(57)【要約】【課題】高い剛性を有する自重補償機構を実現し、故障リスクの低い自重補償機構を得る。【解決手段】この自重補償機構１００は、軌道レール１１と、軌道レール１１に複数のボール１２を介して相対移動自在に組み付けられる移動ブロック１３と、移動ブロック１３に固定設置される取付テーブル４０と、取付テーブル４０と軌道レール１１をつなぐように設置され、被駆動体が外部からの操作力を受けたときには当該被駆動体が任意の位置に駆動自在とされることを許容し、被駆動体に対する外部からの操作力が解除されたときには任意の位置に駆動された被駆動体の自重を補償して当該被駆動体の動きを規制して位置保持する自重補償力付与手段５０とを備え、軌道レール１１は、断面略Ｕ字形の外形を有し、軌道レール１１、移動ブロック１３、および複数のボール１２が協働して、運動案内装置１０を形成する。【選択図】図５
2020063763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置基準となる基部に固定設置される軌道部材と、
前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、
前記移動部材に固定設置されるとともに前記被駆動体を取り付け可能な取付テーブルと、
前記取付テーブルと前記軌道部材をつなぐように設置され、前記被駆動体が外部からの操作力を受けたときには当該被駆動体が任意の位置に駆動自在とされることを許容し、前記被駆動体に対する外部からの操作力が解除されたときには任意の位置に駆動された前記被駆動体の自重を補償して当該被駆動体の動きを規制して位置保持する自重補償力付与手段と、
を備える自重補償機構であって、
前記軌道部材は、断面略Ｕ字形の外形を有し、
前記軌道部材、前記移動部材、および前記軌道部材と前記移動部材の間に設置される複数の転動体が協働して運動案内装置を形成することを特徴とする自重補償機構。
【請求項２】
請求項１に記載の自重補償機構において、
前記自重補償力付与手段は、板状の金属プレートに巻癖を付けてコイル状とした定荷重ばねを複数個組み合わせることで構成され、
前記定荷重ばねは、巻取り側の端部を前記取付テーブルに対して回転自在な状態で設置されるとともに、引出し側の端部を前記軌道部材に対して固定設置され、
複数個の前記定荷重ばねの引出側の端部を束ねることで１組の定荷重ばね組体とし、当該定荷重ばね組体を複数組設置することで前記自重補償力付与手段を構成したことを特徴とする自重補償機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自重補償機構において、
複数組設置される前記定荷重ばね組体それぞれの束ねられた引出側の端部が組体ごとで重畳しないように、前記軌道部材に対して複数組の引出側の端部を取り付けるための複数段からなる取付部を形成したことを特徴とする自重補償機構。
【請求項４】
請求項３に記載の自重補償機構において、
複数組設置される前記定荷重ばね組体それぞれの束ねられた引出側の端部が重畳しないように、前記取付テーブルに対しては複数組設置される前記定荷重ばね組体それぞれの設置位置が組体ごとでずらして設けられることを特徴とする自重補償機構。
【請求項５】
ベースと、
前記ベースに垂直に固定される長尺の基部と、
を備え、
前記長尺の基部に請求項１〜４のいずれか１項に記載の自重補償機構の前記軌道部材を組み付けることで、前記取付テーブルに取り付けられた前記被駆動体を前記長尺の基部に沿って昇降自在であることを特徴とする昇降ユニット。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の自重補償機構と、
前記取付テーブルに取り付けられる被駆動体としての手術用アームと、
