JP3439151B2 - 多自由度機構 - Google Patents
多自由度機構Info
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- JP3439151B2 JP3439151B2 JP10453999A JP10453999A JP3439151B2 JP 3439151 B2 JP3439151 B2 JP 3439151B2 JP 10453999 A JP10453999 A JP 10453999A JP 10453999 A JP10453999 A JP 10453999A JP 3439151 B2 JP3439151 B2 JP 3439151B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば監視カメラ
等の可動雲台、レーダアンテナの旋回台、ロボットアー
ムの手首等に好適な、多自由度機構に関するものであ
る。
等の可動雲台、レーダアンテナの旋回台、ロボットアー
ムの手首等に好適な、多自由度機構に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、精密測定器具、精密加工機械、精
密組立て装置等に適用可能な位置決めステージであるＸ
ＹＺまたはＸＹΘステージを初めとする、多自由度の位
置決めステージは、それぞれのステージを積み重ねて構
成されるシリアル構造が一般的な構造とされている。
密組立て装置等に適用可能な位置決めステージであるＸ
ＹＺまたはＸＹΘステージを初めとする、多自由度の位
置決めステージは、それぞれのステージを積み重ねて構
成されるシリアル構造が一般的な構造とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのために、かかる方
式では部品点数が多くなると共に装置に対する機構の占
める容積比率は増大する。また、積み重ねによる高さが
高く不安定になり、上のステージは下のステージの精度
の影響を受ける。さらに、それぞれの位置決め軸方向を
組み合わせるときの組立て精度の確保が困難となる。本
発明は以上のような不都合を改善するために提案された
ものであって、コンパクトで、高速動作が可能であり、
しかも動作範囲が広い多自由度機構を提供することを目
的とする。
式では部品点数が多くなると共に装置に対する機構の占
める容積比率は増大する。また、積み重ねによる高さが
高く不安定になり、上のステージは下のステージの精度
の影響を受ける。さらに、それぞれの位置決め軸方向を
組み合わせるときの組立て精度の確保が困難となる。本
発明は以上のような不都合を改善するために提案された
ものであって、コンパクトで、高速動作が可能であり、
しかも動作範囲が広い多自由度機構を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、筐体中心に鉛直方向に貫通するよう
に立設した支柱に同軸的に且つ、互いに独立して回動可
能な状態で、第１、第２のアームを設け、これら第１、
第２アーム先端に第１、第２のリンクの一端を旋回自在
に連結すると共に、これら第１、第２リンクの他端にテ
ーブルを変位可能に支持する一方、前記支柱の頂点に前
記テーブルを変位可能に支持するようにし、前記第１、
第２アームにそれぞれ第１、第２アームを独立的に回動
駆動するための駆動機構を設ける構成とした。また本発
明は、前記支柱に、第３のアームを第１、第２アームと
共に、支柱を同軸的に互いに独立して回動可能とするべ
く設け、前記第３アーム先端に第３のリンクの一端を旋
回自在に連結すると共に、これら第１、第２リンクの他
端にテーブルを変位可能に支持する一方、前記支柱の頂
点に前記テーブルを変位可能に支持するようにし、前記
第３アームに第３アームを独立的に駆動させる駆動機構
を設ける構成とした。また本発明は、前記第１、第２ア
ームまたは第３アームは、支柱に同軸的に且つ、互いに
独立して回動可能な状態で嵌入させた基部パイプにそれ
ぞれ結合したものであり、これら基部パイプの末端側に
それぞれ駆動機構を接続する構成とした。また本発明
は、筐体中心軸に同軸的に且つ、互いに独立して回動可
能な状態で、第１、第２のアームを設け、これら第１、
第２アーム先端に第１、第２のリンクの一端を旋回自在
に連結すると共に、これら第１、第２リンクの他端にテ
ーブルを変位可能に支持するようにし、前記第１、第２
アームにそれぞれ第１、第２アームを独立的に回動駆動
するための駆動機構を設ける構成とした。また本発明
は、筐体中心軸に同軸的に且つ、互いに独立して回動可
能な第１、第２のアームと、これら第１、第２アーム先
端に旋回自在に連結した第１、第２のリンクと、前記第
