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JPH10277985A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

Info

Publication number
JPH10277985A
JPH10277985A JP7741097A JP7741097A JPH10277985A JP H10277985 A JPH10277985 A JP H10277985A JP 7741097 A JP7741097 A JP 7741097A JP 7741097 A JP7741097 A JP 7741097A JP H10277985 A JPH10277985 A JP H10277985A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
end effector
fixed
arms
constant velocity
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
Application number
JP7741097A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Nobutomo
雅弘 信朝
Yasushi Shibata
靖史 柴田
Takayuki Kowada
貴之 小和田
Kimito Ushida
公人 牛田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP7741097A priority Critical patent/JPH10277985A/ja
Publication of JPH10277985A publication Critical patent/JPH10277985A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パラレルリンク機構の慣性を低減し、エンド
エフェクタの位置決め装置を高精度化かつ高速化するこ
とである。 【解決手段】 パラレルリンク機構のサーボモータ17
をベース16に取り付けることにより、駆動装置をパラ
レルリンク機構の可動部から取り除くとともに、等速ジ
ョイント20でサーボモータ17の回転をアーム21に
伝達し、ボールねじ25でアーム21を伸縮させるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械やロボ
ットマニプレータに取り付けられるエンドエフェクタの
位置決め装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】工作機械やロボットマニプレータに取り
付けられるエンドエフェクタの3次元位置決めは、元
来、直交する3軸方向に各々独立してエンドエフェクタ
を移動させる駆動装置を備え、これらの駆動装置の作動
量の組み合わせでエンドエフェクタの位置決めを行う、
いわゆる直交スライド方式で行われていた。
【0003】近年、ベースに複数のアームを並列に取り
付け、これらのアームをリンク機構と組み合わせて作動
させるパラレルリンク機構が開発され、エンドエフェク
タの位置決め装置として利用され始めている。一般にエ
ンドエフェクタは上記の複数のアームの先端に取り付け
られ、アームの伸縮とリンク機構による屈曲の組み合わ
せで、エンドエフェクタの位置決めが行われる。このパ
ラレルリンク機構は、上記の直交スライド方式に較べて
構造がシンプルで剛性が高く、かつ位置決めを高精度、
高速で行うことができる利点を有しており、現在もさら
に開発が進められている。
【0004】従来のパラレルリンク機構を用いたエンド
エフェクタの位置決め装置の代表例を図4および図5に
示す。図4は、台上に固定設置されたベースとしての固
定トラス1に、球面軸受2を介して6本のアーム3が取
り付けられている。これらのアーム3には各々先端側に
も球面軸受4が取り付けられ、これらの球面軸受4を介
して、移動トラス5が連結され、ここにエンドエフェク
タ6が取り付けられている。また、上記の6本のアーム
3には、各々サーボモータ7が並列に、すなわちサーボ
モータ7の主軸がタイミングベルト8でアーム3に組み
込まれたボールねじ9の回転軸に連結するように取り付
けられている。したがって、サーボモータ7によりボー
ルねじ9が回転し、各々のアーム3が伸縮されることに
より、エンドエフェクタ6を取り付けたトラス5が上下
動あるいは傾動し、エンドエフェクタ6の位置決めが行
われる。
【0005】図5は、ベースとしての支柱10に4本の
アーム12、13が取り付けられ、これらのアームの先
端にエンドエフェクタ11が取り付けられている。4本
のアームのうち、左右および下側の3本のアーム12が
能動アーム、中央のアーム13は、他の3本のアーム1
2の動きに追従するのみの従動アームである。この例の
場合は、サーボモータ14が各々の能動アーム12に組
み込まれたボールねじ15の回転軸に直列に取り付けら
れ、このボールねじ15の回転により各々の能動アーム
12が独立に伸縮し、エンドエフェクタ11の位置決め
を行うように構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4および図5に示し
たように、従来のパラレルリンク機構を用いたエンドエ
フェクタの位置決め装置では、サーボモータ等の駆動装
置が可動部であるアームに一体的に取り付けられ、これ
らのアームと一緒に移動するため、駆動装置の質量がパ
ラレルリンク機構に加算され、パラレルリンク機構の慣
性が大きくなる。したがって、エンドエフェクタを動か
すための力とモーメントの負荷が増大し、この負荷の増
大が位置決め装置の高精度化、高速化を阻害する問題が
ある。
【0007】上記の力とモーメントの負荷の増大はパラ
レルリンク機構の剛性不足をもたらす場合もある。剛性
不足を補うためにアームやリンク機構を補強すること
は、パラレルリンク機構の慣性をさらに増大させること
になる。
【0008】そこで、この発明の課題は、エンドエフェ
クタの位置決め装置に使用されるパラレルリンク機構の
慣性を低減し、エンドエフェクタの位置決め装置の高精
度化、高速化を実現することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、エンドエフェクタの位置決め装置に