を含んで構成されることを特徴とする手術支援ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自重補償機構と、この自重補償機構を備える昇降ユニットおよび手術支援ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被駆動体を任意の位置に駆動自在であるとともに、任意の位置に駆動された被駆動体の自重を補償して当該被駆動体の動きを規制する自重補償機構が公知である。例えば、下記特許文献１には、自重補償機構を備える放射線撮影装置が開示されている。この装置は、放射線を発生させる放射線発生部を支持するアームと、アームを支持する支柱と、支柱を支持すると共に床面を移動する移動部と、移動部に対して折り畳み可能な支持脚部とを備えるものであり、かかる構成を備えることで、放射線を発生させる放射線発生部の自重を補償するに際して、使用性や取扱い性等に優れ、搬送性等を向上することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１０８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上掲した特許文献１に開示された自重補償機構を備える放射線撮影装置では、放射線を発生させる放射線発生部の自重を支持するために大掛かりな自重補償機構が採用されている。ゆえに、この放射線撮影装置には、装置が大型化してしまうことで設置環境の制約を受けるとともに、製造コスト面での制約が存在していた。したがって、この種の技術分野では、装置をコンパクト化することで様々な環境の場所に設置可能であり、また、導入コストの低い自重補償機構の実現が求められていた。
【０００５】
さらに、この種の自重補償機構は、特許文献１に開示されるような医療機器の分野に用いられることが多く、故障リスクが低い装置の実現が求められていた。しかし、特許文献１に記載の放射線撮影装置のように、アームや支柱といった大掛かりな機構を採用した場合、一旦故障が発生すると早期に装置を復旧させることが困難であり、医療の提供に支障を来す虞が存在していた。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、装置をコンパクト化することで様々な環境の場所に設置可能であり、また、導入コストの低い自重補償機構を実現し、さらに、故障リスクの低い装置構成とすることで万一故障が発生したとしても早期に装置の復旧が可能な構成を備える自重補償機構と、この自重補償機構を備える昇降ユニットおよび手術支援ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る自重補償機構は、設置基準となる基部に固定設置される軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、前記移動部材に固定設置されるとともに前記被駆動体を取り付け可能な取付テーブルと、前記取付テーブルと前記軌道部材をつなぐように設置され、前記被駆動体が外部からの操作力を受けたときには当該被駆動体が任意の位置に駆動自在とされることを許容し、前記被駆動体に対する外部からの操作力が解除されたときには任意の位置に駆動された前記被駆動体の自重を補償して当該被駆動体の動きを規制して位置保持する自重補償力付与手段と、を備える自重補償機構であって、前記軌道部材は、断面略Ｕ字形の外形を有し、前記軌道部材、前記移動部材、および前記軌道部材と前記移動部材の間に設置される複数の転動体が協働して運動案内装置を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い剛性を有する自重補償機構を実現し、さらに、故障リスクの低い装置構成とすることで万一故障が発生したとしても早期に装置の復旧が可能な構成を備える自重補償機構と、この自重補償機構を備える昇降ユニットおよび手術支援ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る自重補償機構の外観を示す図であり、特に、正面視を示している。
【図２】本実施形態に係る自重補償機構の外観を示す図であり、特に、左側面視を示している。
【図３】本実施形態に係る自重補償機構の外観を示す図であり、特に、背面視を示している。
【図４】本実施形態に係る自重補償機構の外観を示す図であり、特に、正面左上方から見た場合の斜視を示している。
【図５】本実施形態に係る自重補償機構の外観を示す図であり、特に、背面左上方から見た場合の斜視を示している。
【図６】本実施形態に係る自重補償機構を背面側から見た場合の上方要部を示す拡大図である。
【図７】図６の斜視図を示している。
【図８】図７の一部を分解した要部分解斜視図である。
【図９】本実施形態に係る自重補償機構を背面側から見た場合の中央要部を示す要部分解拡大斜視図である。
