(57)【要約】【課題】内輪と外輪との球面接触部にシールを設けることなく潤滑剤の散逸を防止することができ、簡易でコンパクトな構成の球面すべり軸受、およびこの球面すべり軸受を用いたリンク作動装置を提供する。【解決手段】球面すべり軸受１は、凹球面のすべり面２ａを有する外輪２と、この外輪２のすべり面２ａと摺動自在な凸球面のすべり面３ａを有する内輪３とを備える。外輪２または内輪３の一部に、外輪２のすべり面２ａと内輪３のすべり面３ａとの間に介在する潤滑剤を保持する柔軟性構造体としての植毛部６が設けられている。例えば、外輪２のすべり面２ａの縁部に、植毛部６が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹球面のすべり面を有する外輪と、この外輪の前記すべり面と摺動自在な凸球面のすべり面を有する内輪とを備え、前記外輪または前記内輪の一部に、前記外輪のすべり面と前記内輪のすべり面との間に介在する潤滑剤を保持する柔軟性構造体が設けられていることを特徴とする球面すべり軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の球面すべり軸受において、前記柔軟性構造体が前記外輪の前記すべり面の縁部に設けられている球面すべり軸受。
【請求項３】
請求項１に記載の球面すべり軸受において、前記柔軟性構造体が前記内輪の前記すべり面の縁部に設けられている球面すべり軸受。
【請求項４】
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するパラレルリンク機構を備え、前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に制御する姿勢制御用アクチュエータが設けられたリンク作動装置において、
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形成された各被接触部に、両端に形成された各接触部が接触して、前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブとを互いに連結する構造体と、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任意の姿勢で静止させるように、前記構造体を介して前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブとの間に力を発生させる力発生手段とが設けられ、
前記基端側のリンクハブまたは前記先端側のリンクハブの前記被接触部、および前記構造体の前記接触部は、互いにすべり接触する凹球面および凸球面のすべり面をそれぞれ有し、前記被接触部と前記接触部とで請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の球面すべり軸受が構成されていることを特徴とするリンク作動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のリンク作動装置において、前記柔軟性構造体が設けられる箇所は、前記パラレルリンク機構が通常の動作時に動く範囲である通常可動範囲を超えて前記パラレルリンク機構が動作するときに、前記被接触部および前記接触部の両方またはどちらか一方が前記柔軟性構造体に接触する箇所であるリンク作動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のリンク作動装置において、前記柔軟性構造体は、前記被接触部および前記接触部の両方またはどちらか一方に形成された円周溝に植毛を施したものであるリンク作動装置。
【請求項７】
請求項４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、前記先端側のリンクハブと前記先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記先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先端側の球面リンク中心と称する場合、前記被接触部の前記すべり面の球面中心および前記接触部の前記すべり面の球面中心は、前記基端側の球面リンク中心または前記先端側の球面リンク中心と一致するリンク作動装置。
【請求項８】
請求項７に記載のリンク作動装置において、前記構造体は、前記基端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する基端側構造体部分と、前記先端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する先端側構造体部分とを備え、これら基端側構造体部分および先端側構造体部分のうち一方は雄ねじ部を有し、他方は前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、これら雄ねじ部と雌ねじ部のねじ込み量を変えることで、前記基端側構造体部分および前記先端側構造体部分の各接触部の前記球面中心間の距離が変更されるリンク作動装置。
【請求項９】
請求項７に記載のリンク作動装置において、前記構造体は、前記基端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する基端側構造体部分と、前記先端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する先端側構造体部分とを備え、これら基端側構造体部分および先端側構造体部分に、各接触部の前記球面中心間を結ぶ直線に沿って互いにスライド自在な基端側スライド部および先端側スライド部がそれぞれ設けられたリンク作動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のリンク作動装置において、前記基端側構造体部分と前記先端側構造体部分とで空間部が形成され、この空間部に流体を出し入れすることで、前記基端側スライド部および前記先端側スライド部が互いにスライドさせるリンク作動装置。
【請求項１１】
請求項４ないし請求項１０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が設けられ、これら姿勢制御用アクチュエータが前記力発生手段であり、前記姿勢制御用アクチュエータにより前記基端側のリンクハブに対し前記先端側のリンクハブを任意の姿勢で静止させるとき、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の前記被接触部と前記構造体の前記接触部との間に作用する接触力が大きくなるように前記姿勢制御用アクチュエータを制御する制御手段が設けられたリンク作動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球面すべり軸受、およびこの球面すべり軸受を用いたリンク作動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、パラレルリンク機構を具備する作業装置の一例が開示されている。この作業装置は、ツールを取り付けたトラベリングプレートの位置および姿勢をパラレルリンク機構により変更するようにしたものである。パラレルリンク機構は、下端にトラベリングプレートが連結された複数のリンクを備え、これらリンクの上部が自在継手により角度変更可能に支持されると共に、リンクごとに、自在継手よりも下方に位置する有効長さを変更可能とされている。
【０００３】
また、特許文献２に、他の形態のリンク作動装置が開示されている。このリンク作動装置に用いられるパラレルリンク機構は、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを、４節連鎖で３組以上のリンク機構によって連結した構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
特許文献１のパラレルリンク機構は、構成が比較的簡単であるが、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と、リンク長が長くなることにより、機構全体の寸法が大きくなって装置の大型化を招くという問題がある。また、機構全体の剛性が低く、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における可搬重量が小さいものに制限されるという問題もある。
