特許 6792390 リンク作動装置の診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6792390

(24)【登録日】2020年11月10日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】リンク作動装置の診断装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 21/52 20060101AFI20201116BHJP

   G01M 13/02 20190101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   F16H21/52

   G01M13/02

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-184573(P2016-184573)

(22)【出願日】2016年9月21日

(65)【公開番号】特開2017-110802(P2017-110802A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2019年8月27日

(31)【優先権主張番号】特願2015-187735(P2015-187735)

(32)【優先日】2015年9月25日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-244948(P2015-244948)

(32)【優先日】2015年12月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086793

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅士

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(72)【発明者】

【氏名】丸井 直樹

(72)【発明者】

【氏名】磯部 浩

(72)【発明者】

【氏名】西尾 幸宏

(72)【発明者】

【氏名】坂田 清悟

【審査官】 鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２２６７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２４４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０１６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６１５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５４７９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ２１／５２

Ｇ０１Ｍ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記３組以上のリンク機構の全てに前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢である先端姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータが設けられたリンク作動装置における診断装置であって、
前記各アクチュエータを駆動させて前記リンク作動装置に予圧を付与する予圧付与部と、前記各アクチュエータの駆動トルクを検知するトルク検知部と、前記リンク作動装置が所定の条件で所定の動作を行ったときの前記各アクチュエータの駆動トルクが所定範囲内であるか否かを判断する判断部と、この判断部の判断結果を通知内容表示部に通知する通知部とを備え、
前記予圧付与部により前記リンク作動装置の前記予圧を付与する動作は、このリンク作動装置を初期姿勢に位置決めし、前記リンク作動装置を構成する要素のうち、前記アクチュエータの駆動で相対的に動く要素で構成される各対偶部につき、この対偶部の遊び内で片側へ寄せようとする力を付与する動作であるリンク作動装置の診断装置。

【請求項2】

請求項１に記載のリンク作動装置の診断装置において、前記所定の条件が、前記予圧が付与されていること、前記リンク作動装置の先端側の端部リンク部材に作用する負荷が定められた範囲内であること、および同端部リンク部材の移動速度が定められた範囲内であることの少なくとも一つを含み、前記所定の動作が、前記リンク作動装置が所定の経路を移動することであるリンク作動装置の診断装置。

【請求項3】

請求項１に記載のリンク作動装置の診断装置において、前記所定の条件が、前記予圧が付与されていることであり、前記所定の動作が、前記リンク作動装置が位置決め状態とすることであるリンク作動装置の診断装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか1項に記載のリンク作動装置の診断装置において、前記各アクチュエータが、電動のサーボモータを含むリンク作動装置の診断装置。

【請求項5】

基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記３組以上のリンク機構の全てに前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢である先端姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータが設けられたリンク作動装置における診断装置であって、
前記各アクチュエータを駆動させて前記リンク作動装置に予圧を付与する予圧付与部と、前記各アクチュエータの駆動トルクを検知するトルク検知部と、前記リンク作動装置が所定の条件で所定の動作を行ったときの前記各アクチュエータの駆動トルクが所定範囲内であるか否かを判断する判断部と、この判断部の判断結果を通知内容表示部に通知する通知部とを備え、
前記判断部により前記所定範囲に対して所定範囲外と判断された回数を記憶する記憶部を有し、前記通知部は、前記所定範囲外と判断された回数が閾値を超えた場合に、前記通知とは別の通知を行うリンク作動装置の診断装置。

【請求項6】

基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記３組以上のリンク機構の全てに前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢である先端姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータが設けられたリンク作動装置における診断装置であって、
前記各アクチュエータを駆動させて前記リンク作動装置に予圧を付与する予圧付与部と、前記各アクチュエータの駆動トルクを検知するトルク検知部と、前記リンク作動装置が所定の条件で所定の動作を行ったときの前記各アクチュエータの駆動トルクが所定範囲内であるか否かを判断する判断部と、この判断部の判断結果を通知内容表示部に通知する通知部とを備え、
前記判断部により前記所定範囲に対して所定範囲外と判断された周期を記憶する記憶部を有し、前記通知部は、前記所定範囲外と判断された周期が閾値よりも短くなった場合に、前記通知とは別の通知を行うリンク作動装置の診断装置。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載のリンク作動装置の診断装置において、前記所定の条件が、前記予圧が付与されていること、前記リンク作動装置の先端側の端部リンク部材に作用する負荷が定められた範囲内であること、および同端部リンク部材の移動速度が定められた範囲内であることの少なくとも一つを含み、前記所定の動作が、前記リンク作動装置が所定の経路を移動することであるリンク作動装置の診断装置。

【請求項8】

請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のリンク作動装置の診断装置において、前記通知内容表示部は、前記リンク作動装置を操作する操作盤に備えられた操作パネルであるリンク作動装置の診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、医療機器や産業機器等の精密で広範な作動範囲を必要とするリンク作動装置等において、部品の劣化や損傷を診断でき、メンテナンス性に優れたリンク作動装置の診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、医療機器や産業機器等に用いられる広範な動作が可能なリンク作動装置として、先端側と基端側のリンクハブを、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結した装置が提案されている（例えば特許文献１〜４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１４３００号公報

【特許文献2】特開２０００−１３４７１６号公報

【特許文献3】特開２０００−９４２４５号公報

【特許文献4】米国特許第５８９３２９６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種のリンク作動装置において、その制御方法が種々提案されている。しかし、リンク作動装置の構成部品である歯車や軸受等が劣化した場合に、その劣化状態を使用者に通知することについては、提案されるに至っていない。歯車や軸受等が劣化した場合、破損してしまうと、リンク作動装置が動作せず、メンテナンスに必要な時間が長くなる。そのため、破損するなど、装置が使用不可となる前に部品の劣化を診断し、使用者に通知することが望まれる。

【0005】

この発明の目的は、上記課題を解消することであり、駆動伝達系にバックラッシ等の遊びがあっても、破損するなど、装置が使用不可となる前に、部品の劣化状態を精度良く診断して使用者に知らせることができ、メンテナンス性を向上させることができるリンク作動装置の診断装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明のリンク作動装置１の診断装置５１は、基端側のリンクハブ１４に対し先端側のリンクハブ１５が、３組以上のリンク機構１１〜１３を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構１１〜１３は、それぞれ前記基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５に一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃと、これら基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとでなり、前記３組以上のリンク機構１１〜１３の全てに前記基端側のリンクハブ１４に対する前記先端側のリンクハブ１５の姿勢である先端姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータ３０が設けられた構造になっている。

