JP6494967B2 - 球面座標操縦装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットアームまたは機械動作プレートの操縦技術分野と関し、特に各種の物体を搭載して多自由度に運動させる球面座標操縦装置と関する。

現在よく見られる球面回転運動装置は伝統的ジンバル（GIMBALS）装置である。ジンバル構造は動力ロードを大きい角度または連続的回転を果たしている。ただし、この装置は多重リング構造となるため、実施する際に、動力ロードの体積または慣性モーメントの需要が大きい場合、内リングと外リングの半径とも大きくしなければならない。そうすると操作空間が膨大化してロード容積との設定比例調整が難しくなる。また、ジンバル装置は階層リング構造によって信号伝送、コイルのほつれなどの問題がある。

1990年Lavel大学の教授C. M. GosselinとJ.F. Hamelが3-RRR球面並列構造Agile Eyeを発表した。前記構造は三つの入力回転軸を有して上からAgile Eyeを見下ろし、3軸同心で120°均等分布となり、三つの円弧状梃の球面転向装置を駆動する。ただし、Agile Eyeは動力またはトルクの出力が難しい。C. M. Gosselinはまたもう一つ構造を開示した。米国特許番号US5,966,991は五つの円弧状梃の二自由度転向構造である。

上記従来技術の問題及び改善点を鑑み、先行出願である米国特許番号US8,579,714では、内枠と外枠の四面体構造が同心に四つの内、外側円弧状梃組みと枢着する3自由度転向構造を開示している。

本発明は先行出願米国特許番号US8,579,714をベースとして少なくとも一つの内枠または外枠と選択的に枢着できる終端円弧状梃組みを増設して、直接に動力やトルクを出力できる多自由度の球面座標操縦装置を実現している。先行出願米国特許番号US8,579,714は増設の終端円弧状梃組みの干渉を受けないため、大きい可動空間を有しているが、本発明は増設の終端円弧状梃組みによって直接に動力やトルクを出力できるようにしている。

シングル式外枠枢着型の立体図である。 シングル式外枠枢着型の正面図である。 シングル式外枠枢着型の側面図である。 外枠構造組み設計１の立体図である。 外枠構造組み設計１の幾何定義図である。 外枠構造組み設計２の立体図である。 外枠構造組み設計２の幾何定義図である。 内枠構造組み設計１の立体図である。 内枠構造組み設計１の幾何定義図である。 内枠構造組み設計２の立体図である。 内枠構造組み設計２の幾何定義図である。 外枠回動部材が外枠構造設計１の内側に設けられる様子を示す立体図である。 内枠回動部材が内枠構造設計１の外側に設けられる様子を示す立体図である。 外枠回動部材が外枠構造設計２の内側に設けられる様子を示す立体図である。 内枠回動部材が内枠構造設計２の内側に設けられる様子を示す立体図である。 四組みの内レール円弧状梃の内レール円弧状梃組みと外レール円弧状梃の立体図である。 四組みの内レール円弧状梃の内レール円弧状梃組みと外レール円弧状梃の幾何定義である。 終端円弧状梃組みの外枠枢着型の立体図である。 終端円弧状梃組みの外枠枢着型の全体図である。 終端円弧状梃組みの外枠枢着型の幾何定義である。 終端円弧状梃組みの内枠枢着型の立体図である。 終端円弧状梃組みの内枠枢着型の全体図である。 終端円弧状梃組みの内枠枢着型の幾何定義である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠設計１の立体図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠設計１の幾何定義である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠設計２の立体図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠設計２の幾何定義である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠設計１の立体図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠設計１の幾何定義である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠設計２の立体図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠設計２の幾何定義である。 終端円弧状梃組み枢着外枠型の立体図である。 終端円弧状梃組み枢着外枠型の正面図である。 終端円弧状梃組み外枠枢着型のバランスディスクが設けられる例の幾何定義である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の立体図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の正面分解図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の側面分解図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式内枠の立体図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式内枠の正面分解図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式内枠の側面分解図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の立体図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の正面分解図である。 ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の側面分解図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠の立体図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠の正面分解図である。 ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠の側面分解図である。 内枠枢着型の終端円弧状梃の円弧の長さはゼロとなる例の立体図である。 内枠枢着型の終端円弧状梃の円弧の長さはゼロとなる例の幾何定義である。 外枠枢着型の終端円弧状梃の円弧の長さはゼロとなる例の立体図である。 外枠枢着型の終端円弧状梃の円弧の長さはゼロとなる例の幾何定義である。

