(57)【要約】      （修正有）【課題】部材の交換作業および組立作業の効率を向上させるとともに、先端部材の回転移動と独立して当該先端部材の回転半径を制御可能なパラレルリンク機構を提供する。【解決手段】パラレルリンク機構１０は、基端部材１と、３つ以上のリンク機構１１とを備える。３つ以上のリンク機構は、基端部材と先端部材８とを接続する。３つ以上のリンク機構において、第１回転対偶部Ｒ１の第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、第２回転対偶部Ｒ２の第２中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃとは球面リンク中心点３０で交わる。３つ以上のリンク機構の第５回転対偶部Ｒ５の第５中心軸は重なるとともに、球面リンク中心点３０と交わる。第１〜第４リンク部材は、固定部材７ａ１と、回転部支持部材７ａ２とを含む。回転部支持部材７ａ２は、第１〜第４リンク部材の一方側および他方側のいずれかに隣接する１つの部材に対して回転可能に連結される。【選択図】図１
2020091028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部材と、
３つ以上のリンク機構とを備え、
前記３つ以上のリンク機構は、前記基端部材と先端部材とを接続するように構成され、
前記３つ以上のリンク機構は、前記先端部材の前記基端部材に対する姿勢を変更可能であり、
前記３つ以上のリンク機構のそれぞれは、
前記基端部材に第１回転対偶部において回転可能に接続された第１リンク部材と、
前記第１リンク部材に第２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、
前記第２リンク部材に第３回転対偶部において回転可能に接続された第３リンク部材と、
前記第３リンク部材に第４回転対偶部において回転可能に接続された第４リンク部材とを含み、
前記第４リンク部材は、前記先端部材に第５回転対偶部において回転可能に接続されるように構成され、
前記３つ以上のリンク機構において、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中心軸とは球面リンク中心点で交わり、
前記３つ以上のリンク機構のそれぞれにおける前記第５回転対偶部の第５中心軸は重なるとともに、前記球面リンク中心点と交わり、
前記第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つは、固定部材と、前記固定部材の延びる方向についての一方側および他方側の少なくともいずれかに固定される回転部支持部材とを含み、
前記回転部支持部材は、前記第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つの前記一方側および前記他方側の少なくともいずれかに隣接する１つの部材に対して回転可能に連結される、パラレルリンク機構。
【請求項２】
前記第３リンク部材は、前記固定部材と、前記固定部材の延びる方向について前記第３リンク部材の前記一方側および前記他方側に配置される前記第２リンク部材および前記第４リンク部材の少なくともいずれかに対して回転可能に連結された前記回転部支持部材とを含む、請求項１に記載のパラレルリンク機構。
【請求項３】
前記第２リンク部材は、前記固定部材と、前記固定部材の延びる方向について前記第２リンク部材の前記一方側および前記他方側に配置される前記第１リンク部材および前記第３リンク部材の少なくともいずれかに対して回転可能に連結された前記回転部支持部材とを含む、請求項１または２に記載のパラレルリンク機構。
【請求項４】
前記第１リンク部材は、前記固定部材と、前記固定部材の延びる方向について前記第１リンク部材の前記一方側および前記他方側に配置される前記基端部材および前記第２リンク部材の少なくともいずれかに対して回転可能に連結された前記回転部支持部材とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパラレルリンク機構。
【請求項５】
前記回転部支持部材は、前記固定部材の延びる方向についての前記一方側および前記他方側の双方に固定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパラレルリンク機構。
【請求項６】
前記回転部支持部材には貫通孔が形成され、
前記貫通孔内には前記部材に対して前記回転部支持部材が回転する軸となる回転軸部材が配置され、
前記回転部支持部材は厚みが一定である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパラレルリンク機構。
【請求項７】
前記回転部支持部材は前記固定部材に対して位置決めピンにより固定されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のパラレルリンク機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パラレルリンク機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療機器や産業機器などの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、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９４２４５号公報
【特許文献２】米国特許第５，８９３，２９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のパラレルリンク機構は、構成が比較的簡単であるが、各リンクの作動角が小さい。このため、トラベリングプレートの作動範囲を大きく設定すると、リンク長が長くなることにより、機構全体の寸法が大きくなって装置の大型化を招くという問題がある。
【０００５】
特許文献２のパラレルリンク機構は、基端部材としての基端側のリンクハブと先端部材としての先端側のリンクハブとを、４節連鎖の３組以上のリンク機構を介して連結した構成としている。特許文献２のパラレルリンク機構では、基端部材に対し先端部材の姿勢が変更可能になっている。特許文献２のパラレルリンク機構は、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である。
【０００６】
しかし、特許文献２のパラレルリンク機構は、先端部材の位置により当該先端部材の移動経路の回転半径が変化するとともに、当該先端部材の回転移動における回転中心の位置を固定できない。すなわち、基端部材から見て、先端部材は固定された回転中心から一定の半径を有する球面上を移動できないため、先端部材の動作をイメージしにくいという課題があった。さらに、先端部材は基端部材に対して回転２自由度で動作するため、先端部材の回転移動と独立して当該先端部材の回転半径を制御することができないという課題もあった。
【０００７】
さらに、特許文献１および特許文献２では、いずれもリンク機構を構成するリンク部材が単一の部材により構成されている。また、単一のリンク部材の形状は複雑である。このような複雑な形状のリンク部材の一部のみを設計変更したい場合においても、リンク部材の全体を取り換える必要があり、部材の交換作業および組立作業の効率を向上させる余地があった。
【０００８】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものである。その目的は、部材の交換作業および組立作業の効率を向上させるとともに、先端部材の回転移動と独立して当該先端部材の回転半径を制御可能なパラレルリンク機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に従ったパラレルリンク機構は、基端部材と、３つ以上のリンク機構とを備える。３つ以上のリンク機構は、基端部材と先端部材とを接続するように構成される。３つ以上のリンク機構は、先端部材の基端部材に対する姿勢を変更可能である。３つ以上のリンク機構のそれぞれは、第１〜第４リンク部材を含む。第１リンク部材は、基端部材に第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、第１リンク部材に第２回転対偶部において回転可能に接続される。第３リンク部材は、第２リンク部材に第３回転対偶部において回転可能に接続される。第４リンク部材は、第３リンク部材に第４回転対偶部において回転可能に接続される。第４リンク部材は、さらに、先端部材に第５回転対偶部において回転可能に接続されるように構成される。３つ以上のリンク機構において、第１回転対偶部の第１中心軸と、第２回転対偶部の第２中心軸とは球面リンク中心点で交わる。３つ以上のリンク機構のそれぞれにおける第５回転対偶部の第５中心軸は重なるとともに、前記球面リンク中心点と交わる。第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つは、固定部材と、回転部支持部材とを含む。回転部支持部材は、固定部材の延びる方向についての一方側および他方側の少なくともいずれかに固定される。回転部支持部材は、第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つの上記一方側および上記他方側の少なくともいずれかに隣接する１つの部材に対して回転可能に連結される。
【発明の効果】
【００１０】
上記によれば、部材の交換作業および組立作業の効率を向上させるとともに、当該先端部材の回転半径を回転移動とは独立して制御可能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】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。
【図２】図１に示したパラレルリンク機構の第３リンク部材の断面模式図である。
【図３】図１の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面模式図である。
