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JPH10180673A - Positioning device and positioning method with three-dimensional space latitude - Google Patents

Positioning device and positioning method with three-dimensional space latitude

Info

Publication number
JPH10180673A
JPH10180673A JP34994196A JP34994196A JPH10180673A JP H10180673 A JPH10180673 A JP H10180673A JP 34994196 A JP34994196 A JP 34994196A JP 34994196 A JP34994196 A JP 34994196A JP H10180673 A JPH10180673 A JP H10180673A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positioning
expansion
contraction
positioning device
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34994196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Itatsu
津 誠 板
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP34994196A priority Critical patent/JPH10180673A/en
Publication of JPH10180673A publication Critical patent/JPH10180673A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and cost of a positioning device with three- dimensional space latitude for positioning a work in a predetermined position in space. SOLUTION: A positioning device 1 with three-dimensional space latitude comprises a base 2, three telescopic rods 10, a telescopic direct-acting actuator 20 having at its tip a positioning sphere 29, and a linear position sensor 16 for finding the position of the positioning sphere 29 of the actuator 20. The three rods 10 are arranged on the base 2 like a tripod with the actuator 20 being situated at the substantial center. The actuator 20 and the rods 10 are jointed at their base ends on the base 2 by means of universal joints, and are coupled together at their positioning-sphere side and tips allowing for the motions of their spherical surfaces.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空間の所定位置に
おけるワークの位置決めを可能にする空間3自由度の位
置決め装置および位置決め方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-degree-of-freedom positioning apparatus and method for positioning a work at a predetermined position in a space.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】従来、上記したような
空間3自由度を有する装置としては、独立した3本の直
動アクチュエータを備えたものがあるが、この装置にお
いて、3本の直動アクチュエータのほかに、直動アクチ
ュエータ一個々に作動量制御機構が必要であることか
ら、装置が大型でかつ高価なものとなって、位置決め装
置としてレイアウトすることが困難であると共に、設備
コストを低減させることができないという問題を有して
おり、これらの問題を解決することが従来の課題であっ
た。
Conventionally, as a device having three degrees of freedom as described above, there is a device having three independent linear motion actuators. In this device, three linear motion actuators are used. In addition to the actuator, a linear motion actuator requires an individual operation amount control mechanism, which makes the device large and expensive, making it difficult to lay out as a positioning device and reducing equipment costs. There is a problem that it is not possible to solve these problems, and it has been a conventional problem to solve these problems.

【0003】[0003]

【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題に着目し
てなされたもので、コンパクト化および低コスト化を実
現したうえで、空間の所定位置においてワークの位置決
めを行うことができる空間3自由度の位置決め装置およ
び位置決め方法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is a space 3 capable of positioning a work at a predetermined position in the space while realizing compactness and low cost. It is an object of the present invention to provide a positioning device and a positioning method with a degree of freedom.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
る空間3自由度の位置決め装置は、ベースと、3本の伸
縮可能なロッド部材と、ロッド状をなしかつ先端にワー
ク当接部を具備して伸縮する伸縮駆動手段と、伸縮駆動
手段におけるワーク当接部の位置を検出する位置検出手
段を備え、前記ベース上において伸縮駆動手段を略中心
にして3本のロッド部材を三脚状に配設し、前記ベース
に対して伸縮駆動手段およびロッド部材の各基端を球面
対偶をなしてそれぞれ連結すると共に、前記伸縮駆動手
段のワーク当接部側と3本のロッド部材の各先端とを球
面対偶をなして連結した構成としており、この空間3自
由度の位置決め装置の構成を従来の課題を解決するため
の手段としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a positioning device having three degrees of freedom in a space, comprising a base, three extensible rod members, a rod-shaped member, and a work contact portion at a tip end. Telescopic drive means for extending and contracting, and position detecting means for detecting the position of the work contact portion in the telescopic drive means, wherein the three rod members are tripod-shaped on the base with the telescopic drive means substantially at the center. And the base ends of the telescopic drive means and the rod member are connected to the base in a spherical pair, respectively, and the work contact side of the telescopic drive means and the distal ends of the three rod members are connected to each other. Are connected to form a spherical pair, and the configuration of the positioning device having three degrees of freedom in space is a means for solving the conventional problems.

【0005】本発明の請求項2に係わる空間3自由度の
位置決め装置は、ロッド部材を円筒ケースおよびこの円
筒ケースに摺動可能に嵌合した可動軸部を有する伸縮ロ
ッドとした構成とし、本発明の請求項3に係わる空間3
自由度の位置決め装置は、伸縮駆動手段を直動アクチュ
エータとした構成とし、本発明の請求項4に係わる空間
3自由度の位置決め装置は、位置検出手段を3本のロッ
ド部材に各々設けた伸縮量検出器とした構成としてい
る。
A positioning device having three degrees of freedom in a space according to a second aspect of the present invention is configured such that a rod member is constituted by a telescopic rod having a cylindrical case and a movable shaft slidably fitted to the cylindrical case. Space 3 according to claim 3 of the present invention
The positioning device having a degree of freedom has a configuration in which the expansion / contraction driving means is a linear motion actuator, and the positioning device having three degrees of freedom in the space according to claim 4 of the present invention has a position detection means provided on each of three rod members. It is configured as a quantity detector.

