(57)【要約】【課題】  コンパクトな構成でありながら、広作動範囲で高速・高精度の位置決め動作が可能であり、どのような設置状況においても原点位置を初期設定することが容易に行えるリンク作動装置を提供する。【解決手段】  リンク作動装置５１は、基端側のリンクハブ２に対し先端側のリンクハブ３を、３組以上のリンク機構４を介して姿勢を変更可能に連結してなる。各リンク機構４は、基端側および先端側の端部リンク部材５，６と、中央リンク部材７とでなる。リンク機構４に基端側のリンクハブ２に対する先端側のリンクハブ３の姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータ５４を設ける。先端側のリンクハブ３に対して係脱可能に基端側のリンクハブ２に設置され、先端側のリンクハブ３と係合する状態で、基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３を定められた姿勢に設定する原点位置決め用部材１０６を設ける。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結し、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記各リンク機構は、このリンク機構を直線で表現した幾何学モデルが、前記中央リンク部材の中央部に対する基端側部分と先端側部分とが対称を成す形状であり、前記リンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータを設けたリンク作動装置において、
前記姿勢制御用アクチュエータは、前記リンク機構に少なくとも２組以上設けられ、
さらに、前記先端側のリンクハブに対して係脱可能に前記基端側のリンクハブに設置され、前記先端側のリンクハブと係合する状態で、前記基端側のリンクハブに対して前記先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定する原点位置決め用部材を設けたことを特徴とするリンク作動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリンク作動装置において、前記基端側のリンクハブを固定する基端部材と、この基端部材を支持する土台とを有し、この土台に、前記基端側のリンクハブに対して前記先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定しないときに前記原点位置決め用部材を前記土台に位置固定で保持する保持手段を設けたリンク作動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のリンク作動装置において、前記土台は、前記基端部材との間に空間ができるように前記基端部材に対して離れた位置に配置されているリンク作動装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のリンク作動装置において、前記基端側のリンクハブ、前記先端側のリンクハブ、および前記基端部材のそれぞれに、前記原点位置決め用部材が挿通される貫通孔を設けたリンク作動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のリンク作動装置において、前記基端側のリンクハブの前記貫通孔の中心は、前記基端側のリンクハブの中心軸と一致し、かつ前記先端側のリンクハブの前記貫通孔は、前記先端側のリンクハブの中心軸と一致しているリンク作動装置。
【請求項６】
請求項２ないし図５のいずれか１項に記載のリンク作動装置において、前記保持手段は、前記原点位置決め用部材に設けられた雄ねじ部と、前記土台に設けられ前記雄ねじ部が螺合するねじ孔とからなるリンク作動装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のリンク作動装置において、前記３組以上のリンク機構のすべてに前記姿勢制御用アクチュエータを設け、前記各姿勢制御用アクチュエータの動作量を制御する位置制御と、前記各姿勢制御用アクチュエータのトルクを制御するトルク制御とを行う制御装置を設けたリンク作動装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のリンク作動装置において、前記姿勢制御用アクチュエータは、この姿勢制御用アクチュエータの動作量を検出するアブソリュート型のエンコーダを備えるリンク作動装置。
【請求項９】
１軸以上の直動機構に搭載された請求項１ないし請求項８のいずれか１項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、医療機器や産業機器等の精密で広範な作動範囲を必要とする機器に用いられるリンク作動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リンク機構本体を具備する作業装置の一例が特許文献１に、医療機器や産業機器等に用いられるリンク作動装置の一例が特許文献２にそれぞれ開示されている。
【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のリンク機構本体は、各リンクの作動角が小さいため、トラベリングプレートの作動範囲を大きく設定するには、リンク長さを長くする必要がある。それにより、機構全体の寸法が大きくなって、装置が大型になってしまうという問題があった。また、リンク長さを長くすると、機構全体の剛性の低下を招く。そのため、トラベリングプレートに搭載されるツールの重量、つまりトラベリングプレートの可搬重量も小さいものに制限されるという問題もあった。これらの理由から、コンパクトな構成でありながら、精密で広範な作動範囲の動作が要求される医療機器等に用いるのは難しい。
【０００５】
特許文献２のリンク作動装置は、３節連鎖のリンク機構を３組以上設けた構成としたことにより、コンパクトな構成でありながら、精密で広範な作動範囲の動作が可能となっている。しかし、この構成のリンク作動装置も、歯車の噛合い部等の機構上のガタを完全に無くすことは難しいため、このガタの分だけ各作動時の位置決めに狂いが生じることを避けられなかった。また、積算の使用時間が長くなるのに伴い、歯車等の駆動機構部のバックラッシが拡大し、その影響による位置決め精度の低下も加わる。
【０００６】
この発明の目的は、コンパクトな構成でありながら、広作動範囲で高速・高精度の位置決め動作が可能であり、どのような設置状況においても位置決め動作の基準となる原点位置を初期設定することが容易に行える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】
【０００７】
