JP7220555B2 - パラレルリンク機構およびリンク作動装置 - Google Patents
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Description
<パラレルリンク機構の構成>
図1は、実施の形態1に係るパラレルリンク機構の構成を示す斜視模式図である。図2は、図1に示したパラレルリンク機構の正面模式図である。図3は、図2の線分III-IIIにおける断面模式図である。図4は、図3の線分IV-IVにおける断面模式図である。
図5は、図1に示したパラレルリンク機構において先端部材の姿勢を変更した状態を示す斜視模式図である。図5に示すように、第1リンク部材4a、4b、4cの第1回転対偶部R1における第1中心軸15a、15b、15cまわりの回転角度をそれぞれ変更することにより、先端部材8の位置を任意に変更することができる。図5では、第1リンク部材4bの第1中心軸15bまわりの回転角度を相対的に大きくすることで、先端部材8において第4リンク部材8b側が上方に持上げられるとともに、先端部材中心31から見て第4リンク部材8bが位置する側と反対側に先端部材8全体が移動している。
本開示に従ったパラレルリンク機構10は、基端部材1と、3つ以上のリンク機構11とを備える。3つ以上のリンク機構11は、基端部材1と先端部材8とを接続するように構成される。3つ以上のリンク機構11は、先端部材8の基端部材1に対する姿勢を変更可能である。3つ以上のリンク機構11のそれぞれは、第1~第4リンク部材を含む。第1リンク部材4a、4b、4cは、基端部材1に第1回転対偶部R1において回転可能に接続される。第2リンク部材6a、6b、6cは、第1リンク部材4a、4b、4cに第2回転対偶部R2において回転可能に接続される。第3リンク部材7a、7b、7cは、第2リンク部材6a、6b、6cに第3回転対偶部R3において回転可能に接続される。第4リンク部材8a、8b、8cは、第3リンク部材7a、7b、7cに第4回転対偶部R4において回転可能に接続される。第4リンク部材8a、8b、8cは、さらに、先端部材8に第5回転対偶部R5において回転可能に接続されるように構成される。3つ以上のリンク機構11において、第1回転対偶部R1の第1中心軸15a、15b、15cと、第2回転対偶部R2の第2中心軸16a、16b、16cとは球面リンク中心点30で交わる。3つ以上のリンク機構11のそれぞれにおける第5回転対偶部R5の第5中心軸19は重なるとともに、球面リンク中心点30と交わる。第1回転対偶部R1~第5回転対偶部R5の少なくともいずれか1つは軸受25~29を含む。軸受25~29の臨界揺動角ηが、軸受25~29を含む第1回転対偶部R1~第5回転対偶部R5に接続された第1リンク部材4a,4b,4c~第4リンク部材8a,8b,8cおよび先端部材8のそれぞれの回転可能な最大動作角D1~D5よりも小さい。ここでそれぞれの回転可能な最大動作角D1~D5よりも小さいとは、各回転対偶部R1~R5に含まれる軸受25~29のうち1つ以上のそれぞれの臨界揺動角ηの値が、各回転対偶部R1~R5のそれぞれの上記の最大動作角のいずれよりも小さいことを意味する。すなわち回転対偶部R1~R5のうちの一部のみが軸受を含む(たとえば回転対偶部R1が軸受25を有するのみであり他の回転対偶部R2~R5は軸受を有さない)場合には、その含まれる軸受の臨界揺動角ηが、各回転対偶部R1~R5のそれぞれの上記の最大動作角のいずれよりも小さい。
<パラレルリンク機構の構成>
図7は、実施の形態2に係るパラレルリンク機構を傾斜させた態様を示す斜視模式図である。図8は、実施の形態2に係るパラレルリンク機構を図7の状態に対し第5中心軸に沿って上方に伸ばした態様を示す斜視模式図である。図7と図8とは、リンク機構を操作して球面リンク中心点30と先端部材中心31との第5中心軸19に沿う距離を変更した状態を示している。
上記パラレルリンク機構において、第1回転対偶部R1~第5回転対偶部R5のうち少なくとも2つ以上は軸受25~29を含んでいる。2つ以上の軸受25~29のうちの一部の軸受の第1の臨界揺動角は、2つ以上の軸受25~29のうちの上記一部以外の他の一部の軸受の第2の臨界揺動角よりも小さい。
<リンク作動装置の構成>
