(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に立設された支持壁を有するベース部材と、
工具が取り付けられる出力部材と、
前記ベース部材の前記支持壁に鉛直方向に沿って取り付けられた第１レールと、前記第１レールに沿って鉛直方向に移動する第１移動子と、を有する第１リニアアクチュエータと、
前記ベース部材の前記支持壁に鉛直方向に沿って取り付けられた第２レールと、前記第２レールに沿って鉛直方向に移動する第２移動子と、を有する第２リニアアクチュエータと、
前記ベース部材の前記支持壁に鉛直方向に沿って取り付けられた第３レールと、前記第３レールに沿って鉛直方向に移動する第３移動子と、を有する第３リニアアクチュエータと、
前記出力部材と、前記第１移動子、前記第２移動子、前記第３移動子とをそれぞれ連結する第１リンク機構、第２リンク機構、第３リンク機構と、
前記ベース部材上の三次元空間内で前記出力部材を位置決めするために、前記第１移動子、前記第２移動子、前記第３移動子のそれぞれの移動を制御する制御部と、を備え、
前記第１レールと前記第２レールとは、前記支持壁のうち鉛直方向下端部側において前記第１移動子及び前記第２移動子の移動方向と直交する方向に間隔をあけて配置され、
前記第３レールは、前記第１レール及び前記第２レールの長さよりも短い長さを有し、且つ前記第１レールと前記第２レールとで挟まれた部分よりも前記支持壁の鉛直方向上端部側に配置され、
前記制御部は、鉛直方向における全ての移動子の移動を実質的に同等として前記三次元空間内の前記出力部材の鉛直方向のみの位置を決定するように制御する、
ことを特徴とするパラレルリンクロボット。
【請求項２】
前記制御部により移動が制御され、前記第１リニアアクチュエータと実質的に平行に移動する第４移動子を有する第４リニアアクチュエータと、
前記第１移動子に鉛直方向に沿った軸回りの回転自在に支持され、この回転軸線から離間した位置にジョイント部を連結可能な回転部材と、
前記出力部材に固定されるか又は一体に形成され、該出力部材の回転軸線から離間した位置に他のジョイント部を連結可能な出力延長部材と、
前記第１移動子と前記第４移動子との間に設けられ、これら両移動子の相対移動に連動して前記回転部材を回転させる連動機構と、
前記ジョイント部と前記他のジョイント部と他のリンク部材を有し、前記回転部材と前記出力延長部材とを連結し、前記回転部材の回転を前記出力延長部材を介して前記出力部材に伝達する第４リンク機構と、を有し、
前記出力部材は、前記第１リンク機構、前記第２リンク機構、前記第３リンク機構に対して鉛直方向に沿った軸回りの回転自在に連結され、
前記制御部は、前記出力部材の回転角度を所定の角度に維持しつつ鉛直方向における全ての移動子の移動を実質的に同等として前記三次元空間内の前記出力部材の鉛直方向のみの位置を決定するように制御する、
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リンク機構、前記第２リンク機構、前記第３リンク機構と前記出力部材とのそれぞれの連結部が、鉛直方向に沿った軸と実質的に平行な同一軸上に配置されている、
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】
前記出力部材は、前記第１リンク機構、前記第２リンク機構、前記第３リンク機構に対して鉛直方向に沿った軸回りの回転自在に連結され、
前記第１リンク機構、前記第２リンク機構、前記第３リンク機構と前記出力部材とのそれぞれの連結部が、前記出力部材の回転軸上に配置されている、
ことを特徴とする、請求項３に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
前記第１移動子と、前記第２移動子は、鉛直方向に沿った軸に平行な所定の平面内を移動するように配置され、
前記第３移動子は、前記所定の平面内又はその近傍を移動するように配置され、
前記出力部材は、前記所定の平面及びその近傍から外れた位置に位置決めされる、
ことを特徴とする、請求項１ないし４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６】
前記第１移動子と、前記第２移動子は、鉛直方向に沿った軸に平行な平面内を移動するように配置され、
前記第３移動子は、鉛直方向に沿った軸に平行な平面内を移動するように配置され、
前記第４移動子は、鉛直方向に沿った軸に平行な平面内を移動するように配置され、
前記出力部材は、鉛直方向に沿った軸に平行な平面から外れた位置に位置決めされる、
ことを特徴とする、請求項２に記載のパラレルリンクロボット。
【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、物品の加工や組み立て等の作業に用い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として、例えば、図９に示すような構造が知られている（特許文献１参照）。図９のパラレルリンクロボット１は、３組の平行リンク機構２と、３個のモータ３と、工具などが装着される出力部材４とを有する。そして、３個のモータ３の回転駆動によりそれぞれ平行リンク機構２を介して、出力部材４の鉛直方向及び水平方向の移動を行えるようにしている。また、伝動部材５を不図示のモータにより回転駆動することにより、出力部材４を回動させられるようにしている。この伝動部材５は、出力部材４の鉛直方向及び水平方向の移動に追従しつつ、回転伝達が行えるように支持されている。また、図９の構造の場合、各モータ３及びその可動部は、ワークの上側に配置されている。
【０００３】
また、図１０に示す様に、水平方向に移動する３つのリニアアクチュエータを有する構造も知られている（特許文献２参照）。この構造の場合、３つのリニアアクチュエータの移動子６ａ、６ｂ、６ｃと出力部材４とをリンク機構７ａ、７ｂ、７ｃによりそれぞれ連結している。そして、移動子６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれ水平方向に移動させることにより、出力部材４を水平方向及び鉛直方向に移動させて、位置決めできるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７３０１９号公報
【特許文献２】特許第２５８８４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、物品の加工や組み立て等の用途に用いるロボットの場合、出力部材に取り付けるフィンガーやドリル等の工具を上下させる動きが重要となる場合がある。特に、水平方向の位置を保持しつつ鉛直方向に移動させる動き（単純に鉛直方向に移動させる動き）が重要となる場合がある。
【０００６】
上述の特許文献１、２に記載された構造の場合、出力部材４を水平方向の位置を保持しつつ鉛直方向に移動させる場合にも、モータの回転量或いはリニアアクチュエータの移動子の移動量を、複雑な演算により算出する必要がある。即ち、特許文献１に記載された構造の場合、出力部材４の位置決めを行う際に、常に３個のモータ３全ての駆動量を複雑な演算により関連付けて、駆動を同期させる必要があるが、これは単純に鉛直方向移動させる場合も同様である。
【０００７】