【図４】図３の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面模式図である。
【図５】図１に示したパラレルリンク機構において先端部材の姿勢を変更した状態を示す斜視模式図である。
【図６】実施の形態１の第１変形例に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。
【図７】実施の形態１の第２変形例に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。
【図８】実施の形態２に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。
【図９】図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。
【図１０】実施の形態３に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。
【図１１】図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。
【図１２】図１１中の点線で囲まれた領域ＸＩＩの拡大断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１３】
（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構成を示す斜視模式図である。図２は、図１に示したパラレルリンク機構の第３リンク部材の断面模式図である。図３は、図１の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面模式図である。図４は、図３の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面模式図である。
【００１４】
図１〜図４に示したパラレルリンク機構１０は、基端部材１と、先端部材８と、３つのリンク機構１１とを備える。基端部材１は平面形状が円形状の板状体である。なお、基端部材１の形状は任意の形状とすることができる。たとえば基端部材１の平面形状を四角形状、三角形状などの多角形状、あるいは楕円形状、半円形状などとしてもよい。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。
【００１５】
３つのリンク機構１１は、先端部材８の基端部材１に対する姿勢を変更可能な状態で、基端部材１と先端部材８とを接続する。３つのリンク機構１１のそれぞれは、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃ、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃ、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃおよび第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃを含む。
【００１６】
本実施の形態のパラレルリンク機構１０は、特に第３リンク部材７ａ〜７ｃに、次の特徴を有する。特に図２を参照して、図１の第３リンク部材７ａは、固定部材７ａ１と、回転部支持部材７ａ２とを含んでいる。パラレルリンク機構１０においては、第３リンク部材７ａは、先端部材８に含まれる第４リンク部材８ａと、第２リンク部材６ａとを結ぶ方向に直線状に延びる部材である。このため第３リンク部材７ａは、図１の先端部材８から第２リンク部材６ａへ円錐状に向かう方向、および図２の左右方向に延びる部材である。このため固定部材７ａ１および回転部支持部材７ａ２は上記と同様に直線状に延びる部材である。
【００１７】
第３リンク部材７ａは、その延びる方向の中央に固定部材７ａ１が配置される。固定部材７ａ１の延びる方向についての一方側（図２の右側）および他方側（図２の左側）の双方に回転部支持部材７ａ２が固定されている。このように回転部支持部材７ａ２は、固定部材７ａ１の延びる方向についての一方側および他方側の双方に固定されることが好ましい。言い換えればこの場合、１対の回転部支持部材７ａ２のそれぞれが、当該１対の回転部支持部材７ａ２に挟まれる固定部材７ａ１により固定されることで、第３リンク部材７ａが形成される。ただし本実施の形態においては、回転部支持部材７ａ２は、固定部材７ａ１の延びる方向についての一方側および他方側のいずれかのみに固定されてもよい。
【００１８】
図２に示すように、固定部材７ａ１は、その延びる方向の長さがＬ１ａである。回転部支持部材７ａ２は、その延びる方向の長さがＬ２ａである。回転部支持部材７ａ２は、固定部材７ａ１の延びる一方側および他方側の双方に１対ずつ、合計４つ配置されている。すなわち回転部支持部材７ａ２は、固定部材７ａ１を図２の上下方向から挟むように１対、配置されている。それぞれの回転部支持部材７ａ２は固定部材７ａ１の延びる方向の一方側および他方側の端部に隣接する領域にて、部分的に固定部材７ａ１と重なっている。
【００１９】
回転部支持部材７ａ２は、図２の上下方向の厚みが一定である、たとえば金属製の板材であることが好ましい。なおここで厚みが一定とは、厳密にその全体において厚みが完全に等しい場合に限られない。すなわちここで厚みが一定とは、同一工程で作製される場合に生じる許容値以内の誤差を有する場合を含めることとする。
【００２０】
固定部材７ａ１および回転部支持部材７ａ２のそれぞれには、これらを図２の上下方向に貫通する貫通孔１０３ａが形成されている。貫通孔１０３ａは、固定部材７ａ１と回転部支持部材７ａ２とが重なる領域において、固定部材７ａ１とこれを挟む１対の回転部支持部材７ａ２との間を一続きに貫通するように、すべて同じ大きさおよび形状のものが形成されている。言い換えれば、固定部材７ａ１とこれを図２の上下側から挟む１対の回転部支持部材７ａ２との双方を貫通するように、貫通孔１０３ａが形成されている。すなわち貫通孔１０３ａは、固定部材７ａ１において、その延びる方向の一方側と他方側との双方に、互いに間隔をあけて形成されている。
【００２１】
貫通孔１０３ａを図２の上下方向に貫通するように、位置決めピン１０１ａが配置されている。位置決めピン１０１ａは、固定部材７ａ１に対する回転部支持部材７ａ２の位置を決めつつ固定部材７ａ１に対して回転部支持部材７ａ２を固定する。位置決めピン１０１ａまた貫通孔１０３ａ内には、たとえば１対のボルト１０２ａが配置されている。１対のボルト１０２ａは、たとえばそのうち一方が図２の上側の回転部支持部材７ａ２の上にその頭部が配置され、そのうち他方が図２の下側の回転部支持部材７ａ２の下にその頭部が配置される態様とすることが好ましい。図示されないが、１対のボルト１０２ａはねじにより貫通孔１０３ａ内に締結されてもよい。
【００２２】
貫通孔１０３ａ内に挿入された位置決めピン１０１ａおよび１対のボルト１０２ａにより、固定部材７ａ１の延びる方向の一方側および他方側に１対ずつの回転部支持部材７ａ２が固定される。そして固定部材７ａ１と合計４つの回転部支持部材７ａ２とが互いに固定された構成の第３リンク部材７ａとして形成されている。
【００２３】
また１対の回転部支持部材７ａ２のそれぞれには上記貫通孔１０３ａの他に、その延びる方向についての固定部材７ａ１と重なる領域の外側に、貫通孔７３または貫通孔７４が形成されている。
【００２４】
具体的には、固定部材７ａ１の延びる方向の一方側（図２の右側）の１対の回転部支持部材７ａ２のそれぞれには貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３が形成されているのは、第３リンク部材７ａ全体の一方端部に相当する領域である。貫通孔７３を含む第３リンク部材７ａの一方端部にて、第３リンク部材７ａは第２リンク部材６ａと連結される。これについては後述する。
【００２５】
また、固定部材７ａ１の延びる方向の他方側（図２の左側）の１対の回転部支持部材７ａ２のそれぞれには貫通孔７４が形成されている。貫通孔７４が形成されているのは、第３リンク部材７ａ全体の他方端部に相当する領域である。貫通孔７４を含む第３リンク部材７ａの一方端部にて、第３リンク部材７ａは第４リンク部材８ａと連結される。これについては後述する。
【００２６】
なお以上は第３リンク部材７ａについて説明したが、第３リンク部材７ｂについても同様である。すなわち第３リンク部材７ｂは固定部材７ｂ１および回転部支持部材７ｂ２を有し、これらは第３リンク部材７ａの固定部材７ａ１および回転部支持部材７ａ２に対応する。また図示されないが、第３リンク部材７ｃは固定部材７ｃ１および回転部支持部材７ｃ２を有し、これらは第３リンク部材７ａの固定部材７ａ１および回転部支持部材７ａ２に対応する。
【００２７】
次に以上の特徴を有する第３リンク部材７ａ〜７ｃを含む各リンク部材間の接続態様について説明する。
【００２８】
第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃは、基端部材１に第１回転対偶部Ｒ１において回転可能に接続される。具体的には、基端部材１の内周部に基端接続部２ａ、２ｂ、２ｃが設置されている。基端接続部２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ基端部材１の表面に固定されたベース部２１と、当該ベース部２１から内周側に突出するように形成された軸部２２とを含む。当該軸部２２は第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの貫通孔４３に挿入されている。貫通孔４３の内周面と軸部２２との間には、軸受２５が設置されている。第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの貫通孔４３から突出した軸部２２の先端部には固定部材の一例であるナット３ａ、３ｂ、３ｃが固定されている。第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃは軸部２２を中心に回転可能になっている。
【００２９】
