(57)【要約】【課題】球面座標操縦装置を提供する。【解決手段】１２軸幾何機構からなり、球面座標に基づいて作動操縦できるものである。その中に、一組のベース枠組と、二組の端枠組と、四組の円弧状梃組および二組以内のクランク組を含む。【選択図】 図１１Ａ
2017125612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
12軸幾何による築いた球面座標作動操縦によって操縦される機構であって、
一組のベース枠組で、複数の円弧状梃組からなるベース枠構造および前記ベース枠構造が配置された四つのベース枠回転モジュールを含み、ベース枠組構造には四つの角がって、前記四つの角はベース枠幾何四面体を定義し、かつ前記四つのベース枠回転モジュールの出力軸は、それぞれ前記ベース枠幾何四面体の四つ角の中線と重なり、かつ四角中線は向心的に前記ベース枠回転モジュールの中心に交わり、任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間の角度は75度以上かつ150度以下である、ベース枠組と、
二組の端枠組で、それぞれの端枠組は端枠機構および前記端枠機構に配置された二つの端枠回転モジュールを含み、前記端枠機構に二つの角があって、前記二つの角が端枠の幾何円弧状を定義でき、前記二つの端枠回転モジュールの出力軸はそれぞえ前記端枠幾何円弧状の二つの角の中線とかさなり、かつ前記二つの角の中線は前記ベース枠機構中心に交わり、前記端枠組をレールに沿って同心回転させ、また、任意の二つの端枠の幾何円弧状の角の中線のなす角は７５度より大きく、１５０度より小さい端枠組と、
四組の円弧状梃組で、それぞれの円弧状梃組はベース接続円弧状梃と、端部接続円弧状梃と、円弧状梃回転モジュールとを含み、前記ベース接続円弧状梃の一端部は、前記端部接続円弧状梃の一端部とは、前記円弧状梃回転モジュールによって枢接し、前記ベース接続円弧状梃の他端部は、ベース回転モジュールと枢接し、前記端部接続円弧状梃の他端部は、端枠回転モジュールと枢接し、かつ円弧状梃回転モジュールの出力軸は常に前記ベース枠の中心に指すことで、前記円弧状梃組をレールに沿って前記ベース枠機構および前記二つの端枠機構との間に同心回転させ、また、任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間のなす角は、対応する二つのベース接続円弧状梃の円弧の長さの合計値より小さく、または等しくなり、また、任意の一つの端枠の二つの端枠の幾何円弧状の角の中線の間のなす角は、対応する二つの端部接続円弧状梃の円弧の長さの合計値より小さく、または等しくなる、円弧状梃組と、
二組以内のクランク組で、それぞれのクランク組は、円弧状クランクおよびクランク回転モジュールを含み、前記円弧状クランクの一端部は、前記ベース枠機構の対向側に対して向心的に伸びる梃を固定装着し、前記円弧状クランクの他端部は、ベース接続円弧状梃組とともにベース枠回転モジュールに挿入することで、前記円弧状クランクを、端部接続円弧状梃と端枠機構との間にレールに沿って同心回転させ、前記クランク回転モジュールは、前記ベース枠回転モジュールとともに同軸に装着し、前記円弧状クランクの円弧の長さは９０度より小さく、または等しいとなるクランク組とを含むこと
を特徴とする機構。
【請求項２】
それぞれの端枠組は、ものを負荷するために、前記端枠機構においてベース接続円弧状梃との対向側に端枠サポータを装着する、請求項１に記載の機構。
【請求項３】
それぞれのクランク組に、ものを負荷するために、前記円弧状クランクにおいて梃のベース枠機構との対向側に、クランクサポータを増設する、請求項１に記載の機構。
【請求項４】
前記ベース枠回転モジュールはトルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせであって、前記端枠回転モジュールは、トルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせであって、前記円弧状梃回転モジュールは、ルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせであって、前記クランク回転モジュールは、ルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせである、請求項１に記載の機構。
【請求項５】
前記ベース枠組のベース枠機構は、構造強度を強化して、振動や変形を避けるための閉鎖リング設計であって、または円弧状梃組やクランク組の作動への干渉を避けるための開放リングである、請求項１に記載の機構。
【請求項６】
