连杆动作装置的制造方法_5

文档序号:9514869阅读:来源:国知局
0235] 基端侧的端部连杆部件5中的上述连通孔44的周边部分构成环状内面形成部48。 在图示例子中,环状内面形成部48构成基端侧的端部连杆部件5的一部分,但是环状内面 形成部48也可为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件。另外,在图示例子中,轴部45与 中间连杆部件7 -体地设置,但是轴部45也可为独立于中间连杆部件7的部件。
[0236] 环状内面形成部48的一部分为台阶部48b,该台阶部48b内径小于嵌合于轴承19 的外圈19b的外周上的部分,即外圈嵌合部48a,该台阶部48b的台阶面48c与前端侧的轴 承19的外圈19b的端面接触,由此在轴向对外圈19b进行定位。另外,在基端侧的端部连杆 部件5上具有环状的凸缘状部48d,该凸缘状部48d从该部件5的侧面而突出,基端成为外 圈嵌合部48a的一部分,在外圈19b嵌合于外圈嵌合部48a上的状态,将上述凸缘状部48d 敛缝于内径侧,由此,对外圈19b进行紧固嵌合,另外,作为从凸缘状部48d的外圈19b而突 出的部分的前端部48da的基端卡合于外圈19b的端面,由此,在上述台阶部48b和敛缝部 分之间,在轴向防止抽出的状态下将外圈19b定位。
[0237] 上述轴部45的台阶部45c的外周面和上述环状内面形成部48的前端部48da的 内周面经由稍稍的间隙50而非接触地面对。由此,轴部45的台阶部45c和环状内面形成 部48的前端部48da在可相互旋转的同时,构成密封结构151,该密封结构151限制轴承19 的内部和外部之间的润滑剂等的出入。即,通过使间隙50变窄,防止轴承19的内部的润滑 剂泄漏到外部的情况、防止异物从外部侵入轴承19的内部的情况。上述间隙50越窄,密封 效果越尚。
[0238] 上述间隔件46的外周面与环状内面形成部48的台阶部48b的内周面经由稍稍的 间隙152而以非接触地面对。由此,间隔件46和环状内面形成部48的台阶部48b可相互 旋转,并且构成密封结构153,该密封结构153具有上述相同的密封功能。上述间隙152越 窄,密封效果越高。
[0239] 以上对基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1、与基端 侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2进行了说明。前端侧的连杆枢毂3 和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部T4为与旋转对偶部T1相同的结构,前端侧的端 部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3为与旋转对偶部T2相同的结构,虽然其 具体的说明省略。像这样,通过形成于各连杆机构4中的四个旋转对偶部T1~T4上设置 轴承12、19的结构,获得与上述实施方式的场合相同的作用、效果。
[0240] 根据图28~图29,对采用本发明的控制方法的连杆动作装置的第10实施方式进 行说明。像图28所示的那样,连杆动作装置51包括:平行连杆机构1 ;支承该平行连杆机 构1的基座64 ;使平行连杆机构1动作的多个(其数量与后述连杆机构4相同)的促动器 53 ;与控制这些促动器53的控制装置54。在本例子中,控制装置54设置于控制器56的内 部,但是,控制装置54也可独立于控制器56而设置。
[0241] 在图28中,基座64为纵向较长的部件,在其顶面上固定有平行连杆机构1的基端 侧的连杆枢毂2。在基座64的顶部的外周上,设置有凸缘状的基座部件52,在该基座部件 52上以垂下状态安装有上述促动器53。促动器53的数量与连杆机构4的数量相同,为三 个。促动器53由旋转促动器构成,安装于其输出轴上的伞齿轮57和安装于基端侧的连杆 枢毂2的轴部件13 (图6)上的扇形的伞齿轮58啮合。
[0242] 该连杆动作装置51对控制器56而进行操作,旋转驱动各促动器53,由此,使平行 连杆机构1动作。具体来说,如果促动器53旋转驱动,则该旋转经由一对伞齿轮57、58传 递给轴部件13,基端侧的端部连杆部件5相对基端侧的连杆枢毂2的角度改变。由此,前 端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的位置和姿势(在下面称为"前端位置姿势") 确定。在这里,采用伞齿轮57、58,改变基端侧的端部连杆部件5的角度,但是也可为其它的 机构(比如,平齿轮、蜗轮机构)。