この発明のリンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結し、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記各リンク機構は、このリンク機構を直線で表現した幾何学モデルが、前記中央リンク部材の中央部に対する基端側部分と先端側部分とが対称を成す形状であり、前記リンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータを設けたリンク作動装置において、前記姿勢制御用アクチュエータは、前記リンク機構に少なくとも２組以上設けられ、さらに、前記先端側のリンクハブに対して係脱可能に前記基端側のリンクハブに設置され、前記先端側のリンクハブと係合する状態で、前記基端側のリンクハブに対して前記先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定する原点位置決め用部材を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、基端側のリンクハブと、先端側のリンクハブと、３組以上のリンク機構とで、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが直交２軸方向に移動自在な２自由度機構が構成される。この２自由度機構は、コンパクトでありながら、先端側のリンクハブの可動範囲を広くとれる。例えば、基端側のリンクハブの中心軸と先端側のリンクハブの中心軸の最大折れ角は約±９０°であり、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの旋回角を０°〜３６０°の範囲に設定できる。各姿勢制御用アクチュエータの動作を制御することで、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させることができる。
【０００９】
原点位置決め用部材により、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定することで、各姿勢制御用アクチュエータの動作の基準となる原点位置を決めることができる。原点位置決め用部材は、先端側のリンクハブに対して係脱可能に前記基端側のリンクハブに設置されており、原点位置決めをするときは先端側のリンクハブに係合させ、原点位置決めを行わないときは先端側のリンクハブとの係合を解除する。つまり、原点位置決め用部材は、常時、リンク作動装置の内部に保持されている。そのため、リンク作動装置がどのような設置状況にある場合でも、例えばリンク作動装置の基端側が架台に固定されていたり、先端側にエンドエフェクタが取り付けられていたりして、リンク作動装置の外部から原点位置決め用部材を装着することができない場合でも、内部に保持されている原点位置決め用部材を用いて原点位置決めを行うことができる。
【００１０】
この発明のリンク作動装置において、前記基端側のリンクハブを固定する基端部材と、この基端部材を支持する土台とを有し、この土台に、前記基端側のリンクハブに対して前記先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定しないときに前記原点位置決め用部材を前記土台に位置固定で保持する保持手段を設けると良い。
この構成によると、リンク作動装置を、基端側のリンクハブを基端部材に固定し、この基端部材を土台で支持させて使用する。基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定しないときは、保持手段により原点位置決め用部材を位置固定で土台に保持させる。これにより、原点位置決め用部材と先端側のリンクハブとの係合が外れ、原点位置決め用部材のすべてまたは大半部分が、基端側のリンクハブと先端側のリンクハブの間の空間部から退避させることができる。このため、原点位置決め用部材がリンク作動装置の他の部材と干渉することを防止でき、リンク作動装置の作動範囲を広くとれる。原点位置決め用部材を前記空間部から退避させると、原点位置決め用部材の一部が基端部材から突出した状態となるが、基端部材とは別部材となる土台を設けられているため、原点位置決め用部材の上記突出部分を、土台の内部に位置させることで、リンク作動装置から突出しないようにすることができる。
【００１１】
前記土台は、前記基端部材との間に空間ができるように前記基端部材に対して離れた位置に配置されているのが良い。
基端部材に対して土台を離して配置すれば、原点位置決め用部材の上記突出部分を、土台の内部だけでなく、基端部材と土台の間の空間にも位置させることができるため、原点位置決め用部材の設置スペースがさらに広くなり、原点位置決め用部材の設置が容易となる。
【００１２】
前記基端部材から前記土台までの距離は、例えば１０ｍｍないし１００ｍｍとすると良い。
基端部材から土台までの距離を上記のようにすると、リンク作動装置の全体サイズを大きくさせることなく、かつ基端部材と土台との間の空間に工具、手等を入れて原点位置決め用部材を操作することが可能となる。
【００１３】
前記基端部材は、前記土台に設置された複数の支柱に支持されていても良い。
この場合、基端部材と土台との間の空間に工具、手等を出し入れするための広い開口を確保することができ、原点位置決め用部材の操作がより一層容易になる。また、支柱の長さを変えることで、基端部材と土台間の距離を容易に調整できる。
【００１４】
前記基端側のリンクハブ、前記先端側のリンクハブ、および前記基端部材のそれぞれに、前記原点位置決め用部材が挿通される貫通孔を設けると良い
各貫通孔に原点位置決め用部材を挿通することで、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを定められた姿勢に容易に設定することができる。
【００１５】
前記基端側のリンクハブの前記貫通孔の中心は、前記基端側のリンクハブの中心軸と一致し、かつ前記先端側のリンクハブの前記貫通孔は、前記先端側のリンクハブの中心軸と一致しているのが良い。
基端側および先端側のリンクハブの中心部は、近くに他の部材が存在せず比較的スペースに余裕があるため、他の部材と干渉させずに貫通孔を設けることができる。また、この貫通孔に原点位置決め用部材を挿通した場合、リンク作動装置全体の中心に原点位置決め用部材を挿入したことになるため、リンク作動装置に予圧を付与したときの力のバランスが良い。
【００１６】
前記保持手段は、前記原点位置決め用部材に設けられた雄ねじ部と、前記土台に設けられ前記雄ねじ部が螺合するねじ孔とからなっていても良い。この場合、前記原点位置決め用部材に、この原点位置決め用部材を回転させるためのスパナを係合させるスパナ溝を設けるのが望ましい。
保持手段が原点位置決め用部材の雄ねじ部と土台のねじ孔とでなっていると、工具、手等により原点位置決め用部材を回し操作することで、土台に対する原点位置決め用部材の保持、および保持の解除を容易に行うことができる。また、原点位置決め用部材にスパナ溝が設けられていると、このスパナ溝にスパナを係合させることで、原点位置決め用部材の回し操作がより一層容易となり、作業性が向上する。
【００１７】
