(57)【要約】【課題】特異点を持たずに動作することができ、平面視で広い可動範囲が得られ、先端のエンドエフェクタ取付ステージを任意の角度に姿勢変更が可能な多関節ロボットを提供する。【解決手段】多関節ロボット１は、鉛直方向の軸心Ｏ１周りに回転自在な第一アーム３と、第一アーム３の先端に設けられ鉛直方向の軸心Ｏ２周りに回転自在な第二アーム４と、第二アーム４の先端に設けられたリンク作動装置５とを備える。リンク作動装置５は、基端側のリンクハブ３２に対し先端側のリンクハブ３３が３組以上のリンク機構３４を介して姿勢を変更可能に連結されている。３組以上のリンク機構３４のうちの２組以上のリンク機構３４に基端側のリンクハブ３２に対して先端側のリンクハブ３３の姿勢を任意に変更させる姿勢制御用アクチュエータ３１が設けられている。【選択図】図１
2018167350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に設けられ鉛直方向の軸心周りに回転自在な第一アームと、この第一アームを回転させる第一アーム回転モータと、前記第一アームの先端に設けられ鉛直方向の軸心周りに回転自在な第二アームと、この第二アームを回転させる第二アーム回転モータと、前記第二アームの先端に設けられたリンク作動装置とを備え、
前記リンク作動装置は、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して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ことを特徴とする多関節ロボット。
【請求項２】
請求項１に記載の多関節ロボットにおいて、前記第二アームに、前記リンク作動装置を鉛直方向に昇降させる昇降機構が設けられている多関節ロボット。
【請求項３】
請求項１に記載の多関節ロボットにおいて、前記支持体に、前記第一アームを鉛直方向に昇降させる昇降機構が設けられている多関節ロボット。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多関節ロボットにおいて、前記第一アームに、出力軸が水平となるように前記第二アーム回転モータが設けられ、この第二アーム回転モータの前記出力軸と前記第二アームの回転軸とが一対のかさ歯車からなる歯車機構を介して直接または間接的に伝動連結されている多関節ロボット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多関節ロボットにおいて、前記第二アーム回転モータの回転を前記第二アームの回転軸に伝達するベルト伝動機構が前記第一アームの内部に設けられている多関節ロボット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多関節ロボットにおいて、前記第二アームに対して前記リンク作動装置を鉛直方向の軸心周りに回転させる回転機構が設けられている多関節ロボット。
【請求項７】
請求項６に記載の多関節ロボットにおいて、前記回転機構の回転用モータが、その出力軸が水平となるように前記第二アームに設けられ、前記回転用モータの出力軸と前記リンク作動装置の回転軸とが一対のかさ歯車からなる歯車機構を介して直接または間接的に伝動連結されている多関節ロボット。
【請求項８】
請求項１に記載の多関節ロボットにおいて、前記リンク作動装置が、中立状態におい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が水平に並ぶように、前記第二アームの先端に設けられている多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば医療機器や産業機器等の高速、高精度、および広範な作動範囲を必要とする機器に用いられる多関節ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
多関節ロボットに関して、例えば以下の提案がある。特許文献１のロボットアーム機構は、回転関節と直動関節を含む複数の関節部を有する機構である。特許文献２の産業用ロボットは、それぞれ水平に回動する２つのアームが組み合わされている。特許文献３のワーク搬送ロボットは、ガードレールにマニピュレータを取り付けた構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８３７２２号公報
【特許文献２】特開平６−２６２５５５号公報
【特許文献３】特開平８−１７４４４９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は、各関節部の配置を工夫することで、可動範囲内で特異点姿勢が生じることを解消または減少させている。しかし、特許文献１のロボットアーム機構の構成では、物を搬送する等の動きには対応できるが、伸縮方向に対して直角方向には動けない等の理由から細かな動きが難しく、組立作業等の細かな動きはできないと思われる。また、特許文献２の産業用ロボットは、物の取出し方向が下方の一方向であるため、様々な作業に対応することが難しい。さらに、特許文献３のワーク搬送ロボットは、マニピュレータによる細かな作業が可能であるが、ガードレールを設置するための広いスペースが必要である。
【０００５】
この発明の目的は、特異点を持たずに動作することができ、平面視で広い可動範囲が得られ、先端のエンドエフェクタ取付ステージを任意の角度に姿勢変更が可能な多関節ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の多関節ロボットは、支持体に設けられ鉛直方向の軸心周りに回転自在な第一アームと、この第一アームを回転させる第一アーム回転モータと、前記第一アームの先端に設けられ鉛直方向の軸心周りに回転自在な第二アームと、この第二アームを回転させる第二アーム回転モータと、前記第二アームの先端に設けられたリンク作動装置とを備え、
前記リンク作動装置は、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して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ことを特徴とする。
【０００７】
この多関節ロボットは、エンドエフェクタ取付ステージであるリンク作動装置の先端側のリンクハブにエンドエフェクタを取り付けて作業を行う。その際、第一アームおよび第二アームを回転させることでエンドエフェクタの水平位置を変更し、リンク作動装置を作動させることでエンドエフェクタの姿勢を変更する。
【０００８】
水平位置変更用として第一アームと第二アームを設けたことにより、第一アームの軸心を中心にして、第一アームの半径と第二アームの半径を加算した半径の範囲内の広い領域にエンドエフェクタを移動させることができる。この第一アームと第二アームからなる機構は特異点を持たないため、エンドエフェクタを目的位置まで最短で移動させることができる。
【０００９】
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。このため、エンドエフェクタを任意の姿勢に変更することができる。また、リンク作動装置はコンパクトであるため、第一アームおよび第二アームにかかる負担が小さく、これらアームおよびその支持部の剛性を低く抑えることができる。
【００１０】
この発明において、前記第二アームに、前記リンク作動装置を鉛直方向に昇降させる昇降機構が設けられているとよい。また、前記支持体に、前記第一アームを鉛直方向に昇降させる昇降機構が設けられていてもよい。
いずれの場合も、エンドエフェクタの上下高さを変更することができる。
【００１１】
この発明において、前記第一アームに、出力軸が水平となるように前記第二アーム回転モータが設けられ、この第二アーム回転モータの前記出力軸と前記第二アームの回転軸とが一対のかさ歯車からなる歯車機構を介して直接または間接的に伝動連結されていてもよい。
第二アーム回転モータを出力軸が水平となるように設けることにより、多関節ロボットの高さを低く抑えることができる。
【００１２】
この発明において、前記第二アーム回転モータの回転を前記第二アームの回転軸に伝達するベルト伝動機構が前記第一アームの内部に設けられていてもよい。
この場合、第二アーム回転モータを第一アームの基端寄りの位置に設置することができ、第一アームにかかる荷重の負担を軽減することができる。
【００１３】
この発明において、前記第二アームに対して前記リンク作動装置を鉛直方向の軸心周りに回転させる回転機構が設けられていてもよい。
回転機構が設けられていると、エンドエフェクタの鉛直方向の軸心周りの向きを変更することができる。
【００１４】
前記回転機構が設けられる場合、この回転機構の回転用モータが、その出力軸が水平となるように前記第二アームに設けられ、前記回転用モータの出力軸と前記リンク作動装置の回転軸とが一対のかさ歯車からなる歯車機構を介して直接または間接的に伝動連結されていてもよい。
回転用モータを出力軸が水平となるように設けることにより、多関節ロボットの高さを低く抑えることができる。
【００１５】
この発明において、前記リンク作動装置が、中立状態におい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が水平に並ぶように、前記第二アームの先端に設けられていてもよい。
この場合、リンク作動装置と水平に対向する位置にあるワークに対して作業を行うのに適する。また、全体的に上下方向にスリムな構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のロボットは、支持体に設けられ鉛直方向の軸心周りに回転自在な第一アームと、この第一アームを回転させる第一アーム回転モータと、前記第一アームの先端に設けられ鉛直方向の軸心周りに回転自在な第二アームと、この第二アームを回転させる第二アーム回転モータと、前記第二アームの先端に設けられたリンク作動装置とを備え、前記リンク作動装置は、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して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ため、特異点を持たずに動作することができ、平面視で広い可動範囲が得られ、先端のエンドエフェクタ取付ステージを任意の角度に姿勢変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる多関節ロボットの概略構成を示す図である。
【図２】同多関節ロボットの平面図である。
【図３】同多関節ロボットのリンク作動装置の一部を省略して示す正面図である。
【図４】同リンク作動装置のパラレルリンク機構の一状態を示す正面図である。
【図５】同パラレルリンク機構の異なる状態を示す正面図である。
【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】この発明の第２の実施形態にかかる多関節ロボットの概略構成を示す図である。
【図９】図８に示す多関節ロボットの変形例の部分図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態にかかる多関節ロボットの概略構成を示す図である。
【図１１】この発明の第４の実施形態にかかる多関節ロボットの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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は第１の実施形態にかかる多関節ロボットの概略構成を示す図、図２はその平面図である。この多関節ロボット１は、地面に設置された支持体２と、この支持体２の上端に鉛直方向の軸心Ｏ１周りに回転自在に支持された第一アーム３と、この第一アーム３の先端に鉛直方向の軸心Ｏ２周りに回転自在に支持された第二アーム４と、この第二アーム４の先端に支持されたリンク作動装置５と、このリンク作動装置５を鉛直方向の軸心Ｏ３周りに回転させ、かつ前記軸心Ｏ３に沿って昇降させる回転・昇降機構６とを備える。
この実施形態では、支持体２が地面に設置されているが、支持体２は天井から吊り下げられていてもよい。後で説明する他の実施形態についても同様である。
【００１９】
第一アーム３は、その基端部が、前記軸心Ｏ１に配置された回転軸１１に取り付けられている。回転軸１１は支持体２に設けられ、この回転軸１１の支持体２から上方に突出した上端部に第一アーム３を取り付けている。支持体２の内部には、第一アーム回転モータ１２および減速機１３が設けられている。
【００２０】
第二アーム４は、その基端部が、前記軸心Ｏ２に配置された回転軸１４に取り付けられている。回転軸１４は、第一アーム３の先端に設けられ、この回転軸１４の第一アーム３から下方に突出した下端部に第二アーム４を取り付けている。第一アーム３の先端部の上面に第二アーム回転モータ１５が設けられ、また第一アーム３の内部に減速機１６が設けられている。
【００２１】
回転・昇降機構６は、第二アーム４の先端部から下方に突出する回転軸１７を有し、その下端にリンク作動装置５が取り付けられる。回転・昇降機構６は、回転軸１７を回転させる回転機構６ａと、回転軸１７を昇降させる昇降機構６ｂとを組み合わせたものである。回転機構６ａは回転用モータ１８を有し、昇降機構６ｂは昇降用モータ１９を有する。
【００２２】
［リンク作動装置］
図３はリンク作動装置の一部を省略した正面図である。なお、図３では、図１に示す設置状態と上下反転して示されている。リンク作動装置５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駆動源３１とで構成される。
【００２３】
図４および図５は、パラレルリンク機構３０だけを取り出して表わした図であり、互いに異なる状態を示している。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３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組以上であってもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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３）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３）を持っていてもよいし、平行であってもよい。
【００２６】
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６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°以外であってもよい。
【００２７】
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７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７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。
【００２８】
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。
【００２９】
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６）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７）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７）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。
【００３０】
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４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５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７）は変化しない。
【００３１】
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。
【００３２】
図３〜図５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。基端部材４０は中央部に円形の貫通孔４０ａ（図３）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（図４、図５）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。
【００３３】
図６に示すように、前記回転軸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。
【００３４】
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、後記軸直交型減速機７７の一構成要素である扇形のかさ歯車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。
【００３５】
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。
【００３６】
図４、図５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には、軸心が先端側のリンクハブ３３の中心軸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と同様に、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。
【００３７】
図３に示すように、パラレルリンク機構３０を作動させる姿勢制御用駆動源３１は、前記基端部材４０に設置されている。姿勢制御用駆動源３１の出力軸３１ａは、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと平行である。姿勢制御用駆動源３１の数は、リンク機構３４と同数の３個である。姿勢制御用駆動源３１はロータリアクチュエータからなり、その出力軸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。これら一対のかさ歯車７６，４５は、入力側軸と出力側軸とが互いに直交した軸直交型減速機７７を構成する。図６に示すように、姿勢制御用駆動源３１および軸直交型減速機７７は、基端側のリンクハブ３２と基端側の端部リンク部材３５との回転対偶部よりも内径側に配置されている。
なお、この例では、リンク機構３４と同数の姿勢制御用駆動源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組に姿勢制御用駆動源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。
【００３８】
リンク作動装置５は、各姿勢制御用駆動源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、姿勢制御用駆動源３１を回転駆動すると、その回転が一対のかさ歯車７６，４５からなる軸直交型減速機７７を介して回転軸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の姿勢が決まる。ここでは、軸直交型減速機７７が一対のかさ歯車７６，４５からなるが、その他に、ウォームギヤとピニオンギヤを用いた機構、ハイポイドギヤ（商標名）を用いた機構等であってもよい。
【００３９】
この多関節ロボット１は、エンドエフェクタ取付ステージであるリンク作動装置５の先端側のリンクハブ３３にエンドエフェクタ（図示せず）を取り付けて作業を行う。その際、第一アーム３および第二アーム４を鉛直方向の軸心Ｏ１，Ｏ２の周りにそれぞれ回転させることでエンドエフェクタの水平位置を変更し、リンク作動装置５を作動させることでエンドエフェクタの姿勢を変更する。また、回転・昇降機構６により、リンク作動装置５を鉛直方向の軸心Ｏ３周りに回転させ、かつ軸心Ｏ３に沿って昇降させることで、エンドエフェクタの向きおよび高さを調整する。この実施形態の場合、先端側のリンクハブ３３が下側に位置するようにリンク作動装置５が設けられているため、リンク作動装置５の下方に位置するワークに対して作業を行うのに適する。
【００４０】
水平位置変更用として第一アーム３と第二アーム４とを有するため、図２に示すように、第一アーム３の軸心Ｏ１を中心とし、第一アーム３の半径Ｒ１と第二アーム４の半径Ｒ２を加算した半径（Ｒ１＋Ｒ２）の範囲内の広い領域にエンドエフェクタを移動させることができる。この第一アーム３と第二アーム４からなる機構は特異点を持たないため、エンドエフェクタを目的位置まで最短で移動させることができる。
【００４１】
リンク作動装置５は、先端側のリンクハブ３３の可動範囲を広くとれる２自由度機構であるため、エンドエフェクタを任意の姿勢に変更することができる。また、リンク作動装置５はコンパクトであるため、第一アーム３および第二アーム４にかかる負担が小さく、これらの剛性を低く抑えることができる。
【００４２】
［第２の実施形態］
図８は第２の実施形態を示す。この多関節ロボット１は、支持体２に、第一アーム３を昇降させる昇降機構７が設けられている。第一アーム３は、支持体２に対して昇降可能な昇降体８に設けられている。第二アーム４には、第１の実施形態における回転・昇降機構６に代えて、単にリンク作動装置５を軸心Ｏ３周りに回転させる回転機構９が設けられている。この構成としても、第１の実施形態と同様に、リンク作動装置５を鉛直方向の軸心Ｏ３周りに回転させ、かつ軸心Ｏ３に沿って昇降させることができる。
【００４３】
また、第１の実施形態と異なり、第二アーム回転モータ１５が、その出力軸１５ａが水平となるように、第一アーム３の上に設けられている。この第二アーム回転モータ１５の出力軸１５ａと減速機１６の入力軸１６ａとが、一対のかさ歯車２１，２２からなる歯車機構２３を介して伝動連結されている。減速機１６の入力軸１６ａは第二アーム４の回転軸１４と同軸上に配置されている。減速機１６を有しない場合、第二アーム回転モータ１５の出力軸１５ａと第二アーム４の回転軸１４とが、歯車機構２２を介して伝動連結される。このように、出力軸１５ａが水平となるように第二アーム回転モータ１５を設けると、多関節ロボット１の高さを低く抑えることができる。
【００４４】
回転機構９の回転用モータ２４も、第二アーム回転モータ１５と同様に、出力軸２４ａが水平となるように、第二アーム４の上に設けられている。そして、この回転用モータ２４の出力軸２４ａと減速機２５の入力軸２５ａとが、一対のかさ歯車２６，２７からなる歯車機構２８を介して伝動連結されている。減速機２５の入力軸２５ａはリンク作動装置５の回転軸１７と同軸上に配置されている。減速機２５を有しない場合、回転用モータ２４の出力軸２４ａとリンク作動装置５の回転軸１７とが、歯車機構２８を介して伝動連結される。この場合も、前記同様に、多関節ロボット１の高さを低く抑えることができる。
【００４５】
図８の構成に代えて、図９に示すように、第二アーム回転モータ１５および歯車機構２３を第一アーム３の内部に設けてもよい。この場合、多関節ロボット１の高さをより一層低く抑えることができる。
【００４６】
［第３の実施形態］
図１０は第３の実施形態を示す。この多関節ロボット１は、第２の実施形態と異なり、第二アーム回転モータ１５の回転を、第一アーム３の内部に設けられたベルト伝動装置２９を介して、第二アーム４の回転軸１４に伝達するようにしている。この場合、第二アーム回転モータ１５を第一アーム３の基端寄りの位置に設置することができ、第一アーム３にかかる荷重の負担を軽減することができる。
【００４７】
［第４の実施形態］
図１１は第４の実施形態を示す。この多関節ロボット１は、これまでの各実施形態と異なり、リンク作動装置５が、中立状態において基端側のリンクハブ３２と先端側のリンクハブ３３とが水平に並ぶように、第二アーム４の先端に設けられている。中立状態とは、図４のように、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指す。リンク作動装置５は、第二アーム４の内部に設けられた回転用モータ２４により、水平方向の軸心Ｏ４の周りに回転させられる。
【００４８】
このようにリンク作動装置５を配置すると、リンク作動装置５と水平に対向する位置にあるワークに対して作業を行うのに適する。また、全体的に上下方向にスリムな構成とすることができる。
第４の実施形態についても、図９のように、第二アーム回転モータ１５および歯車機構２３を第一アーム３の内部に設けてもよい。この場合も、前記同様に、多関節ロボット１の高さをより一層低く抑えることができる。
【００４９】
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】
【００５０】
１…多関節ロボット
２…支持体
３…第一アーム
４…第二アーム
５…リンク作動装置
６…回転・昇降機構
６ａ…回転機構
６ｂ…昇降機構
７…昇降機構
９…回転機構
１２…第一アーム回転モータ
１４…第二アームの回転軸
１５…第二アーム回転モータ
１５ａ…第二アーム回転モータの出力軸
１７…リンク作動装置の回転軸
２１，２２…かさ歯車
２３…歯車機構
２４…回転用モータ
２４ａ…出力軸
２６，２７…かさ歯車
２８…歯車機構
２９…ベルト伝動機構
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
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３…鉛直方向の軸心
【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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