JPH10286792A - Positioning device having leg composed of parallel link and machine tool - Google Patents
Positioning device having leg composed of parallel link and machine toolInfo
- Publication number
- JPH10286792A JPH10286792A JP9110514A JP11051497A JPH10286792A JP H10286792 A JPH10286792 A JP H10286792A JP 9110514 A JP9110514 A JP 9110514A JP 11051497 A JP11051497 A JP 11051497A JP H10286792 A JPH10286792 A JP H10286792A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- arms
- rolling bearing
- pair
- center axis
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも三本の
脚により可動部材を空間で移動させる位置決め装置に係
り、例えば、可動部材に設けられた主軸を回転させて工
作物を機械加工する工作機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device for moving a movable member in space by at least three legs, for example, a machine tool for machining a workpiece by rotating a main shaft provided on the movable member. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】関節部を介して複数のロボットアームを
直列に連結した産業用ロボットが広く使用されている
が、このロボットアームは片持ち梁構造なので、大きな
質量の運動部を移動させる必要があり、また、関節部の
誤差や遊びが拡大されて位置決め精度が低下する可能性
がある。一方、マシニングセンタなど工作機械では、主
軸と工作物とを相対移動させるのに、大きな質量の主軸
頭，コラム及びテーブル等を移動させるので、大きな駆
動力が必要である。2. Description of the Related Art An industrial robot in which a plurality of robot arms are connected in series via a joint is widely used. However, since this robot arm has a cantilever structure, it is necessary to move a moving part having a large mass. In addition, there is a possibility that positioning accuracy may be reduced due to an increase in errors and play of the joints. On the other hand, in a machine tool such as a machining center, a large driving force is required because the spindle head, column, table, and the like having a large mass are moved to relatively move the spindle and the workpiece.
【０００３】これに対して、例えば特公平４−４５３１
０号公報には、三次元的に運動する三組の脚により可動
部材を空間で移動させる位置決め装置が開示されてい
る。この位置決め装置は「パラレルメカニズム」と一般
的に呼ばれており、従来の産業用ロボットや工作機械等
と比較すると運動部が軽量なので駆動力が小さくて済
み、高速で運動して早送り，位置決めができるという特
徴を有している。On the other hand, for example, Japanese Patent Publication No. 4-4531
No. 0 discloses a positioning device that moves a movable member in space by three sets of legs that move three-dimensionally. This positioning device is generally called a "parallel mechanism". Compared with conventional industrial robots and machine tools, the moving part is lighter and requires less driving force. It has the feature of being able to.
【０００４】従来から各種タイプのパラレルメカニズム
が提案されているが、可動部材を空間で平行移動させる
ために三組のリンク機構で三本の脚を構成し、関節部に
球面軸受を使用したものがある。この構成のパラレルメ
カニズム機構の場合に、可動部材に負荷が掛かると、こ
の負荷は各アームに分散されてリンク機構のアームを引
っ張る力か又は圧縮する力にすべて変換されるので、ア
ームには曲げモーメント荷重やねじり力などは掛からな
い。したがって、可動部材を平行移動させるための構成
が容易で且つ軽量であるにも拘らず、可動部材の機械的
変形が少なく、高い剛性を得ることができるという利点
を有している。Conventionally, various types of parallel mechanisms have been proposed. In order to move a movable member in parallel in space, three sets of link mechanisms are used to form three legs, and a spherical bearing is used for a joint. There is. In the case of the parallel mechanism mechanism having this configuration, when a load is applied to the movable member, the load is distributed to each arm and converted into a force for pulling or compressing the arm of the link mechanism, so that the arm is bent. No moment load or torsional force is applied. Therefore, although the structure for moving the movable member in parallel is easy and lightweight, there is an advantage that the mechanical deformation of the movable member is small and high rigidity can be obtained.
【０００５】本出願人は、本発明の関連技術として特願
平７−３１７１７２号（平成７年１１月１１日付け出
願）で、可動部材を空間で平行移動させるための三本の
脚を有するパラレルメカニズムを使用した位置決め装置
及び工作機械を提案した。この技術では、二本のアーム
とこのアームの端部を連結する二本の他方のアームとで
四辺形をなす三組のリンク機構により三本の脚を構成し
ている。そして、前記他方のアームは、可動部材に取付
けられたハウジングと、このハウジングに回動自在に軸
支されたシャフトと、一方のアームがこのシャフトの回
転中心軸に直交する軸線のまわりに自在に揺動するよう
に、シャフトの両端部と一方のアームの端部とをそれぞ
れ連結する一対の連結部とを設けて、位置決め精度を高
精度にし関節構造が高剛性になるようにしている。The applicant of the present invention has a related art in Japanese Patent Application No. Hei 7-317172 (filed on Nov. 11, 1995), which has three legs for translating a movable member in space. A positioning device and a machine tool using a parallel mechanism were proposed. In this technique, three legs are configured by three sets of link mechanisms forming a quadrilateral with two arms and two other arms connecting ends of the arms. The other arm includes a housing mounted on a movable member, a shaft rotatably supported by the housing, and one arm freely swinging about an axis orthogonal to a rotation center axis of the shaft. A pair of connecting portions for connecting both ends of the shaft and ends of one arm are provided so as to swing, so that positioning accuracy is high and the joint structure has high rigidity.
【０００６】前記関連技術では、可動部材を水平にして
三組のリンク機構により空間で平行移動させているが、
可動部材を傾けるような外力（例えば、位置決め装置を
工作機械に応用して、主軸に装着されたエンドミル（工
具）でエンドミル加工等を行った場合に可動部材に掛か
る反力等）が作用する場合がある。前記外力によりリン
ク機構のアームを互い違いに動かすような負荷（即ち、
アームを互いに異なる方向に曲げようとする負荷）が作
用しても、リンク機構のアームどうしを連結する関節部
に球面軸受又はこれに相当するような三自由度を有する
連結機構を用いれば、前記負荷はアームの引張り・圧縮
方向の力にすべて変換される。その結果、各アームに
は、その軸線方向すなわち引張り・圧縮方向のみの力が
作用することになり曲げモーメント荷重やねじり力など
は掛からない。元来、細長いアームは、曲げモーメント
荷重やねじりモーメント荷重等に対する剛性は低いが、
引張り・圧縮方向の力に対しては高い剛性を有している
ので、パラレルメカニズムでは高い剛性を得ることがで
き、可動部材に負荷が掛かってもその変位量は極めて小
さい。In the related art, the movable member is horizontally moved in parallel by three sets of link mechanisms.
When an external force that inclines the movable member (for example, a reaction force applied to the movable member when end milling is performed by an end mill (tool) mounted on a spindle by applying the positioning device to a machine tool) acts. There is. A load that causes the arms of the link mechanism to alternately move due to the external force (ie,
Even if a load for bending the arms in directions different from each other acts), if a spherical bearing or a coupling mechanism having three degrees of freedom equivalent to this is used for the joint connecting the arms of the link mechanism, All loads are converted into the tension and compression forces of the arm. As a result, a force is applied to each arm only in the axial direction, that is, in the tension / compression direction, and no bending moment load or torsional force is applied. Originally, the slender arm has low rigidity against bending moment load and torsional moment load,
Since the rigidity is high with respect to the tension and compression directions, high rigidity can be obtained with the parallel mechanism, and the displacement of the movable member is extremely small even when a load is applied.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記関連技
術に係る位置決め装置では、関節部が球面軸受ではない
ために各関節部が独立して三自由度を有していないの
で、前記反力等が可動部材を水平方向から傾けるように
作用すると、リンク機構にはアームを互いに異なる方向
に曲げようとする負荷が掛かることがある。この負荷
は、アームの引張り・圧縮方向の力に変換されないで、
引張り・圧縮方向以外の方向に曲げモーメント荷重やね
じり力等となって作用する。特に、関節部にころがり軸
受を使用した場合などには、ころがり軸受の点接触の部
分に前記負荷が集中してこの部分が弾性変形し、剛性に
悪影響を与える可能性がある。However, in the positioning device according to the related art, since the joints are not spherical bearings, each joint does not independently have three degrees of freedom. Acts to incline the movable member from the horizontal direction, a load may be applied to the link mechanism to bend the arms in different directions. This load is not converted into the tension / compression force of the arm,
It acts as a bending moment load and a torsional force in directions other than the tension and compression directions. In particular, when a rolling bearing is used for a joint, the load concentrates on a point contact portion of the rolling bearing, and this portion is elastically deformed, which may adversely affect rigidity.
