特開 2024-35675 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】P2024035675

(43)【公開日】2024-03-14

(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 21/46 20060101AFI20240307BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

F16H21/46

B25J11/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140280

(22)【出願日】2022-09-02

(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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野瀬 賢蔵

(72)【発明者】

【氏名】松澤 英樹

【テーマコード（参考）】

3C707

3J062

【Ｆターム（参考）】

3C707BS24

3C707HT21

3C707MT01

3J062AA60

3J062AB01

3J062AB28

3J062AC10

3J062BA22

3J062CB04

3J062CB28

3J062CB30

3J062CB33

3J062CG01

3J062CG67

3J062CG83

(57)【要約】

【課題】調整作業が容易な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は、基端側リンクハブ１と、３つ以上のリンク機構１１と、３つ以上の回転体２ａ～２ｃと、先端側リンクハブ３とを備える。３つ以上のリンク機構１１において、第２リンク部材６ａ、６ｂは、第１リンク部材４ａ、４ｂに第１回転対偶部２５ａ、２５ｂにおいて回転可能に接続される。第２リンク部材６ａ、６ｂは、先端側リンクハブ３に第２回転対偶部２６ａ、２６ｂにおいて回転可能に接続される。第１回転対偶部２５ａ、２５ｂの第１中心軸１５ａ、１５ｂと、第２回転対偶部２６ａ、２６ｂの第２中心軸１６ａ、１６ｂと、回転中心軸１２とは球面リンク中心点３０で交わる。先端側リンクハブ３の中心軸の延びる方向に対して、第２中心軸１６ａ、１６ｂは傾斜している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端側リンクハブと、
３つ以上のリンク機構と、
３つ以上の回転体と、
先端側リンクハブとを備え、
前記３つ以上の回転体は、それぞれの回転中心軸が一致するように並んで配置された状態で前記基端側リンクハブと回転自在に連結され、
前記３つ以上のリンク機構のそれぞれは、
第１リンク部材と、
前記第１リンク部材に第１回転対偶部において回転可能に接続された第２リンク部材とを含み、
前記第２リンク部材は、前記先端側リンクハブに第２回転対偶部において回転可能に接続され、
前記３つ以上のリンク機構のそれぞれの前記第１リンク部材は、前記３つ以上の回転体のうちの１つに固定されており、
前記第１回転対偶部の第１中心軸と、前記第２回転対偶部の第２中心軸と、前記回転中心軸とは球面リンク中心点で交わり、
前記先端側リンクハブの中心軸の延びる方向に対して、前記第２中心軸は傾斜している、パラレルリンク機構。

【請求項2】

前記先端側リンクハブに設置される作業体をさらに備え、
前記作業体は被作業体に対する作業を行う作用点を含み、
前記作用点は前記球面リンク中心点と一致している、請求項１に記載のパラレルリンク機構。

【請求項3】

前記球面リンク中心点は、前記先端側リンクハブから見て前記基端側リンクハブとは反対側に位置する、請求項１または請求項２に記載のパラレルリンク機構。

【請求項4】

前記球面リンク中心点は、前記先端側リンクハブから見て前記基端側リンクハブと同じ側に位置する、請求項１または請求項２に記載のパラレルリンク機構。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載のパラレルリンク機構と、
前記３つ以上の回転体を回転させ、前記基端側リンクハブに対する前記先端側リンクハブの姿勢を変更する姿勢制御用駆動源とを備える、リンク作動装置。

【請求項6】

前記３つ以上の回転体と、前記姿勢制御用駆動源とを接続する連結機構部をさらに備える、請求項５に記載のリンク作動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、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】

従来、各種装置に用いられるパラレルリンク機構が知られている（たとえば、特開２０２０－１５３４９４号公報参照）。上述した従来のパラレルリンク機構は、２節連鎖のリンク機構を３組以上設けた構成を有する。当該パラレルリンク機構では、先端側のリンクハブが回転３自由度で動作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１５３４９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来のパラレルリンク機構において、先端側のリンクハブに作業体を搭載する場合、球面リンク中心と作業体の作用点とを一致させることで、被作業体に対し作業体を様々な方向から容易にアプローチさせることができる。しかし、上述した従来のパラレルリンク機構では、球面リンク中心と作業体の作用点とを一致させることは難しかった。このため、従来のパラレルリンク機構では調整作業の容易性という観点から改善の余地がある。

【0005】

そこで、本開示は、調整作業が容易な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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従ったパラレルリンク機構は、基端側リンクハブと、３つ以上のリンク機構と、３つ以上の回転体と、先端側リンクハブとを備える。３つ以上の回転体は、それぞれの回転中心軸が一致するように並んで配置された状態で基端側リンクハブと回転自在に連結される。３つ以上のリンク機構のそれぞれは、第１リンク部材と、第２リンク部材とを含む。第２リンク部材は、第１リンク部材に第１回転対偶部において回転可能に接続される。第２リンク部材は、先端側リンクハブに第２回転対偶部において回転可能に接続される。３つ以上のリンク機構のそれぞれの第１リンク部材は、３つ以上の回転体のうちの１つに固定されている。第１回転対偶部の第１中心軸と、第２回転対偶部の第２中心軸と、回転中心軸とは球面リンク中心点で交わる。先端側リンクハブの中心軸の延びる方向に対して、第２中心軸は傾斜している。

【0007】

本開示に係るリンク作動装置は、上記パラレルリンク機構と、姿勢制御用駆動源とを備える。姿勢制御用駆動源は、３つ以上の回転体を回転させ、基端側リンクハブに対する先端側リンクハブの姿勢を変更する。

【発明の効果】

【0008】

上記によれば、調整作業が容易なパラレルリンク機構およびリンク作動装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係るパラレルリンク機構の斜視模式図である。

