并行机构制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种能够同时实现高速化和高精度化的、以至少4自由度进行驱动的并行机构。设置在固定板(1)上的4个旋转致动器(31～34)经由4个周边驱动机构(41～44)完全并行地以4自由度驱动可动板(2)，该4个周边驱动机构(41～44)具有与旋转致动器(31～34)的转子一体化的上臂(411、421、431、441)、由平行连杆构成的下臂(412、422、432、442)、连接上臂和下臂的上关节(413、423、433、443)以及连接下臂和可动板(2)的下关节(414、424、434、444)。4个下关节中的2个下关节（414、434）都由2个对偶轴彼此垂直的2自由度旋转对偶构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合于高速高精度机器人的并行机构。
技术介绍
近年来，由于在工业用机器人的领域中要求高速化以及高精度化，所以关注并行机构的利用。作为并行机构的现有技术，例如在专利文献I中记载的内容是公知的。在该现有技术中，4个致动器分别通过具有平行连杆的4个联动机构使可动平台以3个平移自由度进行移动，并且使组装在可动平台上的加工工具相对于垂直轴旋转，由此来实现4自由度驱动。现有技术文献专利文献I日本特表2008-529816号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 但是，上述现有技术需要使4个联动机构在产生并行运动的力的同时，还产生旋转运动的扭矩。为了使机器人进行高速并行运动，必须减小联动机构间的扭转量，基本不对平行连杆施加扭矩，所以，需要用到大幅扩大可动平台的旋转变形的放大装置。另外，当该放大装置不成为可动平台的较大负担时，很难提高输出精度。即，在上述现有技术中存在难以同时实现高速化和高精度化的问题。本专利技术是鉴于这样的问题点而做出的，其目的是提供能够同时实现高速化和高精度化的、以至少4自由度进行驱动的并行机构。用于解决课题的手段为了解决上述课题，根据本专利技术的一个观点，应用如下这样的并行机构，其具备固定板、4个旋转致动器、4个周边驱动机构和可动板，4个上述旋转致动器经由4个上述周边驱动机构来驱动上述可动板，在上述并行机构中，4个上述旋转致动器以相邻的2个上述旋转致动器的旋转轴垂直、且相对的2个上述旋转致动器的旋转轴平行的方式设置在上述固定板的4个方向上，全部的上述周边驱动机构具有上臂、下臂、连接上述上臂与上述下臂的上关节和连接上述下臂与上述可动板的下关节，全部的上述上臂由与对应的上述旋转致动器的转子一体化的单杆构成，以包含绕沿着上述可动板的表面方向的轴的I个旋转自由度在内的至少4自由度来驱动上述可动板。专利技术效果能够实现可同时达到高速化和高精度化的、以至少4自由度进行驱动的并行机构。附图说明图1是概念性示出第I实施方式的并行机构的整体结构的概念结构图。图2是概念性示出第I实施方式的变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图3是概念性示出第I实施方式的其它变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图4是概念性示出第I实施方式的另一变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图5是概念性示出第I实施方式的另一变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图6是概念性示出第2实施方式的并行机构的整体结构的概念结构图。图7是概念性示出第2实施方式的变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图8是概念性示出第2实施方式的其它变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图9是概念性示出第2实施方式的另一变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图10是概念性示出第2实施方式的另一变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图11是概念性示出第2实施方式的另一变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图12是概念性示出第3实施方式的并行机构的整体结构的示意结构图。图13是概念性示出第3实施方式的变形例的并行机构的整体结构的概念结构图。图14是提取地概念性示出第3实施方式的其它变形例的并行机构的一部分结构的概念结构图。图15是提取地概念性示出第4实施方式的并行机构的一部分结构的概念结构图。图16是表示第4实施方式的并行机构的手腕机构的详细构造的纵剖视图。具体实施例方式<第I实施方式>以下，参照附图来说明第I实施方式。本实施方式构成了 4自由度驱动的并行机构 100。如图1所示，本实施方式的并行机构100具有固定板1、4个旋转致动器31、32、33、34、4个周边驱动机构41、42、43、44和可动板2。以下，为了便于对机构的配置等进行说明，以把固定板I的中心作为原点O、且xoy平面与固定板I平行的方式设置绝对座标(xyzo),以把可动板2的中心作为原点O、且XOY平面与可动板2平行的方式设置相对座标(XYZO)。旋转致动器31、33以关于绝对座标原点ο对称并且各自的旋转轴与y轴平行的方式配置在X轴上。另外，旋转致动器32、34以关于绝对座标原点ο对称并且各自的旋转轴与X轴平行的方式配置在I轴上。全部周边驱动机构41 44具备上臂411、421、431、441、下臂412、422、432、442、连接上臂411、421、431、441与下臂412、422、432、442的上关节413、423、433、443以及连接下臂 412、422、432、442 与可动板 2 的下关节 414、424、434、444。上臂 411、421、431、441 全部由与旋转致动器31、32、33、34的转子一体化的单杆构成，并在与xoy平面垂直的平面上摆动。另一方面，下臂412、422、432、442全部由平行连杆构成，所述平行连杆由通过旋转对偶连接的两两平行的4节构成。以下，将构成平行连杆的4节中的、与上关节连接的节称为上节、与下关节连接的节称为下节。另外，上关节413、423、433、443全部为旋转对偶，并且设置成，对偶轴与平行连杆的上节以及对应的旋转致动器31、32、33、34的旋转轴平行。另外，下关节424、444都由旋转对偶构成，并且设置成，各自的对偶轴与平行连杆422、442的下节以及X轴平行。另一方面，下关节414、434都由2个对偶轴彼此垂直的2自由度旋转对偶(例如,万向节)构成，并且设置成各自的平行连杆侧的对偶轴与平行连杆412、432的下节平行，并且下关节414的可动板侧的对偶轴与下关节434的可动板侧的对偶轴都处于X轴(或者与X轴平行的直线)上。以下，对并行机构100的工作原理进行说明。当假设周边驱动机构41、43的下关节414、434以与周边驱动机构42、44的下关节424、444相同的方式具有I自由度的旋转对偶时，设置为，全部周边驱动机构41 44的上关节的对偶轴与平行连杆的上节以及对应的旋转致动器31 34的旋转轴平行，所以可动板2不会改变姿势，只能以3个平移自由度进行移动。但是，周边驱动机构41、43的下关节414、434都由2自由度旋转对偶构成，并且设置成该2个下关节414、434的可动板侧的对偶轴都处于X轴上，因此在可动板2进行平移运动的同时，还可以相对于作为沿着可动板2的表面方向的轴的X轴进行旋转运动。因此，通过控制4个旋转致动器31 34，能够以3个平移自由度以及绕X轴的I个旋转自由度这4自由度，择一地对可动板2进行驱动。另外，可动板2不会绕Z轴进行旋转，所以不需要使平行连杆产生长度方向的扭矩，因此对精度影响大的平行连杆的长度方向的扭转量变小。而且也不需要上述现有技术那样的成为可动板的负担的放大装置。这样，通过采用本实施方式的并行机构100，能够在不使平行连杆产生长度方向的扭矩的情况下完全并行地驱动可动板2，因此能够实现可同时达到高速化和高精度化的4自由度驱动的并行机构。此外，可利用周边驱动机构42以及周边驱动机构44来约束可动板2的绕Y轴的旋转以及绕Z轴的旋转，所以可以使周边驱动机构41的下关节414与周边驱动机构43的下关节434中的任意一个以上的关节成为球面关节。此外，另外，不限定于上述第I实施方式，可在不脱离其要旨及技术思想的范围内进行各种变形。以下，按照顺序说明这样的变形例。(1-1)全部下关节由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.02 JP 2010-1735241.一种并行机构，该并行机构具备固定板、4个旋转致动器、4个周边驱动机构和可动板，4个所述旋转致动器经由4个所述周边驱动机构来驱动所述可动板，该并行机构的特征在于， 4个所述旋转致动器以相邻的2个所述旋转致动器的旋转轴垂直、且相对的2个所述旋转致动器的旋转轴平行的方式设置在所述固定板的4个方向上， 全部的所述周边驱动机构具有上臂、下臂、连接所述上臂与所述下臂的上关节和连接所述下臂与所述可动板的下关节， 全部的所述上臂由与对应的所述旋转致动器的转子一体化的单杆构成， 以包含绕沿着所述可动板的表面方向的轴的I个旋转自由度在内的至少4自由度来驱动所述可动板。2.根据权利要求1所述的并行机构，其特征在于， 以4自由度来驱动所述可动板，该4自由度包含绕沿着所述可动板的表面方向的X轴的I个旋转自由度以及绕沿着所述可动板的表面方向并与所述X轴垂直的Y轴的I个旋转自由度中的任意一个旋转自由度。3.根据权利要求2所述的并行机构，其特征在于， 全部的所述下臂由平行连杆构成， 全部的所述上关节由旋转对偶构成，并设置成，对偶轴与对应的所述旋转致动器的旋转轴以及所连接的所述平行连杆的节平行， 4个所述下关节中的相对的2个所述下关节都由旋转对偶构成，并设置成各自的对偶轴与所连接的所述平行连杆的节平行， 其余的2个所述下关节都由2个对偶轴彼此垂直的2自由度旋转对偶构成，并设置成，各自的所述平行连杆侧的对偶轴与所连接的所述平行连杆的节平行，各自的所述可动板侧的对偶轴位于与相邻的所述旋转致动器的旋转轴平行的同一直线上。4.根据权利要求3所述的并行机构，其特征在于， 所述其余的2个下关节中的任意一个以上为球面关节。5.根据权利要求2所述的并行机构，其特征在于， 在4个所述周边驱动机构中的相对的2个所述周边驱动机构中，各个下臂由平行连杆构成，各个所述上关节与所述下关节都由旋转对偶构成，并设置成对偶轴与对应的旋转致动器的旋转轴以及所连接的平行连杆的节平行， 在其余的2个所述周边驱动机构中，各个下臂由单杆构成，各个所述上关节和所述下关节由包含至少I个球面关节的2自由度以上的旋转对偶构成。6.根据权利要求1所述的并行机构，其特征在于， 以4自由度来驱动所述可动板，该4自由度包含绕沿着所述可动板的表面方向的X轴的I个旋转自由度以及绕沿着所述可动板的表面方向并与所述X轴垂直的Y轴的I个旋转自由度双方。7.根据权利要求6所述的并行机构，其特征在于， 利用2个球面关节和单杆，将所述固定板的中心和所述可动板的中心连接， 全部的所述下臂由平行连杆构成， 全部的所述上关节由旋转对偶构成，并设置成，对偶轴与对应的所述旋转致动器的旋转轴以及所连接的所述平行连杆的节平行， 全部的所述下关节由2个对偶轴彼此垂直的2自由度旋转对偶构成，并设置成，所述平行连杆侧的对偶轴与所连接的所述平行连杆的节平行，相对的2个所述下关节的所述可动板侧的对偶轴位于与相邻的所述旋转致动器的旋转轴平行的同一直线上。8.根据权利要求7所述的并行机构，其特征在于， 全部的所述下关节中的3个以下为球面关节。9.根据权利要求6所述的并行机构，其特征在于， 利用2个球面关节和单杆，将所述固定板的中心和所述可动板的中心连接， 在4个所述周边驱动机构中的相对的2个所述周边驱动机构中，各个所述下臂由平行连杆构成，各个所述上关节由旋转对偶构成，并设置成对偶轴与对应的所述旋转致动器的旋转轴以及所连接的所述平行连杆的节平行，各个所述下关节由2个对偶轴彼此垂直的2自由度旋转对偶构成，并设置成，所述平行连杆侧的对偶轴与所连接的所述平行连杆的节平行，相对的2个所述周边驱动机构的所述下关节的可动板侧的对偶轴位于与相邻的旋转致动器的旋转轴平行的同一直线上， 在其余的2个所述周边驱动机构中，各个所述下臂由单杆构成，各个所述上关节和所述下关节由包含至少I个球面关节的2自由度以上的旋转对偶构成。10.根据权利要求6所述的并行机构，其特征在于， 利用2个万向节和单杆，将所述固定板的中心和所述可动板的中心连接， 全部的所述下臂由单杆构成， 在全部的所述周边驱动机构中，所述上关节和所述下关节由包含至少I个球面关节的2自由度以上的旋转对偶构成。11.根据权利要求1所述的并行机构，其特征在于， 以5自由度来驱动所述可动板，该5自由度包含绕沿着所述可动板的表面方向的X轴的I个旋转自由度以及绕沿着所述可动板的表面方向并与所述X轴垂直的Y轴的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文农，中村裕司，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：
国别省市：