【０００８】なお、関節部に球面軸受を使用すれば、各
関節部が独立して三自由度を有するので、上述のように
アームを互いに異なる方向に曲げようとする荷重が掛か
っても、アームには引張り・圧縮方向の力のみが作用す
る。ところが、球面軸受は滑り摩擦なので、摺動部に微
小な間隙を確保する必要があることから、予圧をかける
ことが困難である。そのため、摺動部の間隙や誤差によ
り剛性を高めるのにも限界があり、位置決め精度が低く
耐久性も十分ではない。このように、少なくとも三本の
脚を有して可動部材を空間で移動させる位置決め装置に
設けられた平行四辺形のリンク機構を構成するアーム
に、引張り・圧縮方向以外の方向に負荷が掛かると剛性
が低下するという課題があった。If a spherical bearing is used for the joints, each joint has three degrees of freedom independently. Therefore, even if loads for bending the arms in directions different from each other are applied as described above, the arm , Only the force in the tension / compression direction acts. However, since spherical bearings have sliding friction, it is necessary to secure a small gap in the sliding portion, and it is difficult to apply a preload. Therefore, there is a limit in increasing the rigidity due to the gap and error of the sliding portion, and the positioning accuracy is low and the durability is not sufficient. As described above, when a load is applied to the arm constituting the parallelogram link mechanism provided in the positioning device having at least three legs and moving the movable member in space, in a direction other than the tension / compression direction. There was a problem that rigidity was reduced.
【０００９】本発明は、斯かる課題を解決するためにな
されたもので、リンク機構のアームに掛かる外力を引張
り・圧縮方向の力に変換して、剛性を向上させて位置決
め精度を高精度にすることができる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を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in order to solve such a problem, and converts an external force applied to an arm of a link mechanism into a force in a tension / compression direction to improve rigidity and improve positioning accuracy with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a positioning device and a machine tool having legs constituted by parallel links that can be used.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係る平行リンクで構成された脚を有する位
置決め装置は、一対の第１のアームとこの一対の第１の
アームの両方の一端の間及び他端の間にそれぞれ配置さ
れた一対の第２のアームとで平行四辺形をなす少なくと
も三組のリンク機構により少なくとも三本の脚を構成
し、前記第１のアームの前記一端に配置された前記第２
のアームを駆動側部材を介して移動させることにより、
前記第１のアームの前記他端に配置された前記第２のア
ームに取付けられた可動部材を空間で移動させて位置決
めする。そして、前記第１のアームは、途中に設けられ
た第１の連結機構により前記第１のアームの中心軸線ま
わりに相対回動自在に連結された第１，第２のアーム部
材を有し、前記第２のアームは、途中に設けられた第２
の連結機構により前記第２のアームの中心軸線まわりに
相対回動自在に連結された第３，第４のアーム部材を有
し、前記第１のアームの中心軸線及び前記第２のアーム
の中心軸線の両方と直交する軸線のまわりに前記第１の
アームと前記第２のアームとが相対的に自在に揺動する
ように、前記第１のアームの端部と前記第２のアームの
端部とを関節部により連結している。In order to achieve the above-mentioned object, a positioning device having a leg constituted by a parallel link according to the present invention comprises a pair of first arms and a pair of first arms. At least three legs are formed by at least three sets of link mechanisms forming a parallelogram with a pair of second arms arranged between one end and the other end of the first arm, and The second arranged at one end
By moving the arm through the drive side member,
A movable member attached to the second arm disposed at the other end of the first arm is moved and positioned in a space. The first arm has first and second arm members that are relatively rotatably connected around a center axis of the first arm by a first connection mechanism provided in the middle of the first arm. The second arm is provided with a second arm provided on the way.
And third and fourth arm members connected rotatably relative to the center axis of the second arm by the connecting mechanism of (1), the center axis of the first arm and the center of the second arm. An end of the first arm and an end of the second arm such that the first arm and the second arm swing relatively freely about an axis orthogonal to both of the axes. The parts are connected by joints.
【００１１】前記第１の連結機構は、予圧がかけられた
アーム用ころがり軸受を介して前記第１のアーム部材と
前記第２のアーム部材とを相対的に回動自在に連結し、
前記第２の連結機構は予圧がかけられたアーム用ころが
り軸受を介して前記第３のアーム部材と前記第４のアー
ム部材とを相対的に回動自在に連結し、前記駆動側部材
又は前記可動部材に取付けられたケーシングに対して、
前記第３のアーム部材を回動自在に軸支するケーシング
用ころがり軸受に予圧をかけ、前記関節部は、予圧がか
けられた関節部用ころがり軸受により前記第１のアーム
の前記端部と前記第２のアームの前記端部とを連結する
のが好ましい。The first connecting mechanism connects the first arm member and the second arm member relatively rotatably via a preloaded arm roller bearing,
The second connection mechanism relatively rotatably connects the third arm member and the fourth arm member via a pre-loaded arm roller bearing, and the drive side member or the For the casing attached to the movable member,
A preload is applied to a rolling bearing for a casing that rotatably supports the third arm member, and the joint portion is connected to the end portion of the first arm by a rolling bearing for a preloaded joint portion. Preferably, the end of the second arm is connected.
【００１２】好ましい実施形態に係る平行リンクで構成
された脚を有する工作機械は、一対の第１のアームとこ
の一対の第１のアームの両方の一端の間及び他端の間に
それぞれ配置された一対の第２のアームとで平行四辺形
をなす少なくとも三組のリンク機構により少なくとも三
本の脚を構成し、前記第１のアームの前記一端に配置さ
れた前記第２のアームを駆動側部材を介して移動させる
ことにより、前記第１のアームの前記他端に配置された
前記第２のアームに取付けられて主軸頭が設けられた可
動部材を空間で移動させるとともに、前記主軸頭の主軸
を回転させる。そして、前記第１のアームは、途中に設
けられて予圧がかけられたアーム用ころがり軸受を有す
る第１の連結機構により前記第１のアームの中心軸線ま
わりに相対回動自在に連結された第１，第２のアーム部
材を有し、前記第２のアームは、途中に設けられて予圧
がかけられたアーム用ころがり軸受を有する第２の連結
機構により前記第２のアームの中心軸線まわりに相対回
動自在に連結された第３，第４のアーム部材を有し、前
記第１のアームの中心軸線及び前記第２のアームの中心
軸線の両方と直交する軸線のまわりに前記第１のアーム
と前記第２のアームとが相対的に自在に揺動するよう
に、予圧がかけられた関節部用ころがり軸受を有する関
節部により前記第１のアームの端部と前記第２のアーム
の端部とを連結している。A machine tool having legs constituted by parallel links according to a preferred embodiment is disposed between a pair of first arms and between both ends of the pair of first arms and between the other ends thereof. At least three legs are formed by at least three sets of link mechanisms forming a parallelogram with the pair of second arms, and the second arm disposed at the one end of the first arm is driven. By moving through a member, the movable member attached to the second arm disposed at the other end of the first arm and provided with a spindle head is moved in space, and the movable member of the spindle head is moved. Rotate the main shaft. The first arm is relatively rotatably connected around a central axis of the first arm by a first connection mechanism having a pre-loaded arm rolling bearing provided in the middle of the first arm. 1, a second arm member, wherein the second arm is provided around the center axis of the second arm by a second connection mechanism having an arm rolling bearing provided preliminarily provided on the way. A third arm member rotatably connected to the first arm and a fourth arm member, wherein the first arm is arranged around an axis orthogonal to both a center axis of the first arm and a center axis of the second arm; An end of the first arm and the second arm are connected by a joint having a pre-loaded rolling bearing for the joint so that the arm and the second arm swing relatively freely. It is connected to the end.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態
の一例を図１乃至図５を参照して説明する。本発明に係
る平行リンクで構成された脚を有する位置決め装置は、
組立作業又は搬送作業等を行う産業用ロボットや、工作
物の切削など機械加工を行う工作機械に適用することが
できるが、本実施形態では、ドリリングセンタなど工作
機械に適用した場合を示している。なお、位置決め装置
は、少なくとも三組のリンク機構により構成される少な
くとも三本の脚を有していればよく、その他の脚を別途
有する場合であってもよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The positioning device having a leg configured by the parallel link according to the present invention,
The present invention can be applied to an industrial robot that performs an assembling operation or a transporting operation, or a machine tool that performs machining such as cutting of a workpiece. . The positioning device only needs to have at least three legs constituted by at least three sets of link mechanisms, and may have other legs separately.
