JPH07281102A - Driving mechanism and production of driving mechanism - Google Patents
Driving mechanism and production of driving mechanismInfo
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- JPH07281102A JPH07281102A JP2550395A JP2550395A JPH07281102A JP H07281102 A JPH07281102 A JP H07281102A JP 2550395 A JP2550395 A JP 2550395A JP 2550395 A JP2550395 A JP 2550395A JP H07281102 A JPH07281102 A JP H07281102A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば望遠鏡に取付
ける駆動機構に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive mechanism attached to, for example, a telescope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３７は、例えばイタリア国ガリレオ計
画望遠鏡に見られる従来の望遠鏡用駆動機構を示す断面
図である。図において、１は望遠鏡本体に固定された、
駆動機構のベース（望遠鏡の一部であっても良い）であ
る。２は駆動機構としてのパラレルメカニズム、２ａは
駆動機構のアクチュエータである。３は駆動機構の出力
節であり、例えば望遠鏡光学系を成す鏡やレンズ等の望
遠鏡に必要な機器を有している。2. Description of the Related Art FIG. 37 is a sectional view showing a conventional drive mechanism for a telescope found in the Galileo Project Telescope, Italy. In the figure, 1 is fixed to the telescope body,
It is the base of the drive mechanism (which may be part of the telescope). Reference numeral 2 is a parallel mechanism as a drive mechanism, and 2a is an actuator of the drive mechanism. Reference numeral 3 denotes an output node of the drive mechanism, which has devices necessary for the telescope such as a mirror and a lens forming the telescope optical system.
【０００３】次に動作について説明する。望遠鏡に固定
されたベース１に対し、出力節（光学機器を備える）３
をパラレルメカニズム２により微調整等の目的で駆動す
る。ベース１、パラレルメカニズム２、出力節３は望遠
鏡が上を向いたり、下を向いたりする姿勢変化にともな
って地面に対し姿勢が変る。Next, the operation will be described. Output section (equipped with optical equipment) 3 for the base 1 fixed to the telescope
Is driven by the parallel mechanism 2 for the purpose of fine adjustment and the like. The attitude of the base 1, the parallel mechanism 2, and the output node 3 changes with respect to the ground as the attitude of the telescope faces upward or downward.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の望遠鏡用駆動機
構は以上のように構成されている。望遠鏡の姿勢変化に
沿い重力方向が変化する際に駆動機構としてのパラレル
メカニズムのアクチュエータへの作用荷重が正から負又
は負から正に変わる。そのため、アクチュエータに荷重
が作用しない（アクチュエータが出力節（光学機器）の
荷重を支持しておらず無いに等しい）構造不安定な状態
が駆動機構に生じる。この状態では、駆動対象である鏡
・レンズ等の機器にビビリ、フラツキ等の不安定が生
じ、望遠鏡の性能を劣化させる問題点があった。The conventional drive mechanism for a telescope is constructed as described above. When the direction of gravity changes along with the attitude change of the telescope, the acting load on the actuator of the parallel mechanism as the drive mechanism changes from positive to negative or from negative to positive. Therefore, a structurally unstable state occurs in which the load does not act on the actuator (which is equivalent to the fact that the actuator does not support the load of the output node (optical device)) and the structure is unstable. In this state, there is a problem that equipment such as mirrors and lenses to be driven becomes unstable such as chattering and flickering, which deteriorates the performance of the telescope.
【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、姿勢変化に沿う駆動機構の不安
定な状態を無くし、駆動機構の性能を向上させることを
目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to eliminate the unstable state of the drive mechanism due to the change in posture and improve the performance of the drive mechanism.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】第１の発明に係わる駆動
機構は、以下の要素を有する。（ａ） 駆動機構の基礎
となるベース、（ｂ） 上記ベースに取り付けられたパ
ラレルメカニズム、（ｃ） 上記パラレルメカニズムに
より駆動される出力節、（ｄ） 上記パラレルメカニズ
ムに対して予圧を与える予圧機構。A drive mechanism according to the first invention has the following elements. (A) A base that is a base of a drive mechanism, (b) a parallel mechanism attached to the base, (c) an output node driven by the parallel mechanism, (d) a preload mechanism for applying a preload to the parallel mechanism. .
【０００７】第２の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、スプリングを備えていることを特徴とす
る。In the drive mechanism according to the second invention, the preload mechanism is provided with a spring.
【０００８】第３の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、アクチュエータを備えていることを特徴と
する。In the drive mechanism according to the third aspect of the invention, the preload mechanism includes an actuator.
【０００９】第４の発明に係わる駆動機構において、上
記パラレルメカニズムは複数のアクチュエータを備え、
上記予圧機構はいずれかのアクチュエータを用いている
ことを特徴とする。In the drive mechanism according to the fourth invention, the parallel mechanism comprises a plurality of actuators,
The preload mechanism is characterized by using one of the actuators.
【００１０】第５の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、上記ベースと出力節の間に設けられている
ことを特徴とする。In the drive mechanism according to the fifth aspect of the present invention, the preload mechanism is provided between the base and the output node.
【００１１】第６の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、上記出力節あるいはベースのパラレルメカ
ニズムを取り付けた側の反対側に設けられていることを
特徴とする。In the drive mechanism according to the sixth aspect of the present invention, the preload mechanism is provided on the opposite side of the output node or the base to which the parallel mechanism is attached.
【００１２】第７の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、複数設けられていることを特徴とする。In the drive mechanism according to the seventh aspect of the invention, a plurality of the preload mechanisms are provided.
【００１３】第８の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、上記出力節を上記ベースに引き付ける力を
及ぼす機構であることを特徴とする。In the drive mechanism according to the eighth aspect of the present invention, the preload mechanism is a mechanism that exerts a force to attract the output node to the base.
【００１４】第９の発明に係わる駆動機構において上記
予圧機構は、上記出力節を上記ベースから引き離す力を
及ぼす機構であることを特徴とする。In the drive mechanism according to the ninth aspect of the present invention, the preload mechanism is a mechanism that exerts a force that separates the output node from the base.
【００１５】第１０の発明に係わる駆動機構において、
上記スプリングはベースに取り付けられるベース側ジョ
イントと出力節に取り付けられる出力節側ジョイントと
コイルバネと、コイルバネの端部と係合するとともに、
貫通孔を有する第１と第２の係合部と、第１の係合部に
固定され第２の係合部の貫通孔を介してベース側ジョイ
ントに固定された軸と、第２の係合部に固定され第１の
係合部の貫通孔を介して出力節側ジョイントに固定され
たシャフトとを備え、上記第１と第２の係合部は、それ
ぞれ貫通孔にボールベアリングを備えていることを特徴
とする。In the drive mechanism according to the tenth invention,
The spring is engaged with the base side joint attached to the base, the output node side joint attached to the output node, the coil spring, and the end of the coil spring,
First and second engaging portions having through holes, a shaft fixed to the first engaging portions and fixed to the base-side joint via the through holes of the second engaging portions, and a second engaging member A shaft fixed to the joint and fixed to the output node side joint through a through hole of the first engaging portion, and the first and second engaging portions each include a ball bearing in the through hole. It is characterized by
【００１６】第１１の発明に係わる駆動機構において上
記出力節は、光学系部材を有していることを特徴とす
る。In the drive mechanism according to the eleventh invention, the output node includes an optical system member.
【００１７】第１２の発明に係わる駆動機構は望遠鏡に
用いられることを特徴とする。The drive mechanism according to the twelfth aspect of the invention is used in a telescope.
【００１８】第１３の発明に係わる駆動機構において上
記出力節は、作業用器具を有していることを特徴とす
る。In the drive mechanism according to the thirteenth invention, the output node has a working implement.
【００１９】第１４の発明に係わる駆動機構は、ロボッ
トに用いられることを特徴とする。The drive mechanism according to the fourteenth invention is characterized by being used in a robot.
【００２０】第１５の発明に係わる駆動機構において上
記出力節は、測定用計器を有していることを特徴とす
る。In the drive mechanism according to the fifteenth invention, the output section has a measuring instrument.
【００２１】第１６の発明に係わる駆動機構は、測定シ
ステムに用いられることを特徴とする。The drive mechanism according to the sixteenth invention is used in a measurement system.
【００２２】[0022]
【作用】第１の発明における駆動機構は、駆動機構の基
礎となるベースと、このベースと出力節の間に設けら
れ、出力節を駆動するパラレルメカニズムと、前記パラ
レルメカニズムに予圧力を与える予圧機構とを備えた構
成にした。予圧機構によりパラレルメカニズムに常に荷
重が作用するように予圧を掛けることで、パラレルメカ
ニズムの不安定状態をなくすことができる。The drive mechanism according to the first aspect of the present invention includes a base that is a base of the drive mechanism, a parallel mechanism that is provided between the base and the output node, and drives the output node, and a preload for applying a preload to the parallel mechanism. It has a structure including a mechanism. By applying a preload so that the load always acts on the parallel mechanism by the preload mechanism, the unstable state of the parallel mechanism can be eliminated.
【００２３】第２の発明における駆動機構は、予圧機構
をスプリングで構成する。予圧機構にスプリングを用い
ることにより、パラレルメカニズムに常に荷重が作用す
るように予圧を掛けることで、パラレルメカニズムの不
安定状態を無くすことができる。In the drive mechanism according to the second aspect of the invention, the preload mechanism comprises a spring. By using a spring for the preload mechanism, preload is applied so that the load is always applied to the parallel mechanism, so that the unstable state of the parallel mechanism can be eliminated.
【００２４】第３の発明における駆動機構は、予圧機構
をアクチュエータで構成する。予圧機構にアクチュエー
タを用いることにより、パラレルメカニズムに常に荷重
が作用するように予圧を掛けることで、パラレルメカニ
ズムの不安定状態を無くすことができる。In the drive mechanism according to the third aspect of the invention, the preload mechanism comprises an actuator. By using an actuator for the preload mechanism, preload is applied so that the load always acts on the parallel mechanism, so that the unstable state of the parallel mechanism can be eliminated.
【００２５】第４の発明における駆動機構は、パラレル
メカニズムを複数のアクチュエータにより構成する。こ
の時パラレルメカニズムを構成するために必要な所定の
本数以上のアクチュエータを使用することにより、過拘
束のパラレルメカニズムにする。例えば、６本のアクチ
ュエータでパラレルメカニズムを構成できる時に、８本
のアクチュエータよりなる過拘束のパラレルメカニズム
とする。すると８本中いずれか２本は過剰に出力節を拘
束することになり、ベースと出力節の間のアクチュエー
タに対して予圧力を与えることになる。このいずれか２
本の過剰に拘束しているアクチュエータは、予圧機構と
して作用する。In the drive mechanism of the fourth invention, the parallel mechanism is composed of a plurality of actuators. At this time, an over-constrained parallel mechanism is formed by using a predetermined number or more of actuators required to configure the parallel mechanism. For example, when a parallel mechanism can be composed of 6 actuators, an over-constrained parallel mechanism composed of 8 actuators is used. Then, any two of the eight will excessively restrain the output node, and preload the actuator between the base and the output node. This one 2
The over-constrained actuator of the book acts as a preload mechanism.
【００２６】第５の発明における駆動機構は、予圧機構
をベースと出力節の間に取り付ける。予圧機構は、ベー
スと出力節の間にあるので、両者間にあるパラレルメカ
ニズムに簡単に予圧を与えることができる。In the drive mechanism according to the fifth aspect of the invention, the preload mechanism is attached between the base and the output node. Since the preload mechanism is between the base and the output node, the preload can be easily applied to the parallel mechanism between them.
【００２７】第６の発明における駆動機構は、出力節あ
るいはベースのパラレルメカニズムを取り付けた側の反
対側から予圧を与えるように予圧機構をもつ。そのた
め、パラレルメカニズムを取り付けた側と反対側からで
も予圧を与えることができる。The drive mechanism in the sixth aspect of the present invention has a preload mechanism to apply a preload from the side opposite to the side of the output node or the side where the parallel mechanism is attached. Therefore, the preload can be applied from the side opposite to the side where the parallel mechanism is attached.
