(57)【要約】      （修正有）【課題】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るとともに、回転対偶部の軸受について起こり得る破損を抑制し、軸受の寿命を延長する。【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。リンク機構１１は、基端部材１と先端部材とを接続するように構成される。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。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中心軸は重なるとともに、球面リンク中心点３０と交わる。第１〜第５回転対偶部の少なくともいずれか１つは軸受を含む。軸受の臨界揺動角が、軸受を含む第１〜第５回転対偶部に接続された第１〜第４リンク部材および先端部材のそれぞれの回転可能な最大動作角よりも小さい。【選択図】図１
2020091025.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５回転対偶部の少なくともいずれか１つは軸受を含み、
前記軸受の臨界揺動角が、前記軸受を含む前記第１〜第５回転対偶部に接続された前記第１〜第４リンク部材および前記先端部材のそれぞれの回転可能な最大動作角よりも小さい、パラレルリンク機構。
【請求項２】
前記第１〜第５回転対偶部のうち少なくとも２つ以上は前記軸受を含み、
前記２つ以上の軸受がすべて同一の臨界揺動角を有する、請求項１に記載のパラレルリンク機構。
【請求項３】
前記軸受として深溝玉軸受が配置され、
前記軸受の転動体の個数をＺとすれば、
前記少なくとも１つの軸受の臨界揺動角は、２・１８０／（０．５５５・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算される、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】
前記軸受として円筒ころ軸受が配置され、
前記軸受の転動体の個数をＺとすれば、
前記少なくとも１つの軸受の臨界揺動角は、２・１８０／（０．３７・（Ｚ＋０．１）・π）［ｄｅｇ］として計算される、請求項１または２に記載のパラレルリンク機構。
【請求項５】
前記軸受として針状ころ軸受が配置され、
前記軸受の転動体の個数をＺとすれば、
前記少なくとも１つの軸受の臨界揺動角は、２・１８０／（０．５４４・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算される、請求項１または２に記載のパラレルリンク機構。
【請求項６】
前記第１〜第５回転対偶部のうち少なくとも２つ以上は前記軸受を含み、
前記２つ以上の軸受のうちの一部の第１の臨界揺動角は、前記２つ以上の軸受のうちの前記一部以外の他の一部の第２の臨界揺動角よりも小さい、請求項１に記載のパラレルリンク機構。
【請求項７】
前記第１〜第５回転対偶部のすべてが前記軸受を含み、
前記第３回転対偶部および前記第４回転対偶部に含まれる前記軸受は前記第１の臨界揺動角を有し、前記第１回転対偶部、前記第２回転対偶部および前記第５回転対偶部に含まれる前記軸受は前記第２の臨界揺動角を有する、請求項６に記載のパラレルリンク機構。
【請求項８】
前記２つ以上の軸受のうち少なくとも１つの軸受として深溝玉軸受が配置され、
前記少なくとも１つの軸受の転動体の個数をＺとすれば、
前記少なくとも１つの軸受の臨界揺動角は、２・１８０／（０．５５５・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算される、請求項６または７に記載のパラレルリンク機構。
【請求項９】
前記２つ以上の軸受のうち少なくとも１つの軸受として円筒ころ軸受が配置され、
前記少なくとも１つの軸受の転動体の個数をＺとすれば、
前記少なくとも１つの軸受の臨界揺動角は、２・１８０／（０．３７・（Ｚ＋０．１）・π）［ｄｅｇ］として計算される、請求項６または７に記載のパラレルリンク機構。
【請求項１０】
前記２つ以上の軸受のうち少なくとも１つの軸受として針状ころ軸受が配置され、
前記少なくとも１つの軸受の転動体の個数をＺとすれば、
前記少なくとも１つの軸受の臨界揺動角は、２・１８０／（０．５４４・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算される、請求項６または７に記載のパラレルリンク機構。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のパラレルリンク機構と、
前記３つ以上のリンク機構のうち少なくとも３つのリンク機構に設置され、前記基端部材に対する前記先端部材の姿勢を任意に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１２】
定期的に臨界揺動角を超える動作を実施させるように構成されている、請求項１１に記載のリンク作動装置。
【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およびリンク作動装置に関する。
【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】
またパラレルリンク機構においては、リンク機構を構成する複数のリンク部材同士が繋がる節の部分すなわち回転対偶部が、当該節に隣接するリンク部材を当該節を中心に回転可能に接続している。回転対偶部には通常、軸受が配置されている。パラレルリンク機構においては回転対偶部は揺動運動する。この揺動運動によりリンク部材が回転対偶部において、すなわち回転対偶部を中心に、回転可能な角度が存在する。このリンク部材が回転可能な角度が小さければ、その小さい角度範囲内の軸受の部分が繰り返し接触を受けて摩耗する。このため当該軸受は、小さい角度範囲内の繰り返し接触を受けた部分から早期に破損を来しやすくなる。しかるに特許文献１，２ともに、このような破損の対策について何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、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るとともに、回転対偶部の軸受について起こり得る破損を抑制し、回転対偶部に含まれる軸受の寿命を延長させることが可能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５回転対偶部の少なくともいずれか１つは軸受を含む。軸受の臨界揺動角が、軸受を含む第１〜第５回転対偶部に接続された第１〜第４リンク部材および先端部材のそれぞれの回転可能な最大動作角よりも小さい。
