JPS58501049A - スペ−ス機構及び方法 - 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】 スＲ−ス機構及び方法 技術分野 本発明は、空中内にある点又は媒体の制御された運動を作り出すための装置に関 する。

従来技術 空間内にあるＩＨ体要素及び光線の韻」御された運動を作り出すための種々のス は−ス機構、即ち装置が提供されてきた。そして機械的な要素の運動を制御する ための多くの機械的な装置も提供され、通常コンピューター制御の製造操作に用 いられるロボット装置として使用されてきた。これらのコンピューター匍」御装 備は、高価でかさが大きくなる傾向があり、そしである場合においては、そして 特に低コストが必要な場合には多くの央励例において必要とされる安定性、スピ ード、正確性及び信頼性を欠いていた。従来装置に要求される種々の運動は、多 くのアームとピボット連結によって提供され、それにより多くのロボット操作に 必要とされる自由度を提供していた。かかる装置の人工アーム部材のアームの剛 性、強さ、及び位置決めの正確さは、人工アーム部材の数並びに主支持フレーム からの人工アーム部材の段階的な伸張。

及びその長さに依存していた。かかる人工アーム部材の伽さ及び正確さは、各ア ーム部材の製造精度及びこれら人工アーム構造体のピボット連結の精度に依存す るものであり、従って、アーム部材の端部の位置決めは、これらエラーの累乗と して表われる。各アーム部材を他のアーム部材にピボット連結するため、典型的 には、空気圧アクチュエイター又は流体圧アクチュエイターが用いらｒる。従っ て、スペース機構の応用は、空気圧又は流体圧源を使用することができる環境下 でのみに限定される。

動きのわ囲の比較的大きい一般的な適用ｆＩｌにおいては、上述した欠点はそれ ほど重要な意味をもたないが、ある種のロボット装置においては小さなそしてよ り正確な装作がしばしば要求される。これらロボット装置で要求される精度はそ れほど高価にブ、ｃもない範囲の従来装置で得られる精度よりはるかに高い精度 を要求されるものである。

従って、本発明の第１の目的は、人工アーム構造体を用いた時に生ずる位置決め の不正確さ及び弱さを除去した改良されたスペース機構及びその方法を提供する ことである。

本発明の他の目的は比較的安価な、しかし精度が高く、且つ位置決めの正確性及 び信頼性の高い改良されたスペース機構及びその方法を提供することである。

従来の典型的なスペース機構は、アーム先端の作業部分を１つの特定の位置から 他の所望の位置まで移動する場合多（のコンピューター上のステップをふんで制 御信号を提供しなけ扛ばならなかった。

従って本発明の更に他の目的は、アーム先端の作業点をある特定の位置から他の 特定の装置まで移動する場合に、最少のコンピューター上のステップでもって制 御信号を発生することができるコンピューター制御のスは−ス機構を提供するこ とである。

発明の開示 本発明にがかる１実施例について簡単に説明すると、本発明は、アーム上の間隔 をあけた第１及び第２の部分に所定の運動を行なわせ、それによりアームの第６ の点に所望のスば一ス運動をおこさせるようにしたスに一ス機構及び方法を提供 するものである。本発明のこの実施例においては、上記アームの第１及び第２の 部分はそれぞれ第１及び第２の円形ディスクによって支持された第１及び第２の 自在軸受によって支持されている。自在軸受は、上記アームの上記第１及び第２ の部分が回転運動をすることができるようにし、且つ上記円形ディスクの少なく とも一方に対して相対日つに上記アームが縦方向に運動できるようにする。本発 明のこの実〃１・９１１においては。

上記第１及び第２の円形ディスクは平行な平面内で回転し、且つ各円形ディスク の外周部分と係合する第１及び第２のグループのローラ又はアイドル歯車によっ て各外周面で回転可能に支持されている。第１のグループのローラは、第１の壁 に回転可能に支持されており、且つ第２のグループのローラは第２の壁に回転可 能に支持されている。第１及び第２の円形ディスクは、それぞれ独立′に制御可 能な第１及び第２の電動モータによって独立して駆動される。本発明の好ましい 実施例においては、上＝ｔローラはアイドルローラであり、且つ上記各固形ディ スクはプーリから構成されている。第１及び第２のプーリは、それぞれ第１及び 第２のモータによって駆動せしめられ、且つそれらはベルトによって、そねぞオ １．卯１及び第２の円形ディスクのプーリに連結せしめられている。

