(57)【要約】【課題】ワイヤに大きな負荷が作用することを抑制できる多関節機構を提供する。【解決手段】隣り合うリンク１００，２００の各々は、第２リンク２００が第１リンク１００に対し第１回転方向に相対回転することで接触する第１接触面１１Ｄ，２１Ｐを有する。複数のリンク１００，２００の各々には、第１接触面１１Ｄ，２１Ｐに開口し、第１ワイヤ４１が配索される第１貫通孔１２０，２２０が形成される。第１リンク１００の第１貫通孔１２０の先端部及び第２リンク２００の第１貫通孔２２０の基端部において、複数のリンクが第１接触状態となる場合に、第１貫通孔１２０，２２０同士が接続する部分で曲がる第１ワイヤ４１の曲げ中心ＦＣ１側の内壁面を外側内壁面１２２，２２２としたとき、外側内壁面１２２，２２２は、第１貫通孔１２０，２２０の開口端に進むに連れて曲げ中心ＦＣ１に近付くように傾く。【選択図】図１７
2020015151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列的に連結される複数のリンクであって、隣り合う前記リンク同士が相対回転可能に連結される複数のリンクと、
第１端が先端の前記リンクに固定され、複数の前記リンクに沿うように複数の前記リンクの内部に配索される第１ワイヤと、を備え、
隣り合う前記リンクのうち、先端側に位置する前記リンクを先端側リンクとし、基端側に位置する前記リンクを基端側リンクとしたとき、
隣り合う前記リンクの各々は、前記先端側リンクが前記基端側リンクに対し第１回転方向に相対回転することで接触する第１接触面を有し、
複数の前記リンクの各々には、前記第１接触面に開口し、前記第１ワイヤが配索される第１貫通孔が形成され、
複数の前記リンクは、前記第１ワイヤが牽引されることで、隣り合う前記リンクの前記第１接触面同士が接触するとともに、前記第１貫通孔同士が交差するように接続する第１接触状態となるものであって、
前記基端側リンクの前記第１貫通孔の先端部及び前記先端側リンクの前記第１貫通孔の基端部において、前記複数の前記リンクが前記第１接触状態となる場合に、前記第１貫通孔同士が接続する部分で曲がる前記第１ワイヤの曲げ中心側の内壁面を第１内壁面としたとき、前記第１内壁面は、前記第１貫通孔の開口端に進むに連れて前記曲げ中心に近付くように傾く
多関節機構。
【請求項２】
前記第１内壁面は、曲面状をなす
請求項１に記載の多関節機構。
【請求項３】
複数の前記リンクの各々において、前記第１貫通孔の中間部における孔径は、前記リンクの前記第１貫通孔の端部における孔径よりも大きい
請求項１又は請求項２に記載の多関節機構。
【請求項４】
複数の前記リンクのうち、少なくとも１つの前記リンクを切替リンクとしたとき、
前記切替リンクの側面視において、前記切替リンクの先端の前記第１接触面及び基端の前記第１接触面は、前記切替リンクの先端側で隣り合う前記リンクとの回転中心と、前記切替リンクの基端側で隣り合う前記リンクとの回転中心と、を結んだ直線の両側に分かれるように形成される
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の多関節機構。
【請求項５】
前記切替リンクには、前記第１貫通孔を分断する凹部が形成され、
前記凹部には、前記第１ワイヤが巻き掛けられるプーリが配置される
請求項４に記載の多関節機構。
【請求項６】
第１端が先端の前記リンクに固定され、複数の前記リンクに沿うように複数の前記リンクの内部に配索される第２ワイヤを備え、
隣り合う前記リンクの各々は、前記先端側リンクが前記基端側リンクに対し前記第１回転方向とは逆の第２回転方向に相対回転することで接触する第２接触面を有し、
複数の前記リンクの各々には、前記第２接触面に開口し、前記第２ワイヤが配索される第２貫通孔が形成され、
複数の前記リンクは、前記第２ワイヤが牽引されることで、隣り合う前記リンクの前記第２接触面同士が接触するとともに、前記第２貫通孔同士が直線状に接続する第２接触状態となるものであって、
前記基端側リンクの前記第２貫通孔の先端部及び前記先端側リンクの前記第２貫通孔の基端部において、前記複数の前記リンクが前記第２接触状態となる場合に、前記第２貫通孔の開口端で曲がる前記第２ワイヤの曲げ中心側の内壁面を第２内壁面としたとき、前記第２内壁面は、前記第２貫通孔の開口端に進むに連れて前記曲げ中心に近付くように傾く
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の多関節機構。
【請求項７】
前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤを牽引する駆動部を備え、
前記駆動部は、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤが巻き掛けられる回転体を有し、
前記回転体は、第１駆動方向に回転する場合に、前記第１ワイヤを巻き取りながら前記第２ワイヤを繰り出し、前記第１駆動方向とは逆方向の第２駆動方向に回転する場合に、前記第１ワイヤを繰り出しながら前記第２ワイヤを巻き取る
請求項６に記載の多関節機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多関節機構の一例として、交互に配置される複数の球状部材及び複数の連結部材と、複数の球状部材及び複数の連結部材を連結する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、を備える動作表出機構が記載されている。動作表出機構において、球状部材を介して隣り合う連結部材は、球状部材の周面に沿って、相対回転可能とされる。第１ワイヤ及び第２ワイヤは、複数の球状部材及び複数の連結部材の内部を通った状態で、先端の連結部材に固定される。そして、動作表出装置は、第１ワイヤ及び第２ワイヤの一方のワイヤを送り出すとともに他方のワイヤを引っ張ることで、複数の連結部材を伸びた配置としたり曲げた配置としたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４２２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような動作表出装置は、複数の連結部材に沿ってワイヤが配置されるために、複数の連結部材を曲げた配置とするときに、ワイヤに曲げ半径の小さな部分が生じやすい。このため、上記のような動作表出装置は、複数の連結部材を曲げた配置とするときに、ワイヤが小さな曲げ半径で曲がることで、ワイヤに大きな負荷が作用しやすいという課題がある。本発明の目的は、ワイヤに大きな負荷が作用することを抑制できる多関節機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する多関節機構は、直列的に連結される複数のリンクであって、隣り合う前記リンク同士が相対回転可能に連結される複数のリンクと、第１端が先端の前記リンクに固定され、複数の前記リンクに沿うように複数の前記リンクの内部に配索される第１ワイヤと、を備え、隣り合う前記リンクのうち、先端側に位置する前記リンクを先端側リンクとし、基端側に位置する前記リンクを基端側リンクとしたとき、隣り合う前記リンクの各々は、前記先端側リンクが前記基端側リンクに対し第１回転方向に相対回転することで接触する第１接触面を有し、複数の前記リンクの各々には、前記第１接触面に開口し、前記第１ワイヤが配索される第１貫通孔が形成され、複数の前記リンクは、前記第１ワイヤが牽引されることで、隣り合う前記リンクの前記第１接触面同士が接触するとともに、前記第１貫通孔同士が交差するように接続する第１接触状態となるものであって、前記基端側リンクの前記第１貫通孔の先端部及び前記先端側リンクの前記第１貫通孔の基端部において、前記複数の前記リンクが前記第１接触状態となる場合に、前記第１貫通孔同士が接続する部分で曲がる前記第１ワイヤの曲げ中心側の内壁面を第１内壁面としたとき、前記第１内壁面は、前記第１貫通孔の開口端に進むに連れて前記曲げ中心に近付くように傾く。
【０００６】
上記構成の多関節機構は、第１ワイヤを牽引することで、複数のリンクが第１接触状態となる。ここで、複数のリンクが第１接触状態になる場合には、隣り合うリンクの第１貫通孔同士が交差するように接続される点で、第１貫通孔に配索される第１ワイヤに曲がる部分が生じる。この点、上記構成の多関節機構は、基端側リンクの第１貫通孔の先端部及び先端側リンクの第１貫通孔の基端部に、第１貫通孔の開口端に進むに連れて曲げ中心に近付くように傾く第１内壁面が形成される。このため、複数のリンクが第１接触状態となる場合に、第１ワイヤが第１内壁面に沿って湾曲するため、第１ワイヤの曲げ半径が小さくなりにくい。こうして、多関節機構は、ワイヤに大きな負荷が作用することを抑制できる。
【０００７】
上記多関節機構において、前記第１内壁面は、曲面状をなすことが好ましい。