【図１０】図２中のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図１１】図２中のＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図１２】図１中のＣ−Ｃ線断面を示す断面図である。
【図１３】本実施形態に係る自重補償機構の一部を構成するアクチュエータの一形態を示す図であり、特に、本実施形態に係るアクチュエータの概略構造を説明するための斜視分断図を示している。
【図１４】図１３で示した本実施形態に係るアクチュエータの縦断面を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る自重補償機構が取り得る多様な変形形態の一例を示す図であり、特に、正面視を示している。
【図１６】本発明に係る自重補償機構が取り得る多様な変形形態の一例を示す図であり、特に、正面左上方から見た場合の斜視を示している。
【図１７】本実施形態に係る自重補償機構を昇降ユニットに適用した場合の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
まず、図１〜図１４を用いて、本実施形態に係る自重補償機構の具体的構成を説明する。ここで、図１〜図５は、本実施形態に係る自重補償機構の外観を示す図であり、特に、図１が正面視を示し、図２が左側面視を示し、図３が背面視を示し、図４が正面左上方から見た場合の斜視を示し、図５が背面左上方から見た場合の斜視を示している。また、図６は、本実施形態に係る自重補償機構を背面側から見た場合の上方要部を示す拡大図であり、図７は、図６の斜視図を示しており、図８は、図７の一部を分解した要部分解斜視図であり、図９は、本実施形態に係る自重補償機構を背面側から見た場合の中央要部を示す要部分解拡大斜視図である。さらに、図１０は、図２中のＡ−Ａ線断面を示す断面図であり、図１１は、図２中のＢ−Ｂ線断面を示す断面図であり、図１２は、図１中のＣ−Ｃ線断面を示す断面図である。またさらに、図１３は、本実施形態に係る自重補償機構の一部を構成するアクチュエータの一形態を示す図であり、特に、本実施形態に係るアクチュエータの概略構造を説明するための斜視分断図を示している。さらにまた、図１４は、図１３で示した本実施形態に係るアクチュエータの縦断面を示す断面図である。
【００１２】
図１〜図５、図１０および図１１に示すように、本実施形態に係る自重補償機構１００は、設置基準となる基部に固定設置される軌道部材としての軌道レール１１と、軌道レール１１に複数の転動体としてのボール１２を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材としての移動ブロック１３と、移動ブロック１３に固定設置されるとともに被駆動体を取り付け可能な取付テーブル４０と、取付テーブル４０と軌道レール１１をつなぐように設置される自重補償力付与手段５０と、を備えて構成されている。
【００１３】
ここで、本実施形態では、軌道レール１１と移動ブロック１３は、運動案内装置とボールねじ装置とが組み合わされて一体構造となっている形式のアクチュエータ１０として構成されており、その具体的構成を図１３および図１４を用いて説明する。
【００１４】
本実施形態に係るアクチュエータ１０は、軌道部材としての軌道レール１１と、その軌道レール１１に転動体としての複数のボール１２を介して移動自在に取り付けられた移動部材としての移動ブロック１３とを備えており、これら軌道レール１１と移動ブロック１３とで、所謂運動案内装置が構成されている。また、移動ブロック１３の中央部には、螺旋状の負荷転走面であるねじ溝（不図示）が形成された貫通孔１３ｂが設けられており、かかる貫通孔１３ｂには、この貫通孔１３ｂに導通するねじ軸１４が設置されている。ねじ軸１４には、外周面に螺旋状の転動体転走面としてのねじ溝１４ａが形成されており、軌道レール１１に対して回転自在な状態で組み付けられている。そして、移動ブロック１３の貫通孔１３ｂに形成されたねじ溝（不図示）と、ねじ軸１４の外周面に形成されたねじ溝１４ａとが協働して形成する負荷転走路に対して複数のボール１２が転動自在な状態で設置されることで、所謂ボールねじ装置が構成されている。
【００１５】