【0006】本発明の請求項5に係わる空間3自由度の
位置決め装置において、ロッド部材に設けた伸縮規制用
のブレーキと、3本のロッド部材に対応してそれぞれ設
けられて伸縮量検出器からフィードバックされるロッド
部材の伸縮量に基づいて伸縮駆動手段の伸縮作動を制御
する位置決めフィードバック回路と、三つの位置決めフ
ィードバック回路から一つの位置決めフィードバック回
路を選択して伸縮駆動手段と接続させる切換スイッチを
備えている構成としている。
In the positioning device having three degrees of freedom in the space according to the fifth aspect of the present invention, a brake for restricting expansion and contraction provided on the rod member and an expansion and contraction amount detector provided respectively corresponding to the three rod members are provided. A positioning feedback circuit that controls the expansion and contraction operation of the expansion and contraction driving unit based on the amount of expansion and contraction of the rod member that is fed back, and a changeover switch that selects one positioning feedback circuit from the three positioning feedback circuits and connects to the expansion and contraction driving unit Configuration.

【0007】本発明の請求項6に係わる空間3自由度の
位置決め装置は、ワーク当接部が球状をなしている構成
とし、本発明の請求項7に係わる空間3自由度の位置決
め装置において、ワーク当接部がワーク把持部を兼ねて
いる構成としている。
[0007] The positioning device with three degrees of freedom of the space according to claim 6 of the present invention has a configuration in which the workpiece contact portion is spherical, and the positioning device of space with three degrees of freedom according to claim 7 of the present invention. The work contact part also serves as a work holding part.

【0008】本発明の請求項8に係わる空間3自由度の
位置決め方法において、請求項1ないし7のいずれかに
記載の空間3自由度の位置決め装置によりワークの位置
決めを行うに際して、3本のロッド部材のうちの2本の
ロッド部材の長さを維持した状態で、伸縮駆動手段を伸
縮作動させて残りの1本のロッド部材のみを伸縮させ、
次いで、位置検出手段により検出されるワーク当接部の
位置に基づいて、長さを維持する2本のロッド部材およ
び伸縮駆動手段の伸縮作動に追従して伸縮する1本のロ
ッド部材を順次変更しながら、伸縮駆動手段を繰り返し
て伸縮作動させてワーク当接部を所定部位に移動させ、
前記所定部位に位置したワーク当接部にワークの位置決
め点を当接させる構成としており、この空間3自由度の
位置決め方法の構成を従来の課題を解決するための手段
としている。
[0008] In the positioning method of three spatial degrees of freedom according to claim 8 of the present invention, when positioning a workpiece by the positioning device of three spatial degrees of freedom according to any one of claims 1 to 7, three rods are used. While maintaining the length of the two rod members of the members, the expansion and contraction driving means is operated to expand and contract to expand and contract only the remaining one rod member,
Next, based on the position of the work contact portion detected by the position detecting means, the two rod members that maintain the length and the one rod member that expands and contracts following the expansion and contraction operation of the expansion and contraction driving unit are sequentially changed. While moving the work abutting part to a predetermined part by repeatedly performing the expansion and contraction operation of the expansion and contraction driving means,
The configuration is such that the positioning point of the workpiece is brought into contact with the workpiece abutting portion located at the predetermined portion, and the configuration of the positioning method having three degrees of freedom is a means for solving the conventional problem.

【0009】[0009]

【発明の作用】本発明の請求項1〜3に係わる空間3自
由度の位置決め装置では、上記した構成としたから、ワ
ークの位置決めを行うに際して、3本のロッド部材(請
求項2に係わる空間3自由度の位置決め装置では、伸縮
ロッド)のうちの2本のロッド部材の長さを維持した状
態で、伸縮駆動手段(請求項3に係わる空間3自由度の
位置決め装置では、直動アクチュエータ)を伸縮作動さ
せて残りの1本のロッド部材のみを伸縮させると、基端
がベースに球面対偶をなして連結された伸縮駆動手段が
その基端を中心にして回動するので、ワーク当接部は伸
縮が許容されたロッド部材が伸びた方向あるいは縮んだ
方向に移動することとなる。
According to the positioning apparatus with three degrees of freedom of the space according to the first to third aspects of the present invention, the three rod members (the space according to the second aspect) are used when positioning the work. In the three-degree-of-freedom positioning device, the length of two rod members of the telescopic rod is maintained, and the telescopic drive means (in the three-degree-of-freedom positioning device according to claim 3, a linear motion actuator). When only the remaining one rod member is expanded and contracted to expand and contract, the expansion and contraction driving means connected to the base in a spherical pair with the base rotates about the base end, so that the workpiece abuts. The part moves in the direction in which the rod member allowed to expand and contract extends or contracts.

【0010】次いで、位置検出手段により検出されるワ
ーク当接部の位置に基づいて、長さを維持する2本のロ
ッド部材および伸縮を許す1本のロッド部材を順次変更
して、伸縮駆動手段を繰り返して伸縮作動させると、ワ
ーク当接部は所定部位に移動することとなり、所定部位
に位置したワーク当接部にワークの位置決め点を当接さ
せれば、空間の所定位置におけるワークの位置決めがな
されることとなる。
Next, based on the position of the workpiece contact portion detected by the position detecting means, two rod members for maintaining the length and one rod member for allowing the expansion and contraction are sequentially changed, and the expansion and contraction driving means is changed. Is repeated, the work contact part moves to the predetermined part, and if the work positioning point is brought into contact with the work contact part located at the predetermined part, the work is positioned at the predetermined position in the space. Will be done.

【0011】つまり、空間3自由度を得るための伸縮駆
動手段が1個だけで良いことから、装置のコンパクト化
および低コスト化が図られることとなる。
That is, since only one expansion / contraction drive means is required for obtaining three degrees of freedom in the space, the size and cost of the apparatus can be reduced.

