KR101960947B1

KR101960947B1 - 지지 장치

Info

Publication number: KR101960947B1
Application number: KR1020177017817A
Authority: KR
Inventors: 시게노부 와다
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2019-03-20
Also published as: TWI628031B; WO2017094571A1; JP6310901B2; CN107107288A; KR20170090461A; TW201722612A; JP2017100199A; CN107107288B

Abstract

지지 장치(10)는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크끼리(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 각 링크 기구부(20, 30, 40)의 아암(22, 32, 42)과 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, Z축 링크 기구부(40)는, 3개의 링크(43)를 갖고 있다. 따라서, 가동체(11)에 가해지는 각 축 방향의 외력을, 각 축의 링크(23, 33, 43) 및 아암(22, 32, 42)에 의해 지탱하기 쉬워진다. 그리고, 예를 들면, 종래기술과 같이, Z축 링크 기구부(40)를 구성하는 링크(43)가 2개인 경우에 비해, 3개의 링크(43)에 의해, 비트(11c)를 대상물에 가압하는 가압력을 유지하는 강성이 높아진다.

Description

지지 장치{SUPPORT DEVICE}

본 발명은, 가동체(可動體)를 지지하는 지지 장치에 관한 것이다.

지지 장치는, 예를 들면, 전동 드라이버나 전동 드릴 등의 회전 공구(유지 대상물)를 유지하는 가동체를 지지하고 있다. 이와 같은 지지 장치로서, 예를 들면 특허문헌 1의 것이 있다. 특허문헌 1의 지지 장치는, 가동체의 이동 범위 중에서, Z축과 일치하는 방향(Z축 방향)으로 가동체를 지지 가능한 제1 링크 기구부, X축과 일치하는 방향(X축 방향)으로 가동체를 지지 가능한 제2 링크 기구부, 및 Y축과 일치하는 방향(Y축 방향)으로 가동체를 지지 가능한 제3 링크 기구부를 갖는다. 제1~제3 링크 기구부는 각각, 구동원을 구성하는 제1~제3 서보모터 중 하나와, 가동체의 이동 범위 중에서 각 축에 일치 가능하게 서로 평행하게 연장되는 각 2개의 제1~제3 링크 중 하나를 갖는다. 제1~제3의 각 링크의 일단은, 제1~제3 서보모터 중 대응하는 하나에 요동 가능하게 연결됨과 함께, 타단은 가동체에 요동 가능하게 연결되어 있다. 각 2개의 제1~제3 링크는, 가동체의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부의 링크끼리가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 제1~제3 서보모터가 각각 구동하면, 제1~제3 링크는, 제1~제3 서보모터에 대해 요동해서, 제1~제3 링크가 Z축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 이동한다. 그 결과, 가동체는, Z축 둘레, X축 둘레 및 Y축 둘레의 회전이 각각 규제된 상태에서, 수평인 상태로 자세를 유지하면서 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동한다. 이 가동체의 이동에 수반해서, 회전 공구가 가동체와 일체적으로 이동한다.

일본국 특개2012-240167호 공보

그런데, 특허문헌 1의 지지 장치에 있어서, 회전 공구의 출력 축의 축 방향이, 예를 들면 Z축 방향에 일치한 상태에서, 회전 공구가 가동체에 유지되어 있는 경우를 고려한다. 회전 공구를 사용한 나사 조임이나 드릴 가공은, 회전 공구의 출력 축에 부착되는 비트나 드릴 등의 선단 공구를 나사 조임이나 드릴 가공의 대상물에 대해 Z축 방향으로 가압하면서 행해진다. 이 때, 2개의 제1 링크에서는, 선단 공구를 대상물(가압 대상물)에 가압하는 가압력을 유지하기 위한 강성이 약해, 회전 공구를 사용한 나사 조임이나 드릴 가공을 행하기 어려운 경우가 있었다. 따라서, 이 경우, Z축 방향의 링크의 강성을 충분히 확보하고 싶다는 요망이 있다.

본 발명의 목적은, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 적어도 일 방향의 링크의 강성을 충분히 확보할 수 있는 지지 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 태양에서는, 가동체의 이동 범위 중에서, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 어느 방향에 각각 대응하여 상기 가동체를 각각 지지 가능한 3개의 링크 기구부를 갖는 지지 장치가 제공되고, 각 링크 기구부는, 구동부에 연결되는 아암과, 상기 아암에 일단이 연결됨과 함께 상기 가동체에 타단이 연결되고, 상기 가동체의 이동 범위 중에서 상기 X축, 상기 Y축 및 상기 Z축 중 어느 하나에 일치 가능하게 연장되는 링크를 갖고, 지지 장치는, 상기 가동체의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부의 링크끼리가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 가동체의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부의 링크끼리가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 각 링크 기구부의 상기 아암과 상기 링크가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 3개의 링크 기구부 중 어느 하나에는 링크가 3개 이상 설치되어 있고, 상기 3개 이상의 링크가 설치된 링크 기구부의 아암은, 상기 가동체의 이동 범위 중에서, 상기 가동체의 자세를 일정한 상태로 유지하고, 또한 상기 3개 이상의 링크를 서로 평행한 상태를 유지한 채 이동시킨다.

상기 지지 장치에 있어서, 상기 아암은, 상기 구동부인 구동축에 요동 가능하게 연결되어 있고, 상기 링크 기구부는, 상기 구동축과 평행하게 연장되는 회전축과, 상기 회전축에 접속됨과 함께 상기 회전축의 축 방향에 평행한 평면 내에서 상기 회전축에 대해 요동 가능한 접속부를 갖고, 상기 링크는, 상기 접속부에 접속되어 있고, 상기 아암에 대해, 상기 회전축을 요동 중심으로 해서 요동 가능하고, 또한 상기 평면 내에서 상기 회전축에 대해 상기 접속부를 통해 요동 가능한 것이 바람직하다.

상기 지지 장치에 있어서, 상기 3개 이상의 링크가 설치된 링크 기구부의 아암은, 상기 구동부인 구동축에 요동 가능하게 연결되는 한 쌍의 요동부와, 고정축에 요동 가능하게 연결되는 한 쌍의 요동부와, 일체의 연결부를 포함하는 평행사변형 링크 기구를 구성하는 한 쌍의 아암부를 갖고, 그 아암부의 일변(一邊)이 상기 구동축과 상기 고정축으로 이루어지고, 대변(對邊)이 상기 연결부로 이루어지고, 상기 연결부를 통해 상기 3개 이상의 링크가 접속되어 있는 것이 바람직하다.

상기 지지 장치에 있어서, 상기 3개 이상의 링크가 설치된 링크 기구부의 아암은, 상기 한 쌍의 아암부 사이에 연장되는 연설부(延設部)를 갖고, 상기 연설부의 선단부에, 상기 3개 이상의 링크 중 1개가 두 방향으로 요동 가능하게 연결되어 있는 것이 바람직하다.

