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JP2007146997A - Parallel holding mechanism - Google Patents

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Publication number
JP2007146997A
JP2007146997A JP2005343916A JP2005343916A JP2007146997A JP 2007146997 A JP2007146997 A JP 2007146997A JP 2005343916 A JP2005343916 A JP 2005343916A JP 2005343916 A JP2005343916 A JP 2005343916A JP 2007146997 A JP2007146997 A JP 2007146997A
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JP
Japan
Prior art keywords
parallel
holding mechanism
pulley
parallel holding
rotary joint
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
JP2005343916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Tsumaki
勇一 妻木
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.)
Hirosaki University NUC
Original Assignee
Hirosaki University NUC
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.)
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Publication date
Application filed by Hirosaki University NUC filed Critical Hirosaki University NUC
Priority to JP2005343916A priority Critical patent/JP2007146997A/en
Publication of JP2007146997A publication Critical patent/JP2007146997A/en
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Abstract

【課題】リンクの干渉を避け、比較的大きい作業領域を確保することができ、部品点数が少なく組立が容易であり製作コストを減少することができる平行保持機構を提供する。
【解決手段】平行保持機構10は、回転ジョイント22aが固定され所定長dの直径を有するプーリー12aと、回転ジョイント22bが回転ジョイント22aに対して平行を保持する位置に固定され直径dを有するプーリー12bと、両プーリーを各々回転自在な状態で接続したリンク14と両プーリーを繋ぎ且つ両プーリーを同期して回転させるタイミングベルト16とを備えている。固定された状態で両回転ジョイントの長手方向は相互に平行となっている。タイミングベルト16により両プーリーが回転すると、両回転ジョイント長手方向はyz平面内で常に平行となるため平行リンク機構の動きと同様の動きを実現できる。3自由度の空間並進平行保持機構30には平行保持機構10を用いる。
【選択図】 図1
Provided is a parallel holding mechanism which can avoid a link interference, can secure a relatively large work area, can be easily assembled with a reduced number of parts, and can reduce manufacturing costs.
A parallel holding mechanism includes a pulley having a diameter of a predetermined length d and a pulley having a diameter d, and a pulley having a diameter d that is fixed at a position where the rotation joint is held parallel to the rotation joint. 12b, a link 14 that connects both pulleys in a freely rotatable state, and a timing belt 16 that connects both pulleys and rotates both pulleys synchronously. In a fixed state, the longitudinal directions of both rotary joints are parallel to each other. When both pulleys are rotated by the timing belt 16, the longitudinal directions of both rotary joints are always parallel in the yz plane, so that the same movement as that of the parallel link mechanism can be realized. The parallel holding mechanism 10 is used as the three-degree-of-freedom space translation parallel holding mechanism 30.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、2つの回転ジョイントが相互に平行な状態を保持する平行保持機構に関する。   The present invention relates to a parallel holding mechanism in which two rotary joints hold a state parallel to each other.

近年、パラレルメカニズム(parallel mechanism : パラレル機構)の研究が進められている。パラレル機構は、ベース(base : 土台)部からエンドプレート(endplate:手先)部まで、複数のリンクが並列(parallel)に連結された構造を有している。最も簡単なパラレル機構としては4リンクからなる平行四辺形リンク機構(または単に平行リンク機構)が挙げられる。   In recent years, research on a parallel mechanism has been underway. The parallel mechanism has a structure in which a plurality of links are connected in parallel from a base part to an end plate part. The simplest parallel mechanism includes a parallelogram link mechanism (or simply a parallel link mechanism) composed of four links.

3自由度の空間並進パラレル機構としては、クラベル(Clavel)らが提案したDelta機構がある(特許文献1参照)。特許文献1では、平行な2本のリンキングバーと土台部から伸びたアームの先端部との接続および当該リンキングバーと可動要素(手先部)との接続には、ボールジョイント(ball-and-socket joints)が用いられている。以上の構成により、手先部が常に土台部に対して平行なパラレル機構を実現している。   As a three-degree-of-freedom spatial translation parallel mechanism, there is a Delta mechanism proposed by Clavel et al. (See Patent Document 1). In Patent Document 1, a ball joint (ball-and-socket) is used for the connection between two parallel linking bars and the tip of the arm extending from the base and the connection between the linking bar and the movable element (hand end). joints) is used. With the above configuration, a parallel mechanism in which the hand portion is always parallel to the base portion is realized.

一方、他の3自由度の空間並進パラレル機構として、ツァイ(Tsai)らが提案した機構がある(特許文献2参照)。特許文献2においては平行リンク機構が用いられており、平行リンク機構とアームとの接続および平行リンク機構とプラットフォーム(手先部)との接続には、回転関節(revolute joint)が用いられている。特許文献2の機構は、ボールジョイントを用いている特許文献1のDelta機構より比較的広い作業領域を実現した。   On the other hand, as another three-degree-of-freedom space translation parallel mechanism, there is a mechanism proposed by Tsai et al. (See Patent Document 2). In Patent Document 2, a parallel link mechanism is used, and a revolute joint is used for connection between the parallel link mechanism and the arm and between the parallel link mechanism and the platform (hand portion). The mechanism of Patent Document 2 realizes a relatively wider work area than the Delta mechanism of Patent Document 1 using a ball joint.

図9は、非特許文献1に示される従来の3自由度の空間並進パラレル機構70を示す。図9に示される空間並進パラレル機構70は、触った感覚を提示する6自由度のハプティックインタフェース(6-DOF haptic interface)の一部であり、符号71a、71bおよび71cはそれらの上部に設けられる当該ハプティックインタフェースのための他の機構(不図示)を支えるための部分であって、空間並進パラレル機構70の機能とは特に関係はない。図9において、符号77は土台部、76は土台部77に固定されたモータ、79はモータ76のモータ軸76’(不図示)に接続されたリンク、74aはリンク79をリンク75a(不図示)側に接続するためリンク75aに設けられたジョイント、78aはリンク75aの一端にジョイント74cにより取付けられたリンク、78bはリンク75aの他端にジョイント74dにより取付けられたリンク、75bはリンク78aをジョイント74eにより一端に取付け且つリンク78bをジョイント74fにより他端に取付けたリンク、74bはリンク75bに設けられたジョイント、72は手先部(点線で示される三角形状のプレート)、73は手先部72とジョイント74bとを繋ぐ固定部である。   FIG. 9 shows a conventional spatial translation parallel mechanism 70 with three degrees of freedom shown in Non-Patent Document 1. The spatial translation parallel mechanism 70 shown in FIG. 9 is a part of a 6-DOF haptic interface that presents a sense of touch, and reference numerals 71a, 71b, and 71c are provided above them. It is a part for supporting another mechanism (not shown) for the haptic interface, and is not particularly related to the function of the spatial translation parallel mechanism 70. In FIG. 9, reference numeral 77 is a base portion, 76 is a motor fixed to the base portion 77, 79 is a link connected to a motor shaft 76 '(not shown) of the motor 76, 74a is a link 79a to a link 75a (not shown). 78a is a link attached to one end of the link 75a by a joint 74c, 78b is a link attached to the other end of the link 75a by a joint 74d, and 75b is a link 78a. A link attached to one end by a joint 74e and a link 78b attached to the other end by a joint 74f, 74b a joint provided on the link 75b, 72 a hand part (a triangular plate indicated by a dotted line), and 73 a hand part 72 And a joint 74b.

図9に示されるように、リンク75a、リンク78a、リンク78bおよびリンク75bにより平行リンク機構Aが構成されている。他の2つの平行リンク機構B(図9左側)およびC(図9右後方)も同様に構成されている。モータ76が回転しモータ軸76’を介してリンク79が駆動されると、平行リンク機構Aが動作し、この動作により他の2つの平行リンク機構BおよびCも動作する。つまり、一つのモータ76が回転すると、全部の平行リンク機構A、BおよびCが動作する。この場合、平行リンク機構BおよびCのリンク79に対応する部分は駆動していないため、手先部72は土台部77に対し常に平行を保ちながら1自由度の並進運動を行う。従って、各平行リンク機構A、BおよびCの3つのモータを回転させることにより、手先部72は土台部77に対し常に平行を保ちながら3自由度の並進運動を行うことができる。   As shown in FIG. 9, the parallel link mechanism A is constituted by the link 75a, the link 78a, the link 78b, and the link 75b. The other two parallel link mechanisms B (left side in FIG. 9) and C (right rear side in FIG. 9) are similarly configured. When the motor 76 rotates and the link 79 is driven via the motor shaft 76 ', the parallel link mechanism A operates, and the other two parallel link mechanisms B and C also operate by this operation. That is, when one motor 76 rotates, all the parallel link mechanisms A, B, and C operate. In this case, since the portion corresponding to the link 79 of the parallel link mechanisms B and C is not driven, the hand portion 72 performs a translational motion with one degree of freedom while being always parallel to the base portion 77. Therefore, by rotating the three motors of the parallel link mechanisms A, B, and C, the hand portion 72 can perform a translational motion with three degrees of freedom while being always parallel to the base portion 77.

図10は、空間並進パラレル機構70の平行リンク機構Aに関する自由度配置を示す。図10で図9と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図10において、手先部72をトラベリングプレート(traveling plate)と呼び、土台部77をベースと呼び、ベースに連結された1自由度の自由度を有するリンク79をアーム(arm)と呼び、アームとトラベリングプレートとの間を結ぶリンク78aおよび78bをロッド(rod)と呼ぶ。手先部72および固定部73を合わせてトラベリングプレートと呼んでもよい。ジョイント74a等は回転1自由度の円筒状の形状で示され、平行リンク機構Aに関してジョイント74a〜74fおよびモータ軸76’の7個のジョイントが用いられている。アームおよびロッドという1組の連鎖が3組(平行リンク機構A、BおよびC)並列にベースとトラベリングプレートとの間を結ぶことにより、3自由度の空間並進パラレル機構70が構成されている。   FIG. 10 shows a degree of freedom arrangement regarding the parallel link mechanism A of the space translation parallel mechanism 70. In FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 10, the hand portion 72 is called a traveling plate (traveling plate), the base portion 77 is called a base, and the link 79 having one degree of freedom connected to the base is called an arm. The links 78a and 78b connecting with the traveling plate are called rods. The hand portion 72 and the fixing portion 73 may be collectively referred to as a traveling plate. The joint 74a and the like are shown in a cylindrical shape with one degree of freedom of rotation, and seven joints of the joints 74a to 74f and the motor shaft 76 'are used for the parallel link mechanism A. A three-degree-of-freedom space translation parallel mechanism 70 is configured by connecting a pair of arms and rods in parallel (three parallel link mechanisms A, B, and C) between the base and the traveling plate.

