CN105722649B - 连杆动作装置 - Google Patents

Abstract

在连杆动作装置(51A)中，前端侧的连杆枢毂(3)经由三组以上的连杆机构(4)，以姿势能变更的方式与基端侧的连杆枢毂(2)连接。各连杆机构(4)由基端侧和前端侧的端部连杆部件(5、6)、中间连杆部件(7)构成，在连杆机构(4)中设置促动器(53)，该促动器任意地变更前端侧的连杆枢毂(3)相对基端侧的连杆枢毂(2)的姿势。在基端侧或前端侧的连杆枢毂(2、3)中，以朝向该两个连杆枢毂(2、3)的配置的内侧的方式设置末端执行器(61)。末端执行器(61)对工件(62)进行作业，该工件作为作业对象而设置于：与设有该末端执行器(61)的连杆枢毂(3)相反一侧的连杆枢毂(2)侧。

Description

连杆动作装置

相关申请

本发明要求申请日为2013年11月22日、申请号为JP特愿2013—241845号的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及用于医疗器械、产业机械等的必须要求精密且范围广的动作范围，进行高速动作的机械的连杆动作装置。

背景技术

在专利文献1、2中提出有用于各种作业装置的平行连杆机构。在专利文献1的平行连杆机构中，结构较简单，但是各连杆的动作角小。由此，如果较大地设定移动板的动作范围，则具有连杆长度增大，机构整体的尺寸变大的问题。专利文献2的平行连杆机构为下述的结构，在该结构中，前端侧的连杆枢毂经由4节连锁的三组以上的连杆机构，以姿势可变更的方式与基端侧的连杆枢毂连接。由此，在紧凑的同时，可进行精密而范围广的动作范围的动作。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2000—94245号公报

专利文献2：US5893296号专利

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1和专利文献2的平行连杆机构的结构中，如果于前端侧装载末端执行器，则末端执行器的重量越大，惯性越大，越无法实现高速而高精度的动作。另外，在专利文献2的平行连杆机构的结构中，在相对表面为球面状或圆筒面状的工件进行作业的场合，必须要求于基端侧的连杆枢毂的中心轴所垂直的平面上移动的追加的自由度。

本发明的目的在于提供一种连杆动作装置，其中，可在较广范围的动作范围内进行动作，即使在装载重量大的末端执行器的情况下，仍可进行高速并且高精度的定位动作。

用于解决课题的公开方案

本发明的连杆动作装置为下述的装置，其中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以姿势能变更的方式与基端侧的连杆枢毂连接，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件、中间连杆部件构成，在该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别能旋转地连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，在该中间连杆部件中，其两端分别能旋转地连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，在上述各连杆机构中，通过直线而表示该连杆机构的几何学模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件中的中间部呈对称的形状，在上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中设置促动器，该促动器任意地变更上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势。在该连杆动作装置中，在上述基端侧或前端侧的连杆枢毂中，以朝向该两个连杆枢毂的配置的内侧的方式设置末端执行器，并且上述末端执行器对下述工件进行作业，该工件作业对象物设置于：与设有该末端执行器的连杆枢毂相反一侧的连杆枢毂侧。比如，上述工件被支承于：与上述末端执行器所设置的连杆枢毂处于相反一侧的连杆枢毂上。

在本说明书中，“基端侧”和“前端侧”按照下述的含义而使用。即，连杆枢毂和端部连杆部件的各旋转运动副以及端部连杆部件和中间连杆部件的各旋转运动副的中心轴分别交叉的点称为连杆枢毂的“球面连杆中心”，通过该球面连杆中心，与上述连杆枢毂和端部连杆部件的旋转运动副的中心轴垂直地交叉的直线称为“连杆枢毂的中心轴”，在该场合，相对各连杆枢毂，从基端侧和前端侧的各连杆枢毂的中心轴交叉的交叉点观看，基端侧的球面连杆中心方向为基端侧，前端侧的球面连杆中心方向为前端侧。

还有，将上述中的“两个连杆枢毂的配置的内侧”正确地定义为从基端侧和前端侧的连杆枢毂朝向上述交叉点的方向。于是，“按照朝向两个连杆枢毂的配置的内侧的方式设置末端执行器”还包括比如设置于前端侧的连杆枢毂的末端执行器穿过各连杆枢毂的排列的内侧而抽出，比基端侧的连杆枢毂更向基端侧而突出的场合。

按照该方案，通过基端侧的连杆枢毂、前端侧的连杆枢毂、三组以上的连杆机构构成：前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂围绕相正交的两个轴而自由旋转的二自由度机构。该二自由度机构在紧凑的同时，扩大前端侧的连杆枢毂的活动范围。比如，基端侧的连杆枢毂的中心轴和前端侧的连杆枢毂的中心轴的最大折角约为±90°，可将前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的回转角设定在0°～360°的范围内。可通过控制各姿势控制用促动器的动作，相对基端侧的连杆枢毂，任意地变更前端侧的连杆枢毂的姿势。

