WO2022065244A1 - Parallel link mechanism and link operation device - Google Patents
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- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/46—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides with movements in three dimensions
Definitions
- the present invention relates to a parallel link mechanism and a link actuating device.
- Patent Document 1 a parallel link mechanism used for various devices such as medical devices and industrial devices is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
- the parallel link mechanism of Patent Document 1 has a relatively simple configuration, but the operating angle of each link is small. Therefore, if the operating range of the traveling plate is set large, there is a problem that the length of the link becomes long and the size of the entire mechanism becomes large, which leads to an increase in the size of the device. Therefore, it has been difficult to use it in applications that require a compact configuration and a precise and wide operating range.
- the link actuating device of Patent Document 2 has a configuration in which a link hub on the proximal end side and a link hub on the distal end side are connected via three or more sets of link mechanisms in a four-node chain.
- the link actuating device of Patent Document 2 is compact, yet can operate with a precise and wide operating range.
- the link hub on the tip side operates with two degrees of freedom of rotation with respect to the drive source for attitude control provided in three or more sets of link mechanisms. Therefore, in order to add more degrees of freedom of rotation, a mechanism for rotating the entire device is required outside the link actuating device. As a result, there is a problem that the entire device becomes large. Further, due to the structure, the radius of gyration of the link hub on the tip side changes according to the bending angle of the link mechanism, and the position of the center of rotation in the rotational movement of the link hub on the tip side cannot be fixed.
- An object of the present invention is to provide a parallel link mechanism and a link actuating device in which the tip member can move on a spherical surface having a constant radius from a fixed center of rotation, and which is compact, low cost, and has a high degree of freedom of rotation. That is.
- the parallel link mechanism includes a base end side link hub, two or more link mechanisms, two or more driveable rotating bodies, and a front end side link hub.
- the two or more rotating bodies are connected to at least one link mechanism of the two or more link mechanisms.
- Two or more rotating bodies are rotatably connected to the base end side link hub.
- Each of the two or more linkages includes a first link member and a second link member.
- the second link member is rotatably connected to the first link member at the first rotational pair even portion.
- the second link member is rotatably connected to the tip end side link hub at the second rotational pair even portion.
- the first link member is fixed to two or more rotating bodies.
- the first central axis of the first rotational pair even portion and the second central axis of the second rotational pair even portion intersect at the spherical link center point.
- the rotation center axes of two or more rotating bodies intersect the spherical link center points.
- the number of two or more rotating bodies is less than the number of degrees of freedom in the posture of the tip side link hub.
- the link actuating device includes the above-mentioned parallel link mechanism and a drive source for attitude control.
- the attitude control drive source rotates two or more rotating bodies, and arbitrarily changes the attitude of the tip side link hub with respect to the base end side link hub.
- a parallel link mechanism and a link actuating device can be obtained, in which the tip member can move on a spherical surface having a certain radius from a fixed center of rotation, and which is compact, low cost, and has a high degree of freedom of rotation.
- FIG. It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the parallel link mechanism which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a front schematic diagram of the parallel link mechanism shown in FIG. It is a partial schematic diagram of the front end side link hub and the link mechanism seen from the direction along the arrow 60 of FIG.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line segment IV-IV of FIG.
- FIG. 6 is a schematic top view of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 2 is a perspective schematic diagram which shows the structure of the parallel link mechanism which concerns on Embodiment 2.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line segment XI-XI of FIG. It is a perspective schematic diagram for demonstrating the operation of the parallel link mechanism shown in FIG. It is a perspective schematic diagram for demonstrating the operation of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 3 is a schematic top view of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 3 is a front schematic diagram which shows the modification of the parallel link mechanism which concerns on Embodiment 2.
- FIG. 3 which shows the structure of the parallel link mechanism which concerns on Embodiment 3.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line segment XXII-XXII of FIG. 21. It is a schematic top view of the rotating body of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 7 It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 7. It is a schematic diagram which shows the structure of the link actuating apparatus shown in FIG. 24. It is a schematic diagram which shows the 1st modification of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 7. It is a schematic diagram which shows the 2nd modification of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 7. It is a perspective schematic diagram which shows the 3rd modification of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 7. It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 8. It is a schematic diagram which shows the structure of the link actuating apparatus shown in FIG. FIG.
- FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of region XXXI in FIG.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line segment XXXII-XXXII of FIG. 30.
- It is a schematic diagram which shows the 1st modification of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 8.
- FIG. 33 is a schematic diagram which shows the structure of the link actuating apparatus shown in FIG. 33.
- FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XXXV of FIG. 34.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line segment XXVI-XXXVI of FIG. 34.
- It is a perspective schematic diagram which shows the 2nd modification of the link actuating apparatus which concerns on Embodiment 8.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a front schematic view of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 3 is a partial schematic view of the front end side link hub and the link mechanism seen from the direction along the arrow 60 of FIG.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the line segment IV-IV of FIG.
- the parallel link mechanisms shown in FIGS. 1 to 4 include a base end side link hub 1, three link mechanisms 11, two driveable rotating bodies 2a and 2b, a driven rotating body 2z, and a tip side link hub. 3 and.
- the base end side link hub 1 is a disk-shaped member.
- the planar shape of the base end side link hub 1 shown in FIG. 1 is a circular shape, but the planar shape is a polygonal shape such as a triangle shape or a quadrangular shape, or any other shape such as an elliptical shape or a semicircular shape. May be.
- the base end side link hub 1 may have a plate-like body as shown in FIG. 1, but may have any other shape, or may be a part of another mechanical device.
- the number of the link mechanisms 11 may be 3 or more, and may be 4 or 5, for example.
- the number of rotating bodies 2a and 2b may be 1 or more.
- the two rotating bodies 2a and 2b are rotatably connected to the base end side link hub 1 in a state where the respective rotation center axes 12 are laminated so as to coincide with each other.
- the two rotating bodies 2a and 2b are connected to the base end side link hub 1 by bolts 7 and nuts 8 as fixing members.
- a hole is formed in the center of the two rotating bodies 2a and 2b for passing the bolt 7.
- a washer 9 is arranged between the head located at the end of the bolt 7 and the rotating body 2a.
- Rotational resistance reducing members 19 are arranged between the two stacked rotating bodies 2a and 2b, respectively.
- the two rotating bodies 2a and 2b can be driven, that is, they can rotate or move by themselves.
- a motor (not shown) may be incorporated in the rotating bodies 2a and 2b, although not shown in FIG.
- the entire rotating bodies 2a and 2b may be configured as a motor.
- Such a motor is a so-called direct drive system because the rotational force is transmitted to the drive target (rotating bodies 2a, 2b). If a direct drive type motor is used, the capacity of the drive source can be reduced. Further, if the motor is a hollow direct drive type motor, wiring can be built in the hollow portion, so that the capacity of the entire device can be reduced.
- the driven rotating body 2z cannot be driven like the rotating bodies 2a and 2b, and does not have a built-in motor or the like.
- the driven rotating body 2z is a so-called driven rotating body that moves following other members such as the driving rotating bodies 2a and 2b, or moves by a method other than the driving source.
- the driven rotating body 2z is distinguished from the rotating bodies 2a and 2b.
- the driven rotating body 2z has a hole formed in the center thereof for passing the bolt 7 like the rotating bodies 2a and 2b.
- the driven rotating body 2z may rotate so as to follow the rotational driving of the rotating bodies 2a and 2b.
- the driven rotating body 2z may be drivenly rotated by a mechanism different from that of the rotating bodies 2a and 2b.
- the driven rotating body 2z located on the base end side link hub 1 side and the base end side link hub 1 are also rotation resistance reducing members. 19 is arranged.
- the two rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z have a substantially circular planar shape.
- the two rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z each have a protruding portion formed on the outer peripheral portion thereof for connecting the link mechanism 11.
- the protruding portion is a convex portion protruding outward from the outer peripheral end faces of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z.
- a total of three rotating bodies 2a and 2b and a driven rotating body 2z are connected to each of the three link mechanisms 11 at the protruding portion.
- Each of the three link mechanisms 11 includes a first link member 4a to 4c and a second link member 6a to 6c.
- the first first link member 4a is fixed to the protruding portion of the rotating body 2a.
- the second first link member 4b is fixed to the protruding portion of the rotating body 2b.
- the third first link member 4c is fixed to the protruding portion of the driven rotating body 2z. Any method can be used as a method of fixing the first link members 4a to 4c to the protruding portions of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z.
- the first link members 4a to 4c may be fixed to the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z by screws 56 as fixing members.
- the first link members 4a to 4c may be fixed by welding to the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z, or may be fixed via an adhesive layer.
- the first link members 4a to 4c have a columnar shape having a bent portion. The lengths of the first link members 4a to 4c are different from each other.
- the first link member 4c connected to the driven rotating body 2z arranged at the position closest to the proximal end side link hub 1 is the longest. Further, the first link member 4a connected to the rotating body 2a arranged farthest from the proximal end side link hub 1 is the shortest.
