JP2001153130A

JP2001153130A - 自在継手

Info

Publication number: JP2001153130A
Application number: JP33405599A
Authority: JP
Inventors: Takeki Shirai; 武樹白井; Tadashi Hirokawa; 忠廣川
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-08
Also published as: DE10058317A1

Abstract

(57)【要約】【課題】円滑に作動することができ、リンクの揺動角
度が大きくとれ、しかもリンクの軸方向荷重を受けるこ
とができる剛性の高いパラレルリンク機構用の自在継手
を提供する。【解決手段】自在継手１１を、二股のヨーク１２を有
する旋回軸受取付けプレート１３と、二股のヨーク１５
を有するリンク１４と、このヨーク１２，１５に連結さ
れる十字状の軸部１６ａ，１６ｂを有する十字形部材１
６とで構成し、ヨーク１２と十字形部材１６の軸部１６
ｂとの間にＹ軸旋回軸受２１を設け、他方のヨーク１５
と十字形部材１６の軸部１６ａとの間にＸ軸旋回軸受２
２を設け、旋回軸受取付けプレート１３の下端にＺ軸旋
回軸受を設けた。自在継手１１が３つの回転の自由度を
有するので、例えばパラレルリンク機構において揺動台
の位置および姿勢を定める際に自在継手１１が円滑、軽
快に作動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパラレルリ
ンク機構に用いられる自在継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、基台と揺動台との間に複数本
のリンクを介在させ、揺動台が空間運動されるパラレル
リンク機構が知られている。図１５はこのパラレルリン
ク機構を用いたドライビングシュミレーション装置示し
たものである（本出願人が提案した特願平１１−２２４
４７２号参照）。基台１と揺動台２との間には、例えば
６本のリンク３としてのアクチュエータを架設してい
る。各アクチュエータを選択的に伸縮して揺動台２の立
体的な位置および姿勢を制御しながら、揺動台２に揺動
を付与する。このとき、揺動台２は、位置を定める３自
由度、および姿勢を定める３自由度の計６自由度を有す
る。

【０００３】このパラレルリンク機構のリンク３の両端
と基台１または揺動台２との間に介在される継手４とし
て、図１６に示すようなリンク３の球面的な動きを許容
する球面軸受５、またはリンク３の基台１または揺動台
２に対する交差角度の変化を許容する自在継手６が知ら
れている。

【０００４】球面軸受５は、リンク３の端部に設けられ
た球形のジャーナル７を支える軸受で、３つの回転の自
由度を有する。このため、揺動台２の位置および姿勢を
定める際に球面軸受５を円滑に作動することができる。

【０００５】自在継手６は、ヨーク８を有する継手本体
９と、十字金具１０と、ヨーク８と継手本体９との間に
軸受を挿入した周知の機構で、２つの回転の自由度を有
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パラレ
ルリンク機構においては、その構造上、継手４にリンク
３の軸方向荷重が加わるという特徴を有する。球面軸受
５ではこのリンク３の軸方向荷重を受けるのには剛性が
不充分である。また、揺動台２の位置および姿勢を大き
く変化させるのにはリンク３の揺動角度αも大きくする
必要があるが、球面軸受５の場合はリンク３が軸受にあ
たってしまい、この揺動角度αを大きくとることができ
ない。

【０００７】自在継手６にあっては、リンク３の揺動角
度αを大きくすることができるが、２つの回転自由度し
か有さないので、揺動台２の６自由度の位置および姿勢
を定めるのには自由度がたりず、揺動台２の位置および
姿勢を定める際に円滑に作動することができない場合が
ある。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、円滑に作動す
ることができ、リンクの揺動角度が大きくとれ、しかも
リンクの軸方向荷重を受けることができる剛性の高いパ
ラレルリンク機構用の自在継手を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものでない。

【００１０】請求項１の発明は、第１の回転案内手段
（２０）と、この第１の回転案内手段（２０）に回転自
在に案内される第２の回転案内手段（２１）と、この第
２の回転案内手段（２１）に回転自在に案内される第３
の回転案内手段（２２）とを備え、合計３つの回転の自
由度を有することを特徴とする自在継手（１１）であっ
て、二股のヨーク（１２，１５）を有する一対の継手本
体（１３，１４）と、このヨーク（１２，１５）に連結
される十字状の軸部（１６ａ，１６ｂ）を有する十字形
部材（１６）とを備え、一方の前記継手本体（１３）の
ヨーク（１２）と前記十字形部材（１６）の軸部（１６
ｂ）との間に前記第２の回転案内手段（２１）を設け、
他方の前記継手本体（１４）のヨーク（１５）と前記十
字形部材（１６）の前記軸部（１６ｂ）と交差する軸部
（１６ａ）との間に前記第３の回転案内手段（２２）を
設け、前記一対の継手本体（１３，１４）のいずれか一
方に前記第１の回転案内手段（２０）を設けたことを特
徴とする。