另外，像该结构那样，如果按照朝向两个连杆枢毂的配置的内侧的方式设置末端执行器，由于与按照朝向两个连杆枢毂的设置的外侧的方式设置末端执行器相比较，构成末端执行器的作业部的前端在连杆动作装置的旋转中心的附近，故末端执行器整体的惯性力矩小。上述连杆动作装置的旋转中心相当于基端侧和前端侧的连杆枢毂的中心轴的交点。根据末端执行器整体的惯性力矩变小，即使在装载重量大的末端执行器的情况下，仍可高速动作。另外，可实现姿势变更用的促动器的输出的降低、能量的节省、紧凑化。特别是对于装载细长形状的末端执行器、在靠近接近作业部的前端处具有重心的末端执行器的场合是有效的。

也可在本发明中，上述工件设置于上述基端侧和前端侧的连杆枢毂之间。在该场合，由于末端执行器的前端以朝向连杆动作装置的旋转中心方向的方式定位，故即使在与XY台这样的另外的机构组合的情况下，仍可相对工件从各个方向进行作业。

还有，也可将上述末端执行器设置于上述前端侧的连杆枢毂上，并且在上述基端侧的连杆枢毂中开设可使上述末端执行器穿过的作业孔，通过穿过上述作业孔的上述末端执行器对上述工件进行作业，该工件直接或间接地支承于上述基端侧的连杆枢毂上，比上述基端侧的连杆枢毂更靠近基端侧。如果为该结构，则即使在装载使油脂飞散或照射激光这样的以非接触方式进行作业的末端执行器的情况下，仍可通过作业孔，相对工件进行作业。另外，在装载细长形状的末端执行器的场合，使末端执行器通过作业孔，末端执行器的前端比基端侧的连杆枢毂更靠近基端侧，可对工件进行作业。

上述末端执行器也可为涂布机，该涂布机用于对上述工件的表面上涂布液态物质。涂布机比如为涂布涂料的喷墨机；涂布油脂、粘接剂等的液态剂的分配器等。由于该连杆动作装置扩大前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的活动范围，故如果装载作为喷墨机的涂布机，则可相对具有球面状、圆筒面状、其它曲面状的表面的工件，从幅度宽的方向涂布液态物质。

上述末端执行器还可为焊接用的焊炬。由于焊接用的焊炬为细长形状，故按照朝向两个连杆枢毂的配置的内侧的方式设置而带来的惯性力矩减小的效果明显。另外，由于在焊接用的焊炬中，在其性能上，根部的直径大于前端部的直径，故如果按照朝向两个连杆枢毂的设置的外侧的方式设置，则具有根部对连杆机构造成妨碍，动作范围窄的可能性。由此，作为末端执行器的焊炬可按照朝向两个连杆枢毂的配置的内侧的方式设置。

在本发明中，上述末端执行器可装载于直线运动促动器上，该直线运动促动器沿设有该末端执行器的连杆枢毂的中心轴来进行进退动作。按照该方案，可进行末端执行器的上述中心轴方向的位置控制。由于形成连杆动作装置为旋转直径，即旋转中心与球面连杆中心之间的距离变化的结构，故在工件设置于基端侧和前端侧的连杆枢毂之间的场合，可对上述旋转半径的变动进行补偿。

在本发明中，在支承上述工件的连杆枢毂上设置直线运动促动器，该直线运动促动器支承上述工件，沿上述连杆枢毂的中心轴而进行进退动作。按照该方案，可进行工件的上述中心轴方向的位置控制。比如，在工件设置于基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂之间的场合，可按照工件经常位于连杆动作装置的旋转中心的方式进行控制。另外，在与将末端执行器装载于直线运动促动器上的结构组合的场合，可将末端执行器的前端与工件的距离经常保持一定。

在本发明中，可在支承上述工件的连杆枢毂上设置XY台，该XY台使上述工件沿该连杆枢毂的中心轴所垂直的平面移动。按照上述方案，可进行工件的沿上述平面的方向的控制。特别是，在针对工件设置于基端侧和前端侧的连杆枢毂的配置的内侧的结构，采用齿轮这样的圆筒状的工件的场合，通过使工件在沿上述平面的方向移动，可对圆筒面的整个外周进行作业。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

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为省略本发明的第1实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；

图2为省略表示该连杆动作装置的不同的动作状态的一部分的主视图；

图3为以三维方式表示该连杆动作装置的动作装置主体的立体图；

图4为通过直线表示该连杆动作装置的一个连杆机构的图；

图5为该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂等的横向剖视图；

图6为省略本发明的第2实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；

图7为该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂等的横向剖视图；

图8为图7的部分放大图；

图9为省略表示使图1的连杆动作装置上下相反而使用的状态的一部分的主视图；

图10为省略本发明的第3实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；

图11为该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂等的横向剖视图；

图12为省略本发明的第4实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；

图13为省略表示该连杆动作装置的不同的动作状态的一部分的主视图；

图14为省略表示该连杆动作装置的不同于图12的使用状态的一部分的主视图；

图15为省略表示该连杆动作装置的图14的使用状态的不同的动作状态的一部分的主视图；

图16为省略本发明的第5实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；

图17为省略表示将图12所示的连杆动作装置用作涂布装置的状态的一部分的主视图；

图18为省略表示将图16所示的连杆动作装置用作涂布装置的状态的一部分的主视图；

图19为省略表示将图16所示的连杆动作装置用作焊接机的状态的一部分的主视图。

具体实施方式

根据图1～5，对本发明的第1实施方式进行说明。图1和图2为省略表示连杆动作装置51A的各不同的状态的一部分的主视图。该连杆动作装置51A包括：动作装置主体1；支承动作装置主体1的基座52；使动作装置主体1动作的多个(其数量与后述的连杆机构4相同)的促动器53；控制器54，该控制器54通过这些促动器53的动作，使动作装置主体1动作。控制促动器53的控制装置(在图中未示出)既可设置于控制器54的内部，也可独立于控制器54而设置。

