(57)【要約】それぞれを個々に延長および短縮することができる３つの設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）を含む平行運動装置（２０）であって、各設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）は自在ジンバル継手（ＵＧＪ）の第１、第２および第３各々の内部ジンバルリング（２３．１、２３．２、２３．３）に連結されており、各内部ジンバルリング（２３．１、２３．２、２３．３）は外部取付台（２９０）内の外部ジンバルベアリング（２８、２９、３９）に回転可能に取り付けられているジンバルホルダ（２１、２２）内において回転するようにベアリング（２５、２６、２７）に取り付けられており、第１の内部ジンバルリング（２３．１）および第３の内部ジンバルリング（２３．３）は、共通ジンバル軸線（３２、５２）を中心に回転するように取り付けられている共通の外部ジンバルホルダ（２１）内において回転するように取り付けられており、第２の内部ジンバルリング（２３．２）は、前記共通ジンバル軸線（３２、５２）とは一直線上にない第２のジンバル軸線（３１、５１）を中心に回転するように２つの対向するベアリングに取り付けられている単一ジンバルホルダ（２２）内において回転するように取り付けられている。
2013528505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）を含む平行運動装置（２０）であって、前記３つの設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）のそれぞれは、前記設定器具のそれぞれの一端に動作範囲内において取り付けられた位置決めヘッド（２１１）を移動させるために個々に延長および短縮することができ、各設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）はそれぞれ自在ジンバル継手（ＵＧＪ）の第１、第２および第３の内部ジンバルリング（２３．１、２３．２、２３．３）に連結されており、各内部ジンバルリング（２３．１、２３．２、２３．３）は、外部取付台（２９０）内の外部ジンバルベアリング（２８、２９、３９）に回転可能に取り付けられたジンバルホルダ（２１、２２）内において回転するようにベアリング（２５、２６、２７）に取り付けられている、平行運動装置（２０）において、前記第１の内部ジンバルリング（２３．１）および前記第３の内部ジンバルリング（２３．３）は、共通ジンバル軸線（３２、５２）を中心に回転するように取り付けられた共通の外部ジンバルホルダ（２１）内において回転するように取り付けられていること、および、前記第２の内部ジンバルリング（２３．２）は、前記共通ジンバル軸線（３２、５２）とは一直線上にない第２のジンバル軸線（３１、５１）を中心に回転するように２つの対向するベアリング（２９’、２９’’；３９’、３９’’；３９’、４９’；３９’、４９’’）に取り付けられた単一ジンバルホルダ（２２）内において回転するように取り付けられていることを特徴とする、平行運動装置（２０）。
【請求項２】
３つの設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）を含む平行運動装置（２０、３０、４０）であって、前記３つの設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）のそれぞれは個々に延長および短縮することができ、各設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）は一端において第１の継手（２００．１、２００．２、２００．３）を介して位置決めヘッド（２１１）に連結され、各設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）はそれぞれ自在ジンバル継手（ＵＧＪ）の第１、第２および第３の内部ジンバルリング（２３．１、２３．２、２３．３）に連結され、各内部ジンバルリング（２３．１、２３．２、２３．３）は、外部取付台内の外部ジンバルベアリング（２８、２９、３９）に回転可能に取り付けられたジンバルホルダ（２１、２２）内において回転するようにベアリング（２５、２６、２７）に取り付けられ、前記位置決めヘッド（２１１）は前記設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）の操作に応じて動作範囲内において移動可能であり、前記第１の継手（２００．１、２００．２、２００．３）を介して前記位置決めヘッド（１１）にそれぞれ連結されている少なくとも２つの補強ビーム（２５．１、２５．２、２５．３）はそれぞれ１つの自由度のみを有し、各補強ビーム（２５．１、２５．２、２５．３）は、前記設定器具（２４．１、２４．２、２４．３）の１つまたは複数が延長または短縮されると、前記各々の自在ジンバル継手（ＵＧＪ）のビームベアリング内において長手方向に摺動するように構成されており、各ビームベアリングはジンバルホルダ（２１、２２）に連結されており、少なくとも１つの補強ビーム（２５．