特開 2024-123606 パラレルリンク機構およびリンク作動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123606

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】パラレルリンク機構およびリンク作動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 21/50 20060101AFI20240905BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F16H21/50

B25J11/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031171

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 直彦

【テーマコード（参考）】

3C707

3J062

【Ｆターム（参考）】

3C707AS35

3C707BS24

3C707BT16

3C707CV09

3C707CW09

3C707CY06

3C707DS01

3C707HT12

3J062AA39

3J062AB28

3J062AC10

3J062CB04

3J062CB14

3J062CB28

3J062CB32

(57)【要約】

【課題】従来構造よりも剛性を高めると共に製造コストの低減を図ることができるパラレルリンク機構およびリンク作動装置を提供する。
【解決手段】パラレルリンク機構２は、基端側リンクハブ５に対し先端側リンクハブ４が２組以上のリンク機構６を介して姿勢を変更可能に連結され、各リンク機構６が、順次、基端側リンク部材７、中央リンク部材８および先端側リンク部材９を有する球面リンク機構を用いている。パラレルリンク機構２は、複数の中央リンク部材８の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段１１を備える。リンク部材制限手段１１は、複数の中央リンク部材８を摺動可能に支持する板状部材である。この板状部材１１は、複数の中央リンク部材８を支持した状態で定められた軌道に沿って案内させる案内面を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端側リンクハブに対し先端側リンクハブが２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、前記各リンク機構が、順次、基端側リンク部材、中央リンク部材および先端側リンク部材を有する球面リンク機構を用いたパラレルリンク機構であって、
複数の前記中央リンク部材の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段を備えたパラレルリンク機構。

【請求項2】

請求項１に記載のパラレルリンク機構において、前記リンク部材制限手段は、複数の前記中央リンク部材を摺動可能に支持する板状部材であり、この板状部材は、複数の前記中央リンク部材を支持した状態で定められた軌道に沿って案内させる案内面を有するパラレルリンク機構。

【請求項3】

請求項２に記載のパラレルリンク機構において、前記板状部材は、中実の円板形状または中空の円環板形状であるパラレルリンク機構。

【請求項4】

請求項３に記載のパラレルリンク機構において、複数の前記中央リンク部材は、それぞれ前記板状部材の外周面または内周面に臨む底部と、前記板状部材の外周面に繋がる一端面に接触した状態で案内する第１突起部と、前記板状部材の外周面に繋がる他端面に接触した状態で案内する第２突起部と、で断面凹形状に形成される被案内面を有するパラレルリンク機構。

【請求項5】

請求項２または請求項３に記載のパラレルリンク機構において、前記板状部材と前記中央リンク部材との間の摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減部材を備えたパラレルリンク機構。

【請求項6】

請求項２または請求項３に記載のパラレルリンク機構において、前記板状部材が前記中央リンク部材から脱落することを防止する脱落防止手段を備えたパラレルリンク機構。

【請求項7】

請求項１または請求項２に記載のパラレルリンク機構における前記２組以上のリンク機構に、前記先端側リンクハブの姿勢を任意に制御する姿勢制御用アクチュエータを備えたリンク作動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、医療機器または産業機器等の精密で広範な作動範囲を必要とする機器に用いられるパラレルリンク機構およびリンク作動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、図３１のように、中央リンク部材同士を回転可能に連結する、多段構造の中央リンクハブ５０を備えた、図３２のリンク作動装置５１が提案されている。
特許文献２では、コンパクトでありながら、高速、高精度で、広範な作動範囲の動作が可能なリンク作動装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－７１４９２号公報

【特許文献2】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】

パラレルリンク機構を備えたリンク作動装置は、動作時に振動する、位置決め精度が悪化する課題がある。この課題の解決すべき根本原因としては、パラレルリンク機構の剛性不足、関節部の回転対偶部のモーメント剛性不足が挙げられる。これらの剛性不足に派生する現象としては、ガタ、遊び、リンクの変形等がある。

【0005】

特許文献１では、中央リンクハブ５０を備えることで、同中央リンクハブが設けられていない従来構造のパラレルリンク機構よりも剛性を改善している。しかし、中央リンクハブ５０と中央リンク部材５２を連結する梁５３が干渉する。この干渉を避けるために、図３１のように、中央リンクハブ５０の回転構造を、軸方向Ｃ１である縦にずらして配置している。各中央リンク部材の円軌道をそれぞれ制御する仕様とすると、リンク毎に回転機構を用意し、多段構造にするしかなかった。この場合、従来構造に対し、必要な軸受が増え、形の異なる中央リンク部材が必要になることで製造コストが嵩む。