【図2】図１に示されたパラレルリンク機構の側面模式図である。

【図3】図１に示されたパラレルリンク機構の上面模式図である。

【図4】図１に示されたパラレルリンク機構における先端側リンクハブの側面模式図である。

【図5】図２の線分Ｖ－Ｖにおける断面模式図である。

【図6】図１に示されたパラレルリンク機構における先端側リンクハブの姿勢を変更した状態を示す斜視模式図である。

【図7】図１に示されたパラレルリンク機構における先端側リンクハブの姿勢を変更した状態を示す斜視模式図である。

【図8】図７に示されたパラレルリンク機構の上面模式図である。

【図9】実施の形態１に係るパラレルリンク機構の変形例を示す斜視模式図である。

【図10】実施の形態２に係るリンク作動装置の斜視模式図である。

【図11】図１０に示されたリンク作動装置の側面模式図である。

【図12】図１０に示されたリンク作動装置の模式図である。

【図13】実施の形態２に係るリンク作動装置の変形例を示す斜視模式図である。

【図14】図１３に示されたリンク作動装置の側面模式図である。

【図15】実施の形態３に係るリンク作動装置の斜視模式図である。

【図16】図１５に示されたリンク作動装置の側面模式図である。

【図17】図１５に示されたリンク作動装置の部分断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0011】

（実施の形態１）
＜パラレルリンク機構の構成＞
図１は、実施の形態１に係るパラレルリンク機構の斜視模式図である。図２は、図１に示されたパラレルリンク機構の側面模式図である。図３は、図１に示されたパラレルリンク機構の上面模式図である。図４は、図１に示されたパラレルリンク機構における先端側リンクハブの側面模式図である。図５は、図２の線分Ｖ－Ｖにおける断面模式図である。図６および図７は、図１に示されたパラレルリンク機構における先端側リンクハブの姿勢を変更した状態を示す斜視模式図である。図８は、図７に示されたパラレルリンク機構の上面模式図である。

【0012】

図１～図８に示されたパラレルリンク機構は、基端側リンクハブ１と、３つのリンク機構１１と、３つの回転体２ａ～２ｃと、先端側リンクハブ３とを備える。基端側リンクハブ１は、円盤状の部材である。なお、図１に示された基端側リンクハブ１の平面形状は円形状であるが、当該平面形状は三角形状、四角形状などの多角形状、あるいは楕円形状、半円形状など他の任意の形状であってもよい。また、基端側リンクハブ１は図１に示されるような板状体であってもよいが、他の任意の形状であってもよく、他の機械装置の一部であってもよい。また、リンク機構１１の数は３以上であればよく、たとえば４または５としてもよい。

【0013】

３つの回転体２ａ～２ｃは、それぞれの回転中心軸１２が一致するように積層された状態で基端側リンクハブ１と回転可能に連結される。３つの回転体２ａ～２ｃは、固定部材としてのボルト７とナット８とにより基端側リンクハブ１に接続されている。３つの回転体２ａ～２ｃには上記ボルト７を通すため中央部に穴が形成されている。ボルト７の端に位置する頭部と回転体２ａとの間にはワッシャが配置されている。積層された３つの回転体２ａ～２ｃの間には回転抵抗低減部材１９がそれぞれ配置されている。また、積層された３つの回転体２ａ～２ｃのうち最も基端側リンクハブ１側に位置する回転体２ｃと基端側リンクハブ１との間にも回転抵抗低減部材１９が配置されている。

【0014】

３つの回転体２ａ～２ｃは、平面形状がほぼ円形状である。３つの回転体２ａ～２ｃは、それぞれの外周部にリンク機構１１を接続するための突出部が形成されている。突出部は回転体２ａ～２ｃの外周端面２ａａ、２ｂａ、２ｃａから外側に突出した凸形状部である。３つ回転体２ａ～２ｃは、上記３つのリンク機構１１のそれぞれと上記突出部において接続される。

【0015】

３つのリンク機構１１のそれぞれは、第１リンク部材４ａ～４ｃと第２リンク部材６ａ～６ｃとを含む。図１および図５に示されるように、第１リンク部材４ａは、回転体２ａの突出部に固定される。第１リンク部材４ｂは回転体２ｂの突出部に固定される。第１リンク部材４ｃは回転体２ｃの突出部に固定される。第１リンク部材４ａ～４ｃを回転体２ａ～２ｃの突出部に固定する方法は、任意の方法を用いることができる。たとえば、固定部材としてのネジによって第１リンク部材４ａ～４ｃを回転体２ａ～２ｃに固定してもよい。あるいは、第１リンク部材４ａ～４ｃを回転体２ａ～２ｃの突出部に溶接して固定してもよく、接着剤層を介して固定してもよい。

【0016】

第１リンク部材４ａ～４ｃは、屈曲部を有する柱状の形状を有している。第１リンク部材４ａ～４ｃの長さは互いに異なっている。最も基端側リンクハブ１に近い位置に配置された回転体２ｃに接続された第１リンク部材４ｃの長さが最も長くなっている。また、最も基端側リンクハブ１から遠くに配置された回転体２ａに接続された第１リンク部材４ａの長さが最も短くなっている。第１リンク部材４ａ～４ｃは、回転体２ａ～２ｃの表面に垂直な方向に伸びる第１部分と、第１部分の伸びる方向に対して斜めに伸びる第２部分と、第１部分と第２部分との接続部である上記屈曲部とを含む。図２に示されるように、第１リンク部材４ａ～４ｃの第１部分の一方端部が回転体２ａ～２ｃに固定されている。第１部分の上記一方端部と反対側の他方端部が、第２部分の一方端部と接続されている。第２部分において一方端部と反対側の他方端部が第２リンク部材６ａ～６ｃとそれぞれ回転可能に接続されている。第２部分は、一方端部から他方端部に向けて、回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２から徐々に離れるように構成されている。つまり、第１リンク部材４ａ～４ｃの第２部分の伸びる方向は、回転中心軸１２に対して傾斜している。