12軸幾何による築いた球面座標作動操縦によって操縦される機構であって、
一組のベース枠組で、複数の円弧状梃組からなるベース枠構造および前記ベース枠構造が配置された四つのベース枠回転モジュールを含み、ベース枠組構造には四つの角がって、前記四つの角はベース枠幾何四面体を定義し、かつ前記四つのベース枠回転モジュールの出力軸は、それぞれ前記ベース枠幾何四面体の四つ角の中線と重なり、かつ四角中線は向心的に前記ベース枠回転モジュールの中心に交わり、任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間の角度は75度以上かつ150度以下である、ベース枠組と、
二組の端枠組で、それぞれの端枠組は端枠機構および前記端枠機構に配置された二つの端枠回転モジュールを含み、前記端枠機構に二つの角があって、前記二つの角が端枠の幾何円弧状を定義でき、前記二つの端枠回転モジュールの出力軸はそれぞえ前記端枠幾何円弧状の二つの角の中線とかさなり、かつ前記二つの角の中線は前記ベース枠機構中心に交わり、前記端枠組をレールに沿って同心回転させ、また、任意の二つの端枠の幾何円弧状の角の中線のなす角は７５度より大きく、１５０度より小さい端枠組と、
四組の円弧状梃組で、それぞれの円弧状梃組はベース接続円弧状梃と、端部接続円弧状梃と、円弧状梃回転モジュールとを含み、前記ベース接続円弧状梃の一端部は、前記端部接続円弧状梃の一端部とは、前記円弧状梃回転モジュールによって枢接し、前記ベース接続円弧状梃の他端部は、ベース回転モジュールと枢接し、前記端部接続円弧状梃の他端部は、端枠回転モジュールと枢接し、かつ円弧状梃回転モジュールの出力軸は常に前記ベース枠の中心に指すことで、前記円弧状梃組をレールに沿って前記ベース枠機構および前記二つの端枠機構との間に同心回転させ、また、任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間のなす角は、対応する二つのベース接続円弧状梃の円弧の長さの合計値より小さく、または等しくなり、また、任意の一つの二つの端枠の幾何円弧状の角の中線の間のなす角は、対応する二つの端部接続円弧状梃の円弧の長さの合計値より小さく、または等しくなる、円弧状梃組と、
を含むことを特徴とする機構。
【請求項７】
それぞれの端枠組は、ものを負荷するために、前記端枠機構においてベース接続円弧状梃との対向側に端枠サポータを装着する、請求項６に記載の機構。
【請求項８】
前記ベース枠回転モジュールはトルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせであって、前記端枠回転モジュールは、トルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせであって、前記円弧状梃回転モジュールは、ルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせである、請求項６に記載の機構。
【請求項９】
前記ベース枠組のベース枠機構は、構造強度を強化して、振動や変形を避けるための閉鎖リング設計であって、または円弧状梃組の作動への干渉を避けるための開放リングである、請求項６に記載の機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、12軸幾何構造に築いて、球面座標に基づいて操縦される機構である。多軸マルチタスク加工機械または多次元測定装置（CMM）に応用でき、かつロボットの肩関節または股関節部にも応用できる。
【背景技術】
【０００２】
本出願は出願人の二つの先行関連出願がある。それぞれはすでに米国で登録した特許US8579714B2（公開番号US20120083347A1、以下は引用文献１と称する）と、すでに査定通知を取得した特許出願（公開番号US20150082934A1、以下は引用文献２と称する）である。  
【０００３】
本出願は前記二つの特許出願の１２軸幾何構造に従い、１２軸トルクを四組の円弧状梃組を通じて並列かつ直列して纏めて出力する。そして、１２軸機構の相互干渉やシンギュラリティ現象（singularity phenomenon）を避けることを課題とする。そのため、本案では引用文献１に開示した各シンギュラリティ現象およびその対策である幾何規制を参考している。また、本案では、引用文献２の二つタイプの基本リングレール構成を取り入れながら、引用文献１、２の内容を纏めて、本案において四つのタイプのリングレール構造とする。引用文献２における「少なくとも一組」の終端円弧状梃組を、本案においては「最大で二組」のクランク組に変える。