(57)【要約】【課題】出力部材１０３の移動位置に拘らず、出力部材１０３の姿勢と向きを一定に保つことが可能な構造を実現する。【解決手段】第１アーム１０９は、複数の第１リンク１０９ａからなり、一端を出力部材１０３の第１軸１０５に対して２自由度を有する状態で接続し、他端を第１リンク軸１０７ｂに接続することで平行リンク機構を構成する。第２アーム１１０は、少なくとも１本の第２リンク１１０ａからなり、一端が出力部材１０３に対して２自由度を有する状態で接続される。第３アーム１１２は、複数の第３リンク１１２ａからなり、一端を出力部材１０３の第２軸１０６に対して２自由度を有する状態で接続し、他端を第３リンク軸１１１ｂに接続することで平行リンク機構を構成する。【選択図】図１
2014065122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸を有する出力部材と、
固定部材に支持された第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び第３アクチュエータと、
前記出力部材と前記第１アクチュエータとの間、及び、前記出力部材と前記第２アクチュエータとの間にそれぞれ配設され、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの駆動により前記出力部材を前記第１軸に交差する方向に移動させる第１アーム及び第２アームと、
前記出力部材と前記第３アクチュエータとの間に設けられ、前記第３アクチュエータの駆動により前記出力部材を前記第１軸と略平行な方向に移動させる第３アームと、を備え、
前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ及び前記第３アクチュエータの駆動により、所定の空間内で前記出力部材を位置決め可能であり、
前記第１アームは、前記第１軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第１リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第１軸又は前記第１軸に平行な軸を中心とする回動、及び、前記第１軸又は前記第１軸に平行な軸と前記第１アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第１アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記第１軸と平行に設けられた第１リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成し、
前記第２アームは、少なくとも１本の第２リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第１軸を中心とする回動、及び、前記第１軸と前記第２アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、
前記第３アームは、前記第１軸と交差する第２軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第３リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第２軸を中心とする回動、及び、前記第２軸と前記第３アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第３アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記第２軸と平行に設けられた第３リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成する、
ことを特徴とするパラレルリンクロボット。
【請求項２】
前記第１軸と前記第２軸とが直交する、
ことを特徴とする、請求項１に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項３】
前記第１アームは、前記出力部材に設けられ、前記第１軸上から外れ、且つ、前記第１軸と平行な第３軸に接続される、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項４】
前記出力部材に設けられ、前記第１軸又は前記第２軸を回転軸とする回動部と、
前記固定部材に支持された第４アクチュエータと、
前記回動部と前記第４アクチュエータとの間に設けられ、前記第４アクチュエータの駆動により前記回動部を回動させる伝達部材と、を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
前記回動部の回転軸上に配置され、前記伝達部材の駆動を増速して前記回動部に伝達する増速手段を有する、
ことを特徴とする、請求項４に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項６】
前記回動部は、前記第１軸を回転軸とし、
前記伝達部材は、前記回動部と前記第４アクチュエータとの間に配設された第４アームであり、
前記第４アームは、前記第２リンクと平行に配設される少なくとも１本の第４リンクからなり、一端が前記回動部に対して、少なくとも、前記第１軸と平行な軸を中心とする回動、及び、前記第１軸に平行な軸と前記第４アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、前記出力部材の位置及び前記回動部の回動状態に拘らず、前記第２アームとの平行状態が維持されるように配置される、
ことを特徴とする、請求項４又は５に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項７】
前記第２アクチュエータ及び前記第４アクチュエータは、前記第１軸と平行な回転軸を有する回転型アクチュエータであり、
前記第２アームは、前記第２リンクの他端が、前記第１軸と平行で、前記第２アクチュエータの駆動部に傾動不能に設けられた第２リンク軸に接続され、
前記第４アームは、前記第４リンクの他端が、第４アクチュエータの駆動により前記第２リンク軸を中心として回動する駆動回動部の、前記第２リンク軸上から外れた位置で接続され、
前記第２リンクと前記第４リンクとの長さが同じで、且つ、前記第４リンクの一端が接続される前記回動部側の位置と前記第１軸との距離と、前記第４リンクの他端が接続される前記駆動回動部側の位置と前記第２リンク軸との距離とが同じである、
ことを特徴とする、請求項６に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項８】
軸方向を鉛直方向とした第１軸を有する出力部材と、前記出力部材の姿勢を複数のアームによって保持する保持手段とを備え、
前記保持手段は、前記出力部材の前記第１軸をその両側から保持する第１アーム及び第２アームと、前記出力部材を鉛直方向上方側から保持する第３アームとを有し、
前記第１アーム及び前記第３アームは、平行リンク機構から形成され、前記第２アームは、前記第１軸に対する前記第１アームの一対の接続部分の間に対応して接続される少なくとも１本のリンクから形成されたことを特徴とするパラレルリンク構造体。
【請求項９】
軸方向を鉛直方向とした第１軸の鉛直方向上端が軸方向を水平方向とした第２軸の水平方向中央部に結合されてなる出力部材と、前記出力部材の姿勢を複数のアームによって保持する保持手段とを備え、
前記保持手段は、前記出力部材の前記第１軸をその両側から保持する第１アーム及び第２アームと、前記出力部材を鉛直方向上方側から保持する第３アームとを有し、