【００１１】この発明によれば、自在継手（１１）が３
つの回転の自由度を有するので、揺動台の位置および姿
勢を定める際、リンクが３次元的な任意の姿勢を取れる
ように継手が円滑、軽快に作動する。また、自在継手
（１１）がヨーク（１２，１５）を有する一対の継手本
体（１３，１４）とこのヨーク（１２，１５）を連結す
る十字形部材（１６）とで構成されているので、一対の
継手本体（１３，１４）の交差角度が大きくとれ、例え
ばパラレルリンク機構においてリンクの揺動角度を大き
くすることができる。ここで、各回転案内手段（２０，
２１，２２）は、回転の１自由度を有するものであれば
よく、例えば転がり軸受、すべり軸受、旋回軸受、曲線
案内装置等を用いることができる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の自在
継ぎ手において、前記第１の回転案内手段（２０）、前
記第２の回転案内手段（２１）および前記第３の回転案
内手段（２２）のうち少なくとも一つは、内周側に断面
略Ｖ字状のローラ転走溝（３２）が形成された外輪（２
０ｂ）と、外周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝（３
１）が形成されて前記外輪（２０ｂ）内に嵌められた内
輪（２０ａ）と、これらローラ転走溝（３１，３２）間
に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように配
列収容された複数のローラ（３３）とを有することを特
徴とする。

【００１３】例えばパラレルリンク機構においてリンク
から自在継手（１１）に軸方向荷重が加わる際、リンク
の揺動角が変化するので、自在継手（１１）の各回転案
内手段（２０，２１，２２）には、ラジアル荷重、スラ
スト荷重、モーメント荷重の各荷重が混合した荷重が加
わる。この発明によれば、回転案内手段（２０，２１，
２２）が内周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝（３２）
が形成された外輪（２０ｂ）と、外周側に断面略Ｖ字状
のローラ転走溝（３１）が形成されて前記外輪（２０
ｂ）内に嵌められた内輪（２０ａ）と、これらローラ転
走溝（３１，３２）間に隣り合うもの同士の回転軸が互
いに直交するように配列収容された複数のローラ（３
３）を有するので、ラジアル荷重、スラスト荷重、モー
メント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷できる剛性の
高い自在継手（１１）が得られる。また、ローラ（３
３）がローラ転走溝（３１，３２）間を転がり運動する
ので、すべり運動させる場合のように内輪（２０ａ）と
外輪（２０ｂ）との間にガタを設ける必要がなく、精度
が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦抵抗
も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手（１１）
が得られる。

【００１４】請求項３の発明は、二股のヨーク（１２，
１５）を有する一対の継手本体（１３，１４）と、この
ヨーク（１２，１５）に連結される十字状の軸部（１６
ａ，１６ｂ）を有する十字形部材（１６）とを備え、一
方の前記継手本体（１３）のヨーク（１２）と前記十字
形部材（１６）の軸部（１６ｂ）との間、並びに、他方
の前記継手本体（１３）のヨーク（１５）と前記十字形
部材（１６）の前記軸部（１６ｂ）と交差する軸部（１
６ａ）との間に軸受（２１，２２）を設けた自在継手
（１１）であって、前記軸受（２１，２２）は、内周側
に断面略Ｖ字状のローラ転走溝が形成された外輪（２１
ｂ，２２ｂ）と、外周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪（２１ｂ，２２ｂ）内に嵌められ
た内輪（２１ａ，２２ａ）と、これらローラ転走溝間に
隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように配列
収容された複数のローラとを有することを特徴とする自
在継手（１１）により、上述した課題を解決した。

【００１５】この発明によれば、上述のように自在継手
（１１）の軸受（２１，２２）が、ラジアル荷重、スラ
スト荷重およびモーメント荷重を受けることができるの
で、軸方向荷重を負荷することができる自在継手が得ら
れる。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１ないし３いず
れかに記載の自在継手（１１）において、前記継手本体
（１４）が２分割され、２分割されたそれぞれ（１４
ａ，１４ｂ）が前記十字形部材（１６）の前記軸部（１
６ａ）に対して独立に回転することを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、例えば６軸のリンクを
備えるパラレルリンク機構において、対になる２本のリ
ンクが平行な平面内で回動するときに各リンクを分割し
た継手本体（１４ａ，１４ｂ）それぞれに繋げば、パラ
レルリンク機構に必要とされる自在継手（１１）の個数
を減らすことができる。なお、分割することで、継手本
体（１４ａ，１４ｂ）がオーバーハングされることにな
るが、上述のモーメント荷重を受けられる回転案内手段
（２２）に回転自在に取り付けることで、継手本体（１
４ａ，１４ｂ）の円滑な回転を補償することができる。

【００１８】請求項５の発明は、第１の回転案内手段
（４４）と、この第１の回転案内手段（４４）に回転自
在に案内される第２の回転案内手段（５１，５２）とを
備え、前記第１の回転案内手段（４４）および前記第２
の回転案内手段（５１，５２）のうち少なくとも一つ
は、所定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動
体転走面（４２ａ，４２ｂ）が形成された曲線レール
（４２）と、該転動体転走面（４２ａ，４２ｂ）に対応
する負荷転動体転走面（６６ａ，６６ｂ）を含む無限循
環路が形成されて前記曲線レール（４２）に対して相対
的に曲線運動自在に組まれた摺動台（４３）と、該無限
循環路に配列収容されて前記曲線レール（４２）の前記
摺動台（４３）に対する相対的な曲線運動に伴って循環
する複数の転動体（６０）とを有することを特徴とする
自在継手（４１）により、上述した課題を解決した。