【0007】

この構造において、前記各アクチュエータ３０を駆動させて前記リンク作動装置１に予圧を付与する予圧付与部５２と、前記各アクチュエータ３０の駆動トルクを検知するトルク検知部５３と、前記リンク作動装置１が所定の条件で所定の動作を行ったときの前記各アクチュエータ３０の駆動トルクが所定範囲内であるか否かを判断する判断部５４と、この判断部５４の判断結果を通知内容表示部５８に通知する通知部５６とを備えることを基本構成とする。
なお、前記「姿勢」は、位置と方向とを含むが、以下の説明で「位置」と称する場合がある。

【0008】

上記構成のリンク作動装置１は、前記３組以上のリンク機構１１〜１３のアクチュエータ３０が同期して動くことで位置決めするが、例えば正常時（構成部品が正常な時）にリンク作動装置１に所定の条件で所定の動作をさせて動作中の駆動トルクを予め測定して記憶しておき、同条件で同じ動作を実行中の駆動トルクと記憶した正常時トルクとを比較し、その差が前記所定範囲内であるか否かを判断部５４で判断し、この判断部５４の判断結果を通知内容表示部５８に通知部５６で通知する。通知部５６は、前記所定範囲内でない場合のみ通知するようにしても良い。

【0009】

上記のような３組以上のリンク機構１１〜１３で構成されるリンク作動装置１にあっては、姿勢変更の範囲が広くて複雑な動作を行い、また歯車やその他の回転対偶、機構部等にはバックラッシやがたつき等があり、このバックラッシやがたつきのトルクへの影響は、検出時や検出前の各リンクの姿勢等によって大きく変動する。そのため、単にモータトルクを監視しても、部品の劣化状態を精度良く判定することが難しい。

【0010】

そこでこの発明では、リンク作動装置１に予圧を付与する予圧付与部５２を設け、その上で前記リンク作動装置が所定の条件で所定の動作を行ったときの各アクチュエータ３０の駆動トルクをトルク検知部５３で検知する。これらの駆動トルクが所定範囲内であるか否かを判断部５４で判断する。予圧を付与することでバックラッシやがたつきのトルクへの影響を低減できる。また、リンク作動装置１に異常発生部がある場合は、正常時と比較して複数の軸で同時にトルク差が発生する傾向が強い。このように判断し、その判断結果を通知内容表示部５８へ通知するため、このリンク作動装置１を構成する部品の劣化状態を精度良く検知することができる。

【0011】

また、全てのリンク機構１１〜１３にアクチュエータ３０を設けたリンク作動装置１において適用するため、より精度良く劣化状態の判断が行える。すなわち、この種のリンク作動装置１は、２つのアクチュエータ３０によっても可能であるが、アクチュエータ３０が２つであると、そのトルクを検出しても、どの部品に劣化が生じているのかを判断することが難しい。しかし、各リンク機構１１〜１３毎にアクチュエータ３０が設けられた構成であると、そのアクチュエータ３０が設けられたリンク機構１１〜１３の構成部品の劣化であると判断でき、より精度良く、簡単に劣化の判断状態が行える。
このように、駆動伝達系にバックラッシ等の遊びがあっても、破損するなど、装置が使用不可となる前に、部品の劣化を精度良く診断して使用者に知らせることができる。これにより、装置が使用不可となる前に部品を交換することができるようになり、メンテナンス性が向上する。

【0012】

上記基本構成において、前記予圧付与部５２により前記リンク作動装置１の前記予圧を付与する動作は、このリンク作動装置１を初期姿勢に位置決めし、このリンク作動装置１を構成する要素のうち、前記アクチュエータ３０の駆動で相対的に動く要素で構成される各対偶部につき、この対偶部の遊び内で片側へ寄せようとする力を付与する動作としても良い。
このように、リンク作動装置１を初期姿勢とし、各対偶部につき、その遊び内で片側へ寄せようとする力を付与し、駆動トルクを検知するようにすれば、常に同じ状態で駆動トルクを検知でき、劣化状態の診断をより精度良く行える。

【0013】

この発明において、前記所定の条件および所定の動作は任意に定めた条件、動作であっても良いが、例えば前記所定の条件が、前記予圧が付与されていること、前記リンク作動装置の先端側の端部リンク部材に作用する負荷が定められた範囲内であること、および同端部リンク部材の移動速度が定められた範囲内であることの少なくとも一つを含み、前記所定の動作が、前記リンク作動装置１が所定の経路を移動すること、もしくは、所定の位置から位置へ移動することであっても良い。
前記リンク作動装置１が動作中であっても、上記のように構成部品が正常時にリンク作動装置１に所定の条件で所定の動作をさせて動作中の駆動トルクを予め測定して記憶しておき、同条件で同じ動作を実行中の駆動トルクと正常時トルクとを比較すれば、異常であるか否かの正しい判定が行える。

【0014】

この発明において、前記所定の条件が、前記予圧が付与されていることであり、前記所定の動作が、前記リンク作動装置１が位置決め状態とすることであっても良い。
この構成のリンク作動装置１は、前記３組以上のリンク機構１１〜１３のアクチュエータ３０が同期して動くことで位置決めするが、予めリンク作動装置１に予圧を付与すると、構成部品である歯車や軸受などに摩耗等が発生した場合に、予圧量が低下してリンク機構１１ａ〜１１ｃを動かすアクチュエータ３０のモータ３０ａ等のトルクが低下してしまう。また、歯車部などに異物が入った際には位置決め時には前記とは逆にトルクが上昇する。
前記予圧が付与された位置決めの状態で各アクチュエータ３０の駆動トルクをトルク検知部５３で検知する。そのため、常に同じ条件でトルクを検知することができる。
この請求項の発明の診断装置は、このことを利用し、アクチュエータ３０のモータ３０ａ等の駆動トルクを監視し、位置決め時の所定範囲外のトルク低下やトルク増大を検出した場合に、例えばタッチパネルなどの通知内容表示部５８にトルク低下またはトルク上昇等の警告等を通知する。

【0015】

この発明のリンク作動装置の診断装置において、前記各アクチュエータ３０が、電動のサーボモータを含んでいても良い。例えば、前記各アクチュエータ３０は、電動のサーボモータとこのサーボモータの出力する回転を減速する減速機構３１とでなるロータリアクチュエータであっても良い。
各アクチュエータ３０が電動のサーボモータを備えるロータリアクチュエータであると、駆動が制御性良く行えるだけでなく前記異常の判断も精度良く行える。