前記第１アーム及び前記第３アームは、平行リンク機構から形成され、前記第２アームは、前記第１軸と前記第１アームとの一対の接続部分の間に対応して接続される少なくとも１本のリンクから形成されたことを特徴とするパラレルリンク構造体。
【請求項１０】
軸方向を鉛直方向とした第１軸の鉛直方向上端が軸方向を水平方向とした第２軸の水平方向中央部に結合されてなる出力部材と、前記出力部材の姿勢を複数のアームによって保持する保持手段とを備え、
前記保持手段は、前記出力部材の前記第１軸をその両側から保持する第１アーム及び第２アームと、前記出力部材を鉛直方向上方側から保持する第３アームとを有し、
前記第１アーム及び前記第３アームは、平行リンク機構から形成され、前記第２アームは、前記第１軸に対する前記第１アームの一対の接続部分の間に対応して接続される少なくとも１本のリンクから形成され、
前記第３アームは、前記第２軸の前記第１軸が接合された部分から水平方向の対称位置で前記平行リンク機構を構成する一対のリンクが接続されて前記出力部材を鉛直方向上方側から保持したことを特徴とするパラレルリンク構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアクチュエータとリンク機構とを組み合わせて構成され、物品の加工や組立等の作業に用いられるパラレルリンクロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレルリンクロボットは、基礎部となる固定部材に支持された複数のアクチュエータと出力部材との間に、それぞれアームとしてのリンク機構を設けている。そして、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動して、各リンクの先端に接続された出力部材及び出力部材に装着されたエンドエフェクタの位置、姿勢を制御する。
【０００３】
例えば、駆動機構（アクチュエータ）により駆動される３本のアームを構成するリンクを、それぞれ３自由度を有するジョイント装置を用いてマニピュレータ（出力部材）に連結した構造が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９０１０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された構造の場合、各アームが３自由度を有するジョイント装置でマニピュレータに接続されるため、マニピュレータの先端に設置されるエンドエフェクタの姿勢を保持できない可能性がある。即ち、特許文献１には、マニピュレータの出力軸を左右から保持するアームを平行リンク機構とした構造が記載されているが、このアームを構成するリンクが３自由度で接続されるため、平行リンクにねじれが生じ、エンドエフェクタが傾いてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、出力部材の移動位置に拘らず、出力部材の姿勢を一定に保つことが可能な構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１軸を有する出力部材と、固定部材に支持された第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び第３アクチュエータと、前記出力部材と前記第１アクチュエータとの間、及び、前記出力部材と前記第２アクチュエータとの間にそれぞれ配設され、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの駆動により前記出力部材を前記第１軸に交差する方向に移動させる第１アーム及び第２アームと、前記出力部材と前記第３アクチュエータとの間に設けられ、前記第３アクチュエータの駆動により前記出力部材を前記第１軸と略平行な方向に移動させる第３アームと、を備え、前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ及び前記第３アクチュエータの駆動により、所定の空間内で前記出力部材を位置決め可能であり、前記第１アームは、前記第１軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第１リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第１軸又は前記第１軸に平行な軸を中心とする回動、及び、前記第１軸又は前記第１軸に平行な軸と前記第１アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第１アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記第１軸と平行に設けられた第１リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成し、前記第２アームは、少なくとも１本の第２リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第１軸を中心とする回動、及び、前記第１軸と前記第２アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、前記第３アームは、前記第１軸と交差する第２軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第３リンクからなり、一端が前記出力部材に対して、前記第２軸を中心とする回動、及び、前記第２軸と前記第３アームの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続され、他端が、前記第３アクチュエータの駆動部に傾動不能に、且つ、前記第２軸と平行に設けられた第３リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成する、ことを特徴とするパラレルリンクロボットにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、出力部材の移動位置に拘らず、出力部材の姿勢を一定に保つことができる。即ち、第１アームが、第１軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第１リンクからなり、一端が出力部材に対して２自由度で接続され、他端が傾動不能に設けられた第１リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成する。このため、出力部材の移動位置に拘らず、出力部材の第１軸に対する傾き、即ち、出力部材の姿勢が、傾動不能に設けられた第１リンク軸と平行に保持される。また、平行リンク機構により構成される第３アームが出力部材を保持するため、より安定的に姿勢を保持できる。更に、第３アームが、第１軸と交差する第２軸と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第３リンクからなり、一端が出力部材に対して２自由度で接続され、他端が傾動不能に設けられた第３リンク軸に接続されることで平行リンク機構を構成する。このため、出力部材の移動位置に拘らず、出力部材の第１軸を回転軸とした向きが、傾動不能に設けられた第３リンク軸と平行に保持される。また、出力部材の姿勢と向きがこのように保持されるため、第２アームは、少なくとも１本の第２リンクを備えていれば良く、装置の小型化及び低コスト化を図り易い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパラレルリンクロボットの概略構成を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図２】同じくパラレルリンクロボットの概略構成を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は出力部材周りの構成の拡大斜視図。