【００２８】第７の発明における駆動機構は、予圧機構
をベースと出力節の間に複数設ける。そのため、それぞ
れの予圧機構で予圧力を違えて設定することができる。In the drive mechanism according to the seventh aspect, a plurality of preload mechanisms are provided between the base and the output node. Therefore, the preload can be set differently in each preload mechanism.
【００２９】第８の発明における駆動機構は、ベースと
出力節を引き付ける力を及ぼす予圧機構をもつ。常に引
き付ける力をパラレルメカニズムに及ぼすので駆動機構
をどのような空間位置に置いても、パラレルメカニズム
は安定駆動する。The drive mechanism according to the eighth aspect of the invention has a preload mechanism that exerts a force to attract the base and the output node. Since the parallel mechanism always exerts an attractive force, the parallel mechanism can be stably driven regardless of the spatial position of the drive mechanism.
【００３０】第９の発明における駆動機構は、ベースと
出力節を引き離すような力を及ぼす予圧機構を持つ。常
に引き離す力をパラレルメカニズムに及ぼすので、駆動
機構をどのような空間位置に置いても、パラレルメカニ
ズムは安定駆動する。The drive mechanism in the ninth aspect of the invention has a preload mechanism that exerts a force that separates the base and the output node. Since the parallel mechanism is always exerted with a pulling force, the parallel mechanism is stably driven regardless of the spatial position of the drive mechanism.
【００３１】第１０の発明における駆動機構は、予圧機
構として以下の特徴を持つスプリングを用いる。このス
プリングは、ベースと出力節にジョイントで取り付けら
れている。そのため、出力節が移動するとスプリングの
長さも伸縮する。ベースは、不動である。そのためベー
スに接続されている側のジョイントとこれに繋がる軸と
第１の係合部は位置が変わらない。出力節に接続されて
いるジョイントと、シャフトと第２の係合部は出力節の
動きに従い移動する。例えば、ベースと出力節の間の距
離が長くなる場合、第１の係合部と第２の係合部の距離
は縮まる。コイルバネは第１の係合部と第２の係合部の
間に設けられている。そのため第１の係合部と第２の係
合部の距離が縮まるとコイルバネは圧縮される。圧縮さ
れたコイルバネは第１の係合部と第２の係合部に圧縮荷
重を掛ける。第１の係合部にかかった圧縮荷重は、軸、
ベース側のジョイントを経てベースに引っ張り荷重を掛
ける。また、第２の係合部にかかった圧縮荷重はシャフ
ト、出力節側のジョイントを経て出力節に引っ張り荷重
を掛ける。以上説明したようにこのスプリングは、圧縮
コイルバネを引っ張りコイルバネにするバネガイド機構
を有している。また、第１の係合部と第２の係合部はそ
れぞれ貫通孔にボールベアリングを備えている。そのた
め、ベースと出力節の間の距離が伸縮すると、軸と第２
の係合部またはシャフトと第１の係合部との間で摩擦が
起きるときに、このボールベアリングにより摩擦係数を
低くすることができる。そのため、このスプリングのバ
ネガイド機構は、非常に滑らかに動くことができ、駆動
精度に影響を及ぼすことなくパラレルメカニズムに予圧
を掛けることができる。The drive mechanism in the tenth invention uses a spring having the following features as the preload mechanism. The spring is jointly attached to the base and output node. Therefore, when the output node moves, the length of the spring also expands and contracts. The base is immovable. Therefore, the positions of the joint on the side connected to the base, the shaft connected to the joint, and the first engaging portion do not change. The joint connected to the output node, the shaft and the second engaging portion move according to the movement of the output node. For example, when the distance between the base and the output node increases, the distance between the first engagement portion and the second engagement portion decreases. The coil spring is provided between the first engaging portion and the second engaging portion. Therefore, when the distance between the first engaging portion and the second engaging portion is shortened, the coil spring is compressed. The compressed coil spring applies a compressive load to the first engaging portion and the second engaging portion. The compressive load applied to the first engaging portion is
Apply a tensile load to the base through the joint on the base side. Further, the compressive load applied to the second engaging portion passes through the shaft and the joint on the output node side and applies a tensile load to the output node. As described above, this spring has the spring guide mechanism that makes the compression coil spring a tension coil spring. Further, each of the first engaging portion and the second engaging portion has a ball bearing in the through hole. Therefore, if the distance between the base and the output node expands and contracts,
The friction coefficient can be lowered by the ball bearing when friction occurs between the engaging portion or the shaft of the first engaging portion and the first engaging portion. Therefore, the spring guide mechanism of this spring can move very smoothly, and the parallel mechanism can be preloaded without affecting the driving accuracy.
【００３２】第１１の発明における駆動機構は、出力節
に光学係部材を有している。そのため、光学係部材の位
置を微調整する際に、予圧機構の付いたパラレルメカニ
ズムにより精度よく、なめらかに駆動することができ
る。The drive mechanism in the eleventh aspect of the invention has an optical engagement member at the output node. Therefore, when finely adjusting the position of the optical member, the parallel mechanism with the preload mechanism can drive the member with high precision and smoothness.
【００３３】第１２の発明における駆動機構は、例えば
望遠鏡の副鏡ユニット駆動機構に用いる。すると、副鏡
ユニット駆動機構がどのような空間位置にあろうとも精
度よく、なめらかに駆動することができ、望遠鏡の性能
が向上する。The drive mechanism according to the twelfth aspect is used as, for example, a drive mechanism for a secondary mirror unit of a telescope. Then, the secondary mirror unit drive mechanism can be driven accurately and smoothly regardless of the spatial position of the secondary mirror unit drive mechanism, and the performance of the telescope is improved.
【００３４】第１３の発明における駆動機構は、出力節
に作業用器具を有している。そのため、作業用器具の位
置を微調整する際に、予圧機構のついたパラレルメカニ
ズムにより精度よく滑らかに駆動することができる。The drive mechanism in the thirteenth invention has a work implement at the output node. Therefore, when finely adjusting the position of the work implement, the parallel mechanism with the preload mechanism can drive the work implement accurately and smoothly.
【００３５】第１４の発明における駆動機構は、ロボッ
トに用いられる。例えば、ロボットの作業用手の部分
に、本駆動機構を用いるとロボットの手はどのような空
間位置にあろうとも精度よく滑らかに駆動することがで
きる。そのためロボットの作業守備範囲が広がる。The drive mechanism in the fourteenth invention is used for a robot. For example, if the present drive mechanism is used for the working hand portion of the robot, the robot hand can be accurately and smoothly driven regardless of the spatial position. Therefore, the working range of the robot is expanded.
【００３６】第１５の発明における駆動機構は、出力節
に測定用計器を有している。そのため、測定用計器の位
置を微調整する際に、予圧機構の付いたパラレルメカニ
ズムにより精度よく滑らかに駆動することができる。The drive mechanism in the fifteenth invention has a measuring instrument at the output node. Therefore, when finely adjusting the position of the measuring instrument, it is possible to accurately and smoothly drive the parallel mechanism with the preload mechanism.
【００３７】第１６の発明における駆動機構は、測定シ
ステムのなかで測定計器の位置決めをするときに用いる
ことができる。あるいは、被測定物の位置決めをする時
に用いることもできる。そのため、測定用計器あるい
は、被測定物がどのような空間位置にあろうとも測定シ
ステムが不安定な状態を生じることがないため、精度良
く計測することができる。The drive mechanism in the sixteenth invention can be used when positioning the measuring instrument in the measuring system. Alternatively, it can be used when positioning the object to be measured. Therefore, the measurement system does not become unstable regardless of the spatial position of the measuring instrument or the object to be measured, and accurate measurement can be performed.
【００３８】[0038]
実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１において、１は望遠鏡本体に固定された駆動
機構のベース、２は駆動機構としてのパラレルメカニズ
ムである。２ａは駆動機構を構成するアクチュエータ、
２ｂは予圧機構を成す予圧バネ（スプリング）である。
３は駆動機構の出力節であり駆動対象である鏡体（望遠
鏡用の機器）を有している。予圧バネ２ｂは、この実施
例においては引張バネである。パラレルメカニズム２
は、６本のアクチュエータ２ａを備えている。よってパ
ラレルメカニズムの自由度は６である。なお、”予圧バ
ネ”という言葉を使う場合、単体のバネそのもののみな
らず、広くバネの動きを有する”バネ機構”を意味す
る。Example 1. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a base of a drive mechanism fixed to the telescope body, and 2 is a parallel mechanism as a drive mechanism. 2a is an actuator that constitutes a drive mechanism,
Reference numeral 2b is a preload spring which constitutes a preload mechanism.
Reference numeral 3 denotes an output node of the drive mechanism, which has a mirror body (device for telescope) to be driven. The preload spring 2b is a tension spring in this embodiment. Parallel mechanism 2
Is equipped with six actuators 2a. Therefore, the parallel mechanism has 6 degrees of freedom. When the term "preload spring" is used, it means not only a single spring itself but also a "spring mechanism" having a wide spring movement.
【００３９】次に動作について説明する。望遠鏡に固定
されたベース１に対し、出力節３を駆動機構を成すアク
チュエータ２ａにより駆動する。ベース１と出力節３の
間には、予圧バネ２ｂが配置され、アクチュエータ２ａ
に予圧力を与える。Next, the operation will be described. With respect to the base 1 fixed to the telescope, the output node 3 is driven by the actuator 2a which constitutes a drive mechanism. A preload spring 2b is arranged between the base 1 and the output node 3, and the actuator 2a
Give preload to.
【００４０】この実施例における望遠鏡駆動機構は望遠
鏡が姿勢変化しても駆動機構のアクチュエータ２ａに常
に荷重が作用するようベース１と出力節３の間に予圧バ
ネ２ｂを配置し、駆動機構に予圧力を与える。これによ
りアクチュエータに荷重が作用しなくなる（アクチュエ
ータが出力節（光学機器）の荷重を支持しておらず無い
に等しい）駆動機構の不安定状態を無くせ、駆動する望
遠鏡機器を常に安定に駆動出来るため、望遠鏡の性能が
向上する。In the telescope driving mechanism in this embodiment, a preload spring 2b is arranged between the base 1 and the output node 3 so that a load is always applied to the actuator 2a of the driving mechanism even if the attitude of the telescope changes, and the driving mechanism is preloaded. Give pressure. As a result, the load does not act on the actuator (equal to the fact that the actuator does not support the load of the output node (optical device)) and the unstable state of the drive mechanism can be eliminated, and the driven telescope device can always be driven stably. , The performance of the telescope is improved.
【００４１】パラレルメカニズムとは、ロボット工学の
用語で、パラレルマニピュレータ、並列機構（機構学で
いう並列機構とは異なる）とも称する。パラレルメカニ
ズムは、ロボット工学の概念であり、ベースリンクと出
力節リンクの間を複数のリンクの組合せにより結合した
閉ループ機構である。ここで閉ループ機構とは、隣接す
るジョイントを経て他のリンクへ逆行することなしに辿
ることによって元のリンクに戻るような経路を少なくと
も１つ持つリンク機構である。さらに、リンク機構と
は、与えられた運動を実現するためのリンクの集合であ
り、リンクとは剛体の要素をいう。また、ジョイントと
は、接触する２つのリンクの組合わせによる運動学上の
対偶であり、ヒンジやアクチュエータもジョイントの一
種であると解釈される（運動を実現するために、アクチ
ュエータの数と機構の自由度は一致）。The parallel mechanism is a term used in robotics, and is also called a parallel manipulator or a parallel mechanism (different from the parallel mechanism in the mechanics). The parallel mechanism is a concept of robotics, and is a closed loop mechanism in which a base link and an output node link are connected by a combination of a plurality of links. Here, the closed loop mechanism is a link mechanism that has at least one path that returns to the original link by following the adjacent joint without going backward to the other link. Further, the link mechanism is a set of links for realizing a given motion, and the link means a rigid element. Moreover, a joint is a kinematic pair of two links that come into contact with each other, and a hinge and an actuator are also interpreted as a kind of joint (in order to realize movement, the number of actuators and Freedom is the same).