【０００６】
特許文献２のパラレルリンク機構は、コンパクトでありながら、高速、高精度で、広範な作動範囲の動作が可能である。このため、三次元空間において精密で広範な作動範囲の動作を行う必要がある機器、例えば医療機器や産業機器に多く用いられるようになってきている。このパラレルリンク機構を備えるリンク作動装置を作業装置として使用する場合、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で固定できるように、基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとを構造体で連結して剛性を高めることが行われる。
【０００７】
前記構造体は、先端側のリンクハブの姿勢が変化しても、構造体が基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブと連結状態に保たれるように、構造体の両端が基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブと球面接触させてある。この球面接触部にはグリース等の潤滑剤を注入することが望ましいが、単に潤滑剤を注入しただけでは、動作時に潤滑剤が散逸してしまう。潤滑剤が散逸して球面接触部が潤滑剤不足となった場合、人手で潤滑剤を補給する必要がある。
【０００８】
そこで、球面接触部の潤滑剤を密封するためのシールを設けることが考えられる。しかし、シールを設けると、シールが構造体と干渉することにより、構造体の可動範囲が制限される可能性がある。構造体の可動範囲が制限されると、リンク作動装置の可動範囲も狭くなる。
【０００９】
この発明の目的は、内輪と外輪との球面接触部にシールを設けることなく潤滑剤の散逸を防止することができ、簡易でコンパクトな構成の球面すべり軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、リンクハブと構造体との球面接触部にシールを設けることなく潤滑剤の散逸を防止することができ、広範な作動範囲を確保することができ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】
【００１０】
この発明の球面すべり軸受は、凹球面のすべり面を有する外輪と、この外輪の前記すべり面と摺動自在な凸球面のすべり面を有する内輪とを備え、前記外輪または前記内輪の一部に、前記外輪のすべり面と前記内輪のすべり面との間に介在する潤滑剤を保持する柔軟性構造体が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、外輪のすべり面と内輪のすべり面との間に介在する潤滑剤が外輪または内輪の一部に設けられた柔軟性構造体によって保持されることにより、潤滑剤の散逸が防止される。このため、シールが不要となり、簡易でコンパクトな構成とすることができる。
【００１２】
前記球面すべり軸受において、前記柔軟性構造体は、前記外輪の前記すべり面の縁部に設けられていてもよい。柔軟性構造体の位置は、外輪のすべり面の縁に対して内側であっても外側であってもよい。
外輪のすべり面の縁部に柔軟性構造体が設けられていると、外輪のすべり面に付着している潤滑剤がすべり面の外側へ移動することが規制される。また、内輪のすべり面の一部が外輪のすべり面から外れるまで動作する場合、内輪のすべり面に付着している潤滑剤のうち余分な潤滑剤が柔軟性構造体に保持されることで、前記余分な潤滑剤が内輪のすべり面から離脱することが抑制される。
【００１３】
また、前記柔軟性構造体は、前記内輪の前記すべり面の縁部に設けられていてもよい。柔軟性構造体の位置は、内輪のすべり面の縁に対して内側であっても外側であってもよい。
内輪のすべり面の縁部に柔軟性構造体が設けられていると、内輪のすべり面に付着している潤滑剤がすべり面の外側へ移動することが規制される。また、外輪のすべり面の一部が内輪のすべり面から外れるまで動作する場合、外輪のすべり面に付着している潤滑剤のうち余分な潤滑剤が柔軟性構造体に保持されることで、前記余分な潤滑剤が外輪のすべり面から離脱することが抑制される。
【００１４】
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するパラレルリンク機構を備え、前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に制御する姿勢制御用アクチュエータが設けられている。
このリンク作動装置において、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形成された各被接触部に、両端に形成された各接触部が接触して、前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブとを互いに連結する構造体と、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任意の姿勢で静止させるように、前記構造体を介して前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブとの間に力を発生させる力発生手段とが設けられ、
前記基端側のリンクハブまたは前記先端側のリンクハブの前記被接触部、および前記構造体の前記接触部は、互いにすべり接触する凹球面および凸球面のすべり面をそれぞれ有し、前記被接触部と前記接触部とで前記球面すべり軸受が構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、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する先端側のリンクハブが直交２軸周りに回転自在な２自由度機構が構成される。この２自由度機構からなるパラレルリンク機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの可動範囲を広くとれる。
【００１６】
基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとを互いに連結する構造体が設けられていることにより、リンク作動装置のガタつきを抑える効果、および剛性を高める効果が得られる。詳しくは、力発生手段により、基端側のリンクハブに対して先端側のリンクハブを任意の姿勢で静止させるように、構造体を介して基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとの間に力を発生させることで、リンク作動装置のガタが無くなり、剛性が向上する。その結果、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調整精度が向上する。基端側のリンクハブまたは先端側のリンクハブの被接触部と構造体の接触部とが球面すべり軸受として構成されているため、先端側のリンクハブの姿勢が変化しても、構造体が基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブと連結状態に保たれる。
【００１７】
被接触部と接触部とで構成される球面すべり軸受は、被接触部と接触部との間に介在する潤滑剤が柔軟性構造体によって保持されることにより、潤滑剤の散逸が防止される。このため、シールが不要となる。また、シールが無いと、シールが構造体と干渉することがなくなり、構造体の可動範囲が制限されない。その結果、リンク作動装置の可動範囲も広くなる。
【００１８】
前記柔軟性構造体が設けられる箇所は、前記パラレルリンク機構が通常の動作時に動く範囲である通常可動範囲を超えて前記パラレルリンク機構が動作するときに、前記被接触部および前記接触部の両方またはどちらか一方が前記柔軟性構造体に接触する箇所であるとよい。
上記箇所に柔軟性構造体が設けられていると、通常可動範囲を超える作動域にパラレルリンク機構が動作するとき、柔軟性構造体に保持されている潤滑剤が、柔軟性構造体に対向する被接触部または接触部のすべり面に付着する。従って、被接触部と接触部間に潤滑剤不足が生じた場合、通常可動範囲を超える作動域にパラレルリンク機構を動作させるだけで、すべり面に潤滑剤を補充することができる。