この発明のリンク作動装置において、前記３組以上のリンク機構のすべてに前記姿勢制御用アクチュエータを設け、前記各姿勢制御用アクチュエータの動作量を制御する位置制御と、前記各姿勢制御用アクチュエータのトルクを制御するトルク制御とを行う制御装置を設けると良い。
原点位置決め用部材により基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定されていない状態で、制御装置により各姿勢制御用アクチュエータの位置制御を行うことで、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを任意の姿勢に変更することができる。
また、原点位置決め用部材により基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブが定められた姿勢に設定された状態で、制御装置により各姿勢制御用アクチュエータのトルク制御を行うことで、各リンク機構に一定の予圧を付与することができる。これにより、リンク作動装置の外部から作用する力または姿勢制御用アクチュエータの駆動力を各リンク機構へ回転伝達する歯車等の回転伝達部材のガタ詰めを行った状態で原点位置を記録することができ、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの姿勢を変更する精度が向上する。
【００１８】
この発明のリンク作動装置において、前記姿勢制御用アクチュエータは、この姿勢制御用アクチュエータの動作量を検出するアブソリュート型のエンコーダを備えると良い。
アブソリュート型のエンコーダを用いることで、原点位置を記録するだけでなく、電源が切れて再投入した場合でも、再度初期設定を行う必要がなく、容易に原点復帰させることが可能となる。
【００１９】
この発明のリンク作動装置は、１軸以上の直動機構に搭載すると良い。
この発明のリンク作動装置は、３組のリンク機構の内側に原点位置決め用部材を有するため、単軸ロボット等の直動機構のステージに搭載しても、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定する原点位置決め作業を容易に行うことができる。リンク作動装置を１軸以上の直動機構に搭載することで、より幅広い範囲の位置決め、および複雑な形状への位置決めが可能となる。例えば、突起状の部材に対して、複数の方向から位置決めすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明のリンク作動装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結し、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とでなり、前記各リンク機構は、このリ
ンク機構を直線で表現した幾何学モデルが、前記中央リンク部材の中央部に対する基端側
部分と先端側部分とが対称を成す形状であり、前記リンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータを設けたリンク作動装置において、前記姿勢制御用アクチュエータは、前記リンク機構に少なくとも２組以上設けられ、さらに、前記先端側のリンクハブに対して係脱可能に前記基端側のリンクハブに設置され、前記先端側のリンクハブと係合する状態で、前記基端側のリンクハブに対して前記先端側のリンクハブを定められた姿勢に設定する原点位置決め用部材を設けたため、コンパクトな構成でありながら、広作動範囲で高速・高精度の位置決め動作が可能であり、どのような設置状況においても位置決め動作の基準となる原点位置を初期設定することが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるリンク作動装置の一部を省略した正面図である。
【図２】同リンク作動装置のリンク機構本体の一状態を示す一部を省略した正面図である。
【図３】同リンク作動装置のリンク機構本体の異なる状態を示す一部を省略した正面図である。
【図４】同リンク作動装置のリンク機構本体を３次元的に表わした斜視図である。
【図５】同リンク作動装置の一つのリンク機構を直線で表現した図である。
【図６】同リンク作動装置のリンク機構本体の部分断面図である。
【図７】同リンク作動装置の駆動時の状態を示す一部破断正面図である。
【図８】同リンク作動装置の原点位置決め時の状態を示す一部破断正面図である。
【図９】この発明の第２の実施形態にかかるリンク作動装置の一部を省略した正面図である。
【図１０】同リンク作動装置のリンク機構本体の部分断面図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】同リンク作動装置の駆動時の状態を示す一部破断正面図である。
【図１３】同リンク作動装置の原点位置決め時の状態を示す一部破断正面図である。
【図１４】第２の実施形態にかかるリンク作動装置を１軸の直動機構に搭載した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１〜図８はこの発明の第１の実施形態を示す。図１に示すように、このリンク作動装置５１は、リンク機構本体１と、このリンク機構本体１を支持する支持部５２と、エンドエフェクタ１００を取り付ける先端取付部材５３と、リンク機構本体１を作動させる複数の姿勢制御用アクチュエータ５４と、これら姿勢制御用アクチュエータ５４を制御する制御装置５５とを備える。この例では、制御装置５５がコントローラ５６内に設けられているが、制御装置５５はコントローラ５６と別に設けてもよい。
【００２３】
リンク機構本体１から説明する。図２および図３はリンク機構本体１のそれぞれ異なる状態を示す正面図であり、このリンク機構本体１は、基端側のリンクハブ２に対し先端側のリンクハブ３を３組のリンク機構４を介して姿勢変更可能に連結したものである。図２および図３では、１組のリンク機構４のみが示されている。
【００２４】
図４は、リンク機構本体１を三次元的に表わした斜視図である。各リンク機構４は、基端側の端部リンク部材５、先端側の端部リンク部材６、および中央リンク部材７で構成され、４つの回転対偶からなる３節連鎖のリンク機構をなす。基端側および先端側の端部リンク部材５，６はＬ字状をなし、基端がそれぞれ基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３にそれぞれ回転自在に連結されている。中央リンク部材７は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材５，６の先端がそれぞれ回転自在に連結されている。
【００２５】
３組のリンク機構４の各基端側および先端側の端部リンク部材５，６は、球面リンク機構と呼ばれる構造であって、それぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ（図２、図３）は一致しており、また、その球面リンク中心ＰＡ，ＰＢからの距離も同じである。端部リンク部材５，６と中央リンク部材７との各回転対偶の中心軸は、ある交差角をもっていてもよいし、平行であってもよい。