【0017】

この発明において、前記判断部５４により前記所定範囲に対して所定範囲外と判断された回数を記憶する記憶部５５を有し、前記通知部５６は、前記所定範囲外と判断された回数が閾値を超えた場合に、前記通知とは別の通知を行うようにしても良い。
前記トルク検知部５３で駆動トルクを検知しても、何らかの一時的な要因でトルクが大きくなっている場合がある。しかし、検出したトルクが頻繁に所定範囲外になる場合は、構成部品に摩耗等の劣化が生じている場合が多い。そのため、所定範囲外と判断された回数が閾値を超えた場合に前記通知とは別の通知、例えば部品交換時期であることを知らせる通知を行うようにすることで、単なる一時的な異常ではなく、部品交換の緊急性が高いことを、高い信頼性で認識させることができる。これにより、装置が使用不可となる前に部品を交換することができるようになり、メンテナンス性が向上する。

【0018】

この発明において、前記判断部５４により前記所定範囲に対して所定範囲外と判断された周期を記憶する記憶部５５を有し、前記通知部５６は、前記所定範囲外と判断された周期が閾値よりも短くなった場合に前記通知とは別の通知を行うようにしても良い。
前述のように、前記トルク検知部５３で駆動トルクを検知しても、何らかの一時的な要因でトルクが大きくなっている場合がある。しかし、検出したトルクが短い周期で所定範囲外になる場合は、構成部品に摩耗等の劣化が生じている場合が多い。そのため、所定範囲外と判断された周期が閾値未満となる場合に、前記通知は別の通知、例えば部品交換時期であることを知らせる通知を行うようにすることで、単なる一時的な異常ではなく、部品交換の緊急性があることを高い信頼性で認識させることができる。これにより、装置が使用不可となる前に部品を交換することができるようになり、メンテナンス性が向上する。

【0019】

この発明において、前記通知内容表示手段５８は、前記リンク作動装置１を操作する操作盤５９に備えられた操作パネル５７であっても良い。
部品の劣化の通知が操作盤５９の操作パネル５７に示されると、このリンク作動装置１を使用する使用者が、部品劣化の通知に気づき易い。

【発明の効果】

【0020】

この発明のリンク作動装置の診断装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記３組以上のリンク機構の全てに前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢である先端姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータが設けられたリンク作動装置における診断装置であって、前記各アクチュエータを駆動させて前記リンク作動装置に予圧を付与する予圧付与部と、前記各アクチュエータの駆動トルクを検知するトルク検知部と、前記リンク作動装置が所定の条件で所定の動作を行ったときの前記各アクチュエータの駆動トルクが所定範囲内であるか否かを判断する判断部と、この判断部の判断結果を通知内容表示部に通知する通知部とを備える駆動伝達系にバックラッシ等の遊びがあっても、装置が使用不可となる前に、部品の劣化を精度良く診断して使用者に知らせることができ、メンテナンス性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明の第１の実施形態に係るリンク作動装置の診断装置の概念構成のブロック図とリンク作動装置の水平断面とを示す説明図である。

【図2】同実施形態の一部を変更したリンク作動装置の診断装置の概念構成のブロック図とリンク作動装置の水平断面とを示す説明図である。

【図3】同実施形態の図２とは別の箇所を変更したリンク作動装置の診断装置の概念構成のブロック図とリンク作動装置の水平断面とを示す説明図である。

【図4】同リンク作動装置の一つのリンク機構のみを示す正面図である。

【図5】同リンク作動装置を図４とは異なる動作状態で示す正面図である。

【図6】同リンク作動装置の斜視図である。

【図7】同リンク作動装置の一つのリンク機構を示す模式図である。

【図8】同リンク作動装置の部分拡大断面図である。

【図9】同リンク作動装置の診断装置が行う処理動作の流れ図である。

【図10】同リンク作動装置の診断装置におけるイニシャライズ処理後の処理動作の例を示す流れ図である。

【図11】同リンク作動装置の診断装置におけるイニシャライズ処理後の処理動作の他の例を示す流れ図である。

【図12】同診断装置の制御対象となるリンク作動装置の他の例を示す水平断面図で ある。

【図13】同リンク作動装置につき一つのリンク機構を示す正面図である。

【図14】同リンク作動装置の斜視図である。

【図15】同診断装置の制御対象となるパラレルリンク作動装置のさらに他の例を示す水平断面図である。

【図16】同パラレルリンク作動装置の部分拡大水平断面図である。

【図17】同リンク作動装置の異常発生部を含む場合の各軸のモータトルク変動を示 すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

この発明の第１の実施形態を図１〜図１１と共に説明する。このリンク作動装置の診断装置５１は、リンク作動装置１を構成する部品の劣化状態や損傷を診断する装置である。診断対象となるリンク作動装置１は、パラレルリンク機構１Ａと、このパラレルリンク機構１Ａを制御する制御装置５０とを備え、前記パラレルリンク機構１Ａが診断対象となる。

【0023】

パラレルリンク機構１Ａは、基端側のリンクハブ１４に対し先端側のリンクハブ１５が、３組のリンク機構１１，１２，１３を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構１１，１２，１３は、それぞれ前記基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５に一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃと、これら基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとでなる。前記３組のリンク機構１１，１２，１３の全てに前記基端側のリンクハブ１４に対する前記先端側のリンクハブ１５の姿勢である先端姿勢を任意に変更させる電動式のアクチュエータ３０が設けられている。

【0024】

図１において、前記アクチュエータ３０は、例えばロータリアクチュエータ、より詳しくはモータ３０ａと減速機３０ｂとで構成されるサーボモータであって、モータ固定部材３２により基台２に固定されている。減速機構３１は、アクチュエータ３０の前記減速機３０ｂと、歯車式の減速部３３とでなる。

【0025】

前記制御装置５０は、上位制御手段（図示せず）からの位置指令等の指示により、または操作盤５９からの位置指令等の入力操作に従ってパラレルリンク機構１Ａの前記各アクチュエータ３０のモータ３０ａを制御部５０ａで制御する装置である。前記位置指令は、例えば、先端側リンクハブ１５の移動先の座標値等を示す指令である。前記制御部５０ａは、位置フィードバックの機能を備えた各軸（各アクチュエータ３０）のサーボ機構を構 成する。

【0026】

前記診断装置５１につき説明する。この診断装置５１は前記制御装置５０に設けられている。なお、パラレルリンク機構１Ａのより具体的な構成は、後に説明する。前記診断装置５１は、予圧付与部５２、トルク検知部５３、判断部５４、および通知部５６によって構成される。