从动作装置主体1起而进行说明。在动作装置主体1中，前端侧的连杆枢毂3经由三组连杆机构4，以姿势可变更的方式与基端侧的连杆枢毂2连接。在图1和图2中，仅仅示出一组连杆机构4。连杆机构4的数量也可在4组以上。

图3为以三维方式表示动作装置主体1的立体图。各连杆机构4由基端侧的端部连杆部件5、前端侧的端部连杆部件6、与中间连杆部件7构成，构成由4个旋转运动副形成的4节连锁的连杆机构。基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6呈L状，基端分别自由旋转地与各自基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3连接。在中间连杆部件7中，在其两端分别自由旋转地连接基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的前端。

动作装置主体1为组合两个球面连杆机构的结构。即，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的各旋转运动副的中心轴、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副的中心轴在基端侧的球面连杆中心PA(图1、图2)处交叉。同样地，前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的各旋转运动副的中心轴、与前端侧的端部连杆部件和中间连杆部件7的各旋转运动副的中心轴于前端侧的球面连杆中心PB(图1、图2)处交叉。

还有，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的各旋转运动副与距基端侧的球面连杆中心PA的距离均相同，基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的各旋转运动副与距基端侧的球面连杆中心PA的距离均相同。基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的各旋转运动副的第1中心轴相对后述的第2中心轴，既可具有某交叉角γ，也可是平行的。同样，前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的各旋转运动副和距前端侧的球面连杆中心PB的距离均相同，前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的各旋转运动副与距前端侧的球面连杆中心PB的距离均相同。前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的各旋转运动副的第2中心轴相对上述第1中心轴，既可具有某交叉角γ，也可是平行的。

即，三组连杆机构4从几何学上说呈同一形状。从几何学上说呈同一形状指，通过直线而表示各连杆部件5、6、7的几何学模型，即通过各旋转运动副、与将这些旋转运动副之间连接的直线而表示的模型为，相对中间连杆部件7的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。图4为通过直线而表示一组连杆机构4的图。

本实施方式的连杆机构4为旋转对称型，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5、与前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的位置关系处于相对中间连杆部件7的中心线C，旋转对称的位置结构。图1表示基端侧的连杆枢毂2的中心轴(在下面，称为“基端侧的连杆枢毂中心轴”)QA和前端侧的连杆枢毂3的中心轴(在下面，称为“前端侧的连杆枢毂中心轴”)QB位于同一线上的状态。另一方面，图2表示相对基端侧的连杆枢毂中心轴QA，前端侧的连杆枢毂中心轴QB成规定的动作角的状态。即使在各连杆机构4的姿势变化的情况下，基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB之间的距离D没有改变。

另外，基端侧和前端侧的连杆枢毂中心轴QA、QB为通过基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB以与基端侧以及前端侧的连杆枢毂2、3和基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6的各旋转运动副的中心轴垂直地交叉的直线。

通过基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3与三组连杆机构4构成二自由度机构，在该二自由度机构中，相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3围绕相垂直的两个轴而自由旋转。换言之，形成相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3的旋转为两个自由度、姿态自由变更的机构。该二自由度机构在紧凑的同时，使相对基端侧的连杆枢毂2的前端侧的连杆枢毂3的活动范围扩大。比如，可使基端侧的连杆枢毂中心轴QA和前端侧的连杆枢毂中心轴QB的折角θ(图3)的最大值(最大折角)约为±90°。另外，可将前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的回转角φ(图3)设定在0°～360°的范围内。

折角θ为相对基端侧的连杆枢毂中心轴QA，前端侧的连杆枢毂中心轴QB倾斜的垂直角度，回转角φ为相对基端侧的连杆枢毂中心轴QA，前端侧的连杆枢毂中心轴QB倾斜的水平角度。

在该动作装置主体1中，在满足下述(1)～(4)的条件时，如果相对中间连杆部件7的对称面，中间连杆部件7和基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6的角度位置关系在基端侧和前端侧相同，则从几何学的对称性来说，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5与前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6相同地动作。

(1)各连杆机构4的基端侧和前端侧的连杆枢毂2、3和基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6的旋转运动副的中心轴的角度与距基端侧以及前端侧的球面连杆中心PA、PB的长度相互相等。

(2)各连杆机构4的基端侧以及前端侧的连杆枢毂2、3和基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6的旋转运动副的中心轴、以及基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6和中间连杆部件7的旋转运动副的中心轴，在基端侧以及前端侧，与球面连杆中心PA、PB交叉。

(3)基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6的几何学的形状相等。

(4)关于中间连杆部件7，在基端侧以及前端侧形状相等。

基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3为环状，其中，在其中心部，通孔10A、10B分别沿各连杆枢毂中心轴QA、QB方向而形成，外形呈球面状。通孔10A、10B的中心与各连杆枢毂中心轴QA、QB一致。在该基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3中的沿外周面的圆周方向等间距的位置，基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6分别自由旋转地被连接。

