエラストマのブーツに包含されてもよく、これはまた好適な潤滑剤を包含し得る。それにより、長い寿命と最小限の摩擦を確実にする。
【0034】
最新のヘキサポッドは、一般的に垂直に懸架される機構を備えて、ベースフレームおよびエフェクタフレームの対称的な構成を有していた。エフェクタの傾斜範囲は極性様式で機構の全体懸架角度によって修正された。典型的にはもしエフェクタが+/−45°傾斜でき、機構が45°回復すると、基準のデカルト(Cartesian)フレームにおける傾斜は+0−90°となる。これは一般的に不利である。
【0035】
この発明は、ヘキサポッドが(上方ではなく)一方側から作用するが、スピンドルはやはり下を指しており、かつエフェクタフレームが一般的な機構からオフセットである角度を有する力学的構成を提案する。この構成においては、スピンドル軸で許可される回転(一般的には傾斜軸におけるものよりも大きい)は、傾斜軸に「混入する」のではなく、それらの有用範囲を拡張する。
【0036】
これが意味をなすのは、より有用な作業容積とは高さよりも直径の方が大きい円筒形だからである。したがって、機構が主に水平に作用して、傾斜範囲を損なう極性挙動がより小さなz変位にわたって生じる。好ましいx−y平面においては、傾斜バイアスは生じない。
【0037】
さらに、エフェクタフレームを傾斜させることにより、支柱が短い場合にz変位極性効果を緩和する傾斜範囲バイアスが導入されるが、よって一定の傾斜範囲を維持する助けとなる。そのような構成によって、+/−45°の傾斜範囲がすべてのx、yおよびほとんどのzをわたって維持される。
【0038】
副次的な利点とは、駆動ノードを支持するフレームがここでは作業台に近接しており、したがって剛性に一体化することが容易なことである。これはまた、垂直空間を妨げず、より人間工学的なアクセスを可能にする。
【0039】
作業台を保持するフレームと、駆動ノードを保持する隣接するより垂直なフレームとは単一のケーシングに一体化されることが可能である(または製造の便宜上分割される)。このケーシングは「滑らかな」内部表面(簡単な機械洗浄のために)と、ノード間の力集中に沿って剛性を与えるための外部ウェブとを有し得る。さらなる筒状フレームワークが便利な高さでケーシングを保護してもよく、これは剛性を与える助けともなる。
【0040】
このフレームワークは別のヘキサポッドに見え、上方の3ノードが作業台領域を支持し、下方の三角形は後方への単一のノードを有する。このノードからさらなる2つの支持支柱が「V字型」に伸び、フレームの垂直部分の裏に(剛性化ウェブのジャンクションで)接続する。
【0041】
カバーが、作業容積全体を覆う開放ポッドまたはカウリング様に提供される。これは回動可能であり、作業空間から出るよう持ち上げられるようにガスばね上で支持され、優れた四方からのアクセスを提供する。
【0042】
フレーム鋳造物とカバーとは、所望の作業および関節連結空間のみが可能になるようにサイズ決めし得る。これは機械を非常にコンパクトにする。一実施例においては、約1m×1.3mの設置面積の機械は、600mm直径×400mm高さの3軸容積と、400mm直径×250mm高さの完全傾斜6軸容積を有する。
【0043】
効率のよいノードからノードへのフレームワークと、軽量ヘキサポッド機構と、適合された封入空間とを組合せた結果、従来の5軸機械ツールよりも、ほぼ1オーダ小さく軽量の機械となる。ツールラックをフレーム鋳造物に組み入れることにより、自動的なツール交換が促進される。便宜的に、これはスピンドルから届くが作業空間を妨げない作業台の背後にあり、内向きの角度でツールを保持するよう配置される。すると、好適に装備されるスピンドルがその古いツールを空いた容器に入れて、新しいものを利用可能な選択肢から取ることができる。可動切屑シールドとは異なってラックは受動的であり、したがって低コストであり頑丈である。ツール交換を実行するためのすべての運動はヘキサポッドによって、コストなしに、かつ付加的な複雑性なしに行なわれる。
【0044】
上述の機械パッケージング概念は、自蔵機械加工セルとしてその用途に適合する。しかしながら、軽量で洗練された3ノード搭載のこの様式のヘキサポッドは、単純な開放筒状フレームワークに支持されることが可能であり、増大した作業容積または他の工場オートメーションとの一体化を可能にする。
【0045】
そのようなフレームワークのひとつが提案される。これは、3つの駆動ノードがフレーム部材によって結合され、1つのノードが底部に配置され、上部の2つのノードが内側に傾く。6つのフレーム部材が、その頂点で駆動ノードの下部を支持する四面体を描く(1つのベースノードが背部にある)。他の2つの駆動ノードはするとフレーム部材によって前部の2つのベースノードの両方に接続され、背部のベースノードに対して「V字型」となる。この構成は完全に拘束されており、前部でも背部でも支柱を妨げない。これは機構モジュールが、ユーザが自身にあつらえた作業セルを構築し得る、拘束されていない空間中を移動することを可能にする。これは特にロボット工学用途に有用であるように、広い全方向からの到達を可能にする(7番目の軸としての)ターンテーブル上に搭載されてもよい。
【0046】
ここまで、側部で保持される機構を説明してきた。いくつかの用途は垂直に搭載することにより利益を受ける。そのような実施例においてはやはりフレーム部材が3つの駆動ノードを接続するが、この場合はベースフレームなしにヘキサポッド様に互いに接続される支柱対がそれらを支持する。もしこれらの支柱が長さ調節可能であれば(たとえば入れ子状)、3つのベースノードは作業セルの周りで自由に場所決めされることができ(上方および下方の両方)、機構は好適に位置決めされる。
【0047】
ここまで説明してきたこの発明は、6ノードと6長さ可変支柱とを備えたヘキサポッドの実施例に関する。しかしながら、多軸機械ツールに採用し得る別の根本的に異なったジオメトリがある。これを、上記ではペンタポッドと称した。
【0048】
この実施例では、7つのノード間に作用する5つだけの支柱が採用される。これらはトライポッドおよび「V字型」に構成される。スピンドルは、トライポッドの頂点と「V」の頂点との間のスペーサとして作用する。個々の駆動ノードは支柱の他方端を支持する。これらは引きこまれた支柱が後部で干渉しないように、当然距離を隔てられている。
【0049】
この構造は5つのサーボ軸しか必要としないので、より経済的である。6番目の拘束されない軸はスピンドルと共通なので、必要な5軸関節連結を限定しない。スピンドルトルクはいくらかの小さな曲げモーメントを支柱に導入するが、これらの力は一般的に容易に処理することができる。
【0050】
この構成は、その好ましいx、y平面全体にわたって安定した最大傾斜を達成する。いくらかの極性バイアスがz変位において、外向き側(xmax)よりも内向き側(xmin)に導入される。
【0051】
好ましい駆動概念は、ヘキサポッド2分岐ノードに関して説明した摩擦駆動であるが、この場合はノードは個々の球である(半球ではない)。支柱は「D字型」断面ではなくより効率のよい円形断面を有し得るが、ランナーはやはりそれらを両側で支持する。全球の自由な使用により、摩擦車輪を保持するためにより経済的な軸受構成を用い得る。かつ、モータのためにより多くの空間が許容される。