以下は図面を参照して本発明の球面座標操縦装置の実施例を説明する。本発明の理解を促すために以下は同じ構成部材に同じ記号を付けて説明する。

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、本発明の球面座標操縦装置は、外枠構造組み４と、内枠構造組み１と、四外レール円弧状梃組み３と、四内レール円弧状梃組み２及び少なくもと一つの外枠構造または内枠構造の終端円弧状梃組み５を含み、外枠構造組み４は外枠構造4o、外枠構造4oの既定の位置に設けられる外枠回動部材4aを有している。前記外枠構造4oは複数の枠に構成され、外枠構造4oは四端の角u_{i (i=1~4)}を有し、外枠幾何四面体を決め、前記外枠幾何四面体の四端角が中心まで同じ距離にし、外枠幾何レールの半径表記はr₄、かつ前記四面体の四角の中心線は外枠構造1oの中心o_uに交わる。外枠回動部材4aそれぞれは外枠構造4oの外側（例えば図２Ａ、２Ｃ）または外枠構造4oの内側（例えば図４Ａ、４Ｃ）に設けられる。ただし、その軸中心線は必ず外枠四面体の角中心線と重なり、外枠構造4oの角心線のそれぞれの挟角の表記はΛ_ijとし、外枠幾何レールの半径の表記はr₄とし、図２Ｂ、２Ｄを参照する。

内枠構造組み１は、内枠構造1oと、内枠構造の中に設けられる内枠ホルダー1bと、内枠構造の中に設けられる内枠ロード1cと、四組みの内枠構造1oの既定の位置に設けられる内枠回動部材1aとを有している。前記内枠構造1oは複数の枠からなり、内枠構造1oに四端角_(i=1~4)を有し、内枠幾何四面体を決め、前記内枠幾何四面体の四端角が中心まで同じ距離にし、内枠幾何レールの半径の表記はr₁とし、前記四面体の四つ角の中心線は内枠構造1oの中心o_vに交わる。内枠回動部材1aのそれぞれは内枠構造1oの内側（図３Ａ、３Ｃのように）または内枠構造1oの外側（図４Ｂ、４Ｄのように）に設けられる。ただし、その軸中心線は必ず内枠四面体の一つの角度中心線と重なり、内枠構造1oのそれぞれの角中心線の間の挟角の表記はΩ_ijとし、図３Ｂ、３Ｄに示す通りである。

外枠構造4oまたは内枠構造1oは閉リングまたは開リングとなりうる。閉リング設計は強度を上げ、振動や変形を避けられる。開リング設計は動作時の干渉を減少し、図４Ａ〜４Ｄを参照する。先行出願米国特許番号US8,579,714の開示内容に基づいて、外枠構造4oまたは内枠構造1oの幾何定義は正四面体であれば、その単一対称の特性でパラメーター設定と処理シミュレーションはしやすくなる。そうすると外枠構造4oのそれぞれの角中心線の間の六つの挟角はほぼ109.5°となる。すなわちΛ ₁₂ =Λ ₁₃ =Λ ₁₄ =Λ ₂₃ =Λ ₂₄ =Λ ₃₄ ≒109.5°。内枠構造1oのそれぞれの角中心線の間の六つの挟角はほぼ109.5°となる。即ちΩ ₁₂ =Ω ₁₃ =Ω ₁₄ =Ω ₂₃ =Ω ₂₄ =Ω ₃₄ ≒109.5°である。ただし、四面体は一番特異現象（singularity phenomenon）が起きやすい。特異現象を避けるため、外枠構造4oまたは内枠構造1oの幾何定義は正四面体でなくてもよい。