本発明の他の実施例においては、上記第１及び第２のモータは、第１及び第２の 円形ディスクのそれぞれに設けられた外歯に係合する歯を駆動するようになさハ 、ている。

上記アームは、上記第１及び第２のディスクの間にのびている。上記第ろの点は 、上記モータの一方をこえたアームのある部分に位置し、且つそれらモータの回 転速度は上記第６の点が、所定の環状体内のある点から他の点への種々の所望の 経路を通ることができるように選択せしめられる。たとえば、２つのモータが反 対方向に且つ相互にその位相角を完全に異なるようにして回転すると、上記第６ の点は直線を描く。その１暖斜方向は、上記第１及び第２のモータの位相角を同 時に同じ割合だけ変化させることによって変えることができる。」二記第１及び 第２のモータを同じ方向に且つ同じ割合で回転すると、上記第６の点は円を描（ 。そして、上記第１及び第２のモータの相対的位相角を変化させると、上記第６ の点によって描かれる円の直径は、それに従って変化する。円が描かれた平面は 、上記第１及び第２の円形ディスクの間の位相角が増加するか減少するかによっ て、上記円形ディスクに近づくか又は遠ざかるように移動する。上記第５ １及び第２の円形ディスクが、同一方向に且つ異なる割合で回転すると、種々の 他のパターンが上記第６の点によって描かれる。本発明の１つの実施例において は上記アームは、上記自在軸受に対して相対的に縦方向に移動可能である。第６ のモータによって駆動されるランク及びピニオン歯車機構は経路機構内で移動し 、且つ上記アームと係合してその縦方向の運動を制御するカラーに連結せしめら れている。上記アームは、上記カラーに係合する外側スリーブと胴側スリーブ内 に回転可能に位置決めされた内側スリーブとを有している。上記内側スリーブは 、上記内側スリーブを第４のモータに連結する歯車機１１１よつ１回転せしめら れる。寄棟的操縦手段は、上記内１す１１スリーブの一端部分に連結さ肚、且つ 上＝２内側スリーブを貫通してのび、第４のモータの回転に応答して回転するよ うに連結された少なくとも１本のシャフトの回転によって制御せしめられる。本 発明においては、また第１及び第２の光学附くさび状部材、即ちプリズムが平行 な平面内で独立制御回部に回転せしめられてなる数学的に同等の光学装置が開示 されている。光線が第１の回転ｊるプリズムによって受け入れられ、且つ屈折せ しめられる。屈折せしめられたビームは第２の回転するプリズムによって受け入 れられ、そして更に屈折せしめら几る。上記第１及び第２のプリズムの回転方向 、回転速度及び位相角を制御することによって、第２の回転するプリズムによっ て屈折せしめられた上記ビームの部分は、６　豹表昭５８−５０１０４９　（４ ）ターゲット表面上に所望の所定のパターンを描くことができる。本発明の更に 他の実施例においては、２以上の回転可能なプリズムが配設されてなり、それに よりビームを更に屈ゼ１させるようになされている。本発明の更に他の実施例に おいては、流体的なビームは、多数の独立的に回転可能なよろい板状ディスクに よって次々にその流れ方向を変更せしめられ、それにより流体的ビームの最終的 に変更せしめられた部分に所望の運動を行なわせる０ 本発明の更に他の実施例においては、所望の運動が、上記アームの第６の点に強 匍１された入力として加えられるようになされている、これは、上記第１及び第 ２の円形ディスクをそれぞれ出力ディスクとして作用させるものである。これら 出力ディスクは、強制された入力として上記アームの第６の点に加える所望の運 動を、上記アームの第６の点に行なわせる場合に必要とされるそれらの運動と全 く同一の運動を上記アームによってそれぞれ行なわせられる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の１実施例の１部分を切除した斜視図である。

第２図は第１図に図示された本発明の１実施例の１部分を切除した平面図である 。

第６図は第１図の実施例の１部分の拡大正面図である。

第４図は、第１図の実施例の１部分の部分拡大斜視図である。

第５Ａ−第５Ｇ図は、第１図の実施例の一端９ＡＫよって描かれる種々のノミタ ーンの平訃図である。

第６図は、第１図の実施例に図示された自在軸受の一方の概略図である。

第７図は１本発明の他の実施例の一部分を切除した斜袴１図である。

第７Ａ図は、第７図の７Ａ線にそってとった部分的に切除した横断面図である。

第８図は、第１図の装置と数学的に同等な光学装置を描いた概略斜枦１図である 。そして、 第９図は、第１図の装置と数学的に同等な流体的装置を描いた概略斜視図である 。

図面、特に第１図〜第４図を参照すると、本発明にかかるスペース機構１は、ボ ンクス状のノ・ウジンクを形成する４つの垂直壁ＩＡ、３Ｂ、３０及び６Ｄを含 んでいる。正面壁６Ｂはその中に円形の開口２５を有しており、背面壁６Ｄはそ の中に円形の開口２７を有している。

多数のローラ２９は正面壁３Ｂの外表面であって、円形の開口２５の周縁部の周 囲に取り付けられて℃・る。円形のディスク５（以下「入力ディスク」と称する ）は、４つのローラ２９によって支持されて℃・る。ローラ２９ハ各々は、入力 ディスク５がローラの側面経路からすべりおちないようにするための内側及び外 側の円形フランジを有している。人力ディスクの日周の周囲には、タイミング（ ルト６６を受け入れるための溝が設けられている。タイミングベルト６６はシャ フト６９を介して電動ステップモータ４１に連結されたプーリ６７によって駆動 せしめられる。ステップモータ４１の操作を制御するだめの制御信号は、ケーブ ル５１を介してパワー制御回路５６から発せら扛る。

入力ディスク５は、スライドブロック１５のための経路部材、即ち上溝の役割を 果たす長方形のスロット１６を有している。第６図に詳細に図示された自在軸受 １１は、スライドブロック１５に固定して取り付けられた部材１１Ａに支持され ている。スライドブロック１５を長方形のスロット１６内の適当な位置に位置決 めした後、締結エレメント１５Ａは、スライドブロック１５を所定の位置に固定 する。

入力ディスク５と全く同一の入力ディスク７が、背面９６Ｄ力外表面に取り付け られたローラ３１Ｖｃよって支持されている。入力ディスク７は、長方形のスロ ット１７、スライドブロック２６、及び入力ディスク５に関して説明したのと同 様の方法によって部材２１によってスライドブロック２３に取り付けられた自在 軸受１９を有している。入力ディスク５は、プーリ４３と係合するタイミングば ルト３５によって駆動せしめらｆる。プーリ４６は、シャフト４５によってステ ップモータ４７に連結せしめられている。ステップモータ４７は、ケーブル４９ ９ を介して、制御信−弓を発生−４−るパワー制御回路５３に連結せしめられてい る。ステップモータ４１及び４７Ｖｃ供給される制御信号は独ｑ的なものとする ことができ、従ってステツプ４１及び４７の回転速度、回転方向及び位相角は独 立して制御することができる。