軌道レール１１は縦断面が略Ｕ字形をした長尺の部材であり、その内側両側面にはボール１２が転走可能な転動体転走溝１１ａが左右２条ずつ軌道レール１１の全長に亘って形成されている。軌道レール１１の縦断面略Ｕ字形の底面側には、その長手方向に適宜間隔をおいて複数のボルト取付孔１１ｂが形成されている。これらボルト取付孔１１ｂに螺着されるボルト（不図示）により、軌道レール１１が所定の取付面、例えば手術支援ロボットの設置基準となる基部に固定されることになる。なお、図示の軌道レール１１は直線状であるが、曲線状のレールが使用されてもよい。
【００１６】
移動ブロック１３は、鋼などの強度の高い金属材料に孔を空けた構造のブロック体として構成されている。この移動ブロック１３には、軌道レール１１が有する４条の転動体転走溝１１ａとそれぞれ対向する４条の負荷転動体転走溝１３ａが設けられている。これら転動体転走溝１１ａと負荷転動体転走溝１３ａの組み合わせにより、軌道レール１１と移動ブロック１３との間に４条の負荷転動体転走路１５が形成される。また、移動ブロック１３の上面１３ｃには複数（図１３で見えているのは３本、実際には４本）の雌ねじ１３ｄが形成されている。これらの雌ねじ１３ｄを利用して、移動ブロック１３には被駆動体を取り付け可能な取付テーブル４０が固定されることになる。なお、移動ブロック１３については、金属材料のみによって構成されるものだけでなく、鋼などの強度の高い金属材料と一体に射出成形された合成樹脂製の型成形体を含む構造とすることも可能である。
【００１７】
また、移動ブロック１３には、４条の負荷転動体転走路１５と並行して延びる４条の戻し通路１６が形成されている。さらに、移動ブロック１３は、その両端面に蓋体１８を有しており、この蓋体１８に形成されるアーチ状に陥没する図示しないボール案内溝によって、負荷転動体転走路１５と戻し通路１６との間でアーチ状に突出して形成される方向転換路１７（図１３では、１コーナ側のみ２条の方向転換路１７を、蓋体１８を除いた状態で示す）を形成する。
【００１８】
一対の蓋体１８が移動ブロック１３端部を構成する部材として確実に固定されることにより、それらの間に負荷転動体転走路１５と戻し通路１６とを結ぶ方向転換路１７が形成される。戻し通路１６と方向転換路１７とによってボール１２の無負荷転動体転走路１９が構成され、その無負荷転動体転走路１９と負荷転動体転走路１５との組み合わせによって無限循環路２０が構成される。
【００１９】
また、図１３において例示する、軌道レール１１と移動ブロック１３の間に設置されるものには帯状のリテーナ部材２１’が採用されており、一方、移動ブロック１３とねじ軸１４の間に設置されるものにはボール１２間に１個ずつ挿入されるスペーサ部材２１が採用されている。ただし、帯状のリテーナ部材２１’やスペーサ部材２１の種類や設置の組み合わせについては、図１３に例示するものに限られず、例えば、転動体であるボール１２の径以下の径を持つスペーサボールなどを採用することが可能である。このようにして設置される帯状のリテーナ部材２１’やスペーサ部材２１は、ボール１２同士の干渉や衝突、ボール１２の脱落などを防止できるとともに、ボール１２の整列運動を実現し、アクチュエータ１０の耐摩耗性を大きく改良できるという効果を発揮する。
【００２０】
以上説明したアクチュエータ１０が、本実施形態に係る自重補償機構１００の主要な部材を構成しており、さらに、本実施形態に係る自重補償機構１００には、移動ブロック１３に固定設置されるとともに被駆動体を取り付け可能な取付テーブル４０と、取付テーブル４０と軌道レール１１をつなぐように設置される自重補償力付与手段５０とが設置されている。
【００２１】
取付テーブル４０は、平板状のプレート体であり、移動ブロック１３の上面１３ｃに複数形成された雌ねじ１３ｄを利用することで、ボルト締結されている。
【００２２】
一方、本実施形態に係る自重補償力付与手段５０は、板状の金属プレートに巻癖を付けてコイル状とした定荷重ばね５１を複数個組み合わせることで構成されている。
【００２３】
ここで、定荷重ばね５１の取付方法について説明すると、図９に示すように、定荷重ばね５１の巻取り側（コイルの中心側）の端部は、取付テーブル４０の表面に立設して設けられる片持ち軸４１に嵌め込まれ、Ｅリング４２で抜け止めされることで設置が行われる。これにより、定荷重ばね５１は、取付テーブル４０に対して回転自在な状態で設置されることとなる。すなわち、本実施形態に係る定荷重ばね５１は、アクチュエータ１０の幅方向を挟むように、取付テーブル４０に取り付けられている。