本案の新規特徴について、引用文献１、２で定義した二組の幾何四面体構造のどちらかを、各自独立した二つの幾何円弧からなる、二つの端枠構造にばらす。もう一組の四面体構造に関して、本案ではその幾何定義をそのまま保留する。本来の単一の幾何四面体と比べて、各自独立した二つの幾何円弧の場合は、互いの干渉や影響が減って、機構の動作空間も広くなる。端枠構造にさらに端枠サポータを設置すれば、機構負荷量を上げることができる。そのため、この新規特徴は大幅に12軸球面座標作動機構の応用可能性を高めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、12軸幾何構造に築いて、球面座標に基づいて操縦される機構である。多軸マルチタスク加工機械または多次元測定装置（CMM）に応用でき、かつロボットの肩関節または股関節部にも応用できる。
【０００６】
本発明は１２軸機構を提供している。１２軸機構は、一組のベース枠組と、二組の端枠組と、四組の円弧状梃組と、二組以内のクランク組とを含む。ベース枠組は、複数の円弧状枠からなるベース枠構造と、前記ベース枠構造に配置した四つのベース枠回転モジュールとを含む。いずれの端枠組には、端枠構造および前記端枠構造に配置される二つの端枠回転モジュールを含む。いずれの円弧状梃組は、ベース接続円弧状梃と、端接続円弧状梃および円弧状梃回転モジュールとを含む。いずれのクランク組は、円弧状クランクおよびクランク回転モジュールとを含む。机溝は合計１２軸があって、それぞれ四つのベース枠回転モジュール０aと、四つの円弧状梃回転モジュール２aおよび四つの端枠回転モジュール４aとを通じて１２軸のトルクを並列かつ直列してからまとめて出力する。
【０００７】
上記最大で二組のクランク組を設置でき、すなわち、二組、一組、または設置しないことである。内容を明確するために、本発明ではクランク組を設置しない実施例を、独立請求項６とする。この独立項において一組のベース枠組と、二組の端枠組および四組の円弧状梃組とを含み、その定義および組立方法は前記内容と同じである。
【０００８】
本発明の上記目的、特徴および長所をわかりやすくするために、後述内容は各部品の幾何定義および設計構成、パラメータ設定を実施例および図面にあわせて詳しく説明する。ここで注意すべきなことは、図面での各部材はただ見取図であり、各部材の実際比例に沿って描いたものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ−１Ｂ】ベース枠構造の設計形態１の幾何定義図および立体図である。
【図２Ａ−２Ｂ】ベース枠構造の設計形態２の幾何定義図および立体図である。
【図３Ａ−３Ｂ】ベース枠構造の設計形態３の幾何定義図および立体図である。
【図４Ａ−４Ｂ】ベース枠構造の設計形態４の幾何定義図および立体図である。
【図５Ａ−５Ｂ】円弧状梃組のリングレールの設定１の幾何定義図および立体図である。
【図６Ａ−６Ｂ】円弧状梃組のリングレールの設定２の幾何定義図および立体図である。
【図７Ａ−７Ｂ】円弧状梃組のリングレールの設定３の幾何定義図および立体図である。
【図８Ａ−８Ｂ】円弧状梃組のリングレールの設定４の幾何定義図および立体図である。
【図９Ａ−９Ｂ】クランク組の枢接形態１の幾何定義図および立体図である。
【図１０Ａ−１０Ｂ】クランク組の枢接形態２の幾何定義図および立体図である。
【図１１Ａ】第一実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定１に一つのクランク組が設置される。
【図１１Ｂ】第一実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定１に一つのクランク組が設置される。
【図１１Ｃ】第一実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定１に一つのクランク組が設置される。
【図１２Ａ】第二実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定２に一つのクランク組が設置される。
【図１２Ｂ】第二実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定２に一つのクランク組が設置される。
【図１２Ｃ】第二実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定２に一つのクランク組が設置される。
【図１３Ａ】第三実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定３に二つのクランク組が設置される。