【0006】

本発明の目的は、従来構造よりも剛性を高めると共に製造コストの低減を図ることができるパラレルリンク機構およびリンク作動装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のパラレルリンク機構は、基端側リンクハブに対し先端側リンクハブが２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、前記各リンク機構が、順次、基端側リンク部材、中央リンク部材および先端側リンク部材を有する球面リンク機構を用いたパラレルリンク機構であって、
複数の前記中央リンク部材の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段を備えた。

【0008】

この構成によると、基端側リンクハブと先端側リンクハブと２組以上のリンク機構とで、基端側リンクハブに対して先端側リンクハブを、回転が２自由度で姿勢変更自在な機構とし得る。リンク部材制限手段は、複数の中央リンク部材の移動および傾きを制限する。これにより基端側リンクハブ、先端側リンクハブおよび各リンク機構の移動が理論上の軌跡に近づく。よって、従来構造よりもパラレルリンク機構の剛性を高め位置決め精度の向上を図れる。複数の中央リンク部材の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段を備える比較的簡易な構造でパラレルリンク機構の剛性を高めるため、リンク毎に回転機構を用意し多段構造にする従来構造よりも構造を簡素化し製造コストの低減を図れる。

【0009】

前記リンク部材制限手段は、複数の前記中央リンク部材を摺動可能に支持する板状部材であり、この板状部材は、複数の前記中央リンク部材を支持した状態で定められた軌道に沿って案内させる案内面を有してもよい。
前記定められた軌道は、設計等によって任意に定める軌道であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な軌道を求めて定められる。
この構成によると、複数の中央リンク部材を板状部材で支持した状態で、この板状部材の案内面に複数の中央リンク部材を案内させる。これと共に、各組のリンク機構がそれぞれ受ける不均等な負荷を、板状部材を介して分散負担する。前記板状部材により中央リンク部材の移動および傾きを制限することができるため、リンク毎に回転機構を用意し多段構造にする従来構造よりも部品点数を抑えて構造を簡素化し得る。

【0010】

前記板状部材は、中実の円板形状または中空の円環板形状であってもよい。中実の円板形状の板状部材を採用する場合、中空の円環板形状の板状部材よりも板状部材自体の剛性を高めパラレルリンク機構の剛性をより高めることが可能となる。中空の円環板形状の板状部材を採用する場合、パラレルリンク機構の内部に、エンドエフェクタのケーブル等を通すことができる。この場合、パラレルリンク機構の外部にケーブル等を設ける構造に比べて、設置スペースを抑えることができるうえ、ケーブル等が可動部に干渉することを未然に防止できまたケーブル等を短縮することが可能となる。

【0011】

複数の前記中央リンク部材は、それぞれ前記板状部材の外周面または内周面に臨む底部と、前記板状部材の外周面に繋がる一端面に接触した状態で案内する第１突起部と、前記板状部材の外周面に繋がる他端面に接触した状態で案内する第２突起部と、で断面凹形状に形成される被案内面を有してもよい。この場合、板状部材を複数の中央リンク部材の断面凹形状の被案内面で挟むように支持する。このため、中央リンク部材の回転機構部となる断面凹形状の被案内面を同一平面上且つ同一の部品形状にすることができる。この場合、形の異なる中央リンク部材を備えた従来構造よりも部品の兼用性を高めて製造コストの低減を図れる。

【0012】

前記板状部材と前記中央リンク部材との間の摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減部材を備えてもよい。この場合、摺動抵抗低減部材を備えていない構造よりもパラレルリンク機構の動作を滑らかにすることができる。また板状部材と中央リンク部材との間の摩耗を防ぎ、摺動抵抗低減部材を備えていない構造よりもパラレルリンク機構の寿命が向上する。

【0013】

前記板状部材が前記中央リンク部材から脱落することを防止する脱落防止手段を備えてもよい。この場合、パラレルリンク機構が板状部材の外側に向けて不所望に広がる変形を防止できる。