上記構成の多関節機構は、複数のリンクが第１接触状態となる場合に、第１ワイヤの曲曲げ半径が急に変化することを抑制できる。よって、多関節機構は、ワイヤに大きな負荷が作用することをより抑制できる。
【０００８】
上記多関節機構において、複数の前記リンクの各々において、前記第１貫通孔の中間部における孔径は、前記リンクの前記第１貫通孔の端部における孔径よりも大きいことが好ましい。
【０００９】
上記構成によれば、第１ワイヤを牽引する場合など、第１ワイヤがリンクの第１貫通孔の内部を移動する場合に、第１ワイヤが第１貫通孔の中間部を形成する内壁面に接触しにくくなる。よって、多関節機構は、第１ワイヤを牽引するのに必要な力を低減できる。
【００１０】
上記多関節機構において、複数の前記リンクのうち、少なくとも１つの前記リンクを切替リンクとしたとき、前記切替リンクの側面視において、前記切替リンクの先端の前記第１接触面及び基端の前記第１接触面は、前記切替リンクの先端側で隣り合う前記リンクとの回転中心と、前記切替リンクの基端側で隣り合う前記リンクとの回転中心と、を結んだ直線の両側に分かれるように形成されることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、隣り合うリンクの先端側リンクを切替リンクとすると、複数のリンクを第１接触状態とする場合に、先端側リンクの基端側リンクに対する相対的な回転方向、つまり、第１回転方向が変化する。よって、多関節機構は、複数のリンクのうちの任意のリンクを切替リンクとすることで、複数のリンクを第１接触状態とする場合の複数のリンクの配置を多様化できる。
【００１２】
上記多関節機構において、前記切替リンクには、前記第１貫通孔を分断する凹部が形成され、前記凹部には、前記第１ワイヤが巻き掛けられるプーリが配置されることが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、第１ワイヤは、切替リンクの内部を移動するときに、回転するプーリに案内される。このため、第１ワイヤは、切替リンクの内部を移動するときに、第１貫通孔を形成する内壁面と摺動しにくくなる。よって、多関節機構は、第１ワイヤを牽引するのに必要な力をより低減できる。
【００１４】
上記多関節機構は、第１端が先端の前記リンクに固定され、複数の前記リンクに沿うように複数の前記リンクの内部に配索される第２ワイヤを備え、隣り合う前記リンクの各々は、前記先端側リンクが前記基端側リンクに対し前記第１回転方向とは逆の第２回転方向に相対回転することで接触する第２接触面を有し、複数の前記リンクの各々には、前記第２接触面に開口し、前記第２ワイヤが配索される第２貫通孔が形成され、複数の前記リンクは、前記第２ワイヤが牽引されることで、隣り合う前記リンクの前記第２接触面同士が接触するとともに、前記第２貫通孔同士が直線状に接続する第２接触状態となるものであって、前記基端側リンクの前記第２貫通孔の先端部及び前記先端側リンクの前記第２貫通孔の基端部において、前記複数の前記リンクが前記第２接触状態となる場合に、前記第２貫通孔の開口端で曲がる前記第２ワイヤの曲げ中心側の内壁面を第２内壁面としたとき、前記第２内壁面は、前記第２貫通孔の開口端に進むに連れて前記曲げ中心に近付くように傾くことが好ましい。
【００１５】
上記構成の多関節機構は、第２ワイヤを牽引することで、複数のリンクが第２接触状態となる。複数のリンクが第２接触状態となる場合には、隣り合うリンクの第２貫通孔同士が直線状に接続されるため、第２貫通孔に配索される第２ワイヤが曲がらない。言い換えれば、複数のリンクが第１接触状態となる場合には、隣り合うリンクの第２貫通孔同士が接続されなくなるとともに異なる方向を向いた状態となる。その結果、複数のリンクが第１接触状態になる場合には、基端側リンク及び先端側リンクの第２貫通孔の開口縁で第２ワイヤが曲がる。この点、上記構成の多関節機構は、基端側リンクの第２貫通孔の先端部及び先端側リンクの第２貫通孔の基端部に、第２貫通孔の開口端に進むに連れて曲げ中心に近付くように傾く第２内壁面が形成される。このため、複数のリンクが第１接触状態となる場合に、第２ワイヤが第２内壁面に沿って曲がることで、第２ワイヤの曲げ半径が小さくなりにくい。こうして、多関節機構は、第２ワイヤに大きな負荷が作用することを抑制できる。
【００１６】
上記多関節機構において、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤを牽引する駆動部を備え、前記駆動部は、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤが巻き掛けられる回転体を有し、前記回転体は、第１駆動方向に回転する場合に、前記第１ワイヤを巻き取りながら前記第２ワイヤを繰り出し、前記第１駆動方向とは逆方向の第２駆動方向に回転する場合に、前記第１ワイヤを繰り出しながら前記第２ワイヤを巻き取ることが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、多関節機構は、回転体を第１駆動方向又は第２駆動方向に回転させることで、複数のリンクを第１接触状態としたり第２接触状態としたりできる。つまり、多関節機構は、単一のアクチュエータで、複数のリンクの状態を第１接触状態及び第２接触状態に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成の多関節機構は、ワイヤに大きな負荷が作用することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る多関節機構の側面図。
【図２】上方から見た多関節機構の分解斜視図。
【図３】下方から見た多関節機構の分解斜視図。
【図４】第１貫通孔を断面図視した多関節機構の側断面図。
【図５】第２貫通孔を断面図視した多関節機構の側断面図。
【図６】図４の部分拡大図。
【図７】図５の部分拡大図。
【図８】多関節機構の第５リンクの正面図。
【図９】第５リンクとワイヤと固定部の分解斜視図。
【図１０】第５リンクに対するワイヤの固定態様を示す斜視図。
【図１１】ワイヤの張力を調整する様子を示す斜視図。
【図１２】複数のリンクが伸長した様子を示す多関節機構の側断面図。
【図１３】第５リンクが回転する様子を示す多関節機構の側断面図。
【図１４】第４リンクが回転する様子を示す多関節機構の側断面図。
【図１５】第３リンクが回転する様子を示す多関節機構の側断面図。
【図１６】第２リンクが回転する様子を示す多関節機構の側断面図。
【図１７】図１６の部分拡大図。
【図１８】図１６の部分拡大図。
【図１９】変更例の多関節機構を示す断面図であって、（ａ）は複数のリンクが第２接触状態となる場合を示し、（ｂ）は複数のリンクが第１接触状態となる場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、一実施形態に係る多関節機構について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の多関節機構は、所定の動作を反復して行うための機構である。また、以降の説明では、同一名称を付した複数の構成部材のうち、任意の構成部材を特定しない場合には、構成部材に符号を付さないものとする。
【００２１】
図１に示すように、多関節機構１０は、複数のリンク２０と、隣り合うリンクを相対回転可能に連結する複数の連結軸３０（３１〜３４）と、複数のリンク２０の内部に配索される一対のワイヤ４０（４１，４２）と、ワイヤ４０を駆動する駆動部５０と、一対のワイヤ４０をリンクに固定する一対の固定部６０（６１，６２）と、を備える。図１に示す状態において、多関節機構１０は、基端を固定端とし、先端を自由端とする梁状をなしている。
【００２２】
以降の説明では、多関節機構１０において、連結軸３０の延びる方向を「幅方向」とし、幅方向と直交する方向を「厚さ方向」とする。厚さ方向は、図１に示す状態において、複数のリンク２０が並ぶ方向と直交する方向でもある。また、多関節機構１０の厚さ方向における一方の面を「上面」とも言い、他方の面を「底面」とも言う。
【００２３】
図１に示すように、複数のリンク２０は、連結軸３０により直列的に連結される。複数のリンク２０は、基端から先端に向かって、第１リンク１００、第２リンク２００、第３リンク３００、第４リンク４００及び第５リンク５００を備える。本実施形態において、複数のリンク２０は、先端のリンクであるほど厚みが薄くなる。
【００２４】
第１リンク１００について説明する。
図２及び図３に示すように、第１リンク１００は、複数のリンク２０のうち、最も基端に配置されるリンクである。第１リンク１００は、上面及び底面を側面とするような略三角柱状をなすリンク本体１０１と、リンク本体１０１の基端に形成される第１ヒンジ１０２と、リンク本体１０１の先端に形成される第２ヒンジ１０３と、を有する。
【００２５】