１、第２アームをそれぞれ独立的に回動駆動するための
駆動機構とを有する機構ユニットを複数備え、これら機
構ユニットにおける第１、第２リンクの他端によって、
テーブルを変位可能に支持するようにした。さらに本発
明は、前記第１、第２アームは、中心軸に同軸的に且
つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入させた基部パ
イプにそれぞれ結合したものであり、これら基部パイプ
の末端側にそれぞれ駆動機構を接続する構成とした。
ために、本発明は、筐体中心に鉛直方向に貫通するよう
に立設した支柱に同軸的に且つ、互いに独立して回動可
能な状態で、第１、第２のアームを設け、これら第１、
第２アーム先端に第１、第２のリンクの一端を旋回自在
に連結すると共に、これら第１、第２リンクの他端にテ
ーブルを変位可能に支持する一方、前記支柱の頂点に前
記テーブルを変位可能に支持するようにし、前記第１、
第２アームにそれぞれ第１、第２アームを独立的に回動
駆動するための駆動機構を設ける構成とした。また本発
明は、前記支柱に、第３のアームを第１、第２アームと
共に、支柱を同軸的に互いに独立して回動可能とするべ
く設け、前記第３アーム先端に第３のリンクの一端を旋
回自在に連結すると共に、これら第１、第２リンクの他
端にテーブルを変位可能に支持する一方、前記支柱の頂
点に前記テーブルを変位可能に支持するようにし、前記
第３アームに第３アームを独立的に駆動させる駆動機構
を設ける構成とした。また本発明は、前記第１、第２ア
ームまたは第３アームは、支柱に同軸的に且つ、互いに
独立して回動可能な状態で嵌入させた基部パイプにそれ
ぞれ結合したものであり、これら基部パイプの末端側に
それぞれ駆動機構を接続する構成とした。また本発明
は、筐体中心軸に同軸的に且つ、互いに独立して回動可
能な状態で、第１、第２のアームを設け、これら第１、
第２アーム先端に第１、第２のリンクの一端を旋回自在
に連結すると共に、これら第１、第２リンクの他端にテ
ーブルを変位可能に支持するようにし、前記第１、第２
アームにそれぞれ第１、第２アームを独立的に回動駆動
するための駆動機構を設ける構成とした。また本発明
は、筐体中心軸に同軸的に且つ、互いに独立して回動可
能な第１、第２のアームと、これら第１、第２アーム先
端に旋回自在に連結した第１、第２のリンクと、前記第
１、第２アームをそれぞれ独立的に回動駆動するための
駆動機構とを有する機構ユニットを複数備え、これら機
構ユニットにおける第１、第２リンクの他端によって、
テーブルを変位可能に支持するようにした。さらに本発
明は、前記第１、第２アームは、中心軸に同軸的に且
つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入させた基部パ
イプにそれぞれ結合したものであり、これら基部パイプ
の末端側にそれぞれ駆動機構を接続する構成とした。
【０００５】
【発明の実施の態様】次に、本発明にかかる多自由度機
構の一つの実施の態様を示し、添付の図面に基づいて説
明する。図１に多自由度機構１を示し、この多自由度機
構１は、筐体２中心に鉛直方向に貫通するように立設し
た支柱３と、この支柱３を中心として回動可能とするべ
く第１、第２のアーム４、５を設け、これら第１、第２
アーム４、５先端に第１、第２のリンク６、７の一端を
自在継手８を介して旋回自在に連結する一方、これら第
１、第２リンク６、７の他端にテーブル９を回動可能に
取り付け、前記支柱３の頂点を前記テーブル９に変位可
能に取り付け、前記第１、第２アーム４、５にそれぞれ
第１、第２アーム４、５を回動駆動するための駆動機構
１０、１１を取り付けるように構成している。
構の一つの実施の態様を示し、添付の図面に基づいて説
明する。図１に多自由度機構１を示し、この多自由度機
構１は、筐体２中心に鉛直方向に貫通するように立設し
た支柱３と、この支柱３を中心として回動可能とするべ
く第１、第２のアーム４、５を設け、これら第１、第２
アーム４、５先端に第１、第２のリンク６、７の一端を
自在継手８を介して旋回自在に連結する一方、これら第
１、第２リンク６、７の他端にテーブル９を回動可能に
取り付け、前記支柱３の頂点を前記テーブル９に変位可
能に取り付け、前記第１、第２アーム４、５にそれぞれ
第１、第２アーム４、５を回動駆動するための駆動機構
１０、１１を取り付けるように構成している。
【０００６】前記第１、第２アーム４、５は、支柱３に
同軸的に且つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入さ
せた基部パイプ１２、１３を有し、これら基部パイプ１
２、１３上端側に前記第１、第２アーム４、５を一体的