米国特許第4,976,582号明細書US Pat. No. 4,976,582 米国特許第5,656,905号明細書US Pat. No. 5,656,905 妻木勇一、外5名、「小型6自由度ハプティックインタフェースの開発」、日本ロボット学会誌、社団法人日本ロボット学会、2005年5月、第23巻、第4号、p.92−99Yuichi Tsumaki, 5 others, “Development of a small 6-DOF haptic interface”, Journal of the Robotics Society of Japan, The Robotics Society of Japan, May 2005, Vol. 23, No. 4, p. 92-99

上述したクラベルらが提案したDelta機構、ツァイらが提案した機構および空間並進パラレル機構70は、いずれも平行リンク機構を用いて3自由度の空間並進パラレル機構を実現していた。しかし、平行リンク機構を用いた場合、ロッドが他の部品と干渉しロッドの傾き(または回転)角が制限されてしまうというリンクの干渉を避けることができない。このため、3自由度の空間並進パラレル機構の作業領域が大きく制限されてしまうという問題があった。   The above-described Delta mechanism proposed by Claver et al., The mechanism proposed by Tsai et al., And the spatial translation parallel mechanism 70 all realized a spatial translation parallel mechanism with three degrees of freedom using a parallel link mechanism. However, when the parallel link mechanism is used, it is impossible to avoid link interference in which the rod interferes with other parts and the inclination (or rotation) angle of the rod is limited. For this reason, there is a problem that the work area of the spatial translation parallel mechanism having three degrees of freedom is greatly limited.

上述した従来のパラレル機構はいずれもジョイント等の部品点数が多く、組立は容易ではなく、結果的に製作コストが増大するという問題があった。   All of the conventional parallel mechanisms described above have a large number of parts such as joints and are not easy to assemble, resulting in an increase in manufacturing cost.

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、リンクの干渉を避け、比較的大きい作業領域を確保することができる平行保持機構を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a parallel holding mechanism capable of avoiding link interference and ensuring a relatively large work area.

本発明の第2の目的は、部品点数が少なく、組立が容易であり、製作コストを減少させることができる平行保持機構を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a parallel holding mechanism that has a small number of parts, is easy to assemble, and can reduce manufacturing costs.

この発明の平行保持機構は、所定長の直径を有し、第1の回転ジョイントが固定された回転自在な第1回転部と、前記所定長の直径と等しい長さの直径を有し、第1の回転ジョイントに対して平行を保持する位置に第2の回転ジョイントが固定された回転自在な第2回転部と、第1回転部と第2回転部とが各々回転自在な状態で接続された接続部と、第1回転部と第2回転部とを繋ぎ両回転部を同期して回転させる繋ぎ部とを備えたことを特徴とする。   The parallel holding mechanism of the present invention has a predetermined length, a rotatable first rotating portion to which the first rotary joint is fixed, a diameter equal to the predetermined length, and a first diameter. A rotatable second rotating part having a second rotating joint fixed at a position that holds parallel to the first rotating joint, and the first rotating part and the second rotating part are connected in a rotatable state. And a connecting portion that connects the first rotating portion and the second rotating portion and rotates both rotating portions in synchronization with each other.

ここで、この発明の平行保持機構において、第1の回転ジョイントにアームを介して接続された土台部と、第2の回転ジョイントに接続され該土台部に対し平行を保持する位置に固定され且つ3自由度の並進運動を行う手先部とをさらに備えることができる。   Here, in the parallel holding mechanism of the present invention, a base portion connected to the first rotary joint via an arm, and a position connected to the second rotary joint and held parallel to the base portion, and And a hand portion that performs a translational motion with three degrees of freedom.

ここで、この発明の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部はプーリーであり、前記繋ぎ部はタイミングベルトとすることができる。   Here, in the parallel holding mechanism of the present invention, the first rotating part and the second rotating part may be pulleys, and the connecting part may be a timing belt.

ここで、この発明の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部はプーリーであり、前記繋ぎ部は該プーリー上に固定されたテープ状の金属ベルトとすることができる。   Here, in the parallel holding mechanism of the present invention, the first rotating portion and the second rotating portion are pulleys, and the connecting portion can be a tape-shaped metal belt fixed on the pulley.

ここで、この発明の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部は歯車であり、前記繋ぎ部は金属チェーンとすることができる。   Here, in the parallel holding mechanism of the present invention, the first rotating part and the second rotating part may be gears, and the connecting part may be a metal chain.

ここで、この発明の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部はプーリーであり、前記繋ぎ部はワイヤとすることができる。   Here, in the parallel holding mechanism of the present invention, the first rotating part and the second rotating part may be pulleys, and the connecting part may be a wire.

本発明の平行保持機構は、所定長の直径を有し、回転ジョイントが固定されたプーリーと、上記所定長と等しい長さの直径を有し、上記回転ジョイントに対して平行を保持する位置に別の回転ジョイントが固定された別のプーリーと、両プーリーが各々回転自在な状態で接続されたリンクと、両プーリーを繋ぎ且つ両プーリーを同期して回転させるタイミングベルトとを備えている。両プーリーは等しい直径を有しているため、タイミングベルトにより両プーリーが回転する角度は常に等しくなる。この結果、タイミングベルトは両プーリーを同期して回転させることができる。両回転ジョイントは各々のプーリーに固定されており、この固定された状態で、両回転ジョイントの長手方向は相互に平行な状態を保持する。このため、タイミングベルトにより両プーリーが回転すると、両回転ジョイントの長手方向は常に平行となる。すなわち、本発明の平行保持機構によれば、2つの回転ジョイントの動きは常に平行な状態を保持する動きとなるため、平行リンク機構の動きと同様の動きを実現することができるという効果がある。   The parallel holding mechanism of the present invention has a predetermined length of a diameter, a pulley to which the rotary joint is fixed, a diameter of a length equal to the predetermined length, and a position that holds the parallel to the rotary joint. Another pulley to which another rotary joint is fixed, a link to which both pulleys are connected in a rotatable state, and a timing belt that connects both pulleys and rotates both pulleys in synchronization are provided. Since both pulleys have the same diameter, the rotation angle of both pulleys by the timing belt is always equal. As a result, the timing belt can rotate both pulleys synchronously. Both rotary joints are fixed to the respective pulleys, and in this fixed state, the longitudinal directions of the rotary joints are kept parallel to each other. For this reason, when both pulleys are rotated by the timing belt, the longitudinal directions of both rotary joints are always parallel. That is, according to the parallel holding mechanism of the present invention, the movements of the two rotary joints are always held in a parallel state, so that the same movement as that of the parallel link mechanism can be realized. .

本発明の平行保持機構を用いた3自由度の空間並進平行保持機構によれば、一方の回転ジョイントに固定部を介して接続されたトラベリングプレートは、他方の回転ジョイントにアームを介して連結されたベースに対して常に平行を保持しつつ3自由度の並進運動を行うことができる。3自由度の空間並進平行保持機構では、両回転ジョイントの傾き(回転)角が他の部品との干渉のため制限されてしまうというリンクの干渉は構造上発生しない。従って、リンクの干渉を避け、作業領域を極めて大きく確保することができる3自由度の空間並進平行保持機構を実現することができるという効果がある。平行保持機構の構成は2つのプーリー、タイミングベルトおよびリンクだけで構成されている。このため、従来技術における3自由度の空間並進パラレル機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる3自由度の空間並進平行保持機構を提供することができるという効果がある。   According to the three-degree-of-freedom spatial translational parallel holding mechanism using the parallel holding mechanism of the present invention, the traveling plate connected to one rotary joint via a fixed portion is connected to the other rotary joint via an arm. 3 degrees of freedom of translational motion can be performed while always maintaining parallelism with respect to the base. In the three-degree-of-freedom space translation parallel holding mechanism, the link interference that the inclination (rotation) angle of both rotary joints is limited due to interference with other parts does not occur structurally. Therefore, there is an effect that it is possible to realize a three-degree-of-freedom space translation parallel holding mechanism that can avoid interference of links and can secure a very large work area. The parallel holding mechanism is composed of only two pulleys, a timing belt and a link. For this reason, the number of parts can be reduced significantly compared with the conventional three-degree-of-freedom spatial translation parallel mechanism, the assembly is easy, and the three-degree-of-freedom spatial translation parallelism can be significantly reduced. There is an effect that a holding mechanism can be provided.

以下、各実施例について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1における平行保持機構10の正面図を示す。図1ではyz平面を示し、x軸は図面上の手前方向を正方向とするようにとってあるものとする。図1において、符号12aは中心をPaとする所定長dの直径(または半径)を有し、x軸回りに自在に回転するプーリー(第1回転部)、12bは中心をPbとし、プーリー12aの所定長dの直径と等しい長さdの直径を有し、x軸回りに自在に回転するプーリー(第2回転部)、14はプーリー12aとプーリー12bとが各々x軸回りに自在に回転する状態で接続されたリンク(接続部)、16はプーリー12aとプーリー12bとを繋ぎ両プーリー12aおよび12bを同期して回転させるタイミングベルト(繋ぎ部)である。以上のように、平行保持機構10は、プーリー12a、プーリー12b、リンク14およびタイミングベルト16を備えている。   FIG. 1 shows a front view of a parallel holding mechanism 10 in Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the yz plane is shown, and the x-axis is assumed to be the forward direction in the drawing. In FIG. 1, reference numeral 12a has a diameter (or radius) of a predetermined length d with the center being Pa, a pulley (first rotating portion) that rotates freely around the x axis, and 12b has a center Pb, and the pulley 12a A pulley (second rotating portion) having a diameter d equal to the predetermined length d and rotating freely around the x axis, and a pulley 12a and a pulley 12b rotating freely around the x axis, respectively. The link (connection part) 16 connected in the state which connects is the timing belt (connection part) which connects the pulley 12a and the pulley 12b, and rotates both pulleys 12a and 12b synchronously. As described above, the parallel holding mechanism 10 includes the pulley 12a, the pulley 12b, the link 14, and the timing belt 16.