【００２６】
つまり、３組のリンク機構４は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、各リンク部材５，６，７を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが、中央リンク部材７の中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることを言う。図５は、一組のリンク機構４を直線で表現した図である。
【００２７】
この実施形態のリンク機構４は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ２および基端側の端部リンク部材５と、先端側のリンクハブ３および先端側の端部リンク部材６との位置関係が、中央リンク部材７の中心線Ｃに対して回転対称となる位置構成になっている。図２は、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢとが同一線上にある状態を示し、図３は、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢが所定の作動角をとった状態を示す。各リンク機構４の姿勢が変化しても、基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ間の距離Ｄは変化しない。
【００２８】
基端側のリンクハブ２と先端側のリンクハブ３と３組のリンク機構４とで、基端側のリンクハブ２に対し先端側のリンクハブ３が直交２軸方向に移動自在な２自由度機構が構成される。言い換えると、基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３を、回転が２自由度で姿勢変更自在な機構である。この２自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ２に対する先端側のリンクハブ３の可動範囲を広くとれる。例えば、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢの折れ角θ（図４）の最大値（最大折れ角）を約±９０°とすることができる。また、基端側のリンクハブ２に対する先端側のリンクハブ３の旋回角φ（図４）を０°〜３６０°の範囲に設定できる。折れ角θは、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢが傾斜した垂直角度のことであり、旋回角φは、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢが傾斜した水平角度のことである。
【００２９】
このリンク機構本体１において、各リンク機構４の端部リンク部材５，６の軸部材１３（図６）の角度、および長さが等しく、かつ基端側の端部リンク部材５と先端側の端部リンク部材６の幾何学的形状が等しく、かつ中央リンク部材７についても基端側の先端側とで形状が等しいとき、中央リンク部材７の対称面に対して、中央リンク部材７と端部リンク部材５，６との角度位置関係を基端側と先端側とで同じにすれば、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ２および基端側の端部リンク部材５と、先端側のリンクハブ３および先端側の端部リンク部材６とは同じに動く。例えば、基端側と先端側のリンクハブ２，３にそれぞれの中心軸ＱＡ，ＱＢと同軸に回転軸を設け、基端側から先端側へ回転伝達を行う場合、基端側と先端側は同じ回転角になって等速で回転する等速自在継手となる。この等速回転するときの中央リンク部材７の対称面を等速二等分面という。
【００３０】
このため、基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３を共有する同じ幾何学形状のリンク機構４を円周上に複数配置させることにより、複数のリンク機構４が矛盾なく動ける位置として中央リンク部材７が等速二等分面上のみの動きに限定される。これにより、基端側と先端側とが任意の作動角をとっても、基端側と先端側とが等速回転する。
【００３１】
基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３は、その中心部にそれぞれ貫通孔１０Ａ，１０Ｂが軸方向に沿って形成され、外形が球面状をしたドーナツ形状をしている。貫通孔１０Ａ，１０Ｂの中心はリンクハブ２，３の中心軸ＱＡ，ＱＢと一致し、その内径寸法は、後述する原点位置決め用部材１０６（図７、図８）がすきま嵌めで挿通される寸法とされている。なお、先端側のリンクハブ１０Ｂの貫通孔１０Ｂは、原点位置決め用部材１０６が係合可能であればよく、必ずしも貫通孔である必要はない。これら基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３の外周面の円周方向に等間隔の位置に、基端側の端部リンク部材５および先端側の端部リンク部材６がそれぞれ回転自在に連結されている。
【００３２】
図６は、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶部、および基端側の端部リンク部材５と中央リンク部材７の回転対偶部を示す断面図である。基端側のリンクハブ２は、外周部に半径方向の軸孔１１が円周方向３箇所に形成され、各軸孔１１内に設けた二つの軸受１２により軸部材１３がそれぞれ回転自在に支持されている。軸部材１３の外側端部は基端側のリンクハブ２から突出し、その突出ねじ部１３ａに基端側の端部リンク部材５が結合され、ナット１４によって締付け固定されている。
【００３３】
前記軸受１２は、例えば深溝玉軸受等の転がり軸受であり、その外輪（図示せず）が前記軸孔１１の内周に嵌合し、その内輪（図示せず）が前記軸部材１３の外周に嵌合している。外輪は止め輪１５によって抜け止めされている。また、内輪と基端側の端部リンク部材５の間には間座１６が介在し、ナット１４の締付力が基端側の端部リンク部材５および間座１６を介して内輪に伝達されて、軸受１２に所定の予圧を付与している。
【００３４】
基端側の端部リンク部材５と中央リンク部材７の回転対偶部は、中央リンク部材７の両端に形成された連通孔１８に二つの軸受１９が設けられ、これら軸受１９により、基端側の端部リンク部材５の先端の軸部２０が回転自在に支持されている。軸受１９は、間座２１を介して、ナット２２によって締付け固定されている。
【００３５】
前記軸受１９は、例えば深溝玉軸受等の転がり軸受であり、その外輪（図示せず）が前記連通孔１８の内周に嵌合し、その内輪（図示せず）が前記軸部２０の外周に嵌合している。外輪は止め輪２３によって抜け止めされている。軸部２０の先端ねじ部２０ａに螺着したナット２２の締付力が間座２１を介して内輪に伝達されて、軸受１９に所定の予圧を付与している。
【００３６】