入力ディスク５σ）詳細は、第６図により詳細に図示ゑす１ている。人力ディス ク５の内閉に設けられた円周溝の底部は、歯３３Ｂをもしている。歯３３Ｂは、 タイミングベルト３３σ）底部に設けられた歯３３Ａと係合する。

同様の歯がプーリ６７の底部に設けられており、従ってプーリろ７、人力ディス ク５及びタイミングベルトろ６σ）間のすべりをな（し、人力ディスク５のｂＬ 相偵を正確旧つ完全に制御することによって、ステップモータ４１の位相角と人 力ディスク５σ）位相角との間の関係は、一定に維持せしめられる。第６図に図 示されているように、締結ニレメン）１５Ａをゆるめると、自在軸受１１の半径 方向の位置を矢印５５の方向ＫＺ節することができる。

それによって、ロンｌ−”　９が自在軸受１１を貫通してのびる位置、即ちロッ ト９の中心によって描かれる円の半径を適当に選択することができる。

ローラ２９及び人力ディスク５の周料部分の外形は第４図の拡大図により明確に 図示されている。入力ディスク５の周縁部の溝は、一対の側面フランジ５Ａ及び ５Ｂによって画成される。そして歯３３Ｂは、その溝の底部に配置せしめら第１ ている。上述したローラ２９の側面フランジは、１４図において、羞照番号２９ Ａ及び２９Ｂによって示されている。ローラ２９はピン２９Ｇによって正面壁３ ＢＫ回転可能に連結されている。ロー　ラ２９が固定して取り伺けられたビン２ ９Ｃ上を自由に回転することができるように、適当な精密、且つ低摩擦σ）軸受 （図示されていない）が設げらチ１．ている。

第１図及び第２図を参照すると、アーム即ちロッド９が自在軸受１１及び１９を 貫通（ッて、旧つそれに回転自在に支持されている。ロット９は、自在軸受１１ 及び１９の少なくとも一方の中において横方向に震動することができる。説明力 ために、ロッド９σ）一端部を参照番号９Ａで示しである。

自在軸受１１及び１９の中心が、人力ディスク５及び７の回転中心に対して中心 からはずれた位置に位置決めされた場合、自在軸受１１及び１９によって支持さ れたロッド９の各点はそれぞれ、ステップモータ４１及ヒ４７が人力ディスク５ 及び７を回転させた時、円軌道を描いて移動する。入力ディスク５及び７の相対 位相角が変った時、それらの回転速度即ち角速度が変った時、そしてそれら力回 転方向が変った時、色々な種類のパターンがロッド９の一端９Ａによって描かれ る。たとえばステップモータ４１及び４７が入力ディスク５及び７を同じ方向に 且つ同じ角速度で回転させた場合、一端９Ａは円を描く。入力ディスク５及び７ の位相角が、回転中等しければ、一端９Ａによって描かれる円の直径は最少とな る。

１ 人力ディスク５及び７の一方の位相角を、他方の位相角に対して相違させると、 一端９Ａによって描かれる円の直径は増加する。たとえば、第５図において参照 番号、１８Ａ１，４３Ｂ及び、ａＢｃは、入力ディスク５及び７ハ相対的位相伯 をゼロから１１０次大きくした場合の、一端９Ａによって描かれる円を示してい る。

入力ディスク５及び７の位相角が変化した場合、一端９Ａは第１図の参照番号５ ０で示したように、横方向に（ロット″９の軸方向にそって）移動せしめられる 。このような移動ができるように、ロッド９は自在軸受１１内において横方向に 震動可能とされており、且つ自在軸受１９に対（７では横方向に固定されている ことが必要である。人力ディスク５及び７が同じ角速度で、しかし反対方向に回 転した場合、一端９Ａは第５Ａ図参照番号５２で示されたように端点５２Ａ及び ５２Ｂの間をいったりきたり往復運動する。人力ディスクの一方σ）位相角を変 化１７た場合、直線は第５Ａ図の参照番号５２′によって示されているように角 度Ｂだげ回転する。

人力ディスク５及び７が同じ方向に回転し、しかし一方σ）ディスク（たとえば 、入力ディスク７）が他方のディスク（たとえば入力ディスク５）よりも速く回 転した場合、色々ｊ１種類のパターンが描かれる。たとえば第５Ｃ図に図示され る６枚のバラの葉っばの形は、人力ディスク５及び７の角速度をある割合にした 場合に描かれたもσ）である。人力ディスク７ｒ角速度を連続的に増加すると、 ６枚のバラの葉っばσ）形状は、２＝　５　Ｄ図に図示された如き４枚のバラの 葉っばに徐々に発展する。第５Ｅ図、第５Ｆ図及び第５Ｇ図は、入力ディスク５ 及び７の角速度をそれぞれ変化させた場合に、一端９ＡＫよって描かれる台々な 種類のノミターンの一例である。

以上の如く、ステップモータ４１及び４７に適当な制御パルスを供給することに よって、一端９Ａは、自在軸受１１及び１９によって描かれる経路の半径、平行 な入力ディスク５及び７の間隔、及びロッド９の長さ等のスペース機構１の種々 の寸法パラメータによって決められた範囲内においていかプよる点にも移動する ことができる。