図1に示されるように、プーリー12aがx軸回りに角度αだけ回転すると、タイミングベルト16の左側はz軸の負方向(矢印B方向)へ角度αに応じた長さだけ引き下げられ、プーリー12bをx軸回りに角度αだけ回転させる。これに伴い、タイミングベルト16の右側はz軸の正方向(矢印A方向)へ角度αに応じた長さだけ引き上げられる。以上とは逆に、プーリー12aがx軸回りに角度−αだけ回転すると、タイミングベルト16の右側はz軸の負方向へ角度−αに応じた長さだけ引き下げられ、プーリー12bを角度−αだけ回転させる。これに伴い、タイミングベルト16の左側はz軸の正方向へ角度αに応じた長さだけ引き上げられる。両プーリー12aおよび12bは等しい直径dを有しているため、タイミングベルト16により両プーリー12aおよび12bが回転する角度は常に等しくなる。すなわち、タイミングベルト16は両プーリー12aおよび12bを同期して回転させることができる。   As shown in FIG. 1, when the pulley 12a rotates about the x axis by an angle α, the left side of the timing belt 16 is pulled down by a length corresponding to the angle α in the negative direction (arrow B direction) of the z axis. 12b is rotated about the x axis by an angle α. Along with this, the right side of the timing belt 16 is pulled up by a length corresponding to the angle α in the positive direction of the z-axis (direction of arrow A). Contrary to the above, when the pulley 12a rotates about the x axis by the angle −α, the right side of the timing belt 16 is pulled down in the negative direction of the z axis by a length corresponding to the angle −α, and the pulley 12b is moved to the angle −α. Just rotate. Accordingly, the left side of the timing belt 16 is pulled up by a length corresponding to the angle α in the positive direction of the z axis. Since the pulleys 12a and 12b have the same diameter d, the angles at which the pulleys 12a and 12b rotate by the timing belt 16 are always equal. That is, the timing belt 16 can rotate both pulleys 12a and 12b in synchronization.

図2は本発明の実施例1における平行保持機構10の右または左側面図を示す。左右側面図は対象であるため、一方の側面図のみ示す。図2ではxz平面を示し、y軸は図面上の手前方向を正方向とするようにとってあるものとする。図2で図1と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図2において、符号22aはプーリー12aに固定された回転ジョイント(第1の回転ジョイント)、22bはプーリー12bに固定された回転ジョイント(第2の回転ジョイント)である。図2に示されるように、プーリー12aがx軸回りにある角度αだけ回転すると、プーリー12aに固定された回転ジョイント22aも等しい角度αだけ回転する。回転ジョイント22bについても同様であり、プーリー12bがx軸回りにある角度αだけ回転すると、プーリー12bに固定された回転ジョイント22bも等しい角度αだけ回転する。   FIG. 2 is a right or left side view of the parallel holding mechanism 10 according to the first embodiment of the present invention. Since the left and right side views are objects, only one side view is shown. In FIG. 2, the xz plane is shown, and the y-axis is assumed to have the forward direction on the drawing as the positive direction. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 2, reference numeral 22a denotes a rotary joint (first rotary joint) fixed to the pulley 12a, and 22b denotes a rotary joint (second rotary joint) fixed to the pulley 12b. As shown in FIG. 2, when the pulley 12a rotates by an angle α around the x axis, the rotary joint 22a fixed to the pulley 12a also rotates by an equal angle α. The same applies to the rotary joint 22b. When the pulley 12b rotates by an angle α around the x axis, the rotary joint 22b fixed to the pulley 12b also rotates by an equal angle α.

図3は本発明の実施例1における平行保持機構10の背面図を示す。図3ではyz平面を示し、x軸は図面上の奥行き方向を正方向とするようにとってあるものとする。図3で、図1または図2と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図3に示されるように、回転ジョイント22bは回転ジョイント22aに対して平行を保持する位置に固定されている。回転ジョイント22bは、回転ジョイント22aに対して平行を保持できる位置であればプーリー12b上のどの位置に固定されていてもよい。図3では説明の便宜上、簡単な固定例を示している。図3に例示されるように、長さjの回転ジョイント22aはプーリー12aの中心Paを通り長さdの直径方向に固定されており、長さjの回転ジョイント22bもプーリー12bの中心Pbを通り長さdの直径方向に固定されている。両回転ジョイント22a、22bが各々のプーリー12a、12bに固定された状態で、回転ジョイント22aの長手方向(図3ではy軸に平行な方向)と回転ジョイント22bの長手方向とは相互に平行となっている。回転ジョイント22bは、図3に示される位置より上下左右にずれていても、回転ジョイント22aに対して平行を保持できる位置であればプーリー12b上のどの位置に固定されていてもよい。回転ジョイント22aについても同様に、図3に示される位置より上下左右にずれていても、回転ジョイント22bに対して平行を保持できる位置であればプーリー12a上のどの位置に固定されていてもよい。以上のように、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とが相互に平行となっている結果、タイミングベルト16によりプーリー12aおよび12bが回転すると、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とはyz平面内で常に平行な状態となる。すなわち、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは常に平行な状態を保持する動きとなるため、平行保持機構10は平行リンク機構の動きと同様の動きを実現することができる。平行保持機構10では、回転ジョイント22aおよび22bの傾き(回転)角が他の部品との干渉のため制限されてしまうというリンクの干渉は構造上発生しない。従って、平行保持機構10の作業領域は極めて大きく確保することができる。上述のように、平行保持機構10の構成はプーリー12aおよび12b、タイミングベルト16およびリンク14だけで構成されている。このため、従来技術におけるパラレル機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。   FIG. 3 is a rear view of the parallel holding mechanism 10 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the yz plane is shown, and the x-axis is assumed to have a positive direction in the depth direction on the drawing. In FIG. 3, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 or FIG. As shown in FIG. 3, the rotary joint 22b is fixed at a position where the rotary joint 22b is kept parallel to the rotary joint 22a. The rotary joint 22b may be fixed at any position on the pulley 12b as long as the rotary joint 22b can hold parallel to the rotary joint 22a. FIG. 3 shows a simple fixing example for convenience of explanation. As illustrated in FIG. 3, the rotary joint 22a having a length j passes through the center Pa of the pulley 12a and is fixed in the diameter direction of the length d, and the rotary joint 22b having the length j also has a center Pb of the pulley 12b. It is fixed in the diameter direction of the length d. With both rotary joints 22a and 22b fixed to the respective pulleys 12a and 12b, the longitudinal direction of the rotary joint 22a (the direction parallel to the y-axis in FIG. 3) and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are parallel to each other. It has become. The rotational joint 22b may be fixed at any position on the pulley 12b as long as the rotational joint 22b is deviated from the position shown in FIG. Similarly, the rotation joint 22a may be fixed at any position on the pulley 12a as long as it is deviated from the position shown in FIG. . As described above, as a result of the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b being parallel to each other, when the pulleys 12a and 12b are rotated by the timing belt 16, the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the rotary joint The longitudinal direction of 22b is always parallel to the yz plane. That is, since the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements that always maintain a parallel state, the parallel holding mechanism 10 can realize the same movement as that of the parallel link mechanism. In the parallel holding mechanism 10, the link interference that the inclination (rotation) angles of the rotary joints 22a and 22b are limited due to the interference with other parts does not occur structurally. Therefore, the work area of the parallel holding mechanism 10 can be secured extremely large. As described above, the parallel holding mechanism 10 includes only the pulleys 12a and 12b, the timing belt 16, and the link 14. For this reason, compared with the parallel mechanism in the prior art, the number of parts can be extremely reduced, the assembly is easy, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

図3に示されるように回転ジョイント22aの長手方向の長さjはプーリー12aの直径dより小さいが、これはあくまでも一例であって、長さjは直径dと等しいかまたは大きく設定することもできることは勿論である。回転ジョイント22bについても同様に、回転ジョイント22bの長手方向の長さjはプーリー12bの直径dより小さいが、これはあくまでも一例であって、長さjは直径dと等しいかまたは大きく設定することもできることは勿論である。図3では、回転ジョイント22aの長手方向の長さjと回転ジョイント22bの長手方向の長さjとは等しく示されているが、これはあくまでも一例であって、両回転ジョイントの長さを異なるように設定することができることは勿論である。   As shown in FIG. 3, the length j of the rotary joint 22a in the longitudinal direction is smaller than the diameter d of the pulley 12a. However, this is merely an example, and the length j may be set equal to or larger than the diameter d. Of course you can. Similarly, for the rotary joint 22b, the longitudinal length j of the rotary joint 22b is smaller than the diameter d of the pulley 12b. However, this is merely an example, and the length j should be set equal to or larger than the diameter d. Of course you can also. In FIG. 3, the length j of the rotary joint 22a in the longitudinal direction is equal to the length j of the rotary joint 22b in the longitudinal direction, but this is only an example, and the lengths of the two rotary joints are different. Of course, it can be set as follows.

図4は、本発明の実施例1における平行保持機構10を用いた3自由度の空間並進平行保持機構30の斜視図を示す。図4で図1または図2と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図4において、符号32は1自由度の回転自由度を有するジョイント、34はジョイント32を回転ジョイント22aに連結する1自由度の回転自由度を有するアーム、36はジョイント32に連結され該ジョイント32およびアーム34を介して回転ジョイント22aに接続されたベース(土台部)、38は固定部39を介して回転ジョイント22bに接続されたトラベリングプレート(手先部)である。上述したように、平行保持機構10は回転ジョイント22aと回転ジョイント22bとの平行を保持している。図4に示される3自由度の空間並進平行保持機構30は、回転ジョイント22aと回転ジョイント22bとを介してベース36とトラベリングプレート38との平行を維持している。   FIG. 4 is a perspective view of a spatial translational parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom using the parallel holding mechanism 10 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 or FIG. In FIG. 4, reference numeral 32 denotes a joint having one degree of freedom of rotation, 34 denotes an arm having one degree of freedom of freedom for connecting the joint 32 to the rotary joint 22 a, and 36 denotes a joint 32 connected to the joint 32. A base (base portion) connected to the rotary joint 22a via the arm 34, and a traveling plate (hand portion) 38 connected to the rotary joint 22b via a fixed portion 39. As described above, the parallel holding mechanism 10 holds the rotation joint 22a and the rotation joint 22b in parallel. The spatial translational parallel holding mechanism 30 with three degrees of freedom shown in FIG. 4 maintains the parallelism of the base 36 and the traveling plate 38 via the rotary joint 22a and the rotary joint 22b.