【0052】
ソケットリングはやはり球駆動ノードを保持し、互いに予荷重されて剛性を維持し、いずれの側にもブーツで封止される。駆動球がソケットの平面において回転できるので、支柱は端部接続を可能にするスイベルを(ヘキサポッドのように)必要としない。
【0053】
トライポッドのための頂点は3分岐ジョイントであり、その設計もまたこの発明の主題の1つである。
【0054】
目的は、2対の支柱が共通の回転軸を共有し、1対がさらに傾斜しかつ他方を中心として回転できるように、共通の焦点で4つの支柱を互いに合わせることである。
【0055】
焦点を中心として関節連結する必要のある対は、上述のヘキサポッドのエフェクタの支持として用いられる「ロッドエンド」様式2分岐リングジョイントとして実質的に構成される。但しこの場合、ボールはそれ自体が2分されており、2つの半球状シェルを構成する。一方のシェルは「基準」支柱に接続され、他方は2つのノード間を走るスペーサフレームに接続される。これらはともに、「ロッドエンド」2分岐ジョイントリングによって支持され、かつ内部の嵌合い放射状特徴によって共通の回動軸にさらに拘束される。外側の2分岐リング上に確立された予荷重は全ジョイントを通して反映され、理論的にはすべての軸受界面を要求される圧力に維持する。
【0056】
ジョイントは、好適な潤滑剤をも保持する保護ブーツ内に包含され得る。
「基準」支柱がスピンドルに対して1つの軸のみでしか回転しないことは、これがスピンドルトルクに抗して作用するので有利である。この能力は、下方の2つの支柱が共通の軸点を共有しなければますます必要となるが、なぜならスピンドルの送り力がいくらかのさらなるトルクを導入するからである。
【0057】
下方の支柱に共通の頂点を共有させることが望ましいが、しかしながらそれと均等に、トライポッドと「V」ノードとの間で軸に沿ってスピンドルを作用させる必要性がある。両方の選択に対処するためには、2分岐リングジョイントはスピンドルを通過させるために直径が大きくなくてはならず、よって封止が困難になる。適切な妥協点は、下方支柱回動点間の変位を受入れてスピンドルをそれらの間に搭載することである。すると、基本的なロッドエンド型ジョイントは支柱端部を支持することができる。
【0058】
ペンタポッドが提案される低コスト市場に対しては、採用されるスピンドルまたはエンドエフェクタのタイプにおける柔軟性が有利である。おそらく、最も望ましいのはスピンドルを全くなくして、ドレメル(Dremmel)のような電動ハンドツールのための互換性のあるマウントを備えることであろう。これにより、ユーザがツールの最も脆弱な部分であるスピンドルを低コストで交換することを可能にし、かつこのために利用可能である継手のさまざまな切断、切削、および研磨へのアクセスを提供する。
【0059】
その性質として、ペンタポッドは機構の「センターライン」に直交するスピンドル軸を有する。したがってこれは上述の横方向に作用するヘキサポッドのように、横方向に作用する機構と水平作業台とを備えて「パッケージング」され得る。
【0060】
しかしながら、ペンタポッドは上述のヘキサポッドよりも顕著に小さく、かつ相当低いフレーム負荷を生成することが企図されるので、付加的な外部筒状フレームワークなしに「デスクトップ」モデルとして提供され得る。すると、単一の鋳造物が駆動ノードから作業台までの支持構造全体を含み得る。
【0061】
ここでも、単一のカウリングが作業空間を封入して、安全で清潔な使用を確実にし得る。
【0062】
すべての局面においてこの発明が明確に理解されるように、添付の図面を参照して以下に例示的な実施例を説明する。
【0063】
【発明の実施の形態】
図1に6ノードヘキサポッドの実施例を示す。支柱(たとえば1)は、ソケット(たとえば4)に支持される2分岐駆動球(たとえば2)で交差して、通過し得る。支柱の他端は、サブフレーム8によって互いに接続される2分岐球状ジョイント(たとえば7)で対に接合される。後に詳細に述べるように、各支柱1は半円状断面を有し、かつ側部に接着された摩擦車ランナーを有する。各2分岐駆動球2は2つの支柱1をその分割線に実状に即して近接して通過させる。各駆動球2は球状ソケット4でジャーナル軸受状に受けられ(journalled)、該球状ソケット4は、各駆動球2を横切る支柱対の対称的な関節連結を可能にする二葉(bi−lobar)ソケットウインドウ3を有する。ソケット4は、駆動球焦点間の距離を規定しかつ長さが調節可能であるスペーサ支柱(たとえば5)と、それぞれの支柱脚(たとえば6)とに接続する角成形(corner moldings)によって形成される。2分岐ジョイント7は、支柱のそれぞれの対が共通の焦点を共有し、対として3軸を中心として関節連結し、それらが相対的になす角度を変化させることを可能にする。各駆動球半球における摩擦駆動の制御により、サブフレーム8の位置および配向を決定できるように駆動球焦点と2分岐ジョイント7との間の支柱の長さを制御することができる。
【0064】
図2は図1に示されるものと同様のヘキサポッド概念の実施例を示すが、この場合は支持支柱がそれらの端部1でさらに接合され、かつひねってロックする延長ロック(twist−to−lock extension lock)(たとえば2)で入れ子状になることにより、それらの長さを変化させることができる。この場合駆動ノードスペーサ(たとえば5)はより長く、運動学を損なうことなく作業容積を増大させることができる。
【0065】
図3は図2に示すものと同様のヘキサポッドを示すが、この場合は状況の選択に応じて支持脚の搭載ポイントが再位置決めされている。構造の剛性を維持するための唯一の規則は、3つの支柱対すべてが顕著に異なった平面で作用しなければならないことである。
【0066】
図1、図2および図3を参照して説明されたヘキサポッド実施例における2分岐駆動球は、図4A、図4Bに示されるが、これはそのような球の1つの半球の頂部平面図および側部立面断面図を示す。示されるように、各半球はハウジング14を含み、これはピニオン9を駆動する電動モータ10を含む。該ピニオン9は摩擦車8と摩擦的に係合する(後に詳細に説明する)。各車は、支柱駆動車の対18a、18bおよび18c、19dの各々と摩擦的に係合するピニオンを規定する小径部分17を有する。支柱駆動車18a、18b、18c、および19d自体は、支柱1の側部と摩擦的に係合する小径ローラ部分を有する。
【0067】