おいて、ベースの少なくとも3箇所以上の異なる位置に
それぞれ独立した駆動装置を固定し、これらの駆動装置
の主軸に自在継手を介して、駆動装置により伸縮される
アームを連結し、これらのアームの先端に自在継手を介
してエンドエフェクタを取り付けた構成を採用したので
ある。
【0010】すなわち、この発明によるエンドエフェク
タの位置決め装置は、駆動装置をベースに固定している
ため、駆動装置がアームと一緒に移動することがなく、
パラレルリンク機構の慣性を著しく低減して、エンドエ
フェクタの位置決め装置の高精度化、高速化を実現する
ことができる。
【0011】さらに、上記駆動装置の主軸とアームを連
結する自在継手を等速ジョイントとし、かつアームをボ
ールねじで伸縮させることにより、駆動装置としてのサ
ーボモータの回転を精度よくアームの伸縮量に変換する
ことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図3に基づき、こ
の発明の実施形態を説明する。この実施形態のエンドエ
フェクタの位置決め装置は、図1および図2に示すよう
に、ベース16の異なる3箇所の位置に駆動装置として
のサーボモータ17が固定され、その主軸18もベース
16に固定された主軸受け19で固定されている。各々
のサーボモータ17の主軸18には等速ジョイント20
を介してアーム21が連結されている。各々のアーム2
1の先端にも自在継手としての等速ジョイント22を介
してエンドエフェクタ23が取り付けられている。この
自在継手としては、クロスピン型ユニバーサルジョイン
ト等を用いてもよい。なお、エンドエフェクタ23には
工具としてのドリル24がセットされている。
【0013】各々のアーム21は図3に示すように、サ
ーボモータ17の主軸18が回転することにより、この
回転が等速ジョイント20を介してアーム21に組み込
まれたボールねじ25のねじ軸26に伝達され、ボール
ねじ25のナット25aに取り付けられたアーム21が
伸縮する。したがって、各々のサーボモータ17を独立
に駆動することにより、3本のアーム21の長さを調節
でき、図1および図2に一点鎖線で示したように、エン
ドエフェクタ23を3次元の任意の位置に移動させるこ
とができる。
【0014】上記の等速ジョイント20はその特性によ
り、サーボモータ17の主軸18とアーム21の交叉角
が変化しても、アーム21に組み込まれたねじ軸26が
サーボモータ17の主軸18と等速で回転する。また、
ボールねじ25はねじの回転に対する摩擦抵抗が小さ
い。したがって、この等速ジョイント20とボールねじ
25の組み合わせにより、サーボモータ17は小さい負
荷で精度よくアーム21の伸縮量を制御できる。なお、
エンドエフェクタ23に取り付けられた等速ジョイント
22は、ボルト27で回転を固定されており、アーム2
1の角度を自在に変化させるためのみに使用されてい
る。
【0015】この実施形態ではエンドエフェクタ23を
支えるアーム21の本数を3本としたが、工作物の加工
負荷や大きさ等によって、アーム21の本数を増加して
もよい。また、この実施形態ではサーボモータ17の主
軸18をベース面に平行に取り付けたが、工作機械やロ
ボットマニプレータの種類によって、主軸18の取り付
け角度を任意に選定してもよい。
【0016】
【発明の効果】以上のように、この発明は、パラレルリ
ンク機構の駆動装置をベースに固定して取り付けるよう
にしているため、パラレルリンク機構の慣性を著しく低
減でき、エンドエフェクタの位置決めを高精度かつ高速
で行うことができる。また、駆動装置の主軸とアームを
等速ジョイントで連結し、かつ、アームの伸縮をボール
ねじで行うため、サーボモータの回転を精度よくアーム
の伸縮量に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の位置決め装置の外観側面図
【図2】同上の下部からの外観平面図
【図3】同上の一部拡大縦断側面図
【図4】従来の位置決め装置の外観図
【図5】他の従来の位置決め装置の外観図
【符号の説明】
1 固定トラス 2、4 球面軸受 3、12、13、21 アーム 5 移動トラス 6、11、23 エンドエフェクタ 7、14、17 サーボモータ 8 タイミングベルト 9、15 ボールねじ 10 支柱 16 ベース 18 主軸 19 主軸受け 20、22 等速ジョイント 24 ドリル 25 ボールねじ 25a ナット 26 ねじ軸 27 ボルト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースの少なくとも3箇所以上の異なる
    位置にそれぞれ独立した駆動装置を固定し、これらの駆
    動装置の主軸に自在継手を介して、駆動装置により伸縮
    されるアームを連結し、これらのアームの先端に自在継
    手を介してエンドエフェクタを取り付けたことを特徴と
    する位置決め装置。
  2. 【請求項2】 上記駆動装置の主軸とアームを連結する
    自在継手が等速ジョイントであり、かつアームがボール
    ねじで伸縮することを特徴とする請求項1に記載の位置
    決め装置。
JP7741097A 1997-01-30 1997-03-28 位置決め装置 Pending JPH10277985A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7741097A JPH10277985A (ja) 1997-01-30 1997-03-28 位置決め装置

Applications Claiming Priority (3)

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JP9-16777 1997-01-30
JP1677797 1997-01-30
JP7741097A JPH10277985A (ja) 1997-01-30 1997-03-28 位置決め装置

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JPH10277985A true JPH10277985A (ja) 1998-10-20

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