【図３】（ａ）は２自由度のジョイント部の１例を拡大斜視図、（ｂ）は３自由度のジョイン部を使用した構成で、２本のリンクにブリッジ部材を掛け渡した状態を示す模式図。
【図４】第１の実施形態のパラレルリンクロボットを、図２（ａ）とは別の角度からみた斜視図。
【図５】第１の実施形態の第４モータによる回動部の駆動状態の３例を示す、パラレルリンクロボットの一部を省略した平面図。
【図６】第１の実施形態の出力部材に設けられた増速回転機構周りの構成を、一部を切断して示す斜視図。
【図７】同じく出力部材に設けられた増速回転機構の断面図。
【図８】増速回転機構を構成する遊星歯車機構を示す平面図。
【図９】第１の実施形態に係るパラレルリンクロボットの制御系の一部を示すブロック図。
【図１０】第１の実施形態でステッピングモータに出力される２相励磁方式のパルス信号の一例を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るパラレルリンクロボットの概略構成を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図１２】同じくパラレルリンクロボットの概略構成を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は出力部材周りの構成の拡大斜視図。
【図１３】第２の実施形態のパラレルリンクロボットを、図１２（ａ）とは別の角度からみた斜視図。
【図１４】第２の実施形態の第４モータによる回動部の駆動状態の３例を示す、パラレルリンクロボットの一部を省略した平面図。
【図１５】第２の実施形態の出力部材に設けられた増速回転機構周りの構成を、一部を切断して示す斜視図。
【図１６】同じく出力部材に設けられた増速回転機構の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１０を用いて説明する。図１及び図２に示すように、パラレルリンクロボット１００は、固定部材としてのベース部材１００Ａと、出力部材１０３と、複数のモータ１０７、１０８、１１１、１１３と、複数のアーム１０９、１１０、１１２、１１９と、を有する。第１モータ１０７は第１アクチュエータに、第２モータ１０８は第２アクチュエータに、第３モータ１１１は第３アクチュエータに、第４モータ１１３は第４アクチュエータに、それぞれ相当する。また、１０９は第１アームに、１１０は第２アームに、１１２は第３アームに、１１９は第４アームに、それぞれ相当する。
【００１１】
ベース部材１００Ａは、略水平方向に配置された水平板１０１と、水平板１０１から略鉛直方向に設けられた鉛直板１０２とから構成され、上述の複数のモータ１０７、１０８、１１１、１１３を支持する。複数のモータ１０７、１０８、１１１、１１３は、それぞれ鉛直板１０２の所定位置に固定されている。本実施形態では、鉛直板１０２の幅方向中央の鉛直方向上側に第３モータ１１１を、鉛直板１０２の鉛直方向中間部で、幅方向中央を挟んだ両側に、それぞれ第１モータ１０７、第２モータ１０８、第４モータ１１３を配置している。水平板１０１上には、ワークなどが配置される。
【００１２】
出力部材１０３は、ワークの把持や移動を行うロボットハンド等のエンドエフェクタ１０４を装着するためのマニピュレータである。出力部材１０３には、後述する複数のアームを構成するリンク機構が結合され、エンドエフェクタ１０４を支持する出力軸としての第１軸（第１軸部）１０５が同軸上に設けられている。第１軸１０５には、第１軸１０５と交差する第２軸（第２軸部）１０６が固定されている。本実施形態では、第２軸１０６は、鉛直板１０２と略平行に配置されると共に第１軸１０５に直交する。また、第１軸１０５は略鉛直方向に、第２軸１０６は略水平方向に、それぞれ配置される。また、第１軸１０５の鉛直方向上端が第２軸１０６の水平方向中央部に結合されている。
【００１３】
［出力部材の位置決め］
まず、パラレルリンクロボット１００による出力部材１０３の位置決めの構成について、図１ないし図３を用いて説明する。第１アーム１０９及び第２アーム１１０は、出力部材１０３と第１モータ１０７との間、及び、出力部材１０３と第２モータ１０８との間にそれぞれ配設される。第１アーム１０９及び第２アーム１１０は、第１軸１０３をその両側から保持する。そして、第１モータ１０７及び第２モータ１０８の駆動により出力部材１０３を第１軸１０５に交差する方向（略水平方向）に移動させる。なお、厳密に言えば第３モータ１１１を停止している場合は、第１モータ１０７及び第２モータ１０８によって出力部材１０３は仮想的な球面上を移動することになる。
【００１４】
第３アーム１１２は、出力部材１０３と第３モータ１１１との間に設けられている。第３アーム１１２は、出力部材１０３を鉛直方向上方側から保持する。そして、第３モータ１１１の駆動により出力部材１０３を第１軸１０５と略平行な方向に移動させる。厳密に言えば、第１モータ１０７と第２モータ１０８を停止している場合は、第３モータ１１１の駆動により出力部材１０３は仮想的な円弧上を移動することになる。そして、第１モータ１０７、第２モータ１０８及び第３モータ１１１の駆動により、所定の空間内で出力部材１０３を位置決め可能としている。これら第１アーム１０９、第２アーム１１０及び第３アーム１１２は、出力部材１０３の姿勢を保持する保持手段を構成する。また、このような保持手段及び出力部材１０３とでパラレルリンク構造体を構成する。以下、より具体的に説明する。
【００１５】
第１アクチュエータとしての第１モータ１０７は、第１回転アーム１０７ａを略水平方向に回動させて第１リンク軸１０７ｂを位置決めする回転型アクチュエータである。第２アクチュエータとしての第２モータ１０８は、第２回転アーム１０８ａを略水平方向に回動させて第２リンク軸１０８ｂを位置決めする回転型アクチュエータである。本実施形態では、第１回転アーム１０７ａの長さと第２回転アーム１０８ａの長さとを同じとしている。
【００１６】
第１リンク軸１０７ｂ、第２リンク軸１０８ｂは、それぞれ第１モータ１０７の回転軸、第２モータ１０８の回転軸に略平行となるように、且つ、傾動不能に、第１回転アーム１０７ａ及び第２回転アーム１０８ａの先端に設けられている。本実施形態では、第１モータ１０７及び第２モータ１０８の回転軸は、第１軸１０５と略平行に配置されているため、第１リンク軸１０７ｂ及び第２リンク軸１０８ｂも、第１軸１０５と略平行に配置される。
【００１７】
第１アーム１０９は、第１軸１０５と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第１リンク１０９ａからなる。本実施形態では、同じ長さの２本の第１リンク１０９ａにより第１アーム１０９を構成している。このような第１アーム１０９は、一端が出力部材１０３に対して、第１軸１０５を中心とする回動、及び、第１軸１０５と第１アーム１０９の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第１モータ１０７の駆動部としての第１回転アーム１０７ａに傾動不能に設けられた第１リンク軸１０７ｂに接続される。これにより、第１アーム１０９は、平行リンク機構を構成している。
【００１８】
