(57)【要約】【課題】超音波プローブを安全に且つ簡易な構成を用いて被験者に押し当てられるようにする。【解決手段】作動装置１は、枠部材２の中央に円柱状の超音波プローブ１０を配置し、超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側の外表面１０ａにおける第一周囲部１１aと枠部材２を、計３本の傾斜アクチュエータ２１〜２３で連結すると共に、下端部１０ｃ側の外表面１０ａにおける第二周囲部１１ｂと枠部材２を、計３本の水平アクチュエータ３１〜３３で連結する。作動装置１は、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３を適宜駆動することで、超音波プローブ１０の姿勢を傾けること、超音波プローブ１０を被験者に押し当てることができる。各アクチュエータ２１等は、物理的な作動限界があるため、超音波プローブ１０を過度に移動させることがなく、被験者に対して十分な安全性を確保できる。【選択図】図１
2010121976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠部材と、
前記枠部材の内側の貫通した内部空間に配置した被作動体と、
前記被作動体の外周面で、前記内部空間の貫通方向に対して直交的な第１の周囲部における複数箇所と、前記枠部材の複数箇所とを、それぞれ個別に連結する複数の第１連結部材と、
前記被作動体の外周面で、前記第１の周囲部から前記内部空間の貫通方向に沿って間隔をあけた第２の周囲部における複数箇所と、前記枠部材の複数箇所とを、それぞれ個別に連結する複数の第２連結部材とを備え、
前記第１連結部材及び前記第２連結部材のそれぞれは、連結方向に沿って伸縮可能であり、
前記第１連結部材及び前記第２連結部材の中の少なくとも一つは、流体の給排により伸縮するアクチュエータであり、
前記アクチュエータの伸縮により前記被作動体を非作動状態から作動させることを特徴とする作動装置。
【請求項２】
前記被作動体の非作動状態では、前記第１連結部材の前記被作動体側の連結箇所と、前記枠部材側の連結箇所とは、前記内部空間の貫通方向で間隔があくようにしてあり、
前記第１連結部材の中の少なくとも一つは、前記アクチュエータであり、
前記第２連結部材の中の少なくとも一つは、前記アクチュエータである請求項１に記載の作動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧式のアクチュエータ駆動による作動装置に関し、特に、医療分野における検査（診断）、及びＦＡ（ファクトリー・オートメーション）分野における各種作業工程等で使用可能な作動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野では、被験者の体内の様子を検査するため超音波診断が行われることがある。超音波診断では、超音波を発する超音波プローブが使用されており、適正な診断を行うには、超音波プローブを被験者の体表面へ押し当てること、及び超音波を発する方向が適正になるように超音波プローブの向きを変えることなどが重要となる。このような超音波診断は、医師等が超音波プローブを把持して行うことが一般的であるが、昨今では、遠隔診断等を実現するため、各種装置を用いて超音波プローブの押し当てなどを行う試みが進んでいる。
【０００３】
例えば、装置フレーム内に配置した超音波プローブに複数のワイヤーを連結し、各ワイヤーを個別に電動モータ又は流体圧式のアクチュエータ等で引っ張ることで、超音波プローブを作動させる装置が開発されている。また、別の装置としては、電動モータにより駆動されるロボット（２脚パンタグラフ型ロボット、３脚パラレル型ロボット等）のアーム先端に超音波プローブを取り付けた装置も開発されている。
【０００４】
さらに、下記の特許文献１では、１個の回動モータと、計３個の傾動モータで超音波プローブ（超音波探触子）の姿勢を変化させる装置が開示されている。なお、下記の特許文献２では流体圧式のアクチュエータ又は電動モータを用いずに、超音波プローブの周囲三方向に伸縮可能なロッドを連結し、ロッドの伸縮具合をネジ止めすることにより、超音波プローブの姿勢を任意の位置で固定する装置が開示されている。
【０００５】
一方、ＦＡ分野では、溶接工程において溶接用ガンをロボット（スカラー型ロボット、多軸多関節型ロボット等）のアーム先端に取り付けて、様々な角度で溶接を行えるようにしていることが多々ある。また、検査工程ではＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを各種ロボットのアーム先端に取り付けて、様々な検査を行う例もある。さらに、塗布工程では、各種ロボットのアーム先端に取り付けられた接着剤・溶剤・ペースト状材料等の塗布装置が使用されることがあり、各種光線（紫外線、レーザ光線等）の照射工程でも、各種ロボットのアーム先端に取り付けられた照射装置が使用されることがある。このようにＦＡ分野では、様々な種類のＦＡ用作業機器（溶接用ガン、ＣＣＤカメラ、塗布装置、照射装置等）の角度及び位置等を制御することが多岐の工程で行われている。
【特許文献１】特開平７−５１２６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０４６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
医療分野において、上述したワイヤーを用いた装置は、ワイヤーを張り巡らせるスペースが必要となるため、装置全体が大型化すると共に、ワイヤーを張り巡らせるためのプーリ等も必要となり部品点数が増加する云う問題がある。また、複数軸ロボットのアーム先端に超音波プローブを取り付けた装置では、ロボットアームを電動モータ（サーボモータ等）で駆動しており、この電動モータが何らかの原因により制御不能となる事態が発生するおそれがあるので、高い安全性を常時維持することが困難になると云う問題がある。
【０００７】
また、特許文献１の装置は、超音波プローブを傾けることは可能であっても、被験者へ押し当てる方向へ超音波プローブを移動させることができないと共に、複数軸ロボットの場合と同様に、電動モータが制御不能状態になるおそれもある。なお、特許文献２に係る装置は、検査を行う医師等が随時、超音波プローブを位置決めのため、ネジを締め付ける必要があり、超音波プローブの姿勢及び押し当てる程度を何度も変化させたい場合、非常に手間を要すると云う問題がある。
【０００８】
一方、ＦＡ分野においても、各種ロボット等の先端に様々な作業機器を取り付けて作業を行う場合、上述した医療分野の場合と同様に、電動モータの制御不能に関する問題が発生する。特に、大電流を伴う溶接工程では、溶接時に発生する電気的なノイズが電動モータの制御に悪影響を及ぼすので、ノイズによる悪影響を抑制するシールド構造を制御系に設けることが要求される。また、ＦＡ分野においては、製造対象の品（ワーク）が変更になると、各工程の仕様が変更になり、各種ロボットに新たな動きを行わせる必要が生じることもある。この際、既にロボットの自由度の上限まで使用していれば、新たな動きに対応させる自由度を確保できないため、大がかりな設備変更が必要になる。
【０００９】
本発明は斯かる問題に鑑みてなされたものであり、電動モータが制御不能に陥る状態を避けるために、流体の給排により伸縮するアクチュエータを用いて、被作動体を様々な方向へ作動できるようにした作動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る作動装置は、枠部材と、前記枠部材の内側の貫通した内部空間に配置した被作動体と、前記被作動体の外周面で、前記内部空間の貫通方向に対して直交的な第１の周囲部における複数箇所と、前記枠部材の複数箇所とを、それぞれ個別に連結する複数の第１連結部材と、前記被作動体の外周面で、前記第１の周囲部から前記内部空間の貫通方向に沿って間隔をあけた第２の周囲部における複数箇所と、前記枠部材の複数箇所とを、それぞれ個別に連結する複数の第２連結部材とを備え、前記第１連結部材及び前記第２連結部材のそれぞれは、連結方向に沿って伸縮可能であり、前記第１連結部材及び前記第２連結部材の中の少なくとも一つは、流体の給排により伸縮するアクチュエータであり、前記アクチュエータの伸縮により前記被作動体を非作動状態から作動させることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、被作動体を、相異する外表面の複数箇所で、伸縮可能な第１連結部材及び第２連結部材で枠部材に連結するので、被作動体及び各連結部材が枠部材の内部に収まって装置寸法の小型化を図れると共に、被作動体を安定した状態で枠部材の内部空間で様々に姿勢及び位置を変えられるようになる。さらに、各連結部材の中の少なくとも一つは、流体駆動式のアクチュエータにするので、このアクチュエータへ流体を供給又は供給した流体をアクチュエータから排出すれば、被作動体の姿勢及び位置変化を駆動制御できる。しかも、このように姿勢及び位置が変化しても、被作動体は、外周面の離れた箇所で複数の第１連結部材及び第２連結部材で枠部材と連結されて支持されるため、大幅に姿勢及び位置が乱れることがなく、精度良く被作動体を作動させられる。その結果、本発明に係る作動装置は、電動モータのような制御不能状態に陥ることを回避でき、医療分野、ＦＡ分野等へ好適に利用可能となる。
【００１２】
すなわち、被作動体として超音波プローブを適用すれば、本発明の作動装置を医療分野の超音波診断に好適に用いることができる。一方、被作動体として溶接用ガン、ＣＣＤカメラ、塗布装置、又は照射装置等を適用すれば、本発明の作動装置をＦＡ分野の各工程に好適に用いることができる。
【００１３】
また、本発明に係る作動装置は、前記被作動体の非作動状態では、前記第１連結部材の前記被作動体側の連結箇所と、前記枠部材側の連結箇所とは、前記内部空間の貫通方向で間隔があくようにしてあり、前記第１連結部材の中の少なくとも一つが、前記アクチュエータであり、前記第２連結部材の中の少なくとも一つは、前記アクチュエータであることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、第１連結部材の両側の連結箇所を内部空間の貫通方向で間隔があくようにすることで、第１連結部材の姿勢が斜めになり、それにより、被作動体を内部空間の貫通方向へも移動しやすくできる。また、本発明では、第１連結部材の中の少なくとも一つを流体圧式のアクチュエータにすると共に、第２連結部材の中の少なくとも一つをアクチュエータにするので、第１連結部材が連結された側と、第２連結部材が連結された側の両方から、被作動体の姿勢及び位置を制御でき、両側のアクチュエータの駆動制御を組み合わせることで、被作動体の多彩な姿勢変化を実現できる。
【００１５】