【0014】

本発明のリンク作動装置は、本発明のいずれかのパラレルリンク機構における前記２組以上のリンク機構に、前記先端側リンクハブの姿勢を任意に制御する姿勢制御用アクチュエータを備えている。そのため、本発明のパラレルリンク機構につき前述した各効果が得られる。前記姿勢制御用アクチュエータを備えたため、基端側リンクハブに対する先端側リンクハブの姿勢を確定することができる。前記姿勢制御用アクチュエータと、前記リンク部材制限手段を備えたパラレルリンク機構とを組み合わせることで、精密且つ広範囲の高速動作が可能となり、軽量且つコンパクトなリンク作動装置となる。

【発明の効果】

【0015】

本発明のパラレルリンク機構は、球面リンク機構を用いたパラレルリンク機構において、複数の中央リンク部材の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段を備えたため、従来構造よりも剛性を高めると共に製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るリンク作動装置の斜視図である。

【図2】同リンク作動装置のパラレルリンク機構の正面図である。

【図3】同パラレルリンク機構の側面図である。

【図4】同パラレルリンク機構の平面図である。

【図5】図３のＡ－Ａ線（中間平面）断面図である。

【図6】同パラレルリンク機構の曲げ姿勢の斜視図である。

【図7】同パラレルリンク機構の別の曲げ姿勢の斜視図である。

【図8】同パラレルリンク機構の曲げ姿勢における正面図である。

【図9】図８のＢ－Ｂ線断面図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係るリンク作動装置の斜視図である。

【図11】同リンク作動装置のパラレルリンク機構の正面図である。

【図12】同パラレルリンク機構の平面図である。

【図13】図１１のＣ－Ｃ線断面図である。

【図14】本発明の第３の実施形態に係るリンク作動装置の斜視図である。

【図15】同リンク作動装置のパラレルリンク機構の正面図である。

【図16】同パラレルリンク機構の平面図である。

【図17】図１５のＤ－Ｄ線概略断面図である。

【図18】本発明の第４の実施形態に係るリンク作動装置の脱落防止手段等を示す斜視図である。

【図19】同脱落防止手段等の平面図である。

【図20】図１９のＥ－Ｅ線断面図である。

【図21】同脱落防止手段等の正面図である。

【図22】図２１のＦ－Ｆ線断面図である。

【図23】本発明の第５の実施形態に係るリンク作動装置の脱落防止手段等を示す斜視図である。

【図24】同脱落防止手段等の平面図である。

【図25】図２４のＧ－Ｇ線断面図である。

【図26】同リンク作動装置における板状部材の斜視図である。

【図27】同リンク作動装置の中央リンク部材の斜視図である。

【図28】同脱落防止手段等の正面図である。

【図29】図２８のＨ－Ｈ線断面図である。

【図30】図２５の一部を拡大して示す拡大断面図である。

【図31】従来例のリンク作動装置の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図32】同リンク作動装置の水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

［第１の実施形態］
本発明の実施形態に係るリンク作動装置を図１ないし図９と共に説明する。
＜リンク作動装置の概略構造＞
図１のように、リンク作動装置１は、パラレルリンク機構２と、パラレルリンク機構２の姿勢を任意に制御する姿勢制御用アクチュエータ３と、制御装置Ｃｕとを備える。リンク作動装置１は、例えば、医療機器または産業機器等に用いられる。リンク作動装置１は、後述する先端側リンクハブ４に取り付けられたエンドエフェクタ（図示せず）を、図示外のワークに対し位置決めして作業を行う。

【0018】

＜パラレルリンク機構＞
図２のように、パラレルリンク機構２は、基端側リンクハブ５に対し先端側リンクハブ４を３組のリンク機構６を介して姿勢変更可能に連結したものである。リンク機構６の組数は２組であってもよく４組以上であってもよい。パラレルリンク機構２は市場において独立して取引可能に構成されている。

【0019】

各リンク機構６は、順次、基端側リンク部材７、中央リンク部材８および先端側リンク部材９を有し、４つの回転対偶からなる４節連鎖のリンク機構をなす。基端側リンク部材７の一端は、第１回転軸１０ａ回りに回転可能に基端側リンクハブ５に連結されている。図３のように、先端側リンク部材９の一端は、第２回転軸１０ｂ回りに回転可能に先端側リンクハブ４に連結されている。
図２のように、中央リンク部材８の一端は、第３回転軸１０ｃ回りに回転可能に基端側リンク部材７の他端に連結され、中央リンク部材８の他端は、第４回転軸１０ｄ回りに回転可能に先端側リンク部材９の他端に連結されている。