- the first link members 4a to 4c have a first portion extending in a direction perpendicular to the surfaces of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z, a second portion extending diagonally with respect to the extending direction of the first portion, and a second portion.
- the bent portion which is a connecting portion between the first portion and the second portion, is included.
- one end of the first portion of the first link members 4a to 4c is fixed to the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z.
- the other end of the first portion opposite to the one end is connected to one end of the second portion.
- the other end portion on the opposite side to the one end portion is rotatably connected to the second link members 6a to 6c, respectively.
- the second portion is configured to be gradually separated from the rotation center axis 12 of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z from one end to the other. That is, the extending direction of the second portion of the first link members 4a to 4c is inclined with respect to the rotation center axis 12.
- the first second link member 6a is rotatably connected to the first link member 4a at the first rotation paired pair portion 25a.
- the second second link member 6b is rotatably connected to the first link member 4b at the first rotation paired pair portion 25b.
- the third second link member 6c is rotatably connected to the first link member 4c at the first rotational pair 25c.
- the first rotation paired portions 25a to 25c each have a first central axis 15a to 15c.
- the first central shafts 15a to 15c extend in the direction toward the rotation central shaft 12. Further, the first central axes 15a to 15c are inclined with respect to the rotation central axis 12 so as to be separated from the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z as they approach the rotation center axis 12.
- the structure of the first rotation paired pair portions 25a to 25c can have any configuration.
- the first rotation paired portions 25a to 25c include a shaft portion extending along the first central shaft 15a to 15c and a portion of the first link member 4a to 4c in which a through hole into which the shaft portion is inserted is formed.
- the shaft portion may be formed by the portion of the second link member 6a to 6b in which the through hole is formed.
- the first link members 4a to 4c and the second link members 6a to 6c are rotatable around the shaft portion.
- nuts as positioning members may be fixed to both ends of the shaft portion.
- the shaft portion is connected to either one of the first link members 4a to 4c and the second link members 6a to 6c, and the shaft portion is connected to any one of the first link members 4a to 4c and the second link members 6a to 6c. It may be in a state of being inserted into a through hole formed in either one or the other. Either one of the first link members 4a to 4c and the second link members 6a to 6c may be rotatable with respect to the shaft portion. A nut or the like as a positioning member for preventing the shaft portion from coming off from the through hole may be fixed to the tip end portion of the shaft portion.
- the second link members 6a to 6c have a first portion extending in a direction intersecting the extending direction of the first central shaft 15a to 15c, and a first portion extending from the tip end portion of the first portion along the first central shaft 15a to 15c. Includes 2 parts.
- the root portion of the first portion opposite to the tip portion thereof is a part of the first rotary paired portions 25a to 25c rotatably connected to the first link members 4a to 4c.
- the second link members 6a to 6c are rotatably connected to the tip end side link hub 3 at the second rotary paired pair portions 26a to 26c.
- the second rotation paired portions 26a to 26c each have a second central axis 16a to 16c.
- the second rotation paired portions 26a to 26c are a shaft portion extending along the second central shaft 16a to 16c and a protruding portion of the tip side link hub 3 in which a through hole for inserting the shaft portion is formed.
- a pair of wall portions arranged so as to sandwich the protruding portion and having through holes for inserting the shaft portion.
- the pair of wall portions are formed at the tip portions of the second portions of the second link members 6a to 6c.
- the shaft portion is composed of a bolt 17 and a nut 18.
- the protruding portion of the link hub 3 on the distal end side and the second link members 6a to 6c are rotatable around the shaft portion.
- a rotation resistance reducing member 29 is arranged between the pair of wall portions and the protruding portion of the tip side link hub 3.
- any member capable of reducing the coefficient of friction between the pair of wall portions and the protrusions described above can be used.
- a resin shim washer or the like having a lower coefficient of friction can be used as the rotation resistance reducing member 29, a resin shim washer or the like having a lower coefficient of friction can be used.
- the second central shafts 16a to 16c extend in a direction different from that of the first central shafts 15a to 15c, and extend in the directions toward the rotating central shafts 12 of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z.
- the second central axes 16a to 16c extend in a direction orthogonal to, for example, the rotation central axis 12 of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z.
- the first central axes 15a to 15c of the first rotation paired portions 25a to 25c and the second central axes 16a to 16c of the second rotating paired portions 26a to 26c intersect at the spherical link center point 30. ..
- the rotation center axis 12 of the three or more rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z intersects the spherical link center point 30. If the above relationship is satisfied, the arrangement of the first rotation paired pair portion 25a to 25c and the second rotation paired pair portion 26a to 26c can be arbitrarily changed. As can be seen from FIG.
- the first central axis 15a to 15c and the second central axis 16a to 16c when viewed from the tip side link hub 3 side (hereinafter, plan view).
- the angle between them is substantially 90 °.
- the first central axes 15a to 15c are arranged at equal intervals in the circumferential direction about the spherical link center point 30.
- Each of the parallel link mechanisms of the present embodiment is arranged so that all the central axes of each rotational pair and the central axis of rotation of each rotating body intersect at one point (spherical link center point 30). The arrangement of the link mechanism 11 may be changed.
- the planar shape of the tip side link hub 3 is a hexagonal shape, but it may be any other polygonal shape.
- the planar shape may be any shape such as a circular shape or an elliptical shape.
- the three link mechanisms 11 are arranged at equal intervals on the circumference in a plan view. That is, with respect to the first central axes 15a to 15c, the angle formed by the two adjacent first central axes when viewed from the spherical link center point 30 in a plan view is 120 °. Further, with respect to the second central axes 16a to 16c, the angle formed by the two adjacent second central axes when viewed from the spherical link center point 30 in a plan view is 120 °.
- the three link mechanisms 11 may be arranged on the circumference at different intervals in a plan view.
- FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 7 is a schematic top view of the parallel link mechanism shown in FIG.
- the posture of the tip side link hub 3 is maintained by rotating all the rotating bodies 2a and 2b (and the driven rotating body 2z) in the same direction and by the same angle as shown by the arrows in FIG.
- the tip side link hub 3 can be rotated about the rotation center axis 12 (see FIG. 2) while keeping the state. At this time, at least the relative positional relationship between the protrusions of the rotating bodies 2a and 2b (and the driven rotating body 2z) is maintained.
- the posture of the tip side link hub 3 with respect to the base end side link hub 1 can be arbitrarily set. Can be changed. That is, by controlling the rotation angles of the two rotating bodies 2a and 2b (and the driven rotating body 2z), the bending angle ⁇ 1, the turning angle ⁇ 2 and the rotation in the posture of the tip side link hub 3 as seen from the spherical link center point 30. You can control the angle. That is, the posture of the tip side link hub 3 has three degrees of freedom: a bending angle ⁇ 1, a turning angle ⁇ 2, and a rotation angle.
- the bending angle ⁇ 1 is a rotation with the tip side link hub central axis 31 which is a straight line perpendicular to all of the second central axes 16a to 16c and passing through the spherical link center point 30. It is an angle formed by the body 2a, 2b and the driven rotating body 2z with the rotation center axis 12.
- the turning angle ⁇ 2 is a straight line obtained by projecting the tip side link hub central axis 31 onto a plane (XY plane) that passes through the spherical link center point 30 and vertically intersects the rotation center axis 12, and XY.
- the rotation angle is a rotation angle when the tip end side link hub 3 rotates with respect to the base end side link hub 1 about the rotation center axis 12 as shown by an arrow in FIG.
- the rotating body that can be driven (it is possible to rotate by itself instead of moving along with the movement of other members) is, for example, 2 of rotating bodies 2a and 2b.
- the posture of the tip side link hub 3 has three degrees of freedom. That is, the number (two) of the driveable rotating bodies 2a and 2b is smaller than the number of degrees of freedom (3) in the posture of the tip side link hub 3.
- the first link member 4c and the second link member 6c among the three link mechanisms 11 are, for example, the first link members 4a, 4b and the first. 2
- the first link members 4a, 4b and the first. 2 followss the drive of the link members 6a and 6b.
- the parallel link mechanism includes a proximal end side link hub 1, three or more link mechanisms 11, three or more rotating bodies 2a, 2b, a driven rotating body 2z, and a tip end side link hub 3. Be prepared.
- the three or more rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z are connected to each of the three or more link mechanisms 11.
- the three or more rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z are rotatably connected to the base end side link hub 1 in a state of being laminated so that their respective rotation center axes 12 coincide with each other.
- Each of the three or more link mechanisms 11 includes first link members 4a to 4c and second link members 6a to 6c.
- the first link members 4a to 4c are fixed to one of three or more rotating bodies 2a and 2b and a driven rotating body 2z.
- the second link members 6a to 6c are rotatably connected to the first link members 4a to 4c at the first rotation paired pair portions 25a to 25c.
- the second link members 6a to 6c are rotatably connected to the distal end side link hub 3 at the second rotary paired pair portions 26a to 26c.
- the first central axes 15a to 15c of the first rotation paired portions 25a to 25c and the second central axes 16a to 16c of the second rotating paired portions 26a to 26c are spherical link center points 30. Meet at.