【００４２】実施例２．上記実施例１では予圧バネ２ｂ
は１本であったがバネ本数は複数本でも上記実施例と同
様の効果を奏する（図２）。バネを複数本とすること
で、アクチュエータへの荷重を細かく設定することが出
来、アクチュエータの所要能力を押えられる等の経済的
メリットがある。Example 2. In the first embodiment, the preload spring 2b
However, even if the number of springs is plural, the same effect as that of the above embodiment can be obtained (FIG. 2). By using a plurality of springs, the load on the actuator can be set finely, and there is an economic merit that the required capacity of the actuator can be suppressed.
【００４３】実施例３．上記の実施例１では、アクチュ
エータに予圧力を与えるための引張りバネを用いたが、
押しバネを使用し、アクチュエータに逆予圧（張力）を
掛ける機構であっても良く（図３）、上記実施例と同様
の効果を奏する。バネは押しバネが一般的であり、市場
から入手しやすいというメリットがある。Example 3. In the first embodiment described above, the tension spring for applying the preload to the actuator is used.
A mechanism that applies a reverse preload (tension) to the actuator by using a push spring may be used (FIG. 3), and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. The spring is generally a push spring, and has the advantage of being easily available from the market.
【００４４】実施例４．上記実施例１では、アクチュエ
ータに予圧力を与えるために引張りバネを用いたが、図
４に示すように出力節３の上部から予圧をかけるように
バネ配置を変え、押しバネを使用することで、アクチュ
エータに予圧力を与える機構であっても良い。押しバネ
を使うことで、上記実施例と同様設計上簡単化出来るメ
リットがある。あるいは、ベース１の下部から予圧をか
けるようにバネ配置を変えても同じ効果が得られる。Example 4. In the first embodiment, the tension spring is used to apply the preload to the actuator. However, as shown in FIG. 4, the spring arrangement is changed so that the preload is applied from the upper portion of the output node 3, and the push spring is used. Alternatively, a mechanism that applies a preload to the actuator may be used. The use of the push spring has the merit of simplifying the design as in the above embodiment. Alternatively, the same effect can be obtained by changing the spring arrangement so that the preload is applied from the lower portion of the base 1.
【００４５】実施例５．上記実施例では、アクチュエー
タに予圧力を与えるための予圧機構として、バネのみを
用いたが、図５に示すようにアクチュエータを予圧機構
としても上記実施例と同様の効果を奏す。この実施例で
は、バネでは追従することの不可能な大きなストローク
の駆動の場合にも適用出来るメリットがある。Example 5. In the above embodiment, only the spring is used as the preload mechanism for applying the preload to the actuator, but the same effect as in the above embodiment can be obtained even if the actuator is used as the preload mechanism as shown in FIG. In this embodiment, there is a merit that it can be applied even in the case of driving a large stroke that cannot be followed by a spring.
【００４６】実施例６．上記実施例では、駆動機構とし
て６自由度のパラレルメカニズムを用いているが、図６
に示すように２〜５自由度のパラレルメカニズムであっ
ても良い。この場合には駆動機構の自由度を必要な数に
押えることで、構造を簡単化出来、経済的メリットがあ
る。Example 6. In the above embodiment, the parallel mechanism having 6 degrees of freedom is used as the driving mechanism.
A parallel mechanism having 2 to 5 degrees of freedom may be used as shown in FIG. In this case, by controlling the degree of freedom of the drive mechanism to the required number, the structure can be simplified and there is an economic advantage.
【００４７】実施例７．大型光学／赤外線望遠鏡の副鏡
ユニット駆動機構へは、厳しい精度条件が要求されてお
り、これを達成するための駆動方式として、６本のアク
チュエータをパラレルにコントロールするスチュアート
・プラットホーム（６自由度のパラレルメカニズム）の
導入を考えた。この実施例では、駆動ユニットの設計の
根拠となるアクチュエータ予圧のためのバネ配置・アク
チュエータ反力を、具体的な配置モデルについて計算結
果を求めて検討したものを示す。Example 7. Strict precision conditions are required for the secondary mirror unit drive mechanism of the large-sized optical / infrared telescope, and as a drive system for achieving this, a Stuart platform (6 degrees of freedom with parallel control of 6 actuators) is used. Considered the introduction of a parallel mechanism). In this embodiment, the spring arrangement / actuator reaction force for actuator preload, which is the basis of the design of the drive unit, is examined by calculating the calculation result for a specific arrangement model.
【００４８】図７は、大型光学／赤外線望遠鏡の外観図
である。図において、１０は副鏡ユニット、１１は内
環、１２は副鏡鏡体（以後、副鏡という）である。１３
は副鏡ユニット駆動機構であり、副鏡ユニットの内部に
ある。１４は主鏡である。１６は鏡筒である。１７は鏡
筒１６を回転させる時に中心軸となる望遠鏡主軸であ
る。ｘ軸、ｚ軸は図に示したとおりであり、ｙ軸は図に
は示していないが紙面に垂直なものとする。図８は、大
型光学／赤外線望遠鏡を望遠鏡主軸１７を軸に回転させ
た状態を表した図である。また図８は、図７のＡ方向か
ら見た図である。望遠鏡主軸１７の中心を原点としたｙ
座標とｚ座標を図のように定める。望遠鏡主軸１７を中
心に鏡筒１６を回転させた角度位置をＥＬ角度（Ｅｌｅ
ｖａｔｉｏｎ Ａｎｇｌｅ）で表す。ＥＬ角度は図に示
すように、副鏡１２と主鏡１４の中心を通る線Ｃとｙ軸
のなす角度である。また、Ｇは副鏡ユニット駆動機構に
かかる重力である。望遠鏡を回転させ姿勢を変化させる
と、副境ユニット駆動機構１３のパラレルメカニズムに
加わる重力Ｇの方向は変化する。そのため、パラレルメ
カニズムを構成するアクチュエータへの作用荷重が正か
ら負又は負から正へ変わる。この時、従来はアクチュエ
ータに対する予圧機構がなかったため、アクチュエータ
に荷重が作用しない、即ちアクチュエータが副鏡１２の
荷重を支持していない構造不安定な状態が駆動機構に生
じ、望遠鏡の性能を劣化させていた。FIG. 7 is an external view of a large optical / infrared telescope. In the figure, 10 is a secondary mirror unit, 11 is an inner ring, and 12 is a secondary mirror body (hereinafter referred to as a secondary mirror). Thirteen
Is a secondary mirror unit drive mechanism, and is inside the secondary mirror unit. Reference numeral 14 is a primary mirror. Reference numeral 16 is a lens barrel. Reference numeral 17 denotes a telescope main axis which serves as a central axis when the lens barrel 16 is rotated. The x-axis and the z-axis are as shown in the figure, and the y-axis is not shown in the figure, but is perpendicular to the paper surface. FIG. 8 is a diagram showing a state in which the large-sized optical / infrared telescope is rotated around the telescope main shaft 17. Further, FIG. 8 is a view seen from the direction A in FIG. 7. Y with the center of the telescope spindle 17 as the origin
Set the coordinates and z-coordinates as shown. The angle position obtained by rotating the lens barrel 16 around the telescope main shaft 17 is the EL angle (Ele
vation Angle). As shown in the figure, the EL angle is an angle formed by a line C passing through the centers of the secondary mirror 12 and the primary mirror 14 and the y-axis. Further, G is gravity applied to the secondary mirror unit drive mechanism. When the attitude of the telescope is changed by rotating the telescope, the direction of the gravity G applied to the parallel mechanism of the sub-boundary unit drive mechanism 13 changes. Therefore, the acting load on the actuator forming the parallel mechanism changes from positive to negative or from negative to positive. At this time, since there is conventionally no preload mechanism for the actuator, a load is not applied to the actuator, that is, a structurally unstable state in which the actuator does not support the load of the secondary mirror 12 occurs in the drive mechanism and deteriorates the performance of the telescope. Was there.
【００４９】図９は、図７に示した副鏡ユニット駆動機
構１３を拡大したものである。１５はテーブルである。
テーブル１５は副鏡１２を乗せ固定する台である。テー
ブル１５は上記実施例で述べた出力節３と同等である。
他の構成要件は、既に述べたものと同じであるので説明
は省略する。図に示すように、内環１１に固定されたベ
ース１とテーブル１５の間にアクチュエータ２ａを６本
配置し、パラレルメカニズムを構成している。アクチュ
エータ２ａに予圧を与えるために、予圧バネ２ｂを３本
用いている。この様に構成されているパラレルメカニズ
ムにより、テーブル１５に取り付けられた副鏡１２の平
行移動及び回転移動を高精度で実現する。FIG. 9 is an enlarged view of the secondary mirror unit drive mechanism 13 shown in FIG. Reference numeral 15 is a table.
The table 15 is a table on which the secondary mirror 12 is mounted and fixed. The table 15 is equivalent to the output clause 3 described in the above embodiment.
The other constituent elements are the same as those already described, and the description thereof will be omitted. As shown in the figure, six actuators 2a are arranged between the base 1 fixed to the inner ring 11 and the table 15 to form a parallel mechanism. Three preload springs 2b are used to preload the actuator 2a. With the parallel mechanism thus configured, the parallel movement and the rotation movement of the secondary mirror 12 attached to the table 15 are realized with high accuracy.
【００５０】図１０は、この実施例で対象としている大
型光学／赤外線望遠鏡の副鏡ユニット駆動機構に対する
駆動条件を示した表である。図１０の値からわかるよう
に、厳しい精度条件即ち、非常になめらかに動くこと
と、精度良く動くことを要求されている。なお、図１０
における鏡平行移動（ｘ，ｙ）、鏡合焦駆動（ｚ）は、
図１１に示すように副鏡上の座標である。鏡揺動θ
x は、ｘ軸を回転軸とし、θy はｙ軸を回転軸としたも
のである。このように、副鏡ユニット駆動機構はｘ、
ｙ、ｚ方向の並進とθx 、θy の揺動をすることができ
る。FIG. 10 is a table showing the driving conditions for the secondary mirror unit driving mechanism of the large-sized optical / infrared telescope targeted in this embodiment. As can be seen from the values in FIG. 10, strict precision conditions, that is, movement that is extremely smooth and movement with high precision are required. Note that FIG.
Mirror translation (x, y) and mirror focusing drive (z) at
As shown in FIG. 11, the coordinates are on the secondary mirror. Mirror swing θ
x has the x-axis as the rotation axis, and θ y has the y-axis as the rotation axis. Thus, the secondary mirror unit drive mechanism is x,
It is possible to translate in the y and z directions and oscillate in θ x and θ y .
【００５１】次に副鏡ユニット駆動機構の設計の根拠と
なる計算式について述べる。副鏡１２の姿勢によりアク
チュエータ２ａに荷重が作用しなくなる（即ちアクチュ
エータ反力＝０）ことがある。このため、駆動機構が不
安定状態に陥り、図１０に示した駆動条件の精度を保持
できない。この問題を解決するには、副鏡１２の姿勢に
よらずアクチュエータ２ａ及びそのジョイント部へ圧縮
荷重を掛ければよい。そのためアクチュエータ２ａと並
列に予圧バネ２ｂを配置する。アクチュエータ反力、予
圧バネ荷重、テーブル１５及び副鏡１２の荷重とその配
置を基に、力のつり合い及びモーメントのつり合い式を
解くことにより、６本のアクチュエータ反力をそれぞれ
求める。Next, a calculation formula which is a basis for designing the secondary mirror unit drive mechanism will be described. Depending on the attitude of the secondary mirror 12, the load may not act on the actuator 2a (that is, the actuator reaction force = 0). For this reason, the drive mechanism falls into an unstable state, and the accuracy of the drive conditions shown in FIG. 10 cannot be maintained. To solve this problem, a compressive load may be applied to the actuator 2a and its joint regardless of the posture of the secondary mirror 12. Therefore, the preload spring 2b is arranged in parallel with the actuator 2a. Based on the actuator reaction force, the preload spring load, the load of the table 15 and the secondary mirror 12, and their arrangement, the equations of force balance and moment balance are solved to obtain six actuator reaction forces.