２）の前記ビームベアリングは前記補強ビーム（２５．２）の長手方向の軸線と平行に延びる軸線を中心として回転可能であり、前記第１の内部ジンバルリング（２３．１）および前記第３の内部ジンバルリング（２３．３）は、前記各々のジンバルホルダ内において、平行な軸線を中心として回転可能に取り付けられている、平行運動装置（２０、３０、４０）において、前記第１の内部ジンバルリング（２３．１）および前記第３の内部ジンバルリング（２３．３）は、共通ジンバル軸線（３２、５２）を中心に回転するように取り付けられた共通の外部ジンバルホルダ（２１）内において回転するように取り付けられていること、および、前記第２の内部ジンバルリング（２３．２）は、前記共通ジンバル軸線（３２、５２）とは一直線上にない第２のジンバル軸線（３１、５１）を中心に回転するように２つの対向するベアリングに取り付けられた単一ジンバルホルダ（２２）内において回転するように取り付けられていることを特徴とする平行運動装置（２０、３０、４０）。
【請求項３】
前記第２のジンバル軸線（５１）が前記共通ジンバル軸線（３２、５２）に対して平行またはほぼ平行に配向されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の平行運動装置。
【請求項４】
前記単一ジンバルホルダ（２２）の前記第２のジンバル軸線（３１）が前記共通ジンバル軸線（３２、５２）に対して垂直またはほぼ垂直に配向されていること、および、前記単一ジンバルホルダ（２２）の前記ベアリング（２９、３９）の少なくとも１つが前記外部取付台（２９０、３９０、３９１、４９０）内に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の平行運動装置。
【請求項５】
前記単一外部ジンバルホルダの両ベアリング（２９’、２９’’、３９’、３９’’）が前記外部取付台（２９０、３９０、３９１、４９０）内に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の平行運動装置。
【請求項６】
前記単一外部ジンバルホルダ（２２）の一方のベアリング（３９’）が前記外部取付台（４９０）内に配置されていること、および、前記単一ジンバルホルダ（２２）の他方のベアリング（４９’、４９’’）が前記共通のジンバルホルダ（２１）内において前記第１の内部ジンバルリング（２３．１）の前記ベアリング（２５）と前記第３の内部ジンバルリング（２３．３）の前記ベアリング（２７）との間の位置に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の平行運動装置。
【請求項７】
前記単一ジンバルホルダ（２２）の前記他方のベアリング（４９’）が玉継手ベアリングとして前記共通のジンバルホルダ（２１）内に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の平行運動装置。
【請求項８】
前記単一ジンバルホルダ（２２）の前記他方のベアリング（４９’’）が前記共通のジンバルホルダ（２１）内に内側継手ベアリング（１５２）と外側継手ベアリング（１５１）とを有する自在継手ベアリングとして設けられていることにより、前記単一ジンバルホルダ（２２）が前記ホルダ（２１、２２）間に２つの自由度を持って前記共通のジンバルホルダ（２１）に取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載の平行運動装置。
【請求項９】
各補強ビーム（２５．１、２５．２、２５．３）が、第１の方向に曲げ剛性を有し、前記曲げ剛性が前記第１の方向に対して直角な方向の曲げ剛性を大幅に超えることを特徴とする、請求項２〜８のいずれか１項に記載の平行運動装置。
【請求項１０】
各補強ビーム（２５．１、２５．２、２５．３）が略矩形の断面形状を有することを特徴とする、請求項９に記載の平行運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械およびロボティクスの分野に関し、特に、産業における作業を目的とした平行運動装置およびそれらのジンバルホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、その種類が本発明に関係している平行運動装置を開示している。この文書において開示された平行運動装置は、位置決めヘッドを移動するために個々に延長および短縮することができる３つの設定器具を含む。３つの設定器具のそれぞれは第１の継手を介して位置決めヘッドに連結されている。さらに、各設定器具は自在継手を介してベースに連結されている。位置決めヘッドは動作範囲内において設定器具の操作に応じて動かすことができる。
【０００３】