图5为表示基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副部、以及基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副部的剖视图。在基端侧的连杆枢毂2中，于外周部径向的轴孔11形成于圆周方向的三个部位，通过设置于轴孔11内部的两个轴承12，分别自由旋转地支承轴部件13。轴部件13的中心与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副的中心轴一致。轴部件13的外侧端部从基端侧的连杆枢毂2而突出，在其突出螺纹部13a连接基端侧的端部连杆部件5，该基端侧的端部连杆部件5通过螺母14而紧固。

上述轴承12为比如深槽滚珠轴承等的滚动轴承，其外圈(在图中未示出)与上述轴孔11的内周嵌合，其内圈(在图中未示出)与上述轴部件13的外周嵌合。通过止动圈15防止外圈的脱出。另外，在内圈与基端侧的端部连杆部件5之间夹设有间隔件16，螺母14的紧固力经由基端侧的端部连杆部件5和间隔件16，传递给内圈，将规定的预定压力施加给轴承12。

在基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副部中，于形成于中间连杆部件7的两端的连接孔18中设置两个轴承19，通过这些轴承19，基端侧的端部连杆部件5的前端的轴部20自由旋转地被支承。轴承19经由间隔件21，借助螺母22而紧固。

上述轴承19为比如深槽滚珠轴承等的滚动轴承，其外圈(在图中未示出)与上述连通孔18的内周嵌合，其内圈(在图中未示出)与上述轴部20的外周嵌合。通过止动圈23防止外圈的脱出。螺接于轴部20的前端螺纹部20a的螺母22的紧固力经由间隔件21传递给内圈，将规定的预定压力施加给轴承19。另外，在图5中，后述的伞齿轮57省略。

以上，对基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副部、以及基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副部进行了说明，但是，前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转运动副部、以及前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转运动副部也为相同的结构(图示省略)。

像这样，形成下述结构，其中，在各连杆机构4中的4个旋转运动副部，即基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副部、前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转运动副部、基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副部、以及前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转运动副部中设置轴承12、19。由此，可抑制各旋转运动副的摩擦阻力，谋求旋转阻力的减轻，可确保平滑的动力传递，并且可提高耐久性。

在设置有该轴承12、19的结构中，通过对轴承12、19施加预压力，没有径向间隙和推力间隙，可抑制旋转运动副的晃动。此外，没有基端侧的连杆枢毂2侧和前端侧的连杆枢毂3侧之间的旋转相位差，可维持等速性，同时可抑制振动、异常声音的发生。特别是，通过使上述轴承12、19的轴承间隙为负间隙，可减少在输入输出之间产生的齿隙(backlash)。

通过将轴承12以埋设状态设置于基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3中，不增加动作装置主体1整体的外形，可扩大基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3的外形。由此，容易确保用于将基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3安装于其它的部件上的安装空间。

在图1、图2中，基座52为纵向长的部件，于其顶面上固定有动作装置主体1的基端侧的连杆枢毂2。在基座52的上部的外周上，设置凸缘状的促动器安装座55，在该促动器安装座55上，上述促动器53以垂下的状态安装。促动器53的数量与连杆机构4相同，为三个。促动器53由旋转促动器构成，安装于其输出轴上的伞齿轮56和安装于基端侧的连杆枢毂2的轴部件13(图5)上的扇形的伞齿轮57啮合。

另外，在该例子中，设置其数量与连杆机构4相同的促动器53，但是如果于三组连杆机构4中的至少两组中设置促动器53，则可确定前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势。

在该连杆动作装置51A中，通过对控制器54进行操作，对各促动器53进行旋转驱动，使动作装置主体1动作。具体来说，如果对各促动器53进行旋转驱动，则其旋转经由一对伞齿轮56、57传递给轴部件13，基端侧的端部连杆部件5相对基端侧的连杆枢毂2的角度改变。由此，前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的位置和姿势确定。在这里，采用伞齿轮56、57改变基端侧的端部连杆部件5的角度，但是也可为其它的机构(比如平伞齿轮、蜗杆机构)。

图1、图2表示于前端侧的连杆枢毂3上设置末端执行器61，通过基端侧的连杆枢毂2支承构成作业对象的球面状的工件62的状态。末端执行器61按照位于一端的作业部61a朝向两个连杆枢毂2、3的配置的内侧的方式设置。“两个连杆枢毂2、3的配置的内侧”指从基端侧以及前端侧的连杆枢毂2、3朝向各连杆枢毂中心轴QA、QB方向的交点O的方向。在本例子中，作业部61a设置于两个连杆枢毂2、3之间。作业部61a的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致。工件62设置于末端执行器61的作业部61a的基端侧。在本例子中，工件62以工件62的球面中心与上述交点O一致的方式设置。

具体来说，在末端执行器61中，作为作业部61a的前端穿过前端侧的连杆枢毂3的通孔10B，通过设置于另一端的板状部61b，固定于前端侧的连杆枢毂3的前端侧的端面上。在末端执行器61为小型的场合，也可不穿过孔10B而固定于前端侧的连杆枢毂3的基端侧的端面上。另外，工件62装载于设置在基端侧的连杆枢毂2的前端侧的端面上的工件固定部件63上。工件62既可相对工件固定部件63而固定，也可仅仅装载于其上。工件固定部件63通过比如，将其底端插入基端侧的连杆枢毂2的通孔10A(图3)中的方式设置。