に水平方向に延設している。すなわち、前記第１アーム
４における基部パイプ１２は、支柱３を中心として、第
１アーム４が自在に回動できるように支柱３に嵌入保持
され、一方、第２アーム５における基部パイプ１３は、
前記第１アーム４における基部パイプ１２に回動自在に
嵌入保持されている。そして筐体２内において、これら
基部パイプ１２、１３の末端側は、基部パイプ１２の末
端側を、基部パイプ１３の末端側に比較して突出させて
あり、駆動機構１２を構成するホイール１４を取り付け
ている。一方前記基部パイプ１３の末端側にも、駆動機
構１３を構成するホイール１５が取り付けられている。
同軸的に且つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入さ
せた基部パイプ１２、１３を有し、これら基部パイプ１
２、１３上端側に前記第１、第２アーム４、５を一体的
に水平方向に延設している。すなわち、前記第１アーム
４における基部パイプ１２は、支柱３を中心として、第
１アーム４が自在に回動できるように支柱３に嵌入保持
され、一方、第２アーム５における基部パイプ１３は、
前記第１アーム４における基部パイプ１２に回動自在に
嵌入保持されている。そして筐体２内において、これら
基部パイプ１２、１３の末端側は、基部パイプ１２の末
端側を、基部パイプ１３の末端側に比較して突出させて
あり、駆動機構１２を構成するホイール１４を取り付け
ている。一方前記基部パイプ１３の末端側にも、駆動機
構１３を構成するホイール１５が取り付けられている。
【０００７】ここで、前記駆動機構１０、１１について
説明する。駆動機構１０、１１は、筐体２内に配置した
モータ１６、１７を有する。これらモータ１６、１７の
出力軸１８、１９にプーリ２０、２１が取り付けられ、
これらプーリ２０、２１と、前記基部パイプ１２、１３
の末端側に取り付けたホイール１４、１５とを、ベルト
状伝達部材２２、２３によってそれぞれ連結する構成と
している。前記モータ１６、１７は、周知の駆動制御回
路の動作指令を基にそれぞれ、所要の回動制御動作を行
う構成としている。
説明する。駆動機構１０、１１は、筐体２内に配置した
モータ１６、１７を有する。これらモータ１６、１７の
出力軸１８、１９にプーリ２０、２１が取り付けられ、
これらプーリ２０、２１と、前記基部パイプ１２、１３
の末端側に取り付けたホイール１４、１５とを、ベルト
状伝達部材２２、２３によってそれぞれ連結する構成と
している。前記モータ１６、１７は、周知の駆動制御回
路の動作指令を基にそれぞれ、所要の回動制御動作を行
う構成としている。
【０００８】次に、第１、第２アーム４、５先端に第
１、第２リンク６、７を旋回自在に連結する自在継手８
には、例えば球面軸受けを適用することができる。これ
ら自在継手８は、第１、第２アーム４、５先端にハウジ
ング８ａが所定の角度傾斜させて取り付けられている。
なお、前記第１、第２アーム４、５は、高さ位置が異な
っているが、前記第１、第２リンク６、７は、第１、第
２アーム４、５との連結箇所である自在継手８が同一の
高さになるようにハウジング８ａが、それぞれ異なった
高さの基部材２４、２５に保持されている。
１、第２リンク６、７を旋回自在に連結する自在継手８
には、例えば球面軸受けを適用することができる。これ
ら自在継手８は、第１、第２アーム４、５先端にハウジ
ング８ａが所定の角度傾斜させて取り付けられている。
なお、前記第１、第２アーム４、５は、高さ位置が異な
っているが、前記第１、第２リンク６、７は、第１、第
２アーム４、５との連結箇所である自在継手８が同一の
高さになるようにハウジング８ａが、それぞれ異なった
高さの基部材２４、２５に保持されている。
【０００９】そして、第１、第２リンク６、７の他端
と、支柱３の頂点とによってテーブル９が変位可能に支
持されているわけであるが、先ず、第１、第２リンク
６、７の他端とテーブル９とは、２軸方向に変位可能な
軸継ぎ手２６を介して連結している。すなわちこの軸継
ぎ手２６は、駆動機構１０、１１により第１、第２アー
ム４、５が支柱３周りに回動動作することで、第１リン
ク６と第２リンク７とが、互いに開閉可能とする軸ａ1
と、軸継ぎ手２６と後述するテーブル９と支柱３の頂点
との連結箇所とを結ぶ軸線に対して直交する方向の回動
軸ａ2とを有している。そして、テーブル９と支柱３の
頂点とは、支柱３の頂点を支柱３軸周りに回動自在に支
持する軸受け部材２７を介して、回動可能に軸止めして
いる。この場合、軸受け部材２７は、図２、図３に示す
ように軸継ぎ手２６と軸受け部材２７とを結ぶ軸線に対
して直交する方向の軸を回動軸ａ3として回動可能にテ
ーブル９に軸止めしている。