【００１９】この発明によれば、回転案内手段（４４）
を、曲線レール（４２）と、この曲線レール（４２）に
対して複数の転動体（６０）を介して組み付けられ、相
対的に曲線運動する摺動台（４３）とで構成したので、
ラジアル荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の各荷重
が混合した荷重を負荷できる剛性の高い自在継手（４
１）が得られる。また、転動体（６０）が転動体転走面
（４２ａ，４２ｂ）および負荷転動体転走面（６６ａ，
６６ｂ）間を転がり運動するので、曲線レール（４２）
と摺動台（４３）との間にガタを設ける必要がなく、精
度が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦抵
抗も小さくなり、摩耗、発熱の生じ難い自在継手が得ら
れる。

【００２０】ところで、このように自在継手（４１）を
構成すると、パラレルリンク用の自在継手のみならず、
２軸の交わる角が自由に変化しても回転を伝達すること
ができる自在継手にも適用することができる。曲線案内
装置（４４）を用いることで、軸方向荷重が負荷されて
も安定して回転を伝達することができる自在継手（４
１）が得られる。

【００２１】請求項６の発明は、第１の回転案内手段
（２０）と、この第１の回転案内手段（２０）に回転自
在に案内される第２の回転案内手段（４４）と、この第
２の回転案内手段（４４）に回転自在に案内される第３
の回転案内手段（５１，５２）とを備え、合計３つの回
転の自由度を有することを特徴とする自在継手（４１）
であって、前記第１の回転案内手段（２０）、前記第２
の回転案内手段（４４）および前記第３の回転案内手段
（５１，５２）のうち少なくとも一つは、所定の曲率を
以て形成されて長手方向に沿って転動体転走面（４２
ａ，４２ｂ）が形成された曲線レール（４２）と、該転
動体転走面（４２ａ，４２ｂ）に対応する負荷転動体転
走面（６６ａ，６６ｂ）を含む無限循環路が形成されて
前記曲線レール（４２）に対して相対的に曲線運動自在
に組まれた摺動台（４３）と、該無限循環路に配列収容
されて前記前記曲線レール（４２）の前記摺動台（４
３）に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複数の
転動体（６０）とを備えることを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、自在継手（４１）が３
つの回転の自由度を有するので、揺動台の位置および姿
勢を定める際、リンクが３次元的な任意の姿勢を取れる
ように継手が円滑、軽快に作動する。また、上述のよう
に、自在継手（４１）の各回転案内手段（２０，４４，
５１，５２）には、ラジアル荷重、スラスト荷重、モー
メント荷重の各荷重が混合した荷重が加わる。この発明
によれば、回転案内手段（４４）を、回転案内手段を曲
線レール（４２）と、この曲線レール（４２）に対して
複数の転動体（６０）を介して組み付けられ、相対的に
曲線運動する摺動台（４３）とで構成したので、回転案
内手段（４４）がラジアル荷重、スラスト荷重およびモ
ーメント荷重を負荷することができ、パラレルリンク機
構に適した自在継手（４１）が得られる。また、転動体
（６０）が転動体転走面（４２ａ，４２ｂ）および負荷
転動体転走面（６６ａ，６６ｂ）間を転がり運動するの
で、曲線レール（４２）と摺動台（４３）との間にガタ
を設ける必要がなく、精度が出し易くなる。さらに、転
がり運動によって摩擦抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を
生じ難い自在継手（４１）が得られる。

【００２３】請求項７の発明は、請求項５に記載の自在
継手において、前記第１の回転案内手段（４４）は、所
定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走
面（４２ａ，４２ｂ）が形成された曲線レール（４２）
と、該転動体転走面（４２ａ，４２ｂ）に対応する負荷
転動体転走面（６６ａ，６６ｂ）を含む無限循環路が形
成されて前記曲線レール（４２）に対して相対的に曲線
運動自在に組まれた摺動台（４３）と、該無限循環路に
配列収容されて前記曲線レール（４２）の前記摺動台
（４３）に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複
数の転動体（６０）とを備え、前記第２の回転案内手段
（５１，５２）は、前記曲線レール（４２）の内周側に
設けられることを特徴とする。

【００２４】この発明によれば、上述の作用・効果を奏
する他、第２の回転案内手段（５１，５２）を曲線レー
ルの内側に配置することによって、自在継手（４１）の
大きさをコンパクトにすることができる。

【００２５】請求項８の発明は、請求項１ないし７いず
れかに記載の自在継において、前記各回転案内手段（２
０，２１，２２）の回転軸が互いに直交し、しかも一点
で交わることを特徴とする。

【００２６】この発明によれば、自在継手に連結される
リンクのあらゆる姿勢変化にも対応することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１ないし図３は本発明の第１の実
施形態における自在継手を示すものである。図１は自在
継手の正面図、図２は側面図、図３は平面図を示してい
る。この自在継手は、例えば、基台および揺動台との間
に複数のリンクを介したパラレルリンク機構に用いら
れ、リンクの両端と基台または揺動台との間に介在され
る。