図4に示されるように、3自由度の空間並進平行保持機構30では、ベース36に連結されたジョイント32がモータ(不図示)等により回転するとアーム34が駆動され、アーム34が連結された回転ジョイント22aが回転する。上述のように、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きはタイミングベルト16により常に平行な状態を保持する平行リンク機構の動きであるため、回転ジョイント22aに対する回転ジョイント22bの角度は常に一定になる。この結果、回転ジョイント22bに固定部39を介して接続されたトラベリングプレート38が、ベース36に対して常に平行を保持しつつ3自由度の並進運動を行うことができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   As shown in FIG. 4, in the space translation parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom, when the joint 32 connected to the base 36 is rotated by a motor (not shown) or the like, the arm 34 is driven and the arm 34 is connected. The rotary joint 22a rotates. As described above, since the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements of the parallel link mechanism that always maintains the parallel state by the timing belt 16, the angle of the rotary joint 22b with respect to the rotary joint 22a is always constant. As a result, the traveling plate 38 connected to the rotary joint 22b via the fixed portion 39 can perform the translational motion of three degrees of freedom while always maintaining the parallelism with respect to the base 36. The holding mechanism 30 can be realized.

以上より、本発明の実施例1によれば、平行保持機構10は、所定長dの直径を有し、回転ジョイント22aが固定されたプーリー12aと、所定長dと等しい長さの直径を有し、回転ジョイント22aに対して平行を保持する位置に回転ジョイント22bが固定されたプーリー12bと、プーリー12aとプーリー12bとが各々回転自在な状態で接続されたリンク14と、プーリー12aとプーリー12bとを繋ぎ両プーリー12aおよび12bを同期して回転させるタイミングベルト16とを備えている。回転ジョイント22bは、プーリー12bの直径方向の位置から上下左右にずれていても、回転ジョイント22aに対して平行を保持できる位置であればプーリー12b上のどの位置に固定されていてもよい。回転ジョイント22aについても同様であり、回転ジョイント22bに対して平行を保持できる位置であればプーリー12a上のどの位置に固定されていてもよい。つまり、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とは相互に平行となっている。両プーリー12aおよび12bは等しい直径dを有しているため、タイミングベルト16により両プーリー12aおよび12bが回転する角度は常に等しくなり、この結果、タイミングベルト16は12aおよび12bを同期して回転させることができる。この結果、タイミングベルト16によりプーリー12aおよび12bが回転すると、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とはyz平面内で常に平行となる。すなわち、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは常に平行な状態を保持する動きとなるため、平行リンク機構の動きと同様の動きを実現することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the parallel holding mechanism 10 has the diameter of the predetermined length d, the pulley 12a to which the rotary joint 22a is fixed, and the diameter of the length equal to the predetermined length d. The pulley 12b, to which the rotary joint 22b is fixed at a position where the rotary joint 22a is held parallel to the rotary joint 22a, the link 14 to which the pulley 12a and the pulley 12b are rotatably connected, and the pulley 12a and the pulley 12b. And a timing belt 16 that rotates both the pulleys 12a and 12b synchronously. The rotational joint 22b may be fixed at any position on the pulley 12b as long as the rotational joint 22b is deviated from the position in the diameter direction of the pulley 12b up and down and left and right as long as the rotational joint 22b can be kept parallel to the rotational joint 22a. The same applies to the rotary joint 22a, and the rotary joint 22a may be fixed at any position on the pulley 12a as long as it can hold parallel to the rotary joint 22b. That is, the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are parallel to each other. Since both pulleys 12a and 12b have the same diameter d, the angle at which the pulleys 12a and 12b are rotated by the timing belt 16 is always equal. As a result, the timing belt 16 rotates 12a and 12b synchronously. be able to. As a result, when the pulleys 12a and 12b are rotated by the timing belt 16, the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are always parallel in the yz plane. That is, the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements that always maintain a parallel state, and thus the movement similar to the movement of the parallel link mechanism can be realized.

3自由度の空間並進平行保持機構30では、1自由度の回転自由度を有するジョイント32およびアーム34を介してベース36を回転ジョイント22aに接続し、トラベリングプレート38を固定部39を介して回転ジョイント22bに接続する。ベース36に連結されたジョイント32がモータ(不図示)等により回転するとアーム34が駆動され、アーム34が連結された回転ジョイント22aが回転する。2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きはタイミングベルト16により常に平行な状態を保持する平行リンク機構の動きであるため、回転ジョイント22aに対する回転ジョイント22bの角度は常に一定になる。この結果、回転ジョイント22bに固定部39を介して接続されたトラベリングプレート38は、ベース36に対して常に平行を保持しつつ3自由度の並進運動を行うことができる。3自由度の空間並進平行保持機構30では平行保持機構10を用いているため、回転ジョイント22aおよび22bの傾き角が他の部品との干渉のため制限されてしまうというリンクの干渉は構造上発生しない。従って、リンクの干渉を避け、作業領域を極めて大きく確保することができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。3自由度の空間並進平行保持機構30の平行保持機構10の構成はプーリー12aおよび12b、タイミングベルト16およびリンク14だけで構成されている。このため、従来技術における3自由度の空間並進パラレル機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる3自由度の空間並進平行保持機構を提供することができる。   In the three-degree-of-freedom space translation parallel holding mechanism 30, the base 36 is connected to the rotary joint 22 a through the joint 32 and the arm 34 having one degree of freedom of rotation, and the traveling plate 38 is rotated through the fixed portion 39. Connect to the joint 22b. When the joint 32 connected to the base 36 is rotated by a motor (not shown) or the like, the arm 34 is driven, and the rotary joint 22a to which the arm 34 is connected rotates. Since the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements of a parallel link mechanism that always maintains a parallel state by the timing belt 16, the angle of the rotary joint 22b with respect to the rotary joint 22a is always constant. As a result, the traveling plate 38 connected to the rotary joint 22b via the fixed portion 39 can perform a translational motion with three degrees of freedom while keeping parallel to the base 36 at all times. Since the three-degree-of-freedom space translation parallel holding mechanism 30 uses the parallel holding mechanism 10, the link interference in which the inclination angles of the rotary joints 22a and 22b are limited due to interference with other parts is structurally generated. do not do. Therefore, it is possible to realize the spatial translational parallel holding mechanism 30 with three degrees of freedom that can avoid the interference of the link and can ensure a very large work area. The parallel holding mechanism 10 of the three-degree-of-freedom space translation parallel holding mechanism 30 includes only pulleys 12a and 12b, a timing belt 16 and a link 14. For this reason, the number of parts can be reduced significantly compared with the conventional three-degree-of-freedom spatial translation parallel mechanism, the assembly is easy, and the three-degree-of-freedom spatial translation parallelism can be significantly reduced. A retention mechanism can be provided.

実施例2では別の平行保持機構について説明する。図5(A)は本発明の実施例2における平行保持機構40の正面図を示す。図5(A)ではyz平面を示し、x軸は図面上の手前方向を正方向とするようにとってあるものとする。図5(A)において、符号42aは中心をPaとする所定長dの直径(または半径)を有し、x軸回りに自在に回転するプーリー(第1回転部)、42bは中心をPbとし、プーリー42aの所定長dの直径と等しい長さdの直径を有し、x軸回りに自在に回転するプーリー(第2回転部)、14はプーリー42aとプーリー42bとが各々x軸回りに自在に回転する状態で接続されたリンク(接続部)、46aおよび46bは各々プーリー42aとプーリー42bとを繋ぎ両プーリー42aおよび42bを同期して回転させるテープ状の金属ベルト(繋ぎ部)である。図5(A)に示されるように、金属ベルト46aはプーリー42a上のFa点で固定され且つプーリー42b上のFb点で固定されている。同様に、金属ベルト46bはプーリー42a上のFa点で固定され且つプーリー42b上のFb点で固定されている。以上のように、平行保持機構40は、プーリー42a、プーリー42b、リンク14、金属ベルト46aおよび46bを備えている。   In Example 2, another parallel holding mechanism will be described. FIG. 5A shows a front view of the parallel holding mechanism 40 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5A, the yz plane is shown, and the x-axis is assumed to be a forward direction on the drawing. In FIG. 5A, reference numeral 42a has a diameter (or radius) of a predetermined length d with the center being Pa, a pulley (first rotating portion) that freely rotates around the x axis, and 42b has a center that is Pb. The pulley 42a has a diameter d equal to the diameter of the predetermined length d of the pulley 42a, and freely rotates around the x axis (second rotating portion), and 14 includes a pulley 42a and a pulley 42b around the x axis. Links (connection portions) 46a and 46b connected in a freely rotating state are tape-like metal belts (connection portions) that connect the pulleys 42a and 42b and rotate the pulleys 42a and 42b in synchronization. . As shown in FIG. 5A, the metal belt 46a is fixed at the Fa point on the pulley 42a and fixed at the Fb point on the pulley 42b. Similarly, the metal belt 46b is fixed at the Fa point on the pulley 42a and fixed at the Fb point on the pulley 42b. As described above, the parallel holding mechanism 40 includes the pulley 42a, the pulley 42b, the link 14, and the metal belts 46a and 46b.

図5(B)は回転した状態における平行保持機構40の正面図を示す。図5(B)で図5(A)と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図5(B)に示されるように、プーリー42aがx軸回りに角度βだけ回転すると、金属ベルト46aはz軸の負方向(矢印B方向)へ角度βに応じた長さだけ引き下げられ、プーリー42bをx軸回りに角度βだけ回転させる。これに伴い、金属ベルト46bはz軸の正方向(矢印A方向)へ角度βに応じた長さだけ引き上げられる。以上とは逆に、プーリー42aがx軸回りに角度−βだけ回転すると、金属ベルト46bはz軸の負方向へ角度−βに応じた長さだけ引き下げられ、プーリー42bを角度−βだけ回転させる。これに伴い、金属ベルト46aはz軸の正方向へ角度βに応じた長さだけ引き上げられる。両プーリー42aおよび42bは等しい直径dを有しているため、金属ベルト46aおよび46bにより両プーリー42aおよび42bが回転する角度は常に等しくなる。すなわち、金属ベルト46aおよび46bは両プーリー42aおよび42bを同期して回転させることができる。   FIG. 5B shows a front view of the parallel holding mechanism 40 in a rotated state. In FIG. 5B, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIG. 5B, when the pulley 42a rotates around the x axis by an angle β, the metal belt 46a is pulled down by a length corresponding to the angle β in the negative direction (arrow B direction) of the z axis, The pulley 42b is rotated by an angle β around the x axis. Accordingly, the metal belt 46b is pulled up by a length corresponding to the angle β in the positive direction of the z-axis (direction of arrow A). On the contrary, when the pulley 42a rotates around the x axis by an angle −β, the metal belt 46b is pulled down in the negative direction of the z axis by a length corresponding to the angle −β, and the pulley 42b rotates by an angle −β. Let Along with this, the metal belt 46a is pulled up in the positive direction of the z-axis by a length corresponding to the angle β. Since the pulleys 42a and 42b have the same diameter d, the angles at which the pulleys 42a and 42b rotate by the metal belts 46a and 46b are always equal. That is, the metal belts 46a and 46b can rotate both pulleys 42a and 42b in synchronization.