【００１０】
本開示に従ったリンク作動装置は、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つ以上のリンク機構のうち少なくとも３つのリンク機構に設置され、基端部材に対する先端部材の姿勢を任意に変更する。
【発明の効果】
【００１１】
上記によれば、固定された回転中心から一定の半径を有する球面上を先端部材が移動可能であるとともに、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である。さらに回転対偶部に含まれる軸受の臨界揺動角が上記を満たすように軸受を選定するかまたはリンク機構を設計することにより、このような考慮をしない場合に比べて軸受の寿命を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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正面模式図である。
【図３】図２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】図１に示したパラレルリンク機構の軸受の臨界揺動角と、リンク部材の最大動作角との関係を示す概略図である。
【図７】実施の形態２に係るパラレルリンク機構を傾斜させた態様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を図７の状態に対し第５中心軸に沿って上方に伸ばした態様を示す斜視模式図である。
【図９】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１０】図９に示したリンク作動装置の断面模式図である。
【図１１】実施の形態４に係るリンク作動装置を示す斜視模式図である。
【図１２】実施の形態５に係るリンク作動装置を示す斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（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正面模式図である。図３は、図２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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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の外周部に基端接続部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から外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。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。
【００１７】
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軸受２５が設置されている。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。
【００１８】
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の外周より外側に配置されている。
【００１９】
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に面する内周側側面と反対側の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。
【００２０】
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。
【００２１】
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および第２回転対偶部Ｒ１，Ｒ２の配置は任意に変更可能である。
【００２２】
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の外周より外側に配置される。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の外周より内側に配置されてもよい。
【００２３】
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は、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部を受け入れる凹部が形成されている。第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの他方端部には、凹部に面する位置に貫通孔が形成されている。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である。
【００２４】
