JPH06510488A - 丸い物体の心出し装置 - 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】 本発明は全体として物体を交換できるようにして装着するための装置に関するも のである。更に詳しく言えば、本発明は変化する直径の丸い物体の心出しと保持 ができる装置に関するものである。

丸い物体を交換できるようにして装着するための装置はほとんど無限の態様で利 用できる。本発明にとってとくに興味のあることは、周縁部が円形で、個々の物 体の直径がかなり高い比にわたって変化することがあるような物体を交換できる ようにして装着するための装置である。この種の装着装置の例はレンズ、鏡、ビ ーム分割器、格子等を装着するための光学部品ホルダを含む。

光学部品ホルダ自体は各種の態様をとることができる。１つの共通の態様は、フ レームまたはポストにばねで装着される一対の向き合うあごを備えることである 。各あごはＶ形で、あごを開き、あごの間に物品を置き、ばねの張力の下にあご を閉じることができるようにして光学部品を所定場所に保持する。光学部品を装 着できるようにあごの内面に沿って溝が設けられる。そのような光学部品ホルダ はイーりング（Ｅａ　Ｉ　ｉ　ｎｇ）カタログ番号Ｅ１００Ｋ／１９０．Ｃ２４ ，Ｃ２５ページに記載されているカタログ番号２２−８１５５　（ばねグリップ レンズホルダ）として市販されている。

そのような向き合うアーム光学要素ホルダは機能するが、比較的限られた範囲の 直径、典型的には約１＝２だけの比以内、だけを受け入れることができるという 不利をこうむる。更に、そのような装置に保持されている円形光学部品の中心点 が、保持されている特定の部品の直径に応じて、ホルダの固定されている部分に 対して動くであろう。直径の異なる光学部品が交換されるときはそのような特性 は望ましくなく、外部で発生された光ビームに対する部品の中心金ゎせを維持す ることが望ましい。

そのような心出しを行う第２の種類の光学部品マウントを全体として「アイリス 」マウントと呼ぶ。そのようなアイリス・マウントは、円形フレームの周縁部の 周囲に配置される３本またはそれ以上の枢着されたアームを含む。各アームの内 向きの移動距離を等しく調整することにより、変化する直径の部品の中心を円形 フレームの中心に対して同心状にして、それらの部品を保持する。アイリス装着 装置の例がクリンガー・カタログ（ＫＩｉｎｇｅｒＣａｔａｌｏｇｕｅ）　１９ ９０年版２２５ページ所載のｒＰｓｃ１００同心グリップ付きホルダＪ　（ｃａ ｔ、　Ｎｏ、１７８　１３３）として市販されている。

そのようなアイリス・マウントは理論的には有用であるが、光学部品の精密な心 合わせを確保するために、３本のアームの全ての中心の精密な位置合ゎせを維持 することは困難なことがある。３本のアームのそのような同時心合ゎせを確実に 行わせるアイリス・マウントの設計は複雑になることがあり、その結果としての 装置は必ずしも常に頑丈であるわけではない。また、保持されている物体の中心 とホルダの周縁部との間の距離は常に大きいために、狭い間隔で隔てられている 光ビームを受けるために光学要素を位置させることが困難にされる。

それらの理由から、直径の異なる複数の物品を中心を合わせて保持することがで きる装着装置の別の設計を得ることが望ましい。２：ｌより大きく、好ましくは ３：１より大きく、更に好ましくは１ｏ：１より大きい範囲にわたって変化する 直径を持つ円形物品を保持できることは特に望ましい。そのような部品は最少数 の作動部品を持たなければならず、かつ部品の整列状態を容易に維持するように 頑丈な構造でなければならない。第１の場所において円形物品をつかむためのロ ボットの腕その他の組立体において、つかみ要素または握り要素としてその装置 を作動させることができることも特に望ましい。

発明の概要 本発明によれば、円形物品のホルダがフレームに関して物品の中心を合わせるこ とができる。この装置は、一対のアームを備える。それらのアームの近端部がフ レームへ枢着される。第１のアームがその遠端部に単一の接触点を形成し、第２ のアームはその遠端部に一対の分岐面を定める。各分岐面は、円形物品にその直 径に応じて接触するために利用できる接触点の連続軌跡を定める。既知の比、通 常は一定比にあるそれらのアームのそれぞれの枢着点（それらは離隔させること ができ、または同心状にできる）の周囲を回転するように、アームは機械的に結 合される。そうすると、保持される円形物品の直径とは無関係に、アームがその 物品の３つの点に接触し、そのような物品の中心点がフレームに対して単一の固 定場所にあるようにして物品を保持するように、アームが第１のアームにおける 単一の接触点の位置と、第２のアームにおける分岐面の形とが選択される。

本発明は、下記の条件を厳密に満ち、特に清白させられた表面で第２のアームを 保持するホルダを更に含む。（１）第２のアームが第１のアームから離されてい るが、希望の物品の中心点から等間隔の位置に枢着される。（２）アームが一定 の回転比で動く。任意の特定の半径（アーム長さ）の湾曲面および回転運動比を 計算するために正確な式が与えられる。しかし、各アームの枢着点が物品の中心 点から異なる距離のところに配置されるという条件と、アームが一定でない比で 相対的に回転するという条件の少なくとも一方の条件を含めたその他の条件に対 してカーブを計算できることもわかるであろう。

光路上のｉ！ｌ！！な場所に位置させられている、種々の直径を持つ特定の光学 部品を交換することがしばしば希望されるような光学的装着装置における装置と して、本発明のホルダは特に有用である。通常は、本発明のホルダは、重要な場 所に光学部品を保持するために正確に位置させられているポストその他のプラッ トホームへ装着される。本発明のホルダにより部品を直径が異なる別の部品と交 換でき、しかも第２の円形部品の中心点を第１の円形部品のそれと一致したまま にできる。

円形部品を第１の場所においてつかむ、すなわち捕らえて、その物品を別の場所 へ動かすことが望ましい装置においても用いられる。たとえば、円形の物品を所 定のやり方で動かすためにプログラムされているロボット・アームにおいて、ホ ルダをアクチュエータすなわちつかみ機として使用できる。ホルダの既知の中心 点を物品の予測される中心点に整列させることだけを必要とするように、変化す る直径の物品をつかみ取る場所に無作為に置く場合に、本発明のホルダは特に有 用である。本発明のホルダを使用することにより、保持アームの中心点がアーム の開かれる度合いに応じて変化しないから、ロボット・アームおよびその他の自 動装置の自動制御が簡単にされる。

図面の簡単な説明 図１は可変高袋打ポストへ装着されている、本発明の原理に従って製作された円 形物品ホルダの斜視図である。

図２は、比較的大きい円形物品を保持している様子を示す、図１のホルダの正面 図である。

図３は、中間寸法の円形物品を保持している図１のホルダの一部を切り欠いて示 す正面図である。

図４は保持アームがほぼ閉じられている図１の円形物品ホルダの正面図である図 ５は直角座標平面内のカーブを計算するのに用いられるパラメータを含む、本発 明の円形物品の第２のアームの湾曲面を示す。

特定の実施例の説明 図１〜４を参照すると、本発明の原理に従うて製作された円形物品ホルダｌＯが フレーム１２と、このフレームへ枢着された第１のアーム１４と、フレームへ枢 着された第２のアーム１６とを含む。第１のアーム１４はそれの末端部に接触点 １８を含み、第２のアーム１６はそれの末端部に分岐面２０，２２を含む０図１ および図２に示すように、アーム１４の接触点１８が物品の第１の点に接触し、 表面２０．２２が物品の第２の点と第３の点へそれぞれ接触するように、アーム １４．１Ｂは円形物品Ａをそれらの間に保持できる。物品Ａの中心点ＣＰがフレ ーム１２に対して特定の位置にあるように物品Ａが保持される。後で詳しく説明 するように、ホルダ１０が異なる直径の物品１ｏを保持でき、しがも各物品の中 心点をフレーム１２に対して正確な位置に維持するように、接触点１８の位置と 、カーブ２０．２２の形と、枢着点１５．１７の位置と、アーム１４と！６が相 対的に回転する速さとは特に選択される。

アーム１４．１Ｂが相対的に既知の速度で逆向きに回転するように、それらのア ームが機械的に連結されている。通常は、アームが固定された一定の比で回転す るように連結される。そうすることによって装置の構造と、湾曲面２０，２２の 形の計算とが簡単となる。しかし、アームが一定でなく、あるいは互いに非直線 的に回転するようにアームを連結し、装置の残りのパラメータ、とくにカーブ２ ０．２２の形を調整して適応させることもできる。

アームの間の連結機構は、チェーン、タイミングベルト、バー・リンク機構、バ ンド駆動、などを含む各種の態様をとることができる。しかし、アームの運動を 一緒に結合するために歯車組立体を使用することが好ましい。とくに好適なもの は、図示されているように、双方のアームの間に一定の回転比を持たせるための インボリュート歯の形を有する単一歯かみ合わせ歯車である。図示の歯車はアー ム１４と１６の間でり、Ｓ：１の一定の比を持たせるように構成される。この場 合には、アーム１４が時計方向に回転する１単位ごとにアーム１６は逆時計回り に（図示のように）１．６単位回転する。

図示のように、枢着点１５と１７は離隔されており、保持されている物品Ａ１Ａ ′の中心点ＣＰから等しい距離にある。しかし、枢着点は固定された点に配置さ れる必要はない。もっとも、それらが異なる距離に配置されて〜する場合は、湾 曲面の計算（以下に詳しく説明する）は多少は複雑になる。

第１のアームの枢着点と第２のアームの枢着点を１つの枢着点に同心状に装着す ることも可能である。しかし、そのような同心状装着には、設計に組み込むため には全体として一層複雑である、副軸歯車のようなより複雑な歯車機構を必要と する。アームの同心状装着にはその他の利点がないから、図示のように離隔装着 を採用することが一般に好ましい。

支持されている物品ＡＳＡ’に対してアーム１４．１６を強固に保持できるよう に、止めねじ３０（図３）が通常設けられるであろう。止めねじ３０はフレーム １２の側面に形成されているねじ穴３２に受けられて、アーム１６の裏面に取り 付けられて、フレーム１２に形成されている穴の中に存在するタブ３４に係合す る。したがって、止めねじ３０はタブ３４により形成されている表面３５に係合 して、アーム１６は物品Ａ、Ａ’に対して内向き（時計回り）に回転させる。

そうするとアーム１４は連結機構により内向き（逆時計回り）に回転させられる 。希望によりアーム１４をばね要素（図示せず）により更に結合して、物品Ａ１ 八′がそれらの間に強固に保持されるように更にすることができる。

次に、完全に閉じられている状態にあるアー今１４．１８が示されている図４を 参照する。そこでは、アーム１４上の接触点１８が、保持されている物品に対し て中心点である点でアーム１６の表面２０，２２が枝分かれする分岐点に係合す る。このようにして、図４に示すように、アームが一緒に接近した時に、直径が 非常に小さい円形物品、および図２における物品Ａのような、比較的大きい直径 を育する物品を保持できる。もちろん、完全に閉じ、極めて微小な直径の物品を 同心状に保持するために、分岐点とアーム１４上の接触点１８を相補的なＶ形に 合致させねばならない。図示の丸くされた形状は機械加工を容易にするための妥 協である。

本発明のホルダ１０を各種の表面およびその他の装置へ装着できる。図１に示す ように、フレーム１２を、それへ直接固定されている垂直方向に調整可能な軸４ ２を有する装着ポスト４０へ取り付けると便利である。装着ポスト４ｏはレバー ４４を含む。軸４２を上下させることができるようにするためにそのレバーを押 すことができる。そのような装着ポストの構造が、１９９１年１月７日に出願さ れた未決の出願Ｎｏ、０７／６３８．８８６に詳しく記載されている。参考のた めにそれの開示をここに含める。

次に図５を参照して直角座標面内の２つの湾曲面２０，２２のための式にっ（１ て説明する。それらの式は、中心点ＣＰと枢着点１５．１７との間の距離は等し く、値Ｒ（これは任意に選択される）を有すると仮定する。また、第１のアーム １４の時計回り回転と、第２のアーム１６の逆時計回り回転との閏の比は一定の 値Ｃ（これも任意に選択され、結合機構の構造により決定される）を持つとも仮 定する。それらの仮定を基にして、カーブ２ｏの直角座ｅｌ　（Ｘ２．　ｙｔ） と、第２のカーブ２２の直角座標（ｘ＋＋　ｙｔ）とを次のようにして計算でき る。

ｘ　＋　＝　Ｒ（Ｐ＋Ｑ） ）’＋　＝　Ｒ（Ｓ十Ｔ） Ｘ２　＝　Ｒ（Ｐ−Ｑ） ｙ２＝Ｒ（Ｓ−Ｔ）　ここに ｐ　＝ｓｉｎθ−（ｓｉｎθ／Ｃ）　（（ｃｏｓθ）／Ｃ）Ｑ＝（２ｓｉｎθ） 　（ｓｉｎθ／２Ｃ）　（１（ｃｏｓ２θ／２Ｃ）／Ｃ２）”５＝ｃｏｓＯ＋（ ｓｉｎθ／Ｃ）　（ｓｉｎθ）／ＣＴ＝（２ｃｏｓθ）　（ｓｉｎθ／２Ｃ）　 （１−（ｃｏｓ２θ／２Ｃ）　／Ｃ２）　”θは、枢着点１７において測定した カーブ２ｏと２２が収束する点と中心点ＣＰの間で広がった角度である。

図５に示されている実際の角度は１．６に等しいＣを基にしている。保持されて いる物品の半径は２Ｒｓｉｎθ／２Ｃに等しい二である。

以上、理解を明確にするために本発明の詳細な説明したが、添付した請求の範囲 内である変更を行うことができることが明らかであろう。

ＲＧ、１ Ｆ１６：　４゜ ＦＩＧ　５゜ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ 、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　Ｒ○、　ＲＵ、　ＳＤ 、ＳＥ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．近端部がフレームへ枢着され、遠端部において単一の接触点を定める第１の アームと、 近端部がフレームへ枢着され、接触点の連続する軌跡をおのおの定める一対の分 岐した面を有する第２のアームと、 第１のアームと第２のアームの相対的な回転運動の比を制御するために第１のア ームと第２のアームを機械的に連結する手段と、を備え、単一接触の位置と、分 岐面の形と、相対的な回転運動の比とが物品の直径とは無関係に、保持される物 品の中心点を維持するようにフレームに対して固定された位置に選択された心出 しされる物品のホルダ。
2. ２．請求の範囲１記載のホルダであって、フレームにおける第１のアームの枢着 点は第２のアームの枢着点から離隔されるホルダ。
3. ３．請求の範囲１記載のホルダであって、機械的な結合手段は歯車であるホルダ 。
4. ４．請求の範囲３記載のホルダであって、歯車は単一歯かみあい歯車であるホル ダ。
5. ５．請求の範囲１記載のホルダであって、機械的な連結手段は一定の比の相対的 な回転並進を提供するホルダ。
6. ６．請求の範囲１記載のホルダであって、各アームから固定されている中心点ま での距離は等しいホルダ。
7. ７．請求の範囲６記載のホルダであって、Ｒを各アームの枢着点から固定されて いる物品の中心点までの半径の長さ、θを第２のアームの２つのカーブが収束す る点とつかまれている物品の中心点の間の第２のアームの枢着点における広がり 角度、Ｃを第１のアームと第２のアーム回転並進の比として、分岐面が直角座標 面内の下記の式を有するホルダ。 ｘ１＝Ｒ（Ｐ＋Ｑ） ｙ１＝Ｒ（Ｓ＋Ｔ） ｘ２＝Ｒ（Ｐ−Ｑ） ｙ２＝Ｒ（Ｓ−Ｔ）ここに Ｐ＝ｓｉｎθ−（ｓｉｎθ／Ｃ）（ｃｏｓθ）／Ｃ）Ｑ＝（２８ｉｎθ）（ｓｉ ｎθ／２Ｃ）（１−（ｃｏｓ２θ／２Ｃ）／Ｃ２）０．５Ｓ＝ｃｏｓθ＋（８ｉ ｎθ／Ｃ）（ｓｉｎθ）／ＣＴ＝（２ｃｏｓθ）（ｓｉｎθ／２Ｃ）（１−（ｃ ｏｓ２θ／２Ｃ）／Ｃ２）０．５。