【００１４】図１は本発明に係る工作機械の正面構造
図、図２は図１の工作機械を説明するための概略図であ
る。図１に示すように、位置決め装置としての立形の工
作機械１は、立設された四本の柱２と、柱２の上部に水
平方向に取付けられた天井部材３と、天井部材３の下方
に位置して柱２に水平方向に取付けられて工作物４又は
パレット（図示せず）を着脱可能に載置するためのテー
ブル５とを有している。FIG. 1 is a front structural view of a machine tool according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the machine tool of FIG. As shown in FIG. 1, a vertical machine tool 1 as a positioning device includes four pillars 2 erected, a ceiling member 3 horizontally mounted on an upper portion of the pillar 2, and a ceiling member 3. And a table 5 which is mounted below and horizontally mounted on the column 2 and on which a workpiece 4 or a pallet (not shown) is removably mounted.
【００１５】天井部材３とテーブル５との間の空間が加
工領域６となり、この加工領域６にパラレルメカニズム
機構７の可動部の大部分が配置されている。加工領域６
は、切粉や切削油剤等の飛散防止のために、周囲がスプ
ラッシュカバー８により囲まれた遮蔽空間になってい
る。天井部材３の上部はカバー９で囲まれた駆動室１０
になっており、ここにパラレルメカニズム機構７の駆動
モータ１１など駆動部が配置されている。The space between the ceiling member 3 and the table 5 is a processing area 6, in which most of the movable parts of the parallel mechanism mechanism 7 are arranged. Processing area 6
Is a shielded space surrounded by a splash cover 8 in order to prevent chips and cutting oil from scattering. The upper part of the ceiling member 3 has a drive room 10 surrounded by a cover 9.
Here, a drive unit such as the drive motor 11 of the parallel mechanism mechanism 7 is disposed.
【００１６】図１及び図２に示すように、パラレルメカ
ニズム機構７は、可動部材としてのエンドプレート２４
を三次元的に運動させる三本の脚を有しており、三本の
脚は三組のリンク機構２３により構成されている。リン
ク機構２３は、一対の第１のアーム２０と、この一対の
第１のアーム２０の両方の一端（例えば、上端）の間に
配置されて連結された第２のアーム２１と、第１のアー
ム２０の他端（例えば、下端）の間に配置されて連結さ
れた第２のアーム２２とで平行四辺形をなしている。一
対の第２のアーム２１，２２が平行四辺形の短い辺に相
当する。As shown in FIGS. 1 and 2, the parallel mechanism mechanism 7 includes an end plate 24 as a movable member.
The three legs are configured by three sets of link mechanisms 23. The link mechanism 23 includes a pair of first arms 20, a second arm 21 disposed and connected between both ends (for example, upper ends) of both of the pair of first arms 20, The second arm 22 disposed and connected between the other end (for example, the lower end) of the arm 20 forms a parallelogram. The pair of second arms 21 and 22 correspond to short sides of the parallelogram.
【００１７】第１のアーム２０の一端（上端）に配置さ
れた第２のアーム２１を駆動側部材２５を介して移動さ
せることにより、第１のアーム２０の他端（下端）に配
置された第２のアーム２２に取付けられたエンドプレー
ト２４を、常に水平な姿勢を維持させながら空間で平行
移動（即ち、並進動作）させて位置決めしている。エン
ドプレート２４はほぼ六角形の板状部材であり、その中
心部には、回転駆動される主軸２６を有する主軸頭２７
が取付けられている。エンドプレート２４より下方に向
けて配置された主軸２６には、ドリルなど工具２８が着
脱可能に装着されている。主軸頭２７には、主軸２６を
回転させるための主軸駆動用モータ３６が取付けられて
いる。主軸２６の軸線方向がＺ軸であり、Ｚ軸とこれに
直交するＸ軸，Ｙ軸とにより工作機械１の直交座標系を
なしている。The second arm 21 disposed at one end (upper end) of the first arm 20 is moved via the drive-side member 25 to be disposed at the other end (lower end) of the first arm 20. The end plate 24 attached to the second arm 22 is positioned by being translated (that is, translated) in space while always maintaining a horizontal posture. The end plate 24 is a substantially hexagonal plate-like member.
Is installed. A tool 28 such as a drill is detachably mounted on the main shaft 26 disposed below the end plate 24. A spindle drive motor 36 for rotating the spindle 26 is attached to the spindle head 27. The axis direction of the main shaft 26 is the Z-axis, and the Z-axis and the X-axis and the Y-axis orthogonal thereto form an orthogonal coordinate system of the machine tool 1.
【００１８】柱２及び天井部材３は工作機械１のフレー
ムを構成しており、天井部材３の中央部には、下方に突
出してパラレルメカニズム機構７を吊り下げて支持する
支持部２９が一体的に形成されている。支持部２９は下
方を向いている三本のサポート材３０を一体的に有して
おり、これらサポート材３０は周方向に均等に配置され
ている。矢印Ｆに示すように揺動する駆動側部材２５に
は基端部３１が固定されており、この基端部３１が、フ
レーム側即ちサポート材３０に揺動自在に支持されてい
る。駆動側部材２５の先端部３２は、第１のアーム２０
の他端（上端）の第２のアーム２１に揺動自在に連結さ
れている。The column 2 and the ceiling member 3 constitute a frame of the machine tool 1, and a support portion 29 projecting downward and suspending and supporting the parallel mechanism mechanism 7 is integrally formed at the center of the ceiling member 3. Is formed. The support portion 29 integrally has three support members 30 facing downward, and these support members 30 are uniformly arranged in the circumferential direction. A base end portion 31 is fixed to the drive side member 25 that swings as shown by the arrow F, and the base end portion 31 is swingably supported by the frame side, that is, the support member 30. The distal end 32 of the drive side member 25 is connected to the first arm 20.
The other arm (upper end) of the second arm 21 is swingably connected to the second arm 21.
【００１９】駆動モータ１１により正逆方向に回転する
ピニオン３３にはラック３４が噛合しており、ラック３
４は、矢印Ｈのように往復移動するとともに、駆動側部
材２５の先端部３２に矢印Ｇのように揺動自在に連結さ
れている。駆動側部材２５は、引張ばね３５により、引
張ばね３５の取付け位置Ｂに働く重力とほぼ同じ付勢力
で上方に引っ張られている。これにより、ピニオン３３
には前記重力による負荷は殆ど掛からず、ラック３４，
駆動側部材２５及びリンク機構２３は、小さな駆動力で
高速度で運動できるようになっている。リンク機構２
３，駆動側部材２５及びラック３４からなる運動部と、
ラック３４に噛合するピニオン３３を回動させる駆動モ
ータ１１とにより構成されるユニット機構３８を三組設
けて、これら三組のユニット機構３８により、リンク機
構２３の下端部に支持されたエンドプレート２４を空間
で水平移動させて位置決めする。A rack 34 meshes with a pinion 33 which is rotated in the forward and reverse directions by the drive motor 11.
Reference numeral 4 reciprocates as indicated by an arrow H and is swingably connected to a distal end portion 32 of the drive side member 25 as indicated by an arrow G. The drive side member 25 is pulled upward by the tension spring 35 with substantially the same urging force as the gravity acting on the mounting position B of the tension spring 35. Thereby, the pinion 33
Hardly receives the load due to the gravity.
The drive side member 25 and the link mechanism 23 can move at a high speed with a small driving force. Link mechanism 2
3, a moving unit including the drive-side member 25 and the rack 34;
Three sets of unit mechanisms 38 each including a drive motor 11 for rotating a pinion 33 meshing with the rack 34 are provided, and the end plate 24 supported by the lower end of the link mechanism 23 is provided by these three sets of unit mechanisms 38. Is positioned horizontally by moving it horizontally.