【0020】

第１回転軸１０ａは、基端側リンクハブ５と基端側リンク部材７との各回転対偶部の中心軸回りの回転軸であり、第２回転軸１０ｂは、先端側リンクハブ４と先端側リンク部材９の回転対偶部の中心軸回りの回転軸である。第３回転軸１０ｃは、基端側リンク部材７と中央リンク部材８との各回転対偶部の中心軸回りの回転軸であり、第４回転軸１０ｄは、先端側リンク部材９と中央リンク部材８との各回転対偶部の中心軸回りの回転軸である。各回転対偶部に図示外の軸受などの回転抵抗低減部材がそれぞれ設けられている。但し、使用条件、用途等によっては前記軸受を省略することも可能である。

【0021】

パラレルリンク機構２は、２つの球面リンク機構２ａ，２ｂを組み合わせた構造である。基端側リンク部材７と中央リンク部材８との各回転対偶部は、基端側の球面リンク中心ＰＡを中心とする球面である移動球面ＳＰ１上を移動する。基端側リンク部材７と中央リンク部材８との各回転対偶部は、先端側の球面リンク中心ＰＢを中心とする球面である移動球面ＳＰ２上を移動する。移動球面ＳＰ１と移動球面ＳＰ２とが交わる面は、円形状の中間平面ＩＰである。

【0022】

基端側の第１の球面リンク機構２ａにおいて、基端側リンクハブ５の中心軸ＱＡと、第１，第３回転軸１０ａ，１０ｃの各中心軸は、基端側の球面リンク中心ＰＡにおいて交わる。先端側の第２の球面リンク機構２ｂにおいて、先端側リンクハブ４の中心軸ＱＢと、第２，第４回転軸１０ｂ，１０ｄ各中心軸は、先端側の球面リンク中心ＰＢにおいて交わる。

【0023】

本実施形態では、基端側リンクハブ５と基端側リンク部材７との各回転対偶部の中心と、基端側の球面リンク中心ＰＡ間の距離は同じである。基端側リンク部材７と中央リンク部材８との各回転対偶部の中心と、基端側の球面リンク中心ＰＡ間の距離は同じである。

【0024】

同様に、先端側リンクハブ４と先端側リンク部材９との各回転対偶部の中心と、先端側の球面リンク中心ＰＢ間の距離は同じである。先端側リンク部材９と中央リンク部材８との各回転対偶部の中心と、先端側の球面リンク中心ＰＢ間の距離は同じだが距離が異なっても良い。第３，第４回転軸１０ｃ，１０ｄは、ある交差角（「軸角」ともいう）を持っているが、平行であってもよい。第１回転軸１０ａと第３回転軸１０ｃとが成す角度であるアーム角は、定められた角度に規定されている。

【0025】

３組のリンク機構６は幾何学的に同一形状をなす。つまり各リンク部材７，８，９を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶部と、これら回転対偶部間を結ぶ直線とで表現したモデルが、どのような姿勢をとっていても、中央リンク部材８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。パラレルリンク機構２は、基端側リンクハブ５および基端側リンク部材７と、先端側リンクハブ４および先端側リンク部材９との位置関係が、中央リンク部材８の中心線に対して回転対称となる位置構成である。

【0026】

基端側リンクハブ５と先端側リンクハブ４と３組のリンク機構６とで、基端側リンクハブ５に対して先端側リンクハブ４を、回転が２自由度で姿勢変更自在な機構としている。この２自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側リンクハブ５に対する先端側リンクハブ４の可動範囲を広くとれる。

【0027】

基端側リンクハブ５の中心軸ＱＡに対して、先端側リンクハブ４の中心軸ＱＢが傾斜した垂直角度を、折れ角という。基端側リンクハブ５に対する先端側リンクハブ４の旋回角は０°～３６０°の範囲に設定可能である。旋回角は、中心軸ＱＡに対して中心軸ＱＢが傾斜した水平角度である。
基端側リンクハブ５に対する先端側リンクハブ４の姿勢変更は、中心軸ＱＡと中心軸ＱＢとの交点を回転中心として行われる。基端側リンクハブ５に対する先端側リンクハブ４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，ＰＢ間の距離は変化しない。