【図１３Ｂ】第三実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定３に二つのクランク組が設置される。
【図１３Ｃ】第三実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定３に二つのクランク組が設置される。
【図１４Ａ】第四実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定４に二つのクランク組が設置される。
【図１４Ｂ】第四実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定４に二つのクランク組が設置される。
【図１４Ｃ】第四実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定４に二つのクランク組が設置される。
【図１５Ａ】第五実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定３にクランク組が設置されていない。
【図１５Ｂ】第五実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定３にクランク組が設置されていない。
【図１５Ｃ】第五実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定３にクランク組が設置されていない。
【図１６Ａ】第六実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定４にクランク組が設置されていない。
【図１６Ｂ】第六実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定４にクランク組が設置されていない。
【図１６Ｃ】第六実施例の三面図である。円弧状梃組のリングレールの設定４にクランク組が設置されていない。
【００１０】
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
本案の機構は、１２軸幾何機構からなり、球面座標に基づいて作動操縦できるものである。その中に、一組のベース枠組と、二組の端枠組と、四組の円弧状梃組および二組以内のクランク組を含む。
【００１２】
ベース枠組は複数の円弧状梃組からなるベース枠構造０ｃおよびベース枠構造０ｃが配置された四つのベース枠回転モジュール０aを含む。ベース枠組構造０ｃにある四つの角がベース枠幾何四面体を定義できる。また、四つのベース枠回転モジュール０aの出力軸を決め、単位ベクトルUiと表し、iは１〜４である。四つの出力軸は、それぞれベース枠幾何四面体の四つ角の中線と重なり、かつ四角中線はまん中へ、ベース枠回転モジュール０aの中心に交わる。ベース枠構造０ｃは四つのベース枠回転モジュール０aに固定接続され、任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間の角度の幾何表示はΛij=ArcCos(Ui・Uj)となる。その中にi≠j。任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間の角度は75度以上かつ150度以下である。すなわち、75°<Λij<150°である。ベース枠構造幾何定義は図１A、図２A,図３Aおよび図４Aに示している通りである。
【００１３】
引用文献１の開示内容に基づいて、ベース枠構造０ｃの幾何定義が正四面体となる場合、単一対称といった特徴がよりパラメータの設定およびシミュレート演算に向いている。この場合、ベース枠構造０ｃの各角中線の間の、六つのなす角は同じく約109.5°となる。すなわち、Λ12=Λ13=Λ14=Λ23=Λ24=Λ34≒109.5°である。引用文献１においてすでに明確に指摘したように、正四面体は一番シンギュラリティ現象が起きやすい。そのため、シンギュラリティ現象を避けるために、ベース枠構造０ｃの幾何定義は正四面体でなくでもよい。しかも引用文献１の図１２〜１５の開示内容によると、可変四面体機構の実施例およびシンギュラリティ現象を避けるためのパラメータ設定と最大なす角の変動範囲を検証した。そこで上記なす角を７５度〜１５０度との範囲を請求項とするともに、幾何機構を解析する時の最大実施可能形態を開示する。
【００１４】
二組の端枠組において、それぞれの端枠組には一つの端枠構造４ｃおよび端枠構造４ｃの二つの端枠回転モジュール４aとを含む。端枠構造４ｃにある二つの端部角は、端枠幾何円弧状を定義でき、二つの端枠回転モジュール４aの出力軸は、それぞれ端枠幾何円弧状の二つの角の中線とかさなり、かつこの二つの角の中線がまん中へベース枠構造中心に交わって、前記端枠組をレールに沿って同心回転させる。端枠構造４ｃの幾何レール半径はr4と表記し、ベース枠構造０ｃの幾何レール半径表記はr0と表示する。