外レール円弧状梃組み３と内レール円弧状梃組み２について、外レール円弧状梃3oの外側は外接軸心3aによって外枠回動部材4aと締結し、内レール円弧状梃2oの内側は内接軸心によって内枠回動部材1aと枢着し、外レール円弧状梃3oの内側は、中継軸心3bによって内レール円弧状梃2oの外側と枢着し、図５Ａを参照する。外接軸心3aは外枠四面体の一つの角中心線と重なって外レール円弧状3oを円運動させ、レールの幾何半径表記はr ₃ とし、内接軸心2aは内枠四面体の一つの角中心線と重なって外レール円弧状梃3oを円運動させ、レールの幾何半径表記はr ₂ とする。外レール円弧状梃3oの円弧の長さの定義は、外接軸心3aと中継軸心3bとの挟角となり、α_iと表記する。内レール円弧状梃2oの円弧の長さの定義は内接軸心2aと中継軸心3bとの挟角となり、β_iと表記する。内レール円弧状梃2oと外レール円弧状梃3oのそれぞれの軸端は必ず同心として外枠構造と内枠構造と同心させ、即ちどのように姿が変わっても、四組みの外接軸心3a、中継軸心3b及び内接軸心2aは必ず外枠構造と内枠構造の共同中心を指し、図５Ｂを参照する。

先行出願米国特許番号US8,579,714の開示によって、任意の一組みの外レール円弧状梃はそれと枢着する内レール円弧状梃の円弧の長さの角度の合計値は180°と等しく、またはより小さくなる必要がある。そうでなければ意味はない。すなわち、α _i +β _i ≦180°。任意の二つの外レール円弧状梃3oの円弧の長さの角度の合計値は外枠構造1oの対応する二つの角中心線の挟角と等しく、またはより大きくなる。即ち、α _i +α _j ≧Λ _ij 。任意の二つの内レール円弧状梃2oの円弧の長さの角度の合計値は内枠構造1oの対応する二つ角中心線の挟角と等しく、またはより大きい。即ち、β _i +β _j ≧Ω _ij 。ただし、特異現象を避けたい場合、それぞれの外レール円弧状梃3oの円弧の長さは等しくならなくてもよい。それぞれの内レール円弧状梃2oの円弧の長さも等しくならなくてもよい。

外枠回動部材4aや内枠回動部材1aは、トルク出力装置（例えばモータや油圧回転シリンダー）、角度検知装置（例えば光学エンコーダー）、または軸受けでありうる。一対の内と外レール円弧状梃において、外レール円弧状梃2oの枢着する外枠回動部材4aと、内レール円弧状梃3oの枢着する内枠回動部材1aの少なくともいずれはトルク出力装置とする。すなわち一対の内と外レール円弧状梃における内、外レール円弧状梃が枢着する外枠回動部材と内枠回動部材のいずれはトルク出力装置である。

本発明は先行出願米国特許番号US8,579,714の構造との違いは、新しく一組み以上の終端円弧状梃組み５が設けられていることであり、図６Ａ〜６Ｃ及び図７Ａ〜７Ｃを参照する。終端円弧状梃組み５は、終端円弧状梃5xと、終端円弧状梃5xの両側に枢着する終端回動部材5a及び終端ロード5eとを有し、終端円弧状梃5xは外枠四面体または内枠四面体の一つの角中心線と重なって終端円弧状梃5xを円運動させ、レール幾何半径はrxと表記する。終端円弧状梃の円弧の長さの角度は90°と等しく、またはより小さくなり、δと表記する。即ちδ≦90°。終端回動部材5aは適切に終端ロード5eを駆動して任意の内レール円弧状梃2oや任意の外レール円弧状梃3oの干渉を回避させ、球面座標転向角度と動作量を果たす。終端回動部材5aはトルク出力装置または回動固定装置であって、適切に終端円弧状梃5xを駆動や固定し、終端ロードが内枠構造1oや外枠構造4oに対する干渉を避ける。