【0028】

図４に示す３組のリンク機構６は、円周方向に１２０度間隔を空けた円周等配に配置されているが、必ずしも円周等配である必要はない。図１のように、基端側リンクハブ５は、六角筒形状でその中央部に円形の孔５ａが形成されている。基端側リンクハブ５の平面視における孔５ａの中心は、例えば、基端側の球面リンク中心ＰＡ（図２）に一致する。

【0029】

先端側リンクハブ４は、基端側リンクハブ５と同様の六角筒形状でその中央部に円形の孔４ａが形成されている。図４のように、先端側リンクハブ４の平面視における孔４ａの中心は、例えば、先端側の球面リンク中心ＰＢに一致する。先端側リンクハブ４の外側面には、径方向外方に突出する３個の第２回転軸１０ｂが１２０度等配で支持されている。各第２回転軸１０ｂの軸心は、中心軸ＱＢと交差する。第２回転軸１０ｂに、先端側リンク部材９の一端が連結されている。図２のように、先端側リンク部材９の他端には、中央リンク部材８の他端に回転自在に連結された第４回転軸１０ｄが連結されている。

【0030】

＜リンク部材制限手段について＞
パラレルリンク機構２は、複数（この例では３個）の中央リンク部材８の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段１１を備える。リンク部材制限手段１１は、複数の中央リンク部材８を摺動可能に支持する板状部材である。板状部材１１は、複数の中央リンク部材８を支持した状態で定められた軌道に沿って案内させる案内面Ｆ１１を有する。パラレルリンク機構２の正常な動作範囲において、中央リンク部材８同士が接触する、または中央リンク部材８同士の位置が入れ替わることはない。前記定められた軌道とは、パラレルリンク機構２における理論上の中間平面ＩＰ上の円軌道である。

【0031】

図５は、図３におけるパラレルリンク機構２の中間平面ＩＰでの断面図である。板状部材１１は、例えば、金属製の中実の円板形状であり、図２のように所定の厚みに形成されている。パラレルリンク機構２の中間平面ＩＰに、円板形状の板状部材１１が設けられる。板状部材１１の脱落を防ぐため、１つの板状部材１１を円周方向に設けられる３個の中央リンク部材８が挟む。

【0032】

具体的には、複数の中央リンク部材８は、それぞれ底部８ａと、第１突起部８ｂと、第２突起部８ｃとで断面凹形状に形成される被案内面Ｆ８を有する。板状部材１１と１個の中央リンク部材８が一体化または固定されていてもよい。前記一体化とは、板状部材１１と１個の中央リンク部材８とが複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば鍛造、機械加工等により単独の物の一部または全体として成形されたことを意味する。

【0033】

底部８ａは、中央リンク部材８における長手方向中間部に位置し、且つ板状部材１１の外周面に臨む。２つ以上の中央リンク部材８は、底部８ａが板状部材１１の外周面に接触可能に配置される。第１突起部８ｂは、板状部材１１の外周面に繋がる一端面（上面）１１ａに接触した状態で案内する。第２突起部８ｃは、板状部材１１の外周面に繋がる他端面（下面）１１ｂに接触した状態で案内する。板状部材１１の上面１１ａにおける外周部、および板状部材１１の下面１１ｂにおける外周部が、前記案内面Ｆ１１に相当する。

【0034】

中央リンク部材８は、板状部材１１の上面１１ａおよび下面１１ｂに接触するため、図６および図７のように、中間平面ＩＰ（図２）に垂直な姿勢と位置に常に維持される。３個の中央リンク部材８が板状部材１１の外周面１１ｃに接触可能に配置される。このため、板状部材１１はパラレルリンク機構２の内部に保持され、各中央リンク部材８は、板状部材１１の外周縁に沿って移動する。図８のように、パラレルリンク機構２が姿勢変更しても、板状部材１１は、各中央リンク部材８によって３点以上で支持され、図９のように中間平面ＩＰの中央部に保持される。但し、図８のように、パラレルリンク機構２を押し広げるような負荷を受けると、板状部材１１の外周面１１ｃから中央リンク部材８の底部８ａが遠ざかる可能性はある。