【００２０】主軸駆動用モータ３６と三台の駆動モータ
１１は、制御装置３７により制御される。制御装置３７
は、所定の加工プログラムに従って各駆動モータ１１を
制御し、各運動部の各リンク機構２３を移動させて変形
させることにより、工具２８の軌跡を制御するととも
に、主軸駆動用モータ３６を駆動して主軸２６及び工具
２８を回転させる。The spindle drive motor 36 and the three drive motors 11 are controlled by a controller 37. Control device 37
Controls the trajectory of the tool 28 by controlling the respective drive motors 11 according to a predetermined machining program, and moving and deforming the respective link mechanisms 23 of the respective moving parts, and by driving the spindle drive motor 36 The main shaft 26 and the tool 28 are rotated.
【００２１】図３は一組のリンク機構２３の構成を示す
図で一部を断面で示している。図４は図３のＩＶ−ＩＶ
線断面図、図５はリンク機構２３を有するユニット機構
３８の下部を示す平面図で一部を断面で示している。図
３乃至図５に示すように、第１のアーム２０は、途中に
設けられた第１の連結機構４０により第１のアーム２０
の中心軸線Ｃ1 まわりに相対回動自在に連結された第
１，第２のアーム部材４１，４２を有している。FIG. 3 is a view showing the structure of a set of link mechanisms 23, and a part thereof is shown in cross section. FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a lower portion of the unit mechanism 38 having the link mechanism 23, and a part thereof is shown in cross section. As shown in FIGS. 3 to 5, the first arm 20 is connected to the first arm 20 by a first connecting mechanism 40 provided on the way.
The first and second arm members 41 and 42 are connected to each other so as to be relatively rotatable about a central axis C1 of the first arm.
【００２２】リンク機構２３の上部側の第２のアーム２
１は、途中に設けられた第２の連結機構４３により第２
のアーム２１の中心軸線Ｃ2 まわりに相対回動自在に連
結された第３，第４のアーム部材４４，４５を有してい
る。リンク機構２３の下部側の第２のアーム２２も、途
中に設けられた第２の連結機構４３ａにより第２のアー
ム２２の中心軸線Ｃ2 まわりに相対回動自在に連結され
た第３，第４のアーム部材４４，４５を有している。The second arm 2 on the upper side of the link mechanism 23
1 is a second connecting mechanism 43 provided on the way.
The central axis C 2 around the relative pivotally linked third arm 21, and a fourth arm member 44 and 45. The second arm 22 of the lower side of the link mechanism 23, the second connecting mechanism 43a by a second central axis line C 2 around the relative pivotally linked third arm 22 provided in the middle, the It has four arm members 44 and 45.
【００２３】第１のアーム２０の中心軸線Ｃ1 及び第２
のアーム２１，２２の中心軸線Ｃ2の両方と直交する軸
線Ｄのまわりに、第１のアーム２０と第２のアーム２
１，２２とが相対的に自在に揺動するように、第１のア
ーム２０の端部と第２のアーム２１，２２の端部とが関
節部４６により連結されている。各リンク機構２３の下
部側の三つの第２のアーム２２は、周方向に均等に配置
されて、エンドプレート２４にボルト（図示せず）によ
り所定位置に位置決め固定されている。The center axis C 1 of the first arm 20 and the second
The first arm 20 and the second arm 2 around an axis D orthogonal to both the center axes C 2 of the arms 21 and 22
The ends of the first arm 20 and the ends of the second arms 21 and 22 are connected to each other by a joint 46 so that the first and the second arms 22 can swing relatively freely. The three second arms 22 on the lower side of each link mechanism 23 are equally arranged in the circumferential direction, and are positioned and fixed to predetermined positions on the end plate 24 by bolts (not shown).
【００２４】第１の連結機構４０は、予圧がかけられた
アーム用ころがり軸受４７を介して、第１のアーム部材
４１と第２のアーム部材４２とを相対的に回動自在に連
結している。第１の連結機構４０において、第１のアー
ム部材４１には、中心軸線と同心で且つ有底中空円筒状
のハウジング４８が一体的に形成されている。ハウジン
グ４８の中空部には、第２のアーム部材４２の端部４９
が挿入されており、この端部４９とハウジング４８との
間に、アーム用ころがり軸受４７が配設されている。The first connection mechanism 40 connects the first arm member 41 and the second arm member 42 via a pre-loaded arm roller bearing 47 so as to be relatively rotatable. I have. In the first connection mechanism 40, the first arm member 41 is integrally formed with a hollow cylindrical housing 48 concentric with the center axis and having a bottom. The hollow portion of the housing 48 has an end portion 49 of the second arm member 42.
Is inserted, and an arm rolling bearing 47 is disposed between the end 49 and the housing 48.
【００２５】アーム用ころがり軸受４７の外輪はハウジ
ング４８の内周面５０に密着し、内輪は第２のアーム部
材４２の端部４９の外周面に密着している。アーム用こ
ろがり軸受４７にはアンギュラ玉軸受が好適である。並
設された二つのアーム用ころがり軸受４７の間には、端
部４９とハウジング内周面５０に嵌合する円環状のスペ
ーサ５１ａ，５１ｂが配設されている。両方のアーム用
ころがり軸受４７は、このスペーサ５１ａ，５１ｂに所
定の寸法差をもたせることによりラジアル方向及びスラ
スト方向の荷重を受けられるように与圧がかけられてい
る。The outer ring of the arm rolling bearing 47 is in close contact with the inner peripheral surface 50 of the housing 48, and the inner ring is in close contact with the outer peripheral surface of the end 49 of the second arm member 42. An angular ball bearing is suitable for the arm rolling bearing 47. Annular spacers 51a and 51b fitted to the end portion 49 and the housing inner peripheral surface 50 are disposed between the two arm rolling bearings 47 arranged in parallel. Both the arm rolling bearings 47 are pressurized so that the spacers 51a and 51b have a predetermined dimensional difference so that they can receive loads in the radial and thrust directions.
【００２６】第２のアーム部材４２の端部４９にアーム
用ころがり軸受４７を装着して位置決め保持できるよう
に、端部４９の外径は他の部分より小径に形成されてい
る。第２のアーム部材４２の端部４９に形成されたねじ
部５３にナット５４をねじ込んで、アーム用ころがり軸
受４７，４７等の内輪側を第２のアーム部材４２に固定
する。The outer diameter of the end portion 49 is smaller than that of the other portion so that the arm roller bearing 47 can be mounted and positioned on the end portion 49 of the second arm member 42 so as to be held. A nut 54 is screwed into a screw portion 53 formed at an end portion 49 of the second arm member 42, and the inner ring side of the arm rolling bearings 47, 47 is fixed to the second arm member 42.
【００２７】ハウジング４８の内周面５０には段付き部
５６が形成され、アーム用ころがり軸受４７，４７等の
外輪側は固定部材５５で固定されている。このように配
置することにより、アーム用ころがり軸受４７にはラジ
アル方向及びスラスト方向の予圧がかけられているの
で、第１のアーム部材４１と第２のアーム部材４２との
間には遊びがなく、第１，第２のアーム部材４１，４２
は高精度に相対回動する。A stepped portion 56 is formed on the inner peripheral surface 50 of the housing 48, and the outer ring side of the arm rolling bearings 47, 47 is fixed by a fixing member 55. By arranging in this manner, since the arm rolling bearing 47 is preloaded in the radial and thrust directions, there is no play between the first arm member 41 and the second arm member 42. , First and second arm members 41 and 42
Rotates relatively accurately.