- the rotation center axis 12 of the three or more rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z intersects the spherical link center point 30.
- the number of driveable rotating bodies 2a and 2b (2) is smaller than the number of degrees of freedom in the posture of the tip side link hub 3 (3). ..
- the tip side link hub 3 can be operated with three degrees of freedom of rotation with respect to the base end side link hub 1. That is, by rotating the three rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z, the tip side link hub 3 is moved along the spherical surface centered on the spherical link center point 30 with respect to the base end side link hub 1. At the same time, the tip side link hub 3 can be rotated around the rotation center axis 12. Further, since the posture of the tip side link hub 3 is controlled by the rotational movement of the rotating bodies 2a and 2b and the driven rotating body 2z, a compact link operating device using the parallel link mechanism can be realized. Further, since the tip side link hub 3 moves along the spherical surface centered on the spherical link center point 30, it is easy to imagine the operation of the tip side link hub 3.
- the inventor of this case found that the number of driveable rotating bodies can be made smaller than the number of degrees of freedom of the tip-side link hub. Specifically, as in the present embodiment, there are a total of three rotating bodies including the driven rotating body 2z, but only two of them can function as a driveable motor (rotating bodies 2a and 2b). ).
- the posture of the front end side link hub 3 has three degrees of freedom, and the link mechanism 11 has three degrees of freedom.
- FIG. 8 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the second embodiment.
- FIG. 9 is a front schematic view of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 10 is a partial schematic view of the front end side link hub and the link mechanism seen from the direction along the arrow 60 of FIG.
- FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the line segment XI-XI of FIG.
- the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11 includes a base end side link hub 1, two link mechanisms 11, two rotating bodies 2a and 2b, and a tip end side link hub 3.
- the base end side link hub 1 is a disk-shaped member.
- the planar shape of the base end side link hub 1 shown in FIG. 8 is a circular shape, but the planar shape is a polygonal shape such as a triangle shape or a quadrangular shape, or any other shape such as an elliptical shape or a semicircular shape. May be.
- the base end side link hub 1 may have a plate-like body as shown in FIG. 8, but may have any other shape, or may be a part of another mechanical device.
- the two rotating bodies 2a and 2b are rotatably connected to the base end side link hub 1 in a state where the respective rotation center axes 12 are laminated so as to coincide with each other.
- the two rotating bodies 2a and 2b are connected to the base end side link hub 1 by bolts 7 and nuts 8 as fixing members.
- a hole is formed in the center of the two rotating bodies 2a and 2b for passing the bolt 7.
- a washer 9 is arranged between the head located at the end of the bolt 7 and the rotating body 2a.
- Rotational resistance reducing members 19 are arranged between the two stacked rotating bodies 2a and 2b, respectively.
- the two rotating bodies 2a and 2b can be driven, that is, they can rotate or move by themselves.
- a motor (not shown) may be incorporated in the rotating bodies 2a and 2b, although not shown in FIG.
- the entire rotating bodies 2a and 2b may be configured as a motor.
- Such a motor is a so-called direct drive system because the rotational force is transmitted to the drive target (rotating bodies 2a, 2b). If a direct drive type motor is used, the capacity of the drive source can be reduced. Further, if the motor is a hollow direct drive type motor, wiring can be built in the hollow portion, so that the capacity of the entire device can be reduced. Further, the rotation resistance reducing member 19 is also arranged between the rotating body 2b located on the proximal end side link hub 1 side and the proximal end side link hub 1 among the two laminated rotating bodies 2a and 2b.
- the plane shape of the two rotating bodies 2a and 2b is almost circular.
- Each of the two rotating bodies 2a and 2b has a protruding portion formed on the outer peripheral portion thereof for connecting the link mechanism 11.
- the protruding portion is a convex portion protruding outward from the outer peripheral end faces of the rotating bodies 2a and 2b.
- the two rotating bodies 2a and 2b are connected to each of the two link mechanisms 11 at the protrusion.
- Each of the two link mechanisms 11 includes a first link member 4a, 4b and a second link member 6a, 6b.
- the first first link member 4a is fixed to the protruding portion of the rotating body 2a.
- the second first link member 4b is fixed to the protruding portion of the rotating body 2b. Any method can be used as a method of fixing the first link members 4a and 4b to the protruding portions of the rotating bodies 2a and 2b.
- the first link members 4a and 4b may be fixed to the rotating bodies 2a and 2b by screws 56 as fixing members.
- the first link members 4a and 4b may be fixed by welding to the protruding portions of the rotating bodies 2a and 2b, or may be fixed via an adhesive layer.
- the first link members 4a and 4b have a columnar shape having a bent portion. The lengths of the first link members 4a and 4b are different from each other.
- the first link member 4b connected to the rotating body 2b arranged at a position close to the proximal end side link hub 1 is long, and the first link connected to the rotating body 2a arranged far from the proximal end side link hub 1.
- the member 4a is short.
- the first link members 4a and 4b have a first portion extending in a direction perpendicular to the surface of the rotating bodies 2a and 2b, a second portion extending diagonally with respect to the extending direction of the first portion, and a first portion and a second portion.
- the bent portion which is a connecting portion with the portion, is included.
- one end of the first portion of the first link members 4a and 4b is fixed to the rotating bodies 2a and 2b.
- the other end of the first portion opposite to the one end is connected to one end of the second portion.
- the other end portion on the opposite side to the one end portion is rotatably connected to the second link members 6a and 6b, respectively.
- the second portion is configured to be gradually separated from the rotation center axis 12 of the rotating bodies 2a and 2b from one end to the other. That is, the extending direction of the second portion of the first link members 4a and 4b is inclined with respect to the rotation center axis 12.
- the first second link member 6a is rotatably connected to the first link member 4a at the first rotation paired pair portion 25a.
- the second second link member 6b is rotatably connected to the first link member 4b at the first rotation paired pair portion 25b.
- the first rotation paired portions 25a and 25b have first central axes 15a and 15b, respectively.
- the first central axes 15a and 15b extend in the direction toward the rotation central axis 12 of the rotating bodies 2a and 2b. Further, the first central axes 15a and 15b are inclined with respect to the rotation central axis 12 so as to be separated from the rotating bodies 2a and 2b as they approach the rotation center axis 12.
- the structure of the first rotation paired pair portions 25a and 25b can have any configuration.
- the first rotation paired portions 25a and 25b include a shaft portion extending along the first central shafts 15a and 15b and a portion of the first link member 4a and 4b in which a through hole into which the shaft portion is inserted is formed.
- It may be composed of the portion of the second link member 6a, 6b in which the through hole into which the shaft portion is inserted is formed.
- the first link members 4a and 4b and the second link members 6a and 6b are rotatable around the shaft portion.
- nuts as positioning members may be fixed to both ends of the shaft portion.
- the shaft portion is connected to either one of the first link members 4a and 4b and the second link members 6a and 6b, and the shaft portion is connected to any one of the first link members 4a and 4b and the second link members 6a and 6b. It may be in a state of being inserted into a through hole formed in either one or the other. Either one of the first link members 4a and 4b and the second link members 6a and 6b may be rotatable with respect to the shaft portion. A nut or the like as a positioning member for preventing the shaft portion from coming off from the through hole may be fixed to the tip end portion of the shaft portion.
- the second link members 6a and 6b have a first portion extending in a direction intersecting the extending direction of the first central shafts 15a and 15b, and a second portion extending along the first central shafts 15a and 15b from the tip end portion of the first portion. Includes 2 parts.
- the root portion of the first portion on the opposite side to the tip portion is a part of the first rotary paired portions 25a and 25b rotatably connected to the first link members 4a and 4b.
- the second link members 6a and 6b are rotatably connected to the tip end side link hub 3 at the second rotary paired pair portions 26a and 26b.
- the second rotation paired portions 26a and 26b have second central axes 16a and 16b, respectively.
- the second rotation paired portions 26a and 26b are a shaft portion extending along the second central shafts 16a and 16b and a protruding portion of the tip side link hub 3 in which a through hole for inserting the shaft portion is formed.
- a pair of wall portions arranged so as to sandwich the protruding portion and having through holes for inserting the shaft portion.
- the pair of wall portions are formed at the tip portions of the second portions of the second link members 6a and 6b.
- the shaft portion is composed of a bolt 17 and a nut 18.
- the protruding portion of the link hub 3 on the distal end side and the second link members 6a and 6b are rotatable around the shaft portion.
- a rotation resistance reducing member 29 is arranged between the pair of wall portions and the protruding portion of the tip side link hub 3.
- any member capable of reducing the coefficient of friction between the pair of wall portions and the protrusions described above can be used.
- a resin shim washer or the like having a lower coefficient of friction can be used as the rotation resistance reducing member 29, a resin shim washer or the like having a lower coefficient of friction can be used.
- the second central shafts 16a and 16b extend in a direction different from that of the first central shafts 15a and 15b, and extend in a direction toward the rotation central shaft 12 of the rotating bodies 2a and 2b.