【0027】

予圧付与部５２は、前記各アクチュエータ３０のモータ３０ａを駆動させて初期姿勢に位置決めし、前記リンク作動装置１に予圧を付与する手段である。この予圧付与の指令は前記制御部５０ａに与え、制御部５０ａが実行する。前記初期姿勢は任意に定めれば良く、リンク作動装置１の診断に適した姿勢、例えば前記予圧を与え易い姿勢等を選んで定められる。
前記予圧付与部５２により前記予圧を付与する動作は、このリンク作動装置１を前記初期姿勢とし、前記リンク作動装置１を構成する要素のうち、前記アクチュエータ３０の駆動で相対的に動く要素（例えば歯車や軸受）により構成される各回転対偶等の対偶部につき、この対偶部の遊び内で片側へ寄せようとする力を付与する動作である。

【0028】

前記トルク検知部５３は、前記予圧が付与された前記位置決めの状態で前記各アクチュエータ３０のモータ３０ａの駆動トルクを検知する手段である。駆動トルクの検知は、例えば各モータ３０ａの駆動回路に設けられた電流計（図示せず）で検知された電流値を検出すること等で行われる。

【0029】

前記判断部５４は、前記リンク作動装置１が所定の条件で所定の動作を行ったときの前記各アクチュエータ３０の駆動トルクを前記トルク検知部５３で検出したトルクが所定範囲内であるか否かを判断する手段である。前記所定範囲は、試験や設計によって適宜定められる。前記所定範囲は、設計等により適宜定められる。この所定範囲は、上限を示す閾値だけで定めても良い。前記判断部５４は、前記所定の動作、所定の条件、測定結果の組み合わせを、複数種、例えばこのリンク作動装置１が定まった形態で動作される場合はその動作の種類数だけ記憶していても良く、またトルク測定による異常判定を行う場合の動作が定められた一または複数である場合は、その数だけを記憶しても良い。判定時は、該当する動作の種類を適宜の方法で選定し、その動作の測定値を用いて判定に用いる。
前記所定の条件および所定の動作は任意に定めた条件、動作であっても良いが、例えば、前記所定の条件は、前記予圧が付与されていること、前記リンク作動装置１の先端側の端部リンク部材１１ｃ，１２ｃ，１３ｃに作用する負荷が定められた範囲内であること、および同端部リンク部材の移動速度が定められた範囲内であることの少なくとも一つを含み、前記所定の動作が、前記リンク作動装置１が所定の経路を移動することであっても良い。
前記リンク作動装置１が動作中であっても、上記のように構成部品が正常時にリンク作動装置１に所定の条件で所定の動作をさせて動作中の駆動トルクを予め測定して記憶しておき、同条件で同じ動作を実行中の駆動トルクと正常時トルクとを比較すれば、異常であるか否かの正しい判定が行える。なお、ここで言う「所定の動作の動作中」は、位置決め動作を含む。

【0030】

また、前記所定の条件が、前記予圧が付与されていることであり、前記所定の動作が、前記リンク作動装置１が位置決め状態とすることであっても良い。

【0031】

前記通知部５６は、前記判断部５４の判断結果を通知内容表示部５８に通知し、表示させる手段である。前記通知部５６は、単に通知だけでなく、後に説明するように、条件に対応して通知を行うか否かの判断や、イニシャライズ等の指令を行う機能を備える。通知内容表示部５８は、例えば前記制御装置５０に付属する操作盤５９における操作パネル５７等で構成される。前記操作パネル５７は、液晶表示装置等のタッチパネル等からなり、画像の表示と制御部５０ａ等への入力操作とが行えるものであっても良い。

【0032】

この構成のリンク作動装置１の診断装置５１において、図２に示すように、記憶部５５を設け、前記判断部５４により前記所定範囲に対して所定範囲外と判断された回数を前記記憶部５５に記憶し、前記通知部５６は、前記所定範囲外と判断された回数が閾値を超えた場合に、前記通知とは異なる通知、例えば部品交換を促す通知を行うようにしても良い。

【0033】

また、上記のように回数による他に、周期を判断対象に用いても良い。すなわち、前記判断部５４により前記所定範囲に対して所定範囲外と判断された周期を前記記憶部５５に記憶し、前記通知部５６は、前記所定範囲外と判断された周期が閾値よりも短くなった場合に、前記通知とは異なる通知、例えば部品交換を促す通知を行うようにしてもよい。換言すれば、前記通知部５６は、前記所定範囲外と判断された周期が閾値未満である場合に、前記通知とは異なる通知を行うようにしてもよい。

【0034】

前記通知内容表示部５８は、図３に示すように、制御装置５０とは離れた位置に設けられていても良い。例えば、このリンク作動装置１が設置された部屋とは別の集中管理室等に設けられていても良く、さらに広域の通信ネットワークを介して接続されたコンピュータ等の画像表示装置であっても良い。

【0035】

上記の構成の診断装置５１の作用の概要を説明する。リンク作動装置１において、予めリンク作動装置１に予圧を付与すると、構成部品である歯車や軸受などに摩耗等の劣化が発生した場合に、予圧量が低下してリンク機構１１〜１３を動かすアクチュエータ３０のモータ３０ａのトルクが低下してしまう。すなわち、前記リンク作動装置１は３つのモータ３０ａが同期して動くことで位置決めを行っているため、構成部品が劣化すると、位置決め時にモータトルクが低下する。また、歯車部などに異物が入った際には位置決め時にトルクが上昇する。

【0036】

このことを利用し、このリンク作動装置の診断装置５１は、トルク検知部５３でモータ３０ａのトルクを監視し、位置決め時の所定範囲を超えるトルク低下やトルクの増大を判断部５４で検出した場合、タッチパネルなどの通知内容表示部５８にトルク低下警告またはトルク増大警告等の通知を行う。
トルク低下や増大が頻発した場合は、後述のように、前記通知内容表示部５８に部品交換時期であることを通知する。

【0037】

このリンク作動装置１の診断装置５１は、リンク作動装置１の組立後最初に動作させる前に、初期位置で基準となるトルクを設定するイニシャライズ処理を行う。例えばリンク作動装置１の先端側のリンクハブ１５の姿勢が固定されるように、例えば器物への押し付け状態となるように、所定位置に位置決めする。その後の使用でモータ３０ａのトルクが前記所定範囲よりも上昇または低下した場合は、再度イニシャライズ処理を行うことで、新たに所定トルクを設定し直すことができる。