尚、人力ディスクを自由に回転できるように配置しておいた場合、特定の入力運 動をロッド９の一端９Ａに加えると回転自由に設置された人力ディスクは一端９ Ａに強制的な人力を与えた時描かれるパターンを形成するσ）ＶＣ必要とされる 人力運動を与える時のそね７らの回転と全く同じように回転せしめられる。たと えば人力ディスク５及び７が回転自由になされており、且つ適当な駆動機構なし に一娼９Ａに回転運動が与えられた時、人力ディスク５は一端９Ａに強制的な入 力が与えられた時と同じ角速度で回転せしめられ、且つ人力ディスク５及び７の 相対的位相角は、一端９Ａに加えられた円形の駆動経路の半径によって決められ る。もう一つ具体例を示すと、もし一端９Ａに加えられる駆動・ξターンが第５ Ｃ図に示された如きパターンである場合、人力ディスク５は人力デ１３ イスク７と異なる角速度で回転せしめられる。

即ち、第１図に図示されたスペース機構は、色々な種類の回転運動を種々の直線 運動、回転運動、又は非直線運動に変換する場合に使用することができる。スに 一ス機構は又、直線運動、非回転運動、あるいは非直線運動を変換する場合にも 使用することができる。この点において、第１図に図示された基本的な機構を使 用して描かわるスペース機構を利用した具体例としてどのようなものがあるかを 示すことは有益であろう。さて、第７図及び第７Ａ図を参照すると、第１図に示 された構成要素と類似の又は同一の構成要素に対しては、同一の参照番号が使わ れている。第７図及び第７Ａ図に図示された具体例において、人力ディスク５及 び７は歯車であり、且つローラ２９及び６１（第１図参照）には入力ディスク５ 及び７の末と噛合する歯が設けられている。第１図のロッド９は第７図のロッド 部材９に替えられている。第７図及び第７Ａ図のロッド８部材９は、外側スリー ブ部分９Ａと外側スリーブ部分９Ａに対して回転可能とされた内側スリーブ部分 ９Ｂを含んでいる。第１図に図示された自在軸受ケ構は、第７図のものにも用い られており、Ｔｈ７Ａ図においても参照番号１１及び１９で示されている。

ステップモータ４１は、入力ディスク５の外歯と係合する外側を有する歯車６７ を駆動する。同様にステップモータ４７は、入力ディスク７の外歯と係合する歯 車４３を駆動する。第７Ａ図の矢印５０′の方向に、ロッド部材】４　特表昭５ ８−５０１０４９　（６）９を第７図において移動させることは、第１図に関し て前ｆした如く入力ディスク５及び７の相対的位相角を変化させることによって のみならず、ビニオンギア６１を駆動するステップモータ５９に適当な制御を加 えることによっても達成できる。ピニオン歯車６１は、ラック歯車６６と係合す る。ラック歯車６３は、経路部材６５Ａ内Ｋｌ’ｌ動自在に位置決めされている 。ラック歯車６６は、経路部材６３ＡＫ固定して取り付けられている。経路部材 ６３Ａは、水平な部材６３Ｂに連結されている。６３Ｂは、ランク歯車６６と平 行にされており、且つ経路部材６５Ｂ内を階動する。アーム６５は、それぞれそ の端部においてビン６７．６８によって経路部材６３Ａ及びカラー７１にピボン ト連結されている。カラー７１はピン７６によって外側スリーブ９Ｄと係合して いる。即ち、ステップモータ５９はピニオン歯車６１を回転させると、ランク歯 車６６は矢印７１で示される方向に運動し、そしてアーム６５はこの運動をスリ ーブ９に伝達する。これにより矢印５０′方向の主要な運動を行なわせる。

第７図及び４７Ａ図に図示されているように、１対のジョー、即ち顎状部材５７ が、ロンド部材９の一１９Ａに取り付けられている。ネジ歯車機構はネジシャフ ト７５の回転に応答して、顎状部材５７を開閉させる。ネジシャフト７５は、内 側スリーブ部材９Ｃ内を貫通して１ｌｌｙ）び、且つステップモータ６５によっ て駆動せしめられる。

内側スリーブ部材９Ｃは、歯車６６Ａ′によって態動さ５ れる歯車７９に連結されている。歯車６４Ａ′は、ステップモータ６６′によっ て駆動富れる。即ち、第７図及び第７Ａ図に図示された装置は、第１図に図示さ れた装置よりも、自由度の大きなロボット装置として使用されるものである。矢 印５０′（第７Ａ図参照）方向への運動は、ステップモータ５９の制御によって 行なわれ、顎状部材５７の開閉は、ステップモータ６５′の制御によって行なわ れる。

第７Ａ図に図示されたロボット装置に他の色々な運動を行なわせることも簡単に できる。たとえば、附加的なネジシャフト及びそれらを駆動するためのステップ モータを内側スリーブ部材９Ｇを貫通して設け、それにより複雑なりランプ、即 ち把持機構等の制御を行なうことができる。

図示された本発明の実施例においては、ロッド″′９は１本のみであるが、第２ 図の破線９′で示されているように、人力ディスク５及び７を貫通して２本以上 のロッドを設けることもできる。ある珈の実施例においては、ロッドゝの各端部 を、人力ディスク５及び７が同一の角速度で回転していると仮定すれば、それら の相対的位相角を単に変化させるだけで、−緒に密接して移動又は相互に運動す ることができるため、このことは本発明い極めて有用な変形例となり得る。この ことは、極めて簡単なコンピューターによって、入力ディスクの相対位相角をか えるだけで、種々のロボット機構の操作を容易に行なうことができるという利点 をもたらす。