図１〜図３に示すように、第１リンク１００のリンク本体１０１は、先端に、幅方向に延びる先端側第１接触面１１Ｄ及び先端側第２接触面１２Ｄを有する。厚さ方向において、先端側第１接触面１１Ｄは、第２ヒンジ１０３とリンク本体１０１の上面との間に位置し、先端側第２接触面１２Ｄは、第２ヒンジ１０３とリンク本体１０１の底面との間に位置する。また、図１及び図２に示すように、先端側第１接触面１１Ｄは、基端から先端に向かうに連れて、リンク本体１０１の上面から第２ヒンジ１０３の軸線に向かうように傾斜する平面であり、先端側第２接触面１２Ｄは、リンク本体１０１の厚さ方向に延びる平面である。
【００２６】
図４及び図５に示すように、リンク本体１０１には、第１貫通孔１２０及び第２貫通孔１３０が基端から先端に貫通形成される。第１貫通孔１２０は、リンク本体１０１の先端側第１接触面１１Ｄに開口し、第２貫通孔１３０は、リンク本体１０１の先端側第２接触面１２Ｄに開口する。
【００２７】
図４に示すように、第１貫通孔１２０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。図６に示すように、第１貫通孔１２０の先端部には、第１貫通孔１２０の先端の開口端に向かうに連れて孔径が大きくなる第１拡径部１２１が形成される。第１拡径部１２１において、リンク本体１０１の上面に近い内壁面である外側内周面１２２は、第１貫通孔１２０の形成方向に対して傾斜する曲面である。一方、第１拡径部１２１において、リンク本体１０１の上面から遠い内壁面である内側内周面１２３は、第１貫通孔１２０の形成方向に沿って延びる。つまり、外側内周面１２２は、第１貫通孔１２０の先端の開口端に向かうに連れて、次第に内側内周面１２３から遠ざかる。
【００２８】
図５に示すように、第２貫通孔１３０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。図７に示すように、第２貫通孔１３０の先端部には、第２貫通孔１３０の先端の開口端に向かうに連れて孔径が大きくなる第２拡径部１３１が形成される。第２拡径部１３１において、リンク本体１０１の底面に近い内壁面である外側内周面１３２は、第１貫通孔１２０の形成方向に沿って延びる。一方、第２拡径部１３１において、リンク本体１０１の底面から遠い内壁面である内側内周面１３３は、第２貫通孔１３０の形成方向に対して傾斜する曲面である。つまり、内側内周面１３３は、第２貫通孔１３０の先端の開口端に向かうに連れて、次第に外側内周面１３２から遠ざかる。
【００２９】
図３に示すように、第１ヒンジ１０２は、幅方向に間隔をあけて２つ形成され、図２に示すように、第２ヒンジ１０３は幅方向における中央部に１つ形成される。本実施形態では、第１リンク１００は、第１ヒンジ１０２を介して、回転不能に固定される。つまり、第１リンク１００は、多関節機構１０において、動作しない部分となる。
【００３０】
第２リンク２００について説明する。
図２及び図３に示すように、第２リンク２００は、複数のリンク２０のうち、第１リンク１００の次に基端寄りに配置されるリンクである。第２リンク２００は、上面及び底面を側面とするような略三角柱状をなすリンク本体２０１と、リンク本体２０１の基端に形成される第１ヒンジ２０２と、リンク本体２０１の先端に形成される第２ヒンジ２０３と、を備える。また、図４及び図５に示すように、第２リンクは、第１ワイヤ４１が巻き掛けられる複数の第１プーリ２０４と、第２ワイヤ４２が巻き掛けられる複数の第２プーリ２０５と、を有する。
【００３１】
図１〜図３に示すように、第２リンク２００のリンク本体２０１は、基端に幅方向に延びる基端側第１接触面２１Ｐ及び基端側第２接触面２２Ｐを有し、先端に幅方向に延びる先端側第１接触面２１Ｄ及び先端側第２接触面２２Ｄを有する。厚さ方向において、基端側第１接触面２１Ｐは、第１ヒンジ２０２とリンク本体２０１の上面との間に位置し、基端側第２接触面２２Ｐは、第１ヒンジ２０２とリンク本体２０１の底面との間に位置する。厚さ方向において、先端側第１接触面２１Ｄは、第２ヒンジ２０３とリンク本体２０１の底面との間に位置し、先端側第２接触面２２Ｄは、第２ヒンジ２０３とリンク本体２０１の上面との間に位置する。
【００３２】
つまり、第２リンク２００の側面視において、基端側第１接触面２１Ｐ及び先端側第１接触面２１Ｄは、第１ヒンジ２０２の軸線及び第２ヒンジ２０３の軸線を結んだ直線の両側に分かれるように形成される。また、同側面視において、基端側第２接触面２２Ｐ及び先端側第２接触面２２Ｄは、第１ヒンジ２０２の軸線及び第２ヒンジ２０３の軸線を結んだ直線の両側に分かれるように形成される。この点で、第２リンク２００は「切替リンク」の一例に相当する。
【００３３】
図１〜図３に示すように、基端側第１接触面２１Ｐは、基端から先端に向かうに連れて、第１ヒンジ２０２の軸線からリンク本体２０１の上面に向かうように傾斜する平面であり、先端側第１接触面２１Ｄは、基端から先端に向かうに連れて、リンク本体２０１の底面から第２ヒンジ２０３の軸線に向かうように傾斜する平面である。また、基端側第２接触面２２Ｐ及び先端側第２接触面２２Ｄは、リンク本体２０１の厚さ方向に延びる平面である。
【００３４】
図４及び図５に示すように、リンク本体２０１の底面には、上面に向かって凹部２４０が形成される。凹部２４０の基端面には、第１プーリ２０４を収容する基端側第１収容溝２４１Ｐ及び第２プーリ２０５を収容する基端側第２収容溝２４２Ｐが形成され、凹部２４０の先端面には、第１プーリ２０４を収容する先端側第１収容溝２４１Ｄ及び第２プーリ２０５を収容する先端側第２収容溝２４２Ｄが形成される。基端側第１収容溝２４１Ｐ及び先端側第１収容溝２４１Ｄは、基端側第２収容溝２４２Ｐ及び先端側第２収容溝２４２Ｄに対して、幅方向にずれた位置に形成される。また、基端側第１収容溝２４１Ｐ及び先端側第２収容溝２４２Ｄは、リンク本体２０１の上面寄りの位置に形成され、基端側第２収容溝２４２Ｐ及び先端側第１収容溝２４１Ｄは、リンク本体２０１の底面寄りの位置に形成される。
【００３５】
また、リンク本体２０１には、第１貫通孔２２０及び第２貫通孔２３０が基端から先端に貫通形成される。リンク本体２０１において、第１貫通孔２２０及び第２貫通孔２３０は、凹部２４０によって分断される。このため、第１貫通孔２２０は、基端側第１接触面２１Ｐ及び凹部２４０の基端側第１収容溝２４１Ｐに開口するとともに、凹部２４０の先端側第１収容溝２４１Ｄ及び先端側第１接触面２１Ｄに開口する。また、第２貫通孔２３０は、基端側第２接触面２２Ｐ及び凹部２４０の基端側第２収容溝２４２Ｐに開口するとともに、凹部２４０の先端側第２収容溝２４２Ｄ及び先端側第２接触面２２Ｄに開口する。
【００３６】
図４に示すように、第１貫通孔２２０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。図６に示すように、第１貫通孔２２０の基端部には、第１貫通孔２２０の基端の開口端に向かうに連れて孔径が大きくなる第１拡径部２２１が形成される。第１拡径部２２１において、リンク本体２０１の上面に近い内壁面である外側内周面２２２は、第１貫通孔２２０の形成方向に対して傾斜する曲面である。一方、第１拡径部２２１において、リンク本体２０１の上面から遠い内壁面である内側内周面２２３は、第１貫通孔２２０の形成方向に沿って延びる。つまり、外側内周面２２２は、第１貫通孔２２０の基端の開口端に向かうに連れて、次第に内側内周面２２３から遠ざかる。
【００３７】
図５に示すように、第２貫通孔２３０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。図７に示すように、第２貫通孔２３０の基端部には、第１貫通孔２２０の基端の開口端に向かうに連れて孔径が大きくなる第２拡径部２３１が形成される。第２拡径部２３１において、リンク本体２０１の底面に近い内壁面である外側内周面２３２は、第１貫通孔２２０の形成方向に沿って延びる。一方、第２拡径部２３１において、リンク本体２０１の底面から遠い内壁面である内側内周面２３３は、第２貫通孔２３０の形成方向に対して傾斜する曲面である。つまり、内側内周面２３３は、第２貫通孔２３０の基端の開口端に向かうに連れて、次第に外側内周面２３２から遠ざかる。
【００３８】
図３に示すように、第１ヒンジ２０２は、幅方向に間隔をあけて２つ形成され、図２に示すように、第２ヒンジ２０３は幅方向における中央部に１つ形成される。図２及び図３に示すように、第２リンク２００の第１ヒンジ２０２は、第１リンク１００の第２ヒンジ１０３と、第１連結軸３１を介して相対回転可能に連結される。
【００３９】
第３リンク３００について説明する。