前記先行技術文献に開示されたベースは、各設定器具の３つの自在継手のそれぞれが取り付けられている固定ブロックユニットとして設計されている。上部土台としても公知のこのベースは、製造が複雑であるとともに各自在継手の座のそれぞれにおいて適正な公差を得るための機械加工が困難であり、かえって高価になる。このベースは、また、非常に重いため高い搬送コストの対象となり、かつ装置が配置されるべき位置における正確な取り付けを必要とする。また、このベースが設けられた装置のエンドユーザは、このベースを自身の製造システムに組み込むために手はずを整えなければならず、これはベースの体積および重さのために困難である可能性がある。
【０００４】
この種の装置の動きの精度はその剛性に大きく依存する。この剛性はさらには、利用可能なベアリング／自由度の数、ならびに重要な方向におけるねじり応力および曲げ応力を最小化する構成要素の材料の性能に依存する。開示された平行運動装置では、ベースに取り付けられた自在継手のそれぞれはベースに機械加工された表面を要求する。ベースの表面は装置が必要な剛性を得るために大きな公差を必要とする。したがって、装置に必要とされる公差に関しては、そのような装置用のベースを鋳造で製作することは非常に困難である。公知の装置ベースには中心穴も設けられる。その中心穴の中にケーブルを通さなければならないため、この穴もまたそのようなベースを脆弱にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５４９３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、重さを低減した平行運動装置を提供することにある。
さらなる目的は、公知の装置に比べてより費用対効果の高い平行運動装置を提供することにある。
【０００７】
さらなる目的は、そのような装置の製造を容易にすることにある。
また、本発明の目的は、全体的な剛性を増加させたため、機械加工において先行技術の装置よりもより大きな公差を得ることを可能とした平行運動装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の１つの目的は、その剛性およびそれとともにその所望の精度を公知の平行運動装置のものと比較して向上させた平行運動装置のジンバルホルダを提供することにある。これは、比較的低い製造コストに寄与する平易な構造と併せて達成される。
【０００９】
さらなる目的は、また、第１の設定器具のジンバルホルダを第３の設定器具のジンバルホルダと互いに連結させ、作動中におけるこれら設定器具の個々のねじれを防止し、結果として剛性を大幅に増加させることにある。
【００１０】
さらなる目的は、より軽量であるとともに、平易な構造および比較的低い製造コストの達成にも寄与するようなジンバルホルダを提供することにある。
併せて、別の目的は、エンドユーザの取付要求に適合する平行運動装置のジンバルホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これら目的は添付の独立特許請求項に定義される本発明によって達成される。本発明の適切なさらなる実施形態は添付の従属特許請求項から明らかとなろう。
本発明は、それらの縦方向に個々に延長および短縮することができる３つの設定器具を含む平行運動装置に関する。各設定器具は一端において第１の継手を介して位置決めヘッドに連結されている。各設定器具は自在ジンバル継手の第１、第２および第３各々の内部ジンバルリングに連結されている。各内部ジンバルリングは外部ジンバルリング内において回転するようにベアリングに取り付けられている。外部ジンバルリングは外部取付台の外部ジンバルベアリングに回転可能に取り付けられている。この外部取付台はその図とともに取付枠として明細書に開示されるが、この枠はジンバルホルダ（外部ジンバルリング）ベアリングの位置としてのみ示される。これら位置は装置のエンドユーザによって設けられるべきであり、ベアリングの位置が維持される限りは多くの方法で配置することができる。このため、位置決めヘッドを動作範囲内において設定器具の操作に応じて動かすことができる。装置には少なくとも２つの補強ビームが設けられる。各少なくとも２つの補強ビームは、それぞれが１つの自由度のみを有する各々のビーム回転ベアリングを介して位置決めヘッドに連結されている。各補強ビームは、設定器具の１つまたは複数が延長または短縮されると、前記各々の自在ジンバル継手のビームベアリング内において長手方向に摺動するようになっている。各ビームベアリングはビーム自在継手を介してジンバルホルダに連結されており、少なくとも１つの補強ビームのビームベアリングは前記補強ビームの長手方向の軸線と平行に延びる軸線を中心として回転可能である。第１の内部ジンバルリングおよび第３の内部ジンバルリングは各々の外部ジンバルリングの平行軸線を中心として回転自在に取り付けられている。そのため、各々の外部ジンバルリングは共通ジンバル軸線を中心に回転するように取り付けられた共通のジンバルホルダ内に連結されており、第２の内部ジンバルリングは単一ジンバル軸線を中心に回転するように２つの対向するベアリングに取り付けられた単一ジンバルホルダに取り付けられている。単一ジンバル軸線は前記共通ジンバル軸線とは一直線上にない、すなわち前記共通ジンバル軸線と共通の回転軸線を有しない。