図9は、実施の形態3に係るリンク作動装置の斜視模式図である。図10は、図9に示したリンク作動装置の断面模式図である。なお、図9は図1に対応し、図10は図3に対応する。図10においては後述の制御部35dの図示が省略されている。
本開示に従ったリンク作動装置は、上記パラレルリンク機構10と、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cとを備える。姿勢制御用駆動源35a、35b、35cは、3つ以上のリンク機構11のうち少なくとも3つのリンク機構11に設置され、基端部材1に対する先端部材8の姿勢を任意に変更する。
<リンク作動装置の構成>
図11は、実施の形態4に係るリンク作動装置を示す斜視模式図である。図11に示したリンク作動装置は、基本的には図9および図10に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cの配置が図9および図10に示したリンク作動装置と異なっている。図11に示したリンク作動装置では、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cが基端部材1の先端部材8側の表面上であって、基端部材1の外周より内側に配置されている。姿勢制御用駆動源35a、35b、35cを固定する固定部36a、36b、36cは、第1リンク部材4a、4b、4cより内周側において基端部材1に固定されている。固定部36a、36b、36cの内周側に、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cが配置されている。
このような構成により、図9および図10に示したリンク作動装置と同様の効果を得ることができる。さらに、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cが基端部材1の外周より内側に配置されているので、図9および図10に示したリンク作動装置より装置の専有面積を小さくできる。
<リンク作動装置の構成>
図12は、実施の形態5に係るリンク作動装置を示す斜視模式図である。図12に示したリンク作動装置は、基本的には図11に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cの配置および姿勢制御用駆動源35a、35b、35cと第1リンク部材4a、4b、4cとの接続部の構成が図11に示したリンク作動装置と異なっている。図12に示したリンク作動装置では、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cが基端部材1の裏面側に配置されている。つまり、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cは基端部材1において先端部材8に面する表面と反対側の裏面に接続されている。基端部材1の裏面に対する姿勢制御用駆動源35a、35b、35cの固定方法は基本的に図11に示したリンク作動装置と同様である。姿勢制御用駆動源35aを例として説明すれば、当該姿勢制御用駆動源35aは基端部材1の裏面に固定された固定部36aに接続されている。姿勢制御用駆動源35a、35b、35cの回転軸37には歯車38が固定されている。歯車38とかみ合うように歯車39が設置されている。歯車39は基端部材1の表面側において、基端接続部2a、2b、2cの軸部22に回転可能に設置されている。そして、歯車39は第1リンク部材4a、4b、4cに固定されている。このようにすれば、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cの回転軸37が回転することで、歯車38、39を介し第1リンク部材4a、4b、4cを第1中心軸15a、15b、15c周りに回転させることができる。
このような構成により、図9および図10に示したリンク作動装置と同様の効果を得ることができる。さらに、姿勢制御用駆動源35a、35b、35cが基端部材1の裏面側に配置されているので、当該姿勢制御用駆動源35a、35b、35cがリンク機構11(図1参照)の動作の妨げになることを防止できる。また、平面視において姿勢制御用駆動源35a、35b、35cが基端部材1と重なる位置に配置されているので、図9および図10に示したリンク作動装置より装置の専有面積を小さくできる。
Claims (12)
- 基端部材と、
3つ以上のリンク機構とを備え、