【００２８】図１および図２に示すように、自在継手１
１は、第１の回転案内手段としてのＺ軸旋回軸受２０
と、このＺ軸旋回軸受２０に回転自在に案内される第２
の回転案内手段としてのＹ軸旋回軸受２１と、このＹ軸
旋回軸受２１に回転自在に案内される第３の回転案内手
段としてのＸ軸旋回軸受２２とを備える。また、この自
在継手１１は、二股状のヨーク１２を有する一方の継手
本体としての旋回軸受取付けプレート１３と、二股状の
ヨーク１５を有する他方の継手本体としてのリンク１４
と、このヨーク１２，１５に連結される十字状の軸部１
６ａ，１６ｂを有する十字形部材１６（図３参照）とで
構成されている。旋回軸受取付けプレート１３の下端に
Ｚ軸旋回軸受２０が取り付けられ、ヨーク１２と十字形
部材１６の同軸上の軸部１６ｂとの間にＹ軸旋回軸受２
１が設けられ、ヨーク１５と十字形部材１６の同軸上の
軸部１６ａとの間にＸ軸旋回軸受２２が設けられる。各
旋回軸受の回転軸は、それぞれが直交し、しかも一点Ｐ
で交わるようにＸ，Ｙ，Ｚ軸方向を向く。そして、この
自在継手１１は全体で３つの回転の自由度を有する。

【００２９】図２に示すように、旋回軸受取付けプレー
ト１３は、先端側に二股状のヨーク１２を有し、基部側
にヨーク１２が結合されるリング状の結合部１７を有す
る。結合部１７はＺ軸旋回軸受２０の内輪２０ａに固定
される。Ｚ軸旋回軸受２０の外輪２０ｂは例えばパラレ
ルリンク機構の基台に固定される。旋回軸受取付けプレ
ート１３は、基台に対してＺ軸回りを３６０°回転自在
にされている。

【００３０】十字形部材１６は、図３に示すように、十
字状に配置された軸部１６ａ，１６ｂを有する。軸部１
６ａはＸ軸を中心軸とし、軸部１６ｂは、前記Ｘ軸と直
交するＹ軸を中心軸とする。軸部１６ｂとヨーク１２と
の間には一対のＹ軸旋回軸受２１が設けられる。図２に
示すように、Ｙ軸旋回軸受２１の内輪２１ａは、軸部１
６ｂに固定され、外輪２１ｂはヨーク１２に固定されて
いる。そして、十字形部材１６はヨーク１２に対してＹ
軸回りを回転自在にされている。

【００３１】図１に示すように、リンク１４も、先端側
（図中下側）に二股状のヨーク１５を有し、基部側（図
中上側）にヨークを結合する結合部２５を有する。十字
形部材１６の軸部１６ａとヨーク１５との間には一対の
Ｘ軸旋回軸受２２が設けられる。Ｘ軸旋回軸受２２の内
輪２２ａは軸部１６ａに固定され、外輪２２ｂはヨーク
１５に固定されている。そして、リンク１４は十字形部
材１６に対してＸ軸回りを回転自在にされている。ま
た、このリンク１４は、左右に２分割にされることもあ
る。この場合、２分割したそれぞれのリンク１４ａ，１
４ｂはＸ軸旋回軸受２２に取り付けられ、十字形部材１
６の軸部１６ａに対してＸ軸回りを独立に回転する（図
２参照）。

【００３２】図４はＺ軸旋回軸受２０を示すものであ
る。各旋回軸受の構成はすべて略同一なので、ここでは
代表してＺ軸旋回軸受２０について説明する。このＺ軸
旋回軸受２０は、内周側に９０°の断面略Ｖ字状のロー
ラ転走溝３２が形成された外輪２０ｂと、外周側に９０
°の断面略Ｖ字状のローラ転走溝３１が形成されて前記
外輪２０ｂ内に嵌められた内輪２０ａと、これらローラ
転走溝３１，３２間に配列収容された複数の円筒形のロ
ーラ３３とを備える（図１参照）。

【００３３】外輪２０ｂ及び内輪２０ａそれぞれに形成
されたＶ字状のローラ転走溝３１，３２で断面略四角形
のローラ転走路が形成される。複数のローラ３３は、隣
り合うもの同士の回転軸が互いに直交するようにローラ
転走路に配列収納される。複数のローラ３３間には、ロ
ーラ３３を所定の姿勢に保持するスペーサ３４が介在さ
れる。このローラ転走路において、スペーサ３４の左右
に隣接するローラ３３は、その軸線が互いに直交し、外
向きローラ３３ａと内向きローラ３３ｂとに分類され
る。外向きローラ３３ａは、その軸線Ｃが前記外輪２０
ｂ及び前記内輪２０ａの回転中心線上に位置する旋回中
心点Ｂを向くような姿勢に保持されている。内向きロー
ラ３３ｂも、その軸線Ｄが回転中心線上に位置する旋回
中心点Ａを向くような姿勢に保持されている。ローラ転
走路をローラ３３ａ，３３ｂが荷重を受けながら転走す
る際、ローラ３３ａ，３３ｂの軸線はリング状のローラ
転走路に対して常に直角を保ち、各ローラ３３ａ，３３
ｂは均等なすべりを保ちながら転走する。