[0243] 用于使平行连杆机构1动作的促动器53的旋转驱动根据设置于控制器56上的指 令操作器(图中未示出)的指令,通过控制装置54而进行自动控制。控制装置54为计算 机的数值控制式,具有同步、姿势控制机构54a。同步、姿势控制机构54a进行同步控制和姿 势控制,在同步控制中,按照三个促动器53的全部同时地开始动作,同时完成动作的方式 进行控制,在该姿势控制中,控制每个促动器53的动作,将上述前端侧的连杆枢毂3变更到 任意的姿势。
[0244] 姿势控制像下述那样而进行。首先,对应于已指令的前端位置姿势,求出各基端侧 的端部连杆部件5的旋转角β η (图29)。在这里说的旋转角β η为与已指令的前端位置姿 势相对应的各基端侧的端部连杆部件5的旋转角(相对水平面的角度)。
[0245] 由于求出旋转角βη(β 1、β2、β3),故针对各促动器53(5343^533)确定控制 参数。各促动器53(53i、532、533)的控制参数为比如像图30那样的波形。即,从旋转开始, 到tl时加速,从tl到t2时,维持指令速度Vn (V1、V2、V3),然后减速,在t3时停止旋转。在 促动器53i的场合,通过影线表示的范围的面积表示促动器53 i的动作量,即,基端侧的端部 连杆部件5的旋转角β?。对于其它的促动器532、533,均是同样的。由图可知,按照下述方 式进行控制,该方式为:通过同步控制,各促动器53 (53i、532、533)同时地开始动作,同时完 成动作,并且在加速时间和减速时间在各促动器53 (53^53^53^中均相同。
[0246] 如果比如,上述指令速度Vn(Vl、V2、V3)通过当前的旋转角βη(β 1、β2、β3)和 指令姿势的β η'(β Γ、β 2'、β 3')的差值的比率而定义,构成指令速度Vn的基准的基座 速度为V,则指令速度Vn通过式9而表示。
[0247] (数学式5)
[0249] 在该场合,按照下述方式进行控制,该方式为:基座速度V构成各促动器53的指令 速度Vn的合成速度,无论在什么样的状况下,基端侧的连杆部件5的移动速度基本是一定 的。
[0250] 另外,在指令速度Vn为最高速度为Vmax、当前的旋转角β η和指令姿势的旋转角 β η'的差值(β η' 一 β η)的最大值为Δ β max的场合,也可采用由式10表示的关系式进 行计算。
[0252] 在该场合,即使在经常可以最高速度而驱动至少一个促动器53,可按照基端侧的 连杆部件5的旋转速度为最大的方式进行控制。
[0253] 通过像这样设定三个促动器53的指令速度Vn,可进行三个促动器53的同步控制。 基座速度V、最高速度Vmax可通过前端侧的连杆枢毂3的准备的时间而调整。准备的时间 指从促动器53的动作完成,到前端侧的连杆枢毂3完全静止的时间。从促动器53开始旋 转到指令速度Vn的加速度,与从指令速度Vn到停止旋转的减速度通过图30中的直线的斜 率而表示,分别由加速时间和指令速度Vn、以及减速时间和指令时间Vn而确定。
[0254] 各促动器53的加速时间和减速时间("加减速时间")设定在连杆动作装置51所 具有的共振频率的一个周期附近。具体来说,最好,设定在连杆动作装置51所具有的共振 频率的0.8~1.2个周期的范围内。下面对其理由进行说明。另外,在这里所说的共振频 率指在前端侧的连杆枢毂3上设置装载物的状态下的共振频率。
[0255] 图31为加减速时间一定,通过基座速度V (或指令速度Vn)而改变加减速度的场 合的加减速度和准备的时间的关系的曲线图。另外,图32为表示指令速度V(或指令速度 Vn) -定,通过加减速时间而改变加减速度的场合的加减速度时间与准备的时间的关系的 曲线图。像图31那样,一般来说,加减速度越小,准备的时间越短,但是在图32中呈现到某 加减速度时,准备的时间短,然后,准备的时间一定或变长的倾向。准备的时间的倾向变化 的拐点像图33所示的那样,在连杆动作装置51所具有的共振频率的一个周期附近出现。
[0256] 图34为表示进行针对共振频率的一个周期量而加速的步进加速的场合的前端侧 的连杆枢毂3的振动的振幅。由于前端侧的连杆枢毂3在半周期后抵消加速的方向振动, 故视为步进加速后的前端侧的连杆枢毂3的振动变小。由此,如果将加减速时间设定在其 附近(0. 8~1. 2周期),则可缩短准备的时间。另外,正弦波为最大振幅的为0. 75个周期 和1. 25个周期。于是,为了避免处于在加速结束后、减速结束后,以最大振幅而振动的状态 的情况,加减速时间为连杆动作装置所具有的共振频率的〇. 8~1. 2个周期。