【0038】

所定の動作時間に対し、モータトルクの上昇／低下が頻発し、イニシャライズ処理を一定以上行った場合は、部品の劣化／異常と判断し、部品交換時であることの通知を行うことで、使用者に部品の交換を促す。
歯車などが破損する前に使用者に部品交換時期であることを通知することで、装置が使用不可となる前に部品を交換することができるようになり、メンテナンス性が向上する。
前記通知は、リンク作動装置１の操作盤５９における操作パネル５７に行うことで、使用者が気づきやすくなる。

【0039】

次に、上記構成の診断装置５１の具体的な動作例を、図９〜図１１と共に説明する。
図９において、図１の予圧付与部５２からの指令により、制御部５０ａのモータサーボをオンにし（ステップＲ１）、所定の動作を実施する（ステップＲ２）。所定の動作は、定められた区間をリンク作動装置１の先端側のリンクハブ１５が移動する動作であっても良く、また所定位置に位置決めする動作であっても良い。
この所定の動作の完了、例えば前記定められた区間の終端まで移動したこと、または位置決めの完了が前記制御部５０ａ等で検出されると、全モータ３０ａのトルクをトルク検知部５３で測定する（ステップ３Ｒ）。

【0040】

判断部５４は、全モータ３０ａにつき、トルクが所定範囲外であるかを判断し（ステップＲ４）、通知部５６は、任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲外であると、トルク異常の検知回数を計数するカウンタ（図示せず）がカウント値を１だけインクリメントし（ステップＲ５）、トルク異常の通知を行って通知内容表示部５８に表示させる（ステップＲ６）。この段階ではリンク作動装置１の正常な動作がまだ行える可能性が高いからである。
前記モータトルクの判定ステップＲ４で、所定範囲内のモータが任意の数以上あるときは、トルク異常の通知を行わない（Ｒ７）。

【0041】

図１０は、図２の記憶部５５を備え、検知頻度で部品交換時期の通知を行う場合の流れを示す。
トルク異常通知の表示中（ステップＳ１）に、イニシャライズ処理を行う（ステップＳ２）。このイニシャライズ処理は、初期位置での基準となるトルクの再設定である。
全モータ３０ａのトルクを測定し（ステップＳ３）、任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲外かを判断する（ステップＳ４）。
任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲内であると判断された場合はトルク異常通知を消去する（ステップＳ８）。

【0042】

任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲外であると判断された場合は、トルク異常の検知回数を計数するカウンタ（図示せず）のカウント値を１だけインクリメントする（ステップＳ５）。このインクリメントされたトルク検知回数が規定数を超えたか否かを判断し（ステップＳ６）、超えていない場合はトルク異常通知を表示する（ステップＳ９）。
前記判断ステップＳ６で超えたと判断された場合は、部品交換時期通知を前記通知内容表示部５８に表示する（ステップＳ７）。

【0043】

このような一連の処理により、リンク作動装置１を構成する部品（歯車や軸受など）が部品交換時期にあるか否かを判断し、部品交換時期通知を適切に行うことができる。

【0044】

図１１は、部品交換時期通知を、トルク異常周期の長さによって判断する場合を示す。
まず、イニシャライズ処理（初期位置での基準となるトルクの再設定）を行う（ステップＴ１）。
この後、トルク異常周期の計測を開始し（ステップＴ２）、制御部５０ａによるモータサーボをオンにする（ステップＴ３）。
これにより所定の動作（所定区間の移動または位置決めなど）を実施し（ステップＴ４）、所定の動作が完了すると、全モータ３０ａのトルク測定を行う（ステップＴ５）。

【0045】

リンク作動装置１に異常発生部がある場合は、図９に試験例の３軸のトルク変動を示すように、正常時と比較して複数軸同時にトルク差が発生することが多い。そこで、前記全モータ３０ａのうち、任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲外であるかを判断するようにしており（ステップＴ６）、任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲内である場合は、トルク異常周期の計測を継続し（ステップＴ１１）、前記モータサーボオンのステップＴ３に戻る。

【0046】

なお、図１７は前記異常発生部がある場合のモータ３０ａ（モータ１〜３）のトルクの変化の一例を、正常なトルク変化と共に示すグラフである。

【0047】

任意の数以上のモータ３０ａのトルクが所定範囲外である場合は、トルク異常通知を表示し（ステップＴ７）、トルク異常周期を記憶し（ステップＴ８）、その後にトルク異常周期が規定周期未満であるか否かを判断する（ステップＴ９）。前記規定周期は、設計により適宜の値に定めておく。
規定周期以上である場合は、トルク異常周期の計測をリセットし（ステップＴ１２）、イニシャライズ処理のステップＴ１に戻る。
規定周期未満である場合は、部品交換時期の通知を表示する（ステップＴ１０）。

【0048】

これら図１０または図１１に示した処理を行うようにした場合は、歯車や歯車のような部品などが破損する前に使用者に部品交換時期であることを高い信頼度で通知でき、これにより、装置が使用不可となる前に部品を交換することができるようになり、メンテナンス性がより一層向上する。

【0049】

次に、前記リンク作動装置１の具体的な構成例を説明する。
図１および図４に示すように、このリンク作動装置１は、基台２に対して、リンク機構部３を介して、医療用器具等が取付けられる先端取付部材４（図４）を姿勢変更可能に連結したものである。リンク機構部３は、基台２にスペーサ５を介して固定された基端側のリンクハブ１４と、先端取付部材４に固定された先端側のリンクハブ１５と、これら基端側のリンクハブ１４と先端側のリンクハブ１５とを連結する３組のリンク機構１１，１２，１３（以下、「１１〜１３」と表記する場合がある）とを有する。なお、図４では、１組のリンク機構１１のみを表示している。

【0050】

図６は、リンク作動装置１のリンク機構部３の斜視図である。このリンク機構部３を構成する各リンク機構１１，１２，１３は、基端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ（以下、「１１ａ〜１３ａ」と表記する）、中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ（以下、「１１ｂ〜１３ｂ」と表記する）、および先端側の端部リンク部材１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ（以下、「１１ｃ〜１３ｃ」と表記する）で構成され、４つの回転対偶からなる３節連鎖のリンク機構をなす。基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃはＬ字状をなし、基端がそれぞれの基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５に回転自在に連結されている。中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂは、両端に基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃの先端がそれぞれ回転自在に連結されている。

【0051】

基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃは球面リンク構造で、３組のリンク機構１１〜１３における球面リンク中心ＰＡ，ＰＣ（図４、図５）は一致しており、また、その球面リンク中心ＰＡ，ＰＣからの距離も同じである。端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃと中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂとの連結部となる回転対偶軸は、ある交差角をもっていてもよいし、平行であってもよい。