外枠構造4oと外枠ホルダーは共用体構造設計でヨーク式外枠四面体構造にしてもよく、図８Ａ、８Ｃを参照する。ヨーク式外枠構造は二組みの終端円弧状梃5xの幾何定義は図８Ｂ、８Ｄに示す通りである。内枠構造1oと内枠ホルダー1bは共用設計でヨーク式外枠四面体構造に設計してもよく、図９Ａ、９Ｃを参照する。ヨーク式内枠構造は二組みの終端円弧状梃5xの幾何定義は図９Ｂ、９Ｄに示す通りである。

本発明は終端円弧状梃組み５の実施によって外枠枢着型と内枠枢着型と分けられ、下記通り説明する。

<外枠枢着型>
終端円弧状梃の外枠枢着型実施例は図６Ａ〜６Ｃに示すように、終端円弧状梃5xを同心に外レール円弧状梃3oに設け、外枠四面体の角中心線と重なるようにし、終端円弧状梃5xが内枠構造1oとそれぞれの内レール円弧状梃2oとの間に円運動させ、外枠枢着型のレール幾何定義は、r ₁ <r _x <r ₂ 。外枠構造4oは閉リングに設計し、強度をあげて振動や変形を避けられる。内枠構造1oは開リングに設計し、終端円弧状梃5xが動作時内枠構造1oに対する干渉を減少できる。終端ロード5eに把持装置を配置してもよく、例えば工作機械の把持モジュールであり、多軸複合加工機械や多軸検査機械など。外枠構造4oの中にさらに外枠ホルダー4bが設けられ、外枠ホルダー4bにさらに外枠ロード4ｃが設けられ、ホルダーモジュールや位置決めプレートを搭載でき、図１Ａ〜１Ｃを参照する。

終端円弧状梃5xは数量によってシングル式及びダブル式に分けられる。ダブル式はシングル式（上記外枠枢着型と内枠枢着型）より一組みの終端円弧状梃5x組みを増設しており、本発明が多自由度球面座標動作の時により内枠構造1oや外枠構造4oの干渉をうけやすくなり、動作空間が狭くなるが、ダブル式はもう一組みの終端円弧状梃5x組みを有するためより多様な応用可能性を果たす。

終端円弧状梃5xは数量によってシングル式及びダブル式に分けられる。ダブル式はシングル式（上記外枠枢着型と内枠枢着型）より一組みの終端円弧状梃5x組みを増設しており、本発明が3自由度球面座標動作の時により内枠構造1oや外枠構造4oの干渉をうけやすくなり、動作空間が狭くなるが、ダブル式はもう一組みの終端円弧状梃5x組みを有するためより多様な応用可能性を果たす。内、外枠構造4oをシンプルな共用体構造のヨーク式構造に設計してもよく、ダブル式の終端ロード5eの外枠構造4oや内枠構造1oに対する干渉を減らす。

下記は別々にダブル式外枠枢着型、ダブル式内枠枢着型、ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠と、ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠の実施例を説明する。

<ダブル式外枠枢着型>
ダブル式外枠枢着型の実施例は図１１Ａ〜図１１Ｃを参照してください。上記外枠枢着型のレール幾何定義：r ₁ <r _x <r ₂ と同じように、二つの終端円弧状梃5xと枢着している外枠構造4oは、閉リング式設計としてもよく、二つの終端円弧状梃5xが内レール円弧状梃2oと内枠構造1oとの間に円運動させ、かつ二つの終端ロード5eを外枠構造4oの中に遠く離れて対向させ、終端ロード5eは旋盤把持モジュールを設置でき、内枠ホルダー1bに内枠ロード1cは対向してレーザーカッターや研削主軸を設けてもよく、多軸複合加工機械に応用する。