と、支柱３の頂点とによってテーブル９が変位可能に支
持されているわけであるが、先ず、第１、第２リンク
６、７の他端とテーブル９とは、２軸方向に変位可能な
軸継ぎ手２６を介して連結している。すなわちこの軸継
ぎ手２６は、駆動機構１０、１１により第１、第２アー
ム４、５が支柱３周りに回動動作することで、第１リン
ク６と第２リンク７とが、互いに開閉可能とする軸ａ1
と、軸継ぎ手２６と後述するテーブル９と支柱３の頂点
との連結箇所とを結ぶ軸線に対して直交する方向の回動
軸ａ2とを有している。そして、テーブル９と支柱３の
頂点とは、支柱３の頂点を支柱３軸周りに回動自在に支
持する軸受け部材２７を介して、回動可能に軸止めして
いる。この場合、軸受け部材２７は、図２、図３に示す
ように軸継ぎ手２６と軸受け部材２７とを結ぶ軸線に対
して直交する方向の軸を回動軸ａ3として回動可能にテ
ーブル９に軸止めしている。
【００１０】以上のような多自由度機構１において、前
記テーブル９を所望の変位動作をさせるために、各構成
要素の寸法関係は、図４および図５、並びに図６に示す
特異点の状態、すなわち動作不能状態に至らしめないよ
うに以下の通りとしている。すなわち、第１、第２リン
ク６、７の長さ＝Ｌ，第１、第２アーム４、５の長さ＝
Ａ，第１、第２リンク６、７のテーブル９との連結点で
ある軸継ぎ手２６から、支柱３頂部とテーブル９との連
結点である軸受け部材２７に至る距離＝Ｂ，支柱３の高
さ＝Ｃとすると、Ａ’＝Ａ×cosａ，Ｌ’＝Ｌ×cosｂで
あるから、Ｌ’2＜Ａ’2＋（Ｂ＋Ｃ）2，（Ｂ＋Ｌ’）2
＞Ａ’2＋Ｃ2を満足するようにしている。
記テーブル９を所望の変位動作をさせるために、各構成
要素の寸法関係は、図４および図５、並びに図６に示す
特異点の状態、すなわち動作不能状態に至らしめないよ
うに以下の通りとしている。すなわち、第１、第２リン
ク６、７の長さ＝Ｌ，第１、第２アーム４、５の長さ＝
Ａ，第１、第２リンク６、７のテーブル９との連結点で
ある軸継ぎ手２６から、支柱３頂部とテーブル９との連
結点である軸受け部材２７に至る距離＝Ｂ，支柱３の高
さ＝Ｃとすると、Ａ’＝Ａ×cosａ，Ｌ’＝Ｌ×cosｂで
あるから、Ｌ’2＜Ａ’2＋（Ｂ＋Ｃ）2，（Ｂ＋Ｌ’）2
＞Ａ’2＋Ｃ2を満足するようにしている。
【００１１】以上のような多自由度機構１によれば、
Ｌ’2＜Ａ’2＋（Ｂ＋Ｃ）2，（Ｂ＋Ｌ’）2＞Ａ’2＋
Ｃ2を満足するように、各構成要素の寸法を、例えば、
第１、第２リンク６、７の長さ：７４ｍｍ，第１、第２
アーム４、５の長さ：６０ｍｍ，支柱長さ：３０ｍｍ，
Ｂの長さ：１５ｍｍとするようにする。駆動機構１０、
１１を起動すると、モータ１６、１７の動力はそれぞれ
出力軸１８、１９、プーリ２０、２１、ベルト状伝達部
材２２、２３、ホイール１４、１５を介し第１、第２ア
ーム４、５の基部パイプ１２、１３に伝達され、第１、
第２アーム４、５を回動させることができる。これによ
り、第１、第２アーム４、５先端は、半径Ａの円周を描
くように動作し、これに伴って、第１、第２リンク６、
７が自在継手８を介して追従変位する。すなわち、第
１、第２リンク６、７は、他端の軸継ぎ手２６における
軸ａ1を中心として、互いに挟角を拡縮するように開閉
変位すると共に、回動軸ａ2を中心としてテーブル９に
対して変位して、テーブル９を軸受け部材２７における
回動軸ａ3を変位させ、テーブル９を起伏動作させるこ
とができる。このようにしてテーブル９は、図７〜図９
に示すように、支柱３頂部とテーブル９との連結点であ
る軸受け部材２７を中心として、９０゜以上の旋回動作
を成すことができる。なお、かかる多自由度機構１に
は、動作の限界点があるので、動作範囲を予めプログラ
ム等によって設定することで動作限界内でテーブル９を
旋回動作させることができる。このように、適宜設定し
たプログラムを基に、駆動機構１０、１１におけるモー
タ１６、１７を駆動制御すれば、テーブル９を所望の位
置に、且つ高速で旋回させて調整することができ、例え
ば監視カメラ等の可動雲台、レーダアンテナの旋回台、
ロボットアームの手首等に適用できるなど、汎用性の高
いものとなる。
Ｌ’2＜Ａ’2＋（Ｂ＋Ｃ）2，（Ｂ＋Ｌ’）2＞Ａ’2＋
Ｃ2を満足するように、各構成要素の寸法を、例えば、
第１、第２リンク６、７の長さ：７４ｍｍ，第１、第２
アーム４、５の長さ：６０ｍｍ，支柱長さ：３０ｍｍ，
Ｂの長さ：１５ｍｍとするようにする。駆動機構１０、
１１を起動すると、モータ１６、１７の動力はそれぞれ
出力軸１８、１９、プーリ２０、２１、ベルト状伝達部
材２２、２３、ホイール１４、１５を介し第１、第２ア
ーム４、５の基部パイプ１２、１３に伝達され、第１、
第２アーム４、５を回動させることができる。これによ