【００１２】
本発明の一実施形態では、前記第２のジンバル軸線は前記共通ジンバル軸線とほぼ平行して配向されている。
本発明の一実施形態では、単一ジンバルホルダの前記単一ジンバル軸線は前記共通ジンバル軸線に対してほぼ垂直に配向され、単一ジンバルホルダの前記ベアリングの少なくとも１つは外部取付台内に配置されている。
【００１３】
本発明の一実施形態では、単一ジンバルホルダの両ベアリングは外部取付台内に配置されている。
本発明の一実施形態では、単一ジンバルホルダの一方のベアリングは外部取付台内に配置されており、単一ジンバルホルダの他方のベアリングは、共通のジンバルホルダ内において第１の内部ジンバルリングのベアリングと第３の内部ジンバルリングのベアリングとの間の位置に配置されている。
【００１４】
本発明の一実施形態では、単一ジンバルホルダの前記他方のベアリングは共通のジンバルホルダ内に玉継手ベアリングとして設けられている。
本発明の一実施形態では、単一ジンバルホルダの前記他方のベアリングは、共通の外部ジンバルホルダ内に内部ベアリングホルダと外部ベアリングホルダとを有する自在継手ベアリングとして設けられているため、単一ジンバルホルダは共通のジンバルホルダにおいて２つの自由度を持って前記ベアリングホルダ間に取り付けられている。
【００１５】
本発明の一実施形態では、各補強ビームは第１の方向に曲げ剛性を有し、その曲げ剛性は前記第１の方向に直角な方向の曲げ剛性を大幅に超える。
本発明の一実施形態では、各補強ビームは略矩形の断面形状を有する。
【００１６】
以下に記載される詳細な実施形態は３つの設定器具を含む。３つの設定器具のそれぞれはその各々の補強ビームに連結されている。第２の補強ビームはその長手方向の軸線を中心としてわずかに回転することができる。第２の設定器具に追加の補強ビームが設けられる実施形態もまた本発明の範囲内であると理解される。
【００１７】
示される実施形態から明白であるように、第１の継手には１つの自由度のみが付与され、それによって装置に剛性が付与される。
各補強ビームは、第１の方向に曲げ抵抗を呈するように構成され、その曲げ抵抗は前記第１の方向に直角な方向の曲げ抵抗を大幅に超える。これによって、補強ビームが略矩形の断面形状または楕円の断面形状を有することが可能となる。しかしながら、本発明の範囲内において、例えばＩビームなどの他の断面形状も考えられることは理解されよう。補強ビームは好ましくは炭素繊維で強化された複合材料で作成される。
【００１８】
詳細に示される実施形態による装置は３つの設定器具を含み、そのそれぞれは前記第１の継手において補強ビームに恒久的に連結されている。上述したように、設定器具の１つには、先行技術の参照において開示されたものとほぼ同じ剛性を全方向において得る目的で追加の補強ビームも設けることができる。上記したように、装置に、互いに直角に配置される２つの補強ビームのみを設けることを考えてもよい。少なくとも１つの補強ビームのビームベアリングは、その長手方向の軸線を中心として、またはその長手方向の軸線と平行なジンバルホルダの軸線を中心としてわずかに回転可能である。
【００１９】
示される実施形態の各設定器具は、そのナットが内部ジャイロ要素に恒久的に連結されるねじナット機構を備えている。しかしながら、本発明の範囲内においては他の種類の設定器具を有する他の装置設計も十分に考えられることは理解されよう。例えば、示されるねじナット機構の代わりにリニアモータを設定器具として使用してもよい。そのようなリニアモータは補強ビームをさらに含んでもその一部を含んでもよい。
【００２０】
各補強ビームは、長手方向に延在する少なくとも１つの第１の摺動要素、例えば、ビームに接着されてもしっかりとねじ止めされてもよい鋼製スライドバーを含んでもよい。前記第１の摺動要素は、形状固定状態だが、第２の摺動要素、例えばガイドレールに対して摺動可能に連結されている。ガイドレールは、中間ベアリングを介して直接または間接的のいずれかでナットに連結されている。第２の摺動要素が中間ベアリングを介して間接的にナットに連結される場合、第２の摺動要素は、設定器具の周りにおいて傾斜できるため、ナットに対して形状可変状態で案内される。
【００２１】
ねじまたはナットは設定器具モータによって回転自在に駆動する。モータによって駆動されるのがねじの場合、モータはねじの一端に連結される一方で前記ねじの他端は支持ベアリングによって支持される。詳細に示される実施形態の場合、設定器具モータはモータホルダに取り付けられている。モータホルダの一端には前記第１の継手の一部が設けられ、また、１つまたは複数の補強ビームを固定することを目的とした連結面を含む。示したものに対して、設定器具モータを把持しているモータホルダは代替的にねじの他端に取り付けられてもよく、それによってこの場合、ねじの「モータのない」端部は第１の継手に連結される。モータによって駆動されるのがナットの場合、駆動は、例えば、設定器具とモータの比を容易に変更することができるようにベルト駆動等により実施されうる。