【0012】本発明の請求項4に係わる空間3自由度の
位置決め装置では、3本のロッド部材にそれぞれ設けた
伸縮量検出器でロッド部材の各伸縮量を検出すれば、ワ
ーク当接部の位置は一義的に決定されることとなり、す
なわち、簡単な構造でワーク当接部の位置検出がなされ
ることとなり、本発明の請求項5に係わる空間3自由度
の位置決め装置では、上記した構成としたから、空間3
自由度を得るための伸縮駆動手段が1個だけであるにも
かかわらず、簡単な操作で空間の所定位置におけるワー
クの位置決めがなされることとなる。
According to the positioning device of the present invention, if the expansion and contraction amount detectors provided on the three rod members detect the respective expansion and contraction amounts of the rod members, the work abutting portion can be detected. The position is uniquely determined, that is, the position of the work contact portion is detected with a simple structure. Space 3
In spite of the fact that there is only one expansion / contraction drive means for obtaining the degree of freedom, the work can be positioned at a predetermined position in the space by a simple operation.

【0013】本発明の請求項6に係わる空間3自由度の
位置決め装置では、上記した構成としたから、ワーク当
接部が所定部位に移動した状態における伸縮駆動手段の
姿勢の違いにかかわらず、ワーク当接部とワークの位置
決め点とが点接触して、空間の所定位置におけるワーク
の位置決めがなされることとなり、この際、ワークの位
置決め点が位置決め孔である場合には、球状をなすワー
ク当接部の直径を位置決め孔の口径に合わせておけば、
伸縮駆動手段の姿勢の違いにかかわらず、ワーク当接部
とワークの位置決め孔とが嵌合して、空間の所定位置に
おけるワークの位置決めがなされることとなり、本発明
の請求項7に係わる空間3自由度の位置決め装置では、
空間の所定位置におけるワークの位置決めと同時にワー
クの把持がなされることとなる。
[0013] In the positioning device having three degrees of freedom in the space according to the sixth aspect of the present invention, since the above-described configuration is employed, regardless of the difference in the posture of the expansion and contraction driving means in the state where the work contact portion has moved to the predetermined portion. When the workpiece abutment portion and the positioning point of the workpiece are in point contact with each other, the workpiece is positioned at a predetermined position in the space. At this time, when the positioning point of the workpiece is a positioning hole, a spherical workpiece is formed. If the diameter of the contact part matches the diameter of the positioning hole,
Regardless of the difference in the posture of the expansion / contraction drive means, the work contact portion and the work positioning hole are fitted to each other, so that the work is positioned at a predetermined position in the space, and the space according to claim 7 of the present invention. In a 3-DOF positioning device,
The work is grasped simultaneously with the positioning of the work at a predetermined position in the space.

【0014】本発明の請求項8に係わる空間3自由度の
位置決め方法では、上記した構成としているので、空間
3自由度を得るための伸縮駆動手段を1個用いるだけ
で、空間の所定位置におけるワークの位置決めがなされ
ることとなる。
According to the positioning method for three degrees of freedom of the space according to the eighth aspect of the present invention, since the above-described configuration is used, only one expansion / contraction driving means for obtaining three degrees of freedom of the space is used, and the positioning method at a predetermined position in the space is achieved. The work is positioned.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明の請求項1〜3に係わる空間3自
由度の位置決め装置では、上記した構成としたから、空
間3自由度を得るための伸縮駆動手段を1個とするこが
でき、したがって、装置のコンパクト化および低コスト
化を実現することが可能であるという非常に優れた効果
がもたらされる。
According to the positioning apparatus having three degrees of freedom of the space according to the first to third aspects of the present invention, the expansion / contraction drive means for obtaining three degrees of freedom of the space can be provided as one piece because of the above-mentioned configuration. Therefore, a very excellent effect that the size and cost of the device can be reduced is provided.

【0016】本発明の請求項4に係わる空間3自由度の
位置決め装置では、上記した構成としているので、簡単
な構造でワーク当接部の位置検出を行うことができ、本
発明の請求項5に係わる空間3自由度の位置決め装置で
は、上記した構成としたから、空間3自由度を得るため
の伸縮駆動手段が1個だけであるにもかかわらず、簡単
な操作で空間の所定位置におけるワークの位置決めを行
うことが可能であるという非常に優れた効果がもたらさ
れる。
In the positioning apparatus having three degrees of freedom in the space according to the fourth aspect of the present invention, since the above-described configuration is employed, the position of the workpiece contact portion can be detected with a simple structure. In the positioning device with three degrees of freedom relating to the above, the above-described configuration makes it possible to operate the work piece at a predetermined position in the space with a simple operation despite the fact that only one expansion / contraction drive means for obtaining three degrees of freedom in space is provided. This is a very excellent effect that the positioning can be performed.

【0017】本発明の請求項6に係わる空間3自由度の
位置決め装置では、上記した構成としたから、ワーク当
接部が所定部位に移動した状態における伸縮駆動手段の
姿勢の違いにかかわらず、空間の所定位置においてワー
クの位置決めを行うことができ、本発明の請求項7に係
わる空間3自由度の位置決め装置では、空間の所定位置
におけるワークの位置決めと同時にワークを把持するこ
とが可能であるという非常に優れた効果がもたらされ
る。
[0017] In the positioning device having three degrees of freedom of the space according to claim 6 of the present invention, the above-described configuration allows the positioning device to extend and retract regardless of the difference in the posture of the expansion / contraction drive means when the workpiece abutment portion moves to a predetermined portion. The work can be positioned at a predetermined position in the space, and the positioning device having three degrees of freedom in the space according to the seventh aspect of the present invention can simultaneously grip the work at the predetermined position in the space. This is a very good effect.