また、特許文献２に記載された構造の場合、移動子６ａ、６ｂ、６ｃが水平方向に移動するため、出力部材４を単純に鉛直方向に移動させること自体、容易なことではない。このため、出力部材４を単純に鉛直方向に移動させる場合でも、３つの移動子６ａ、６ｂ、６ｃの移動量を複雑な演算により関連付けて、駆動を同期させる必要がある。
【０００８】
このように、上述の特許文献１、２に記載された構造の場合、出力部材４を単純に鉛直方向に移動させるという、ロボットにおいて使用される頻度が特に高い動作において、各モータ或いは各リニアアクチュエータの移動量を複雑な演算により算出し、関連付けてそれぞれ駆動する必要がある。したがって、出力部材４を単純に鉛直方向に移動させる頻度が高い動作において、制御が複雑になり精度及び処理速度が阻害されることが避けられない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、出力部材を単純に鉛直方向に移動させる動きを、簡単な制御で行える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】
【００１０】
本発明は、鉛直方向に立設された支持壁を有するベース部材と、工具が取り付けられる出力部材と、前記ベース部材の前記支持壁に鉛直方向に沿って取り付けられた第１レールと、前記第１レールに沿って鉛直方向に移動する第１移動子と、を有する第１リニアアクチュエータと、前記ベース部材の前記支持壁に鉛直方向に沿って取り付けられた第２レールと、前記第２レールに沿って鉛直方向に移動する第２移動子と、を有する第２リニアアクチュエータと、前記ベース部材の前記支持壁に鉛直方向に沿って取り付けられた第３レールと、前記第３レールに沿って鉛直方向に移動する第３移動子と、を有する第３リニアアクチュエータと、前記出力部材と、前記第１移動子、前記第２移動子、前記第３移動子とをそれぞれ連結する第１リンク機構、第２リンク機構、第３リンク機構と、前記ベース部材上の三次元空間内で前記出力部材を位置決めするために、前記第１移動子、前記第２移動子、前記第３移動子のそれぞれの移動を制御する制御部と、を備え、前記第１レールと前記第２レールとは、前記支持壁のうち鉛直方向下端部側において前記第１移動子及び前記第２移動子の移動方向と直交する方向に間隔をあけて配置され、前記第３レールは、前記第１レール及び前記第２レールの長さよりも短い長さを有し、且つ前記第１レールと前記第２レールとで挟まれた部分よりも前記支持壁の鉛直方向上端部側に配置され、前記制御部は、鉛直方向における全ての移動子の移動を実質的に同等として前記三次元空間内の前記出力部材の鉛直方向のみの位置を決定するように制御する、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】
【００１１】
本発明によれば、各リニアアクチュエータの移動子が鉛直方向に移動する構造を採用しているため、鉛直方向（例えば上方）から見て任意の位置において出力部材を鉛直方向（例えば上又は下方向）に任意の量移動させる場合に、各移動子をそれぞれ上記任意の量と略同じ量だけ同時に移動させれば良い。このため、出力部材を単純に鉛直方向に移動させる場合には複雑な演算が必要なく、この動きを、簡単な制御で行える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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を示す概略構成斜視図。
【図２】同じく概略構成断面図。
【図３】第１リニアアクチュエータ及び第４リニアアクチュエータを取り出して示す拡大斜視図。
【図４】出力部材側のジョイント部の位置及び構成の別の２例を示す概略構成斜視図。
【図５】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を示す概略構成断面図。
【図６】第１リニアアクチュエータ及び第４リニアアクチュエータを取り出して示す拡大斜視図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るパラレルリンクロボットを示す概略構成断面図。
【図８】第１リニアアクチュエータ及び第４リニアアクチュエータを取り出して示す拡大斜視図。
【図９】従来構造の第１例を示す、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。
【図１０】従来構造の第２例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１〜図４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、ケース１０１と、出力部材１０３と、複数のリニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８、１１０と、複数のリンク機構１０６、１０７、１０９、１１２と、を有する。なお、１０４は第１リニアアクチュエータ、１０５は第２リニアアクチュエータ、１０８は第３リニアアクチュエータ、１１０は第４リニアアクチュエータである。また、１０６は第１リンク機構、１０７は第２リンク機構、１０９は第３リンク機構、１１２は第４リンク機構である。
【００１４】
［ケース］
ケース１０１内には、第１リニアアクチュエータ１０４、第２リニアアクチュエータ１０５、第３リニアアクチュエータ１０８、第４リニアアクチュエータ１１０を、それぞれの可動部が出力部材側に突出しないように収納する。ケース１０１はベース部材を兼ねており、複数のリニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８、１１０が、ケース１０１を構成する略鉛直方向に配設（立設）された支持壁１０１ｂのそれぞれの所定の位置に直接又は取付部材などを介して固定されている。
【００１５】
また、各リニアアクチュエータの駆動力を後述するリンク機構１０６、１０７、１０９、１１２を介して出力部材１０３に伝達するようにしている。そして、各リニアアクチュエータにより駆動されて各リンク機構を駆動する可動部がケース１０１内に収まるようにしている。更に、ケース１０１の複数個所に開口部１０１ａを設け、開口部１０１ａを介して、各リニアアクチュエータにより各リンク機構をそれぞれ駆動可能としている。なお、ケース１０１は一体の構成でなくてもよく、複数の筐体を連結させた構成でもよい。
【００１６】
［出力部材］
出力部材１０３は、ワークの移動や加工などを行うフィンガーやドリルなどの工具を取り付けるものである。このような出力部材１０３は、所定のｚ軸方向（鉛直方向）に配設され、例えば、その先端部（下端部）に工具を結合する。後述するように、出力部材１０３は、ｚ軸（鉛直方向に沿った軸）回りの回転自在である。言い換えれば、出力部材１０３は、回転軸がｚ軸と略（実質的に）平行である。本実施形態では、ｚ軸方向を鉛直方向としている。
【００１７】
なお、出力部材１０３は軸状の形態を有することが好適であるが、実際に軸状の形態を有さなくても良い。後述するように、平行リンク等のリンク部材が結合されるジョイント部（連結部）が略直線上に並べられれば良く、本発明の出力部材はこのような場合も含むものとする。
【００１８】
［第１リニアアクチュエータ及び第２リニアアクチュエータ］