【００２８】第２のアーム２１，２２にそれぞれ設けら
れた第２の連結機構４３，４３ａは、ラジアル方向及び
スラスト方向の予圧がかけられたアーム用ころがり軸受
４７を介して、第３のアーム部材４４と第４のアーム部
材４５とを相対的に回動自在に連結している。なお、第
１の連結機構４０と同一又は相当部分には同一符号を付
してその説明を省略する。The second connecting mechanisms 43 and 43a respectively provided on the second arms 21 and 22 are connected to a third arm member via arm rolling bearings 47 which are preloaded in the radial and thrust directions. 44 and the fourth arm member 45 are relatively rotatably connected to each other. The same or corresponding portions as those of the first connecting mechanism 40 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００２９】第３のアーム部材４４に一体的に形成され
た有底中空円筒状のハウジング４８は、駆動側部材２５
に取付けられたケーシング６０又はエンドプレート２４
に取付けられたケーシング６０ａに、ケーシング用ころ
がり軸受６１を介して相対回動自在に軸支されている。
ケーシング用ころがり軸受６１には、ラジアル方向及び
スラスト方向の予圧がかけられている。The hollow cylindrical housing 48 with a bottom formed integrally with the third arm member 44 is
60 or end plate 24 attached to
Are rotatably supported via a casing rolling bearing 61 on a casing 60a attached to the casing 60a.
The casing rolling bearing 61 is pre-loaded in the radial direction and the thrust direction.
【００３０】二個のケーシング用ころがり軸受６１の内
輪はハウジング４８の外周面６２に嵌合し、外輪はケー
シング６０，６０ａの内周面６３に嵌合している。二個
のケーシング用ころがり軸受６１の間には、ケーシング
内周面６３に嵌合するスペーサ６４が配設されている。
ケーシング６０，６０ａの内周面６３は円形状に形成さ
れている。上方の第２のアーム２１のケーシング６０は
駆動側部材２５の先端部３２に固定されており、外周面
６５がほぼ円形状をなしている。下方の第２のアーム２
２のケーシング６０ａの外周面６５ａはほぼ矩形状に形
成されている。ケーシング６０，６０ａの一方の開口部
には、ケーシング用ころがり軸受６１を位置決め保持す
るための固定部材６６が取付けられており、ケーシング
用ころがり軸受６１には予圧がかけられている。The inner races of the two casing rolling bearings 61 are fitted on the outer peripheral surface 62 of the housing 48, and the outer races are fitted on the inner peripheral surfaces 63 of the casings 60 and 60a. A spacer 64 that fits on the casing inner peripheral surface 63 is provided between the two casing rolling bearings 61.
The inner peripheral surface 63 of the casing 60, 60a is formed in a circular shape. The casing 60 of the upper second arm 21 is fixed to the distal end portion 32 of the drive-side member 25, and the outer peripheral surface 65 has a substantially circular shape. Lower second arm 2
The outer peripheral surface 65a of the second casing 60a is formed in a substantially rectangular shape. A fixing member 66 for positioning and holding the rolling bearing 61 for the casing is attached to one opening of the casing 60, 60a, and a preload is applied to the rolling bearing 61 for the casing.
【００３１】このように、第２の連結機構４３，４３ａ
においても、アーム用ころがり軸受４７及びケーシング
用ころがり軸受６１に予圧がかけられているので、これ
らアーム用ころがり軸受４７及びケーシング用ころがり
軸受６１には遊びがなく高精度になっている。したがっ
て、第３のアーム部材４４と第４のアーム部材４５は、
中心軸線Ｃ2まわりに高精度に自在に相対回動する。更
に、駆動側部材２５又はエンドプレート２４は、第２の
アーム２１，２２に対して中心軸線Ｃ2 まわりに高精度
で自在に揺動する。As described above, the second coupling mechanisms 43 and 43a
In this case, since the preload is applied to the arm rolling bearing 47 and the casing rolling bearing 61, the arm rolling bearing 47 and the casing rolling bearing 61 have no play and have high precision. Therefore, the third arm member 44 and the fourth arm member 45
To freely rotate relative to the high precision to the central axis C 2 around. Further, the drive-side member 25 or end plate 24 is freely swung with high precision around the central axis C 2 with respect to the second arm 21, 22.
【００３２】関節部４６は、第１のアーム２０側に配設
されて予圧がかけられた関節部用ころがり軸受７０によ
り、第１のアーム２０の端部８１と、第２のアーム２
１，２２の端部８２とを連結している。関節部用ころが
り軸受７０は、予圧をかけることにより遊びのない高精
度なものになっている。第２のアーム２１，２２の端部
８２は二股状に形成されており、端部８２には貫通孔７
４が軸線Ｄ方向に穿設されている。この二股状の端部８
２の間に関節部用ころがり軸受７０が配設されている。The joint 46 is provided on the first arm 20 side with a pre-loaded joint rolling bearing 70, and the end 81 of the first arm 20 and the second arm 2
1 and 22 are connected to the ends 82. By applying a preload, the rolling bearing 70 for the joint has high accuracy without play. The end 82 of each of the second arms 21 and 22 is formed in a forked shape, and the end 82 has a through hole 7.
4 is drilled in the direction of the axis D. This bifurcated end 8
Between the two, a rolling bearing 70 for the joint is provided.
【００３３】並設された二つの関節部用ころがり軸受７
０の間にはスペーサ７８が配設され、両方の端部８２の
内面と関節部用ころがり軸受７０との間にもそれぞれス
ペーサ７９が配設されている。関節部用ころがり軸受７
０を介して、第１のアーム２０と第２のアーム２１，２
２とが相対的に揺動自在になっている。なお、本実施形
態の関節部では関節部用ころがり軸受７０が第１のアー
ム２０側に設けられているが、関節部用ころがり軸受を
第２のアーム２１，２２側に設けて、関節部を介して第
１のアーム２０と第２のアーム２１，２２とを相対的に
揺動自在にしてもよい。Rolling bearings 7 for two joints arranged side by side
Spacers 78 are provided between the two end portions 82, and spacers 79 are also provided between the inner surfaces of both ends 82 and the rolling bearing 70 for the joint. Rolling bearing for joint 7
0, the first arm 20 and the second arms 21,
2 are relatively swingable. In the joint of the present embodiment, the joint rolling bearing 70 is provided on the first arm 20 side. However, the joint rolling bearing is provided on the second arms 21 and 22 so that the joint is provided. The first arm 20 and the second arms 21 and 22 may be relatively swingable via the intermediary.
【００３４】第２のアーム２１，２２の両方の端部８２
に形成された二股状部に、支持軸７１が軸線Ｄ方向に向
けて掛け渡されている。頭部７２を有する支持軸７１の
ねじ部７１ａには、ナット７３がねじ込まれている。第
２のアーム２１，２２の二股状の端部８２の間に関節部
用ころがり軸受７０を配置した状態で、端部８２の貫通
孔７４と関節部用ころがり軸受７０の中心孔内部に支持
軸７１を挿通して支持軸７１にナット７３をねじ込め
ば、第２のアーム２１，２２の端部８２と関節部用ころ
がり軸受７０の内輪とが、支持軸７１により両側から挟
持された状態で一体化し、関節部用ころがり軸受７０に
ラジアル方向及びスラスト方向の所定の予圧をかけるこ
とができる。第２のアーム２１，２２の端部８２と第１
のアーム２０の端部８１とは、相対的に揺動自在になっ
ている。第１のアーム２０の端部８１に軸線Ｄ方向に向
けて形成された嵌合孔７５内に、関節部用ころがり軸受
７０の外輪が嵌合している。Both ends 82 of the second arms 21 and 22
The support shaft 71 is stretched over the bifurcated portion formed in the direction of the axis D. A nut 73 is screwed into the screw portion 71a of the support shaft 71 having the head 72. With the joint rolling bearing 70 disposed between the forked ends 82 of the second arms 21 and 22, the support shaft is inserted into the through hole 74 of the end 82 and the center hole of the joint rolling bearing 70. If the nut 73 is screwed into the support shaft 71 through the support shaft 71, the ends 82 of the second arms 21 and 22 and the inner ring of the rolling bearing 70 for joints are held by the support shaft 71 from both sides. It is possible to apply a predetermined preload in the radial direction and the thrust direction to the rolling bearing 70 for the joint part. The ends 82 of the second arms 21 and 22 and the first
And the end portion 81 of the arm 20 is swingable relatively. The outer ring of the rolling bearing 70 for joints is fitted into a fitting hole 75 formed in the end 81 of the first arm 20 in the direction of the axis D.