り、第１、第２アーム４、５先端は、半径Ａの円周を描
くように動作し、これに伴って、第１、第２リンク６、
７が自在継手８を介して追従変位する。すなわち、第
１、第２リンク６、７は、他端の軸継ぎ手２６における
軸ａ1を中心として、互いに挟角を拡縮するように開閉
変位すると共に、回動軸ａ2を中心としてテーブル９に
対して変位して、テーブル９を軸受け部材２７における
回動軸ａ3を変位させ、テーブル９を起伏動作させるこ
とができる。このようにしてテーブル９は、図７〜図９
に示すように、支柱３頂部とテーブル９との連結点であ
る軸受け部材２７を中心として、９０゜以上の旋回動作
を成すことができる。なお、かかる多自由度機構１に
は、動作の限界点があるので、動作範囲を予めプログラ
ム等によって設定することで動作限界内でテーブル９を
旋回動作させることができる。このように、適宜設定し
たプログラムを基に、駆動機構１０、１１におけるモー
タ１６、１７を駆動制御すれば、テーブル９を所望の位
置に、且つ高速で旋回させて調整することができ、例え
ば監視カメラ等の可動雲台、レーダアンテナの旋回台、
ロボットアームの手首等に適用できるなど、汎用性の高
いものとなる。
【００１２】本発明にかかる多自由度機構は、以下のよ
うに実施することもできる。すなわち、この場合の多自
由度機構３０は、筐体３１中心に鉛直方向に立設した中
心軸３２と、この中心軸３２を中心として回動可能に第
１、第２のアーム３３、３４を設け、これら第１、第２
アーム３３、３４先端に第１、第２のリンク３５、３６
の一端を球面軸受け３７を介して旋回自在に連結する一
方、これら第１、第２リンク３５、３６の他端にテーブ
ル３８を継ぎ手手段３９を介して旋回可能に取り付け、
前記第１、第２アーム３３、３４の、中心軸３２に同軸
的に且つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入させた
基部パイプ４０、４１を介して第１、第２アーム３３、
３４を回動駆動するための駆動機構４２、４３を取り付
けるように構成している。前記継ぎ手手段３９は、第
１、第２リンク３５、３６の他端を互いに開閉可能に軸
止めしていると共に、テーブル３８を揺動可能に支持す
る構成としている。なお、前記駆動機構４２、４３は多
自由度機構１における駆動機構１０、１１と同構成であ
り、その説明は省略する。
うに実施することもできる。すなわち、この場合の多自
由度機構３０は、筐体３１中心に鉛直方向に立設した中
心軸３２と、この中心軸３２を中心として回動可能に第
１、第２のアーム３３、３４を設け、これら第１、第２
アーム３３、３４先端に第１、第２のリンク３５、３６
の一端を球面軸受け３７を介して旋回自在に連結する一
方、これら第１、第２リンク３５、３６の他端にテーブ
ル３８を継ぎ手手段３９を介して旋回可能に取り付け、
前記第１、第２アーム３３、３４の、中心軸３２に同軸
的に且つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入させた
基部パイプ４０、４１を介して第１、第２アーム３３、
３４を回動駆動するための駆動機構４２、４３を取り付
けるように構成している。前記継ぎ手手段３９は、第
１、第２リンク３５、３６の他端を互いに開閉可能に軸
止めしていると共に、テーブル３８を揺動可能に支持す
る構成としている。なお、前記駆動機構４２、４３は多
自由度機構１における駆動機構１０、１１と同構成であ
り、その説明は省略する。
【００１３】以上のような構成の多自由度機構３０で
は、テーブル３８は、第１、第２リンク３５、３６の他
端に継ぎ手手段３９を介して旋回可能に支持されている
ので、図１１に示すように、３基の多自由度機構３０に
よって、面積の大なるテーブル５０を自在に位置制御す
るように支持することが可能となる。しかも第１、第２
アーム３３、３４を回動させることで第１、第２リンク
３５、３６を開閉動作させ、継ぎ手手段３９の位置を変
位させる動作に転換されるので、テーブル５０の変位動
作は速く、しかも広い動作範囲を確保することができ
る。これにより、前述の多自由度機構１同様、汎用性の
高いものとなる。
は、テーブル３８は、第１、第２リンク３５、３６の他
端に継ぎ手手段３９を介して旋回可能に支持されている
ので、図１１に示すように、３基の多自由度機構３０に
よって、面積の大なるテーブル５０を自在に位置制御す
るように支持することが可能となる。しかも第１、第２
アーム３３、３４を回動させることで第１、第２リンク
３５、３６を開閉動作させ、継ぎ手手段３９の位置を変
位させる動作に転換されるので、テーブル５０の変位動
作は速く、しかも広い動作範囲を確保することができ