【００５２】アクチュエータ２ａを６本、予圧バネ２ｂ
を３本使う場合の力のつり合いは、図１２（式１）にて
表される。（式１）におけるベクトルｆi 、ベクトル
Ｗ、ベクトルｑj を図１３に示す。ベクトルｆi はｉ番
目のアクチュエータの反力を表わす位置ベクトルであ
り、ｉ＝１〜６である。ベクトルＷはテーブル１５、副
鏡１２の重量による荷重位置ベクトルである。ベクトル
ｑj はｊ番目の予圧バネ２ｂの予圧を表す位置ベクトル
でありｊ＝１〜３である。ここで、位置ベクトルとは、
一般の数学の定義とは異なりベクトルの基点が定まって
いるベクトルのことを言う。尚、副鏡ユニット駆動機構
では、非常にゆっくり駆動するため駆動加速度の影響は
小さく無視できる。6 actuators 2a, preload spring 2b
The balance of forces when three are used is shown in FIG. 12 (Equation 1). FIG. 13 shows the vector f i , the vector W, and the vector q j in (Equation 1). The vector f i is a position vector representing the reaction force of the i-th actuator, and i = 1 to 6. The vector W is a load position vector due to the weight of the table 15 and the secondary mirror 12. The vector q j is a position vector representing the preload of the j-th preload spring 2b, and j = 1 to 3. Here, the position vector is
Different from the general definition of mathematics, it means a vector whose base point is fixed. Since the secondary mirror unit drive mechanism drives very slowly, the influence of drive acceleration is small and can be ignored.
【００５３】力のモーメントのつり合いは、図１２（式
２）で表される。（式２）におけるベクトルｒfi、ベク
トルｒw 、ベクトルｒqjはベクトルｆi 、ベクトルＷ、
ベクトルｑj 、の基点を示す位置ベクトル（ベクトルｒ
の基点は座標原点とする）である。図１３では、ベクト
ルＷの基点、即ちテーブル１５、副鏡１２の重心を原点
としているが他の点を原点としてもよい。この時のベク
トルｒfiとｒqjはそれぞれ図に示した通りである。な
お、この時ベクトルｒw は０である。The balance of the force moments is represented by FIG. 12 (equation 2). The vector r fi , the vector r w , and the vector r qj in (Equation 2) are the vector f i , the vector W,
The position vector (vector r) indicating the origin of vector q j
The base point of is the coordinate origin). In FIG. 13, the base point of the vector W, that is, the center of gravity of the table 15 and the secondary mirror 12 is used as the origin, but another point may be used as the origin. The vectors r fi and r qj at this time are as shown in the figure. At this time, the vector r w is 0.
【００５４】始めに予圧バネ２ｂを取り付けない場合の
アクチュエータ配置について解析した。副鏡ユニットの
寸法上の制約、アクチュエータ反力、アクチュエータ所
要精度の簡単な手計算による結果、スチュアートプラッ
トホームの実績例をもとにまず、概約の構造図を作成し
た。これに基づき６モデル作成した。次に各モデルにつ
いて、各駆動方向（ｘ，ｙ，ｚ，θx ，θy ）へ駆動範
囲量、精度量、駆動なめらかさ量だけ各々駆動した場合
に対応する各アクチュエータ２ａの長さ変化量を計算し
た。さらに、予圧バネ２ｂを取り付けない状態で各モデ
ルについてアクチュエータ反力を求め、アクチュエータ
反力の大きさやばらつきを検討した（この部分は本件の
重要部分ではないので詳しい説明は省く）。以上の解析
の結果、図１４、図１５に示すアクチュエータ配置を選
ぶことにした。図１４は、ベース１、テーブル１５、ア
クチュエータ２ａの配置条件を図示したものである。テ
ーブル１５の半径ｒは３９４．５４５ｍｍ。ベース１の
半径Ｒは４９４．５４５ｍｍ。ベース１からテーブル１
５までの距離ｈは３２０ｍｍ。ベース１から副鏡１２ま
での距離Ｈは５００ｍｍ。副鏡１２とテーブル１５の重
さＧは６００ｋｇである。図１５は、６本のアクチュエ
ータ２ａそれぞれに対するベース１、及びテーブル１５
に対する取り付け角度を示している。例えば、アクチュ
エータＡのジョイント２−１の角度位置θ＝４１．０１
８゜は図１４に示してある。テーブル１５の中心を原点
としｘ軸からの角度を測ったものである。First, the actuator arrangement when the preload spring 2b was not attached was analyzed. Based on the results of simple hand-calculations of dimensional constraints of the secondary mirror unit, actuator reaction force, and required accuracy of the actuator, an approximate structural drawing was created based on the actual example of the Stuart platform. Six models were created based on this. Next, regarding each model, the amount of change in length of each actuator 2a corresponding to the case of driving only the driving range amount, the precision amount, and the driving smoothness amount in each driving direction (x, y, z, θ x , θ y ). Was calculated. Furthermore, the actuator reaction force was determined for each model without the preload spring 2b attached, and the magnitude and variation of the actuator reaction force were examined (this part is not an important part of the present case, so detailed description is omitted). As a result of the above analysis, it was decided to select the actuator arrangement shown in FIGS. FIG. 14 illustrates the arrangement conditions of the base 1, the table 15, and the actuator 2a. The radius r of the table 15 is 394.545 mm. The radius R of the base 1 is 494.545 mm. Base 1 to table 1
The distance h to 5 is 320 mm. The distance H from the base 1 to the secondary mirror 12 is 500 mm. The weight G of the secondary mirror 12 and the table 15 is 600 kg. FIG. 15 shows the base 1 and the table 15 for each of the six actuators 2a.
It shows the mounting angle with respect to. For example, the angular position θ of the joint 2-1 of the actuator A = 41.01
8 ° is shown in FIG. The angle from the x-axis is measured with the center of the table 15 as the origin.
【００５５】ここでジョイントとは、図１６に示したよ
うにリニアアクチュエータの両端に位置し、アクチュエ
ータ２ａと、テーブル１５またはベース１とを接続する
ものである。図１４、図１５におけるジョイント１−
１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６は、アク
チュエータ２ａとベース１を接続するジョイントであ
る。ジョイント２−１、２−２、２−３、２−４、２−
５、２−６はアクチュエータ２ａとテーブル１５を接続
するジョイントである。Here, the joints are located at both ends of the linear actuator as shown in FIG. 16, and connect the actuator 2a to the table 15 or the base 1. Joint 1 in FIGS. 14 and 15
Reference numerals 1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 and 1-6 are joints that connect the actuator 2 a and the base 1. Joints 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-
Reference numerals 5 and 2-6 are joints that connect the actuator 2a and the table 15.
【００５６】次に、図１４に示したアクチュエータ配置
に予圧バネ２ｂを加えて、アクチュエータ及びジョイン
トに常に圧縮荷重が作用するよう予圧バネ２ｂを配置す
ることを考える。予圧バネ２ｂは、テーブル１５からベ
ース１へ掛けられ、その本数は、１本、３本、６本等が
考えられるが、副鏡ユニットの機能的に最も適した３本
構成とし、剛性の高いテーブル１５とアクチュエータ２
ａのジョイント部近傍の３点よりベース１へ接続した。Next, it is considered that the preload spring 2b is added to the actuator arrangement shown in FIG. 14 and the preload spring 2b is placed so that the compressive load always acts on the actuator and the joint. The preload spring 2b is hung from the table 15 to the base 1, and the number of preload springs 2b may be one, three, six, or the like. Table 15 and actuator 2
Connection was made to the base 1 from three points in the vicinity of the joint part of a.
【００５７】図１７に予圧バネ配置モデルの特徴を表に
して示した。モデルとしては、ＮＯ．１〜ＮＯ．７まで
の７種類のモデルを考えた。図１８から図２４にこの７
種類のモデルを図示する。予圧バネ配置モデルを作成す
る際に次の２点に留意した。 （１）バネをテーブル１５とベース１のどの位置に掛け
るか。（２）それぞれの、バネにどれくらいのバネ荷重
を与えるか。図１８〜図２４の中で→Ｇは副鏡１２、テ
ーブル１５の荷重のかかる方向を示している。副鏡１
２、テーブル１５の荷重のかかる方向に対しどのような
位置にバネを配置し、またバネにどれくらいの大きさの
バネ荷重を与えるかによりモデルを作成した。図２５
は、この７種類のモデルに対して先に述べた（式１）と
（式２）を使用して、各アクチュエータに働く反力を計
算した結果をまとめた表である。Ａ〜Ｆのいずれかのア
クチュエータ反力がゼロ寸前になるようバネ荷重を設定
した。図２５において、ＥＬ０゜とは図２６（ａ）に示
した姿勢にベース１とテーブル１５が位置する事であ
る。図２６（ａ）においてベース１は地表に対して垂直
である。 次に図２５においてＥＬ９０゜とは、図２６（ｂ）に示
すベース１とテーブル１５の位置を示す。図２６（ｂ）
においてベース１は、地表に対して平行である。FIG. 17 shows a table of characteristics of the preload spring arrangement model. As a model, NO. 1-NO. Seven types of models up to 7 were considered. 18 to 24, this 7
A model of a kind is illustrated. The following two points were taken into consideration when creating the preload spring arrangement model. (1) At which position of the table 15 and the base 1 the spring should be hooked. (2) How much spring load is applied to each spring. 18 to 24, G indicates the direction in which the load of the secondary mirror 12 and the table 15 is applied. Secondary mirror 1
2. A model was created by arranging the spring in the direction in which the load of the table 15 is applied, and by determining the magnitude of the spring load applied to the spring. Figure 25
Is a table summarizing the results of calculating the reaction force acting on each actuator using (Equation 1) and (Equation 2) described above for these seven types of models. The spring load was set so that the actuator reaction force of any of A to F was on the verge of zero. In FIG. 25, EL0 ° means that the base 1 and the table 15 are positioned in the posture shown in FIG. In FIG. 26A, the base 1 is perpendicular to the ground surface. Next, in FIG. 25, EL 90 ° indicates the positions of the base 1 and the table 15 shown in FIG. FIG. 26 (b)
At 1 the base 1 is parallel to the surface of the earth.
【００５８】図２５の解析値を元にバネ配置について考
察する。アクチュエータ反力が各アクチュエータで均等
でかつ小さくなることがアクチュエータの容量を抑え、
アクチュエータを共通化するために必要である。また、
アクチュエータ反力があまりゼロに近いと予圧の意味を
失ってしまう。図２７に各モデルの最大値、最少値、及
びその差をまとめた表を示す。図２７より、アクチュエ
ータ反力の最大値は、各モデルで４４０〜４８０ｋｇで
ある。各モデルのアクチュエータ反力の最大値の平均値
を求め、平均値からのばらつきを次式により求める。 ｛（各モデル毎の最大値又は最小値）−平均値｝÷平均
値×１００ 平均値からのばらつきは、１０％程度の範囲内に入る。
これより、アクチュエータ反力のばらつきは、バネ配置
の影響が小さいと考えられる（ただし、バネ荷重は反力
の最少値が０〜１０ｋｇとなるよう設定した）。また、
テーブル外径からベース外径へ予圧バネ２ｂを掛けたモ
デル（ＮＯ．１、ＮＯ．２、ＮＯ．５、ＮＯ．６）はベ
ース１側に予圧バネ２ｂを掛けやすく配置的に有利であ
ると思われる。また、計算によりＥＬ２３゜近辺の時が
アクチュエータへの荷重条件（アクチュエータ反力がゼ
ロに近付く）が難しくなる角度であることがわかった。The spring arrangement will be considered based on the analysis values shown in FIG. The fact that the actuator reaction force is even and small for each actuator suppresses the actuator capacity,
It is necessary to make the actuator common. Also,
If the actuator reaction force is too close to zero, the meaning of preload will be lost. FIG. 27 shows a table summarizing the maximum value, the minimum value, and the difference between the models. From FIG. 27, the maximum value of the actuator reaction force is 440 to 480 kg in each model. The average value of the maximum values of the actuator reaction force of each model is calculated, and the deviation from the average value is calculated by the following formula. {(Maximum value or minimum value for each model) -average value} / average value x 100 The deviation from the average value falls within the range of about 10%.
