JP2015001496A - 平面３自由度パラレルメカニズム - Google Patents

Abstract

【課題】順運動学の計算が可能で、且つ、テーブルの可動範囲の広い平面３自由度パラレルメカニズムを提供する。
【解決手段】基台５上に、同一円周に沿って移動可能な３つの移動支持ユニットＵを設けて、この３つの移動支持ユニットによりテーブル６を運動可能に支持する構成とし、移動支持ユニットは、同一円周に沿って移動可能な基台側移動部材２ｄと、テーブルに設けた案内部材１ｕに沿って移動可能なテーブル側移動部材２ｕとを回転機構により回転可能に結合して構成し、テーブルの案内部材は等角度で放射状に配置した構成とすると共に、前記基台側移動部材は、基台に設けた共通一体の円環状案内部材１ｄに沿って移動可能に支持した構成とし、３つの移動支持ユニットの基台側移動部材と基台間に送り機構を構成した平面３自由度パラレルメカニズム。
【選択図】図５

Description

本発明はパラレルメカニズム、特に平面３自由度パラレルメカニズムに関する。

多自由度機構としてのパラレルメカニズムは、フライトシミュレ−タや遊戯施設等において実用化されており、３０年以上の開発の歴史がある。しかしながら、現在の応用範囲は、当初の期待に反して、一部の業界の、例えばパッキング装置やアライメント装置を除いては殆ど普及していないように見受けられる。ここで、パッキング装置は、パラレルメカニズムの高速移動性能を活かした応用例であり、またアライメント装置は、繰り返し位置決めの正確さを活かした応用例である。

これまでに良く知られているように、パラレルメカニズムにはシリアルメカニズムとは異なる特徴を有していることから、その長所を伸ばし、短所を改善することにより、その普及の拡大に寄与することができる。

一般に、シリアルメカニズムと比較したパラレルメカニズムの特徴は以下のとおりである。
１．動作範囲
パラレルメカニズムの動作範囲は、機構要素の可動範囲や特異点等を理由としてシリアルメカニズムと比較して小さい。
２．精度
パラレルメカニズムでは、シリアルメカニズムのように誤差やバックラッシュが累積しないため精度が良い。
３．剛性及び最大力
パラレルメカニズムは片持ち梁構造のシリアルメカニズムと比較して、剛性が高く、最大力も大きい。
４．加速性能（高速移動性能）
パラレルメカニズムでは、シリアルメカニズムのように慣性質量の累積がないので、加速性能が高い。
５．順運動学と逆運動学
パラレルメカニズムはシリアルメカニズムとは全く逆に、逆運動学の計算は容易であるが、順運動学の計算は複雑となり困難である。

このようなパラレルメカニズムにおいて、本発明が対象とする平面３自由度パラレルメカニズムの従来例としては、例えば特許文献１に記載されているものが挙げられる。図１０〜図１５は、特許文献１の図７〜図９に記載されているパラレルメカニズムを概念的に示した説明図である。
このパラレルメカニズムは、まず図１１に示すように、直線状の案内部材１１ｕ，１１ｄと、この案内部材１１ｕ，１１ｄに沿って移動可能な移動部材１２ｕ，１２ｄとから案内移動機構要素１３ｕ，１３ｄを構成し、この２つの機構要素１３ｕ，１３ｄの夫々の移動部材１２ｕ，１２ｄを回転機構１４により回転可能に結合して、一対の案内部材１１ｕ，１１ｄが成す角度を可変とした移動支持ユニットＵを構成している。この移動支持ユニットＵは、その構成から、（１２ｕ，１４，１２ｄ）として表示する。

そして、移動支持ユニットＵの３つ、Ｕ_１，Ｕ_２，Ｕ_３を基台１５とテ−ブル１６間に配置し、夫々の移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の前記案内部材１１ｄ，１１ｕ側を夫々基台１５とテ−ブル１６に固定すると共に、これらの３つの移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の基台１５側の移動部材１２ｄと、この基台１５間に、移動部材１２ｄを送るための送り機構１７を設けてパラレルメカニズムを構成している。この送り機構１７は、電動モ−タと、ボ−ルねじとを要素とするリニアアクチュエ−タとして構成されている。

そしてこのパラレルメカニズムでは、図１０に示されるように基台１５側に固定した３つの案内部材１１ｄ_１，１１ｄ_２，１１ｄ_３は正三角形の３辺上に配置すると共に、テ−ブル１６側に固定した３つの案内部材１１ｕ_１，１１ｕ_２，１１ｕ_３は、中心点Ｏから等角度、即ち１２０°で放射状に配置している。