平行保持機構40の背面図は省略するが、実施例1と同様に、プーリー42aに固定された回転ジョイント22aと、プーリー42b上の、回転ジョイント22aに対して平行を保持する位置に固定された回転ジョイント22bとを備えている。実施例1と同様に、回転ジョイント22bは、プーリー42bの直径方向の位置から上下左右にずれていても、回転ジョイント22aに対して平行を保持できる位置であればプーリー42b上のどの位置に固定されていてもよい。回転ジョイント22aについても同様であり、回転ジョイント22bに対して平行を保持できる位置であればプーリー42a上のどの位置に固定されていてもよい。両回転ジョイント22a、22bが各々のプーリー42a、42bに固定された状態で回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とは相互に平行となっている。この結果、金属ベルト46aおよび46bにより両プーリー42aおよび42bが回転すると、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とはyz平面内で常に平行となる。すなわち実施例1と同様に、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは常に平行な状態を保持する動きとなるため、平行保持機構40は平行リンク機構の動きと同様の動きを実現することができる。平行保持機構40では、金属ベルト46aがプーリー42a上のFa点とプーリー42b上のFb点とに固定され、金属ベルト46bがプーリー42a上のFa点とプーリー42b上のFb点に固定されているため、上記回転角βは±90°以下に制限される。このため、実施例1の平行保持機構10と比較した場合、その作業領域は制限されることになる。しかし、従来技術の平行リンク機構と比較した場合、平行保持機構40の作業領域はリンクの干渉を避けて極めて大きく確保することができる。平行保持機構40における金属ベルト46aおよび46bは実施例1におけるタイミングベルト16と比較して弾性がほとんどないため、両プーリー42aおよび42bの同期の精度に関しては実施例1の平行保持機構10より優れている。上述のように、平行保持機構40はプーリー42aおよび42b、金属ベルト46aおよび46b、リンク14だけで構成されている。このため、従来技術における平行リンク機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。   Although the rear view of the parallel holding mechanism 40 is omitted, as in the first embodiment, the rotary joint 22a fixed to the pulley 42a and the pulley 42b are fixed at positions where the parallel holding mechanism 40 is held parallel to the rotary joint 22a. And a rotary joint 22b. As in the first embodiment, the rotary joint 22b is fixed at any position on the pulley 42b as long as the rotary joint 22b can be kept parallel to the rotary joint 22a even if the rotary joint 22b is displaced vertically and horizontally from the position in the diameter direction of the pulley 42b. May be. The same applies to the rotary joint 22a, and the rotary joint 22a may be fixed at any position on the pulley 42a as long as it is parallel to the rotary joint 22b. The longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are parallel to each other in a state where both the rotary joints 22a and 22b are fixed to the pulleys 42a and 42b. As a result, when the pulleys 42a and 42b are rotated by the metal belts 46a and 46b, the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are always parallel in the yz plane. That is, as in the first embodiment, the movement of the two rotary joints 22a and 22b is a movement that always maintains a parallel state, and therefore the parallel holding mechanism 40 can realize the same movement as that of the parallel link mechanism. . In the parallel holding mechanism 40, the metal belt 46a is fixed to the Fa point on the pulley 42a and the Fb point on the pulley 42b, and the metal belt 46b is fixed to the Fa point on the pulley 42a and the Fb point on the pulley 42b. Therefore, the rotation angle β is limited to ± 90 ° or less. For this reason, when compared with the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the work area is limited. However, when compared with the parallel link mechanism of the prior art, the work area of the parallel holding mechanism 40 can be ensured to be extremely large while avoiding link interference. Since the metal belts 46a and 46b in the parallel holding mechanism 40 are less elastic than the timing belt 16 in the first embodiment, the synchronization accuracy of the pulleys 42a and 42b is superior to the parallel holding mechanism 10 in the first embodiment. Yes. As described above, the parallel holding mechanism 40 includes only the pulleys 42a and 42b, the metal belts 46a and 46b, and the link 14. For this reason, compared with the parallel link mechanism in the prior art, the number of parts can be extremely reduced, the assembly is easy, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

実施例1の平行保持機構10の替わりに平行保持機構40を用いることにより、実施例1と同様に3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。以下、図4中の平行保持機構10を図5(A)および5(B)に示される平行保持機構40で置き換えたものとして説明する。この場合、3自由度の空間並進平行保持機構30では、ベース36に連結されたジョイント32がモータ(不図示)等により回転するとアーム34が駆動され、アーム34が連結された回転ジョイント22aが回転する。上述のように、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは金属ベルト46aおよび46bにより常に平行な状態を保持する平行リンク機構の動きであるため、回転ジョイント22aに対する回転ジョイント22bの角度は常に一定になる。この結果、回転ジョイント22bに固定部39を介して接続されたトラベリングプレート38が、ベース36に対して常に平行を保持しつつ3自由度の並進運動を行うことができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   By using the parallel holding mechanism 40 instead of the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the spatial translation parallel holding mechanism 30 with three degrees of freedom can be realized as in the first embodiment. Hereinafter, description will be made assuming that the parallel holding mechanism 10 in FIG. 4 is replaced with the parallel holding mechanism 40 shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). In this case, in the space translation parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom, when the joint 32 connected to the base 36 is rotated by a motor (not shown) or the like, the arm 34 is driven, and the rotary joint 22a to which the arm 34 is connected rotates. To do. As described above, since the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements of the parallel link mechanism that always maintains a parallel state by the metal belts 46a and 46b, the angle of the rotary joint 22b with respect to the rotary joint 22a is always constant. Become. As a result, the traveling plate 38 connected to the rotary joint 22b via the fixed portion 39 can perform the translational motion of three degrees of freedom while always maintaining the parallelism with respect to the base 36. The holding mechanism 30 can be realized.

以上より、本発明の実施例2によれば、実施例1のタイミングベルト16に替えて、プーリー42a上のFa点で固定され且つプーリー42b上のFb点で固定されたテープ状の金属ベルト46aと、プーリー42a上のFa点で固定され且つプーリー42b上のFb点で固定されたテープ状の金属ベルト46bとを用いることによって、別の平行保持機構40を実現することができる。平行保持機構40では、金属ベルト46aがプーリー42a上のFa点とプーリー42b上のFb点に固定され、金属ベルト46bがプーリー42a上のFa点とプーリー42b上のFb点に固定されているため、プーリー42a等の回転角βは±90°以下に制限される。このため、実施例1の平行保持機構10と比較した場合、その作業領域は制限されることになる。しかし、従来技術の平行リンク機構と比較した場合、平行保持機構40の作業領域はリンクの干渉を避けて極めて大きく確保することができる。平行保持機構40における金属ベルト46aおよび46bは実施例1におけるタイミングベルト16と比較して弾性がほとんどないため、両プーリー42aおよび42bの同期の精度に関しては実施例1の平行保持機構10より優れている。実施例1の平行保持機構10と同様に、平行保持機構40では従来技術における平行リンク機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。実施例1の平行保持機構10の替わりに平行保持機構40を用いることにより、実施例1と同様にリンクの干渉を避け作業領域を極めて大きく確保することができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, instead of the timing belt 16 of the first embodiment, the tape-shaped metal belt 46a fixed at the Fa point on the pulley 42a and fixed at the Fb point on the pulley 42b. By using the tape-shaped metal belt 46b fixed at the Fa point on the pulley 42a and fixed at the Fb point on the pulley 42b, another parallel holding mechanism 40 can be realized. In the parallel holding mechanism 40, the metal belt 46a is fixed to the Fa point on the pulley 42a and the Fb point on the pulley 42b, and the metal belt 46b is fixed to the Fa point on the pulley 42a and the Fb point on the pulley 42b. The rotation angle β of the pulley 42a and the like is limited to ± 90 ° or less. For this reason, when compared with the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the work area is limited. However, when compared with the parallel link mechanism of the prior art, the work area of the parallel holding mechanism 40 can be ensured to be extremely large while avoiding link interference. Since the metal belts 46a and 46b in the parallel holding mechanism 40 are less elastic than the timing belt 16 in the first embodiment, the synchronization accuracy of the pulleys 42a and 42b is superior to the parallel holding mechanism 10 in the first embodiment. Yes. Similar to the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the parallel holding mechanism 40 can significantly reduce the number of parts, and can be easily assembled, and can significantly reduce the manufacturing cost, as compared with the parallel link mechanism in the prior art. Can do. By using the parallel holding mechanism 40 in place of the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, a spatial translation parallel holding mechanism with three degrees of freedom that can avoid a link interference and secure a very large work area as in the first embodiment. 30 can be realized.

実施例3ではさらに別の平行保持機構について説明する。図6は本発明の実施例3における平行保持機構50の正面図を示す。図6ではyz平面を示し、x軸は図面上の手前方向を正方向とするようにとってあるものとする。図6において、符号52aは中心をPaとする所定長dの直径(または半径)を有し、x軸回りに自在に回転する歯車(第1回転部)、52bは中心をPbとし、歯車52aの所定長dの直径と等しい長さdの直径を有し、x軸回りに自在に回転する歯車(第2回転部)、14は歯車52aと歯車52bとが各々x軸回りに自在に回転する状態で接続されたリンク(接続部)、56は歯車52aと歯車52bとを繋ぎ両歯車52aおよび52bを同期して回転させる金属チェーン(繋ぎ部)である。以上のように、平行保持機構50は、歯車52a、歯車52b、リンク14、金属チェーン56を備えている。   In Example 3, another parallel holding mechanism will be described. FIG. 6 is a front view of the parallel holding mechanism 50 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the yz plane is shown, and the x-axis is assumed to be the forward direction on the drawing. In FIG. 6, a reference numeral 52a has a diameter (or radius) of a predetermined length d with the center being Pa, a gear (first rotating portion) that freely rotates around the x axis, 52b has a center Pb, and the gear 52a A gear having a length d equal to the diameter of the predetermined length d and rotating freely around the x axis (second rotating portion) 14 is a gear 52a and a gear 52b that rotate freely around the x axis. The link (connection part) 56 connected in the state of connecting is a metal chain (connection part) that connects the gear 52a and the gear 52b and rotates both the gears 52a and 52b in synchronization. As described above, the parallel holding mechanism 50 includes the gear 52a, the gear 52b, the link 14, and the metal chain 56.