以上、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶部、および基端側の端部リンク部材５と中央リンク部材７の回転対偶部について説明したが、先端側のリンクハブ３と先端側の端部リンク部材６の回転対偶部、および先端側の端部リンク部材６と中央リンク部材７の回転対偶部も同じ構成である（図示省略）。
【００３７】
このように、各リンク機構４における４つの回転対偶部、つまり、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶部、先端側のリンクハブ３と先端側の端部リンク部材６の回転対偶部、基端側の端部リンク部材５と中央リンク部材７と回転対偶部、および先端側の端部リンク部材６と中央リンク部材７の回転対偶部に、軸受１２，１９を設けた構造とすることにより、各回転対偶での摩擦抵抗を抑えて回転抵抗の軽減を図ることができ、滑らかな動力伝達を確保できると共に耐久性を向上できる。
【００３８】
この軸受１２，１９を設けた構造では、軸受１２，１９に予圧を付与することにより、ラジアル隙間とスラスト隙間をなくし、回転対偶のがたつきを抑えることができ、基端側のリンクハブ２側と先端側のリンクハブ３側間の回転位相差がなくなり等速性を維持できると共に振動や異音の発生を抑制できる。特に、前記軸受１２，１９の軸受隙間を負すきまとすることにより、入出力間に生じるバックラッシュを少なくすることができる。
【００３９】
軸受１２を基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３に埋設状態で設けたことにより、リンク機構本体１全体の外形を大きくすることなく、基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３の外形を拡大することができる。そのため、基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３を他の部材に取付けるための取付スペースの確保が容易である。
【００４０】
図１において、前記支持部５２は、架台１０１に対してボルト等（図示せず）で固定される土台１０２と、この土台１０２の上面に上向きに設置された複数本の支柱１０３と、これら支柱１０３の上端に支持された基端部材１０４とを有し、この基端部材１０４に、
スペーサ１０５を介してリンク機構本体１の基端側のリンクハブ２がボルト等（図示せず）で固定される。前記複数の姿勢制御用アクチュエータ５４は、基端部材１０４に円周方向に等配で垂下状態に取付けられている。姿勢制御用アクチュエータ５４の数は、リンク機構４と同数の３個である。姿勢制御用アクチュエータ５４の数は、２個でも構わない。基端側リンクハブ２に対する先端側リンクハブ３の姿勢は２個の姿勢制御用アクチュエータ５４で定まるが、後述するトルク制御によりリンク機構本体１に予圧を付与する場合は３個必要となる。
【００４１】
姿勢制御用アクチュエータ５４はロータリアクチュエータからなり、その出力軸に取付けたかさ歯車５７と基端側のリンクハブ２の軸部材１３（図６）に取付けた扇形のかさ歯車５８とが噛み合っている。姿勢制御用アクチュエータ５４には、この姿勢制御用アクチュエータ５４の動作量を検出するアブソリュート型のエンコーダ５９が設けられている。
【００４２】
図７および図８は、リンク作動装置５１の互いに異なる状態を示す一部破断正面図である。図示のように、土台１０２の中心部には、上下方向に沿うねじ孔１０２ａが設けられている。また、基端部材１０４およびスペーサ１０５の中心部には、上下に貫通する貫通孔１０４ａ，１０５ａが設けられている。これらねじ孔１０２ａおよび貫通孔１０４ａ，１０５ａは、基端側のリンクハブ２の貫通孔１０Ａと軸心位置が一致する。貫通孔１０４ａ，１０５ａは、基端側および先端側のリンクハブ２，３の各貫通孔１０Ａ，１０Ｂと同径である。
【００４３】
上記各貫通孔１０Ａ，１０Ｂ，１０４ａ，１０５ａには、円形棒状の原点位置決め用部材１０６がすきま嵌めで挿通される。原点位置決め用部材１０６は、土台１０２のねじ孔１０２ａに螺合可能な雄ねじ部１０６ａを下端に有する。土台１０２のねじ孔１０２ａと原点位置決め用部材１０６の雄ねじ部１０６ａとで、基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３を定められた姿勢に設定しないときに原点位置決め用部材１０６を位置固定で土台１０２に保持する保持手段１０７を構成する。また、原点位置決め用部材１０６の長さ方向中央部には、スパナを係合させることが可能なスパナ溝１０６ｂが形成されている。
【００４４】
図７は、リンク機構本体１を作動させるときの状態を示す。このとき、原点位置決め用部材１０６は、雄ねじ部１０６ａが土台１０２のねじ孔１０２ａに螺合しており、基端部材１０４、スペーサ１０５、および基端側のリンクハブ２の各貫通孔１０４ａ，１０５ａ，１０Ａに挿通されているが、先端側のリンクハブ３の貫通孔１０Ｂには挿通されていない。すなわち、原点位置決め用部材１０６と先端側のリンクハブ３の係合が外れている。この状態で、各姿勢制御用アクチュエータ５４を回転駆動すると、その回転が一対のかさ歯車５７，５８を介して軸部材１３（図６）に伝達されて、基端側のリンクハブ２に対する基端側の端部リンク部材５の角度が変更される。それにより、基端側のリンクハブ２に対する先端側のリンクハブ３の姿勢（以下、「先端姿勢」とする）が決まる。
【００４５】
上記先端姿勢を制御する姿勢制御は、コントローラ５６（図１）に設けた操作具（図示せず）により手動で行なってもよく、またはコントローラ５６に設けた設定器（図示せず）によって定められた設定量となるように、制御装置５５（図１）により自動制御で行ってもよい。制御装置５５は、コンピュータによる数値制御式のものであり、各姿勢制御用アクチュエータ５４の動作量を制御する位置制御と、各姿勢制御用アクチュエータ５４のトルクを制御するトルク制御とを行う。
【００４６】
自動制御で行う場合、設定器により設定された先端姿勢に応じて、基端側の端部リンク部材５の回転角βｎの制御目標値を計算する。回転角βｎの計算は、下記の式１を逆変換することで行われる。逆変換とは、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢの折れ角θ（図４）、および基端側のリンクハブ２に対する出力側のリンクハブ３の旋回角φ（図４）から基端側の端部リンク部材５の回転角βｎを算出する変換のことである。
cos（θ／２）sinβｎ−sin（θ／２）sin（φ＋δｎ）cosβｎ＋sin（γ／２）＝０
…（式１）
ここで、γ（図４）は、基端側の端部リンク部材５に回転自在に連結された中央リンク部材７の連結端軸と、先端側の端部リンク部材６に回転自在に連結された中央リンク部材７の連結端軸とが成す角度である。δｎ（図４におけるδ１，δ２，δ３）は、基準となる基端側の端部リンク部材５に対する各基端側の端部リンク部材５の円周方向の離間角である。
【００４７】