상기 지지 장치에 있어서, 상기 3개의 링크 기구부 중 어느 하나에는 링크가 3개 설치되어 있고, 상기 3개의 링크에 있어서의 상기 가동체에 대한 접속 위치를, 상기 3개의 링크가 일치 가능한 상기 X축, 상기 Y축 및 상기 Z축 중 어느 하나의 방향에서 봤을 때, 각 접속 위치가 이등변 삼각형을 구성하는 위치에 있는 것이 바람직하다.

상기 지지 장치에 있어서, 상기 3개의 링크가 설치된 링크 기구부와는 다른 2개의 링크 기구부 중의 적어도 하나의 링크에 있어서의 상기 가동체에 대한 접속 위치를, 상기 3개의 링크가 일치 가능한 상기 X축, 상기 Y축 및 상기 Z축 중 어느 하나의 방향에서 봤을 때, 상기 접속 위치가 상기 이등변 삼각형의 내부에 위치해 있는 것이 바람직하다.

이 발명에 따르면, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 적어도 일 방향의 링크의 강성을 충분히 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 지지 장치의 전체를 나타내는 사시도.
도 2는 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 3은 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 4는 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 5는 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 6은 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 7은 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 8은 지지 장치를 부분적으로 확대한 사시도.
도 9는, (a)가 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도, (b)가 가동체에 대한 각 링크의 접속 위치를 모식적으로 나타내는 모식도.
도 10은 가동체에 대한 각 링크의 접속 위치를 모식적으로 나타내는 모식도.
도 11은, (a)가 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도, (b)가 가동체에 대한 각 링크의 접속 위치를 모식적으로 나타내는 모식도.
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 13은, (a) 및 (b)가 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 14는, (a) 및 (b)가 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 15는, (a) 및 (b)가 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 16은, (a) 및 (b)가 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치를 Y축 방향에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 17은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 장치의 전체를 나타내는 사시도.

이하, 가동체를 지지하는 지지 장치를 구체화한 본 발명의 일 실시형태를 도 1~도 10에 따라 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 지지 장치(10)는, 가동체(11)를 지지하고 있다. 가동체(11)는, 회전 공구(유지 대상물)인 전동 드라이버(11a)를 유지하고 있다. 지지 장치(10)는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 어느 방향에 각각 대응해서 가동체(11)를 각각 지지 가능한 3개의 링크 기구부(20, 30, 40)를 갖고 있다. 그리고, 지지 장치(10)는, 3개의 링크 기구부(20, 30, 40)를 사용해서, 가동체(11)에 있어서의 Z축 둘레, X축 둘레 및 Y축 둘레의 회전이 각각 규제된 상태에서, 가동체(11)의 자세를 일정한 상태로 유지하면서, 소정의 이동 범위 내에 있어서 이동 가능하게 지지하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 설명의 편의상, X축 방향으로 가동체(11)를 지지 가능한 링크 기구부를 「X축 링크 기구부(20)」로 하고, Y축 방향으로 가동체(11)를 지지 가능한 링크 기구부를 「Y축 링크 기구부(30)」로 하고, Z축 방향으로 가동체(11)를 지지 가능한 링크 기구부를 「Z축 링크 기구부(40)」로 기재할 경우도 있다.

지지 장치(10)는, XY 평면을 따라 연장되는 대략 사각 프레임 형상의 토대 프레임(12)과, 토대 프레임(12)으로부터 Z축 방향으로 입설(立設)되는 복수의 입설부(13)와, 각 입설부(13)에 지지되는 대략 사각 상자 형태의 하우징(14)을 구비하고 있다. 하우징(14)에 있어서의 XZ 평면을 따라 연장되는 측면(14a)으로부터는, 구동원인 X축용 서보모터(도시생략)의 구동부인 구동축(21)이 Y축 방향을 따라 돌출해 있다. 구동축(21)은, 측면(14a)에 있어서, 입설부(13)측의 코너부에 위치해 있다. 구동축(21)은, X축용 서보모터의 구동에 의해 회전해서, X축 링크 기구부(20)를 요동시킨다.

하우징(14)에 있어서의 YZ 평면을 따라 연장되는 측면(14b)으로부터는, 구동원인 Y축용 서보모터(도시생략)의 구동부인 구동축(31)이 X축 방향을 따라 돌출해 있다. 구동축(31)은, 측면(14b)에 있어서, 입설부(13)측에 위치해 있다. 또한, 구동축(31)은, Z축 방향에 있어서, X축용 서보모터의 구동축(21)보다도 입설부(13)로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 구동축(31)은, Y축용 서보모터의 구동에 의해 회전해서, Y축 링크 기구부(30)를 요동시킨다.

또한, 하우징(14)의 측면(14a)으로부터는, 구동원인 Z축용 서보모터(도시생략)의 구동부인 구동축(41)이 Y축 방향을 따라 돌출해 있다. 구동축(41)은, 측면(14a)에 있어서, 입설부(13)와는 반대측의 가장자리부측에 위치해 있다. 구동축(41)은, Z축용 서보모터의 구동에 의해 회전해서, Z축 링크 기구부(40)를 요동시킨다.

X축용 서보모터의 구동축(21)은, 지지 장치(10)의 X축 방향의 최단부에 설치되어 있다. Y축용 서보모터의 구동축(31)은, 지지 장치(10)의 Y축 방향의 최단부에 설치되어 있다. Z축용 서보모터의 구동축(41)은, 지지 장치(10)의 Z축 방향의 최단부에 설치되어 있다. 각 구동축(21, 31, 41)은, 하나의 하우징(14)에 한꺼번 설치되어 있다. 가동체(11)는, 지지 장치(10)의 각 축 방향에 있어서, 각 구동축(21, 31, 41)과는 반대측의 최단부에 배치되어 있다.

다음으로, X축 링크 기구부(20)에 대해 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, X축 링크 기구부(20)는, 구동축(21)에 연결되는 아암(22)과, 아암(22)에 일단이 연결됨과 함께 가동체(11)에 타단이 연결되고, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 X축에 일치 가능하게 연장되는 2개의 링크(23)를 갖고 있다. 구체적으로는, 아암(22)은, 구동축(21)에 고정되어 있고, 구동축(21)의 회전에 수반해서, 구동축(21)의 중심 축선을 요동 중심으로 해서 구동축(21)과 일체적으로 요동한다. 2개의 링크(23)는 동일한 길이이다. 아암(22)은, 직선 형상으로 연장됨과 함께 일단이 구동축(21)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하게 구동축(21)에 연결되는 요동부(22a)와, 요동부(22a)의 타단으로부터 두 갈래로 갈라져서 서로 이간하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 지지부(22b)로 구성되어 있다. 각 지지부(22b)의 단부에는, 둥근 구멍 형상의 관통 구멍(22c)이 형성되어 있다. 양 지지부(22b)의 관통 구멍(22c)끼리는, Y축 방향에 있어서 서로 마주보고 있다.