【0017】

第２リンク部材６ａは、第１リンク部材４ａに第１回転対偶部２５ａにおいて回転可能に接続される。第２リンク部材６ｂは、第１リンク部材４ｂに第１回転対偶部２５ｂにおいて回転可能に接続される。第２リンク部材６ｃは、第１リンク部材４ｃに第１回転対偶部２５ｃにおいて回転可能に接続される。第１回転対偶部２５ａ～２５ｃは、それぞれ第１中心軸１５ａ～１５ｃを有する。第１中心軸１５ａ～１５ｃは、回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２に向かう方向に伸びている。また、第１中心軸１５ａ～１５ｃは、回転中心軸１２に近づくにつれて回転体２ａ～２ｃから離れるように、回転中心軸１２に対して傾斜している。

【0018】

第１回転対偶部２５ａ～２５ｃの構造は、任意の構成とすることができる。たとえば、第１回転対偶部２５ａ～２５ｃは、第１中心軸１５ａ～１５ｃに沿って伸びる軸部と、当該軸部が挿入される貫通穴が形成された第１リンク部材４ａ～４ｃの部分と、当該軸部が挿入される貫通穴が形成された第２リンク部材６ａ～６ｂの部分とにより構成されていてもよい。この場合、軸部を中心軸として第１リンク部材４ａ～４ｃおよび第２リンク部材６ａ～６ｃは回転可能となっている。第１リンク部材４ａ～４ｃおよび第２リンク部材６ａ～６ｃの貫通穴から軸部が抜けることを防止するため、軸部の両端にはたとえば位置決め部材としてのナットが固定されていてもよい。

【0019】

あるいは、軸部が第１リンク部材４ａ～４ｃおよび第２リンク部材６ａ～６ｃのいずれか一方に接続されており、当該軸部が第１リンク部材４ａ～４ｃおよび第２リンク部材６ａ～６ｃのいずれか他方に形成された貫通穴に挿入された状態となっていてもよい。軸部に対して第１リンク部材４ａ～４ｃおよび第２リンク部材６ａ～６ｃのいずれか他方が回転可能になっていてもよい。軸部の先端部には貫通穴から軸部が抜けることを防止するための位置決め部材としてのナットなどが固定されていてもよい。第１回転対偶部２５ａ～２５ｃにおいては、第１リンク部材４ａ～４ｃの部分と第２リンク部材６ａ～６ｃの部分との間に、図示しない回転抵抗低減部材が配置されていてもよい。回転抵抗低減部材としては、上述した第１リンク部材４ａ～４ｃの部分と第２リンク部材６ａ～６ｃの部分との間の摩擦係数を低減できる任意の部材を用いることができる。

【0020】

第２リンク部材６ａ～６ｃは、第１中心軸１５ａ～１５ｃの伸びる方向と交差する方向に伸びる第１部分と、当該第１部分の先端部から第１部分の伸びる方向に交差する方向に伸びる第２部分とを含む。第１部分の上記先端部と反対側の根元部は、第１リンク部材４ａ～４ｃと回転可能に接続された第１回転対偶部２５ａ～２５ｃの一部となっている。

【0021】

第２リンク部材６ａ～６ｃは、先端側リンクハブ３に第２回転対偶部２６ａ～２６ｃにおいて回転可能に接続される。第２回転対偶部２６ａ～２６ｃは、それぞれ第２中心軸１６ａ～１６ｃを有する。具体的には、第２回転対偶部２６ａ～２６ｃは、第２中心軸１６ａ～１６ｃに沿って伸びる軸部と、当該軸部を挿入する貫通穴が形成された先端側リンクハブ３の突出部と、当該突出部と第２中心軸１６ａ～１６ｃに沿った方向において並ぶように配置され、軸部を挿入する貫通穴が形成された第２リンク部材６ａ～６ｃにおける第２部分の先端部とを含む。先端側リンクハブ３の突出部は、先端側リンクハブ３の外周端面から外側に突出するとともに基端側リンクハブ１から離れる斜め方向に伸びるように形成されている。軸部はたとえばボルトとナットとにより構成される。軸部を中心として、先端側リンクハブ３の突出部と第２リンク部材６ａ～６ｃとは回転可能になっている。第２リンク部材６ａ～６ｃの第２部分の先端部と先端側リンクハブ３の突出部との間には、図示しない回転抵抗低減部材が配置されていてもよい。回転抵抗低減部材としては、上述した第２リンク部材６ａ～６ｃの第２部分の先端部と先端側リンクハブ３の突出部との間の摩擦係数を低減できる任意の部材を用いることができる。たとえば、回転抵抗低減部材として摩擦係数がより低い樹脂製のシム・ワッシャなどを用いることができる。

【0022】

第２中心軸１６ａ～１６ｃは、第１中心軸１５ａ～１５ｃと異なる方向であって、回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２に向かう方向に伸びている。第２中心軸１６ａ～１６ｃは、回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２に対して傾斜する方向に伸びている。つまり、図４に示されるように、先端側リンクハブ３の中心軸３１の延びる方向に対して、第２中心軸１６ａ～１６ｃは傾斜している。先端側リンクハブ３の中心軸３１と、第２中心軸１６ａ～１６ｃとのなす角度である先端軸角θ１は直角ではない（鋭角である）。なお、図３では回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２と先端側リンクハブ３の中心軸３１とが重なるように、先端側リンクハブ３が配置されている。図２および図４などに示されるように、球面リンク中心点３０は、先端側リンクハブ３から見て基端側リンクハブ１とは反対側に位置する。