【0052】

つまり、３組のリンク機構１１〜１３は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、各リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｂ〜１３ｂ，１１ｃ〜１３ｃを直線で表現した幾何学モデルが、中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることを言う。図７は、一つのリンク機構１１を直線で模式的に表現した図である。

【0053】

この実施形態のリンク機構１１〜１３は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ１４および基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａと、先端側のリンクハブ１５および先端側の端部リンク部材１１ｃ〜１３ｃとの位置関係が、中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの中心軸Ａ（図６）に対して回転対称となる位置構成になっている。図４は、基端側のリンクハブ１４の中心軸Ｂと先端側のリンクハブ１５の中心軸Ｃとが同一線上にある状態を示し、図５は、基端側のリンクハブ１４の中心軸Ｂに対して先端側のリンクハブ１５の中心軸Ｃが所定の作動角をとった状態を示す。各リンク機構１１〜１３の姿勢が変化しても、基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＣ間の距離Ｄは変化しない。

【0054】

基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５は六角柱状で、外周面を構成する６つの側面１６（図６）のうちの１つ置きに離れた３つの側面１６に、基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃがそれぞれ回転自在に連結されている。

【0055】

図１の下部は、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａの連結部を示す断面図、図８はその部分拡大図である。基端側のリンクハブ１４の側面１６（図６）から軸部１８（図８）が突出し、この軸部１８に複列の軸受１７（図６）の内輪（図示せず）が外嵌し、基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａの基端側のリンクハブ側の端部に軸受１７の外輪（図示せず）が内嵌している。つまり、内輪は基端側のリンクハブ１４に固定され、外輪が基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａと共に回転する構造である。軸受１７は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受であって、ナット１９による締付けでもって所定の予圧量を付与して固定されている。軸受１７としては、図示例のように玉軸受を複列で配列する以外に、ローラ軸受や滑り軸受を用いてもよい。先端側のリンクハブ１５と先端側の端部リンク部材１１ｃ〜１３ｃの連結部も、同様の構造である。

【0056】

また、基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａと中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの連結部も、複列の軸受２０を介して互いに回転自在に連結されている。すなわち、基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａに軸受２０の外輪（図示せず）が内嵌し、中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂに設けた軸部２１に軸受２０の内輪（図示せず）が外嵌している。なお、図１および図８では、基端側の端部リンク部材１１ａと中央リンク部材１１ｂの連結部についてのみ図示されている。軸受２０は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受であって、ナット２２による締付けでもって所定の予圧量を付与して固定されている。軸受２０としては、図示例のように玉軸受を複列で配列する以外に、ローラ軸受や滑り軸受を用いてもよい。先端側の端部リンク部材１１ｃ〜１３ｃと中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの連結部も、同様の構造である。

【0057】

図６に示す前記リンク機構１１〜１３において、基端側および先端側のリンクハブ１４，１５の軸部１８（図８）の角度、長さ、および端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃの幾何学的形状が基端側のリンクハブ１４と先端側のリンクハブ１５とで等しく、また、中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂについても基端側のリンクハブ１４と先端側のリンクハブ１５とで形状が等しいとき、中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの対称面に対して中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂと、基端側および先端側のリンクハブ１４，１５と連結される端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃとの角度位置関係を基端側と先端側で同じにすれば、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ１４および基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａと、先端側のリンクハブ１５および先端側の端部リンク部材１１ｃ〜１３ｃとは同じに動く。例えば、基端側および先端側のリンクハブ１４，１５にそれぞれ中心軸Ｂ，Ｃと同軸に回転軸を設け、基端側のリンクハブ１４から先端側のリンクハブ１５へ回転伝達を行う場合、基端側のリンクハブ１４と先端側のリンクハブ１５とは同じ回転角になって等速で回転する等速自在継手となる。この等速回転するときの中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの対称面を等速二等分面という。

【0058】

このため、基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５を共有する同じ幾何学形状のリンク機構１１〜１３を円周上に複数配置させることにより、複数のリンク機構１１〜１３が矛盾なく動ける位置として中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂが等速二等分面上のみの動きに限定され、これにより基端側のリンクハブ１４と先端側のリンクハブ１５とは任意の作動角をとっても等速回転が得られる。

【0059】

各リンク機構１１〜１３における４つの回転対偶の回転部、つまり、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａとの連結部分、先端側のリンクハブ１５と先端側の端部リンク部材１１ｃ〜１３ｃとの連結部分、および基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａ，１１ｃ〜１３ｃと中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂとの２つの連結部分を軸受構造とすることにより、その連結部分での摩擦抵抗を抑えて回転抵抗の軽減を図ることができ、滑らかな動力伝達を確保できると共に耐久性を向上できる。

【0060】

このリンク機構部３の構成によれば、基端側のリンクハブ１４に対する先端側のリンクハブ１５の可動範囲を広くとれる。例えば、基端側のリンクハブ１４の中心軸Ｂ（図６）と先端側のリンクハブ１５の中心軸Ｃの折れ角θの最大値（最大折れ角）を約±９０°とすることができる。また、基端側のリンクハブ１４に対する先端側のリンクハブ１５の旋回角φを０°〜３６０°の範囲で設定できる。折れ角θは、基端側のリンクハブ１４の中心軸Ｂに対して先端側のリンクハブ１５の中心軸Ｃが傾斜した垂直角度のことであり、旋回角φは、基端側のリンクハブ１４の中心軸Ｂに対して先端側のリンクハブ１５の中心軸Ｃが傾斜した水平角度のことである。

【0061】

前記３組のリンク機構１１〜１３の全てに、アクチュエータ３０および減速機構３１が設けられている。以下、図１および図８と共に、リンク機構１１に設けられたアクチュエータ３０および減速機構３１について説明するが、リンク機構１２，１３に設けられたものについても同じ構成である。

【0062】

図１に示すように、アクチュエータ３０はロータリアクチュエータ、より詳しくは減速機３０ｂ付きのサーボモータ３０ａであって、モータ固定部材３２により基台２に固定されている。減速機構３１は、アクチュエータ３０の減速機３０ｂと、歯車式の減速部３３とでなる。

【0063】

図８に示すように、歯車式の減速部３３は、アクチュエータ３０の出力軸３０ｃにカップリング３５を介して回転伝達可能に連結された小歯車３６と、基端側の端部リンク部材１１ａに固定され前記小歯車３６と噛み合う大歯車３７とで構成されている。図示例では、小歯車３６および大歯車３７は平歯車であり、大歯車３７は、扇形の周面にのみ歯が形成された扇形歯車である。大歯車３７は小歯車３６よりもピッチ円半径が大きく、アクチュエータ３０の出力軸３０ｃの回転が基端側の端部リンク部材１１ａへ、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａの回転対偶軸Ｏ１回りの回転に減速して伝達される。その減速比は１０以上とされている。