【００３５】駆動側部材２５又はエンドプレート２４に
固定されたケーシング６０，６０ａ内で、第３，第４の
アーム部材４４，４５が中心軸線Ｃ2 まわりに自在に回
動し、且つ、第１のアーム２０が第２のアーム２１，２
２に対して軸線Ｄまわりに自在に揺動する。これによ
り、第１のアーム２０は、前記回動動作と前記揺動動作
とを組み合わせて、両方の中心軸線Ｃ1 ，Ｃ2 と軸線Ｄ
との交点Ｐを中心として自在に揺動することになり、あ
たかも三自由度を有する節で構成されたリンク機構のよ
うな運動を実現できる。リンク機構２３は、常に平行四
辺形を保ちながら精度よく滑らかに変形する。[0035] In the drive-side member 25 or end plates fixed casing 60,60a to 24, and third, freely rotate the fourth arm member 44 and 45 the central axis C 2 around, and, first Arm 20 is the second arm 21,
2 freely swings around the axis D. As a result, the first arm 20 combines the pivoting operation and the swinging operation to form both the center axes C 1 and C 2 and the axis D.
Swinging about the intersection P with the center, and a movement like a link mechanism composed of nodes having three degrees of freedom can be realized. The link mechanism 23 deforms smoothly and accurately while always maintaining a parallelogram.
【００３６】次に、本実施形態の動作を説明する。制御
装置３７から駆動信号が三台の駆動モータ１１と主軸駆
動用モータ３６に出力されると、各駆動モータ１１はピ
ニオン３３を回動させ、主軸駆動用モータ３６は主軸２
６を回転させる。ピニオン３３の正方向又は逆方向の回
転運動により、ラック３４は矢印Ｇに示すように揺動し
ながら矢印Ｈに示すように移動する。Next, the operation of this embodiment will be described. When drive signals are output from the control device 37 to the three drive motors 11 and the spindle drive motors 36, each drive motor 11 rotates the pinion 33 and the spindle drive motor 36
Rotate 6. The rack 34 moves as shown by the arrow H while swinging as shown by the arrow G by the forward or reverse rotation of the pinion 33.
【００３７】ラック３４のこの移動動作により、駆動側
部材２５が基端部３１を中心として矢印Ｆのように上下
に揺動するので、駆動側部材２５の先端部３２に連結す
る上方の第２のアーム２１を介してリンク機構２３が三
次元的に運動する。これにより、エンドプレート２４は
水平の姿勢を保ちながら平行移動することになり、主軸
２６により回転する工具２８によって、工作物４に対す
るタッピング，穴加工，エンドミル加工など機械加工が
行われる。By this movement of the rack 34, the driving member 25 swings up and down about the base end 31 as shown by the arrow F, so that the upper second member connected to the distal end 32 of the driving member 25 is moved upward. The link mechanism 23 moves three-dimensionally via the arm 21. As a result, the end plate 24 moves in parallel while maintaining the horizontal posture, and the machining such as tapping, drilling, and end milling on the workpiece 4 is performed by the tool 28 rotated by the main shaft 26.
【００３８】第１，第２の連結機構４０，４３，４３ａ
のアーム用ころがり軸受４７と、第２の連結機構４３，
４３ａのケーシング用ころがり軸受６１と、関節部４６
の関節部用ころがり軸受７０に、それぞれ予圧をかけて
いるので、これらころがり軸受４７，６１，７０には遊
びがない。したがって、リンク機構２３の剛性と精度が
向上することになり、リンク機構２３が高速で三次元運
動しても、高精度にエンドプレート２４の位置決めがで
きる。ころがり軸受４７，６１，７０は、予圧をかけて
も摩擦抵抗が少なく且つ耐久性に優れている。First and second coupling mechanisms 40, 43, 43a
Of the arm rolling bearing 47, the second connecting mechanism 43,
43a, a rolling bearing 61 for a casing,
Since the preload is applied to each of the rolling bearings 70 for joints, there is no play in these rolling bearings 47, 61, 70. Therefore, the rigidity and accuracy of the link mechanism 23 are improved, and the end plate 24 can be positioned with high accuracy even if the link mechanism 23 moves three-dimensionally at high speed. The rolling bearings 47, 61, and 70 have low friction resistance and excellent durability even when a preload is applied.
【００３９】工具２８で工作物４を加工することによ
り、エンドプレート２４には反力が掛かる。この反力が
エンドプレート２４を水平移動させる力である場合に
は、この負荷は、リンク機構２３の第１のアーム２０と
第２のアーム２１，２２の引張り・圧縮方向すなわち中
心軸線Ｃ1 ，Ｃ2 方向の力にすべて変換されるので、第
１のアーム２０，第２のアーム２１，２２には曲げモー
メント荷重やねじり力などは作用しない。By machining the workpiece 4 with the tool 28, a reaction force is applied to the end plate 24. When the reaction force is a force for horizontally moving the end plate 24, the load is applied to the tension / compression directions of the first arm 20 and the second arms 21 and 22 of the link mechanism 23, that is, the center axis C 1 , because it is all converted into C 2 force, the first arm 20, it does not act like a bending moment loads and twisting forces on the second arm 21, 22.
【００４０】ところが、工具２８で工作物４を加工する
時に、加工による反力が、エンドプレート２４を水平状
態から傾けるような方向にも作用する場合がある。この
負荷が、エンドプレート２４とケーシング６０ａを介し
てリンク機構２３に伝わると、第１のアーム２０と第２
のアーム２１，２２には、引張り・圧縮方向以外の方向
の荷重（即ち、曲げモーメント荷重やねじり力等）が作
用して、一対の第１のアーム２０，第２のアーム２１と
第２のアーム２２とを互いに異なる方向に揺動させよう
とする。However, when the workpiece 4 is machined by the tool 28, the reaction force due to the machining sometimes acts in a direction in which the end plate 24 is inclined from a horizontal state. When this load is transmitted to the link mechanism 23 via the end plate 24 and the casing 60a, the first arm 20 and the second
A load in a direction other than the tension / compression direction (that is, a bending moment load, a torsion force, etc.) acts on the arms 21 and 22 of the first arm 20 and the second arm 21 and the second arm 21 and the second arm 21. Attempts to swing the arm 22 in directions different from each other.
【００４１】そこで、本発明の第１のアーム２０に第１
の連結機構４０を設けたので、アーム用ころがり軸受４
７を介して第１のアーム部材４１，第２のアーム部材４
２が、図３の矢印に示すように互いに独立して自在に相
対回動する。一方、第２のアーム２１，２２にも第２の
連結機構４３，４３ａを設けたので、アーム用ころがり
軸受４７を介して第３のアーム部材４４，第４のアーム
部材４５が、図３の矢印に示すように互いに独立して自
在に相対回動する。Therefore, the first arm 20 of the present invention
Of the arm rolling bearing 4
7, the first arm member 41, the second arm member 4
2 freely rotate relative to each other independently as shown by arrows in FIG. On the other hand, since the second connecting mechanisms 43 and 43a are also provided on the second arms 21 and 22, the third arm member 44 and the fourth arm member 45 are connected to each other via the arm rolling bearing 47 in FIG. As shown by arrows, they rotate freely independently of each other.
【００４２】したがって、四箇所の関節部４６ごとに、
第２のアーム２１，２２と第１のアーム２０とは三自由
度を有して連結されていることになる。これは即ち、リ
ンク機構の関節部に球面軸受を使用した場合と同じ自由
度を実現している。その結果、曲げモーメント荷重やね
じり力など前記荷重は、第１のアーム２０，第２のアー
ム２１，２２の引張り・圧縮方向の力にすべて変換され
ることになり、第１のアーム２０，第２のアーム２１，
２２は、曲げられたりねじられることなく三次元運動を
する。Therefore, for each of the four joints 46,
The second arms 21 and 22 and the first arm 20 are connected with three degrees of freedom. This achieves the same degree of freedom as when a spherical bearing is used for the joint of the link mechanism. As a result, the loads such as the bending moment load and the torsional force are all converted into the forces in the tension and compression directions of the first arm 20 and the second arms 21 and 22, and the first arm 20 and the second arm Two arms 21,
22 makes a three-dimensional movement without being bent or twisted.