さらに、本発明においては、各連結部材に用いるアクチュエータの数を多くするほど、被作動体の姿勢及び位置を変化させられるバリエーションが増し、特に、複数の第１連結部材の全てをアクチュエータにすれば、被作動体を枠部材の内部空間の貫通方向へ移動させることが可能となる。その結果、医療分野における超音波プローブの被験者への押し当て、ＦＡ分野における溶接用ガン、ＣＣＤカメラ、塗布装置、又は照射装置等と、作業対象となる品（ワーク）との間隔調整等を、本発明の作動装置は好適に行えるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にあっては、被作動体を、相異する外表面箇所で複数の第１連結部材及び複数の第２連結部材で枠部材に連結すると共に、各連結部材の中の少なくとも一つに流体圧式のアクチュエータを用いるので、電動モータのように被作動体の作動制御が不能になる状態を排除でき、被作動体の相異する箇所を各連結部材で位置決めできると共に、被作動体を様々な姿勢へ安定した状態で変化させることができ、医療分野又はＦＡ分野に好適な作動装置を提供できる。
【００１７】
また、本発明にあっては、第１連結部材を斜めに取り付けることで、被作動体を更に多彩に動かせる状態を作れると共に、第１連結部材の中の少なくとも一つをアクチュエータにして、第２連結部材の中の少なくとも一つをアクチュエータにするので、第１連結部材及び第２連結部材がそれぞれ連結された側から被作動体の姿勢等を変化させることができ、被作動体の作動制御のバリエーションを大幅に増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る作動装置１を示しており、本実施形態の作動装置１は、医療分野の超音波診断用のものである（図９（ａ）参照）。作動装置１は、円形リング状の枠部材２の内側の貫通した内部空間９に超音波プローブ１０を配置し、超音波プローブ１０と枠部材２を、第１連結部材に相当する計３個の傾斜アクチュエータ（第一傾斜アクチュエータ２１、第二傾斜アクチュエータ２２、第三傾斜アクチュエータ２３）及び第２連結部材に相当する計３個の水平アクチュエータ（第一水平アクチュエータ３１、第二水平アクチュエータ３２、第三水平アクチュエータ３３）で連結した構成になっている。
【００１９】
なお、図１〜図３は、超音波プローブ１０の非作動状態（原点位置にいる状態）を示している。また、各図で示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ直交しており、Ｘ軸は枠部材２と平行的な仮想平面上で、図２に示す第一水平アクチュエータ３１の長手方向と直交する向きを軸方向にしており、Ｙ軸は枠部材２と平行的な仮想平面上で、図２に示す第一水平アクチュエータ３１の長手方向と平行な向きを軸方向にしており、Ｚ軸はＸＹ平面（Ｘ軸及びＹ軸で構成される枠部材２と平行的な仮想平面に相当）に対して直交する向きを軸方向（枠部材２の内部空間９の貫通方向と一致する方向）にしている（これらの各軸の位置関係は、他の図でも同様）。以下、作動装置１を構成する各部を説明する。
【００２０】
枠部材２は、所要の剛性を確保した環状の部材であり、内周面側２ａに、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３との連結用の枠側係止部を設けている。詳しくは図１、図２等に示すように、枠部材２のＹ軸と平行な径方向でＹ軸の矢印が示す向きと反対側となる箇所に第一枠側係止部３ａを設けており、この第一枠側係止部３ａから枠部材２の周方向へ１２０度（中心角）の間隔をあけて第二枠側係止部３ｂ、第三枠側係止部３ｃをそれぞれ設けている。さらに、枠部材２は、Ｙ軸と平行な径方向でＹ軸の矢印が示す向きとなる箇所に第四枠側係止部４ａを設けており、この第四枠側係止部４ａから枠部材２の周方向へ１２０度の間隔をあけて第五枠側係止部４ｂ、第六枠側係止部４ｃを設けている。これらの各枠側係止部３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃは、略Ｕ字状のフックであり、枠部材２の内部空間９側へ突出するように設けられている。
【００２１】
また、枠部材２は、外周面側２ｂにベルト取付部５ａ、５ｂを突設し、具体的には図２に示すように、Ｘ軸と平行な径方向に応じた２箇所に略コ字状のベルト取付部５ａ、５ｂを設けている。このベルト取付部５ａ、５ｂには、被験者の胴部に巻き付けるベルト６ａ、６ｂを取り付けている。なお、図示していないが、各ベルト６ａ、６ｂの先端には連結用のバックルが取り付けられており、このバックルで各ベルト６ａ、６ｂ同士を連結可能にすると共に、ベルト長も被験者の胴部周り寸法に応じて調整できるようにしている。
【００２２】
次に、超音波プローブ１０を説明する。超音波プローブ１０（被作動体に相当）は、円柱状の筐体を有し、筐体の側方の外周面１０ａに各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３との連結用の係止部を設けている。詳しくは、図１及び図３に示すように、外周面１０ａにおいて、図中で上側となる超音波プローブ１０の上端部１０ｂからＺ軸方向に沿って図中の下方へ距離ｈだけ離れた周囲部を第一周囲部１１ａ（図中、一点鎖線で示す。第１位の周囲部に相当）と位置づけ、その第一周囲部１１ａにおける周囲方向へ１２０度離れた計３箇所に、図２に示すように第一係止部１３ａ、第二係止部１３ｂ、第三係止部１３ｃを突設している。
【００２３】
図１、図２等に示すように、超音波プローブ１０が枠部材２の内部空間９の中央に配置された状態で、ＸＹ平面視において第一係止部１３ａは、枠部材２の第一枠側係止部３ａと対向する位置関係になっており、以下、第二係止部１３ｂは第二枠側係止部３ｂと対向し、第三係止部１３ｃは第三枠側係止部３ｃと対向する位置関係になっている。なお、第一周囲部１１ａは、Ｘ軸及びＹ軸で構成されるＸＹ平面と平行的な位置関係（Ｚ軸に直交的な位置関係）になっている。
【００２４】
また、図３に示すように、超音波プローブ１０は、第一周囲部１１ａからＺ軸方向に沿って図中の下方へ距離Ｈ１だけ離れた周囲部を第二周囲部１１ｂ（図中、一点鎖線で示す。第２の周囲部に相当）と位置づけ、その第二周囲部１１ｂにおける周囲方向へ１２０度離れた計３箇所に、図２に示すように第四係止部１４ａ、第五係止部１４ｂ、第六係止部１４ｃを突設している。図１、図２等に示すように、超音波プローブ１０が枠部材２の内部の内部空間９の中央に配置された状態で、ＸＹ平面視において第四係止部１４ａは、枠部材２の第四枠側係止部４ａと対向する位置関係になっており、以下、第五係止部１４ｂは第五枠側係止部４ｂと対向し、第六係止部１４ｃは第六枠側係止部４ｃと対向する位置関係になっている。なお、第二周囲部１１ｂも第一周囲部１１ａと同様に、Ｘ軸及びＹ軸で構成されるＸＹ平面と平行的な位置関係（Ｚ軸に直交的な位置関係）になっている。また、超音波プローブ１０に設けられた各係止部１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃも、枠部材２の各枠側係止部３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃと同様に、略Ｕ字状のフックになっている。
【００２５】
さらに、超音波プローブ１０は、筐体の下端部１０ｃ側の下面中央に、超音波の送受部（図示せず）を設けている。さらにまた、超音波プローブ１０は、筐体の長手方向の中心線上で且つ第二周囲部１１ｂ付近の高さに位置センサー１２を内蔵している。この位置センサー１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に係るＸＹＺ座標における位置（位置座標）と、各軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）に対する傾斜角度を検出でき、検出した内容（位置及び傾斜角度）を出力する仕様になっている。
【００２６】
最後に、枠部材２と超音波プローブ１０を連結する流体圧式のアクチュエータ（各傾斜アクチュエータ２１〜２３、各水平アクチュエータ３１〜３３）について説明する。各傾斜アクチュエータ２１〜２３と、水平アクチュエータ３１〜３３は、サイズ（長手方向の寸法及び径方向の寸法）が異なるだけであり、基本的に同等の仕様であるため、代表して第一傾斜アクチュエータ２１で構造等を説明する。本実施形態の第一傾斜アクチュエータ２１は、いわゆるマッキンベン方式のアクチュエータ（たとえば、スキューズ社製の低圧駆動型小型空気圧アクチュエータSik-tシリーズ等）を適用している。第１傾斜アクチュエータ２１は、一端側が開口した袋（内袋）を、網状に編成された伸縮可能なスリーブ（外袋）で被服したものであり、内袋の一端側の開口に流体の供給及び排出を行うチューブＴを接続している。
【００２７】
また、図１、図３、図４（ａ）等に示すように、第一傾斜アクチュエータ２１は、チューブＴを接続した側の一端部２１ａから第一線材Ｓ１（ステンレスワイヤー又はポリエステル糸など）を延出すると共に、反対側の他端部２１ｂからは第二線材Ｓ２（第一線材Ｓ１と同じ材質）を延出している。なお、第一傾斜アクチュエータ２１は、各線材Ｓ１、Ｓ２の一方の線端末を外袋の各端部２１ａ、２１ｂに巻回して縛り付け、その上から保護チューブ（たとえば、熱収縮チューブなど）を被せることで、各端部２１ａ、２１ｂのそれぞれから各線材Ｓ１、Ｓ２を延出させている。
【００２８】
図４（ａ）は、第一傾斜アクチュエータ２１に流体を供給していない状態（非供給状態）であり、非供給状態では長手方向の寸法がＬ１、径方向の寸法（外径寸法）がＲ１になっている。図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、第一傾斜アクチュエータ２１へ供給する流体を増加させていった場合の形態の変化を示しており、第一傾斜アクチュエータ２１は、流体の供給量を増すほど長手方向の寸法が短くなる（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４）と共に、径方向の寸法は大きくなる（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４）。
【００２９】
また、図４（ｄ）に示す状態から、供給した流体を第一傾斜アクチュエータ２１から排出していくと、供給する場合とは逆に、第一傾斜アクチュエータ２１は図４（ｃ）、図４（ｂ）、図４（ａ）の順に形態が変化し、長手方向の寸法が長くなると共に径方向の寸法は小さくなる。このように第一傾斜アクチュエータ２１は、流体の供給により全長が縮まると共に、供給した流体の排出により全長が伸びるようになっており、本実施形態では、流体の供給により、図４（ａ）に示す状態から最大で全長が約３５％縮まるようになっている。なお、本実施形態の作動装置１は、各傾斜アクチュエータ２１〜２３の方が、各水平アクチュエータ３１〜３３より、全長（長手方向）の寸法が大きいものを用いている。