以上の構成において、夫々の移動支持ユニットＵ_１（１２ｕ_１，１４，１２ｄ_１）、Ｕ_２（１２ｕ_２，１４，１２ｄ_２）、Ｕ_３（１２ｕ_３，１４，１２ｄ_３）が、図１０で示す原位置（図１２では二点鎖線で示す位置）に在るときに、基台１５側の夫々の移動部材１２ｄ_１，１２ｄ_２，１２ｄ_３を、夫々の送り機構１７により図１２の実線で示す位置に移動すると、移動部材１２ｄ_１，１２ｄ_２，１２ｄ_３と一体に移動する移動部材１２ｕ_１，１２ｕ_２，１２ｕ_３により、案内部材１１ｕ_１，１１ｕ_２，１１ｕ_３が移動させられる。このため、図１０及び図１２において図中二点鎖線で示す原位置に在るテ−ブル１６は、図１２において実線で示している位置まで移動する。テ−ブル１６のこの移動は、いわゆるｘ軸方向，ｙ軸方向の運動に相当する。

一方、夫々の移動支持ユニットＵ_１（１２ｕ_１，１４，１２ｄ_１）、Ｕ_２（１２ｕ_２，１４，１２ｄ_２）、Ｕ_３（１２ｕ_３，１４，１２ｄ_３）が図１０で示す位置（図１３では二点鎖線で示す位置）に在るときに、基台１５側の夫々の移動部材１２ｄ_１，１２ｄ_２，１２ｄ_３を、夫々の送り機構１７により図１３の実線で示す位置に移動すると、移動部材１２ｄ１，１２ｄ_２，１２ｄ_３と一体に移動する移動部材１２ｕ_１，１２ｕ_２，１２ｕ_３により、案内部材１１ｕ_１，１１ｕ_２，１１ｕ_３が移動させられる。

このため、図１０及び図１３において図中二点鎖線で示す位置に在るテ−ブル１６は、図１３において実線で示す位置まで中心点の周りに回転をする。テ−ブル１６のこの運動は、いわゆるｚ軸周りの回転運動、即ち旋回運動に相当する。尚、このように、ｚ軸周りの旋回運動が伴う場合には、夫々の移動部材１２ｄ_１，１２ｄ_２，１２ｄ_３と移動部材１２ｕ_１，１２ｕ_２，１２ｕ_３は、図１５に示すように、相対的に回転運動を行う。

一方、夫々の移動支持ユニットＵ_１（１２ｕ_１，１４，１２ｄ_１）、Ｕ_２（１２ｕ_２，１４，１２ｄ_２）、Ｕ_３（１２ｕ_３，１４，１２ｄ_３）が図１０で示す位置（図１４では二点鎖線で示す位置）に在るときに、基台１５側の夫々の移動部材１２ｄ_１，１２ｄ_２，１２ｄ_３を、夫々の送り機構１７により図１４の実線で示す位置に移動すると、移動部材１２ｄ_１，１２ｄ_２，１２ｄ_３と一体に移動する移動部材１２ｕ_１，１２ｕ_２，１２ｕ_３により、案内部材１１ｕ_１，１１ｕ_２，１１ｕ_３が移動させられる。

このため、図１０及び図１４において図中二点鎖線で示す位置に在るテ−ブル１６は、図１４において実線で示す位置まで移動する。テ−ブル１６のこの移動は、いわゆるｘ軸方向及びｙ軸方向の運動に、ｚ軸周りの回転運動、即ち旋回運動が加わった運動、即ち、３自由度の運動に相当する。

一般的にパラレルメカニズムは、上述した通り、シリアルメカニズムとは全く逆に、逆運動学の計算は容易であるが、順運動学の計算は複雑となり困難であるとされている。即ち、パラレルメカニズムはシリアルメカニズムと異なり、テ−ブルの位置及び姿勢から各送り機構を構成するリニアアクチュエ−タ等のあるべき位置を逆算する計算は容易であるが、各アクチュエ−タの位置からテ−ブルの位置及び姿勢を求める順運動学の計算は容易には行えないとされている。

しかしながらパラレルメカニズムにおいて順運動学の計算が可能であると、校正が容易であるばかりでなく、機構組立持の組立精度、各部品の加工精度の問題点解析も可能になり、機構全体の一層の精度向上が期待できることになる。