【0018】本発明の請求項8に係わる空間3自由度の
位置決め方法では、上記した構成としているので、空間
3自由度を得るための伸縮駆動手段を1個用いるだけ
で、空間の所定位置におけるワークの位置決めを行うこ
とが可能であるという非常に優れた効果がもたらされ
る。
According to the positioning method of three degrees of freedom of the space according to the eighth aspect of the present invention, since the above-mentioned configuration is used, only one expansion / contraction driving means for obtaining three degrees of freedom of the space is used, and the predetermined position in the space can be obtained. A very excellent effect that the work can be positioned can be obtained.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1ないし図6は本発明に係わる空間3自
由度の位置決め装置の一実施例を示しており、図1に示
すように、この空間3自由度の位置決め装置1は、略正
三角形状をなす2ベースと、3本の伸縮ロッド(ロッド
部材)10と、直動アクチュエータ(伸縮駆動手段)2
0を備えている。
FIGS. 1 to 6 show an embodiment of a positioning device having three degrees of freedom according to the present invention. As shown in FIG. 1, this positioning device 1 having three degrees of freedom has a substantially equilateral triangle. Two bases, three telescopic rods (rod members) 10 and a linear motion actuator (telescopic drive means) 2
0 is provided.

【0021】伸縮ロッド10は、図2に示すように、底
部を有する円筒ケース11と、この円筒ケース11に摺
動自在に嵌合した可動軸部12を備えており、円筒ケー
ス11の底部から突出する固定軸部13の下端(ロッド
部材の基端)および可動軸部12の上端(ロッド部材の
先端)には、球体14,15がそれぞれ設けてあると共
に、円筒ケース11の周壁部には、可動軸部12の移動
量を検出するリニア位置検出器(伸縮量検出器;位置検
出手段)16および可動軸部12を把持解放するブレー
キ17が設けてある。
As shown in FIG. 2, the telescopic rod 10 includes a cylindrical case 11 having a bottom, and a movable shaft 12 slidably fitted to the cylindrical case 11. At the lower end of the protruding fixed shaft portion 13 (the base end of the rod member) and at the upper end of the movable shaft portion 12 (the distal end of the rod member), spheres 14 and 15 are provided, respectively. A linear position detector (extension / contraction detector; position detecting means) 16 for detecting the amount of movement of the movable shaft 12 and a brake 17 for gripping and releasing the movable shaft 12 are provided.

【0022】伸縮駆動手段としての直動アクチュエータ
20は、図3に示すように、サーボモータ21と、この
サーボモータ21の上端に固定した円筒ケース22と、
この円筒ケース22の内部に位置して軸受22aに支持
される下端部をサーボモータ21の出力軸21aの上端
部にカップリング22bを介して連結したボールねじ軸
23と、円筒ケース22に摺動可能に嵌合されかつボー
ルねじ軸23と抜き差し可能に嵌合する中空部分24a
を有する可動軸部24と、可動軸部24における中空部
分24aの開口に設けられてボールねじ軸23とねじ対
偶をなすボールねじナット25と、円筒ケース22の上
端開口に設けられて可動軸部24の回転を規制するガイ
ド26を備えており、サーボモータ21の下側に設けた
固定軸部27の下端(伸縮駆動手段の基端)には球体2
8が設けてあると共に、可動軸部24の上端(伸縮駆動
手段の先端)には位置決め用球体(ワーク当接部)29
が設けてある。
As shown in FIG. 3, a linear motion actuator 20 as a telescopic drive means includes a servo motor 21, a cylindrical case 22 fixed to the upper end of the servo motor 21,
A ball screw shaft 23 having a lower end supported by a bearing 22a located inside the cylindrical case 22 connected to an upper end of an output shaft 21a of the servo motor 21 via a coupling 22b, and slides on the cylindrical case 22. Hollow portion 24a which is fitted so as to be able to be inserted into and removed from the ball screw shaft 23.
, A ball screw nut 25 provided at the opening of the hollow portion 24 a of the movable shaft portion 24 to form a screw pair with the ball screw shaft 23, and a movable shaft portion provided at the upper end opening of the cylindrical case 22. And a guide 26 for restricting the rotation of the servomotor 21.
8 is provided, and a positioning sphere (work contact portion) 29 is provided on the upper end of the movable shaft portion 24 (the end of the telescopic drive means).
Is provided.

【0023】3本の伸縮ロッド10は、各々の下端の球
体14をベース2の三つの角部にそれぞれ位置させて三
脚状に配設してあり、一方、直動アクチュエータ20
は、三脚状に組まれた3本の伸縮ロッド10の略中心に
位置するようにして配設してあり、3本の伸縮ロッド1
0および直動アクチュエータ20の各々の下端の球体1
4,28は、ベース2に設けた円筒体3の球面溝3aに
それぞれ嵌合してあると共に、伸縮ロッド10の各上端
の球体15は、直動アクチュエータ20における可動軸
部24の上端近傍に設けた三又ソケット4の各球面溝4
aにそれぞれ嵌合してある。
The three telescopic rods 10 are arranged in a tripod shape with the spheres 14 at the lower ends thereof positioned at three corners of the base 2, respectively.
Are disposed so as to be located substantially at the center of three telescopic rods 10 assembled in a tripod shape.
0 and the sphere 1 at the lower end of each of the linear actuators 20
4 and 28 are respectively fitted in the spherical grooves 3 a of the cylindrical body 3 provided on the base 2, and the spheres 15 at each upper end of the telescopic rod 10 are located near the upper end of the movable shaft portion 24 in the linear motion actuator 20. Each spherical groove 4 of the provided three-pronged socket 4
a.