具体的には、２本の第１リンク１０９ａは、それぞれ、一端はエンドエフェクタ１０４を支持する第１軸１０５に２自由度のジョイント部１０９ｂで接続され、他端は第１リンク軸１０７ｂに２自由度のジョイント部１０９ｃで接続されている。ここで、ジョイント部１０９ｃは、第１リンク軸１０７ｂを中心とする回動、及び、第１リンク軸１０７ｂと第１リンク１０９ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。
【００１９】
即ち、２本の第１リンク１０９ａは、両端を第１軸１０５上と第１リンク軸１０７ｂ上に、それぞれ２自由度で接続している。そして、第１軸１０５、第１リンク軸１０７ｂ、２本の第１リンク１０９ａで平行リンク機構を構成している。これにより、エンドエフェクタ１０４を支持する第１軸１０５と、傾動不能に設けられた第１リンク軸１０７ｂとは、常に平行が保たれる。そして、第１回転アーム１０７ａがどの位置に回動しても、エンドエフェクタ１０４の姿勢（傾き）が一定（略鉛直方向）に保持される。
【００２０】
第２アーム１１０は、第１軸１０５に対する第１アーム１０９の一対の接続部分（ジョイント部１０９ｂ）の間に対応して接続される、少なくとも１本の第２リンク１１０ａからなる。本実施形態では、１本の第２リンク１１０ａにより第２アーム１１０を構成している。また、１本の第２リンク１１０ａの長さは、第１アーム１０９の２本の第１リンク１０９ａの長さと同じとしている。このような第２アーム１１０は、一端が出力部材１０３に対して、第１軸１０５を中心とする回動、及び、第１軸１０５と第２アーム１１０の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第２モータ１０８の駆動部としての第２回転アーム１０８ａに傾動不能に設けられた第２リンク軸１０８ｂに接続される。
【００２１】
具体的には、１本の第２リンク１１０ａは、一端はエンドエフェクタ１０４を支持する第１軸１０５に２自由度のジョイント部１１０ｂで接続され、他端は第２リンク軸１０８ｂに２自由度のジョイント部１１０ｃで接続されている。ここで、ジョイント部１１０ｃは、第２リンク軸１０８ｂを中心とする回動、及び、第２リンク軸１０８ｂと第２リンク１１０ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。即ち、１本の第２リンク１１０ａは、両端を第１軸１０５上と第２リンク軸１０８ｂ上に、それぞれ２自由度で接続している。これにより、第２アーム１１０は、リンク機構を構成している。
【００２２】
第３アクチュエータとしての第３モータ１１１は、第３回転アーム１１１ａを略垂直方向に回動させて第３リンク軸１１１ｂを位置決めする回転型アクチュエータである。第３リンク軸１１１ｂは、第３モータ１１１の回転軸に略平行となるように、且つ、傾動不能に、第３回転アーム１１１ａの先端に設けられている。本実施形態では、第３モータ１１１の回転軸は、第２軸１０６と略平行に配置されているため、第３リンク軸１１１ｂも、第２軸１０６と略平行に配置される。
【００２３】
第３アーム１１２は、第２軸１０６と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第３リンク１１２ａからなる。本実施形態では、同じ長さの２本の第３リンク１１２ａにより第３アーム１１２を構成している。このような第３アーム１１２は、一端が出力部材１０３に対して、第２軸１０６を中心とする回動、及び、第２軸１０６と第３アーム１１２の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が第３モータ１１１の駆動部としての第３回転アーム１１１ａに傾動不能に設けられた第３リンク軸１１１ｂに接続される。これにより、第３アーム１１２は、平行リンク機構を構成している。
【００２４】
具体的には、２本の第３リンク１１２ａは、それぞれ、一端は第２軸１０６に２自由度のジョイント部１１２ｂで接続され、他端は第３リンク軸１１１ｂに２自由度のジョイント部１１２ｃで接続されている。ここで、ジョイント部１１２ｃは、第３リンク軸１１１ｂを中心とする回動、及び、第３リンク軸１１１ｂと第３リンク１１２ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。また、第３アーム１１２の一対の第３リンク１１２ａは、第２軸１０６の第１軸１０５が接合された部分から水平方向の対称位置で接続されている。
【００２５】
即ち、２本の第３リンク１１２ａは、両端を第２軸１０６上と第３リンク軸１１１ｂ上に、それぞれ２自由度で接続している。そして、第２軸１０６、第３リンク軸１１１ｂ、２本の第３リンク１１２ａで平行リンク機構を構成している。これにより、エンドエフェクタ１０４を支持する第２軸１０６と、傾動不能に設けられた第３リンク軸１１１ｂとは、常に平行が保たれる。そして、第３回転アーム１１１ａがどの位置に回動しても、エンドエフェクタ１０４の第１軸１０５の軸周りの回転が拘束され、向きが一定に保たれる。
【００２６】
図１、図２に円形のジョイントとして図示されている２自由度のジョイント部１０９ｂ、１０９ｃ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１２ｂ、１１２ｃは、図３（ａ）に例示する構造のものが好適である。図３（ａ）のジョイント部では、矢印Ａに示す支持軸の周りに１回転以上回転する自由度と、この支持軸に垂直な軸を回転軸として矢印Ｂに示す所定の角度範囲内で回動する自由度を有する。これらのジョイント部は、少なくともこの２自由度を有していれば機能的に問題ないが、ボールジョイントやロッドエンドジョイント等の３自由度を有するジョイントを使用しても良い。これにより、ジョイント部自体をコンパクトにすることが可能である。但し、この場合には、図３（ｂ）に示すように、平行リンク機構のねじれを防止するために、リンクの軸周りの回転を規制する規制部材としてのブリッジ部材２０１、２０２が必要となる。
【００２７】
ブリッジ部材２０１、２０２は、２本のリンク２０３、２０４の両端寄りに、それぞれ２本のリンク２０３、２０４に掛け渡されるように配置される。このようなブリッジ部材２０１、２０２は、それぞれ、リンク２０３、２０４に直交する軸を有し、この軸にリンク２０３、２０４をそれぞれ回転自在に支持することで、リンク２０３、２０４と接続される。これにより、リンクの軸回りの回転を防止すると共に、２本のリンク同士が配設方向に相対移動可能としている。そして、２本のリンクが３自由度のジョイント部で接続されても、リンクの軸回りの自由度を拘束して、結果的に、２本のリンクにより構成されるアームを２自由度で接続することができる。なお、２本のリンク同士が配設方向に相対移動可能としているため、２本のリンクが平行状態を維持したまま、２本のリンクが接続される軸とリンクの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。
【００２８】
例えば、第３アーム１１２を構成する２本の第３リンク１１２ａを、それぞれが、出力部材１０３に対して、上述の２自由度に加えて第３リンク１１２ａの軸回りの回動が可能な３自由度を有する状態で接続する。この場合、２本の第３リンク１１２ａ同士が第３アーム１１２の配設方向に相対移動可能に、且つ、それぞれの第３リンクの軸回りの回転を不能に、２本の第３リンクにブリッジ部材２０１、２０２を掛け渡す。これにより、第３アーム１１２が出力部材１０３や第３リンク軸１１１ｂに対して２自由度で接続される。第１アーム１０９についても同様である。
【００２９】
なお、本実施形態では、第１軸１０５と第２軸１０６との成す角度が９０度で互いに直交するように設けられているが、立体的に直交するようにしても良いし、９０度に限らず所定の角度を成すように配置しても良い。