る。これにより、前述の多自由度機構１同様、汎用性の
高いものとなる。
【００１４】本発明にかかる多自由度機構は、さらに以
下のように実施することもできる。なお、この多自由度
機構６０においては、前述の多自由度機構１を構成する
構成要素と実質的に同様のものには同符号を付してい
る。すなわち、この場合の多自由度機構６０では、図１
２に模式的に機構構成を示しているが、筐体２中心に鉛
直方向に貫通するように立設した支柱３に同軸的に且
つ、互いに独立して回動可能な第１、第２アーム４、５
の他に、第３のアーム６１を同軸的に且つ独立して回動
可能に設けている。この第３アーム６１先端に第３のリ
ンク６２の一端を自在継手８を介して旋回自在に連結す
る一方、この第３リンク６２の他端を、前記第１、第２
リンク６、７の他端によって支持されているテーブル９
に回動可能に取り付けている。この場合、第３リンク６
２の他端は、第１、第２リンク６、７のテーブル９との
連結点である軸継ぎ手２６から、支柱３頂部とテーブル
９との連結点である軸受け部材２７に至る距離と等距離
の位置に、軸継ぎ手６３を介して連結する構成とするこ
とができる。そして、前記第３アーム６１には、第３ア
ーム６１を回動駆動するための駆動機構（図示省略）を
設けている。また、第３アーム６１先端における自在継
手８は、第１、第２アーム４、５先端と同円周上を移動
するように設定している。なお、かかる多自由度機構６
０における細部構造、すなわち、第３アーム６１の取り
付け構造は、第１、第２アーム４、５と同構造であり、
その説明は省略する。
下のように実施することもできる。なお、この多自由度
機構６０においては、前述の多自由度機構１を構成する
構成要素と実質的に同様のものには同符号を付してい
る。すなわち、この場合の多自由度機構６０では、図１
２に模式的に機構構成を示しているが、筐体２中心に鉛
直方向に貫通するように立設した支柱３に同軸的に且
つ、互いに独立して回動可能な第１、第２アーム４、５
の他に、第３のアーム６１を同軸的に且つ独立して回動
可能に設けている。この第３アーム６１先端に第３のリ
ンク６２の一端を自在継手８を介して旋回自在に連結す
る一方、この第３リンク６２の他端を、前記第１、第２
リンク６、７の他端によって支持されているテーブル９
に回動可能に取り付けている。この場合、第３リンク６
２の他端は、第１、第２リンク６、７のテーブル９との
連結点である軸継ぎ手２６から、支柱３頂部とテーブル
９との連結点である軸受け部材２７に至る距離と等距離
の位置に、軸継ぎ手６３を介して連結する構成とするこ
とができる。そして、前記第３アーム６１には、第３ア
ーム６１を回動駆動するための駆動機構（図示省略）を
設けている。また、第３アーム６１先端における自在継
手８は、第１、第２アーム４、５先端と同円周上を移動
するように設定している。なお、かかる多自由度機構６
０における細部構造、すなわち、第３アーム６１の取り
付け構造は、第１、第２アーム４、５と同構造であり、
その説明は省略する。
【００１５】以上のような多自由度機構６０において、
設定したプログラムを基に、第１、第２アーム４、５お
よび第３アーム６１における駆動機構を駆動制御するこ
とで、テーブル９を一層きめ細かに所望の位置に、且つ
高速で旋回させて調整することができる。例えば、図１
２に示すように、第３アーム６１を静止させておき、第
１、第２アーム４、５を、互いに反対側、すなわち遠ざ
かるように動作させると、テーブル９は、支柱３頂部と
テーブル９との連結点である軸受け部材２７を中心に変
位していく。次いで第３アーム６１を動作させていくと
（図１４参照）、テーブル９は図１３に示す矢印方向に
変位していく。このように、第１、第２アーム４、５お
よび第３アーム６１における駆動機構を駆動制御するこ
とで、テーブル９をさらに自在に旋回調節することがで
きる。
設定したプログラムを基に、第１、第２アーム４、５お
よび第３アーム６１における駆動機構を駆動制御するこ
とで、テーブル９を一層きめ細かに所望の位置に、且つ
高速で旋回させて調整することができる。例えば、図１
２に示すように、第３アーム６１を静止させておき、第
１、第２アーム４、５を、互いに反対側、すなわち遠ざ
かるように動作させると、テーブル９は、支柱３頂部と
テーブル９との連結点である軸受け部材２７を中心に変
位していく。次いで第３アーム６１を動作させていくと
（図１４参照）、テーブル９は図１３に示す矢印方向に
変位していく。このように、第１、第２アーム４、５お
よび第３アーム６１における駆動機構を駆動制御するこ
とで、テーブル９をさらに自在に旋回調節することがで
きる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、機構が簡素、且つコン