【００３４】Ｚ軸旋回軸受２０は、上述のように９０°
のＶ字状のローラ転走溝３１，３２に、円筒形ローラ３
３が隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交するように
交互に配列されているため、ラジアル荷重、スラスト荷
重、モーメント荷重などのあらゆる方向の荷重を負荷す
ることができる。

【００３５】図５ないし図７は上記自在継手を回転させ
た状態を示したものである。図５はＹ軸回りに継手本体
を６０°回転させた正面図を示し、図６は図５の側面図
を示し、図７は図５の平面図を示している。図５に示す
ように旋回軸受取付けプレート１３はＺ軸旋回軸受上に
載せられているので、Ｚ軸回りを３６０°自在に回転す
る。また、旋回軸受取付けプレート１３のヨーク１２と
リンク１４のヨーク１５とを十字形部材１６で連結した
ので、Ｙ軸回りの回転角度およびＸ軸回りの旋回回転を
±６０°までとることができる。このように、自在継手
１１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸回りに回転の３自由度を有するの
で、例えばパラレルリンク機構の揺動台の位置および姿
勢を定める際に自在継手１１が円滑、軽快に作動する。
しかも、自在継手１１は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸回りの大き
な旋回角度を有するので、揺動台を広範囲に移動するこ
とができる。なお、パラレルリンク機構においては、厳
密にはリンクの両端の自在継手が合わせて５自由度あれ
ば揺動台が６自由度を有する。したがって、リンクの両
端の自在継手が合わせて５自由度有すればよく、例えば
基台側の自在継手が３自由度であれば、揺動台側の自在
継手は２自由度でもよい。

【００３６】リンク１４から自在継手１１に軸方向荷重
が加わる際、リンク１４の揺動角が変化するので、自在
継手１１の各旋回軸受２０，２１，２２には、ラジアル
荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の各荷重が混合し
た荷重が加わるが、各旋回軸受２０，２１，２２が上述
の構成からなるので、ラジアル荷重、スラスト荷重、モ
ーメント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷することが
できる。また、ローラ３３がローラ転走溝３１，３２間
を転がり運動するので、すべり運動させる場合のように
内輪２０ａと外輪２０ｂとの間にガタを設ける必要がな
く、精度が出し易くなる。また、転がり運動によって摩
擦抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手が
得られる。

【００３７】また、例えば６軸のリンクを備えるパラレ
ルリンク機構において、対になる２本のリンクが平行な
平面内で回動するとき、各リンクを分割したリンク１４
ａ，１４ｂに繋いでもよい。この場合、一つの自在継手
１１に２本のリンクを繋ぐことができるので、パラレル
リンク機構に必要とされる自在継手１１の個数を減らす
ことができる。なお、分割したリンク１４ａ，１４ｂが
オーバーハングされていることになるが、上述のモーメ
ント荷重を受けられる旋回軸受に回転自在に取り付ける
ことでリンク１４ａ，１４ｂの円滑な回転が補償され
る。

【００３８】図８ないし図１０は、本発明の第２の実施
形態における自在継手４１を示すものである。図１は自
在継手４１の正面図、図２は側面図、図３は平面図を示
している。この自在継手４１も上記第１の実施形態の自
在継手１１と同様に３つの回転案内手段を備え、３つの
回転自由度を有する。各回転案内手段の回転軸は、それ
ぞれが直交し、しかも一点Ｐで交わるようにＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向を向く。そして、この自在継手１１は全体で３つ
の回転の自由度を有する。この自在継手４１は上記第１
の実施形態の自在継手１１と異なり、第２の回転案内手
段が曲線レール４２とこの曲線レール４２に対して相対
的に曲線運動する摺動台４３とを備える曲線案内装置４
４で構成される。また、自在継手４１の全体の大きさを
コンパクトにするために第３の回転案内手段が曲線レー
ル４２内に配置されている。そして、第２の曲線案内手
段としての曲線案内装置４４は、第１の回転手段として
のＺ軸旋回軸受２０に回転可能に案内され、第３の回転
案内手段としてのＸ軸旋回軸受４６は曲線案内装置４４
に回転自在に案内されている。

【００３９】Ｚ軸旋回軸受２０は、上記第１の実施形態
のＺ軸旋回軸受２０と同様の構成なので、各構成部分に
ついては同一の符号を附してその説明を省略する。

【００４０】Ｚ軸旋回軸受２０の内輪２０ａには、結合
リング４５が固定され、この結合リング４５には、正面
からみて円弧状に形成された摺動台取付けプレート４８
が立設される。図９に示すように、摺動台取付けプレー
ト４８の対向する内壁面には、一対の曲線案内装置４４
が取り付けられる。具体的には、摺動台取付けプレート
４８に曲線案内装置４４の摺動台４３が固定される。摺
動台４３は曲線レール４２それぞれに対して複数例えば
２個設けられている。対向する一対の曲線レール４２は
レール取付けプレート４９で連結され、曲線レール４２
およびレール取付けプレート４９がＹ軸回りを曲線運動
する。

