JPH0375517A - ２軸可撓継手型支持装置およびその製造方法、並びにその装置を有する２軸自由度ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野１ 本発明は、２軸自由度ジャイロにおいて、駆動回転軸に
対して直角な平面上で互いに直交する２軸の回りでの１
回転子の自在な傾動を許容する２軸可撓継手型支持装置
およびその製造方法、並びにその装置を有する２軸自由
度ジャイロに関する。

【従来の技術］ 従来、この種の２軸可撓継手型支持装置は、以下のよう
にして製造される。

まず、第５図で示すように、中空円筒状の外筒撓み部材
６１および内筒撓み部材７１に、それぞれ別々に４対の
円形孔６２を穿設する。

その円形孔６２は１機械加工によりあけられ、仕上研磨
することによって形成される。

これにより、外筒撓み部材６１の１対の円形孔６２の間
には、第１撓み部分６３が形成される。

同様に、内筒撓み部材７１の１対の円形孔の間には、第
２撓み部分か形成される（図示せず）。

第２撓み部分は、第１撓み部分と直交状態で対向してい
る。

次に、外筒撓み部材６１の内側に内筒撓み部材７１を同
心的に組み合わせ、配置する。その組み合わせたものに
、電極を用いた放電加工により、円周に沿ってスロット
６４を設け、スロット６４により対応する２つの円形孔
を接続する。

こうして、２軸可撓継手型支持装置が製造される。

その装置で、外筒撓み部材６１は、スロット６４により
上方部分６５、中間リング部分６６および下方部分６７
の３つの部分に分割されており、各部分は、第１撓み部
分６３により接続されている。

また、内筒撓み部材７１も同様に、３つの部分に分割さ
れ、第２撓み部分により接続されている。

外筒撓み部材６１の上方部分６５、下方部分６７は、そ
れぞれ内筒撓み部材７１の上方部分。

下方部分に固定されている。

内筒撓み部材７１の第２撓み部分は、回転軸線２の軸方
向の力に対して、２軸可撓継手型支持装置に強度をもた
らしている。

また、第１撓み部分６３および第２撓み部分は、回転軸
線Ｚに直角方向での回転子の傾動、すなわち、２軸変位
を可能としている。

これにより、２軸可撓継手型支持装置は、駆動軸と、例
えば、回転子のような被駆動部材との間に設けられて、
駆動軸によって回転子が回転させられるとき、この両者
の間の角度傾斜が、回転子に影響を及ぼさないようにし
ている。

このような従来技術として、特公昭５５−２５６２号公
報に示す２軸可撓継手型支持装置がある。

その他の従来技術として、特公昭６３−５２９２９号公
報に示す２軸可撓継手型支持装置がある。

この装置では、円形孔が治具ポーラを用いた機械加工に
よって穿設され、スロットが放電加工によって形成され
る。

【発明が解決しようとする課Ｂ１ 従来の２輌可撓継手型支持装置にあっては、ＷＡみ部分
を形成するために、対になった円形孔を機械加工によっ
て穿設している。しかしながら、機械加工は接触加工で
あるため、加工後に被加工物内に応力が残ってしまう、
その応力は、支持装置に歪を生じるため、その支持装置
を用いて製造されたジャイロの性能に悪影響を及ぼす可
能性かあるという問題点があった。

また、機械加工による円形孔の穿設は、寸法管理が困難
であるため、対になった円形孔の近接の度合を一定にす
るのが困難であった。円形孔の近接の度合が一定でない
場合には、製造されたジャイロの性能に悪影響を及ぼす
可能性があるという問題点かあった。

また、通常の放電加工による製造では、ある程度の量の
加工を行なうと、電極が消耗して所望の孔の形成ができ
なくなるため、定期的に電極を交換する必要があり、処
理を中断することにより、生産性が落ちるという問題点
があった。

また、円形孔をワイヤ放電加工により形成する場合には
、中央の丸く繰り抜かれた部分か落ちて、被加工物とワ
イヤとの間に挟まることがある。この場合、これを取り
除かない限り、ワイヤ放電することかできないので、取
り除くために処理を中断することにより、生産性が落ち
るという問題点かあった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目
してなされたもので、機械加工を用いずに製造すること
ができ、ワイヤ放電加工により製造する場合には、寸法
管理か容易であって、歪を有さず、生産性を向上させる
とともに、２軸自由度ジャイロの性能を向上させる２軸
可撓継手型支持装置およびその製造方法、並びにその装
置を有する２軸自由度ジャイロを提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 本願は、かかる目的を達成するための手段として、次の
発明を提供する。