【００３０】
このように、本実施形態では、第１アーム１０９の形成する平行リンク機構と、第３アーム１１２の形成する平行リンク機構とによって、出力部材１０３に装着されたエンドエフェクタ１０４は一定の姿勢（傾き）と向きとの両方を保つように支持される。
【００３１】
このように構成される本実施形態の場合、第１モータ１０７による第１回転アーム１０７ａの駆動と、第２モータ１０８による第２回転アーム１０８ａの駆動とを行うことで、出力部材１０３は略水平方向に移動する。また、第３モータ１１１により第３回転アーム１１１ａを駆動することで、出力部材１０３を上下方向に移動させると、第１アーム１０９と第２アーム１１０は水平からずれる。このため、出力部材１０３の３次元空間内（所定の空間内）の位置は、第１アーム１０９と第２アーム１１０の傾斜を考慮して、第１、第２、第３回転アームの駆動量から幾何学的に算出することが可能である。また、逆運動学の計算により、出力部材１０３の空間位置座標から第１、第２、第３モータの駆動量を算出することが可能である。
【００３２】
［出力部材の向き変更］
次に、出力部材１０３の向き変更のための構成について、図１、図４及び図５を用いて説明する。これは、出力部材１０３に装着されたエンドエフェクタ１０４の傾き（略鉛直）を保持したまま、第１軸１０５の軸周りの回転角度の制御を行うものである。
【００３３】
図１、図４、図５において、第４アクチュエータとしての第４モータ１１３は、回転型アクチュエータの一例である。第４モータ１１３は、回転軸が、第２モータ１０８の回転軸と同軸に位置するように配置されている。本実施形態では、第４モータ１１３を第２モータ１０８の鉛直方向下側に配置している。
【００３４】
第４モータ１１３の回転軸には、プーリ１１４が軸支固定されている。一方、第２モータ１０８の回転軸に軸支された第２回転アーム１０８ａの先端に設けられた第２リンク軸１０８ｂには、プーリ１１５が回転自在に軸支されている。プーリ１１４とプーリ１１５の歯数及び径は同一であり、２つのプーリ間にはタイミングベルト１１６が張架されている。また、プーリ１１５には、リンクプレート１１７がプーリ１１５と共に回転するように連結されている。
【００３５】
また、出力部材１０３には、第１軸１０５を回転軸とする回動部１０３ａが設けられている。回動部１０３ａと第４モータ１１３との間には、第４モータの駆動により回動部１０３ａを回動させる伝達部材としての第４アーム１１９が配設されている。更に、回動部１０３ａには、後述する増速回転機構３００を介してリンクプレート１１８が連結されている。
【００３６】
第４アーム１１９は、第２リンク１１０ａと平行に配置される少なくとも１本の第４リンク１１９ａからなる。本実施形態では、１本の第４リンク１１９ａにより第４アーム１１９を構成している。このような第４アーム１１９は、一端が回動部１０３ａに連結されるリンクプレート１１８に対して、少なくとも、第１軸１０５と平行な軸を中心とする回動、及び、第１軸１０５に平行な軸と第４アーム１１９の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第２リンク軸１０８ｂを中心として回動する駆動回動部としてのリンクプレート１１７の、第２リンク軸上から外れた位置で接続される。
【００３７】
具体的には、１本の第４リンク１１９ａは、一端をリンクプレート１１８の先端に２自由度のジョイント部１１９ｂで接続し、他端をリンクプレート１１７の先端に２自由度のジョイント部１１９ｃで接続している。ここで、ジョイント部１１９ｃは、第２リンク軸１０８ｂに平行な軸を中心とする回動、及び、第２リンク軸１０８ｂに平行な軸と第４リンク１１９ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。
【００３８】
ジョイント部１１９ｂ、１１９ｃは、前述の図３に示す構造のものと同様であり、少なくとも２自由度を有すれば良い。また、ジョイント部１１９ｂ、１１９ｃとして、ボールジョイントやロッドエンドジョイント等の３自由度を有するジョイントを使用しても良い。
【００３９】
また、第４リンク１１９ａの一端が接続される回動部側の位置（ジョイント部１１９ｂ）と第１軸１０５との距離と、第４リンク１１９ａの他端が接続される駆動回動部側の位置（ジョイント部１１９ｃ）と第２リンク軸１０８ｂとの距離とを同じとしている。本実施形態では、リンクプレート１１７とリンクプレート１１８として、同じ形状、同じ大きさのものを使用し、それぞれの回転中心とジョイント部との長さを互いに一致させている。また、第２リンク１１０ａと第４リンク１１９ａとの長さを同じとしている。そして、第４リンク１１９ａと第２リンク１１０ａとで平行リンク機構を構成するようにしている。これにより、第４アーム１１９は、出力部材１０３の位置及び回動部１０３ａの回動状態に拘らず、第２アーム１１０との平行状態が維持されるように配置される。
【００４０】
次に、第４モータ１１３の駆動により回動部１０３ａを回動させる場合の動作について、図５を用いて説明する。図５（ａ）において、第４モータ１１３を矢印α方向に回動させると、プーリ１１４、１１５とタイミングベルト１１６によりリンクプレート１１７が矢印β方向に回動する。そして、リンクプレート１１７と連結した第４アーム１１９により、リンクプレート１１８が矢印γ方向に回動する。第４アーム１１９を構成する第４リンク１１９ａと第２アーム１１０を構成する第２リンク１１０ａとが平行リンク機構を構成するため、図５（ｂ）に示すようにリンクプレート１１７の回動角度とリンクプレート１１８の回動角度は一致する。
【００４１】
また、図５（ｃ）に示すように、プーリ１１４とプーリ１１５の歯数及び径を同一としているので、第２モータ１０８を駆動し、第２回転アーム１０８ａがどの位置に回動しても、第４モータ１１３を駆動させずに保持すれば、リンクプレート１１７の角度は一定に保持される。従って、第２アーム１１０と第４アーム１１９との平行リンク機構により、リンクプレート１１８の角度もまた一定に保持される。
【００４２】
［増速回転機構］
次に、第１軸上に配置され、第４アーム１１９の回動を増速して回動部１０３ａに伝達する増速手段としての増速回転機構３００について、図６ないし図８を用いて説明する。まず、リンクプレート１１８の回動軸を、エンドエフェクタ１０４を支持する第１軸１０５に直接又は間接的に連結することによって、エンドエフェクタ１０４の回転制御を行うことが可能である。しかも、エンドエフェクタ１０４の回転量は第４モータ１１３の駆動量によって一意的に定まり、第１乃至第３モータの駆動量に影響を受けることはない。
【００４３】
しかしながら、平行リンク機構によるエンドエフェクタ１０４の回転制御においては、リンクプレート１１８が回動することにより、第４アーム１１９がエンドエフェクタ１０４に干渉する為、回動角度が制限され十分な回転量を得ることは困難である。
【００４４】
このため、本実施形態では、リンクプレート１１８に連結する回動部１０３ａに増速回転機構３００を設けて、エンドエフェクタ１０４の回動角度を増大させるようにしている。増速回転機構３００は、回動部１０３ａの回転軸上、即ち、第１軸１０５と同軸上に配置され、伝達部材としての第４アーム１１９の回動を増速して回動部１０３ａに伝達する。本実施形態の増速回転機構３００は、遊星歯車機構により構成している。
【００４５】