【００４３】リンク機構２３の構成エレメントは、引張
り・圧縮方向の荷重に対しては高い剛性があるのに対し
て、この方向以外の方向の荷重に対する剛性は低いが、
第１のアーム２０，第２のアーム２１，２２には軸線方
向の力のみが作用するので、リンク機構２３全体の剛性
が向上する。関節部４６の関節部用ころがり軸受７０の
点接触部分に荷重が集中的に掛かることはなく、エンド
プレート２４は常に水平の姿勢を維持しながら並進動作
して早送り及び位置決めされ、工作物４が高精度で加工
される。The constituent elements of the link mechanism 23 have high rigidity against loads in the tension and compression directions, but have low rigidity against loads in directions other than this direction.
Since only the axial force acts on the first arm 20 and the second arms 21 and 22, the rigidity of the entire link mechanism 23 is improved. The load is not concentrated on the point contact portion of the joint rolling bearing 70 of the joint 46, and the end plate 24 is translated and fast-forwarded and positioned while always maintaining the horizontal posture, whereby the workpiece 4 is moved. Processed with high precision.
【００４４】関節部に球面軸受を使用した場合には、予
圧をかけることができないため剛性が低くなり位置決め
精度が悪くなる恐れがあった。これに対して、本発明の
関節部４６では、積極的に予圧をかけた関節部用ころが
り軸受７０により第１のアーム２０と第２のアーム２１
又は２２とを連結するとともに、第１，第２の連結機構
４０，４３，４３ａの各ころがり軸受４７，６１にも積
極的に予圧をかけたので、リンク機構２３全体の剛性が
向上する。When a spherical bearing is used for the joint, it is impossible to apply a preload, so that the rigidity is reduced and the positioning accuracy may be deteriorated. On the other hand, in the joint 46 according to the present invention, the first arm 20 and the second arm 21 are provided by the joint rolling bearing 70 which is positively preloaded.
Or 22, and the rolling bearings 47, 61 of the first and second connecting mechanisms 40, 43, 43a are also positively preloaded, so that the rigidity of the entire link mechanism 23 is improved.
【００４５】なお、ころがり軸受４７，６２，７０は、
アンギュラ玉軸受に限定されることはなく、予圧がかけ
られる構造の玉軸受，ころ軸受等であってもよく、ま
た、単列の軸受でも複列の軸受でもよい。前記実施形態
では、アンギュラ玉軸受でラジアル方向とスラスト方向
の荷重を受ける場合について説明したが、ラジアル軸受
とスラスト軸受をそれぞれ別個に設けてもよい。Note that the rolling bearings 47, 62, 70
The present invention is not limited to angular contact ball bearings, and may be a ball bearing, a roller bearing, or the like having a structure to which a preload is applied, or may be a single-row bearing or a double-row bearing. In the above embodiment, the case where the angular ball bearing receives loads in the radial direction and the thrust direction has been described. However, the radial bearing and the thrust bearing may be separately provided.
【００４６】このように、リンク機構２３の剛性と精度
が向上するので、本発明は工作機械に適用するのが好適
であるが、組立作業，塗装作業，搬送作業，測定作業又
は加工作業等に使用される産業用ロボットにも適用する
ことができる。例えば、搬送用ロボットの場合には、エ
ンドプレート２４の下面にバキューム式の吸盤を取付け
て被搬送物を吸引して吸着搬送することができる。ま
た、エンドプレート２４にタッチセンサ又はレーザ加工
ヘッドを取付ければ、それぞれ三次元測定機又はレーザ
加工機になる。As described above, since the rigidity and accuracy of the link mechanism 23 are improved, the present invention is preferably applied to a machine tool. It can also be applied to the industrial robot used. For example, in the case of a transfer robot, a vacuum-type suction cup is attached to the lower surface of the end plate 24 to suck and convey an object to be conveyed by suction. Further, if a touch sensor or a laser processing head is attached to the end plate 24, it becomes a three-dimensional measuring machine or a laser processing machine, respectively.
【００４７】また、本実施例では三本の脚によってエン
ドプレート２４を平行移動させているが、これに限定さ
れることはない。即ち、四本以上の脚を設け、エンドプ
レートに取付けられた工具を三次元空間に所定の傾斜角
を有して移動させるようにしてもよく、この傾斜角を自
在に変化させるようにしてもよい。なお、各図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。In this embodiment, the end plate 24 is translated by three legs, but the present invention is not limited to this. That is, four or more legs may be provided, and the tool attached to the end plate may be moved in a three-dimensional space with a predetermined inclination angle, and the inclination angle may be freely changed. Good. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、リ
ンク機構のアームに掛かる外力を引張り・圧縮方向の力
に変換して、剛性を向上させて位置決め精度を高精度に
することができる。Since the present invention is constructed as described above, the external force applied to the arm of the link mechanism can be converted into a tension / compression force to improve the rigidity and increase the positioning accuracy. .
【図１】図１乃至図５は本発明の実施形態の一例を示す
図で、図１は工作機械の正面構造図である。FIGS. 1 to 5 show an example of an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a front structural view of a machine tool.
【図２】図１の工作機械を説明するための概略図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the machine tool of FIG.
【図３】一組のリンク機構の構成を示す図で一部を断面
で示している。FIG. 3 is a view showing a configuration of a set of link mechanisms, and a part thereof is shown in a cross section.
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
【図５】リンク機構を有するユニット機構の下部を示す
平面図で一部を断面で示している。FIG. 5 is a plan view showing a lower part of a unit mechanism having a link mechanism, and a part thereof is shown in a cross section.
１ 工作機械（位置決め装置） ２０ 第１のアーム ２１，２２ 第２のアーム ２３ リンク機構 ２４ エンドプレート（可動部材） ２５ 駆動側部材 ２６ 主軸 ２７ 主軸頭 ４０ 第１の連結機構 ４１ 第１のアーム部材 ４２ 第２のアーム部材 ４３，４３ａ 第２の連結機構 ４４ 第３のアーム部材 ４５ 第４のアーム部材 ４６ 関節部 ４７ アーム用ころがり軸受 ６０，６０ａ ケーシング ６１ ケーシング用ころがり軸受 ７０ 関節部用ころがり軸受 ８１ 第１のアームの端部 ８２ 第２のアームの端部 Ｃ1 第１のアームの中心軸線 Ｃ2 第２のアームの中心軸線 Ｄ 直交する軸線DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool (positioning apparatus) 20 1st arm 21, 22 2nd arm 23 Link mechanism 24 End plate (movable member) 25 Drive side member 26 Main shaft 27 Main shaft head 40 1st connection mechanism 41 1st arm member 42 Second arm member 43, 43a Second coupling mechanism 44 Third arm member 45 Fourth arm member 46 Joint part 47 Rolling bearing for arm 60, 60a Casing 61 Rolling bearing for casing 70 Rolling bearing for joint 81 End of first arm 82 End of second arm C 1 Center axis of first arm C 2 Center axis of second arm D Orthogonal axis
Claims (3)
アームの両方の一端の間及び他端の間にそれぞれ配置さ
れた一対の第２のアームとで平行四辺形をなす少なくと
も三組のリンク機構により少なくとも三本の脚を構成
し、 前記第１のアームの前記一端に配置された前記第２のア
ームを駆動側部材を介して移動させることにより、前記
第１のアームの前記他端に配置された前記第２のアーム
に取付けられた可動部材を空間で移動させて位置決めす
る装置であって、 前記第１のアームは、途中に設けられた第１の連結機構
により前記第１のアームの中心軸線まわりに相対回動自
在に連結された第１，第２のアーム部材を有し、 前記第２のアームは、途中に設けられた第２の連結機構
により前記第２のアームの中心軸線まわりに相対回動自
在に連結された第３，第４のアーム部材を有し、 前記第１のアームの中心軸線及び前記第２のアームの中
心軸線の両方と直交する軸線のまわりに前記第１のアー
ムと前記第２のアームとが相対的に自在に揺動するよう
に、前記第１のアームの端部と前記第２のアームの端部
とを関節部により連結したことを特徴とする平行リンク
で構成された脚を有する位置決め装置。At least three pairs of a pair of first arms and a pair of second arms disposed between one end and both ends of both of the pair of first arms form a parallelogram. A pair of link mechanisms constitutes at least three legs, and the second arm disposed at the one end of the first arm is moved via a drive-side member to thereby form the first arm. An apparatus for moving and positioning a movable member attached to the second arm disposed at the other end in a space, wherein the first arm is provided with a first coupling mechanism provided in the middle thereof. A first arm member connected to the first arm so as to be relatively rotatable around a center axis of the first arm, wherein the second arm is connected to the second arm by a second connecting mechanism provided in the middle of the second arm; Relative rotation around the center axis of the arm A third arm connected to the first arm and a second arm extending around an axis orthogonal to both a center axis of the first arm and a center axis of the second arm; An end of the first arm and an end of the second arm are connected by an articulated portion so that the arm can swing relatively freely. Positioning device with legs.