【0024】また、この空間3自由度の位置決め装置1
は、図4に示すように、伸縮ロッド10のリニア位置検
出器16およびブレーキ17と電気的に接続する位置決
めフィードバック回路5を伸縮ロッド10の個々に備え
ていると共に、直動アクチュエータ20を伸縮作動させ
る毎に三つの位置決めフィードバック回路5(5A,5
B,5C)から一つの位置決めフィードバック回路5を
選択して機能させる切換スイッチ6を備えており、切換
スイッチ6により選択された位置決めフィードバック回
路5、例えば、位置決めフィードバック回路5Aでは、
これに対応するブレーキ17Aによる可動軸部12Aの
拘束を解除すると共に、これにより直動アクチュエータ
20の伸縮作動に追従して作動する伸縮ロッド10Aの
可動軸部12Aの移動量をリニア位置検出器16Aによ
り検出し、フィードバックされた可動軸部12Aの移動
量に基づいて直動アクチュエータ20の伸縮作動を停止
させるべく機能するようになっている。
The positioning device 1 having three degrees of freedom in this space
As shown in FIG. 4, each of the telescopic rods 10 is provided with a positioning feedback circuit 5 electrically connected to the linear position detector 16 and the brake 17 of the telescopic rod 10, and the linear motion actuator 20 is telescopically operated. Each time it is performed, three positioning feedback circuits 5 (5A, 5A)
B, 5C) is provided with a changeover switch 6 for selecting and functioning one of the positioning feedback circuits 5 from among the positioning feedback circuits 5 selected by the changeover switch 6, for example, the positioning feedback circuit 5A.
The movable shaft portion 12A is released from the restraint by the brake 17A corresponding thereto, and the movement amount of the movable shaft portion 12A of the telescopic rod 10A operating following the expansion and contraction operation of the linear motion actuator 20 is thereby detected by the linear position detector 16A. , And functions to stop the expansion / contraction operation of the linear motion actuator 20 based on the amount of movement of the movable shaft portion 12A which is detected and fed back.

【0025】なお、図4における符号7はサーボアンプ
である。
Reference numeral 7 in FIG. 4 denotes a servo amplifier.

【0026】この空間3自由度の位置決め装置1により
ワークの位置決めを行うに際しては、伸縮ロッド10
(10A,10B,10C)の各長さを同じにした初期
状態(図5(a)に実線で示す状態)において、まず、
切換スイッチ6により三つの位置決めフィードバック回
路5A,5B,5Cから、例えば、位置決めフィードバ
ック回路5Aを選択すると、これに対応する伸縮ロッド
10Aのブレーキ17Aが解除作動して、可動軸部12
Aが摺動自在(伸縮ロッド10Aが伸縮自在)となり、
他の2本の伸縮ロッド10B,10Cは初期長さを維持
することとなる。
When positioning the workpiece by the positioning device 1 having three degrees of freedom, the telescopic rod 10
In the initial state where the lengths of (10A, 10B, 10C) are the same (the state shown by the solid line in FIG. 5A), first,
When, for example, the positioning feedback circuit 5A is selected from the three positioning feedback circuits 5A, 5B, 5C by the changeover switch 6, the brake 17A of the telescopic rod 10A corresponding to the selection is released, and the movable shaft portion 12 is released.
A is slidable (the telescopic rod 10A is telescopic),
The other two telescopic rods 10B and 10C maintain the initial length.

【0027】この状態で直動アクチュエータ20を伸長
作動させると、図5(b)に示すように、直動アクチュ
エータ20それ自体が伸びつつベース2に球面対偶をな
して連結した球体28を中心にして回動すると共に、選
択した伸縮ロッド10Aが直動アクチュエータ20の伸
長作動に追従して伸びつつ左方向により大きく傾斜する
ので、位置決め用球体29は、直動アクチュエータ20
および選択した伸縮ロッド10Aが倒れた方向(図5
(b)左方向)に移動することとなる。
When the linear motion actuator 20 is extended in this state, as shown in FIG. 5 (b), the linear motion actuator 20 itself expands around a spherical body 28 connected to the base 2 in a spherical pair. And the selected telescopic rod 10A expands following the extension operation of the linear motion actuator 20 and tilts more to the left while extending.
And the direction in which the selected telescopic rod 10A has fallen (FIG. 5).
(B) to the left).

【0028】この間、位置決めフィードバック回路5A
には、伸縮ロッド10Aのリニア位置検出器16Aから
可動軸部12Aの移動量がフィードバックされており、
可動軸部12Aの移動量が所定値に達した時点で、直動
アクチュエータ20はその伸長作動を停止する。
During this time, the positioning feedback circuit 5A
, The moving amount of the movable shaft 12A is fed back from the linear position detector 16A of the telescopic rod 10A,
When the moving amount of the movable shaft portion 12A reaches a predetermined value, the linear motion actuator 20 stops its extension operation.

【0029】次に、伸縮ロッド10Aのリニア位置検出
器16Aで検出した可動軸部12Aの移動量および他の
2本の伸縮ロッド10B,10Cが維持している初期長
さから一義的に決定される位置決め用球体29の位置に
基づいて、切換スイッチ6により上記位置決めフィード
バック回路5A以外の二つの位置決めフィードバック回
路5B,5Cから、例えば、位置決めフィードバック回
路5Bを選択すると、これに対応する伸縮ロッド10B
の可動軸部12Bが摺動自在(伸縮ロッド10Bが伸縮
自在)となり、伸縮ロッド10Aは上記伸長した長さを
維持し、伸縮ロッド10Cは初期長さを維持することと
なる。
Next, it is uniquely determined from the moving amount of the movable shaft portion 12A detected by the linear position detector 16A of the telescopic rod 10A and the initial length maintained by the other two telescopic rods 10B and 10C. When, for example, the positioning feedback circuit 5B is selected from the two positioning feedback circuits 5B and 5C other than the positioning feedback circuit 5A by the changeover switch 6 based on the position of the positioning sphere 29, the telescopic rod 10B corresponding thereto is selected.
The movable shaft portion 12B is slidable (the telescopic rod 10B is telescopic), the telescopic rod 10A maintains the above-described extended length, and the telescopic rod 10C maintains the initial length.