即ち、増速回転機構３００は、図８に示すように、太陽歯車３０１と、内歯車３０２と、複数の遊星歯車３０３と、キャリア３０４とから構成される。太陽歯車３０１及び内歯車３０２は、回動部１０３ａの回転軸上にそれぞれ配置されている。複数の遊星歯車３０３は、太陽歯車３０１と内歯車３０２との間に配置され、太陽歯車３０１及び内歯車３０２と噛合する。キャリア３０４は、複数の遊星歯車３０３を回転可能に保持する。そして、太陽歯車３０１を回動部１０３ａに接続され、内歯車３０２とキャリア３０４とのうちの何れか一方が第４アーム１１９に接続され、他方が出力部材１０３の第１軸（出力軸）１０５に固定される。
【００４６】
なお、増速回転機構３００は、内歯車３０２が回動部１０３ａに接続され、キャリア３０４が第４アーム１１９に接続され、太陽歯車３０１が出力部材に固定されようにしても良い。何れの構造であっても、第４アーム１１９による入力が、遊星歯車機構により増速されて回動部１０３ａに出力される。本実施形態では、太陽歯車３０１を回動部１０３ａに接続され、キャリア３０４が第４アーム１１９に接続され、内歯車３０２が第１軸（出力軸）１０５に固定される。図６及び図７を用いて具体的に説明する。
【００４７】
第４アーム１１９にジョイント部１１９ｂを介して連結されたリンクプレート１１８は、キャリア３０４が一体に形成され、キャリア３０４には、同一円周上に等分配置された３つのギア軸３０５が固定されている。そして、各ギア軸３０５には、それぞれ同一の遊星歯車３０３が回転自在に軸支されている。
【００４８】
複数の遊星歯車３０３の外側には、これと噛合うリング状の内歯車３０２がケース３０６に固定され、ケース３０６は出力部材１０３の第１軸１０５にセットビス３０７で固定されている。
【００４９】
一方、複数の遊星歯車３０３の内側には、これと噛合う太陽歯車３０１が設けられている。太陽歯車３０１は、図７に示すように、軸受３０８ａと軸受３０８ｂによって第１軸１０５と同軸上にこの第１軸１０５に対して回転自在に支持されている。また、第１軸１０５の下端部に設けられたＥリング３０９により、軸受３０８ｂを介して太陽歯車３０１が第１軸１０５から軸方向に抜けることを防止している。
【００５０】
太陽歯車３０１の下端には回動部１０３ａが一体に形成されており、回動部１０３ａには、エンドエフェクタ１０４の装着部３１０が形成されている。装着部３１０は、エンドエフェクタ１０４の精確な位置決めを行うための嵌合部３１０ａ、切欠溝３１０ｂ及びビス固定用のタップ穴３１０ｃを有している。
【００５１】
第４アーム１１９が接続されるリンクプレート１１８は、内歯車３０２及び太陽歯車３０１と同軸に配置されたホルダ３１１にビス３１２で固定されている。ホルダ３１１は、スペーサ３１３により所定間隔で配置された２つの軸受３１４によって、太陽歯車３０１のスリーブ部分３０１ａに回転自在に軸支されている。
【００５２】
このような構成において、リンクプレート１１８が回動すると、３つの遊星歯車３０３が公転しながら自転して、太陽歯車３０１を回転させる。本実施形態では、太陽歯車３０１の歯数Ｚａ＝１８、遊星歯車３０３の歯数Ｚｂ＝１８、内歯車３０２の歯数Ｚｃ＝５４とし、内歯車３０２を固定、遊星歯車のキャリア３０４を入力、太陽歯車３０１を出力とする構成としている。このため、遊星歯車機構の増速比は、
（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚａ＝（１８＋５４）／１８＝４
となる。
【００５３】
この結果、第４アーム１１９によるリンクプレート１１８の回動角度が４倍に増大されて、エンドエフェクタ１０４が回動する。したがって、エンドエフェクタ１０４がどの位置にあっても、第４アーム１１９がエンドエフェクタ１０４に干渉することなく、エンドエフェクタ１０４の１回転以上の回動動作を得ることが可能である。しかも、エンドエフェクタ１０４の回転量及び回転速度は、第４モータ１１３の回転駆動量及び駆動速度に常に比例するので、精確な回転制御が可能である。
【００５４】
なお、上述のように、内歯車３０２を固定、キャリア３０４を入力、太陽歯車３０１を出力とすることで、最も高い増速比を得られる利点がある。但し、部品の配置や構成上の都合により、キャリア３０４を固定、内歯車３０２を入力、太陽歯車３０１を出力とする構成としてもよい。この場合の遊星歯車機構の増速比は、
−Ｚｃ／Ｚａ＝−５４／１８＝−３
となり、第４アーム１１９によるリンクプレート１１８の回動角度が３倍に増大されて、エンドエフェクタ１０４が回動する。但し、入力に対する出力の回転方向は反転する。
【００５５】
また、太陽歯車３０１を固定、キャリア３０４を入力、内歯車３０２を出力とする構成としても良い。この場合の遊星歯車機構の増速比は、
（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚｃ＝（１８＋５４）／５４＝１．３３・・・
となり、第４アーム１１９によるリンクプレート１１８の回動角度が約１．３倍に増大されて、エンドエフェクタ１０４が回動する。この場合、増速比が小さいため、エンドエフェクタ１０４の回動角度を少し増速させたいような構成に用いることが好ましい。
【００５６】
なお、上述の説明では、第４アーム１１９を第２アーム１１０と常に平行となるように設けたが、第１アーム１０９と常に平行となるように設けても良い。その場合には、第４モータ１１３の回転軸は、第１モータ１０７の回転軸と同軸の位置に配置し、同様のプーリとタイミングベルトによる回転伝達機構を採用することが可能である。
【００５７】
また、上述の説明では、エンドエフェクタ１０４を支持する第１軸１０５の軸周りの回転角度を制御する構成としたが、第１軸１０５と所定の角度を成す第２軸１０６の軸周りの回転角度を制御する構成としても良い。その場合には、第４アーム１１９を第３アーム１１２と常に平行となるように設け、第４モータ１１３の回転軸は、第３モータ１１１の回転軸と同軸の位置に配置し、同様のプーリとタイミングベルトによる回転伝達機構を採用することが可能である。
【００５８】
更に、上述の説明では、第４モータ１１３の駆動を回動部１０３ａに伝達する伝達部材を第４アーム１１９としたが、伝達部材の構成は、これに限らない。例えば、第４モータ１１３の回転軸上に固定された回転部材と回動部１０３ａとをワイヤにより接続して、回転を伝達するようにしても良い。
【００５９】
［ステッピングモータ］
また、本実施形態の場合、上述の第１モータ１０７（第１アクチュエータ）、第２モータ１０８（第２アクチュエータ）、第３モータ１１１（第３アクチュエータ）、第４モータ１１３（第４アクチュエータ）をステッピングモータとしている。即ち、出力部材１０３を駆動する全てのアクチュエータを、ステッピングモータとしている。本実施形態のステッピングモータは、回転子が永久磁石により構成され、固定子が巻線により構成される。そして、巻線に所定のパルスで電流を印加することで、回転子を回転させる。
【００６０】
このような本実施形態のステッピングモータについて、図９及び図１０を用いて説明する。図９において、１１は、パラレルリンクロボットの出力部材１０３を駆動するためのステッピングモータであり、第１モータ１０７、第２モータ１０８、第３モータ１１１、第４モータ１１３に相当する。１２は、ステッピングモータ１１に動作指令を出力する制御装置であり、モータドライバ１３を介してステッピングモータ１１に接続される。モータドライバ１３は、ステッピングモータ１１を駆動するためのパワートランジスタ１５と、制御装置１２からの指令を受けて所定のタイミングでパルス信号を出力する信号出力ポート１４とから構成されている。
【００６１】
ステッピングモータ１１は、制御装置１２からの指令に応じて図１０に示すパルス信号ｐ１〜ｐ４が信号出力ポート１４から出力されると、パルス信号ｐ１〜ｐ４を受けたパワートランジスタ１５により、ステップ角を単位として回転駆動される。このように駆動されるステッピングモータ１１は、回転量下降時にハンチングせず、停止時に高保持トルクで位置を保つことができる。