【００２４】
また、定荷重ばね５１の引出し側（コイルの最外周側）の端部５１ａは、定荷重ばね５１の弾性力に抗する形で引き出され、軌道レール１１の上部に設けられた取付部４５に対して固定設置されることとなる。
【００２５】
ここで、本実施形態に係る自重補償力付与手段５０を構成する複数の定荷重ばね５１は、図３で示すように、４個の定荷重ばね５１の引出側の端部５１ａを束ねることで１組の定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３とし、当該定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３を６組設置することで構成されている。また、６組設置される定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３それぞれの束ねられた引出側の端部５１ａが重畳しないように、取付テーブル４０に対しては左右で３組ずつ、合計６組設置される定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３それぞれの設置位置が組体ごとでずらして設けられている。具体的には、図３で示すように、上方側に設置された定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｌ１が自重補償機構１００の上下方向の中心軸線に対して左右方向で最も遠い位置となるように配置され、次に、中央側に設置された定荷重ばね組体５１Ｒ２，５１Ｌ２が自重補償機構１００の上下方向の中心軸線に対して左右方向で中間位置となるように配置され、さらに、下方側に設置された定荷重ばね組体５１Ｒ３，５１Ｌ３が自重補償機構１００の上下方向の中心軸線に対して左右方向で最も近い位置となるように配置されている。このように左右で３組ずつ、合計６組ある定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３の位置をずらして設置することで、定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３それぞれの束ねられた引出側の端部５１ａが重畳しないように配置することができる。
【００２６】
また、軌道レール１１の上部に設けられた取付部４５については、左右に３段の段差を有する形状となっており、重畳しない形で引き出された定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３それぞれの束ねられた引出側の端部５１ａが、引き出された方向のまま重畳しないように軌道レール１１の上部に対して固定できるように構成されている（特に、図６等参照）。
【００２７】
なお、取付部４５に対する定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３それぞれの束ねられた引出側の端部５１ａの取付方法について、図７および図８を対比参照して説明すると、定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３それぞれの束ねられた引出側の端部５１ａには、横一列に並んで開口する３つの開口部５１ｂが形成されている。一方、取付部４５が左右に有する３段形状それぞれの表面には、左右に開口する２つのネジ孔４５ａと、２つのネジ孔４５ａの間に突設された軸状凸部４５ｂが形成されている。上方に引き出された端部５１ａは、まず、中央に位置する開口部５１ｂを軸状凸部４５ｂに引っ掛けることで位置決めがなされる。このように位置決めされることで、左右に位置する開口部５１ｂと左右に開口する２つのネジ孔４５ａとのそれぞれの位置合わせが実施され、２本のボルト４７をスムーズに螺入させることが可能となる。なお、２本のボルト４７を螺入する際、端部５１ａの表面に対して押圧プレート４６を設置して、ボルト止めを行うことが好ましい。束ねられた引出側の端部５１ａは、巻癖が付いた状態の金属プレートを４枚重ねた状態となっているので、２本のボルト４７だけで固定すると端部５１ａが真っ直ぐな状態で固定できない虞がある。そこで、端部５１ａの表面に押圧プレート４６を押し当てた状態でボルト止めすることで、ボルト４７の締結力が端部５１ａ全体に作用し、図６等で示すような取付部４５に対する端部５１ａの好適な固定状態が実現することとなる。
