JPH08220266A - 可変形状構造物 - Google Patents

可変形状構造物

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JPH08220266A
JPH08220266A JP7027981A JP2798195A JPH08220266A JP H08220266 A JPH08220266 A JP H08220266A JP 7027981 A JP7027981 A JP 7027981A JP 2798195 A JP2798195 A JP 2798195A JP H08220266 A JPH08220266 A JP H08220266A
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Satoshi Harada
聡 原田
Akihiro Miyasaka
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 第1の構造体及び第2の構造体の位置や傾き
を精度よくかつ高速度で設定することのできる可変形状
構造物を提供することを目的としている。 【構成】 第1の構造体3と、この第1の構造体3に対
向する第2の構造体4と、この第2の構造体4と第1の
構造体3とを接続する複数の可変長部材1とを備えてな
り、前記各可変長部材1の長さを制御することにより、
前記第1の構造体3及び第2の構造体4の位置や傾きを
制御するように構成した可変形状構造物であって、前記
各可変長部材1は、伸縮量が大きくかつ伸縮精度の粗い
粗動伸縮機構11と、この粗動伸縮機構1に対して直列
に配置され、伸縮量が小さくかつ伸縮精度の高い微動伸
縮機構12と、全体の伸縮量を測定する伸縮量測定セン
サ13,14とを備えていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所定の構造物の位置や
傾きを制御することのできる可変形状構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の可変形状構造物としては、例え
ば図3及び図4に示すものが知られている。すなわち、
図3において、1は可変長部材であり、この可変長部材
1は3対設けられている。各対の可変長部材1は、それ
ぞれの可変長部材1の一端部が球面ジョイント(3軸方
向回転自在継手)2を介して互いに連結されているとと
もに、この球面ジョイント2を介して第1の構造体3に
連結されている。また、各対の可変長部材1の他端部
も、球面ジョイント2を介して互いに連結されていると
ともに、この球面ジョイント2を介して第2の構造体4
に連結されている。第1の構造体3及び第2の構造体4
は、ともに三角形状の板状に形成されており、各角部に
球面ジョイント2が連結されている。
【0003】また、第2の構造体4上には、上記各可変
長部材1の長さを制御することにより、第1の構造体3
や第2の構造体4の位置や傾きを制御する制御回路5が
設けられている。
【0004】また、可変長部材1は、図4に示すよう
に、モータ6の回転運動を減速機構7及びボールネジ8
を介して伸縮運動に変換するようになっている。そし
て、モータ6の回転角度をエンコーダ9で計測すること
により、可変長部材1の長さを算出するようになってい
る。
【0005】上記のように構成された可変形状構造物に
おいては、制御回路5により、各可変長部材1における
モータ6の回転角度を制御することにより、各可変長部
材1の長さを設定し、第1の構造体3及び第2の構造体
4の位置や傾きを制御することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記可変形
状構造物においては、モータ6の回転運動を減速機構7
及びボールネジ8を介して伸縮運動に変換しているた
め、例えば減速機構7にバックラッシュが生じ、可変長
部材1の長さを高精度に制御することができないという
問題がある。すなわち、第1の構造体3及び第2の構造
体4の位置や傾きを高精度に制御することができないと
いう問題がある。また、減速機構7の減速比を大きくす
ることによって、可変長部材1の長さにおける上記バッ
クラッシュの影響を小さくすることもできるが、この場
合には可変長部材1の伸縮速度が遅くなってしまうとい
う問題が生じる。