図6に示されるように、歯車52aがx軸回りに角度γだけ回転すると、金属チェーン56の左側はz軸の負方向(矢印B方向)へ角度γに応じた長さだけ引き下げられ、歯車52bをx軸回りに角度γだけ回転させる。これに伴い、金属チェーン56の右側はz軸の正方向(矢印A方向)へ角度γに応じた長さだけ引き上げられる。以上とは逆に、歯車52aがx軸回りに角度−γだけ回転すると、金属チェーン56の右側はz軸の負方向へ角度−γに応じた長さだけ引き下げられ、歯車52bを角度−γだけ回転させる。これに伴い、金属チェーン56の左側はz軸の正方向へ角度γに応じた長さだけ引き上げられる。両歯車52aおよび52bは等しい直径dを有しているため、金属チェーン56により両歯車52aおよび52bが回転する角度は常に等しくなる。すなわち、金属チェーン56は両歯車52aおよび52bを同期して回転させることができる。   As shown in FIG. 6, when the gear 52a rotates around the x axis by an angle γ, the left side of the metal chain 56 is pulled down by a length corresponding to the angle γ in the negative direction of the z axis (the direction of arrow B). 52b is rotated about the x axis by an angle γ. Along with this, the right side of the metal chain 56 is pulled up by the length corresponding to the angle γ in the positive direction of the z-axis (direction of arrow A). Contrary to the above, when the gear 52a rotates about the x axis by an angle −γ, the right side of the metal chain 56 is pulled down in the negative direction of the z axis by a length corresponding to the angle −γ, and the gear 52b is moved to the angle −γ. Just rotate. Accordingly, the left side of the metal chain 56 is pulled up by a length corresponding to the angle γ in the positive direction of the z axis. Since both gears 52a and 52b have the same diameter d, the angles at which both gears 52a and 52b rotate by the metal chain 56 are always equal. That is, the metal chain 56 can rotate both the gears 52a and 52b synchronously.

平行保持機構50の背面図は省略するが、実施例1等と同様に、歯車52aに固定された回転ジョイント22aと、歯車52b上の、回転ジョイント22aに対して平行を保持する位置に固定された回転ジョイント22bとを備えている。実施例1等と同様に、回転ジョイント22bは、歯車52bの直径方向の位置から上下左右にずれていても、回転ジョイント22aに対して平行を保持できる位置であれば歯車52b上のどの位置に固定されていてもよい。回転ジョイント22aについても同様であり、回転ジョイント22bに対して平行を保持できる位置であれば歯車52a上のどの位置に固定されていてもよい。両回転ジョイント22a、22bが各々の歯車52a、52bに固定された状態で回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とは相互に平行となっている。この結果、金属チェーン56により歯車52aおよび52bが回転すると、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とはyz平面内で常に平行となる。すなわち実施例1等と同様に、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは常に平行な状態を保持する動きとなるため、平行保持機構50は平行リンク機構の動きと同様の動きを実現することができる。平行保持機構50では、回転ジョイント22aおよび22bの傾き(回転)角が他の部品との干渉のため制限されてしまうというリンクの干渉は構造上発生しない。従って、平行保持機構50の作業領域は極めて大きく確保することができる。平行保持機構50における金属チェーン56は実施例1におけるタイミングベルト16と比較して弾性がほとんどないため、両歯車52aおよび52bの同期の剛性に関しては実施例1の平行保持機構10より優れている。上述のように、平行保持機構50は歯車52aおよび52b、金属チェーン56およびリンク14だけで構成されている。このため、従来技術における平行リンク機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。   Although the rear view of the parallel holding mechanism 50 is omitted, the rotary joint 22a fixed to the gear 52a and the position on the gear 52b that holds the parallel to the rotary joint 22a are fixed as in the first embodiment. And a rotary joint 22b. As in the first embodiment, the rotary joint 22b is located at any position on the gear 52b as long as the rotary joint 22b can be kept parallel to the rotary joint 22a even if the rotary joint 22b deviates vertically and horizontally from the position in the diameter direction of the gear 52b. It may be fixed. The same applies to the rotary joint 22a. The rotary joint 22a may be fixed at any position on the gear 52a as long as it is parallel to the rotary joint 22b. The longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are parallel to each other in a state where the rotary joints 22a and 22b are fixed to the gears 52a and 52b. As a result, when the gears 52a and 52b are rotated by the metal chain 56, the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are always parallel in the yz plane. That is, as in the first embodiment, the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements that always maintain a parallel state, and therefore the parallel holding mechanism 50 can realize the same movement as that of the parallel link mechanism. it can. In the parallel holding mechanism 50, the link interference in which the inclination (rotation) angles of the rotary joints 22a and 22b are limited due to interference with other components does not occur in the structure. Therefore, the work area of the parallel holding mechanism 50 can be secured extremely large. Since the metal chain 56 in the parallel holding mechanism 50 has little elasticity compared to the timing belt 16 in the first embodiment, the synchronization rigidity of both gears 52a and 52b is superior to the parallel holding mechanism 10 in the first embodiment. As described above, the parallel holding mechanism 50 includes only the gears 52a and 52b, the metal chain 56, and the link 14. For this reason, compared with the parallel link mechanism in the prior art, the number of parts can be extremely reduced, the assembly is easy, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

実施例1の平行保持機構10の替わりに平行保持機構50を用いることにより、実施例1と同様に3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。以下、図4中の平行保持機構10を図6に示される平行保持機構50で置き換えたものとして説明する。この場合、3自由度の空間並進平行保持機構30では、ベース36に連結されたジョイント32がモータ(不図示)等により回転するとアーム34が駆動され、アーム34が連結された回転ジョイント22aが回転する。上述のように、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは金属チェーン56により常に平行な状態を保持する平行リンク機構の動きであるため、回転ジョイント22aに対する回転ジョイント22bの角度は常に一定になる。この結果、回転ジョイント22bに固定部39を介して接続されたトラベリングプレート38が、ベース36に対して常に平行を保持しつつ3自由度の並進運動を行うことができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   By using the parallel holding mechanism 50 instead of the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the spatial translation parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom can be realized as in the first embodiment. Hereinafter, description will be made assuming that the parallel holding mechanism 10 in FIG. 4 is replaced with the parallel holding mechanism 50 shown in FIG. In this case, in the space translation parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom, when the joint 32 connected to the base 36 is rotated by a motor (not shown) or the like, the arm 34 is driven, and the rotary joint 22a to which the arm 34 is connected rotates. To do. As described above, since the movement of the two rotary joints 22a and 22b is a movement of the parallel link mechanism that always keeps the parallel state by the metal chain 56, the angle of the rotary joint 22b with respect to the rotary joint 22a is always constant. As a result, the traveling plate 38 connected to the rotary joint 22b via the fixed portion 39 can perform the translational motion of three degrees of freedom while always maintaining the parallelism with respect to the base 36. The holding mechanism 30 can be realized.

以上より、本発明の実施例3によれば、実施例1のプーリー12aおよび12bとタイミングベルト16とに替えて、歯車52aおよび52bと金属チェーン56とを用いることにより、別の平行保持機構50を実現することができる。平行保持機構50では、回転ジョイント22aおよび22bの傾き(回転)角が他の部品との干渉のため制限されてしまうというリンクの干渉は構造上発生しない。従って、平行保持機構50の作業領域は極めて大きく確保することができる。平行保持機構50における金属チェーン56は実施例1におけるタイミングベルト16と比較して弾性がほとんどないため、両歯車52aおよび52bの同期の剛性に関しては実施例1の平行保持機構10より優れている。実施例1の平行保持機構10および実施例2の平行保持機構40と同様に、平行保持機構50では従来技術における平行リンク機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。実施例1の平行保持機構10の替わりに平行保持機構50を用いることにより、実施例1と同様にリンクの干渉を避け作業領域を極めて大きく確保することができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, another parallel holding mechanism 50 is obtained by using the gears 52a and 52b and the metal chain 56 in place of the pulleys 12a and 12b and the timing belt 16 of the first embodiment. Can be realized. In the parallel holding mechanism 50, the link interference in which the inclination (rotation) angles of the rotary joints 22a and 22b are limited due to interference with other components does not occur in the structure. Therefore, the work area of the parallel holding mechanism 50 can be secured extremely large. Since the metal chain 56 in the parallel holding mechanism 50 has little elasticity compared to the timing belt 16 in the first embodiment, the synchronization rigidity of both gears 52a and 52b is superior to the parallel holding mechanism 10 in the first embodiment. Similar to the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment and the parallel holding mechanism 40 of the second embodiment, the parallel holding mechanism 50 can significantly reduce the number of parts and can be easily assembled as compared with the parallel link mechanism in the prior art. Yes, the manufacturing cost can be significantly reduced. By using the parallel holding mechanism 50 in place of the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, a spatial translation parallel holding mechanism with three degrees of freedom that can avoid a link interference and secure a very large work area as in the first embodiment. 30 can be realized.