連結部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図２参照）と第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃ（図２参照）との間に図４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。軸受２７の外輪を第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃ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３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃに外輪を挿入するための穴である貫通孔７３を形成し、当該貫通孔７３に外輪を圧入することで外輪を貫通孔７３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、全ねじなどの棒状体と、当該棒状体の両端に配置された一組のワッシャおよび一組のナットとを用いる場合を考える。この場合、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの一方端部における貫通孔と、第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃの一方端部における貫通孔７３の内部に配置された軸受２７の内輪の開口部とを通るように、棒状体が配置されている。当該棒状体の両端にワッシャおよびナットを配置する。ナットを締め付けることにより、第２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃの一方端部およびワッシャを軸受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２リンク部材６ａ、６ｂ、６ｃに固定される。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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の他方端部を受け入れる凹部が形成されている。第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃの上記凹部に面する壁部８３には、凹部に繋がる貫通孔が形成されている。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の壁部８３に形成された貫通孔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の壁部８３における貫通孔とには連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ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である。
【００２９】
連結部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ（図２参照）と第３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃ（図２参照）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３リンク部材７ａ、７ｂ、７ｃ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。
【００３０】
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の壁部８３と、貫通孔７４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。
【００３１】
連結部材１４ａ、１４ｂ、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。
【００３２】
第４リンク部材８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ壁部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に連結される壁部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に連結される壁部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に連結される壁部８３とにより形成されている。
【００３３】
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と壁部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を中心とした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。
【００３４】
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２６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３および図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。
【００３５】
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。
【００３６】
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３および図４では、すべての回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５に軸受２５〜２９を設置している。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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に沿う方向に移動可能である。
【００４２】