该结构的连杆动作装置51A比如可像图2所示的那样，通过改变前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势，相对球面状的工件62，通过末端执行器61的作业部61a，从各个方向而进行作业。此时，通过按照朝向两个连杆枢毂2、3的配置的内侧的方式设置末端执行器61，获得下述的优点。

即，由于与按照朝向两个连杆枢毂2、3的设置的外侧的方式设置末端执行器61的场合相比较，构成末端执行器61的作业部61a的前端在连杆动作装置51A的旋转中心的附近，故末端执行器61的整体的惯性力矩变小。连杆动作装置51A的旋转中心相当于基端侧以及前端侧的连杆枢毂的中心轴QA、QB方向的交点O。由于末端执行器61的整体的惯性力矩小，故即使在装载重量大的末端执行器61的情况下，仍可进行高速动作。另外，可实现姿势变更用的促动器53的输出的降低、能量的节省与紧凑化。特别是对于装载细长形状的末端执行器61、在靠近接近作业部61a的前端处具有重心的末端执行器61的场合，是有效的。

另外，如果像本例子那样，工件62设置于基端侧以及前端侧的连杆枢毂2、3之间，则以末端执行器61的前端朝向连杆动作装置51A的旋转中心方向的方式定位。由此，即使在与XY台这样的另外的机构组合的情况下，仍可相对工件，从各个方向进行作业。

图6～图8表示连杆动作装置的第2实施方式。像图6所示的那样，该连杆动作装置51B包括动作装置主体1、支承该动作装置主体1的基座52，按照通过多个促动器70而使动作装置主体1动作的方式构成。在基座52与动作装置主体1的基端侧的连杆枢毂2之间夹设有间隔件65。另外，与第1实施方式的连杆动作装置51A相同，于前端侧的连杆枢毂3上设置末端执行器61，通过基端侧的连杆枢毂2，支承构成作业对象的球面状的工件62。

像图7和作为其部分放大图的图8所示的那样，该连杆动作装置51B的动作装置主体1不同于第1实施方式的连杆动作装置51A，在本动作装置主体1中，轴承31为外圈旋转型，该轴承31分别将端部连杆部件5、6自由旋转地支承于基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上。如果以基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副部为例子而进行说明，则于基端侧的连杆枢毂2的圆周方向的三个部位形成轴部32，于该轴部32的外周上嵌合两个轴承31的内圈(在图中未示出)，于形成在基端侧的端部连杆部件5的连通孔33的内周上，嵌合轴承31的外圈(在图中未示出)。

轴承31为比如深槽滚珠轴承、角接触滚珠轴承等的滚珠轴承，以通过螺母34的紧固，施加规定的预压量的状态而被固定。前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转运动副部也为上述同样的结构。

另外，在设置于基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副部上的轴承36中，在形成于基端侧的端部连杆部件5的前端处的连通孔37的内周嵌合外圈(在图中未示出)，在与中间连杆部件7一体的轴部38的外周上嵌合内圈(在图中未示出)。轴承36为比如深槽滚珠轴承、角接触滚珠轴承等的滚珠轴承，以通过螺母39的紧固，施加规定的预压量的状态而被固定。前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转运动副部也为上述同样的结构。

在本动作装置主体1的三组的连杆机构4的全部中设置促动器70和减速机构71，该促动器70使基端侧的端部连杆部件5旋转，任意地改变前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势，该减速机构71减少该促动器70的动作量的速度，将其传递给基端侧的端部连杆部件5。促动器70为旋转促动器，更具体地说为带有减速器70a的伺服电动机，通过电动机固定部件72固定于基座52上。减速机构71由促动器70的减速器70a、与齿轮式的减速部73构成。在下面，减速机构71采用平齿轮，但是，也可为其它的机构(比如伞齿轮、蜗杆机构)。

齿轮式的减速部73由小齿轮76与大齿轮77构成，该小齿轮76经由联轴器75，以可传递旋转的方式与促动器70的输出轴70b连接，该大齿轮77固定于基端侧的端部连杆部件5上，与小齿轮76啮合。在图示例子中，小齿轮76与大齿轮77为平齿轮，大齿轮77为仅于扇形的周面上形成齿的扇形齿轮。大齿轮77的节距圆半径大于小齿轮76，促动器70的输出轴70b的旋转减速为围绕基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副的旋转轴O1的旋转，传递给基端侧的端部连杆部件5。该减速比大于10。

大齿轮77的节距圆半径在基端侧的端部连杆部件5的臂长度L的1/2以上。臂长度L为下述距离，即，从基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副的中心轴O1的轴向中心点P1到点P3的距离，该点P3为，基端侧的端部连杆部件5与中间连杆部件7的旋转运动副的中心轴O2的轴向中心点P2投影于：与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副轴O1相垂直、通过其轴向中心点P1的平面而得到。在该实施方式的场合，大齿轮77的节距圆半径在臂长度L以上。由此，对于获得高的减速比来说是有利的。