【００４１】図８に示すように、レール取り付けプレー
ト４９にはＸ軸方向に延びる軸部５０が固定される。リ
ンク５３ａおよびリンク５３ｂは、軸方向に併設したＸ
軸旋回軸受５１，５２を介して軸部５０に取り付けられ
る。軸部５０の中央付近の径を大きくした部位の外周に
は断面Ｖ字状のローラ転走溝が２層に形成され、Ｘ軸旋
回軸受５１，５２を構成する内輪５１ａ，５２ａが一体
に形成されている。内周側にＶ字状のローラ転走溝が形
成された外輪５１ｂ，５２ｂは、前記内輪５１ａ，５２
ａの外周に嵌められる。そして、これらローラ転走溝間
には、上述のように複数のローラ５４が隣り合うもの同
士の回転軸が互いに直交するように配列収容されてい
る。リンク５３ａおよびリンク５３ｂは第１の実施形態
のリンク１４ａ，１４ｂと同様に、軸部５０に対してそ
れぞれ独立に回転させてもよいし、一体に回転させても
よい。

【００４２】図１１は曲線案内装置の詳細な構成を示す
ものである。この同図において、符号４２は所定の曲率
で円弧状に形成された曲線レール、符号４３は上記曲線
レール４２に沿って自在に移動可能な摺動台である。な
お、この図において、摺動台４３は直線状に記載されて
いるが、実際には曲線状に形成されている。

【００４３】曲線レール４２は断面略矩形状に形成され
ており、転動体としてのボール６０が転走する転動体転
走面としてのボール転走溝４２ａ，４２ｂが長手方向に
沿って計４条形成されている。これらボール転走溝４２
ａ，４２ｂは曲線レール４２の両側面及び上面の両縁部
に形成されている。また、曲線レール４２にはその長手
方向に適宜間隔をおいてボルト取付孔６１が形成されて
おり、曲線レール４２はこのボルト取付孔６１に挿入さ
れる図示外の固定ボルトによってレール取付けプレート
４９に固定される。

【００４４】摺動台４３は、タップ孔６２を有する移動
ブロック６３と、この移動ブロック６３の前後両端面に
対して固定される一対の蓋体６４，６４とから構成され
ており、かかる蓋体６４を移動ブロック６３に固定する
ことで当該摺動台４３内にボール６０の無限循環路が具
備されるようになっている。また、上記蓋体６４には曲
線レール４２に摺接するシール部材６５が取り付けられ
ており、曲線レール４２に付着している塵芥等が摺動台
４３の移動に伴って当該摺動台４３内に侵入するのを防
止している。

【００４５】上記移動ブロック６３は取付面が形成され
た水平部６３ａ及ひこの水平部６３ａから垂れ下がる一
対のスカート部６３ｂ，６３ｂを備えて断面略サドル状
に形成されており、これら水平部６３ａの下面側及び各
スカート部６３ｂの内面側には曲線レール４２のボール
転走溝４２ａ，４２ｂに対向する４条の負荷転動体転走
面としての負荷転走溝６６ａ，６６ｂが曲線伏に形成さ
れている。また、上記水平部６３ａ及び各スカート部６
３ｂには各負荷転走溝６６ａ，６６ｂに夫々対応したボ
ール戻し孔６７ａ，６７ｂが形成されており、蓋体６４
に形成されたＵ字状の方向転換路によって各負荷転走溝
６６ａ，６６ｂとこれに対応するボール戻し孔６７ａ，
６７ｂとが連結され、ボール６０の無限循環路が形成さ
れるようになっている。

【００４６】これにより、曲線レール４２のボール転走
溝４２ａ，４２ｂと移動ブロック６３の負荷転走溝６６
ａ，６６ｂとの間で荷重を負荷していたボール６０は、
摺動台４３の移動に伴って上記負荷転走溝６６ａ，６６
ｂを転走し終えると上記荷重から開放されて一方の蓋体
６４の方向転換路に入り込み、そのままの無負荷状態で
負荷転走溝６６ａ，６６ｂにおける転走方向とは逆方向
へ向かって移動ブロック６３のボール戻し孔６７ａ，６
７ｂを転走する。また、ボール戻し孔６７ａ，６７ｂを
転走し終えたボール６０は他方の蓋体６４の方向転換路
を介して再度曲線レール４２と移動ブロック６３との間
に入り込み、荷重を負荷しながら上記負荷転走溝６６
ａ，６６ｂを転走する。

【００４７】なお、上記移動ブロック６３の各スカート
部６３ｂの下端には夫々ボール保持プレート６８が取り
付けられている。このボール保持プレート６８は金属板
のプレス成形や硬質合成樹脂の射出成形等により成形さ
れ、曲線レール４２から摺動台４３を取り外した際に各
負荷転走溝６６ａ，６６ｂを転走するボール６０が摺動
台４３から脱落するのを防止している。

【００４８】図１２および図１３は自在継手４１のＸ，
Ｙ，Ｚ軸回りの回転角度を示したものである。図１２は
Ｙ軸回りにリンク５３ａ，５３ｂを６０°回転させた状
態を示し、図１３は図１２の側面図を示している。図１
２に示すように曲線案内装置４４はＺ軸旋回軸受２０上
に載せられているので、Ｚ軸回りを３６０°自在に回転
する。また、Ｘ軸旋回軸受５１，５２は曲線レール４２
に取り付けられていて、曲線レール４２が摺動台４３に
対して回転するので、Ｘ軸旋回軸受５１，５２はＹ軸回
りを±６０°まで回転する。また、図１３に示すよう
に、リンクは軸部５０にＸ軸旋回軸受５１，５２を介し
て取り付けられているので、Ｘ軸回りを±６０°まで回
転する。このように、曲線案内装置４４で回転案内手段
を構成しても、上記第１の実施形態の自在継手１１と同
様に各軸回りの回転角度を充分に大きくとることができ
る。