【0035】

＜姿勢制御用アクチュエータ＞
図１のように、リンク作動装置１は、３組のリンク機構６のすべてに姿勢制御用アクチュエータ３を備える。姿勢制御用アクチュエータ３は、制御装置Ｃｕに電気的に接続され、制御装置Ｃｕにより制御可能である。制御装置Ｃｕは、姿勢制御用アクチュエータ３を制御することで、リンク作動装置１の前記折れ角および旋回角を制御する。各姿勢制御用アクチュエータ３は、例えば、ロータリアクチュエータであり、基端側リンクハブ５の外側面に第１回転軸１０ａと同軸上に設置されている。３組のリンク機構６のうち少なくとも２組に姿勢制御用アクチュエータ３を設ければ、基端側リンクハブ５に対する先端側リンクハブ４の姿勢を確定することができる。

【0036】

リンク作動装置１は、各姿勢制御用アクチュエータ３を回転駆動することで、パラレルリンク機構２が作動する。詳しくは、姿勢制御用アクチュエータ３を回転駆動すると、その回転が第１回転軸１０ａに伝達される。それにより基端側リンクハブ５に対する先端側リンクハブ４の姿勢が任意に変更される。後述するパラレルリンク機構にも、同様に姿勢制御用アクチュエータ３が取り付け可能である。先端側リンクハブ４には、図示外のエンドエフェクタが取り付けられている。前記エンドエフェクタは、例えば、グリッパを含むハンド、洗浄用ノズル、ディスペンサ、溶接トーチ、画像処理機器等が挙げられる。

【0037】

＜作用効果＞
以上説明したリンク作動装置１によると、基端側リンクハブ５と先端側リンクハブ４と２組以上のリンク機構６とで、基端側リンクハブ５に対して先端側リンクハブ４を、回転が２自由度で姿勢変更自在な機構とし得る。リンク部材制限手段１１は、複数の中央リンク部材８の移動および傾きを制限する。リンク部材制限手段である板状部材１１で複数の中央リンク部材８を支持した状態で、図２のように、板状部材１１の案内面Ｆ１１に複数の中央リンク部材８の被案内面Ｆ８を案内させる。これと共に、各組のリンク機構６がそれぞれ受ける不均等な負荷を、板状部材１１を介して分散負担する。

【0038】

これにより基端側リンクハブ５、先端側リンクハブ４および各リンク機構６の移動が理論上の軌跡に近づく。よって、リンク毎に回転機構を用意し多段構造にする従来構造よりもパラレルリンク機構２の剛性を高め位置決め精度の向上を図れる。複数の中央リンク部材８の移動および傾きを制限するリンク部材制限手段１１を備える比較的簡易な構造でパラレルリンク機構２の剛性を高めるため、リンク毎に回転機構を用意し多段構造にする従来構造よりも部品点数を抑えて構造を簡素化し製造コストの低減を図れる。

【0039】

中実の円板形状の板状部材１１を採用する場合、中空の円環板形状の板状部材よりも変形し難く板状部材自体の剛性を高めパラレルリンク機構２の剛性をより高めることが可能となる。リンク部材制限手段として、単一の板状部材１１を採用する場合、複数部品を含むリンク部材制限手段よりも構造を簡素化しコスト低減を図るうえでなおよい。
板状部材１１を複数の中央リンク部材８の断面凹形状の被案内面Ｆ８で挟むように支持するため、中央リンク部材８の回転機構部となる断面凹形状の被案内面Ｆ８を同一平面上且つ同一の部品形状にすることができる。この場合、形の異なる中央リンク部材を備えた従来構造よりも部品の兼用性を高めて製造コストの低減を図れる。図１の姿勢制御用アクチュエータ３と、リンク部材制限手段１１を備えたパラレルリンク機構２とを組み合わせることで、精密且つ広範囲の高速動作が可能となり、軽量且つコンパクトなリンク作動装置１となる。

【0040】

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している実施形態と同様とする。同一の構成は同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

【0041】

［第２の実施形態：中空円環板形状、図１０～図１３］
図１０のように、本実施形態に係るパラレルリンク機構２は、リンク部材制限手段である板状部材１１Ａが中空の円環板形状であり、後述する図１１の保持部材１２を備える。
＜貫通孔＞
図１２および図１３のように、板状部材１１Ａは、中央と円周に貫通孔１３,１４を備えた円環板形状である。図１３のように、板状部材１１Ａの中央に設けられる貫通孔１３は、例えば、基端側リンクハブ５の外径よりも大径で且つ板状部材１１Ａの厚み方向に貫通されている。貫通孔１３により板状部材１１Ａの内周が形成される。板状部材１１Ａの内周と外周は、中央リンク部材８と共に保持部材１２が移動するため、同心円である。