【００２２】
位置決めヘッドにある２つの第１の継手は相互に平行な継手軸線を含む。一方、前記位置決めヘッドにある３つ目の第１の継手は、他の２つに対して直角に延びる継手軸線を含む。加えて、補強ビームの傾斜、すなわちその補強ビームの対称な長手方向の軸線と平行する軸線を中心とした回転をさせない継手に関しては、各設定器具の自在継手の内部ジャイロ軸線は、設定器具の第１の継手の継手軸線と平行である。
【００２３】
詳細に示される実施形態は、その自在継手が、それぞれが２つの自由度を有する２つの継手および３つの自由度を有する１つの継手を含み、装置のビーム回転ベアリングのそれぞれに関して、すなわち位置決めヘッドにおいては１つの自由度のみを含む平行運動装置を提供する。
【００２４】
設けられる補強ビームの数およびそれら断面寸法を本発明に従い変更することができることは理解されよう。ビーム回転ベアリングが第１の継手と共通していないことを条件として位置決めヘッドに対する第１の継手すなわち設定器具の継手の自由度の数を変更してもよいことも理解されよう。
【００２５】
本発明を添付の図面に示したその例示的な実施形態を参照してここでより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】示される先行技術による平行運動装置を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態による平行運動装置を示す。
【図３】本発明の第２の実施形態による平行運動装置を示す。
【図４】本発明の第３の実施形態による平行運動装置を示す。
【図５】図２に開示される第１の実施形態による装置のジンバルホルダを示す。
【図６】図３に開示される第２の実施形態による装置のジンバルホルダを示す。
【図７】図４に開示される第３の実施形態による装置のジンバルホルダを示す。
【図８】図２に開示される第１の実施形態のジンバル取付枠の側面図を示す。
【図９】図８のＡ−Ａ断面を開示する。
【図１０】図３に開示される第２の実施形態のジンバル取付枠の側面図を示す。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面を開示する。
【図１２】図４に開示される第３の実施形態のジンバル取付枠の側面図を示す。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面を開示する。
【図１４】図４に開示される第３の実施形態の代替的なジンバル取付枠のジンバル取付枠の側面図を示す。
【図１５】図１４の代替的なジンバル取付枠のＤ−Ｄ断面を開示する。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明をより明確に説明するために、先行技術による装置が図１に記載され、そのような装置から本発明は開発された。したがって、本発明による装置の基本的な理解のためにこの先行技術による装置について述べる。この先行技術による装置を説明する際に使用される専門用語は、本発明による実施形態を説明する際に使用されるものとは多少異なる。さらに、添付の図から認識されうるように、この先行技術による装置は本発明の実施形態にもあるいくつかの対応する構成要素を含む。
【００２８】
図１は、先行技術の平行運動装置１を示す。装置はベース２を含み、ベース２には３つの別個の自在継手３．１、３．２、３．３がベースの３つの対応する貫通開口部に取り付けられている。各自在継手を貫通するのは設定器具４．１、４．２、４．３および１つまたは２つの補強ビーム５．１、５．２．１、５．２．２、５．３である。設定器具に関連する自在継手が補強ビームに関連する自在継手と一致しない場合、ビーム自在継手と呼ばれる補強ビームの自在継手にＢＵ１、ＢＵ２、ＢＵ３と参照符号が付される。設定器具は、ナットが自在継手に強固に連結されているねじナット機構の形態を有する。設定器具のねじは、モータホルダ７．１、７．２、７．３内に取り付けられている設定モータ６．１、６．２、６．３によって駆動される。設定器具のねじには更に、その端部に第１の継手の一方の部品８が設けられ、一方の部品８は第１の継手軸線１０を中心に回転するように継手の他方の部品９と協働する。第１の継手の他方の部品９は位置決めヘッド１１に強固に連結されている。したがって、図１の実施形態の第１の継手８、９、１０は第３の補強ビーム５．３に対するビーム回転ベアリング１００．３として機能し、この場合、１つの自由度のみを有するヒンジとして機能する。他のモータホルダ７．１、７．２は、個々のビーム回転ベアリング１００．１、１００．２を介して同様に位置決めヘッドに連結されている。位置決めヘッド１１は、その後、通常、装置の動作範囲内における工具の動きのために、操作ヘッド１２と、工具ヘッド１３と、工具取付手段１４とに連結されている。モータホルダ７．１、７．２、７．３は、また、両側面に連結面１５を含み、連結面１５に対して補強ビーム５．１、５．２．１、５．２．２、５．３が固定されている。同様に図１からわかるように、ベースには、ケーブル等の収容のためのメディア窓１６が設けられている。
