(57)【要約】  本発明は連結機構に関し、当該連結機構は、組み合わされる部材(1,2)の二つのシート(5および6)間に保持されたボール(4)を具備してなり、そして連結された中間リング(12)を介して一つに連結された、部材(1,2)に対してそれぞれ接続されたクレビス(7,8)をさらに具備してなる。スプリング(13)によってボールとシートとの接触状態が維持される。分解状態では、リングの一方の縁部(15)によってホール(4)が保持される。ボール(4)は回転中心の極めて正確なポジションを実現し、かつ連結機構の残部はアセンブリの結合状態を維持する。
2008542666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸状態で二つの部材(１,２)を連結すると共に、前記部材に形成された二つの凹状シート(５,６)間に配置されたボール(４)を具備してなるジョイント(３)であって、
前記部材に配設された二つの先細フィッティング(７,８)と、
フィッティングの両方に接続されると共に前記ボールを取り囲むリング(１２)と、
前記フィッティングの一方と前記部材の一方との間に配設されると共に、前記部材を前記ボールに向かって押しやる復帰手段(１３)と、
を具備してなることを特徴とするジョイント(３)。
【請求項２】
前記復帰手段(１３)を備えた前記フィッティング(８)は、ジョイントのディスロケーションに抗する当接手段(９)によって、前記復帰手段を備えた前記部材(２)と関係付けられていることを特徴とする請求項１に記載のジョイント。
【請求項３】
前記部材の一方と前記フィッティングの一方との間にピボットリンク(９)を具備してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジョイント。
【請求項４】
前記凹状シート(５,６)は円錐形であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、二つの部材を延伸状態で(一列に)連結する精密(高精度)ボールジョイントである。これは連結式のロボットアームに応用可能である。当該ジョイントは二重あるいは三重のものであり、すなわちそれは、あらゆる方向に関する両部材の回動を可能とし、そしてことによるとその軸線まわりの回動動作を可能とする。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな手法で、たとえば収束回転軸線を有するトラニオンあるいはフレキシブルなタブを用いて多重ジョイントを形成することができる。だが、回転中心の位置の極めて高い精度および数十度の大きな角移動量が必要とされる場合には、トラニオンベアリングの遊びおよびタブが保持すべき剛性のために、こうした機構は適さない。
【０００３】
それゆえ、新機軸を創出するために、その中でボールが調整される凹状シート上で回転する球状ボールを具備してなる、その他の公知のジョイント群が用いられる。回転中心は、大きな角移動量にわたってさえ、この種のジョイントに関しては非常に高い精度で決定される。さらに、ジョイントは抵抗になる。だが、ボールを両方の部材と接触した状態で維持するために、そしてジョイントの分離を阻止するために、ボールに圧縮力を加えなければならない。
【０００４】
特許文献１および特許文献２には、特に、選択された角度ポジションにおける固定を実現するために使用される連結システムが開示されているが、これは、ロッドに対して取り付けられた球と、シャフトに対して一つに接合されたフィッティングおよびカラーと、このフィッティングに依存する球状キャップとを具備してなり、そしてそのスプリングは球に対してカラーを引き寄せることによって球を押圧するようになっている。球の閉じ込めは、カラーと球状キャップとの間で実現される。球に対して取り付けられたロッドと、フィッティングに対して取り付けられた別なロッドとの間の好適な収束ポジション調整は、ロッドへの球の取り付け、および球の中心に対するジョイントシャフトのポジションの不確実性(これは嵌め込まれたカラーの実際の寸法に依存する)のために実現できない。
【特許文献１】仏国特許出願公開第1 049 995号明細書(FR-A-1 049 995)
【特許文献２】仏国特許出願公開第  947 212号明細書(FR-A-  947 212)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の重要な目的は、そうしたボールジョイントの応用分野を、特に予期しない圧縮あるいは引っ張り力を受けるロボットアームのセグメントの連結へと拡大するために上記問題を排除することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、二つの部材を一列に(延伸状態で)連結すると共に当該部材に設けられた二つの凹状シート間に配設されたボールを具備してなるジョイントに関し、当該ジョイントは、上記部材に配設された二つの先細フィッティングと、両フィッティングに連結されると共に上記ボールを取り囲むリングと、上記フィッティングの一方と上記シートの一方との間に配設されると共に当該部材を上記ボールに向って押しやる復帰手段とを具備してなることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１および図２を参照して、本発明について詳しく説明する。
【０００８】
図１および図２に示す実施形態は、一列につながったロボットアームの二つの連続したセグメント１および２を具備してなり、そしてそのために、それらを一つに連結するアクチュエータ(図示せず)のサークルによって角度が調整可能であり、そしてそれらはジョイント３によって連結されている。ジョイント３は複合体であり、そして円形のシート５および６(セグメント１および２のそれぞれの端部において円形でしかも凹状(ここでは円錐状)である)の上で支持されたボール４を具備してなるが、この真球度は高い精度で保証される(これは回転ボールであってもよいが、どのようにして高品質を実現するかは製造業者にとって周知のことである)。ジョイント３はさらに、二つのフィッティング７および８を具備してなるが、これらはそれぞれセグメント１および２の端部の周りに係合している。フィッティング７はセグメント１に取り付けられており、そしてフィッティング８は、セグメント２の溝内に係合するカラー９を後部に備えている。この調整によって、それをセグメント２に対して相対的に回転させることでフィッティング８の回転が可能となる。