From this, it is considered that the variation of the actuator reaction force is less affected by the spring arrangement (however, the spring load is set so that the minimum value of the reaction force is 0 to 10 kg). Also,
The model (NO. 1, NO. 2, NO. 5, NO. 6) in which the preload spring 2b is applied from the table outer diameter to the base outer diameter is easy to apply the preload spring 2b to the base 1 side and is advantageous in terms of arrangement. Seem. Further, it has been found from calculation that the angle around EL23 ° is an angle at which the load condition (actuator reaction force approaches zero) on the actuator becomes difficult.
【００５９】計算値による解析結果をまとめると次のよ
うになる。実際の予圧バネ２ｂの配置としてはモデルＮ
Ｏ．４とモデルＮＯ．５と析衷した配置が良いと考えら
れる。しかし、計算結果より予圧バネ２ｂの配置を変え
てもアクチュエータ反力にさほど影響しないことより、
都合の良い配置でバネ荷重を調整すれば良いと思われ
る。The analysis results based on the calculated values are summarized as follows. Model N is used as the actual arrangement of the preload spring 2b.
O. 4 and model NO. It is considered that the arrangement dissociated with 5 is good. However, from the calculation result, even if the arrangement of the preload spring 2b is changed, it does not affect the actuator reaction force so much.
It seems that the spring load should be adjusted in a convenient arrangement.
【００６０】以上のように、この実施例では、予圧バネ
の配置についてモデルを作成し、解析した結果について
報告した。As described above, in this embodiment, a model was prepared for the arrangement of the preload spring, and the analysis result was reported.
【００６１】実施例８．この実施例は、評価実験のため
に試作する副鏡ユニット駆動機構に用いる予圧バネ機構
について述べる。Example 8. In this embodiment, a preload spring mechanism used in a secondary mirror unit drive mechanism prototyped for evaluation experiments will be described.
【００６２】評価実験のため試作する副鏡ユニット駆動
機構の予圧バネ２ｂは、圧縮コイルバネを引張コイルば
ねとして使用する。図２８に、バネガイド機構付予圧バ
ネ２ｂの構成図を示す。図において、３１はベース１に
取り付けられるジョイントである。３２は出力節である
テーブル１５側に接続されるジョイントである。３３は
圧縮コイルばねである。３４は圧縮コイルばね３３の端
部と係合すると共に貫通口３４ｈを有する第１の係合部
である。３５は圧縮コイルばね３３の端部と係合すると
共に貫通口３５ｈを有する第２の係合部である。３６は
第１の係合部３４に固定され、第２の係合部３５の貫通
口３５ｈを介してベース１側のジョイント３１に固定さ
れた軸である。３７は第２の係合部３５に固定され第１
の係合部３４の貫通口３４ｈを介して出力節側のジョイ
ント３２に固定されたシャフトである。このバネ機構に
おいてシャフト３７は４本備えられている。３８〜４０
はリニアボールベアリングである。リニアボールベアリ
ング３８は第２の係合部３５に備えられている軸用のベ
アリングである。リニアボールベアリング３９もまた第
２の係合部３５に備えられている。リニアボールベアリ
ング４０は第１の係合部３４の中に備えられている。リ
ニアボールベアリング４０は４本のシャフトそれぞれに
備えられている。４１〜４３はシールである。シール４
１はリニアボールベアリング３８の片端に入っている。
シール４２はリニアボールベアリング３９の片端にあ
り、シール４３はリニアボールベアリング４０の片端に
ある。この予圧バネ２ｂにおいて圧縮コイルバネ３３以
外は圧縮コイルバネを引張コイルバネにするバネガイド
機構である。The preload spring 2b of the secondary mirror unit drive mechanism prototyped for the evaluation experiment uses a compression coil spring as a tension coil spring. FIG. 28 shows a configuration diagram of the preload spring 2b with the spring guide mechanism. In the figure, 31 is a joint attached to the base 1. A joint 32 is connected to the table 15 side which is an output node. 33 is a compression coil spring. Reference numeral 34 is a first engaging portion that engages with the end portion of the compression coil spring 33 and that has a through hole 34h. Reference numeral 35 is a second engaging portion which engages with the end portion of the compression coil spring 33 and has a through hole 35h. Reference numeral 36 denotes a shaft fixed to the first engaging portion 34 and fixed to the joint 31 on the base 1 side through the through hole 35h of the second engaging portion 35. 37 is fixed to the second engaging portion 35 and is fixed to the first
The shaft is fixed to the joint 32 on the output node side through the through hole 34h of the engaging portion 34. In this spring mechanism, four shafts 37 are provided. 38-40
Is a linear ball bearing. The linear ball bearing 38 is a shaft bearing provided in the second engagement portion 35. A linear ball bearing 39 is also provided on the second engagement portion 35. The linear ball bearing 40 is provided in the first engaging portion 34. The linear ball bearing 40 is provided on each of the four shafts. 41-43 are seals. Seal 4
1 is in one end of the linear ball bearing 38.
The seal 42 is at one end of the linear ball bearing 39, and the seal 43 is at one end of the linear ball bearing 40. The preload spring 2b is a spring guide mechanism in which the compression coil springs other than the compression coil spring 33 are tension coil springs.
【００６３】スチュアートプラットホーム形式の駆動機
構に予圧バネ２ｂを組み合せて副鏡１２を駆動するた
め、予圧バネ２ｂの特性が副鏡性能に影響する。予圧バ
ネ２ｂの特性が副鏡性能に影響する項目として主に以下
のものがある。 （１）鏡筒のＥＬ角度位置（図８参照）、テーブル１５
の姿勢によりバネ荷重が変化し、アクチュエータへの作
用予圧力が変わる。 （２）予圧バネ２ｂの長さの変位にスティックスリップ
があると、バネ長さの滑らかな変化に対しバネ荷重の特
性にスティックスリップ的な変化つまりバネ荷重が滑ら
かでなく、引っかかったような急峻な変化を示す。 ここで、スティックスリップとは滑らかでないギクシャ
クと引っかかったような動きを伴う現象をいう。以下に
は、これらの影響について考察する。Since the preload spring 2b is combined with the Stuart platform type drive mechanism to drive the secondary mirror 12, the characteristics of the preload spring 2b affect the performance of the secondary mirror. The following are the main items in which the characteristics of the preload spring 2b affect the performance of the secondary mirror. (1) EL angle position of the lens barrel (see FIG. 8), table 15
Depending on the posture, the spring load changes and the acting preload on the actuator changes. (2) If there is a stick-slip in the displacement of the length of the preload spring 2b, a stick-slip change in the characteristic of the spring load with respect to a smooth change in the spring length, that is, the spring load is not smooth, and is steep as if caught. Changes. Here, the stick-slip is a phenomenon accompanied by a jerky motion that is not smooth and a motion that is caught. Below, we discuss these effects.
【００６４】（１）鏡筒のＥＬ角度位置、テーブル１５
の姿勢により、バネ荷重が変化し、アクチュエータへの
作用予圧力が変わる。例えば、アクチュエータ２ａを作
動させ、テーブル１５の姿勢を変化させると、ベース１
とテーブル１５間の距離が変化する。図２９（ａ）は、
予圧バネ２ｂに何も力が加わっていない元の状態を示
す。図２９（ｂ）はベース１とテーブル１５間の距離が
伸長した場合の予圧バネ２ｂの状態である。この時、ベ
ース１は動かず、テーブル１５が移動する。そのためベ
ース１側に接続されているジョイント３１と、これに接
続されている軸３６、及び第１の係合部３４は位置が変
わらない。テーブル１５に接続されているジョイント３
２とシャフト３７と第２の係合部３５がテーブル１５の
動きに従い移動する。このようにして予圧バネ２ｂはベ
ース１とテーブル１５間の距離の伸縮に応じて伸縮す
る。(1) EL angle position of lens barrel, table 15
Depending on the posture, the spring load changes and the acting preload on the actuator changes. For example, when the actuator 2a is operated to change the posture of the table 15, the base 1
And the distance between the table 15 changes. FIG. 29A shows
The original state where no force is applied to the preload spring 2b is shown. FIG. 29B shows a state of the preload spring 2b when the distance between the base 1 and the table 15 is extended. At this time, the base 1 does not move but the table 15 moves. Therefore, the positions of the joint 31 connected to the base 1 side, the shaft 36 connected to this, and the first engaging portion 34 do not change. Joint 3 connected to table 15
2, the shaft 37, and the second engaging portion 35 move according to the movement of the table 15. In this way, the preload spring 2b expands and contracts according to the expansion and contraction of the distance between the base 1 and the table 15.
【００６５】第１の係合部３４と第２の係合部３５の距
離は縮まり、圧縮コイルバネ３３は、第１の係合部３４
と第２の係合部３５にはさまれているため圧縮される。
すると、圧縮コイルバネ３３は、第１の係合部３４に圧
縮荷重Ｆ１をかけ、第２の係合部３５に圧縮荷重Ｆ２を
かける。Ｆ１、Ｆ２は大きさは同じで方向が反対であ
る。図２９（ｂ）は、図２９（ａ）の状態での圧縮コイ
ルバネ３３より圧縮されているので圧縮荷重Ｆ１、Ｆ２
は図２９（ａ）の時より大きい。圧縮荷重Ｆ１は、第１
の係合部３４から軸３６、ジョイント３１を経てベース
１に対する引張荷重Ｆ１となる。圧縮荷重Ｆ２は、第２
の係合部３５からシャフト３７、ジョイント３２を経て
テーブル１５に対する引張荷重Ｆ２となる。このよう
に、テーブル１５の位置の変化は、予圧バネ２ｂの長さ
を変化させ、引張荷重を変化させる。引張荷重の変化
は、即ちアクチュエータへの作用予圧力の変化となる。
これは、予圧バネ２ｂを用いる本機構の本質的な特性で
あり、主鏡１４と副鏡１２間の相対的な変位の主要な項
目であり、望遠鏡の焦点を結ぶ性能に直接影響する。よ
ってアクチュエータの性能等と総合して考える必要があ
り評価実験の対象である。以上に示したアクチュエータ
への予圧荷重の変化は、ＥＬ角度位置の変化による重力
方向の変化によっても同様に生じる。The distance between the first engaging portion 34 and the second engaging portion 35 is shortened, and the compression coil spring 33 has the first engaging portion 34.
Since it is sandwiched by the second engaging portion 35, it is compressed.
Then, the compression coil spring 33 applies the compressive load F1 to the first engaging portion 34 and the compressive load F2 to the second engaging portion 35. F1 and F2 have the same size but opposite directions. 29 (b) is compressed by the compression coil spring 33 in the state of FIG. 29 (a), the compression loads F1, F2
Is larger than that in FIG. The compressive load F1 is the first
A tensile load F1 is applied to the base 1 from the engaging portion 34 through the shaft 36 and the joint 31. The compressive load F2 is the second
A tensile load F2 is applied to the table 15 from the engaging portion 35 through the shaft 37 and the joint 32. Thus, the change in the position of the table 15 changes the length of the preload spring 2b and changes the tensile load. A change in the tensile load results in a change in the acting preload on the actuator.