図６は、図１に示したパラレルリンク機構の軸受の臨界揺動角と、リンク部材の最大動作角との関係を示す概略図である。軸受２５はパラレルリンク機構において揺動運動を行なう。また軸受２５はパラレルリンク機構において基端接続部２ａに対する第１リンク部材４ａの揺動運動を支持している。第１リンク部材４ａは基端部材１に第１回転対偶部Ｒ１（図１参照）において回転可能に接続されている。軸受２５は揺動角がある角度以下になれば、フレッティングと呼ばれる損傷が発生しやすくなり、早期に破損する。このため軸受２５はある角度以上の揺動角で第１リンク部材４ａが動くように使用することが実用的に可能であるとする最小の角度を有している。この角度は臨界揺動角と呼ばれ、ηで表される、各軸受に固有の値である。なお、上記臨界揺動角ηは、軸受２５の実用可能な最小の揺動角であり、軸受諸元等により定まり定格寿命が得られる最小の揺動角を言う。
【００４３】
パラレルリンク機構の第１リンク部材４ａ〜４ｃの、第１回転対偶部Ｒ１における基端接続部２ａに対する回転可能な最大角である最大動作角をＤ１とする。このとき、図６に示すように、軸受２５のηはＤ１よりも小さい。なお図６では第１リンク部材４ａの第１回転対偶部Ｒ１に対する最大動作角Ｄ１と軸受２５の臨界揺動角ηとの関係のみが示される。しかし図１のパラレルリンク機構の他の各リンク部材についても上記と同様のことがいえる。すなわち第２リンク部材６ａ〜６ｃの、第２回転対偶部Ｒ２における第１リンク部材４ａ〜４ｃに対する回転可能な最大動作角をＤ２とすれば、軸受２６のηはＤ２よりも小さい。第３リンク部材７ａ〜７ｃの、第３回転対偶部Ｒ３における第２リンク部材６ａ〜６ｃに対する回転可能な最大動作角をＤ３とすれば、軸受２７のηはＤ３よりも小さい。第４リンク部材８ａ〜８ｃの、第４回転対偶部Ｒ４における第３リンク部材７ａ〜７ｃに対する回転可能な最大動作角をＤ４とすれば、軸受２８のηはＤ４よりも小さい。さらに、先端部材８におけるベース部材８１ｂ、８１ｃの、第５回転対偶部Ｒ５における中心軸８２に対する回転可能な最大動作角をＤ５とすれば、軸受２９のηはＤ５よりも小さい。すべての軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは最大動作角Ｄ１〜Ｄ５のうち最小のものより小さい。
【００４４】
ただし本実施の形態のパラレルリンク機構においては、第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のすべてが軸受２５〜２９を含んでおり、軸受２５〜２９がすべて同一の臨界揺動角ηを有していることが好ましい。ただしここで同一とは完全に全く同じである場合に限らず、軸受２５〜２９の間の臨界揺動角ηの誤差が１．０［ｄｅｇ］以下である場合を含むものとする。なおここでの誤差とは軸受２５〜２９のうちηが最大である軸受とηが最小である軸受とのηの差を意味する。このようにすれば、各回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５において同型番の軸受を適用でき、パラレルリンク機構の製造コストの増大を抑制できる。ここで誤差が１．０［ｄｅｇ］以下とは、同じ型番であり設計上は同じ臨界揺動角ηの軸受であっても、軸受の個体差によるばらつき、封入されるグリスの違いなどから生じる角度の誤差を意味する。したがってここでの誤差は、同一型番の軸受間で生じる臨界揺動角の誤差を意味する。
【００４５】
軸受２５〜２９としてはたとえば深溝玉軸受が配置されることが好ましい。この場合、軸受２５〜２９に含まれる図示されない転動体の個数をＺとすれば、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは、２・１８０／（０．５５５・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算されることが好ましい。このように定められた臨界揺動角ηの値は、実験データから得られる臨界揺動角の最適値とほぼ合致するため好ましい。このことは以下の各計算式の示す角度についても同様とする。
【００４６】
軸受２５〜２９としてはたとえば円筒ころ軸受が配置されてもよい。この場合、軸受２５〜２９に含まれる図示されない転動体の個数をＺとすれば、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは、２・１８０／（０．３７・（Ｚ＋０．１）・π）［ｄｅｇ］として計算されることが好ましい。
【００４７】
軸受２５〜２９としてはたとえば針状ころ軸受が配置されてもよい。この場合、軸受２５〜２９に含まれる図示されない転動体の個数をＺとすれば、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは、２・１８０／（０．５４４・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算されることが好ましい。
【００４８】
＜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つは軸受２５〜２９を含む。軸受２５〜２９の臨界揺動角ηが、軸受２５〜２９を含む第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５に接続された第１リンク部材４ａ，４ｂ，４ｃ〜第４リンク部材８ａ，８ｂ，８ｃおよび先端部材８のそれぞれの回転可能な最大動作角Ｄ１〜Ｄ５よりも小さい。ここでそれぞれの回転可能な最大動作角Ｄ１〜Ｄ５よりも小さいとは、各回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５に含まれる軸受２５〜２９のうち１つ以上のそれぞれの臨界揺動角ηの値が、各回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれの上記の最大動作角のいずれよりも小さいことを意味する。すなわち回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５のうちの一部のみが軸受を含む（たとえば回転対偶部Ｒ１が軸受２５を有するのみであり他の回転対偶部Ｒ２〜Ｒ５は軸受を有さない）場合には、その含まれる軸受の臨界揺動角ηが、各回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれの上記の最大動作角のいずれよりも小さい。