本発明の上記した具体例は、材料の取り扱い、組立て、製図、採り針、試験、機 械加工、電気的な製粉、道具の保持、製本の位置決め、持ち上げ、及びロボット 機構その他の取りかえ等を含み種々の応用例に適応することができる。第１図及 び第７図に図示された本発明の実施例に示された基本的機構を用いると、多くの 利点が達成される。即ち、本発明の基本的機構はそれ自体低コストをもたらすも のであり、更にすぐれた安定性、滑らかさ、低振動、低ノイズそしてすぐれた強 度特にＺ方向の強度を保持しつつ、正確な割出し制御を行なうことができる。

本発明に係る装置は、すぐれた信和性と耐久性をもって、高速度で運転すること ができる。本発明装置は又、極座標運動を最も簡単に行ないつつ（そして機構を 運転したまま、比較的簡単に装置パラメーターを調整することができるにもかか わらず）、極めて広軛囲の運動を行なうことができる利点を有している。たとえ ば５円の直径は、人力ディスク５及び７の相対的位相角度をかえるという極めて 簡単な（計算器制御という観点から見て）操作によって藺単にかえることができ る。同様に入力ディスク５及び７の相対的位相角を単にかえるだけで、直線の傾 斜角度を調整することができる。多く力複雑な運動は。

ステップモータ４１及び４７に加える簡単な制御信号によって得ることができる 。更に多くのロボット装置への応用例において、ロッド９の一端に位置決めされ た梢密］７ 機構は、人力運動を加える領域からかなり離れて設置することができ、それによ って全装置のアクセスビリティ−及びビジビリティ−をよくし、且つメインテナ ンスを容易にすることができる。図示された本発明にかかる実施例に用いられた モータは、ステップモータであったが、空偲圧モータ、流体圧モータ及びリニア モータ等種々の他の入力駆動エレメシトを使用することができる。

更にロッド９及びその一端９ＡＫ与えられる運動は、数学的に同等の本発明にが かる光学的及び流体的実施例によっても提供することができる。たとえば、第８ 図において、光線がロッド９のかわりとして通信媒体として用いられている。第 ８図において参照番号９ｏは、回転するくさび状光学体、即ちプリズム７′によ って受け入れられる光線を表わす。周知のように、くさび状光学体即ちプリズム は光線を屈折させる。従って光線９０′は、プリズム７′の回転と同一の割合で 回転する。より大きなプリズム５′は矢印９乙の方向に回転する。屈折せしめら れた光線９０′は、更に回転するプリズム５′によって屈折せしめられ、二重に 屈折せしめられたビーム９０“を作り出すように、数学的にその運動を重ね合わ せる。プリズム７′及び５′は前述した本発明にかかる実施例に図示されていた ような入力ディスク５及び７等の如き適当に修正された入力ディスク上に取り付 けることができる。屈折せしめられた光線９０“の端部は、参照番号９２で示さ れたターゲット表面、即ちターゲット平面上にノミターンを描きあげる。屈折せ しめられた光線９２″の一端９０Ａによって描かれたパターンは、プリズム７′ 及び５′に加えられる入力運動が入力ディスク５及び７にそれぞれ加えられる入 力運動と同一であるならば、第１図のロッド″９の一端９Ａによって描かれるパ ターンと同一である。

光線に加えられた運動を数学的に重ね合わせるという第８図を参照して示して概 念は、極めて高速度で回転する非常に小さなプリズムを利用して達成することが できる。非常に沢山の種類の光学的操作装置、印刷装置、コピー装置、ベインテ ィング装置及び写真応用装置を考えることができる。

第８図を参照して説明した同様の原理は、光線以外のビームに対しても応用する ことができる。たとえば、第９図において、流体的なビーム９９は、変更せしめ られた流体的なビーム９９′をつくるため回転する入力ディスク７“に配設せし められたよろい板によってその流れの方向が変更せしのられる。変更せしめられ たビーム９９′は、ビーム９９“をつくるためその内部によろい板を有する第２ ０大きな回転する入力ディスク５〃によって受け入れられる。流体的なビームの 速度が、回転する７“及び５〃のいずれのディスクのいかなる点の回転速度より もきわめて大きいと仮定すると、平坦なターゲット表面上へのビーム９９“の衝 突点の運動は、入力ディスク７“及び５〃の回転運動の関係が、第１図の実施例 の入力ディスク７及び５のそれと同一である場合には、ロッド９の一端９Ａ］９ （第１図参照）Ｋよって描かれるパターンとほぼ同一の形状となる。

・ξワー制御回路５６は、同業者によって色々な風に設定することができる。た とえば、第１図のステップモータ４１及び４７、そして第７図のステップモータ ６１．６６′及び６５′等のステップモーターの制御パルスを供給する単一のマ ニュアル制御を使用することもできるし、あるいはロッド９の一端及びそれに取 り付けられたマニュプレーター、即ち顎状部材５７（第７図参照）に所定の運動 をおこさせるため、それぞれステップモータに必要な制御パルスを供給するプロ グラム化されたデジタルコンピューターシステムを用いることもできる。本発明 装置に自動操作をおこなわせる一つのきわめて簡単な、しかし効果的な方法は、 モンタナ州ボーズマンのサミット１ダーナコーポレーションにより販売されてい るモデル８１３８　ＴＡＳＫＭＡＳＴＥＲプログラム数値制御装置を使用するこ とである。この装置は、ステップモータのためのバラスな作り出すため、貯蔵さ れたルーチンを実行する能力を有している。入力キイを選択して次々に押すこと によって数値制御装置が、一時に１つのステップモータ用のパルスを作り出すジ ョグモードに上記装置を操作することによって、所望のプログラムは内部コンピ ュータのメモリーの中に自動的に作り出され、且つ貯蔵することができる。たと えば、Ｘキイーは一時ＶＣ１つのパルス計方向に運動させる場合に使用し、Ｘキ イーは一時に１つのパルスをジョツブし、ステップモータ４１を時計方向又は反 時計方向に回転する時に使用し、そしてＺキイーは、一時に１つのパルスをジョ ツブし、ステップモーター５９（第７図参照）を作動し、ロッド９の２方向の位 置を制御するのに使用する。ユーザーはロフト″９の一端が所望のパターンにそ ってゆつ（つと移動するように簡単に手動でスズース榊構をジョツブすることが できる。