そこで上述した従来の平面３自由度パラレルメカニズムについて、順運動学と逆運動学の計算を、このパラレルメカニズムを概念的に示す図１６〜図２０を参照して考察する。
まず、容易に行うことができる逆運動学の計算手順は以下の通りである。
今、図１６において、テ−ブル１６を二点鎖線の状態（原位置）から実線の状態まで変化させる運動、即ち、テ−ブル１６の原位置の中心点Ｏがｘ軸、ｙ軸方向に夫々Ｘ、Ｙだけ移動して位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）に至ると共に、テ−ブル１６が旋回角θで傾いた状態に至った運動を考える。

テ−ブル１６の上記運動において、その下側に固定されている放射状配置の案内部材１１ｕ_１，１１ｕ_２，１１ｕ_３がテ−ブル１６と共に移動するため、テ−ブル１６と基台（図示省略）間の夫々の移動支持ユニットＵ_１（１２ｕ_１，１４，１２ｄ_１）、Ｕ_２（１２ｕ_２，１４，１２ｄ_２）、Ｕ_３（１２ｕ_３，１４，１２ｄ_３）は、放射状配置の案内部材１１ｕ_１，１１ｕ_２，１１ｕ_３と、正三角形上に配置された案内部材１１ｄ_１，１１ｄ_２，１１ｄ_３との交差位置である、夫々Ｓ_１（ｘ_１，ｙ_１），Ｓ_２（ｘ_２，ｙ_２），Ｓ_３（ｘ_３，ｙ_３）まで移動する。

この際の移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の移動距離を、夫々ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３とすると、これらの移動距離は、テ−ブル１６の上述した運動を行わせるための夫々の送り機構のアクチュエ−タの変位量であり、これらの変位量は下記の式によって計算可能である。

ｆ_１= (L ＋ Y) tanθ ＋ X
ｆ_２= (L ＋ Ycos120 − Xsin120) tanθ ＋ Xcos120 ＋ Ysin120
ｆ_３= (L ＋ Ycos240 − Xsin240) tanθ ＋ Xcos240 ＋ Ysin240

但し、Ｌは図１６に示すように、テ−ブル６の原位置において、各案内部材１１ｄ_１，１１ｄ_２，１１ｄ_３から、正三角形の中心に相当する上記中心点Ｏまでの距離を示すものである。

以上の計算が逆運動学の計算であるが、次に順運動学の計算を考察する。
順運動学の計算では、上述とは逆に、各送り機構のアクチュエ−タを駆動して、移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３を夫々距離ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３だけ移動させて、夫々位置Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３に移動させた時の、テ−ブル１６の原位置の中心点Ｏの位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）と、テ−ブル１６の旋回角θを求めることになる。

図１７に示すように、移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３が位置Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３に在る時の位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、夫々線分Ｓ_１・Ｓ_２，線分Ｓ_２・Ｓ_３及び線分Ｓ_３・Ｓ_１を底辺とする三角形（Ｓ_１・Ｓ_２・Ｐ），（Ｓ_２・Ｓ_３・Ｐ），（Ｓ_３・Ｓ_１・Ｐ）の対頂点に位置しており、この位置は、夫々の前記三角形の底辺（Ｓ_２・Ｓ_３，Ｓ_２・Ｓ_３及びＳ_３・Ｓ_１）と３つの頂点を通る３つの円の交点に対応している。

そしてこれらの３つの円の中心は、夫々線分Ｓ_１・Ｓ_２，線分Ｓ_２・Ｓ_３及び線分Ｓ_３・Ｓ_１の垂直二等分線上にあることから、これらの３つの円の連立方程式を解くことにより位置Ｐが求まることになるが、一般的には、この連立方程式を解くには未知数の数に対して条件式が足りないので、解を求めることは出来ない。

しかしながらこの機構では、図１７に示すように、前記３つの三角形は夫々前記位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）の頂角が１２０°であるので、図１８、図１９に示すように、線分Ｓ_１・Ｓ_２，線分Ｓ_２・Ｓ_３及び線分Ｓ_３・Ｓ_１を夫々底辺とし、夫々の円上の点を対頂点とする３つの二等辺三角形を想定すると（図１８では便宜的に２つのみを記載している。）、夫々の二等辺三角形の対頂点Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３の頂角はいずれも１２０°であることから、夫々の円の半径及び中心の位置を次に示すように算出することができ、この円周上に前記位置Ｐが在る。