図２及び図３に示すように、第３リンク３００は、複数のリンク２０のうち、中間部に配置されるリンクである。第３リンク３００は、上面及び底面を側面とするような略三角柱状をなすリンク本体３０１と、リンク本体３０１の基端に形成される第１ヒンジ３０２と、リンク本体３０１の先端に形成される第２ヒンジ３０３と、を備える。また、図４及び図５に示すように、第３リンク３００は、第１ワイヤ４１が巻き掛けられる複数の第１プーリ３０４と、第２ワイヤ４２が巻き掛けられる複数の第２プーリ３０５と、を有する。
【００４０】
図１〜図３に示すように、第３リンク３００のリンク本体３０１は、基端に幅方向に延びる基端側第１接触面３１Ｐ及び基端側第２接触面３２Ｐを有し、先端に幅方向に延びる先端側第１接触面３１Ｄ及び先端側第２接触面３２Ｄを有する。厚さ方向において、基端側第１接触面３１Ｐは、第１ヒンジ３０２とリンク本体３０１の底面との間に位置し、基端側第２接触面３２Ｐは、第１ヒンジ３０２とリンク本体３０１の上面との間に位置する。厚さ方向において、先端側第１接触面３１Ｄは、第２ヒンジ３０３とリンク本体３０１の上面との間に位置し、先端側第２接触面３２Ｄは、第２ヒンジ３０３とリンク本体３０１の底面との間に位置する。
【００４１】
つまり、第２リンク２００の側面視において、基端側第１接触面３１Ｐ及び先端側第１接触面３１Ｄは、第１ヒンジ３０２の軸線及び第２ヒンジ３０３の軸線を結んだ直線の両側に分かれるように形成される。また、同側面視において、基端側第２接触面３２Ｐ及び先端側第２接触面３２Ｄは、第１ヒンジ３０２の軸線及び第２ヒンジ３０３の軸線を結んだ直線の両側に分かれるように形成される。この点で、本実施形態では、第３リンク３００が「切替リンク」の一例に相当する。
【００４２】
図１〜図３に示すように、基端側第１接触面３１Ｐは、基端から先端に向かうに連れて、第１ヒンジ３０２の軸線からリンク本体３０１の裏面に向かうように傾斜する平面であり、先端側第１接触面３１Ｄは、基端から先端に向かうに連れて、リンク本体３０１の表面から第２ヒンジ３０３の軸線に向かうように傾斜する平面である。また、基端側第２接触面３２Ｐ及び先端側第２接触面３２Ｄは、リンク本体３０１の厚さ方向に延びる平面である。
【００４３】
図４及び図５に示すように、リンク本体３０１の底面には、上面に向かって凹部３４０が形成される。凹部３４０の基端面には、第１プーリ３０４を収容する基端側第１収容溝３４１Ｐ及び第２プーリ３０５を収容する基端側第２収容溝３４２Ｐが形成され、凹部３４０の先端面には、第１プーリ３０４を収容する先端側第１収容溝３４１Ｄ及び第２プーリ３０５を収容する先端側第２収容溝３４２Ｄが形成される。基端側第１収容溝３４１Ｐ及び先端側第１収容溝３４１Ｄは、基端側第２収容溝３４２Ｐ及び先端側第２収容溝３４２Ｄに対して、幅方向にずれた位置に形成される。また、基端側第２収容溝３４２Ｐ及び先端側第１収容溝３４１Ｄは、リンク本体３０１の上面寄りの位置に形成され、基端側第１収容溝３４１Ｐ及び先端側第２収容溝３４２Ｄは、リンク本体３０１の底面寄りの位置に形成される。
【００４４】
また、リンク本体３０１には、第１貫通孔３２０及び第２貫通孔３３０が基端から先端に貫通形成される。リンク本体３０１において、第１貫通孔３２０及び第２貫通孔３３０は、凹部３４０によって分断される。このため、第１貫通孔３２０は、基端側第１接触面３１Ｐ及び凹部３４０の基端側第１収容溝３４１Ｐに開口するとともに、凹部３４０の先端側第１収容溝３４１Ｄ及び先端側第１接触面３１Ｄに開口する。また、第２貫通孔３３０は、基端側第２接触面３２Ｐ及び凹部３４０の基端側第２収容溝３４２Ｐに開口するとともに、凹部３４０の先端側第２収容溝３４２Ｄ及び先端側第２接触面３２Ｄに開口する。
【００４５】
図４に示すように、第１貫通孔３２０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。また、図５に示すように、第２貫通孔３３０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。
【００４６】
図３に示すように、第１ヒンジ３０２は、幅方向に間隔をあけて２つ形成され、図２に示すように、第２ヒンジ３０３は幅方向における中央部に１つ形成される。図２及び図３に示すように、第３リンク３００の第１ヒンジ３０２は、第２リンク２００の第２ヒンジ２０３と、第２連結軸３２を介して相対回転可能に連結される。
【００４７】
第４リンク４００について説明する。
図２及び図３に示すように、第４リンク４００は、複数のリンク２０のうち、第５リンク５００の次に先端寄りに配置されるリンクである。第４リンク４００は、上面及び底面を側面とするような略三角柱状をなすリンク本体４０１と、リンク本体４０１の基端に形成される第１ヒンジ４０２と、リンク本体４０１の先端に形成される第２ヒンジ４０３と、を有する。
【００４８】
図１〜図３に示すように、第４リンク４００のリンク本体４０１は、基端に幅方向に延びる基端側第１接触面４１Ｐ及び基端側第２接触面４２Ｐを有し、先端に幅方向に延びる先端側第１接触面４１Ｄ及び先端側第２接触面４２Ｄを有する。厚さ方向において、基端側第１接触面４１Ｐは、第１ヒンジ４０２とリンク本体４０１の上面との間に位置し、基端側第２接触面４２Ｐは、第１ヒンジ４０２とリンク本体４０１の底面との間に位置する。厚さ方向において、先端側第１接触面４１Ｄは、第２ヒンジ４０３とリンク本体４０１の上面との間に位置し、先端側第２接触面４２Ｄは、第２ヒンジ４０３とリンク本体４０１の底面との間に位置する。
【００４９】
図１〜図３に示すように、基端側第１接触面４１Ｐは、基端から先端に向かうに連れて、第１ヒンジ４０２の軸線からリンク本体４０１の上面に向かうように傾斜する平面であり、先端側第１接触面４１Ｄは、基端から先端に向かうに連れて、リンク本体４０１の上面から第２ヒンジ４０３の軸線に向かうように傾斜する平面である。また、基端側第２接触面４２Ｐ及び先端側第２接触面４２Ｄは、リンク本体４０１の厚さ方向に延びる平面である。
【００５０】
図４及び図５に示すように、リンク本体４０１には、第１貫通孔４２０及び第２貫通孔４３０が基端から先端に貫通形成される。第１貫通孔４２０は、リンク本体４０１の基端側第１接触面４１Ｐ及び先端側第１接触面４１Ｄに開口し、第２貫通孔４３０は、リンク本体４０１の基端側第２接触面４２Ｐ及び先端側第２接触面４２Ｄに開口する。
【００５１】
図４に示すように、第１貫通孔４２０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。また、図５に示すように、第２貫通孔４３０において、基端部及び先端部は孔径が略等しく、中間部は、基端部及び先端部よりも孔径が大きい。
【００５２】
図３に示すように、第１ヒンジ４０２は、幅方向に間隔をあけて２つ形成され、図２に示すように、第２ヒンジ４０３は幅方向における中央部に１つ形成される。図２及び図３に示すように、第４リンク４００の第１ヒンジ４０２は、第３リンク３００の第２ヒンジ３０３と、第３連結軸３３を介して相対回転可能に連結される。
【００５３】
第５リンク５００について説明する。
図２及び図３に示すように、第５リンク５００は、複数のリンク２０のうち、最も先端に配置されるリンクである。第５リンク５００は、上面及び底面を側面とするような略三角柱状をなすリンク本体５０１と、リンク本体５０１の基端に形成される第１ヒンジ５０２を有する。
【００５４】
図１〜図３に示すように、第５リンク５００のリンク本体５０１は、基端に幅方向に延びる基端側第１接触面５１Ｐ及び基端側第２接触面５２Ｐを有する。厚さ方向において、基端側第１接触面５１Ｐは、第１ヒンジ５０２とリンク本体５０１の上面との間に位置し、基端側第２接触面５２Ｐは、第１ヒンジ５０２とリンク本体５０１の底面との間に位置する。基端側第１接触面５１Ｐは、基端から先端に向かうに連れて、第１ヒンジ５０２の軸線からリンク本体５０１の上面に向かうように傾斜する平面であり、基端側第２接触面５２Ｐは、リンク本体５０１の厚さ方向に延びる平面である。
【００５５】
図４及び図５に示すように、リンク本体５０１には、第１貫通孔５２０及び第２貫通孔５３０が基端から先端に向かって形成され、収容凹部５５０が先端から基端に向かって形成される。また、リンク本体５０１には、第１貫通孔５２０と収容凹部５５０とを接続する第１固定孔５６１（５６０）及び第２貫通孔５３０と収容凹部５５０とを接続する第２固定孔５６２（５６０）が形成される。第１貫通孔５２０は、リンク本体５０１の基端側第１接触面５１Ｐに開口し、第２貫通孔５３０は、リンク本体５０１の基端側第２接触面５２Ｐに開口する。
【００５６】
図８及び図９に示すように、第５リンク５００の正面視において、収容凹部５５０は、略長円形状をなしている。第５リンクの正面視において、固定孔５６０は、略円形をなす円孔５６３と、矩形をなす一対の矩形孔５６４とを含む。円孔５６３及び矩形孔５６４は、収容凹部５５０の底面から第５リンク５００のリンク本体５０１の基端に向かって延びる。一対の矩形孔５６４は、円孔５６３の径方向に接続する。
【００５７】