第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５は、それぞれが出力部材１０３をｘｙｚ空間内（三次元空間内）で移動させるための駆動源となる直動型のアクチュエータの一例である。これら第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５は、それぞれレール（固定子）１０４Ａ（第１レール）、１０５Ａ（第２レール）をｚ軸方向（鉛直方向）に配置している。レール１０４Ａ、１０５Ａは、それぞれケース１０１の支持壁１０１ｂの鉛直方向中間部ないし下端寄りに固定されている。即ち、レール１０４Ａとレール１０５Ａとは、支持壁１０１ｂのうち鉛直方向下端部側において、第１移動子１０４ａ及び第２移動子１０５ａの移動方向と直交する方向に間隔をあけて配置されている。そして、第１リニアアクチュエータ１０４のレール１０４Ａに第１移動子１０４ａを、第２リニアアクチュエータ１０５のレール１０５Ａに第２移動子１０５ａを、それぞれレールに沿って移動自在に配置している。
【００１９】
第１移動子１０４ａ、第２移動子１０５ａには、それぞれレール１０４Ａ、１０５Ａと反対側に、ｚ軸方向と略平行な第１軸１０４ｂ、第２軸１０５ｂがそれぞれ固定されている。このような第１軸１０４ｂ、第２軸１０５ｂは、第１移動子１０４ａ、第２移動子１０５ａから突設したそれぞれが一対のアーム１０４Ｂ、１０５Ｂの先端に支持固定されている。したがって、第１軸１０４ｂ、第２軸１０５ｂは、それぞれ第１移動子１０４ａ、第２移動子１０５ａと共に、ｚ軸方向に移動する。第１軸１０４ｂの中心軸線と第２軸１０５ｂの中心軸線はｚ軸に平行な共通の平面内に位置するように配置されている。即ち、第１軸１０４ｂと第２軸１０５ｂ）とは、ｚ軸に平行な共通の平面内を移動する。言い換えれば第１移動子１０４ａと第２移動子１０５ａは、ｚ軸に平行な所定の平面内を移動する。これら第１移動子１０４ａ及び第２移動子１０５ａのそれぞれの移動量は、制御部Ｃにより制御される。制御部Ｃは、ＣＰＵやハードウエア回路又はそれらの組合せからなる。
【００２０】
なお、第１移動子１０４ａに固定の第１軸１０４ｂの下端部には、中間アーム１０４ｆがｚ軸回りの回転自在に支持されている。中間アーム１０４ｆは、この第１軸１０４ｂ（回転軸）からｚ軸と交差する方向（図示の例では水平方向）に突設され、後述する連動機構１１０Ｂにより第１軸１０４ｂを中心として回転する。
【００２１】
［第３リニアアクチュエータ］
第３リニアアクチュエータ１０８は、出力部材１０３をｘｙｚ空間内の概ねｚ軸方向に移動させるための駆動源となる直動型アクチュエータの一例である。この第３リニアアクチュエータ１０８も、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５と同様に、レール（固定子）１０８Ａ（第３レール）をｚ軸方向（鉛直方向）に配置している。レール１０８Ａは、ケース１０１の支持壁１０１ｂの鉛直方向上端寄りで、水平方向に関してレール１０４Ａとレール１０５Ａとの間に固定されている。即ち、レール１０８Ａは、レール１０４Ａとレール１０５Ａとで挟まれた部分よりも支持壁１０１ｂの鉛直方向上端部側に配置されている。また、レール１０８Ａは、レール１０４Ａ及びレール１０５Ａの長さよりも短い長さを有する。そして、第３リニアアクチュエータ１０８のレール１０８Ａに第３移動子１０８ａをレールに沿って移動自在に配置している。
【００２２】
第３移動子１０８ａには、レール１０８Ａと反対側にｚ軸方向と平行な第３軸１０８ｂが固定されている。このような第３軸１０８ｂは、第３移動子１０８ａから突設した一対のアーム１０８Ｂの先端に支持固定されている。したがって、第３軸１０８ｂは、第３移動子１０８ａと共にｚ軸方向に移動する。なお、第３軸１０８ｂは軸状の部材として図示したが、後述のジョイント部１０９ｃを連結するための部材であればよく、軸状の部材である必要はない。第３移動子１０８ａは、第１移動子１０４ａと第２移動子１０５ａとともに、ｚ軸に平行な共通の平面（上述の所定の平面）内又はその近傍を移動するようになっている。第３移動子１０８ａの移動量も、制御部Ｃにより制御される。なお、ジョイント部１０９ｃ、第１軸１０４ｂ、第２軸１０５ｂが同一平面内を移動するように構成すれば、出力部材１０３の位置決めの演算を簡単化できる。
【００２３】
［第４リニアアクチュエータ］
第４リニアアクチュエータ１１０は、出力部材１０３をｚ軸回り（鉛直軸回り）に回動させるための駆動源となる直動型アクチュエータの一例である。この第４リニアアクチュエータ１１０も、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５と同様に、レール（固定子）１１０Ａをｚ軸方向（鉛直方向）に配置している。レール１１０Ａは、ケース１０１の支持壁１０１ｂの鉛直方向中間部ないし下端寄りで、水平方向に関してレール１０４Ａとレール１０５Ａとの間に固定されている。図示の例の場合、第１アクチュエータ１０４のレール１０４Ａに隣接した位置に配置している。そして、第４リニアアクチュエータ１１０のレール１１０Ａに第４移動子１１０ａをレールに沿って移動自在に配置している。また、レール１１０Ａは、鉛直方向の長さをレール１０４Ａよりも長くして、第４移動子１１０ａの移動範囲を第１移動子１０４ａの移動範囲よりも大きくしている。本実施形態では、第４移動子１１０ａは、第１移動子１０４ａと、第２移動子１０５ａと、第３移動子１０８ａとともにｚ軸に平行な共通の平面（上述の所定の平面）内又はその近傍を移動するように配置されている。第４移動子１１０ａの移動量も、制御部Ｃにより制御される。
【００２４】
［連動機構］
第４移動子１１０ａには、図３に示す様に、レール１１０Ａと反対側に、連動機構１１０Ｂが配置されている。この連動機構１１０Ｂは、第１移動子１０４ａと第４移動子１１０ａとの間に設けられ、これら両移動子１０４ａ、１１０ａの相対移動に連動して中間アーム１０４ｆを回転させる。このために連動機構１１０Ｂは、一対の支持部材１１０ｂ、１１０ｃと、ワイヤ１１１と、２個の補助プーリ１０４ｃと、プーリ１０４ｅとを有する。
【００２５】
一対の支持部材１１０ｂ、１１０ｃは、それぞれ基端部が第４移動子１１０ａに固定され、互いに鉛直方向逆側に延出するように構成されている。そして、先端寄り部分を水平方向に関して同方向に折り曲げ、その先端にワイヤ１１１の両端部をそれぞれ固定している。２個の補助プーリ１０４ｃは、それぞれ第１移動子１０４ａ上にレール１０４Ａと反対側に突出するように鉛直方向に並べて固定されている。プーリ１０４ｅは、第１軸１０４ｂの下端部に軸受１０４ｄを介して回転自在に支持されている。このプーリ１０４ｅには、中間アーム１０４ｆが相対回転不能に固定されている。即ち、中間アーム１０４ｆは、第１リニアアクチュエータ１０４の移動子１０４ａにｚ軸回り（第１軸１０４ｂ回り）の回転自在に支持されている。また、中間アーム１０４ｆは、この回転軸（第１軸１０４ｂ）からｚ軸と交差する方向（図示の例の場合は水平方向）に突設されている。
【００２６】
ワイヤ１１１は、両端部をこのように一対の支持部材１１０ｂ、１１０ｃの先端に固定すると共に、中間部を２個の補助プーリ１０４ｃを介してプーリ１０４ｅに弛まないように巻き付けている。即ち、一端部が上側の支持部材１１０ｂの先端に固定され、鉛直方向に垂下されたワイヤ１１１を、上側の補助プーリ１０４ｃに巻き付けて、このワイヤ１１１の方向を凡そ水平方向に変える。水平方向に曲げられたワイヤ１１１はプーリ１０４ｅに巻回され、下側の補助プーリ１０４ｃに巻き付けて、このワイヤ１１１の方向を略鉛直方向に変える。そして、ワイヤ１１１の他端部を下側の支持部材１１０ｃの先端に固定している。