【0030】この状態で直動アクチュエータ20をさら
に伸長作動させると、図5(c)に示すように、直動ア
クチュエータ20それ自体が伸びつつ回動すると共に、
選択した伸縮ロッド10Bが直動アクチュエータ20の
伸長作動に追従して伸びつつ右方向に傾斜するので、位
置決め用球体29は、直動アクチュエータ20および選
択した伸縮ロッド10Bが倒れた方向(図5(c)右方
向)に移動することとなり、伸縮ロッド10Bのリニア
位置検出器16Bから位置決めフィードバック回路5B
にフィードバックされた可動軸部12Bの移動量が所定
値に達した時点で、直動アクチュエータ20はその伸長
作動を停止する。
When the linear actuator 20 is further extended in this state, as shown in FIG. 5C, the linear actuator 20 itself rotates while extending,
Since the selected telescopic rod 10B extends right following the extension operation of the linear motion actuator 20 and tilts rightward, the positioning sphere 29 moves in the direction in which the linear motion actuator 20 and the selected telescopic rod 10B fall (FIG. 5 ( c) to the right), and the linear position detector 16B of the telescopic rod 10B sends the positioning feedback circuit 5B.
When the moving amount of the movable shaft portion 12B fed back to the above reaches a predetermined value, the linear motion actuator 20 stops its extension operation.

【0031】以降、切換スイッチ6により位置決めフィ
ードバック回路5A,5B,5Cを順次選択して、すな
わち、伸縮を許す1本の伸縮ロッド10(10A,10
B,10C)を順次変えて、直動アクチュエータ20を
繰り返して伸長作動させると、図5(a)に仮想線で示
すように、位置決め用球体29は所定部位に移動するこ
ととなり、所定部位に位置した位置決め用球体29に対
して、図6(a)に示すように、パネル(ワーク)Pの
位置決め点Sを当接させれば、空間の所定位置における
パネルPの位置決めがなされることとなる。
Thereafter, the positioning feedback circuits 5A, 5B and 5C are sequentially selected by the changeover switch 6, that is, one telescopic rod 10 (10A, 10
B, 10C) are sequentially changed, and the linear motion actuator 20 is repeatedly operated to extend, as shown by a virtual line in FIG. 5A, the positioning sphere 29 moves to a predetermined portion, and the positioning sphere 29 moves to the predetermined portion. When the positioning point S of the panel (work) P is brought into contact with the positioned positioning sphere 29 as shown in FIG. 6A, the positioning of the panel P at a predetermined position in the space is achieved. Become.

【0032】この際、図6(b)に示すように、パネル
Pの位置決め点が位置決め孔Hである場合には、位置決
め用球体29の直径dを位置決め孔Hの口径Dに合わせ
ておけば、位置決め用球体29と位置決め孔Hとが嵌合
して、空間の所定位置におけるパネルPの位置決めがな
されることとなる。また、図6(c)に示すように、パ
ネルPの位置決め点Sを挟んで位置決め用球体29と対
向するようにして把持球体30を設けておけば、パネル
Pの位置決めと同時にパネルPの把持がなされることと
なる。
At this time, if the positioning point of the panel P is the positioning hole H as shown in FIG. 6B, the diameter d of the positioning sphere 29 should be adjusted to the diameter D of the positioning hole H. Then, the positioning sphere 29 and the positioning hole H are fitted, and the panel P is positioned at a predetermined position in the space. Further, as shown in FIG. 6C, if the gripping sphere 30 is provided so as to face the positioning sphere 29 with the positioning point S of the panel P interposed therebetween, the panel P can be gripped simultaneously with the positioning of the panel P. Will be done.

【0033】したがって、上記した空間3自由度の位置
決め装置1では、空間3自由度を得るための直動アクチ
ュエータ20が1個だけであるにもかかわらず、簡単な
操作で空間の所定位置におけるパネルPの位置決めがな
されることとなり、直動アクチュエータ20を1個とし
た分だけ、装置のコンパクト化および低コスト化が図ら
れることとなる。
Therefore, in the positioning device 1 having three degrees of freedom in the space described above, despite the fact that there is only one linear actuator 20 for obtaining three degrees of freedom in the space, the panel at a predetermined position in the space can be easily operated. The position of P is determined, and the size and cost of the apparatus can be reduced by the amount of the single linear actuator 20.

【0034】また、上記した空間3自由度の位置決め装
置1では、3本の伸縮ロッド10にそれぞれ設けたリニ
ア位置検出器16で各可動軸部12の移動量を検出すれ
ば、位置決め用球体29の位置は一義的に決定されるこ
ととなり、すなわち、簡単な構造で位置決め用球体29
の位置検出がなされることとなる。
In the positioning device 1 having three degrees of freedom in the above-mentioned space, if the moving amount of each movable shaft portion 12 is detected by the linear position detectors 16 provided on the three telescopic rods 10, respectively, the positioning sphere 29 Is determined uniquely, that is, the positioning sphere 29 is formed with a simple structure.
Will be detected.

【0035】さらに、この空間3自由度の位置決め装置
1において、ワーク当接部を位置決め用球体29として
いることから、この位置決め用球体29が所定部位に移
動した状態において、図6に一点鎖線および二点鎖線で
示すように、直動アクチュエータ20が規制された範囲
内(この実施例ではベース2に垂直な軸に対する最大傾
斜角略30゜の範囲内)で大きく傾いていたとしても、
位置決め用球体29とパネルPの位置決め点Sとが点接
触するので、空間の所定位置におけるパネルPの位置決
めが確実になされることとなる。
Further, in the positioning device 1 having three degrees of freedom in the space, since the workpiece abutment portion is a positioning sphere 29, when the positioning sphere 29 is moved to a predetermined portion, the dashed line in FIG. As indicated by the two-dot chain line, even if the linear motion actuator 20 is greatly inclined within the restricted range (in this embodiment, within the range of the maximum inclination angle of about 30 ° with respect to the axis perpendicular to the base 2),
Since the positioning sphere 29 and the positioning point S of the panel P are in point contact with each other, the positioning of the panel P at a predetermined position in the space is ensured.