또한, X축 링크 기구부(20)는, 구동축(21)과 평행하게 연장되는 회전축(24)을 갖고 있다. 회전축(24)은, 양 지지부(22b)의 관통 구멍(22c)에 삽입 통과되어 있고, 양 지지부(22b)에 회전 가능하게 양쪽 유지되어 지지되어 있다. 회전축(24)의 양 단부는, 한 쌍의 평면부(24a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 회전축(24)의 양 단부에 있어서, 한 쌍의 평면부(24a)에는, 회전축(24)의 축 방향에 평행한 평면(XY 평면) 내에서 회전축(24)에 대해 요동 가능한 판상(板狀)의 접속부(25)가 접속되어 있다. 2개의 링크(23) 중 1개의 일단은, 회전축(24)의 일 단부에 접속된 2매의 접속부(25)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(25)에 접속되어 있다. 2개의 링크(23) 중 나머지 1개의 일단은, 회전축(24)의 타 단부에 접속된 2매의 접속부(25)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(25)에 접속되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, X축 링크 기구부(20)는, 가동체(11)에 회전 가능하게 지지된 한 쌍의 회전축(26)을 갖고 있다. 각 회전축(26)은, 구동축(21)과 평행하게 연장하고 있다. 각 회전축(26)의 양 단부는, 한 쌍의 평면부(26a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 각 회전축(26)의 한 쌍의 평면부(26a)에는, 회전축(26)의 축 방향에 평행한 평면(XY 평면) 내에서 회전축(26)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(27)가 각각 접속되어 있다. 2개의 링크(23) 중 1개의 타단은, 한 쌍의 회전축(26)의 한쪽의 단부에 접속된 2매의 접속부(27)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(27)에 접속되어 있다. 2개의 링크(23) 중 나머지 1개의 타단은, 한 쌍의 회전축(26)의 다른 쪽의 단부에 접속된 2매의 접속부(27)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(27)에 접속되어 있다.

각 링크(23)는, 아암(22)에 대해, 회전축(24)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하고, 또한 XY 평면 내에서 회전축(24)에 대해 접속부(25)를 통해 요동 가능하다. 2개의 링크(23)는, 서로 평행한 상태를 유지하면서 이동한다.

다음으로, Y축 링크 기구부(30)에 대해 설명한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, Y축 링크 기구부(30)는, 구동축(31)에 연결되는 아암(32)과, 아암(32)에 일단이 연결됨과 함께 가동체(11)에 타단이 연결되고, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 Y축에 일치 가능하게 연장되는 1개의 링크(33)를 갖고 있다. 구체적으로는, 아암(32)은, 구동축(31)에 고정되어 있고, 구동축(31)의 회전에 수반해서, 구동축(31)의 중심 축선을 요동 중심으로 해서 구동축(31)과 일체적으로 요동한다. 아암(32)은, 직선 형상으로 연장됨과 함께 일단이 구동축(31)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하게 구동축(31)에 연결되는 요동부(32a)와, 요동부(32a)의 타단으로부터 두 갈래로 갈라져서 서로 Z축 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 지지부(32b)로 구성되어 있다. 각 지지부(32b)의 단부에는, 둥근 구멍 형상의 관통 구멍(32c)이 형성되어 있다. 양 지지부(32b)의 관통 구멍(32c)끼리는, X축 방향에 있어서 서로 마주보고 있다.

또한, Y축 링크 기구부(30)는, 구동축(31)과 평행하게 연장되는 회전축(34)을 갖고 있다. 회전축(34)은, 양 지지부(32b)의 관통 구멍(32c)에 삽입 통과되어 있고, 양 지지부(32b)에 회전 가능하게 양쪽 유지되어 지지되어 있다. 회전축(34)의 중앙부는, 한 쌍의 평면부(34a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 한 쌍의 평면부(34a)에는, 회전축(34)의 축 방향에 평행한 평면(XY 평면) 내에서 회전축(34)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(35)가 접속되어 있다. 1개의 링크(33)의 일단은, 2매의 접속부(35)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(35)에 접속되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, Y축 링크 기구부(30)는, 가동체(11)에 회전 가능하게 지지된 회전축(36)을 갖고 있다. 회전축(36)은, 구동축(31)과 평행하게 연장하고 있다. 회전축(36)의 중앙부는, 한 쌍의 평면부(36a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 한 쌍의 평면부(36a)에는, 회전축(36)의 축 방향에 평행한 평면(XY 평면) 내에서 회전축(36)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(37)가 접속되어 있다. 링크(33)의 타단은, 2매의 접속부(37)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(37)에 접속되어 있다. 링크(33)는, 아암(32)에 대해, 회전축(34)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하고, 또한 XY 평면 내에서 회전축(34)에 대해 접속부(35)를 통해 요동 가능하다.

다음으로, Z축 링크 기구부(40)에 대해 설명한다.

도 5, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, Z축 링크 기구부(40)는, 구동축(41)에 연결되는 아암(42)과, 아암(42)에 일단이 연결됨과 함께 가동체(11)에 타단이 연결되고, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 Z축에 일치 가능하게 연장되는 3개의 링크(43)를 갖고 있다. 3개의 링크(43)는 동일한 길이이다. 아암(42)은, 후술하는 고정축(44), 연계부(45), 한 쌍의 요동부(47), 회전축(48), 한 쌍의 요동부(49), 회전축(50), 연결부(51)를 포함한다.

고정축(44)은, 하우징(14)의 측면(14a)으로부터 Y축 방향을 따라 돌출하고, 구동축(41)과 평행하게 연장하고 있다. 고정축(44)에 있어서의 측면(14a)으로부터의 돌출 위치는, 구동축(41)의 측면(14a)으로부터의 돌출 위치와, Z축 방향에서 동일 직선 상에 위치해 있다. 연계부(45)는, 구동축(41)의 돌출 방향의 단부와 고정축(44)의 돌출 방향의 단부를 연결한다. 구동축(41)은, 연계부(45)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 연계부(45)는, 구동축(41)의 베어링으로서 기능하고 있다. 연계부(45)는, 지지부(46)를 통해 하우징(14)의 측면(14a)에 지지되어 있다. 그리고, 지지부(46)를 통해 하우징(14)의 측면(14a)에 지지된 연계부(45)를 통해 구동축(41) 및 고정축(44)이 연결되어 있기 때문에, 구동축(41) 및 고정축(44)에 있어서의 축 방향의 강성이 높아져 있고, 서로 평행한 상태가 유지되어 있다.

한 쌍의 요동부(47)는, 직선 형상으로 연장됨과 함께 일단이 구동축(41)에 연결되어 있다. 한 쌍의 요동부(47)는, 구동축(41)에 고정되어 있고, 구동축(41)의 회전에 수반해서, 구동축(41)의 중심 축선을 요동 중심으로 해서 구동축(41)과 일체적으로 요동한다. 한 쌍의 요동부(47)는 서로 평행하게 연장하고 있다. 각 요동부(47)의 타단에는, 관통 구멍(47a)이 형성되어 있다. 한 쌍의 요동부(47)의 관통 구멍(47a)끼리는, Y축 방향에 있어서 서로 마주보고 있다. Y축 방향에 있어서, 연계부(45)와 한 쌍의 요동부(47) 중 연계부(45)측의 요동부(47)와의 사이에는, 원통 형상의 슬리브(45a)가 설치되어 있다. 이 슬리브(45a)에 의해 연계부(45)와 요동부(47)가 이간한 상태로 유지되어 있다.