上述のように、各2分岐駆動球内で支柱1が、各々が延在してより大きな摩擦車となる(たとえば3)摩擦ローラ18a、18b、18c、および19dによって保持される。これらの車はエラストマのバンド12および、ばね状鋼バンド13を有する。これらが互いに、またはより小さなピニオン歯車16および17またはモータ入力歯車9に接触すると、これらはエラストマのおよびばねバンドの予荷重下で接触圧力を保持するために僅かに変形する。また、支柱はランナー(たとえば2)を有するが、これはエラストマのサドル19に、接触圧力下でランナーとサドルとが変形して予荷重を維持するように支持される。この手段により、すべての摩擦的界面が有用な作業圧力で維持され得る。エラストマのサドル19は各々が支柱のエッジにおける軸状窪みに接着され、次いでそれらにランナー2が接着される。エンコーダトラックが上方の窪み20に接着され得る。ランナーはばね鋼ロッドを含み得る。摩擦駆動車18とより大きい摩擦車3との組合せは、その端部で針状ころ軸受5に支持されて、エンドプレート6と15との間で支持される車軸4を中心として回転し、該エンドプレート6および15はモータ10をも支持する役割を果たす。
【0068】
参照符号7は、半球の周りのゴシックアーチを走る径状アレイの部分であるボールを示す。これは半球に隣接して場所決めされ、半球同士が共通の回動軸を中心として回動することを可能にする。参照符号16は、任意のアイドラホイールを示す。歯車列にこれを加えると、摩擦駆動界面の数を増大させ、接触圧力に対する必要性が適切に低減する。これはまた、列の同期を保つ助けをし、それにより局所の破損によりよく対処できる。
【0069】
図5A、図5B、および図5Cは機構が原則的に水平に、かつスピンドルヘッドサブフレームがオフセットな角度に搭載されたパッケージされたヘキサポッド機械の実施例の3つの例示的な図を示す。6つの支柱1a−fは2分岐駆動球を通過する場合に対で交差するのが示される。この場合、これらはエラストマの蛇腹状(concertina)カバーで包まれる。3つの2分岐ロッドエンド型ジョイント2a、2bおよび2cは支柱端部をスピンドルハウジング5に接続する。ケーシング3はフレームとパッケージングとの両方を構成する。これは作業テーブル4を囲む皿部として始まり、上方に丸まって駆動球の台座となる。その背側にはスティフナとして作用する一体化リブを有する。作業テーブル4は網によってフレームケーシング3の皿部に保持され、切屑が下側の回収部に落ちることを可能にする。スピンドルユニット5は、その中心デフォルト位置にあるのが示される。一体化ウインドウを備えたカバー6が持ち上げられた位置にあるのが示されるが、これは作業領域を隔離するために下げることができる。支持脚部材(ベースレベルに+3)がフレームケーシングに提供されて5つのポイント8a−8fで装着され、ベースレベルで3つのポイント9a、9bおよび9cで接合する。
【0070】
次に図6を参照すると、3つの2分岐駆動ノード(たとえば1)と、3つの2分岐リンクノード(たとえば2)と、これらを有効長さが可変であるように駆動ノードを通って駆動可能に接続する6つの脚(たとえば3)とを備えた6つのノードヘキサポッドの実施例を示す。支持フレームワークは剛性ベースジャンクション7、8および9を接続する3つのベース支柱からなる。3つのさらなる支柱が各ベースジャンクションを、2分岐駆動ノードをも支持する共通頂点ジャンクション10に接続する。次いで2つのさらなる支柱が、2分岐駆動ノードをも支持するピークジャンクション11および12にまで延在する。4つのさらなる支柱(各ノードから2つずつ)が、背部支柱は共通ベースジャンクション9に接続し、前部支柱は隣接するベースジャンクション7および8に接続するように、ベースジャンクションに戻るように延在する。このような構造は、すべての力が張力または圧縮力に分解されているので、運動学的に純粋である。これは合計で13の支柱からなる。スピンドルユニット4が3つのリンクノードに装着される。代替ツールのためのホルダのアレイ5が、現在のツールを自動変更できるようにスピンドルヘッドが関節運動できるように設けられる。この実施例においては、支持フレームの低いほうのトライポッドは、システムサービスを封入するようにパネル(たとえば6)が張られている。
【0071】
図7Aおよび図7Bは、本質的に図6に説明されたものである2つの6ノードヘキサポッドモジュールの側面および平面図を示す。各々は、各モジュールごとに2つの前方ベースノード(たとえば1および2)が共通のレール(たとえば3)を走り、後方ベースノード(たとえば4)が平行であって離れたレール(たとえば5)を走るように、レール上に搭載される。
【0072】
この実施例においては2つのモジュールは被加工物6の両側の別々のレール対の上を、たとえばリニアモータシステムによってレールに沿って駆動されて走ることができる。
【0073】
図8Aおよび図8Bにペンタポッド機械の実施例を示す。5つの支柱1a〜1eはフレームケーシング6によって保持される環状ソケットに支持される個々の駆動球を通過する。支柱のうちの3つ(a、bおよびe)は共通の焦点3分岐ジョイント2で終端し、他の2つはそれらをスピンドル支持部に接続する個々の自由継手3を有する。支柱はエラストマの蛇腹カバーによって包まれる。3分岐ジョイント2は、2つの支柱1aおよび1bが共通の回動軸を有し、かつ対として共通の回動点を中心として3自由度で関節連結し、第3の支柱1eが同じ概念回動点を共有し、かつスピンドル支持体に対して1つの軸で独立して傾斜することを可能にする。
【0074】
取り外し可能なハンドルータ4がスピンドル支持に嵌められるのが示されるが、これはペンタポッドにおけるツールの備えの例である。作業テーブル5はフレームケーシング6の皿部に網によって支持され、フレームケーシング6は作業テーブルの周りの皿部から上方に丸まって延在して駆動球を支持する。フレームケーシングは、界面7を緩衝エラストマで充填した2つの部分から組立てられることができる。フレームケーシングは3本の脚8で支持され、取り外し可能な下側切屑トレイ9と、持ち上げられた位置で示される一体化ウインドウを備えたカバー10とを有する。
【0075】
図9A、図9Bおよび図9Cは大きな形式のペンタポッド搭載方式の前部および側部立面および頂部平面概念図を示す。点線で示される円筒は作業容積を示す。大きな形式のペンタポッドの代替的なノードレイアウトを図10A、図10Bおよび図10Cに示す。点線で示される円筒は作業容積を示す。
【0076】
3分岐ジョイントの拡大図および断面図を図11Aおよび図11Bに示す。支柱担持リング1は2つの環状くさび5および6の間に捕らえられ、該環状くさび5および6は支柱支持リング3およびクランプリング2の間に捕らえられる。アセンブリは、支柱支持半球4および基準半球12の周りにクランプ留めする。
【0077】
クランプリング2が支柱支持リング3に抗して締められる場合、これはくさび5および6を内側に締めつけてそれらの保持予荷重を増大させ、すべての可動部品を同様の予荷重下に保持する。より詳細には支柱担持リング1は2つの内向き傾斜接触面を有する。クランプダウンリング2は内向き傾斜接触面を有する。支柱支持リング3は、クランプダウンリング2が装着された場合に支柱1を出すための延長された切り欠きフランジを有する。これもまた、内向き傾斜接触面を有する。関節連結する半球4は、基準半球7に適合する環状ボールトラックを含み、これを中心として共通の軸で回動可能になる。環状くさび5および6はそれらの内向き面で半球の曲率に適合し、かつ部品1、2および3に適合する外向き傾斜接触面を有する。シェル7は基準半球12を支持部8および9を介して保持する。ボール10は基準半球12の環状ゴシックアーチプロファイルトラックを走るが、相補なトラックが他方の半球4に設けられる。参照符号11はクランプダウンリング2を支柱支持リング3に抗して保持し予荷重するために用いられるファスナのうちの1つに対しての備えを示す。