【００２９】
各補強ビーム５．１、５．２、５．３は、設定器具４．１、４．２、４．３を延長または短縮する際、ベース２内のビームベアリング１７．１、１７．２．１、１７．２．２、１７．３内で横摺動運動するように配置されている。図１の実施形態によるビームベアリング１７．１、１７．２．１、１７．２．２、１７．３は、各々の設定器具の自在継手３．１、３．２、３．３に一致するビーム自在継手ＢＵ１、ＢＵ２、ＢＵ３内に配置されている。
【００３０】
図１からわかるように、設定器具の１つである第２の設定器具４．２は２つの補強ビーム５．２．１、５．２．２を含む。２つの補強ビーム５．２．１、５．２．２は、前記ビームに連結された設定器具の各々の側に配置され、かつ２つの他の設定器具４．１、４．３にある残りの２つの補強ビーム５．１、５．３に対してほぼ直角に配向されている。このように補強ビームを二重にした結果、装置のすべての補強ビームは同じ寸法としてもよく、等しい大きさの力が備わる。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施形態を示す。本発明は、それぞれがモータと、装置の自在ジンバル継手の内部ジンバル部品と協働するねじナット機構とを備えた３つの設定器具２４．１、２４．２、２４．３を含む平行運動装置２０である。設定器具は個々に延長および短縮することができる。各設定器具２４．１、２４．２、２４．３は一端において第１の継手２００．１、２００．２、２００．３を介して位置決めヘッド２１１に連結されており、各設定器具２４．１、２４．２、２４．３は自在ジンバル継手ＵＧＪの第１、第２および第３各々の内部ジンバルリング２３．１、２３．２、２３．３に連結されている。各内部ジンバルリング２３．１、２３．２、２３．３はジンバルホルダ２１、２２内において回転するようにベアリング２５、２６、２７に取り付けられている。ジンバルホルダ２１、２２は外部取付台２９０内の外部ジンバルベアリング２８、２９に回転可能に取り付けられている。用語「ベアリング」は、以下においてベアリング自体およびベアリングの座の両方に使用される。位置決めヘッド２１１は設定器具２４．１、２４．２、２４．３の操作に応じて動作範囲内において移動可能である。少なくとも２つの補強ビーム２５．１、２５．２、２５．３は、それぞれが１つの自由度のみを有する各々の第１の継手２００．１、２００．２、２００．３を介して位置決めヘッド２１１にそれぞれ連結されている。設定器具２４．１、２４．２、２４．３の１つまたは複数が延長または短縮されると、各補強ビーム２５．１、２５．２、２５．３は前記各々の自在ジンバル継手ＵＧＪのビームベアリングにおいて長手方向に摺動するようになっている。各ビームベアリングはジンバルホルダ２１、２２に連結され、少なくとも１つの補強ビーム２５．２のビームベアリングは前記補強ビーム２５．２の長手方向の軸線と平行に延びる軸線を中心として回転可能である。第１の内部ジンバルリング２３．１および第３の内部ジンバルリング２３．３は同じ１つのジンバルホルダ２１内に平行軸線を中心として回転可能に取り付けられている。したがって、本発明では、第１および第３の設定器具の外部ジンバルリングならびに第１および第３の補強ビームが予め共通のジンバルホルダ２１内に連結されている。共通のジンバルホルダ２１は、共通のジンバルベアリング２８内における共通ジンバル軸線を中心に回転するように取り付けられている。第２の内部ジンバルリング２３．２は単一ジンバルホルダ２２内において回転するように設けられている。単一ジンバルホルダ２２は第２のジンバル軸線を中心に回転するように、２つの対向する外部ジンバルベアリング２９に取り付けられている。第２のジンバル軸線は前記共通ジンバル軸線とは一直線上にない。その代わり、図２に開示する実施形態では、ジンバルホルダ２１、２２のジンバル軸線は互いに平行またはほぼ平行であり、外部ジンバルベアリング２８、２９を通って延びている。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態では、平行運動装置３０は、単一ジンバルホルダ２２の外部ジンバルベアリング３９’の第２のジンバル軸線３１の向きが共通のジンバルホルダ２１の外部ジンバルベアリング２８の共通ジンバル軸線３２に対して垂直またはほぼ垂直である以外は図２に記載したものに一致する部品を含む。図３に見られるように、この第２の実施形態の外部取付台３９０は、第２のジンバル軸線３１の異なる配向のためにわずかに再調整されており、第２のジンバル軸線３１上の外部ジンバルベアリング３９’’の一方のために、外部取付台の追加部品３９１を必要とする。
【００３３】