【0023】

３つのリンク機構１１において、第１回転対偶部２５ａ～２５ｃの第１中心軸１５ａ～１５ｃと、第２回転対偶部２６ａ～２６ｃの第２中心軸１６ａ～１６ｃとは球面リンク中心点３０で交わる。３つ以上の回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２は球面リンク中心点３０と交わる。上記のような関係を満たせば第１回転対偶部２５ａ～２５ｃおよび第２回転対偶部２６ａ～２６ｃの配置は任意に変更できる。図３からわかるように、３つの第２リンク部材６ａ～６ｃのそれぞれにおいて、先端側リンクハブ３側から視て（以下、平面視）第２中心軸１６ａと第２中心軸１６ｂとのなす角度（球面リンク中心点３０から見た中心角）は実質的に１２０°である。また、同様に第２中心軸１６ｂと第２中心軸１６ｃとのなす角度、および第２中心軸１６ｃと第２中心軸１６ａとのなす角度も、実質的に１２０°である。

【0024】

先端側リンクハブ３の平面形状は六角形状であるが、他の任意の多角形状であってもよい。当該平面形状は円形状、楕円形状など任意の形状であってもよい。

【0025】

図３に示された先端側リンクハブ３の配置では、３つのリンク機構１１は、平面視において円周上に等間隔に配置されている。すなわち、の第１中心軸１５ａ～１５ｃについて、平面視において球面リンク中心点３０から見て隣接する２つの第１中心軸のなす角度が１２０°である。なお、先端側リンクハブ３に対して、３つのリンク機構１１を平面視において円周上に異なる間隔で配置してもよい。

【0026】

＜パラレルリンク機構の動作＞
図１および図６に示されるように、全ての回転体２ａ～２ｃを回転中心軸１２（図２参照）まわりに同方向かつ同角度だけ回転させることで、先端側リンクハブ３の姿勢を維持したまま、回転中心軸１２（図２参照）を中心に先端側リンクハブ３を回転させる（回転角またはロール角を変更する）ことができる。このとき、回転体２ａ～２ｃの突出部間の相対的な位置関係は維持される。

【0027】

また、図７および図８に示されるように、３つの回転体２ａ～２ｃの回転方向や回転角度を異ならせることにより、基端側リンクハブ１に対する先端側リンクハブ３の姿勢を任意に変更できる。つまり、３つの回転体２ａ～２ｃの回転角度を制御することにより、球面リンク中心点３０から見た先端側リンクハブ３の姿勢における折れ角θ２、旋回角θ３および回転角（またはロール角、ピッチ角およびヨー角）を制御できる。つまり、先端側リンクハブ３の姿勢は折れ角θ２、旋回角θ３および回転角という３自由度を有する。

【0028】

ここで、折れ角θ２とは、先端側リンクハブ３の中心軸３１と回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２とのなす角度である。先端側リンクハブ３の中心軸３１は、図７に示すように、球面リンク中心点３０を通り、先端側リンクハブ３と第２リンク部材６ａ～６ｃとの接続部である第２回転対偶部２６ａ～２６ｃを通る仮想平面に対して垂直な直線である。図８に示すように、旋回角θ３とは、球面リンク中心点３０を通り、回転中心軸１２が垂直に交わる平面（ＸＹ平面）に上記先端側リンクハブ中心軸３１を投影した直線と、ＸＹ平面において球面リンク中心点３０を原点として設定したＸ軸とのなす角度である。また、回転角とは、基端側リンクハブ１に対して回転中心軸１２を中心に先端側リンクハブ３が回転する場合の回転角度である。

【0029】

＜作用＞
本開示に従ったパラレルリンク機構は、基端側リンクハブ１と、３つ以上のリンク機構１１と、３つ以上の回転体２ａ～２ｃと、先端側リンクハブ３とを備える。３つ以上の回転体２ａ～２ｃは、それぞれの回転中心軸１２が一致するように並んで配置された状態で基端側リンクハブ１と回転自在に連結される。３つ以上のリンク機構１１のそれぞれは、第１リンク部材４ａ～４ｃと、第２リンク部材６ａ～６ｃとを含む。第２リンク部材６ａ～６ｃは、第１リンク部材４ａ～４ｃに第１回転対偶部２５ａ～２５ｃにおいて回転可能に接続される。第２リンク部材６ａ～６ｃは、先端側リンクハブ３に第２回転対偶部２６ａ～２６ｃにおいて回転可能に接続される。３つ以上のリンク機構１１のそれぞれの第１リンク部材４ａ～４ｃは、３つ以上の回転体２ａ～２ｃのうちの１つに固定されている。第１回転対偶部２５ａ～２５ｃの第１中心軸１５ａ～１５ｃと、第２回転対偶部２６ａ～２６ｃの第２中心軸１６ａ～１６ｃと、回転中心軸１２とは球面リンク中心点３０で交わる。先端側リンクハブ３の中心軸３１の延びる方向に対して、第２中心軸１６ａ～１６ｃは傾斜している。

【0030】

このようにすれば、基端側リンクハブ１に対して、先端側リンクハブ３を回転３自由度で動作させることができる。つまり、３つの回転体２ａ～２ｃを回転させることにより、基端側リンクハブ１に対して先端側リンクハブ３を、球面リンク中心点３０を中心とした球面に沿って移動させることができる。また、回転中心軸１２を中心として先端側リンクハブ３を回転させることができる。さらに、回転体２ａ～２ｃの回転運動により先端側リンクハブ３の姿勢を制御するので、上記パラレルリンク機構を用いたコンパクトなリンク作動装置を実現できる。