【００２７】
これにより、第１移動子１０４ａと第４移動子１１０ａとが相対移動すると、ワイヤ１１１のプーリ１０４ｅに巻き付けている位置が変化して、このプーリ１０４ｅが回転する。そして、プーリ１０４ｅに固定した中間アーム１０４ｆも回転する。なお、ワイヤ１１１としては、柔軟性が高く伸びの起こりにくいものであればどのような材質のものでも使用可能である。また、ワイヤに代えて平ベルトやタイミングベルトなどの様々な紐状、帯状の動力伝達手段を使用することができる。
【００２８】
また、移動子１０４ａ、１１０ａの相対移動に連動して中間アーム１０４ｆを回転させる連動機構は、複数のギヤを組み合わせたギヤ伝達機構などの他の構造であっても良い。例えば、ラックとピニオンを使用した構造が考えられる。即ち、第４移動子１１０ａにｚ軸と平行にラックギヤを設け、第１移動子１０４ａにこのラックギヤと噛み合うピニオンギヤと、このピニオンギヤに連動する第１の傘歯ギヤと、第１の傘歯ギヤに噛み合いｚ軸回りに回転する第２の傘歯ギヤを設ける。また、第２の傘歯ギヤに中間アーム１０４ｆを設ける。そして、第４移動子１１０ａと第１移動子１０４ａとを相対移動させることにより、ラックギヤと噛み合うピニオンギヤが回転し、その回転が傘歯ギヤを介して中間アーム１０４ｆに伝達される。
【００２９】
上述のような第１、第２、第３、第４各リニアアクチュエータとしては、リニアモータ、リニアステッピングモータなどが使用可能である。また、モータなどの回転型のアクチュエータと、リードスクリューなどの回転を直進運動に変換する機構とを組み合わせて、リニアアクチュエータを構成することもできる。また、リニア型のアクチュエータは、サーボモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等の電動アクチュエータ以外に、油圧などの他の動力により駆動されるものでもよい。
【００３０】
［第１リンク機構及び第２リンク機構］
第１リンク機構１０６及び第２リンク機構１０７は、出力部材１０３と第１移動子１０４ａとの間、及び、出力部材１０３と第２移動子１０５ａとの間に、それぞれ設けられている。そして、後述するように出力部材１０３の回転軸をｚ軸に略平行に保つように保持する機能を有するとともに、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５の駆動により出力部材１０３を移動する機能を有している。
【００３１】
出力部材１０３とｚ軸との略平行を保つための平行リンク機構の一例である第１リンク機構１０６は、第１軸１０４ｂと、出力部材１０３と、複数の第１リンク部材である２本の第１リンクバー１０６ａとを有する構成になっている。また、平行リンク機構の一例である第２リンク機構１０７は、第２軸１０５ｂと、出力部材１０３と、複数の第２リンク部材である２本の第２リンクバー１０７ａとを有する構成になっている。なお、第１リンクバー１０６ａと第２リンクバー１０７ａとは、それぞれ３本以上としても良い。また、複数の第１リンクバー１０６ａ、複数の第２リンクバー１０７ａは、それぞれｚ軸方向から見て位置が略同じで互いに平行に配置されている。
【００３２】
第１軸１０４ｂは、上述のようにｚ軸と平行に配置され、第１リニアアクチュエータ１０４の駆動によりｚ軸方向に沿って移動させられる。また、第２軸１０５ｂも、上述のようにｚ軸と平行に配置され、第２リニアアクチュエータ１０５の駆動によりｚ軸方向に沿って移動させられる。なお、第１軸１０４ｂ、第２軸１０５ｂは軸状の形態を有することが好適であるが、実際に軸状の形態を有さなくてもよく、平行リンクのリンク部材であるリンクバーが結合されるジョイントをｚ軸（鉛直線）に略平行な直線上に並べてあれば良い。
【００３３】
第１リンク機構１０６の２本の第１リンクバー１０６ａは、同じ実効長（後述する両端のジョイント部の可動中心位置間距離）を有し、互いに平行に配置された状態で、第１軸１０４ｂと出力部材１０３とを接続する。また、２本の第１リンクバー１０６ａは、ｚ軸方向から見て位置が略同等である。本実施形態では、第１軸１０４ｂ、出力部材１０３、２本の第１リンクバー１０６ａで鉛直方向の平行リンク機構を構成している。このため、出力部材１０３の位置に拘らず、第１軸１０４ｂと出力部材１０３との平行、２本の第１リンクバー１０６ａの平行がそれぞれ保持される。
【００３４】
第２リンク機構１０７の２本の第２リンクバー１０７ａは、同じ実効長を有し、互いに平行に配置された状態で、第２軸１０５ｂと出力部材１０３とを接続する。また、２本の第１リンクバー１０７ａは、ｚ軸方向から見て位置が略同等である。このように、本実施形態では、第２軸１０５ｂ、出力部材１０３、２本の第２リンクバー１０７ａで鉛直方向の平行リンク機構を構成している。このため、出力部材１０３の位置に拘らず、第２軸１０５ｂと出力部材１０３との平行、２本の第２リンクバー１０７ａの平行がそれぞれ保持される。
【００３５】
また、本実施形態の場合、出力部材１０３がｘ、ｙ、ｚ軸の何れの方向にも移動できるように、第１リンク機構１０６及び第２リンク機構１０７の各ジョイント部（連結部）を構成している。まず、第１リンク機構１０６は、出力部材１０３と２本の第１リンクバー１０６ａの一端部とを、複数の（２個の）第１出力側ジョイント部１０６ｂによりそれぞれ連結している。また、第１軸１０４ｂと２本の第１リンクバー１０６ａの他端部とを、複数の（２個の）第１駆動側ジョイント部１０６ｃによりそれぞれ連結している。
【００３６】
第２リンク機構１０７は、出力部材１０３と２本の第２リンクバー１０７ａの一端部とを、複数の（２個の）第２出力側ジョイント部１０７ｂによりそれぞれ連結している。また、第２軸１０５ｂと２本の第２リンクバー１０７ａの他端部とを、複数の（２個の）第２駆動側ジョイント部１０７ｃによりそれぞれ連結している。
【００３７】
２個の第１出力側ジョイント部１０６ｂは、少なくとも、出力部材１０３に対して第１リンクバー１０６ａを、ｚ軸回りの回動、及び、出力部材１０３及び第１リンクバー１０６ａの配設方向の両方に直交する直交軸を中心として回動自在である。２個の第２出力側ジョイント部１０７ｂは、少なくとも、出力部材１０３に対する第２リンクバー１０７ａの、ｚ軸回りの回動、及び、出力部材１０３及び第２リンクバー１０７ａの配設方向の両方に直交する直交軸を中心として回動自在である。即ち、第１出力側ジョイント部１０６ｂ及び第２出力側ジョイント部１０７ｂは、少なくとも２自由度を有する。
【００３８】
２個の第１駆動側ジョイント部１０６ｃは、少なくとも、第１軸１０４ｂに対して第１リンクバー１０６ａを、ｚ軸回りの回動、及び、第１軸１０４ｂ及び第１リンクバー１０６ａの配設方向の両方に直交する直交軸を中心として回動自在である。２個の第２駆動側ジョイント部１０７ｃは、少なくとも、第２軸１０５ｂに対して第２リンクバー１０７ａを、ｚ軸回りの回動、及び、第２軸１０５ｂ及び第２リンクバー１０７ａの配設方向の両方に直交する直交軸を中心として回動自在である。即ち、第１駆動側ジョイント部１０６ｃ及び第２駆動側ジョイント部１０７ｃも、少なくとも２自由度を有する。なお、第１軸１０４ｂと第２軸１０５ｂを軸受等により回転自在に支持すれば、第１駆動側ジョイント部１０６ｃ及び第２駆動側ジョイント部１０７ｃは１自由度のジョイントに変更できる。
【００３９】
［出力部材のｚ軸に交差する方向への移動］