【0007】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的は、第1の構造体及び第2の構造体の位
置や傾きを精度よくかつ高速度で設定することのできる
可変形状構造物を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第1の構造体と、この第1の構造体に対
向する第2の構造体と、この第2の構造体と第1の構造
体とを接続する複数の可変長部材とを備えてなり、前記
各可変長部材の長さを制御することにより、前記第1の
構造体及び第2の構造体の位置や傾きを制御するように
構成した可変形状構造物であって、前記各可変長部材
は、伸縮量が大きくかつ伸縮精度の粗い粗動伸縮機構
と、この粗動伸縮機構に対して直列に配置され、伸縮量
が小さくかつ伸縮精度の高い微動伸縮機構と、全体の伸
縮量を測定する伸縮量測定センサとを備えていることを
特徴としている。
【0009】また、上記可変長部材を少なくとも3対設
けてなり、これらの各対の可変長部材は、それぞれの可
変長部材の一端部を3軸方向回転自在継手を介して第1
の構造体に連結し、それぞれの可変長部材の他端部を3
軸方向回転自在継手を介して互いに連結するとともに、
同3軸方向回転自在継手を介して第2の構造体に連結す
るように構成することが好ましい。
【0010】さらに、上記伸縮量計測センサは、粗動伸
縮機構における伸縮量を測定する粗動伸縮量計測センサ
と、微動伸縮機構における伸縮量を測定する微動伸縮量
計測センサとを備えるように構成してもよい。
【0011】
【作用】本発明においては、粗動伸縮機構を作動させる
ことにより、各可変長部材を目標とする長さまで伸縮さ
せる。この場合、各可変長部材の長さを目標とする長さ
に精度よく合わせることはできないが、各可変長部材を
短時間で大きく伸縮させることができる。また、各可変
長部材の目標とする長さと実際の長さとの誤差は、粗動
伸縮量計測センサによって、実際の長さを測定すること
によりわかる。次ぎに、上記誤差を零にするように、微
動伸縮機構を作動させる。そうすると、各可変長部材の
長さが目標とする長さに高精度で一致するようになる。
したがって、第1の構造体及び第2の構造体の位置や傾
きを精度よくかつ高速度で設定することができる。
【0012】また、可変長部材を少なくとも3対設けて
なり、これらの各対の可変長部材は、それぞれの可変長
部材の一端部を3軸方向回転自在継手を介して第1の構
造体に連結し、それぞれの可変長部材の他端部を3軸方
向回転自在継手を介して互いに連結するとともに、同3
軸方向回転自在継手を介して第2の構造体に連結するよ
うにすれば、各可変長部材の長さにより、第1の構造体
及び第2の構造体の位置や傾きを一意に設定することが
できる。
【0013】さらに、伸縮量計測センサを、粗動伸縮機
構における伸縮量を測定する粗動伸縮量計測センサと、
微動伸縮機構における伸縮量を測定する微動伸縮量計測
センサとに別けて構成しておけば、粗動伸縮機構と微動
伸縮機構との位置が離れている場合でも、また接近して
いる場合でも、同じセンサを用いることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図1及び図2を参
照して説明する。ただし、図3及び図4に示す従来例と
共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を簡
略化する。この実施例が従来例と異なる点は、減速機構
7及びボールネジ8によって構成される粗動伸縮機構1
1に加えて、微動伸縮機構12を設けているとともに、
粗動伸縮機構11及び微動伸縮機構12のそれぞれに、
粗動伸縮量計測センサ13及び及び微動伸縮量計測セン
サ14を設けている点である。
【0015】すなわち、粗動伸縮機構11は、減速機構
7の減速比が小さく設定されており、モータ6の回転運
動により、可変長部材1を高速度で大きく伸縮すること
が可能になっている。ただし、減速機構7の減速比が小
さいことから、同減速機構7のバックラッシュが可変長
部材1の伸縮量に大きく表れるようになるので、可変長
部材1の伸縮量、すなわち可変長部材1の全長を高精度
に設定することができない。
【0016】また、微動伸縮機構12は、粗動伸縮機構
11に対して直列に配列されており、積層圧電素子によ
り構成されている。すなわち、微動伸縮機構12は、制
御回路5からの制御電圧にしたがい、高速度で応答する
とともに、高精度で伸縮するようになっている。ただ
し、大きな伸縮量が得られるものではない。すなわち、
微動伸縮機構12は、粗動伸縮機構11に比して伸縮量
は小さいが、高精度で伸縮するようになっている。
【0017】さらに、粗動伸縮量計測センサ13は、可
変長部材1における粗動伸縮機構11の部分に設けられ
ており、粗動伸縮機構11の伸縮量を測定するようにな
っている。また、微動伸縮量計測センサ14は、可変長
部材1における微動伸縮機構12の部分に設けられてお
り、微動伸縮機構12の伸縮量を測定するようになって
いる。そして、粗動伸縮量計測センサ13と微動伸縮量
計測センサ14は、共に高精度での測定が可能になって
いる。
【0018】また、制御回路5は、第1の構造体3及び
第2の構造体4の位置及び傾きが目標とする位置や傾き
になるように、粗動伸縮機構11及び微動伸縮機構12
を伸縮制御するようになっている。ただし、粗動伸縮機
構11及び微動伸縮機構12の伸縮に際しては、粗動伸
縮量計測センサ13及び微動伸縮量計測センサ14によ
る測定結果をフィードバックするようになっている。
【0019】上記のように構成された可変形状構造物に
おいては、制御回路5により、まず粗動伸縮機構11が
作動し、各可変長部材1が目標とする長さまで伸縮す
る。この際、減速機構7の減速比が小さいことから、各
可変長部材1が高速度で伸縮し、短時間で目標とする長
さに達する。ただし、粗動伸縮機構11では精度よく目
標とする長さに合わせることができないから、制御回路
5における目標とする各可変長部材1の長さに対して、
粗動伸縮量計測センサ13及び微動伸縮量計測センサ1
4によって測定される各可変長部材1の実際の長さとの
間にはある程度の大きな誤差が発生する。次ぎに、上記
誤差を零にするように、微動伸縮機構12を作動させ
る。そうすると、各可変長部材1の長さが目標とする長
さに高精度で一致するようになる。
【0020】したがって、第1の構造体3及び第2の構
造体4の位置や傾きを精度よくかつ高速度で設定するこ
とができる。
【0021】また、可変長部材を3対設け、それぞれの
一端部を球面ジョイント2を介して互いに連結するとと
もに、第1の構造体3に連結し、またそれぞれの他端部
を球面ジョイント2を介して互いに連結するとともに、
第2の構造体4に連結するように構成しているから、第
1の構造体3及び第2の構造体4の位置が安定的に保持
され、かつ各可変長部材1の長さにより、第1の構造体
3及び第2の構造体4の位置や傾きを一意に決定するこ
とができる。
【0022】さらに、伸縮量計測センサを、粗動伸縮機
構11における伸縮量を測定する粗動伸縮量計測センサ
13と、微動伸縮機構12における伸縮量を測定する微
動伸縮量計測センサ14とに別けて構成しているから、
粗動伸縮機構11と微動伸縮機構12との位置が離れて
いる場合でも、また接近している場合でも、それぞれ同
じセンサを用いることができる。
【0023】なお、上記実施例においては、各可変長部
材1の一端部も、また他端部も球面ジョイント2によっ
て互いに連結するように構成したが、これらの一端部及
び他端部については、その一方の端部は互いに連結せず
に、単に球面ジョイント2を介して、第1の構造体3あ
るいは第2の構造体4に連結するように構成してもよ
い。すなわち、この場合でも、第1の構造体3及び第2
の構造体4の位置や傾きを、各可変長部材1の長さによ
って一意に決定することができる。
【0024】また、第1の構造体3及び第2の構造体4
は、三角形状に形成し、この角部に球面ジョイント2を
配置するように構成したが、これらの第1の構造体3及
び第2の構造体4はどのような構造のものでもよく、球
面ジョイント2も第1の構造体3及び第2の構造体4の
どのような位置に配置されていてもよい。ただし、可変
長部材1の一端部及び他端部を球面ジョイント2で連結
している場合には、これらの球面ジョイント2をほぼ正
三角形状に配置することが、第1の構造体3及び第2の
構造体4を安定的に保持する上で好ましい。また、例え
ば可変長部材1の一端部が離れた状態で球面ジョイント
2を介して第1の構造体3に連結されている場合には、
各球面ジョイント2を正六角形状に配置することが、上
記のように第1の構造体3及び第2の構造体4を安定的
に保持する上で好ましい。
【0025】さらに、モータ6にエンコーダ9を設ける
ことにより、制御回路5からの指示による伸縮量と、粗
動伸縮量計測センサ13によって計測した実際の伸縮量
との差を測定することができる。ただし、このような差
を計測しなくても、上記のように、粗動伸縮量計測セン
サ13及び微動伸縮量計測センサ14により各可変長部
材1の実際の長さを測定することができ、この長さにな
るように、粗動伸縮機構11及び微動伸縮機構12を制
御することができるから、上記エンコーダ9を特に用い
なくてもよい。
【0026】また、粗動伸縮機構11及び微動伸縮機構
12のそれぞれに粗動伸縮量計測センサ13及び微動伸
縮量計測センサ14を設けるように構成したが、これら
の粗動伸縮量計測センサ13及び微動伸縮量計測センサ
14は、粗動伸縮機構11及び微動伸縮機構12をまた
がるように配置した一つの伸縮量計測センサで構成して
もよい。
【0027】
【発明の効果】この発明によれば、粗動伸縮機構によ
り、高速度で各可変長部材を伸縮することができ、微動
伸縮機構により、精度よく各可変長部材を伸縮すること
ができるから、第1の構造体及び第2の構造体の位置や
傾きを精度よくかつ高速度で設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例として示した可変形状構造
物の斜視図。
【図2】同可変形状構造物の可変長部材を示す正面図。
【図3】従来例として示した可変形状構造物の斜視図。
【図4】同可変形状構造物の可変長部材を示す正面図。
【符号の説明】
1 可変長部材 2 3軸方向回転自在継手(球面ジョイント) 3 第1の構造体 4 第2の構造体 11 粗動伸縮機構 12 微動伸縮機構 13 伸縮量計測センサ(粗動伸縮量計測センサ) 14 伸縮量計測センサ(微動伸縮量計測センサ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の構造体と、この第1の構造体に対
    向する第2の構造体と、この第2の構造体と第1の構造
    体とを接続する複数の可変長部材とを備えてなり、前記
    各可変長部材の長さを制御することにより、前記第1の
    構造体及び第2の構造体の位置や傾きを制御するように
    構成した可変形状構造物であって、 前記各可変長部材は、伸縮量が大きくかつ伸縮精度の粗
    い粗動伸縮機構と、この粗動伸縮機構に対して直列に配
    置され、伸縮量が小さくかつ伸縮精度の高い微動伸縮機
    構と、全体の伸縮量を測定する伸縮量測定センサとを備
    えていることを特徴とする可変形状構造物。
  2. 【請求項2】 可変長部材を少なくとも3対設けてな
    り、 前記各対の可変長部材は、それぞれの可変長部材の一端
    部を3軸方向回転自在継手を介して第1の構造体に連結
    し、それぞれの可変長部材の他端部を3軸方向回転自在
    継手を介して互いに連結するとともに、同3軸方向回転
    自在継手を介して第2の構造体に連結していることを特
    徴とする請求項1記載の可変形状構造物。
  3. 【請求項3】 伸縮量計測センサは、粗動伸縮機構にお
    ける伸縮量を測定する粗動伸縮量計測センサと、微動伸
    縮機構における伸縮量を測定する微動伸縮量計測センサ
    とを備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2
    記載の可変形状構造物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017033332A1 (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 祥平 武井 フレーム構造体
CN112278254A (zh) * 2020-10-27 2021-01-29 江西玉祥智能装备制造有限公司 一种机臂可伸缩的无人机

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WO2017033332A1 (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 祥平 武井 フレーム構造体
CN112278254A (zh) * 2020-10-27 2021-01-29 江西玉祥智能装备制造有限公司 一种机臂可伸缩的无人机

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