【００３０】
上述した各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３は、枠部材２の枠側係止部３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃと、超音波プローブ１０の係止部１３ａ〜１３ｂ、１４ａ〜１４ｃを繋ぐことで、枠部材２と超音波プローブ１０を連結している。詳しくは、図１〜図３に示すように、第一傾斜アクチュエータ２１は、一端部２１ａ側の第一線材Ｓ１の端側を、枠部材２の第一枠側係止部３ａへ結び付けると共に、他端部２１ｂ側の第二線材Ｓ２の端側を超音波プローブ１０の第一係止部１３ａへ結び付けている。同様に、第二傾斜アクチュエータ２２は、枠部材２の第二枠側係止部３ｂと超音波プローブ１０の第二係止部１３ｂを繋ぎ、第三傾斜アクチュエータ２３は、枠部材２の第三枠側係止部３ｃと超音波プローブ１０の第三係止部１３ｃを繋いでいる。
【００３１】
また、第一水平アクチュエータ３１は、一端部３１ａ側の第一線材Ｓ１の端側を、枠部材２の第四枠側係止部４ａへ結び付けると共に、他端部３１ｂ側の第二線材Ｓ２の端側を超音波プローブ１０の第四係止部１４ａへ結び付けている。以下、同様に、第二水平アクチュエータ３２は、枠部材２の第五枠側係止部４ｂと超音波プローブ１０の第五係止部１４ｂを繋ぎ、第三水平アクチュエータ３３は、枠部材２の第六枠側係止部４ｃと超音波プローブ１０の第六係止部１４ｃを繋いでいる。
【００３２】
本実施形態の作動装置１においては、上述したように枠部材２と超音波プローブ１０を繋いだ状態で、それぞれの連結箇所で引っ張り方向（枠部材２の各枠側係止部と超音波プローブ１０の係止部が引き合う方向）の張力（テンション）が一定量生じるように、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３の寸法が選定されている。
【００３３】
具体的には図３に示すように、第一傾斜アクチュエータ２１が連結する枠部材２の第一枠側係止部３ａの中心から、超音波プローブ１０の第一係止部１３ａの中心までの距離がＬ１０、第一傾斜アクチュエータ３１の両端から延出する第一線材Ｓ１及び第二線材Ｓ２の線長をそれぞれＬ１１、Ｌ１２とすれば、第一傾斜アクチュエータ２１に相当する距離はＬ１３になる（Ｌ１３＝Ｌ１０−Ｌ１１−Ｌ１２）。このような距離Ｌ１３を、第一傾斜アクチュエータ２１では、図４（ａ）に示すような流体が非供給時の寸法Ｌ１を対応付けるのではなく、図４（ｂ）及び図４（ｃ）等に示すように、一定量の流体が供給された状態での寸法（長手方向の寸法）を対応付けている。
【００３４】
本実施形態の作動装置１においては、第一傾斜アクチュエータ２１が図４（ａ）の流体非供給時の寸法（最大伸張寸法）と、流体を最大限供給した時の寸法（最小収縮寸法）との差の寸法（伸縮可能ストローク）の半分だけ、図４（ａ）の状態から収縮するように流体を供給した状態を距離Ｌ１３に対応付けている。
【００３５】
そのため、第一傾斜アクチュエータ２１は、図３に示す状態から伸張方向へ、伸縮可能ストロークの半分の距離だけ伸びることができ、一方、収縮方向へは伸縮可能ストロークの半分の距離だけ縮むことができるようになっている。また、作動装置１は、第二傾斜アクチュエータ２２及び第三傾斜アクチュエータ２３にも、第一傾斜アクチュエータ２１と同様の寸法のものを適用しており、それぞれの連結箇所において、上述した第一傾斜アクチュエータ２１の場合と同様の伸縮可能寸法を確保している。
【００３６】
さらに、作動装置１は、各水平アクチュエータ３１〜３３においても、上述した第一傾斜アクチュエータ２１の場合と同様な状況になる寸法のものを適用している。たとえば、図３に示す非作動状態の第一水平アクチュエータ３１は、その収縮可能ストロークの半分だけ図４（ａ）の状態から収縮した状態になっており、図３に示す状態から伸張方向へ、伸縮可能ストロークの半分の距離だけ伸張でき、収縮方向へは伸縮可能ストロークの半分の距離だけ収縮できる（第二水平アクチュエータ３２、第三水平アクチュエータ３３も同様）。
【００３７】
以上のように、作動装置１が非作動状態であれば、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３へは一定量の流体が供給されているため所定の引っ張り方向のテンションを発生すると共に、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３は、図４（ａ）の状態に比べて、棒状的な状態を維持する程度の剛性が発生している。そのため、図１〜図３に示す非作動状態では、超音波プローブ１０は長手方向の中心軸がＺ軸と平行になる姿勢を安定した状態で維持することができる（非作動状態では、超音波プローブ１の長手方向の中心軸は、枠部材２の中心と一致している）。
【００３８】
なお、非作動状態では、各傾斜アクチュエータ２１〜２３による枠部材２側の連結箇所（各枠側係止部３ａ〜３ｃ）と、超音波プローブ１０側の連結箇所（各係止部１３ａ〜１３ｃ）は、Ｚ軸方向に沿って距離Ｈ１だけ間隔があいており、そのため各傾斜アクチュエータ２１〜２３はＸＹ平面及びＺ軸に対して傾斜した姿勢になっている。また、各水平アクチュエータ３１〜３３は、非作動状態ではＸＹ平面に平行な水平姿勢になっている。さらに、これらの各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３の全ては図２に示すように、ＸＹ平面視において、枠部材２の内部空間９に収まるように位置するので、従来のワイヤーを介在させた装置、パンタグラフ型ロボットを用いたもの、パラレル型ロボット等を用いたものに比べて、本実施形態の作動装置１の外形寸法は小型化されている。
【００３９】
図５は、作動装置１に取り付けた各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３用の流体圧回路系統と、電気回路系統を示している。最初に流体圧回路系統を説明する。本実施形態の作動装置１では、流体として空気を用いており、圧搾空気の生成源となるコンプレッサー５０に、エアフィルタ５１、レギュレータ（減圧弁）５２、圧力計５３、ミストセパレータ５４を順次接続している。なお、エアフィルタ５１は、圧搾空気中の不純物（ホコリ、チリなど）を除去するものであり、レギュレータ５２は、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３を作動させるのに適正な圧搾空気の空気圧を設定するものであり、圧力計５３は、レギュレータ５２で設定された空気圧を示すものである。また、ミストセパレータ５４は、圧搾空気中の水分を除去するものである。
【００４０】
さらに、ミストセパレータ５４には、第一電空比例弁４１〜第六電空比例弁４６が分配接続されている。各電空比例弁４１〜４６（たとえば、ＳＭＣ社製のＰＶＱシリーズ、ＶＥＦ／ＶＦＰシリーズ等）は、内蔵された弁の開閉量を可変式電磁制御部４１ａ〜４６ａで制御し、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３への圧搾空気（レギュレータ５２で圧が調整された空気）の供給、及び供給した空気の排出を行うものであり、可変式電磁制御部４１ａ〜４６ａへ入力される電気信号（印加される電圧量）の程度により、流体の流量（供給量、排出量）を無段階に制御できるようになっている。各電空比例弁４１〜４６は、計３個の接続口（Ａポート、Ｐポート、Ｒポート）を有しており、Ａポートにアクチュエータ用のチューブＴを接続し、Ｐポートにはミストセパレータ５４側のチューブを接続し、Ｒポートを排出用にしている。
【００４１】
図５にも示すように、第一電空比例弁４１のＡポートには第一傾斜アクチュエータ２１のチューブＴを接続しており、以下、同様に第二電空比例弁４２には第二傾斜アクチュエータ２２のチューブＴを接続し、第三電空比例弁４３には第三傾斜アクチュエータ２３のチューブＴを接続し、第四電空比例弁４４には第一水平アクチュエータ３１のチューブＴを接続し、第五電空比例弁４５には第二水平アクチュエータ３２のチューブＴを接続し、第六電空比例弁４６には第三水平アクチュエータ３３のチューブＴを接続している。
【００４２】
一方、図５の電気回路系統は、超音波プローブ１０に内蔵された位置センサー１２に、Ａ／Ｄコンバータ６０、制御装置６１、Ｄ／Ａコンバータ６２、バルブ駆動装置６３が順次電気的に接続され、バルブ駆動装置６３の出力側が、上述した各電空比例弁４１〜４６の可変式電磁制御部４１ａ〜４６ａに接続されている。位置センサー１２は、検知した内容を示すアナログ電気信号をＡ／Ｄコンバータ６０へ出力し、Ａ／Ｄコンバータ６０は、位置センサー１２から出力されたアナログ電気信号をデジタルの電気信号に変換して制御装置６１へ出力する。
【００４３】
また、制御装置６１は、各電空比例弁４１〜４６を個別に駆動するための駆動制御信号（デジタルの電気信号であり、駆動先の電空比例弁の指定信号を含んだ信号）をＤ／Ａコンバータ６２へ出力し、Ｄ／Ａコンバータ６２は、制御装置６１から出力されたデジタル電気信号をアナログ電気信号に変換してバルブ駆動装置６３へ出力する。さらに、バルブ駆動装置６３は、Ｄ／Ａコンバータ６２から出力されたアナログ電気信号に基づいて、各電空比例弁４１〜４６の内蔵弁の駆動する量に応じた電圧の電気信号を生成して、可変式電磁制御部４１ａ〜４６ａへの中から、前記指定信号で指定された可変式電磁制御部へ、生成した電気信号を出力する。
【００４４】
本実施形態の作動装置１では、オペレータの手動操作により各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３を駆動可能にすると共に、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３の駆動を自動操作で行うことも可能にしている。このような自動・手動に関する制御は、制御装置６１が行っている。
【００４５】
図５にも示すように、制御装置６１は、各種制御において中心的な役割を担うＣＰＵ６１ａに、信号出力部６１ｂ、表示パネル６１ｃ、操作部６１ｄ、ＲＡＭ６１ｅ、ＲＯＭ６１ｆ、ハードディスク装置６１ｇ及び信号入力部６１ｈを内部バス６１ｉで接続した構成になっている。信号出力部６１ｂはＤ／Ａコンバータ６２と接続されており、ＣＰＵ６１ａの制御に基づいて、駆動制御信号を出力する処理を行う。表示パネル６１ｃは、作動装置１のオペレータに対する視覚的なユーザインターフェースに相当し、操作段階に応じて設定メニュー、操作メニュー等をＣＰＵ６１ａの制御に基づき適宜表示する。操作部６１ｄは、キーボード及びマウス等から構成されており、オペレータの操作指示を受け付けてＣＰＵ６１ａへ伝える。
【００４６】