<ダブル式内枠枢着型>
ダブル式内枠枢着型の実施例は図１２Ａ〜図１２Ｃを参照してください。上記内枠枢着型のレール幾何定義：r ₃ <r _x <r ₄ と同じように、二つの終端円弧状梃5xと枢着している内枠構造1oは、閉リング式設計としてもよく、二つの終端円弧状梃5xが外レール円弧状梃と外枠構造4oとの間に円運動させ、かつ二つの終端ロード5eを外枠構造4oの外に遠く離れて対向させ、外枠ホルダーにある外枠ロード4cは、対向して上昇装置を設けて互いにバランスを取ってトルクの変動を減らすことができ、慣性モーメントが大きいまたはトルクの変動が大きい搬送機械アームに応用できる。

<ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠>
ダブル式外枠枢着型ヨーク式内枠の実施例は図１３Ａ〜図１３Ｃを参照してください。上記ダブル式内枠枢着型のレール幾何定義：r ₁ <r _x <r ₂ と同じように、二つの終端円弧状梃5xと枢着している外枠構造4oは、閉リング式設計としてもよいが、ヨーク式内枠構造1oを採用すれば終端ロード5eとの干渉を避けられる。二つの終端ロード5eは互いに外枠構造4oの中に遠く離れて対向させ、終端ロード5eに半球状幕枠を設け、半球幕枠に投影幕やレレビウォールを設けてもよい。内枠ホルダー1bは、内枠ロード1cが運転席シミュレーション装置としても対応でき、室内空間の転向ゲーム装置や、戦闘機運転訓練装置に応用してもよい。

<ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠>
ダブル式内枠枢着型ヨーク式外枠の実施例は図１４Ａ〜図１４Ｃを参照してください。上記ダブル式内枠枢着型のレール幾何定義：r ₃ <r _x <r ₄ と同じように、二つの終端円弧状梃5xと枢着している内枠構造1oは、閉リング式設計としてもよいが、ヨーク式外枠構造4oを採用すれば終端ロード5eとの干渉を避けられる。二つの終端ロード5eは互いに内枠構造1oの外に遠く離れて対向させ、二つの終端ロード5eは半球状傘枠として設けられ、半球傘枠に多人数搭乗チャンバーや大型望遠鏡を設置してもよい。外枠ホルダーは外枠ロード4cが大慣性ロードとしても対応でき、多人数のアウトドア転向ゲーム装置や大型天文望遠鏡に応用できる。

以上は本発明の六つの望ましい実施例である。終端円弧状梃5xの円弧の長さの角度は９０°と等しく、またはより小さくなり、即ちδ≦90°となるが、終端円弧状梃5xの円弧の長さの角度がゼロとなる場合でも上記実施例設定に満たし、即ちδ=0°である。この変形例の場合、終端円弧状梃5xの両側軸が直棒型梃となる（以下は退化と称する）ため、終端回動部材5aを設置する必要がなくなる。終端円弧状梃の退化が起こす構造トルクによる変更は減少できるため、この退化した円弧状梃が枢着内枠または外枠構造は開放式と設計してもよい。図１５Ａ、図１５Ｂは内枠枢着型の変形例であって、退化した終端円弧状梃5xは内レール円弧状梃2oと同軸に内枠構造1oの一つの角中心線に設けられ、遠心に伸びて終端ロード5eを搭載する。ただし、外枠構造4oはそれぞれの外レール円弧状梃3oとの間に終端円弧状梃の動作レールを設けなくてもよく。図１５Ｃ、図１５Ｄは外枠枢着型の変形例であって、退化した円弧状梃5xは外レール円弧状梃3oと同軸に外枠構造4oの一つの角中心線に設けられ、向心に延びて終端ロード5eを搭載する。ただし、内枠構造1oとそれぞれの内レール円弧状梃2oとの間に終端円弧状梃の動作レールを設けなくてよく。この退化変形例のように、本発明実施例の主旨と原則に属し、何らかの修正、代替、改良などは、本発明の実施例の保護範囲内に属すべきである。