たアーム用ころがり軸受を介して前記第１のアーム部材
と前記第２のアーム部材とを相対的に回動自在に連結
し、 前記第２の連結機構は予圧がかけられたアーム用ころが
り軸受を介して前記第３のアーム部材と前記第４のアー
ム部材とを相対的に回動自在に連結し、前記駆動側部材
又は前記可動部材に取付けられたケーシングに対して、
前記第３のアーム部材を回動自在に軸支するケーシング
用ころがり軸受に予圧をかけ、 前記関節部は、予圧がかけられた関節部用ころがり軸受
により前記第１のアームの前記端部と前記第２のアーム
の前記端部とを連結したことを特徴とする請求項１に記
載の平行リンクで構成された脚を有する位置決め装置。2. The first connecting mechanism relatively rotatably connects the first arm member and the second arm member via a pre-loaded arm roller bearing, The second connection mechanism relatively rotatably connects the third arm member and the fourth arm member via a pre-loaded arm roller bearing, and the drive side member or the For the casing attached to the movable member,
A preload is applied to a rolling bearing for a casing that rotatably supports the third arm member, and the joint is provided with the end of the first arm and a rolling bearing for a joint that is preloaded. 2. The positioning device according to claim 1, wherein the end of the second arm is connected to the end of the second arm.
アームの両方の一端の間及び他端の間にそれぞれ配置さ
れた一対の第２のアームとで平行四辺形をなす少なくと
も三組のリンク機構により少なくとも三本の脚を構成
し、 前記第１のアームの前記一端に配置された前記第２のア
ームを駆動側部材を介して移動させることにより、前記
第１のアームの前記他端に配置された前記第２のアーム
に取付けられて主軸頭が設けられた可動部材を空間で移
動させるとともに、前記主軸頭の主軸を回転させる工作
機械であって、 前記第１のアームは、途中に設けられて予圧がかけられ
たアーム用ころがり軸受を有する第１の連結機構により
前記第１のアームの中心軸線まわりに相対回動自在に連
結された第１，第２のアーム部材を有し、 前記第２のアームは、途中に設けられて予圧がかけられ
たアーム用ころがり軸受を有する第２の連結機構により
前記第２のアームの中心軸線まわりに相対回動自在に連
結された第３，第４のアーム部材を有し、 前記第１のアームの中心軸線及び前記第２のアームの中
心軸線の両方と直交する軸線のまわりに前記第１のアー
ムと前記第２のアームとが相対的に自在に揺動するよう
に、予圧がかけられた関節部用ころがり軸受を有する関
節部により前記第１のアームの端部と前記第２のアーム
の端部とを連結したことを特徴とする平行リンクで構成
された脚を有する工作機械。3. At least three parallelograms formed by a pair of first arms and a pair of second arms disposed between one end and both ends of both of the pair of first arms, respectively. A pair of link mechanisms constitutes at least three legs, and the second arm disposed at the one end of the first arm is moved via a drive-side member to thereby form the first arm. A machine tool for moving a movable member provided with a spindle head provided on the other end and provided with a spindle head in a space and rotating a spindle of the spindle head, wherein the first arm is A first connecting mechanism having a pre-loaded arm rolling bearing provided in the middle thereof, the first and second arm members being connected to each other so as to be relatively rotatable around the central axis of the first arm. The second The third and fourth arms are rotatably connected around the central axis of the second arm by a second connection mechanism having a pre-loaded arm rolling bearing provided on the way. An arm member, wherein the first arm and the second arm are relatively freely movable around an axis orthogonal to both a center axis of the first arm and a center axis of the second arm. A parallel link, wherein the end of the first arm and the end of the second arm are connected by a joint having a rolling bearing for the joint which is preloaded so as to swing. Machine tool with configured legs.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110514A JPH10286792A (en) | 1997-04-12 | 1997-04-12 | Positioning device having leg composed of parallel link and machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110514A JPH10286792A (en) | 1997-04-12 | 1997-04-12 | Positioning device having leg composed of parallel link and machine tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10286792A true JPH10286792A (en) | 1998-10-27 |
Family
ID=14537733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9110514A Pending JPH10286792A (en) | 1997-04-12 | 1997-04-12 | Positioning device having leg composed of parallel link and machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10286792A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1184140A1 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Handling device with a travelling platform actuated by three pairs of rods |
| US6384371B1 (en) | 1998-10-15 | 2002-05-07 | Fanuc Ltd. | Laser beam machining apparatus |
| JP2013121652A (en) * | 2011-11-07 | 2013-06-20 | Ntn Corp | Parallel link mechanism, constant velocity universal joint and link actuator |
| JP2015218767A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | アピックヤマダ株式会社 | Link mechanism, parallel link device, industrial robot, and dicer device |
| US9976603B2 (en) | 2011-11-04 | 2018-05-22 | Ntn Corporation | Parallel link mechanism, constant velocity universal joint, and link actuator |
| JP2018515354A (en) * | 2015-05-26 | 2018-06-14 | ハン、ファンユアンHAN, Fangyuan | Multi-motion platform parallel robot construction method and parallel robot |
-
1997
- 1997-04-12 JP JP9110514A patent/JPH10286792A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384371B1 (en) | 1998-10-15 | 2002-05-07 | Fanuc Ltd. | Laser beam machining apparatus |
| EP1184140A1 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Handling device with a travelling platform actuated by three pairs of rods |
| US9976603B2 (en) | 2011-11-04 | 2018-05-22 | Ntn Corporation | Parallel link mechanism, constant velocity universal joint, and link actuator |
| JP2013121652A (en) * | 2011-11-07 | 2013-06-20 | Ntn Corp | Parallel link mechanism, constant velocity universal joint and link actuator |
| JP2015218767A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | アピックヤマダ株式会社 | Link mechanism, parallel link device, industrial robot, and dicer device |
| JP2018515354A (en) * | 2015-05-26 | 2018-06-14 | ハン、ファンユアンHAN, Fangyuan | Multi-motion platform parallel robot construction method and parallel robot |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1863734B1 (en) | Parallel robot | |
| JPH08150526A (en) | Machine tool | |
| US8109173B2 (en) | Parallel robot provided with wrist section having three degrees of freedom | |
| JP4083574B2 (en) | Industrial robot | |
| US8099188B2 (en) | Parallel kinematic robot and method for controlling this robot | |
| US7685902B2 (en) | Industrial robot | |
| US4776749A (en) | Robotic device | |
| JP4190280B2 (en) | Parallel link machine | |
| US8893578B2 (en) | Parallel robot provided with wrist section having three degrees of freedom | |
| EP1365893B1 (en) | Industrial robot | |
| WO2005009693A1 (en) | Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint | |
| JP4754296B2 (en) | Industrial robot | |
| CN113650000B (en) | Industrial robot arm | |
| JPH11104987A (en) | Parallel link mechanism | |
| JP2585425B2 (en) | Vertical articulated robot | |
| JPH10286792A (en) | Positioning device having leg composed of parallel link and machine tool | |
| JPH09136286A (en) | Positioning device provided with three leg, and machine tool | |
| EP0092247A2 (en) | Articulation of industrial robot | |
| JPH10109285A (en) | Manipulator | |
| JPH1029178A (en) | Manipulator | |
| JPH02232193A (en) | Balance device for multi-joint type robot | |
| JPH08300290A (en) | Driving mechanism of expansion type parallel mechanism | |
| JP7332337B2 (en) | parallel link robot | |
| JP7260987B2 (en) | Dual-arm work device | |
| JPH03196980A (en) | Articulated 6 degree-of-freedom robot mechanism, and assembling and working unit with that mechanism |