小齿轮76包括于与大齿轮77啮合的齿部76a的两侧突出的轴部76b，该两个轴部76b通过两个轴承80，分别自由旋转地被支承。轴承80为比如深槽滚珠轴承、角接触滚珠轴承等的滚珠轴承，设置于设在基座52上的旋转支承部件79上。除了像图示例子的那样，按照多排而排列滚珠轴承的场合以外，也可采用滚柱轴承、滑动轴承。形成下述的结构，其中，在两个轴承80的各外圈(在图中未示出)之间，设置垫片(在图中未示出)，通过紧固与轴部76b螺合的螺母81，对轴承80进行预压。轴承80的外圈压配合于旋转支承部件79上。

在该第2实施方式的场合，大齿轮77为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件，通过螺栓等的连接件82，可装卸地安装于基端侧的端部连杆部件5上。大齿轮77也可与基端侧的端部连杆部件5形成一体。

促动器70的旋转轴心O3和小齿轮76的旋转轴心O4位于相同轴上。这些旋转轴心O3、O4与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副轴O1平行，并且距基座52的高度相同。

该连杆动作装置51B通过于三组的连杆机构4的全部中设置促动器70和减速机构71，可以阻止动作装置主体1、减速机构71的晃动的方式进行控制。由此，前端侧的连杆枢毂3的定位精度提高，并且可实现连杆动作装置51B本身的刚性的提高。

还有，减速机构71的齿轮式的减速部73由小齿轮76和大齿轮77的组合体形成，能获得10以上的高的减速比。如果减速比高，由于编码器等的定位分辨率高，故前端侧的连杆枢毂3的定位的分辨率提高。另外，可采用低输出的促动器70。在本实施方式中，采用带有减速器70a的促动器70，但是，如果齿轮式的减速部73的减速比高，则也可采用没有减速器的促动器70，可使促动器70小型化。

通过使大齿轮77的节距圆半径在基端侧的端部连杆部件5的臂长L的1/2以上，前端负荷的基端侧的端部连杆部件5的弯矩小。由此，不使动作装置主体1的刚性在必要程度以上即可，并且谋求基端侧的端部连杆部件5的轻质化。比如，可将基端侧的端部连杆部件5从不锈钢(SUS)变为铝。另外，由于大齿轮77的节距圆半径较大，故大齿轮77的齿部的面压力减少，动作装置主体1的刚性变高。

还有，如果大齿轮77的节距圆半径在上述臂长L的1/2以上，则大齿轮77的外径充分大于设置于基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副上的轴承31的外径。由此，在大齿轮77的齿部和轴承31之间形成空间，容易设置大齿轮77。

特别是，在本第2实施方式的场合，由于大齿轮77的节距圆半径在上述臂长L以上，故大齿轮77的节距圆半径进一步增加，上述作用效果更进一步地显著。此外，可将小齿轮76设置于连杆机构4的外径侧。其结果是，可容易确保小齿轮76的设置空间。设计的自由度增加。另外，小齿轮76和其它的部件之间的妨碍难以产生，连杆动作装置51B的活动范围扩大。

由于小齿轮76和大齿轮77分别为平齿轮，故容易制作，另外旋转的传递效率高。由于小齿轮76于轴向两侧通过轴承80而被支承，故小齿轮76的支承刚性高。由此，前端负荷产生的基端侧的端部连杆部件5的角度保持刚性变高，动作装置主体1的刚性、定位精度提高。还有，由于促动器70的旋转轴心O3、小齿轮76的旋转轴心O4与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副的中心轴O1位于同一平面上，故整体的平衡良好，组装性良好。

由于大齿轮77相对基端侧的端部连杆部件5而自由装卸，故齿轮式的减速部73的减速比、前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的动作范围等的参数的变更容易，连杆动作装置51B的量产性提高。即，可仅仅通过改变大齿轮77，将该连杆动作装置51B用于各种的用途。还有，维修性良好。在比如，齿轮式的减速部73产生妨碍的场合，可仅仅通过更换该减速部73的方式而应对。

该结构的连杆动作装置51B也可通过变更前端侧的连杆枢毂3侧相对基端侧的连杆枢毂2的姿势，相对球面状的工件62，通过末端执行器61的作业部61a从各个方向进行作业。通过以朝向两个连杆枢毂2、3的配置的内侧的方式设置末端执行器61，获得与上述实施方式相同的作用效果。

在图1、图2的第1实施方式中，使基端侧的连杆枢毂2为底侧，设置连杆动作装置51A，但是，也可像图9的第2实施方式那样，使基端侧的连杆枢毂2为顶侧，设置连杆动作装置51A。在该场合，与图1、图2的设置例子相反，于基端侧的连杆枢毂2上设置末端执行器61，通过前端侧的连杆枢毂3支承工件62，在通过动作装置主体1控制工件62的姿势的同时，进行作业。图9表示使图2的连杆动作装置51A上下相反而设置的例子，但是，还可将连杆动作装置51B上下相反而设置。

图10和图11表示连杆动作装置的第3实施方式。像图10所示的那样，在该连杆动作装置51C中，于基底部件90的上方，经由多个支柱91设置板状的基座92，于该基座92上，固定有旋转轴部件93，该旋转轴部件93分别各自自由旋转地支承各基端侧的端部连杆部件5。通过基座92和各旋转轴部件93，构成基端侧的连杆枢毂2。基底部件90和支柱91的固定、与支柱91和基座92的固定通过螺栓(在图中未示出)等进行。另一方面，各前端侧的端部连杆部件6分别各自自由旋转地支承于固定在前端部件94上的多个旋转轴部件95上。通过前端部件94和各旋转轴部件95构成前端侧的连杆枢毂3。