例えば図２０は位置Ｓ_１，Ｓ_２に対応する線分Ｓ_１・Ｓ_２を底辺とする二等辺三角形に対応する円の半径及び中心の位置を算出する手法を参照するための模式図であり、この円の半径D₁及び中心の位置C₁ (X₁，Y₁) の座標は以下の式により求めることができる。
まず半径D₁は、線分Ｓ_１・Ｓ_２の距離をK₁とすると、下式で求めることができる。
D₁ = K₁／3^1/2 = {( x₁−x₂ )²＋( y₁−y₂ )²}^1/2／3^1/2
M₁の座標(m₁，n₁)と中心位置C₁の座標( X₁，Y₁ )は下式で求めることができる。
m₁ = (x₁＋x₂)／2 n₁ = (y₁＋y₂)／2
X₁ = m₁−K₁／2×3^1/2 cosα Y₁ = n₁−K₁／2×3^1/2 sinα
但し、tanα＝−( x₂−x₁ )／( y₂−y₁ )

以上のように中心位置と半径が算出される円周上に前記位置Ｐが在るため、前記３つの二等辺三角形のうちの２つの各頂点を通る円の夫々の中心位置と半径を求め、それらの２円の交点の一つとして位置Ｐを求めることができ、このようにして以上の手法により前記パラレルメカニズムについて順運動学の計算を行うことができる。

特許第２７０００５０号公報

元来パラレルメカニズムは駆動系と各構成要素間のジョイント部をしっかり製作しさえすれば、繰り返し位置決め精度が優れているという特徴があるが、前述したとおり順運動学の計算が可能であれば、絶対位置決め精度の向上が期待できる。この点において、特許文献１に記載されたパラレルメカニズムは、前述したとおり順運動学の計算が可能であるため、絶対位置決め精度の向上が期待でき、例えば工作機械のワークテーブル又は計測装置テーブル等としての応用が可能となり、また他の例として、曲げ加工機等の塑性加工機として応用すれば、各アクチュエータの推力を一方向に結集することができるので、パラレルメカニズムの特徴を活かすことができる。

しかしながら、特許文献１に記載されたパラレルメカニズムでは、夫々の移動部材は、正三角形に配置された、対応する夫々の案内部材に沿ってのみ可能であるから、テーブルの可動範囲は正三角形上に配置された案内部材に制限され、可能な回転角θは、±３０°程度と狭い。

本発明は、このような従来の課題を解決して、順運動学の計算が可能であり、且つ、テーブルの可動範囲の拡大を図ることを目的とするものである。

本発明では、上述した目的を達成するために、まず、基台上に、同一円周に沿って移動可能な３つの移動支持ユニットを設けて、この３つの移動支持ユニットによりテーブルを運動可能に支持する構成とし、前記移動支持ユニットは、前記同一円周に沿って移動可能な基台側移動部材と、前記テーブルに設けた案内部材に沿って移動可能なテーブル側移動部材とを回転機構により回転可能に結合して構成し、前記テーブルの前記案内部材は等角度で放射状に配置した構成とすると共に、前記基台側移動部材は、基台に設けた共通一体の円環状案内部材に沿って移動可能に支持した構成とし、前記３つの移動支持ユニットの前記基台側移動部材と前記基台間に、この基台側移動部材を送るための送り機構を構成した平面３自由度パラレルメカニズムを提案する。

また本発明では、次に、基台上に、同一円周に沿って移動可能な３つの移動支持ユニットを設けて、この３つの移動支持ユニットによりテーブルを運動可能に支持する構成とし、前記移動支持ユニットは、前記同一円周に沿って移動可能な基台側移動部材と、前記テーブルに設けた案内部材に沿って移動可能なテーブル側移動部材とを回転機構により回転可能に結合して構成し、前記テーブルの前記案内部材は等角度で放射状に配置した構成とすると共に、前記基台側移動部材は、前記基台上に、同軸状に配置して夫々独立して回転可能に支持した支持軸の横方向に突設した支持腕の先端側部位として構成し、前記夫々の支持軸を独立して回転駆動させる構成とすることにより前記基台側移動部材の送り機構を構成した平面３自由度パラレルメカニズムを提案する。