- the second central axes 16a and 16b extend in a direction orthogonal to, for example, the rotation central axes 12 of the rotating bodies 2a and 2b.
- the first central axes 15a and 15b of the first rotation paired portions 25a and 25b and the second central axes 16a and 16b of the second rotating paired portions 26a and 26b intersect at the spherical link center point 30. ..
- the rotation center axis 12 of the two rotating bodies 2a and 2b intersects the spherical link center point 30. If the above relationship is satisfied, the arrangement of the first rotation paired pair portions 25a and 25b and the second rotation paired pair portion 26a and 26b can be arbitrarily changed. As can be seen from FIG.
- the first central shafts 15a and 15b and the second central shafts 16a and 16b when viewed from the tip side link hub 3 side (hereinafter referred to as plan view).
- the angle between them is substantially 90 °.
- the first central axes 15a and 15b are arranged at equal intervals in the circumferential direction about the spherical link center point 30.
- Each of the parallel link mechanisms of the present embodiment is arranged so that all the central axes of each rotational pair and the central axis of rotation of each rotating body intersect at one point (spherical link center point 30). The arrangement of the link mechanism 11 may be changed.
- the planar shape of the tip side link hub 3 is a hexagonal shape, but it may be any other polygonal shape.
- the planar shape may be any shape such as a circular shape or an elliptical shape.
- the angle formed by two adjacent first central axes when viewed from the spherical link center point 30 in a plan view is 120 °.
- the angle formed by the two adjacent second central axes when viewed from the spherical link center point 30 in a plan view is 120 °.
- the two link mechanisms 11 may be arranged on the circumference at intervals different from 120 ° in a plan view.
- FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 13 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG.
- FIG. 14 is a schematic top view of the parallel link mechanism shown in FIG.
- the tip side link hub 3 maintains the posture of the tip side link hub 3. Can be rotated around the rotation center axis 12 (see FIG. 9). At this time, the relative positional relationship between the protruding portions of the rotating bodies 2a and 2b is maintained.
- the posture of the tip side link hub 3 with respect to the base end side link hub 1 can be arbitrarily changed by making the rotation directions and rotation angles of the two rotating bodies 2a and 2b different. That is, by controlling the rotation angles of the two rotating bodies 2a and 2b, it is possible to control the bending angle ⁇ 1, the turning angle ⁇ 2, and the rotation angle in the posture of the tip side link hub 3 as seen from the spherical link center point 30. That is, the posture of the tip side link hub 3 has three degrees of freedom: a bending angle ⁇ 1, a turning angle ⁇ 2, and a rotation angle.
- the bending angle ⁇ 1 is a straight line perpendicular to the second central axes 16a and 16b and passing through the spherical link center point 30, the tip side link hub central axis 31 and the rotating body 2a.
- 2b is the angle formed by the rotation center axis 12.
- the turning angle ⁇ 2 is a straight line obtained by projecting the tip side link hub central axis 31 onto a plane (XY plane) that passes through the spherical link center point 30 and vertically intersects the rotation center axis 12, and XY. It is an angle formed by the X-axis set with the spherical link center point 30 as the origin in the plane.
- the rotation angle is a rotation angle when the tip end side link hub 3 rotates with respect to the base end side link hub 1 about the rotation center axis 12 as shown by an arrow in FIG.
- both of the two rotating bodies 2a and 2b can be driven (all). Further, each of the link members constituting the two link mechanisms 11 can be driven. In the present specification, in each of the embodiments described thereafter, basically all the rotating bodies constituting the parallel link mechanism (link actuating device) can be driven as in the present embodiment.
- the parallel link mechanism includes a proximal end side link hub 1, two or more (two) link mechanisms 11, two or more (two) rotating bodies 2a and 2b, and a tip end side link hub. 3 and.
- the two rotating bodies 2a and 2b are connected to each of the above two link mechanisms 11.
- the two rotating bodies 2a and 2b are rotatably connected to the base end side link hub 1.
- Each of the two or more link mechanisms 11 includes a first link member 4a, 4b and a second link member 6a, 6b.
- the first link members 4a and 4b are fixed to one of the two rotating bodies 2a and 2b.
- the second link members 6a and 6b are rotatably connected to the first link members 4a and 4b at the first rotation paired pair portions 25a and 25b.
- the second link members 6a and 6b are rotatably connected to the tip end side link hub 3 at the second rotary paired pair portions 26a and 26b.
- the first central axes 15a and 15b of the first rotation paired portions 25a and 25b and the second central axes 16a and 16b of the second rotating paired portions 26a and 26b intersect at the spherical link center point 30. ..
- the rotation center axis 12 of the two rotating bodies 2a and 2b intersects the spherical link center point 30.
- the number (2) of the rotating bodies 2a and 2b is smaller than the number of degrees of freedom (3) of the posture of the tip side link hub 3.
- the tip side link hub 3 can be operated with three degrees of freedom of rotation with respect to the base end side link hub 1. That is, by rotating the two rotating bodies 2a and 2b, the tip end side link hub 3 can be moved along the spherical surface centered on the spherical surface link center point 30 with respect to the base end side link hub 1. , The tip side link hub 3 can be rotated around the rotation center axis 12. Further, since the posture of the tip side link hub 3 is controlled by the rotational movement of the rotating bodies 2a and 2b, a compact link operating device using the parallel link mechanism can be realized. Further, since the tip side link hub 3 moves along the spherical surface centered on the spherical link center point 30, it is easy to imagine the operation of the tip side link hub 3.
- the inventor of this case found that the number of rotating bodies can be made smaller than the number of degrees of freedom of the tip side link hub.
- the posture of the front end side link hub 3 can be set to 3 degrees of freedom simply by preparing two rotating bodies and two link mechanisms 11. Therefore, the number of members constituting the parallel link mechanism can be reduced as compared with the case where three rotating bodies and three link mechanisms 11 are prepared in order to make the posture of the tip side link hub 3 have three degrees of freedom. .. Therefore, the space occupied by the parallel link mechanism due to the reduction of the number of members can be reduced, and the manufacturing cost of the parallel link mechanism can be reduced.
- the driven rotating body 2z can only be driven.
- the link mechanism 11 (having the first link member 4c and the second link member 6c) connected to the link mechanism 11 is difficult to move smoothly. Therefore, the link mechanism 11 having the driven rotating body 2z, the first link member 4c, and the second link member 6c, which cannot be driven as in the present embodiment, is omitted, and only the driveable rotating bodies 2a and 2b are configured. As a result, smooth movement can be obtained only by the driveable rotating bodies 2a and 2b and the link member connected to them.
- the posture of the front end side link hub 3 can be set to three degrees of freedom only by the motors of the two rotating bodies 2a and 2b. This is based on the finding that the drive of one rotating body affects the operation of multiple mechanisms. As a result, in addition to the above-mentioned bending angle and turning angle, the entire rotation angle can be freely controlled in order to determine the posture of the tip side link hub 3. Therefore, in the present embodiment, the posture of the front end side link hub 3 has three degrees of freedom, and the link mechanism 11 has two degrees of freedom.
- the two rotating bodies may be rotatably connected to the base end side link hub 1 in a state where the respective rotation center axes 12 are arranged side by side so as to coincide with each other.
- the first link members 4a and 4b of the two link mechanisms 11 may be fixed to one of the two rotating bodies 2a and 2b, respectively.
- the two rotating bodies 2a and 2b may be laminated so that their respective rotation center axes 12 coincide with each other. With such a configuration, the same effect as described above can be obtained.
- FIG. 15 is a front schematic view showing a modified example of the parallel link mechanism according to the second embodiment.
- the parallel link mechanism shown in FIG. 15 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the shape of the front end side link hub 3 and the configuration of the second rotary paired portions 26a and 26b. Is different from the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11. That is, the shape of the distal end side link hub 3 is plate-shaped, and the second link members 6a and 6b are rotatably connected directly to the end surface of the distal end side link hub 3.
- the planar shape of the distal link hub 3 may be the same as the planar shape of the distal link hub 3 in the parallel link mechanism shown in FIGS.
- connection portion 8 to 11 may be any other shape.
- any configuration can be adopted as long as the second link member 6a can be rotatably connected to the distal end side link hub 3. ..
- the dimensions of the parallel link mechanism in the height direction can be reduced as compared with the parallel link mechanisms shown in FIGS. 8 to 11.
- the parallel link mechanism can be further miniaturized.
- FIG. 16 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the third embodiment.
- the parallel link mechanism shown in FIG. 16 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the shapes of the rotating bodies 2a and 2b and the second link member 6a of the link mechanism 11
- the shape of 6b is different from the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11. That is, the length of the protruding portion of the rotating bodies 2a and 2b to which the first link members 4a and 4b are connected is different for each of the rotating bodies 2a and 2b.
- the base end side link hub 1 is viewed from the rotating body 2a from the length L1 of the protruding portion 22a of the rotating body 2a arranged at the position farthest from the base end side link hub 1.
- the length L2 of the protruding portion 22b of the rotating body 2b located on the side is long.