また、ＲＡＭ６１ｅは、ＣＰＵ６１ａのワークエリアとして機能し、ＣＰＵ６１ａによる処理中のファイル及びデータ等を一時的に記憶する。ＲＯＭ６１ｆは、ＣＰＵ６１ａが行う基本的な処理内容を規定したプログラム等を予め記憶する。ハードディスク装置６１ｇは、アクチュエータ駆動制御用の制御プログラムＰの他に、ＯＳプログラム、メニュー画像等を予め記憶する。信号入力部６１ｈはＡ／Ｄコンバータ６０と接続されており、Ａ／Ｄコンバータ６０から出力されてきたデジタル電気信号を取得して、ＣＰＵ６１ａへ伝える処理を行う。
【００４７】
ハードディスク装置６１ｇに記憶されている制御プログラムＰは、ＣＰＵ６１ａが行う各種制御の内容を規定しており、規定内容としては、手動操作時の内容と、自動操作時の内容に分かれており、制御プログラムＰが起動すると、手動操作と自動操作を選択する初期メニューが表示パネル６１ｃに表示される旨を規定している。この初期メニューで手動操作が選択されると、制御プログラムＰは、操作対象のアクチュエータ及び操作量を指定する手動操作メニューを表示することを規定しており、この手動操作で設定された内容に基づいて、駆動制御信号を出力する旨を規定している。
【００４８】
また、初期メニューで「自動操作」が選択されると、制御プログラムＰは次に、超音波プローブ１０の移動先となるＸＹＺ座標における座標値、及び姿勢（超音波プローブ１０の中心軸と各軸に対する傾斜角度）を設定する移動設定メニューを表示することを規定している。この移動設定メニューで移動先に関する値が設定されると、制御プログラムＰは、Ａ／Ｄコンバータ６０を通じて入力されてくる位置センサー１２の検出結果の情報と、移動設定メニューで設定された移動先に関する値との差分を算出し、その差分が小さくなるように各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３を駆動するための信号を生成して出力する旨を規定している。自動操作では、このような差分算出による出力信号の生成処理が所定の時間間隔で随時繰り返され、最終的に算出した差分がゼロになった時点又は所定の誤差範囲内に収まった時点で、出力信号の生成処理が終了するようにプログラミングされている。
【００４９】
次に、超音波プローブ１０が、非作動状態（原点位置状態）から作動する場合において、基本的な作動パターンのいくつかを説明する。図６（ａ）（ｂ）は、超音波プローブ１０の中心軸Ｃ１（長手方向の中心軸）が、各傾斜アクチュエータ２１〜２３の駆動により、非作動状態からＹＺ平面において角度ａだけ傾くパターンを示している。なお、図示内容を簡潔にするため、図６（ａ）では第二及び第三傾斜アクチュエータ２２、２３の図示、並びに第二及び第三水平アクチュエータ３２、３３の図示をそれぞれ省略し（後述の図７（ａ）、図８（ａ）も同様）、図６（ｂ）では各水平アクチュエータ３１〜３３の図示を省略している。
【００５０】
図６（ａ）（ｂ）に示す作動パターンでは、第一傾斜アクチュエータ２１が収縮する一方、第二傾斜アクチュエータ２２及び第三傾斜アクチュエータ２３が伸張している（図６（ｂ）参照）。なお、各水平アクチュエータ３１〜３３は、原点位置状態から駆動されていない。このように各傾斜アクチュエータ２１〜２３を駆動することにより、超音波プローブ１０は、中心軸Ｃ１と第一水平アクチュエータ３１の長手方向の中心軸Ｃ２との交点Ｃ３を中心にして、上端部１０ｂ側がＹ軸の矢印方向とは逆の向きへピボット的に傾く。
【００５１】
この場合、図５の制御装置６１は、手動操作又は自動操作のいずれであっても、第一傾斜アクチュエータ２１へ流体（空気）を供給するための駆動制御信号を第一電空比例弁４１へ出力すると共に、第二傾斜アクチュエータ２２及び第三傾斜アクチュエータ２３から流体（空気）を排出するための駆動制御信号を第二電空比例弁４２及び第三電空比例弁４３へ出力することになる。
【００５２】
なお、作動装置１が一般的な環境雰囲気（通常レベルの大気圧）で使用される場合、同量の流体の供給に要する時間と、排出に要する時間を比較すると、流体の排出の方が時間を要するため、流体の供給を行う第一電空比例弁４１の駆動制御を、第二電空比例弁４２、４３に対する駆動制御より遅らせ気味に行うことで、超音波プローブ１０に対して適切なテンションがかかった状態で、超音波プローブ１０を安定して傾けることができる。このような流体の供給と排出に関する内容は、他の作動状態でも同様であるため、本実施形態では、基本的に流体供給側となる電空比例弁の駆動制御を、流体排出側となる電空比例弁の駆動制御に対して遅らせ気味に行うようにしている。
【００５３】
また、図６（ａ）（ｂ）は、超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側が、第一傾斜アクチュエータ２１の方へ傾斜する状態を示したが、上端部１０ｂ側を異なる方向へ傾斜させることも勿論可能である。たとえば、第二傾斜アクチュエータ２２のみを収縮させ、第一及び第三傾斜アクチュエータ２１、２３を伸張させると、超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側を第二傾斜アクチュエータ２２の方へ傾斜させることができる。また、第三傾斜アクチュエータ２３のみを収縮させ、第一及び第二傾斜アクチュエータ２１、２２を伸張させると、超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側を第三傾斜アクチュエータ２３の方へ傾斜させることができる。
【００５４】
さらに、二つの傾斜アクチュエータを収縮させると共に、一つの傾斜アクチュエータのみを伸張させることで、収縮した二つの傾斜アクチュエータに挟まれた範囲の方へ超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側を傾斜させることも可能である。たとえば、第一及び第二傾斜アクチュエータ２１、２２を同程度分だけ収縮させ、第三傾斜アクチュエータ２３のみを伸張させると、ＸＹ平面視で第一傾斜アクチュエータ２１と第二傾斜アクチュエータ２２の中間となる方向（図２において第三水平アクチュエータ３３が位置する方向）へ超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側を傾斜させられる。さらにまた、このような駆動制御において、第一及び第二傾斜アクチュエータ２１、２２の収縮量を相異させれば、ＸＹ平面視で第一傾斜アクチュエータ２１と第二傾斜アクチュエータ２２の中間となる方向から、収縮量が大きい方の傾斜アクチュエータ側へ、超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側の傾斜方向を変えることもできる。
【００５５】
このような二つの傾斜アクチュエータを収縮させて、一つの傾斜アクチュエータを伸張させる駆動制御の方式は、上記の具体例以外にも、第一及び第三傾斜アクチュエータ２１、２３を収縮させると共に第二傾斜アクチュエータ２２のみを伸張させる方式、第二及び第三傾斜アクチュエータ２２、２３を収縮させると共に第一傾斜アクチュエータ２１のみを伸張させる方式にも適用可能である。よって、第一傾斜アクチュエータ２１〜第三傾斜アクチュエータ２３の中の一つ又は二つを収縮させると共に残りを伸張させることで、ＸＹ平面視において、枠部材２の中心から周囲の３６０度のいずれの方向へも超音波プローブ１０の上端部１０ｂ側を傾けることが可能となる。
【００５６】
また、図７（ａ）（ｂ）は、超音波プローブ１０を、非作動状態（原点位置）から下端部１０ｃの方向（Ｚ軸の矢印方向と反対の方向）へＺ軸に沿って移動させる作動パターンを示している。この図７（ａ）（ｂ）に示す作動パターンでは、第一傾斜アクチュエータ２１〜第三傾斜アクチュエータ２３の全てが収縮する一方、第一水平アクチュエータ３１〜第三水平アクチュエータ３３の全てが伸張している。このように各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３を駆動することにより、超音波プローブ１０は、Ｚ軸方向に沿って図中の下方へ移動する。
【００５７】
この場合、図５の制御装置６１は、手動操作又は自動操作のいずれであっても、第一傾斜アクチュエータ２１〜第三傾斜アクチュエータ２３の全てに流体（空気）を供給するための駆動制御信号を第一電空比例弁４１〜第三電空比例弁４３へ出力すると共に、第一水平アクチュエータ３１〜第三水平アクチュエータ３３の全てから流体（空気）を排出するための駆動制御信号を第四電空比例弁４４〜第六電空比例弁４６へ出力することになる。なお、超音波プローブ１０をＺ軸方向の下方へ移動させる量は、各傾斜アクチュエータ２１〜２３への流体の供給量及び各水平アクチュエータ３１〜３３からの流体の排出量を調整することで適宜制御できる。
【００５８】
さらに、図８（ａ）（ｂ）は、超音波プローブ１０の中心軸Ｃ１が、各水平アクチュエータ３１〜３３の駆動により、非作動状態（原点位置）からＹＺ平面において角度ｂだけ傾くパターンを示している。なお、図示内容を簡潔にするため、図８（ｂ）では各傾斜アクチュエータ２１〜２３の図示を省略している。
【００５９】
図８（ａ）（ｂ）に示す作動パターンでは、第一水平アクチュエータ３１が収縮する一方、第二水平アクチュエータ３２及び第三水平アクチュエータ３３は伸張している（図８（ｂ）参照）。なお、各傾斜アクチュエータ２１〜２３は、原点位置状態から駆動されていない。このように各水平アクチュエータ３１〜３３を駆動することにより、超音波プローブ１０は、原点位置の姿勢の中心軸Ｃ１と第一周囲部１１ａで形成される仮想平面との交点Ｃ４を中心にして、下端部１０ｃ側がＹ軸の矢印方向へ、ピボット的に傾く。この場合、図５の制御装置６１は、手動操作又は自動操作のいずれであっても、第一水平アクチュエータ３１へ流体（空気）を供給するための駆動制御信号を第四電空比例弁４４へ出力すると共に、第二水平アクチュエータ３２及び第三水平アクチュエータ３３から流体（空気）を排出するための駆動制御信号を第五電空比例弁４５及び第六電空比例弁４６へ出力することになる。
【００６０】
また、図８（ａ）（ｂ）は、超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側が、第一水平アクチュエータ３１の方へ傾斜する状態を示したが、図６（ａ）（ｂ）の場合と同様に、下端部１０ｃ側を異なる方向へ傾斜させることも勿論可能である。たとえば、第二水平アクチュエータ３２のみを収縮させ、第一及び第三水平アクチュエータ３１、３３を伸張させると、超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側を第二水平アクチュエータ３２の方へ傾斜させることができ、また、第三水平アクチュエータ３３のみを収縮させ、第一及び第二水平アクチュエータ３１、３２を伸張させると、超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側を第三水平アクチュエータ３３の方へ傾斜させることができる。
【００６１】