本発明では、上述した従来のパラレルメカニズムにおいて基台上に正三角形上に配置されている案内部材の夫々に沿って移動可能に構成された３つの移動部材に代えて、基台上に、同一円周に沿って移動可能な３つの基台側移動部材を設けて、この３つの移動支持ユニットによりテーブルを運動可能に支持する構成とし、全ての移動支持ユニットの基台側移動部材が、同一円周に沿って移動可能としたので、これによりテーブルの可動範囲が大幅に拡大され、可能な旋回角θは３６０°となる。

更に、本発明では基台に対しての各基台側移動部材の上記円周上の位置が決まると、夫々の移動部材間の距離が求まるので、上述した手法により順運動学の計算を行うことができ、以てメカニズムの絶対位置決め精度の向上を図ることができる。

図１は本発明のパラレルメカニズムの実施の形態を示す説明的平面図である。 図２は本発明のパラレルメカニズムの要部拡大斜視図である。 図３は本発明のパラレルメカニズムの運動の形態の例を示す説明的平面図である。 図４は本発明のパラレルメカニズムの運動の形態の他の例を示す説明的平面図である。 図５は本発明のパラレルメカニズムの運動の形態の更に他の例を示す説明的平面図である。 図６は本発明のパラレルメカニズムの応用例を示す説明的斜視図である。 図７は本発明のパラレルメカニズムの他の実施の形態を示す説明的平面図である。 図８は本発明のパラレルメカニズムの他の実施の形態の要部拡大斜視図である。 図９は本発明のパラレルメカニズムの他の実施の形態の運動の形態の例を示す説明的平面図である。 図１０は従来のパラレルメカニズムの例を示す説明的平面図である。 図１１は従来のパラレルメカニズムの要部拡大斜視図である。 図１２は従来のパラレルメカニズムの運動の形態の例を示す説明的平面図である。 図１３は従来のパラレルメカニズムの運動の形態の他の例を示す説明的平面図である。 図１４は本発明のパラレルメカニズムの運動の形態の更に他の例を示す説明的平面図である。 図１５は図１４の要部拡大図である。 図１６は従来のパラレルメカニズムの順運動学、逆運動学の計算手法を示すために、図１４に示す運動を模式的に示した説明図である。 図１７は前記計算手法を示すための他の説明図である。 図１８は前記計算手法を示すための更に他の説明図である。 図１９は前記計算手法を示すための更に他の説明図である。 図２０は前記計算手法を示すための更に他の説明図である。

次に本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
この第１の実施の形態では、上述した従来のパラレルメカニズムと同様に、案内部材１と、この案内部材１に沿って移動可能な移動部材２とから案内移動機構要素３を構成すると共に、２つの案内移動機構要素３の夫々の移動部材２ｕ，２ｄを回転機構４により回転可能に結合して移動支持ユニットＵを構成している。

そして３つの移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３を基台５とテ−ブル６間に配置して、夫々の移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の前記案内部材１ｄ，１ｕ側を夫々前記基台５とテ−ブル６に固定して構成している。

ここで、本発明では、全ての前記移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の基台５側の案内部材１ｄは共通一体の円環状に構成すると共に、テ−ブル６側の案内部材１ｕは等角度で放射状に配置した構成としている。

従って、案内部材１ｄに沿って移動可能な移動部材２ｄは、円環状の案内部材１ｄの曲面に沿って移動可能な機構を有するものとするが、このような機構は、例えば特許文献２、特許文献３等に記載されているような周知の機構等を適用することができるる
特許第４２９５８７２号公報 特許第４２９４１６７号公報

そして前記３つの移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の基台５側の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３間に、これらの移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を送るための送り機構７を設けている。

送り機構７は、前記移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を夫々独立して案内部材１ｄに沿って移動させることが可能な構成であれば、例えば図１中に二点鎖線の円として示すように、夫々の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３に対応して駆動輪を構成したり、案内部材１ｄに沿って夫々の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３に対応してリニアモータアクチュエータを設ける等、適宜に構成することができる。

以上の構成において、夫々の移動支持ユニットＵ_１（２ｕ_１，４，２ｄ_１）、Ｕ_２（２ｕ_２，４，２ｄ_２）、Ｕ_３（２ｕ_３，４，２ｄ_３）が、図１で示す原位置（図３では二点鎖線で示す位置）に在るときに、基台５側の夫々の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を、夫々の送り機構７により図３の実線で示す位置に移動すると、移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３と一体に移動する移動部材２ｕ_１，２ｕ_２，２ｕ_３により、案内部材１ｕ_１，１ｕ_２，１ｕ_３が移動させられる。このため、図１及び図３において図中二点鎖線で示す原位置に在るテ−ブル６は、図３において実線で示している位置まで移動する。テ−ブル６のこの移動は、図１に示しているｘ軸方向，ｙ軸方向の運動に相当する。