回転角βｎの制御目標値を計算したなら、各姿勢制御用アクチュエータ５４の位置制御を、前記回転角βｎが制御目標値となるように、エンコーダ５９（図１）の信号を利用してフィードバック制御により行う。折れ角θおよび旋回角φと、回転角βｎとは相互関係があり、一方の値から他方の値を導くことができる。このように、各姿勢制御用アクチュエータ５４の位置制御することにより、先端姿勢が決定される。
【００４８】
このリンク作動装置５１の場合、例えば一対のかさ歯車５７，５８の噛合い部等における機構上のガタを完全に無くすことは難しい。また、積算の使用時間が長くなるのに伴い、かさ歯車５７，５８等のバックラッシが拡大し、ガタが大きくなる。ガタの存在を無視して姿勢制御用アクチュエータ５４の位置制御を行うと、ガタの分だけ先端姿勢に狂いが出る。そこで、上記先端姿勢の狂いを排除するために、ガタの大きさに応じて、姿勢制御用アクチュエータ５４の動作の基準となる原点位置決めを行う。
【００４９】
図８は、原点位置決め時の状態を示す。すなわち、図７の状態から、原点位置決め用部材１０６の雄ねじ部１０６ａと土台１０２のねじ孔１０２ａとの螺合を外し、原点位置決め用部材１０６を上方に移動させて、その上端を先端側のリンクハブ３の貫通孔１０Ｂに挿通する。すなわち、原点位置決め用部材１０６を先端側のリンクハブ３に係合させる。雄ねじ部１０６ａをねじ孔１０２ａから外すための原点位置決め用部材１０６の回し操作は、例えば、土台１０２と基端部材１０４との間の空間１０８に手を入れて行う。空間１０８が狭くて手が入らない場合でも、スパナ溝１０６ｂにスパナ（図示せず）を係合させることで、容易に原点位置決め用部材１０６を回し操作することができる。
例えば、基端部材１０４から土台１０２までの距離Ｈ（図１）を１０ｍｍないし１００ｍｍの範囲内にしておけば、リンク作動装置５１の全体サイズを大きくさせることなく、かつ基端部材１０４と土台１０２との間の空間１０８に工具、手等を入れて原点位置決め用部材１０６を操作することが可能である。
【００５０】
図８の状態で、制御装置５５（図１）の制御により、各姿勢制御用アクチュエータ５４を一定方向に一定量のトルクを付与するトルク制御を行うことで、リンク機構本体１に予圧を付与することができる。これにより、リンク機構本体１の各回転対偶部、および姿勢制御用アクチュエータ５４から各リンク機構４へ回転伝達を行う回転伝達部材である歯車５７，５８のガタ詰めが可能となる。そして、このときの各姿勢制御用アクチュエータ５４のエンコーダ５９（図１）の位置を原点位置として記憶しておく。以後、記憶されている原点位置を基準にして各姿勢制御用アクチュエータ５４の位置制御を行うことで、ガタ詰めされた状態で精度良く先端姿勢の変更を行うことができる。
姿勢制御用アクチュエータ５４の動作量を検出する手段としてアブソリュート型のエンコーダ５９を備えるため、原点位置を記録するだけでなく、電源が切れて再投入した場合でも、再度初期設定を行う必要がなく、容易に原点復帰させることが可能である。
【００５１】
基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３を定められた姿勢に設定しないとき（図７）、および基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３を定められた姿勢に設定するとき（図８）のいずれについても、原点位置決め用部材１０６は、リンク作動装置５１の内部に設けられている。この実施形態のように、先端側のリンクハブ３に先端取付部材５３およびエンドエフェクタ１００が搭載され、かつ土台１０２が架台１０１に固定されている場合、原点位置決め用部材１０６を外部から、先端側のリンクハブ３、基端側のリンクハブ２、スペーサ１０５、および基端部材１０４の各貫通孔１０Ｂ，１０Ａ，１０５ａ，１０４ａに挿通することができない。しかし、上記のようにリンク作動装置５１の内部に原点位置決め用部材１０６が設けられていれば、どのような状況でも原点位置決め用部材１０６を用いて原点位置決めを行うことができる。
【００５２】
この実施形態では、基端側のリンクハブ２、スペーサ１０５、および基端部材１０４の各貫通孔１０Ａ，１０５ａ，１０４ａの中心は、基端側のリンクハブ２の中心軸ＱＡと一致し、先端側のリンクハブ３の貫通孔１０Ｂの中心は、先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢと一致している。基端側および先端側のリンクハブ２，３の中心部は、近くに他の部材が存在せず比較的スペースに余裕があるため、他の部材と干渉させずに貫通孔１０Ａ，１０Ｂを設けることができる。また、これら貫通孔１０Ａ，１０Ｂに原点位置決め用部材１０６を挿通した場合、リンク機構本体１の中心に原点位置決め用部材１０６を挿入したことになるため、リンク機構本体１に予圧を付与したときの力のバランスが良い。
【００５３】
土台１０２は、基端部材１０４との間に空間１０８ができるように、基端部材１０４に対して離れた位置に配置されているため、基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３を定められた姿勢に設定しないときの原点位置決め用部材１０６の設置スペースが広くなり、原点位置決め用部材１０６の設置が容易となる。また、原点位置決め用部材１０６を基端側のリンクハブ２と先端側のリンクハブ３の間の空間部に突出させずに設置することが可能となり、原点位置決め用部材１０６が他の部材と干渉することを避けられる。これにより、リンク機構本体１の作動範囲を広くとれる。なお、図８において、原点位置決め用部材１０６の上端が基端側のリンクハブ２から少しだけ上方に突出しているが、この突出部分はリンク機構本体１の他の部材と干渉しないので、リンク機構本体１の動作の邪魔にならない。
【００５４】
また、この実施形態のように、基端部材１０４が、土台１０２に設置された複数の支柱１０３に支持されていると、基端部材１０４と土台１０２との間の空間１０８に工具、手等を出し入れするための広い開口を確保することができ、原点位置決め用部材１０６の操作がより一層容易になる。また、支柱１０３で基端部材１０４を支持すると、支柱１０３の長さを変えることで、基端部材１０４と土台１０２間の距離も容易に調整できる。
【００５５】
図９ないし図１３は、この発明の第２の実施形態を示す。図９に示すように、このリンク作動装置５１も、前記第１の実施形態と同様に、リンク機構本体１と、このリンク機構本体１を支持する支持部５２と、エンドエフェクタ１００を取り付ける先端取付部材５３と、リンク機構本体１を作動させる複数の姿勢制御用アクチュエータ５４と、これら姿勢制御用アクチュエータ５４を制御する制御装置５５とを備える。
【００５６】
また、前記支持部５２は、架台１０１に対してボルト等（図示せず）で固定される土台１０２と、この土台１０２に上向きに設置された複数本の支柱１０３と、これら支柱１０３の上端に支持された基端部材１０４とを有し、この基端部材１０４に、スペーサ１０５を介してリンク機構本体１の基端側のリンクハブ２がボルト等（図示せず）で固定される。前記複数の姿勢制御用アクチュエータ５４は、基端部材１０４に円周方向に等配で垂下状態に取付けられている。姿勢制御用アクチュエータ５４の数は、リンク機構４と同数の３個である。前記第１の実施形態と同様に、姿勢制御用アクチュエータ５４の数は、２個でも構わない。