【0078】
以上、特定の実施例を参照してこの発明を説明してきたが、実施例はすべて例示的なものであり、前掲の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく変形および変更が可能であることを理解されたい。たとえば、図7Aおよび図7Bの多数の機械構成は異なって構成されて、異なった機械および/または機械の組み合わせを用い得る。いくつもの同様のまたは異なった機械が長い単一レール対を共有し、かつ異なったモジュールが同じ被加工品の機械加工において協働することを、または異なった構成要素を加工することを可能にする制御プログラム下で動作するよう構成され得る。柔軟性のある設備において、モジュールはその時点の用途の必要性に最適化するよう異なったレールシステムの間で可動であるよう構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する例示的なヘキサポッドの斜視図である。
【図2】代替的なヘキサポッド実施例を示す図である。
【図3】支持脚搭載点が異なって配置された図2の実施例を示す図である。
【図4A】D断面ヘキサポッド支柱に対する半球摩擦駆動配置の概略平面図である。
【図4B】D断面ヘキサポッド支柱に対する半球摩擦駆動配置の概略断面立面図である。
【図5A】垂直スピンドル配向を有する、水平に搭載されるヘキサポッド構成の斜視図である。
【図5B】垂直スピンドル配向を有する、水平に搭載されるヘキサポッド構成の異なった斜視図である。
【図5C】垂直スピンドル配向を有する、水平に搭載されるヘキサポッド構成の異なった斜視図である。
【図6】さらに別のヘキサポッド実施例の斜視図である。
【図7A】図6に示されるヘキサポッドを2つ含むワークステーションの側部立面図である。
【図7B】図6に示されるヘキサポッドを2つ含むワークステーションの頂部平面図である。
【図8A】本発明を実施する例示的なペンタポッドの前面図である。
【図8B】本発明を実施する例示的なペンタポッドの背面図である。
【図9A】ペンタポッド機構の概略前面立面図である。
【図9B】ペンタポッド機構の概略側部立面図である。
【図9C】ペンタポッド機構の概略頂部平面図である。
【図10A】図7A、図7Bおよび図7Cに類似するが、異なったペンタポッド構成を示す図である。
【図10B】図7A、図7Bおよび図7Cに類似するが、異なったペンタポッド構成を示す図である。
【図10C】図7A、図7Bおよび図7Cに類似するが、異なったペンタポッド構成を示す図である。
【図11A】3分岐ジョイントの拡大図である。
【図11B】3分岐ジョイントの側部立面図である。
Claims (29)
- 機械であって、機械ノードを通して駆動されて有効支柱長さを変化させ得る細長い支柱を含み、少なくとも2つの支柱が2分岐共通ノードを共有する、機械。
- ヘキサポッド構造を構成する、請求項1に記載の機械。
- 前記ヘキサポッド構造は、サブフレームとそれに対して可動であるプラットフォームとで6つのノードを規定する6つの細長い支柱を含み、前記ノードのうち3つは互い違いの(alternate)支柱対端部を多軸カップリングによって前記プラットフォームに接続し、前記ノードのうち前記サブフレームで規定される3つは、支柱が共通軸を中心として回動運動で互いに交差して通過することができるように、隣接する支柱対を保持する2分岐共通ノードを含む、、請求項2に記載の機械。
- 前記互い違いの支柱対端部は、2分岐多軸カップリングでプラットフォームに結合される、請求項3に記載の機械。
- 前記支柱端部は各々、それ自体の離散した多軸カップリングによってプラットフォームに結合される、請求項3に記載の機械。
- 前記2分岐共通ノードは各々が2つの半球を含み、1つがそれぞれの機械ノードを通過する各支柱に対するものであり、2つの半球は共通軸を中心として互いに対して回動可能であるように互いに対して球状に構成され、前記球状構成はその多軸運動に備える相補なソケットに保持される、前記請求項のいずれかに記載の機械。
- 前記半球の各々は支柱駆動モータを含む、請求項6に記載の機械。
- 前記支柱駆動モータは、摩擦駆動によってそれぞれの半球を通してそれぞれの支柱を駆動するように適合される、請求項7に記載の機械。
- 前記摩擦駆動は、それぞれの支柱の両側に摩擦的に係合する両側の駆動ローラ対を含む、請求項8に記載の機械。
- 前記ローラは各々が、支柱の幅に及ぶより大きな直径のホイールに結合されそれぞれ対になって相互に互いに接触し、そのような対のうちの少なくとも1つが前記モータによって駆動されるピニオンによって駆動される、請求項9に記載の機械。
- 前記ピニオンは、モータ駆動軸に結合されるピニオンによってモータにより駆動されるよう配置されるより大きな直径のホイールに結合される、請求項10に記載の機械。
- 前記ホイールは各々がエラストマのバンドを保持し、前記エラストマのバンドは柔軟性バンドを保持し、隣接するホイール同士またはピニオンとの間の接触圧力が外側のバンドを曲げ、かつ前記エラストマのバンドを縮ませるように構成される、請求項10または請求項11に記載の機械。
- 前記支柱はその両側に、各々が細長い柔軟性ロッドを前記摩擦駆動によって接触されるよう保持するエラストマのサドルを含む、請求項8から請求項12のいずれかに記載の機械。
- 前記支柱は総じて、半球状または断面がD字型であり、共通ノードを共有する2つの支柱はそれらの平坦面が向き合うよう構成される、請求項6から請求項13のいずれかに記載の機械。
- 前記3つの駆動ノードは、調節するべきノードの間隔空けを可能にする調節可能部材の総じて三角形のフレームワークによって間隔を空けられる、請求項3から請求項14のいずれかに記載の機械。
- 前記3つの駆動ノードは総じて3角形のフレームワークによって間隔を空けられ、前記フレームワーク自体は少なくとも2自由度のリンケージを介して3対の長さ調節可能支柱によって支持され、前記長さ調節可能支柱はそれらのベース端部で回動可能ジョイントにより隣接する対として結合される、請求項6から請求項15のいずれかに記載の機械。
- 前記長さ調節可能支柱は各々が2つの入れ子状部材を含み、前記入れ子状部材は、質量カウンターバランスとして作用する内部空気支柱と入れ子状界面に動力(powered)クランプ手段とを備える、請求項16に記載の機械。
- 3つの駆動ノードは総じて垂直な平面で支持される、請求項6から請求項17のいずれかに記載の機械。
- 3つの駆動ノードは、鋳造または成形された本体によって総じて垂直な平面に支持され、前記本体は総じて水平作業テーブルに対する支持部を規定する総じて水平な延在する点を有する、請求項18に記載の機械。
- 全体が包含された作業空間を前記鋳造または成形された本体と規定する取り外し可能なカバーを含む、請求項19に記載の機械。
- 機械であって、