上述のように、第１リニアアクチュエータ１０４と出力部材１０３との間、及び、第２リニアアクチュエータ１０５と出力部材１０３との間に、それぞれ平行リンク機構を設けている。そして、これら２個のリニアアクチュエータにより出力部材１０３をｚ軸に交差する方向（即ち、概ね水平方向）に移動可能としている。即ち、制御部Ｃが第３移動子１０８ａの位置を固定したまま、第１移動子１０４ａ及び第２移動子１０５ａを、ｚ軸方向にそれぞれ任意の量移動させる。これにより出力部材１０３のｚ軸方向の位置は概ね変化しない一方で、第１軸１０４ｂ及び第２軸１０５ｂと出力部材１０３とのｚ軸に交差する方向の距離が変化して、出力部材１０３が概ね水平方向に移動させられる。
【００４０】
このとき、第１軸１０４ｂ及び第２軸１０５ｂはｚ軸方向に対して略平行を保ちながら移動される。このため、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５の駆動により、出力部材１０３の回転軸のｚ軸方向（鉛直方向）に対する姿勢を保ちながら、出力部材１０３をｚ軸に交差する概ね水平の方向に移動させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の場合、出力部材１０３側の２個の第１出力側ジョイント部１０６ｂと、出力部材１０３側の２個の第２出力側ジョイント部１０７ｂとが、ｚ軸と略平行な同一軸上、即ち出力部材１０３上に配置されている。これにより、第１リニアアクチュエータ１０４から出力部材１０３におよぼす位置決め力の作用する位置と、第２リニアアクチュエータ１０５から出力部材１０３におよぼす位置決め力の作用する位置とが、上方から見て必ず一致する。このため、両リニアアクチュエータからの位置決め力の作用する位置の食い違いがある場合に生じる出力部材１０３の位置決め誤差を回避できる。なお、複数の第１出力側ジョイント部１０６ｂを結ぶ直線と、複数の第２出力側ジョイント部１０７ｂを結ぶ直線とを実質的に一致させていればよく、構造上の要求から僅かにずらして配置してもよい。
【００４２】
［第３リンク機構］
第３リンク機構１０９は、出力部材１０３と第３移動子１０８ａとの間に設けられ、第３リニアアクチュエータ１０８の駆動により出力部材１０３を概ねｚ軸方向に移動可能としている。このような第３リンク機構１０９は、第３リンク部材である第３リンクバー１０９ａと、出力部材１０３とにより構成される。
【００４３】
第３リンクバー１０９ａは、一端部を出力部材１０３の中間部に第３出力側ジョイント部１０９ｂにより連結し、他端部を第３軸１０８ｂの先端部（下端部）に第３駆動側ジョイント部１０９ｃにより連結している。図示の例の場合、第３出力側ジョイント部１０９ｂは、一対の第１出力側ジョイント部１０６ｂの間で、且つ、一対の第２出力側ジョイント部１０７ｂの間に配置されている。
【００４４】
この第３出力側ジョイント部１０９ｂは、少なくとも、出力部材１０３に対する第３リンクバー１０９ａの、ｚ軸回りの回動、及び、出力部材１０３及び第３リンクバー１０９ａの配設方向の両方に直交する直交軸を中心とした回動を可能とする。即ち、第３出力側ジョイント部１０９ｂは、少なくとも２自由度を有する。第３駆動側ジョイント部１０９ｃは、少なくとも、第３軸１０８ｂに対する第３リンクバー１０９ａの、ｚ軸回りの回動、及び、第３軸１０８ｂ及び第３リンクバー１０９ａの配設方向の両方に直交する直交軸を中心とした回動を可能とする。即ち、第３駆動側ジョイント部１０９ｃは、少なくとも２自由度を有する。
【００４５】
なお、図２に丸印で示した２自由度のジョイント部１０６ｂ、１０７ｂ、１０９ｂ等としては、例えば図３にジョイント部１０６ｃとして例示する構造のジョイントを適用できる。図３のジョイントは、矢印Ａに示すような支持軸の周りに１回転以上回転する自由度と、矢印Ｂに示すような支持軸に略直角な軸周りに所定の振れ角度範囲内で回動する自由度を有する。後述する他の２自由度のジョイントも、この図３に例示する構造を有するものが好適である。このような２自由度のジョイントを用いれば、リンクバーの配設方向回りの回転の自由度を有さないので、平行リンク機構のねじれを防止することができる。
【００４６】
［出力部材の上下移動］
制御部Ｃにより第３リニアアクチュエータ１０８を駆動すると、第３移動子１０８ａがｚ軸方向に沿って移動し、第３軸１０８ｂの先端に第３リンクバー１０９ａを介して接続された出力部材１０３が概ね鉛直方向に移動する。厳密には、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５の移動子１０４ａ、１０５ａを固定のまま、第３リニアアクチュエータ１０８のみ駆動すると出力部材１０３は仮想的な円弧上を移動する。
【００４７】
したがって、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５の駆動による出力部材１０３のｚ軸に交差する方向への移動に対応させて、第３リニアアクチュエータ１０８を駆動すれば、出力部材１０３を概ねｚ軸方向へ移動することができる。これにより、ｘｙｚ空間内で出力部材１０３を位置決め可能である。具体的には、第１リニアアクチュエータ１０４及び第２リニアアクチュエータ１０５の駆動による出力部材１０３の概ね水平方向への移動と共に、第３リニアアクチュエータ１０８の駆動による概ねｚ軸方向への移動を併用すれば、所定の範囲内の所望の位置に出力部材１０３を移動することができる。
【００４８】
また、前述のように、第１リニアアクチュエータ１０４と出力部材１０３との間、及び、第２リニアアクチュエータ１０５と出力部材１０３との間に、それぞれ平行リンク機構を設けている。このため、出力部材１０３の水平方向及び鉛直方向の任意の移動に拘らず、出力部材１０３を鉛直方向と略平行な状態に維持できる。
【００４９】
また、第３リニアアクチュエータ１０８の駆動により、出力部材１０３を上下方向に移動すると、第１リンクバー１０６ａと第２リンクバー１０７ａの水平からの傾斜の角度が変化する。このため、出力部材１０３の３次元空間内の移動位置は、第１、第２、第３各リンクバー１０６ａ、１０７ａ、１０９ａの傾斜を考慮して、第１、第２、第３各リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８の駆動量から幾何学的に算出できる。ここで、リニアアクチュエータの駆動量は、移動子の移動距離に相当する。
【００５０】
なお、第１、第２リニアアクチュエータ１０４、１０５の駆動量から概略の位置を算出し、それを第３リニアアクチュエータ１０８の駆動量に応じて補正することで、出力部材１０３のｘｙｚ空間内の正確な移動位置を算出するようにしても良い。また、算出値を予め制御部Ｃ内の数値テーブルに格納しておき、目標とする移動位置に基づいて第１、第２、第３リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８の駆動量をこの数値テーブルから求めることが好適である。また、移動位置から第１、第２、第３リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８の駆動量を逆算する算出式を用いても良い。以上のようにして出力部材１０３の移動位置と第１、第２、第３リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８の駆動量を関係付けることで、出力部材１０３に固定の出力部材１０３の３次元位置（ｘｙｚ位置）の位置決めが可能となる。なお、本実施形態の場合、第１軸１０４ｂ、第２軸１０５ｂのそれぞれの中心軸線がｚ軸に平行な共通の平面内にあり、第３軸１０８ｂに連結されるジョイント１０９ｃの中心がその平面内又はその平面に概ね沿って移動するため、上述のように出力部材の位置を幾何学的に算出することは容易である。
