连杆动作装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供一种连杆动作装置，其中，活动部作为自由度机构而构成，活动部的可活动范围宽，活动部的重量轻，活动部的定位精度高。经由三组以上的连杆机构(101)，以能改变姿态的方式将输入部件(104)与输出部件(105)连接。连杆机构(101)由输入侧和输出侧的端部连杆部件(101a、101c)与中间连杆部件(101b)构成。在连杆机构(101)中，通过直线而表现各连杆部件(101a、101b、101c)的几何模型为上述中间连杆部件(101b)中的输入侧部分和输出侧部分相对中间部保持对称的形状。通过连杆机构驱动源(121)使两组以上的连杆机构(101)动作，控制输出部件(105)的姿态。设置柔性操纵绳(4A)，其通过各连杆机构(101)的配置的内侧、具有柔性，在输入部件(104)和输出部件(105)的并列方向传递转矩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种连杆动作装置，其用于平行连杆机构、机器人关节等的连杆机构，这些连杆机构进行高速而精密地进行三维空间的复杂的加工、物品的取回等的作业。
技术介绍
采用平行连杆机构的加工机的一个例子在专利文献I中公开。该加工机通过平行连杆机构，进行活动部的移动和活动部的姿态变更，在上述活动部中装载作为末端效应器的工具、发电使该工具动作的电力的发电机、对该发电机提供动力的伺服电动机等。 现有技术文献专利文献I :日本特开2003-231083号公报
技术实现思路
像上述例子那样，如果在平行连杆机构的活动部中设置伺服电动机等的驱动源，则活动部的重量变大，作用于平行连杆机构上的惯性力矩变大。由此，必须提高平行连杆机构的刚性。另外，平行连杆机构的驱动源也必须要求大型的驱动源。其结果是，装置整体变大。如果装置大，则难以操作，高速且精密的操作是困难的。于是，比如，不适合于用于医疗用器械的场合。本专利技术的课题在于提供一种连杆动作装置，其中，活动部由可在相垂直的两个轴向移动的两个自由度机构构成，活动部的可活动范围宽，活动部的重量轻，活动部的定位精度高。用于解决课题的技术方案本专利技术的连杆动作装置为下述的连杆动作装置，在该装置中，经由三组以上的连杆机构以能改变姿态的方式将输入部件与输出部件连接，其中，上述各连杆机构包括输入侧及输出侧的端部连杆部件、与中间连杆部件，该输入侧及输出侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述输入部件及输出部件上，该中间连杆部件分别以能旋转的方式连接该输入侧及输出侧的端部连杆部件的另一端，上述各连杆机构中，通过直线而表现的上述各连杆部件的几何模型为上述中间连杆部件中的输入侧部分和输出侧部分相对中间部保持对称的形状。进一步，该连杆动作装置还包括连杆机构用驱动源，该连杆机构用驱动源设置于上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构上，使该两组以上的各连杆机构动作，控制上述输出部件的姿态；柔性操纵绳，其连通到上述三组以上的连杆机构的配置的内侧，具有柔性，在上述输入部件和输出部件的并列方向传递转矩。在上述输出部件中，比如，设置驱动装置，该驱动装置通过从上述柔性操纵绳传递的转矩而驱动。驱动器的驱动机构既可为旋转机构，也可为直线运动机构。另外，本专利技术的连杆动作装置可像下述这样而换个说法来描述。即，具有三组以上的下述的连杆机构，在该连杆机构中，相对分别设置于输入侧和输出侧的输入部件和输出部件，以可旋转的方式连接有端部连杆部件，输入侧和输出侧的各端部连杆部件与中间连杆部件以可旋转的方式连接。关于各连杆机构的中间部的横截面，输入侧和输出侧在几何学上是相同的，关于与上述输入部件连接的各连杆机构的转动副中的两组以上的连杆机构，设置任意地控制上述输出部件的姿态的连杆机构用驱动源，具有柔性，可将转矩从输入侧传递到输出侧的柔性操纵绳穿过上述各连杆机构的内侧而设置。按照该方案，通过上述三组以上的连杆机构、与设置于两组以上的连杆机构上的上述连杆机构用驱动源，构成由输出部件等构成的活动部可在相垂直的两个轴向移动的两个自由度机构。该两个自由度机构使活动部的可活动范围变宽。