機械ノードを通して駆動されて有効支柱長さを変化できる細長い支柱を含み、前記支柱のうちの3つは、前記3つの支柱の長さに依存して空間内で可動である第1のツール支持部を規定するよう一方端で可動に互いに接続され、前記支柱のうちさらに2つは、前記2つの支柱の長さに依存して空間内で可動である第2のツール支持を規定するよう一方端で可動に互いに接続され、さらに
前記第1のツール支持部と第2のツール支持部との間で支持されるツールを含む、機械。 - 前記ノードは球状ボールを含み、前記ボールは前記ボールの多方向回動運動を可能にする相補なソケット内に保持される、請求項21に記載の機械。
- 前記ボールは支柱駆動モータを含む、請求項22に記載の機械。
- 前記支柱はねじ山を切られ、前記モータは前記支柱とねじ山で係合する駆動部材を含む、請求項23に記載の機械。
- 前記第1のツール支持部は3分岐カップリングによって規定され、前記3分岐カップリングは、第1の支柱支持リングと、第1の環状くさびと、第2の支柱支持リングと、第2の環状くさびとを含み、これらすべてがボールの周りに嵌められ、前記環状くさびが内向きに圧縮して前記ボールを保持し、他のリングは間隔を空けられて円錐台(frusto−conical)面により支持され、前記ボール自体は2分岐して一方が保持されるベース基準を構成し、他方が第3の支柱に装着されて、かつ前記一方に対する回動運動のために前記一方にジャーナル軸受態様で受けられる、請求項21から請求項24のいずれかに記載の機械。
- 機械であって、
3つの長さ調節可能支柱を含み、前記3つの長さ調節可能支柱は間隔を空けられて、一方端で機械サブフレームに対して多方向回動運動するようジャーナル軸受態様で受けられ、かつ他方端で前記3つの支柱の相対的な長さに依存して自由空間で第1のツール支持部を可動に規定するように可動に互いに接続され、
自由空間で可動である第2のツール支持部は、2つのさらなる長さ調節可能支柱の可動に接続される端部によって規定され、前記2つのさらなる長さ調節可能支柱の他方端は間隔を空けられて前記サブフレームに対して多方向回動運動するようジャーナル軸受態様で受けられる、機械。 - 前記機械サブフレームは、中間位置において、前記第1および第2のツール支持部が総じて垂直に構成されるよう、実質的に垂直に配向される、請求項21から請求項26のいずれかに記載の機械。
- 前記機械サブフレームは、前記支柱を支持する総じて垂直な部品と作業テーブルを規定する総じて水平な部分とを含む成形物または鋳造物と、定位置では完全に前記作業空間を包含する取り外し可能に設けられるカバーとを含む、請求項27に記載の機械。
- 摩擦駆動モータであって、前記摩擦駆動モータは前記モータと細長い部材との間の相対的な長手方向の運動を引き起こすためのものであり、前記摩擦駆動モータは前記細長い部材の両側に摩擦的に係合する両側の駆動ローラ対を含み、前記両側の駆動ローラ対は、前記細長い部材の幅をわたって互いに摩擦的に係合するより直径の大きいホイールに結合される、摩擦駆動モータ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB0026357.4A GB0026357D0 (en) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | Improvements in parallel link machine design |
PCT/GB2001/004782 WO2002034461A2 (en) | 2000-10-27 | 2001-10-29 | Improvements in parallel link machine design |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004512476A true JP2004512476A (ja) | 2004-04-22 |
JP4190280B2 JP4190280B2 (ja) | 2008-12-03 |
Family
ID=9902114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002537492A Expired - Fee Related JP4190280B2 (ja) | 2000-10-27 | 2001-10-29 | パラレルリンク機械 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7506847B2 (ja) |
EP (1) | EP1330335B1 (ja) |
JP (1) | JP4190280B2 (ja) |
AU (1) | AU2002210731A1 (ja) |
DE (1) | DE60137703D1 (ja) |
GB (1) | GB0026357D0 (ja) |
WO (1) | WO2002034461A2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006281383A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Shin Nippon Koki Co Ltd | パラレルメカニズム装置 |
JP2009512836A (ja) * | 2005-07-26 | 2009-03-26 | メイケックス・リミテッド | 座標測定機 |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9401692D0 (en) * | 1994-01-28 | 1994-03-23 | Renishaw Plc | Performing measurement or calibration on positioning machines |
US6741912B2 (en) * | 2001-07-02 | 2004-05-25 | Microbotic A/S | Flexible tool for handling small objects |
US7241070B2 (en) * | 2001-07-13 | 2007-07-10 | Renishaw Plc | Pivot joint |
SE0201848D0 (sv) * | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Abb Ab | Anordning vid industrirobot |
US20070153459A1 (en) * | 2006-01-04 | 2007-07-05 | Jim Wohlford | Mounting system for flat panel electronic display |
US8127871B2 (en) * | 2008-11-03 | 2012-03-06 | Robert J Viola | Frame walker predicated on a parallel mechanism |