さらに、二つの水平アクチュエータを収縮させると共に、一つの水平アクチュエータのみを伸張させることで、収縮した二つの水平アクチュエータに挟まれた範囲の方へ超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側を傾斜させることも可能である。たとえば、第一及び第二水平アクチュエータ３１、３２を同程度分だけ収縮させ、第三水平アクチュエータ３３のみを伸張させると、ＸＹ平面視で第一水平アクチュエータ３１と第二水平アクチュエータ３２の中間となる方向（図２において第三傾斜アクチュエータ２３が位置する方向）へ超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側を傾斜させられる。さらにまた、このような駆動制御において、第一及び第二水平アクチュエータ３１、３２の収縮量を相異させれば、ＸＹ平面視で第一水平アクチュエータ３１と第二水平アクチュエータ３２の中間となる方向から、収縮量が大きい方の水平アクチュエータ側へ、超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側の傾斜方向を変えることもできる。
【００６２】
このような二つの水平アクチュエータを収縮させて、一つの水平アクチュエータを伸張させる駆動制御の方式は、上記の具体例以外にも、第一及び第三水平アクチュエータ３１、３３を収縮させると共に第二水平アクチュエータ３２のみを伸張させる方式、第二及び第三水平アクチュエータ３２、３３を収縮させると共に第一水平アクチュエータ３１のみを伸張させる方式にも適用可能である。よって、第一水平アクチュエータ３１〜第三水平アクチュエータ３３の中の一つ又は二つを収縮させると共に残りを伸張させることで、ＸＹ平面視において、枠部材２の中心から周囲の３６０度のいずれの方向へも超音波プローブ１０の下端部１０ｃ側を傾けることが可能となる。
【００６３】
さらにまた、上述した図６〜図８に基づいて説明した各種駆動パターンを組み合わせることで、作動装置１は、超音波プローブ１０を様々な姿勢に傾けること、姿勢を傾けた状態でＺ軸方向に沿って図中の下方へ移動させることも行える。
【００６４】
図９（ａ）（ｂ）は、本実施形態の作動装置１を被験者Ｋの胴部Ｋａに装着して超音波診断を行う状態を示している。この状態では、作動装置１の両側に取り付けたベルト６ａ、６ｂを被験者Ｋの胴部Ｋａに巻回すると共にベルト長を調整して、枠部材２が胴部Ｋａの表面Ｋｂに安定して載置されるようにする。
【００６５】
超音波診断では、超音波プローブ１０を被験者Ｋの体表面Ｋｂへ、ある程度押し込むことが必要になるため、図９（ｂ）に示す状態から図９（ｃ）に示す状態へ、超音波プローブ１０を移動させるように、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３を図８（ａ）（ｂ）で示すパターンに基づき駆動することにより超音波診断を適切且つ容易に行うことができる。また、被験者Ｋにおける脂肪の付き方等によっては、超音波プローブ１０を傾けることが必要になる場合もあるが、このような場合は、図６、７等で説明したパターンを適宜組み合わせることにより、超音波プローブ１０を傾けた姿勢にして、被験者Ｋの体表面Ｋｂへ押し込むことも可能となる。
【００６６】
さらに、本実施形態の作動装置１は、超音波プローブ１０は各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３で作動させるので、たとえ、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３へ流体を供給する電空比例弁４１〜４６が故障又は制御装置６１自体が故障して、流体の供給が制御できなくなったとしても、各アクチュエータ２１〜２３、３１〜３３は物理的な作動限界があるため、作動限界以上に超音波プローブ１０を動かすことができない。そのため、電動モータを用いて超音波プローブを作動させる装置に比べて、本実施形態の作動装置１は、被験者に対する安全を一段と高いレベルで維持することができる。よって、本実施形態の作動装置１を用いれば、診断を行う医師が被験者の傍にいなくても、診断補助者等が図９（ａ）に示す状態に作動装置１を被験者Ｋに装着すれば、医師による遠隔診断等にも作動装置１を好適に用いることができる。
【００６７】
なお、上述した説明では、被作動体として超音波プローブ１０を適用した医療分野用の作動装置１について説明したが、被作動体として、溶接用ガン、ＣＣＤカメラ、塗布装置、照射装置等のＦＡ用作業機器を適用することで、作動装置１をＦＡ分野に使用することも可能である。
【００６８】
図１０（ａ）（ｂ）は、ＦＡ分野に使用された作動装置１を示している。この作動装置１では、超音波プローブ１０の替わりに円柱状の筐体を有するＦＡ用作業機器１０′を適用している。図１０（ａ）は、ロボットアーム７０の先端に作動装置１を取り付けた例を示している。ロボットアーム７０は、第一アーム部７１と先端側の第二アーム部７２を回動軸７３で回動可能に連結したものであり、第２アーム部７２の先端部７２ａに、筒状のアタッチメント部材７４を取り付けて、このアタッチメント部材７４の端部７４ａに、作動装置１の枠部材２を取り付けている。このように筒状のアタッチメント部材７４を介して作動装置１をロボットアーム７０に取り付けることで、円柱状のＦＡ用作業機器１０′は、アタッチメント部材７４の内部で自由に姿勢を変化させることができると共に、ＦＡ用作業機器１０′の下端部１０ｃ′がアタッチメント部材７４から突出するようにＦＡ用作業機器１０′を移動させることも可能となる。
【００６９】
よって、図１０（ａ）のロボットアーム７０では、回動軸７３の回動に加えてアーム先端においては、ＦＡ用作業機器１０′の姿勢変化及び突出移動も行えるので、ロボットアーム７０を動かさなくても、ＦＡ用作業機器１０′の姿勢及び突出量を微細に制御でき、ロボットアーム７０の自由度を作動装置１で補うことができる。
【００７０】
また、図１０（ｂ）は、スカラー型ロボット又は直交型ロボット等における一軸方向の移動要素等に用いられる直動装置８０に、本発明の作動装置１が適用された例を示している。直動装置８０は、一方向へ伸びるレール部材８１に直方体状の移動部材８２を取り付けて、移動部材８２をレール部材８１の伸びる方向に沿って（図中の黒矢印方向）、移動可能にしている。なお、図１０（ｂ）に示す直動装置８０は一例として、天井側の向きに据え付けられた場合を示している。
【００７１】
直動装置８０の移動部材８２の取付面（下面）８２ａには、円筒状のアタッチメント部材８３が取り付けられており、このアタッチメント部材８３の端部８３ａに、作動装置１の枠部材２が固定されている。作動装置１のＦＡ用作業機器１０′は、図１０（ａ）に示す場合と同様に、アタッチメント部材８３の内部で自由に姿勢を変化させられると共に、下端部１０ｃ′を突出させる動きもできる。このような作動装置１のＦＡ用作業機器１０′の動きにより、図１０（ｂ）に示す場合では、直動装置８０で作動装置１を大まかに移動させると共に、細やかな動きは作動装置１側で対応し、両者がそれぞれ補完しあって、簡潔な装置構成でも多様な作動パターンを実現できる。
【００７２】
よって、図１０（ａ）（ｂ）に示す例において、ＦＡ用作業機器１０′として溶接ガンを用いた場合、溶接方向及びガン先端から溶接対象までの距離調整等を作動装置１で行うことができ、流体圧式のアクチュエータを用いることから、溶接時に発生する高電圧に伴うノイズの影響を受けることなく溶接ガンの駆動制御を作動装置１で行える。また、ＦＡ用作業機器１０′としてＣＣＤカメラを用いた場合は、撮影方向及び焦点距離の調整等を作動装置１で行える。さらに、ＦＡ用作業機器１０′として各種塗布装置を用いた場合は、塗布方向及び対象物までの調整等を作動装置１で行える。さらにまた、ＦＡ用作業機器１０′として各種照射装置を用いた場合は、照射方向及び対象物までの調整等を作動装置１で行える。
【００７３】
図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の変形例の作動装置１００を示している（非作動状態の作動装置１００を示す）。変形例の作動装置１００は、図１〜図３等に示す作動装置１に比べて、枠部材１０２として筒状部材を用いていること、各傾斜アクチュエータ１２１〜１２３と各水平アクチュエータ１３１〜１３３のＺ軸方向における位置関係（図中の上下関係）を逆にしたことが主な相異点になっている。即ち、作動装置１００は、筒状の枠部材１０２の内部空間１０９の中央に円柱状の被作動体１１０（超音波プローブ又はＦＡ用作業機器など）を配置し、被作動体１１０の上端部１１０ｂ側となる外周面１１０ａの第一周囲部１１１ａ（第２の周囲部に相当）における周囲３箇所を、計３個の水平アクチュエータ１３１〜１３３で枠部材１０２の内周面側１０２ａと、それぞれ個別に連結すると共に、第一周囲部１１１ａからＺ軸方向で距離Ｈ２だけ離れた第二周囲部１１１ｂ（第１の周囲部に相当）における３箇所を、計３個の傾斜アクチュエータ１２１〜１２３で枠部材１０２の内周面側１０２ａと、それぞれ個別に連結している。
【００７４】
なお、この作動装置１００は、被作動体１１０のＺ軸方向の全長を、枠部材１０２のＺ軸方向の全長より短くして、被作動体１１０の下端部１１０ｃが、各傾斜アクチュエータ１２１〜１２３の枠部材１０２側の連結箇所１０２ｃ〜１０２ｅ（図１１（ａ）参照）よりＺ軸方向で図中において上方に位置させている。また、変形例の作動装置１００の上述した説明箇所以外の構成は、基本的に図１〜図３等で示す作動装置１と同等である。
【００７５】
作動装置１００において、各傾斜アクチュエータ１２１〜１２３の中のいずれか一つを収縮させると共に残りの二つを伸張させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態と、Ｚ軸方向において天地逆となった姿勢で被作動体１１０の下端部１１０ｃ側を傾けることができる（この際、各水平アクチュエータ１３１〜１３３は駆動させず）。また、各傾斜アクチュエータ１２１〜１２３の中のいずれか二つを収縮させると共に残りの一つを伸張させると、ＸＹ平面視において、枠部材１０２の中心から３６０度のいずれの方向へも被作動体１１０の下端部１１０ｃ側を傾けられる（この際、各水平アクチュエータ１３１〜１３３は駆動させず）。
【００７６】
さらに、各水平アクチュエータ１３１〜１３３の中のいずれか一つを収縮させると共に残りの二つを伸張させると、図８（ａ）（ｂ）に示した状態と、Ｚ軸方向において天地逆となった姿勢で被作動体１１０の上端部１１０ｂ側を傾けることができる（この際、各傾斜アクチュエータ１２１〜１２３は駆動させず）。さらにまた、各水平アクチュエータ１３１〜１３３の中のいずれか二つを収縮させると共に残りの一つを伸張させると、ＸＹ平面視において、枠部材１０２の中心から３６０度のいずれの方向へも被作動体１１０の上端部１１０ｂ側を傾けられる（この際、各水平アクチュエータ１３１〜１３３は駆動させず）。