パクトで、高速動作が可能であり、しかも動作範囲が広
いので、監視カメラ等の可動雲台、レーダアンテナの旋
回台、ロボットアームの手首等、様々な分野で適用する
ことができる。
パクトで、高速動作が可能であり、しかも動作範囲が広
いので、監視カメラ等の可動雲台、レーダアンテナの旋
回台、ロボットアームの手首等、様々な分野で適用する
ことができる。
【００１７】
【図１】本発明にかかる多自由度機構の一つの実施の形
態を示す、概略断面図である。
態を示す、概略断面図である。
【図２】図１に示す多自由度機構において、テーブルを
支持する構造を示した、要部側面説明図である。
支持する構造を示した、要部側面説明図である。
【図３】図１に示す多自由度機構において、テーブルを
支持する構造を示した、要部側面説明図である。
支持する構造を示した、要部側面説明図である。
【図４】本発明にかかる多自由度機構において、特異点
にある状態を示した、斜視線図である。
にある状態を示した、斜視線図である。
【図５】図４に示す特異点にある状態の投影図である。
【図６】本発明にかかる多自由度機構において、もう一
つの特異点にある状態の投影図である。
つの特異点にある状態の投影図である。
【図７】本発明にかかる多自由度機構の動作の説明に供
する斜視線図である。
する斜視線図である。
【図８】本発明にかかる多自由度機構の動作の説明に供
する斜視線図である。
する斜視線図である。
【図９】本発明にかかる多自由度機構の動作の説明に供
する斜視線図である。
する斜視線図である。
【図１０】本発明にかかる多自由度機構の別の実施の形
態を示す、概略断面図である。
態を示す、概略断面図である。
【図１１】図１０に示す多自由度機構を組合せ構成した
一例を示す、斜視線図である。
一例を示す、斜視線図である。
【図１２】本発明にかかる多自由度機構のさらに別の実
施の形態、および動作の説明に供する斜視線図であ
る。。
施の形態、および動作の説明に供する斜視線図であ
る。。
【図１３】図１２に示す多自由度機構の動作の説明に供
する斜視線図である。
する斜視線図である。
【図１４】図１２に示す多自由度機構の動作の説明に供
する斜視線図である。
する斜視線図である。
１ 多自由度機構
２ 筐体
３ 支柱
４ 第１アーム
５ 第２アーム
６ 第１リンク
７ 第２リンク
８ 自在継手
８ａ ハウジング
９ テーブル
１０、１１ 駆動機構
１２、１３ 基部パイプ
１４、１５ ホイール
１６、１７ モータ
１８、１９ 出力軸
２０、２１ プーリ
２２、２３ 伝達部材
２４、２５ 基部材
２６ 軸継ぎ手
２７ 軸受け部材
３０ 多自由度機構
３１ 筐体
３２ 中心軸
３３、３４ 第１、第２アーム
３５、３６ 第１、第２リンク
３７ 球面軸受け
３８ テーブル
３９ 継ぎ手手段
４０、４１ 基部パイプ
４２、４３ 駆動機構
５０ テーブル
６０ 多自由度機構
６１ 第３アーム
６２ 第３リンク
６３ 軸継ぎ手
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16H 21/00 - 21/54
B25J 11/00
B25J 17/00
B23Q 1/44
Claims (6)
- 【請求項１】 筐体中心に鉛直方向に貫通するように
立設した支柱に同軸的に且つ、互いに独立して回動可能
な状態で、第１、第２のアームを設け、これら第１、第
２アーム先端に第１、第２のリンクの一端を旋回自在に
連結すると共に、これら第１、第２リンクの他端にテー
ブルを変位可能に支持する一方、前記支柱の頂点に前記
テーブルを変位可能に支持するようにし、前記第１、第
２アームにそれぞれ第１、第２アームを独立的に回動駆
動するための駆動機構を設ける構成としたことを特徴と
する多自由度機構。 - 【請求項２】 前記支柱に、第３のアームを第１、第
２アームと共に、支柱を同軸的に互いに独立して回動可
能とするべく設け、前記第３アーム先端に第３のリンク
の一端を旋回自在に連結すると共に、これら第１、第２
リンクの他端にテーブルを変位可能に支持する一方、前
記支柱の頂点に前記テーブルを変位可能に支持するよう
にし、前記第３アームに第３アームを独立的に駆動させ
る駆動機構を設ける構成としたことを特徴とする請求項
２記載の多自由度機構。 - 【請求項３】 前記第１、第２アームまたは第３アー
ムは、支柱に同軸的に且つ、互いに独立して回動可能な
状態で嵌入させた基部パイプにそれぞれ結合したもので
あり、これら基部パイプの末端側にそれぞれ駆動機構を
接続する構成としたことを特徴とする請求項１または２
記載の多自由度機構。 - 【請求項４】 筐体中心軸に同軸的に且つ、互いに独