図１に示すパラレルリンク機構１０では、基端部材１には開口部４５が形成されている。基端部材１を先端部材８側から平面視したときに、第１回転対偶部Ｒ１および第２回転対偶部Ｒ２は開口部４５の内部に位置している。また、基端接続部２ａ、２ｂ、２ｃは、基端部材１に接続されるとともに、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃより外周側に配置されている。
【００３０】
基端接続部２ａ、２ｂ、２ｃの軸部２２と第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの貫通孔４３との間には、回転抵抗低減手段としての上述した軸受２５が配置されている。軸受２５としては、たとえば玉軸受などの任意の構成の転がり軸受を用いることができる。たとえば、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃ側に軸受２５の外輪を固定してもよい。また、軸部２２に接続された軸受２５の内輪は、ナット３ａ、３ｂ、３ｃとベース部２１との間で挟まれた状態で固定されてもよい。軸部２２と軸受２５と、当該軸部２２および軸受２５が挿入された貫通孔４３が形成された第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの部分とにより第１回転対偶部Ｒ１が構成される。
【００３１】
第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃは円弧状にのびる棒状の部材である。第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの一方端部に上記貫通孔４３が形成されている。図３に示すように、基端部材１の表面に垂直な方向から見た平面視において、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの内周側表面は曲面状になっている。上記平面視における当該内周側表面の曲率半径は、基端部材１の外周の曲率半径より小さい。なお、上記内周側表面の曲率半径は、基端部材１の外周の曲率半径と同じでもよく、当該外周の曲率半径より大きくてもよい。また、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの形状は円弧状以外の形状でもよい。たとえば、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの形状は直線状に延びる棒状であってもよいし、屈曲部を含む棒状であってもよい。図３に示すように、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃは基端部材１の外周より内側に配置されている。
【００３２】
第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃにおいて貫通孔４３が形成された一方端部と反対側に位置する他方端部４１には、軸部４２が形成されている。軸部４２は基端部材１の外周から外側に向けて延びるように形成されている。軸部４２は第１リンク部材４ａ，４ｂ，４ｃの基端部材１に面する外周側側面に形成されている。軸部４２は第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの貫通孔６３に挿入されている。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの貫通孔６３から突出した軸部４２の先端部には固定部材の一例であるナット５ａ、５ｂ、５ｃが固定されている。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃは軸部４２を中心に回転可能になっている。
【００３３】
第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの軸部４２と第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃとの間に軸受２６が配置されている。たとえば、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃ側に軸受２６の外輪を固定してもよい。また、軸部４２に接続された軸受２６の内輪は、ナット５ａ、５ｂ、５ｃと第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃとの間で挟まれた状態で固定されてもよい。軸部４２と軸受２６と、当該軸部４２および軸受２６が挿入された貫通孔６３が形成されている第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの部分とにより第２回転対偶部Ｒ２が構成される。つまり、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃは、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃに第２回転対偶部Ｒ２において回転可能に接続される。
【００３４】
基端接続部２ａ、２ｂ、２ｃにおける軸部２２の中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃは第１回転対偶部Ｒ１の中心軸に相当する。第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの他方端部４１における軸部４２の中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃは第２回転対偶部Ｒ２の中心軸に相当する。図１および図３に示すように、上記軸部２２の中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃと軸部４２の中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃとは球面リンク中心点３０において交差する。この交差は必要条件であり、球面リンク中心点３０に、上記第１回転対偶部Ｒ１の中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃと第２回転対偶部Ｒ２の中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃが交差するならば、第１回転対偶部Ｒ１および第２回転対偶部Ｒ２の配置は任意に変更可能である。
【００３５】
第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃは直線状に延びる棒状の部材である。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの一方端部に上記貫通孔６３が形成されている。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの形状は直線状に延びる棒状以外の任意の形状としてもよい。たとえば、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃを円弧状に延びる棒状体などとしてもよい。図１および図３に示すように、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃが基端部材１の表面に沿って延びるように配置された状態で、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃは基端部材１の開口部４５の外周より内側に配置される。なお、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃは基端部材１の外周と重なる位置に配置されてもよく、基端部材１の外周より外側に配置されてもよい。
【００３６】
第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃにおいて貫通孔６３が形成された一方端部と反対側に位置する他方端部において、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部を受け入れられる凸部が形成されている。なお第３リンク部材７ｃは図１〜図４に示されない。しかし第３リンク部材７ｃは、第２リンク部材６ａから見た第３リンク部材７ａの位置に対応する、第２リンク部材６ｃから見た位置に配置される。
【００３７】
第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部には、凸部に貫通孔６４（図２参照）が形成されている。第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部にも貫通孔７３（図２、図４参照）が形成されている。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部における貫通孔６４と、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部における貫通孔７３とは直線状に並ぶように配置される。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部における貫通孔６４の内部の軸受２７の内輪の開口部と、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部における貫通孔７３とには連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図示なし）の一部である後述の連結部材ボルト１３ａ１などが挿入されている。連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃは第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃと第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃとを相対的に回転可能な状態で連結する。連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃはたとえばボルトおよびナットを含む部材である。すなわち図２に示すように、たとえば連結部材１３ａは、連結部材ボルト１３ａ１と、連結部材ナット１３ａ２と、ワッシャＷとにより構成されている。