比如，输入部件的中心轴和输出部件的中心轴的最大折角约为±90°，可将输出部件相对输入部件的旋转角设定在0° 360°的范围内。针对与输入部件连接的各连杆机构的转动副中的两组以上的连杆机构，设置任意地控制输出部件的姿态的连杆机构用驱动源，由此，容易将输出部件确定在任 意的姿态。设置连杆机构用驱动源的连杆机构的转动副在两组以上的原因在于必须确定输出部件相对输入部件的姿态。设置柔性操纵绳，该柔性操纵绳通过各连杆机构的内侧、具有柔性，通过该柔性操纵绳将转矩从输入侧传递到输出侧，由此，不在活动部设置驱动源即可驱动设置于活动部上的驱动装置。于是，可减轻活动部的重量。其结果是，作用于连杆动作装置上的惯性力矩变小，驱动连杆动作机构的驱动源的整体尺寸可减小。另外，如果活动部的重量轻，则容易操作，活动部的定位精度提高。此外，在活动部上设置驱动装置的场合，由于可远离地设置该驱动装置与驱动装置用的驱动源，故将驱动装置容易维持在清洁的状态。由于柔性操纵绳具有柔性，故即使在为了控制活动部的位置改变各连杆机构的姿态的情况下，仍可确实地将转矩从输入侧传递到输出侧。另外，如果各连杆机构的输入侧和输出侧的端部连杆部件为球面连杆结构，则各连杆机构的球面连杆中心一致，距该中心的距离也相同。于是，即使在各连杆机构的姿态变化的情况下，由于输入侧和输出侧的球面连杆中心间的距离不改变，故大的轴向力(拉伸力)不作用于柔性操纵绳上，可确实地传递转矩。在本专利技术中，可在上述输入部件和输出部件中分别开设有通孔，上述柔性操纵绳穿过各通孔。如果将柔性操纵绳穿过输入部件和输出部件的各通孔，则无论各连杆机构处于什么样的姿态，柔性操纵绳均在平时穿过各连杆机构的内侧。由此，防止柔性操纵绳与其它的部件接触的情况。在本专利技术中，上述柔性操纵绳可通过固定于上述中间连杆部件上，位于各连杆机构的内侧的操纵绳导向部件而导向。无论各连杆机构处于什么样的姿态，三个以上的连杆机构中的至少两个连杆机构的中间连杆部件从一个轨道圆上通过。由此，如果通过固定于中间连杆部件上，位于各连杆机构的内侧的操纵绳导向部件，对柔性操纵绳进行导向，则可防止柔性操纵绳和其它的部件，比如中间连杆部件、端部连杆部件之间的妨碍。可按照上述操纵绳导向部件中心位于与上述中间连杆部件的轨道圆的中心一致的位置的方式设置。中间连杆部件的轨道圆的中心经常位于将输入侧和输出侧的球面连杆中心连接的直线上，球面连杆中心间距即使在各连杆机构的姿态变化的情况下，仍是一定的，于是，如果像上述那样设置操纵绳导向部件，则可以最短距离将柔性操纵绳设置于没有距离变化的位置。在本专利技术中，上述柔性操纵绳可为下述的结构，其中，在具有柔性的外管的内部，通过多个滚动轴承以能旋转的方式支承两端分别构成旋转的输入端和输出端的柔性的内侧操纵绳，在邻接的滚动轴承之间设置对这些滚动轴承施加预压的弹簧元件。通过将构成柔性操纵绳的旋转轴的内侧操纵绳设置于外管的内部，可保护内侧操纵绳。通过多个滚动轴承，以可旋转的方式支承内侧操纵绳，在邻接的滚动轴承之间设置弹簧元件，由此，可抑制内侧操纵绳的固有振动数低的情况，可使内侧操纵绳高速旋转。上述弹簧元件可包括对上述滚动轴承的内圈施加预压的内圈用弹簧元件、与对外圈施加预压的外圈用弹簧元件，在上述内侧操纵绳的长度方向交替地设置该内圈用弹簧元件和外圈用弹簧元件。通过在内侧操纵绳的长度方向交替地设置内圈用弹簧元件和外圈用弹簧元件，可在不增加外管的直径的情况下，设置弹簧元件。 也可按照与上述内侧操纵绳的上述输入端连接的方式，在上述柔性操纵绳的输入端侧设置使该内侧操纵绳旋转的旋转驱动源。如果设置旋转驱动源，则可以良好的效率，对内侧操纵绳提供转矩。还可按照与上述内侧操纵绳的上述输出端连接的方式，在上述柔性操纵绳的输出端侧设置减小该内侧操纵绳的旋转速度的减速器。如果在柔性操纵绳的输出端侧设置减速器，则即使在通过内侧操纵绳传递的转矩小的情况下，仍可产生大的转矩。由此，在于减速器的输出侧设置具有旋转机构的驱动装置的场合，获得大的转矩，在减速器的输出侧设置具有直线运动机构的驱动装置的场合，获得大的推力。由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶部浩，尾崎孝美，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：
国别省市：