[0257] 特别是最好,可将加减速时间设定在连杆动作装置51所具有的共振频率的0. 9~ 1. 1个周期(±10% )的范围内。如果在上述范围内设定加减速时间,则加减速结束时的振 幅小于共振频率的最大振幅的1/2,剩余的能量小。其结果是,即使在高速动作时,促动器完 成动作后的前端侧的连杆枢毂的振动变小,另外,可进行前端侧的连杆枢毂的高速而高精 度的定位动作,并且可缩短进一步的准备的时间。
[0258] 如果该连杆动作装置51的平行连杆机构1为具有三组的由四个旋转对偶部构成 的三节连锁的连杆机构4的结构,在三组的连杆机构4中的至少二组中设置促动器53,则可 确定前端位置姿势。但是,在该连杆动作装置51中,在三组全部的连杆机构4中设置促动 器53,通过冗余控制,控制各促动器53的旋转。由此,无论在什么样的前端位置姿势,均可 使各促动器53的驱动转矩的平衡良好,另外可缩短前端侧的连杆枢毂3的准备的时间。另 外,由于可按照抑制促动器53和其周边部分的晃动、连杆机构4的晃动的方式进行控制,故 可抑制停止促动器53后的晃动造成的前端侧的连杆枢毂3的振动,准备的时间短。
[0259] 图35和图36表示采用本发明的第11实施方式的控制方法的连杆动作装置61。 在该连杆动作装置61中,经由平行连杆机构1,在相对基端侧的基座62的前端侧,以可姿势 变更的方式连接安装有各种器具等的前端安装部件63。在基座62与平行连杆机构1的基 端侧的连杆枢毂2之间介设有间隔件67。
[0260] 像图36所示的那样,该连杆动作装置61根据设置于控制器86上的指令操作器 (图中未示出)的指令,通过控制装置84而进行自动控制。控制装置84具有同步及姿势控 制机构84a,通过该同步及姿势控制机构84a,进行同步控制和姿势控制,在该同步控制中, 按照三个促动器70的全部同时地开始动作,同时完成动作的方式进行控制,在该姿势控制 中,控制每个促动器70的动作,将上述前端侧的连杆枢毂3变更到任意的姿势。由此,获得 上述同样的作用、效果。
[0261] 通过图37对本发明的第12实施方式进行说明。图37表示通过不同于上述控制 方法的控制方法,控制促动器的连杆动作装置。在该连杆动作装置91中,平行连杆机构1 为与上述连杆动作装置61的类型相同的结构,但是,也可采用与上述连杆动作装置51的类 型相同的结构。该控制方法可适用于任意的场合。
[0262] 在该控制方法中,在前端侧的连杆枢毂3中,设置检测连杆动作装置91所具有的 共振频率的共振频率检测用传感器92。共振频率检测用传感器92的输出可伴随前端位置 姿势的变化而改变,采用比如加速度传感器。加速度传感器是小型的,容易设置的。此外, 也可采用倾斜角传感器。还有,在连杆动作装置91的基端侧设置共振频率测定器93,该共 振频率测定器93根据共振频率检测用传感器92的信号,计算共振频率。共振频率测定器 93采用比如FFT分析器。可容易在FFT分析器中设定加速时间和减速时间。共振频率检测 用传感器92和共振频率测定器93通过柔性的缆线94而连接。
[0263] 按照该控制方法,通过共振频率测定器93,根据共振频率检测用传感器92的信号 计算共振频率,根据该计算结果,改变促动器(图中未示出)的加减速时间的设定值。由 此,即使在前端负荷、连杆动作装置91的刚性改变的情况下,可容易更新加速时间和减速 时间。比如,同样在改变前端侧的连杆枢毂3的装载物或改变安装位置的场合,可最佳地设 定加速时间和减速时间。由此,无论在什么样的状况下,均可减小使促动器停止后的前端侧 的连杆枢毂3的振动,可进行高速而高精度的定位动作。
[0264] 加速时间和减速时间的更新既可在电源接通时进行,也可每隔一定周期进行,还 可人为地在任意的时刻而进行。另外,在正常动作时,共振频率检测用传感器92在平时监 视共振频率,与加速时间和减速时间的设定值进行比较,在产生偏差的场合,也可自动地更 新加速时间和减速时间的设定值。
[0265] 上述第3~第9实施方式包括不以下述的前题条件为必要条件的下述的形态1~ 10,该前题条件指:促动器53的控制装置54通过折角Θ和回转角φ而规定上述前端姿 势,该折角Θ指相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,上述前端侧的连杆枢毂3的中 心轴QB倾斜的垂直角度,该回转角Φ指相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,上述前 端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的水平角度;