図３に示すように、第１ヒンジ５０２は、幅方向に間隔をあけて２つ形成される。図２及び図３に示すように、第５リンク５００の第１ヒンジ５０２は、第４リンク４００の第２ヒンジ４０３と、第４連結軸３４を介して相対回転可能に連結される。
【００５８】
そして、図１に示すように、複数の連結軸３０が、複数のリンク２０を連結する。こうして、隣り合うリンクが両リンクを連結する連結軸３０の回転軸線を中心に相対回転することが可能となる。例えば、隣り合うリンクにおいて、基端側に位置するリンクを「基端側リンク」とし、先端側に位置するリンクを「先端側リンク」とすると、先端側リンクは、隣り合うリンクの第１接触面同士が接触するまで、基端側リンクに対して第１回転方向に相対的に回転できる。隣り合うリンクの第１接触面同士が接触すると、第１貫通孔が交差（屈曲）するように接続する。一方、先端側リンクは、隣り合うリンクの第２接触面同士が接触するまで、基端側リンクに対して第２回転方向に相対的に回転できる。隣り合うリンクの第２接触面同士が接触すると、第２貫通孔が直線状に接続する。
【００５９】
一例として、隣り合う第２リンク２００及び第３リンク３００に着目する場合、第２リンク２００が基端側リンクとなり、第３リンク３００が先端側リンクとなる。そして、第３リンク３００は、基端側第１接触面３１Ｐが第２リンク２００の先端側第１接触面２１Ｄに接触するまで、第２連結軸３２を中心に第１回転方向に回転できる。また、第３リンク３００は、基端側第２接触面３２Ｐが第２リンク２００の先端側第２接触面３２Ｄに接触するまで、第２連結軸３２を中心に第１回転方向とは逆の第２回転方向に回転できる。
【００６０】
以降の説明では、隣り合うリンクの第１接触面同士が接触するとともに、第１貫通孔同士が交差するように接続するときの複数のリンク２０の状態を「第１接触状態」と言い、隣り合うリンクの第２接触面同士が接触するとともに、第２貫通孔同士が交差するように接続するときの複数のリンク２０の状態を「第２接触状態」と言う。
【００６１】
次に、ワイヤ４０及び固定部６０について説明する。第１固定部６１は、第１ワイヤ４１を第５リンク５００に固定するための構成であり、第２固定部６２は、第２ワイヤ４２を第５リンク５００に固定するための構成である。
【００６２】
ワイヤ４０は、動力伝達部材であって、例えば、金属材料などで構成される。ワイヤ４０は、多関節機構１０の可動に必要な動力を伝達できる強度を有することが好ましい。
図９に示すように、固定部６０は、略円柱状をなす第１軸部６３及び第２軸部６４と、第１軸部６３から突出する一対の凸部６５と、第２軸部６４に嵌まるナット６６と、を有する。第１軸部６３及び第２軸部６４は、軸方向に接続される。第１軸部６３及び第２軸部６４には、ワイヤ４０が固定される。例えば、ワイヤ４０は、第１軸部６３及び第２軸部６４に軸方向に形成した孔に圧入されることで、第１軸部６３及び第２軸部６４に固定される。第１軸部６３において、一対の凸部６５は、第１軸部６３の径方向に突出する。第２軸部６４の外周面には、ナット６６が螺合するねじ山が形成される。固定部６０において、第１軸部６３、第２軸部６４及び一対の凸部６５は、第５リンク５００の固定孔５６０の内部を固定孔５６０の軸方向に移動可能な大きさに形成される。
【００６３】
ナット６６は、第２軸部６４の軸線回りに回転することにより、第２軸部６４の軸線に沿って進退移動する。また、ナット６６の外径は、第５リンク５００の固定孔５６０の内径よりも大きい。
【００６４】
次に、駆動部５０について説明する。
図１に示すように、駆動部５０は、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の第２端が固定される回転体５１と、回転体５１を回転させる駆動機構５２と、を有する。
【００６５】
回転体５１は、略円柱状をなした、いわゆるワイヤドラムである。回転体５１には、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２が巻き掛けられた状態で固定される。このとき、回転体５１には、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２が異なる方向に巻き掛けられる。なお、回転体５１には、ワイヤ４０を正確に巻き取ることができるように、ワイヤ４０の線径に応じた溝を形成してもよい。
【００６６】
駆動機構５２は、例えば、通電により回転するモータと、モータのトルクを増大させた状態で回転体５１に伝達する減速機と、を含んで構成される。駆動機構５２は、回転体５１を回転軸線回りの両方向に回転させることができるように構成される。
【００６７】
そして、駆動機構５２が回転体５１を第１駆動方向Ａ１に回転させる場合には、第１ワイヤ４１が回転体５１に巻き取られ、第２ワイヤ４２が回転体５１から繰り出される。言い換えれば、第１ワイヤ４１が牽引される。一方、駆動機構５２が回転体５１を第２駆動方向Ａ２に回転させる場合には、第１ワイヤ４１が回転体５１から繰り出され、第２ワイヤ４２が回転体５１に巻き取られる。言い換えれば、第２ワイヤ４２が牽引される。
【００６８】
図４及び図５に示すように、第１ワイヤ４１は、第２端が、複数のリンク２０に形成された第１貫通孔５２０，４２０，３２０，２２０，１２０を順に通され、第２ワイヤ４２は、第２端が、複数のリンク２０に形成された第２貫通孔５３０，４３０，３３０，２３０，１３０を順に通される。こうして、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２は、複数のリンク２０に沿うように複数のリンク２０の内部に配索される。
【００６９】
詳しくは、図４に示すように、第５リンク５００、第４リンク４００及び第１リンク１００において、第１ワイヤ４１は、リンク本体５０１，４０１，１０１の上面寄りに直線状に形成される第１貫通孔５２０，４２０，１２０内に配索される。また、図５に示すように、第２ワイヤ４２は、リンク本体５０１，４０１，１０１の底面寄りに直線状に形成される第２貫通孔５３０，４３０，１３０内に配索される。
【００７０】
一方、図４に示すように、第３リンク３００において、第１ワイヤ４１は、第１貫通孔３２０内を配索されるとともに、一対の第１プーリ３０４に案内されることにより、先端から基端に向かうに連れ、リンク本体３０１の上面寄りの位置から底面寄りの位置に向かうように配索される。同様に、図５に示すように、第３リンク３００において、第２ワイヤ４２は、第２貫通孔３３０内を配索されるとともに、一対の第２プーリ３０５に案内されることにより、先端から基端に向かうに連れ、リンク本体３０１の底面寄りの位置から上面寄りの位置に向かうように配索される。
【００７１】
また、図４に示すように、第２リンク２００において、第１ワイヤ４１は、第１貫通孔２２０内を配索されるとともに、一対の第１プーリ２０４に案内されることにより、先端から基端に向かうに連れ、リンク本体２０１の底面寄りの位置から上面寄りの位置に向かうように配索される。同様に、図５に示すように、第２リンク２００において、第２ワイヤ４２は、第２貫通孔２３０内を配索されるとともに、一対の第２プーリ２０５に案内されることにより、先端から基端に向かうに連れ、リンク本体２０１の上面寄りの位置から底面寄りの位置に向かうように配索される。
【００７２】
なお、第２リンク２００及び第３リンク３００の内部に配索された状態において、第１ワイヤ４１は、第１プーリ２０４を基端側第１収容溝２４１Ｐ及び先端側第１収容溝２４１Ｄに向けて押し付け、第１プーリ３０４を基端側第１収容溝３４１Ｐ及び先端側第１収容溝３４１Ｄに向けて押し付ける。また、同状態において、第２ワイヤ４２は、第２プーリ２０５を基端側第２収容溝２４２Ｐ及び先端側第２収容溝２４２Ｄに向けて押し付け、第２プーリ３０５を基端側第２収容溝３４２Ｐ及び先端側第２収容溝３４２Ｄに向けて押し付ける。このため、第１プーリ２０４，３０４及び第２プーリ２０５，３０５の軸部を支持する軸受などを別途に設けなくても、プーリが収容溝から脱落することが抑制される。
【００７３】
また、図４及び図５に示すように、第５リンク５００において、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の第１端は、固定部６０のナット６６が収容凹部５５０の底面に接触することで、第５リンク５００の内部に留まる。つまり、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の第１端は、第５リンク５００に固定される。このとき、固定部６０のナット６６を除く部分も、固定孔５６０の内部に配置される。
【００７４】
そして、第１リンク１００において、第１貫通孔１２０及び第２貫通孔１３０から引き出された第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の第２端は、駆動部５０の回転体５１に巻き掛けられた状態で固定される。このとき、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２は、弛みが生じないように張力を付与された状態で回転体５１に巻き掛けられることが好ましい。