図４は、本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態では、平行運動装置４０は、外部ジンバルベアリング３９の第２のジンバル軸線３１の向きが共通のジンバルホルダ２１の外部ジンバルベアリング２８の共通ジンバル軸線３２に対して垂直またはほぼ垂直であること以外は図２に記載したものに一致する部品を含む。図４に見られるこの第３の実施形態では、第２の外部ジンバルベアリング４９は共通のジンバルホルダ２１内に取り付けられているが、単一ジンバルホルダ２２の第１の外部ジンバルベアリング３９’は外部取付台４９０内に取り付けられている。
【００３４】
図面において見られるように、第１および第２の実施形態では、外部取付台に４つの外側取付部を必要とする。第３の実施形態では、外部取付台に３つの外側取付部のみを必要とする。
【００３５】
図５は、図２の第１の実施形態の２つのジンバルホルダ、共通のジンバルホルダ２１および単一ジンバルホルダ２２を示す。図２に示したように、共通のジンバルホルダ２１には、例えば、前に開示したような外部取付枠の外側取付部に取り付けられる第１の外部ジンバルベアリング２８’および第２の外部ジンバルベアリング２８’’が設けられる。共通のジンバルホルダ２１には、また、第１および第２各々のベアリング２５’、２５’’、２７’、２７’’が設けられている。それらベアリングに、設定器具の内部ジンバルリングおよびそれらの補強ビームが取り付けられる。また、単一ジンバルホルダ２２には、説明したように外側外部取付台に取り付け可能な第１の外部ジンバルベアリング２９’および第２の外部ジンバルベアリング２９’’が設けられている。同様に図２に開示したように、単一ジンバルホルダ２２の回転軸線５１は共通のジンバルホルダ２１の回転軸線５２に平行またはほぼ平行である。単一ジンバルホルダ２２には、また、第２の設定器具の内部ジンバルリングの第１および第２のベアリング２６’、２６’’ならびにその補強ビームが設けられている。図２および図５の両方に見られるように、内部ジンバルリングのベアリング２５’、２５’’、２６’、２６’’、２７’、２７’’は自在継手を形成するために外部ジンバルベアリング２８’、２８’’、２９’、２９’’に対して垂直である。
【００３６】
図６は、図３の第２の実施形態の２つのジンバルホルダ２１、２２を示す。この実施形態では、内部ジンバルリングの内部ベアリングは図５に記載したものと同じ方法でジンバルホルダ内に配置されているが、同様に図３に開示したように、単一ジンバルホルダ２２の回転軸線３１の向きは共通のジンバルホルダ２１の回転軸線３２に対して垂直またはほぼ垂直である。
【００３７】
図７は、図４に開示した第３の実施形態の２つのジンバルホルダ２１、２２を示す。同様にこの実施形態では、内部ジンバルリングの内部ベアリングは図５に記載したものと同じ方法でジンバルホルダ内に配置されており、図６および同様に図４に開示したように単一ジンバルホルダ２２の回転軸線３１の向きは共通のジンバルホルダ２１の回転軸線３２に対して垂直またはほぼ垂直である。しかしながら、図４に開示したように、単一ジンバルホルダ２２の第２の外部ジンバルベアリング４９は、共通のジンバルホルダ２１の内部ジンバルリングのベアリング２５、２７の間に等距離で共通のジンバルホルダ２１内に取り付けられている。
【００３８】
図８は、図２の第１の実施形態の取付枠２９０を、その共通のジンバルホルダ２１および単一ジンバルホルダ２２とともに側面図で示す。
図９は、図８に示した枠２９０およびジンバルホルダ２１、２２を通るＡ−Ａ断面を示す。この断面では、共通のジンバルホルダ２１の回転軸線５２が単一ジンバルホルダ２２の回転軸線５１と平行またはほぼ平行であることを明確に見ることができる。同様に、共通のジンバルホルダ２１の内部ジンバルリングのベアリング２５’、２５’’、２７’、２７’’および単一ジンバルホルダ２２の内部ジンバルリングのベアリング２６’、２６’’が開示されている。共通のジンバルホルダの第１の外部ジンバルベアリング２８’および第２の外部ジンバルベアリング２８’’ならびに単一ジンバルホルダの第１の対向する外部ジンバルベアリング２９’および第２の対向する外部ジンバルベアリング２９’’も図９に開示されている。
【００３９】
図１０は、図３の第２の実施形態の取付枠３９０を、その共通のジンバルホルダ２１および単一ジンバルホルダ２２とともに側面図で示す。
図１１は、図１０に示した取付枠３９０およびジンバルホルダ２１、２２を通るＢ−Ｂ断面を示す。この断面では、共通のジンバルホルダ２１の回転軸線３２が単一ジンバルホルダ２２の回転軸線３１に対して垂直またはほぼ垂直であることを明確に見ることができる。同様に、共通のジンバルホルダ２１の内部ジンバルリングのベアリング２５’、２５’’、２７’、２７’’および単一ジンバルホルダ２２の内部ジンバルリングのベアリング２６’、２６’’が開示されている。共通のジンバルホルダの第１の外部ジンバルベアリング２８’および第２の外部ジンバルベアリング２８’’ならびに単一ジンバルホルダの第１の対向する外部ジンバルベアリング３９’および第２の対向する外部ジンバルベアリング３９’’も図１１に開示されている。これら２つの外部ジンバルベアリング３９’、３９’’の両方が取付枠３９０内に配置されている。