【００５１】
また、本実施形態の場合は第３リンクバー１０９ａの出力部材１０３側の第３出力側ジョイント部１０９ｂは、上述のように出力部材１０３の中間部に設けられている。そして、この第３出力側ジョイント部１０９ｂと、２個の第１出力側ジョイント部１０６ｂ及び２個の第２出力側ジョイント部１０７ｂとを、ｚ軸と略平行な同一軸上（出力部材１０３の回転軸上）に配置している。これにより、第１、第２、第３各リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８によってそれぞれ出力部材１０３に対して力を作用させる位置が、上方から見ていつでも一致する。このため、３つのリニアアクチュエータを協働させて行う出力部材１０３の位置決めの誤差を低減できる。
【００５２】
また、本実施形態のように、第３リンクバー１０９ａの第３出力側ジョイント部１０９ｂを設ける位置を、出力部材１０３の中間部（特に中央付近）にすることが好ましい。このようにすれば、他のリンクバーから作用する力と第３リンクバー１０９ａから作用する力とのバランスが良好になり、出力部材１０３の傾きを防止できる。
【００５３】
また、本実施形態では、２本の第１リンクバー１０６ａと２本の第２リンクバー１０７ａを出力部材１０３に対して交互に接続している。但し、図４（ａ）に示す様に、２本の第１リンクバー１０６ａの配置間隔を２本の第２リンクバー１０７ａの配置間隔よりも狭くしても良い。そして、出力部材１０３に対する２本の第１リンクバー１０６ａの接続位置を、同じく２本の第２リンクバー１０７ａの２つの接続位置に挟まれた位置に配置する。これにより、出力部材１０３に対して水平方向に掛かる力のバランスが良好となるので、出力部材１０３の傾きを防止でき好適である。また、２本の第１リンクバー１０６ａの配置間隔を２本の第２リンクバー１０７ａの配置間隔よりも広くしても良い。そして、出力部材１０３に対する２本の第２リンクバー１０７ａの接続位置を、２本の第１リンクバー１０６ａの２つの接続位置に挟まれた位置に配置する。この場合も、同様に好適である。
【００５４】
また、２個の第１出力側ジョイント部１０６ｂを結ぶ線分の中点と、２個の第２出力側ジョイント部１０７ｂを結ぶ線分の中点とが略一致するように、２本の第１リンクバー１０６ａ及び２本の第２リンクバー１０７ａをそれぞれ配置すると良い。これにより、第１リニアアクチュエータ１０４の駆動により出力部材１０３を移動させる力と、第２モータの駆動により出力部材１０３を移動させる力とを釣り合わせ易くできる。
【００５５】
更に、図４（ｂ）に示す様に、第３リンクバー１０９ａの第３出力側ジョイント部１０９ｂを設ける位置を、出力部材１０３の上端部としても良い。このようにすることで、第３リンクバー１０９ａと他のリンクバーとの干渉を防止することが容易になる。この場合、ジョイント１０９ｂを出力部材１０３の中程に配設した場合と異なり、リンクバー１０９ａから作用する力が出力部材１０３を略鉛直方向からずらすように働く。すなわち、他のリンクバーの構成する平行リンク機構による出力部材１０３を略鉛直方向に支持する保持力が十分強い場合は、このような構成を採用することができる。
【００５６】
［第４リンク機構］
上述したように、第１軸１０４ｂの下端部には、軸受１０４ｄを介してプーリ１０４ｅを回転自在に支持している。また、このプーリ１０４ｅと共に回転する回転部材である中間アーム１０４ｆを配置している。中間アーム１０４ｆは、回転軸線から離間した位置に第４駆動側ジョイント部１１２ｃを連結可能である。これらプーリ１０４ｅ及び中間アーム１０４ｆは、上述したように、第１移動子１０４ａと第４移動子１１０ａとの相対移動により連動機構１１０Ｂを介して、第１軸１０４ｂを中心として回転する。そして、中間アーム１０４ｆの回転は、第４リンク機構１１２を介して出力部材１０３に伝達される。
【００５７】
第４リンク機構１１２は、出力部材１０３と中間アーム１０４ｆとの間に配置される。そして、出力部材１０３をｚ軸回りに回転可能としている。このような第４リンク機構１１２は、出力部材１０３に設けられた出力延長部材である出力アーム１０３ａと、中間アーム１０４ｆとの間に、第４リンク部材である第４リンクバー１１２ａを設けてなる。
【００５８】
出力アーム１０３ａは、出力部材１０３の下端寄りでｚ軸と交差する方向（図示の例では水平方向）に突設され、回転軸線から離間した位置に第４出力側ジョイント部（他のジョイント部）１１２ｂを連結可能である。また、出力アーム１０３ａの水平方向の長さと中間アーム１０４ｆの水平方向の長さとを同じとしている。第４リンクバー１１２ａの一端部は、第４出力側ジョイント部１１２ｂにより出力アーム１０３ａに連結され、第４リンクバー１１２ａの他端部は、第４駆動側ジョイント部１１２ｃにより中間アーム１０４ｆに連結されている。
【００５９】
第４出力側ジョイント部１１２ｂは、少なくとも、出力アーム１０３ａに対する第４リンクバー１１２ａの、ｚ軸回りの回動、及び、ｚ軸及び第４リンクバー１１２ａの配設方向に直交する直交軸を中心とした回動を可能としている。また、第４駆動側ジョイント部１１２ｃは、少なくとも、中間アーム１０４ｆに対する第４リンクバー１１２ａの、ｚ軸回りの回動、及び、ｚ軸及び第４リンクバー１１２ａの配設方向に直交する直交軸を中心とした回動を可能としている。即ち、第４出力側ジョイント部１１２ｂ及び第４駆動側ジョイント部１１２ｃは、少なくとも２自由度を有する。
【００６０】
また、本実施形態では第４リンクバー１１２ａの実効長と第１リンクバー１０６ａの実効長とを同じとしている。上述したように、出力アーム１０３ａの長さと中間アーム１０４ｆの水平方向の長さも同じであるため、出力アーム１０３ａ、中間アーム１０４ｆ、第４リンクバー１１２ａ、第２リンクバー１０７ａで平行リンク機構が構成される。
【００６１】
［出力部材の回動］
上述のように、中間アーム１０４ｆと出力アーム１０３ａとの間に第４リンク機構を設けているため、出力アーム１０３ａはｚ軸を回転中心として中間アーム１０４ｆの回転に追従して回転する。この結果、出力アーム１０３ａの回転角度は中間アーム１０４ｆの回転角度に一致する。したがって、制御部Ｃにより第１リニアアクチュエータ１０４の第１移動子１０４ａと第４リニアアクチュエータ１１０の第４移動子１１０ａとの相対位置を制御することで出力部材１０３の回転を制御可能となっている。
【００６２】
しかも、出力部材１０３の回転角度は第４リニアアクチュエータ１１０の第４移動子１１０ａと第１リニアアクチュエータ１０４の第１移動子１０４ａとの相対位置により一意に決まる。即ち、第２、第３のリニアアクチュエータ１０５、１０８の駆動量に影響を受けない。このため、出力部材１０３の回転量の制御が簡単に行える。
【００６３】
なお、図２、図３に示したように、第４リニアアクチュエータ１１０の第４移動子１１０ａの可動範囲（レール１１０Ａの長さ）は、他のリニアアクチュエータの移動子の可動範囲（レールの長さ）よりも広い（長い）。これにより、出力部材１０３の所望の位置への位置決めと出力部材１０３の所望の回転とを組み合わせて支障なく実行可能となっている。即ち、第１、第２、第３の各移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａがそれぞれのレールのどの位置に存在しても、第４移動子１１０ａを更に移動させて、出力部材１０３を回転させられるようにしている。