JP2011148010A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Yaskawa Electric Corp | ポジショナを備えたロボットシステム |
CN101776197A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-07-14 | 燕山大学 | 六缸驱动三轴转动平台 |
FR2958695A1 (fr) * | 2010-04-08 | 2011-10-14 | Bia | Verin apte a etre utilise dans une tourelle hexapode et tourelle hexapode comprenant le verin |
CN101890643B (zh) * | 2010-07-14 | 2012-05-23 | 哈尔滨工业大学 | 加工超大构件的可移动机床 |
CN102950591B (zh) * | 2011-08-17 | 2015-07-01 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 工业机器人 |
CN102501248B (zh) * | 2011-11-28 | 2014-04-16 | 燕山大学 | 内外环嵌套动态连接过约束混联机构 |
CZ304114B6 (cs) * | 2012-08-22 | 2013-10-30 | CVUT v Praze, Fakulta strojní | Zarízení pro snízení prenosu sil do rámu ze dvou vzájemne silove na sebe pusobících cástí |
WO2014085436A1 (en) | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of University Of Arizona | Solar generator with large reflector dishes and concentrator photovoltaic cells in flat arrays |
US9746127B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-08-29 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Frame with compression and tension members to rotate equipment about an axis |
CN103557241B (zh) * | 2013-11-04 | 2015-08-19 | 沈阳工业大学 | 球关节三维轴 |
WO2016115502A1 (en) | 2015-01-16 | 2016-07-21 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Micro-scale concentrated photovoltaic module |
WO2016141041A1 (en) | 2015-03-02 | 2016-09-09 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Glass forming mold of adjustable shape |
CN104851366B (zh) | 2015-05-29 | 2018-02-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种柔性显示装置 |
US10686400B2 (en) | 2015-06-12 | 2020-06-16 | THE ARIZONA BOARD OR REGENTS on behalf of THE UNIVERSITY OF ARIZONA | Tandem photovoltaic module with diffractive spectral separation |
WO2017024038A1 (en) | 2015-08-03 | 2017-02-09 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Solar concentrator for a tower-mounted central receiver |
US11124281B2 (en) * | 2018-10-16 | 2021-09-21 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Mechanisms for steering robotic fish |
CN110860932B (zh) * | 2019-11-21 | 2023-03-21 | 广东创能精密机械有限公司 | 一种刀库机构 |
EP3888843A1 (de) * | 2020-03-31 | 2021-10-06 | Picum MT GmbH | Mobile werkzeugmaschine |
WO2022018546A1 (en) * | 2020-07-20 | 2022-01-27 | National Metrology Institute Of South Africa | Probing configuration |
CN114770226B (zh) * | 2022-06-07 | 2024-04-30 | 中山市捷上同程数控机床有限公司 | 一种基于插补y轴的可调节三角支撑稳定车铣复合的结构 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08508579A (ja) * | 1994-01-28 | 1996-09-10 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 位置決め機械上の測定または較正の実行方法 |
JPH09136286A (ja) * | 1995-11-11 | 1997-05-27 | Hitachi Seiki Co Ltd | 三本の脚を有する位置決め装置及び工作機械 |
JPH10109285A (ja) * | 1996-10-02 | 1998-04-28 | Toshiba Mach Co Ltd | マニプレータ |
US5771747A (en) * | 1996-09-03 | 1998-06-30 | Sheldon/Van Someren, Inc. | Machine having an adjustable framework and an internal multi-axis manipulator |
JPH1177577A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-03-23 | Toshiba Mach Co Ltd | ワイヤ駆動式マニピュレータ |