회전축(48)은, 구동축(41)과 평행하게 연장하고, 양 요동부(47)의 관통 구멍(47a)에 삽입 통과되고, 양 요동부(47)에 회전 가능하게 양쪽 유지되어 지지되어 있다. 한 쌍의 요동부(49)는, 직선 형상으로 연장됨과 함께 일단이 고정축(44)의 중심 축선을 요동 중심으로 해서 요동 가능하게 고정축(44)에 연결되어 있다. 한 쌍의 요동부(49)는 서로 평행하게 연장하고 있다. 각 요동부(49)의 타단에는, 관통 구멍(49a)이 형성되어 있다. 한 쌍의 요동부(49)의 관통 구멍(49a)끼리는, Y축 방향에 있어서 서로 마주보고 있다. 회전축(50)은, 구동축(41)(고정축(44))과 평행하게 연장하고, 양 요동부(49)의 관통 구멍(49a)에 삽입 통과되고, 양 요동부(49)에 회전 가능하게 양쪽 유지되어 지지되어 있다.

연결부(51)는, 양 회전축(48, 50)끼리를 연결하고 있다. 연결부(51)는, 양 회전축(48, 50)에 있어서의 한 쌍의 요동부(47, 49)의 한쪽 측의 부위끼리를 연결하는 제1 연계부(51a)와, 양 회전축(48, 50)에 있어서의 한 쌍의 요동부(47, 49)의 다른 쪽 측의 부위끼리를 연결하는 제2 연계부(51b)와, 제1 연계부(51a)와 제2 연계부(51b)를 연결하는 제3 연계부(51c)를 갖는다. 제3 연계부(51c)는, 양 회전축(48, 50)간에서 Y축 방향을 따라 연장하고 있다. 연결부(51)는 X축 방향에서 보면 H형이다. 양 회전축(48, 50)은, 제1 연계부(51a) 및 제2 연계부(51b)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다.

Y축 방향에 있어서, 제1 연계부(51a)와 한 쌍의 요동부(47) 중 제1 연계부(51a)측의 요동부(47)와의 사이, 및 제2 연계부(51b)와 한 쌍의 요동부(47) 중 제2 연계부(51b)측의 요동부(47)와의 사이에는, 원통 형상의 슬리브(47b)가 각각 설치되어 있다. 이 슬리브(47b)에 의해 제1 연계부(51a)와 요동부(47) 사이, 및 제2 연계부(51b)와 요동부(47) 사이가 각각 이간한 상태로 유지되어 있다.

Y축 방향에 있어서, 제1 연계부(51a)와 한 쌍의 요동부(49) 중 제1 연계부(51a)측의 요동부(49)와의 사이, 및 제2 연계부(51b)와 한 쌍의 요동부(49) 중 제2 연계부(51b)측의 요동부(49)와의 사이에는, 원통 형상의 슬리브(49b)가 각각 설치되어 있다. 이 슬리브(49b)에 의해 제1 연계부(51a)와 요동부(49) 사이, 및 제2 연계부(51b)와 요동부(49) 사이가 각각 이간한 상태로 유지되어 있다.

구동축(41)의 중심 축선과 회전축(48)의 중심 축선과의 거리와, 고정축(44)의 중심 축선과 회전축(50)의 중심 축선과의 거리가 일치하고, 또한, 양 회전축(48, 50)의 중심 축선간의 거리와, 구동축(41)의 중심 축선과 고정축(44)의 중심 축선과의 거리가 일치하도록, 양 회전축(48, 50)이 제1 연계부(51a) 및 제2 연계부(51b)에 의해 연결되어 있다. 또한, 제3 연계부(51c)에 의해 서로가 연결된 제1 연계부(51a) 및 제2 연계부(51b)를 통해 양 회전축(48, 50)이 연결되어 있기 때문에, 양 회전축(48, 50)에 있어서의 축 방향의 강성이 높아져 있고, 서로 평행한 상태가 유지되어 있다.

구동축(41), 고정축(44) 및 연계부(45)는, X축 방향에서 보면, 장방형을 구성하고 있고, 이 장방형의 변형 강성을 높이고 있다. 양 회전축(48, 50), 제1 연계부(51a) 및 제2 연계부(51b)는, X축 방향에서 보면, 장방형을 구성하고 있고, 이 장방형의 변형 강성을 높이고 있다. 한 쌍의 요동부(47, 49), 연계부(45) 및 연결부(51)는, Y축 방향에서 보면, 평행사변형(장방형)을 구성하고 있다. 또한, 구동축(41), 한 쌍의 요동부(47) 및 회전축(48)은, Z축 방향에서 보면, 장방형을 구성하고 있고, 이 장방형의 변형 강성을 높이고 있다. 또한, 고정축(44), 한 쌍의 요동부(49) 및 회전축(50)은, Z축 방향에서 보면, 장방형을 구성하고 있고, 이 장방형의 변형 강성을 높이고 있다.

그리고, 한 쌍의 요동부(47, 49), 연계부(45), 연결부(51), 고정축(44), 양 회전축(48, 50)에 의해, 구동축(41)에 요동 가능하게 연결되는 평행사변형 링크 기구를 구성하는 한 쌍의 아암부(42A)가 구성되어 있다. 아암부(42A)는, 그 일변이 구동축(41)과 고정축(44)으로 이루어지고, 대변이 일체의 연결부(51)로 이루어지고, 3개의 링크(43)는 연결부(51)를 통해 접속되어 있다. 따라서, 아암(42)은, 한 쌍의 아암부(42A)를 갖고 있다. 한 쌍의 아암부(42A)는, 각각의 아암부(42A)의 일부를 구성하는 연결부(51)를 통해 일체로 되어 있다.

연결부(51)는, 한 쌍의 아암부(42A) 사이에 연장되는 연설부(52)를 갖고 있다. 연설부(52)는, 제3 연계부(51c)에 일체적으로 설치되어 있다. 따라서, 연설부(52)를 포함하는 연결부(51)는, Y축 방향 및 Z축 방향에서 보면 T형이다. 연설부(52)의 선단부에는, X축 방향을 따라 연장되는 회전축(53)이 설치되어 있다. 회전축(53)은, 연설부(52)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전축(53)의 선단부는, 한 쌍의 평면부(53a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 한 쌍의 평면부(53a)에는, 회전축(53)의 축 방향에 평행한 평면(XZ 평면) 내에서 회전축(53)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(54)가 접속되어 있다. 3개의 링크(43) 중 1개인 제1 Z축 링크(43a)의 일단은, 2매의 접속부(54)에 사이에 끼워진 상태에서 각 접속부(54)에 접속되어 있다.