【0031】

また、先端側リンクハブ３の中心軸３１の延びる方向に対して、第２中心軸１６ａ～１６ｃは傾斜しており、当該傾斜の程度を変更することで図４に示される先端軸角θ１を任意に変更できる。このため、先端側リンクハブ３と球面リンク中心点３０との間の距離を容易に調整できる。たとえば、先端軸角θ１を小さくすることで、先端側リンクハブ３の主面と球面リンク中心点３０との間の空間を大きくできる。

【0032】

また、先端側リンクハブ３が、球面リンク中心点３０を中心とした球面に沿って移動するので、先端側リンクハブ３の動作をイメージしやすい。

【0033】

上記パラレルリンク機構において、前記３つ以上の回転体２ａ～２ｃはそれぞれ回転中心軸１２を囲むように延びる外周端面２ａａ～２ｃａを含んでもよい。３つ以上のリンク機構１１のそれぞれの第１リンク部材４ａ～４ｃは、３つ以上の回転体２ａ～２ｃのうちの１つの外周端面に固定されている。この場合、回転体２ａ～２ｃに対して第１リンク部材４ａ～４ｃを容易に固定できる。

【0034】

上記パラレルリンク機構において、球面リンク中心点３０は、先端側リンクハブ３から見て基端側リンクハブ１とは反対側に位置してもよい。この場合、球面リンク中心点３０が基端側リンクハブ１から見て先端側リンクハブ３より遠くに位置する。そのため、当該球面リンク中心点３０に作用点が一致するように、先端側リンクハブ３に工具などの作業体を容易に配置できる。

【0035】

＜変形例の構成および作用＞
図９は、実施の形態１に係るパラレルリンク機構の変形例を示す斜視模式図である。図９に示されたパラレルリンク機構は、基本的には図１～図８に示されたパラレルリンク機構と同様の構成を備え同様の効果が得られるが、３つ以上のリンク機構１１および先端側リンクハブ３の構成が図１～図８に示されたパラレルリンク機構と異なっている。すなわち、図９に示されたパラレルリンク機構では、先端側リンクハブ３において第２回転対偶部２６ａ～２６ｃを構成する突出部が、先端側リンクハブ３の外周端面から外側に突出するとともに基端側リンクハブ１に近づく斜め方向に伸びるように形成されている。そして、第２回転対偶部２６ａ～２６ｃの第２中心軸１６ａ～１６ｃ（図３参照）は、先端側リンクハブ３の外周部から、回転体２ａ～２ｃの回転中心軸１２に向けて、かつ基端側リンクハブ１に近づくように斜め方向に伸びている。このため、球面リンク中心点３０は、先端側リンクハブ３から見て基端側リンクハブ１と同じ側に位置している。

【0036】

この場合、当該球面リンク中心点３０に作用点が一致するように、先端側リンクハブ３の裏面（基端側リンクハブ１側の表面）に工具などの作業体を配置することができる。そして、基端側リンクハブ１と先端側リンクハブ３との間の球面リンク中心点３０付近に作業対象である被作業体を配置し、リンク機構１１を操作することで被作業体に対する加工などの処理を実施できる。このように、作業体が先端側リンクハブ３の裏面側に設置されるので、先端側リンクハブ３に設置された作業体を操作する時の、球面リンク中心点３０まわりの慣性モーメントを図１～図８に示されたパラレルリンク機構より小さくできる。

【0037】

（実施の形態２）
＜リンク作動装置の構成＞
図１０は、実施の形態２に係るリンク作動装置の斜視模式図である。図１１は、図１０に示されたリンク作動装置の側面模式図である。図１２は、図１０に示されたリンク作動装置の模式図である。図１０～図１２に示されたリンク作動装置は、パラレルリンク機構と、当該パラレルリンク機構を駆動するための姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃとを主に備える。

【0038】

図１０～図１２に示されたリンク作動装置に含まれるパラレルリンク機構は、基本的には図１～図８に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、回転体２ａ～２ｃの形状、第１リンク部材４ａ～４ｃと回転体２ａ～２ｃとの接続部の構成および作業体１０３を含む点が図１～図８に示したパラレルリンク機構と異なっている。すなわち、図１０～図１２に示したリンク作動装置に含まれるパラレルリンク機構では、回転体２ａ～２ｃに平面形状がＣ字状の貫通孔２７ａ～２７ｃが形成されている。回転体２ａは、貫通孔２７ａの内周側と外周側とを接続する接続部２８ａを含む。回転体２ｂは、貫通孔２７ｂの内周側と外周側とを接続する接続部（図示せず）を含む。回転体２ｃは、貫通孔２７ｃの内周側と外周側とを接続する接続部２８ｃを含む。回転体２ａ～２ｃは基本的に同様の平面形状を有している。

【0039】

３つのリンク機構１１の第１リンク部材４ａ～４ｃは、それぞれ回転体２ａ～２ｃの接続部２８ａ～２８ｃに固定されている。つまり、第１リンク部材４ａ～４ｃは回転体２ａ～２ｃの外周部より内側において回転体２ａ～２ｃと接続されている。第１リンク部材４ａ～４ｃを回転体２ａ～２ｃの接続部２８ａ～２８ｃに固定する方法は任意の方法を用いることができる。たとえば、ネジなどの固定部材４６を用いて第１リンク部材４ａ～４ｃを接続部２８ａ～２８ｃに固定してもよい。

【0040】

回転体２ｂの接続部２８ｂに固定された第１リンク部材４ｂは、回転体２ａの貫通孔２７ａの内部を通り、先端側リンクハブ３側に延びている。回転体２ｃの接続部２８ｃに固定された第１リンク部材４ｃは、回転体２ａの貫通孔２７ａおよび回転体２ｂの貫通孔２７ｂの内部を通り、先端側リンクハブ３側に延びている。