JP2000288965A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-17 | Okuma Corp | 測定装置および機械の誤差補正方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3288421A (en) * | 1965-03-29 | 1966-11-29 | Everett R Peterson | Movable and rotatable top |
US5028180A (en) | 1989-09-01 | 1991-07-02 | Sheldon Paul C | Six-axis machine tool |
GB9107207D0 (en) * | 1991-04-05 | 1991-05-22 | Tycho Technology Ltd | Mechanical manipulator |
US5401128A (en) * | 1991-08-26 | 1995-03-28 | Ingersoll Milling Machine Company | Octahedral machine with a hexapodal triangular servostrut section |
DE19609072A1 (de) * | 1996-03-05 | 1997-09-11 | N M T Gmbh I G | Vorrichtung für die Positionierung einer Positionierplatte |
GB9612179D0 (en) | 1996-06-11 | 1996-08-14 | Geodetic Technology Internatio | Improvements relating to mechanical manipulators |
DE29709379U1 (de) * | 1996-07-06 | 1997-09-25 | Hüller Hille GmbH, 71636 Ludwigsburg | Werkzeugmaschine zur bis zu fünfseitigen Bearbeitung von Werkstücken |
FR2757440B1 (fr) | 1996-12-20 | 1999-03-19 | Conservatoire Nat Arts | Plateforme hexapode et dispositifs d'articulation spherique utilisables pour sa realisation |
DE19710866A1 (de) | 1997-03-15 | 1998-09-17 | Schaeffler Waelzlager Ohg | Wälzgelagertes Gelenk |
WO1999038646A1 (en) * | 1998-02-03 | 1999-08-05 | Hexel Corporation | Systems and methods employing a rotary track for machining and manufacturing |
FR2779086B1 (fr) | 1998-04-27 | 2000-06-30 | Const Mecaniques Des Vosges Ma | Systeme compensateur pour hexapode |
DE19836624C1 (de) * | 1998-08-13 | 2000-02-10 | Heckert Werkzeugmaschinen Gmbh | Werkzeugmaschine mit Koppelführung |
JP3553806B2 (ja) * | 1998-10-19 | 2004-08-11 | オークマ株式会社 | パラレルメカニズム工作機械 |
US20020010465A1 (en) * | 2000-01-31 | 2002-01-24 | Ja Kyo Koo | Frame fixator and operation system thereof |
DE50113363D1 (de) * | 2000-10-20 | 2008-01-24 | Deere & Co | Bedienungselement |
WO2002035457A2 (en) * | 2000-10-27 | 2002-05-02 | Makex Limited | Haptic input device |
US20020097932A1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-07-25 | Douglas Roberts | Spherical bearing |
-
2000
- 2000-10-27 GB GBGB0026357.4A patent/GB0026357D0/en not_active Ceased
-
2001
- 2001-10-29 WO PCT/GB2001/004782 patent/WO2002034461A2/en active Search and Examination
- 2001-10-29 US US10/432,042 patent/US7506847B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-29 EP EP01978635A patent/EP1330335B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-29 AU AU2002210731A patent/AU2002210731A1/en not_active Abandoned
- 2001-10-29 DE DE60137703T patent/DE60137703D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-29 JP JP2002537492A patent/JP4190280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08508579A (ja) * | 1994-01-28 | 1996-09-10 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 位置決め機械上の測定または較正の実行方法 |
JPH09136286A (ja) * | 1995-11-11 | 1997-05-27 | Hitachi Seiki Co Ltd | 三本の脚を有する位置決め装置及び工作機械 |
US5771747A (en) * | 1996-09-03 | 1998-06-30 | Sheldon/Van Someren, Inc. | Machine having an adjustable framework and an internal multi-axis manipulator |
JPH10109285A (ja) * | 1996-10-02 | 1998-04-28 | Toshiba Mach Co Ltd | マニプレータ |