【００５７】
図１２および図１３に示すように、リンク機構本体１の基端側および先端側のリンクハブ２，３は、中心部に貫通孔１０Ａ，１０Ｂが軸方向に沿って形成されている。貫通孔１０Ａ，１０Ｂの中心はリンクハブ２，３の中心軸ＱＡ，ＱＢと一致し、その内径は原点位置決め用部材１０６がすきま嵌めで挿通される寸法とされている。
【００５８】
図１１に示すように、リンク機構本体１は、基端側のリンクハブ２および先端側のリンクハブ３に対して端部リンク部材５，６をそれぞれ回転自在に支持する軸受３１を外輪回転タイプとしたものである。基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶部を例にとって説明すると、基端側のリンクハブ２の円周方向の３箇所に軸部３２が形成され、この軸部３２の外周に二つの軸受３１の内輪（図示せず）が嵌合し、基端側の端部リンク部材５に形成された連通孔３３の内周に軸受３１の外輪（図示せず）が嵌合している。軸受３１は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受であって、ナット３４による締付けでもって所定の予圧量が付与された状態で固定されている。先端側のリンクハブ３と先端側の端部リンク部材６の回転対偶部も、上記同様の構造である。
【００５９】
また、基端側の端部リンク部材５と中央リンク部材７の回転対偶部に設けられた軸受３６は、基端側の端部リンク部材５の先端に形成された連通孔３７の内周に外輪（図示せず）が嵌合し、中央リンク部材７と一体の軸部３８の外周に内輪（図示せず）が嵌合している。軸受３６は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受であって、ナット３９による締付けでもって所定の予圧量が付与された状態で固定されている。先端側の端部リンク部材６と中央リンク部材７の回転対偶部も、上記同様の構造である。
【００６０】
図１０および図１１に示すように、リンク機構本体１の３組のリンク機構４のすべてに、基端側の端部リンク部材５を回動させて先端姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータ５４と、この姿勢制御用アクチュエータ５４の動作量を基端側の端部リンク部材５に減速して伝達する減速機構７１とが設けられている。姿勢制御用アクチュエータ５４はロータリアクチュエータ、より詳しくは減速機５４ａ付きのサーボモータであって、モータ固定部材７２により基端部材１０４に固定されている。減速機構７１は、姿勢制御用アクチュエータ５４の減速機５４ａと、歯車式の減速部７３とでなる。
【００６１】
歯車式の減速部７３は、姿勢制御用アクチュエータ５４の出力軸５４ｂにカップリング７５を介して回転伝達可能に連結された小歯車７６と、基端側の端部リンク部材５に固定され前記小歯車７６と噛み合う大歯車７７とで構成されている。図示例では、小歯車７６および大歯車７７は平歯車であり、大歯車７７は、扇形の周面にのみ歯が形成された扇形歯車である。大歯車７７は小歯車７６よりもピッチ円半径が大きく、姿勢制御用アクチュエータ５４の出力軸５４ｂの回転が基端側の端部リンク部材５へ、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５との回転対偶の回転軸Ｏ１回りの回転に減速して伝達される。その減速比は１０以上とされている。
【００６２】
大歯車７７のピッチ円半径は、基端側の端部リンク部材５のアーム長Ｌの１／２以上としてある。前記アーム長Ｌは、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５との回転対偶の中心軸Ｏ１の軸方向中心点Ｐ１から、基端側の端部リンク部材５と中央リンク部材７との回転対偶の中心軸Ｏ２の軸方向中心点Ｐ２を基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶軸Ｏ１に直交してその軸方向中心点Ｐ１を通る平面に投影した点Ｐ３までの距離である。この実施形態の場合、大歯車７７のピッチ円半径が前記アーム長Ｌ以上である。そのため、高い減速比を得るのに有利である。
【００６３】
小歯車７６は、大歯車７７と噛み合う歯部７６ａの両側に突出する軸部７６ｂを有し、これら両軸部７６ｂが、基端部材１０４に設置された回転支持部材７９に設けられた二つの軸受８０によりそれぞれ回転自在に支持されている。軸受８０は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。図示例のように玉軸受を複列で配列する以外に、ローラ軸受や滑り軸受を用いてもよい。二つの軸受８０の各外輪（図示せず）間にはシム（図示せず）を設け、軸部７６ｂに螺合したナット８１を締め付けることにより、軸受８０に予圧を付与する構成としてある。軸受８０の外輪は、回転支持部材７９に圧入されている。
【００６４】
この実施形態の場合、大歯車７７は、基端側の端部リンク部材５と別部材であり、基端側の端部リンク部材５に対してボルト等の結合具８２により着脱可能に取付けられている。大歯車７７は基端側の端部リンク部材５と一体であってもよい。
【００６５】
姿勢制御用アクチュエータ５４の回転軸心Ｏ３および小歯車７６の回転軸心Ｏ４は同軸上に位置する。これら回転軸心Ｏ３，Ｏ４は、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶軸Ｏ１と平行で、かつ基端部材１０４からの高さが同じとされている。
【００６６】
図９に示すように、このリンク作動装置５１も、前記第１の実施形態と同様に、姿勢制御用アクチュエータ５４の動作量を検出するアブソリュート型のエンコーダ５９の検出信号に基づき、制御装置５５により各姿勢制御用アクチュエータ５４を位置制御して、基端側のリンクハブ２に対する先端側のリンクハブ３の姿勢を変更する。このとき、図１２のように、原点位置決め用部材１０６の雄ねじ部１０６ａが土台１０２のねじ孔１０２ａに螺合しておく。これにより、原点位置決め用部材１０６が、基端部材１０４、スペーサ１０５、基端側のリンクハブ２の各貫通孔１０４ａ，１０５ａ，１０Ａに挿通されているが、先端側のリンクハブ３の貫通孔１０Ｂには挿通されていない状態とする。制御装置５５による制御の手法は、前記同様であるので説明を省略する。
【００６７】
また、前記第１の実施形態と同様に、歯車式の減速部７３等による機構上のガタによる先端姿勢の狂いを排除するために、制御装置５５により各姿勢制御用アクチュエータ５４をトルク制御して、各姿勢制御用アクチュエータ５４の動作の基準となる原点位置を初期設定することが行われる。このとき、原点位置決め用部材１０６を用いて、図１３のように、図１２の状態から、原点位置決め用部材１０６の雄ねじ部１０６ａと土台１０２のねじ孔１０２ａとの螺合を外し、原点位置決め用部材１０６を上方に移動させて、その上端を先端側のリンクハブ３の貫通孔１０Ｂに挿通させておく。原点位置決め方法は、前記の通りである。