【0041】

作業体１０３は、先端側リンクハブ３の上面（基端側リンクハブ１に面する裏面と反対面）に設置されている。エンドエフェクタとも呼ばれる作業体１０３は、先端側リンクハブ３の上面にたとえば図示されないボルトなどにより取り付けられている。なお図１０～図１２では作業体１０３の円柱状の本体部分から上方に軸が突出し、当該軸の先端部にはドリルなどの工具が設置されている。この軸はドリルなどの工具を回転させる回転中心軸であり、取り付けられたドリルに回転動力を伝えるための軸である。当該軸の先端部（ドリルなどの工具が取り付けられた部分）は作業体１０３の作用点１０３ａである。作用点１０３ａは、作業体１０３が被作業体に対する切削加工などの処理を行う部分である。当該作用点１０３ａが球面リンク中心点３０と重なるように、作業体１０３は先端側リンクハブ３に設置される。なお、作業体１０３はこのような軸が含まれない構成としてもよい。たとえば、作業体１０３としてカメラなどを用いてもよい。作業体１０３としてカメラを用いる場合、当該カメラを構成する光学系の焦点が球面リンク中心点３０と重なるように作業体１０３が配置される。

【0042】

作業体１０３を先端側リンクハブ３に固定する方法としては、任意の方法を採用できる。たとえば、ネジなどの固定部材を用いて作業体１０３を直接先端側リンクハブ３に固定してもよい。あるいは、先端側リンクハブ３にツールチェンジャまたはツールホルダを設置し、当該ツールチェンジャまたはツールホルダに作業体１０３を固定してもよい。

【0043】

図１０～図１２に示されたリンク作動装置では、基端側リンクハブ１が回転体２ａ～２ｃの外周より外側にまで延びるように形成されている。つまり基端側リンクハブ１の平面視における大きさは回転体２ａ～２ｃの平面視における大きさより大きくなっている。基端側リンクハブ１の平面形状は、図１０に示すような円形状であってもよいが、他の任意の形状、たとえば四角形や三角形などの多角形状であってもよく、楕円形状などでもよい。基端側リンクハブ１には３つの姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃが固定部３６ａ～３６ｃを介して固定されている。姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃとしては、たとえば電動モータなどを用いることができる。

【0044】

姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃはそれぞれ、歯車３８および回転伝達部材３７ａ～３７ｃを介して駆動力を伝達可能に、回転体２ａ～２ｃと接続されている。姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃは、平面視において回転中心軸１２を中心として周方向に実質的に等間隔に配置されている。なお、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃは、上記周方向において異なる間隔で配置されていてもよい。

【0045】

具体的には、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃはそれぞれ回転軸を含み、当該回転軸の端部に歯車３８が接続されている。また回転体２ａ～２ｃの外周部には回転伝達部材３７ａ～３７ｃがネジなどの固定部材４７により固定されている。回転伝達部材３７ａ～３７ｃは、外周部に歯車部を有する円環状の部材である。回転伝達部材３７ａ～３７ｃを回転体２ａ～２ｃに固定する方法としては、必要な強度および精度が得られれば、上述した固定部材４７を用いる方法以外の任意の方法を採用できる。たとえば、回転伝達部材３７ａ～３７ｃを接着、圧入、カシメなどの方法により回転体２ａ～２ｃに固定してもよい。なお、回転体２ａと回転伝達部材３７ａとが１つの部材により構成（つまり一体化）されてもよい。回転体２ｂと回転伝達部材３７ｂ、または回転体２ｃと回転伝達部材３７ｃも一体化されてもよい。このように回転体２ａ～２ｃと回転伝達部材３７ａ～３７ｃとが一体化した部品を用いることで、リンク作動装置の部品点数を削減できるとともに製造工程を簡略化できる。

【0046】

回転伝達部材３７ａ～３７ｃの歯車部は姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃの回転軸に接続された歯車３８と噛み合っている。姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃの回転軸が回転することにより、歯車３８および回転伝達部材３７ａ～３７ｃが回転し、結果的に回転体２ａ～２ｃを回転駆動することができる。なお、回転伝達部材３７ａ～３７ｃとしては、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃの回転軸の回転を回転体２ａ～２ｃに伝達できれば、他の構成の部材を採用してもよい。たとえば、回転伝達部材３７ａ～３７ｃとして、内歯車、ベルトプーリおよびベルト、傘歯車、ウォームなどを用いてもよい。あるいは、回転体２ａ～２ｃ自体が姿勢制御用駆動源の機能を有するようにしてもよい。たとえば、回転体２ａ～２ｃがダイレクトドライブモータの回転子となっていてもよい。

【0047】

回転体２ａ～２ｃにはリンク機構１１の第１リンク部材４ａ～４ｃが固定部材４６としてのネジにより固定されている。回転体２ａ～２ｃが姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃにより回転することにより、リンク機構１１の回転中心軸１２周りの位置が変更される。この結果、先端側リンクハブ３の姿勢を変更できる。

【0048】

＜作用＞
上記パラレルリンク機構において、３つ以上の回転体２ａ～２ｃには、回転中心軸１２の周りを囲むように環状の貫通孔２７ａ～２７ｃが形成されている。３つ以上の回転体２ａ～２ｃは、第１回転体としての回転体２ａと、回転体２ａから見て基端側リンクハブ１が位置する側に配置された第２回転体としての回転体２ｂとを含む。回転体２ｂに接続された第１リンク部材４ｂは、回転体２ａの貫通孔２７ａの内部を通り、先端側リンクハブ３側に延びている。

【0049】

この場合、回転体２ａ～２ｃの外側に第１リンク部材４ｂが配置される構成よりも、パラレルリンク機構を小型化することができる。また、環状に形成された貫通孔２７ａを通るように第１リンク部材４ｂが配置されているので、回転体２ａに対して回転体２ｂが相対的に回転しても、第１リンク部材４ｂが回転体２ａと干渉しない。また、第１リンク部材４ｃが回転体２ａ、２ｂのそれぞれの貫通孔２７ａ、２７ｂを通るように配置されているので、回転体２ａ、２ｂに対して回転体２ｃが相対的に回転しても第１リンク部材４ｃは２つの回転体２ａ、２ｂと干渉しない。