【００６４】
このように、第４移動子１１０ａを第１移動子１０４ａと相対移動させることにより、出力部材１０３を回転可能である。一方、出力部材１０３を回転させずに、出力部材１０３のｘｙｚ空間内での位置決めを図る場合には、第４移動子１１０ａを第１移動子１０４ａと同期して移動させる。このようにすることにより、出力部材１０３の位置決め動作時の第１リニアアクチュエータ１０４の負荷を軽減できる。
【００６５】
［各リニアアクチュエータの配置］
上述したように、第１移動子１０４ａと、第２移動子１０５ａと、第３移動子１０８ａと、第４移動子１１０ａとは、ｚ軸に平行な共通の平面に概ね沿って移動するように配置されている。また、出力部材１０３は、これら各移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａ、１１０ａに対してｚ軸に平行な共通の平面から外れた位置に位置決めされる。
【００６６】
即ち、出力部材１０３と、同一平面に概ね沿って移動する第１、第２、第３、第４各移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａ、１１０ａとの間に、それぞれ第１、第２、第３、第４リンク機構１０６、１０７、１０９、１１２を設けている。そして、出力部材１０３を第１、第２、第３、第４各移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａ、１１０ａに対して水平方向に外れた位置に位置決めするようにしている。このように全ての移動子が同一平面に概ね沿って移動するため、出力部材１０３の位置を幾何学的に算出することが容易となる。
【００６７】
なお、第１リニアアクチュエータ１０４と第２リニアアクチュエータ１０５とは、鉛直方向の位置はほぼ同じ（多少鉛直方向にずれている場合も含む）とし、互いに水平方向にずれた位置に配置している。即ち、ｚ軸方向から見てそれぞれ異なる位置に配置されている。また、第１リンクバー１０６ａの実効長と第２リンクバー１０７ａの実効長を同じとしても良いし、異ならせても良い。
【００６８】
また、第３リニアアクチュエータ１０８は、水平方向に関し、第１リニアアクチュエータ１０４と第２リニアアクチュエータ１０５との間に配置することが好適である。但し、第１リニアアクチュエータ１０４と同じ位置又は、第２リニアアクチュエータ１０５と同じ位置としても良い。本実施形態では、第３リニアアクチュエータ１０８は、第１リニアアクチュエータ１０４と第２リニアアクチュエータ１０５との間で、これら２個のリニアアクチュエータ及び出力部材１０３よりも鉛直方向上方に配置されている。また、第３リニアアクチュエータ１０８の水平方向の位置は、出力部材１０３から外れた位置で、且つ、第１リニアアクチュエータ１０４と第２リニアアクチュエータ１０５との中央としている。
【００６９】
また、第４リニアアクチュエータ１１０は、第１リニアアクチュエータ１０４の水平方向に隣接して配置しているが、第２リニアアクチュエータ１０５に隣接して配置しても良い。この場合、第４リニアアクチュエータ１１０と第２リニアアクチュエータ１０５との間に連動機構を設け、第２移動子１０５ａと第４移動子１１０ａとの相対移動により中間アーム及び第４リンク機構を介して出力部材１０３を回転させるようにする。
【００７０】
［出力部材１０３のｚ軸方向への単純移動］
このように構成される本実施形態の場合、出力部材１０３を、ｘ軸、ｙ軸方向に関して（ｚ軸方向の上方から見て）任意の位置においてｚ軸方向の任意の方向（上方向又は下方向）に任意の量移動させる場合に、第１、第２、第３の各リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８を次のように駆動制御する。即ち、制御部Ｃにより、第１移動子１０４ａ、第２移動子１０５ａ、第３移動子１０８ａを、それぞれ任意の量と略同じ量だけ上方向（又は下方向）に同時に移動させる。言い換えれば、制御部Ｃは、鉛直方向における全ての移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａの移動を実質的に同等として三次元空間内の出力部材１０３の鉛直方向のみの位置を決定するように制御する。例えば、出力部材１０３を水平方向の位置はそのままに鉛直方向上方にｈ（ｍｍ）移動させる場合、第１移動子１０４ａ、第２移動子１０５ａ、第３移動子１０８ａを、それぞれ鉛直方向上方に略ｈ（ｍｍ）移動させる。なお、この際、第４移動子１１０ａの移動量をｈよりも多く又は少なくなるように制御して、第１移動子１０４ａとの相対位置を変化させれば、出力部材１０３の回転角度が変化する。
【００７１】
一方、第４移動子１１０ａも鉛直方向上方に他の移動子と同じ量移動させれば、出力部材１０３の回転角度が維持されつつ、出力部材１０３が上昇する。言い換えれば、出力部材１０３の角度を維持しつつ出力部材１０３をｚ軸方向の上方向（又は下方向）に任意の量移動させる場合には、第１、第２、第３各リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８及び第４リニアアクチュエータ１１０を次のように制御する。即ち、第１移動子１０４ａ、第２移動子１０５ａ、第３移動子１０８ａ、及び第４移動子１１０ａを、それぞれｚ軸方向の上方向（又は下方向）に任意の量と略同じ量移動させる。言い換えれば、制御部Ｃは、出力部材１０３の回転角度を所定の角度に維持しつつ鉛直方向における全ての移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａ、１１０ａの移動を実質的に同等として三次元空間内の出力部材１０３の鉛直方向のみの位置を決定するように制御する。
【００７２】
本実施形態によれば、出力部材１０３を単純にｚ軸方向（鉛直方向）に移動させる動きを、簡単な制御で行える。即ち、第１、第２、第３、第４の各リニアアクチュエータ１０４、１０５、１０８、１１０のそれぞれの移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａ、１１０ａは、ｚ軸方向（鉛直方向）に移動するようになっている。このため、出力部材１０３を上方から見て任意の位置においてｚ軸方向の上方向（又は下方向）に任意の量移動させる場合に、第１、第２、第３の各移動子１０４ａ、１０５ａ、１０８ａをそれぞれｚ軸方向の上方向（又は下方向）に任意の量と略同じ量移動させれば良い。また、出力部材１０３の角度を維持しつつｚ軸方向に移動させる場合には、第４移動子もｚ軸方向の上方向（又は下方向）に同じ量移動させれば良い。このように、出力部材１０３を単純にｚ軸方向に移動させるためには、各移動子をｚ軸方向に移動させたい量移動させるだけでよく、複雑な演算が必要ない。このため、この動きを簡単な制御で少ない時間遅延にて行える。また、ｚ軸方向の移動に関して演算誤差に起因する位置決め精度等の悪化は起こらない。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図５及び図６を用いて説明する。本実施形態は、上述の第１の実施形態に対し、中間アーム１０４ｆを回転させる機構を変更している。即ち、本実施形態では、第１移動子１０４ａと第４移動子１１０ａとの相対移動に連動して中間アーム１０４ｆを回転させる連動機構１１０Ｃをリンク機構により構成している。