This is an essential characteristic of this mechanism using the preload spring 2b, is a main item of the relative displacement between the primary mirror 14 and the secondary mirror 12, and directly affects the focusing performance of the telescope. Therefore, it is necessary to consider it comprehensively with the performance of the actuator, which is the target of the evaluation experiment. The change in the preload applied to the actuator as described above similarly occurs due to the change in the gravity direction due to the change in the EL angular position.
【００６６】（２）予圧バネ２ｂの長さの変位にスティ
ックスリップがあると、バネ荷重特性にスティックスリ
ップ的な変化がある。予圧バネ２ｂの変位のスティック
スリップはバネのガイド機構の性質による。バネ荷重特
性がスティックスリップ的であれば、アクチュエータ２
ａに対する予圧荷重に影響しアクチュエータが弾性変形
して、所要精度を達成できず、駆動性能に影響する。予
圧バネ２ｂの長さが変化する様子は図２９で示した。バ
ネのガイド機構は主に軸３６、シャフト３７、第１の係
合部３４、第２の係合部３５よりなる。予圧バネ２ｂが
伸縮すると、軸３６と第２の係合部３５の間で摩擦がお
き、シャフト３７と第１の係合部３４の間で摩擦がおき
る。この時の摩擦係数が大きいとバネの長さが変位する
時にスティックスリップが起きる。そのため、この予圧
バネ２ｂでは、軸３６と第２の係合部３５の間の摩擦係
数を低くするために、リニアボールベアリング３８、３
９を備えている。また、シャフト３７と第１の係合部３
４の間の摩擦係数を低くするために、リニアボールベア
リング４０を備えている。また、リニアボールベアリン
グ３８〜４０およびリニアボールベアリングのシール４
１〜４３の摺動抵抗は非常に低い。そのため、予圧バネ
２ｂのバネガイド機構は非常に滑らかに動作する。(2) If there is stick-slip in the displacement of the length of the preload spring 2b, there is a stick-slip-like change in the spring load characteristic. The stick-slip of the displacement of the preload spring 2b depends on the nature of the spring guide mechanism. If the spring load characteristics are stick-slip, the actuator 2
The actuator is elastically deformed due to the influence of the preload applied to a, the required accuracy cannot be achieved, and the driving performance is affected. The manner in which the length of the preload spring 2b changes is shown in FIG. The spring guide mechanism mainly includes a shaft 36, a shaft 37, a first engaging portion 34, and a second engaging portion 35. When the preload spring 2b expands and contracts, friction occurs between the shaft 36 and the second engagement portion 35, and friction occurs between the shaft 37 and the first engagement portion 34. If the friction coefficient at this time is large, stick-slip will occur when the length of the spring is displaced. Therefore, in this preload spring 2b, in order to reduce the coefficient of friction between the shaft 36 and the second engaging portion 35, the linear ball bearings 38, 3
9 is equipped. Further, the shaft 37 and the first engaging portion 3
A linear ball bearing 40 is provided in order to reduce the coefficient of friction between the four. In addition, the linear ball bearings 38 to 40 and the linear ball bearing seal 4
The sliding resistance of 1-43 is very low. Therefore, the spring guide mechanism of the preload spring 2b operates very smoothly.
【００６７】以上のように、この実施例では評価実験に
用いる副鏡ユニット駆動機構の予圧バネ機構の特徴につ
いて述べた。予圧バネ２ｂのバネガイド機構にスティッ
クスクリップがあると、駆動機構の性能に影響する。そ
のためバネガイド機構にリニアボールベアリングを備
え、滑らかに動くバネガイド機構とした。As described above, the features of the preload spring mechanism of the secondary mirror unit drive mechanism used in the evaluation experiment are described in this embodiment. If the spring guide mechanism of the preload spring 2b has a stick scrip, the performance of the drive mechanism is affected. Therefore, the spring guide mechanism is equipped with a linear ball bearing to make it move smoothly.
【００６８】実施例９．この実施例では、実施例８で述
べた予圧バネを用いた副鏡ユニット駆動機構の評価試験
について述べる。この評価試験では駆動機構としてのス
チュアートプラットホームの性能を測定するものである
（ただし、アクチュエータ６本のうち４本は長さが変化
しないダミーアクチュエータを用いた）。Example 9. In this example, an evaluation test of a secondary mirror unit drive mechanism using the preload spring described in Example 8 will be described. This evaluation test measures the performance of the Stuart platform as a drive mechanism (however, four of the six actuators used dummy actuators whose length did not change).
【００６９】図３０は、試験装置の構成図である。試験
装置は、測定用機構Ａと試験用副鏡ユニット駆動機構Ｂ
とに分れる。図において５０はダミー副鏡である。５１
はダミー副鏡５０の重さを調節する調節重りである。５
２は計測器装着用テーブルである。５３は手動のアクチ
ュエータである。５４は、測定用機構Ａのパラレルメカ
ニズムの予圧バネである。試験用副鏡ユニット駆動機構
Ｂにおいて、副鏡１２を使う変わりにダミー副鏡５０を
使用する。また、この試験装置で試験するものは、アク
チュエータ２ａと予圧バネ２ｂによる駆動性能である。FIG. 30 is a block diagram of the test apparatus. The test apparatus includes a measurement mechanism A and a test secondary mirror unit drive mechanism B.
Can be understood as In the figure, reference numeral 50 is a dummy secondary mirror. 51
Is an adjustment weight for adjusting the weight of the dummy secondary mirror 50. 5
Reference numeral 2 is a measuring instrument mounting table. Reference numeral 53 is a manual actuator. Reference numeral 54 is a preload spring of the parallel mechanism of the measuring mechanism A. In the test secondary mirror unit drive mechanism B, a dummy secondary mirror 50 is used instead of using the secondary mirror 12. What is tested by this test device is the driving performance of the actuator 2a and the preload spring 2b.
【００７０】測定用機構Ａにおいて、計測器装着用テー
ブル５２の上に例えばレーザー測長器の様な計測器を装
着する。装着された計測器の位置の微調整をするため
に、手動のアクチュエータ５３により構成されたパラレ
ルメカニズムを用いる。手動のアクチュエータ５３に対
して予圧を与えるため、予圧バネ５４を備える。図３０
からは読み取れないが手動のアクチュエータ５３は、６
本備えられている。また予圧バネ５４は３本用いる。こ
の測定用機構Ａは、パラレルメカニズムと予圧バネを備
えた駆動機構を、測定システムに用いた例である。In the measuring mechanism A, a measuring device such as a laser length measuring device is mounted on the measuring device mounting table 52. A parallel mechanism constituted by a manual actuator 53 is used for fine adjustment of the position of the attached measuring instrument. A preload spring 54 is provided to preload the manual actuator 53. Figure 30
The manual actuator 53 cannot be read from the
Book is equipped. Further, three preload springs 54 are used. The measuring mechanism A is an example in which a driving mechanism including a parallel mechanism and a preload spring is used in a measuring system.
【００７１】駆動機構としてのパラレルメカニズムはス
チュアートプラットホームである。そのため、図３０か
らは読み取れないがアクチュエータ２ａは６本備えてい
る。また予圧バネ２ｂは３本用いる。ただし、６本のア
クチュエータ２ａの中で４本は、ダミーアクチュエータ
を用いる。図３１は、ベース１とテーブル１５の間に予
圧バネ２ｂを取り付けた状態を示した図である。ジョイ
ント３１、３２はユニバーサルジョイントであるので、
テーブル１５のどのような動きにも追従することができ
る。The parallel mechanism as a drive mechanism is a Stuart platform. Therefore, although it cannot be read from FIG. 30, six actuators 2a are provided. Further, three preload springs 2b are used. However, dummy actuators are used for four of the six actuators 2a. FIG. 31 is a view showing a state in which the preload spring 2b is attached between the base 1 and the table 15. Since the joints 31 and 32 are universal joints,
It is possible to follow any movement of the table 15.
【００７２】図３２は、副鏡ユニット駆動機構の製造方
法を示す流れ図である。Ｓ１においてベースにパラレル
メカニズムを取り付ける。Ｓ２においてパラレルメカニ
ズムに出力節を取り付ける。出力節は、測定用機構Ａの
場合は、計測器装着用テーブル５２であり、試験用副鏡
ユニット駆動機構Ｂの場合は、テーブル１５である。、
Ｓ１とＳ２が組立工程に当る。Ｓ３において、ベースに
バネの一端を取り付ける。Ｓ４において、出力節にバネ
の他端を取り付ける。Ｓ３及びＳ４が予圧機構取付工程
である。なお、製造方法の流れは、Ｓ２、Ｓ１、Ｓ４、
Ｓ３でよい。または、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ２、Ｓ４でもよ
い。FIG. 32 is a flow chart showing a method of manufacturing the secondary mirror unit drive mechanism. A parallel mechanism is attached to the base in S1. At S2, an output node is attached to the parallel mechanism. The output node is the measuring instrument mounting table 52 in the case of the measuring mechanism A, and the table 15 in the case of the test secondary mirror unit driving mechanism B. ,
S1 and S2 correspond to the assembly process. At S3, one end of the spring is attached to the base. At S4, the other end of the spring is attached to the output node. S3 and S4 are the preload mechanism mounting steps. In addition, the flow of the manufacturing method is S2, S1, S4,
S3 is sufficient. Alternatively, S1, S3, S2 and S4 may be used.
【００７３】図３０で示したような試験装置を用い、工
業用のクリーンルーム内で試験を行なった。試験時の環
境設定を次に示す。 温度：ＪＭＡＳ（日本精密測定機器工業界規格）−５０
１１ １級以上とする。２０゜Ｃ±１゜Ｃ。但し、０．
４゜Ｃ／Ｈ以上の変化がないこと。日射を避けること。 湿度：ＪＭＡＳ−５０１１ ５級以上とする。５８％±
５％。 清浄度：ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉ
ａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）Ｂ９９２０ クラス７以上
の工業用クリーンルーム。 振動：ＪＩＳ Ｂ６００３ ２．４（３）（ａ）項に準
じるものとする。即ち静止時振動は、その他の振動測定
及び判定を誤らせる程度であってはならない。 気圧：大気圧でよい。 また、試験時の環境条件は記録に残し、機器になれ当り
等のあるものは十分安定した状態になるまでならし運転
を行なった。The test was conducted in an industrial clean room using the test apparatus shown in FIG. The environment settings for the test are shown below. Temperature: JMAS (Japan Precision Measuring Instruments Industry Standard) -50
11 Grade 1 or higher. 20 ° C ± 1 ° C. However, 0.
No change over 4 ° C / H. Avoid solar radiation. Humidity: JMAS-50115 Grade 5 or higher. 58% ±
5%. Cleanliness: JIS (Japanese Industry)
al Standards) B9920 Class 7 or higher industrial clean room. Vibration: According to JIS B6003 2.4 (3) (a). That is, the static vibration should not be so great as to make other vibration measurements and judgments erroneous. Atmospheric pressure: Atmospheric pressure is sufficient. Also, the environmental conditions at the time of the test were recorded, and if there was something that came into contact with the equipment, it was run-in until it became sufficiently stable.