像图11所示的那样，在位于上述各旋转轴部件93的并列的内侧的基座92的中间部，末端执行器穿过用的作业孔92a被上下贯通而形成。动作装置主体1为与图6的连杆动作装置51B本身基本相同的结构，但是，通过改变各部件的设置和形状，于各连杆机构4的并列的内侧，形成较广的空间。

在图10中，在该连杆动作装置51C中，工件62设置于基底部件90上的由各支柱91围绕的空间内。工件62既可相对基底部件90而固定，也可不固定而仅仅放置。末端执行器61为细长的形状，其以其前端的作业部61a朝向基端侧的方式设置于前端侧的连杆枢毂3上。末端执行器61的作业部61a的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致。末端执行器61通过将其板状部61b固定于上述前端部件94上的方式设置于前端侧的连杆枢毂3上。末端执行器61的作业部61a以比如照射激光、涂布液态物质的方式，对工件62从远方通过非接触而进行作业。

在该连杆动作装置51C中，从图10的状态，相对基端侧的连杆枢毂2，变更前端侧的连杆枢毂3的姿势，从末端执行器61的作业部61a，比如照射或发射激光、液态物质。已发射的激光、液态物质等通过基座92的作业孔92a的内部，相对设置于基端侧的连杆枢毂2的下方的工件62，进行作业。于各连杆机构4的并列的内侧形成较广的空间，并且基座92的作业孔92a以大的尺寸而形成。由此，不对连杆动作装置51C的结构部件造成妨碍，可在变更末端执行器61的角度的同时，对工件62进行作业。

图12和图13表示第4实施方式。第4实施方式的连杆动作装置51D为与图1、图2的连杆动作装置51A相同的结构。不同之处在于在基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上，沿各连杆枢毂中心轴QA、QB而进行进退动作的直线运动促动器100、101分别以朝向两连杆枢毂2、3的配置的内侧的方式设置。基端侧的直线运动促动器100固定而设置于基端侧的连杆枢毂2的通孔10A(图3)内部，其杆100a向前端侧突出。前端侧的直线运动促动器101固定于前端侧的连杆枢毂3的前端侧的端面上，其杆101a插入前端侧的连杆枢毂3的通孔10B的内部。

在图示的例子中，于基端侧的直线运动促动器100的杆前端，经由工件固定部件63固定球面状的工件62，于前端侧的直线运动促动器101的杆前端固定末端执行器61。末端执行器61于通孔10B的内部自由进退，前端的作业部61a向前端侧的连杆枢毂3的基端侧而突出。

该连杆动作装置51D在变更前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势，相对工件62，通过末端执行器61而进行作业时，对应于姿势变更，使基端侧的直线运动促动器进退而动作。由此，使工件62沿基端侧的连杆枢毂中心轴QA而进退，在平时，使工件62的球面中心位于各连杆枢毂中心轴QA、QB的交点O。

另外，通过对应于姿势变更，使前端侧的直线运动促动器101进退动作，使末端执行器61沿前端侧的连杆枢毂中心轴QB而进退，末端执行器61的作业部61a平时与工件62垂直，并且与该工件62保持一定的距离。由此，可相对工件62，通过作业部61a，在从各个方向经常保持角度和距离的同时，进行作业。

图14和图15表示相对图12和图13的使用形态，工件62的外周从球面状的类型变更为圆筒面状的类型的使用形态。在该场合，可相对圆筒面状的工件62的顶端面和外周面，进行作业。

也可针对图12～图15的第4实施方式，与这些图示例子相反，在基端侧的直线运动促动器100上设置末端执行器61，通过前端侧的直线运动促动器101支承工件62。另外，即使在图6、图10的结构的连杆枢毂2、3上设置直线运动促动器100、101，也没有关系。还有，也可仅仅在基端侧或前端侧中的任意一者的连杆枢毂上设置直线运动促动器。

在图16所示的第5实施方式的连杆动作装置51E中，于图10的第3实施方式的连杆动作装置51C的基底部件90上设置组合两轴的直线运动促动器的XY台110。在图示的例子中，XY台110包括：X轴直线运动促动器111，该X轴直线运动促动器111在基底部件90上沿与纸面平行的水平方向(X轴方向)而进行进退动作；Y轴直线运动促动器112，该Y轴直线运动促动器112在该X轴直线运动促动器111上沿与纸面相垂直的水平方向(Y轴方向)而进行进退动作。

工件62装载于Y轴直线运动促动器112上。末端执行器61与图10的场合相同，以前端的作业部61a朝向基端侧的方式设置于前端侧的连杆枢毂3上。末端执行器61的作业部61a的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致。

该连杆动作装置51E通过变更前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势，在变更末端执行器61的角度的同时，相对工件62进行作业。不仅如此，还可通过借助XY台110，使工件62沿X轴方向和Y轴方向移动，相对工件62，从各个方向以具有角度的方式进行作业。比如，在工件62为立方体的场合，可对除了底面以外的5个面进行作业。