【００４９】
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。
【００５０】
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つは軸受２５〜２９を含む。このため軸受２５〜２９が設置された回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５の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Ｒ１〜Ｒ５の摩擦トルクを低減することで当該回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５での発熱を抑制でき、結果的に当該回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５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Ｒ１〜Ｒ５の動作時のガタツキを抑制できる。
【００５１】
軸受２５〜２９の臨界揺動角ηが、上記最大動作角Ｄ１〜Ｄ５より小さい。このことを逆に言えば、各リンク部材および先端部材８は、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηよりも大きい最大動作角Ｄ１〜Ｄ５で回転可能である。このため各リンク部材および先端部材８を、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηよりも大きい最大動作角Ｄ１〜Ｄ５で回転動作させることで、フレッティングによる軸受２５〜２９の早期破損を抑制できる。上記のように軸受２５〜２９は揺動角が臨界揺動角η以下になれば、フレッティングと呼ばれる損傷が発生しやすくなり、早期に破損するためである。
【００５２】
以上より、本実施の形態によれば、球面リンク中心点３０を原点に、基端部材１に対する先端部材８の姿勢を３自由度で調整することができる。またこれとともに、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηが第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５での最大動作角Ｄ１〜Ｄ５より小さいことにより、軸受２５〜２９を含むパラレルリンク機構の長寿命化を実現できる。先端部材８を第５中心軸１９に沿った方向に伸縮移動可能な本実施の形態のパラレルリンク機構は、このような機能を有さないパラレルリンク機構に比べて、長寿命化による実益が大きい。先端部材８を第５中心軸１９に沿って伸縮移動可能な本実施の形態の場合、最大動作角が比較的小さくなる回転対偶部が存在するためである。
【００５３】
本実施の形態では先端部材８が第５中心軸１９に沿って上下方向に移動可能である。このため本実施の形態では、従来の先端部材８が第５中心軸１９に沿って上下方向に移動しない構造に比して、各回転対偶部に加わる負荷が大きくなった。そのため上記のように、本実施の形態の回転対偶部は、従来構造の回転対偶部よりも寿命延長を図る工夫がなされた。当該工夫とは上記のように、軸受２５〜２９の臨界揺動角を、これを含む回転対偶部に接続されたリンク部材などの最大動作角よりも小さくすることである。
【００５４】
（実施の形態２）
＜パラレルリンク機構の構成＞
図７は、実施の形態２に係るパラレルリンク機構を傾斜させた態様を示す斜視模式図である。図８は、実施の形態２に係るパラレルリンク機構を図７の状態に対し第５中心軸に沿って上方に伸ばした態様を示す斜視模式図である。図７と図８とは、リンク機構を操作して球面リンク中心点３０と先端部材中心３１との第５中心軸１９に沿う距離を変更した状態を示している。
【００５５】
図７および図８に示すように、本実施の形態に係るパラレルリンク機構は、基本的に図１に示す実施の形態１のパラレルリンク機構と同様の構成を有している。このため図７および図８において図１と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および図８においては、先端部材８が基端部材１に対して傾斜されていることと、先端部材８の基端部材１の表面からの第５中心軸１９に沿う距離が、図１に対して異なっていることとにおいて、図１と異なっている。なお球面リンク中心点３０と先端部材中心３１との第５中心軸１９に沿う距離は、図７ではｒ１、図８ではｒ２となっている。これらｒ１、ｒ２は図５での当該距離ｒとは異なっている。
【００５６】
より詳しくは、図７では、第１リンク部材４ｂ，４ｃの端部に位置する第２回転対偶部Ｒ２を基端部材１より下側に位置するようにリンク機構を操作する。これにより図７では図５でのｒに相当する距離をｒ１としている。一方、図８では、すべての第２回転対偶部Ｒ２を基端部材１より上側に位置するようにリンク機構を操作する。これにより図８では図５でのｒに相当する距離をｒ２としている。距離ｒ２は距離ｒ１よりも大きい。またたとえば距離ｒ１は図５での距離ｒより小さく、距離ｒ２は図５での距離ｒより大きいが、そのような場合に限られない。
【００５７】
図７および図８のパラレルリンク機構は、実施の形態１と同様に、第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のすべてが軸受２５〜２９を含んでいる。ただし本実施の形態においては、これらの軸受２５〜２９のうちの一部の軸受の臨界揺動角ηは、軸受２５〜２９のうちの上記一部以外の他の一部の軸受の臨界揺動角ηよりも小さい。この点において本実施の形態は、軸受２５〜２９がすべて同一の臨界揺動角ηを有する実施の形態１と異なっている。
【００５８】