또한, 회전축(48)의 양 단부는, 한 쌍의 평면부(48a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 회전축(48)의 양 단부에 있어서, 한 쌍의 평면부(48a)에는, 회전축(48)의 축 방향에 평행한 평면(YZ 평면) 내에서 회전축(48)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(55)가 접속되어 있다. 3개의 링크(43) 중 나머지 2개 중 1개인 제2 Z축 링크(43b)의 일단은, 회전축(48)의 일 단부에 접속된 2매의 접속부(55)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(55)에 접속되어 있다. 3개의 링크(43) 중 나머지 1개인 제3 Z축 링크(43c)의 일단은, 회전축(48)의 타 단부에 접속된 2매의 접속부(55)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(55)에 접속되어 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, Z축 링크 기구부(40)는, 가동체(11)에 회전 가능하게 지지됨과 함께, Z축 방향에 있어서 회전축(53)에 대향 배치되는 회전축(56)을 갖고 있다. 양 회전축(53, 56)은 서로 평행하게 연장하고 있다. 회전축(56)의 단부는, 한 쌍의 평면부(56a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 한 쌍의 평면부(56a)에는, 회전축(56)의 축 방향에 평행한 평면(XZ 평면) 내에서 회전축(56)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(57)가 접속되어 있다. 제1 Z축 링크(43a)의 타단은, 2매의 접속부(57)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(57)에 접속되어 있다.

또한, Z축 링크 기구부(40)는, 가동체(11)에 회전 가능하게 지지됨과 함께, Z축 방향에 있어서 회전축(48)의 양 단부에 각각 대향 배치되는 한 쌍의 회전축(58)을 갖고 있다. 각 회전축(58)은, 구동축(41)과 평행하게 연장하고 있다. 각 회전축(58)의 단부는, 한 쌍의 평면부(58a)를 갖는 2면 폭 형상으로 되어 있다. 각 회전축(58)의 한 쌍의 평면부(58a)에는, 회전축(58)의 축 방향에 평행한 평면(YZ 평면) 내에서 회전축(58)에 대해 요동 가능한 판상의 접속부(59)가 각각 접속되어 있다. 제2 Z축 링크(43b)의 타단은, 한 쌍의 회전축(58)의 한쪽의 단부에 접속된 2매의 접속부(59)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(59)에 접속되어 있다. 제3 Z축 링크(43c)의 타단은, 한 쌍의 회전축(58)의 다른 쪽의 단부에 접속된 2매의 접속부(59)에 끼워 넣어진 상태에서 각 접속부(59)에 접속되어 있다.

3개의 링크(43)(제1 Z축 링크(43a), 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c))는, 아암(42)에 대해, 회전축(48)을 요동 중심으로 해서 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)가 요동하면, 제1 Z축 링크(43a)가 XZ 평면 내에서 회전축(53)에 대해 접속부(54)를 통해 요동 가능하다. 또한, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)가, YZ 평면 내에서 회전축(48)에 대해 접속부(55)를 통해 요동하면, 제1 Z축 링크(43a)가, 회전축(53)이 회전함에 의해 회전축(53)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하다. 따라서, 연설부(52)의 선단부에, 회전축(53)을 통해 요동 가능하게 연결된 3개의 링크 중 1개인 제1 Z축 링크(43a)가, 회전축(53)을 통해 두 방향으로 요동 가능하게 연결되어 있다. 아암(42)은, 3개의 링크(43)를 서로 평행한 상태를 유지한 채 이동시킨다. 3개의 링크(43)는, 회전축(50, 53)을 통해 연결부(51)에 접속되어 있기 때문에, 연결부(51)가 자세를 유지한 움직임을 하므로, 각 링크(43)에 있어서의 아암(42)에 대한 접속 위치의 상대 위치 관계를 유지한 채 이동한다.

도 9의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, Z축 방향에 있어서, 제1 Z축 링크(43a)에 있어서의 아암(42)에 대한 접속 위치는, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 아암(42)에 대한 접속 위치보다도 가동체(11)측이다. 그리고, 3개의 링크(43)는 동일한 길이기 때문에, Z축 방향에 있어서, 제1 Z축 링크(43a)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치는, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치보다도 아암(42)과는 떨어진 위치에 있다.

또한, X축 링크 기구부(20)의 2개의 링크(23)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치 각각은, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)의 접속 위치 각각과, Z축 방향에서 동일 직선 상에 위치하고, 또한 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)의 접속 위치 각각에 대해, Z축 방향에 있어서 하우징(14)과는 반대측에 위치해 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, Z축 링크 기구부(40)의 3개의 링크(43)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를, Z축 방향에서 봤을 때, 각 접속 위치가 이등변 삼각형(T1)을 구성하는 위치에 있다. 또한, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를, Z축 방향에서 봤을 때, 접속 위치가 이등변 삼각형(T1)의 내부에 위치해 있다. 전동 드라이버(11a)는, 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)의 축 방향이 Z축 방향에 일치한 상태에서, 가동체(11)에 유지되어 있다. 출력 축(11b)은, Z축 방향에서 봤을 때, 이등변 삼각형(T1)의 변 상에 위치해 있고, 본 실시형태에서는, 제2 Z축 링크(43b)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치와 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를 잇는 직선 상에 위치해 있다.

지지 장치(10)는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 각 링크 기구부(20, 30, 40)의 아암(22, 32, 42)(요동부(22a, 32a, 47))과 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있다.

지지 장치(10)에 있어서, 도시하지 않은 컴퓨터에 대해, 가동체(11)를 이동시키는 위치 정보가 입력되면, 그 정보에 따른 지령 신호가 컨트롤러로부터 X축용 서보모터, Y축용 서보모터 및 Z축용 서보모터에 출력된다. 그러면, 지령 신호에 의거하여, 각 구동축(21, 31, 41)이 회전하고, 각 링크 기구부(20, 30, 40)의 아암(22, 32, 42)이 각각 구동축(21, 31, 41)에 대해 요동한다. 그리고, 아암(22, 32, 42)의 요동에 연동해서, 각 링크(23, 33, 43)가, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 이동한다. 그 결과, 가동체(11)는, X축 둘레, Y축 둘레 및 Z축 둘레의 회전이 각각 규제된 상태에서, 가동체(11)의 자세를 일정한 상태로 유지하면서 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동한다. 이 가동체(11)의 이동에 수반해서, 전동 드라이버(11a)가 가동체(11)와 일체적으로 이동한다. 본 실시형태에서는, 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)의 축 방향이 Z축 방향에 일치한 상태를 유지하면서, 가동체(11)가 소정의 이동 범위를 이동 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에 있어서, Z축 링크 기구부(40)의 아암(42)은, 가동체(11)의 이동 범위 중에서, 가동체(11)의 자세를 일정한 상태로 유지하고, 또한 3개의 링크(43)를 서로 평행한 상태를 유지한 채 이동시키는 이동 기구를 구성하고 있다.

다음으로, 본 실시형태의 작용에 대해 설명한다.

그런데, 전동 드라이버(11a)를 사용한 나사 조임 작업은, 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)에 부착되는 비트(11c)(선단 공구)를 나사 조임의 대상물에 대해 Z축 방향으로 가압하면서 행해진다. 이 때, 예를 들면, 종래기술과 같이, Z축 링크 기구부(40)를 구성하는 링크(43)가 2개인 경우에 비해, 구동축(41)측의 접속 부위의 서로의 자세가 유지된 3개의 링크(43)에 의해, 비트(11c)를 대상물에 가압하는 가압력을 유지하는 강성이 높아져 있다. 구체적으로는, 3개의 링크(43)에 의해, 가동체(11)를 3점에서 면 지지하게 되기 때문에, 받침면의 지지 강성이 높아진다. Z축 방향에서 보면, 3개의 링크에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치가 삼각형으로 되어, 3개의 평행한 링크(43)에 의한 삼각 기둥(3개의 사각형)이 구성되고, X축, Y축에 회전하는 힘을 Z축의 3개의 링크(43)만으로 강성 높게 유지할 수 있다.