本発明の２軸可撓継手型支持装置は、スロット・により
３つの部分に分割され、円周面上で等間隔で離れた４つ
の第１）Ｊみ部分により接続されて一体に形成された中
空円筒状の外筒撓み部材と、該外筒撓み部材の内側に同
心で配置され、スロットにより３つの部分に分割され、
各前記第１撓み部分とそれぞれ直交状態で対向する第２
撓み部分により接続されて一体に形成された中空円筒状
の内筒撓み部材とを具備した２軸可撓継手型支持装置に
おいて、 前記第１撓み部分は、前記外筒撓み部材の互いに近接す
るスロットの間に挟まれた部分から成り、前記第２撓み
部分は、前記内筒撓み部材の互いに近接するスロットの
間に挟まれた部分から成ることを特徴とする。

スロットの端部は、撓み部材が一定の回転中心で撓むの
を許容するスロット形状であれば、例えば、半円、放物
線状、Ｖ字状などいかなる形状であってもよい。

しかしながら、スロットの端部は、弧状に湾曲しており
、前記第１撓み部分および前記第２撓み部分は、前記弧
状スロットの間に挾まれた部分から成ることが、好適で
ある。

なお、弧状には、例えば、円、楕円などの弧の一部の形
状を含むものである。

また、本発明の２軸自由度ジャイロは、このような２軸
可撓継手型支持装置を有するものである。

本発明の２軸可撓継手型支持装置の製造方法は、スロッ
トにより３つの部分に分割され、円周面上で等間隔で離
れた４つのＷＪｌ撓み部分により接続され°て一体に形
成された中空円筒状の外筒撓み部材と、該外筒撓み部材
の内側に同心で配置され、スロットにより３つの部分に
分割され、各前記第１撓み部分とそれぞれ直交状態で対
向する第２撓み部分により接続されて一体に形成された
中空円筒状の内筒撓み部材とを具備した２軸可撓継手型
支持装置の製造方法において、 前記外筒撓み部材に、対を構成するスロット間に前記第
１撓み部分を形成する４対の端部スロットを、円周面上
で等間隔で離して形成する工程、 前記内筒撓み部材に、前記第２撓み部分を形成する４対
の端部スロットを、円周面上で等間隔で離して形成する
工程、 を具備することを特徴とする。

本発明の２軸可撓継手型支持装置の製造方法は、好適に
は、前記スロットをワイヤ放電加工により形成すること
を特徴とする。

ワイヤ放電加工とは、ワイヤと被加工物との間に電圧を
かけて、放電を発生させ、被加工物を溶融、蒸発させる
ことにより、被加工物から溶融部分を除去して加工する
技術である。ワイヤ放電加工ては、ワイヤと被加工物と
の間に物理的接触かないため、被加工物に応力か残らず
、従って、被加工物は、歪を有さない。また、一般に、
ワイヤ放電加工では、機械加工に比べて、加工時間か短
縮される。

［作用Ｊ ２軸可撓継手型支持装置は、外筒撓み部材の撓み部分か
、外筒撓み部材の互いに近接するスロットの間に挟まれ
た部分から戒り、内筒撓み部材の撓み部分か、内筒撓み
部材の互いに近接するスロットの間に挟まれた部分から
成る。

このように、撓み部分がスロットから成るため、機械加
工などの接触加工を施すことなく、非接触°式のワイヤ
放電加工により製造することができ、ワイヤ放電加工に
より製造された２軸可撓継手型支持装置は、歪を有さず
、２軸自由度ジャイロの性能を向上させる。

また、ワイヤ放電加工は、２軸可撓継手型支持装置の寸
法管理を容易にするため、ワイヤ放電加工により製造さ
れた２軸可撓継手型支持装置を有する２軸自由度ジャイ
ロの性能を向上させる。

さらに、ワイヤ放電加工による製造は、常にワイヤの新
たな部分で加工するため、通常の放電加工による製造と
異なり、電極を交換する必要かない。

また、２軸自由度ジャイロでは、回転子の駆動軸回りの
慣性能率なＡ、中間リングの駆動軸回りの慣性能率をＢ
、中間リングの駆動軸と直交して自在傾斜を可能とする
撓み部分の中心軸回りの慣性能率をＣ１中間リングの駆
動軸およびＣと直交して自在傾斜を可能とする撓み部分
の中心軸回りの慣性能率なりとすると、 Ｃ＋Ｄ−Ｂ という関係式が成立する（　Ｒｏｂｅｒｔ　Ｊ、Ｇ、Ｃ
ｒａｉｇによる　　“　Ｔｈｅｏｒｙ　　ｏｆ　　Ｅｒ
ｒｏｒｓ　　ｏｆ　　ａ　　ＭｕｌｔｉｇｉｍｂａｌＥ
ｌａｓｔｉｃａｌｌｙ　５ｕｐｐｏｒｔｅｄ、Ｔｕｎｅ
ｄ　ＧｙｒｏｓｃｏｐｅＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳＡＣＴ
ＩＯＮＳ　　ＯＮ　　ＡＥＲＯ３ＰＡＣＥ　　ＡＮＤＥ
ＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＹＳＴＥＭＳ　ＶＯＬ、ＡＥＳ−
８，ＮＯ，３ＭＡＹ　１９７２参照）。