【0050】

上記パラレルリンク機構は、先端側リンクハブ３に設置される作業体１０３をさらに備えてもよい。作業体１０３は被作業体に対する作業を行う作用点１０３ａを含んでもよい。作用点１０３ａは球面リンク中心点３０と一致していてもよい。この場合、被作業体に対して、作用点１０３ａを中心として周方向の全域から作業体１０３をアプローチさせることができる。

【0051】

本開示に係るリンク作動装置は、上記パラレルリンク機構と、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃとを備える。姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃは、３つ以上の回転体２ａ～２ｃを回転させ、基端側リンクハブ１に対する先端側リンクハブ３の姿勢を変更する。

【0052】

この場合、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃが複数のリンク機構１１を個別に制御することで、先端側リンクハブ３を広範囲かつ精密に動作させることができる。また、上記のようなパラレルリンク機構を用いることで、軽量かつコンパクトなリンク作動装置を実現できる。

【0053】

上記リンク作動装置は、少なくとも３つの回転体２ａ～２ｃに接続された回転伝達部材３７ａ～３７ｃを備える。姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃは、回転伝達部材３７ａ～３７ｃを介して少なくとも３つの回転体２ａ～２ｃを回転させる。この場合、回転体２ａ～２ｃに別部材としての回転伝達部材３７ａ～３７ｃを設置するので、回転伝達部材３７ａ～３７ｃの材質を回転体２ａ～２ｃの材質とは独立して選択できる。

【0054】

＜変形例の構成および作用＞
図１３は、実施の形態２に係るリンク作動装置の変形例を示す斜視模式図である。図１４は、図１３に示されたリンク作動装置の側面模式図である。図１３および図１４に示されたリンク作動装置は、基本的には図１０～図１２に示されたリンク作動装置と同様の構成を備え，同様の効果を得ることができるが、パラレルリンク機構の構成が図１０～図１２に示されたリンク作動装置と異なっている。すなわち、図１３および図１４に示されたリンク作動装置では、パラレルリンク機構の構成が図９に示されたパラレルリンク機構の構成と同様となっている。このため、球面リンク中心点３０は、先端側リンクハブ３から見て基端側リンクハブ１と同じ側に位置している。また、当該球面リンク中心点３０に作用点１０３ａが一致するように、先端側リンクハブ３の裏面に作業体１０３が設置されている。このため、作業体１０３を操作する時の、球面リンク中心点３０まわりの慣性モーメントを図１０～図１２に示されたリンク作動装置より小さくできる。

【0055】

（実施の形態３）
＜リンク作動装置の構成＞
図１５は、実施の形態３に係るリンク作動装置の斜視模式図である。図１６は、図１５に示されたリンク作動装置の側面模式図である。図１７は、図１５に示されたリンク作動装置の部分断面模式図である。図１５～図１７に示されたリンク作動装置は、基本的には図１０～図１２に示されたリンク作動装置と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、パラレルリンク機構の構成が図１０～図１２に示されたリンク作動装置と異なっている。すなわち、図１５～図１７に示されたリンク作動装置では、回転体２ａ～２ｃと回転伝達部材３７ａ～３７ｃとのそれぞれを連結する連結機構部１３７ａ～１３７ｃが配置されている。

【0056】

図１５～図１７に示されたリンク作動装置において、環状の回転伝達部材３７ａ～３７ｃは、基端側リンクハブ１の表面に対して垂直な方向（回転中心軸１２に沿った方向）において回転体２ａ～２ｃと積層されるように配置されている。回転伝達部材３７ａ～３７ｃは回転体２ａ～２ｃと同軸上に配置されている。回転体２ａと回転伝達部材３７ａとは、第１連結機構部としての連結機構部１３７ａにより接続されている。連結機構部１３７ａは、固定部材としてのボルト７の外周を囲むように、回転中心軸１２回りに回転可能である。連結機構部１３７ａは円筒状の形状を有する。連結機構部１３７ａの基端側リンクハブ１側に位置する第１端部に回転伝達部材３７ａが固定されている。環状の回転伝達部材３７ａにおける内周側の領域が連結機構部１３７ａと接続されている。連結機構部１３７ａにおける第１端部と反対側の第２端部（上端部）に回転体２ａが固定されている。環状の回転体２ａにおける内周側の領域が連結機構部１３７ａと接続されている。

【0057】

連結機構部１３７ａの外周面上に、第２連結機構部としての連結機構部１３７ｂが配置されている。連結機構部１３７ｂは、連結機構部１３７ａとは独立して、回転中心軸１２回りに回転可能である。回転中心軸１２に沿った方向において、連結機構部１３７ｂの長さは連結機構部１３７ａの長さより短い。連結機構部１３７ｂは円筒状の形状を有する。連結機構部１３７ｂの基端側リンクハブ１側に位置する第１端部に回転伝達部材３７ｂが固定されている。環状の回転伝達部材３７ｂにおける内周側の領域が連結機構部１３７ｂと接続されている。連結機構部１３７ｂにおける第１端部と反対側の第２端部（上端部）に回転体２ｂが固定されている。環状の回転体２ｂにおける内周側の領域が連結機構部１３７ｂと接続されている。

