连杆动作装置的制造方法_3

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况下,扩大基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3的外形。由此,可容易确保用于将基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3安装于其它的部件上的安装空间。
[0058]在图1中,在上述直线运动促动器34中,缸部34a的基端以可旋转的方式连接于安装基座31上,并且活塞杆34b的前端以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件5的中间部。直线运动促动器34比如分别设置于各连杆机构4上,但是,在连杆机构4的数量为三组的场合,可设置于两组以上的连杆机构4上。通过控制各直线运动促动器34,使基端侧的端部连杆部件5旋转,可相对基端侧的连杆枢毂2,使前端侧的连杆枢毂3变更为任意姿势。
[0059]图5为表示连杆动作装置I与安装基座31和作业装置32的安装部的结构的剖视图。如该图所示的那样,基端侧的连杆枢毂2的基端面与安装基座31的底面板部31a接触,通过螺栓41而将基端侧的连杆枢毂2安装于安装基座31上。另外,在前端侧的连杆枢毂3的前端面上,通过螺栓43而安装前端板42,相对该前端板42,由激光加工头形成的作业装置32的头安装法兰44通过螺栓45而安装。头安装法兰44通过螺栓46而固定于作业装置32上。
[0060]由光纤形成的上述线材33是柔性的,在其穿过设置于各连杆枢毂2、3上的通孔10,10的状态下,设置于各连杆机构4的内侧的空间9中。各通孔10的中心轴线与连杆枢毂中心轴B、C 一致。
[0061]安装基座31的底面板部31a具有与基端侧的连杆枢毂2的通孔10相对应的通孔50,在该通孔50中嵌入有筒状的线材保持部件51。线材保持部件51通过螺栓52而固定于安装基座31上。在线材保持部件51的内侧嵌合有筒状的弹性体53,通过使线材33穿到该弹性体53的内侧,由此通过线材保持部件51而保持线材33。筒状的线材保持部件51和筒状的弹性体53的中心轴线与基端侧的连杆枢毂中心轴B —致。
[0062]弹性体53密贴于线材33的外周面上,线材33中的通过弹性体53覆盖的部分保持于一定的状态,比如直线状。线材33中的通过弹性体53覆盖的部分、与位于通孔10的内部的部分的边界点为基端侧的线材保持点Ql。该基端侧的线材保持点Ql位于基端侧的连杆枢毂中心轴B上,并且位于相对基端侧的球面连杆中心Pl而言更远离中点O的一侧。
[0063]另外,上述前端板42和头安装法兰44呈环状,在其中空部突出有作业装置32的线材导入部32a。线材33的前端部插入该线材导入部32a中。线材33中的插入线材导入部32a中的部分和位于通孔10的内部的部分的边界点为前端侧的线材保持点Q2。环状的前端板42、头安装法兰44和线材导入部32a的中心轴线与前端侧的连杆枢毂中心轴C 一致。该前端侧的线材保持点Q2位于前端侧的连杆枢毂中心轴C上,并且位于相对前端侧的球面连杆中心P2而言更远离中点O的一侧。从基端侧的球面连杆中心Pl到基端侧的线材保持点Ql的距离、与从前端侧的球面连杆中心P2到前端侧的线材保持点Q2的距离相等。
[0064]虽然伴随连杆动作装置I的动作,线材33会弯曲,但在该场合,为了不损伤线材33,并且抑制伴随线材33的弯曲所引起的对连杆动作装置I的负担增加,可如下述那样设定各部分的尺寸。
[0065](第I设定)
[0066]分别将在基端侧和前端侧的连杆枢毂2、3相互平行的状态下的基端侧和前端侧的球面连杆中心P1、P2之间的距离的1/2设为D,从球面连杆中心P1、P2到线材保持点Q1、Q2的距离设为H,在此场合,基端侧和前端侧的线材保持点Q1、Q2的各位置按照通过下述关系式表示的方式设定:
[0067]H = 0.5XD......(式 I)
[0068]根据图6,对上述关系式(式I)的依据进行说明。该图的S表示在基端侧和前端侧的连杆枢毂2、3相互平行的状态下的基端侧的线材保持点Ql与前端侧的线材保持点Q2之间的距离,D表示基端侧和前端侧的球面连杆中心P1、P2的中点O与各球面连杆中心P1、P2之间的距离,H表示球面连杆中心P1、P2与线材保持点Ql、Q2之间的距离,它们相互处于式2的关系。
[0069]S = 2 (D+H)......(式 2)