【００７７】
また、全ての傾斜アクチュエータ１２１〜１２３を同時に収縮させると共に、全ての水平アクチュエータ１３１〜１３３を同時に伸張させることで、図７（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体１１０をＺ軸方向に沿って図中の下方へ移動させられる。
【００７８】
このような変形例の作動装置１００は、被作動体１１０の下端部１１０ｃが、枠部材１０２の下面部１０２ｆから距離があいているため、図８（ｂ）に示すように、対象物Ｗの表面Ｗａから突起Ｗｂが突出している場合で、この突起Ｗａに対して作業を行う場合に好適となる。すなわち、突起Ｗｂが枠部材１０２の内部空間１０９に収まるように、下面部１０２ｆを突起Ｗｂの周囲に配置することで、被作動体１１０の下端部１１０ｃと突起Ｗｂが適切な距離をあけた状態で安定する。この安定した状態で被作動体１１０を各アクチュエータ１２１〜１２３、１３１〜１３３の駆動により作動させれば、医療分野に応じた診断又はＦＡ分野に応じた作業等をスムーズに行うことができる。
【００７９】
また、変形例の作動装置１０は、筒状の枠部材１０２を用いるため、被作動体１１０及び各アクチュエータ１２１〜１２３、１３１〜１３３は枠部材１０２でカバーされた状態となり、医療分野に応じた診断又はＦＡ分野に応じた作業等を、枠部材１０２で周囲の雰囲気から遮蔽した状態で行えることから、安定した診断又は作業等を行えると共に、被作動体１１０及び各アクチュエータ１２１等を枠部材１０２で保護できる。なお、このような筒状の枠部材１０２は、図１〜図３等で示す作動装置１においても、リング状の枠部材２の替わりに用いることができる。
【００８０】
図１２（ａ）（ｂ）は、別の変形例の作動装置１５０を示している。変形例の作動装置１５０は、図１〜図３等に示す作動装置１に比べて、Ｚ軸方向で上下に位置するアクチュエータ１７１〜１７３、１８１〜１８３を、いずれも傾斜させたこと、及び被作動体１６０を枠部材１５２からＺ軸方向に沿って上下両方向へ突出した状態で配置したことが主な相異点になっている。具体的には、作動装置１５０は、枠部材１５２の内部空間１５９の中央に、被作動体１１０（超音波プローブ又はＦＡ用作業機器など）を配置し、この際、被作動体１１０は、Ｚ軸方向における上下方向へ均等に枠部材１５２から突出するようにしている（非作動状態の位置に対応）。
【００８１】
そして、作動装置１５０は、被作動体１６０の上端部１６０ｂ側となる外周面１６０ａの第一周囲部１６１ａ（第１の周囲部に相当）における周囲３箇所を、計３個の上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３で枠部材１５２の内周面側１５２ａと、それぞれ個別に連結すると共に、第一周囲部１６１ａからＺ軸方向で距離Ｈ３だけ離れた第二周囲部１６１ｂ（第２の周囲部に相当）における周囲３箇所を、計３個の下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３で枠部材１５２の内周面側１５２ａと、それぞれ個別に連結している。
【００８２】
この作動装置１５０では、上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３は、図１〜図３等で示す作動装置１の各傾斜アクチュエータ２１〜２３と同様に、被作動体１６０との連結側が、枠部材１５２との連結側より図中のＺ軸方向で上側となるように傾斜している。一方、下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３は、上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３とは逆に、被作動体１６０との連結側が、枠部材１５２との連結側より図中のＺ軸方向で下側となるように傾斜している。なお、変形例の作動装置１５０の上述した説明箇所以外の構成は、基本的に図１〜図３等で示す作動装置１と同等になっている。
【００８３】
作動装置１５０において、各上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３の中のいずれか一つを収縮させると共に残りの二つを伸張させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態とほぼ同等に、被作動体１６０の上端部１６０ｂ側を傾けることができる（この際、各下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３は駆動させず）。また各上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３の中のいずれか二つを収縮させると共に残りの一つを伸張させると、ＸＹ平面視において、枠部材１５２の中心から３６０度のいずれの方向へも被作動体１６０の上端部１６０ｂ側を傾けることができる（この際、各下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３は駆動させず）。
【００８４】
さらに、各下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３の中のいずれか一つを収縮させると共に残りの二つを伸張させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態とＺ軸方向における天地を逆にした状態で、被作動体１６０の下端部１６０ｃ側を傾けることができる（この際、各上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３は駆動させず）。また、各下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３の中のいずれか二つを収縮させると共に残りの一つを伸張させると、ＸＹ平面視において、枠部材１５２の中心から３６０度のいずれの方向へも被作動体１６０の下端部１６０ｃ側を傾けることができる（この際、各上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３は駆動させず）。
【００８５】
また、全ての上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３を同時に収縮させると共に、全ての下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３を同時に伸張させることで、図７（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体１６０をＺ軸方向に沿って図中の下方へ移動させることができる。さらに、全ての下側傾斜アクチュエータ１８１〜１８３を同時に収縮させると共に、全ての上側傾斜アクチュエータ１７１〜１７３を同時に伸張させることで、図７（ａ）（ｂ）に示した状態と逆方向となるように、被作動体１６０をＺ軸方向に沿って図中の上方へ移動させることができる。
【００８６】
このように、変形例の作動装置１５０は、Ｚ軸方向においては上方又は下方のいずれにも被作動体１６０を移動させることができるため、このような動きが必要な用途に作動装置１５０は好適となる。なお、この作動装置１５０においても、枠部材１５２に、図１１（ａ）（ｂ）に示すような筒状の部材を適用することは勿論可能である。
【００８７】
図１３は、アクチュエータの替わりに、伸縮可能な連結部材として引張りコイルバネを用いた変形例の作動装置２００を示している。この作動装置２００は、基本的には図１〜図３等に示す作動装置１と同等であるが、各水平アクチュエータ３１〜３３の替わりに各引張りコイルバネ２３１〜２３３を用いた点が異なっている。具体的に、作動装置２００は、枠部材２０２の内部空間２０９の中央に円柱状の被作動体２１０（超音波プローブ又はＦＡ用作業機器など）を配置し、被作動体２１０の上端部２１０ｂ側となる外周面２１０ａの第一周囲部２１１ａにおける周囲３箇所を、計３個の傾斜アクチュエータ２２１〜２２３で枠部材２０２の内周面側２０２ａと、それぞれ個別に連結すると共に、第一周囲部２１１ａからＺ軸方向で所定距離だけ離れた第二周囲部２１１ｂにおける周囲３箇所を、計３個の引張りコイルバネ２３１〜２３３で枠部材２０２の内周面側２０２ａと、それぞれ個別に連結している。
【００８８】
各引張りコイルバネ２３１〜２３３は、同じバネ定数のバネであると共に両端にフックを有しており、それぞれのフックを被作動体２１０に設けた係止部（図１〜図３等の作動装置１における超音波プローブ１０に設けた各係止部１３ａ〜１３ｃと同等なもの）及び枠部材２０２に設けた枠側係止部（図１〜図３等の作動装置１における枠部材２に設けた各枠側係止部３ａ〜３ｃと同等なもの）に係止して、被作動体２１０の下端部２１０ｃ側を枠部材２０２に連結している。
【００８９】
被作動体２１０及び枠部材２０２を連結した各引張りコイルバネ２３１〜２３３は、係止部及び枠側係止部に取り付けられた状態では、自然長より伸びた状態になっており、それにより、被作動体２１０の下端部２１０ｃ側は周囲三方向からテンションがかかった状態で枠部材２０２の中心でセンタリングされている。なお、各引張りコイルバネ２３１〜２３３は、自然長から伸張できる長さ範囲の半分の長さだけ伸張した状態で係止部及び枠側係止部に取り付けられているので、図１３に示す状態（被作動体２１０の非作動状態）から、伸び側及び縮み側に同程度の変化量（伸び代及び縮み代が同じ寸法）を確保している。
【００９０】
この作動装置２００において、各傾斜アクチュエータ２２１〜２２３の中のいずれか一つを収縮させると共に残りの二つを伸張させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体２１０の上端部２１０ｂ側を傾けることができる。また、各傾斜アクチュエータ２２１〜２２３の中のいずれか二つを収縮させると共に残りの一つを伸張させると、ＸＹ平面視において、枠部材２０２の中心から３６０度のいずれの方向へも被作動体２１０の上端部２１０ｂ側を傾けることができる。なお、このように被作動体２１０の上端部２１０ｂ側を傾けた場合でも、被作動体２１０の下端部２１０ｃ側は、周囲三方向から各引張りコイルバネ２３１〜２３３で引っ張られてテンションがかかった状態になっているため、安定した状態で枠部材２０２の中心に位置することになる。
【００９１】
また、全ての傾斜アクチュエータ２２１〜２２３を同時に収縮させると、被作動体２１０はＺ軸方向に沿って図中の下方へ移動するが、この移動に伴って、各引張りコイルバネ２３１〜２３３が伸張するので、図７（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体２１０をＺ軸方向に沿って図中の下方へスムーズに移動させられる。
【００９２】