[0266] 上述操作装置55包括:
[0267] 姿势指定机构55a,该姿势指定机构55a在原点0位于上述基端侧的连杆枢毂2的 中心轴QA的延长轴上,与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置, 通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势;
[0268] 姿势获得机构55b,该姿势获得机构55b根据通过姿势指定机构55a而指定的坐标 位置,获得通过折角Θ和回转角φ而表示的上述前端姿势;
[0269] 姿势信息赋予机构55c,该姿势信息赋予机构55c将通过该姿势获得机构55b而获 得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置54。
[0270] (形态 1)
[0271] 一种连杆动作装置51,其中,将前端侧的连杆枢毂3经由三组以上的连杆机构4, 以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂2上,上述各连杆机构4由基端侧和前端侧 的端部连杆部件与中间连杆部件7构成,该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以 可旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上,该中间连杆部件 7的两端分别以可旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上,在上 述各连杆机构4中,通过直线而表示该连杆机构的几何模型包括:平行连杆机构1,该平行 连杆机构1为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件7中的中间部的呈对称的形 状;促动器53,该促动器53驱动该平行连杆机构1的上述三组以上的连杆机构4中的二组 以上的连杆机构4,任意地改变上述前端侧的连杆枢毂3相对上述基端侧的连杆枢毂2的姿 势;驱动传递机构,该驱动传递机构将该促动器53的驱动力传递给相应的连杆机构4,
[0272] 其中,与上述基端侧的连杆枢毂2相比较,上述前端侧的连杆枢毂3位于下方,在 上述平行连杆机构1或上述驱动传递机构73上,设置有润滑剂接收部件200,该润滑剂接收 部件200接收从该平行连杆机构1和驱动传递机构73中的至少任意者掉落的润滑剂。
[0273] 作为连杆动作装置的活动部分的平行连杆机构1由两自由度机构构成,该机构由 基端侧的连杆枢毂2、前端侧的连杆枢毂3、三组以上的连杆机构4构成,在该机构中,相对 基端侧的连杆枢毂2,前端侧的连杆枢毂3可在正交的两轴方向移动。换言之,形成下述的 机构,在该机构中,相对基端侧的连杆枢毂2,以旋转为两个自由度的方式,可改变前端侧的 连杆枢毂3的姿势。该两自由度机构紧凑,同时,扩大前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连 杆枢毂2的活动范围。比如,基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂3的中 心轴QB的折角Θ最大,约为±90°,可将前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的 回转角Φ设定在0°~360°的范围内。
[0274] 通过在平行连杆机构1或驱动传递机构中设置润滑剂接收部件200,按照前端侧 的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2而位于下方的方式朝下地设置平行连杆机构1,即 使在该情况下,从平行机构机构1、驱动传递机构73而掉落的润滑剂由润滑剂接收部件200 接收。具体来说,从设置于平行连杆机构1上的轴承12、19或设置于驱动传递机构73中的 齿轮57、58而泄漏,沿平行连杆机构1传递而掉落,或从轴承12、19、或齿轮57、58而直接地 掉落的润滑剂由润滑剂接收部件200接收。由此,防止润滑剂洒溅于下方的被作业物上的 情况。由于润滑剂接收部件200为用于仅接收从平行连杆机构1或驱动传递机构73而掉 落的润滑剂的简单的结构,故可低价格地制作。另外,由于润滑剂接收部件200可仅设置于 平行连杆机构1或驱动传递机构73的下方位置,不覆盖平行连杆机构1的整体,故是紧凑 的。