[0070]在假定线材33为均匀的弯曲刚性的柔性材料的场合,如果前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2而变更姿势的话,则线材33会呈圆弧状变形。如果前端侧的连杆枢毂中心轴C相对基端侧的连杆枢毂中心轴B的弯曲角为(2X Θ )时的线材33的曲率半径为R,基端侧和前端侧的线材保持点Ql、Q2之间的圆弧长度为L,则R和L由式3、式4表示:
[0071]R = R1+R2 = D/sin Θ +H/tan θ......(式 3)
[0072]L = 2R θ......(式 4)
[0073]图7为以针对线材保持点Q1、Q2的位置(Η/D)各自不同的各样式而进行比较的方式表示连杆动作装置I的动作所引起的弯曲角(2X Θ )与线材33的长度变化(L/S)的关系的曲线图。线材33的长度变化通过(L/S)而以无因次化的方式表示。另外,图8为以针对线材保持点Q1、Q2的位置(Η/D)各自不同的各样式而进行比较的方式表示连杆动作装置I的动作所引起的弯曲角(2X Θ )与线材33的曲率半径(R/S)的关系的曲线图。线材33的曲率半径通过(R/S)而以无因次化的方式表示。
[0074]图7、图8的关系通过计算而求出。另外,为了与如该连杆动作装置I那样的曲率中心为两个点的结构进行比较,在图7、图8中,作为比较例,还一并表示了针对在普通的一个点处弯曲的连杆动作装置(参照图9)而进行的计算结果。
[0075]根据图8可知,在线材保持点Q1、Q2之间的距离S相同,弯曲角(2X Θ )也相同时,曲率中心为两个点的结构(图6)与曲率中心为一个点的结构(图9)相比较,线材33的曲率半径R较大。另外,在曲率中心为两个点的结构的场合的样式比较中,(Η/D)的值越大,即线材保持点Q1、Q2的位置越远离球面连杆中心P1、P2,线材33的曲率半径R越小。柔性材料的曲率半径R具有下限,由此,限定有弯曲角(2X Θ)。
[0076]但是,在对曲率中心为两个点的结构(图6)与曲率中心为一个点的结构(图9)进行比较的场合,对于为相同弯曲角(2X Θ)时的曲率半径R,曲率中心为两个点的结构(图6)的值较大。于是,在曲率中心为两个点的结构(图6)的场合,可获得大于曲率中心为一个点的结构(图9)的弯曲角(2X Θ )。
[0077]根据图7可知,在线材保持点Q1、Q2之间的距离S相同,弯曲角(2X Θ)也相同时,曲率中心为两个点的结构(图6)与曲率中心为一个点的结构(图9)相比较,线材33的长度变化(L/S)较小。另外,在曲率中心为两个点的结构的场合的样式比较中,在(H/D)为0.5时,线材33的长度变化(L/S)最小。
[0078]于是,通过相对任意的距离D,使线材保持点Q1、Q2的位置为:H = 0.5XD,线材33和线材保持点Q1、Q2的相对位移变得最小。由此,容易避免线材33对连杆机构4的其它部件的妨碍。另外,减少线材33的拉力、压力,线材33的耐久性得以提高。
[0079]由图7、图8可知,曲率中心为两个点的结构与曲率中心为一个点的结构相比较,设置于各连杆机构4的内侧的空间9中的线材33的曲率半径R较大,另外,前端侧的连杆枢毂中心轴C相对基端侧的连杆枢毂中心轴B的弯曲所造成的线材33的长度变化(L/S)也较小。
[0080]于是,如本实施方式那样,在线材33为安装于前端侧的连杆枢毂3上的工具的配线的场合,即使在基端侧和前端侧的连杆枢毂中心轴B、C相互弯曲的状态下,由于线材33的长度变化(L/S)极小,故可在不具有富裕的长度的情况下,将线材33设置于各连杆机构4的内侧的空间9中。由此,以直线长度量的线材33的长度的设置便可,另外,不需要与伴随弯曲而产生的线材33的较大长度变化相对应的滑动机构等,线材33向连杆动作装置I的设置较简单。另外,由于线材33被收纳于上述空间9中,故可以节省的空间的方式来设置连杆动作装置I。此外,如果线材33被收纳于上述空间9中,则在保护线材33方面也是有利的。另外,可缩短线材33的长度,以较低的成本完成。
[0081](第2设定)
[0082]在线材33的最小曲率半径为Rmin,前端侧的连杆枢毂中心轴C相对基端侧的连杆枢毂中心轴B的最大弯曲角为(2X 0max)的场合,按照通过下述关系式的方式
[0083]Rmin = DX (I/sin Θ max+1 / (2 X tan Θ max))......(式 5)
[0084]进行设定。
[0085]由此,与前端侧的连杆枢毂中心轴C相对基端侧的连杆枢毂中心轴B的弯曲角为(2X Θ)的值无关,设置于连杆机构4的内侧的空间9中的线材33的曲率半径R通常处在允许曲率半径内。另外,距
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