上記のように実施の形態１のパラレルリンク機構１０においては、第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のすべてが軸受２５〜２９を含んでおり、軸受２５〜２９はすべてほぼ同一の臨界揺動角ηを有している。しかし各回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５に配置される軸受２５〜２９のそれぞれの臨界揺動角ηの値が、各回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれの上記の最大動作角のいずれよりも小さいという条件を満たす限り、各軸受２５〜２９の臨界揺動角ηの値が互いに異なっていてもよい。本実施の形態はそのような例を示している。
【００５９】
具体的には、第３回転対偶部Ｒ３に接続された第３リンク部材７ａ〜７ｃの最大動作角Ｄ３、および第４回転対偶部Ｒ４に接続された第４リンク部材８ａ〜８ｃの最大動作角Ｄ４は、上記他の最大動作角Ｄ１、Ｄ２、Ｄ５に比べて小さい。先端部材８を第５中心軸１９に沿って伸縮移動可能な本実施の形態の場合、最大動作角が比較的小さくなる回転対偶部が存在する。これは特に第３回転対偶部Ｒ３および第４回転対偶部Ｒ４である。
【００６０】
このため本実施の形態では、第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のすべての軸受の臨界揺動角を、最も小さい最大動作角であるＤ３，Ｄ４よりも小さくなるように設置することが好ましい。このようにすれば、第３回転対偶部Ｒ３の軸受２７および第４回転対偶部Ｒ４の軸受２８を含め、すべての軸受２５〜２９の臨界揺動角をその最大動作角よりも小さくできる。
【００６１】
あるいは本実施の形態では、最大動作角の小さい第３回転対偶部Ｒ３および第４回転対偶部Ｒ４に含まれる軸受２７，２８の臨界揺動角が、他の各回転対偶部に含まれる軸受２５，２６，２９の臨界揺動角よりも小さいことが好ましい。このようにすれば、軸受２７，２８の臨界揺動角を第３回転対偶部Ｒ３における第３リンク部材７ａ，７ｂ，７ｃおよび第４回転対偶部Ｒ４における第４リンク部材８ａ，８ｂ，８ｃの最大動作角よりも小さくしつつ、他の軸受２５，２６，２９の臨界揺動角もそれぞれに対応するリンク部材の最大動作角より小さくすることができる。
【００６２】
軸受２５〜２９としてはたとえば深溝玉軸受が配置されることが好ましい。この場合、軸受２５〜２９に含まれる図示されない転動体の個数をＺとすれば、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは、２・１８０／（０．５５５・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算されることが好ましい。このことは以下の各計算式の示す角度についても同様とする。このように定められた臨界揺動角ηの値は、実験データから得られる臨界揺動角の最適値とほぼ合致する。このことは以下の各計算式の示す角度についても同様とする。
【００６３】
軸受２５〜２９としてはたとえば円筒ころ軸受が配置されてもよい。この場合、軸受２５〜２９に含まれる図示されない転動体の個数をＺとすれば、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは、２・１８０／（０．３７・（Ｚ＋０．１）・π）［ｄｅｇ］として計算されることが好ましい。
【００６４】
軸受２５〜２９としてはたとえば針状ころ軸受が配置されてもよい。この場合、軸受２５〜２９に含まれる図示されない転動体の個数をＺとすれば、軸受２５〜２９の臨界揺動角ηは、２・１８０／（０．５４４・Ｚ・π）［ｄｅｇ］として計算されることが好ましい。
【００６５】
以上の数式、およびこれに伴う効果は実施の形態１と同様である。上記のように本実施の形態のパラレルリンク機構では、たとえば軸受２７，２８の臨界揺動角ηが軸受２５，２６，２９の臨界揺動角ηよりも小さくなるように、上記の深溝玉軸受、円筒ころ軸受および針状ころ軸受が適宜組み合わされることが好ましい。
【００６６】
＜作用効果＞
上記パラレルリンク機構において、第１回転対偶部Ｒ１〜第５回転対偶部Ｒ５のうち少なくとも２つ以上は軸受２５〜２９を含んでいる。２つ以上の軸受２５〜２９のうちの一部の軸受の第１の臨界揺動角は、２つ以上の軸受２５〜２９のうちの上記一部以外の他の一部の軸受の第２の臨界揺動角よりも小さい。
【００６７】
より具体的には、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のすべてが軸受２５〜２９を含んでいる。第３回転対偶部Ｒ３および第４回転対偶部Ｒ４に含まれる軸受２７，２８は第１の臨界揺動角を有する。第１回転対偶部Ｒ１、第２回転対偶部Ｒ２および第５回転対偶部Ｒ５に含まれる軸受２５，２６，２９は第２の臨界揺動角を有する。
【００６８】
本実施の形態でも実施の形態１と同様、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、先端部材８を第５中心軸１９に沿う上下方向に移動可能である。先端部材８の姿勢を示す球面リンク中心点３０を原点とした３次元の極座標（ｒ，θ，φ）のうちｒをたとえば図７のｒ１および図８のｒ２のように変更する。このようにすれば、特に第３回転対偶部Ｒ３および第４回転対偶部Ｒ４の角度が変化する。しかし最大動作角Ｄ３，Ｄ４は他の最大動作角Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５に比べて小さい。このことは特に、ｒの可動範囲すなわち先端部材８の可動範囲が小さくなる構成の場合において顕著である。このため第１回転対偶部Ｒ１、第２回転対偶部Ｒ２、第５回転対偶部Ｒ５には最大動作角Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５の最小値を下回る第２の臨界揺動角を有する軸受２５，２６，２９が用いられる。第３回転対偶部Ｒ３および第４回転対偶部Ｒ４に配置する軸受２７，２８のみを第２の臨界揺動角よりも小さい第１の臨界揺動角を有するものとする。これにより、すべての回転対偶部Ｒ１〜Ｒ５の軸受の寿命を向上させることができる。したがって軸受を含むパラレルリンク機構を長寿命化できる。
【００６９】
（実施の形態３）