【００１５】
第一端枠の幾何円弧状の二つの角の中線は、V1およびV2と表記する。第一端枠の幾何円弧状の二つの角の中線のなす角の幾何表記はλ12 =ArcCos(V1・V2)となる。第二端枠の幾何円弧状の二つの角の中線は、単位ベクトルV3及V4と表記する。第二端枠の幾何円弧状の二つの角の中線の間のなす角の幾何表示はλ34=ArcCos(V3・V4)となっている。
【００１６】
それぞれの端枠の幾何円弧状の二つの角の中線の間のなす角は７５度以上かつ１５０度以下であって、すなわち、75°<λ12 <150°及75°<λ34 <150°。端枠機構幾何定義は図５A、図６A、図７Aおよび図８Aに示す通りである。
【００１７】
二組の端枠組において、ものを負荷するために、それぞれの端枠組はさらに端枠サポータ４ｓを、端枠機構４ｃにおいてベース接続円弧状梃２ｃとの対向側に装着してもよい。端枠サポータ４ｓはアームが伸縮するリフト機構であってもよい。たとえばシリンダ、オイルシリンダ、電動スパイラルステムである。ロボットの肩関節または股関節部に応用できる。
【００１８】
四組の円弧状梃組において、それぞれの円弧状梃組は、ベース接続円弧状梃１ｃと、ベース接続円弧状梃２ｃおよび円弧状梃回転モジュール２aを含む。ベース接続円弧状梃１ｃの一端部は、端部接続円弧状梃２ｃの一端部とは円弧状梃回転モジュール２aによって枢接している。ベース接続円弧状梃１ｃの他端部は、ベース枠回転モジュール０aと枢接している。端部接続円弧状梃２ｃの他端部は、端枠回転モジュール４aと枢接している。円弧状梃回転モジュール２aの出力軸は、Wiと表記する。i=1~4である。前記出力軸は常にベース枠の中心に指すことで、前記円弧状梃組をレールに沿って、ベース枠機構０ｃと二組の端枠機構４ｃとの間に同心回転させる。ベース接続円弧状梃１ｃの幾何レール半径表示はr1であって、端部接続円弧状梃２ｃの幾何レール半径表示はr2である。四組の円弧状梃組は合計１２軸があって、それぞれ四つのベース枠回転モジュール０aと、四つの円弧状梃回転モジュール２aおよび四つの端枠回転モジュール４aとを通じて１２軸のトルクを並列かつ直列してからまとめて出力する。
【００１９】
ベース接続円弧状梃１ｃの円弧角は、ベース枠回転モジュール０aの出力軸と円弧状梃回転モジュール２aの出力軸とのなす角となり、幾何表記はαi=ArcCos(Ui・Wi)である。ベース接続円弧状梃２ｃの円弧の長さは、端枠回転モジュール４aの出力軸と円弧状梃回転モジュール２aの出力軸とのなす角であって、幾何表記はβi=ArcCos(Vi・Wi)である。
【００２０】
引用文献１に示した各種のシンギュラリティ現象および対策となる幾何規制を参考する。任意の二つのベース枠幾何四面体の四つ角の中線の間のなす角は、対応する二つのベース接続円弧状梃１ｃの円弧の長さと同じ、またはより小さい。すなわち、Λij≦αi+αjであって、その中にi≠jである。任意の一つの端枠の幾何円弧状の二つの角の中線の間のなす角は、対応する二つの端部接続円弧状梃２ｃの円弧状梃の長さの合計値と同じ、またはより小さい。すなわち、λ12≦β1 +β2またはλ34≦β3 +β4である。
本出願は前記二つの特許出願の１２軸幾何構造に従い、そして、１２軸機構の相互干渉やシンギュラリティ現象（singularity phenomenon）を避けることを課題とする。
【００２１】
12軸の座標作動機構について、一番避けられない状況は四軸折合シンギュラリティ現象であって、詳しい幾何定義および図面は、引用文献１の図１６〜図２１を参照する。四軸折合シンギュラリティ現象は、よく中央揃えの姿に起きるため、一旦四軸折合シンギュラリティ現象が起きるとその状態から脱出することが難しい。なおかつ中央揃えの姿はイニシャルや回復途中に必ず成る姿であるため、回避することが難しい。引用文献１では四軸折合シンギュラリティ現象を避けるための三つのパラメータ設定を挙げている。
【００２２】
このシンギュラリティ現象を帰納して分析して、さらに機構のパラメータ設定を新しく設定を追加して、本案では下記の第四のパラメータ設定を提出する。同一の円弧状梃組のベース接続円弧状梃１ｃおよび端部接続円弧状梃２ｃを、同一の幾何レールに同心回転させる。その理由は、同じレールにいれば完全に折合することが難しい。つまり、それぞれのベース接続円弧状梃１ｃのレール半径を、各端部接続円弧状梃２のレール半径と同じようにする。その他、本案は引用文献２の二つの基本リングレール設定を取り入れる。一つの基本リングレール設定は、ベース枠機構０ｃのレール半径は、端枠機構４ｃのレール半径より大きい。もう一つの基本リングレール設定は、ベース枠機構０ｃのレール半径は、端枠機構４ｃのレール半径より小さい。