【００７５】
ところが、本実施形態のような多関節機構１０において、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２を、完全に弛みの無い状態で回転体５１に固定することは容易でない。そして、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２に弛みが生じる場合には、回転体５１を回転させたときに、速やかに第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２が牽引されなくなる。つまり、この場合には、回転体５１を回転させるときに、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の即応性が低下する。
【００７６】
この点、図１０及び図１１に示すように、本実施形態の多関節機構１０は、ナット６６を第２軸部６４に対して相対的に回転させることで、固定部６０のナット６６を除く部分を第２軸部６４の軸方向に移動させる。詳しくは、固定部６０のナット６６を除く部分を先端に向かって移動させることで、固定部６０に固定されるワイヤ４０の第１端を先端に向かって移動させる。このため、ワイヤ４０が伸長し、ワイヤ４０の弛みが解消される。
【００７７】
また、ナット６６を回転させる場合には、固定部６０の凸部６５が第５リンク５００の矩形孔５６４に係合するため、固定部６０のナット６６を除く部分が回転しない。つまり、固定部６０の一対の凸部６５が第１軸部６３及び第２軸部６４の回り止めとして機能する。このため、固定部６０の第１軸部６３及び第２軸部６４に連結されるワイヤ４０の第１端が回転しない。したがって、固定部６０のナット６６の回転により、ワイヤ４０の弛みを解消する際に、ワイヤ４０の第１端に捻れが生じることが抑制される。
【００７８】
本実施形態の作用について説明する。詳しくは、図４及び図５に示す断面を組み合わせた断面図である図１２〜図１６を参照して、作用を説明する。
図１２に示すように、回転体５１が第２駆動方向Ａ２（図１参照）に最も回転した状態では、第１ワイヤ４１が回転体５１から最も繰り出され、第２ワイヤ４２が回転体５１に最も巻き取られた状態となる。つまり、第２ワイヤ４２が牽引されることで、複数のリンク２０の第２接触面同士が接触した「第２接触状態」となる。複数のリンク２０が第２接触状態である場合、複数のリンク２０の上面は、同一平面上に存在し、複数のリンク２０の底面は、同一平面上に存在する。
【００７９】
また、複数のリンク２０が第２接触状態である場合、複数の第１貫通孔１２０，２２０，３２０，４２０，５２０が直線状に配置され、第２貫通孔１３０，２３０，３３０，４３０，５３０が直線状に接続される。このため、複数のリンク２０が第２接触状態である場合、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２は、直線状に延びるため、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２に曲がる部分が生じない。その結果、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２に大きな負荷が作用しない。
【００８０】
図１３に示すように、図１２に示す状態から回転体５１が第１駆動方向Ａ１（図１参照）に回転すると、第１ワイヤ４１が回転体５１に巻き取られ、第２ワイヤ４２が回転体５１から繰り出される。つまり、第１ワイヤ４１が第５リンク５００を基端に向けて引くことで、第４連結軸３４の回転軸線回りのモーメントが第５リンク５００に作用する。その結果、第５リンク５００の基端側第１接触面５１Ｐが第４リンク４００の先端側第１接触面４１Ｄに接触するまで、第５リンク５００が第４リンク４００に対して相対的に第１回転方向Ｒ１４に回転する。第５リンク５００の基端側第１接触面５１Ｐが第４リンク４００の先端側第１接触面４１Ｄに接触すると、第５リンク５００の第１貫通孔５２０の基端部が第４リンク４００の第１貫通孔４２０の先端部に接続する。一方、第５リンク５００の第２貫通孔５３０の基端部が第４リンク４００の第２貫通孔４３０の先端部に接続しなくなる。
【００８１】
図１４に示すように、図１３に示す状態から回転体５１が第１駆動方向Ａ１（図１参照）に回転すると、第１ワイヤ４１が第４リンク４００及び第５リンク５００を基端に向けて引くことで、第３連結軸３３の回転軸線回りのモーメントが第４リンク４００に作用する。その結果、第４リンク４００の基端側第１接触面４１Ｐが第３リンク３００の先端側第１接触面３１Ｄに接触するまで、第４リンク４００が第３リンク３００に対して相対的に第１回転方向Ｒ１３に回転する。第４リンク４００の基端側第１接触面４１Ｐが第３リンク３００の先端側第１接触面３１Ｄに接触すると、第４リンク４００の第１貫通孔４２０の基端部が第３リンク３００の第１貫通孔３２０の先端部に接続する。一方、第４リンク４００の第２貫通孔４３０の基端部が第３リンク３００の第２貫通孔３３０の先端部に接続しなくなる。
【００８２】
図１５に示すように、図１４に示す状態から回転体５１が第１駆動方向Ａ１（図１参照）に回転すると、第１ワイヤ４１が第３リンク３００、第４リンク４００及び第５リンク５００を基端に向けて引くことで、第２連結軸３２の回転軸線回りのモーメントが第３リンク３００に作用する。その結果、第３リンク３００の基端側第１接触面３１Ｐが第２リンク２００の先端側第１接触面２１Ｄに接触するまで、第３リンク３００が第２リンク２００に対して相対的に第１回転方向Ｒ１２に回転する。第３リンク３００の基端側第１接触面３１Ｐが第２リンク２００の先端側第１接触面２１Ｄに接触すると、第３リンク３００の第１貫通孔３２０の基端部が第２リンク２００の第１貫通孔２２０の先端部に接続する。一方、第３リンク３００の第２貫通孔３３０の基端部が第２リンク２００の第２貫通孔２３０の先端部に接続しなくなる。
【００８３】
図１６に示すように、図１５に示す状態から回転体５１が第１駆動方向Ａ１（図１参照）に回転すると、第１ワイヤ４１が第２リンク２００、第３リンク３００、第４リンク４００及び第５リンク５００を基端に向けて引くことで、第１連結軸３１の回転軸線回りのモーメントが第２リンク２００に作用する。その結果、第２リンク２００の基端側第１接触面２１Ｐが第１リンク１００の先端側第１接触面１１Ｄに接触するまで、第２リンク２００が第１リンク１００に対して相対的に第１回転方向Ｒ１１に回転する。第２リンク２００の基端側第１接触面２１Ｐが第１リンク１００の先端側第１接触面１１Ｄに接触すると、第２リンク２００の第１貫通孔２２０の基端部が第１リンク１００の第１貫通孔１２０の先端部に接続する。一方、第２リンク２００の第２貫通孔２３０の基端部が第１リンク１００の第２貫通孔３３０の先端部に接続しなくなる。
【００８４】
なお、隣り合うリンクの第１接触面同士が接触するまでに、先端側リンクが基端側リンクに対して回転する角度は、基端側リンクの先端側第１接触面及び先端側第２接触面の間をなす角度並びに先端側リンクの基端側第１接触面及び基端側第２接触面の間をなす角度に比例する。本実施形態では、第１リンク１００の先端側第１接触面１１Ｄ及び先端側第２接触面１２Ｄの間をなす角度は、他のリンクの先端側第１接触面及び先端側第２接触面の間をなす角度よりも大きく設定される。また、第２リンク２００の基端側第１接触面２１Ｐ及び基端側第２接触面２２Ｐの間をなす角度は、他のリンクの基端側第１接触面及び基端側第２接触面の間をなす角度よりも大きく設定される。
【００８５】
このため、第１リンク１００の先端側第１接触面１１Ｄ及び第２リンク２００の基端側第１接触面２１Ｐが接触することで接続する第１貫通孔１２０，２２０は、他の隣り合うリンクの第１接触面同士が接触することで接続する第１貫通孔よりも屈曲する態様で交差する。言い換えれば、複数のリンク２０が第１接触状態となる場合、第１貫通孔１２０，２２０は、第１リンク１００及び第２リンク２００の接続される部分で最も屈曲する。その結果、多関節機構１０が第１接触状態となる場合、第１ワイヤ４１は、接続された第１貫通孔１２０，２２０を通る部位が、他の部分を通る部分よりも、小さな曲げ半径で曲がる。
【００８６】