【００３８】
この貫通孔７３内には、第３リンク部材７ａに隣接する部材としての第２リンク部材６ａに対して１対の回転部支持部材７ａ２が回転する軸となる回転軸部材としての連結部材ボルト１３ａ１が配置されている。第２リンク部材６ａと第３リンク部材７ａとは、軸受２７と連結部材１３ａとを介して連結されている。軸受２７を介するため、回転部支持部材７ａ２は、第３リンク部材７ａの一方側に配置される部材としての第２リンク部材６ａに対して回転可能に連結されている。つまり回転部支持部材７ａ２は、その一方側に隣接する、第３リンク部材７ａ以外の１つの部材としての第２リンク部材６ａに対して回転可能に連結される。
【００３９】
連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃと第２リンク部材６ａ，６ｂ，６ｃとの間に図２および図４に示すように軸受２７が配置されている。たとえば、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃ側に軸受２７の外輪を固定してもよい。軸受２７の外輪を第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃ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、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃに外輪を挿入するための穴である貫通孔６４を形成し、当該貫通孔６４に外輪を圧入することで外輪を貫通孔６４に固定してもよい。また、連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃへの軸受２７の内輪の固定方法は任意の方法を用いることができる。たとえば、連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃとして、棒状体である上記の連結部材ボルト１３ａ１（図２参照）と、当該棒状体の両端に配置された一組のワッシャＷおよび連結部材ナット１３ａ２（図２参照）とを用いる場合を考える。この場合、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部における貫通孔７３（図２、図４参照）と、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部における貫通孔６４（図２参照）の内部に配置された軸受２７の内輪の開口部とを通るように、連結部材ボルト１３ａ１（図２参照）が配置されている。当該連結部材ボルト１３ａ１にワッシャＷおよび図２の連結部材ナット１３ａ２を配置する。連結部材ナット１３ａ２を締め付けることにより、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部を軸受２７の内輪に押圧して当該内輪へ予圧を付与する。この結果、軸受２７の内輪が連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介して第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃに固定される。
【００４０】
連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃと第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部と第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部と、貫通孔６４内に挿入される軸受２７とにより第３回転対偶部Ｒ３が構成される。つまり、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃと第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃとは第３回転対偶部Ｒ３において回転可能に接続される。
【００４１】
連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃの中心軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃは第３回転対偶部Ｒ３における中心軸に相当する。中心軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃと直交する方向に延びる。なお中心軸１７ｃは図１〜図４に示されない。しかし中心軸１７ｃは、連結部材１３ｃにおいて、連結部材１３ａの中心軸１７ａと同様に配置される。
【００４２】
第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃは直線状に延びる棒状の部材である。第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部に上記貫通孔７３（図２、図４参照）が形成されている。第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの形状は直線状に延びる棒状以外の任意の形状としてもよい。たとえば、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃを円弧状に延びる棒状体などとしてもよい。
【００４３】
第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃにおいて貫通孔７３が形成された一方端部と反対側に位置する他方端部には、貫通孔７４（図２、図４参照）が形成されている。第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃには、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの他方端部に受け入れられる凸部８３が形成されている。第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの上記凸部８３には、貫通孔８４（図２参照）が形成されている。第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの他方端部における貫通孔７４と、第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの凸部８３に形成された貫通孔８４とは直線状に並ぶように配置される。第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの他方端部における貫通孔７４と、第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの凸部８３における貫通孔８４の内部の軸受２８の内輪の開口部とには連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ（図示なし）の一部である連結部材ボルト１４ａ１などが挿入されている。連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃは第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃと第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃとを相対的に回転可能な状態で連結する。連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃはたとえばボルトおよびナットを含む部材である。すなわち図２に示すように、たとえば連結部材１４ａは、連結部材ボルト１４ａ１と、連結部材ナット１４ａ２と、ワッシャＷとにより構成されている。
【００４４】
この貫通孔７４内には、第３リンク部材７ａに隣接する部材としての第４リンク部材８ａに対して１対の回転部支持部材７ａ２が回転する軸となる回転軸部材としての連結部材ボルト１４ａ１が配置されている。第３リンク部材７ａと第４リンク部材８ａとは、軸受２８と連結部材１４ａとを介して連結されている。軸受２８を介するため、回転部支持部材７ａ２は、第３リンク部材７ａの他方側に配置される部材としての第４リンク部材８ａに対して回転可能に連結されている。つまり回転部支持部材７ａ２は、その他方側に隣接する、第３リンク部材７ａ以外の１つの部材としての第４リンク部材８ａに対して回転可能に連結される。
【００４５】
このように本実施の形態では回転部支持部材７ａ２は第３リンク部材７ａの一方側の第２リンク部材６ａと他方側の第４リンク部材８ａとの双方に対して回転可能に連結されている。しかし回転部支持部材７ａ２は、上記一方側の第２リンク部材６ａと他方側の第４リンク部材８ａとのいずれかのみに対して回転可能に連結されてもよい。
【００４６】
連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃと第４リンク部材８ａ、８ｂ（図１参照）、第４リンク部材８ｃとの間に図４に示すように軸受２８が配置されている。たとえば、第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃ側に軸受２８の外輪を固定してもよい。また、連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃへの軸受２８の内輪の固定方法は任意の方法を用いることができるが、第３回転対偶部Ｒ３における軸受２７の内輪の固定方法と同様の方法を用いてもよい。
【００４７】