上記関係式で、Ｆ、値か大きいほど、２軸自由度ジャイ
ロの同調性（チューニング）かよいことか、わかってい
る。上記関係式で、Ｆ、値を大きくするには、分母の（
Ｃ＋Ｄ−Ｂ）を小さくすればよい。そのためには、中間
リングの径を小さくするか、あるいは、２軸可撓継手型
支持装置の中間リングの駆動軸方向の長さを短くすると
よい。

本発明は、中間リング部分の駆動軸方向の長さを十分に
縮めることにより、２軸自由度ジャイロの同調性を向上
させる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す、２軸可撓継手型支持
装置の分解斜視図、第２図は内筒撓み部材の展開図、第
３図は外筒撓み部材の展開図、第４図は２軸可撓継手型
支持装置の斜視図である。

第１図に示すように、本発明の２軸可撓継手型支持装置
は、中空円筒状の外筒撓み部材１１と、外筒撓み部材１
１の内径より小径の外径を有する内筒撓み部材ｌとを具
備している。外筒撓み部材１１は、上部に、外径がその
下部の外径より大径をなしたフランジ２８を有している
。

外筒撓み部材１１および内筒撓み部材１は、説明の便の
ため、第１図で、軸方向に分離して示しているか、常態
では、第４図で示すように、円筒撓み部材ｌは、外筒撓
み部材１１の内側に、共通する回転軸線Ｚを有して同心
的かつ入れ子犬に挿入されて、設けられている。

以下、本発明の２軸可撓継手型支持装置の製造方法につ
いて説明する。

まず、ワイヤ放電により、外筒撓み部材１１の円周面に
４対の端部スロット２２．２３，３２゜３３を形成する
。

端部スロット２２，２３，３２．３３を形成するには、
まず、電極を用いた放電加工により、外筒撓み部材１１
の円周面に８個の直径０．５ｍｍ程度の大きさの貫通孔
を形成する。

次に、その貫通孔にワイヤを通して、ワイヤ放電加工に
より、溝状の孔を形成して、端部スロット２２，２３，
３２．３３とする。

端部スロット２２，２３，３２．３３は、端部スロット
２２．２３と端部スロット３２．３３とが円周面で等間
隔で隣り合って、すなわち、それぞれ回転軸線Ｚを中心
として９０度離れて、穿設されている。

端部スロット２２．３２は上位置に穿設されて円弧部分
を下方に向けており、端部スロット２３．３３は下位置
に穿設されて、円弧部分を上方に向けている。従って、
端部スロット２２は、端部スロット２３と互いに円弧部
分で、回転軸線Ｚの軸線方向で近接して対向している。

同様に、端部スロット３２は、端部スロット３３と近接
して対向している。端部スロット２２，２３゜３２．３
３は、好適には、半円の円弧形の孔から戒っている。し
かしながら、端部スロットは、スロットであれば、例え
ば、半楕円の弧状の孔であってもよい。

端部スロット２２と端部スロット２３との間、および、
端部スロット３２と端部スロット３３との間には、第１
撓み部分１４が、形成される。

第１撓み部分１４の長手方向は、回転軸線２に対し直角
をなしている。

第１撓み部分１４の幅は、所望のばね定数を有する長さ
に設定される。

端部スロット２２は、回転軸！ｉ！Ｚを中心として１８
０度離度離他の端部スロット２３と下方スロット１９に
より連通されており、端部スロット３゛２は、回転軸Ｍ
Ｚを中心として１８０度離度離他の端部スロット３３と
上方スロット１８により連通されている。

第３図で、上方スロット１８は、端部スロット３２の左
端から左方向に平行に伸びて上方に直角に折れ曲り、フ
ランジ２８の下縁に沿ってのび、端部スロット２２．２
３の上方を過ぎて、端部スロット３２の近くで下方に直
角に折れ曲って、端部スロット３３の右端へ右方向から
平行に連通している。