【００７４】
具体的に説明する。第１移動子１０４ａに固定の第１軸１０４ｂの下端部には、軸受１０４ｄを介して、中間アーム１０４ｆ及び第１軸アーム１０４ｇを、互いに軸受１０４ｄの周方向に角度ずれを有して配置している。第１軸アーム１０４ｇは、軸受１０４ｄから略水平方向に突出するように設けられている。
【００７５】
第４移動子１１０ａには、略水平方向に突出するアーム１１０ｄを設けている。なお、アーム１１０ｄは後述のジョイント部１１３ａを連結できれば十分であり、アーム形状を成さない部材で置き換えても良い。そして、アーム１１０ｄの先端部と第１軸アーム１０４ｇの先端部との間にリンクバー１１３を配置している。そして、リンクバー１１３の一端部を、第４移動子側ジョイント部１１３ａによりアーム１１０ｄの先端部に連結し、リンクバー１１３の他端部を、第１移動子側ジョイント部１１３ｂにより第１軸アーム１０４ｇの先端部に連結している。
【００７６】
第４移動子側ジョイント部１１３ａは、少なくとも、アーム１１０ｄに対するリンクバー１１３の、ｚ軸回りの回動、及び、ｚ軸及びリンクバー１１３の配設方向の両方に直交する直交軸を中心とした回動を可能としている。また、第１移動子側ジョイント部１１３ｂは、少なくとも、第１軸アーム１０４ｇに対するリンクバー１１３の、ｚ軸回りの回動、及び、ｚ軸及びリンクバー１１３の配設方向の両方に直交する直交軸を中心とした回動を可能としている。即ち、第４移動子側ジョイント部１１３ａ及び第１移動子側ジョイント部１１３ｂは、少なくとも２自由度を有する。また、図示の例では、このように構成するために、アーム１１０ｄの先端部を鉛直方向下方に、第１軸アーム１０４ｇの先端部を鉛直方向上方にそれぞれ折り曲げ、その折り曲げ部に図示のようなジョイントを設けている。
【００７７】
このように第１移動子１０４ａと第４移動子１１０ａとの間に連動機構１１０Ｃを設けることにより、これら２つの移動子１０４ａ、１１０ａの相対位置の変化に伴い、第１軸アーム１０４ｇが第１軸１０４ｂを中心として回転する。具体的に説明する。図４のように２つの移動子１０４ａ、１１０ａがほぼ同じ位置となるような相対位置の状態から、第４移動子１１０ａの方がより低くなるように相対位置が変化した場合は、図示の位置よりも第１軸アーム１０４ｇは右回りに回転する。逆に、第４移動子１１０ａの方がより高くなるように相対位置が変化した場合は、図示の位置よりも第１軸アーム１０４ｇは第１軸１０４ｂを回転中心として左回りに回転する。
【００７８】
第１軸アーム１０４ｇの回転により、同じ軸受１０４ｄに固定された中間アーム１０４ｆも回転し、その回転が第４リンク機構１１２を介して出力部材１０３に伝達される。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。なお、第１軸アーム１０４ｇ、中間アーム１０４ｆはアーム状の形状を有する必要はなく、実質的にアームの役割を果たすものであれば良い。例えば、１枚の板状部材にジョイント部の連結される突起部を２つ設けたもので第１軸アーム１０４ｇと中間アーム１０４ｆの役割を代用させても良い。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図７及び図８を用いて説明する。本実施形態は、上述の第１の実施形態に対し、出力部材１０３にクランク部を設け、中間アーム１０４ｆと出力部材１０３との間の回転伝達の構造を変更している。また、第３リンクバー１０９ａの出力部材１０３側の第３出力側ジョイント部１０９ｂの位置を、出力部材１０３の上端部としている。
【００８０】
以下、中間アーム１０４ｆと出力部材１０３との間の回転伝達の構造について説明する。中間アーム１０４ｆは、第１軸１０４ｂから略水平方向に突出した後、鉛直方向下方に曲げられ、その先を、２つのクランク部１１５が、互いにθ（例えば９０°程度）の角度ずれを有するように形成されている。図示の例の場合、中間アーム１０４ｆは、上方から見て異なる位置に、ｚ軸と平行な２つの部分を有し、本実施形態ではこの部分をクランク部１１５としている。
【００８１】
また、出力部材１０３は、下端寄り部分を略水平方向に折り曲げた後、鉛直方向下方に曲げられ、その先を、上述の２つのクランク部１１５と同じ形状の２つのクランク部１１６が形成されている。本実施形態の場合、これら２つのクランク部１１６が出力アームに相当する。また、図示の例の場合、出力部材１０３の下端寄り部分は、上方から見て異なる位置に、ｚ軸と平行な２つの部分を有し、本実施形態ではこの部分をクランク部１１６としている。
【００８２】
クランク部１１５とクランク部１１６の間には、第４リンクバー１１２ａに加えてリンクバー１１４ａが配設されている。そして、第４リンクバー１１２ａ及びリンクバー１１４ａは、２自由度のジョイント１１２ｂ、１１４ｂでクランク部１１６に、２自由度のジョイント１１２ｃ、１１４ｃでクランク部１１５に、それぞれ接続されている。このようにクランク部とリンクバーを２組設けたことにより、出力部材１０３を略３６０°回転させることが可能となる。
【００８３】
この点について説明する。例えば、クランク部１１５、１１６の２つの部分のうちの一方の部分に接続された第４リンクバー１１２ａが出力部材１０３の方向に最も突出した位置の近傍にある場合、第４リンクバー１１２ａを介して出力部材１０３を回転させることができない。一方、リンクバー１１４ａはクランク部１１５、１１６の２つの部分のうち第４リンクバー１１２ａの接続位置とは９０°程度の角度ずれを持った他方の部分に接続されている。このため、この場合には、リンクバー１１４ａを介して出力部材１０３を回転させることが可能である。
【００８４】
逆に、リンクバー１１４ａを介して出力部材１０３を回転させることができない場合は、第４リンクバー１１２ａを介して出力部材１０３を回転させることが可能になる。２つのクランク部１１５における角度ずれ及び、２つのクランク部１１６における角度ずれθは９０°とすることが好適であるが、４０°〜１４０°程度にしてもよい。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００８５】
１００      パラレルリンクロボット
１０１      ケース
１０３      出力部材
１０３ａ      出力アーム
１０４      第１リニアアクチュエータ
１０４ａ      第１移動子
１０４ｂ      第１軸
１０４ｆ      中間アーム
１０５      第２リニアアクチュエータ
１０５ａ      第２移動子
１０５ｂ      第２軸
１０６      第１リンク機構
１０７      第２リンク機構
１０８      第３リニアアクチュエータ
１０８ａ      第３移動子
１０８ｂ      第３軸
１０９      第３リンク機構
１１０      第４リニアアクチュエータ
１１０ａ      第４移動子
１１０Ｂ、１１０Ｃ      連動機構
１１２      第４リンク機構
１１６      クランク部（出力アーム）
Ｃ      制御部
【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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