連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃと第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの他方端部と第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの凸部８３と、貫通孔８４内に挿入される軸受２８とにより第４回転対偶部Ｒ４が構成される。つまり、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃと第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃとは第４回転対偶部Ｒ４において回転可能に接続される。
【００４８】
その他、本実施の形態のパラレルリンク機構１０は以下の構成を有する。連結部材１４ａ、１４ｂ（図１参照）、連結部材１４ｃの中心軸１８ａ、１８ｂ、１８ｃは第４回転対偶部Ｒ４における中心軸に相当する。中心軸１８ａ、１８ｂ、１８ｃはそれぞれ中心軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃと平行な方向に延びる。
【００４９】
第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ凸部８３に接続されたベース部材８１ａ〜８１ｃを含む。したがって第４リンク部材８ａは、ベース部材８１ａと、第３リンク部材７ａに連結される凸部８３とを含む。第４リンク部材８ｂは、ベース部材８１ｂと、第３リンク部材７ｂに連結される凸部８３とにより形成されている。第４リンク部材８ｃは、ベース部材８１ｃと、第３リンク部材７ｃに連結される凸部８３とにより形成されている。
【００５０】
ベース部材８１ａ〜８１ｃの平面形状は円形状である。ベース部材８１ａの中央には図４に示すように中心軸８２が設けられている。このため第４リンク部材８ａは、ベース部材８１ａと凸部８３とに加え、中心軸８２を含んでいる。第４リンク部材８ｂのベース部材８１ｂはベース部材８１ａに重なるように配置される。ベース部材８１ｂの中央には貫通孔が形成されている。第４リンク部材８ｃのベース部材８１ｃはベース部材８１ｂ上に重なるように配置されている。ベース部材８１ｃの中央には貫通孔が形成されている。ベース部材８１ｂ、８１ｃは、それぞれの貫通孔に中心軸８２が挿入された状態で、ベース部材８１ａ上に積層されている。中心軸８２の先端部には固定部材としてのナット９が設置されている。第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃは、中心軸８２を中心とし互いに独立に回転可能になっている。図１〜図４に示したパラレルリンク機構１０では、積層配置された第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの中心軸８２またはベース部材８１ａ〜８１ｃを先端部材８とみることができる。なお、先端部材として、別の部材を中心軸８２またはベース部材８１ａ〜８１ｃのいずれかと接続してもよい。
【００５１】
中心軸８２とベース部材８１ｂ、８１ｃとの間に軸受２９が配置されている。たとえば、ベース部材８１ｂ、８１ｃ側に軸受２９の外輪を固定してもよい。また、中心軸８２に接続された軸受２９の内輪は、ナット９とベース部材８１ａとの間で挟まれた状態で固定されてもよい。なお、図２〜図４では回転抵抗低減手段として軸受２５〜２９を用いたが、回転抵抗を低減できれば軸受とは異なる部材を適用してもよい。
【００５２】
上記のような構成において、ベース部材８１ａ〜８１ｃと中心軸８２とナット９と軸受２９とから第５回転対偶部Ｒ５が構成される。図１からわかるように、３つのリンク機構１１の第５回転対偶部Ｒ５の第５中心軸１９は重なるように配置される。つまり、複数のリンク機構１１の第５回転対偶部Ｒ５は１カ所に重なるように配置されている。なお、中心軸８２としてはベース部材８１ａと別部材であるボルトなどを用いてもよい。この場合、ベース部材８１ａの中央部に当該ボルトを挿入する貫通孔が形成される。
【００５３】
以上のように、本実施の形態のパラレルリンク機構は、第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のそれぞれに回転抵抗低減手段としての軸受２５〜２９が設置されている。なお図２〜図４では、すべての回転対偶部に軸受２５〜２９を設置している。これにより各回転対偶部での回転動作を滑らかにすることができ、先端部材８の位置決め精度を向上させることができる。また、当該軸受２５〜２９を設置することにより、軸受が設置された回転対偶部の摩擦トルクを低減することで当該回転対偶部の発熱を抑制でき、結果的に当該回転対偶部の寿命を延ばすことができる。さらに、軸受２５〜２９を設置することにより、当該軸受２５〜２９を用いない場合より回転対偶部の動作時のガタツキを抑制できる。しかし第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５の少なくともいずれか１つにおいて軸受を設置するようにしてもよい。また第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のいずれにも軸受が設置されず、たとえば図３の貫通孔４３には軸部２２のみが挿入され、貫通孔６３には軸部４２のみが挿入されてもよい。
【００５４】
第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃにおいては、第４回転対偶部Ｒ４の第４中心軸１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、第５回転対偶部Ｒ５の第５中心軸１９とがねじれた配置になっている。より具体的には、第４回転対偶部Ｒ４の第４中心軸１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、第５回転対偶部Ｒ５の第５中心軸１９とは互いに直交する方向に延びている。
【００５５】
図１および図３に示すように、第１回転対偶部Ｒ１の第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、第２回転対偶部Ｒ２の第２中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃとは球面リンク中心点３０で交わる。また、図４に示すように、リンク機構１１のそれぞれにおける第５回転対偶部Ｒ５の第５中心軸１９は重なるとともに、球面リンク中心点３０と交わる。なお、上記の関係を満たせば各対偶部の配置は任意に設定できる。
【００５６】
＜パラレルリンク機構の動作＞
図５は、図１に示したパラレルリンク機構において先端部材の姿勢を変更した状態を示す斜視模式図である。なお図５では簡略化のために第３リンク部材７ａは固定部材７ａ１および回転部支持部材７ａ２に分かれた構成とはなっていない。また図５においては基端部材１として開口部４５が形成されていない円盤状の部材が用いられている。図５に示すように、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの第１回転対偶部Ｒ１における第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃまわりの回転角度をそれぞれ変更することにより、先端部材８の位置を任意に変更することができる。図５では、第１リンク部材４ｂの第１中心軸１５ｂまわりの回転角度を相対的に大きくすることで、先端部材８において第４リンク部材８ｂ側が上方に持上げられるとともに、先端部材中心３１から見て第４リンク部材８ｂが位置する側と反対側に先端部材８全体が移動している。
【００５７】
図１〜図５に示したパラレルリンク機構１０では、上述のような構成とすることにより、球面リンク中心点３０を中心とした球面上を先端部材８が動作する。すなわち、先端部材８の姿勢は、図５に示すように球面リンク中心点３０を原点とした３次元の極座標（ｒ，θ，φ）で表すことができる。ここでいう折れ角θとは、先端部材中心３１から垂直方向に降ろした線が、基端部材１と第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃとの接続部である第１回転対偶部Ｒ１の第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃを含む平面と交わる点と球面リンク中心点３０とを通る直線と、先端部材中心軸である第５中心軸１９とが成す角度である。旋回角φとは、先端部材中心３１から垂直方向に降ろした線が、第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃを含む平面と交わる点と球面リンク中心点３０とを通る直線と、第１のリンク機構１１に第１回転対偶部Ｒ１の第１中心軸１５ａとが成す角度である。また、中心間距離ｒとは、球面リンク中心点３０と先端部材中心３１との距離である。
【００５８】
またパラレルリンク機構１０は、先端部材８の基端部材１に対する距離ｒが増加および減少するように、第５中心軸１９に沿う方向すなわちほぼ上下方向に移動可能である。
【００５９】
＜作用効果＞