【0042】

板状部材１１Ａの円周に設けられる貫通孔１４は、例えば、円周等配に複数形成され、軽量化および図示外の回転検出センサ、ストッパ、カバー等の部品の取り付け等に利用される。これら貫通孔１４は、板状部材１１Ａの厚み方向に貫通され、例えば、同一孔直径である。但し、板状部材１１Ａの円周の貫通孔１４は、任意の形状、配置にできる。なお円周の貫通孔１４が形成されない板状部材１１Ａとしてもよい。

【0043】

＜保持部材＞
図１１のように、各中央リンク部材８には、板状部材１１Ａが脱落することを防止する脱落防止手段１８の一例として、保持部材１２がそれぞれ設けられている。保持部材１２は、対応する中央リンク部材８に対して板状部材１１Ａの径方向外方に所定間隔を隔てて配置される。これと共に、保持部材１２の長手方向一端が、第３回転軸１０ｃ回りに回転可能に基端側リンク部材７の他端に連結されている。保持部材１２の長手方向他端は、第４回転軸１０ｄ回りに回転可能に先端側リンク部材９の他端に連結されている。

【0044】

各保持部材１２は、それぞれ板状部材１１Ａの外周面１１ｃに臨む底部１２ａと、第１突起部１２ｂと、第２突起部１２ｃとで断面凹形状に形成される被案内面Ｆ１２を有する。底部１２ａは、保持部材１２における長手方向中間部に位置し、板状部材１１Ａの外周面１１ｃに接触する。第１突起部１２ｂは、板状部材１１Ａの外周面１１ｃに繋がる一端面（上面）１１ａに接触した状態で案内する。第２突起部１２ｃは、板状部材１１Ａの外周面１１ｃに繋がる他端面（下面）１１ｂに接触した状態で案内する。

【0045】

複数の中央リンク部材８は、図１０のように、それぞれ板状部材１１Ａの内周面に臨み接触する底部８ａと、板状部材１１Ａの上面１１ａに接触する第１突起部８ｂと、図１１のように、板状部材１１Ａの下面１１ｂに接触する第２突起部８ｃとで断面凹形状に形成される被案内面Ｆ８を有する。板状部材１１Ａは、これら中央リンク部材８と保持部材１２とで協働して、板状部材１１Ａの中心軸を軸心として回転可能に中央リンク部材８に保持され、脱落しない。前述した保持部材１２を中央リンク部材とし、且つ前述した中央リンク部材８を保持部材とみなす、換言すれば、中央リンク部材８と保持部材１２を入れ替えて考えることも可能である。

【0046】

このパラレルリンク機構２によると、板状部材１１Ａの上面１１ａ、下面１１ｂ、外周面１１ｃ、内周面に、中央リンク部材８および保持部材１２が接触する、閉じた構造によって板状部材１１Ａの脱落を防止することができる。この脱落防止手段１８である保持部材１２により、パラレルリンク機構２が板状部材１１Ａの外側に向けて不所望に広がる変形を防止できる。中空の円環板形状の板状部材１１Ａを採用するため、パラレルリンク機構２の内部である板状部材１１Ａの貫通孔１３（図１０）に、エンドエフェクタのケーブル等を通すことができる。この場合、パラレルリンク機構の外部にケーブル等を設ける構造に比べて、設置スペースを抑えることができるうえ、ケーブル等が可動部に干渉することを未然に防止できまたケーブル等を短縮することが可能となる。

【0047】

［第３の実施形態：転動体有り構造、図１４～図１７］
図１４のように、板状部材１１Ａと中央リンク部材８との間の摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減手段として、転動体１５を備えてもよい。具体的には、図１５～図１７のように、板状部材１１Ａと中央リンク部材８との間の摺動部に、例えば、ころまたは鋼球等の転動体１５が設けられている。前記ころは、針状ころまたは円筒ころである。

【0048】

図１４のように、板状部材１１Ａと、脱落防止手段１８の一例である保持部材１２との間の摺動部にも、転動体１５が設けられている。各転動体１５は、それぞれの摺動部において自転しつつ中央リンク部材８と共に公転（移動）するように保持される。この場合、板状部材を樹脂製等にする摺動抵抗対策よりも摩耗に強く高強度であり、摺動抵抗低減部材を備えていない構造よりもパラレルリンク機構２の動作を滑らかにすることができる。また摺動部の摩耗を防ぎ、摺動抵抗低減部材を備えていない構造よりもパラレルリンク機構２の寿命が向上するうえ、ガタが減り位置精度のさらなる向上が図れる。