【００２３】
そのため、上記二つの引用文献と上記のことなどに基づいて、本案はさらに四つのリングレール設定を分けられる。リングレール設定１は、ベース枠機構０ｃのレール半径は、端枠機構４ｃのレール半径より大きく、かつ各ベース接続円弧状梃１ｃのレール半径は、各端部接続円弧状梃２ｃのレール半径と同じで、すなわちr0>r1=r2>r4、図５A〜図５Bに示す通りである。リングレール設定２は、ベース枠機構０ｃのレール半径は、端枠機構４ｃのレール半径より小さく、かつ各ベース接続円弧状梃１ｃのレール半径は、各端枠機構４ｃのレール半径と同じである。すなわち、r0<r1=r2<r4、図６A〜図６Bに示す通りである。リングレール設定３は、ベース枠機構０ｃのレール半径は、端枠機構４ｃのレール半径より大きく、かつ各ベース接続円弧状梃１ｃのレール半径は各端部接続円弧状梃２ｃのレール半径より大きく、すなわち、r0>r1>r2>r4、図７A〜図７Bに示す通りである。リングレール設定４は、ベース枠機構０ｃのレール半径は、端枠機構４ｃのレール半径より小さく、かつ各ベース接続円弧状梃１ｃのレール半径は、各端部接続円弧状梃２ｃのレール半径より小さく、すなわち、r0<r1<r2<r4、図８A〜図８Bに示す通りである。
【００２４】
最大で二組のクランクにおいて、それぞれのクランク組には、一つの円弧状クランク３ｃおよび一つのクランク回転モジュール３aを含む。円弧状クランク３ｃの一端部は、一つの梃においてベース枠機構０ｃの対向側に向心的に伸び、前記梃の延長線は単位ベクトルNiと表記し、i=1~2である。円弧状クランク３ｃの他端部はベース接続円弧状梃１ｃの一端部とは同軸にベース枠回転モジュール１a挿入することによって、円弧状クランク３ｃが端部接続円弧状梃２ｃと端枠機構４ｃとの間に、レールに沿って同心回転させる。円弧状クランク３ｃの幾何レール半径はr3と表記する。クランク回転モジュール３aは前記ベース枠回転モジュールとともに同軸に装着する。円弧状クランク３cの円弧の長さは、ベース枠回転モジュール０aが円弧状クランク３cとの出力軸とのなす角で、幾何表記はδi=ArcCos(Ui・Ni)で、その中にi=1~2である。円弧状クランク３cの円弧の長さは90度より小さく、または等しいです。すなわち、δi≦90°である。その中にi=1~2である。回転モジュールクランク組の幾何定義は図９A〜図９Bおよび図１０A〜図１０Bに示す通りである。    
【００２５】
クランク回転モジュール３aは適切に円弧状クランク３cを駆動し、端部接続円弧状梃２cまたは端枠機構４cとの干渉を回避することができる。それぞれのクランク組は、ものを負荷するために、円弧状クランク３cの梃においてベース枠機構０cの対向側に、追加で一つのクランクサポータ３sを装着してもよい。サポータ３sは保持器具であって、例えば工作機のグリップ器具で、多軸のマルチタスク機械や多次元検査機械に用いることができる。
【００２６】
引用文献２の終端円弧状梃組は本案においてクランク組と称すし、そして、引用文献２の「少なくとも一つの」終端円弧状梃組は、本案において「二組以内」のクランク組となる。幾何機構から解析すると、ベース枠機構は最大で四組のクランクと枢接することができるが、シミュレーションで検証すると、二組以上のクランクは、ベース枠機構または円弧状梃組と干渉しやすく、作動空間は制限され、応用効果が大幅に減る。二組のクランク組の工作空間は少し制限されるが、共同でものを把持することができるため、許容範囲以内だと考えられる。一組のクランク組の工作空間はより大きくなるが、単一把持の場合は振れやすい。また、クランク組を設置しない場合、作動空間は比較的に自由で、機構内にクランクサポータ３sがなくても、端枠サポータ４sを装着することでものを負荷することができる。そのため、二組以下のクランクといった配置は、それぞれの適用場面がある。従って、本案は引用文献２の「少なくとも一組」を、「二組以内」のクランク組を請求項とし、幾何機構の解析後の最大実施可能形態を開示する。
【００２７】
本案のベース枠機構０cの設計は、閉鎖リングと開放リングと分けられる。閉鎖リングの設計の要点、構造強度を強化して、振動や変形を避けることである。開放リングの設計要点は、円弧状梃組やクランク組の作動を避けることである。それでベース枠機構０cは四つの設計形態に分けられ、形態１は図１A、１Bで、形態２は図２A、２Bで、形態３は図３A、３Bで、形態４は図４A、４Bのように示される。
【００２８】