実施例4では他の平行保持機構について説明する。図7(A)は本発明の実施例4における平行保持機構60の正面図を示し、図7(B)は平行保持機構60の右側面図を示す。図7(A)ではyz平面を示し、x軸は図面上の手前方向を正方向とするようにとってあるものとする。図7(A)において、符号62aは中心をPaとする所定長dの直径(または半径)を有し、x軸回りに自在に回転するプーリー(第1回転部)、62bは中心をPbとし、プーリー62aの所定長dの直径と等しい長さdの直径を有し、x軸回りに自在に回転するプーリー(第2回転部)、14はプーリー62aとプーリー62bとが各々x軸回りに自在に回転する状態で接続されたリンク(接続部)、66aおよび66bは各々プーリー62aとプーリー62bとを繋ぎ両プーリー62aおよび62bを同期して回転させるワイヤである。図7(A)および(B)に示されるように、ワイヤ66aはプーリー62a上のGa1点で固定された後、プーリー62a上を3/4周右回りに巻かれ、続いてプーリー62b上を3/4周右回りに巻かれた後、プーリー62b上のGb1点で固定されている。ワイヤ66bはプーリー62b上のGb2点で固定された後、プーリー62b上を3/4周右回りに巻かれ、続いてプーリー62a上を3/4周右回りに巻かれた後、プーリー62a上のGa2点で固定されている。図7(A)ではGa2点はGa1点の奥になり、Gb2点はGb1点の奥になるため括弧付きで示されている。図7(B)に示されているように、ワイヤ66aと66bとはずらして各々プーリー62aと62bとに巻かれている。以上のように、平行保持機構60は、プーリー62a、プーリー62b、リンク14、ワイヤ66aおよび66bを備えている。   In Example 4, another parallel holding mechanism will be described. FIG. 7A shows a front view of the parallel holding mechanism 60 in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7B shows a right side view of the parallel holding mechanism 60. In FIG. 7A, the yz plane is shown, and the x-axis is assumed to be the forward direction on the drawing. In FIG. 7A, reference numeral 62a has a diameter (or radius) of a predetermined length d with the center being Pa, a pulley (first rotating part) that freely rotates around the x axis, and 62b has a center that is Pb. The pulley 62a has a diameter d that is equal to the diameter of the predetermined length d of the pulley 62a and rotates freely around the x axis (second rotating portion), and 14 is a pulley 62a and a pulley 62b each around the x axis. Links (connection portions) 66a and 66b connected in a freely rotating state connect the pulley 62a and the pulley 62b, respectively, and rotate the pulleys 62a and 62b in synchronization. As shown in FIGS. 7A and 7B, after the wire 66a is fixed at the Ga1 point on the pulley 62a, the wire 66a is wound around the pulley 62a clockwise by 3/4 turn, and then on the pulley 62b. After being wound clockwise by 3/4 round, it is fixed at Gb1 point on the pulley 62b. After the wire 66b is fixed at the Gb2 point on the pulley 62b, the wire 66b is wound clockwise on the pulley 62b by 3/4 turn, and then wound clockwise on the pulley 62a by 3/4 turn, then on the pulley 62a. The Ga2 point is fixed. In FIG. 7A, the Ga2 point is in the back of the Ga1 point, and the Gb2 point is in the back of the Gb1 point. As shown in FIG. 7B, the wires 66a and 66b are wound around the pulleys 62a and 62b, respectively. As described above, the parallel holding mechanism 60 includes the pulley 62a, the pulley 62b, the link 14, and the wires 66a and 66b.

図8(A)は回転した状態における平行保持機構60の正面図を示し、図8(B)は回転した状態における平行保持機構60の右側面図を示す。図8で図7と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図8(A)および(B)に示されるように、プーリー62aがx軸回りに角度δだけ回転すると、ワイヤ66aはz軸の負方向(矢印B方向)へ角度δに応じた長さだけ引き下げられ、プーリー62bをx軸回りに角度δだけ回転させる。これに伴い、ワイヤ66bはz軸の正方向(矢印A方向)へ角度δに応じた長さだけ引き上げられる。以上とは逆に、プーリー62aがx軸回りに角度−δだけ回転すると、ワイヤ66bはz軸の負方向へ角度−δに応じた長さだけ引き下げられ、プーリー62bを角度−δだけ回転させる。これに伴い、ワイヤ66aはz軸の正方向へ角度δに応じた長さだけ引き上げられる。両プーリー62aおよび62bは等しい直径dを有しているため、ワイヤ66aおよび66bにより両プーリー62aおよび62bが回転する角度は常に等しくなる。すなわち、ワイヤ66aおよび66bは両プーリー62aおよび62bを同期して回転させることができる。   FIG. 8A shows a front view of the parallel holding mechanism 60 in a rotated state, and FIG. 8B shows a right side view of the parallel holding mechanism 60 in a rotated state. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the pulley 62a rotates about the x axis by an angle δ, the wire 66a moves in the negative direction of the z axis (direction of arrow B) by a length corresponding to the angle δ. Pulled down, the pulley 62b is rotated about the x axis by an angle δ. Accordingly, the wire 66b is pulled up by a length corresponding to the angle δ in the positive z-axis direction (arrow A direction). Contrary to the above, when the pulley 62a rotates around the x axis by an angle −δ, the wire 66b is pulled down in the negative direction of the z axis by a length corresponding to the angle −δ, and rotates the pulley 62b by an angle −δ. . Accordingly, the wire 66a is pulled up in the positive direction of the z-axis by a length corresponding to the angle δ. Since the pulleys 62a and 62b have the same diameter d, the angles at which the pulleys 62a and 62b rotate by the wires 66a and 66b are always equal. That is, the wires 66a and 66b can rotate both pulleys 62a and 62b in synchronization.

平行保持機構60の背面図は省略するが、実施例1と同様に、プーリー62aに固定された回転ジョイント22aと、プーリー62b上の、回転ジョイント22aに対して平行を保持する位置に固定された回転ジョイント22bとを備えている。実施例1と同様に、回転ジョイント22bは、プーリー62bの直径方向の位置から上下左右にずれていても、回転ジョイント22aに対して平行を保持できる位置であればプーリー62b上のどの位置に固定されていてもよい。回転ジョイント22aについても同様であり、回転ジョイント22bに対して平行を保持できる位置であればプーリー62a上のどの位置に固定されていてもよい。両回転ジョイント22a、22bが各々のプーリー62a、62bに固定された状態で回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とは相互に平行となっている。この結果、ワイヤ66aおよび66bにより両プーリー62aおよび62bが回転すると、回転ジョイント22aの長手方向と回転ジョイント22bの長手方向とはyz平面内で常に平行となる。すなわち実施例1と同様に、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きは常に平行な状態を保持する動きとなるため、平行保持機構60は平行リンク機構の動きと同様の動きを実現することができる。平行保持機構60では、ワイヤ66aがプーリー62a上のGa1点とプーリー62b上のGb1点とに固定され、ワイヤ66bがプーリー62a上のGa2点とプーリー62b上のGb2点に固定されているため、上記回転角δは±270°以下に制限される。このため、実施例1の平行保持機構10と比較した場合、その作業領域は制限されることになる。しかし、従来技術の平行リンク機構と比較した場合、平行保持機構60の作業領域はリンクの干渉を避けて極めて大きく確保することができる。実施例2の平行保持機構40と比較した場合、回転角は±180°増加するため、可動範囲をさらに大きくすることができる。平行保持機構60におけるワイヤ66aおよび66bは、実施例1におけるタイミングベルト16と比較して剛性が高く、実施例3の金属チェーン56と比較してガタがないため同期の精度が高い。ワイヤ66aおよび66bは、実施例2の金属ベルト46a等および実施例3の金属チェーン56と比較して軽量である。上述のように、平行保持機構60はプーリー62aおよび62b、ワイヤ66aおよび66b、リンク14だけで構成されている。このため、従来技術における平行リンク機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。   Although the rear view of the parallel holding mechanism 60 is omitted, as in the first embodiment, the rotary joint 22a fixed to the pulley 62a and the pulley 62b are fixed to a position that holds the parallel to the rotary joint 22a. And a rotary joint 22b. As in the first embodiment, the rotary joint 22b is fixed at any position on the pulley 62b as long as the rotary joint 22b can be kept parallel to the rotary joint 22a even if the rotary joint 22b is deviated vertically and horizontally from the position in the diameter direction of the pulley 62b. May be. The same applies to the rotary joint 22a, and the rotary joint 22a may be fixed at any position on the pulley 62a as long as it is parallel to the rotary joint 22b. The longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are parallel to each other with the rotary joints 22a and 22b fixed to the pulleys 62a and 62b. As a result, when the pulleys 62a and 62b are rotated by the wires 66a and 66b, the longitudinal direction of the rotary joint 22a and the longitudinal direction of the rotary joint 22b are always parallel in the yz plane. That is, as in the first embodiment, the movements of the two rotary joints 22a and 22b are movements that always maintain a parallel state, and therefore the parallel holding mechanism 60 can realize the same movement as that of the parallel link mechanism. . In the parallel holding mechanism 60, the wire 66a is fixed to the Ga1 point on the pulley 62a and the Gb1 point on the pulley 62b, and the wire 66b is fixed to the Ga2 point on the pulley 62a and the Gb2 point on the pulley 62b. The rotation angle δ is limited to ± 270 ° or less. For this reason, when compared with the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the work area is limited. However, when compared with the parallel link mechanism of the prior art, the work area of the parallel holding mechanism 60 can be ensured to be extremely large while avoiding link interference. When compared with the parallel holding mechanism 40 of the second embodiment, the rotation angle increases by ± 180 °, so that the movable range can be further increased. The wires 66a and 66b in the parallel holding mechanism 60 are higher in rigidity than the timing belt 16 in the first embodiment, and have no backlash compared to the metal chain 56 in the third embodiment, so that the synchronization accuracy is high. The wires 66a and 66b are lighter than the metal belt 46a of the second embodiment and the metal chain 56 of the third embodiment. As described above, the parallel holding mechanism 60 includes only the pulleys 62a and 62b, the wires 66a and 66b, and the link 14. For this reason, compared with the parallel link mechanism in the prior art, the number of parts can be extremely reduced, the assembly is easy, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

実施例1の平行保持機構10の替わりに平行保持機構60を用いることにより、実施例1と同様に3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。以下、図4中の平行保持機構10を図7および図8に示される平行保持機構60で置き換えたものとして説明する。この場合、3自由度の空間並進平行保持機構30では、ベース36に連結されたジョイント32がモータ(不図示)等により回転するとアーム34が駆動され、アーム34が連結された回転ジョイント22aが回転する。上述のように、2つの回転ジョイント22aおよび22bの動きはワイヤ66aおよび66bにより常に平行な状態を保持する平行リンク機構の動きであるため、回転ジョイント22aに対する回転ジョイント22bの角度は常に一定になる。この結果、回転ジョイント22bに固定部39を介して接続されたトラベリングプレート38が、ベース36に対して常に平行を保持しつつ3自由度の並進運動を行うことができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   By using the parallel holding mechanism 60 instead of the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the spatial translation parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom can be realized as in the first embodiment. Hereinafter, description will be made assuming that the parallel holding mechanism 10 in FIG. 4 is replaced with the parallel holding mechanism 60 shown in FIGS. 7 and 8. In this case, in the space translation parallel holding mechanism 30 having three degrees of freedom, when the joint 32 connected to the base 36 is rotated by a motor (not shown) or the like, the arm 34 is driven, and the rotary joint 22a to which the arm 34 is connected rotates. To do. As described above, since the movement of the two rotary joints 22a and 22b is a movement of the parallel link mechanism that always keeps the parallel state by the wires 66a and 66b, the angle of the rotary joint 22b with respect to the rotary joint 22a is always constant. . As a result, the traveling plate 38 connected to the rotary joint 22b via the fixed portion 39 can perform the translational motion of three degrees of freedom while always maintaining the parallelism with respect to the base 36. The holding mechanism 30 can be realized.