この点、本実施形態の多関節機構１０の第１リンク１００及び第２リンク２００は、第１貫通孔１２０，２２０の端部に第１拡径部１２１，２２１が形成される。詳しくは、図１７に示すように、第１拡径部１２１には、第１貫通孔１２０の先端の開口端に進むに連れて、曲げ中心ＦＣ１に近付くように傾く曲面状をなす外側内周面１２２が形成され、第１拡径部２２１には、第１貫通孔２２０の基端の開口端に進むに連れて、曲げ中心ＦＣ１に近付くように傾く曲面状をなす外側内周面２２２が形成される。このため、第１ワイヤ４１は、第１拡径部１２１，２２１の外側内周面１２２，２２２に沿って曲がることで、曲げ半径が小さくなりにくい。こうして、本実施形態では、外側内周面１２２，２２２が、第１貫通孔１２０，２２０同士が接続する部分で曲がる第１ワイヤ４１の曲げ中心ＦＣ１側の内壁面である点で、「第１内側面」の一例に相当する。
【００８７】
また、同様の理由で、複数のリンク２０が第１接触状態となる場合、第２ワイヤ４２は、第１リンク１００の先端側第２接触面１２Ｄ及び第２リンク２００の基端側第２接触面２２Ｐの間で露出する部位が、他の部位よりも小さな曲げ半径で曲がる。詳しくは、多関節機構１０が第１接触状態となる場合、第２ワイヤ４２は、第１リンク１００の第２貫通孔１３０の先端の開口端と、第２リンク２００の第２貫通孔２３０の基端の開口端と、の２部位で小さな曲げ半径で曲がる。
【００８８】
この点、本実施形態の多関節機構１０の第１リンク１００及び第２リンク２００は、第２貫通孔１３０，２３０の端部に第２拡径部１３１，２３１が形成される。詳しくは、図１８に示すように、第２拡径部１３１には、第２貫通孔１３０の先端の開口端に進むに連れて、曲げ中心ＦＣ２に近付くように傾く曲面状をなす内側内周面１３３が形成され、第２拡径部２３１には、第２貫通孔２３０の基端の開口端に進むに連れて、曲げ中心ＦＣ３に近付くように傾く曲面状をなす内側内周面２３３が形成される。このため、第２ワイヤ４２は、第２拡径部１３１，２３１の内側内周面１３３，２３３に沿って曲がることで、曲げ半径が小さくなりにくい。こうして、本実施形態では、内側内周面１３３，２３３が、第２貫通孔１３０，２３０の開口端で曲がる第２ワイヤ４２の曲げ中心ＦＣ２，ＦＣ３側の内壁面である点で、「第２内側面」の一例に相当する。
【００８９】
なお、第１リンク１００及び第２リンク２００に形成される第１貫通孔１２０，２２０の第１拡径部１２１，２２１は、第１ワイヤ４１の曲げ半径が第１ワイヤ４１に許容される最小曲げ半径よりも大きくなるように形成することが好ましい。第１リンク１００及び第２リンク２００に形成される第２貫通孔１３０，２３０の第２拡径部１３１，２３１についても同様である。
【００９０】
なお、複数のリンク２０を第１接触状態から第２接触状態に移行させる場合には、回転体５１が第２駆動方向Ａ２（図１参照）に回転される。つまり、第１ワイヤ４１が回転体５１から繰り出され、第２ワイヤ４２が回転体５１に巻き取られる。すると、図１６に示すように、第２リンク２００が第１リンク１００に対して第２回転方向Ｒ２１に相対的に回転し、図１５に示すように、第３リンク３００が第２リンク２００に対して第２回転方向Ｒ２２に相対的に回転する。続いて、図１４に示すように、第４リンク４００が第３リンク３００に対して第２回転方向Ｒ２３に相対的に回転し、図１２に示すように、第５リンク５００が第４リンク４００に対して第２回転方向Ｒ２４に相対的に回転する。
【００９１】
また、本実施形態では、複数のリンク２０が第２接触状態から第１接触状態に移行する場合に、第１ワイヤ４１の巻取量と第２ワイヤ４２の繰出量とが等しく、複数のリンク２０が第１接触状態から第２接触状態に移行する場合に、第１ワイヤ４１の繰出量と第２ワイヤ４２の巻取量とが等しい。このため、このため、図１２〜図１６の何れの状態であっても、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の一方のワイヤ４０が弛むことが抑制される。
【００９２】
以上説明した多関節機構１０は、例えば、ロボットアーム及びロボットハンドなどの複数の関節部を有するマニピュレータに適用できる。この場合には、少ない動力源で、マニピュレータに決まった動作を繰り返し行わせることが可能となる。また、多関節機構１０は、折り畳み可能な椅子、ベッド及びテーブルの一部又は全部とすることもできる。一例として、多関節機構１０により構成される椅子がある場合、当該椅子は、複数のリンク２０が第２接触状態となるときに、床、天井及び壁などに収納される収納状態となり、複数のリンク２０が第１接触状態となるときに、床、天井及び壁などから展開される展開状態（使用状態）となる。
【００９３】
本実施形態の効果について説明する。
（１）第１リンク１００の第１貫通孔１２０の先端部及び第２リンク２００の第１貫通孔１２０の基端部には、第１貫通孔１２０、２２０の開口端に進むに連れて第１ワイヤ４１の曲げ中心ＦＣ１に近付くように傾く外側内周面１２２，２２２が形成される。このため、複数のリンク２０が第１接触状態となる場合に、第１ワイヤ４１が外側内周面１２２，２２２に沿って曲がるため、第１ワイヤ４１の曲げ半径が小さくなりにくい。言い換えれば、第１ワイヤ４１がいわゆるピン角に沿って小さな曲げ半径で曲がらない。こうして、多関節機構１０は、第１ワイヤ４１に大きな負荷が作用することを抑制できる。
【００９４】
（２）第１貫通孔１２０，２２０において、外側内周面１２２，２２２は、曲面状をなすため、多関節機構１０は、複数のリンク２０が第１接触状態となる場合に、第１ワイヤ４１の曲げ半径が急に変化することを抑制できる。よって、多関節機構１０は、第１ワイヤ４１に大きな負荷が作用することをより抑制できる。
【００９５】
（３）第１貫通孔１２０，２２０，３２０，４２０において、中間部の孔径は、基端部及び先端部の孔径よりも大きい。このため、多関節機構１０が第１ワイヤ４１を牽引する場合など、第１ワイヤ４１がリンクの第１貫通孔１２０，２２０，３２０，４２０の内部を移動する場合に、第１ワイヤ４１が第１貫通孔１２０，２２０，３２０，４２０の中間部を形成する内壁面に接触しにくくなる。よって、多関節機構１０は、第１ワイヤ４１を牽引するのに必要な力を低減できる。また、多関節機構１０は、同様の理由で第２ワイヤ４２を牽引するのに必要な力を低減できる。
【００９６】
（４）多関節機構１０は、第２リンク２００及び第３リンク３００を切替リンクとした。このため、多関節機構１０は、第２リンク２００の第１リンク１００に対する相対的な第１回転方向Ｒ１１を、第３リンク３００の第２リンク２００に対する相対的な第１回転方向Ｒ１２と逆方向とできる。また、多関節機構１０は、第３リンク３００の第２リンク２００に対する相対的な第１回転方向Ｒ１２を、第４リンク４００の第３リンク３００に対する相対的な第１回転方向Ｒ１３と逆方向とできる。よって、多関節機構１０は、複数のリンク２０のうちの任意のリンクを切替リンクとすることで、複数のリンク２０を第１接触状態とする場合の複数のリンク２０の配置を多様化できる。
【００９７】
（５）多関節機構１０は、第２リンク２００及び第３リンク３００の凹部２４０，３４０に第１プーリ２０４，３０４及び第２プーリ２０５，３０５を配置した。このため、ワイヤ４０は、第２リンク２００及び第３リンク３００の内部を移動するときに、回転する第１プーリ２０４，３０４及び第２プーリ２０５，３０５に案内される。このため、ワイヤ４０は、第２リンク２００及び第３リンク３００の内部を移動するときに、第１貫通孔２２０，３２０及び第２貫通孔１３０，２３０を形成する内壁面と摺動しにくくなる。よって、多関節機構１０は、第１ワイヤ４１を牽引するのに必要な力をより低減できる。
【００９８】
（６）第１リンク１００の第２貫通孔１３０の先端部及び第２リンク２００の第２貫通孔２３０の基端部には、第２貫通孔１３０，２３０の開口端に進むに連れて曲げ中心ＦＣ２，ＦＣ３に近付くように傾く内側内周面１３３，２３３が形成される。このため、複数のリンク２０が第２接触状態となる場合に、第２ワイヤ４２が内側内周面１３３，２３３に沿って曲がるため、第２ワイヤ４２の曲げ半径が小さくなりにくい。言い換えれば、第１ワイヤ４１がいわゆるピン角に沿って小さな曲げ半径で曲がらない。こうして、多関節機構１０は、第２ワイヤ４２に大きな負荷が作用することを抑制できる。
【００９９】
（７）多関節機構１０は、回転体５１を第１駆動方向Ａ１又は第２駆動方向Ａ２に回転させることで、複数のリンク２０を第１接触状態としたり第２接触状態としたりできる。つまり、多関節機構１０は、単一のアクチュエータで、複数のリンク２０の状態を切り替えることができる。
【０１００】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・多関節機構１０は、図１９（ａ），（ｂ）に示す多関節機構１０Ａに変更してもよい。なお、図１９では、第１実施形態と共通する構成部材の図示を省略している。
【０１０１】
図１９に示すように、変更例の多関節機構１０Ａは、第１リンク１００Ａ及び第２リンク２００Ａを備える。
第１リンク１００Ａは、基端から先端に向かうに連れて、リンク本体１０１Ａの上面から第２ヒンジ１０３の軸線に向かうように傾斜する先端側第１接触面１１Ｄと、基端から先端に向かうに連れて、リンク本体１０１Ａの底面から第２ヒンジ１０３の軸線に向かうように傾斜する先端側第２接触面１２Ｄと、を有する。