本案のクランク組は二つの枢接形態に分けられることは、引用文献２の二つの基本リングレール設定を取り入れる。枢接形態１は、円弧状クランク３cが、端部接続円弧状梃２cと端枠機構４cとの間にレールに沿って同心回転する。このとき、それぞれの端部接続円弧状梃２cのレール半径は端枠機構４cのレール半径より大きく、すなわち、r2>r3>r4であって、例えば図９A〜９Bに示す通りである。枢接形態２は、円弧状梃クランク３cが端部接続円弧状梃２cと端枠機構４cとの間にレールに沿って同心回転し、このとき各端部接続円弧状梃２cのレール半径は端枠機構４cのレール半径より小さく、すなわち、r2<r3<r4で、例えば図１０A〜１０Bに示す通りである。
【００２９】
本案の各タイプの回転モジュールに関して、ベース枠回転モジュール０aはトルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせである。円弧状梃回転モジュール２aはトルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせである。端枠回転モジュール４aトルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせである。クランク回転モジュール３aは、トルク出力装置、角度検出装置、スピンドルと軸受けとのいずれまたはそれの組み合わせである。その中に、上記トルク出力装置は例としてモータやオイル回転シリンダでよい。
【００３０】
本案の新規特徴は六つの実施例で示すことができる。第一実施例は円弧状梃のリングレール設定１に一つのクランク組を装着する。例えば図１１A〜１１Cに示す通りである。第二実施例は円弧状梃組のリングレール設定２に一つのクランク組を装着する。例えば図１２A〜１２Cに示す通りである。第三実施例は円弧状梃組のリングレール設定３に二つのクランク組を装着する。例えば図１３A〜１３Cに示す通りである。第四実施例は円弧状梃組のリングレール設定４に二組のクランク組を装着する。例えば図１４A〜１４Cに示す通りである。第五実施例は円弧状梃組のリングレール設定２にクランク組を設置しない。例えば図１５A〜図１５Cに示す通りである。第六実施例は円弧状梃組のリングレール設定２にクランク組を設置しない。例えば図１６A〜１６Cに示す通りである。
【００３１】
上記実施例は単に説明のために例を挙げている。当業者の技術者による修正、調整があっても、請求項に記載される権利請求範囲から離脱しない。
【００３２】
円弧状梃組の実施について補足する。引用文献１に開示した通りで、「同一の円弧状梃組のベース接続円弧状梃と、端部接続円弧状梃との円弧の角度合計値は１８０度より小さく、または等しいである。つまりαi+βi≦180°。そうでないと、幾何意義が失う」。好意の開示によって特許の最大実施形態を開示するために、上記幾何の概念についてより詳しく説明する。ただし、この開示は、悪意の権利侵害者は故意に同一の円弧状梃組の二つの円弧状梃の円弧の角度合計値をやや１８０度以上に作る可能性がある。１８０度の臨界プラスマイナス公差は精密計測できないため、それを利用して侵害者がわずかな角度の差で侵害の責任から逃げる可能性がある。そのため、本案はこの好意の開示の幾何解析を円弧状梃組の権利範囲に入れていない。
【図１Ａ−１Ｂ】
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【図２Ａ−２Ｂ】
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【図３Ａ−３Ｂ】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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【図５Ａ−５Ｂ】
2017125612.tif 000007
【図６Ａ−６Ｂ】
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【図７Ａ−７Ｂ】
2017125612.tif 000009
【図８Ａ−８Ｂ】
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【図９Ａ−９Ｂ】
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【図１０Ａ−１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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