图17表示在图12～图15的连杆动作装置51D中装载作为末端执行器61的涂布涂料的喷墨机的绘画装置。喷墨机为于工件62的表面上涂布液态物质的涂布机。作为喷墨机的末端执行器61按照作为喷嘴部的作业部61a的中心轴和前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致的方式设置。作为工件62，可选择任意的绘画对象。比如，在工件62为人手的场合，可为美甲。另外，还可在风铃、首饰等上绘制。

图18表示于图16的连杆动作装置51E上，装载作为末端执行器61的涂布油脂、粘接剂等的溶剂的分配器的涂布装置。分配器为于工件62的表面上涂布液态物质的涂布机。分配器采用使液态剂飞到远方，通过非接触方式将液态剂涂布于工件62上的类型。作为分配器的末端执行器61按照作为喷嘴部的作业部61a的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致的方式设置。工件62采用比如齿轮部件、圆柱状部件这样的结构部件62a组装于外壳62b上的类型。

该涂布装置可相对作为工件62的结构部件62a的齿轮部件的齿面整个外周、圆柱状部件的侧面整体，在具有角度的同时，涂布液态剂。由于一般分配器多为细长形状的类型，另外多为重心偏于前端部的类型，故在动作装置主体1的前端容易作用大的惯性。另外，如果像该结构那样，作为分配器的末端执行器61以朝向两个连杆枢毂2、3的配置的内侧的方式设置，则可减轻作用于动作装置主体1的前端的惯性。

图19表示于图16的连杆动作装置51E上装载作为末端执行器61的焊接用的焊炬的焊接机。作为焊接用的焊炬的末端执行器61为呈L状弯曲的形状，以作为作业部61a的焊炬前端的中心轴与前端侧的连杆枢毂QB一致的方式经由安装部件96，安装于前端侧的连杆枢毂3的前端部件94上。焊炬前端通过基座92的作业孔92a，更向基端侧的连杆枢毂2的下方而突出。工件62装载于设在XY台110上的工件装载台113上。

该焊接机能够通过XY台110使工件62于X轴方向和Y轴方向移动的同时，从各个方向使作为焊接用的焊炬的末端执行器61倾斜，进行作业。由此，即使在工件62为圆柱状的情况下，仍可对工件62的整个周面进行焊接。焊接用的焊炬为细长形状，但是，如果像该结构那样，以末端执行器61朝向两个连杆枢毂2、3的配置的内侧的方式设置，则可减小作用于动作装置主体1的前端的惯性。

本发明并不限定于以上的实施方式。在不脱离本发明的实质的范围内，可进行各种的追加、变更或删除。于是，这样的方案应被包含于本发明的范围内。

标号的说明：

标号2表示基端侧的连杆枢毂；

标号3表示前端侧的连杆枢毂；

标号4表示连杆机构；

标号5表示基端侧的端部连杆部件；

标号6表示前端侧的端部连杆部件；

标号7表示中间连杆部件；

标号51A、51B、51C、51D、51E表示连杆动作装置；

标号53、70表示促动器；

标号61表示末端执行器；

标号61a表示作业部；

标号62表示工件；

标号92a表示作业孔；

标号100、101表示直线运动促动器；

标号110表示XY台；

符号O表示交点；

符号QA表示基端侧的连杆枢毂中心轴；

符号QB表示前端侧的连杆枢毂中心轴。

Claims (9)

1.一种连杆动作装置，其中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以姿势能变更的方式与基端侧的连杆枢毂连接，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件、中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别能旋转地连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，在该中间连杆部件中，其两端分别能旋转地连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，在上述各连杆机构中，通过直线而表现该连杆机构的几何学模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部呈对称的形状，在上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中设置促动器，该促动器任意地变更上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势，

在上述基端侧或前端侧的连杆枢毂中，以朝向该两个连杆枢毂的配置的内侧的方式设置末端执行器，并且上述末端执行器对下述工件进行作业，该工件作为作业对象物而设置于：与设有该末端执行器的连杆枢毂相反一侧的连杆枢毂侧，

上述工件以与下述交点一致的方式配置，该交点为上述基端侧的连杆枢毂的中心轴和上述前端侧的连杆枢毂的中心轴的交点。

2.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述工件被支承于：与上述末端执行器所设置的连杆枢毂处于相反一侧的连杆枢毂上。

3.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述工件设置于上述基端侧和前端侧的连杆枢毂之间。

4.根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述末端执行器设置于上述前端侧的连杆枢毂上，并且在上述基端侧的连杆枢毂中开设能使上述末端执行器穿过的作业孔，通过穿过该作业孔的上述末端执行器对上述工件进行作业，该工件直接或间接地支承于上述基端侧的连杆枢毂上，比上述基端侧的连杆枢毂更靠近基端侧。

5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆动作装置，其中，上述末端执行器为涂布机，该涂布机用于对上述工件的表面上涂布液态物质。

6.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆动作装置，其中，上述末端执行器为焊接用的焊炬。

7.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆动作装置，其中，上述末端执行器装载于直线运动促动器上，该直线运动促动器沿设有该末端执行器的连杆枢毂的中心轴来进行进退动作。

8.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆动作装置，其中，在支承上述工件的连杆枢毂上设置直线运动促动器，该直线运动促动器支承上述工件，沿上述连杆枢毂的中心轴而进行进退动作。

9.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆动作装置，其中，在支承上述工件的连杆枢毂上设置XY台，该XY台使上述工件沿该连杆枢毂的中心轴所垂直的平面移动。