【００２８】
以上説明した自重補償力付与手段５０によって、取付テーブル４０に設置された不図示の被駆動体が外部からの操作力を受けたときには当該被駆動体が任意の位置に駆動自在とされることを許容し、被駆動体に対する外部からの操作力が解除されたときには任意の位置に駆動された被駆動体の自重を補償して当該被駆動体の動きを規制して位置保持することが可能となる。そして、本実施形態によれば、断面略Ｕ字形をした軌道レール１１を用いた運動案内装置とボールねじ装置とからなるアクチュエータ１０により、梁としての役割を果たすことができるので、高い剛性を有する自重補償機構１００を得ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態に係る自重補償力付与手段５０は、合計２４個の定荷重ばね５１を用いて構成されている。つまり、被駆動体の自重を補償する力は、２４個の定荷重ばね５１によって分散して得られているので、仮に、一部の定荷重ばね５１が故障したとしても他の多数の定荷重ばね５１が自重補償力を維持することができる。つまり、本実施形態に係る自重補償機構１００は、万一故障が発生したとしても被駆動体が急激に落下することが無いので、故障リスクの低い装置構成であるということができる。また、本実施形態では、２４個という多数の定荷重ばね５１が設置されているが、その取付方法は、巻取り側（コイルの中心側）の端部を片持ち軸４１に嵌め込んでＥリング４２で抜け止めするとともに、引出側の端部５１ａを取付部４５に対してボルト止めするだけという非常に簡単なものである。したがって、本実施形態に係る自重補償機構１００は、万一故障が発生したとしても早期に装置の復旧が可能な構成を備えているということができる。
【００３０】
また、本実施形態に係る自重補償機構１００は、２４個という多数の定荷重ばね５１によって構成される自重補償力付与手段５０を採用し、さらに、これら多数の定荷重ばね５１を４個１組として収まりよく配置したので、装置全体として非常にコンパクトな構成が実現されている。したがって、本実施形態に係る自重補償機構１００は、装置をコンパクト化することで様々な環境の場所に設置可能であり、また、導入コストの低い自重補償機構を実現できるという、従来技術にはない有意な効果を発揮することが可能となっている。
【００３１】
なお、本実施形態に係る自重補償機構１００を構成するアクチュエータ１０の軌道レール１１と移動ブロック１３は、運動案内装置とボールねじ装置とが組み合わされて一体構造となっている形式のアクチュエータとして構成されたものであった。したがって、アクチュエータ１０が備えるねじ軸１４を利用することで、自重補償機構１００に対して種々の機能を付加することができる。例えば、図１２に示すように、ねじ軸１４の下方側の端部にエンコーダ６０を設置することで、ねじ軸１４の回転量などを把握することができる。エンコーダ６０によって得られたねじ軸１４の回転量などの計測データに基づき、自重補償機構１００の自動制御などを行うことが可能となる。
【００３２】
また、図１等に示すように、ねじ軸１４の上方側の端部にブレーキ６１を設置することで、ねじ軸１４に対する回転力の抑制を行うことができる。例えば、ブレーキ６１とエンコーダ６０とを組み合わせ、これらの機器をコンピュータを用いて制御することで、自重補償機構１００の自動制御化が実現可能となる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００３４】
例えば、上述した実施形態では、自重補償力付与手段５０を構成する定荷重ばね５１を２４個設置し、また、２４個の定荷重ばね５１を４個ずつの組体として構成することで、取付テーブル４０に対して左右で３組ずつ、合計６組設置される定荷重ばね組体５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３を設置する場合の形態を例示して説明を行った。しかし、定荷重ばね５１の全体の個数や組み合わせの数などは、任意に変更可能である。定荷重ばね５１の設置形態については、自重補償機構の使用条件や使用環境、要求仕様などに応じて任意に変更が可能である。
【００３５】