本開示に従ったパラレルリンク機構１０は、基端部材１と、３つ以上のリンク機構１１とを備える。３つ以上のリンク機構１１は、基端部材１と先端部材８とを接続するように構成される。３つ以上のリンク機構１１は、先端部材８の基端部材１に対する姿勢を変更可能である。３つ以上のリンク機構１１のそれぞれは、第１〜第４リンク部材を含む。第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃは、基端部材１に第１回転対偶部Ｒ１において回転可能に接続される。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃは、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃに第２回転対偶部Ｒ２において回転可能に接続される。第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃは、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃに第３回転対偶部Ｒ３において回転可能に接続される。第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃは、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃに第４回転対偶部Ｒ４において回転可能に接続される。第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃは、さらに、先端部材８に第５回転対偶部Ｒ５において回転可能に接続されるように構成される。３つ以上のリンク機構１１において、第１回転対偶部Ｒ１の第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、第２回転対偶部Ｒ２の第２中心軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃとは球面リンク中心点３０で交わる。３つ以上のリンク機構１１のそれぞれにおける第５回転対偶部Ｒ５の第５中心軸１９は重なるとともに、球面リンク中心点３０と交わる。第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つは、固定部材と、固定部材の延びる方向についての一方側および他方側の少なくともいずれかに固定される回転部支持部材とを含む。回転部支持部材は、第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つの一方側および他方側の少なくともいずれかに隣接する１つの部材に対して回転可能に連結される。
【００６０】
このようにすれば、３つ以上のリンク機構１１のそれぞれが第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５を有する５節連鎖構造となっているので、基端部材１に対して先端部材８を、球面リンク中心点３０を中心とした回転２自由度と、第５中心軸１９に沿った方向の１自由度という合計３自由度で移動させることができる。このため、基端部材１に対して先端部材８を、上記球面リンク中心点３０を中心とした球面に沿って移動させることができるとともに、当該球面に沿った移動とは独立して第５中心軸１９に沿った方向にも移動させることができる。この結果、先端部材８を上記球面に沿って移動させるとともに、先端部材８が沿って移動する球面の半径を調整できるので、先端部材８が一定半径の球面に沿ってしか移動できない場合よりも先端部材８の可動範囲を大きくできる。なお、ここで第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃが、先端部材８に第５回転対偶部Ｒ５において回転可能に接続されるように構成される、とは、第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃにおいて別部材としての先端部材を接続可能な部分が存在していることを意味し、第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの一部が先端部材として機能する場合も含む。第５中心軸１９に沿った方向の先端部材８の移動を利用して、たとえばコネクタを所望の箇所に抜き差しするなどの動作が容易になされる。
【００６１】
第１〜第４リンク部材のうち少なくとも１つが、固定部材と、回転部支持部材とを有する。このようにリンク部材が複数の部材に分割されるため、各部材をより単純な形状とすることができる。このため、たとえば各リンク部材が一体である場合に比べ、加工のタクトタイムを短縮させ、加工費を低減でき、その量産性を向上できる。また複数の部材を有する構成とすれば、一体の部材に比べて、パラレルリンク機構１０の組立て工程が容易になる。これは複数の部材を有する構成とすれば、たとえば図２の上側のみなど一方向のみからボルトなどを挿通することができるためである。一方向から部材を挿入することにより、複数の方向から部材を挿入しなければならない場合に比べ、その工程を簡素化できる。
【００６２】
さらに本実施の形態によれば、たとえばリンク部材の一部のみに不具合が生じた場合、リンク部材の全体を交換しなくとも、不具合のある１つの部材のみを交換すればよい。このためリンク部材が一体である場合に比べて部材の交換作業の費用も削減できる。
【００６３】
以上より、本実施の形態によれば、部材の交換作業および組立作業の効率を向上させるとともに、先端部材８の回転移動と独立して先端部材８を第５中心軸１９に沿う上下方向に移動可能なパラレルリンク機構１０を提供できる。
【００６４】
本実施の形態では、第３リンク部材７ａ〜７ｃは、固定部材７ａ１，７ｂ１，７ｃ１と、固定部材７ａ１，７ｂ１，７ｃ１の延びる方向について第３リンク部材７ａ〜７ｃの一方側および他方側に配置される第２リンク部材６ａ〜６ｃおよび第４リンク部材８ａ〜８ｃの少なくともいずれかに対して回転可能に連結された回転部支持部材７ａ２，７ｂ２，７ｃ２とを含む。
【００６５】
このようにすれば、先端部材８を第５中心軸１９に沿う上下方向に移動することにより先端部材８の上下方向の位置を変更するのみならず、第３リンク部材７ａ〜７ｃの固定部材７ａ１〜７ｃ１または回転部支持部材７ａ２〜７ｃ２の延びる方向の長さを変更するだけで、容易に先端部材８の上下方向の位置を変更できる。すなわち先端部材８の上下方向の位置は、上下方向のストローク量、および第３リンク部材７ａの長さの変更のいずれによっても制御できる。このことについて以下の図６および図７を用いて説明する。
【００６６】
図６は実施の形態１の第１変形例に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。図６のパラレルリンク機構１０Ａは、図１のパラレルリンク機構１０と同一の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図６においては、第３リンク部材７ａを構成する固定部材７ａ１の延びる方向の長さが、図２における長さＬ１ａよりもたとえば長い長さＬ１ｂとなっている。ただし回転部支持部材７ａ２の延びる方向の長さは図２と同じ長さＬ２ａである。これにより、球面リンク中心点３０と先端部材中心３１との第５中心軸１９に沿う高さは、図１において高さＨ１であるのに対し、図６においてはたとえば高さＨ１よりも高い高さＨ２となっている。なおこのことは、第３リンク部材７ｂを構成する固定部材７ｂ１および回転部支持部材７ｂ２についても、第３リンク部材７ｃについても、同様である。
【００６７】
図７は実施の形態１の第２変形例に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。図７のパラレルリンク機構１０Ｂは、図１のパラレルリンク機構１０と同一の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図７においては、第３リンク部材７ａを構成する回転部支持部材７ａ２の延びる方向の長さが、図２における長さＬ２ａよりもたとえば長い長さＬ２ｂとなっている。ただし固定部材７ａ１の延びる方向の長さは図２と同じＬ１ａである。これにより、球面リンク中心点３０と先端部材中心３１との第５中心軸１９に沿う高さは、図１において高さＨ１であるのに対し、図７においてはたとえば高さＨ１よりも高い高さＨ３となっている。なおこのことは、第３リンク部材７ｂを構成する固定部材７ｂ１および回転部支持部材７ｂ２についても、第３リンク部材７ｃについても、同様である。
【００６８】
このように、第３リンク部材７ａ〜７ｃ全体を交換しなくても、固定部材７ａ１および回転部支持部材７ａ２のいずれかのみを交換するだけで、球面リンク中心点３０と先端部材中心３１との距離を容易に変更することができる。
【００６９】
上記パラレルリンク機構１０において、回転部支持部材７ａ２，７ｂ２，７ｃ２は、固定部材７ａ１，７ｂ１，７ｃ１の延びる方向についての一方側および他方側の双方に固定されてもよい。このようにすれば、たとえば固定部材７ａ１の延びる方向についての一方側および他方側のいずれかのみに回転部支持部材７ａ２が固定される例に比べて、第３リンク部材７ａを他のリンク部材と接続する工程を容易に実施できる。
【００７０】
上記パラレルリンク機構１０において、回転部支持部材７ａ２〜７ｃ２には貫通孔７３，７４が形成される。貫通孔７３，７４内には第３のリンク部材７ａの一方側および他方側の少なくともいずれかに隣接するように配置される他の部材としての第２リンク部材６ａまたは第４リンク部材８ａに対して回転部支持部材７ａ２〜７ｃ２が回転する軸となる回転軸部材としての連結部材ボルト１３ａ１，１４ａ１が配置されている。回転部支持部材７ａ２〜７ｃ２は厚みが一定である。厚みが一定である単純な形状の板状部材の回転部支持部材７ａ２〜７ｃ２は、プレス加工などを適用して、安価に高い量産性で加工できる。
【００７１】
上記パラレルリンク機構１０において、回転部支持部材７ａ２，７ｂ２，７ｃ２は固定部材７ａ１，７ｂ１，７ｃ１に対して位置決めピン１０１ａにより固定されてもよい。このようにすれば、固定部材７ａ１と回転部支持部材７ａ２との組立て作業がより容易になる。また異なる作業者間での組立て後の第３リンク部材７ａ〜７ｃの位置精度のばらつきを抑制できる。また固定部材７ａ１〜７ｃ１と回転部支持部材７ａ２〜７ｃ２との位置精度が向上するため、パラレルリンク機構１０の動作をよりスムーズにできる。
【００７２】
（実施の形態２）
＜パラレルリンク機構の構成＞
図８は、実施の形態２に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。図９は、図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。なお、図８は図１に対応し、図９は図２に対応する。
【００７３】