또한, 3개의 링크(43)는, 아암(42)의 아암부(42A)를 구성하는 연결부(51)에 의해 위치 결정됨과 함께, 자세 유지되기 때문에, 강성 높게 유지된다. 보다 상세하게는, 2개의 링크(43b, 43c)는 한 쌍의 요동부(47)에서 지탱된다. 1개의 링크(43a)는 연결부(51)의 연설부(52)에 작용한다. 각 링크(43a, 43b, 43c)간에서의 힘의 차이는, 연결부(51)에의 모멘트로서 작용하지만, 아암부(42A)의 요동부(47)의 인장, 및 요동부(49)의 압축으로 변환되고, 힘의 평형에 의해 캔슬된다. 이와 같이 3개의 링크(43)의 서로의 위치 관계가 변동하지 않고 유지된다. 따라서, Z축 방향의 링크(43)의 강성이 충분히 확보되어 있다.

가동체(11)에 가해지는 X축 방향의 외력은, X축 링크 기구부(20)의 2개의 링크(23) 및 아암(22)에서 직접 지탱된다. 아암(22)과 링크(23)가 이루는 각도는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 90도를 취할 수 있다. 이 때문에, 가동체(11)에 가해지는 X축 방향의 외력은, X축 링크 기구부(20)의 2개의 링크(23) 및 아암(22)에서 지탱하기 쉽게 되어 있다.

가동체(11)에 가해지는 Y축 방향의 외력은, Y축 링크 기구부(30)의 1개의 링크(33) 및 아암(32)에서 직접 지탱된다. 아암(32)과 링크(33)가 이루는 각도는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 90도를 취할 수 있다. 이 때문에, 가동체(11)에 가해지는 Y축 방향의 외력은, Y축 링크 기구부(30)의 1개의 링크(33) 및 아암(32)에서 지탱하기 쉽게 되어 있다.

가동체(11)에 가해지는 Z축 방향의 외력은, Z축 링크 기구부(40)의 3개의 링크(43) 및 아암(42)에서 직접 지탱된다. 아암(42)과 링크(43)가 이루는 각도는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 90도를 취할 수 있다. 이 때문에, 가동체(11)에 가해지는 Z축 방향의 외력은, Z축 링크 기구부(40)의 3개의 링크(43) 및 아암(42)에서 지탱하기 쉽게 되어 있다.

상기 실시형태에서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 지지 장치(10)는, 가동체(11)의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부(20, 30, 40)의 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 각 링크 기구부(20, 30, 40)의 아암(22, 32, 42)과 링크(23, 33, 43)가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, Z축 링크 기구부(40)는, 3개의 링크(43)를 갖고 있다. 아암(42)은, 가동체(11)의 이동 범위 중에서, 가동체(11)의 자세를 일정한 상태로 유지하고, 또한, 3개의 링크(43)를 서로 평행한 상태를 유지한 채 이동시킨다. 이에 따르면, 가동체(11)에 가해지는 각 축 방향의 외력을, 각 축의 링크(23, 33, 43) 및 아암(22, 32, 42)에 의해 지탱하기 쉬워진다. 그리고, 예를 들면, 종래기술과 같이, Z축 링크 기구부(40)를 구성하는 링크(43)가 2개인 경우에 비해, 3개의 링크(43)에 의해, 면으로 지지함에 의해, 비트(11c)를 대상물에 가압하는 가압력을 유지하는 강성을 높일 수 있다. 또한, 3개의 링크(43)의 구동축(41)측의 접속 부위는, 위치 관계와 자세가 유지되어 이동하는 기구이다. 따라서, Z축 방향의 링크(43)의 강성을 충분히 확보할 수 있다.

(2) 링크(23, 33)는, 아암(22, 32)에 대해, 회전축(24, 34)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하고, 또한 회전축(24, 34)의 축 방향에 평행한 평면 내에서 회전축(24, 34)에 대해 접속부(25, 35)를 통해 요동 가능하다. 이에 따르면, 가동체(11)의 이동을 정밀하게 행할 수 있다. 또한, 3개의 링크(43) 중, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)는, 아암(42)에 대해, 회전축(48)을 요동 중심으로 해서 요동 가능하고, 또한 회전축(48)의 축 방향에 평행한 평면 내에서 회전축(48)에 대해 접속부(55)를 통해 요동 가능하다. 이에 따르면, 구동축(41)으로부터의 구동력이 아암(42)을 통해 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)에 직접 작용하기 때문에, 회전 모멘트 등의 외란으로 되는 힘이 생기지 않고, 유지 강성을 높게 할 수 있다. 이에 의해, 고정밀도의 이동이나, 큰 부하에의 대응이 가능해진다.

(3) Z축 링크 기구부(40)의 아암(42)은, 구동축(41)에 연결되는 평행사변형 링크 기구를 구성하는 한 쌍의 아암부(42A)를 갖는다. 한 쌍의 아암부(42A)는 연결부(51)를 통해 일체로 되어 있다. 이에 따르면, 한 쌍의 아암부(42A)를 일체로 해서 입체적으로 구성할 수 있고, 게다가, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 방향에서 봐도 강고한 사각형 구조를 구성하기 때문에, 높은 유지 강성을 실현할 수 있음과 함께, Z축 방향의 링크(43)의 이동의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 아암(42)과 링크(43)와의 접속 부위에서의 비틀림에 대한 강성, 특히, Z축 방향에 수직인 면 내에서의 비틀림에 대한 강성이 높아진다. 이 때문에, 중량이 있는 전동 드라이버(11a)를 움직이거나, 높은 이동 정밀도를 실현하거나 할 수 있다.

(4) Z축 링크 기구부(40)의 아암(42)은, 한 쌍의 아암부(42A) 사이에 연장되는 연설부(52)를 갖는다. 연설부(52)의 선단부에는, 회전축(53)을 통해 요동 가능하게 연결된 3개의 링크 중 1개인 제1 Z축 링크(43a)가, 회전축(53)을 통해 두 방향으로 요동 가능하게 연결되어 있다. 이에 따르면, 평행사변형 링크 기구를 구성하는 아암부(42A)에 의해, 연결부(51)가 일정 자세를 유지한 채 이동하고, 제3 연계부(51c)에 의해 일체로 된 연설부(52)도 동일한 자세를 유지한 채 이동한다. 3개의 링크(43)의 구동축(41)측의 접속 부위는, 삼각형의 위치 관계를 유지한 채 이동할 수 있다.

(5) Z축 링크 기구부(40)의 3개의 링크(43)에 있어서의 가동체(11) 및 아암(42)에 대한 접속 위치는, Z축 방향에서 봤을 때, 각 접속 위치가 이등변 삼각형(T1)을 구성하는 위치에 있다. 이에 따르면, 지지 장치(10)를 콤팩트하게 할 수 있음과 함께, Z축 방향의 링크(43)의 강성을 충분히 확보하기 쉬워진다.