JPH1177577A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-03-23 | Toshiba Mach Co Ltd | ワイヤ駆動式マニピュレータ |
JP2000288965A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-17 | Okuma Corp | 測定装置および機械の誤差補正方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006281383A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Shin Nippon Koki Co Ltd | パラレルメカニズム装置 |
JP2009512836A (ja) * | 2005-07-26 | 2009-03-26 | メイケックス・リミテッド | 座標測定機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002034461A3 (en) | 2002-08-15 |
WO2002034461A2 (en) | 2002-05-02 |
EP1330335A2 (en) | 2003-07-30 |
DE60137703D1 (de) | 2009-04-02 |
AU2002210731A1 (en) | 2002-05-06 |
US20040079844A1 (en) | 2004-04-29 |
GB0026357D0 (en) | 2000-12-13 |
EP1330335B1 (en) | 2009-02-18 |
JP4190280B2 (ja) | 2008-12-03 |
US7506847B2 (en) | 2009-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4190280B2 (ja) | パラレルリンク機械 | |
US7793564B2 (en) | Parallel mechanism having two rotational and one translational degrees of freedom | |
JP5430947B2 (ja) | 位置決め装置 | |
US7331750B2 (en) | Parallel robot | |
US8424824B1 (en) | Balancer swivel arm assembly | |
US7337691B2 (en) | Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint | |
RU2558324C2 (ru) | Параллельный кинематический механизм с держателями карданного типа | |
GB2083795A (en) | Manipulator mechanisms | |
JPH10509788A (ja) | 可動機構構造に関する改良 | |
CN101628417A (zh) | 一种带有主动伸缩杆的三转动自由度并联机器人 | |
JP2008506545A (ja) | 2つのサブアセンブリ手段から構成される可動要素を移動させる手段を備えるパラレルロボット | |
JP2004508950A (ja) | 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 | |
CN102059697A (zh) | 平移支链及使用该平移支链的并联机器人 | |
CN201573210U (zh) | 一种带有主动伸缩杆的三转动自由度并联机器人 | |
KR102612120B1 (ko) | 평면형 다관절 로봇 암 시스템 | |
Brogårdh et al. | Application-oriented development of parallel kinematic manipulators with large workspace | |
JP3553806B2 (ja) | パラレルメカニズム工作機械 | |
JP2001121460A (ja) | ロボット用パラレルリンク機構 | |
US11364626B2 (en) | 6-dof parallel robot with a double-gyroscopic component | |
CN103395062A (zh) | 一种高速六自由度并联机械手 | |
CN105710866A (zh) | 一种具有嵌套结构的四自由度并联机械手 | |
JPH10286792A (ja) | 平行リンクで構成された脚を有する位置決め装置及び工作機械 | |
CN114367961B (zh) | 一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构 | |
TWI544982B (zh) | 一種可維持於最佳操作平面運作之多軸複合式工具機以及一球關節 | |
CN113199462B (zh) | 可调式3-pxy并联机构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041026 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070605 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070904 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070911 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071004 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071012 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071102 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071109 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080603 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080819 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080916 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110926 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120926 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130926 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |