JPH06105416B2 - 多自由度空間微動機構 - Google Patents
多自由度空間微動機構Info
- Publication number
- JPH06105416B2 JPH06105416B2 JP60227002A JP22700285A JPH06105416B2 JP H06105416 B2 JPH06105416 B2 JP H06105416B2 JP 60227002 A JP60227002 A JP 60227002A JP 22700285 A JP22700285 A JP 22700285A JP H06105416 B2 JPH06105416 B2 JP H06105416B2
- Authority
- JP
- Japan
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- base
- connecting portion
- link
- movement mechanism
- fine movement
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- Expired - Lifetime
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
- B23Q1/36—Springs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
- B25J9/0015—Flexure members, i.e. parts of manipulators having a narrowed section allowing articulation by flexion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は空間的な動きを行う自由度機構に係り、とくに
サブミクロンオーダの精度にて位置決めするのに好適な
多自由度空間微動機構に関するものである。
サブミクロンオーダの精度にて位置決めするのに好適な
多自由度空間微動機構に関するものである。
従来、空間的な動きを行なう多自由度機構に関しては、
たとえば、ヤングおよびリーによる「フイージビリテイ
スタデイ オブ ア プラットフォーム タイプ オ
ブ ロボティック マニピュレーターズ フロム ア
キネマチック ビューポイント（Feasibility Study
of ａ Platform Type of Robotic Manipulators
from ａ Kinematic Viewpoint）」ASMEペーパ83−DE
T−35.1983にスチュアート・プラットフォームについて
論ぜられている。この論文には、たとえば第７図に示す
如く、ベース１と移動台２とを６個のリンク31乃至36に
よって連結されており、これら６個のリンク31乃至36は
夫々中央部のアクチュエータ41乃至46にて長さ方向を調
整可能になっており、かつ両端部とベース１および移動
台２とを球対偶51a,51b乃至56a,56bを介して連結し、移
動台２の空間的な位置および姿勢を自由に変化可能に構
成されたものと略同様なものが記載されている。
たとえば、ヤングおよびリーによる「フイージビリテイ
スタデイ オブ ア プラットフォーム タイプ オ
ブ ロボティック マニピュレーターズ フロム ア
キネマチック ビューポイント（Feasibility Study
of ａ Platform Type of Robotic Manipulators
from ａ Kinematic Viewpoint）」ASMEペーパ83−DE
T−35.1983にスチュアート・プラットフォームについて
論ぜられている。この論文には、たとえば第７図に示す
如く、ベース１と移動台２とを６個のリンク31乃至36に
よって連結されており、これら６個のリンク31乃至36は
夫々中央部のアクチュエータ41乃至46にて長さ方向を調
整可能になっており、かつ両端部とベース１および移動
台２とを球対偶51a,51b乃至56a,56bを介して連結し、移
動台２の空間的な位置および姿勢を自由に変化可能に構
成されたものと略同様なものが記載されている。
しかるに上記の多自由度空間微動機構に使用されている
球対偶51a乃至56aおよび51b乃至56bの構成では、球部の
外周面とこの外周面を摺動する摺動面との間の間隙およ
び両者の加工誤差などにより、たとえアクチユエータ41
乃至46を高精度に形成してこれに接続するリンク31乃至
36の端部の球対偶51a,51乃至56a,56bの球部の軸心方向
位置を一定に保持させたとしても球部の中心位置と、こ
れらの外周面を摺動する摺動面すなわちベース１もしく
は移動台２の揺動中心位置との間にズレを発生する。そ
のため、サブミクロンオーダの精度で移動台２の位置お
よび姿勢を制御することが困難である。
球対偶51a乃至56aおよび51b乃至56bの構成では、球部の
外周面とこの外周面を摺動する摺動面との間の間隙およ
び両者の加工誤差などにより、たとえアクチユエータ41
乃至46を高精度に形成してこれに接続するリンク31乃至
36の端部の球対偶51a,51乃至56a,56bの球部の軸心方向
位置を一定に保持させたとしても球部の中心位置と、こ
れらの外周面を摺動する摺動面すなわちベース１もしく
は移動台２の揺動中心位置との間にズレを発生する。そ
のため、サブミクロンオーダの精度で移動台２の位置お
よび姿勢を制御することが困難である。
本発明は前記従来の欠点を除去し、簡単な構成で小形化
を可能としかつ移動台の位置および姿勢をサブミクロン
オーダの精度で制御可能とする多自由度空間微動機構を
提供することにある。
を可能としかつ移動台の位置および姿勢をサブミクロン
オーダの精度で制御可能とする多自由度空間微動機構を
提供することにある。
本発明は前記の目的達成するため、相対するベースと移
動台との両者間を、圧電素子により長さ方向に微小駆動
される６本の柱状の伸縮可能なリンクを介して接続し、
前記両者間の相対位置および姿勢を制御する多自由度空
間微動機構において、前記各リンクの各端部を前記ベー
スおよび移動台にそれぞれ一体的に固着し、該固着した
各リンクの両端部付近の軸線の周囲に、球対偶と等価的
な機能を有する該リンクの軸線に回転対称の形状を有す
るＵ字形の切欠きからなる接続部を形成したことを特徴
とするものである。
動台との両者間を、圧電素子により長さ方向に微小駆動
される６本の柱状の伸縮可能なリンクを介して接続し、
前記両者間の相対位置および姿勢を制御する多自由度空
間微動機構において、前記各リンクの各端部を前記ベー
スおよび移動台にそれぞれ一体的に固着し、該固着した
各リンクの両端部付近の軸線の周囲に、球対偶と等価的
な機能を有する該リンクの軸線に回転対称の形状を有す
るＵ字形の切欠きからなる接続部を形成したことを特徴
とするものである。
以下、本発明の一実施例を示す第１図および第２図につ
いて説明する。第１図は本発明による多自由度空間微動
機構を示す斜視図、第２図は第１図に示す接続部の拡大
図、第３図は第１図に示すアクチユエータの拡大断面図
である。
いて説明する。第１図は本発明による多自由度空間微動
機構を示す斜視図、第２図は第１図に示す接続部の拡大
図、第３図は第１図に示すアクチユエータの拡大断面図
である。
同図において、６はベース、７は移動台、81a乃至86aお
よび81a乃至86bは２個一対で合計12個からなるリンクに
して、夫々外方先端部を上記ベース６および移動台７に
一体的に固着し、その外方先端部付近に巾方向中心線Ｏ
−Ｏ′と対称にその両端部に同一形状をした２個の切欠
穴10a,10bを穿設してこれら２個の切欠穴10a,10b間の巾
Ｗを細く形成し、これによってこの部分の剛性を上記ベ
ース６および移動台７よりも小さくした接続部９を有し
ている。11乃至16は６個のアクチユエータにして夫々筒
状をしてその一端部を開口し、その他端部に一方のリン
ク81a乃至86aまたは81b乃至86bの後端部を螺着するアク
チユエータ本体11a乃至16aと、このアクチユエータ本体
11a乃至16a内に遊嵌し、外周面に上記アクチユエータ本
体11a乃至16aの内周面に介挿する電極11c乃至16cを固定
する圧電素子11b乃至16bと、この圧電素子11b乃至16bの
外方端部に一端部を接続し、他端部に他方のリンク81b
乃至86bまたは81a乃至86aの後端部を螺着する取付部11d
乃至16dとから形成され、上記電極11c乃至16cに電圧を
印加したとき、圧電素子11b乃至16b、アクチユエータ本
体11a乃至16aおよび取付部11d乃至16dを介してリンク81
a乃至86aおよび81b乃至86bの長さを微動させる如くして
いる。なお図示していないが各リンク81a乃至86bおよび
81b乃至86bにはその長さを検出する変位検出器が取付け
られている。
よび81a乃至86bは２個一対で合計12個からなるリンクに
して、夫々外方先端部を上記ベース６および移動台７に
一体的に固着し、その外方先端部付近に巾方向中心線Ｏ
−Ｏ′と対称にその両端部に同一形状をした２個の切欠
穴10a,10bを穿設してこれら２個の切欠穴10a,10b間の巾
Ｗを細く形成し、これによってこの部分の剛性を上記ベ
ース６および移動台７よりも小さくした接続部９を有し
ている。11乃至16は６個のアクチユエータにして夫々筒
状をしてその一端部を開口し、その他端部に一方のリン
ク81a乃至86aまたは81b乃至86bの後端部を螺着するアク
チユエータ本体11a乃至16aと、このアクチユエータ本体
11a乃至16a内に遊嵌し、外周面に上記アクチユエータ本
体11a乃至16aの内周面に介挿する電極11c乃至16cを固定
する圧電素子11b乃至16bと、この圧電素子11b乃至16bの
外方端部に一端部を接続し、他端部に他方のリンク81b
乃至86bまたは81a乃至86aの後端部を螺着する取付部11d
乃至16dとから形成され、上記電極11c乃至16cに電圧を
印加したとき、圧電素子11b乃至16b、アクチユエータ本
体11a乃至16aおよび取付部11d乃至16dを介してリンク81
a乃至86aおよび81b乃至86bの長さを微動させる如くして
いる。なお図示していないが各リンク81a乃至86bおよび
81b乃至86bにはその長さを検出する変位検出器が取付け
られている。
本発明による自由度空間微動機構は前記の如く構成され
ているから、移動台２よりリンク81a乃至86aおよび81b
乃至86bに力が加わると、接続部９が変形して第２図に
２点鎖線にて示す如く揺動するので、接続部９はその巾
方向中心線Ｏ−Ｏ′上の中心点O1を中心にして回わり対
偶を形成する。
ているから、移動台２よりリンク81a乃至86aおよび81b
乃至86bに力が加わると、接続部９が変形して第２図に
２点鎖線にて示す如く揺動するので、接続部９はその巾
方向中心線Ｏ−Ｏ′上の中心点O1を中心にして回わり対
偶を形成する。
またリンク81a乃至86aおよび81b乃至86bにその中心線Ｏ
−Ｏ′を中心点O1を中心にして回動させる力が加わる
と、リンク81a乃至86aおよび81b乃至86bは回動するの
で、接続部９は球対偶と等価的な機能を形成する。
−Ｏ′を中心点O1を中心にして回動させる力が加わる
と、リンク81a乃至86aおよび81b乃至86bは回動するの
で、接続部９は球対偶と等価的な機能を形成する。
さらにアクチユエータ11乃至16によりリンク81a乃至86a
および81b乃至86bの長さを微動したとき、接続部９の巾
方向中心線Ｏ−Ｏ′上の中心点O1を中心にして曲げられ
てねじり変形をしつつ移動台７の位置および姿勢を制御
するので、接続部９は前記第７図に示す球対偶と同一機
能を行なう。
および81b乃至86bの長さを微動したとき、接続部９の巾
方向中心線Ｏ−Ｏ′上の中心点O1を中心にして曲げられ
てねじり変形をしつつ移動台７の位置および姿勢を制御
するので、接続部９は前記第７図に示す球対偶と同一機
能を行なう。
すなわち、上記接続部９は、弾塑性変形により球対偶の
機能を等価的に実現させることができる。また弾塑性変
形のさい接続部９の中心点O1は常に一定位置に保持され
るので、高精度で移動台２の位置および姿勢を制御する
ことができる。
機能を等価的に実現させることができる。また弾塑性変
形のさい接続部９の中心点O1は常に一定位置に保持され
るので、高精度で移動台２の位置および姿勢を制御する
ことができる。
これに加えてベース６、移動台７、リンク81a乃至86aお
よび81b乃至86b、接続部９がすべて一体に構成され、ア
クチユエータ11乃至16にて連結されているので、構成が
簡単で小形化にすることができ、かつ操作が容易であ
る。
よび81b乃至86b、接続部９がすべて一体に構成され、ア
クチユエータ11乃至16にて連結されているので、構成が
簡単で小形化にすることができ、かつ操作が容易であ
る。
なお前記の実施例においては、各リンクの接続部を巾方
向に２個の切欠穴にて形成した場合について述べたが、
これに限定されるものでなく、例えば第４図に示す如
く、接続部９′を円形状の細径17にしたり第５図に示す
如くリンク18の接続部９″を間隙18aを有する如く２個
に分割し、これらのリンク18を細径の丸棒18bにて接続
したり、第６図に示す如く、リンク19の接続部９にベ
ース６および移動台７よりも剛性の低い材質から形成さ
れた部材19aを介挿したりすることも可能である。
向に２個の切欠穴にて形成した場合について述べたが、
これに限定されるものでなく、例えば第４図に示す如
く、接続部９′を円形状の細径17にしたり第５図に示す
如くリンク18の接続部９″を間隙18aを有する如く２個
に分割し、これらのリンク18を細径の丸棒18bにて接続
したり、第６図に示す如く、リンク19の接続部９にベ
ース６および移動台７よりも剛性の低い材質から形成さ
れた部材19aを介挿したりすることも可能である。
以上述べたる如く、本発明によれば、ベース，移動台，
リンクおよび接続部がすべて一体に構成され、アクチユ
エータに連結されているので、構成が簡単で小形化にす
ることができかつ操作が容易である。
リンクおよび接続部がすべて一体に構成され、アクチユ
エータに連結されているので、構成が簡単で小形化にす
ることができかつ操作が容易である。
また上記接続部が弾塑性変形により球対偶の機能を等価
的に実現させることができ、かつ弾塑性変形のさい、接
続部の中心位置を常に一定に保持することができるの
で、サブミクロンオーダの精度で移動台の位置および姿
勢を制御することができる。
的に実現させることができ、かつ弾塑性変形のさい、接
続部の中心位置を常に一定に保持することができるの
で、サブミクロンオーダの精度で移動台の位置および姿
勢を制御することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す多自由度空間微動機構
の斜視図、第２図は第１図に示す接続部の拡大図、第３
図は第１図に示すアクチユエータの拡大断面図、第４図
は第１図に示す接続部の他の一実施例を示す斜視図、第
５図は第１図に示す接続部のさらに他の一実施例を示す
斜視図、第６図は第１図に示す接続部のさらに他の一実
施例を示す斜視図、第７図は従来の多自由度空間移動機
構を示す斜視図である。 1,6……ベース、2,7……移動台、31〜36,81a〜86a,81b
〜86b……リンク、11…16、41〜46……アクチユエー
タ、51a〜56a,51b〜56b……球対偶、9,9′,9″,9……
接続部、10a,10b……切欠穴、11〜16……アクチユエー
タ。
の斜視図、第２図は第１図に示す接続部の拡大図、第３
図は第１図に示すアクチユエータの拡大断面図、第４図
は第１図に示す接続部の他の一実施例を示す斜視図、第
５図は第１図に示す接続部のさらに他の一実施例を示す
斜視図、第６図は第１図に示す接続部のさらに他の一実
施例を示す斜視図、第７図は従来の多自由度空間移動機
構を示す斜視図である。 1,6……ベース、2,7……移動台、31〜36,81a〜86a,81b
〜86b……リンク、11…16、41〜46……アクチユエー
タ、51a〜56a,51b〜56b……球対偶、9,9′,9″,9……
接続部、10a,10b……切欠穴、11〜16……アクチユエー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−155394（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−101812（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−5335（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】相対するベースと移動台との両者間を、圧
電素子により長さ方向に微小駆動される６本の柱状の伸
縮可能なリンクを介して接続し、前記両者間の相対位置
および姿勢を制御する多自由度空間微動機構において、
前記各リンクの各端部を前記ベースおよび移動台にそれ
ぞれ一体的に固着し、該固着した各リンクの両端部付近
に、球対偶と等価的な機能を有する該リンクの軸線に回
転対称の形状を有するＵ字形の切欠きからなる接続部を
形成したことを特徴とする多自由度空間微動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227002A JPH06105416B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 多自由度空間微動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227002A JPH06105416B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 多自由度空間微動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288008A JPS6288008A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH06105416B2 true JPH06105416B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=16853967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60227002A Expired - Lifetime JPH06105416B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 多自由度空間微動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105416B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH071452B2 (ja) * | 1987-03-17 | 1995-01-11 | 日立建機株式会社 | 微細位置決め装置 |
| JPH071455B2 (ja) * | 1987-06-08 | 1995-01-11 | 日立建機株式会社 | 微細位置決め装置 |
| FR2817784B1 (fr) * | 2000-12-08 | 2003-04-18 | Renault Automation Comau | Machine-outil notamment a architecture parallele adoptant des articulations a deformation et articulation a deformation adaptee |
| WO2007069667A1 (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-21 | Tokyo Institute Of Technology | 弾性関節装置 |
| CN101546090B (zh) * | 2008-03-25 | 2011-09-28 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 成像装置 |
| CN107414787A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-12-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种可防止支腿自转的6‑sps构型六自由度并联平台 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5427116B2 (ja) * | 1973-01-31 | 1979-09-07 | ||
| JPS5052230A (ja) * | 1973-09-01 | 1975-05-09 | ||
| JPS588052A (ja) * | 1981-07-07 | 1983-01-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | フエニルイソシアネ−ト化合物の製造法 |
| JPS6052230A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-25 | Omron Tateisi Electronics Co | 微動ステ−ジ機構 |
| JPS60155394A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-15 | 住友電気工業株式会社 | ロボツトの手首機構 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60227002A patent/JPH06105416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288008A (ja) | 1987-04-22 |
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