【００４９】この実施形態の自在継手４１によれば、第
２の回転案内手段を曲線レール４２と、この曲線レール
４２に対して複数のボール６０を介して組み付けられ、
相対的に曲線運動する摺動台４３とで構成したので、ラ
ジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を負荷
することができ、パラレルリンク機構に適した自在継手
４１が得られる。また、ボール６０が曲線レール４２の
ボール転走溝４２ａ，４２ｂと摺動台４３の負荷転走溝
６６ａ，６６ｂとの間を転がり運動するので、曲線レー
ル４２と摺動台４３との間にガタを設ける必要がなく、
精度が出し易くなる。さらに、転がり運動によって摩擦
抵抗も小さくなり、摩耗、発熱を生じ難い自在継手が得
られる。

【００５０】ところで、上記第２の実施形態では、自在
継手４１を３つの自由度を有するパラレルリンク機構用
の自在継手に用いる場合について説明したが、この自在
継手４１は２軸の交わる角が自由に変化しても回転を伝
達することができる自在継手としても用いることができ
る。この場合、Ｚ軸旋回軸受２０を取り除いて、曲線案
内装置４４とＸ軸旋回軸受５１，５２のみで自在継手を
構成し、摺動台取付けプレート４８側に入力軸を結合
し、リンク５３ａ，５３ｂ側に出力軸を結合する。曲線
案内装置４４を用いることで、軸方向荷重が負荷されて
も安定して回転を伝達することができる自在継手が得ら
れる。

【００５１】図１４は、本発明の第３の実施形態の自在
継手７１を示したものである。この自在継手７１は、上
記第２の実施形態の自在継手４１と略同様な構成をして
いるが、曲線案内装置７４の曲線レール７２の長さ、お
よび摺動台４３の間隔が異なっている。曲線レール７２
は、スペースを小さくするために第２実施形態の曲線レ
ール４２よりも短く半円状に形成されている。また、曲
線レールの幅が短くなってもＸ軸旋回軸受の回転角度が
±６０°までとれるように、摺動台の間隔も短く設定さ
れている。その他の構成については上記第２の実施形態
の自在継手４１と同様なので同一の符号を附してその説
明を省略する。

【００５２】なお、上記第１ないし第３の実施形態で
は、自在継手１１，４１，７１をパラレルリンク機構に
適用した場合について説明しているが、本発明の自在継
手１１，４１，７１は、自在継手１１，４１，７１に軸
方向荷重が加わり、しかも自在継手１１，４１，７１に
複数の回転の自由度が要求される機構であれば、パラレ
ルリンク機構に限られることなく種々な機構に適用する
ことができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自在継手が３つの回転の自由度を有するので、例えばパ
ラレルリンク機構において揺動台の位置および姿勢を定
める際に自在継手が円滑、軽快に作動する。

【００５４】また、自在継手を二股のヨークを有する一
対の継手本体と、このヨークに連結される十字状の軸部
を有する十字形部材とで構成したので、一対の継手本体
の交差角度が大きくとれ、例えばパラレルリンク機構に
おいてリンクの揺動角度を大きくすることができる。

【００５５】さらに、回転案内手段が内周側に断面略Ｖ
字状のローラ転走溝が形成された外輪と、外周側に断面
略Ｖ字状のローラ転走溝が形成されて前記外輪内に嵌め
られた内輪と、これらローラ転走溝間に隣り合うもの同
士の回転軸が互いに直交するように配列収容された複数
のローラを有するので、ラジアル荷重、スラスト荷重、
モーメント荷重の各荷重が混合した荷重を負荷できる自
在継手が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の自在継手を示す正面
図（一部断面図を含む）。