一方、下方スロット１９は、端部スロット２２の右端か
ら右方向に平行に伸びて下方に直角に折れ曲り、端部ス
ロット３２．３３の下方を過ぎて、端部スロット２３の
近くで上方に直角に折れ曲って、端部スロット２３の左
端へ左方向から平行に連通している。

上方スロット１８と下方スロット１９とは平行であって
、上方スロット１８の上方には上方部分１５か形成され
、上方スロット１８と下方スロット１９との間には中間
リング部分１６か形成され、下方スロット１９の下方に
は下方部分１７が形成される。従って、外筒撓み部材１
１は、第１撓み部分１４で接続された、上方部分１５と
中間リング部分１６と下方部分１７との３つの部分に分
れる。

端部スロット２３の下方で、下方スロ・ソト１９の延長
上には、小孔２０か穿設されている。

一方、内筒撓み部材ｌは、円周面に４対の端部スロット
２．３，１２．１３を有する。

端部スロット２，３，１２．１３は、端部スロット２，
３と端部スロット１２．１３とが円周面で等間隔で隣り
合って、すなわち、それぞれ回転軸線２を中心として９
０度離れて、穿設されている。

第２図で、端部スロット２は左位置に穿設されて円弧部
分を右方向に向けており、端部スロット３は右位置に穿
設されて円弧部分を左方向に向けている。従って、端部
スロット２は、端部スロット３と互いに円弧部分で、回
転軸線Ｚに直角の方向て近接して対向している。同様に
、端部スロット１２は、端部スロット１３と近接して対
向している。

端部スロット２，３，１２．１３は、好適には、半円の
円弧形の孔から成っている。しかしながら、端部スロッ
トは、スロットであれば、例えば、半楕円の弧状の孔て
あってもよい。

端部スロット２と端部スロット３との間、および、端部
スロット１２と端部スロット１３との間には、第２撓み
部分４か、形成される。

第２撓み部分４の長手方向は、回転軸線Ｚの軸線方向に
沿っている。

第２撓み部分４の幅は、所望のばね定数を有する長さに
設定される。

端部スロット２は、回転軸線Ｚを中心として約１８０度
離れた他のスロット３と下方スロット９により連通され
ており、端部スロット１２は、回転軸線Ｚを中心として
約１８０度離れた他のスロット１３と上方スロット８に
より連通されている。

第２図で、上方スロット８は、端部スロット１２の上端
から左方向に平行に伸びて上方に直角に折れ曲り、端部
スロット３．２の上方を過ぎて、端部スロット１３の近
くで下方に直角に折れ曲って、端部スロット１３の下端
へ右方向から平行に連通している。

一方、下方スロット９は、端部スロット２の下端から左
方向に平行に伸びて下方に直角に折れ曲り、端部スロッ
ト１３．１２の下方を過ぎて、端部スロット３の近くで
上方に直角に折れ曲って、端部スロット３の上端へ右方
向から平行に連通している。

上方スロット８と下方スロット９とは平行であって、上
方スロット８の上方には上方部分５が形成され、上方ス
ロット８と下方スロット９との間には中間リンク部分６
が形成され、下方スロット９の下方には下方部分７が形
成される。従って、内筒撓み部材ｌは、第２撓み部分４
で接続された、上方部分５と中間リング部分６と下方部
分７との３つの部分に分れる。

端部スロット２と３との中間で、下方スロット９の延長
上には、小孔１０が穿設されている。内筒撓み部材ｌの
小孔１０と外筒撓み部材１１の小孔２０とは、第２撓み
部分４と第１撓み部分１４とをアライメントするための
ものである。

外筒撓み部材１１の内側に内筒撓み部材１か挿入された
とき、外筒撓み部材１１の第１撓み部分１４と内筒撓み
部材ｌの第２撓み部分４とは、直交状態て対向して中心
が一致し、重なり合うよう配置される。

外筒撓み部材１１の上方部分１５は、内筒撓み部材１の
上方部分５と結合され、下方部分１７と７とかそれぞれ
結合される。

次に作用を説明する。

第１図において、内筒撓み部材１の第２Ｗａみ部分４は
、回転軸線Ｚの軸方向の力に対して、２軸可撓継手型支
持装置に強度をもたらしている。

外筒撓み部材１１の第１撓み部分１４と、内筒撓み部材
ｌの第２撓み部分４とは、回転軸線Ｚに直角で、第１撓
み部材１４と第２撓み部材４との交差部の中心を通る軸
線の回りで、角変位、すなわち撓むことか可能である。