【００４０】
図１２は、図４の第３の実施形態の第１の代替的な配置の取付枠４９０を、その共通のジンバルホルダ２１および単一ジンバルホルダ２２とともに側面図で示す。
図１３は、図１２に示した取付枠４９０およびジンバルホルダ２１、２２を通るＣ−Ｃ断面を示す。この断面では、共通のジンバルホルダ２１の回転軸線３２が単一ジンバルホルダ２２の回転軸線３１に対して垂直またはほぼ垂直であることを明確に見ることができる。同様に、共通のジンバルホルダ２１の内部ジンバルリングの対応するベアリング２５’、２５’’、２７’、２７’’および単一ジンバルホルダ２２の内部ジンバルリングのベアリング２６’、２６’’が開示されている。共通のジンバルホルダの第１の外部ジンバルベアリング２８’および第２の外部ジンバルベアリング２８’’ならびに単一ジンバルホルダの第１の対向する外部ジンバルベアリング３９’および第２の対向する外部ジンバルベアリング４９’も図１３に開示されている。これら２つの外部ジンバルベアリングのうちの第１の３９’は取付枠４９０内に配置されており、これら２つの外部ジンバルベアリングのうちの第２の４９’は、共通のジンバルホルダ２１内の第１の内部ジンバルリングベアリング２５’、２５’’と第２の内部ジンバルリングベアリング２７’、２７’’との間に配置されている。前記第２の外部ジンバルベアリング４９’と第１の内部ジンバルリングベアリング２５’、２５’’との間の距離は前記第２の外部ジンバルベアリング４９’と第２の内部ジンバルリングベアリング２７’、２７’’との間の距離に等しい。
【００４１】
第２の外部ジンバルベアリング４９’は玉継手ベアリングとして設けられる。玉継手ベアリングのボール１３１は単一ジンバルホルダ２２に配置されているが、ボール１３１の座１３２は共通のジンバルホルダ２１内に配置されている。ボール１３１はロックリング１３３によって座１３２に固定されている。
【００４２】
図１４は、図４の第３の実施形態の第２の代替的な配置の取付枠４９０を、その共通のジンバルホルダ２１および単一ジンバルホルダ２２とともに側面図で示す。
図１５は、図１４に示した取付枠４９０およびジンバルホルダ２１、２２を通るＤ−Ｄ断面を示す。この断面では、また、共通のジンバルホルダ２１の回転軸線３２が単一ジンバルホルダ２２の回転軸線３１に対して垂直またはほぼ垂直であることを見ることができる。同様に、共通のジンバルホルダ２１の内部ジンバルリングの対応するベアリング２５’、２５’’、２７’、２７’’および単一ジンバルホルダ２２の内部ジンバルリングのベアリング２６’、２６’’が開示されている。共通のジンバルホルダの第１の外部ジンバルベアリング２８’および第２の外部ジンバルベアリング２８’’ならびに単一ジンバルホルダの第１の対向する外部ジンバルベアリング３９’および第２の対向する外部ジンバルベアリング４９’’が同様に図１５に開示されている。これら２つの外部ジンバルベアリングのうちの第１の３９’は取付枠４９０内に配置されており、これら２つの外部ジンバルベアリングのうちの第２の４９’’は、共通のジンバルホルダ２１内の第１の内部ジンバルリングベアリング２５’、２５’’と第２の内部ジンバルリングベアリング２７’、２７’’との間に配置されている。前記第２の外部ジンバルベアリング４９’’と第１の内部ジンバルリングベアリング２５’、２５’’との間の距離は、前記第２の外部ジンバルベアリング４９’’と第２の内部ジンバルリングベアリング２７’、２７’’との間の距離に等しい。
【００４３】
第２の外部ジンバルベアリング４９’’は、共通のジンバルホルダ２１内に固定的に取り付けられている外側継手ベアリング１５１と、外側継手ベアリング１５１の回転軸線３２を中心として回転可能に取り付けられている内側継手ベアリング１５２とを有する自在継手ベアリングとして設けられている。この内側継手ベアリング１５２では、単一ジンバルホルダ２２はその回転軸線３１を中心に回転するように取り付けられている。したがって、この自在継手ベアリングは、その回転軸線３２を中心とした共通のジンバルホルダ２１の独立した動き、およびその回転軸線３１を中心とした単一ジンバルホルダ２２の独立した動きを提供する一方で、これらジンバルホルダはなお互いに連結されている。
【００４４】
すべての記載した実施形態においては、内部ジンバルリングはジンバルホルダのそれぞれに回転可能に取り付けられるべきであることが理解される。ジンバルリングは、例えば、先行技術の平行運動装置に開示される別個の自在継手３．１、３．２、３．３に従い、設定器具および補強ビームの動きのそれぞれを内部において支持および案内するように設計される。また、内部ジンバルリングの回転軸線のそれぞれは各々のジンバルホルダの各々の回転軸線に垂直であり、また、同じ各々の平面内に配置されていることは理解される。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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