適当な命令に応答してサイクルが高速度で反復実施されるようにするプログラム はＴＡＳＫＭＡＳＴＥＲ装置によって自動的に作り上げられ、そしてもし必要で あればその中に貯蔵さハる。

本発明をいくつかの特定の具体例、実＃例を参照して説明してきたが、本発明の 精神を逸脱することなく、同業者は、本発明の上述した実歴例を種々変更又は修 正することができ、その中で用いられていた種々の要素及び工程をそれらと同等 の他の要素及び工呈に置きかえることができる。たとえば、自在軸受１１及び１ ９を支持するための手段は、回転することが必ずしも必要ではなく、従って適当 な駆動慨桝か提供されるならば、この手段は、非円形の経路妃そって移動するよ うにすることもできる。

上述したスＲ−ス機構は、第８図及び第９図に図示されたビームの運動を附加的 に制御するため、カスケード式即ち直列に配置することができる。たとえば゛、 第８　［Ｅｉにおいて、１又は２以上の附加的な回転するプリズムを、プリズム ５′及びターゲット表面９２とσ）間に位置決めし、光線σ）屈折の制御を更に 行なうようにすることもできる。

第１図及び卯７図に図示されたような、本発明のｍ　ａｙ的な実施例においても 又、カスケード９式にすることができる。たとえば、第１図に図示さ少１だスペ ース機構のロツ１−’　９の一端９Ａの運動は、モータ４７を除いた他σ）同様 のスは−ス機杵の人力ディスク７の回転に連結することができる。ロッド９σ） 一端９Ａの運動を強制された人力として使用すること、及び人力ディスク５及び ７の運動を出力して使用することを含んで、本発明σ）基本的な概念は、−上述 した種々の実施例及びそれに示唆される実流例以外にも種々考えることができる 。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８２１００７９７ ２、発明の名称 スペース機構及び方法 ろ、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国アリシナ用８５０５２．フェニックス。

イースト・スクイ−トウオーター６２１６氏　名　ローズ、スタンレイ・イー ４代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル２０６号室 ５、補正書の提出年月日 昭和５７年１１月１５日 ６、添附書類の目録 （１）補正書の翻訳文　１通 】 請求の範囲 １、第１の点の制御されたスペース運動を作り出すための装置において、 第１と第２の端部部分と、上記第１と第２の端部部分の間に位置する第１と第２ の間隔をあけられた支持部分とを有し、上記第１の点が上記第１の端部部分に位 置決めされるよう−になされたアーム；上記アームを上記第１の支持部分で支持 するだめの第１の自在軸受手段； 上記アームを上記第２の支持部分で支持するだめの第２の自在軸受手段； 上記第１の支持点が第１の円形経路にそって移動するように、上記第１の自在軸 受手段を支持するための第１の回転手段； 上記第２の支持点が第２の円形経路にそって移動するように、上記第２の自在軸 受手段を支持するための第２の回転手段であって、上記アームが、常に上記第１ 及び第２の円形経路を貫通して延びる縦軸を有するようにしてなる第２の回転手 段： 上記第１の回転手段を第１の割合で回転するための第１の手段；そして、 上記第２の回転手段を第２の割合で回転するための第２の手段。

２、請求の範囲第１項に記載の装置において、上記第１の手段が第１の電動モー タがらなり、且つ上記第２の手段が第２の電動モータからブよるようにされてな る装置。

６、請求の範囲第２項に記載の装置において、上記第１の回転手段が、タイミン グベルト及び上記タイミングベルトの歯と係合する２つのプーリによって上記第 １の電動モータに連結されてなる装置。

４、請求の範囲第２項にＷＥ’載の装置において、上記第１の回転手段が、第１ 及び第２の歯車によって上記第１の電動モータに連結されてなる装置。

５、請求の範囲第１項′ＶｃｉＥ’載の装置において、上＝ｒ第１の回転手段が 、第１の円形ディスクと、上記第１の円形ディスクと外接する多数のローラ手段 とを含み、それにより、上記第１の円形ディスクを回転支持するようにしてなり ；そして、 上記第２の回転手段が、第２の円形ディスクと上記第２の円形ディスクに外接す る多数の回転手段を含み、それにより上記第１の円形ディスクに対して一定の関 係で上記第２の円形ディスクを回転支持するようにしてなる装置。

６、請求の範囲第５項に記載の装置において、上記第１及び第２の円形ディスク が平行にされてなる装置。

Ｚ　請求の範囲第５項に記載の装置において、上記アームが上記第１の自在軸受 手段に対して横方向に運動可能とされてなる装置。

３ ８、請求の範囲第２項に記載の装置において、上記第１及び第２のモータの回転 方向、角速度及び位相角を独立して制御するための制御手段を更に含んでなる装 置。

９　請求の範囲第１項に言ｅ載の装置にお（・て、上記第１及び第２の円形経路 の半径を調節するための装置を含んでなる装置。

１０　請求の範囲第１項に記載の装置において、上記第１及び第２の自在軸受に 対して上記アームを横方向に摺動させるための手段を含んでなり、それにより、 上記アームを縦軸方向における上記第１の点の横方向の移動を制御してなる装置 。