＜リンク作動装置の構成＞
図９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１０は、図９に示したリンク作動装置の断面模式図である。なお、図９は図１に対応し、図１０は図３に対応する。図１０においては後述の制御部３５ｄの図示が省略されている。
【００７０】
図９および図１０に示したリンク作動装置は、図１〜図５に示したパラレルリンク機構１０と、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備える。姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、３つのリンク機構１１のすべてに設置されている。姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃまわりの回転角度を変更することにより、基端部材１に対する先端部材８の姿勢を任意に変更する。
【００７１】
図９および図１０に示すように、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、それぞれ固定部３６ａ、３６ｂ、３６ｃに固定されることで基端部材１に接続されている。固定部３６ａ、３６ｂ、３６ｃは基端部材１の表面における外周部に設置されている。固定部３６ａ、３６ｂ、３６ｃの形状は任意の形状とできるが、たとえば板状である。
【００７２】
姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは電動モータなど回転駆動力を発生させることができれば任意の構成を採用できる。姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃはそれぞれ回転可能な回転軸３７を含む。回転軸３７が第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの貫通孔４３に挿入されナット３ａ、３ｂ、３ｃにより固定されている。つまり回転軸３７に第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃが固定されている。回転軸３７の回転により第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃは第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃ周りに回転する。ここで、第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、図１０に示すように回転軸３７の中心軸である。
【００７３】
姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃと重なる位置に配置している。また、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、基端部材１の先端部材８側の表面側であって、基端部材１の外周より外側に突出した状態で配置されている。
【００７４】
姿勢制御用駆動源３５ａ，３５ｂ，３５ｃは制御部３５ｄに接続されている。制御部３５ｄは、定期的に軸受２５〜２９に対してそれらの臨界揺動角を超える動作を実施させるための信号を姿勢制御用駆動源３５ａ，３５ｂ，３５ｃへ送信可能である。
【００７５】
このような構成により、先端部材８の基端部材１に対する姿勢を各リンク機構１１（図１参照）の状態によって一意に決定できる。すなわち、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの基端部材１に対する姿勢、あるいは第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃまわりの第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃの回転角度、を制御することで、先端部材８の姿勢を制御することができる。
【００７６】
なお、リンク作動装置においてリンク機構１１（図１参照）が３つ以上設置されている場合、当該３つ以上のリンク機構１１のうち少なくとも３つのリンク機構に姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃを設置すればよい。
【００７７】
＜作用効果＞
本開示に従ったリンク作動装置は、上記パラレルリンク機構１０と、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備える。姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、３つ以上のリンク機構１１のうち少なくとも３つのリンク機構１１に設置され、基端部材１に対する先端部材８の姿勢を任意に変更する。
【００７８】
この場合、少なくとも３つの姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃがリンク機構１１を個別に制御することで、先端部材８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１０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。
【００７９】
また当該リンク作動装置は、制御部３５ｄを有することにより、定期的に軸受２５〜２９の臨界揺動角を超える動作を実施させるように構成されている。このため軸受２５〜２９に接続される各リンク部材は、軸受２５〜２９の臨界揺動角を上回る角度で揺動可能となる。したがってリンク作動装置の寿命を向上させることができる。
【００８０】
（実施の形態４）
＜リンク作動装置の構成＞