(6) Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치는, Z축 방향에서 봤을 때, 접속 위치가 이등변 삼각형(T1)의 내부에 위치해 있다. 이에 따르면, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치가, Z축 방향에서 봤을 때에, 이등변 삼각형(T1)의 외부에 위치해 있는 경우에 비해, 지지 장치(10)를 콤팩트하게 할 수 있다. 또한, Z축 방향의 링크(43)의 강성을 확보하기 쉬워진다.

(7) X축 링크 기구부(20)의 2개의 링크(23)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치 각각은, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)의 접속 위치 각각과, Z축 방향에서 동일 직선 상에 위치하고, 또한 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)의 접속 위치 각각에 대해, Z축 방향에 있어서 하우징(14)과는 반대측에 위치해 있다. 이에 따르면, 지지 장치(10)를 콤팩트하게 할 수 있음과 함께, Z축 방향의 링크(43)의 강성을 충분히 확보하기 쉬워진다.

(8) 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)은, Z축 방향에서 봤을 때, 제2 Z축 링크(43b)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치와 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를 잇는 직선 상에 위치해 있다. 이에 따르면, 비트(11c)를 대상물에 가압하는 가압력을 유지하기 위한 강성을 확보하기 쉽게 할 수 있다. 특히, 비트(11c)를 대상물에 가압하는 가압력의 반력이, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)를 통해 아암(42)에 직접 전해지고, 제1 Z축 링크(43a)가 자세를 유지하는 역할을 하기 때문에, 높은 강성을 실현할 수 있다.

(9) 3개의 링크(43)에 의해, 가동체(11)를 3점에서 면 지지하게 되기 때문에, 받침면의 지지 강성이 높아진다. Z축 방향에서 보면, 3개의 링크에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치가 삼각형으로 되며, 3개의 평행한 링크(43)에 의한 삼각 기둥(3개의 사각형)이 구성되고, X축, Y축에 회전하는 힘을 Z축의 3개의 링크(43)만으로 강성 높게 유지할 수 있다.

(10) 3개의 링크(43)는, 아암(42)의 아암부(42A)를 구성하는 연결부(51)에 의해 위치 결정된다. 이에 따르면, 3개의 링크(43)가 자세 유지되기 때문에, 강성 높게 유지된다. 보다 상세하게는, 2개의 링크(43b, 43c)는 한 쌍의 요동부(47)에서 지탱된다. 1개의 링크(43a)는 연결부(51)의 연설부(52)에 작용한다. 각 링크(43a, 43b, 43c)간에서의 힘의 차이는, 연결부(51)에의 모멘트로서 작용하지만, 아암부(42A)의 요동부(47)의 인장, 및 요동부(49)의 압축으로 변환되고, 힘의 평형에 의해 캔슬된다. 이와 같이 3개의 링크(43)의 서로의 위치 관계가 변동하지 않고 유지된다.

또한, 상기 실시형태는 이하와 같이 변경해도 된다.

· 도 11의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 구동축(41)과 고정축(44)과의 위치 관계가 반대여도 된다. 그리고, 연설부(52)를 포함하는 연결부(51)가, Y축 방향에서 보면 L형이어도 된다. Z축 방향에 있어서, 제1 Z축 링크(43a)에 있어서의 아암(42)에 대한 접속 위치는, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 아암(42)에 대한 접속 위치와 동일한 위치에 있다. 3개의 링크(43)는 동일한 길이기 때문에, Z축 방향에 있어서, 제1 Z축 링크(43a)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치는, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치와 동일한 위치에 있다.

· 도 12에 나타내는 바와 같이, 연설부(52)가, 한 쌍의 아암부(42A)간과는 반대측(지지 장치(10)의 외측)으로 연장해 있어도 된다. 또한, 도 12에 나타내는 실시형태에서는, 연설부(52)를 포함하는 연결부(51)가, Y축 방향에서 보면 L형인 구성을 일례로서 들고 있지만, 연결부(51)는, Y축 방향에서 보면 T형인 구성이어도 된다.

· 도 13의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, Z축 링크 기구부(40)는, 구동부인 스테이지(60)를 갖고 있어도 된다. 스테이지(60)는, 구동원으로부터의 구동력에 의해 Z축 방향으로 직선 운동한다. Z축 링크 기구부(40)는, 스테이지(60)에 연결되는 아암(42)을 갖는다. 3개의 링크(43)는, 스테이지(60)가 직선 운동함에 의해, 서로 평행한 상태를 유지한 채 Z축 방향으로 이동 가능하다.

· 도 14의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 고정축(44)을 대신해서, 회전축(44A)을 마련하고, 구동축(41)과 회전축(44A)을 예를 들면, 타이밍 벨트나 체인 등의 연결 부재(61)에 의해 연결하여, 구동축(41)과 회전축(44A)과의 회전을, 연결 부재(61)를 통해 기계적으로 동기시킴에 의해, 각 요동부(47, 49)를 요동시키도록 해도 된다.

· 도 15의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 각 요동부(47, 49)를 연결 링크(62)에 의해 연결하여, 각 요동부(47, 49)의 요동을, 연결 링크(62)를 통해 동기시키도록 해도 된다.

· 도 16의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 요동부(49)가 서보모터의 구동축(63)에 연결되어 있고, 각 구동축(41, 63)의 회전을 동기시키도록, 각 구동축(41, 63)의 서보모터를 전기적으로 제어함에 의해, 각 요동부(47, 49)를 요동시키도록 해도 된다.

· 도 17에 나타내는 바와 같이, 지지 장치(10)를 2개 마련하고, 2개의 지지 장치(10)를, 각각의 가동체(11)가 근접해서 1개소에 집약해서 배치 가능해지도록, YZ 평면에 대해 면대칭으로 설치하도록 해도 된다. 이에 따르면, 각 이동체(11)에 유지된 회전 공구에 의한 작업을 1개소에서 집중하여 행하는 것이 가능해진다. 그 결과로서, 동일한 종류의 회전 공구를 양쪽에 유지하여 효율을 높이거나, 서로 다른 종류의 회전 공구나 파지 기구를 유지해서 복잡한 작업을 가능하게 하거나 할 수 있다.

· 실시형태에 있어서, 전동 드라이버(11a)가, 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)의 축 방향이, 예를 들면, X축 방향에 일치한 상태에서, 가동체(11)에 유지되어 있어도 된다. 이 경우, X축 링크 기구부(20)가, 3개의 링크(23)를 가질 필요가 있다. 요는, 3개의 링크 기구부(20, 30, 40) 중의 어느 링크(23, 33, 43)가 3개 이상 설치되어 있으면 된다. 이에 따르면, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 적어도 일 방향의 링크(23, 33, 43)의 강성을 충분히 확보할 수 있다.

· 실시형태에 있어서, X축 링크 기구부(20)의 링크(23)가, 1개여도 되고, 3개 이상 설치되어 있어도 된다. 요는, X축 링크 기구부(20)의 링크(23)는, 1개 이상 설치되어 있으면 된다.

· 실시형태에 있어서, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)가, 2개 이상 설치되어 있어도 된다. 요는, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)는, 1개 이상 설치되어 있으면 된다.