図８および図９に示すパラレルリンク機構１０Ｃは、基本的には図１〜図４に示したパラレルリンク機構１０と同様の構成を備える。このため図１〜図４と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を繰り返さない。パラレルリンク機構１０Ｃは、第３リンク部材７ａ〜７ｃの代わりに、第２リンク部材６ａ〜６ｃ（たとえば第２リンク部材６ａ）において、固定部材６ａ１と、実施の形態１と同様に板状の回転部支持部材６ａ２とを含んでいる点において、パラレルリンク機構１０とは異なっている。パラレルリンク機構１０Ｃにおいては、第２リンク部材６ａは、第１リンク部材４ａと、第３リンク部材７ａとを結ぶように図８の第５中心軸１９に沿う鉛直方向に沿って直線状に延びる部材である。つまり第２リンク部材６ａは、図８の上下方向に延びる部材である。このため固定部材６ａ１および回転部支持部材６ａ２は上記と同様に直線状に延びる部材である。
【００７４】
図９に示すように、第２リンク部材６ａは、その延びる上下方向の下側に固定部材６ａ１が配置される。固定部材６ａ１の延びる方向についての他方側（図９の上側）に回転部支持部材６ａ２が固定されている。より詳しくは、固定部材６ａ１の延びる方向についての一方側（図９の下側）には貫通孔６３が形成されており、貫通孔６３内に軸受２６が配置されている。軸受２６により、第１リンク部材４ａの軸部４２と固定部材６ａ１とが回転可能に連結されている。固定部材６ａ１の軸受２６が配置される領域よりも上方の領域において、固定部材６ａ１は１対の回転部支持部材６ａ２に挟まれる。
【００７５】
上記のように、パラレルリンク機構１０Ｃにおいては、第２リンク部材６ａの固定部材６ａ１の他方側（図９の上側）のみに回転部支持部材６ａ２が連結されている。しかし固定部材６ａ１の延びる方向についての一方側（図９の下側）および他方側（図９の上側）の双方に回転部支持部材６ａ２が固定されてもよい。
【００７６】
回転部支持部材６ａ２は、固定部材６ａ１を図９の左右方向から挟むように１対、配置されている。各回転部支持部材６ａ２は固定部材６ａ１の延びる方向の一方側の端部に隣接する領域にて、部分的に固定部材６ａ１と重なっている。これらの重なる部分を図９の左右方向に貫通する貫通孔１０３ａ内には、位置決めピン１０１ａと、１本のボルト１０２ａとが配置されている。図９において、貫通孔１０３ａは、第２リンク部材６ａ全体の一方端部に相当する領域に形成される。１本のボルト１０２ａは、ナット１０２ｂにより貫通孔１０３ａ内に固定される。位置決めピン１０１ａおよびボルト１０２ａにより、固定部材６ａ１に回転部支持部材６ａ２が固定された第２リンク部材６ａが構成される。なお図９では回転軸支持部材６ａ２は固定部材６ａ１を挟み込むように１対配置されているが、必ずしも１対で挟み込む必要はない。つまり、単一の回転軸支持部材６ａ２を固定部材６ａ１の、図９の左右いずれか一方側のみに配置する構成であってもよい。
【００７７】
１対の回転部支持部材６ａ２のそれぞれには貫通孔６４が形成されている。これは第２リンク部材６ａ全体の他方端部に相当する領域である。以上の第２リンク部材６ａについての説明は、第２リンク部材６ｂ，６ｃについても同様である。
【００７８】
図９に示すように、貫通孔６４内には、第２リンク部材６ａに隣接する部材としての第３リンク部材７ａに対して１対の回転部支持部材６ａ２が回転する軸となる回転軸部材としての連結部材ボルト１３ａ１が配置されている。軸受２７により、回転部支持部材６ａ２は、第２リンク部材６ａの他方側に配置される部材としての第３リンク部材７ａに対して回転可能に連結されている。つまり回転部支持部材６ａ２は、その他方側に隣接する、第２リンク部材６ａ以外の１つの部材としての第３リンク部材７ａに対して回転可能に連結される。
【００７９】
連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃと第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃとの間に図９に示すように軸受２７が配置されている。たとえば、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃ側に軸受２７の外輪を固定してもよい。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部における貫通孔６４と、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部における貫通孔７３の内部の軸受２７の内輪の開口部とには連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図示なし）の一部である連結部材ボルト１３ａ１などが挿入されている。連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃと第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部と第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部と、貫通孔７３内に挿入される軸受２７とにより第３回転対偶部Ｒ３が構成される。
【００８０】
本実施の形態では回転部支持部材６ａ２は第２リンク部材６ａの他方側の第３リンク部材７ａのみに対して回転可能に連結されている。しかし回転部支持部材６ａ２は、上記一方側の第１リンク部材４ａと他方側の第３リンク部材７ａとの双方に対して回転可能に連結されてもよい。
【００８１】
＜作用効果＞
本実施の形態では、第２リンク部材６ａ〜６ｃは、固定部材６ａ１，６ｂ１，６ｃ１と、固定部材６ａ１，６ｂ１，６ｃ１の延びる方向について第２リンク部材６ａ〜６ｃの一方側および他方側に配置される第１リンク部材４ａ〜４ｃおよび第３リンク部材７ａ〜７ｃの少なくともいずれかに対して回転可能に連結された回転部支持部材６ａ２，６ｂ２，６ｃ２とを含む。この場合も、実施の形態１と同様に、部材の交換作業および組立作業の効率を向上させるとともに、先端部材８の回転移動と独立して先端部材８を第５中心軸１９に沿う上下方向に移動可能なパラレルリンク機構１０を提供できる。
【００８２】
（実施の形態３）
＜パラレルリンク機構の構成＞
図１０は、実施の形態３に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。図１１は、図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。図１２は、図１１中の点線で囲まれた領域ＸＩＩの拡大断面模式図である。なお、図１０は図１に対応し、図９は図２に対応する。
【００８３】
図１０〜図１２に示すパラレルリンク機構１０Ｄは、基本的には図１〜図４に示したパラレルリンク機構１０と同様の構成を備える。このため図１〜図４と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を繰り返さない。パラレルリンク機構１０Ｃは、第３リンク部材７ａ〜７ｃに加えて、第１リンク部材４ａ〜４ｃにおいて、固定部材４ａ１，４ｂ１，４ｃ１と、実施の形態１と同様に板状の回転部支持部材４ａ２，４ｂ２，４ｃ２とを含んでいる点において、パラレルリンク機構１０とは異なっている。パラレルリンク機構１０Ｄにおいては、第１リンク部材４ａ〜４ｃは、基端部材１と、第２リンク部材６ａ〜６ｃとに連結するように、平面視にて湾曲形状を有するように延びる部材である。なお、図１０および図１１においては固定部材４ａ１〜４ｃ１の湾曲部が基端部材１の上に乗り上げるように模式的に示される。しかし先端部材８が開口部４５の下側へ移動できる構成においては、固定部材４ａ１〜４ｃ１の湾曲部が基端部材１の上に乗り上げないことが好ましい。
【００８４】
固定部材４ａ１，４ｂ１，４ｃ１は、平面視にて湾曲するように延びるような外観態様を有する部材である。これにより第１リンク部材４ａ〜４ｃの全体が、実施の形態１の第１リンク部材４ａ〜４ｃと同様にたとえば円弧状などに湾曲するように延びている。一方、回転部支持部材４ａ２，４ｂ２，４ｃ２は上記実施の形態と同様に直線状（板状）に延びる部材である。
【００８５】
第１リンク部材４ａ，４ｂ，４ｃは、その延びる方向の中央に固定部材４ａ１，４ｂ１，４ｃ１が配置される。固定部材４ａ１〜４ｃ１の延びる方向についての一方側および他方側の双方に回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２が固定されている。ここでの一方側とは基端部材１の一部である基端部材一部１ａ側（図１１および図１２参照）を意味し、他方側とはそれと反対側の第２リンク部材６ａ〜６ｃ側（図１１参照）を意味する。ただし回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２は、固定部材４ａ１〜４ｃ１の延びる方向についての一方側および他方側のいずれかのみに固定されてもよい。
【００８６】
回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２は、固定部材４ａ１〜４ｃ１を図１１の湾曲形状の外側および内側から挟むように１対配置されている。これが固定部材４ａ１の上記一方側と他方側との端部に隣接する領域において、部分的に固定部材４ａ１〜４ｃ１と重なっている。この重なった領域において、実施の形態１と同様に、固定部材４ａ１〜４ｃ１および回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２の双方を一続きに、図１１の外側から内側まで貫通する貫通孔１０３ａが形成されている。貫通孔１０３ａ内での固定態様については実施の形態１と同様である。なお図１１では回転軸支持部材４ａ２は固定部材４ａ１を挟み込むように１対配置されているが、必ずしも１対で挟み込む必要はない。つまり、単一の回転軸支持部材４ａ２を固定部材４ａ１の、図１１の湾曲形状の外側および内側のいずれか一方側のみに配置する構成であってもよい。回転軸支持部材４ｂ２，４ｃ２についても同様である。
【００８７】