【0036】本発明に係わる空間3自由度の位置決め装
置および位置決め方法の詳細な構成は、上記した実施例
に限定されるものではない。
The detailed configuration of the positioning device and the positioning method with three degrees of freedom according to the present invention is not limited to the above-described embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる空間3自由度の位置決め装置の
一実施例を示す全体斜視説明図である。
FIG. 1 is an overall perspective explanatory view showing one embodiment of a positioning device having three degrees of freedom in a space according to the present invention.

【図2】図1における位置決め装置の伸縮ロッド(ロッ
ド部材)を示す断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a telescopic rod (rod member) of the positioning device in FIG.

【図3】図1における位置決め装置の直動アクチュエー
タ(伸縮駆動手段)を示す断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a linear motion actuator (expansion / contraction drive means) of the positioning device in FIG. 1;

【図4】図1における位置決め装置の制御系を説明する
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a control system of the positioning device in FIG.

【図5】図1に示した位置決め装置の動作説明図
(a),(b)および(c)である。
5 (a), (b) and (c) are explanatory views of the operation of the positioning device shown in FIG.

【図6】図1における位置決め装置の位置決め用球体
(ワーク当接部)とパネル(ワーク)の位置決め点とが
当接した状態の部分拡大説明図(a),位置決め用球体
とパネルの位置決め孔とが嵌合した状態の部分拡大説明
図(b)および位置決め用球体がパネルの位置決めと同
時にパネルを把持している状態の部分拡大説明図(c)
である。
FIG. 6 is a partially enlarged explanatory view (a) of a state in which a positioning sphere (work contact portion) of the positioning device in FIG. 1 is in contact with a positioning point of a panel (work), and a positioning sphere and a positioning hole of the panel; (B) and (c) a partially enlarged explanatory view of a state where the positioning sphere is gripping the panel simultaneously with the positioning of the panel.
It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空間3自由度の位置決め装置 2 ベース 5 位置決めフィードバック回路 6 切換スイッチ 10 伸縮ロッド(ロッド部材) 11 円筒ケース 12 可動軸部 16 リニア位置検出器(伸縮量検出器;位置検出手
段) 17 ブレーキ 20 直動アクチュエータ(伸縮駆動手段) 29 位置決め用球体(ワーク当接部) P パネル(ワーク)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positioning device of three degrees of freedom of space 2 Base 5 Positioning feedback circuit 6 Changeover switch 10 Telescopic rod (rod member) 11 Cylindrical case 12 Movable shaft part 16 Linear position detector (expansion and contraction amount detector; position detecting means) 17 Brake 20 Straight Dynamic actuator (telescopic drive means) 29 Sphere for positioning (work contact part) P panel (work)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ベースと、3本の伸縮可能なロッド部材
と、ロッド状をなしかつ先端にワーク当接部を具備して
伸縮する伸縮駆動手段と、伸縮駆動手段におけるワーク
当接部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記ベー
ス上において伸縮駆動手段を略中心にして3本のロッド
部材を三脚状に配設し、前記ベースに対して伸縮駆動手
段およびロッド部材の各基端を球面対偶をなしてそれぞ
れ連結すると共に、前記伸縮駆動手段のワーク当接部側
と3本のロッド部材の各先端とを球面対偶をなして連結
したことを特徴とする空間3自由度の位置決め装置。
1. A base, three extensible rod members, a telescopic drive means having a rod-like shape and having a work contact part at a tip thereof, and a telescopic drive means, and a position of the work contact part in the telescopic drive means. And three rod members are disposed on the base in a tripod shape with the telescopic drive unit substantially at the center, and the base ends of the telescopic drive unit and the rod member are positioned with respect to the base. A three-degree-of-freedom positioning apparatus, wherein a spherical pair is connected to each other, and a work contact portion of the expansion / contraction drive means and each tip of the three rod members are connected to each other in a spherical pair. .
【請求項2】 ロッド部材を円筒ケースおよびこの円筒
ケースに摺動可能に嵌合した可動軸部を有する伸縮ロッ
ドとした請求項1に記載の空間3自由度の位置決め装
置。
2. The positioning device according to claim 1, wherein the rod member is a telescopic rod having a cylindrical case and a movable shaft slidably fitted to the cylindrical case.
【請求項3】 伸縮駆動手段を直動アクチュエータとし
た請求項1または2に記載の空間3自由度の位置決め装
置。
3. The positioning device according to claim 1, wherein the expansion / contraction drive means is a linear motion actuator.
【請求項4】 位置検出手段を3本のロッド部材に各々
設けた伸縮量検出器とした請求項1ないし3のいずれか
に記載の空間3自由度の位置決め装置。
4. The positioning device according to claim 1, wherein the position detecting means is an expansion / contraction detector provided on each of the three rod members.
【請求項5】 ロッド部材に設けた伸縮規制用のブレー
キと、3本のロッド部材に対応してそれぞれ設けられて
伸縮量検出器からフィードバックされるロッド部材の伸
縮量に基づいて伸縮駆動手段の伸縮作動を制御する位置
決めフィードバック回路と、三つの位置決めフィードバ
ック回路から一つの位置決めフィードバック回路を選択
して伸縮駆動手段と接続させる切換スイッチを備えてい
る請求項4に記載の空間3自由度の位置決め装置。
5. An expansion / contraction driving means based on the expansion / contraction control brake provided on the rod member and the expansion / contraction amount of the rod member provided corresponding to each of the three rod members and fed back from the expansion / contraction detector. 5. A positioning device having three degrees of freedom in space according to claim 4, further comprising: a positioning feedback circuit for controlling the expansion / contraction operation, and a changeover switch for selecting one positioning feedback circuit from the three positioning feedback circuits and connecting to the expansion / contraction driving means. .
【請求項6】 ワーク当接部が球状をなしている請求項
1ないし5のいずれかに記載の空間3自由度の位置決め
装置。
6. The positioning device according to claim 1, wherein the workpiece contact portion is spherical.
【請求項7】 ワーク当接部がワーク把持部を兼ねてい
る請求項1ないし6のいずれかに記載の空間3自由度の
位置決め装置。
7. The positioning device according to claim 1, wherein the work contact portion also serves as a work holding portion.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかに記載の空
間3自由度の位置決め装置によりワークの位置決めを行
うに際して、3本のロッド部材のうちの2本のロッド部
材の長さを維持した状態で、伸縮駆動手段を伸縮作動さ
せて残りの1本のロッド部材のみを伸縮させ、次いで、
位置検出手段により検出されるワーク当接部の位置に基
づいて、長さを維持する2本のロッド部材および伸縮駆
動手段の伸縮作動に追従して伸縮する1本のロッド部材
を順次変更しながら、伸縮駆動手段を繰り返して伸縮作
動させてワーク当接部を所定部位に移動させ、前記所定
部位に位置したワーク当接部にワークの位置決め点を当
接させることを特徴とする空間3自由度の位置決め方
法。
8. When positioning a workpiece by the positioning device having three degrees of freedom in space according to any one of claims 1 to 7, the length of two of the three rod members is maintained. In this state, the telescopic drive means is operated to expand and contract, and only the remaining one rod member is expanded and contracted.
Based on the position of the work contact portion detected by the position detecting means, the two rod members that maintain the length and the one rod member that expands and contracts following the expansion and contraction operation of the expansion and contraction driving unit are sequentially changed. Wherein the expansion / contraction drive means is repeatedly extended and retracted to move the workpiece contact portion to a predetermined portion, and to cause the workpiece positioning portion to come into contact with the workpiece contact portion located at the predetermined portion. Positioning method.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001277164A (en) * 2000-03-01 2001-10-09 Sig Pack Syst Ag Robot for operating product in three-dimensional space
US6336375B1 (en) * 1994-03-02 2002-01-08 Renishaw, Plc Coordinate positioning machine
JP2004291215A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Rikogaku Shinkokai On-vehicle type and traveling type operation arm/hand device
KR100624217B1 (en) * 2005-06-27 2006-09-15 (주)스맥 3D Complex Lung Link Device for Robot Joint Operation
JP2009297793A (en) * 2008-06-10 2009-12-24 Murata Mach Ltd Parallel mechanism
CN102357880A (en) * 2011-09-22 2012-02-22 广西大学 Nine-motion-degree robot mechanism
JP2012045710A (en) * 2011-12-06 2012-03-08 Murata Machinery Ltd Parallel mechanism
DE102010047356A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-05 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Device for moving an object
EP2133181A3 (en) * 2008-06-10 2013-03-27 Murata Machinery, Ltd. Parallel mechanism
CN103115120A (en) * 2013-02-27 2013-05-22 北京交通大学 Spherical rolling mechanism
JP2015510456A (en) * 2012-02-13 2015-04-09 ツェー・ベー・ウー・チェー・ベー・プラゼ・ファクルタ・ストロイニー Method for setting operation arm position on support frame, and support frame for positioning operation arm
CN116512233A (en) * 2023-04-11 2023-08-01 江苏悦川机器人有限公司 Mechanical arm and control system thereof