【００１９】
前記柔軟性構造体は、前記被接触部および前記接触部の両方またはどちらか一方に形成された円周溝に植毛を施したものであってもよい。
円周溝に植毛が施されていると、円周溝に潤滑剤が溜まり易いため、柔軟性構造体に保持される潤滑剤の量が多くなる。
【００２０】
このリンク作動装置において、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、前記先端側のリンクハブと前記先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記先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先端側の球面リンク中心と称する場合、前記被接触部の前記すべり面の球面中心および前記接触部の前記すべり面の球面中心は、前記基端側の球面リンク中心または前記先端側の球面リンク中心と一致しているとよい。
この構成であると、先端側のリンクハブの姿勢変更に合わせて、構造体が滑らかに動作することができる。
【００２１】
前記構造体は、前記基端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する基端側構造体部分と、前記先端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する先端側構造体部分とを備え、これら基端側構造体部分および先端側構造体部分のうち一方は雄ねじ部を有し、他方は前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、これら雄ねじ部と雌ねじ部のねじ込み量を変えることで、前記基端側構造体部分および前記先端側構造体部分の各接触部の前記球面中心間の距離が変更される構成であってもよい。
この構成であると、構造体を介して基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとの間に発生させる力の大きさを容易に調整することができる。
【００２２】
前記構造体は、前記基端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する基端側構造体部分と、前記先端側のリンクハブの前記被接触部と接触する前記接触部を有する先端側構造体部分とを備え、これら基端側構造体部分および先端側構造体部分に、各接触部の前記球面中心間を結ぶ直線に沿って互いにスライド自在な基端側スライド部および先端側スライド部がそれぞれ設けられていてもよい。
この構成としても、前記同様に、構造体を介して基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとの間に発生させる力の大きさを容易に調整することができる。
【００２３】
前記基端側構造体部分と前記先端側構造体部分とで空間部が形成され、この空間部に流体を出し入れすることで、前記基端側スライド部および前記先端側スライド部が互いにスライドさせる構成としてもよい。
この場合も、前記同様に、構造体を介して基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとの間に発生させる力の大きさを容易に調整することができる。
【００２４】
前記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が設けられ、これら姿勢制御用アクチュエータが前記力発生手段であり、前記姿勢制御用アクチュエータにより前記基端側のリンクハブに対し前記先端側のリンクハブを任意の姿勢で静止させるとき、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の前記被接触部と前記構造体の前記接触部との間に作用する接触力が大きくなるように前記姿勢制御用アクチュエータを制御する制御手段が設けられているとよい。
【００２５】
制御手段により、基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブの被接触部と構造体の接触部との間に作用する接触力が大きくなるように、すなわち基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとの間に力が発生するように、力発生手段である姿勢制御用アクチュエータを制御する。これにより、基端側の球面リンク中心と先端側の球面リンク中心間の距離を微小に変動して、被接触部に作用する接触力の大きさが変わる。接触力が大きくなると、この接触力に抗してリンク作動装置を一定の動作位置に保とうとするため、姿勢調整時におけるリンク作動装置全体の剛性が向上する。
【発明の効果】
【００２６】
この発明の球面すべり軸受は、凹球面のすべり面を有する外輪と、この外輪の前記すべり面と摺動自在な凸球面のすべり面を有する内輪とを備え、前記外輪または前記内輪の一部に、前記外輪のすべり面と前記内輪のすべり面との間に介在する潤滑剤を保持する柔軟性構造体が設けられているため、内輪と外輪との球面接触部にシールを設けることなく潤滑剤の散逸を防止することができ、簡易でコンパクトな構成となる。
【００２７】
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するパラレルリンク機構を備え、前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に制御する姿勢制御用アクチュエータが設けられ、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形成された各被接触部に、両端に形成された各接触部が接触して、前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブとを互いに連結する構造体と、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任意の姿勢で静止させるように、前記構造体を介して前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブとの間に力を発生させる力発生手段とが設けられ、前記基端側のリンクハブまたは前記先端側のリンクハブの前記被接触部、および前記構造体の前記接触部は、互いにすべり接触する凹球面および凸球面のすべり面をそれぞれ有し、前記被接触部と前記接触部とで前記球面すべり軸受が構成されているため、リンクハブと構造体との球面接触部にシールを設けることなく潤滑剤の散逸を防止することができ、広範な作動範囲を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる球面すべり軸受の左半分を外形で表し、右半分を断面で表した図である。
【図２】この発明の第２の実施形態にかかる球面すべり軸受の左半分を外形で表し、右半分を断面で表した図である。
【図３】この発明の一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に制御系のブロック図を加えた図である。
【図４】同リンク作動装置の異なる状態を示す一部を省略した正面図である。
【図５】同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６】図３のVI−VI断面図である。
【図７】同パラレルリンク機構の１つのリンク機構を直線で表現した図である。
【図８】同リンク作動装置の一部の破断側面図である。
【図９】図８の部分拡大図であって、基端側のリンクハブと構造体の球面接触部を示す。
【図１０】同リンク作動装置の構造体の断面図である。
【図１１】他の構造体の断面図である。
【図１２】さらに他の構造体の断面図である。
【図１３】姿勢検出手段の一例の概略構成図である。
【図１４】他の球面接触部の断面図である。
【図１５】さら他の球面接触部の断面図に部分拡大図を加えた図である。
【図１６】他のパラレルリンク機構の断面図である。
【図１７】同パラレルリンク機構の球面接触部の断面図である。