また、例えば、上述した本実施形態に係る自重補償機構１００を構成するアクチュエータ１０の軌道レール１１と移動ブロック１３については、運動案内装置とボールねじ装置とが組み合わされて一体構造となっている形式のアクチュエータとして構成されたものであった。しかしながら、本発明に係る自重補償機構を構成するアクチュエータの構成については、様々な変形形態を採用することができる。例えば、図１５および図１６に示すように、上述した実施形態からねじ軸１４を省略することも可能である。ここで、図１５および図１６は、本発明に係る自重補償機構が取り得る多様な変形形態の一例を示す図であり、特に、図１５が正面視を示し、図１６が正面左上方から見た場合の斜視を示している。図１５および図１６で示す変形形態に係る自重補償機構１００’のように、アクチュエータ１０の構成部材からねじ軸１４を省略することで、本実施形態よりも軽量化した装置構成とすることができる。これにより、さらなる軽量化と低コスト化を実現した自重補償機構１００’を提供することが可能となる。
【００３６】
また、上述したアクチュエータ１０の取り付け方法については、設置基準となる基部の一面のみに取り付けることには限定されず、例えば、基部が断面正方形の場合には、当該断面正方形の外周の四側面に夫々アクチュエータ１０を固定することができ、このような取り付け状態であったとしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。つまり、本発明に係る自重補償機構には、あらゆる取り付け状態を採用することができる。
【００３７】
また、以上説明した自重補償機構１００，１００’については、様々な機能を発揮する装置ユニットの構成機構として用いることができる。例えば、図１７は、本実施形態に係る自重補償機構１００を昇降ユニット２００に適用した場合の構成例を示す図である。図１７で示す昇降ユニット２００は、床面に配置されるベース７０と、このベース７０に垂直に立設して固定される長尺の基部７１と、を備えている。そして、長尺の基部７１には、自重補償機構１００を構成する軌道レール１１が組み付けられている。このような構成を備えることで、昇降ユニット２００は、取付テーブル４０に取り付けられた被駆動体を長尺の基部７１の長手方向に沿って上下方向で昇降自在とすることができる。図１７で例示する昇降ユニット２００を用いることで、被駆動体を上下方向に昇降させ、かつ、任意の位置で位置保持するような用途に好適に用いることができる。
【００３８】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明した自重補償機構１００，１００’については、例えば、当該自重補償機構１００，１００’が有する取付テーブル４０に対して被駆動体としての手術用アームを取り付けることで、手術支援ロボットとして構成することができる。このように、本発明は医療機器や介護支援機器等の分野に利用することが可能であり、特に手術支援ロボット等の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  アクチュエータ、１１  軌道レール（軌道部材）、１１ａ  転動体転走溝、１１ｂ  ボルト取付孔、１２  ボール（転動体）、１３  移動ブロック（移動部材）、１３ａ  負荷転動体転走溝、１３ｂ  貫通孔、１３ｃ  上面、１３ｄ  雌ねじ、１４  ねじ軸、１４ａ  ねじ溝（転動体転走面）、１５  負荷転動体転走路、１６  戻し通路、１７  方向転換路、１８  蓋体、１９  無負荷転動体転走路、２０  無限循環路、２１  スペーサ部材、２１’  帯状のリテーナ部材、４０  取付テーブル、４１  片持ち軸、４２  Ｅリング、４５  取付部、４５ａ  ネジ孔、４５ｂ  軸状凸部、４６  押圧プレート、４７  ボルト、５０  自重補償力付与手段、５１  定荷重ばね、５１ａ  端部、５１ｂ  開口部、５１Ｒ１，５１Ｒ２，５１Ｒ３，５１Ｌ１，５１Ｌ２，５１Ｌ３  定荷重ばね組体、６０  エンコーダ、６１  ブレーキ、７０  ベース、７１  長尺の基部、１００，１００’  自重補償機構、２００  昇降ユニット。
【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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