１１、請求の範囲第１項に記載の装置において、上記第１及び第２の自在軸受手 段内において、上記アームを回転するだめの手段を含んでなる装置。

１２、請求の範囲第１項に記載の装置において、作業ピースを操縦又は作業ピー スに作業を行なうための上記第１の端部部分上に取り付けられた操轍手段を含ん でなる装置。

１６、請求の範囲第１２項に記載の装置におし・て、上記操縦手段と連結するよ うに、上記アームの一端から上記アームの他端までのびるシャフトを含んでなり 、それにより上記操縦手段を操作するようにしてなる装置。

１４、請求の範囲第１６項に記載の装置において、４　特表昭５８−５０１０４ ９　（１の上＝ｔシャフトを回転させるため、上記シャフトに連結されたモータ を含んでなり、それにより上記操縦手段を操作するようにしてなる装置。

１５、請求の範囲第２項に記載の装置において、上記第１及びツ２の電動モータ はステップモータであるようにされてなる装置。

１６、第１の点の制御されたス投−ス運動を作り出すための装置において、 第１及び第２の端部部分と、−Ｆ記載１及び第２・の端部部分の間に設けられた 第１及び第２の間隔をあけられた支持部分とな有し、上記第１の点が上記第１の 端部部分に位置決めされてなるアーム； 上記アームを上記第１の支持部分で支持するための第１の自在軸受手段； 上記アームな上記第２の支持部分で支持するだめの第２の自在軸受手段； 上記第１の支持点が第１の経路にそって移動するように上記第１の自在軸受手段 を支持する第１の手段：上記第２の支持点が第２の経路にそって移動するように 上記第２の自在軸受手段を支持する第２の手段であって、上記アームが、常に上 ＝ａ第１及び第２の経路を貫通して延び、それによって、上言已第１の点が所定 のスば一ス領域内のいずれの位置にも移動することができるようにしてなる第２ の手段： 上記第１の手段を第１の割合で回転するための第ろの手段：そして 上記第２の手段な第２の割合で回転するための第４の手段； を含んで構成されてなる装置。

１７．９間な通って通過するビームの形態をとった媒体の制御されたス深−ス運 動を作り出すための装置において、 上記ビームを作り出すための手段； 上記ビーム発生手段からのビームな受け止め、上記ビームを所定量だけ屈折させ るための第１のビーム屈折手段： 上記ビームの第１の屈折せしめられた部分を受け人れ、上記ビームの第２の屈折 せしめられた部分な作り出すように、上記ビ２−ムな第２の所定の量だけ屈折さ ぜるための第２のビーム屈折手段； 上記ビームの第１の屈折せしめられた部分を第１の回転速度で運動させるため、 上記第１のビーム屈折手段を回転自在に支持するための第１の回転手段：そして 、 上記ビームの上記第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、そして上記ビームの 第２の屈折せしめられた部分を作り出すため、上記ビームに第２の屈折をおこさ せ、それにより上記ビームに第２の回転運動を与えるため、上記第２のビームの 屈折手段を支持する第２の回転手段； を含んで構成されてなる装置。