以上より、本発明の実施例4によれば、実施例1のタイミングベルト16または実施例2の金属ベルト46a等に替えて、プーリー62a上のGa1点で固定され且つプーリー62b上のGb1点で固定されたワイヤ66aと、プーリー62a上のGa2点で固定され且つプーリー62b上のGb2点で固定されたワイヤ66bとを用いることによって、別の平行保持機構60を実現することができる。平行保持機構60では、ワイヤ66aがプーリー62a上のGa1点とプーリー62b上のGb1点に固定され、ワイヤ66bがプーリー62a上のGa2点とプーリー62b上のGb2点に固定されているため、プーリー62a等の回転角βは±270°以下に制限される。このため、実施例1の平行保持機構10と比較した場合、その作業領域は制限されることになる。しかし、従来技術の平行リンク機構と比較した場合、平行保持機構60の作業領域はリンクの干渉を避けて極めて大きく確保することができる。実施例2の平行保持機構40と比較した場合、回転角は±180°増加するため、可動範囲をさらに大きくすることができる。平行保持機構60におけるワイヤ66aおよび66bは、実施例1におけるタイミングベルト16と比較して剛性が高く、実施例3の金属チェーン56と比較してガタがないため同期の精度が高い。ワイヤ66aおよび66bは、実施例2の金属ベルト46a等および実施例3の金属チェーン56と比較して軽量である。実施例1の平行保持機構10と同様に、平行保持機構60では従来技術における平行リンク機構と比較して極めて部品点数を少なくすることができ、組立も容易であり、製作コストを著しく減少させることができる。実施例1の平行保持機構10の替わりに平行保持機構60を用いることにより、実施例1と同様にリンクの干渉を避け作業領域を極めて大きく確保することができる3自由度の空間並進平行保持機構30を実現することができる。   As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, instead of the timing belt 16 of the first embodiment or the metal belt 46a of the second embodiment, it is fixed at the Ga1 point on the pulley 62a and at the Gb1 point on the pulley 62b. By using the fixed wire 66a and the wire 66b fixed at the Ga2 point on the pulley 62a and fixed at the Gb2 point on the pulley 62b, another parallel holding mechanism 60 can be realized. In the parallel holding mechanism 60, the wire 66a is fixed to the Ga1 point on the pulley 62a and the Gb1 point on the pulley 62b, and the wire 66b is fixed to the Ga2 point on the pulley 62a and the Gb2 point on the pulley 62b. The rotation angle β such as 62a is limited to ± 270 ° or less. For this reason, when compared with the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the work area is limited. However, when compared with the parallel link mechanism of the prior art, the work area of the parallel holding mechanism 60 can be ensured to be extremely large while avoiding link interference. When compared with the parallel holding mechanism 40 of the second embodiment, the rotation angle increases by ± 180 °, so that the movable range can be further increased. The wires 66a and 66b in the parallel holding mechanism 60 are higher in rigidity than the timing belt 16 in the first embodiment, and have no backlash compared to the metal chain 56 in the third embodiment, so that the synchronization accuracy is high. The wires 66a and 66b are lighter than the metal belt 46a of the second embodiment and the metal chain 56 of the third embodiment. Similar to the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, the parallel holding mechanism 60 can significantly reduce the number of parts, can be easily assembled, and can significantly reduce the manufacturing cost as compared with the parallel link mechanism in the prior art. Can do. By using the parallel holding mechanism 60 instead of the parallel holding mechanism 10 of the first embodiment, a spatial translation parallel holding mechanism with three degrees of freedom that can avoid a link interference and secure a very large work area as in the first embodiment. 30 can be realized.

本発明の活用例として、触った間隔を提示する6自由度のハプティックインタフェースにおける3自由度の空間並進平行保持機構30(または3自由度の空間並進平行保持機構30中の平行保持機構10)として適用することができる。さらに、ロボットの3自由度並進部に使用することも可能である。   As an application example of the present invention, as a three-degree-of-freedom spatial translation parallel holding mechanism 30 (or a parallel-holding mechanism 10 in the three-degree-of-freedom spatial translation parallel holding mechanism 30) in a six-degree-of-freedom haptic interface that presents touched intervals. Can be applied. Furthermore, it is also possible to use it for a three-degree-of-freedom translation unit of a robot.

本発明の実施例1における平行保持機構10の正面図である。It is a front view of the parallel holding mechanism 10 in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における平行保持機構10の右または左側面図である。It is the right or left view of the parallel holding mechanism 10 in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における平行保持機構10の背面図である。It is a rear view of the parallel holding mechanism 10 in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における平行保持機構10を用いた3自由度の空間並進平行保持機構30の斜視図である。It is a perspective view of the space translation parallel holding mechanism 30 of 3 degrees of freedom using the parallel holding mechanism 10 in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2における平行保持機構40の正面図である。It is a front view of the parallel holding mechanism 40 in Example 2 of this invention. 回転した状態における平行保持機構40の正面図である。It is a front view of the parallel holding mechanism 40 in the rotated state. 本発明の実施例3における平行保持機構50の正面図である。It is a front view of the parallel holding mechanism 50 in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4における平行保持機構60を示す図である。It is a figure which shows the parallel holding mechanism 60 in Example 4 of this invention. 回転した状態における平行保持機構60を示す図である。It is a figure which shows the parallel holding mechanism 60 in the rotated state. 非特許文献1に示される従来の3自由度の空間並進パラレル機構70を示す図である。It is a figure which shows the conventional space translation parallel mechanism 70 of 3 degrees of freedom shown by the nonpatent literature 1. FIG. 空間並進パラレル機構70の平行リンク機構Aに関する自由度配置を示す図である。It is a figure which shows the freedom degree arrangement | positioning regarding the parallel link mechanism A of the space translation parallel mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

10、40、50、60 平行保持機構、 12a、12b、42a、42b、62a、62b プーリー、 14、75a、75b、78a、78b、79 リンク(78aおよび78bはロッド、79はアーム)、 16 タイミングベルト、 22a、22b 回転ジョイント、 30 3自由度の空間並進平行保持機構、 32、74a、74b、74c、74d、74e、74f ジョイント、 34 アーム、 36、77 ベース(または土台部)、 38、72 トラベリングプレート(または手先部)、 39、73 固定部、 46a、46b 金属ベルト、 52a、52b 歯車、 56 金属チェーン、 66a、66b ワイヤ、 70 従来の3自由度の空間並進パラレル機構、 71a、71b、71c ハプティックインタフェースのための他の機構を支えるための部分、 76 モータ、 76’ モータ軸(またはジョイント)。
10, 40, 50, 60 Parallel holding mechanism, 12a, 12b, 42a, 42b, 62a, 62b Pulley, 14, 75a, 75b, 78a, 78b, 79 Link (78a and 78b are rods, 79 is an arm), 16 Timing Belt, 22a, 22b rotary joint, 30 3 degrees of freedom spatial translational parallel holding mechanism, 32, 74a, 74b, 74c, 74d, 74e, 74f joint, 34 arm, 36, 77 base (or base), 38, 72 Traveling plate (or hand part), 39, 73 fixed part, 46a, 46b metal belt, 52a, 52b gear, 56 metal chain, 66a, 66b wire, 70 conventional three-degree-of-freedom spatial translation parallel mechanism, 71a, 71b, 71c Other mechanisms for haptic interfaces Portion for obtaining, 76 motor, 76 'motor shaft (or joint).

Claims (6)

所定長の直径を有し、第1の回転ジョイントが固定された回転自在な第1回転部と、
前記所定長の直径と等しい長さの直径を有し、第1の回転ジョイントに対して平行を保持する位置に第2の回転ジョイントが固定された回転自在な第2回転部と、
第1回転部と第2回転部とが各々回転自在な状態で接続された接続部と、
第1回転部と第2回転部とを繋ぎ両回転部を同期して回転させる繋ぎ部とを備えたことを特徴とする平行保持機構。
A rotatable first rotating part having a predetermined length of diameter and having a first rotating joint fixed thereto;
A rotatable second rotating part having a diameter equal to the diameter of the predetermined length and having a second rotating joint fixed at a position holding parallel to the first rotating joint;
A connecting portion in which the first rotating portion and the second rotating portion are connected in a freely rotatable state;
A parallel holding mechanism comprising a connecting portion that connects the first rotating portion and the second rotating portion and rotates both rotating portions in synchronization.
請求項1記載の平行保持機構において、
第1の回転ジョイントにアームを介して接続された土台部と、第2の回転ジョイントに接続され該土台部に対し平行を保持する位置に固定され且つ3自由度の並進運動を行う手先部とをさらに備えたことを特徴とする平行保持機構。
The parallel holding mechanism according to claim 1,
A base part connected to the first rotary joint via an arm, and a hand part connected to the second rotary joint and fixed in a position to keep parallel to the base part and performing a translational motion of three degrees of freedom; A parallel holding mechanism characterized by further comprising:
請求項1又は2記載の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部はプーリーであり、前記繋ぎ部はタイミングベルトであることを特徴とする平行保持機構。   3. The parallel holding mechanism according to claim 1, wherein the first rotating part and the second rotating part are pulleys, and the connecting part is a timing belt. 請求項1又は2記載の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部はプーリーであり、前記繋ぎ部は該プーリー上に固定されたテープ状の金属ベルトであることを特徴とする平行保持機構。   3. The parallel holding mechanism according to claim 1, wherein the first rotating part and the second rotating part are pulleys, and the connecting part is a tape-shaped metal belt fixed on the pulleys. Retention mechanism. 請求項1又は2記載の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部は歯車であり、前記繋ぎ部は金属チェーンであることを特徴とする平行保持機構。   3. The parallel holding mechanism according to claim 1, wherein the first rotating part and the second rotating part are gears, and the connecting part is a metal chain. 請求項1又は2記載の平行保持機構において、第1回転部及び第2回転部はプーリーであり、前記繋ぎ部はワイヤであることを特徴とする平行保持機構。
The parallel holding mechanism according to claim 1 or 2, wherein the first rotating part and the second rotating part are pulleys, and the connecting part is a wire.
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