- the shapes of the second link members 6a and 6b of the link mechanism 11 connected to the two rotating bodies 2a and 2b are different from each other. It's different. Specifically, based on the difference in the length of the protruding portion described above, the distances between the first rotating paired portions 25a and 25b and the second rotating paired even portion 26a and 26b in the two link mechanisms 11 are different. Therefore, the lengths of the second link members 6a and 6b in the two link mechanisms 11 are different from each other.
- the first rotation paired parts 25a and 25b and the second rotation paired parts 26a and 26b are the same as the parallel link mechanisms shown in FIGS. 8 to 11.
- the relationship between the rotation center axis 12 and the spherical link center point 30 is maintained. That is, also in the parallel link mechanism shown in FIG. 16, in the two link mechanisms 11, the first central axes 15a and 15b of the first rotation paired portions 25a and 25b and the second center of the second rotating paired portions 26a and 26b.
- the axes 16a and 16b intersect at the spherical link center point 30.
- the rotation center axis 12 of the two rotating bodies 2a and 2b intersects the spherical link center point 30.
- the tip side link hub 3 and the spherical link center point 30 are set with respect to the base end side link hub 1 as in the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11. It can be moved along a spherical surface centered on the center, and the front end side link hub 3 can be rotated around the rotation center axis 12.
- FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the fourth embodiment.
- FIG. 17 shows a schematic partial cross-sectional view of the link mechanism 11 of the parallel link mechanism from the first rotation paired portions 25a and 25b to the second rotating paired portions 26a and 26b.
- the parallel link mechanism shown in FIG. 17 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the first rotating paired portions 25a and 25b and the second rotating paired pair portions 26a and 26b. It is different from the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11 in that bearings 39 and 49 as means for reducing rotational resistance are installed in each of the above.
- bearings 39 and 49 as means for reducing rotational resistance are installed in each of the above.
- bearings 39 and 49 are installed in all the first rotary paired portions 25a and 25b and the second rotating paired pair portion 26a and 26b, but the first rotating paired pair portion 25a and 25b and the second rotating paired even portion are installed. Bearings may be installed in at least one of the portions 26a and 26b.
- a through hole is formed at the tip portion of the first link members 4a and 4b which is a part of the first rotating paired pair portion 25a and 25b.
- Through holes are also formed at the roots of the second link members 6a and 6b, which are part of the first rotation paired pair portions 25a and 25b.
- the bearing 39 is arranged inside the through hole of the second link members 6a and 6b. Two bearings 39 are arranged in a double row inside the through hole.
- a rolling bearing such as a ball bearing can be used.
- the bearing 39 includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring.
- the outer ring of the bearing 39 is fixed to the through hole of the second link members 6a and 6b. Any method can be used for fixing the outer ring.
- the outer ring may be press-fitted into the through hole of the second link members 6a and 6b.
- the outer ring may be fixed by crimping in a state of being inserted into the through holes of the second link members 6a and 6b, or may be fixed by using a retaining ring.
- the first link members 4a, 4b and the second link members 6a, 6b are arranged so that the through holes of the first link members 4a, 4b and the through holes of the second link members 6a, 6b are aligned coaxially.
- Bolts 17 are inserted into the through holes of the first link members 4a and 4b and the through holes of the second link members 6a and 6b.
- a nut 18 is fixed to the tip of the bolt 17.
- a washer (not shown) is arranged between the nut 18 and the inner ring of the bearing 39.
- the distance between the two bearings 39 may be increased by arranging washers or spacers between the bearings 39 arranged in multiple rows. Further, an angular contact ball bearing may be used as the two bearings 39. By doing so, the rigidity of the first rotary paired portions 25a and 25b including the bearing 39 can be improved.
- the protruding portions of the tip side link hub 3 are arranged at the tip portions of the second link members 6a and 6b which are part of the second rotating paired pair portions 26a and 26b.
- a pair of wall portions is formed.
- a through hole is formed in the wall portion.
- a through hole is also formed in the protruding portion of the tip side link hub 3 which is arranged between the pair of wall portions and is a part of the second rotating paired pair portions 26a and 26b.
- the bearing 49 is arranged inside the through hole formed in the protruding portion of the tip side link hub 3. Two bearings 49 are arranged in a double row inside the through hole.
- a rolling bearing such as a ball bearing can be used as in the bearing 39.
- the bearing 49 includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring.
- the outer ring of the bearing 49 is fixed to the through hole of the tip side link hub 3. Any method can be used for fixing the outer ring.
- the outer ring may be press-fitted into the through hole of the tip side link hub 3.
- the protrusions of the second link members 6a and 6b and the tip side link hub 3 are arranged so that the through holes of the second link members 6a and 6b and the through holes of the tip side link hub 3 are aligned coaxially.
- Bolts 17 are inserted into the through holes of the second link members 6a and 6b and the through holes of the protruding portions of the tip side link hub 3.
- a nut 18 is fixed to the tip of the bolt 17.
- a washer 69 is arranged between the wall portion of the second link members 6a and 6b and the inner ring of the bearing 49. The nut 18 tightens the inner ring of the bearing 49 via the wall portion of the second link members 6a and 6b and the washer 69, so that the inner ring of the bearing 49 is fixed to the second link members 6a and 6b.
- At least one of the first rotary paired portions 25a and 25b and the second rotating paired portions 26a and 26b may include bearings 39 and 49.
- the operation of the first rotary paired portions 25a and 25b or the second rotating paired pair portions 26a and 26b in which the bearings 39 and 49 are installed can be smoothed, and the positioning accuracy of the tip side link hub 3 can be improved. Can be done.
- the bearings 39 and 49 the friction torque of the first rotary paired portion 25a and 25b or the second rotating paired pair portion 26a and 26b in which the bearings 39 and 49 are installed is reduced, thereby reducing the rotational paired portion. It is possible to suppress the heat generation in.
- the life of the rotating kinematic pair can be extended. Further, by installing the bearings 39 and 49, it is possible to suppress rattling during operation of the rotational pair even portion as compared with the case where the bearings 39 and 49 are not used.
- FIG. 18 is a schematic diagram showing the configuration of the parallel link mechanism according to the fifth embodiment.
- FIG. 19 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XIX of FIG.
- the parallel link mechanism shown in FIGS. 18 and 19 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but each of the rotating bodies 2a and 2b has a rotation resistance reducing means. It differs from the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11 in that the bearing 59 is installed and the bolt 7 for fixing the rotating bodies 2a and 2b is hollow. Two bearings 59 are installed in each of the rotating bodies 2a and 2b. In addition, although the bearing 59 is installed in all the rotating bodies 2a and 2b in FIGS. 18 and 19, the bearing 59 may be installed in at least one of the plurality of rotating bodies 2a and 2b. .. Further, one bearing 59 may be installed on each of the rotating bodies 2a and 2b.
- the bearing 59 includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring.
- the outer ring of the bearing 59 is arranged so as to be in contact with the inner peripheral surfaces of the rotating bodies 2a and 2b.
- a protrusion 70 for supporting the outer ring of the bearing 59 is formed at the end of the inner peripheral surface of the rotating bodies 2a and 2b on the base end side link hub 1 side.
- the outer rings of the two bearings 59 are laminated along the direction of the rotation center axis 12 via the shim 33 in a state of being in contact with the inner peripheral surfaces of the rotating bodies 2a and 2b.
- a pressing member 71 is arranged on the upper surface of the rotating bodies 2a and 2b on the side opposite to the side facing the base end side link hub 1.
- the pressing member 71 is in contact with the outer ring of the bearing 59.
- the pressing member 71 is fixed to the rotating bodies 2a and 2b so as to press the outer ring of the bearing 59 toward the protrusion 70.
- the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing 59 is arranged so as to face the side surface of the bolt 7. That is, the bolt 7 is inserted into the opening defined by the inner peripheral surface of the inner ring.
- the washers 9 are arranged so as to sandwich the inner rings of the two bearings 59 from the direction along the rotation center axis 12.
- the nut 8 is fixed to the tip of the bolt 7 from the lower side of the base end side link hub 1.
- the base end side link hub 1 is pressed toward the tip end side link hub 3 side.
- the inner ring of the bearing 59 is fixed between the head of the bolt 7 and the base end side link hub 1 via the washer 9. That is, the inner ring of the bearing 59 is fixed to the bolt 7. In this way, the bearing 59 can be preloaded.
- At least one of the rotating bodies 2a and 2b includes a bearing 59.
- the operation of the rotating bodies 2a and 2b on which the bearing 59 is installed can be smoothed, and the positioning accuracy of the tip side link hub 3 can be improved.
- the bearing 59 it is possible to suppress heat generation in the rotating bodies 2a and 2b by reducing the friction torque of the rotating bodies 2a and 2b in which the bearing 59 is installed.
- FIG. 20 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the sixth embodiment.
- FIG. 21 is a front schematic diagram of the parallel link mechanism shown in FIG. 20.
- FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of the line segment XXII-XXII of FIG.
- FIG. 23 is a schematic top view of the rotating body of the parallel link mechanism shown in FIG. 20.