【００７４】スチュアートプラットホームでは、アクチ
ュエータは６本必要である。しかし、一番力がかかる所
２本をアクチュエータとし、他の４本を長さの変化しな
いダミーアクチュエータとして試験を行なえば、スチュ
アートプラットホームの特徴をとらえることができる。
そのため、図１４のＡ〜Ｆで示したアクチュエータの配
置位置の中で、ダミーアクチュエータをＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆ
に配置し、可動のアクチュエータ２ａをＣ、Ｄに配置
し、試験を行なった。ダミーアクチュエータの長さは６
００ｍｍで一定である。可動なアクチュエータ２ａは６
００ｍｍの時を原点とし、＋方向、−方向へ伸縮可能と
する。アクチュエータ２ａの制御方式は、アクチュエー
タ内リニアエンコーダ信号による閉ループ制御である。
図３３に試作した副鏡ユニット駆動機構の検査結果を示
す。図３４に試験結果を示す。図において駆動精度と
は、副鏡外からの指令値−実現値の絶対値の中でメカ部
分の誤差を示すものとする。駆動滑らかさとは、位置決
め駆動中０．３ＨＺより急峻なガタ等の挙動を示す。Ｆ
ＦＴのフィルター機能を用いて算出した。また、測定
は、必要回数行い再現性のある値を採った。測定値は、
計測系／試験装置が本来持つ誤差を補正した値である。 変位＝測定変位−誤差変位 なめらかさ＝（測定なめらかさ2 −誤差なめらかさ2 ）
0.5 （ｒｍｓ値） 駆動精度の詳細な試験結果を図３５に示す。駆動なめら
かさの詳細な試験結果を図３６に示す。図においてアク
チュエータ伸縮とは、６００ｍｍの時を原点とし、これ
より＋１ｍｍ、＋３ｍｍ伸した時、または−１ｍｍ、−
３ｍｍ縮めた時を言う。The Stuart platform requires six actuators. However, the characteristics of the Stuart platform can be grasped by conducting tests with two actuators having the greatest force and four dummy actuators whose length does not change.
Therefore, the dummy actuators A, B, E, and F are arranged in the actuator arrangement positions shown in A to F of FIG.
And the movable actuator 2a was placed in C and D, and the test was conducted. The length of the dummy actuator is 6
It is constant at 00 mm. The movable actuator 2a is 6
The origin is at the time of 00 mm, and it can be expanded and contracted in the + and-directions. The control method of the actuator 2a is a closed loop control by a linear encoder signal in the actuator.
FIG. 33 shows the inspection result of the prototype secondary mirror unit drive mechanism. FIG. 34 shows the test result. In the figure, the drive accuracy indicates an error of the mechanical portion in the absolute value of the command value-realized value from the outside of the secondary mirror. Driving smoothness refers to a behavior such as backlash that is steeper than 0.3 HZ during positioning driving. F
It was calculated using the filter function of FT. In addition, the measurement was performed a required number of times and a reproducible value was taken. The measured value is
It is a value that corrects the error that the measurement system / testing device originally has. Displacement = Measured Displacement-Error Displacement Smoothness = (Measurement Smoothness 2 -Error Smoothness 2 )
0.5 (rms value) FIG. 35 shows the detailed test result of the driving accuracy. FIG. 36 shows the detailed test result of the driving smoothness. In the figure, the actuator expansion and contraction means that the origin is at 600 mm and when it is extended by +1 mm or +3 mm, or -1 mm,-.
Say when it is shrunk by 3 mm.
【００７５】以上のように、この実施例では、副鏡ユニ
ット駆動機構を試作し、性能の特性を知るための評価試
験を行った結果について報告した。図３４に示すよう
に、どの項目についても目標値を達成することができ
た。このように、パラレルメカニズムに常に予圧を与え
るよう予圧バネを備えることにより、望遠鏡がどのよう
な空間位置にあっても駆動時のスティックスリップを防
げ、なめらか、かつ高精度な駆動を可能にすることがで
きた。また、測定機構において、計測器の位置を微調整
するためにパラレルメカニズムと予圧バネを用いた。こ
れにより、計測器の位置調整の際、不安定な状態を生じ
させず高精度な位置決めを行なうことができた。As described above, in this embodiment, the result of the trial manufacture of the secondary mirror unit drive mechanism and the evaluation test for knowing the performance characteristics was reported. As shown in FIG. 34, the target values could be achieved for all the items. In this way, by providing a preload spring to constantly apply preload to the parallel mechanism, it is possible to prevent stick-slip during driving regardless of the spatial position of the telescope, and to enable smooth and highly accurate driving. I was able to. Moreover, in the measuring mechanism, a parallel mechanism and a preload spring were used to finely adjust the position of the measuring instrument. This makes it possible to perform highly accurate positioning without causing an unstable state when adjusting the position of the measuring instrument.
【００７６】実施例１０．上記実施例では、駆動機構を
望遠鏡あるいは測定システムに用いていたが、出力節に
作業用器具を乗せることにより駆動機構をロボットに応
用することができる。例えば、自動車工場において組立
作業を行うロボットに上記実施例で述べた駆動機構を応
用する。この駆動機構には、パラレルメカニズムを構成
するアクチュエータの他に、アクチュエータに予圧力を
与える予圧機構がついているので、ロボットがどのよう
な位置になっても作業をすることができる。今までは駆
動機構の不安定状態が起こるため、できなかったような
姿勢も取ることができる。ロボットの姿勢はどのような
姿勢でもよいため、作業守備範囲が広がる。Example 10. In the above embodiment, the drive mechanism is used for the telescope or the measurement system, but the drive mechanism can be applied to the robot by placing the work implement on the output node. For example, the drive mechanism described in the above embodiment is applied to a robot that performs an assembly operation in an automobile factory. In addition to the actuators that form the parallel mechanism, this drive mechanism is equipped with a preload mechanism that applies preload to the actuators, so that the robot can work at any position. Until now, the drive mechanism has become unstable, so you can take a posture that you could not. The posture of the robot can be in any posture, so the working defense range is expanded.
【００７７】実施例１１．複数本のアクチュエータによ
り、過拘束のパラレルメカニズムを構成し、これよりパ
ラレルメカニズムとしての働きと予圧機構としての働き
を引き出すことができる。例えば、先に述べたスチュア
ートプラットホームの場合、アクチュエータ６本でパラ
レルメカニズムを構成する。この時７本の（６本以上）
アクチュエータをベースと出力節の間に取り付ける。パ
ラレルメカニズムは必要以上の拘束はしないので、７本
のアクチュエータを用いると、過拘束のパラレルメカニ
ズムとなる。即ち、７本中いずれか６本がパラレルメカ
ニズムの働きをする。そして、７本目が、過剰に出力節
を拘束することになり、ベースと出力節の間のアクチュ
エータに対して予圧力を与えることになる。このように
６本のアクチュエータでパラレルメカニズムを構成でき
る時に、６本以上の数例えば、Ｎ本（Ｎ＞６）のアクチ
ュエータを用いると、Ｎ本の中のいずれか（Ｎ−６）本
のアクチュエータは予圧機構として作用する。Example 11. An over-constrained parallel mechanism can be configured by a plurality of actuators, and the function as a parallel mechanism and the function as a preload mechanism can be derived from this. For example, in the case of the Stuart platform described above, six actuators form a parallel mechanism. At this time 7 (6 or more)
Mount the actuator between the base and the output node. Since the parallel mechanism does not restrain more than necessary, using seven actuators results in an over-constrained parallel mechanism. That is, any 6 out of 7 works as a parallel mechanism. Then, the seventh one excessively restrains the output node, and preloads the actuator between the base and the output node. When a parallel mechanism can be configured with six actuators in this way, if six or more actuators, for example, N actuators (N> 6) are used, any of the N actuators (N-6) will be used. Acts as a preload mechanism.
【００７８】[0078]
【発明の効果】第１の発明によれば、予圧機構によりパ
ラレルメカニズムに常に荷重が作用するように予圧を掛
けることで、パラレルメカニズムの不安定状態を無くす
ことができる。そのため、出力節上の駆動対象を精度良
く、なめらかな動きで駆動することができる。According to the first aspect of the present invention, the preload mechanism applies a preload so that a load is always applied to the parallel mechanism, whereby an unstable state of the parallel mechanism can be eliminated. Therefore, the drive target on the output node can be driven with high accuracy and smooth motion.
【００７９】第２の発明によれば、予圧機構にスプリン
グを用い、スプリングは簡単に安く入手できるので、容
易に予圧機構を作成できる。According to the second invention, the spring is used as the preload mechanism, and the spring can be easily obtained at low cost, so that the preload mechanism can be easily produced.
【００８０】第３の発明によれば、予圧機構にアクチュ
エータを用いるため、パラレルメカニズムに作用する予
圧力を常に一定にすることができる。また、スプリング
の時は追従することの不可能な大きなストロークの駆動
の場合にも適用することができる。According to the third aspect of the invention, since the actuator is used for the preload mechanism, the preload acting on the parallel mechanism can be kept constant. It can also be applied to the case of driving a large stroke that cannot be followed when using a spring.
【００８１】第４の発明によれば、複数のアクチュエー
タにより過拘束のパラレルメカニズムとし、この複数の
アクチュエータからパラレルメカニズムとしての働きと
予圧機構としての働きを引き出すことができる。According to the fourth aspect of the invention, a plurality of actuators serve as an over-constrained parallel mechanism, and the functions of the parallel mechanism and the preload mechanism can be derived from the plurality of actuators.
【００８２】第５の発明によれば、予圧機構はベースと
出力節の間にあるため、予圧機構の構造が簡単になる。According to the fifth invention, since the preload mechanism is between the base and the output node, the structure of the preload mechanism is simplified.
【００８３】第６の発明によれば、予圧機構をベースと
出力節の間に設けられない場合でも、パラレルメカニズ
ムを取り付けた側と反対側から予圧を与えることができ
る。According to the sixth invention, even when the preload mechanism cannot be provided between the base and the output node, the preload can be applied from the side opposite to the side where the parallel mechanism is attached.
【００８４】第７の発明によれば、複数の予圧機構各々
に対しそれぞれ異なる予圧力を設定することができる。
また、複数の予圧機構があるため、一部の予圧機構が破
損しても他の予圧機構が代替することができる。According to the seventh aspect, different preloads can be set for each of the plurality of preload mechanisms.
Further, since there are a plurality of preload mechanisms, even if some preload mechanisms are damaged, another preload mechanism can be substituted.
【００８５】第８の発明によれば、予圧機構は常にベー
スと出力節を引き付ける力をパラレルメカニズムに及ぼ
すので、パラレルメカニズムは安定した動きをする。According to the eighth aspect of the present invention, the preload mechanism always exerts a force for attracting the base and the output node on the parallel mechanism, so that the parallel mechanism moves stably.
【００８６】第９の発明によれば、予圧機構は常にベー
スと出力節を引き離す力をパラレルメカニズムに及ぼす
ので、パラレルメカニズムは安定した動きをする。According to the ninth invention, the preload mechanism always exerts a force for separating the base and the output node on the parallel mechanism, so that the parallel mechanism moves stably.
【００８７】第１０の発明によれば、圧縮コイルバネを
引張コイルバネにするバネガイド機構を非常に滑らかに
動くバネガイド機構とすることができる。According to the tenth aspect, the spring guide mechanism in which the compression coil spring is the extension coil spring can be a spring guide mechanism which moves very smoothly.
【００８８】第１１の発明によれば光学系部材を精度よ
く、なめらかに駆動することができる。According to the eleventh aspect, the optical system member can be driven accurately and smoothly.
【００８９】第１２の発明によれば、望遠鏡をどのよう
に動かそうとも、高精度かつ、なめらかな駆動を実現で
きる。According to the twelfth invention, no matter how the telescope is moved, highly accurate and smooth drive can be realized.
【００９０】第１３の発明によれば、作業用器具を精度
よく滑らかに駆動することができる。According to the thirteenth invention, the work implement can be driven accurately and smoothly.
【００９１】第１４の発明によれば、ロボットをどのよ
うに動かそうとも高精度かつなめらかな駆動を実現する
ことができるのでロボットの作業守備範囲を拡げること
ができる。According to the fourteenth invention, it is possible to realize a highly accurate and smooth drive regardless of how the robot is moved, so that it is possible to expand the working range of the robot.