以上のように、図１３に示す作動装置２００は、図１〜図３等に示す作動装置１に比べて計３本のアクチュエータを減らした簡易な構成でコストダウンを図った上で（流体圧回路系統においては、電空比例弁も３個減らすことができる）、図８（ａ）（ｂ）に示すような下端部２１０ｃ側を傾ける姿勢以外は、図１等の作動装置１と同等な作動内容を確保できる。そのため、図１３の作動装置２００は、図８（ａ）（ｂ）に示すような作動パターンが不要な用途に対して好適な構成となる。
【００９３】
図１４に示す作動装置２５０は、図１３に示す作動装置２００から更にアクチュエータの本数を削減した変形例を示している。作動装置２５０は、図１〜図３等に示す作動装置１と同等に傾斜アクチュエータ２７１を有するが、２本の第二及び第三傾斜アクチュエータの替わりに傾斜引張りコイルバネ２７２、２７３を有している。また、作動装置２５０は、図１３の作動装置２００の各引張りコイルバネ２３１〜２３３と同様に、各水平引張りコイルバネ２８１〜２８３を有している。作動装置２５０は、傾斜アクチュエータ２７１及び各傾斜引張りコイルバネ２７２、２７３で、被作動体２６０の上端部２６０ｂ側となる外周面２６０ａの第一周囲部２６１ａにおける周囲３箇所と、枠部材２５２の内周面側２５２ａをそれぞれ個別に連結すると共に、計３本の各水平引張りコイルバネ２８１〜２８３で、第一周囲部２６１ａからＺ軸方向で所定距離だけ離れた第二周囲部２６１ｂにおける周囲３箇所と、枠部材２５２の内周面側２５２ａをそれぞれ個別に連結している。
【００９４】
作動装置２５０が非作動状態（原点位置）である場合、傾斜アクチュエータ２７１は、図１等の作動装置１の第一傾斜アクチュエータ２１と同等な状態になるように、被作動体２６０と枠部材２５２を連結している。また、傾斜引張りコイルバネ２７２、２７３には、非作動状態における傾斜アクチュエータ２７１の引っ張り力に釣り合うバネ定数のバネが適用されると共に、自然長から伸張できる長さ範囲の半分の長さだけ伸張した状態で被作動体２６０と枠部材２５２を連結している。なお、３本の各水平引張りコイルバネ２８１〜２８３は、図１３の各引張りコイルバネ２３１〜２３３と同様な状態で、被作動体２６０の下端部２６０ｃ側と枠部材２５２を連結している。
【００９５】
作動装置２５０において、傾斜アクチュエータ２７１を収縮させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体２６０の上端部２６０ｂ側が傾き、また、この傾きに伴って、各傾斜引張りコイルバネ２７２、２７３が伸張して、被作動体２６０を傾けた姿勢にすることができる。このように被作動体２６０の姿勢が傾いても、被作動体２６０の下端部２６０ｃ側は、周囲三方から各水平引張りコイルバネ２８１〜２８３で引っ張られてテンションがかかった状態になっているため、安定した状態で枠部材２５２の中心に位置する。
【００９６】
以上のように、図１４に示す作動装置２５０は、被作動体２６０の上端部２６０ｂ側を傾斜アクチュエータ２７１の方へのみ傾斜させることができるので、このような作動パターンだけが要求される用途、たとえば、ＦＡ分野で一方向にだけ傾けることが必要な用途に好適な構成となる。なお、図１４では、１本のみの傾斜アクチュエータ２７１を用いているが、傾斜引張りコイルバネ２７２、２７３のいずれか一方を傾斜アクチュエータに置き換えて２本の傾斜アクチュエータを用いた構成の作動装置にすることも可能である。このように２本の傾斜アクチュエータを用いた場合では、各傾斜アクチュエータの駆動状況により、ＸＹ平面視において、被作動体２６０の上端部２６０ｂ側を傾けられる範囲を１本の傾斜アクチュエータの場合に比べて広げることができ、２本の傾斜アクチュエータが位置する範囲内で被作動体２６０の上端部２６０ｂ側を傾けることができる。
【００９７】
図１５に示す作動装置３００は、図１４に示す作動装置２５０において、水平引張りコイルバネ２８１を水平アクチュエータ３３１に置き換えた変形例を示している。この作動装置３００は、図１４の作動装置２５０と同様に、１本の傾斜アクチュエータ３２１と２本の傾斜引張りコイルバネ３２２、３２３を有すると共に、１本の水平アクチュエータ３３１と２本の水平引張りコイルバネ３３２、３３３を有している。
【００９８】
作動装置３００は、傾斜アクチュエータ３２１及び各傾斜引張りコイルバネ３２２、３２３で、被作動体３１０の上端部３１０ｂ側となる外周面３１０ａの第一周囲部３１１ａにおける周囲３箇所と枠部材３０２の内周面側３０２ａをそれぞれ個別に連結し、水平アクチュエータ３３１及び各水平引張りコイルバネ３３２、３３３で、第一周囲部３１１ａからＺ軸方向で所定距離だけ離れた第二周囲部３１１ｂにおける周囲３箇所と枠部材３０２の内周面側３０２ａをそれぞれ個別に連結している。
【００９９】
作動装置３００が非作動状態（原点位置）である場合、１本の傾斜アクチュエータ３２１と２本の傾斜引張りコイル３２３、３２２によりテンションをかけた状態は、図１４の作動装置２５０と同様になっている。また、作動装置３００が非作動状態の場合で、水平アクチュエータ３３１は、図１等の作動装置１の第一水平アクチュエータ３１と同等な状態になるように、被作動体３１０と枠部材３０２を連結している。なお、水平引張りコイルバネ３２３、３３３には、非作動状態における第一水平アクチュエータ３３１の引っ張り力に釣り合うバネ定数のバネが適用されると共に、自然長から伸張できる長さ範囲の半分の長さだけ伸張した状態で被作動体３１０と枠部材３０２を連結している。
【０１００】
作動装置３００において、傾斜アクチュエータ３２１を収縮させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体３１０の上端部３１０ｂ側が傾き、また、この傾きに伴って、各傾斜引張りコイルバネ３２２、３２３が伸張して、被作動体３１０を傾けた姿勢にすることができる。このように被作動体３１０の姿勢が傾いても、被作動体３１０の下端部３１０ｃ側は、周囲三方向から１本の水平アクチュエータ３３１と２本の水平引張りコイルバネ３３２、３３３で引っ張られてテンションがかかった状態になっているため、安定した状態で枠部材３０２の中心に位置する。
【０１０１】
また、水平アクチュエータ３３１を収縮させると、図８（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体３１０の下端部３１０ｃ側が傾き、また、この傾きに伴って、各水平コイルバネ３３２、３３３が伸張して、被作動体３１０を傾けた姿勢にすることができる。このように被作動体３１０の姿勢が傾いても、被作動体３１０の上端部３１０ｂ側は、周囲三方向から１本の傾斜アクチュエータ３２１と２本の傾斜引張りコイルバネ３２２、３２３で引っ張られてテンションがかかった状態になっているため、安定した状態で枠部材３０２の中心に位置する。
【０１０２】
以上のように、図１５に示す作動装置３００は、被作動体３１０の上端部３１０ｂ側を傾斜アクチュエータ３２１の方へ傾斜させることができると共に、被作動体３１０の下端部３１０ｃ側を水平アクチュエータ３３１の方へ傾斜させることができるので、このような動きだけが要求される用途に好適な構成となる。なお、図１５では、１本の水平アクチュエータ３３１をＹ軸に平行な箇所に配置されているが、この水平アクチュエータを引張りコイルバネに置き換えると共に、水平引張りコイルバネ３３２、３３３のいずれかを水平アクチュエータに置き換えて、下端部３１０ｃ側の傾ける方向を変更した構成に作動装置３００をすることも可能である。
【０１０３】
また、作動装置３００は、１本のみの傾斜アクチュエータ３２１を用いているが、傾斜引張りコイルバネ３２２、３２３のいずれか一方を傾斜アクチュエータに置き換えて２本の傾斜アクチュエータを用いた構成にすることも可能である。同様に、水平引張りコイルバネ３３２、３３３のいずれか一方を水平アクチュエータに置き換えて２本の水平アクチュエータを用いた構成の作動装置にすることも可能である。このように各引張りコイルバネをアクチュエータに置き換えて場合では、各アクチュエータの駆動状況により、ＸＹ平面視において、被作動体３１０の上端部３１０ｂ側又は下端部３１０ｃ側を傾けられる範囲を広げることができ、２本の傾斜アクチュエータ又は水平アクチュエータが位置する範囲内で、被作動体３１０の上端部３１０ｂ側又は下端部３１０ｃ側を傾けられる。
【０１０４】
図１６に示す作動装置３５０は、図１５に示す作動装置３００から更にアクチュエータの本数を削減した変形例を示している。作動装置３５０は、図１〜図３等に示す作動装置１において各傾斜アクチュエータ２１〜２３の替わりに計３本の傾斜引張りコイルバネ３７１〜３７３を用いると共に、図１５の作動装置３００と同様に、１本の水平アクチュエータ３８１と２本の水平引張りコイルバネ３８２、３８３を用いた構成になっている。作動装置３５０は、計３本の各傾斜引張りコイルバネ３７１〜３７３で、被作動体３６０の上端部３６０ｂ側となる外周面３６０ａの第一周囲部３６１ａにおける周囲３箇所と枠部材３５２の内周面側３５２ａをそれぞれ個別に連結すると共に、水平アクチュエータ３８１及び各水平引張りコイルバネ３８２、３８３で、第一周囲部３６１ａからＺ軸方向で所定距離だけ離れた第二周囲部３６１ｂにおける周囲３箇所と枠部材３５２の内周面側３５２ａをそれぞれ個別に連結している。
【０１０５】
作動装置３５０が非作動状態（原点位置）である場合、３本の各傾斜引張りコイルバネ３７１〜３７３は、同じバネ定数のバネであり、自然長から伸張できる長さ範囲の半分の長さだけ伸張した状態で被作動体３６０と枠部材３５２を連結している。また、作動装置３５０が非作動状態の場合で、水平アクチュエータ３８１は、図１等の作動装置１の第一水平アクチュエータ３１と同等な状態になるように、被作動体３６０と枠部材３５２を連結している。なお、水平引張りコイルバネ３８３、３８３には、非作動状態における第一水平アクチュエータ３８１の引っ張り力に釣り合うバネ定数のバネが適用されると共に、自然長から伸張できる長さ範囲の半分の長さだけ伸張した状態で被作動体３６０と枠部材３５２を連結している。
【０１０６】
水平アクチュエータ３８１を収縮させると、図８（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体３６０の下端部３６０ｃ側が傾き、また、この傾きに伴って、各水平コイルバネ３８２、３８３が伸張して、被作動体３６０を傾けた姿勢にすることができる。このように被作動体３６０の姿勢が傾いても、被作動体３６０の上端部３６０ｂ側は、周囲三方向から３本の傾斜引張りコイルバネ３７１〜３７３で引っ張られてテンションがかかった状態になっているため、安定した状態で枠部材３５２の中心に位置する。
【０１０７】