【図１８】他の球面接触部の断面図に部分拡大図を加えた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この発明の実施形態にかかる球面すべり軸受を図面と共に説明する。
［球面すべり軸受の第１の実施形態］
図１は第１の実施形態を示す。この球面すべり軸受１は、凹球面のすべり面２ａを有する外輪２と、凸球面のすべり面３ａを有する内輪３とを備える。外輪２のすべり面２ａと内輪３のすべり面３ａは互いに摺動自在である。内輪２には貫通孔４が設けられ、この貫通孔４に軸５が嵌合している。この実施形態の場合、外輪２のすべり面２ａよりも内輪３のすべり面３ａの方が広いが、逆であってもよい。
【００３０】
外輪２のすべり面２ａと内輪３のすべり面３ａとの間には、グリース等の潤滑剤が介在させてある。この潤滑剤を両すべり面２ａ，３ａ間に保持するために、内輪３の両端面３ｂ，３ｂにおける前記すべり面３ａに隣接する縁部に、柔軟性構造体としての植毛部６，６が設けられている。植毛部６は、複数の繊維を植毛したものである。植毛部６に用いられる繊維の種類、植毛方法については、後で詳しく説明する。
【００３１】
この構成の球面すべり軸受１は、外輪２のすべり面２ａと内輪３のすべり面３ａとの間に介在する潤滑剤が内輪３に設けられた植毛部６によって保持されることにより、潤滑剤の散逸が防止される。詳しくは、内輪３のすべり面３ａの縁部に設けられた植毛部６，６によって、すべり面３ａに付着している潤滑剤がすべり面３ａの外側へ移動することが規制される。また、外輪２のすべり面２ａの一部が内輪３のすべり面３ａから外れるまで動作した場合、外輪２のすべり面２ａに付着している潤滑剤のうち余分な潤滑剤が植毛部６に保持されることで、前記余分な潤滑剤が外輪２のすべり面２ａから離脱することが抑制される。
【００３２】
このように、植毛部６，６によって潤滑剤の散逸が防止されるため、潤滑剤を密封するためのシールが不要となり、球面すべり軸受１を簡易でコンパクトな構成とすることができる。図１の例では、植毛部６，６の設けられる位置が、内輪３のすべり面３ａの縁部に隣接する端面３ｂ，３ｂであるが、すべり面３ａ内の縁部に隣接する箇所であってもよい。
【００３３】
［球面すべり軸受の第２の実施形態］
図２は第２の実施形態を示す。この球面すべり軸受１は、外輪２の両端面２ｂ，２ｂにおける前記すべり面２ａに隣接する縁部に、植毛部７，７が設けられている。植毛部７，７の設けられる位置は、外輪２のすべり面２ａ内の縁部に隣接する箇所であってもよい。他は、第１の実施形態と同じである。
【００３４】
この構成の球面すべり軸受１も、前記同様に、外輪２のすべり面２ａと内輪３のすべり面３ａとの間に介在する潤滑剤が外輪２に設けられた植毛部７によって保持されることにより、前記同様に、潤滑剤の散逸が防止される。このため、潤滑剤を密封するためのシールが不要となり、球面すべり軸受１を簡易でコンパクトな構成とすることができる。
【００３５】
［植毛について］
柔軟性構造体としての前記植毛部６，７に用いられる繊維の種類、その植毛方法等について説明する。
植毛部は、短繊維を植毛して形成される。植毛方法としては、静電植毛、静電吹付け植毛等を採用できる。静電植毛は、加工素材に接着剤を塗布し、高電圧電極により静電界を作り、その静電吸引力で短繊維を接着剤に立毛させる技術である。静電植毛の特長は、複雑形状でも容易にかつ均一に加工することができること、金属、プラスチック、紙等の植毛対象物の材質を選ばないこと等が挙げられる。静電吹付け植毛は、静電植毛とほぼ同じ原理であるが、短繊維をエアで接着層に吹き付けることで、短繊維が基材表面に対して傾き、一定の角度で固定される特徴がある。静電吹付け植毛は、静電植毛と比べて植毛密度が低いことから、少量の短繊維で植毛することができる。このため、量産の場合、短繊維の削減と時間短縮によるコスト削減が期待できる。
【００３６】
植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレート等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロン等の合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバー等の無機繊維、（３）レーヨン、アセテート等の再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛等の天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。これらの植毛用繊維のうち合成樹脂繊維は、油による膨潤や溶解等が生じ難く化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、植毛に用いるのに適する。中でも、ポリアミド繊維は、耐衝撃性や耐摩耗性に優れているため、より好ましい。
【００３７】
短繊維の形状としては、植毛部の形成箇所において、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜３０％が好ましい。短繊維の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状は、ストレート形状と比較して、油を多く保持することができる。多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、油の表面張力を大きくすることができる。それぞれの特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
【００３８】
接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等を主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン‐酢酸ビニル共重合体系接着剤等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３９】
本発明の各実施形態においては、柔軟性構造体として、植毛部６，７が形成されている例を示したが、柔軟性構造体として、軟質発泡材または軟質樹脂材を用いてもよい。軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。軟質樹脂材としては、コルク材、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。
【００４０】
［リンク作動装置］
次に、図３〜図１２と共に、この発明の球面すべり軸受を備えたリンク作動装置について説明する。
図３、図４はこのリンク作動装置の互いに異なる状態を示す正面図である。リンク作動装置１１は、基台１２と、この基台１２に基端側が支持されたパラレルリンク機構１３と、このパラレルリンク機構１３を動作させる姿勢制御用アクチュエータ１４とを備え、パラレルリンク機構１３の先端側に、医療用アクチュエータ等の駆動装置が装着される。リンク作動装置１１は、他に、パラレルリンク機構１３の基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３とを連結する構造体１５、および制御手段１６（図３）を備える。
【００４１】
基台１２は、ベース部材１７、モータ取付部材１８、およびリンク取付部材１９からなる３層構造である。下層のベース部材１７は、下端に設けた円板等の板状部１７ａにより、水平な設置面Ｆ上に設置される。中層のモータ取付部材１８は、下端に円板等の板状部１８ａを有し、ベース部材１７の上に設置される。上層のリンク取付部材１９は、円板等の板状であり、モータ取付部材１８の上に設置される。
【００４２】
図５はパラレルリンク機構１３を三次元的に表わした斜視図である。このパラレルリンク機構１３は、基端側のリンクハブ２２に対し先端側のリンクハブ２３を３組のリンク機構２４を介して姿勢変更可能に連結したものである。なお、図３、図４では、１組のリンク機構２４のみが示されている。リンク機構２４の数は、４組以上であってもよい。
【００４３】