図１１は、実施の形態４に係るリンク作動装置を示す斜視模式図である。図１１に示したリンク作動装置は、基本的には図９および図１０に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃの配置が図９および図１０に示したリンク作動装置と異なっている。図１１に示したリンク作動装置では、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃが基端部材１の先端部材８側の表面上であって、基端部材１の外周より内側に配置されている。姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃを固定する固定部３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃより内周側において基端部材１に固定されている。固定部３６ａ、３６ｂ、３６ｃの内周側に、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃが配置されている。
【００８１】
＜作用効果＞
このような構成により、図９および図１０に示したリンク作動装置と同様の効果を得ることができる。さらに、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃが基端部材１の外周より内側に配置されているので、図９および図１０に示したリンク作動装置より装置の専有面積を小さくできる。
【００８２】
（実施の形態５）
＜リンク作動装置の構成＞
図１２は、実施の形態５に係るリンク作動装置を示す斜視模式図である。図１２に示したリンク作動装置は、基本的には図１１に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃの配置および姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃと第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃとの接続部の構成が図１１に示したリンク作動装置と異なっている。図１２に示したリンク作動装置では、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃが基端部材１の裏面側に配置されている。つまり、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃは基端部材１において先端部材８に面する表面と反対側の裏面に接続されている。基端部材１の裏面に対する姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃの固定方法は基本的に図１１に示したリンク作動装置と同様である。姿勢制御用駆動源３５ａを例として説明すれば、当該姿勢制御用駆動源３５ａは基端部材１の裏面に固定された固定部３６ａに接続されている。姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃの回転軸３７には歯車３８が固定されている。歯車３８とかみ合うように歯車３９が設置されている。歯車３９は基端部材１の表面側において、基端接続部２ａ、２ｂ、２ｃの軸部２２に回転可能に設置されている。そして、歯車３９は第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃに固定されている。このようにすれば、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃの回転軸３７が回転することで、歯車３８、３９を介し第１リンク部材４ａ、４ｂ、４ｃを第１中心軸１５ａ、１５ｂ、１５ｃ周りに回転させることができる。
【００８３】
＜作用効果＞
このような構成により、図９および図１０に示したリンク作動装置と同様の効果を得ることができる。さらに、姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃが基端部材１の裏面側に配置されているので、当該姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃがリンク機構１１（図１参照）の動作の妨げになることを防止できる。また、平面視において姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃが基端部材１と重なる位置に配置されているので、図９および図１０に示したリンク作動装置より装置の専有面積を小さくできる。
【００８４】
なお、上述した各実施の形態におけるパラレルリンク機構に対して、図９〜図１２のいずれかに示した姿勢制御用駆動源３５ａ、３５ｂ、３５ｃを適用してリンク作動装置を構成してもよい。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。
【００８５】
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】
【００８６】
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、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  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、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、３５ｄ  制御部、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  固定部、３７  回転軸、３８，３９  歯車、４１  他方端部、４３，６３，７３，７４  貫通孔、４５  開口部、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ  ベース部材、８２  中心軸、８３  壁部、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。
【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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