そして、第１撓み部分１４および第２撓み部分４は、回
転軸線Ｚに直角方向での回転子の傾動、すなわち、２軸
変位を可能としている。

端部スロットは、ワイヤ放電加工により、穿設すること
ができる。この場合、機械加工による孔加工に比べて、
加工後の被加工物の残留応力が少なく、ワイヤ放電加工
により製造された２軸可撓継手型支持装置を有する２軸
自由度ジャイロの性能は、向上するものである。

また、このように構成された２軸可撓継手型支持装置で
は、第１撓み部分１４を形成する端部スロット２２，２
３，３２．３３が半弧状であるため、撓み部分を円形孔
から形成するものに比べて、回転軸線２方向の長さが円
形孔１個の直径分だけ短くすることができる。

従って、前述のＦ、値の等式において、Ｃの値およびＤ
の値がともに（１／２）Ｈに近づくので、分母の（Ｃ＋
Ｄ−Ｂ）の値がＯに近づき、その結果、Ｆ１値が大きく
なることがわかる。すなわち、このような２軸可撓継手
型支持装置を有する２軸自由度ジャイロの同調性が向上
する。

【発明の効果Ｊ 本発明に係る２軸可撓継手型支持装置によれば、非接触
式のワイヤ放電加工により製造することができるので、
製造された２軸可撓継手型支持装置は、応力が残らない
ため歪を有さす、２軸自由度ジャイロの性能を向上させ
る。

また、ワイヤ放電加工は、寸法管理を容易にするため、
２軸自由度ジャイロの性能を向上させる。

また、撓み部分を形成するとき、繰り抜かれて抜は落ち
る部分かないため、それにより放電加工が中断すること
かなく、２軸可撓継手型支持装置の生産性を向上させる
ことができる。

さらに、外筒撓み部材および内筒撓み部材の撓み部分が
、互いに近接するスロットの間に挟まれた部分から威る
ので、円形孔から成る場合に比べて、撓み部分を形成す
る長さが短く、従って、中間リング部分の駆動軸方向の
長さを短縮することかできる。この長さか短縮された２
軸可撓継手型支持装置を有する２軸自由度ジャイロは、
同調性が向上し、高性能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す、２軸可撓継手型支持
装置の分解斜視図、第２図は内筒撓み部材の展開図、第
３図は外筒撓み部材の展開図、第４図は２軸可撓継手型
支持装置の斜視図である。 第５図は従来技術の２軸可撓継手型支持装置の斜視図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スロットにより３つの部分に分割され、円周面上で
   等間隔で離れた４つの第１撓み部分により接続されて一
   体に形成された中空円筒状の外筒撓み部材と、該外筒撓
   み部材の内側に同心で配置され、スロットにより３つの
   部分に分割され、各前記第１撓み部分とそれぞれ直交状
   態で対向する第２撓み部分により接続されて一体に形成
   された中空円筒状の内筒撓み部材とを具備した２軸可撓
   継手型支持装置において、 前記第１撓み部分は、前記外筒撓み部材の互いに近接す
   る端部スロットの間に挟まれた部分から成り、前記第２
   撓み部分は、前記内筒撓み部材の互いに近接する端部ス
   ロットの間に挟まれた部分から成ることを特徴とする２
   軸可撓継手型支持装置。 ２、前記端部スロットは、弧状に湾曲しており、前記第
   １撓み部分および前記第２撓み部分は、前記弧状スロッ
   トの間に挾まれた部分から成ることを特徴とする請求項
   １記載の２軸可撓継手型支持装置。 ３、請求項１または２記載の２軸可撓継手型支持装置を
   有する２軸自由度ジャイロ。 ４、スロットにより３つの部分に分割され、円周面上で
   等間隔で離れた４つの第１撓み部分により接続されて一
   体に形成された中空円筒状の外筒撓み部材と、該外筒撓
   み部材の内側に同心で配置され、スロットにより３つの
   部分に分割され、各前記第１撓み部分とそれぞれ直交状
   態で対向する第２撓み部分により接続されて一体に形成
   された中空円筒状の内筒撓み部材とを具備した２軸可撓
   継手型支持装置の製造方法において、 前記外筒撓み部材に、対を構成するスロット間に前記第
   １撓み部分を形成する４対の端部スロットを、円周面上
   で等間隔で離して形成する工程、 前記内筒撓み部材に、前記第２撓み部分を形成する４対
   の端部スロットを、円周面上で等間隔で離して形成する
   工程、 を具備することを特徴とする２軸可撓継手型支持装置の
   製造方法。 ５、前記スロットをワイヤ放電加工により形成すること
   を特徴とする請求項４記載の２軸可撓継手型支持装置の
   製造方法。