１ 内枠構造組み
1o 内枠構造
1a 内枠回動部材
1b 内枠ホルダー
1c 内枠ロード
２ 内レール円弧状梃組み
2o 内レール円弧状梃
2a 内接軸心
３ 外レール円弧状梃組み
3o 外レール円弧状梃
3a 外接軸心
3b 継軸心
４ 外枠構造組み
4o 外枠構造
4a 外枠回動部材
4b 外枠ホルダー
4c 外枠ロード
５ 終端円弧状梃組み
5x 終端円弧状梃
5a 終端回動部材
5e 終端ロード

Claims (6)

1. 球面座標操縦装置であって、
   外枠構造組みであって、複数の枠からなる外枠構造と、前記外枠構造の既定の位置に設けられる四つの外枠回動部材とを有する外枠構造組みであって、前記外枠回動部材の出力軸が外枠幾何四面体を決め、前記外枠回動部材のそれぞれの出力軸は、前記外枠構造の既定の外枠中心の位置に交わる外枠構造組みと、
   内枠構造組みであって、複数の枠からなる内枠構造と、前記内枠構造の既定の位置に設けられる四つの内枠回動部材とを有する内枠構造組みであって、前記内枠回動部材の出力軸が内枠幾何四面体を決め、前記内枠回動部材の出力軸は前記内枠構造の既定の内枠中心の位置に交わり、かつ前記内枠中心位置は前記外枠中心の位置と重なる内枠構造組みと、
   外レール円弧状梃組みであって、四つの外レール円弧状梃を含み、それぞれの外レール円弧状梃の外側は外接軸心によって前記外枠回動部材と締結し、かつ前記外レール円弧状梃の内側は中継軸心によって内レール円弧状梃の外側と枢着し、かつ前記外接軸心と前記中継軸心は常に前記外枠中心を指す外レール円弧状梃組みと、
   内レール円弧状組みであって、四つの内レール円弧状梃を含み、それぞれの内レール円弧状梃の内側は、内接軸心によって前記内枠回動部材と枢着し、かつ前記内接軸心は常に前記内枠中心を指し、
   それぞれの前記外レール円弧状梃と、それと枢着する前記内レール円弧状梃との円弧長さの角度の合計値は180°と等しく、またはより小さくなり、任意の二つ外レール円弧状梃の円弧長さの角度の合計値は、前記外枠構造の対応する二つの角度の中心線の挟角 と等しく、またはより大きくなり、任意の二つ内レール円弧状梃の円弧の長さの角度の合計値は前記内枠構造の対応する二つ角度の中心線の挟角と等しく、またはより大きくなる、内レール円弧状組みと、
   少なくとも一つの終端円弧状梃組みであって、一つの終端円弧状梃、前記終端円弧状梃の両側と別々に枢着する終端回動部材と終端ロードを有し、前記終端円弧状梃は任意の外レール円弧状梃と同軸に前記外枠構造の一つの角度の中心線に設けられることによって前記終端円弧状梃が前記内枠構造とそれぞれの内レール円弧梃との間に円運動させ、前記終端円弧状梃の円弧の長さの角度は90度と等しく、またはより小さくなっており、
   前記内枠構造は開リングであることを特徴とする球面座標操縦装置。
2. 前記終端円弧状梃は径方向直棒状梃となり、前記終端円弧状梃と前記外レール円弧状梃と同軸に前記外枠構造の角中心線に設けられ、向心方向に伸びて前記終端ロードを搭載することを特徴とする請求項１に記載の球面座標操縦装置。
3. 球面座標操縦装置であって、