【０１０２】
第１リンク１００Ａの第１貫通孔１５０の先端には、第１拡径部１５１が形成され、第１リンク１００Ａの第２貫通孔１６０の先端には、第２拡径部１６１が形成される。第１拡径部１５１は、第１貫通孔１５０の先端に向かうに連れて、リンク本体１０１Ａの上面に向かって次第に拡がる外側内周面１５２と、第１貫通孔１５０の先端に向かうに連れて、リンク本体１０１Ａの底面に向かって次第に拡がる内側内周面１５３と、に囲われる。同様に、第２拡径部１６１は、第２貫通孔１６０の先端に向かうに連れて、リンク本体１０１Ａの底面に向かって次第に拡がる外側内周面１６２と、第２貫通孔１６０の先端に向かうに連れて、リンク本体１０１Ａの上面に向かって次第に拡がる内側内周面１６３と、に囲われる。
【０１０３】
第２リンク２００Ａは、基端から先端に向かうに連れて、第１ヒンジ２０２からリンク本体２０１Ａの上面に向かうように傾斜する基端側第１接触面２１Ｐと、第１ヒンジ２０２の軸線からリンク本体２０１Ａの底面に向かうように傾斜する基端側第２接触面２２Ｐと、を有する。
【０１０４】
第２リンク２００Ａの第１貫通孔２５０の基端には、第１拡径部２５１が形成され、第２リンク２００Ａの第２貫通孔２６０の基端には、第２拡径部２６１が形成される。第１拡径部２５１は、第１貫通孔２５０の基端に向かうに連れて、リンク本体２０１Ａの上面に向かって次第に拡がる外側内周面２５２と、第１貫通孔２５０の基端に向かうに連れて、リンク本体２０１Ａの底面に向かって次第に拡がる内側内周面２５３と、に囲われる。同様に、第２拡径部２６１は、第２貫通孔２６０の基端に向かうに連れて、リンク本体２０１Ａの底面に向かって次第に拡がる外側内周面２６２と、第２貫通孔２６０の基端に向かうに連れて、リンク本体２０１Ａの上面に向かって次第に拡がる内側内周面２６３と、に囲われる。
【０１０５】
この変更例によれば、図１９（ａ）に示すように、複数のリンク２０が第２接触状態となる場合に、第１貫通孔１５０，２５０において、第１ワイヤ４１が第１拡径部１５１，２５１の内側内周面１５３，２５３に沿って曲がる。また、第２貫通孔１６０，２６０において、第２ワイヤ４２が第２拡径部１６１，２６１の外側内周面１６２，２６２に沿って曲がる。
【０１０６】
同様に、図１９（ｂ）に示すように、複数のリンク２０が第１接触状態となる場合に、第１貫通孔１５０，２５０において、第１ワイヤ４１が外側内周面１５２，２５２に沿って曲がる。また、第２貫通孔１６０，２６０において、第２ワイヤ４２が内側内周面１６３，２６３に沿って曲がる。
【０１０７】
こうして、この変形例によれば、複数のリンク２０が第１接触状態及び第２接触状態となる場合に、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２が小さな曲げ半径で曲がることを抑制できる。なお、説明は省略するが、上記実施形態と同様に、内側内周面１５３，２５３及び外側内周面１６２，２６２は、各々の貫通孔の開口端に進むに連れて、各々の曲げ中心ＦＣに近付くように傾斜するものとする。
【０１０８】
・多関節機構１０は、第２ワイヤ４２に関する構成を備えなくてもよい。この場合、多関節機構１０は、複数のリンク２０の自重により複数のリンク２０に作用するモーメントにより、第１接触状態から第２接触状態に移行させることが好ましい。
【０１０９】
・第１ワイヤ４１を巻き取ったり繰り出したりする第１駆動部と、第２ワイヤ４２を巻き取ったり繰り出したりする第２駆動部と、別途に備えてもよい。
・第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２は、第２端が接続された１本のワイヤで構成してもよい。
【０１１０】
・多関節機構１０は、第２リンク２００及び第３リンク３００において、第１プーリ２０４，３０４及び第２プーリ２０５，３０５を有しなくてもよいし、凹部２４０，３４０を形成しなくてもよい。この場合、例えば、第２リンク２００において、第１貫通孔２２０及び第２貫通孔２３０は、リンク本体２０１の先端から基端に向かう方向に対して傾くように形成されることとなる。
【０１１１】
・第１リンク１００の第１貫通孔１２０の第１拡径部１２１において、外側内周面１２２は、平面状に形成してもよい。同様に、第１リンク１００の第２貫通孔１３０の第２拡径部１３１において、内側内周面１３３は、平面状に形成してもよい。第２リンク２００の第１拡径部２２１及び第２拡径部２３１についても同様である。
【０１１２】
・多関節機構１０は、第１ワイヤ４１を複数本備えてもよいし、第２ワイヤ４２を複数本備えてもよい。この場合、複数のリンク２０には、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の数に応じた第１貫通孔及び第２貫通孔を形成することとなる。この構成の多関節機構１０は、第１ワイヤ４１及び第２ワイヤ４２の線径を大きくできない場合でも、駆動部５０の動力を複数のリンク２０に伝達できる。
【０１１３】
・第３リンク３００、第４リンク４００及び第５リンク５００の第１貫通孔３２０，４２０，５２０及び第２貫通孔３３０，４３０，５３０にも第１拡径部及び第２拡径部を設けてもよい。
【０１１４】
・多関節機構１０の鉛直方向に対する設置角度は、任意に変更してもよい。
・多関節機構１０を構成するリンク数は、適宜に変更してもよい。
・多関節機構１０は、切替リンクとするリンクを自由に選択してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，１０Ａ…多関節機構、２０…リンク、３０…連結軸、３１…第１連結軸、３２…第２連結軸、３３…第３連結軸、３４…第４連結軸、４０…ワイヤ、４１…第１ワイヤ、４２…第２ワイヤ、５０…駆動部、５１…回転体、５２…駆動機構、６０…固定部、６１…第１固定部、６２…第２固定部、６３…第１軸部、６４…第２軸部、６５…凸部、６６…ナット、Ａ１…第１駆動方向、Ａ２…第２駆動方向、ＦＣ，ＦＣ１，ＦＣ２，ＦＣ３…曲げ中心、Ｒ１１〜Ｒ１４…第１回転方向、Ｒ２１〜Ｒ２４…第２回転方向、
１００，１００Ａ…第１リンク、１０１，１０１Ａ…リンク本体、１０２…第１ヒンジ、１０３…第２ヒンジ、１１Ｄ…先端側第１接触面、１２Ｄ…先端側第２接触面、
１２０…第１貫通孔、１２１…第１拡径部、１２２…外側内周面（第１内壁面の一例）、１２３…内側内周面、１３０…第２貫通孔、１３１…第２拡径部、１３２…外側内周面、１３３…内側内周面（第２内壁面の一例）、１５０…第１貫通孔、１５１…第１拡径部、１５２…外側内周面、１５３…内側内周面、１６０…第２貫通孔、１６１…第２拡径部、１６２…外側内周面、１６３…内側内周面、
２００…第２リンク（切替リンクの一例）、２００Ａ…第２リンク，２０１，２０１Ａ…リンク本体、２０２…第１ヒンジ、２０３…第２ヒンジ、２０４…第１プーリ、２０５…第２プーリ、２１Ｄ…先端側第１接触面、２１Ｐ…基端側第１接触面、２２Ｄ…先端側第２接触面、２２Ｐ…基端側第２接触面、２２０…第１貫通孔、２２１…第１拡径部、２２２…外側内周面（第１内壁面の一例）、２２３…内側内周面、２３０…第２貫通孔、２３１…第２拡径部、２３２…外側内周面、２３３…内側内周面（第２内壁面の一例）、２４０…凹部、２４１Ｄ…先端側第１収容溝、２４１Ｐ…基端側第１収容溝、２４２Ｄ…先端側第２収容溝、２４２Ｐ…基端側第２収容溝、
２５０…第１貫通孔、２５１…第１拡径部、２５２…外側内周面、２５３…内側内周面、２６０…第２貫通孔、２６１…第２拡径部、２６２…外側内周面、２６３…内側内周面、
３００…第３リンク（切替リンクの一例）、３０１…リンク本体、３０２…第１ヒンジ、３０３…第２ヒンジ、３０４…第１プーリ、３０５…第２プーリ、３１Ｄ…先端側第１接触面、３１Ｐ…基端側第１接触面、３２Ｄ…先端側第２接触面、３２Ｐ…基端側第２接触面、３２０…第１貫通孔、３３０…第２貫通孔、３４０…凹部、３４１Ｄ…先端側第１収容溝、３４１Ｐ…基端側第１収容溝、３４２Ｄ…先端側第２収容溝、３４２Ｐ…基端側第２収容溝、
４００…第４リンク、４０１…リンク本体、４０２…第１ヒンジ、４０３…第２ヒンジ、４１Ｄ…先端側第１接触面、４１Ｐ…基端側第１接触面、４２Ｄ…先端側第２接触面、４２Ｐ…基端側第２接触面、４２０…第１貫通孔、４３０…第２貫通孔、
５００…第５リンク、５０１…リンク本体、５０２…第１ヒンジ、５１Ｐ…基端側第１接触面、５２Ｐ…基端側第２接触面、５２０…第１貫通孔、５３０…第２貫通孔、５５０…収容凹部、５６０…固定孔、５６１…第１固定孔、５６２…第２固定孔、５６３…円孔、５６４…矩形孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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