【００６２】
図１及び図２を参照しつつ、より具体的に説明する。パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３を並進運動させるために、第１モータ１０７、第２モータ１０８、第３モータ１１１の回転量を協調させて制御すればよく、第４モータ１１３の回転量は出力部材１０３の位置の決定に作用しない。即ち、第１、第２、第３モータ１０７、１０８、１１１が位置決定のためのアクチュエータ、第４モータ１１３が姿勢変更のためのアクチュエータであり、出力部材の並進運動と回転運動は互いに干渉しない。
【００６３】
例えば、出力部材１０３の位置を現在位置Ｘｎから目標位置Ｘｎ＋１に移動させる作業の場合、第１、第２、第３モータ１０７、１０８、１１１を必要量駆動させると、第１、第２、第３アーム１０９、１１０、１１２は協調して出力部材１０３の位置を移動させる。出力部材１０３の位置が目標位置Ｘｎ＋１に到達すると同時に第１、第２、第３モータ１０７、１０８、１１１の駆動量は０とならなければ作業は遂行できない。したがって、第１モータ１０７、第２モータ１０８、第３モータ１１１をステッピングモータとすることで、回転量下降時にハンチングせず、第１、第２、第３モータ１０７、１０８、１１１の駆動量に影響を受けずに、出力部材の位置を要求に即して静定させることができる。よってパラレルリンクロボットにおいて出力部材の位置を保持しつつ姿勢を変える微小な動作を含む、精密な作業の信頼性を高める効果がある。
【００６４】
また、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３を回転運動させるために、第４モータ１１３の回転量を制御すればよく、第１モータ１０７、第２モータ１０８、第３モータ１１１の回転量は出力部材１０３の姿勢の変更に作用しない。例えば、出力部材１０３の姿勢を現在姿勢Ｒｎから目標姿勢Ｒｎ＋１に変更する作業の場合、第４モータ１１３を必要量駆動させると、第４アーム１１９は出力部材１０３の姿勢を変更する。出力部材１０３の姿勢が目標姿勢Ｒｎ＋１に到達すると同時に第４モータ１１３の駆動量は０とならなければ作業は遂行できない。したがって、第４モータ１１３をステッピングモータとすることで、回転量下降時にハンチングせず、第４モータ１１３の駆動量に影響を受けずに、出力部材１０３の姿勢を要求に即して静定させることができる。よってパラレルリンクロボットにおいて出力部材の姿勢を保持しつつ位置を移動させる微小な動作を含む、精密な作業の信頼性を高める効果がある。
【００６５】
このように、本実施形態の場合、出力部材１０３を駆動する第１モータ１０７、第２モータ１０８、第３モータ１１１、第４モータ１１３をステッピングモータとしている。ステッピングモータは、回転量下降時にハンチングせず、停止時に高保持トルクで位置を保つことができる。このため、モータの駆動量に影響を受けずに、出力部材１０３の位置や姿勢を要求に即して静定させることができ、位置を保持しつつ姿勢を変える微小な動作及び姿勢を保持しつつ位置を移動させる微小な動作を含む、精密な作業の信頼性を高めたパラレルリンクロボットを提供することができる。
【００６６】
なお、上述の説明では、パラレルリンクロボットの制御系は、オープンループ制御として説明したが、セミクローズド又はクローズドループ制御として、更に適宜組み合わせて実現してもよい。また、パルス信号は２相励磁方式に限定されない。また、上述の説明では、姿勢変更のためのアクチュエータは第４アクチュエータのみであるが、より多数のアクチュエータを第４アクチュエータと並列に備え、出力部材に更に複雑な姿勢変更を遂行させても良い。
【００６７】
本実施形態の場合、出力部材１０３を鉛直方向に移動させる第３モータ１１１を、回転子が永久磁石により構成されるステッピングモータとしている。このため、第３モータ１１１への通電が遮断されても、コギングにより出力部材１０３の落下を抑制できる。即ち、第３モータ１１１への通電が遮断された場合でも、回転子を構成する永久磁石と固定子との間に作用する磁力によりコギングが発生して、少なくとも出力部材１０３が落下する速度を遅くできる、或いは、落下を防止できる。この結果、電磁ブレーキを設けることなく、出力部材１０３が急激に落下することを防止でき、出力部材１０３に保持されたワークなどがステージなどに衝突して破損することを防止できる。本実施形態では、このように電磁ブレーキを設ける必要がなく、また、安価なステッピングモータを使用しているため、パラレルリンクロボットの低コスト化を図れる。
【００６８】
なお、本実施形態の場合、出力部材１０３を駆動する全てのモータをステッピングモータとしているが、通電が遮断された場合の出力部材１０３の落下を抑制するためには、少なくとも第３モータ１１１がステッピングモータであれば良い。また、各モータの配置等を変更し、複数のモータにより出力部材を鉛直方向に移動させる場合には、これら複数のモータをステッピングモータとする。要は、駆動を停止することで出力部材の鉛直方向の移動を支えられるモータをステッピングモータとする。
【００６９】
このように構成される本実施形態の場合、上述したように、出力部材１０３の移動位置に拘らず、出力部材１０３の姿勢と向きを一定に保つことができる。例えば、上述の特許文献１に記載された構造の場合、マニピュレータが出力軸周りの回転に対して拘束されていないため、マニピュレータに取り付けられるエンドエフェクタの向きが移動位置によって変わってしまう。即ち、３本のアームが３自由度を有するジョイント装置でマニピュレータに連結されるため、マニピュレータの回転は拘束されない。このため、３本のアームを用いてマニピュレータを移動させた場合に、移動の前後でマニピュレータの回転角度（向き）が変わってしまう。このように移動位置によってマニピュレータの向きが変わってしまうと、ロボットの作業として、ワークの搬送や位置決めを行い難い。これに対して本実施形態では、上述のように構成することで、出力部材１０３の移動位置に拘らず、出力部材１０３の姿勢と向きを一定に保つことができる。そして、上述の構成で出力部材１０３の位置決め制御を行うことで、出力部材１０３に装着されたエンドエフェクタ１０４の姿勢（傾き）と向きを保持したまま、エンドエフェクタ１０４を移動させることができる。
【００７０】
また、出力部材１０３の姿勢と向きが第１アーム１０９及び第３アーム１１０により保持されるため、第２アーム１１０は、少なくとも１本の第２リンク１１０ａを備えていれば良く、本実施形態では、第２アーム１１０を１本の第２リンク１１０ａにより構成しているため、装置の小型化及び低コスト化を図れる。
【００７１】
更に、本実施形態の場合、出力部材１０３に回動部１０３ａを設け、回動部１０３ａを回動させることで、エンドエフェクタ１０４の回転を制御するようにしている。このため、第３アーム１１２が接続される第１軸１０５を回転させる必要がなく、第３アーム１１２と第１軸１０５との接続部を簡単な構成にできる。この結果、出力部材１０３の可動範囲が大きく制限されることなく、簡単な構成でエンドエフェクタ１０４の向きの変更を行うことができ、装置の低コストも図れる。
【００７２】
例えば、前述した特許文献１には、３本のアームのうちの１本のアームを構成するリンクを、ユニバーサル／カルダンジョイントによりマニピュレータに連結した構造も記載されている。このように１本のアームを構成するリンクを、ユニバーサル／カルダンジョイントによりマニピュレータに連結した構造の場合、このアームを軸回転させることにより、マニピュレータ及びこれに装着するエンドエフェクタの回転を制御できる。