- the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the shapes of the rotating bodies 2a and 2b and the first link members 4a and 4b are provided.
- the configuration of the connection portion between the rotating body 2a and 2b is different from that of the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11. That is, in the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23, through holes 27a and 27b having a C-shaped plane shape are formed in the rotating bodies 2a and 2b.
- the rotating bodies 2a and 2b include connecting portions 28a and 28b that connect the inner peripheral side and the outer peripheral side of the through holes 27a and 27b.
- the rotating bodies 2a and 2b basically have the same planar shape.
- the first link members 4a and 4b of the two link mechanisms 11 are fixed to the connecting portions 28a and 28b of the rotating bodies 2a and 2b, respectively. That is, the first link members 4a and 4b are connected to the rotating bodies 2a and 2b inside the outer peripheral portions of the rotating bodies 2a and 2b. Any method can be used as the method of fixing the first link members 4a and 4b to the connecting portions 28a and 28b of the rotating bodies 2a and 2b.
- the first link members 4a and 4b may be fixed to the connecting portions 28a and 28b by using a fixing member such as a screw.
- the first link member 4b fixed to the connecting portion 28b of the rotating body 2b passes through the inside of the through hole 27a of the rotating body 2a and extends to the tip side link hub 3 side.
- the two rotating bodies 2a and 2b are formed with annular through holes 27a and 27b so as to surround the rotation center axis 12.
- the two rotating bodies 2a and 2b include a first rotating body 2a and a second rotating body 2b arranged on the side where the base end side link hub 1 is located when viewed from the first rotating body 2a.
- the first link member 4b connected to the second rotating body 2b passes through the inside of the through hole 27a of the first rotating body 2a and extends toward the tip side link hub 3.
- the parallel link mechanism can be made smaller than the configuration in which the first link member 4b is arranged outside the rotating bodies 2a and 2b. Further, since the first link member 4b is arranged so as to pass through the through hole 27a formed in an annular shape, even if the rotating body 2b rotates relative to the rotating body 2a, the first link member 4b remains. Does not interfere with the rotating body 2a.
- FIG. 24 is a schematic perspective view showing the configuration of the link operating device according to the seventh embodiment.
- FIG. 25 is a schematic diagram showing the configuration of the link actuating device shown in FIG. 24.
- the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25 is basically a link actuating device using the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23.
- the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25 mainly includes a parallel link mechanism and attitude control drive sources 35a and 35b for driving the parallel link mechanism.
- the base end side link hub 1 is formed so as to extend outward from the outer periphery of the rotating bodies 2a and 2b. That is, the size of the base end side link hub 1 in the plan view is larger than the size of the rotating bodies 2a and 2b in the plan view.
- the planar shape of the base end side link hub 1 may be a circular shape as shown in FIG. 7, but may be any other shape, for example, a polygonal shape such as a quadrangle or a triangle, or an elliptical shape. good.
- Two attitude control drive sources 35a and 35b are fixed to the base end side link hub 1 via fixing portions 36a and 36b. As the attitude control drive sources 35a and 35b, for example, an electric motor or the like can be used.
- the attitude control drive sources 35a and 35b are connected to the rotating bodies 2a and 2b so as to be able to transmit the driving force via the gears 38 and the rotation transmitting members 37a and 37b, respectively.
- the attitude control drive sources 35a and 35b are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction about the rotation center axis 12 in a plan view.
- the attitude control drive sources 35a and 35b may be arranged at different intervals in the circumferential direction.
- the attitude control drive sources 35a and 35b each include a rotation shaft, and a gear 38 is connected to the end of the rotation shaft.
- rotation transmission members 37a and 37b are fixed to the outer peripheral portions of the rotating bodies 2a and 2b by fixing members 47 such as screws.
- the rotation transmission members 37a and 37b are annular members having a gear portion on the outer peripheral portion.
- any method other than the method using the fixing member 47 described above can be adopted as long as the required strength and accuracy can be obtained.
- the rotation transmission members 37a and 37b may be fixed to the rotating bodies 2a and 2b by a method such as adhesion, press fitting, or caulking.
- the gear portions of the rotation transmission members 37a and 37b mesh with the gear 38 connected to the rotation shafts of the attitude control drive sources 35a and 35b.
- the gear 38 and the rotation transmission members 37a and 37b rotate, and as a result, the rotating bodies 2a and 2b can be rotationally driven.
- the first link members 4a and 4b of the link mechanism 11 are fixed to the rotating bodies 2a and 2b by screws as fixing members 46.
- the rotating bodies 2a and 2b are rotated by the attitude control drive sources 35a and 35b, the position of the link mechanism 11 around the rotation center axis 12 is changed. As a result, the posture of the tip side link hub 3 can be changed.
- the link actuating device includes the parallel link mechanism and the attitude control drive sources 35a and 35b.
- the attitude control drive sources 35a and 35b rotate two or more (two) rotating bodies 2a and 2b, and arbitrarily change the attitude of the distal end side link hub 3 with respect to the proximal end side link hub 1.
- the number (two) of the two or more attitude control drive sources 35a and 35b is smaller than the number of degrees of freedom (3) of the posture of the tip side link hub 3.
- the attitude control drive source 35a rotates the rotating body 2a, and the attitude control drive source 35b rotates the rotating body 2b. Therefore, the number of drive sources for attitude control (2) and the number of driveable rotating bodies (2) are equal.
- the rotating bodies 2a and 2b there are two rotating bodies (rotating bodies 2a and 2b), all of which can be rotated by the attitude control drive source.
- the drive source for attitude control such as an external motor
- the external motor directly rotates the rotating body, so that the rotating body has a built-in motor or the like.
- the rotating body can be driven spontaneously (it does not follow the driven rotating body 2z of the first embodiment) as in the second embodiment.
- attitude control drive sources attitude control drive sources 35a and 35b.
- the posture of the tip side link hub 3 has 3 degrees of freedom.
- the number of attitude control drive sources (drive sources) (2) is smaller than the number of degrees of freedom in attitude of the front end side link hub 3 (3).
- the attitude control drive sources 35a and 35b can individually control the plurality of link mechanisms 11 so that the tip side link hub 3 can be operated in a wide range and with precision. Further, by using the parallel link mechanism as described above, a lightweight and compact link operating device can be realized.
- the present embodiment as well, as in the case of the second embodiment, as a result of the inventor's diligent research, when three drive sources for attitude control are prepared in order to make the attitude of the tip side link hub 3 three degrees of freedom. In comparison, the number of members constituting the link actuating device can be reduced. Therefore, the space occupied by the parallel link mechanism due to the reduction of the number of members can be reduced, and the manufacturing cost of the parallel link mechanism can be reduced.
- the link actuating device includes rotation transmitting members 37a and 37b connected to the rotating bodies 2a and 2b.
- the attitude control drive sources 35a and 35b rotate two rotating bodies 2a and 2b via rotation transmission members 37a and 37b.
- the material of the rotation transmitting members 37a and 37b can be selected independently of the materials of the rotating bodies 2a and 2b.
- the two rotating bodies 2a and 2b that can be driven have two drive sources for attitude control 35a similar to those in FIGS. 24 and 25. , 35b may be attached.
- FIG. 26 is a schematic view showing a first modification of the link actuating device according to the seventh embodiment.
- FIG. 27 is a schematic view showing a second modification of the link actuating device according to the seventh embodiment.
- FIG. 28 is a schematic perspective view showing a third modification of the link operating device according to the seventh embodiment.
- the link actuating device shown in FIG. 26 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, except that the rotating bodies 2a and 2b and the rotation transmitting member are integrally formed. It is different from the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25.
- the outer peripheral portions of the rotating bodies 2a and 2b partially protrude to form the rotation transmitting portions 48a and 48b.
- the outer peripheral portions of the rotation transmitting portions 48a and 48b are gear portions that mesh with the gear 38.
- the two rotating bodies 2a and 2b include rotation transmitting portions 48a and 48b.
- the two attitude control drive sources 35a and 35b rotate the two rotating bodies 2a and 2b via the rotation transmission units 48a and 48b.
- the rotation transmitting member is a separate member from the rotating bodies 2a and 2b.
- the number of parts of the link operating device can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
- the link actuating device shown in FIG. 27 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, but has the shapes of the rotating bodies 2a and 2b, the shapes of the rotation transmitting members 37a and 37b, and the attitude control.
- the arrangement of the drive sources 35a and 35b, the shape of the base end side link hub 1, and the configuration of the connection portion of the first link members 4a and 4b to the rotating bodies 2a and 2b are different from those of the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25. ..
- the rotating bodies 2a and 2b of the link actuating device shown in FIG. 27 are formed with through holes 27a and 27b having a C-shaped plane shape, and the inner peripheral surfaces of the through holes 27a and 27b have internal gears.
- the rotation transmission members 37a and 37b are fixed. Any method can be used for fixing the rotation transmission members 37a and 37b to the rotating bodies 2a and 2b, and for example, a method such as press fitting is used.
- the rotation transmission members 37a and 37b have an annular shape.