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6336375B1 (en) * 1994-03-02 2002-01-08 Renishaw, Plc Coordinate positioning machine
JP4632560B2 (en) * 2000-03-01 2011-02-16 シーグ パック システムズ アクチェンゲゼルシャフト Robots that operate products in a three-dimensional space
JP2001277164A (en) * 2000-03-01 2001-10-09 Sig Pack Syst Ag Robot for operating product in three-dimensional space
JP2004291215A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Rikogaku Shinkokai On-vehicle type and traveling type operation arm/hand device
KR100624217B1 (en) * 2005-06-27 2006-09-15 (주)스맥 3D Complex Lung Link Device for Robot Joint Operation
EP2669064A1 (en) * 2008-06-10 2013-12-04 Murata Machinery, Ltd. Parallel mechanism
EP2133181A3 (en) * 2008-06-10 2013-03-27 Murata Machinery, Ltd. Parallel mechanism
US8456124B2 (en) 2008-06-10 2013-06-04 Murata Machinery, Ltd. Parallel mechanism
JP2009297793A (en) * 2008-06-10 2009-12-24 Murata Mach Ltd Parallel mechanism
DE102010047356A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-05 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Device for moving an object
CN102357880A (en) * 2011-09-22 2012-02-22 广西大学 Nine-motion-degree robot mechanism
JP2012045710A (en) * 2011-12-06 2012-03-08 Murata Machinery Ltd Parallel mechanism
JP2015510456A (en) * 2012-02-13 2015-04-09 ツェー・ベー・ウー・チェー・ベー・プラゼ・ファクルタ・ストロイニー Method for setting operation arm position on support frame, and support frame for positioning operation arm
CN103115120A (en) * 2013-02-27 2013-05-22 北京交通大学 Spherical rolling mechanism
CN116512233A (en) * 2023-04-11 2023-08-01 江苏悦川机器人有限公司 Mechanical arm and control system thereof
CN116512233B (en) * 2023-04-11 2024-03-22 江苏悦川机器人有限公司 Mechanical arm and control system thereof

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