【0049】

［第４の実施形態：脱落防止構成１、図１８～図２２］
図１８のように、板状部材１１の上下面を貫通する溝１６を複数設け、図１９～図２２のように、各中央リンク部材８は、対応する溝１６に沿って移動可能なピン１７を備え、板状部材１１、中央リンク部材８の互いの分離を防ぐ脱落防止手段１８としてもよい。

【0050】

図２２のように、複数の溝１６は、板状部材１１に円周等配に形成され、各溝１６は、板状部材１１の外周側部分にてそれぞれ円弧形状に延びる。図２０のように、ピン１７の長手方向一端部および他端部が、中央リンク部材８の第１，第２突起部８ｂ，８ｃに支持され、ピン１７の長手方向中間部が板状部材１１の溝１６に挿入されている。この脱落防止構成においても、パラレルリンク機構が板状部材１１の外側に向けて不所望に広がる変形を防止できる。

【0051】

［第５の実施形態：脱落防止構成２、図２３～図３０］
図２３～図３０のような脱落防止手段１８を採用してもよい。具体的には、板状部材１１の上下各面の外周側部分に各面よりも突出する環状凸部１９を備える。図２５の丸印Ｉ部を拡大して示す図３０のように、中央リンク部材８の第１，第２突起部８ｂ，８ｃには、各環状凸部１９に摺動可能に噛み合う凹部２０がそれぞれ設けられている。この脱落防止構成においても、パラレルリンク機構が板状部材１１の外側に向けて不所望に広がる変形を防止できる。

【0052】

板状部材１１に上下面に環状凹部を備え、第１，第２突起部８ｂ，８ｃには、各環状凹部に摺動可能に噛み合う凸部がそれぞれ設けられてもよい。板状部材１１に上下面におけるいずれか一方の面に環状凸部を備え、他方の面に環状凹部を備え、第１，第２突起部８ｂ，８ｃには、前記環状凸部に摺動可能に噛み合う凹部、前記環状凹部に摺動可能に噛み合う凸部が設けられてもよい。

【0053】

各実施形態において、板状部材１１（１１Ａ）と中央リンク部材８との間の摺動部に、摺動抵抗低減部材を備えていない構造よりも摺動抵抗を低減する樹脂コーティング等の摺動抵抗低減部材を備えてもよい。この場合、転動体等の摺動抵抗低減手段を備えた構造よりも、部品点数を低減し製造コストを低減し得る。
板状部材１１（１１Ａ）は、金属製等よりも摺動性のよい樹脂製にしてもよい。
板状部材１１（１１Ａ）は、中央リンク部材８の移動する円軌道のガイドに支障がなければ、外周面または内周面が円である必要はない。

【0054】

リンク部材制限手段は、板状に限定されず、必要条件として、以下の（１）～（３）を全て充足すればよい。
（１）多段構造でないこと
（２）中央リンク部材を定められた軌道に沿って案内させること
（３）パラレルリンク機構からリンク部材制限手段自体が脱落しないこと
具体的には、リンク部材制限手段は、概ね回転体であればよく、例えば、球状、算盤の珠のような菱形を回転させた形状、椀状の凹凸形状等であってもよい。またリンク部材制限手段がパラレルリンク機構から脱落することを防止する脱落防止手段があれば、リンク部材制限手段は、中央リンク部材の凹部の底部８ａ（図８）、１２ａ（図１１）との接触は必須ではない。よってリンク部材制限手段は、外側が円形である必要もない。

【0055】

以上、本発明の実施形態を説明したが、今回開示された実施形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0056】

１…リンク作動装置、２…パラレルリンク機構、２ａ，２ｂ…球面リンク機構、３…姿勢制御用アクチュエータ、４…先端側リンクハブ、５…基端側リンクハブ、６…リンク機構、７…基端側リンク部材、８…中央リンク部材、８ａ…底部、８ｂ…第１突起部、８ｃ…第２突起部、９…先端側リンク部材、１１，１１Ａ…板状部材（リンク部材制限手段）、１８…脱落防止手段、１５…転動体（摺動抵抗低減手段）、Ｆ８…被案内面、Ｆ１１…案内面

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】