次に、夫々の移動支持ユニットＵ_１（２ｕ_１，４，２ｄ_１）、Ｕ_２（２ｕ_２，４，２ｄ_２）、Ｕ_３（２ｕ_３，４，２ｄ_３）が図１で示す位置（図４では二点鎖線で示す位置）に在るときに、基台５側の夫々の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を、夫々の送り機構７により図４の実線で示す位置に移動すると、移動部材２ｄ１，２ｄ_２，２ｄ_３と一体に移動する移動部材２ｕ_１，２ｕ_２，２ｕ_３により、案内部材１ｕ_１，１ｕ_２，１ｕ_３が移動させられる。

このため、図１及び図４において図中二点鎖線で示す位置に在るテ−ブル６は、図４において実線で示す位置まで移動、この場合は、中心点Ｏを中心として図中時計回りに回動する。テ−ブル６のこの運動は、ｚ軸周りの回転運動、即ち旋回角θの旋回運動に相当する。

図４の例では、旋回角θ＝６０°の旋回を示しているが、本発明のパラレルメカニズムでは、３６０°、即ち、全円周範囲の旋回を行うことができる。

次に、 一方、夫々の移動支持ユニットＵ_１（２ｕ_１，４，２ｄ_１）、Ｕ_２（２ｕ_２，４，２ｄ_２）、Ｕ_３（２ｕ_３，４，２ｄ_３）が図１で示す位置（図５では二点鎖線で示す位置）に在るときに、基台５側の夫々の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を、夫々の送り機構７により図５の実線で示す位置に移動すると、移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３と一体に移動する移動部材２ｕ_１，２ｕ_２，２ｕ_３により、案内部材１ｕ_１，１ｕ_２，１ｕ_３が移動させられる。

このため、図１及び図５において図中二点鎖線で示す位置に在るテ−ブル６は、図５において実線で示す位置まで移動する。テ−ブル６のこの移動は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の運動に、ｚ軸周りの回転運動、即ち旋回運動が加わった運動、即ち、３自由度の運動に相当する。

以上の本発明では、上述した従来のパラレルメカニズムにおいて正三角形上に配置されている案内部材に代えて、全ての移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の基台５側の案内部材１ｄを共通一体の円環状に構成したので、全ての移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の基台５側の移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３、そして移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３と一体に移動する移動部材２ｕ_１，２ｕ_２，２ｕ_３が、この共通一体の円環状の案内部材１ｄに沿って移動可能となり、これによりテーブル６の可動範囲が大幅に拡大され、旋回角θとしては、全円周範囲の３６０°が可能となる。

そして、本発明では円環状の案内部材１ｄに対しての各移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の位置が決まると、夫々各移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３の間の距離が一義的に求まるので、上述した手法により順運動学の計算を容易に行うことができ、以てパラレルメカニズムの絶対位置決め精度の向上を図ることができる。

次に本発明の第２の実施の形態を図７〜図９を参照して説明する。
この第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同様に、基台５上に、同一円周Ｌに沿って移動可能な３つの移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３を設けて、この３つの移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３によりテーブル６を運動可能に支持する構成としている。

そして移動支持ユニットＵ_１，Ｕ_２，Ｕ_３は、前記同一円周Ｌに沿って移動可能な基台側移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３と、前記テーブル６に設けた案内部材１ｕ_１，１ｕ_２，１ｕ_３に沿って移動可能なテーブル側移動部材２ｕ_１，２ｕ_２，２ｕ_３とを回転機構４により回転可能に結合して構成しており、テーブル６の案内部材１ｕ_１，１ｕ_２，１ｕ_３は、第１の実施の形態と同様に等角度で放射状に配置した構成としている。

一方、基台側移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３は、前記基台５上に、同軸状に配置して夫々独立して回転可能に支持した支持軸Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の横方向に突設した支持腕Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３の先端側部位として構成している。そして前記夫々の支持軸Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を独立して回転駆動させる構成とすることにより前記基台側移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３の送り機構を構成している。

以上の構成において、夫々の移動支持ユニットＵ_１（２ｕ_１，４，２ｄ_１）、Ｕ_２（２ｕ_２，４，２ｄ_２）、Ｕ_３（２ｕ_３，４，２ｄ_３）が、図１で示す原位置（図３では二点鎖線で示す位置）に在るときに、支持軸Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を回転駆動して、この支持軸Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３から突設した支持腕Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３の先端側部位である、基台側移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を、図９の実線で示す位置に移動すると、基台側移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３と一体に移動するテーブル側移動部材２ｕ_１，２ｕ_２，２ｕ_３により、案内部材１ｕ_１，１ｕ_２，１ｕ_３が移動させられる。このため、図７及び図９において図中二点鎖線で示す原位置に在るテ−ブル６は、図９において実線で示している位置まで移動する。テ−ブル６のこの移動は、ｘ軸方向，ｙ軸方向の運動に相当する。

このようにして支持軸Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を独立して回転駆動して、この支持軸Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３から突設した支持腕Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３の先端側部位である、基台側移動部材２ｄ_１，２ｄ_２，２ｄ_３を、同一円周Ｌに沿って適宜移動することにより、テーブル６をｘ軸方向及びｙ軸方向の運動と、ｚ軸周りの回転運動の３自由度の運動を行うことができる。

本発明のパラレルメカニズムは以上のとおり、順運動学の計算が可能であるため、絶対位置決め精度の向上が期待でき、例えば工作機械のワークテーブル又は計測装置テーブル等としての応用が可能となり、また他の例として、曲げ加工機等の塑性加工機として応用すれば、各アクチュエータの推力を一方向に結集することができるので、パラレルメカニズムの特徴を活かすことができる。

図６は本発明のパラレルメカニズムを曲げ加工機に応用した例を示すもので、以上に説明した実施の形態の構成要素に相当する要素には同一の符号を附している。図中の符号８ａは固定ダイス、８ｂは可動ダイス、９はセンサー、１０ａ，１０ｂは駆動輪である。この曲げ加工機は、固定ダイス８ａから前進移動する線状素材を、可動ダイス８ｂとセンサー９により所定の径の円弧状に曲げ加工を行うものである。

１ｕ，１ｄ 案内部材
２ｕ 移動部材（テーブル側移動部材）
２ｄ 移動部材（基台側移動部材）
３ｕ，３ｄ 案内移動機構要素
１３ｕ，１３ｄ 案内移動機構要素
４，１４ 回転機構
５，１５ 基台
６，１６ テーブル
７ 送り機構
８ａ 固定ダイス
８ｂ 可動ダイス
９ センサー
１０ａ，１０ｂ 駆動輪
１１（１１ｕ，１１ｄ） 案内部材
１２（１２ｕ，１２ｄ） 移動部材
Ａ 支持腕
Ｓ 支持軸
Ｌ 同一円周
Ｕ 移動支持ユニット

Claims (2)

1. 基台上に、同一円周に沿って移動可能な３つの移動支持ユニットを設けて、この３つの移動支持ユニットによりテーブルを運動可能に支持する構成とし、前記移動支持ユニットは、前記同一円周に沿って移動可能な基台側移動部材と、前記テーブルに設けた案内部材に沿って移動可能なテーブル側移動部材とを回転機構により回転可能に結合して構成し、前記テーブルの前記案内部材は等角度で放射状に配置した構成とすると共に、前記基台側移動部材は、基台に設けた共通一体の円環状案内部材に沿って移動可能に支持した構成とし、前記３つの移動支持ユニットの前記基台側移動部材と前記基台間に、この基台側移動部材を送るための送り機構を構成したことを特徴とする平面３自由度パラレルメカニズム。
2. 基台上に、同一円周に沿って移動可能な３つの移動支持ユニットを設けて、この３つの移動支持ユニットによりテーブルを運動可能に支持する構成とし、前記移動支持ユニットは、前記同一円周に沿って移動可能な基台側移動部材と、前記テーブルに設けた案内部材に沿って移動可能なテーブル側移動部材とを回転機構により回転可能に結合して構成し、前記テーブルの前記案内部材は等角度で放射状に配置した構成とすると共に、前記基台側移動部材は、前記基台上に、同軸状に配置して夫々独立して回転可能に支持した支持軸の横方向に突設した支持腕の先端側部位として構成し、前記夫々の支持軸を独立して回転駆動させる構成とすることにより前記基台側移動部材の送り機構を構成したことを特徴とする平面３自由度パラレルメカニズム。
   

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