前記3つ以上のリンク機構は、前記基端部材と先端部材とを接続するように構成され、
前記3つ以上のリンク機構は、前記先端部材の前記基端部材に対する姿勢を変更可能であり、
前記3つ以上のリンク機構のそれぞれは、
前記基端部材に第1回転対偶部において回転可能に接続された第1リンク部材と、
前記第1リンク部材に第2回転対偶部において回転可能に接続された第2リンク部材と、
前記第2リンク部材に第3回転対偶部において回転可能に接続された第3リンク部材と、
前記第3リンク部材に第4回転対偶部において回転可能に接続された第4リンク部材とを含み、
前記第4リンク部材は、前記先端部材に第5回転対偶部において回転可能に接続されるように構成され、
前記3つ以上のリンク機構において、前記第1回転対偶部の第1中心軸と、前記第2回転対偶部の第2中心軸とは球面リンク中心点で交わり、
前記3つ以上のリンク機構のそれぞれにおける前記第5回転対偶部の第5中心軸は重なるとともに、前記球面リンク中心点と交わり、
前記第1~第5回転対偶部の少なくともいずれか1つは軸受を含み、
前記軸受の臨界揺動角が、前記軸受を含む前記第1~第5回転対偶部に接続された前記第1~第4リンク部材および前記先端部材のそれぞれの回転可能な最大動作角よりも小さい、パラレルリンク機構。 - 前記第1~第5回転対偶部のうち少なくとも2つ以上は前記軸受を含み、
前記2つ以上の軸受がすべて同一の臨界揺動角を有する、請求項1に記載のパラレルリンク機構。 - 前記軸受として深溝玉軸受が配置され、
前記軸受の転動体の個数をZとすれば、
前記少なくとも1つの軸受の臨界揺動角は、2・180/(0.555・Z・π)[deg]として計算される、請求項1または2に記載のパラレルリンク機構。 - 前記軸受として円筒ころ軸受が配置され、
前記軸受の転動体の個数をZとすれば、
前記少なくとも1つの軸受の臨界揺動角は、2・180/(0.37・(Z+0.1)・π)[deg]として計算される、請求項1または2に記載のパラレルリンク機構。 - 前記軸受として針状ころ軸受が配置され、
前記軸受の転動体の個数をZとすれば、
前記少なくとも1つの軸受の臨界揺動角は、2・180/(0.544・Z・π)[deg]として計算される、請求項1または2に記載のパラレルリンク機構。 - 前記第1~第5回転対偶部のうち少なくとも2つ以上は前記軸受を含み、
前記2つ以上の軸受のうちの一部の第1の臨界揺動角は、前記2つ以上の軸受のうちの前記一部以外の他の一部の第2の臨界揺動角よりも小さい、請求項1に記載のパラレルリンク機構。 - 前記第1~第5回転対偶部のすべてが前記軸受を含み、
前記第3回転対偶部および前記第4回転対偶部に含まれる前記軸受は前記第1の臨界揺動角を有し、前記第1回転対偶部、前記第2回転対偶部および前記第5回転対偶部に含まれる前記軸受は前記第2の臨界揺動角を有する、請求項6に記載のパラレルリンク機構。 - 前記2つ以上の軸受のうち少なくとも1つの軸受として深溝玉軸受が配置され、
前記少なくとも1つの軸受の転動体の個数をZとすれば、
前記少なくとも1つの軸受の臨界揺動角は、2・180/(0.555・Z・π)[deg]として計算される、請求項6または7に記載のパラレルリンク機構。 - 前記2つ以上の軸受のうち少なくとも1つの軸受として円筒ころ軸受が配置され、
前記少なくとも1つの軸受の転動体の個数をZとすれば、
前記少なくとも1つの軸受の臨界揺動角は、2・180/(0.37・(Z+0.1)・π)[deg]として計算される、請求項6または7に記載のパラレルリンク機構。 - 前記2つ以上の軸受のうち少なくとも1つの軸受として針状ころ軸受が配置され、
前記少なくとも1つの軸受の転動体の個数をZとすれば、
前記少なくとも1つの軸受の臨界揺動角は、2・180/(0.544・Z・π)[deg]として計算される、請求項6または7に記載のパラレルリンク機構。 - 請求項1~10のいずれか1項に記載のパラレルリンク機構と、
前記3つ以上のリンク機構のうち少なくとも3つのリンク機構に設置され、前記基端部材に対する前記先端部材の姿勢を任意に変更する姿勢制御用駆動源とを備える、リンク作動装置。 - 定期的に臨界揺動角を超える動作を実施させるように構成されている、請求項11に記載のリンク作動装置。
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