【図２】上記図１の自在継手の側面図（一部断面図を含
む）。

【図３】上記図１の自在継手の平面図（一部断面図を含
む）。

【図４】上記自在継手に組み込まれる旋回軸受を示す斜
視図（一部断面図を含む）。

【図５】上記自在継手のリンクをＹ軸回りに旋回させた
状態を示す正面図（一部断面図を含む）。

【図６】上記図５の自在継手の側面図。

【図７】上記図５の自在継手の平面図。

【図８】本発明の第２の実施形態の自在継手を示す正面
図（一部断面図を含む）。

【図９】上記図８の自在継手の側面図（一部断面図を含
む）。

【図１０】上記図８の自在継手の平面図。

【図１１】直線案内装置を示す斜視図（一部断面図を含
む）。

【図１２】上記自在継手のリンクをＹ軸回りに旋回させ
た状態を示す正面図。

【図１３】上記図１２の自在継手の側面図。

【図１４】本発明の第３の実施形態の自在継手を示す正
面図（一部断面図を含む）。

【図１５】パラレルリンク機構を示す概略図。

【図１６】従来の球面軸受を示す断面図。

【図１７】従来の自在継手を示す斜視図。

【符号の説明】

１１自在継手１２，１５ヨーク１３旋回軸受取付けプレート（継手本体）１４リンク（継手本体）１４ａ，１４ｂリンク（継手本体）１６ａ，１６ｂ軸部１６十字形部材２０Ｚ軸旋回軸受（第１の回転案内手段）２０ａ内輪２０ｂ外輪２１Ｙ軸旋回軸受（第２の回転案内手段）２２Ｘ軸旋回軸受（第３の回転案内手段）３１，３２ローラ転走溝３３ローラ４１自在継手４２曲線レール４２ａ，４２ｂボール転走溝（転動体転走面）４３摺動台４４曲線案内装置（第１の回転案内手段、第２の回転
案内手段）５１，５２Ｘ軸旋回軸受（第２の回転案内手段、第３
の回転案内手段）６０転動体６６ａ，６６ｂ負荷転走溝（負荷転動体転走面）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の回転案内手段と、この第１の回転
案内手段に回転自在に案内される第２の回転案内手段
と、この第２の回転案内手段に回転自在に案内される第
３の回転案内手段とを備え、合計３つの回転の自由度を
有する自在継手であって、二股のヨークを有する一対の継手本体と、このヨークに
連結される十字状の軸部を有する十字形部材とを備え、
一方の前記継手本体のヨークと前記十字形部材の軸部と
の間に前記第２の回転案内手段を設け、他方の前記継手
本体のヨークと前記十字形部材の前記軸部と交差する軸
部との間に前記第３の回転案内手段を設け、前記一対の
継手本体のいずれか一方に前記第１の回転案内手段を設
けたことを特徴とする自在継手。
【請求項２】前記第１の回転案内手段、前記第２の回
転案内手段および前記第３の回転案内手段のうち少なく
とも一つは、内周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝が形
成された外輪と、外周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪内に嵌められた内輪と、これらロ
ーラ転走溝間に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交
するように配列収容された複数のローラとを有すること
を特徴とする請求項１に記載の自在継ぎ手。
【請求項３】二股のヨークを有する一対の継手本体
と、このヨークに連結される十字状の軸部を有する十字
形部材とを備え、一方の前記継手本体のヨークと前記十
字形部材の軸部との間、並びに、他方の前記継手本体の
ヨークと前記十字形部材の前記軸部と交差する軸部との
間に軸受を設けた自在継手であって、前記軸受は、内周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝が形
成された外輪と、外周側に断面略Ｖ字状のローラ転走溝
が形成されて前記外輪内に嵌められた内輪と、これらロ
ーラ転走溝間に隣り合うもの同士の回転軸が互いに直交
するように配列収容された複数のローラとを有すること
を特徴とする自在継手。
【請求項４】前記継手本体が２分割され、２分割され
たそれぞれが前記十字形部材の前記軸部に対して独立に
回転することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに
記載の自在継手。
【請求項５】第１の回転案内手段と、この第１の回転
案内手段に回転自在に案内される第２の回転案内手段と
を備え、前記第１の回転案内手段および前記第２の回転案内手段
のうち少なくとも一つは、所定の曲率を以て形成されて
長手方向に沿って転動体転走面が形成された曲線レール
と、該転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む
無限循環路が形成されて前記曲線レールに対して相対的
に曲線運動自在に組まれた摺動台と、該無限循環路に配
列収容されて前記曲線レールの前記摺動台に対する相対
的な曲線運動に伴って循環する複数の転動体とを有する
ことを特徴とする自在継手。
【請求項６】第１の回転案内手段と、この第１の回転
案内手段に回転自在に案内される第２の回転案内手段
と、この第２の回転案内手段に回転自在に案内される第
３の回転案内手段とを備え、合計３つの回転の自由度を
有する自在継手であって、前記第１の回転案内手段、前記第２の回転案内手段およ
び前記第３の回転案内手段のうち少なくとも一つは、所
定の曲率を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走
面が形成された曲線レールと、該転動体転走面に対応す
る負荷転動体転走面を含む無限循環路が形成されて前記
曲線レールに対して相対的に曲線運動自在に組まれた摺
動台と、該無限循環路に配列収容されて前記前記曲線レ
ールの前記摺動台に対する相対的な曲線運動に伴って循
環する複数の転動体とを備えることを特徴とする自在継
手。
【請求項７】前記第１の回転案内手段は、所定の曲率
を以て形成されて長手方向に沿って転動体転走面が形成
された曲線レールと、該転動体転走面に対応する負荷転
動体転走面を含む無限循環路が形成されて前記曲線レー
ルに対して相対的に曲線運動自在に組まれた摺動台と、
該無限循環路に配列収容されて前記曲線レールの前記摺
動台に対する相対的な曲線運動に伴って循環する複数の
転動体とを備え、前記第２の回転案内手段は、前記曲線レールの内周側に
設けられることを特徴とする請求項５に記載の自在継
手。
【請求項８】前記各回転案内手段の回転軸が互いに直
交し、しかも一点で交わることを特徴とする請求項１な
いし７いずれかに記載の自在継手。