(57)【要約】【課題】細かい作業を行うときの装置全体の動作量が小さくて済み、動作の安全性が高く、人と共存することができ、人が行う手作業に近い作業を自動で行うことができ、さらに周囲への部品の搬送や周辺にある部品の搬入を容易に行うことができる作業装置を提供する。【解決手段】作業装置１は、エンドエフェクタ５を用いて作業を行う７自由度の構成であって、３自由度の直動ユニット３と、３自由度の回転ユニット４と、直動ユニット３および回動ユニット４を共に回転させる回転１自由度の関節機構１３０とを備える。関節機構１３０は、土台２に固定された固定部１３１と、固定部１３１に対して回転可能な可動部１３２とを有する。回転ユニット４の基部が直動ユニット３の出力部に固定して設置される。回転ユニット４の出力部にエンドエフェクタ５が搭載される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドエフェクタを用いて作業を行う７自由度の作業装置であって、３つの直動アクチュエータを組み合わせた３自由度の直動ユニットと、１自由度以上の回転自由度を持つ複数の回転機構を組み合わせた３自由度の回転ユニットと、前記直動ユニットおよび前記回動ユニットを共に回転させる回転１自由度の関節機構とを備え、
前記関節機構は、土台に固定された固定部と、この固定部に対して回転可能な可動部とを有し、
前記回転ユニットの基部が前記直動ユニットの出力部に固定して設置され、かつ前記回転ユニットの出力部に前記エンドエフェクタが搭載されることを特徴とする作業装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業装置において、前記直動ユニットの基部は、前記関節機構の前記可動部に設置されている作業装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業装置において、前記回転ユニットは前記複数の回転機構のうちの少なくとも１つが２自由度のリンク作動装置であり、こ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が３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、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前記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を有し、前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上の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が設けられている作業装置。
【請求項４】
請求項３に記載の作業装置において、前記基端側のリンクハブと前記基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記基端側の端部リンク部材と前記中央リンク部材の各回転対偶の中心軸がそれぞれ交差する点を基端側の球面リンク中心と称し、この基端側の球面リンク中心を通り前記基端側のリンクハブと前記基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸と直角に交わる直線を基端側のリンクハブの中心軸と称する場合、
前記リンク作動装置の前記複数の姿勢制御用アクチュエータはロータリアクチュエータであって、その回転出力軸が前記基端側のリンクハブの中心軸と平行となるように仮想の円周上に配置され、前記回転出力軸の回転駆動力が軸直交型の減速機を介して前記リンク機構に伝達される構成であり、前記各姿勢制御用アクチュエータの並びの中心部に、前記リンク作動装置を前記基端側のリンクハブの中心軸周りに回転させる他の回転機構が配置された作業装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の作業装置において、前記直動ユニットの前記各直動アクチュエータは、それぞれの進退部分からなるステージが、前記エンドエフェクタによって作業が行われる作業空間に対して外側を向くように配置されている作業装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の作業装置が、互いに幾何学的に対称となるように２つ並べて配置された双腕型作業装置。
【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高速、高精度の作業を必要とする機器、組立てのような木目細かい作業を必要とする機器、人と共存するロボット等に用いられる作動装置および双腕型作動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２に、６自由度の多関節ロボット型の作業装置が提案されている。特許文献１は単腕型の構成であり、特許文献２は双腕型の構成である。これらの作業装置は、回転１自由度の機構を６つ組み合わせることで、全体で６自由度の構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２９５２１号公報
【特許文献２】特許第４５２８３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の作業装置は、すべて回転１自由度の機構の組合せで構成されているため、以下の課題がある。
・先端に搭載するエンドエフェクタの姿勢を少し変更する場合や直線移動する場合、複数のモータを協調させて駆動する必要があり、木目細かい作業を高速に行うことができない。
・エンドエフェクタの姿勢を少し変更するだけの場合でも、手首関節（エンドエフェクタに近い関節）だけでなく腕（エンドエフェクタから離れた部位）の移動量が大きくなってしまうため、作業装置の一部が周囲のものと接触し易い。接触を完全に避けるためには、大きな囲いを設ける必要があり、専有面積が広くなる。
・エンドエフェクタの１つの姿勢に対して複数の解が存在する場合があり、教示を行う際に各軸を動かしても先端がどのような方向に移動するかイメージし難い。このため、操作を行うには知識や経験が必要である。
・可動範囲が広いため、人や物との接触を想定して安全機能を充実させる必要があり、装置全体が高価になる。
・人や物との接触を避けるために、動作速度を落として作業を行ったり、動作範囲で能力以下に抑えて作業を行ったりする必要があり、能力を十分に発揮できない。
・安全機能が充実されていても、作業者は作業装置と接触することに対して抵抗があり、人と作業装置が共存することが難しい。
【０００５】
特許文献２の作業装置も、特許文献１の作業装置と同様の課題がある。加えて、双腕型である特許文献２の作業装置には、以下の課題がある。
・各アームの可動範囲が広いため、アーム同士が干渉する領域も広い。アーム同士が接触しないように動作を行うには知識や経験が必要である。
・可動範囲が広いアームを２つ有するため、囲いを設ける場合にはさらに専有面積が広くなる。
【０００６】
上記課題を解決するために、３自由度の直動ユニットと３自由度の回転ユニットとにより、ワークに対してエンドエフェクタの位置および角度を相対的に変更するようにした作業装置を提案した（特願２０１６−８４１７１）。この提案の作業装置によると、細かい作業を行うときの装置全体の動作量が小さくて済み、動作の安全性が高く、人と共存することができ、人が行う手作業に近い作業を自動で行うことができる。
【０００７】
しかし、上記提案の作業装置は、直動ユニットと回転ユニットを動かして行うエンドエフェクタの動作が特定の作業空間内でしか行うことができない。前記作業空間とは、直動ユニットの３つの直動アクチュエータによって規定される直方体の空間である。作業空間内にある複数場所間であれば、エンドエフェクタによって部品の搬送をすることができるが、それぞれが作業空間の内外に位置する複数場所間で部品を搬送することはできない。このため、加工や処理の現場で作業装置を使用する場合、実質的にはエンドエフェクタによって周囲へ部品を搬送したり、周辺にある部品を搬入したりすることができず、部品搬送用の装置を別に設置する必要がある。
【０００８】
この発明の目的は、細かい作業を行うときの装置全体の動作量が小さくて済み、動作の安全性が高く、人と共存することができ、人が行う手作業に近い作業を自動で行うことができ、さらに周囲への部品の搬送や周辺にある部品の搬入を容易に行うことができる作業装置を提供することである。
この発明の他の目的は、人が両手で行うような作業が可能な双腕型の作動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の作業装置は、エンドエフェクタを用いて作業を行う７自由度の作業装置であって、３つの直動アクチュエータを組み合わせた３自由度の直動ユニットと、１自由度以上の回転自由度を持つ複数の回転機構を組み合わせた３自由度の回転ユニットと、前記直動ユニットおよび前記回動ユニットを共に回転させる回転１自由度の関節機構とを備え、
前記関節機構は、土台に固定された固定部と、この固定部に対して回転可能な可動部とを有し、前記回転ユニットの基部が前記直動ユニットの出力部に固定して設置され、かつ前記回転ユニットの出力部に前記エンドエフェクタが搭載されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、決められた位置にセットされたワークに対して、エンドエフェクタにより作業を行う。その際、主に３自由度の直動ユニットによってエンドエフェクタの位置が決められ、かつ３自由度の回転ユニットによってエンドエフェクタの姿勢が決められる。直動ユニットの各直動アクチュエータの動作位置が、直交座標系で表現されるエンドエフェクタの位置に対応し、回転ユニットの各回転機構が、極座標系で表現されるエンドエフェクタの姿勢に対応する。このため、エンドエフェクタの位置、姿勢に対する各直動アクチュエータおよび各回転機構の動作をイメージし易く、姿勢教示作業等の動作パターンの設定が容易である。また、エンドエフェクタの位置、姿勢に対して、各直動アクチュエータの動作位置および各回転機構の動作角度が一意に決まる。つまり、特異点を持たない。これらのことから、熟練した知識や経験が無くても、作業装置の操作を行うことができる。
【００１１】
さらに、関節機構により直動ユニットおよび回動ユニットを回転させることで、回転軸心を中心とする全周の任意の方向にエンドエフェクタを位置させることができる。これにより、特定の作業空間内だけでエンドエフェクタによる作業を行うだけでなく、周方向の位置が異なる作業空間でもエンドエフェクタによる作業を行うことができる。なお、前記作業空間とは、直動ユニットの３つの直動アクチュエータによって規定される直方体の空間である。このため、エンドエフェクタによって周囲へ部品を搬送したり、周辺にある部品を搬入したりすることが容易にできる。
【００１２】
他に、以下の作用・効果が得られる。
・組立て作業のような木目細かい作業を行う場合、主に回転ユニットだけを動かして作業を行うことができる。そのため、直動ユニットの動作量が小さくて済み、装置全体の可動範囲を小さくでき、安全である。また、囲い等の安全措置を講じる必要のある面積を狭くできる。
・可動範囲に大きく影響する部分に直動アクチュエータを使用しているため、作業内容や周囲の環境に応じて、メカストッパやリミットセンサを用いて容易に動作範囲を制限できる。
・直動ユニットと回転ユニットを別々に設けているため、作業装置を仕様変更する場合にどちらかのユニットのみを変更することが可能である。これにより、仕様が異なる作業装置間での部品の共通化を図れる。
・直動アクチュエータによってエンドエフェクタの位置を決めるので、エンドエフェクタの直線動作を高速かつ正確に行うことができる。
・直方体等の簡単な形状で安全カバー等の囲いを設置することができる。その場合、囲いの内部空間体積と装置の可動部が移動する領域の体積とがほぼ等しい。このため、安全装置を含めてもコンパクトな構成を実現できる。
【００１３】
この発明において、前記直動ユニットの基部は、前記関節機構の前記可動部に設置されていると良い。
この場合、簡易な構成で、作業装置を実現することが可能となる。
【００１４】
この発明において、前記回転ユニットは前記複数の回転機構のうちの少なくとも１つが２自由度のリンク作動装置であっても良い。こ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が３組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、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前記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を有し、前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上の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が設けられた構成とすると良い。
【００１５】
リンク作動装置は、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軸周りに回転自在な２自由度機構を構成する。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折れ角の最大値は約±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。また、折れ角９０°、旋回角３６０°の作動範囲において特異点を持たないスムーズな動作が可能である。
【００１６】
上記のように、可動範囲が広くスムーズな動作が可能なリンク作動装置を使用することで、高速で木目細かい作業を行うことができる。また、リンク作動装置はコンパクトな構成でありながら可動範囲が広いため、作業装置全体がコンパクトな構成になる。
【００１７】
前記基端側のリンクハブと前記基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記基端側の端部リンク部材と前記中央リンク部材の各回転対偶の中心軸がそれぞれ交差する点を基端側の球面リンク中心と称し、この基端側の球面リンク中心を通り前記基端側のリンクハブと前記基端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸と直角に交わる直線を基端側のリンクハブの中心軸と称する場合、
前記リンク作動装置の前記複数の姿勢制御用アクチュエータはロータリアクチュエータであって、その回転出力軸が前記基端側のリンクハブの中心軸と平行となるように仮想の円周上に配置され、前記回転出力軸の回転駆動力が軸直交型の減速機を介して前記リンク機構に伝達される構成であり、前記各姿勢制御用アクチュエータの並びの中心部に、前記リンク作動装置を前記基端側のリンクハブの中心軸周りに回転させる他の回転機構が配置されていても良い。
この場合、回転ユニットがコンパクトな構成になる。
【００１８】
この発明において、前記直動ユニットの前記各直動アクチュエータは、それぞれの進退部分からなるステージが、前記エンドエフェクタによって作業が行われる作業空間に対して外側を向くように配置されていると良い。
各直動アクチュエータのステージを作業空間に対して外側を向くように配置することで、作業空間を広くするだけでなく、作業空間内に手を入れた場合等の安全性が高まる。
【００１９】
この発明の双腕型作業装置は、前記いずれかの作業装置が、互いに幾何学的に対称となるように２つ並べて配置されている。
作業装置を２つ並べた双腕型とすることで、人が両手で行うような作業が可能となる。これにより、人の代わりとなる作業、特に部品の組立てのような作業を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の作業装置は、エンドエフェクタを用いて作業を行う７自由度の作業装置であって、３つの直動アクチュエータを組み合わせた３自由度の直動ユニットと、１自由度以上の回転自由度を持つ複数の回転機構を組み合わせた３自由度の回転ユニットと、前記直動ユニットおよび前記回動ユニットを共に回転させる回転１自由度の関節機構とを備え、前記関節機構は、土台に固定された固定部と、この固定部に対して回転可能な可動部とを有し、前記回転ユニットの基部が前記直動ユニットの出力部に固定して設置され、かつ前記回転ユニットの出力部に前記エンドエフェクタが搭載されるため、細かい作業を行うときの装置全体の動作量が小さくて済み、動作の安全性が高く、人と共存することができ、人が行う手作業に近い作業を自動で行うことができ、さらに周囲への部品の搬送や周辺にある部品の搬入を容易に行うことができる。
【００２１】
この発明の双腕型作業装置は、前記いずれかの作業装置が、互いに幾何学的に対称となるように２つ並べて配置されているため、人が両手で行うような作業が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる作業装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】同作業装置の平面図である。
【図３】同作業装置の直動ユニットの（Ａ）正面図、および（Ｂ）平面図である。
【図４】同作業装置の回転ユニットの（Ａ）正面図、および（Ｂ）平面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態にかかる作業装置の概略構成を示す正面図である。
【図６】この発明の第３の実施形態にかかる作業装置の概略構成を示す正面図である。
【図７】同作業装置の回転ユニットの一部を断面で表した正面図である。
【図８】同回転ユニットのリンク作動装置のパラレルリンク機構の斜視図である。
【図９】同パラレルリンク機構の異なる状態の斜視図である。
【図１０】図７のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】同リンク作動装置の１つのリンク機構を直線で表現した図である。
【図１２】異なる回転ユニットの正面図である。
【図１３】この発明の第４の実施形態にかかる作業装置の概略構成を示す図である。
【図１４】同作業装置の回転ユニットの要部の正面図である。
【図１５】図１４のXV−XV断面図である。
【図１６】異なる回転ユニットの要部の正面図である。
【図１７】この発明の一実施形態にかかる双腕型作業装置の概略構成を示す正面図である。
【図１８】同双腕型作業装置の斜視図である。
【図１９】同双腕型作業装置の直動ユニットの平面図である。
【図２０】異なる直動ユニットの平面図である。
【図２１】この発明の他の実施形態にかかる双腕型作業装置の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面と共にこの発明の実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１〜図４は、この発明の第１の実施形態に係る作業装置を示す。図１の正面図、図２の平面図に示すように、この作業装置１は、土台２と、この土台２に支持された関節機構１３０と、この関節機構１３０に基部を固定して設置された直動ユニット３と、この直動ユニット３の出力部に基部を固定して設置された回転ユニット４と、この回転ユニット４の出力部に搭載されたエンドエフェクタ５とを備える。
【００２４】
エンドエフェクタ５は、ワーク載置台６の上に載置されたワーク７に対して作業を行う。エンドエフェクタ５は、ワーク７に対して接触して作業を行うものであってもよく、被接触で作業を行うものであってもよい。エンドエフェクタ５によるワーク７に対する作業は、作業空間Ｓの範囲内で可能である。作業空間Ｓは、直動ユニット３の後述する３つの直動アクチュエータ１１，１２，１３によって規定される直方体の空間である。
【００２５】
この実施形態の土台２は、床面に固定された台座部２ａと、この台座部２ａに下端が固定されて上方へ延びる柱状部２ｂとからなる。関節機構１３０は、回転１自由度の機構であり、土台２の柱状部２ｂの上端に固定された固定部１３１と、この固定部１３１に対し鉛直方向の回転軸心Ｏ周りに回転可能な可動部１３２とからなる。可動部１３２は、一端が固定部１３１に回転自在に支持され、他端が水平に長く延びている。可動部１３２は、駆動機構１３３により回転軸心Ｏ周りに回転させられる。駆動機構１３３は例えばモータである。この実施形態では。駆動機構１３３が土台２の内部に収容されているが、駆動機構１３３は他の場所に配置されていてもよい。
【００２６】
直動ユニット３は、３つの直動アクチュエータを組み合わせた３自由度の構成である。回転ユニット４は、１自由度以上の回転自由度を持つ複数の回転機構を組み合わせた３自由度の構成である。よって、この作業装置１は、関節機構１３０の１自由度と、直動ユニット３の３自由度と、回転ユニット４の３自由度とを有し、全体で７自由度の構成である。
【００２７】
図３（Ａ），（Ｂ）は直動ユニット３の正面図と平面図である。直動ユニット３は、第１の直動アクチュエータ１１と、第２の直動アクチュエータ１２と、第３の直動アクチュエータ１３とを備える。第１の直動アクチュエータ１１は、関節機構１３０の可動部１３２に設置され、ステージ１１ａが可動部１３２の長手方向に進退する。第２の直動アクチュエータ１２は、第１の直動アクチュエータ１１のステージ１１ａに設置され、ステージ１２ａが前記ステージ１１ａの進退方向と直交する水平面に沿う方向に進退する。第３の直動アクチュエータ１３は、第２の直動アクチュエータ１２のステージ１２ａに設置され、ステージ１３ａが上下方向に進退する。各直動アクチュエータ１１，１２，１３は、それぞれモータ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを駆動源とする電動アクチュエータである。これらの各直動アクチュエータ１１，１２，１３は、それぞれのステージ１１ａ，１２ａ，１３ａが、前記作業空間Ｓ（図１、図２参照）に対して外側を向くように配置されている。
【００２８】
なお、請求項で言う「直動ユニットの基部」は、この実施形態では、第１の直動アクチュエータ１１のうちの進退しない部分のことであり、この部分が関節機構１３０の可動部１３２に固定される。また、請求項で言う「直動ユニットの出力部」は、この実施形態では、第３の直動アクチュエータ１３のステージ１３ａのことであり、このステージ１３ａに回転ユニット４が設置される。
【００２９】
図４（Ａ），（Ｂ）は回転ユニット４の正面図と平面図である。回転ユニット４は、直動ユニット３（図１参照）の出力部に固定された回転ユニット取付部材２０と、この回転ユニット取付部材２０に取り付けられた第１の回転機構２１と、この第１の回転機構２１の回転部分２１ａに取り付けられた第２の回転機構２２と、この第２の回転機構２２の回転部分２２ａに取り付けられた第３の回転機構２３とを備える。第１、第２、第３の各回転機構２１，２２，２３の回転軸心２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、互いに直交している。これら各回転機構２１，２２，２３の回転駆動源は、例えばモータ２１ｃ，２２ｃ，２３ｃである。
【００３０】
なお、請求項で言う「回転ユニットの基部」は、この実施形態では、回転ユニット取付部材２０のことであり、この回転ユニット取付部材２０が第３の直動アクチュエータ１３のステージ１３ａに固定される。また、請求項で言う「回転ユニットの出力部」は、この実施形態では、第３の回転機構２３の回転部分２３ａのことであり、この回転部分２３ａにエンドエフェクタ５が搭載される。
【００３１】
図３（Ａ）に示すように、直動ユニット３の出力部である第３の直動アクチュエータ１３のステージ１３ａには、回転ユニット取付部材２０を固定するためのねじ孔１４，１５および位置決め孔１６が設けられている。ねじ孔１４は、回転ユニット取付部材２０が固定される箇所の中心部に１つだけ設けられている。ねじ孔１５は、前記中心部のねじ孔１４を中心とする円周上に複数設けられている。位置決め孔１６は、ねじ孔１５が設けられている円周よりも半径が小さい同心円周上に、ねじ孔１５と同数だけ設けられている。
回転ユニット取付部材２０には、前記ねじ孔１４，１５に対応する一直線に並ぶ３つのボルト挿通孔（図示せず）と、前記位置決め孔１６に対応する２つの位置決め用突起（図示せず）とが設けられている。
【００３２】
直動ユニット３の出力部である第３の直動アクチュエータ１３のステージ１３ａに回転ユニット取付部材２０を固定するにあたっては、回転ユニット取付部材２０の２つの位置決め用突起を、ステージ１３ａにおける中央部のねじ孔１４を挟んで対峙する２つ位置決め孔１６に係合させることで、ステージ１３ａに対する回転ユニット取付部材２０の正面視の角度を決める。その状態で、図１に示すように、回転ユニット取付部材２０の３つのボルト挿通孔にそれぞれ取付ボルト２４を挿通し、各取付ボルト２４をステージ１３ａの中央部のねじ孔１４およびその両側の２つのねじ孔１５に螺合させることで、ステージ１３ａに回転ユニット取付部材２０を固定する。回転ユニット取付部材２０の２つの位置決め用突起を係合させるステージ１３ａの２つ位置決め孔１６を変更することで、直動ユニット３の出力部に対する回転ユニット４の基部の取付角度が変更可能である。
【００３３】
この作業装置１の作用を説明する。
この構成によると、図１、図２のように決められたワーク載置台６の上に載置されたワーク７に対して、エンドエフェクタ５により作業を行う。その際、主に３自由度の直動ユニット３によってエンドエフェクタ５の位置が決められ、かつ３自由度の回転ユニット４によってエンドエフェクタ５の姿勢が決められる。直動ユニット３の各直動アクチュエータ１１，１２，１３の動作位置が、直交座標系で表現されるエンドエフェクタ５の位置に対応し、また回転ユニット４の各回転機構２１，２２，２３の動作位置が、極座標系で表現されるエンドエフェクタ５の姿勢に対応する。このため、エンドエフェクタ５の位置、姿勢に対する各直動アクチュエータ１１，１２，１３および各回転機構１１，１２，１３の動作をイメージし易く、姿勢教示作業等の動作パターンの設定が容易である。
【００３４】
また、エンドエフェクタ５の位置、姿勢に対して、各直動アクチュエータ１１，１２，１３の動作位置および各回転機構２１，２２，２３の動作角度が一意に決まる。つまり、特異点を持たない。これらのことから、教示を行う際に、各軸を動かすと先端がどのような方向に移動するかをイメージしやすい。そのため、熟練した知識や経験が無くても、作業装置１の操作を行うことができる。
【００３５】
エンドエフェクタ５でワーク７に対して組立て作業のような木目細かい作業を行う場合、主に回転ユニット４だけを動かして作業を行うことができる。そのため、直動ユニット３の動作量が小さくて済み、装置全体の可動範囲を小さくでき、安全である。また、囲い等の安全措置を講じる必要のある面積を狭くできる。
【００３６】
直動アクチュエータ１１，１２，１３によってエンドエフェクタ５の位置を決めるので、エンドエフェクタ５の直線動作を高速かつ正確に行うことができる。また、可動範囲に大きく影響する部分に直動アクチュエータ１１，１２，１３が使用されているため、作業内容や周囲の環境に応じて、メカストッパやリミットセンサ等を用いて容易に動作範囲を制限できる。
【００３７】
さらに、関節機構１３０により直動ユニット３および回動ユニット４を回転軸心Ｏ周りに回転させることで、図２に示すように、回転軸心Ｏを中心とする円軌道Ｋに沿ってエンドエフェクタ５を移動させることができる。つまり、実線で示す位置だけでなく、鎖線で示す位置や、その他、回転軸心Ｏを中心とする全周の任意の方向にエンドエフェクタ５を位置させることができる。これにより、特定の作業空間Ｓ内だけでエンドエフェクタ５による作業を行うだけでなく、周方向の位置が異なる作業空間Ｓでもエンドエフェクタ５による作業を行うことができる。このため、エンドエフェクタ５によって周囲へ部品を搬送したり、周辺にある部品を搬入したりすることが容易にできる。その結果、部品を作業空間Ｓに搬入・搬出するための装置を別途設けなくて済む。
【００３８】
なお、本実施形態では、関節機構１３０の可動部１３２に、直動ユニット３の基部が固定され、回転ユニット４の基部（回転ユニット取付部材２０）が直動ユニット３の出力部（ステージ１３ａ）に固定される例を示したが、本発明の構成はこれに限られるものではない。すなわち、関節機構１３０は、直動ユニット３と回転ユニット４とを一体となって回転させることができればよく、設けられる位置は特に限られるものではない。
【００３９】
直動ユニット３の各直動アクチュエータ１１，１２，１３が作業空間Ｓに対して外側を向くように配置されているため、作業空間Ｓを広くすることができる。また、作業空間Ｓ内に手を入れた場合等の安全性が高まる。
【００４０】
直動ユニット３と回転ユニット４を別々に設けているため、作業装置１を仕様変更する場合にどちらかのユニットのみを変更することが可能である。例えば、回転ユニット４を、図４に示す形態から、後で説明する図７に示す形態、図１４に示す形態、図１６に示す形態等に変更することができる。これにより、仕様が異なる作業装置１間での部品の共通化を図れる。
【００４１】
また、直動ユニット３の出力部である第３の直動アクチュエータ１３のステージ１３ａに対して、回転ユニット４の基部である回転ユニット取付部材２０が、取付ボルト２４によって取付角度を変更可能に取り付けられる。このため、作業内容や周囲の環境に応じて装置構成を容易に変更することができる。
【００４２】
以上に説明したように、この作業装置１は、細かい作業を行うときの装置全体の動作量が小さいため、動作の安全性が高く、人と共存することができる。つまり、人が行う手作業に近い作業を自動で行うことができる。また、段取り替え時間や調整時間の短縮が可能で、高速動作ができ、周囲への部品の搬送や周辺にある部品の搬入を容易に行うことができることから、生産性を向上させることができる。
【００４３】
作業装置１を人と共存させる場合、作業装置１を覆う安全カバー等の囲い（図示せず）を設置することが望ましい。作業装置１の可動範囲は主に直動アクチュエータ１１，１２，１３によって決定されるため、前記囲いは直方体等の簡単な形状とすることができる。その場合、囲いの内部空間体積と装置の可動部が移動する領域の体積とがほぼ等しい。このため、安全装置を含めてもコンパクトな構成を実現できる。
【００４４】
［第２の実施形態］
図５は、第１の実施形態（図１参照）と比べて、関節機構１３０の配置が異なる作業装置を示す。この作業装置１は、土台２の柱状部２ｂの背丈が低く、関節機構１３０が床面近くの低い高さ位置に配置されている。第１の実施形態と同様に、関節機構１３０は、土台２の柱状部２ｂの上端に固定された固定部１３１と、この固定部１３１に対し鉛直方向の回転軸心Ｏ周りに回転可能な可動部１３２とからなる。可動部１３２は、土台２の柱状部２ｂの真上に位置して上方へ延びる柱状部１３２ａと、この柱状部１３２ａの上端から水平に延びる直動ユニット設置部１３２ｂとからなる。直動ユニット設置部１３２ｂに、直動ユニット３の基部が設置される。このように、土台２の柱状部２ｂの背丈を低くした代わりに、関節機構１３０の可動部１３２に柱状部１３２ａを設けることで、直動ユニット３の適正な設置高さを確保している。他は、第１の実施形態と同じである。
【００４５】
［第３の実施形態］
図６〜図１１はこの発明の第３の実施形態を示す。図６に示すように、この作業装置１は、回転ユニット４が、１自由度の回転機構である第１の回転機構２１と、２自由度のリンク作動装置２９からなる第２の回転機構とで構成されている。つまり、第１の実施形態（図１参照）における第２の回転機構２２および第３の回転機構２３がリンク作動装置２９に置き換わっている。これ以外は第１の実施形態と同じである。なお、第１の回転機構２１が、請求項で言う「他の回転機構」のことである。
【００４６】
図７に示すように、リンク作動装置２９は、パラレルリンク機構３０と、このパラレルリンク機構３０を作動させる姿勢制御用アクチュエータ３１とで構成される。図８および図９は、パラレルリンク機構３０だけを取り出して表わした斜視図であり、互いに異なる状態を示している。これら図７〜図９に示すように、パラレルリンク機構３０は、基端側のリンクハブ３２に対し先端側のリンクハブ３３を３組のリンク機構３４を介して姿勢変更可能に連結してなる。なお、図７では、１組のリンク機構３４のみが示されている。リンク機構３４の数は、４組以上であっても良い。
【００４７】
各リンク機構３４は、基端側の端部リンク部材３５、先端側の端部リンク部材３６、および中央リンク部材３７で構成され、４つの回転対偶からなる４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３５，３６はＬ字状をなし、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ３２および先端側のリンクハブ３３に回転自在に連結されている。中央リンク部材３７は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材３５，３６の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。
【００４８】
パラレルリンク機構３０は、２つの球面リンク機構を組み合わせた構造であって、リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６の各回転対偶、および端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７の各回転対偶の中心軸が、基端側と先端側においてそれぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ（図７）で交差している。また、基端側と先端側において、リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６の各回転対偶とそれぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢからの距離も同じであり、端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７の各回転対偶とそれぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢからの距離も同じである。端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γ（図７）を持っていてもよいし、平行であってもよい。
【００４９】
図１０は図７のＸ−Ｘ断面図であって、同図に、基端側のリンクハブ３２と基端側の端部リンク部材３５の各回転対偶の中心軸Ｏ１と、中央リンク部材３７と基端側の端部リンク部材３５の各回転対偶の中心軸Ｏ２と、基端側の球面リンク中心ＰＡとの関係が示されている。つまり、中心軸Ｏ１と中心軸Ｏ２とが交差する点が球面リンク中心ＰＡである。先端側のリンクハブ３３および先端側の端部リンク部材３６の形状ならびに位置関係も図１０と同様である（図示せず）。図の例では、リンクハブ３２（３３）と端部リンク部材３５（３６）との各回転対偶の中心軸Ｏ１と、端部リンク部材３５（３６）と中央リンク部材３７との各回転対偶の中心軸Ｏ２とが成す角度αが９０°とされているが、前記角度αは９０°以外であっても良い。
【００５０】
３組のリンク機構３４は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、図１１に示すように、各リンク部材３５，３６，３７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３７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１１は、一組のリンク機構３４を直線で表現した図である。この実施形態のパラレルリンク機構３０は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ３２および基端側の端部リンク部材３５と、先端側のリンクハブ３３および先端側の端部リンク部材３６との位置関係が、中央リンク部材３７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。各中央リンク部材３７の中央部は、共通の軌道円Ｄ上に位置している。
【００５１】
基端側のリンクハブ３２と先端側のリンクハブ３３と３組のリンク機構３４とで、基端側のリンクハブ３２に対し先端側のリンクハブ３３が直交２軸回りに回転自在な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３２に対して先端側のリンクハブ３３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３２に対する先端側のリンクハブ３３の可動範囲を広くとれる。
【００５２】
例えば、球面リンク中心ＰＡ，ＰＢを通り、リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６の各回転対偶の中心軸Ｏ１（図１０）と直角に交わる直線をリンクハブ３２，３３の中心軸ＱＡ，ＱＢとした場合、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢとの折れ角θ（図１１）の最大値を約±９０°とすることができる。また、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の旋回角φ（図１１）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３２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３３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３２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢが傾斜した水平角度のことである。
【００５３】
基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の姿勢変更は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢとの交点Ｏを回転中心として行われる。図８は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢが同一線上にある状態を示し、図９は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢが或る作動角をとった状態を示す。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Ｌ（図１１）は変化しない。
【００５４】
各リンク機構３４が次の各条件を満たす場合、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ３２および基端側の端部リンク部材３５と、先端側のリンクハブ３３および先端側の端部リンク部材３６とは同じに動く。よって、パラレルリンク機構３０は、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して機能する。
条件１：各リンク機構３４におけるリンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６との回転対偶の中心軸Ｏ１の角度および長さが互いに等しい。
条件２：リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６との回転対偶の中心軸Ｏ１および端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７との回転対偶の中心軸Ｏ２が、基端側および先端側において球面リンク中心ＰＡ，ＰＢで交差する。
条件３：基端側の端部リンク部材３５と先端側の端部リンク部材３６の幾何学的形状が等しい。
条件４：中央リンク部材３７における基端側部分と先端側部分の幾何学的形状が等しい。
条件５：中央リンク部材３７の対称面に対して、中央リンク部材３７と端部リンク部材３５，３６との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
【００５５】
図７〜図９に示すように、基端側のリンクハブ３２は、基端部材４０と、この基端部材４０と一体に設けられた３個の回転軸連結部材４１とで構成される。図１０に示すように、基端部材４０は中央部に円形の貫通孔４０ａを有し、この貫通孔４０ａの周囲に３個の回転軸連結部材４１が円周方向に等間隔で配置されている。貫通孔４０ａの中心は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡ（図７）上に位置する。各回転軸連結部材４１には、軸心が基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと交差する回転軸４２が回転自在に連結されている。この回転軸４２に、基端側の端部リンク部材３５の一端が連結される。
【００５６】
図１０に示すように、回転軸４２は、２個の軸受４３を介して回転軸連結部材４１に回転自在に支持されている。軸受４３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。これらの軸受４３は、回転軸連結部材４１に設けられた内径孔４４に嵌合状態で設置され、圧入、接着、加締め等の方法で固定してある。他の回転対偶部に設けられる軸受の種類および設置方法も同様である。
【００５７】
回転軸４２には、この回転軸４２と一体に回転するように、基端側の端部リンク部材３５の一端と後記扇形のかさ歯車４５とが結合されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材３５の一端に切欠き部４６が形成されており、この切欠き部４６の両側部分である内外の回転軸支持部４７，４８間に回転軸連結部材４１が配置される。かさ歯車４５は、内側の回転軸支持部４７の内側面に当接して配置される。そして、回転軸４２を内側から、かさ歯車４５に形成された貫通孔、内側の回転軸支持部４７に形成された貫通孔、軸受４３の内輪、外側の回転軸支持部４８に形成された貫通孔の順に挿通し、回転軸４２の頭部４２ａと回転軸４２のねじ部４２ｂに螺着したナット５０とで、かさ歯車４５、内外の回転軸支持部４７，４８、および軸受４３の内輪をそれぞれ挟み込んでこれらを互いに結合する。内外の回転軸支持部４７，４８と軸受４３との間にスペーサ５１，５２が介在させてあり、ナット５０の螺着時に軸受４３に予圧を付与する構成である。
【００５８】
基端側の端部リンク部材３５の他端には、回転軸５５が結合される。回転軸５５は、２個の軸受５３を介して中央リンク部材３７の一端に回転自在に連結されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材３５の他端に切欠き部５６が形成されており、この切欠き部５６の両側部分である内外の回転軸支持部５７，５８間に中央リンク部材３７の一端が配置される。そして、回転軸５５を外側から、外側の回転軸支持部５８に形成された貫通孔、軸受５３の内輪、内側の回転軸支持部５７に形成された貫通孔の順に挿通し、回転軸５５の頭部５５ａと回転軸５５のねじ部５５ｂに螺着したナット６０とで、内外の回転軸支持部５７，５８、および軸受５３の内輪をそれぞれ挟み込んでこれらを互いに結合する。内外の回転軸支持部５７，５８と軸受５３との間にスペーサ６１，６２が介在させてあり、ナット６０の螺着時に軸受５３に予圧を付与する構成である。
【００５９】
図８、図９に示すように、先端側のリンクハブ３３は、先端部材７０と、この先端部材７０の内面に円周方向等配で設けられた３個の回転軸連結部材７１とで構成される。各回転軸連結部材７１が配置される円周の中心は、先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢ上に位置する。各回転軸連結部材７１は、軸心がリンクハブ中心軸ＱＢと交差する回転軸７３が回転自在に連結されている。この先端側のリンクハブ３３の回転軸７３に、先端側の端部リンク部材３６の一端が連結される。先端側の端部リンク部材３６の他端には、中央リンク部材３７の他端に回転自在に連結された回転軸７５が連結される。先端側のリンクハブ３３の回転軸７３および中央リンク部材３７の回転軸７５は、それぞれ前記回転軸４２，５５と同じように２個の軸受（図示せず）を介して回転軸連結部材７１および中央リンク部材３７の他端にそれぞれ回転自在に連結されている。
【００６０】
図７に示すように、パラレルリンク機構３０は、基端部材４０を複数本のシャフト８１を介してベース部材８０と連結することで、第１の回転機構２１に設置される。基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと、第１の回転機構２１の回転軸心２１ｂとは同一線上に位置する。前記ベース部材８０は、第１の回転機構２１の回転部分２１ａに固定された部材である。基端部材４０の外周縁とベース部材８０の外周縁間にカバー８２が取り付けられており、基端部材４０とベース部材８０との間は外部から遮蔽された遮蔽空間８３となっている。
【００６１】
パラレルリンク機構３０を作動させる姿勢制御用アクチュエータ３１は、前記遮蔽空間８３に配置され、前記基端部材４０に設置されている。姿勢制御用アクチュエータ３１の数は、リンク機構３４と同数の３個である。姿勢制御用アクチュエータ３１はモータ等のロータリアクチュエータからなり、その回転出力軸３１ａに取り付けたかさ歯車７６と基端側のリンクハブ３２の前記回転軸４２に取り付けられた前記扇形のかさ歯車４５とが噛み合っている。かさ歯車７６と扇形のかさ歯車４５とで軸直交型の減速機７７が構成される。かさ歯車ではない他の機構（例えばウォーム機構）を用いて軸直交型の減速機を構成しても良い。
【００６２】
なお、この例では、リンク機構３４と同数の姿勢制御用アクチュエータ３１が設けられているが、３組のリンク機構３４のうち少なくとも２組に姿勢制御用アクチュエータ３１が設けられていれば、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の姿勢を確定することができる。
【００６３】
リンク作動装置２９は、各姿勢制御用アクチュエータ３１を回転駆動することで、パラレルリンク機構３０を作動させる。詳しくは、姿勢制御用アクチュエータ３１を回転駆動すると、その回転が軸直交型の減速機７７を介して減速して回転軸４２に伝達されて、基端側のリンクハブ３２に対する基端側の端部リンク部材３５の角度が変更する。それにより、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の位置および姿勢が決まる。基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと第１の回転機構２１の回転軸心２１ｂとが同一線上に位置するため、座標計算が容易である。
【００６４】
また、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと第１の回転機構２１の回転軸心２１ｂとが同一線上に位置すると、作業者が作業装置１の動作をイメージし易いため、簡単に操作できる。例えば、直動ユニット３で決定される３自由度の位置を固定し、かつ回転ユニット４で決定される３自由度の角度のうち２自由度の角度を固定し、残りの１自由度の角度（例えば、先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢ周りの角度）だけを変更してエンドエフェクト５の姿勢を変えながら作業を行うことができる。
【００６５】
先に説明したように、リンク作動装置２９は可動範囲が広くスムーズな動作が可能であるため、回転ユニット４にリンク作動装置２９が含まれていると、高速で木目細かい作業を行うことができる。また、リンク作動装置２９はコンパクトな構成でありながら可動範囲が広いため、作業装置１の全体がコンパクトな構成になる。
【００６６】
この実施形態のように、リンク作動装置２９の基端側に第１の回転機構２１を配置し、先端側のリンクハブ３３にエンドエフェクタ５を搭載した構成であると、リンク作動装置２９の負荷を軽減できるため、リンク作動装置２９のコンパクト化、軽量化を実現できる。リンク作動装置２９のパラレルリンク機構３０は等速自在継手の構成であるため、リンク作動装置２９と第１の回転機構２１との協調制御により、エンドエフェクト５の姿勢を、先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢ周りの角度のみ変えながら行う作業が容易である。但し、姿勢制御用アクチュエータ３１に接続するケーブルについて考慮する必要があるため、回転角は制限される。
【００６７】
図１２は第１の回転機構２１とリンク作動装置２９の並びとを図７の構成とは逆にした回転ユニット４を示す。この場合、リンク作動装置２９の先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢと、第１の回転機構２１の回転軸心２１ｂとが同一線上に位置している。他は、図７の構成と同じである。
【００６８】
この回転ユニット４の構成であると、姿勢制御用アクチュエータ３１に接続されるケーブルの配線が容易であり、回転角の制限を受け難い。反面、リンク作動装置２９の負荷が増大するという欠点がある。他は、図７の構成と同じ作用・効果が得られる。
【００６９】
［第４の実施形態］
図１３〜図１５はこの発明の第４の実施形態を示す。図１３に示すように、この作業装置１も、第３の実施形態（図６参照）と同様に、回転ユニット４が、１自由度の回転機構である第１の回転機構２１と、２自由度の回転機構であるリンク作動装置２９とで構成されている。この作業装置１が第３の実施形態と異なる点は、リンク作動装置２９の各姿勢制御用アクチュエータ３１の中心部に第１の回転機構２１が配置されていることである。
【００７０】
図１４に示すように、第１の回転機構２１は、ベース部材８０に固定された固定部分９０と、リンク作動装置２９の基端部材４０に固定された回転部分９１と、固定部分９０に対して回転部分９１を回転自在に支持する２つの軸受９２と、固定部分９０に設置された駆動源であるモータ９３と、このモータ９３の回転を回転部分９１に伝達する一対の平歯車９４，９５とを備える。
【００７１】
前記ベース部材８０は、回転ユニット取付部材２０に固定されている。前記固定部分９０は、ベース部材８０に固定された断面馬蹄形の第１取付部材９６と、この第１取付部材９６に底部９７ａで固定され底部９７ａの外周縁から筒状部９７ｂが図１４の上方に延びた第２取付部材９７とでなる。前記回転部分９１は、その回転軸心９１ａが基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと同軸上に位置するように、基端側のリンクハブ３２の基端部材４０に固定されている。前記２つの軸受９２は、第２取付部材９７の筒状部９７ｂの内周に配置されている。
【００７２】
前記モータ９３は、断面馬蹄形をした第１取付部材９６の凹部９６ａに配置され、第２取付部材９７の底部９７ａに固定されている。モータ９３の出力軸９３ａは第２取付部材９７に底部９７ａを貫通して上方へ延び、その上端に駆動側の平歯車９４が取り付けられている。駆動側の平歯車９４は、回転部分９１に取り付けられた従動側の平歯車９５と噛み合っている。従動側の平歯車９５は、回転部分９１の外周に嵌合し、回転部分９１の下端に設けられたねじ部に螺合したナット９８によって締付け固定される。
【００７３】
第２取付部材９７の底部９７ａ、回転部分９１、および基端部材４０には、回転部分９１の回転軸心９１ａに沿って貫通する配線用孔１００，１０１，１０２がそれぞれ設けられている。基端部材４０の外周縁には、ベース部材８０の外周縁近傍にかけて延びるカバー８２が取り付けられている。カバー８２とベース部材８０とは結合されていない。
【００７４】
図７の構成と同様に、リンク作動装置２９の３つの姿勢制御用アクチュエータ３１は、基端部材４０における仮想の円周上に配置されており、各姿勢制御用アクチュエータ３１の回転出力軸３１ａの回転駆動力が軸直交型の減速機７７を介してリンク機構３４に伝達される構成である。姿勢制御用アクチュエータ３１が上記配置である場合、この実施形態のように、各姿勢制御用アクチュータ３１の並びの中心部に第１の回転機構２１を配置することができる。これにより、回転ユニット４がコンパクトな構成になる。
【００７５】
モータ９３を駆動すると、回転部分９１と共にリンク作動装置２９の全体およびカバー８２が回転する。前記配線用孔１００，１０１，１０２に配線を通すことで、リンク機構３４と干渉させることなくリンク作動装置２９の内部空間の側からエンドエフェクタ５に配線を繋げることができる。このため、姿勢制御用アクチュエータ３１に接続されるケーブル等の配索に関する制約が少なくなる。なお、リンク作動装置２９の内部空間は、基端側のリンクハブ３２と先端側のリンクハブ３３と、各リンク機構３４で囲まれた空間を指す。
【００７６】
図１６は、異なる回転ユニットの要部の正面図である。この回転ユニット４は、リンク作動装置２９の各姿勢制御用アクチュエータ３１の中心部に第１の回転機構２１が配置されている。この点は図１４に示す構成と同じであるが、第１の回転機構２１の駆動源が中空軸モータ１１０である点が図１４に示す構成と異なっている。
【００７７】
前記中空軸モータ１１０は、モータ本体１１０ａがモータ取付部材１１１を介してベース部材８０に固定され、出力軸１１０ｂに基端側のリンクハブ３２の基端部材４０が固定される。中空軸モータ１１０は、モータ本体１１０ａおよび出力軸１１０ｂを軸方向に貫通する配線用孔１１２を有する。また、基端側のリンクハブ３２の基端部材４０にも、前記配線用孔１１２と同軸上に配線用孔１１３が設けられている。これ以外は図１４に示す構成と同じであり、図１４に示す構成と同様の作用・効果が得られる。
【００７８】
［双腕型作業装置］
図１７〜図１９は、この発明の一実施形態にかかる双腕型作業装置を示す。図１７の正面図、図１８の斜視図に示すように、この双腕型作業装置１２０は、第４の実施形態の作業装置１（図１３参照）を互いに幾何学的に対称となるように２つ並べて配置してある。但し、土台２および関節機構１３０は各作業装置１，１で共通である。すなわち、土台２の上端に関節機構１３０の固定部１３１が固定され、この固定部１３１に対し回転可能に可動部１３２が設けられている。可動部１３２は、一対の直動ユニット設置部１３２ｂ，１３２ｂが固定部１３１の両側に水平に延びており、各直動ユニット設置部１３２ｂ，１３２ｂに、各作業装置１，１の直動ユニット３，３の基部がそれぞれ設置されている。可動部１３２は、共通の駆動機構１３３により回転軸心Ｏ周りに回転させられる。この実施形態は、第４の実施形態の作業装置１を使用しているが、他の実施形態の作業装置を使用しても良い。
【００７９】
このように、作業装置１を２つ並べた双腕型とすることで、人が両手で行うような作業が可能となる。これにより、人の代わりとなる作業、特に部品の組立てのような作業を行うことができる。
【００８０】
図１９は、図１７、図１８に示す双腕型作業装置１２０の直動ユニット３，３の平面図である。これらの直動ユニット３，３は、第１の実施形態（図１参照）、第２の実施形態（図５参照）、第３の実施形態（図６参照）、および第４の実施形態（図１３参照）の各作業装置１の直動ユニット３と同様に、第１の直動アクチュエータ１１および第２の直動アクチュータ１２の各モータ１１ｂ，１２ｂが、直動アクチュエータ１１，１２の中心軸上に配置されている。
【００８１】
図２０は、直動ユニット３，３の別の形態を示す平面図である。これらの直動ユニット３，３は、第１の直動アクチュエータ１１および第２の直動アクチュータ１２の各モータ１１ｂ，１２ｂが直動アクチュエータ１１，１２の中心軸からずらして配置されており、モータ１１ｂ，１２ｂの回転がチェーン等の動力伝達手段１２１を介して直動アクチュエータ１１，１２の駆動部へ伝達されるようになっている。
双腕型作業装置１２０の仕様に応じて、直動ユニット３を図１９の形態または図２０の形態に変更することが可能である。直動ユニット３と回転ユニット４が別々に設けられているため、上記の形態の変更が容易である。
【００８２】
図２１は、この発明の異なる実施形態にかかる双腕型作業装置を示す。この双腕型作業装置１２０は、土台２の背丈が低く、関節機構１３０が床面近くの低い高さ位置に配置されている。図１７に示す双腕型作業装置１２０と同様に、関節機構１３０は、土台２の上端に固定された固定部１３１と、この固定部１３１に対し鉛直方向の回転軸心Ｏ周りに回転可能な可動部１３２とからなる。可動部１３２は、土台２の真上に位置して上方へ延びる柱状部１３２ａを有し、この柱状部１３２ａの上端から一対の直動ユニット設置部１３２ｂ，１３２ｂが柱状部１３２ａの両側に水平に延びている。そして、各直動ユニット設置部１３２ｂ，１３２ｂに、各作業装置１、１の直動ユニット３，３の基部がそれぞれ設置される。このように、土台２の背丈を低くした代わりに、関節機構１３０の可動部１３２に柱状部１３２ａを設けることで、直動ユニット３の適正な設置高さを確保している。他は、図１７に示す双腕型作業装置１２０と同じである。
【００８３】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８４】
１…作業装置
２…土台
３…直動ユニット
４…回転ユニット
５…エンドエフェクタ
１１…第１の直動アクチュエータ
１１ａ…ステージ
１２…第２の直動アクチュエータ
１２ａ…ステージ
１３…第３の直動アクチュエータ
１３ａ…ステージ（直動ユニットの出力部）
２０…回転ユニット取付部材（回転ユニットの基部）
２１…第１の回転機構
２２…第２の回転機構
２３…第３の回転機構
２３ａ…回転部分（回転ユニットの出力部）
２９…リンク作動装置
３１…姿勢制御用アクチュエータ
３２…基端側のリンクハブ
３３…先端側のリンクハブ
３４…リンク機構
３５…基端側の端部リンク部材
３６…先端側の端部リンク部材
３７…中央リンク部材
１２０…双腕型作業装置
１３０…関節機構
１３１…固定部
１３２…可動部
Ｏ１…リンクハブと端部リンク部材の回転対偶の中心軸
Ｏ２…端部リンク部材と中央リンク部材の回転対偶の中心軸
ＰＡ，ＰＢ…球面リンク中心
ＱＡ，ＱＢ…リンクハブの中心軸
Ｓ…作業空間
【図１】
2018075678.tif 000003
【図２】
2018075678.tif 000004
【図３】
2018075678.tif 000005
【図４】
2018075678.tif 000006
【図５】
2018075678.tif 000007
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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