【００７３】
但し、このようにアームをユニバーサル／カルダンジョイントによりマニピュレータに連結した場合、マニピュレータの回転を制御するために、このユニバーサル／カルダンジョイントを介して行うことになる。このため、このアームの駆動機構が非常に複雑となりコストアップの要因となる。また、ユニバーサル／カルダンジョイントは、作動角度の制限が存在するので、マニピュレータの制御可能な位置範囲（可動範囲）が大きく制限されてしまう。
【００７４】
これに対して本実施形態の場合、第３アーム１１２と出力部材１０３の第１軸１０５との接続部に、ユニバーサル／カルダンジョイントを使用することなく、エンドエフェクタ１０４の回転を制御している。このため、簡単な構成で出力部材１０３の回動部１０３ａの回転制御を行え、エンドエフェクタの向きの変更を行うことが可能である。
【００７５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１１ないし図１６を用いて説明する。なお、上述の第１の実施形態との相違は、第１アーム１０９の２本の第１リンク１０９ａを出力部材１０３の第１軸１０５と平行に配設された第３軸（第３軸部）４００に連結した点と、第２アーム１１０を２本の第２リンク１１０ａとした点である。このため、第１の実施形態と共通する構成要素には、同一符号を付して、その説明を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７６】
第１軸１０５には、図１１及び図１２に示すように、連結部材４０１がノックピン等で固定され、更に連結部材４０１には、第１軸上から外れ、且つ、第１軸１０５と平行な第３軸４００がノックピンなどで固定されている。これにより、第１軸１０５と第３軸４００は、所定の間隔（オフセット）を置いて常に平行が保たれている。
【００７７】
第１アーム１０９は、平行リンク機構を形成する２本の第１リンク１０９ａからなり、一端は第３軸４００に２自由度のジョイント部１０９ｂで接続され、他端は第１リンク軸１０７ｂに２自由度のジョイント部１０９ｃで接続されている。
【００７８】
第２アーム１１０は、平行リンク機構を形成する同じ長さの２本の第２リンク１１０ａからなり、一端は第１軸１０５に２自由度のジョイント部１１０ｂで接続され、他端は第２リンク軸１０８ｂに２自由度のジョイント部１１０ｃで接続されている。なお、このような第２アーム１１０についても、ジョイント部１１０ｂ、１１０ｃを３自由度としても良い。この場合には、前述の図３（ｂ）に示したように、平行リンク機構のねじれを防止するために、リンクの軸周りの回転を規制する規制部材としてのブリッジ部材２０１、２０２を配置する。
【００７９】
第１アーム１０９と第２アーム１１０の平行リンクにより、エンドエフェクタ１０４を支持する第１軸１０５は、第１リンク軸１０７ｂ及び第２リンク軸１０８ｂと常に平行が保たれる。これにより、第１回転アーム１０７ａ及び第２回転アーム１０８ａがそれぞれどの位置に回動しても、エンドエフェクタ１０４の姿勢（傾き）が一定（略鉛直）に保たれる。本実施形態の場合、上述の第１の実施形態の構成と比較して、より安定して姿勢（傾き）を一定（略鉛直）に保つことが可能である。
【００８０】
第１アーム１０９及び第２アーム１１０の形成する２つの平行リンク機構と、第３アーム１１２の形成する平行リンク機構とによって、出力部に装着されるエンドエフェクタ１０４は一定の姿勢（傾き）と向きの両方を保つように支持される。
【００８１】
また、本実施形態の場合、上述の第１の実施形態と比較して、第１モータ１０７のベース部材１００Ａに対する固定位置を、第１軸１０５と第３軸４００との軸間距離（オフセット値）と同じ方向に同じ距離にオフセットさせている。このように第１モータ１０７の位置をオフセットすることによって、第１回転アーム１０７ａ及び第１アーム１０９の長さや第１モータ１０７の回転制御量を変えることなく、上述の第１の実施形態の構成と同じ条件でエンドエフェクタ１０４の移動制御を行うことができる。
【００８２】
また、エンドエフェクタ１０４の装着中心軸である第１軸１０５の軸周りの回転角度制御機構に関しても、図１３及び図１４に示すように、第１の実施形態と同様である。本実施形態においても、第４アーム１１９を第２アーム１１０と常に平行となるように設けられており、第１の実施形態と同様にエンドエフェクタ１０４の回転量は第４モータ１１３の駆動量によって一意的に定まり、第１乃至第３モータの駆動量に影響を受けることはない。更に、本実施形態の場合も、図１５及び図１６に示すように、第１の実施形態と同様の増速回転機構３００を設けている。
【００８３】
このように構成される本実施形態の場合、第１アーム１０９の出力部材１０３に接続する位置を、第２アーム１１０が接続される第１軸１０５に対してオフセットしているため、第１軸１０５の長さを短くできる。即ち、第１の実施形態のように、第１アーム１０９及び第２アーム１１０を第１軸１０５に接続する必要がないため、第１軸１０５をその分短くできる。この結果、出力部材１０３のコンパクト化を図れる。
【００８４】
なお、本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様に、第２アーム１１０を１本の第１リンク１１０ａにより構成しても良い。また、第１アーム１０９を出力部材１０３に対してオフセットする構成として、上述の第３軸４００を設ける以外に、例えば、第１軸１０５に突起部を設け、その突起部に第１アーム１０９を接続するようにしても良い。この場合、第１アーム１０９は、第１軸１０５と平行な、上述の第３軸４００に相当する仮想軸上で突起部に接続する。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【００８５】
＜他の実施形態＞
なお、上述の説明では、第１、第２、第３、第４アクチュエータは、それぞれ電動の回転型アクチュエータ（モータ）としたが、例えば直線方向に駆動力を変換する機構を追加し、リニア（直動）アクチュエータとしても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１００  パラレルリンクロボット
１０３  出力部材（マニピュレータ）
１０４  エンドエフェクタ
１０５  第１軸
１０６  第２軸
１０７  第１モータ（第１アクチュエータ）
１０７ａ  第１回転アーム（駆動部）
１０７ｂ  第１リンク軸
１０８  第２モータ（第２アクチュエータ）
１０８ａ  第２回転アーム（駆動部）
１０８ｂ  第２リンク軸
１０９  第１アーム
１０９ａ  第１リンク
１０９ｂ、１０９ｃ  ジョイント部
１１０  第２アーム
１１０ａ  第２リンク
１１０ｂ、１１０ｃ  ジョイント部
１１１  第３モータ（第３アクチュエータ）
１１１ａ  第３回転アーム（駆動部）
１１１ｂ  第３リンク軸
１１２  第３アーム
１１２ａ  第３リンク
１１２ｂ、１１２ｃ  ジョイント部
１１３  第４モータ（第４アクチュエータ）
１１４、１１５  プーリ
１１６  タイミングベルト
１１７  リンクプレート（駆動回転部）
１１８  リンクプレート（駆動部）
１１９  第４アーム（伝達部材）
１１９ａ  第４リンク
１１９ｂ、１１９ｃ  ジョイント部
３００  増速回転機構（増速手段）
４００  第３軸
【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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