１８、請求の範囲第１７環るて記載の装置ＶＣおいて、上記ビームが光線である ようにされてなる装置。

１９　請求の範囲シッフ項に記動・の装置において、上記ビームが流体ビームで あるようにされてなる装置。

２０、空間を通って通過するビームの形態をなす媒体の制御されたスＲ−ス運動 を作り出すための装置におし・て、上記ビームな作り出すための手段： 上首ピビーム発生手段からの上記ビームを受け入れ、上＝ａビームを所定の量だ け屈折させるためのダ１のビーム屈折手段； 上記ビームの第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、上記ビームの第２の屈折 せしめられた部分を作り出すよう上記ビームな第２の所定量だけ屈折させるため の第２のビーム屈折手段； 上記ビームの上記第１の屈折せしめられた部分ＶＣ＄１の横方向の運動を与える ため、上記第１のビーム屈折手段を支持するための第１の手段：そして、上記ビ ームの上記第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、上記ビームの第２の屈折せ しめられた部分を作り出すよう、上記ビームに第２の屈折を与え、それにより上 記ビームに第２の横方向の連動を与えるように、上記第２のビーム屈折手段を支 持するだめの第２の手段； を含んで構成Ｘれてなる装置。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　第１の点の制御されたスは−ス運動を作り出すための装置において、 第１と第２の端部部分と、上記第１と第２の端部部分の間に位置する第１と第２ の間隔をあけられた支持部分とを有し、上記第１の点が上記第１の端部部分に位 置決めされるようになされたアーム；上記アームを上ｉ１１の支持部分で支持す るための第１の自在軸受手段： 上記アームを上記第２の支持部分で支持するための第２の自在軸受手段： 上記第１の支持部分が第１の円形経路にそって移動するように、上記第１の自在 軸受手段を支持するための第１の回転手段： 上記第２の支持部分が第２の円形経路にそって移動するように、上記第２の自在 軸受手段を支持するための第２の回転手段； 上記第１の回転手段を第１の割合で回転するための第１の手段；そして、 上Ｗｅ　Ｔｈ　、２の回転手段を第２の割合で回転するための第２の手段。 ２、請求の岬囲第１項に記載の装置において、上記第１の手段が第１の電動モー タからなり、且つ上記第２の手段が第２の電動モータからなるようにされてなる 装置。 ２、 特許請求の範囲第２項に＝ｂ載の装置にお（・て、上記第１の回転手段が、タイ ミング（ルト及び上記タイミングイルトの歯と係合する２つのプーリによって上 記第１の電動モータに連結されぞなる装置。 ４、請求の虻囲第２項にＰ載の装置におし・て、上記第１の回転手段が、第１及 び第２の歯車によって上記第１の電動モータに連結されてなる装置。 ５、請求の範囲第１項ＶＣ＆載の装置において、上記第１の回転手段が、第１の 円形ディスクと、上記第１の円形ディスクと外接する多数のローラ手段とを含み 、それにより、上記第１の円形ディスクを回転支持するようにしてなり：そして 、 上記第２の回転手段が、第２の円形ディスクと上記第２の円形ディスクに外接す る多数の回転手段を含み、それにより上記第１の円形ディスクに対して一定の関 係で上記第２の円形ディスクを回転支持するようにしてなる装置。 ６、請求の範囲第５項に記載の装置において、上記第１及び第２の円形ディスク が平行にされてなる装置。 Ｚ　請求の範囲第５項に記載の装置において、上記アームが上記第１の自在軸受 手段に対して横方向に運動可能とされてなる装置。 ８、請求の範囲第２項に記載の装置において、上記部１及び第２のモータの回転 方向、角速度及び２４ 位相角を独立して制御するための制御手段を更に含んでなる装置。 ９　請求の範囲第１頂に言−載の装置にお（・て、上記第１及び第２の円形経路 の半径−を調節するだめの装置を含んでなる装置。 １０、請求の範囲費１項に記載の装置において、上記第１及び第２の自在軸受に 対して上記アームを横方向に階動させるための手段を含んでなり、それにより、 上記アームな縦軸方向における上記第１の点の横方向の移動を制御してなる装置 。 １１、請求の範囲第１項に記載の装置において、上記第１及び第２の自在軸受手 段内において、上記アームを回転するための手段を含んでなる装置。 １２、請求の範囲第１項に記載の装置において、作業ピースを棟線又は作業ピー スに作業な行なうための上記第１の端部部分上に取り付けられた棟線手段を含ん でなる装置。 １３、請求の範囲第１２項に記載の装置において、上記操縦手段と連結するよう に、上記アームの一端から上記アームの他端までのびるシャフトを含んでなり、 それにより上記操縦手段を操作するようにしてなる装置。 １４、請求の範囲第１６項に記載の装置において、上記シャフトを回転させるた め、上記シャフトに連結されたモータを含んでなり、それにより上記操縦手段を 操作するようにしてなる装置。 １５　請求の範囲第２項に記載の装置において、上記第１及び第２の電動モータ はステップモータであるようにされてなる装置。 １６　第１の点の制御されたスペース運動を作り出すための装置において、 第１及び第２の端部部分と、上記第１及び第２の端部部分の間に設けられた第１ 及び第２の間隔なあげられた支持部分とを有し、上記第１の点が上記第１の端部 部分に位置決めされてなるアーム： 上記アームな上記第１の支持部分で支持するための第１の自在軸受手段； 上記アームを上記第２の支持部分で支持するための第２の自在軸受手段； 上記第１の支持部分を第１の経路にそって移動させるように上記第１の自在軸受 手段を支持する第１の手段； 上記第２の支持部分を第２の経路にそって移動するように上記第２の自在軸受手 段を支持する第２の手段：上記第１の手段を第１の割合で回転するための第６の 手段；そして 上記第２の手段を第２の割合で回転するための第４の手段； を含んで構成されてなる装置。 １Ｚ　空間を通って通過するビームの形態をとった媒体の６ 制御されたスば一ス運動を作り出すための装置において、 上記ビームを作り出すための手段； 上記ビーム発生手段からのビーム上受は止め、上記ビームを所定量だけ屈折させ るための第１のビーム屈折手段： 上首ｅビームの第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、上記ビームの第２の屈 折せしめられた部分を作り出すように、上記ビームを第２の所定の量だけ屈折さ せるための第２のビーム屈折手段： 上記ビームの第１の屈折せしめられた部分を第１の回転速度で運動させるため、 上記第１のビーム屈折手段を回転自在に支持するための第１の回転手段：そして 、 上記ビームの上記第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、そして上記ビームの 第２の屈折せしめられた部分を作り出すため、上記ビームに第２の屈折をおこさ せ、それにより上記ビームに第２の回転運動を与えるため、上記第２のビームの 屈折手段を支持する第２の回転手段： を含んで構成されてなる装置。 １８、請求の範囲第１７項に記載の装置において、上記ビームが光線であるよう にされてなる装置。 １９　請求の範囲第１７項に記載の装置において、上記ビームが流体ビームであ るようにされてなる装置。 ２０　空間を通って通過するビームの形態をなす媒体の制御されたスペース運動 を作り出すための装置におし・て、上記ビームを作り出すための手段；。 上記ビーム発生手段からの上記ビームを受け入れ、上記ビームを所定の量だけ屈 折させるための第１のビーム屈折手段； 上記ビームの第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、上記ビームの第２の屈折 せしめられた部分な作り出すよう上記ビームを第２の所定量だけ屈折させるため の第２のビーム屈折手段； 上記ビームの上記第１の屈折せしめられた部分に第１の横方向の運動を与えるた め、上記第１のビーム屈折手段を支持するための第１の手段；そして。 上記ビームの上記第１の屈折せしめられた部分を受け入れ、上記ビームの第２の 屈折せしめられた部分を作り出すよう、上記ビームに第２の屈折を与え、それに より上記ビームに第２の横方向の運動を与えるように、上記第２のビーム屈折手 段を皮付するための第２の手段； を含んで構成されてなる装置。 】