図５において、各リンク機構２４は、基端側の端部リンク部材２５、先端側の端部リンク部材２６、および中央リンク部材２７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２５，２６はＬ字状をなし、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３に回転自在に連結されている。中央リンク部材２７は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材２５，２６の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。
【００４４】
パラレルリンク機構１３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２２，２３と端部リンク部材２５，２６の各回転対偶、および端部リンク部材２５，２６と中央リンク部材２７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３、図４）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２２，２３と端部リンク部材２５，２６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２５，２６と中央リンク部材２７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２５，２６と中央リンク部材２７との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γ（図５）を持っていてもよいし、平行であってもよい。
【００４５】
図６は図３のVI−VI断面図であって、同図に、基端側のリンクハブ２２と基端側の端部リンク部材２５の各回転対偶の中心軸Ｏ１と、中央リンク部材２７と基端側の端部リンク部材２５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２３および先端側の端部リンク部材２６の形状ならびに位置関係も図６と同様である（図示せず）。図示例では、リンクハブ２２（２３）と端部リンク部材２５（２６）の各回転対偶の中心軸Ｏ１と、端部リンク部材２５（２６）と中央リンク部材２７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°以外であってもよい。
【００４６】
３組のリンク機構２４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７に示すように、各リンク部材２５，２６，２７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２７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７は、一組のリンク機構２４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１は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ２２および基端側の端部リンク部材２５と、先端側のリンクハブ２３および先端側の端部リンク部材２６との位置関係が、中央リンク部材２７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２７の中央部は、共通の軌道円上に位置している。
【００４７】
基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３と３組のリンク機構２４とで、基端側のリンクハブ２２に対し先端側のリンクハブ２３が直交２軸周りに回転自在な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２２に対して先端側のリンクハブ２３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２２に対する先端側のリンクハブ２３の可動範囲を広くとれる。
【００４８】
例えば、球面リンク中心ＰＡ，ＰＢを通り、リンクハブ２２，２３と端部リンク部材２５，２６の各回転対偶の中心軸Ｏ１（図６）と直角に交わる直線をリンクハブ２２，２３の中心軸ＱＡ，ＱＢとした場合、基端側のリンクハブ２２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ２３の中心軸ＱＢの折れ角θ（図５）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２２に対する先端側のリンクハブ２３の旋回角φ（図５）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２２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ２３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２２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ２３の中心軸ＱＢが傾斜した水平角度のことである。
【００４９】
基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢変更は、基端側のリンクハブ２２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ２３の中心軸ＱＢの交点Ｏを回転中心として行われる。図３は、基端側のリンクハブ２２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３の中心軸ＱＢが同一線上にある状態を示し、図４は、基端側のリンクハブ２２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ２３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は変化しない。
【００５０】
各リンク機構２４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２２および基端側の端部リンク部材２５と、先端側のリンクハブ２３および先端側の端部リンク部材２６とは同じに動く。
条件１：各リンク機構２４におけるリンクハブ２２，２３と端部リンク部材２５，２６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２２，２３と端部リンク部材２５，２６との回転対偶の中心軸Ｏ１および端部リンク部材２５，２６と中央リンク部材２７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２５と先端側の端部リンク部材２６の幾何学的形状が等しい。
条件４：中央リンク部材２７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２７の対称面に対して、中央リンク部材２７と端部リンク部材２５，２６との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
【００５１】
図５に示すように、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３は、外周面を構成する６つの側面３０のうちの１つ置きに離れた３つの側面３０に、基端側および先端側の端部リンク部材２５，２６がそれぞれ回転自在に連結されている。
【００５２】
図６に示すように、基端側のリンクハブ２２の側面３０から軸部３１が突出し、この軸部３１の外周に２つの軸受３２の内輪（図示せず）が嵌合し、基端側の端部リンク部材２５の基端側の端部の内周に軸受３２の外輪（図示せず）が嵌合している。つまり、内輪は基端側のリンクハブ２２に固定され、外輪が基端側の端部リンク部材２５と共に回転する構造である。軸受３２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３３による締付けでもって所定の予圧量を付与して固定されている。軸受３２としては、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。先端側のリンクハブ２３と先端側の端部リンク部材２６の連結部も、同様の構造である。
【００５３】
また、基端側の端部リンク部材２５と中央リンク部材２７の回転対偶部も２個の軸受３５を介して互いに回転自在に連結されている。すなわち、基端側の端部リンク部材２５に軸受３５の外輪（図示せず）が外嵌し、中央リンク部材２７に設けた軸部３６に軸受３５の内輪（図示せず）が外嵌している。軸受３５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３７による締付けでもって所定の予圧量を付与して固定されている。軸受３５としては、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。先端側の端部リンク部材２６と中央リンク部材２７の連結部も、同様の構造である。
【００５４】
図３、図４において、前記姿勢制御用アクチュエータ１４は、基端側のリンクハブ２２に対して基端側の端部リンク部材２５を回動させることで、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢を変更させる。先端側のリンクハブ２３の姿勢制御だけであれば、３組のリンク機構２４のうち２組に姿勢制御用アクチュエータ１４が設けられていればよい。しかし、この実施形態では、姿勢制御用アクチュエータ１４が、基端側のリンクハブ２２に対して先端側のリンクハブ２３を任意の姿勢で静止させるように構造体１５に力を発生させる力発生手段としても用いられるため、３組のリンク機構２４のすべてに姿勢制御用アクチュエータ１４が設けられている。
【００５５】
各姿勢制御用アクチュエータ１４は、ロータリアクチュエータからなり、ブレーキ装置３９が付設されている。ブレーキ装置３９は、例えば電磁ブレーキであって、姿勢制御用アクチュエータ１４の回転軸の回転をロックする機構である。姿勢制御用アクチュエータ１４およびブレーキ装置３９は、前記モータ取付部材１８の板状部１８ａに縦向きに取付けられている。
【００５６】
図８に示すように、姿勢制御用アクチュエータ１４の出力軸１４ａは上方に突出し、この出力軸１４ａとピニオン軸４１とが、カップリング４２を介して互いに連結されている。ピニオン軸４１は、出力軸１４ａと同軸上に配置され、前記リンク取付部材１９に設けた２個の軸受４３により回転自在に支持されている。詳しくは、リンク取付部材１９に形成されたホルダ嵌合孔１９ａに筒状のピニオン軸支持ホルダ４４が嵌合し、このピニオン軸支持ホルダ４４内に２個の軸受４３が収容されている。ピニオン軸支持ホルダ４４は、ボルト４５によりリンク取付部材１９に固定されている。２個の軸受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り、ピニオン軸４１のつば部４１ａと、ピニオン軸４１のねじ部４１ｂに螺合するナット４６とにより、内輪（図示せず）の軸方向位置が位置決めされ、軸支持ホルダ４４のつば部４４ａと、前記ボルト４５により軸支持ホルダ４４と共にリンク取付部材１９に固定された位置決め部材４７とにより、外輪（図示せず）の軸方向位置が位置決めされている。
【００５７】
ピニオン軸４１の前記つば部４１ａよりも上側の部分は、外周に螺旋状のギヤ歯が形成されたピニオン５０とされている。一方、基端側のリンクハブ２２の軸部３１との回転対偶部に連結部材５１が固定して取付けられ、この連結部材５１に、前記ピニオン５０と噛み合う螺旋状のギヤ歯が形成された扇形ギヤ５２が設けられている。扇形ギヤ５２の中心軸は、軸部３１の中心軸と一致する。ピニオン５０の中心軸と扇形ギヤ５２の中心軸とは、正面視で直角の角度を持ち、かつ互いに前後にオフセットされている。すなわち、ピニオン５０および扇形ギヤ５２はハイポイドギヤであり、両者で力伝達機構５３を構成する。ハイポイドギヤからなる力伝達機構５３は、高い減速比をとることができ、正逆両方向に力の伝達が可能である。なお、連結部材５１は、図６に示すように、ボルト５４，５５により先端側の端部リンク部材２５に固定されている。
【００５８】
前記構造体１５は、両端の接触部を基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の被接触部にそれぞれ接触させて、基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３との間に力を発生させるものである。図９は、基端側のリンクハブ２２の被接触部と構造体１５の接触部との球面接触部を示す。この球面接触部は、球面すべり軸受として構成されている。図示は省略するが、先端側のリンクハブ２３の被接触部も同様である。
【００５９】
具体的には、基端側のリンクハブ２２における先端側のリンクハブ（図示せず）と対向する側の端面に、円すい状に先狭まりとなる凹部５６が形成されており、この凹部５６の最奥部が被接触部５７とされている。被接触部５７の表面は、凹球面のすべり面５７ａである。また、構造体１５は両端部分が接触部５８とされている。接触部５８は、表面が凸球面のすべり面５８ａであり、被接触部５７に摺動自在に嵌っている。被接触部５７および接触部５８の各すべり面５７ａ，５８ａの中心は、前記基端側（先端側）の球面リンク中心ＰＡと一致する。
【００６０】
前記凹部５６の円すい面の傾斜角εは、基端側のリンクハブ２２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ２３の中心軸ＱＢの最大折れ角をθｍａｘとした場合、ε＝θｍａｘ／２としてある。最大折れ角をθｍａｘは、リンク作動装置１１を通常の作業で使用した場合における折れ角θ（図５）の最大値である。パラレルリンク機構１３の機構上の限界となる最大可動範囲における折れ角は、通常使用時の最大折れ角をθｍａｘよりも大きい。なお、図９では、凹部５６の円すい面の傾斜角εを、直接示すのではなく、凹部５６の円すい面に平行になったときの端部リンク部材２５の角度で示している。
【００６１】
被接触部５７のすべり面５７ａと接触部５８のすべり面５８ａとの間には、グリース等の潤滑剤が介在させてある。この潤滑剤の散逸を防止するために、リンクハブ２２（２３）の凹部５６の円すい面における被接触部５７のすべり面５７ａに隣接する箇所に、環状の植毛部６０が設けられている。植毛部６０に用いられる繊維の種類や植毛方法は、前記球面すべり軸受１の植毛部６，７と同様である。後述する各植毛部８０，８１，８３，８５についても同様である。
【００６２】
図１０に示すように、構造体１５は、基端側のリンクハブ２２（図示せず）の被接触部５７（図示せず）に嵌る接触部５８を有する基端側構造体部分６２と、先端側のリンクハブ２３（図示せず）の被接触部５７（図示せず）に嵌る接触部５８を有する先端側構造体部分６３とでなり、基端側構造体部分６２の雌ねじ部６２ａと先端側構造体部分６３の雄ねじ部６３ａとが螺合している。これら雄ねじ部６２ａと雌ねじ部６３ａのねじ込み量を変えることで、基端側構造体部分６２および先端側構造体部分６３の各接触部５８の中心間距離Ｍが変更される。基端側構造体部分６２に雄ねじ部（図示せず）を設け、先端側構造体部分６３に雌ねじ部（図示せず）を設けた構成としてもよい。
【００６３】
［構造体の他の例］
構造体１５は、基端側構造体部分６２と先端側構造体部分６３とが互いにスライドさせることで、前記中心間距離Ｍを変更する構成であってもよい。
図１１に示す構造体１５は、基端側構造体部分６２に筒状の基端側スライド部６２ｂを設け、先端側構造体部分６３に前記基端側スライド部６２ｂにスライド自在な先端側スライド部６３ｂを設けて、基端側構造体部分６２および先端側構造体部分６３を互いにスライド可能としている。基端側スライド部６２ｂと先端側スライド部６３ｂとで形成された空間部６４には空気、水、油等の流体が封入されており、この流体の圧力により、基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３との間に発生する力を制御している。空間部６４には、管継手６５を介して外部から流体を供給可能である。空間部６４内に流体を出し入れすることで、基端側スライド部６２ｂおよび先端側スライド部６３ｂを互いに摺動させて、前記中心間距離Ｍを変更する。基端側スライド部６２ｂと先端側スライド部６３ｂとの接触面は、例えば滑り軸受構造になっている。両スライド部６２ｂ，６３ｂの隙間が小さいほど、空間部６４からの流体の漏れが少ないため、大きな力を発生できる。
【００６４】
図１２に示す構造体１５も、前記同様に、基端側構造体部分６２に筒状の基端側スライド部６２ｂを設け、先端側構造体部分６３に前記基端側スライド部６２ｂにスライド自在な先端側スライド部６３ｂを設けて、基端側構造体部分６２および先端側構造体部分６３を互いにスライド可能としている。基端側スライド部６２ｂと先端側スライド部６３ｂとの間の空間に、圧電アクチュエータ６６が設けられている。圧電アクチュエータ６６は、配線６７により外部の電源に繋がっている。圧電アクチュエータ６６に電圧をかけることにより、この圧電アクチュエータ６６が伸縮し、前記中心間距離Ｍが変更する。
【００６５】
構造体１５が図１０、図１１、図１２のいずれの構成であっても、構造体１５を介して基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３との間に発生させる力の大きさを容易に調整することができる。
【００６６】
［制御装置］
図３において、制御手段１６は、コンピュータによる数値制御式のものであり、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢を設定する姿勢設定手段７０と、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢を検出する姿勢検出手段７１と、姿勢制御用アクチュエータ１４のトルクを検出するトルク検出手段７２とからの信号に基づき、姿勢制御用アクチュエータ１４および電磁ブレーキ３９に出力指令を与える。姿勢設定手段７０は、例えば折れ角θ（図５）および旋回角φ（図５）を規定することで、先端側のリンクハブ２３の姿勢を設定する。姿勢検出手段７１は、例えば基端側の端部リンク部材２５の回転角βｎ（図５におけるβ１，β２）を検出する。折れ角θおよび旋回角φと、各回転角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。
【００６７】
基端側のリンクハブ２２に対し先端側のリンクハブ２３を任意の姿勢で静止させる場合は、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の各被接触部５７と構造体１５の接触部５８との間に作用する接触力が大きくなるように各姿勢制御用アクチュエータ１４を制御する。言い換えると、基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３間に力が発生するように各姿勢制御用アクチュエータ１４を制御する。それにより、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ間の距離Ｌが微小に変動し、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の被接触部５７に作用する接触力の大きさが変わる。具体的には、接触力が大きくなる。この接触力に抗して先端側のリンクハブ２３を一定の姿勢に保とうとするため、姿勢調整時におけるパラレルリンク機構１３の剛性が向上する。
【００６８】
また、上記各姿勢制御用アクチュエータ１４の制御において、それぞれが発生する力が互いに干渉し合う方向に各姿勢制御用アクチュエータ１４を駆動させる。各姿勢制御用アクチュエータ１４の発生する力が互いに干渉し合えば、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢変化が抑制され、パラレルリンク機構１３に力が作用する。それにより、球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ間の距離Ｌの変動が抑えられて、パラレルリンク機構１３の剛性がより一層向上する。
【００６９】
基端側のリンクハブ２２に対し先端側のリンクハブ２３を姿勢変更する場合は、姿勢設定手段７０により設定された先端側のリンクハブ２３の姿勢に応じて、基端側の端部リンク部材２５の回転角βｎの制御目標値を計算する。上記回転角βｎは、姿勢制御用アクチュエータ１４の動作位置を意味する。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、折れ角θおよび旋回角φから基端側の端部リンク部材２５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５）は、基端側の端部リンク部材２５に回転自在に連結された中央リンク部材２７の連結端軸と、先端側の端部リンク部材２６に回転自在に連結された中央リンク部材２７の連結端軸とが成す角度である。δｎ（図５におけるδ１，δ２，δ３）は、基準となる基端側の端部リンク部材２５に対する各基端側の端部リンク部材２５の円周方向の離間角である。
【００７０】
回転角βｎの制御目標値を計算したなら、３つの姿勢制御用アクチュエータ１４のうち２つの姿勢制御用アクチュエータ１４については、前記回転角βｎが制御目標値となるように、姿勢検出手段７１の信号を利用してフィードバック制御する。残りの１つの姿勢制御用アクチュエータ１４については、この姿勢制御用アクチュエータ１４の発生するトルクが定められた制御目標値となるように、トルク検出手段７２の信号を利用してフィードバック制御する。
【００７１】
このように、２つの姿勢制御用アクチュエータ１４を位置制御することにより、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢が決定される。残りの姿勢制御用アクチュエータ１４はトルク制御とすることで、前記２つの姿勢制御用アクチュエータ１４の駆動力を低減することができ、姿勢制御用アクチュエータ１４を小型・コンパクト化できる。すべての姿勢制御用アクチュエータ１４を位置制御した場合、すべての姿勢制御用アクチュエータ１４の位置を協調させながら駆動する必要があるため、動作速度が遅くなるが、２つの姿勢制御用アクチュエータ１４だけを位置制御させるのであれば、姿勢制御用アクチュエータ１４のスムーズな動作が可能になり、動作速度が速くなる。
【００７２】
この実施形態のように、正逆両方向に力の伝達が可能な力伝達機構５３が設けられている場合、上記制御に代えて、以下のように制御してもよい。すなわち、３つの姿勢制御用アクチュエータ１４のうち２つの姿勢制御用アクチュエータ１４については、前記同様に位置制御し、残りの１つの姿勢制御用アクチュエータ１４については、フィードバック制御機能をオフした状態であるサーボオフ状態で動作させる。位置制御される２つの姿勢制御用アクチュエータ１４で駆動される基端側の端部リンク部材２５のトルクが、力伝達機構５３を介して残りの１つの姿勢制御用アクチュエータ１４に伝達されるため、残りの１つの姿勢制御用アクチュエータ１４をサーボオフ状態でも動作させることが可能である。
【００７３】
姿勢変更中の先端側のリンクハブ２３を静止させるときは、ブレーキ装置３９により姿勢制御用アクチュエータ１４の回転軸にブレーキをかけて、各姿勢制御用アクチュエータ１４を回転停止させる。それにより、姿勢制御用アクチュエータ１４にトルクが伝達されても一定の角度を保てるため、姿勢調整時におけるリンク作動装置１全体の剛性が向上する。
【００７４】
図１４は、前記姿勢検出手段７１の一例の概略構成図である。この姿勢検出手段７１は、パラレルリンク機構１３の３つの基端側の端部リンク部材２５のうち２つ以上に設けられた回転角検出手段９１を有する。図例では、２つの回転角検出手段９１により、２つの基端側の端部リンク部材２５の回転角を検出する。例えば、回転角検出手段９１はロータリエンコーダであり、その回転軸９１ａが、基端側のリンクハブ２２の軸部３１に設けた孔９４に固定状態で挿入されている。
【００７５】
上記２つの回転角検出手段９１の出力信号は、角度算出手段９５に送られる。角度算出手段９５は、上記出力信号より、先端側のリンクハブ２３の位置および姿勢を表す折れ角θ（図５）および旋回角φ（図５）を算出し、それを制御手段１６に送る。
【００７６】
なお、上記角度算出手段９５による折れ角θおよび旋回角φの算出は、前記式１を順変換することで行われる。順変換とは、基端側の端部リンク部材２５の回転角度から折れ角θおよび旋回角φを算出する変換のことである。
【００７７】
［リンク作動装置の作用］