【0064】

大歯車３７のピッチ円半径は、基端側の端部リンク部材１１ａのアーム長Ｌの１／２以上としてある。前記アーム長Ｌは、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａの回転対偶軸Ｏ１の軸方向中心点Ｐ１から、基端側の端部リンク部材１１ａと中央リンク部材１１ｂの回転対偶軸Ｏ２の軸方向中心点Ｐ２を基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａの回転対偶軸Ｏ１に直交してその軸方向中心点Ｐ１を通る平面に投影した点Ｐ３までの距離である。この実施形態の場合、大歯車３７のピッチ円半径が前記アーム長Ｌ以上である。そのため、高い減速比を得るのに有利である。

【0065】

小歯車３６は、大歯車３７と噛み合う歯部３６ａの両側に突出する軸部３６ｂを有し、これら両軸部３６ｂが、基台２に設置された回転支持部材３９に設けられた複列の軸受４０によりそれぞれ回転自在に支持されている。軸受４０は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。図示例のように玉軸受を複列で配列する以外に、ローラ軸受や滑り軸受を用いてもよい。複列の軸受４０の各外輪（図示せず）間にはシム（図示せず）を設け、軸部３６ｂに螺合したナット４１を締め付けることにより、軸受４０に予圧を付与する構成としてある。軸受４０の外輪は、回転支持部材３９に圧入されている。

【0066】

大歯車３７は、基端側の端部リンク部材１１ａと別部材であり、基端側の端部リンク部材１１ａに対してボルト等の結合具４２により着脱可能に取付けられている。

【0067】

アクチュエータ３０の回転軸心Ｏ３および小歯車３６の回転軸心Ｏ４は同軸上に位置する。これら回転軸心Ｏ３，Ｏ４は、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａの回転対偶軸Ｏ１と平行で、かつ基台２からの高さが同じとされている。

【0068】

図１において、制御装置５０は、コンピュータによる数値制御式のものであり、前記制御装置５０における制御部５０ａは、例えば折れ角θ（図６）および旋回角φのリンクハブ１４を規定することで、先端側のリンクハブ１５の姿勢を設定する。また、例えばエンコーダ（図示せず）等により基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａの回転角βｎ（図６におけるβ１，β２）を検出する。
あるいはアクチュエータ３０のエンコーダ（図示せず）を先端側のリンクハブ１５の姿勢検出に用いても良い。折れ角θおよび旋回角φと、各回転角βｎとは相互関係があり、一方の値から他方の値を導くことができる。

【0069】

基端側のリンクハブ１４に対し先端側のリンクハブ１５を姿勢変更する場合、制御部５０ａに設定された先端側のリンクハブ１５の姿勢（または座標位置）に応じて、基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａの回転角βｎの制御目標値を計算する。上記回転角βｎは、アクチュエータ３０の動作位置を意味する。回転角βｎの計算は、下記の式１を逆変換することで行われる。逆変換とは、折れ角θおよび旋回角φから基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａの回転角βｎを算出する変換のことである。
cos（θ／２）sinβｎ−sin（θ／２）sin（φ＋δｎ）cosβｎ＋sin（γ／２）＝０
…（式１）
ここで、γ（図６）は、基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａと中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの回転対偶軸Ｏ２と、先端側の端部リンク部材１１ｃ〜１３ｃと中央リンク部材１１ｂ〜１３ｂの回転対偶軸Ｏ５とが成す角度である。δｎ（図６におけるδ１，δ２，δ３）は、基準となる基端側の端部リンク部材１１ａに対する各基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａの円周方向の離間角である。

【0070】

回転角βｎの制御目標値を計算したなら、姿勢検出手段（図示せず）の信号を利用したフィードバック制御により、実際の回転角βｎが制御目標値となるように各アクチュエータ３０の出力を制御する。それにより、全てのリンク機構１１〜１３の基端側の端部リンク部材１１ａ〜１３ａが定められた回転角βｎだけ回転し、先端側のリンクハブ１５が姿勢設定手段５１により設定された姿勢に変更される。

【0071】

図１２〜図１４は、前記診断装置５１の診断対象となるパラレルリンク機構１Ａ（図１）の別の具体例を示す。同図のパラレルリンク機構１Ｂは、図１〜図８と共に説明した前記パラレルリンク機構１Ａとは、基本的な構成な構成は同じである。すなわち、基端側のリンクハブ１４に対し先端側のリンクハブ１５が、３組以上のリンク機構１１〜１３を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構１１〜１３は、それぞれ前記基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５に一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１１ｃ，１２ａ，１２ｃ，１３ａ，１３ｃと、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとでなり、前記３組以上のリンク機構１１〜１３の全てに前記基端側のリンクハブ１４に対する前記先端側のリンクハブ１５の姿勢である先端姿勢を任意に変更させる電動式のアクチュエータ３０が設けられたという構成、および前記リンク機構１１，１２，１３を直線で表現した幾何学モデルが、前記中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの中央部に対する基端側部分と先端側部分とが対称を成す形状であると言う構成については同じである。
なお、特に説明した事項の他は、図１〜図８に示したパラレルリンク機構１Ａと同様である。

【0072】

図１４に示すように、先端側のリンクハブ１５は、中央部に円形の貫通孔６０ａを有する平板状の先端部材６０と、この先端部材６０の貫通孔６０ａの周囲に円周方向等配で設けられた３個の回転軸連結部材６４とで構成される。貫通孔６０ａの中心は、先端側のリンクハブ中心軸ＱＢ上に位置する。各回転軸連結部材６４は、軸心がリンクハブ中心軸ＱＢと交差する回転軸７２が回転自在に連結されている。このリンクハブ１５の回転軸７２に、先端側の端部リンク部材１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの一端が連結される。先端側の端部リンク部材１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの他端には、中央リンク部材１１ｂの他端に回転自在に連結された回転軸７５が連結される。リンクハブ１５の回転軸７２および中央リンク部材１１ｂの回転軸７５は、２個の軸受（図示せず）を介して回転軸連結部材６４および中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの他端にそれぞれ回転自在に連結されている。

【0073】

図１２〜図１４と共に、端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの構成について説明する。基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは同じ構成であるので、ここでは例示として基端側の端部リンク部材１１ａについて説明する。
図１２に示すように、パラレルリンク機構１Ｂは、端部リンク部材１１ａが、１つの湾曲部材６１と、この湾曲部材６１の両端の外径側の側面と内径側の側面にそれぞれ固定された計４つの回転軸支持部材６２とで構成される。４つの回転軸支持部材６２は同一形状である。