立して回動可能な状態で、第１、第２のアームを設け、
これら第１、第２アーム先端に第１、第２のリンクの一
端を旋回自在に連結すると共に、これら第１、第２リン
クの他端にテーブルを変位可能に支持するようにし、前
記第１、第２アームにそれぞれ第１、第２アームを独立
的に回動駆動するための駆動機構を設ける構成としたこ
とを特徴とする多自由度機構。 - 【請求項５】 筐体中心軸に同軸的に且つ、互いに独
立して回動可能な第１、第２のアームと、これら第１、
第２アーム先端に旋回自在に連結した第１、第２のリン
クと、前記第１、第２アームをそれぞれ独立的に回動駆
動するための駆動機構とを有する機構ユニットを複数備
え、これら機構ユニットにおける第１、第２リンクの他
端によって、テーブルを変位可能に支持するようにした
ことを特徴とする多自由度機構。 - 【請求項６】 前記第１、第２アームは、中心軸に同
軸的に且つ、互いに独立して回動可能な状態で嵌入させ
た基部パイプにそれぞれ結合したものであり、これら基
部パイプの末端側にそれぞれ駆動機構を接続する構成と
したことを特徴とする請求項４または５記載の多自由度
機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10453999A JP3439151B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 多自由度機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10453999A JP3439151B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 多自由度機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000291761A JP2000291761A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3439151B2 true JP3439151B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14383309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10453999A Expired - Fee Related JP3439151B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 多自由度機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439151B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103003034A (zh) * | 2010-06-28 | 2013-03-27 | 马丁·施瓦布 | 六足设备 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441623B1 (ko) * | 2001-10-26 | 2004-07-23 | 성광정기 주식회사 | 테이블 자세 제어형 공작 기계 |
| KR101101495B1 (ko) | 2003-12-05 | 2012-01-03 | 자노메 미싱 고교가부시키가이샤 | 로봇 |
| JP2005230918A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-09-02 | Janome Sewing Mach Co Ltd | ロボット |
| JP5186242B2 (ja) * | 2008-02-25 | 2013-04-17 | 株式会社菊池製作所 | 揺動装置 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10453999A patent/JP3439151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103003034A (zh) * | 2010-06-28 | 2013-03-27 | 马丁·施瓦布 | 六足设备 |
| CN103003034B (zh) * | 2010-06-28 | 2015-04-15 | 马丁·施瓦布 | 六足设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000291761A (ja) | 2000-10-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |