CN102892559A - 连杆动作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种连杆动作装置，其中，活动部作为自由度机构而构成，活动部的可活动范围宽，活动部的重量轻，活动部的定位精度高。经由三组以上的连杆机构(101)，以能改变姿态的方式将输入部件(104)与输出部件(105)连接。连杆机构(101)由输入侧和输出侧的端部连杆部件(101a、101c)与中间连杆部件(101b)构成。在连杆机构(101)中，通过直线而表现各连杆部件(101a、101b、101c)的几何模型为上述中间连杆部件(101b)中的输入侧部分和输出侧部分相对中间部保持对称的形状。通过连杆机构驱动源(121)使两组以上的连杆机构(101)动作，控制输出部件(105)的姿态。设置柔性操纵绳(4A)，其通过各连杆机构(101)的配置的内侧、具有柔性，在输入部件(104)和输出部件(105)的并列方向传递转矩。

Description

连杆动作装置
相关申请
本发明要求申请日为2010年5月19日、申请号为日本特愿2010-115095的申请的优先权，通过参照其整体，作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及一种连杆动作装置，其用于平行连杆机构、机器人关节等的连杆机构，这些连杆机构进行高速而精密地进行三维空间的复杂的加工、物品的取回等的作业。
背景技术
采用平行连杆机构的加工机的一个例子在专利文献1中公开。该加工机通过平行连杆机构，进行活动部的移动和活动部的姿态变更，在上述活动部中装载作为末端效应器的工具、发电使该工具动作的电力的发电机、对该发电机提供动力的伺服电动机等。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2003-231083号公报
发明内容
像上述例子那样，如果在平行连杆机构的活动部中设置伺服电动机等的驱动源，则活动部的重量变大，作用于平行连杆机构上的惯性力矩变大。由此，必须提高平行连杆机构的刚性。另外，平行连杆机构的驱动源也必须要求大型的驱动源。其结果是，装置整体变大。如果装置大，则难以操作，高速且精密的操作是困难的。于是，比如，不适合于用于医疗用器械的场合。
本发明的课题在于提供一种连杆动作装置，其中，活动部由可在相垂直的两个轴向移动的两个自由度机构构成，活动部的可活动范围宽，活动部的重量轻，活动部的定位精度高。
用于解决课题的技术方案
本发明的连杆动作装置为下述的连杆动作装置，在该装置中，经由三组以上的连杆机构以能改变姿态的方式将输入部件与输出部件连接，其中，上述各连杆机构包括：输入侧及输出侧的端部连杆部件、与中间连杆部件，该输入侧及输出侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述输入部件及输出部件上，该中间连杆部件分别以能旋转的方式连接该输入侧及输出侧的端部连杆部件的另一端，上述各连杆机构中，通过直线而表现的上述各连杆部件的几何模型为上述中间连杆部件中的输入侧部分和输出侧部分相对中间部保持对称的形状。进一步，该连杆动作装置还包括：连杆机构用驱动源，该连杆机构用驱动源设置于上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构上，使该两组以上的各连杆机构动作，控制上述输出部件的姿态；柔性操纵绳，其连通到上述三组以上的连杆机构的配置的内侧，具有柔性，在上述输入部件和输出部件的并列方向传递转矩。在上述输出部件中，比如，设置驱动装置，该驱动装置通过从上述柔性操纵绳传递的转矩而驱动。驱动器的驱动机构既可为旋转机构，也可为直线运动机构。
另外，本发明的连杆动作装置可像下述这样而换个说法来描述。即，具有三组以上的下述的连杆机构，在该连杆机构中，相对分别设置于输入侧和输出侧的输入部件和输出部件，以可旋转的方式连接有端部连杆部件，输入侧和输出侧的各端部连杆部件与中间连杆部件以可旋转的方式连接。关于各连杆机构的中间部的横截面，输入侧和输出侧在几何学上是相同的，关于与上述输入部件连接的各连杆机构的转动副中的两组以上的连杆机构，设置任意地控制上述输出部件的姿态的连杆机构用驱动源，具有柔性，可将转矩从输入侧传递到输出侧的柔性操纵绳穿过上述各连杆机构的内侧而设置。
按照该方案，通过上述三组以上的连杆机构、与设置于两组以上的连杆机构上的上述连杆机构用驱动源，构成由输出部件等构成的活动部可在相垂直的两个轴向移动的两个自由度机构。该两个自由度机构使活动部的可活动范围变宽。比如，输入部件的中心轴和输出部件的中心轴的最大折角约为±90°，可将输出部件相对输入部件的旋转角设定在0°～360°的范围内。针对与输入部件连接的各连杆机构的转动副中的两组以上的连杆机构，设置任意地控制输出部件的姿态的连杆机构用驱动源，由此，容易将输出部件确定在任意的姿态。设置连杆机构用驱动源的连杆机构的转动副在两组以上的原因在于必须确定输出部件相对输入部件的姿态。
设置柔性操纵绳，该柔性操纵绳通过各连杆机构的内侧、具有柔性，通过该柔性操纵绳将转矩从输入侧传递到输出侧，由此，不在活动部设置驱动源即可驱动设置于活动部上的驱动装置。于是，可减轻活动部的重量。其结果是，作用于连杆动作装置上的惯性力矩变小，驱动连杆动作机构的驱动源的整体尺寸可减小。另外，如果活动部的重量轻，则容易操作，活动部的定位精度提高。此外，在活动部上设置驱动装置的场合，由于可远离地设置该驱动装置与驱动装置用的驱动源，故将驱动装置容易维持在清洁的状态。
由于柔性操纵绳具有柔性，故即使在为了控制活动部的位置改变各连杆机构的姿态的情况下，仍可确实地将转矩从输入侧传递到输出侧。另外，如果各连杆机构的输入侧和输出侧的端部连杆部件为球面连杆结构，则各连杆机构的球面连杆中心一致，距该中心的距离也相同。于是，即使在各连杆机构的姿态变化的情况下，由于输入侧和输出侧的球面连杆中心间的距离不改变，故大的轴向力(拉伸力)不作用于柔性操纵绳上，可确实地传递转矩。
在本发明中，可在上述输入部件和输出部件中分别开设有通孔，上述柔性操纵绳穿过各通孔。如果将柔性操纵绳穿过输入部件和输出部件的各通孔，则无论各连杆机构处于什么样的姿态，柔性操纵绳均在平时穿过各连杆机构的内侧。由此，防止柔性操纵绳与其它的部件接触的情况。
在本发明中，上述柔性操纵绳可通过固定于上述中间连杆部件上，位于各连杆机构的内侧的操纵绳导向部件而导向。无论各连杆机构处于什么样的姿态，三个以上的连杆机构中的至少两个连杆机构的中间连杆部件从一个轨道圆上通过。由此，如果通过固定于中间连杆部件上，位于各连杆机构的内侧的操纵绳导向部件，对柔性操纵绳进行导向，则可防止柔性操纵绳和其它的部件，比如中间连杆部件、端部连杆部件之间的妨碍。
可按照上述操纵绳导向部件中心位于与上述中间连杆部件的轨道圆的中心一致的位置的方式设置。中间连杆部件的轨道圆的中心经常位于将输入侧和输出侧的球面连杆中心连接的直线上，球面连杆中心间距即使在各连杆机构的姿态变化的情况下，仍是一定的，于是，如果像上述那样设置操纵绳导向部件，则可以最短距离将柔性操纵绳设置于没有距离变化的位置。
在本发明中，上述柔性操纵绳可为下述的结构，其中，在具有柔性的外管的内部，通过多个滚动轴承以能旋转的方式支承两端分别构成旋转的输入端和输出端的柔性的内侧操纵绳，在邻接的滚动轴承之间设置对这些滚动轴承施加预压的弹簧元件。通过将构成柔性操纵绳的旋转轴的内侧操纵绳设置于外管的内部，可保护内侧操纵绳。通过多个滚动轴承，以可旋转的方式支承内侧操纵绳，在邻接的滚动轴承之间设置弹簧元件，由此，可抑制内侧操纵绳的固有振动数低的情况，可使内侧操纵绳高速旋转。
上述弹簧元件可包括对上述滚动轴承的内圈施加预压的内圈用弹簧元件、与对外圈施加预压的外圈用弹簧元件，在上述内侧操纵绳的长度方向交替地设置该内圈用弹簧元件和外圈用弹簧元件。通过在内侧操纵绳的长度方向交替地设置内圈用弹簧元件和外圈用弹簧元件，可在不增加外管的直径的情况下，设置弹簧元件。
也可按照与上述内侧操纵绳的上述输入端连接的方式，在上述柔性操纵绳的输入端侧设置使该内侧操纵绳旋转的旋转驱动源。如果设置旋转驱动源，则可以良好的效率，对内侧操纵绳提供转矩。
还可按照与上述内侧操纵绳的上述输出端连接的方式，在上述柔性操纵绳的输出端侧设置减小该内侧操纵绳的旋转速度的减速器。如果在柔性操纵绳的输出端侧设置减速器，则即使在通过内侧操纵绳传递的转矩小的情况下，仍可产生大的转矩。由此，在于减速器的输出侧设置具有旋转机构的驱动装置的场合，获得大的转矩，在减速器的输出侧设置具有直线运动机构的驱动装置的场合，获得大的推力。由于可相对在旋转机构、直线运动机构中产生的摩擦而产生克服该摩擦的力，故即使在内侧操纵绳的扭转刚性低的情况下，仍难以产生爬行。另外，如果设置减速器，则可采用细的内侧操纵绳，可通过紧凑的结构，实现柔性更大的柔性操纵绳。另外，设置于柔性操纵绳的输入侧的旋转驱动源可采用小型、价格低的电动机。
此外，在对驱动装置的旋转机构、直线运动机构的驱动机构的动作位置进行反馈控制的场合，获得下述这样的作用、效果。即，由于通过减速器，在输出侧减速而输出，故呈现于减速器的输出轴上的内侧操纵绳的扭转的影响小，驱动机构的动作位置的定位分辨率高，可进行高精度的反馈控制。
由于该连杆动作装置具有上述作用和效果，故最好用于医疗用器械。
在前述的连杆动作装置的输出部件上设置由上述柔性的操纵绳传递的转矩而驱动的驱动装置，以得到远程操作型机器人，由此，可对该驱动装置进行远程操作。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为本发明的第1实施方式的连杆动作装置省略了一部分的主视图；
图2为表示该连杆动作装置的不同的状态省略了一部分的主视图；
图3为连杆动作装置的立体图；
图4为该连杆动作装置的输入部件、输入侧的端部连杆部件与中间连杆部件的纵向剖视图；
图5(A)为该连杆动作装置的柔性操纵绳的纵向剖视图，图5(B)为VB部放大图，图5(C)为VC部放大图；
图6(A)为联轴器的分离状态的纵向剖视图，图6(B)为VIB向视图，图6(C)为VIC向视图；
图7为该联轴器的连接状态的纵向剖视图；
图8为表示具有该连杆动作装置的远程操作型机器人的外观结构的图；
图9为本发明的第2实施方式的连杆动作装置省略了一部分的主视图；
图10为沿图9中的X-X线的剖视图；
图11为本发明的第3实施方式的连杆动作装置省略了一部分的主视图；
图12为该连杆动作装置的立体图；
图13为表示该连杆动作装置的输入部件和输入侧的端部连杆部件的转动副部的纵向剖视图；
图14为本发明的第4实施方式的连杆动作装置的立体图；
图15为本发明的第5实施方式的连杆动作装置的立体图；
图16为本发明的第6实施方式的连杆动作装置的立体图；
图17为本发明的第7实施方式的连杆动作装置的立体图；
图18(A)为不同的柔性操纵绳的纵向剖视图，图18(B)为XVIIIB向视图，图18(C)为VIIIC向视图；
图19为表示旋转驱动源和驱动装置连接于该柔性操纵绳上的状态的纵向剖视图；
图20为表示旋转驱动源和驱动装置连接于柔性操纵绳上的状态的纵向剖视图；
图21(A)为还一不同的柔性操纵绳的纵向剖视图，图21(B)为XXIB向视图，图21(C)为XXIC向视图；
图22为又一不同的柔性操纵绳的纵向剖视图。
具体实施方式
根据图1～图5(A)～图5(C)，对本发明的第1实施方式进行说明。像图1和图2所示的那样，该连杆动作装置1A包括构成装置的基本部分的驱动部2；输入侧支承于驱动部2的连杆机构部3；通过连杆机构部3的内侧而设置的转矩传递用的柔性操纵绳4A。在连杆机构部3的输出侧安装加工设备等的驱动装置(图中未示出)，该驱动机构构成可相对驱动部2而运动的活动部。在本实施方式中，柔性操纵绳4A的根数为两根，但是如果为一根以上，则根数是无所谓的。另外，图1和图2表示连杆动作装置1A的相互不同的状态。
驱动部2包括基座5，该基座5包括基座主体5a和设置于其上下两端的上下的法兰部5b、5c。在上法兰部5b上，以垂下状态设置后述连杆机构用驱动源121，在下法兰部5c上，以立起状态而设置旋转驱动源6，该旋转驱动源6产生柔性操纵绳4A传递的转矩。
像图3所示的那样，连杆机构部3包括三组连杆机构101、102、103(在下面记为“101～103”)。另外，在图1和图2中，仅仅示出1组连杆机构101。该三组连杆机构101、102、103的相应机构从几何学上呈同一形状。即，在各连杆机构101～103中，通过直线表示的后述的各连杆部件101a～103a、101b～103b、101c～103c的几何学模型呈相对中间连杆部件101b～103b的中间部的输入侧部分和输出侧部分而保持对称的形状。连杆机构101～103的输入侧安装于基座5的上法兰部5b上。
各连杆机构101、102、103由：输入侧的端部连杆部件101a、102a、103a(在下面记为“101a～103a”)；中间连杆部件101b、102b、103b(在下面记为“101b～103b”)；以及输出侧的端部连杆部件101c、102c、103c(在下面记为“101c～103c”)构成，构成由四个转动副构成的三节联锁的连杆机构。输入侧的端部连杆部件101a～103a与输出侧的端部连杆部件101c～103c的相应部件为球面连杆结构，三组连杆机构101～103中的输入侧球面连杆中心PA、输出侧球面连杆中心PC分别一致，另外，该中心PA、PC～端部连杆部件101a～103a、101c～103c的距离也相同。构成端部连杆部件101a～103a、101c～103c与中间连杆部件101b～103b的连接部的转动副轴也可成某交叉角，还可是平行的。但是，三组连杆机构101～103中的中间连杆部件101b～103b的形状从几何学上是相同的。
一组连杆机构101～103包括：输入部件104，该输入部件104设置于输入侧，安装于上述基座5的上法兰部5b上；设置于输出侧的输出部件105；两个端部连杆部件101a～103a、101c～103c，这两个端部连杆部件101a～103a、101c～103c分别以可旋转的方式连接于上述输入部件104和输出部件105上；一个中间连杆部件101b～103b，该中间连杆部件101b～103b分别以可旋转的方式连接于两个端部连杆部件101a～103a、101c～103c上，将两个端部连杆部件101a～103a、101c～103c相互连接。
本实施方式的连杆机构101～103为旋转对称型，输入部件104和端部连杆部件101a～103a、与输出部件105和端部连杆部件101c～103c之间的位置关系为：相对中间连杆部件101b～103b的中心线A而呈旋转对称的位置结构。图1表示输入部件104的中心轴B和输出部件105的中心轴C处于同一线上的状态，图2表示相对输入部件104的中心轴B，输出部件105的中心轴C取规定的动作角的状态。即使在各连杆机构101～103的姿态变化的情况下，输入侧和输出侧的球面连杆中心PA、PC间的距离L仍没有变化。
像图4所示的那样，输入部件104呈环形，其中，在其中心部，柔性操纵绳穿过用的通孔106沿轴向而形成，此外，按照取大的角度的方式使外形为球面状，另外该输入部件104具有下述的结构，其中，沿径向使轴部件嵌插用的通孔108以圆周方向等间距而形成，在该通孔108中，经由轴承109嵌插有轴部件110。输出部件105也为相同的结构，在其中心部，柔性操纵绳穿过用的通孔106(图3)沿轴向而形成。
轴承109由轴承外圈、轴承内圈与滚珠等的滚动体构成，该轴承外圈内嵌于输入部件104的通孔108中，该轴承内圈外嵌于轴部件110上，该滚动体介插于该轴承外圈和轴承内圈之间。轴部件110的外侧端部从输入部件104而突出，在该突出部连接有端部连杆部件101a、102a、103a和齿轮部件111，即使在螺母113的紧固的情况下，仍对轴承109施加规定的预压量，进行固定。齿轮部件111构成后述的连杆机构101～103的角度控制机构120的一部分。以可旋转的方式将轴部件110支承于输入部件104上的轴承109通过止动圈112，防止相对输入部件104而抽出。
另外，轴部件110与端部连杆部件101a～103a和齿轮部件111可通过敛缝等的方式连接。可通过键或梳状齿而连接。在该场合，可防止连接结构的松弛，可谋求传递转矩的增加。
通过将上述齿轮部件111设置于轴部件110的外侧端部，在该输入部件104的柔性操纵绳穿过用的通孔106和连杆机构101～103的内侧，形成较宽的内侧空间S。在该内侧空间S中，按照穿过的方式设置柔性操纵绳4A。
轴承109不但像图示的那样设置两个滚珠轴承，而且还可采用角接触滚珠轴承、滚柱轴承或滑动轴承。另外，输出部件105除了在轴部件110的外侧端部没有设置齿轮部件111的方面以外，为与输入部件104相同的结构。轴部件110的圆周方向位置也可不为等间距，但是，输入部件104和输出部件105必须处于该圆周方向的位置关系。输入部件104和输出部件105为三组连杆机构101～103所共用，在各轴部件110上连接有端部连杆部件101a～103a、101c～103c。
端部连杆部件101a～103a、101c～103c呈L状，其一条边连接于从输入部件104和输出部件105突出的轴部件110上，其另一条边连接于中间连杆部件101b～103b上。端部连杆部件101a～103a、101c～103c呈按照取较大的移动角度的方式位于连杆中心侧的轴部115的弯曲基端内以较大程度切断的形状。
中间连杆部件101b～103b呈大致L状，在两条边上具有通孔114。该中间连杆部件101b～103b呈按照取较大的移动角度的方式将其周向侧面切断的形状。从端部连杆部件101a～103a、101c～103c的另一条边而成一体地弯曲成形的轴部115经由轴承116穿过中间连杆部件101b～103b的两边通孔114。
该轴承116由轴承外圈、轴承内圈与滚珠等的滚动体构成，该轴承外圈内嵌于中间连杆部件101b～103b的通孔114中，该轴承内圈外嵌于端部连杆部件101a～103a、101c～103c的轴部115，该滚动体以可旋转的方式介插于轴承外圈和轴承内圈之间。以可旋转的方式将中间连杆部件101b～103b支承于端部连杆部件101a～103a、101c～103c上的轴承116通过止动圈117，防止相对中间连杆部件101b～103b而抽出。
在上述连杆机构101～103中，输入部件104和输出部件105的轴部件110的角度、长度与端部连杆部件101a～103a、101c～103c的几何形状在输入侧和输出侧相等，另外，同样对于中间连杆部件101b～103b，在输入侧和输出侧形状相等时，如果相对中间连杆部件101b～103b的对称面，中间连杆部件101b～103b与和输入输出部件104、105连接的端部连杆部件101a～103a、101c～103c的角度位置关系在输入侧和输出侧相同，则从几何对称性来说，输入部件104和端部连杆部件101a～103a与输出部件105和端部连杆部件101c～103c相同地动作，输入侧和输出侧为相同旋转角度，按照相等速度而旋转。该等速旋转时的中间连杆部件101b～103b的对称面称为等速二等分面。
由此，在圆周上按照多个而设置共用输入输出部件104、105的该几何形状的连杆机构101～103，由此，将多个连杆机构101～103位于没有干涉而运动的位置，将中间连杆部件101b～103b限定在仅仅等速二等分面上的运动，由此，输入侧和输出侧即使取任意的动作角，仍获得等速旋转。
各连杆机构101～103中的四个转动副部的旋转部，即端部连杆部件101a～103a、101c～103c和输入输出部件104、105的2个连接部分，以及端部连杆部件101a～103a、101c～103c和中间连杆部件101b～103b的两个连接部分为轴承结构，由此，可抑制该连接部分的摩擦阻力，谋求旋转阻力的减轻，可确保平滑的动力传递，而且可提高耐久性。
通过在该轴承结构中施加预压力，没有径向间隙和推力间隙，可抑制连接部的晃动，没有输入输出之间的旋转相位差，可维持等速性，并且可抑制振动、异常声音的发生。特别是，在上述轴承结构中，通过使轴承间隙为负间隙，可减少在输入输出之间产生的间隙。
连杆动作装置1A的连杆机构部3针对连杆机构101～103中的两个以上的连杆机构，相对输入部件104控制输入侧的端部连杆部件101a～103a的角度，由此，控制输出部件105的两个自由度的姿态。在图1～图4的实施方式中，控制全部连杆机构101～103的端部连杆部件101a～103a的角度。端部连杆部件101a～103a的角度控制机构120像图3所示的那样，在基座5的上法兰5b上朝下而设置连杆机构用驱动源121，在于该连杆机构用驱动源121的上法兰5b上突出的输出轴122上安装锥形齿轮123，在该锥形齿轮123上啮合有安装于输入部件104的轴部件110上的上述齿轮部件111的齿轮部。连杆机构用驱动源121为比如电动机。通过使连杆机构用驱动源121旋转，其旋转经由锥形齿轮123、齿轮部件111传递给轴部件110，相对输入部件104，端部连杆部件101a～103a的角度改变。
按照该连杆机构部3的结构，使输出部件105相对输入部件104的可活动范围扩大。比如，输入部件104的中心轴B和输出部件105的中心轴C的最大折角可为约±90°。另外，可将输出部件105相对输入部件104的旋转角设定在0°～360°的范围内。在与输入部件104连接的各连杆机构101～103的转动副中，设置任意地控制输出部件105的姿态的连杆机构用驱动源121，由此，容易以任意的姿态而确定输出部件105。由于从输入部件104到输出部件105等速地传递力，故输出部件105的动作顺利。在本实施方式中，在输入部件104和连杆机构101～103的各组转动副中，设置连杆机构用驱动源121，但是如果按照两组以上而设置连杆机构用驱动源121，则可确定输出部件150相对输入部件104的姿态。
另外，由于在该结构的连杆机构部3中，在输入输出部件104、105中设轴承外圈，并且轴承内圈与端部连杆部件101a～103a、101c～103c连接，在输入输出部件104、105内，埋设有轴承结构，故在不增加整体的外形的情况下，可扩大输入输出部件104、105的外形。由此，用于将输入部件104安装于基座5的上法兰部5b上的安装空间，以及用于将驱动装置(图中未示出)安装于输出部件105上的安装空间被确保是容易的。
在图5(A)～图5(C)中，示出柔性操纵绳4A的具体结构。柔性操纵绳4A包括柔性的外管11；设置于该外管11的内部的中心位置的柔性的内侧操纵绳12；多个滚动轴承13，该多个滚动轴承13将该内侧操纵绳12以可旋转的方式支承于上述外管11上。内侧操纵绳12的两端分别构成旋转的输入端12a和输出端12b。在内侧操纵绳12的输出端12b侧，设置后述的减速器32。外管11比如由树脂制成。内侧操纵绳12采用比如，金属、树脂、玻璃纤维等的操纵绳。操纵绳既可为单线，也可为股线。
各滚动轴承13按照沿外管11的中心线，以一定间隔而间隔开的方式设置，在邻接的滚动轴承13之间，设置对该滚动轴承13施加预压力的弹簧元件14I、14O。弹簧元件14I、14O为比如压缩螺旋弹簧，按照卷线包围内侧操纵绳12的外周方式设置。弹簧元件包括在滚动轴承13的内圈中产生预压的内圈用弹簧元件14I、在外圈中产生预压的外圈用弹簧元件14O，它们交替地设置。
在上述外管11的两端，设置将该外管11与其它的部件连接的接头15。接头15由外螺纹部件16和内螺纹部件23构成。外螺纹部件16为在内周上形成通孔17的筒状的部件，在轴向中间部的外周形成外螺纹部18。在外螺纹部件16的轴向的一端，设置内径和外径为同一直径而在轴向延伸的圆筒部19。该圆筒部19的外径为嵌合于外管11的内径部上的尺寸。另外，在轴向的另一端，设置在外径侧扩大的法兰部20。该法兰部20为与其它的部件连接的连接机构，在圆周方向的多个部位，形成用于插入螺栓等的固定件的通孔21。在上述通孔17中，从圆筒部19侧朝向法兰部20侧，按照小直径部17a、中直径部17b、大直径部17c的顺序，内径分级地变大。在中直径部17b中，嵌入以可旋转的方式支承内侧操纵绳12的滚动轴承22。
外螺纹部件23为筒状的部件，该筒状的部件包括圆筒状部24与凸缘状部25，该凸缘状部25从该圆筒状部24的一端向内径侧延伸，在圆筒状部24的内周前端侧形成与上述外螺纹部件16的外螺纹部18螺合的内螺纹部26。凸缘状部25的内径为外管11嵌合于外周的尺寸。
在将外管11连接于其它的部件上时，首先，将外螺纹部件16的圆筒部19嵌合于外管11的内径部，并且在将内螺纹部件23的凸缘状部25嵌合于外管11的同一端的外径部的状态，将外螺纹部件16的内螺纹部18和内螺纹部件23的内螺纹部26螺合。由此，通过外螺纹部件16的圆筒部19和内螺纹部件23的凸缘状部25，从内外夹持而固定外管11的一端。内侧操纵绳12穿过外螺纹部件16的通孔17，通过嵌入通孔17的中直径部17b的滚动轴承22而支承。接着，外螺纹部件16的法兰部20与旋转驱动源6、驱动装置(图中未示出)等的连接对象连接。该连接通过穿过通孔21的螺栓等的固定件(图中未示出)而进行。既然这样，外管11和其它的部件的连接完成，处于图5(A)的状态。
从该状态，将内螺纹部18和内螺纹部26的螺合脱开，由此，将外管11从外螺纹部件16的圆筒部19和内螺纹部件23的凸缘部25的约束中释放，解除外管11和连接对象部件的连接。将该外管11和连接对象部件的连接解除。该外管11和其它的部件的连接操作和其解除操作容易。
另外，也可在将外管11和接头15连接的状态，通过外螺纹部件16的连接机构(法兰部20)，进行柔性操纵绳4A和其它的部件的连接操作和其解除操作。该柔性操纵绳4A和其它的部件的连接操作和其解除操作更加容易。
在上述内侧操纵绳12的输入端12a和输出端12b，设置与旋转轴连接的联轴器29。与内侧操纵绳12的输入端12a连接的旋转轴为上述旋转驱动源6的输出轴6a，与内侧操纵绳12的输出端12b连接的旋转轴为后述的减速器32的输入端32a。在下面的说明中，将旋转驱动源6的输出轴6a和减速器32的输入轴32a集中而作为旋转轴28。
图示例子的联轴器29具有在轴向贯通的通孔29a，在该通孔29a和外周之间，在轴向离开地开设有两个螺纹孔29b。在上述通孔29a中，从两侧插入内侧操纵绳12和旋转轴28，将与螺纹孔29b螺接的螺栓等的螺纹部件(图中未示出)的前端按压于内侧操纵绳12和旋转轴28上，由此，将该内侧操纵绳12和旋转轴28固定于联轴器29上，将内侧操纵绳12和旋转轴28连接。
联轴器29既能以可旋转传递的方式将内侧操纵绳12和旋转轴28连接，也可为其以外的结构。比如，可形成图6(A)～图6(C)和图7所示的结构。该联轴器29包括与内侧操纵绳12一体地旋转的操纵绳侧部件30、与和旋转轴28一体地旋转的轴侧部件31。操纵绳侧部件30和内侧操纵绳12以及轴侧部件31和旋转轴28分别通过压配合而固定，或通过螺栓等的固定件(图中未示出)而固定。在操纵绳侧部件30和轴侧部件31的面对的端面上，分别设置有径向槽30a、与和该径向槽30a卡合的突起31a。在该图示例子中，径向槽30a和突起31a分别设置于圆周方向的两个部位。
为了将内侧操纵绳12和旋转轴28连接，像图6(A)那样，按照相互接近的方式在轴向使面对而设置的操纵绳侧部件30和轴侧部件31相对移动，将图6(B)所示的径向槽30a和图6(C)所示的突起31a相互卡合，由此，像图7那样，以可传递转矩的方式将操纵绳侧部件30和轴侧部件31连接。为了解除内侧操纵绳12和旋转轴28的连接，与上述方式相反，按照相互离开的方式在轴向使操纵绳侧部件30和轴侧部件31相对移动，解除径向槽30a和突起31a的卡合。该内侧操纵绳12和旋转轴28的连接操作和其解除操作容易。
像图5(A)～图5(C)所示的那样，在柔性操纵绳4A的输出侧设置减速器32，该减速器32减小内侧操纵绳12的旋转速度。该减速器32以可旋转的方式支承在减速器外壳32c的前后分别突出的输入轴32a和输出轴32b，在减速器外壳32c的内部设置减小输入轴32a的旋转速度，然后将转矩传递给输出轴32b的旋转减速传递系统(图中未示出)。在图示例子中，输入轴32a和输出轴32b设置于同一轴上。减速器32的旋转减速传递系统采用行星齿轮机构、谐波齿轮(“harmonic drive”注册商标)等。减速器32的输入轴32a经由联轴器29连接于内侧操纵绳12的输出端12b。减速器32的输出轴32b与外部的驱动装置(图中未示出)连接。
对于该结构的柔性操纵绳4A，在内侧操纵绳12的输出侧设置减速器32，该减速器32减小该内侧操纵绳12的旋转速度，将转矩输出，故即使在由内侧操纵绳12传递的转矩小的情况下，仍可产生大的转矩。如果由内侧操纵绳12传递的转矩小，则可采用细的内侧操纵绳12。由此，可通过紧凑的结构实现柔性大的柔性操纵绳4A。另外，在邻接的滚动轴承13之间设置对该滚动轴承13施加预压的弹簧元件14I、14O，由此，抑制内侧操纵绳12的固有振动数降低的情况，可使内侧操纵绳12高速旋转。由于内圈用弹簧元件14I和外圈用弹簧元件14O在内侧操纵绳12的长度方向交替地设置，故可不增加外管11的直径，设置弹簧元件14I、14O。
该连杆动作装置1A为上述结构，像比如，图8那样，在输出部件105上经由驱动装置安装部件80安装驱动装置81，比如，用作医疗用等的远程操作型机器人。驱动装置81为使钻机等的加工工具(图中未示出)，或其它的设备动作的装置，其驱动机构(图中未示出)既可为旋转机构，也可为直线运动机构。柔性操纵绳4A的输入侧连接于旋转驱动源6，其输出侧经由减速器(图中未示出)，与驱动装置81的驱动机构连接。输出部件105和驱动装置安装部件80与驱动装置81为可相对驱动部2而活动的活动部82。通过控制器83对上述旋转驱动源6和连杆机构用驱动源121的输出进行控制，由此，通过远程操作而进行活动部82(正确地，为加工工具或设备)的定位和姿态变更、以及驱动装置81的驱动机构的控制。
在该远程操作型机器人中，通过三组连杆机构101～103，与分别设置于这些连杆机构101～103上的连杆机构驱动源121构成可在相垂直的两轴方向移动活动部82的两自由度机构。该两自由度机构的活动部82的可活动范围广，由此，能以良好的精度进行活动部82的定位。
由于穿过各连杆机构101～103的内侧空间S设置柔性操纵绳4A，通过该柔性操纵绳4A将转矩从输入侧传递给输出侧，故可通过设置于驱动部2上的旋转驱动源6，驱动活动部82的驱动装置81。由此，可减轻活动部82的重量。其结果是，作用于连杆机构101～103上的惯性力矩小，连杆机构用驱动源121的整体尺寸可减小。另外，如果活动部82的重量减轻，则容易操作，驱动装置81的定位精度提高。另外，由于可以远离的方式设置驱动装置81、旋转驱动源82和连杆机构驱动源121，故容易将驱动装置81维持在清洁的状态。由于柔性操纵绳4A穿过连杆机构101～103的内侧空间S而设置，故柔性操纵绳4A的取回变容易，柔性操纵绳4A不发生妨碍。
由于柔性操纵绳4A具有柔性，故即使在为了对活动部82的位置进行控制，而改变连杆机构101～103的姿态的情况下，仍可确实地将转矩从输入侧传递到输出侧。另外，即使在各连杆机构101～103的姿态变化的情况下，由于输入侧和输出侧的球面连杆中心间的距离L不变化，故大的轴向力(张拉力)不作用于柔性操纵绳4A上，可确实地传递转矩。
图9和图10表示本发明的第2实施方式。在该连杆动作装置1B中，在1个连杆机构101的中间连杆部件101b上固定而设置有操纵绳导向部件41，通过该操纵绳导向部件41对柔性操纵绳4A进行导向。操纵绳导向部件41由支承部41a和C形的导向部41b构成，该支承部41a的基端固定于中间连杆机构101b上，该C形的导向部41b成一体地设置于该支承部41a的前端。导向部41b的切缝41ba为柔性操纵绳4A无法通过的尺寸，在中间处，形成使柔性操纵绳4A通过的圆形的开口41c。该开口41c的中心为与中间连杆部件101b的轨道圆43的中心O一致的位置。
无论各连杆机构101～103为怎样的姿态，三个以上的连杆机构中的至少两个连杆机构的中间连杆部件在一个轨道圆43上通过。由此，如果通过固定于中间连杆部件101b上的操纵绳导向部件41对柔性操纵绳4A进行导向，则可防止柔性操纵绳4A和其它的部件，比如其它的中间连杆部件102b、103b或端部连杆部件102a，102c、103a、103c之间的妨碍。另外，中间连杆部件101b的轨道圆43的中心O在平时位于将输入侧和输出侧的球面连杆中心连接的直线上，即使在各连杆机构101～103的姿态变化的情况下，球面连杆中心间的距离L仍是一定的，这样，像上述那样，通过使操纵绳导向部件41的导向部41b的中心位于与中间连杆部件101b的轨道圆43的中心O一致的位置，可将柔性操纵绳4A以最短距离设置于没有距离变化的位置。
图11～图13表示本发明的第3实施方式。在该连杆动作装置1C中，与前述实施方式相比较，连杆机构部3的结构不同。像图12所示的那样，该连杆动作装置1C的连杆机构部3均具有三组连杆机构201、202、203(在下面记为“201～203”)。另外，图11仅仅表示1组的连杆机构201。该三组连杆装置201～203中的相应装置从几何学上说为同一形状。连杆机构201～203的输入侧安装于基座5的法兰部5a上。
各连杆机构201、202、203由输入侧的端部连杆部件201a、202a、203a(在下面记为“201a～203a”)、输出侧的端部连杆部件201c、202c、203c(在下面记为“201c～203c”)、与中间连杆部件201b、202b、203b(在下面记为“201b～203b”)构成，该输入侧的端部连杆部件201a、202a、203a以可旋转的方式连接于圆板状的输入部件204上，该端部连杆部件201c、202c、203c以可旋转的方式连接于圆板状的输出部件205上，该中间连杆部件201b、202b、203b以可旋转的方式连接于两个端部连杆部件201a～203a、201c～203c的相应部件上，将两个端部连杆部件201a～203a、201c～203c相互连接，形成四个转动副部206a、207a、208a(在下面记为“206a～208a”)；206b1，207b1，208b1(在下面记为“206b1～208b1”)；206b2、207b2、208b2(在下面记为“206b2～208b2”)；206c，207c，208c(在下面记为“206c～208c”)构成的三节连锁结构。另外，在图12中，转动副部208a、208c被隐去而没有在图中示出。转动副部208a在图13中示出。转动副部208c没有在任何图中示出，为了便于说明，在说明书中给出标号。
端部连杆部件201a～203a、201c～203c为球面连杆机构，三组连杆机构201～203中的球面连杆中心一致，另外，距其中心的距离也相同。端部连杆部件201a～203a、201c～203c和中间连杆部件201b～203b的转动副部206b1～208b1、206b2～208b2的连接轴既可以为某交叉角，也可平行。但是，三组连杆机构201～203中的中间连杆部件201b～203b的形状从几何学上是相同的。
本实施方式的连杆机构201～203为镜像对称型，输入部件204和输入侧的端部连杆部件201a～203a、与输出部件205和输出侧的端部连杆部件201c～203c的位置关系为相对中间连杆部件201b～203b的中心线而保持镜像对称的位置结构。在图12中，示出相对输入部件204、输出部件205取规定的动作角的状态。
图13表示输入部件204和输入侧的端部连杆部件201a～203a的转动副部206a～208a。在呈圆板状的输入部件204的顶面上，针对各连杆机构201～203设置一对支承部件211a、212a、213a(在下面记为“211a～213a”)。支承部件211a～213a为可相对输入部件204通过弹簧等而装卸的结构，但是，也可与输入部件204成一体地形成。在一对支承部件211a～213a上分别安装有轴承217a、218a、219a(下面记为“217a～219a”)，在以可旋转的方式支承于该对轴承217a～219a之间的支承杆214a、215a、216a(下面记为“214a～216a”)上，呈L状的端部连杆部件201a～203a中的一个的臂端部插入而设置连接于一对支承部件211a～213a之间。
另外，在支承杆214a～216a中的一对支承部件211a～213a的外侧，连接构成后述的角度控制机构230的一部分的齿轮部件234。该端部连杆部件201a～203a的臂端部和齿轮部件234通过比如紧定螺钉固定于支承杆214a～216a上。
此外，在支承杆214a～216a的外端部螺接有螺母220a、221a、222a(在下面记为“220a～222a”)，即使在为该螺母220a～222a的紧固的情况下，仍可通过介设垫圈等对上述轴承217a～219a施加规定的预压量，进行调整。
支承部件211a～213a的圆周方向位置也可不为等间距，但是，在输入部件204和输出部件205中，必须处于该圆周方向的位置关系。该输入部件204和输出部件205为三组连杆机构201～203所共用，在各支承部件211a～213a、211c～213c上连接端部连杆部件201a、203a、201c、203c。对于安装有支承部件211a～213a、211c～213c的输入部件204和输出部件205，在图中给出圆板状的部件，而如果可确保支承部件211a～213a、211c～213c的安装空间，也可为任意的形状。在本实施方式中，输入部件204和输出部件205均呈在中间部具有通孔204a(输出部件205的通孔在图中未示出)的开孔的圆板状，穿过输入部件204和输出部件205的通孔204a与连杆机构201～203的内侧空间S，设置柔性操纵绳4A(图11)。
由于作为输出部件205和输出侧的端部连杆部件201c～203c的连接部分的转动副部206c～208c为与作为上述输入部件204和输入侧的端部连杆部件201a～203a的连接部分的转动副部206a～208a相同的结构，故重复的说明省略。
在输入侧的端部连杆部件201a～203a和中间连杆部件201b～203b中的一个端部的转动副部206b1～208b1中，输入侧的端部连杆部件201a～203a的另一臂端部连接于基本呈L状的中间连杆部件201b～203b的一个端部。在该中间连杆部件201b～203b的一个端部设置一对支承部件211b1～213b1。在该对支承部件211b1～213b1上安装有轴承(图中未示出)，在以可旋转的方式支承于该对轴承之间的支承杆214b1、215b1、216b1(下面记为“214b1～216b1”)。上，呈L状的端部连杆部件201a～203a的另一臂端部插入而设置连接于该对支承部件211b1～213b1之间。该支承部件211b1～213b1也可为可相对中间连杆部件201b～203b而通过螺钉等装卸的结构，或一体结构中的任意者。
另外，端部连杆部件201a～203a的臂端部通过紧固螺钉固定于支承杆214b1～216b1上。该固定方法除了固定螺钉以外，还可为键、D型轴固定等。另外，支承杆214b1～216b1的端部即使在螺母紧固的情况下，仍可通过介设垫圈等对轴承施加规定的预压量，进行调整。
由于作为输出侧的端部连杆部件201c～203c的另一臂端部和中间连杆部件201b～203b的另一端部的连接部分的转动副部206b2～208b2为与作为前述的端部连杆部件201a～203a的另一臂端部和中间连杆部件201b～203b的另一端部的转动副部206b1～208b1相同的结构，故重复的说明省略。
在上述连杆机构201～203中，输入部件204和输出部件205的支承杆214a～216a、214c～216c的角度、长度与端部连杆部件201a～203a的几何学形状在输入侧和输出侧相同，另外，同样对于中间连杆部件201b～203b，在输入侧和输出侧形状相等，此时，如果相对中间连杆部件201b～203b的对称面，中间连杆部件201b～203b与输入部件204和输出部件205连接的端部连杆部件201a～203a、201c～203c的角度位置关系在输入侧和输出侧相同，则从几何学对称性来说，输入部件204和输入侧的端部连杆部件201a～203a，与输出部件205和输出侧的端部连杆部件201c～203c相同地动作，输入侧和输出侧为相同旋转角度，进行等速旋转。该等速旋转时的中间连杆部件201b～203b的对称面称为等速二等分面。
由此，共用输入部件204和输出部件205的该几何学形状的连杆机构201～203按照多个设置于圆周上，由此，将多个连杆机构201～203位于没有干涉而运动的位置，将中间连杆部件201b～203b限定在仅仅等速二等分面上的运动，由此，输入侧和输出侧即使取任意的动作角，仍可获得等速旋转。
该连杆动作装置1C的连杆机构部3通过针对连杆机构201～203的两个以上的连杆机构，相对输入部件204控制输入侧的端部连杆部件201a～203a的角度，控制输出部件205的两个自由度的姿态。在图11～图13的实施方式中，控制全部连杆机构201～203的端部连杆部件201a～203a的角度。端部连杆部件201a～203a的角度控制机构230像图11所示的那样，在基座5的上法兰部5b上，朝下地设置连杆机构用驱动源231，在于该连杆机构用驱动源231的上法兰5b上突出的输出轴232上安装锥形齿轮233，在该锥形齿轮233上啮合有安装于输入部件204的支承杆214a～216a上的上述齿轮部件234的齿轮部。连杆机构用驱动源231为比如电动机。通过使连杆机构用驱动源231旋转，其转矩经由锥形齿轮233和齿轮部件234传递给支承杆214a～216a，相对输入部件204，端部连杆部件201a～203a的角度改变。
按照该连杆机构部3的结构，使输出部件205相对输入部件204的活动范围扩大。比如，输入部件204的中心轴B和输出部件205的中心轴C的最大折角可为约±90°。另外，可将输出部件205相对输入部件204的旋转角设定在0°～360°的范围内。在输入部件204和各连杆机构201～203的转动副部206a～208a中，设置任意地控制输出部件205的姿态的连杆机构用驱动源231，由此，容易以任意的姿态而确定输出部件205。由于从输入部件204到输出部件205等速地传递力，故输出部件205的动作顺利。在本实施方式中，在输入部件204和连杆机构201～203的各组转动副部206a～208a中，设置连杆机构用驱动源231，但是如果按照两组以上而设置连杆机构用驱动源231，则可确定输出部件205相对输入部件204的姿态。
使各连杆机构201～203中的四个转动副部206a～208a、206b1～208b1、206b2～208b2、206c～208c，即输入部件204和输入侧的端部连杆部件201a～203a的连接部分、输入侧的端部连杆部件201a～203a与中间连杆部件201b～203b的连接部分、中间连杆部件201b～203b和输出侧的端部连杆部件201c～203c的连接部分、以及输出侧的端部连杆部件201c～203c和输出部件205的连接部分为轴承结构，由此，可抑制该连接部分的摩擦阻力，谋求旋转阻力的减轻，可确保顺利的动力传递，并且可提高耐久性。
另外，由于按照支承连杆机构201～203的各转动副部206a～208a、206b1～208b1、206b2～208b2、206c～208c的方式在各转动副部206a～208a、206b1～208b1、206b2～208b2、206c～208c上设置轴承，故谋求轴承的刚性的提高。另外，由于可在转动副部以外的部分进行部件的装卸，故谋求装配性的提高。通过该装配性的提高，连杆机构201～203的整体尺寸的减小也容易实现。
作为柔性操纵绳4A，采用与上述实施方式的连杆动作装置1A相同的类型。连杆动作装置1C也与上述实施方式相同，将驱动装置(图中未示出)安装于输出部件205上，用作医疗用等的远程操作型机器人。在该场合，获得上述相同的作用和效果。
在图12所示的第3实施方式的连杆机构部3中，连杆机构201～203为镜像对称型，但是，也可像图14所示的第4实施方式的机构部3那样，连杆机构201～203为旋转对称型。在旋转对称型的连杆机构201～203中，输入部件204和端部连杆部件201a～203a、输出部件205和端部连杆部件201c～203c的位置关系为相对中间连杆部件201b～203b的中心线，相互旋转对称的位置结构。在图14中，给出相对输入部件204，输出部件205取规定的动作角的状态。另外，图14表示在支承于输入部件204上的支承杆214a～216a上没有设置齿轮部件234的连杆机构部3。
图15和图16表示第5和第6实施方式，示出在输入部件204上设置连杆机构用驱动源231的连杆机构部3。在这些实施方式中，设置两个连杆机构用驱动源231，这些连杆机构用驱动源231的输出轴同轴地连接于与输入侧的两个端部连杆部件201a、203a的臂端部连接的支承杆214a～216a。通过借助连杆机构用驱动源231控制端部连杆部件201a～203a的旋转角位置，控制安装于输出部件205上的驱动装置(图中未示出)的姿态。
这些连杆机构部3的连杆机构201～203为镜像对称型，沿圆周方向使输入部件204和输入侧的转动副部206a～208a、输出部件205和输出侧的转动副部206c～208c旋转(宽度方向大)，输出侧的端部连杆部件201c～203c与中间连杆部件201b～203b的转动副部206b1～208b1、206b2～208b2的旋转轴朝向输入部件204的中心轴。由此，即使在臂角度(端部连杆部件的臂两端部的两轴线的夹角)不为90°的情况下，输入侧和输出侧从几何学上仍为同一形状。其结果是，防止中间连杆部件201b～203b和端部连杆部件201a～203a、201c～203c的干扰。特别是，在图16的第6实施方式中，具有下述的优点，即，连杆机构201～203的内部空间S宽，连杆机构用驱动源231、旋转角度检测机构(图中未示出)等的设置容易，稳定的重心的范围变宽。
图17表示第7实施方式，在其连杆机构部3中，连杆机构201、202、203、201’、202’、203’形成6组，由此，可使稳定的重心的范围宽，并且可提高刚性。
另外，作为其它的实施方式，也可在支承输入侧的端部连杆部件201a～203a的支承杆214a～216a上设置旋转角度传感器(图中未示出)。如果像这样形成，也可不在连杆机构用驱动源231上安装伺服机构，谋求连杆机构用驱动源231的紧凑化，另外，电源接通时的原点寻找也是不需要的。
前述的支承杆214a～216a通过轴承217a～219a的旋转轨道圈支承，该轴承217a～219a的固定轨道圈固定于输入部件204的支承部件211a～213a上。旋转角度传感器由被检测部和检测部构成，该被检测部设置于支承杆214a～216a的内侧一端部，该检测部与被检测部面对，安装于输入部件204上。另外，被检测部设置于旋转侧，检测部设置于固定侧，但是为了使被检测部只按照±45°的程度旋转，相反地，也可将检测部设置于旋转侧，将被检测部设置于固定侧。
该被检测部为轴向型、呈环状，比如，由环状的背面金属(バツクメタル：back metal)与磁场发生部件构成，该磁场发生部件设置于其外周侧，其中，磁极N、S交替地磁化，该被检测部经由背面金属固定于支承杆214a～216a上。磁场发生部件可采用比如，橡胶磁铁硬化而粘接于背面金属上的类型，另外，该磁场发生部件也可通过塑料磁铁、烧结磁铁形成，在该场合，背面金属是不必一定需要的。
检测部由产生与磁通密度相对应的输出信号的一侧磁场动作型，或交替磁场动作型的矩形输出的磁性传感器构成。该磁性传感器装载于磁性检测电路衬底(图中未示出)上，在与磁性检测电路衬底一起插入树脂外壳内后，进行树脂模制。通过将该树脂外壳固定于输入部件204上，将磁性传感器和磁性检测电路衬底安装于输入部件204上。磁性检测电路衬底为装载用于对向磁性传感器的供电和磁性传感器的输出信号进行处理，将其输出到外部的电路的衬底。布线等可采用连杆机构201～203的内部空间S。
于是，如果通过支承杆214a～216a的旋转，使被检测部旋转，则通过检测部产生与磁场发生部件的磁通密度相对应的输出信号，检测支承杆214a～216a的旋转角度，即，端部连杆部件201a～203a的旋转角度。另外，仅仅通过构成检测部的磁性传感器，用作A相或Z相输出的编码器，但是，如果除了磁性传感器以外，设置另外的磁性传感器，则可形成AB相输出的编码器。另外，可采用可通过被检测部和检测部而进行绝对旋转角度的检测的方式，比如，在日本特开2003-148999号文献中公开的方法或其它的光学式、分解器(レゾルバ：resolver)等的卷线型检测器的方法。
下面对柔性操纵绳的不同的结构进行说明。在图18(A)～图18(C)所示的柔性操纵绳4B中，将输出侧的接头15和减速器32直接连接。减速器32包括减速器外壳32c和成一体的法兰部33，在该法兰部33上，按照多个而设置与接头15的通孔21相对应的固定件插过用的通孔34。接头15的通孔21为螺纹孔。使接头15的法兰部20和减速器32的法兰部33接触，从减速器32侧而插过通孔34的螺栓35与作为螺纹孔的通孔21螺接，由此，将接头15和减速器32连接。
另外，在该柔性操纵绳4B中，内侧操纵绳12的输出端12b直接连接于减速器32的输入轴32a上。即，在内侧操纵绳12的输出端12b上，代替前述联轴器19而设置齿轮36，该齿轮36与设置于输入轴32a上的齿轮37啮合。在该例子中，齿轮36为外齿齿轮，齿轮37为内齿齿轮。
该结构的柔性操纵绳4B按照将减速器32固定于其它的部件上的方式使用。固定方法没有限定。按照该方案，由于部件数量少，故可使整体紧凑。除此以外，为与前述实施方式相同的结构。另外，也可使接头15的外螺纹部件16和减速器32不为单独的部件，而使减速器32和外螺纹部件16形成一体。具体来说，可在减速器外壳32c上设置外螺纹部18和圆筒部19。
图19表示本发明的柔性操纵绳的使用例子。该例子通过图18(A)的柔性操纵绳4B，对最终输出部为旋转部的旋转机构40进行远程操作。旋转机构40设置于驱动装置81(图8)上。旋转机构40包括其两端通过轴承41支承的蜗杆42、与该蜗杆42啮合的蜗轮43、支承该蜗轮43的作为最终输出部的旋转轴44、与旋转编码器45，该旋转编码器45用作检测蜗轮43的旋转角的位置检测机构。柔性操纵绳4B中的减速器32的输出轴32b经由联轴器46与蜗杆42的一端连接。在旋转轴44上，直接或间接地安装有工具、计量器具等的作业装置。
在内侧操纵绳12的输入端12a上，经由联轴器29而连接有旋转驱动源6，通过旋转驱动源6，使内侧操纵绳12旋转。旋转驱动源6通过控制器83(图8)而控制。内侧操纵绳12的转矩通过减速器32而减速，传递给旋转机构40，旋转轴44旋转。由于可通过设置减速器32产生大的转矩，故可以大的转矩，使旋转轴44旋转。另外，由于即使相对在旋转机构40中产生的摩擦，仍可产生克服该摩擦的力，故即使在内侧操纵绳12的扭转刚性低的情况下，仍难以发生粘滑。
图20表示内侧操纵绳的不同的使用例子。本例子通过图18(A)的柔性操纵绳4B，对最终输出部为直线运动部的直线运动机构50进行远程操作。直线运动机构50设置于驱动装置81(图8)上。直线运动机构50包括丝杠机构54，该丝杠机构54由其两端通过轴承51支承的丝杠52、与和该丝杠52螺合的螺母53构成，在上述螺母53上，通过螺栓等(图中未示出)而固定作为最终输出部的直线运动部件55。通过丝杠机构54将丝杠52的旋转运动变换为直线运动，直线运动部件55在丝杠52的轴向进行直线运动。在该直线运动部件55上设置线性刻度尺56，通过作为位置检测机构的直线编码器57，检测该线性刻度尺56的刻度。柔性操纵绳4B中的减速器32的输出轴32b经由联轴器46与丝杠52的一端连接。在直线运动部件55上直接或间接地安装有工具、计量器具等的作业装置。
在内侧操纵绳12的输入侧上，经由联轴器29而连接有旋转驱动源6，通过旋转驱动源6使内侧操纵绳12旋转。旋转驱动源6通过控制器83(图8)而控制。内侧操纵绳12的转矩通过减速器32而减小，传递给直线运动机构50，直线运动机构50进行直线运动。由于通过设置减速器32，产生大的转矩，故获得直线运动部件55带来的大的推力。另外，由于即使相对在直线运动机构50中产生的摩擦，仍可产生克服该摩擦的力，故即使在内侧操纵绳12的扭转刚性低的情况下，仍难以产生爬行。
在上述旋转机构40或直线运动机构50的远程操作中，也可在上述控制装置83a(图8)中以手动方式输入控制指令，控制旋转驱动源6的输出量，但是，如果将旋转编码器45或线性编码器57的输出值反馈给控制装置83a，自动地控制旋转驱动源6的输出量，则可提高作为远程操作的控制对象的上述设备的定位精度。另外，由于内侧操纵绳12的旋转速度通过减速器32而减小，在旋转机构40或直线运动机构50中出现的内侧操纵绳12的扭转的影响小，故可以较高程度保持旋转编码器45或线性编码器57的定位分辨率，可进行高精度的反馈控制。由此，可以良好的精度对旋转机构40或直线运动机构50进行远程操作。
图19和图20表示采用柔性操纵绳4B的例子，但是即使在采用于后面通过图21(A)～21(C)而说明的柔性操纵绳4A的情况下，仍可以良好的精度对旋转机构40或直线运动机构50进行远程操作。这些柔性操纵绳4A、4B适用于用作在医疗、机械加工等的领域对作业设备进行远程操作的转矩传递机构的场合。通过采用这些柔性操纵绳4A、4B，作业设备的正确的定位、正确的动作是可能的。
还可在柔性操纵绳4A、4B的外管11内密封滚动轴承13的润滑剂。图21(A)～图21(C)为采用柔性操纵绳4A的例子。在该图中，在内侧操纵绳12的输入端12a和输出端12b和接头15之间设置密封部件60，外管11内为密封结构，由此，防止润滑剂泄漏到外部的情况。在图示例子中，在嵌合于内侧操纵绳12的输入端12a和输出端12b的外周的筒状部件61、与接头15的外螺纹部件16之间介设有密封部件60。也可代替设置密封部件60，而在内侧操纵绳12的输入端12a和输出端12b与接头15之间设置滑动轴承(图中未示出)，外管11内为密封结构。润滑剂可采用没有流动性的润滑脂。像这样，如果在外管11内部密封润滑剂，则可将滚动轴承13的滚动性能维持在良好的状态。
另外，也可像图22所示的那样，在外管11内使滚动轴承13的润滑剂流动。与前述情况相同，在内侧操纵绳12的输入端12a和输出端12b与接头15之间设置密封部件(图中未示出)，外管11内为密封结构，并且在外管11的两端分别设置润滑剂的入口62和出口63，从润滑剂供给装置64供给的润滑剂从上述入口62进入外管11的内部，从上述出口63排到外管11之外。还可将从出口63排出的润滑剂回收于润滑剂供给装置64中，使润滑剂循环。润滑剂可采用流动性高的润滑油。像这样，通过在外管11内形成使润滑剂流动的流路，可在不设置另外的润滑流路的情况下进行滚动轴承13的润滑。同样在该场合，将滚动轴承13的滚动性能维持在良好的状态。
如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，阅读本说明书后会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为根据权利要求书确定的本发明的范围内。
标号的说明：
标号1A、1B、1C表示连杆动作装置；
标号3表示连杆机构部；
标号4A、4B表示柔性操纵绳；
标号6表示旋转驱动源；
标号11表示外管；
标号12表示内侧操纵绳；
标号12a表示输入端；
标号12b表示输出端；
标号13表示滚动轴承；
标号14I表示内圈用弹簧元件；
标号14O表示外圈用弹簧元件；
标号32表示减速器；
标号32a表示输入轴；
标号32b表示输出轴；
标号41表示操纵绳导向部件；
标号43表示中间连杆部件的轨道圆；
标号81表示驱动装置；
标号101、102、103表示连杆机构；
标号101a、102a、103a表示输入侧的端部连杆部件；
标号101b、102b、103b表示中间连杆部件；
标号101c、102c、103c表示输出侧的端部连杆部件；
标号104表示输入部件；
标号105表示输出部件；
标号106表示柔性操纵绳穿过用的通孔；
标号121表示连杆机构用驱动源；
标号200表示连杆动作装置；
标号201、202、203表示连杆机构；
标号201a、202a、203a表示输入侧的端部连杆部件；
标号201b、202b、203b表示中间连杆部件；
标号201c、202c、203c表示输出侧的端部连杆部件；
标号201’、202’、203’表示连杆机构；
标号204表示输入部件；
标号205表示输出部件；
标号206a、207a、208a表示转动副部；
标号206b1、207b1、208b1表示转动副部；
标号206b2、207b2、208b2表示转动副部；
标号206c、207c、208c表示转动副部；
标号231表示连杆机构用驱动源；
标号O表示轨道圆的中心；
标号L表示球面中心间的距离；
标号PA表示输入侧的端部连杆部件的球面中心；
标号PC表示输出侧的端部连杆部件的球面中心；
标号S表示内侧空间。

Claims (10)

1.一种连杆动作装置，在该装置中，经由三组以上的连杆机构以能改变姿态的方式将输入部件与输出部件连接，
其中，上述各连杆机构包括：输入侧及输出侧的端部连杆部件、与中间连杆部件，该输入侧及输出侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述输入部件及输出部件上，该中间连杆部件分别以能旋转的方式连接该输入侧及输出侧的端部连杆部件的另一端，
通过直线而表现的上述各连杆部件的几何模型为上述中间连杆部件中的输入侧部分和输出侧部分相对中间部保持对称的形状，
该连杆动作装置还包括：连杆机构用驱动源，该连杆机构用驱动源设置于上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构上，使该两组以上的各连杆机构动作，控制上述输出部件的姿态；柔性操纵绳，其连通到上述三组以上的连杆机构的配置的内侧，具有柔性，在上述输入部件和输出部件的并列方向传递转矩。
2.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，在上述输入部件和输出部件中分别开设有通孔，上述柔性操纵绳穿过各通孔。
3.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述柔性操纵绳通过固定于上述中间连杆部件上、位于各连杆机构的内侧的操纵绳导向部件进行导向。
4.根据权利要求3所述的连杆动作装置，其中，上述操纵绳导向部件设置于下述位置，该位置为上述操纵绳导向部件的中心与上述中间连杆部件的轨道圆的中心一致的位置。
5.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述柔性操纵绳为下述的结构，其中，在具有柔性的外管的内部，通过多个滚动轴承以能旋转的方式支承两端分别构成旋转的输入端和输出端的柔性的内侧操纵绳，在邻接的滚动轴承之间设置对这些滚动轴承施加预压的弹簧部件。
6.根据权利要求5所述的连杆动作装置，其中，上述弹簧部件包括：对上述滚动轴承的内圈施加预压的内圈用弹簧部件、与对外圈施加预压的外圈用弹簧部件，在上述内侧操纵绳的长度方向交替地设置该内圈用弹簧部件和外圈用弹簧部件。
7.根据权利要求5所述的连杆动作装置，其中，按照与上述内侧操纵绳的上述输入端连接的方式，在上述柔性操纵绳的输入端侧设置使该内侧操纵绳旋转的旋转驱动源。
8.根据权利要求5所述的连杆动作装置，其中，按照与上述内侧操纵绳的上述输出端连接的方式，在上述柔性操纵绳的输出端侧设置减小该内侧操纵绳的旋转速度的减速器。
9.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，该装置用于医疗用器械。
10.一种远程操作型机器人，其中，在权利要求1所述的连杆动作装置的上述输出部件上设置驱动装置，该驱动装置通过由上述柔性操纵绳传递的转矩而驱动。
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