【０００９】
フィッティング７および８は、それぞれ、延伸状態の一対のシャフト部１０および１１を具備してなる。さらに、部分１０のシャフトは部分１１のそれと交差する。リング１２はシャフト部１０および１１に対して接合されている。フィッティング７および８、部分１０および１１、そしてリング１２からなる全体が、ボール４を取り囲むカルダンジョイントを形成している。ボール４は自由な状態のままである。すなわち、ボールはどの部材にも従属しておらず、もしセグメント１および２を互いに分離させた場合には、ボールは自由に落下するであろう。リング１２はまた、ボール４の半径(外径)よりも大きな半径(内径)を備えたことによってボール４から離間している。スプリング１３は、セグメント２と同軸状に、フィッティング８内に延在している。スプリング１３は、カラー部分９と、セグメント２に対して取り付けられたワッシャ１４との間で圧縮され、そしてそれによってセグメントがボール４に向って引き戻される予荷重をジョイント３に発生させる。ベアリング１５によってシャフト部１０および１１の回動が可能となっている。
【００１０】
ジョイント３の機能および利点は、このようにして実現できる。ジョイント３の回転中心の位置精度は、シート５および６に圧着するボール４によって保証される。たとえば中間回転コンポーネントを介在させることなく、ボール４が円錐状シート５および６上で直に支持される場合、精度は、大きな角度範囲にわたって非常に高いものとなる。セグメント１および２に連結されたリング１２はまた両者を接続するが、これは精度を保証しない。リング１２とボール１４とが接触していないので、ボール４の中心においてセグメント１および２の軸線が収束するのを邪魔されることはない。スプリング１３に予荷重を加えたことによって、かなり大きな引っ張り力がセグメント１および２に加えられない限り、シート５および６に対するボール４の接触状態を維持するために、セグメント２はセグメント１に向って押しやられる。セグメント２が引っ張られたとき、その溝内においてカラー９が当接するが、これは、ボール４を保持することによってジョイント３の脱臼を阻止し続ける。ボール４はシート５および６とリング１２との間で保持されたままであるが、これはセグメント２を遠くまで移動させることはできないからである。ジョイント３の通常の機能は、大きな引っ張り力が作用しなくなると直ちに回復するが、スプリング１３はセグメント２を適所へと復帰させ、そしてシート６をボール４に対して当接させる。
【００１１】
構造の大幅な簡素化と共にジョイント３の卓越した信頼性は、このようにして実現される。ジョイント３の回転中心は、１ミクロンのオーダーの範囲(半径)の、極めて小さな領域に留まる。ジョイント３は、かなり大きな力に耐えることができる。ボール４の磨耗はジョイントの特性を劣化させない。なぜなら、スプリング１３はシート５および６を互いに近接させることによって接触状態を維持するからである。潤滑は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態であるジョイントの断面図である。
【図２】本発明の実施形態であるジョイントの外観図である。
【符号の説明】
【００１３】
１,２  セグメント
３  ジョイント
４  ボール
５,６  シート
７,８  フィッティング
９  カラー
１０,１１  シャフト部
１２  リング
１３  スプリング
１４  ワッシャ
１５  ベアリング
【図１】
2008542666.tif 000003
【図２】
2008542666.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸状態で二つの部材(１,２)を連結すると共に、前記部材に形成された二つの凹状シート(５,６)間に配置されたボール(４)を具備してなるジョイント(３)であって、
前記部材に配設された二つの先細フィッティング(７,８)と、
フィッティングの両方に接続されると共に前記ボールを取り囲むリング(１２)と、
前記フィッティングの一方と前記部材の一方との間に配設されると共に、前記部材を前記ボールに向かって押しやる復帰手段(１３)と、
を具備してなることを特徴とするジョイント(３)。
【請求項２】
前記復帰手段(１３)を備えた前記フィッティング(８)は、ジョイントのディスロケーションに抗する当接手段(９)によって、前記復帰手段を備えた前記部材(２)と関係付けられていることを特徴とする請求項１に記載のジョイント。
【請求項３】
前記部材の一方と前記フィッティングの一方との間にピボットリンク(９)を具備してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジョイント。
【請求項４】
前記凹状シート(５,６)は円錐形であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項５】
前記リングが前記ボールから離間されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項６】
関節式ロボットアームのジョイントであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のジョイント。
【国際調査報告】
2008542666.tif 000005
2008542666.tif 000006
2008542666.tif 000007
2008542666.tif 000008