- a gear portion which is an internal gear, is formed on the inner peripheral surfaces of the rotation transmission members 37a and 37b.
- Gears 38 connected to the rotation shafts of the attitude control drive sources 35a and 35b are arranged on the inner peripheral side of the rotation transmission members 37a and 37b.
- the gear 38 meshes with the gear portions of the rotation transmission members 37a and 37b.
- the rotation transmission members 37a and 37b are fixed to the side wall on the outer peripheral side of the through holes 27a and 27b of the rotating bodies 2a and 2b. Specifically, it is a side wall on the outer peripheral side of the through holes 27a and 27b of the rotating bodies 2a and 2b, and a recess is formed at the end on the base end side link hub 1 side.
- the rotation transmission members 37a and 37b are fixed to the rotating bodies 2a and 2b in a state where the outer peripheral portions of the rotation transmission members 37a and 37b are fitted in the recesses.
- one of the rotation transmitting members 37a and 37b is on the base end side link hub 1 side of the connecting portions 28a and 28b connecting the inner peripheral side portions and the outer peripheral side portions of the through holes 27a and 27b in the rotating bodies 2a and 2b.
- the part is arranged.
- a recess is formed in which the gear 38 can be arranged on the inner peripheral side of the rotation transmitting members 37a and 37b.
- the attitude control drive sources 35a and 35b are installed on the back surface of the base end side link hub 1 (the surface opposite to the surface facing the rotating bodies 2a and 2b).
- the attitude control drive sources 35a and 35b are arranged at positions overlapping with the rotating bodies 2a and 2b in a plan view.
- the rotation shaft 41 of the attitude control drive source 35a is in a state of being inserted into the first through hole formed in the base end side link hub 1 and the through holes 27a and 27b of the rotating bodies 2a and 2b.
- the rotation axis of the attitude control drive source 35b is inserted into the second through hole formed in the base end side link hub 1 and the through hole 27b of the rotating body 2b.
- the gear 38 is connected to the end of each rotation shaft of the attitude control drive sources 35a and 35b.
- the proximal end side link hub 1 is the outer periphery of the rotating bodies 2a and 2b as shown in FIG. 24. Does not include more outwardly protruding parts. Further, the first link members 4a and 4b are connected to the outer periphery of the rotating bodies 2a and 2b in the same manner as the parallel link mechanism shown in FIG.
- the same effect as that of the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25 can be obtained, and the size of the base end side link hub 1 is the link shown in FIGS. 24 and 25. Since it is smaller than the size of the base end side link hub 1 of the actuating device, the occupied volume of the entire link actuating device can be relatively small.
- the link actuating device shown in FIG. 28 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, but the rotational driving force from the attitude control drive sources 35a and 35b to the rotating bodies 2a and 2b.
- the configuration for transmitting the above is different from the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25.
- the pulley 58 is fixed to the rotating shafts of the attitude control drive sources 35a and 35b.
- Belts 57a and 57b are hung between the two pulleys 58 and the rotating bodies 2a and 2b, respectively.
- the inner peripheral surfaces of the belts 57a and 57b are in contact with the outer circumferences of the pulleys 58 fixed to the rotation shafts of the attitude control drive sources 35a and 35b, and are also in contact with the outer circumferences of the rotating bodies 2a and 2b.
- the pulley 58 is rotated, and the rotating bodies 2a and 2b can be rotated via the belts 57a and 57b.
- the link actuating device shown in FIG. 28 can also obtain the same effect as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25.
- any other configuration may be adopted as the configuration for transmitting the driving force from the attitude control drive sources 35a and 35b to the rotating bodies 2a and 2b.
- a bevel gear or a worm gear may be used so that the direction of the rotation axis of the attitude control drive sources 35a and 35b intersects with the direction of the rotation center axis 12 of the rotating bodies 2a and 2b.
- FIG. 29 is a schematic perspective view showing the configuration of the link operating device according to the eighth embodiment.
- FIG. 30 is a schematic diagram showing the configuration of the link actuating device shown in FIG. 29.
- FIG. 31 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XXXI of FIG.
- FIG. 32 is a schematic cross-sectional view of the line segment XXXII-XXXII of FIG. 30.
- the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, but transmits a driving force from the attitude control drive source to the parallel link mechanism.
- the configuration of the mechanism is different from that of the link device shown in FIGS. 24 and 25.
- the parallel link mechanism and the attitude control drive source are provided so as to transmit the driving force in a non-contact manner.
- the parallel link mechanism and the attitude control drive source are magnetically coupled.
- a magnet 67a is fixed to the outer peripheral surface 29a of the rotating body 2a.
- a magnet 67b is fixed to the outer peripheral surface 29b of the rotating body 2b. That is, each rotating body 2a and 2b includes magnets 67a and 67b.
- any method other than the method using the fixing member 47 described above can be adopted as long as the required strength and accuracy can be obtained.
- the magnets 67a and 67b may be fixed to the rotating bodies 2a and 2b by a method such as bonding, press-fitting, or caulking.
- the attitude control drive source includes a yoke portion 65, a plurality of teeth portions 66a and 66b, stator coils 68a and 68b, and a control unit (not shown) that controls the current value flowing through the stator coils 68a and 68b. There is.
- the yoke portion 65 is fixed to the outer peripheral end portion of the base end side link hub 1 and projects toward the distal end side with respect to the outer peripheral end portion.
- the yoke portion 65 is provided so as to face the magnets 67a and 67b in the radial direction about the rotation center axis 12.
- the yoke portion 65 is arranged on the outer peripheral side of the magnets 67a and 67b in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 66a and 66b are fixed to the inner peripheral surface of the yoke portion 65 and project inward in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 66a are arranged so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction.
- the stator coil 68a is wound around each tooth portion 66a.
- the plurality of tooth portions 66a and the stator coil 68a are provided so as to face the magnet 67a in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 66a and the stator coil 68a are arranged on the outer peripheral side of the magnet 67a in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 66b are arranged so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction.
- the stator coil 68b is wound around each tooth portion 66b.
- the plurality of tooth portions 66b and the stator coil 68b are provided so as to face the magnet 67b in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 66b and the stator coil 68b are arranged on the outer peripheral side of the magnet 67b in the radial direction.
- the distance between two adjacent tooth portions 66a and 66b in the circumferential direction is, for example, equal.
- the plurality of tooth portions 66a and the stator coil 68a and the plurality of tooth portions 66b and the stator coil 68b are arranged so as to overlap each other, for example.
- the control unit is provided so as to individually control the current value flowing through the stator coils 68a and 68b.
- the magnets 67a and 67b fixed to the rotating bodies 2a and 2b and the attitude control drive source constitute a so-called inner rotor type motor.
- the magnets 67a and 67b rotate, and as a result, the rotating bodies 2a and 2b can be rotationally driven.
- the rotating bodies 2a and 2b rotate, the position of the link mechanism 11 around the rotation center axis 12 is changed. As a result, the posture of the tip side link hub 3 can be changed.
- Such an inner rotor type motor is a so-called direct drive system because the rotational force is transmitted to the drive target (rotating bodies 2a, 2b). If the rotating bodies 2a and 2b can be driven by using a direct drive type motor, the capacity of the drive source can be reduced. Further, since the motor is a hollow type direct drive type motor and wiring can be built in the hollow portion, the capacity of the entire device can be reduced.
- the parallel link mechanism of the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23, but each of the rotating bodies 2a and 2b has a rotational resistance. The difference is that the bolt 7 is connected to the bolt 7 via a bearing 59 as a reducing means, and the bolt 7 is hollow. Further, as shown in FIG. 31, a shim 33 is sandwiched between the pair of bearings 59 between the rotating body 2a and the bolt 7. A pressing member 71 is provided so as to cover the portion of the rotating body 2a on the inner peripheral side of the through hole 27a and the bearing 59.
- a preload is applied to the bearing 59 by fixing the inner ring of the bearing 59 to the bolt 7 with the bolt 7 and the nut 8.
- the configuration shown in FIG. 31 is the same for the rotating body 2b.
- the parallel link mechanism of the link actuating device according to the present embodiment may have the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23.
- the link operating device according to the present embodiment has basically the same configuration as the link operating device according to the seventh embodiment, the same effect as that of the link operating device according to the seventh embodiment can be obtained.
- the parallel link mechanism and the attitude control drive source are magnetically connected. That is, the link actuating device includes two or more (two) rotating bodies 2a and 2b and an attitude control drive source (yoke portion 65, a plurality of tooth portions 66a and 66b, and a stator coils 68a and 68b) outside the rotating bodies 2a and 2b. , Control unit) is magnetically connected. Therefore, in the link operating device according to the present embodiment, the link operating device according to the seventh embodiment in which the parallel link mechanism (two rotating bodies 2a and 2b) and the attitude control drive source are mechanically connected. In comparison with this, the loss of driving force between the parallel link mechanism and the attitude control drive source is suppressed. As a result, the link operating device according to the present embodiment has higher operating efficiency and energy can be achieved as compared with the link operating device according to the seventh embodiment.