以上のように、図１５に示す作動装置３５０は、被作動体３６０の下端部３６０ｃ側を水平アクチュエータ３８１の方のみへ傾斜させることができるので、このような動きだけが要求される用途に好適な構成となる。なお、図１５では、１本の水平アクチュエータ３８１を用いているが、水平引張りコイルバネ３８２、３８３のいずれか一方を水平アクチュエータに置き換えて２本の水平アクチュエータを用いた構成の作動装置にすることも可能である。このように各水平引張りコイルバネを水平アクチュエータに置き換えて場合では、各アクチュエータの駆動状況により、ＸＹ平面視において、被作動体３６０の上下端部３６０ｃ側を傾けられる範囲を広げることができ、２本の水平アクチュエータが位置する範囲内で被作動体３６０の下端部３６０ｃ側を傾けることができる。
【０１０８】
なお、上述した図１３〜図１６に示す引張りコイルバネは、伸縮可能な他の種類の連結部材に置き換えることができ、例えば伸縮可能なヒモ状ゴム、テレスコピック式のダンパー等も連結部材に適用可能である。また、図１３〜図１６に係る内容（流体圧式のアクチュエータの替わりに伸縮可能な種類の連結部材）を用いる構成は、図１１及び図１２に示す作動装置１００、１５０にも適用可能である。
【０１０９】
さらに、上述した各作動装置１、１００、１５０、２００等において使用されるアクチュエータは、流体の給排により伸縮するものであれば、いかなる種類のアクチュエータでも適用可能である。さらにまた、各作動装置１、１００、１５０、２００等において、第一周囲部１１ａ、１１１ａ、１６１ａ、２１１ａ等に連結される３本の第１連結部材と、第二周囲部１１ｂ、１１１ｂ、１６１ｂ、２１１ｂ等に連結される３本の第２連結部材のＸＹ平面視における位置関係は、図２等に示すように相互に重ならない箇所に配置される場合に限定されるものではなく、要求される仕様及び用途等に応じて適宜変更することも可能である。
【０１１０】
例えば、ＸＹ平面視において各第１連結部材と各第２連結部材が同位置になるように配置することも可能である。このように、各第１連結部材と各第２連結部材が同位置になるように配置した場合は、各連結部材としてアクチュエータを適用していれば、アクチュエータから延出するチューブを同位置ごとにまとめやすくなり、チューブの配置を整える処理が容易になる。また、図２等に示すように、各第１連結部材と各第２連結部材が相互に重ならない箇所に配置される場合は、被作動体が外周面の相異する複数の角度方向から第１及び第２連結部材で支持される形態となり、被作動体の姿勢の安定化に役立つ。
【０１１１】
さらにまた、第１連結部材及び第２連結部材の各本数は、３本に限定されるものではなく、要求される仕様及び用途等に応じて適宜増減することも可能である。たとえば、各連結部材の本数を３本より多くすると、被作動体の姿勢制御を、よりきめ細やかに行える。
【０１１２】
図１７（ａ）（ｂ）に示す作動装置４００は、第１連結部材に相当する傾斜アクチュエータ４２１、４２２及び第２連結部材に相当する水平アクチュエータ４３１、４３２の本数を３本より減らして２本にした場合の変形例を示している。作動装置４００は、枠部材４０２の内部空間４０９の中央に円柱状の被作動体４１０（超音波プローブ又はＦＡ用作業機器など）を配置し、被作動体４１０の上端部４１０ｂ側となる外周面４１０ａの第一周囲部４１１ａにおける２箇所（１８０度の間隔をあけた２箇所）を、計２本の傾斜アクチュエータ４２１、４２２で、それぞれ個別に枠部材４０２の内周面側４０２ａと連結すると共に、第一周囲部４１１ａからＺ軸方向で所定距離だけ離れた第二周囲部４１１ｂにおける２箇所（１８０度の間隔をあけた２箇所）を、計２本の水平アクチュエータ４３１、４３２で、それぞれ個別に枠部材４０２の内周面側４０２ａと連結している。
【０１１３】
なお、図１７（ｂ）に示すように、ＸＹ平面視では、各傾斜アクチュエータ４２１、４２２と、各水平アクチュエータ４３１、４３２のそれぞれの配置間隔は９０度になっている。また、図１７（ａ）（ｂ）では、各水平アクチュエータ４３１、４３２の長手方向がＸ軸に平行な方向になっており、ＸＹ平面視において、各傾斜アクチュエータ４２１、４２２の長手方向がＹ軸に平行な方向になっている。
【０１１４】
この変形例の作動装置４００において、２本の傾斜アクチュエータ４２１、４２２のいずれか一方を収縮させると共に他方を伸張させると、図６（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体４１０の上端部４１０ｂ側を傾けることができる（この際、各水平アクチュエータ４３１、４３２は駆動させず）。また、２本の水平アクチュエータ４３１、４３２のいずれか一方を収縮させると共に他方を伸張させると、図８（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体４１０の下端部４１０ｃ側を傾けることができる（この際、各傾斜アクチュエータ４２１、４２２は駆動させず）。さらに、各傾斜アクチュエータ４２１、４２２の収縮と、各水平アクチュエータ４３１、４３２の収縮を組み合わせることで、被作動体４１０の上端部４１０ｂ側又は下端部４１０ｃ側を様々な方向へ傾けることができる。
【０１１５】
さらに、全ての傾斜アクチュエータ４２１、４２２を同時に収縮させると共に、全ての水平アクチュエータ４３１、４３２を同時に伸張させることで、図７（ａ）（ｂ）に示した状態と同様に、被作動体４１０をＺ軸方向に沿って図１７（ａ）中の下方へ移動させることができる。
【０１１６】
このように、変形例の作動装置４００は、少ない本数のアクチュエータで図１等の作動装置１と同等の作動パターンを確保できる。なお、図１７（ａ）（ｂ）の作動装置４００においても、図１１〜図１６に関する変形例の内容を適宜採用することが可能である。
【０１１７】
また、アクチュエータ等の本数に関しては、第１連結部材の本数を第２連結部材の本数より多くすることも可能であり、さらには第２連結部材の本数を第１連結部材の本数より多くすることも可能である。第１連結部材の本数を第２連結部材の本数より多くした場合は、被作動体の上端部側の傾きを一段と詳細に制御でき、第２連結部材の本数を第１連結部材の本数より多くした場合は、被作動体の下端部側の傾きを一段と詳細に制御できる。
【０１１８】
さらに、上述した図１〜図３、及び図１１〜図１７に示した作動装置１、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００では、第１連結部材に相当するアクチュエータ又は引張りコイルバネ等を傾斜させた状態で取り付けていたが、被作動体をＺ軸方向に沿って移動させる必要が無い場合は、被作動体の非作動状態において、第１連結部材を第２連結部材と平行になるように取り付けることも可能である。さらにまた、被作動体の形状は、円柱状以外の形状も適用可能であり、外周面に上述した第１の周囲部と第２の周囲部を規定できるものであれば、本発明の作動装置が使用される用途に応じて様々な形状のものを被作動体として適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施形態に係る作動装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施形態の作動装置のＸＹ平面視の平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】作動装置に適用されるアクチュエータであり、（ａ）は流体を供給していない状態の概略図、（ｂ）は流体を供給した状態の概略図、（ｃ）は更に流体を供給した状態の概略図、（ｄ）は最大限に流体を供給した状態の概略図である。
【図５】本発明の作動装置に関する流体圧回路系統及び電気回路系統を示す回路図である。
【図６】超音波プローブの上端部側を傾ける作動パターンを示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線における簡易断面図、（ｂ）はＸＹ平面視の簡易平面図である。
【図７】超音波プローブをＺ軸方向の下方へ移動させる作動パターンを示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線における簡易断面図、（ｂ）はＸＹ平面視の簡易平面図である。
【図８】超音波プローブの下端部側を傾ける作動パターンを示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線における簡易断面図、（ｂ）はＸＹ平面視の簡易平面図である。
【図９】（ａ）は作動装置を被験者に装着した状態を示す概略斜視図、（ｂ）は被験者に装着された状態の作動装置の概略断面図、（ｂ）は超音波プローブを被験者に押し当てる状態を示した概略断面図である。
【図１０】（ａ）はロボットアームの先端に作動装置を取り付けた状態を示す概略斜視図、（ｂ）は直動装置の移動部材に作動装置を取り付けた状態を示す概略斜視図である。
【図１１】変形例の作動装置であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図１２】別の変形例の作動装置であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１３】第２の周囲部の連結に引張りコイルバネを用いた変形例の作動装置を示す斜視図である。
【図１４】第１の周囲部及び第２の周囲部の連結に引張りコイルバネを用いた変形例の作動装置を示す斜視図である。
【図１５】第１の周囲部及び第２の周囲部の連結に引張りコイルバネを用いた別の変形例の作動装置を示す斜視図である。
【図１６】第１の周囲部及び第２の周囲部の連結に引張りコイルバネを用いた更に別の変形例の作動装置を示す斜視図である。
【図１７】２本の傾斜アクチュエータと２本の水平アクチュエータを用いた変形例の作動装置であり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）はＸＹ平面視の概略平面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００  作動装置
２、１０２、１５２、２０２、２５２、３０２、３５２、４５２  枠部材
１０  超音波プローブ（被作動体）
１０ａ  外周面
１１ａ、１１１ａ、１６１ａ、２６１ａ、３１１ａ、３６１ａ、４１１ａ  第一周囲部
１１ｂ、１１１ｂ、１６１ｂ、２６１ｂ、３１１ｂ、３６１ｂ、４１１ｂ  第二周囲部
１２  位置センサー
２１  第一傾斜アクチュエータ
２２  第二傾斜アクチュエータ
２３  第三傾斜アクチュエータ
３１  第一水平アクチュエータ
３２  第二水平アクチュエータ
３３  第三水平アクチュエータ
４１〜４６  第一電空比例弁〜第六電空比例弁
６１  制御装置
１１０、１６０、２６０、３１０、３６０、４１０  被作動体
２３１〜２３３  引張りコイルバネ
【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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