【００６８】
このリンク作動装置５１は、３組のリンク機構４のすべてに姿勢制御用アクチュエータ５４および減速機構７１を設けたことにより、基端側のリンクハブ２に対して先端側のリンクハブ３がどのような姿勢をとっていてもバランス良く駆動できる。つまり、駆動力のバランスが良い。これにより、各姿勢制御用アクチュエータ５４を小型化できる。また、３組のリンク機構４のすべてに姿勢制御用アクチュエータ５４および減速機構７１を設けることで、リンク機構本体１や減速機構７１のガタを詰めるように制御することが可能となり、先端側のリンクハブ３の位置決め精度が向上すると共に、リンク作動装置５１自体の高剛性化を実現できる。
【００６９】
減速機構７１の歯車式の減速部７３は、小歯車７６と大歯車７７の組合せからなり、１０以上の高い減速比が得られる。減速比が高いと、エンコーダ５９等による位置決め分解能が高くなるため、先端側のリンクハブ３の位置決め分解能が向上する。また、低出力の姿勢制御用アクチュエータ５４を使用することができる。この実施形態では減速機５４ａ付きの姿勢制御用アクチュエータ５４を使用しているが、歯車式の減速部７３の減速比が高ければ、減速機無しの姿勢制御用アクチュエータ５４を使用することも可能となり、姿勢制御用アクチュエータ５４を小型化できる。
【００７０】
大歯車７７のピッチ円半径を、基端側の端部リンク部材５のアーム長Ｌの１／２以上としたことで、先端負荷による基端側の端部リンク部材５の曲げモーメントが小さくなる。そのため、リンク作動装置５１全体の剛性を必要以上に高くしなくて済むと共に、基端側の端部リンク部材５の軽量化を図れる。例えば、基端側の端部リンク部材５をステンレス鋼（ＳＵＳ）からアルミに変更できる。また、大歯車７７のピッチ円半径が比較的大きいため、大歯車７７の歯部の面圧が減少し、リンク作動装置５１全体の剛性が高くなる。
また、大歯車７７のピッチ円半径が前記アーム長の１／２以上であると、大歯車７７が、基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５の回転対偶部に設置する軸受１２の外径よりも十分大きな径となるため、大歯車７７の歯部と軸受１２との間にスペースができ、大歯車７７の設置が容易である。
【００７１】
特にこの実施形態の場合、大歯車７７のピッチ円半径が前記アーム長Ｌ以上であるため、大歯車７７のピッチ円半径がさらに大きくなり、前記作用・効果がより一層顕著に現れる。加えて、小歯車７６をリンク機構４よりも外径側に設置することが可能となる。その結果、小歯車７６の設置スペースを容易に確保することができ、設計の自由度が増す。また、小歯車７６と他の部材との干渉が起こり難くなり、リンク作動装置５１の可動範囲が広くなる。
【００７２】
小歯車７６および大歯車７７は、それぞれ平歯車であるため、製作が容易であり、しかも回転の伝達効率が高い。小歯車７６は軸方向両側で軸受８０により支持されているため、小歯車７６の支持剛性が高い。それにより、先端負荷による基端側の端部リンク部材５の角度保持剛性が高くなり、リンク作動装置５１の剛性や位置決め精度の向上に繋がる。また、姿勢制御用アクチュエータ５４の回転軸心Ｏ３、小歯車７６の回転軸心Ｏ４、および基端側のリンクハブ２と基端側の端部リンク部材５との回転対偶の中心軸Ｏ１が同一平面上にあるため、全体的なバランスが良く、組立性が良い。
【００７３】
大歯車７７は、基端側の端部リンク部材５に対して着脱自在であるため、歯車式の減速部７３の減速比や、基端側のリンクハブ２に対する先端側のリンクハブ３の作動範囲等の仕様の変更が容易となり、リンク作動装置５１の量産性が向上する。つまり、同じリンク作動装置５１を、大歯車７７を変えるだけで、様々な用途に適用することが可能である。また、メンテナンス性が良い。例えば、歯車式の減速部７３に障害が生じた場合に、同減速部７３のみを交換するだけで対処可能である。
【００７４】
図１４は、図９ないし図１３に示すリンク作動装置を１軸の直動機構である単軸ロボットに搭載した例を示す。この場合、架台１０１に単軸ロボット１１０が設置され、土台１０２が単軸ロボット１１０の移動ステージ１１１に搭載されているため、土台１０２側から原点位置決め用部材１０６をリンク作動装置５１の各貫通孔１０Ａ，１０Ｂ，１０４ａ，１０５ａ（図１２、図１３）に挿通することはできない。また、先端側のリンクハブ３にも先端取付部材５３を介してエンドエフェクタ１００が取り付けられているため、エンドエフェクタ１００を取り外さなければ原点位置決め用部材１０６を各貫通孔１０Ａ，１０Ｂ，１０４ａ，１０５ａに挿通することはできない。しかし、このリンク作動装置５１のように、原点位置決め用部材１０６がリンク作動装置５１の内部に設けられていれば、どのような設置状況でも容易に原点位置決めを行うことができる。
【００７５】
この例のように、リンク作動装置５１を１軸の直動機構である単軸ロボット１１０に搭載した場合、単軸ロボット１１０の位置とリンク作動装置５１の姿勢を制御することで、作業平面１１２上に設けられた突出部１１３の両側面に対して、レーザ光、可視光等の照射、接着剤、グリース等の塗布、カメラ等による検査等が可能となる。なお、リンク作動装置５１を２軸の直動機構で駆動される移動ステージ（図示せず）に搭載すれば、突出部１１３のすべての側面に対する作業が可能となる。つまり、リンク作動装置５１を１軸以上の直動機構に搭載することで、より幅広い範囲の位置決め、および複雑な形状への位置決めが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１…リンク機構本体
２…基端側のリンクハブ
３…先端側のリンクハブ
４…リンク機構
５…基端側の端部リンク部材
６…先端側の端部リンク部材
７…中央リンク部材
１０Ａ，１０Ｂ，１０４ａ，１０５ａ…貫通孔
５１…リンク作動装置
５４…姿勢制御用アクチュエータ
５５…制御装置
５９…アブソリュート型のエンコーダ
１０２…土台
１０２ａ…ねじ孔
１０３…支柱
１０４…基端部材
１０６…原点位置決め用部材
１０６ａ…雄ねじ部
１０６ｂ…スパナ溝
１０７…保持手段
１０８…空間
１１０…単軸ロボット（直動機構）
ＱＡ…基端側のリンクハブの中心軸
ＱＢ…先端側のリンクハブの中心軸
【図１】
2014119069.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】
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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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