また１対の回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２のそれぞれには上記貫通孔１０３ａの他に、その延びる方向についての固定部材４ａ１〜４ｃ１と重なる領域の外側に、貫通孔４３または貫通孔４４が形成されている。特に図１２に示すように、固定部材４ａ１の基端部材一部１ａ側の回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２の一方端部には貫通孔４３が形成されている。固定部材４ａ１の第２リンク部材６ａ〜６ｃ側の回転部支持部材４ａ２〜４ｃ２の他方端部には貫通孔４４が形成されている。
【００８８】
図１２に示すように、基端部材一部１ａには貫通孔２３が形成されている。第１リンク部材４ａの一方端部には貫通孔４３が形成されている。貫通孔２３と貫通孔４３とは直線状に並ぶように配置されている。第１リンク部材４ａの回転部支持部材４ａ２の一方端部における貫通孔４３と、基端部材一部１ａの貫通孔２３の内部の軸受２５の内輪の開口部とには連結部材２０ａ（の一部である連結部材ボルト２０ａ１）が挿入されている。これにより連結部材２０ａは第１リンク部材４ａと基端部材１とを相対的に回転可能な状態で連結する。連結部材２０ａは連結部材ボルト２０ａ１と、連結部材ナット２０ａ２と、ワッシャＷとにより構成されている。連結部材ボルト２０ａ１は図３の軸部２２に対応し、連結部材ナット２０ａ２は図３のナット３ａに対応する。連結部材ボルト２０ａ１は第１中心軸１５ａに沿うように延びる。連結部材ボルト２０ａは軸受２５を介して、基端部材一部１ａと第１リンク部材４ａ（回転部支持部材４ａ２）とを連結させる。連結部材２０ａと軸受２５と、当該連結部材２０ａおよび軸受２５が挿入された基端部材一部１ａと、貫通孔４３が形成された回転部支持部材４ａ２の部分とにより第１回転対偶部Ｒ１が構成される。
【００８９】
この貫通孔４３内には、第１リンク部材４ａに隣接する部材としての基端部材一部１ａに対して１対の回転部支持部材４ａ２が回転する軸となる回転軸部材としての連結部材ボルト２０ａ１が配置されている。軸受２５により、回転部支持部材４ａ２は、第１リンク部材４ａの一方側に配置される部材としての基端部材一部１ａに対して回転可能に連結されている。つまり回転部支持部材４ａ２は、その一方側に隣接する、第１リンク部材４ａ以外の１つの部材としての基端部材一部１ａに対して回転可能に連結される。
【００９０】
図１２に示すように、第２リンク部材６ａの一方端部には貫通孔６３が形成されている。第１リンク部材４ａの他方端部には貫通孔４４が形成されている。貫通孔６３と貫通孔４４とは直線状に並ぶように配置されている。第１リンク部材４ａの回転部支持部材４ａ２の他方端部における貫通孔４４と、第２リンク部材６ａの貫通孔６３の内部の軸受２６の内輪の開口部とには連結部材５０ａ（の一部である連結部材ボルト５０ａ１）が挿入されている。これにより連結部材５０ａは第１リンク部材４ａと第２リンク部材６ａとを相対的に回転可能な状態で連結する。連結部材５０ａは連結部材ボルト５０ａ１と、連結部材ナット５０ａ２と、ワッシャＷとにより構成されている。連結部材ボルト５０ａ１は図３の軸部４２に対応し、連結部材ナット５０ａ２は図３のナット５ａに対応する。連結部材ボルト５０ａ１は第２中心軸１６ａに沿うように延びる。連結部材ボルト５０ａは軸受２６を介して、第１リンク部材４ａ（回転部支持部材４ａ２）と第２リンク部材６ａとを連結させる。連結部材５０ａと軸受２６と、当該連結部材５０ａと軸受２６が挿入された貫通孔６３が形成されている第２リンク部材６ａの部分と、貫通孔４４が形成されている回転部支持部材４ａ２の部分とにより第２回転対偶部Ｒ２が構成される。
【００９１】
この貫通孔４４内には、第１リンク部材４ａに隣接する部材としての第２リンク部材６ａに対して１対の回転部支持部材４ａ２が回転する軸となる回転軸部材としての連結部材ボルト５０ａ１が配置されている。軸受２６により、回転部支持部材４ａ２は、第１リンク部材４ａの他方側に配置される部材としての第２リンク部材６ａに対して回転可能に連結されている。つまり回転部支持部材４ａ２は、その他方側に隣接する、第１リンク部材４ａ以外の１つの部材としての第２リンク部材６ａに対して回転可能に連結される。
【００９２】
このように本実施の形態では回転部支持部材４ａ２は第１リンク部材４ａの一方側の基端部材１と他方側の第２リンク部材６ａとの双方に対して回転可能に連結されている。しかし回転部支持部材４ａ２は、上記一方側の基端部材１と他方側の第２リンク部材６ａとのいずれかのみに対して回転可能に連結されてもよい。
【００９３】
以上については図１２を用いて主に第１リンク部材４ａについて説明したが、図１１に示すように第１リンク部材４ｂ，４ｃについても同様である。第１リンク部材４ａの連結部材２０ａは第１リンク部材４ｂ，４ｃの連結部材２０ｂ，２０ｃに相当する。これらの連結部材２０ｂ，２０ｃに含まれる各部品についても上記と同様に、連結部材２０ａに含まれる各部品がそのまま連結部材２０ｂ，２０ｃにも対応する。同様に、第１リンク部材４ａの連結部材５０ａは第１リンク部材４ｂ，４ｃの連結部材５０ｂ，５０ｃに相当する。
【００９４】
＜作用効果＞
本実施の形態では、第１リンク部材４ａ〜４ｃは、固定部材４ａ１，４ｂ１，４ｃ１と、固定部材４ａ１，４ｂ１，４ｃ１の延びる方向について第１リンク部材４ａ〜４ｃの一方側および他方側に配置される基端部材１（基端部材一部１ａ）および第２リンク部材６ａ〜６ｃの少なくともいずれかに対して回転可能に連結された回転部支持部材４ａ２，４ｂ２，４ｃ２とを含む。この場合も、実施の形態１と同様に、部材の交換作業および組立作業の効率を向上させるとともに、先端部材８の回転移動と独立して先端部材８を第５中心軸１９に沿う上下方向に移動可能なパラレルリンク機構１０を提供できる。
【００９５】
なお、本開示のパラレルリンク機構は、上記の各実施の形態の特徴を適宜組み合わせてもよい。たとえば実施の形態１の第３リンク部材７ａ〜７ｃと実施の形態２の第２リンク部材６ａ〜６ｃとがともに固定部材と回転部支持部材とを含む構成となってもよい。あるいはたとえば実施の形態３の第１リンク部材４ａ〜４ｃのみが固定部材と回転部支持部材とを含む構成となってもよい。さらに、たとえば上記の第１リンク部材４ａ〜４ｃ、第２リンク部材６ａ〜６ｃ、第３リンク部材７ａ〜７ｃのすべてが固定部材と回転部支持部材とを含む構成となってもよい。あるいはさらにたとえば第１リンク部材４ａ〜４ｃ、第２リンク部材６ａ〜６ｃ、第３リンク部材７ａ〜７ｃおよび第４リンク部材８ａ〜８ｃのすべてが固定部材と回転部支持部材とを含む構成となってもよいし、第４リンク部材８ａ〜８ｃのみに当該構成が適用されてもよい。また各実施の形態においてリンク機構１１の数が３の場合を示しているが、リンク機構１１の数は４以上の任意の数、たとえば５、６、８などであってもよい。
【００９６】
今回開示された各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。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を意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１  基端部材、２ａ，２ｂ，２ｃ  基端接続部、３ａ，３ｂ，３ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃ，９  ナット、４ａ，４ｂ，４ｃ  第１リンク部材、４ａ１，６ａ１，７ａ１  固定部材、４ａ２，６ａ２，７ａ２  回転部支持部材、６ａ，６ｂ，６ｃ  第２リンク部材、７ａ，７ｂ，７ｃ  第３リンク部材、８  先端部材、８ａ，８ｂ，８ｃ  第４リンク部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  パラレルリンク機構、１１  リンク機構、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  連結部材、１３ａ１，１４ａ１  連結部材ボルト、１３ａ２，１４ａ２  連結部材ナット、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  第１中心軸、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  第２中心軸、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  第３中心軸、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  第４中心軸、１９  第５中心軸、２１  ベース部、２２，４２  軸部、２５，２６，２７，２８，２９  軸受、３０  球面リンク中心点、３１  先端部材中心、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ  姿勢制御用駆動源、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  固定部、３７  回転軸、３８，３９  歯車、４１  他方端部、２３，４３，４４，６３，６４，７３，７４，８４，１０３ａ  貫通孔、４５  開口部、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ  ベース部材、８２  中心軸、８３  凸部、１０１ａ  位置決めピン、１０２ａ  ボルト、１０２ｂ  ナット、Ｒ１  第１回転対偶部、Ｒ２  第２回転対偶部、Ｒ３  第３回転対偶部、Ｒ４  第４回転対偶部、Ｒ５  第５回転対偶部、Ｗ  ワッシャ。
【図１】
2020091028.tif 000003
【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】
2020091028.tif 000008
【図７】
2020091028.tif 000009
【図８】
2020091028.tif 000010
【図９】
2020091028.tif 000011
【図１０】
2020091028.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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