このリンク作動装置１は、基端側のリンクハブ２２に対し先端側のリンクハブ２３が直交２軸方向に移動自在な２自由度機構として構成されており、コンパクトでありながら、先端側のリンクハブ２３の可動範囲を広くとれる。そのため、先端側のリンクハブ２３に搭載される医療用アクチュエータ等の駆動装置の操作性が良い。また、３組のリンク機構２４のすべてに姿勢変更用アクチュエータ１４を設けたことにより、構造体１５により基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３との間に力を発生させた場合に、パラレルリンク機構１３に予圧がかかった状態となり、パラレルリンク機構１３のガタつきが少なく、かつ剛性が高い。構造体１５により基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３との間に力を発生させない場合でも、先端側のリンクハブ２３に力が作用したときに、角度制御されていないフリーのリンク機構２４が存在しないため、パラレルリンク機構１３の剛性が高く、先端側のリンクハブ２３の姿勢調整精度が良い。
【００７８】
また、このリンク作動装置１１には、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の被接触部５７にそれぞれ接触して基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３を連結する構造体１５が設けられているため、この構造体１５により基端側のリンクハブ２２と先端側のリンクハブ２３との間に力を発生、すなわち予圧を与えることにより、パラレルリンク機構１３のガタを無くし、剛性を向上させることができる。その結果、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢調整精度が向上する。構造体１５は、両端の各接触部５８の中心間距離Ｍを変更可能であるため、上記予圧量を容易に調整できる。
【００７９】
基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の外周面から軸部３１が突出し、この軸部３１と、基端側および先端側の端部リンク部材２５，２６とを互いに回転可能に連結させたため、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３の中央部に広いスペースを確保することができる。そのため、その広いスペースに被接触部５７を容易に形成することができる。
【００８０】
リンクハブ２２，２３の被接触部５７と構造体１５の接触部５８は球面すべり軸受として構成されているため、基端側のリンクハブ２２に対する先端側のリンクハブ２３の姿勢が変わっても、被接触部５７と接触部５８が常に接触する状態に維持され、リンク作動装置１の動作に影響を与えない。
【００８１】
被接触部５７のすべり面５７ａと接触部５８のすべり面５８ａとの間にグリース等の潤滑剤が注入されているため、被接触部５７と接触部５８との摺動が滑らかに行われる。リンクハブ２２，２３の凹部５６の円すい面における被接触部５７のすべり面５７ａに隣接する箇所に植毛部６０が設けられているため、潤滑剤の散逸を防止することができる。
【００８２】
すなわち、被接触部５７のすべり面５７ａの縁部に設けられた植毛部６０によって、すべり面５７ａに付着している潤滑剤がすべり面５７ａの外側へ移動することが規制される。また、接触部５８のすべり面５８ａの一部が被接触部５７のすべり面５７ａから外れるまで動作した場合、接触部５８のすべり面５８ａに付着している潤滑剤のうち余分な潤滑剤が植毛部６０に保持されることで、前記余分な潤滑剤が接触部５８のすべり面５８ａから離脱することが抑制される。
【００８３】
このように、植毛部６０によって潤滑剤の散逸が防止されるため、潤滑剤の散逸を防止するためのシールが不要である。シールが無いと、シールが構造体１５と干渉することがなくなり、構造体１５の可動範囲が制限されない。その結果、リンク作動装置１の可動範囲を広くすることができる。
【００８４】
［他の球面接触部］
図１４は、図９とは異なる箇所に植毛部が設けられた球面接触部を示す。この球面接触部は、構造体１５における接触部５８に隣接する部分の表面部に、全周にわたって植毛部８０が設けられている。構造体１５における接触部５８に隣接する部分は丸棒状である。植毛部８０の構造体１５の長さ方向の植毛範囲は、すべり面５８ａとの境界位置ａから、構造体１５が凹部５６の円すい面に当たるまで傾いた状態における凹部５６の縁との当接位置ｂの付近までとされている。また、この植毛範囲に植え付けられる繊維の長さは、境界位置ａ付近では長く、境界位置ａから離れるに従って短くなり、当接位置ｂでは長さが殆どなくなる。構造体１５が凹部５６の円すい面に当たるまで傾いた状態での構造体１５の傾斜角ζは、凹部５６の円すい面の傾斜角ε（＝θｍａｘ／２）よりも大きく、パラレルリンク機構１３の機構上の限界となる最大可動範囲の折れ角よりも小さい。
【００８５】
図９の球面接触部によると、図１４のように、パラレルリンク機構１３が通常の動作時に動く範囲である通常可動範囲を超えて動作するとき、すなわち構造体１５の傾斜角がθｍａｘ／２よりも大きくなったとき、植毛部８０に保持されている潤滑剤が、被接触部５７のすべり面５７ａに付着する。従って、被接触部５７と接触部５８間に潤滑剤不足が生じた場合、通常可動範囲を超える作動域にパラレルリンク機構１３を動作させるだけで、すべり面５７ａに潤滑剤を補充することができる。
【００８６】
図１５は、さらに異なる球面接触部を示す。この球面接触部の植毛部８１は、接触部５８のすべり面５８ａの縁部に円周溝８２が形成され、この円周溝８２に植毛が施されている。このように、円周溝８２に植毛が施されていると、円周溝８２に潤滑剤が溜まり易いため、植毛部８１に保持される潤滑剤の量が多くなる。被接触部５７のすべり面５７ａの縁部に円周溝を形成し、この円周溝に植毛を施してもよい（図示せず）。
【００８７】
前記各実施形態の球面接触部は、被接触部５７のすべり面５７ａが凹球面で、接触部５８のすべり面５８ａが凸球面であるが、逆であってもよい。図１６はその一例であって、基端側のリンクハブ２２および先端側のリンクハブ２３に、凸球面のすべり面５７ａを有する被接触部５７が設けられ、かつ構造体１５の両端に、凹球面のすべり面５８ａを有する接触部５８が設けられ、被接触部５７と接触部５８とがすべり接触している。この場合も、前記同様に構造体１５が作用して、パラレルリンク機構１３の剛性を向上させることができる。
【００８８】
上記のように、被接触部５７のすべり面５７ａが凸球面である場合、図１７に示すように、被接触部５７のすべり面５７ａの縁部に植毛部８３を設けるとよい。また、図１８に示すように、被接触部５７のすべり面５７ａの縁部に円周溝８４を形成し、この円周溝８４に植毛を施すことで、植毛部８５を設けてもよい。いずれであっても、前記同様に、潤滑剤の散逸が防止することができる。特に図１８の構成であると、植毛部７５に保持される潤滑剤の量が多くなる。
【００８９】
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】
【００９０】
１…球面すべり軸受
２…外輪
２ａ…すべり面
３…内輪
３ａ…すべり面
６，７…植毛部（柔軟性構造体）
１１…リンク作動装置
１３…パラレルリンク機構
１４…姿勢制御用アクチュエータ（力発生手段）
１５…構造体
２２…基端側のリンクハブ
２３…先端側のリンクハブ
２４…リンク機構
２５…基端側の端部リンク部材
２６…先端側の端部リンク部材
２７…中央リンク部材
５７…接触部
５７ａ…すべり面
５８…接触部
５８ａ…すべり面
６０，８０，８１，８３，８５…植毛部（柔軟性構造体）
６２…基端側構造体部分
６２ａ…雌ねじ部
６２ｂ…基端側スライド部
６３…先端側構造体部分
６３ａ…雄ねじ部
６３ｂ…先端側スライド部
６４…空間部
８２，８４…円周溝
ＰＡ…基端側のリンクハブの球面リンク中心
ＰＢ…先端側のリンクハブの球面リンク中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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