   外枠構造組みであって、複数の枠からなる外枠構造と、前記外枠構造の既定の位置に設けられる四つの外枠回動部材とを有する外枠構造組みであって、前記外枠回動部材の出力軸が外枠幾何四面体を決め、前記外枠回動部材のそれぞれの出力軸は、前記外枠構造の既定の外枠中心の位置に交わる外枠構造組みと、
   複数の枠からなる内枠構造と、前記内枠構造の既定の位置に設けられる四つの内枠回動部材とを有する内枠構造組みであって、前記内枠回動部材の出力軸が内枠幾何四面体を決め、前記内枠回動部材の出力軸は前記内枠構造の既定の内枠中心の位置に交わり、かつ前記内枠中心位置は前記外枠中心の位置と重なる内枠構造組みと、
   四つの外レール円弧状梃を有する外レール円弧状梃組みであって、それぞれの外レール円弧状梃の外側は外接軸心によって前記外枠回動部材と締結し、かつ前記外レール円弧状梃の内側は中継軸心によって内レール円弧状梃の外側と枢着し、かつ前記外接軸心と前記中継軸心は常に前記外枠中心を指す外レール円弧状梃組みと、
   四つの内レール円弧状梃を有する内レール円弧状組みであって、それぞれの内レール円弧状梃の内側は内接軸心によって前記内枠回動部材と枢着し、かつ前記内接軸心は常に前記内枠中心を指し、
   それぞれの前記外レール円弧状梃と、それと枢着する前記内レール円弧状梃との円弧長さの角度の合計値は180°と等しく、またはより小さくなり、任意の二つ外レール円弧状梃の円弧長さの角度の合計値は、前記外枠構造の対応する二つの角度の中心線の挟角 と等しく、またはより大きくなり、任意の二つ内レール円弧状梃の円弧の長さの角度の合計値は前記内枠構造の対応する二つ角度の中心線の挟角と等しく、またはより大きくなる、内レール円弧状組みと、
   少なくとも一つの終端円弧状梃組みであって、一つの終端円弧状梃、前記終端円弧状梃の両側と別々に枢着する終端回動部材と終端ロードを有し、前記終端円弧状梃は任意の内レール円弧状梃と同軸に前記内枠構造の一つの角度の中心線に設けられることによって前記終端円弧状梃が前記外枠構造とそれぞれの外レール円弧梃との間に円運動させ、前記終端円弧状梃の円弧の長さの角度は90度と等しく、またはより小さくなり、
   前記外枠構造は開リングであることを特徴とする球面座標操縦装置。
4. 前記終端円弧状梃は径方向直棒状梃となり、前記終端円弧状梃と前記内レール円弧状梃と同軸に前記内枠構造の角中心線に設けられ、遠心方向に伸びて前記終端ロードを搭載することを特徴とする請求項３に記載の球面座標操縦装置。
5. 前記外枠構造はさらに外枠ホルダーと連結され、前記外枠ホルダーにさらに外枠ロードが設けられ、前記内枠構造の中にさらに内枠ホルダーが設けられ、前記内枠ホルダーにはさらに内枠ロードが設けられることを特徴とする請求項１または３に記載の球面座標操縦装置。
6. 前記内枠回動部材はトルク出力装置、角度検出装置または軸受けのいずれであって、前記外枠回動部材はトルク出力装置、角度検出装置または軸受けのいずれであって、前記終端回動部材はトルク出力装置または回動固定装置であって、任意の一つの前記外レール円弧状梃と、それと枢着する内レール円弧状梃とが枢着する外枠回動部材または内枠回動部材は少なくともいずれはトルク出力装置となることを特徴とする請求項１または３に記載の球面座標操縦装置。

Images