[0275] 换言之,如果设置润滑剂接收部件200,由于可允许润滑剂从平行连杆机构12、19 或驱动传递机构73的齿轮57、58而稍稍泄漏的情况,故可简化轴承安装部、齿轮安装部的 密封结构。由此,可减小轴承等的尺寸,谋求机构的紧凑化,可进行平行连杆机构1的高速 定位。另外,可容易进行轴承安装部、齿轮安装部的润滑剂的更换,维护性优良。另外,成本 会降低。
[0276] (形态 2)
[0277] -种连杆动作装置51,其中,针对形态1,上述润滑剂接收部件200为盘状的部件, 该部件包括板状部201与突出部202,该突出部202从该板状部201的外周缘向与板状部 201的表面交叉的一个方向突出,上述突出部202按照朝向上述基端侧的连杆枢毂2-侧的 方式设置于上述前端侧的连杆枢毂3上。
[0278] (形态 3)
[0279] -种连杆动作装置,其中,针对形态2,上述润滑剂接收部件200的突出部202的突 出端侧朝向上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB而倾斜。
[0280] (形态 4)
[0281] 一种动作装置,其中,针对形态3,在相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA, 上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的垂直角度为折角Θ的场合,上述润滑剂接收 部件200的突出部202的倾角大于上述平行连杆机构1的动作范围的上述折角的最大值 Θ max 〇
[0282] (形态 5)
[0283] 一种连杆动作装置51,其中,针对形态2,上述润滑剂接收部件200具有顶板203, 该顶板203与上述突出部202的突出端连接,与上述板状部201平行,在内周部形成通孔。
[0284] (形态 6)
[0285] 一种连杆动作装置51,其中,针对形态1,包括基座部件52和固定部件205,在该基 座部件52上,设置有上述基端侧的连杆枢毂2和上述促动器53,该固定部件205支承于该 基座部件52上,与基座部件52平行,在内周部形成有通孔,该润滑剂接收部件200包括板 状部201和可伸缩的连接部207,该板状部201固定于上述前端侧的连杆枢毂2上,该连接 部207覆盖该板状部201和上述固定部件205之间的全周,将它们两者相互连接。
[0286] (形态 7)
[0287] 一种连杆动作装置51,其中,针对形态6,上述润滑剂接收部件200的连接部207 呈蛇腹状,该连接部207以压缩成比没有作用外力的自然状态小的程度的状态,组装于上 述板状部201和上述固定部件205上。
[0288] (形态 8)
[0289] 一种连杆动作装置51,其中,针对形态6,上述润滑剂接收部件200的连接部207 由片状的弹性材料形成。
[0290] (形态 9)
[0291] 一种连杆动作装置51,其中,针对形态6~8中的任何一项,上述固定部件205在 其外周部具有向上述基座部件52侧突出的突出部206。
[0292] (形态 10)
[0293] -种连杆动作装置51,其中,针对形态1,具有基座部件52,在该基座部件52上形 成有上述基端侧的连杆枢毂2和上述促动器53,上述润滑剂接收部件200为盘状的部件,该 部件包括板状部201和突出部206,该突出部206从该板状部201的外周缘向与板状部201 的表面交叉的一个方向突出,按照该板状部201覆盖上述驱动传递机构73的下方,上述突 出部206朝向上述基座部件52 -侧的方式,设置于上述基座部件52或上述驱动传递机构 73的固定部上。
[0294] 另外,上述第10~12实施方式也包括不以上述前提条件为必要条件的下述的形 态11~23〇
[0295] (形态 11)
[0296] -种连杆动作装置51的控制方法,该方法为连杆动作装置中的控制促动器53的 动作的方法,在该连杆动作装置中,将前端侧的连杆枢毂3经由三组以上的连杆机构4,以 可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂2上,上述各连杆机构
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