【0058】

連結機構部１３７ｂの外周面上に、第３連結機構部としての連結機構部１３７ｃが配置されている。連結機構部１３７ｃは、連結機構部１３７ｂとは独立して、回転中心軸１２回りに回転可能である。回転中心軸１２に沿った方向において、連結機構部１３７ｃの長さは連結機構部１３７ｂの長さより短い。連結機構部１３７ｃは円筒状の形状を有する。連結機構部１３７ｃの基端側リンクハブ１側に位置する第１端部に回転伝達部材３７ｃが固定されている。環状の回転伝達部材３７ｃにおける内周側の領域が連結機構部１３７ｃと接続されている。連結機構部１３７ｃにおける第１端部と反対側の第２端部（上端部）に回転体２ｃが固定されている。環状の回転体２ｃにおける内周側の領域が連結機構部１３７ｃと接続されている。

【0059】

回転伝達部材３７ａ～３７ｃには、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃがそれぞれ歯車３８を介して接続されている。姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃを動作させることで、回転伝達部材３７ａ～３７ｃおよび連結機構部１３７ａ～１３７ｃを介して回転体２ａ～２ｃを個別に回転させることができる。

【0060】

なお、上述したリンク作動装置では、リンク機構１１の数が３であるため、連結機構部１３７ａ～１３７ｃおよび回転体２ａ～２ｃの数も３となっているが、リンク機構１１，連結機構部１３７ａ～１３７ｃおよび回転体２ａ～２ｃの数は４または５以上であってもよい。また、回転伝達部材３７ａ～３７ｃと連結機構部１３７ａ～１３７ｃとの固定方法、および連結機構部１３７ａ～１３７ｃと回転体２ａ～２ｃとの固定方法としては、任意の方法を採用できる。たとえば、当該固定方法としてネジなどの固定部材を用いる固定方法、圧入による固定方法、接着剤を用いる固定方法などを用いてもよい。

【0061】

また、回転伝達部材３７ａ～３７ｃと連結機構部１３７ａ～１３７ｃとが一体の部品として構成されていてもよい。あるいは、連結機構部１３７ａ～１３７ｃと回転体２ａ～２ｃとが一体の部品として構成されていてもよい。また、回転伝達部材３７ａ～３７ｃ自体がダイレクトドライブモータの回転子となるように、回転伝達部材３７ａ～３７ｃが姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃの機能を有するようにしてもよい。

【0062】

＜作用＞
上記リンク作動装置は、連結機構部１３７ａ～１３７ｃをさらに備えてもよい。連結機構部１３７ａ～１３７ｃは、３つ以上の回転体２ａ～２ｃと、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃとを接続してもよい。この場合、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃと回転体２ａ～２ｃとを、連結機構部１３７ａ～１３７ｃを介して接続するので、姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃと回転体２ａ～２ｃとを互いに離れた位置に配置できる。このため、回転体２ａ～２ｃに接続されるリンク機構１１と姿勢制御用駆動源３５ａ～３５ｃとが干渉すると言った問題の発生を抑制できる。

【0063】

今回開示された実施の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と考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく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を意図される。

【0064】

（付記１）
基端側リンクハブと、
３つ以上のリンク機構と、
３つ以上の回転体と、
先端側リンクハブとを備え、
前記３つ以上の回転体は、それぞれの回転中心軸が一致するように並んで配置された状態で前記基端側リンクハブと回転自在に連結され、
前記３つ以上のリンク機構のそれぞれは、
第１リンク部材と、
前記第１リンク部材に第１回転対偶部において回転可能に接続された第２リンク部材とを含み、
前記第２リンク部材は、前記先端側リンクハブに第２回転対偶部において回転可能に接続され、
前記３つ以上のリンク機構のそれぞれの前記第１リンク部材は、前記３つ以上の回転体のうちの１つに固定されており、
前記第１回転対偶部の第１中心軸と、前記第２回転対偶部の第２中心軸と、前記回転中心軸とは球面リンク中心点で交わり、
前記先端側リンクハブの中心軸の延びる方向に対して、前記第２中心軸は傾斜している、パラレルリンク機構。

【0065】

（付記２）
前記先端側リンクハブに設置される作業体をさらに備え、
前記作業体は被作業体に対する作業を行う作用点を含み、
前記作用点は前記球面リンク中心点と一致している、付記１に記載のパラレルリンク機構。

【0066】

（付記３）
前記球面リンク中心点は、前記先端側リンクハブから見て前記基端側リンクハブとは反対側に位置する、付記１または付記２に記載のパラレルリンク機構。

【0067】

（付記４）
前記球面リンク中心点は、前記先端側リンクハブから見て前記基端側リンクハブと同じ側に位置する、付記１または付記２に記載のパラレルリンク機構。

【0068】

（付記５）
付記１から付記４のいずれかに記載のパラレルリンク機構と、
前記３つ以上の回転体を回転させ、前記基端側リンクハブに対する前記先端側リンクハブの姿勢を変更する姿勢制御用駆動源とを備える、リンク作動装置。

【0069】

（付記６）
前記３つ以上の回転体と、前記姿勢制御用駆動源とを接続する連結機構部をさらに備える、付記５に記載のリンク作動装置。

【符号の説明】

【0070】

１ 基端側リンクハブ、２ａ，２ｂ，２ｃ 回転体、２ａａ，２ｂａ，２ｃａ 外周端面、３ 先端側リンクハブ、４ａ，４ｂ，４ｃ 第１リンク部材、６ａ，６ｂ，６ｃ 第２リンク部材、７ ボルト、８ ナット、１１ リンク機構、１２ 回転中心軸、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 第１中心軸、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 第２中心軸、１９ 回転抵抗低減部材、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 第１回転対偶部、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 第２回転対偶部、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 貫通孔、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 接続部、３０ 球面リンク中心点、３１ 先端側リンクハブ中心軸、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 姿勢制御用駆動源、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 固定部、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 回転伝達部材、３８ 歯車、４６，４７ 固定部材、１０３ 作業体、１０３ａ 作用点、１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ 連結機構部。

【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】