· 실시형태에 있어서, Z축 링크 기구부(40)의 링크(43)가, 4개 이상 설치되어 있어도 된다. 요는, Z축 링크 기구부(40)의 링크(43)는, 3개 이상 설치되어 있으면 된다.

· 실시형태에 있어서, 예를 들면, X축 링크 기구부(20)의 링크(23)가 1개이고, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)가 1개이고, Z축 링크 기구부(40)의 링크(43)가 3개인 구성이어도 된다. 이 경우, X축 링크 기구부(20)의 링크(23)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치와, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를, Z축 방향에서 봤을 때, 이등변 삼각형(T1)의 내부에 위치해 있는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 가동체(11)에 가해지는 각 축 방향의 외력을, 각 축의 링크(23, 33, 43)에 의해 지탱하기 쉬워진다.

· 실시형태에 있어서, 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)이, Z축 방향에서 봤을 때, 제2 Z축 링크(43b)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치와 제3 Z축 링크(43c)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를 잇는 직선 상에 위치해 있지 않아도 된다. 예를 들면, 전동 드라이버(11a)의 출력 축(11b)이, Z축 방향에서 봤을 때, 이등변 삼각형(T1)의 내부에 위치해 있어도 된다.

· 실시형태에 있어서, X축 링크 기구부(20)의 2개의 링크(23)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치 각각이, 제2 Z축 링크(43b) 및 제3 Z축 링크(43c)의 접속 위치 각각과, Z축 방향에서 동일 직선 상에 위치해 있지 않아도 된다.

· 실시형태에 있어서, Y축 링크 기구부(30)의 링크(33)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치가, Z축 방향에서 봤을 때에, 이등변 삼각형(T1)의 외부에 위치해 있어도 된다.

· 실시형태에 있어서, Z축 링크 기구부(40)의 3개의 링크(43)에 있어서의 가동체(11)에 대한 접속 위치를, Z축 방향에서 봤을 때, 각 접속 위치가 이등변 삼각형(T1)을 구성하는 위치에 없어도 된다.

· 실시형태에 있어서, 예를 들면, 아암(22, 32, 42)과 링크(23, 33, 43)를 볼 조인트에 의해 접속하는 구성으로 해도 된다. 실시형태의 링크 개수의 구성(3개 이상, 2개 이상, 1개 이상)에 있어서는, 아암(22, 32, 42)과 링크(23, 33, 43)를 접속하는 구성은, 특별히 한정되는 것은 아니다.

· 실시형태에 있어서, 가동체(11)의 유지 대상물이, 예를 들면, 전동 드릴 등의 다른 회전 공구나, 납땜인두 등의 가열 공구 등과 같은 비회전의 공구여도 된다. 요는, 가동체(11)의 유지 대상물은 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 발명은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 예시한 특징이 본 발명에서 필수라고 해석되어야 하는 것이 아니라, 오히려, 본 발명의 주제는, 개시한 특정의 실시형태의 모든 특징보다 적은 특징으로 존재할 경우가 있다. 본 발명은, 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등한 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

10…지지 장치, 11…가동체, 20, 30, 40…링크 기구부, 21, 31, 41…구동부인 구동축, 22, 32, 42…아암, 23, 33, 43…링크, 24, 26, 34, 36, 48, 50, 58…회전축, 25, 27, 35, 37, 55, 59…접속부, 42A…한 쌍의 아암부, 44…고정축, 47, 49…요동부, 51…연결부, 52…연설부, 60…구동부인 스테이지

Claims

가동체(可動體)의 이동 범위 중에서, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 어느 방향에 각각 대응하여 상기 가동체를 각각 지지 가능한 3개의 링크 기구부를 갖는 지지 장치로서,
각 링크 기구부는, 구동부에 연결되는 아암과, 상기 아암에 일단(一端)이 연결됨과 함께 상기 가동체에 타단(他端)이 연결되고, 상기 가동체의 이동 범위 중에서 상기 X축, 상기 Y축 및 상기 Z축 중 어느 하나에 일치 가능하게 연장되는 링크를 갖고,
지지 장치는, 상기 가동체의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부의 링크끼리가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있고,
상기 가동체의 이동 범위 중에서 인접하는 링크 기구부의 링크끼리가 이루는 각도가 90도를 이룰 때, 각 링크 기구부의 상기 아암과 상기 링크가 이루는 각도가 90도를 취할 수 있도록 구성되어 있고,
상기 3개의 링크 기구부 중 어느 하나에는 링크가 3개 이상 설치되어 있고, 상기 3개 이상의 링크가 설치된 링크 기구부의 아암은, 상기 가동체의 이동 범위 내에서, 상기 가동체의 자세를 일정한 상태로 유지하고, 또한 상기 3개 이상의 링크를 서로 평행한 상태를 유지한 채 이동시키는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 아암은, 상기 구동부인 구동축에 요동 가능하게 연결되어 있고,
상기 링크 기구부는, 상기 구동축과 평행하게 연장되는 회전축과, 상기 회전축에 접속됨과 함께 상기 회전축의 축 방향에 평행한 평면 내에서 상기 회전축에 대해 요동 가능한 접속부를 갖고,
상기 링크는, 상기 접속부에 접속되어 있고, 상기 아암에 대해, 상기 회전축을 요동 중심으로 해서 요동 가능하고, 또한 상기 평면 내에서 상기 회전축에 대해 상기 접속부를 통해 요동 가능한 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 3개 이상의 링크가 설치된 링크 기구부의 아암은, 상기 구동부인 구동축(41)에 요동 가능하게 연결되는 한 쌍의 요동부(47)와, 고정축(44)에 요동 가능하게 연결되는 한 쌍의 요동부(49)와, 일체의 연결부(51)를 포함하는 평행사변형 링크 기구를 구성하는 한 쌍의 아암부를 갖고, 다른 방향에서 봤을 때 그 아암부의 일변이 상기 구동축(41)과 상기 고정축(44)으로 이루어지고, 대변(對邊)이 상기 연결부(51)로 이루어지고, 상기 연결부(51)를 통해 상기 3개 이상의 링크가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제3항에 있어서,
상기 3개 이상의 링크가 설치된 링크 기구부의 아암은, 상기 한 쌍의 아암부 사이에 연장되는 연설부(延設部)를 갖고,
상기 연설부의 선단부에, 상기 3개 이상의 링크 중 1개가 두 방향으로 요동 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3개의 링크 기구부 중 어느 하나에는 링크가 3개 설치되어 있고,
상기 3개의 링크에 있어서의 상기 가동체에 대한 접속 위치를, 상기 3개의 링크가 나란히 설치된 상기 Z축의 방향에서 봤을 때, 각 접속 위치가 이등변 삼각형을 구성하는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제5항에 있어서,
상기 3개의 링크가 설치된 링크 기구부와는 다른 2개의 링크 기구부 중의 적어도 하나의 링크에 있어서의 상기 가동체에 대한 접속 위치를, 상기 3개의 링크가 나란히 설치된 상기 Z축의 방향에서 봤을 때, 상기 접속 위치가 상기 이등변 삼각형의 내부에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.