【００９２】第１５の発明によれば、測定用計器を不安
定な状態を生じることなく、位置決めすることができ
る。According to the fifteenth invention, the measuring instrument can be positioned without causing an unstable state.
【００９３】第１６の発明によれば、測定システムに本
駆動機構を適用することがきる。そのため測定する計器
あるいは被測定物をどのような空間位置に動かそうとも
高精度かつなめらかな駆動を実現できる。According to the sixteenth invention, the present drive mechanism can be applied to the measurement system. Therefore, even if the measuring instrument or the object to be measured is moved to any spatial position, highly accurate and smooth driving can be realized.
【図１】 この発明の実施例１による駆動機構の斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view of a drive mechanism according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施例２による駆動機構の斜視図
である。FIG. 2 is a perspective view of a drive mechanism according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施例３による駆動機構の斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view of a drive mechanism according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 この発明の実施例４による駆動機構の斜視図
である。FIG. 4 is a perspective view of a drive mechanism according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施例５による駆動機構の斜視図
である。FIG. 5 is a perspective view of a drive mechanism according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】 この発明の実施例６による駆動機構の斜視図
である。FIG. 6 is a perspective view of a drive mechanism according to a sixth embodiment of the present invention.
【図７】 この発明の実施例７による大型光学／赤外線
望遠鏡の外観図である。FIG. 7 is an external view of a large-sized optical / infrared telescope according to Embodiment 7 of the present invention.
【図８】 この発明の実施例７による大型光学／赤外線
望遠鏡を回転させた状態を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a state in which a large optical / infrared telescope according to a seventh embodiment of the present invention is rotated.
【図９】 この発明の実施例７による副鏡ユニット駆動
機構の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a secondary mirror unit drive mechanism according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１０】 この発明の実施例７による副鏡ユニットの
所要駆動条件を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing required drive conditions for a secondary mirror unit according to Embodiment 7 of the present invention.
【図１１】 この発明の実施例７による副鏡上の座標軸
を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing coordinate axes on a secondary mirror according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１２】 この発明の実施例７による力のつり合いの
式及びモメーントのつり合いの式を表す図である。FIG. 12 is a diagram showing a force balance equation and a moment balance equation according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１３】 この発明の実施例７による力のつり合いの
式及びモメーントのつり合いの位置ベクトルを示す図で
ある。FIG. 13 is a diagram showing a formula of force balance and a position vector of moment balance according to the seventh embodiment of the present invention.
【図１４】 この発明の実施例７によるアクチュエータ
配置図である。FIG. 14 is an actuator layout diagram according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１５】 この発明の実施例７によるアクチュエータ
の設置角度位置を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an installation angle position of an actuator according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１６】 この発明の実施例７によるアクチュエータ
構成図である。FIG. 16 is an actuator configuration diagram according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１７】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルの特徴を表とした図である。FIG. 17 is a table showing characteristics of a preload spring arrangement model according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１８】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．１を示す図である。FIG. 18 shows the NO. It is a figure which shows 1.
【図１９】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．２を示す図である。FIG. 19 shows the preload spring arrangement model NO. It is a figure which shows 2.
【図２０】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．３を示す図である。FIG. 20 shows the NO. It is a figure which shows 3.
【図２１】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．４を示す図である。FIG. 21 shows the NO. FIG.
【図２２】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．５を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing the NO. It is a figure which shows 5.
【図２３】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．６を示す図である。FIG. 23 shows the preload spring arrangement model NO. It is a figure which shows 6.
【図２４】 この発明の実施例７による予圧バネ配置モ
デルのＮＯ．７を示す図である。FIG. 24 shows the preload spring arrangement model NO. It is a figure which shows 7.
【図２５】 この発明の実施例７による各アクチュエー
タの反力の計算値を示す表の図である。FIG. 25 is a table showing calculated values of reaction force of each actuator according to the seventh embodiment of the present invention.
【図２６】 この発明の実施例７による鏡筒のＥＬ角度
（ＥＬ０゜；ＥＬ９０゜）を示す図。FIG. 26 is a diagram showing an EL angle (EL0 °; EL90 °) of the lens barrel according to the seventh embodiment of the present invention.
【図２７】 この発明の実施例７によるアクチュエータ
反力の最大値・最小値を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing maximum and minimum values of actuator reaction force according to the seventh embodiment of the present invention.
【図２８】 この発明の実施例８によるバネガイド機構
付予圧バネの構成図である。FIG. 28 is a configuration diagram of a preload spring with a spring guide mechanism according to an eighth embodiment of the present invention.
【図２９】 この発明の実施例８による予圧バネの動き
方を説明するための図である。FIG. 29 is a diagram for explaining the manner of movement of the preload spring according to the eighth embodiment of the present invention.
【図３０】 この発明の実施例９による試験装置の構成
図である。FIG. 30 is a configuration diagram of a test apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
【図３１】 この発明の実施例９による予圧バネの取り
付け状態を示す図である。FIG. 31 is a view showing a mounting state of a preload spring according to Embodiment 9 of the present invention.
【図３２】 この発明の実施例９による副鏡ユニット駆
動機構の製造方法を示す流れ図である。FIG. 32 is a flow chart showing a method of manufacturing the secondary mirror unit drive mechanism according to the ninth embodiment of the present invention.
【図３３】 この発明の実施例９による副鏡ユニット駆
動機構の検査結果を示す図である。FIG. 33 is a diagram showing an inspection result of a secondary mirror unit drive mechanism according to a ninth embodiment of the present invention.
【図３４】 この発明の実施例９による副鏡ユニット駆
動機構の試験結果を示す図である。FIG. 34 is a diagram showing a test result of the secondary mirror unit drive mechanism according to the ninth embodiment of the present invention.
【図３５】 この発明の実施例９によるテーブル駆動静
止精度の測定値を示す図である。FIG. 35 is a diagram showing measured values of table drive stationary accuracy according to Embodiment 9 of the present invention.
【図３６】 この発明の実施例９によるテーブル駆動な
めらかさの測定値を示す図である。FIG. 36 is a diagram showing measured values of table-driven smoothness according to Example 9 of the present invention.
【図３７】 従来の望遠鏡用機器駆動機構の断面図であ
る。FIG. 37 is a cross-sectional view of a conventional telescope device drive mechanism.
１ ベース、２ 駆動機構、２ａ アクチュエータ、２
ｂ 予圧バネ、３ 出力節、１０ 副鏡ユニット、１１
内環、１２ 副鏡、１３ 副鏡ユニット駆動機構、１
４ 主鏡、１５ テーブル、１６ 鏡筒、１７ 望遠鏡
主軸、３１ ジョイント、３２ ジョイント、３３ 圧
縮コイルバネ、３４ 第１の係合部、３５ 第２の係合
部、３６ 軸、３７ シャフト、３８ リニアボールベ
アリング（軸用）、３９ リニアボールベアリング（軸
用）４０ リニアボールベアリング（シャフト用）、４
１ シール（軸用）、４２ シール（軸用）、４３ シ
ール（シャフト用）、５０ ダミー副鏡、５１ 調節重
り、５２ 計測器装着用テーブル、５３ 手動のアクチ
ュエータ、５４ 予圧バネ。1 base, 2 drive mechanism, 2a actuator, 2
b Preload spring, 3 output node, 10 secondary mirror unit, 11
Inner ring, 12 secondary mirrors, 13 secondary mirror unit drive mechanism, 1
4 primary mirror, 15 table, 16 barrel, 17 telescope main shaft, 31 joint, 32 joint, 33 compression coil spring, 34 first engaging part, 35 second engaging part, 36 axis, 37 shaft, 38 linear ball Bearing (for shaft), 39 Linear ball bearing (for shaft) 40 Linear ball bearing (for shaft), 4
1 seal (for shaft), 42 seal (for shaft), 43 seal (for shaft), 50 dummy secondary mirror, 51 adjustment weight, 52 measuring instrument mounting table, 53 manual actuator, 54 preload spring.
Claims (16)
ム、 （ｃ） 上記パラレルメカニズムにより駆動される出力
節、 （ｄ） 上記パラレルメカニズムに対して予圧を与える
予圧機構。1. A drive mechanism having the following elements: (a) a base on which the drive mechanism is based, (b) a parallel mechanism attached to the base, (c) an output node driven by the parallel mechanism, (d) ) A preload mechanism that applies a preload to the parallel mechanism.
ることを特徴とする請求項１記載の駆動機構。2. The drive mechanism according to claim 1, wherein the preload mechanism includes a spring.
ていることを特徴とする請求項１記載の駆動機構。3. The drive mechanism according to claim 1, wherein the preload mechanism includes an actuator.
ュエータを備え上記予圧機構は、いずれかのアクチュエ
ータを用いていることを特徴とする請求項１又は２記載
の駆動機構。4. The drive mechanism according to claim 1, wherein the parallel mechanism includes a plurality of actuators, and the preload mechanism uses one of the actuators.
間に設けられていることを特徴とする請求項１〜４いず
れかに記載の駆動機構。5. The drive mechanism according to claim 1, wherein the preload mechanism is provided between the base and the output node.
ムを取り付けた側の反対側に設けられていることを特徴
とする請求項１〜４いずれか記載の駆動機構。6. The drive mechanism according to claim 1, wherein the preload mechanism is provided on the side opposite to the side on which the parallel mechanism is attached.
とを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の駆動機
構。7. The drive mechanism according to claim 1, wherein a plurality of the preload mechanisms are provided.
スに引き付ける力を及ぼす機構であることを特徴とする
請求項１記載の駆動機構。8. The drive mechanism according to claim 1, wherein the preload mechanism is a mechanism that exerts a force to attract the output node to the base.
スから引き離す力を及ぼす機構であることを特徴とする
請求項１記載の駆動機構。9. The drive mechanism according to claim 1, wherein the preload mechanism is a mechanism that exerts a force that separates the output node from the base.
れるベース側ジョイントと出力節に取り付けられる出力
節側ジョイントとコイルバネと、コイルバネの端部と係
合するとともに、貫通孔を有する第１と第２の係合部
と、第１の係合部に固定され第２の係合部の貫通孔を介
してベース側ジョイントに固定された軸と、第２の係合
部に固定され第１の係合部の貫通孔を介して出力節側ジ
ョイントに固定されたシャフトとを備え、上記第１と第
２の係合部は、それぞれ貫通孔にボールベアリングを備
えていることを特徴とする請求項２記載の駆動機構。10. The spring engages with a base side joint attached to a base, an output node side joint attached to an output node, a coil spring, an end of the coil spring, and first and second engaging members having a through hole. A mating portion, a shaft fixed to the first engaging portion and fixed to the base-side joint via a through hole of the second engaging portion, and a first engaging portion fixed to the second engaging portion. 3. The shaft fixed to the output node side joint via the through hole of, and each of the first and second engaging portions has a ball bearing in the through hole. Drive mechanism.
ることを特徴とする請求項１記載の駆動機構。11. The drive mechanism according to claim 1, wherein the output node has an optical system member.
とを特徴とする請求項１１記載の駆動機構。12. The drive mechanism according to claim 11, wherein the drive mechanism is used in a telescope.
ることを特徴とする請求項１記載の駆動機構。13. The drive mechanism according to claim 1, wherein the output section has a work implement.
ることを特徴とする請求項１３記載の駆動機構。14. The drive mechanism according to claim 13, wherein the drive mechanism is used in a robot.
ることを特徴とする請求項１記載の駆動機構。15. The drive mechanism according to claim 1, wherein the output section has a measuring instrument.
られることを特徴とする請求項１５記載の駆動機構。16. The drive mechanism according to claim 15, wherein the drive mechanism is used in a measurement system.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JP1853094 | 1994-02-15 | ||
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| JP2002295623A (en) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Yaskawa Electric Corp | Parallel link robot |
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| KR20200068481A (en) * | 2018-12-05 | 2020-06-15 | 한국로봇융합연구원 | Control Method of realistic simulation platform with load compensation mechanism |
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