【0074】

端部リンク部材１１ａの一端の２つの回転軸支持部材６２に支持された回転軸７５に中央リンク部材１１ｂが回転自在に連結され、他端の２つの回転軸支持部材６２に支持された回転軸７２に、基端側のリンクハブ１４が回転自在に連結される。これら各回転自在な連結部位には、それぞれ転がり軸受等の軸受が介在している。

【0075】

姿勢変更用のアクチュエータ３０は、前記実施形態と同様に、モータ３０ａと減速機３０ｂとでなり、その減速機３０ｂの出力軸３０ｃは、この出力軸３０ｃの中心軸と直交する平面状のフランジ面６３を有している。出力軸３０ｃは、スペーサ６５を介して、前記フランジ面で基端側の端部リンク部材１１ａの外径側の回転軸支持部材６２にボルトで接続されている。

【0076】

図１５および図１６は、前記診断装置５１の診断対象となるパラレルリンク機構１Ａ（図１）のさらに別の具体例を示す。同図のパラレルリンク機構１Ｃは、図１〜図８と共に説明した前記パラレルリンク機構１Ａとは、基本的な構成な構成は同じである。すなわち、基端側のリンクハブ１４に対し先端側のリンクハブ１５が、３組以上のリンク機構１１〜１３を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構１１〜１３は、それぞれ前記基端側のリンクハブ１４および先端側のリンクハブ１５に一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１１ｃ，１２ａ，１２ｃ，１３ａ，１３ｃと、これら基端側および先端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとでなり、前記３組以上のリンク機構１１〜１３の全てに前記基端側のリンクハブ１４に対する前記先端側のリンクハブ１５の姿勢である先端姿勢を任意に変更させる電動式のアクチュエータ３０が設けられたという構成、および前記リンク機構１１，１２，１３を直線で表現した幾何学モデルが、前記中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの中央部に対する基端側部分と先端側部分とが対称を成す形状であると言う構成については同じである。
なお、特に説明した事項の他は、図１〜図８に示したパラレルリンク機構１Ａと同様である。

【0077】

図１６は、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａの回転対偶部、および基端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａと中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの回転対偶部を示す断面図である。基端側のリンクハブ１４は、前記軸方向の貫通孔９５と外周側とを連通する半径方向の連通孔８１が円周方向３箇所に形成され、各連通孔８１内に設けた二つの軸受８２により軸部材８３がそれぞれ回転自在に支持されている。軸部材８３の外側端部は基端側のリンクハブ１４から突出し、その突出ねじ部８３ａに基端側の端部リンク部材１１ａが結合され、ナット８４によって締付け固定されている。

【0078】

前記軸受８２は、例えば深溝玉軸受等の転がり軸受であり、その外輪（図示せず）が前記連通孔８１の内周に嵌合し、その内輪（図示せず）が前記軸部材８３の外周に嵌合している。外輪は止め輪８５によって抜け止めされている。また、内輪と基端側の端部リンク部材１１ａの間には間座８６が介在し、ナット８４の締付力が基端側の端部リンク部材１１ａおよび間座８６を介して内輪に伝達されて、軸受８２に所定の予圧を付与している。

【0079】

基端側の端部リンク部材１１ａと中央リンク部材１１ｂの回転対偶部は、中央リンク部材１１ｂの両端に形成された連通孔８８に二つの軸受８９が設けられ、これら軸受８９により、基端側の端部リンク部材１１ａの先端の軸部９０が回転自在に支持されている。軸受８９は、間座９１を介して、ナット９２によって締付け固定されている。

【0080】

前記軸受８９は、例えば深溝玉軸受等の転がり軸受であり、その外輪（図示せず）が前記連通孔８８の内周に嵌合し、その内輪（図示せず）が前記軸部９０の外周に嵌合している。外輪は止め輪９３によって抜け止めされている。軸部９０の先端ねじ部９０ａに螺着したナット９２の締付力が間座９１を介して内輪に伝達されて、軸受８９に所定の予圧を付与している。

【0081】

以上、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａの回転対偶部、および基端側の端部リンク部材１１ａと中央リンク部材１１ｂの回転対偶部について説明したが、先端側のリンクハブ１５と先端側の端部リンク部材１１ｃの回転対偶部、および先端側の端部リンク部材１１ｃと中央リンク部材１１ｂの回転対偶部も同じ構成である（図示省略）。

【0082】

このように、各リンク機構１１，１２，１３における４つの回転対偶部、つまり、基端側のリンクハブ１４と基端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａの回転対偶部、先端側のリンクハブ１５と先端側の端部リンク部材１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの回転対偶部、基端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａと中央リンク部材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂと回転対偶部、および先端側の端部リンク部材１１ｃ，１２ｃ，１３ｃと中央リンク部材１１ｂ、１２ｂ，１３ｂの回転対偶部に、軸受８２，８９を設けた構造とすることにより、各回転対偶での摩擦抵抗を抑えて回転抵抗の軽減を図ることができ、滑らかな動力伝達を確保できると共に耐久性を向上できる。

【0083】

アクチュエータ３０は、回転駆動すると、その回転が一対のかさ歯車９６，９７（図１５）を介して軸部材８３に伝達されて、基端側のリンクハブ１４に対する基端側の端部リンク部材１１ａ，１２ａ，１３ａの角度が変更する。それにより、基端側のリンクハブ１４に対する先端側のリンクハブ１５の姿勢（以下、「先端姿勢」とする）が決まる。

【0084】

前記各実施形態で示したパラレルリンク機構１Ａ〜１Ｃは、いずれも、アクチュエータ３０の駆動を伝達する経路でバックラッシやその他の遊びが生じる。そのため、前記実施形態の診断装置５１で診断することにより、破損するなど、装置が使用不可となる前に、部品の劣化を精度良く診断して使用者に知らせることができ、メンテナンス性を向上させることができると言う利点が効果的に発揮される。

【0085】

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0086】

１…リンク作動装置
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…パラレルリンク機構
１１，１２，１３…リンク機構
１１ａ，１２ａ，１３ａ…基端側の端部リンク部材
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ…中央リンク部材
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ…先端側の端部リンク部材
１４…基端側のリンクハブ
１５…先端側のリンクハブ
３０…アクチュエータ
３１…減速機構
５０…制御装置
５２…予圧付与部
５３…トルク検知部
５４…判断部
５５…記憶部
５６…通知部
５７…操作パネル
５９…操作盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】