- the speed is higher and higher than that of the link operating device according to the seventh embodiment. It can operate with high precision.
- FIG. 33 is a schematic view showing a first modification of the link actuating device according to the eighth embodiment.
- FIG. 34 is a schematic diagram showing the configuration of the link actuating device shown in FIG. 33.
- FIG. 35 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XXXV of FIG. 34.
- FIG. 36 is a schematic cross-sectional view of the line segment XXXVI-XXXVI of FIG. 34.
- FIG. 37 is a schematic perspective view showing a second modification of the link operating device according to the eighth embodiment.
- FIG. 38 is a schematic view showing a third modification of the link actuating device according to the eighth embodiment.
- the link actuating device shown in FIGS. 33 to 36 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32, but has magnets 77a and 77b fixed to the rotating bodies 2a and 2b and the above-mentioned posture. It differs from the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32 in that the control drive source constitutes a so-called outer rotor type motor.
- the rotating bodies 2a and 2b are located on the proximal end side with respect to the surface connected to the bolt 7 via the bearing 59, and have an inner peripheral surface facing inward in the radial direction.
- the magnets 77a and 77b are fixed to the inner peripheral surfaces of the rotating bodies 2a and 2b.
- the rotating bodies 2a and 2b are formed with recesses recessed with respect to the surface located on the base end side link hub 1 side on the inner peripheral side in the radial direction.
- the inner peripheral surface is composed of the wall surface of each recess.
- the magnets 77a and 77b are arranged in each recess.
- the attitude control drive source includes yoke portions 75a and 75b, a plurality of tooth portions 76a and 76b, stator coils 78a and 78b, and a control unit (not shown) that controls the current value flowing through the stator coils 78a and 78b. is doing.
- the yoke portions 75a and 75b have an inner peripheral surface connected to the outer peripheral surface of the bolt 7.
- the yoke portion 75a is arranged between the bearing 59 connecting the rotating body 2a and the bolt 7 and the bearing 59 connecting the rotating body 2b and the bolt 7.
- the yoke portion 75a is provided so as to face the magnet 77a in the radial direction.
- the yoke portion 75a is arranged on the outer peripheral side of the magnet 77a in the radial direction.
- the yoke portion 75b is arranged on the base end side link hub 1 side of the bearing 59 that connects the rotating body 2b and the bolt 7.
- the yoke portion 75b is provided so as to face the magnet 77b in the radial direction.
- the yoke portion 75b is arranged on the outer peripheral side of the magnet 77b in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 76a and 76b are fixed to the outer peripheral surfaces of the yoke portions 75a and 75b and project outward in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 76a and 76b are arranged in the recesses of the rotating bodies 2a and 2b.
- the plurality of tooth portions 76a are arranged so as to be spaced apart from each other in the above-mentioned circumferential direction.
- the stator coil 78a is wound around each tooth portion 76a.
- the plurality of tooth portions 76a and the stator coil 78a are provided so as to face the magnet 77a in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 76a and the stator coil 78a are arranged on the inner peripheral side of the magnet 77a in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 76b are arranged at intervals from each other in the circumferential direction.
- the stator coil 78b is wound around each tooth portion 76b.
- the plurality of tooth portions 76b and the stator coil 78b are provided so as to face the magnet 77b in the radial direction.
- the plurality of tooth portions 76b and the stator coil 78b are arranged on the inner peripheral side of the magnet 77b in the radial direction.
- the spacing between two adjacent tooth portions 76a and 76b in the circumferential direction is, for example, equal.
- the plurality of tooth portions 76a and the stator coil 78a and the plurality of tooth portions 76b and the stator coil 78b are arranged so as to overlap each other, for example.
- the control unit is provided so as to individually control the current value flowing through the stator coils 78a and 78b.
- the magnets 77a and 77b fixed to the rotating bodies 2a and 2b and the attitude control drive source constitute a so-called outer rotor type motor.
- the magnets 77a and 77b rotate, and as a result, the rotating bodies 2a and 2b can be rotationally driven.
- the rotating bodies 2a and 2b rotate, the position of the link mechanism 11 around the rotation center axis 12 is changed. As a result, the posture of the tip side link hub 3 can be changed.
- Such an outer rotor type motor is a so-called direct drive system because the rotational force is transmitted to the drive target (rotating bodies 2a, 2b). If the rotating bodies 2a and 2b can be driven by using a direct drive type motor, the capacity of the drive source can be reduced. Further, since the motor is a hollow type direct drive type motor and wiring can be built in the hollow portion, the capacity of the entire device can be reduced.
- the link actuating device shown in FIG. 37 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32, but has a rotation amount of two or more (for example, two) rotating bodies 2a and 2b. It differs from the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32 in that it is further provided with a rotation amount detecting mechanism for detection.
- the rotation amount detection mechanism may have an arbitrary configuration as long as it can detect the rotation amount of the rotating bodies 2a and 2b, but is configured as, for example, an optical encoder.
- the rotation amount detecting mechanism for detecting the rotation amount of the rotating body 2a has a detected unit 81a fixed to the rotating body 2a and a detection unit (not shown) for detecting the movement amount of the detected unit 81a.
- the rotation amount detecting mechanism for detecting the rotation amount of the rotating body 2b has a detected unit 81b fixed to the rotating body 2b and a detection unit (not shown) for detecting the movement amount of the detected unit 81b. There is.
- the detected portion 81a is fixed to the outer peripheral portion of the rotating body 2a located on the outer peripheral side of the through hole 27a, and protrudes toward the outer peripheral side from the magnet 67a.
- the detected portion 81a is fixed to, for example, a surface of the rotating body 2a facing the proximal end side.
- the detected portion 81a is arranged, for example, between the stator coils 68a and 68b.
- the outer peripheral end portion of the detected portion 81a is arranged on the outer peripheral side of the stator coils 68a and 68b and on the inner peripheral side of the yoke portion 65, for example.
- the detection unit that detects the movement amount of the detected unit 81a is fixed to, for example, the yoke portion 65.
- the detected portion 81b is fixed to the outer peripheral portion of the rotating body 2b located on the outer peripheral side of the through hole 27b, and protrudes toward the outer peripheral side of the magnet 67b.
- the detected portion 81b is fixed to, for example, a surface of the rotating body 2b facing the proximal end side.
- the detected portion 81b is arranged, for example, below the stator coil 68b.
- the outer peripheral end portion of the detected portion 81b is arranged on the outer peripheral side of the stator coil 68b and on the inner peripheral side of the yoke portion 65, for example.
- the detection unit that detects the movement amount of the detected unit 81b is fixed to, for example, the yoke portion 65.
- Each detection unit has, for example, facing portions arranged so as to face each other with the outer peripheral ends of the detected portions 81a and 81b in the direction along the rotation center axis 12.
- One of the facing portions located on the proximal end side with respect to the detected portions 81a and 81b and the portion located on the distal end side with respect to the detected portions 81a and 81b are configured as a light emitting portion and the other as a light receiving portion.
- the optical axis reaching the light receiving portion from the light emitting portion is, for example, parallel to the direction along the rotation center axis 12.
- the detection units are arranged at intervals from each other in the circumferential direction, for example, in a plan view.
- the rotation amount detection mechanism detects each rotation amount of the rotating bodies 2a and 2b from each movement amount of the detected portions 81a and 81b detected by each detection unit. -Compared to the link actuating device shown in FIG. 32, the operation of the front end side link hub 3 can be controlled more precisely based on the amount of rotation.
- the link actuating device shown in FIG. 38 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 33 to 36, but has a rotation amount detecting mechanism for detecting the rotation amount of the rotating bodies 2a and 2b. Further, it is different from the link actuating device shown in FIGS. 33 to 36 in that it is provided.
- the rotation amount detection mechanism of the link actuating device shown in FIG. 38 basically has the same configuration as the rotation amount detection mechanism of the link actuating device shown in FIG. 37, but is directed toward the inner peripheral side of the magnets 77a and 77b. It is different from the link actuating device shown in FIGS. 33 to 36 in that it has a detection unit 83a and 83b protruding from the surface and a detection unit fixed to the bolt 7.
- the detected portion 83a is fixed to the outer peripheral portion of the rotating body 2a located on the outer peripheral side of the magnet 77a, and protrudes toward the inner peripheral side of the magnet 77a.
- the detected portion 83a is fixed to, for example, a surface of the rotating body 2a facing the proximal end side.
- the outer peripheral end portion of the detected portion 83a is arranged so as to overlap the stator coil 78a in a plan view, for example.
- the outer peripheral end portion of the detected portion 83a is arranged on the outer peripheral side of the yoke portion 75a.
- the detection unit 84a that detects the movement amount of the detected unit 83a is fixed to, for example, the yoke portion 75a.
- the detected portion 83b is fixed to the outer peripheral portion of the rotating body 2b located on the outer peripheral side of the magnet 77b, and protrudes toward the inner peripheral side of the magnet 77b.
- the detected portion 83b is fixed to, for example, a surface of the rotating body 2b facing the proximal end side.
- the outer peripheral end portion of the detected portion 83b is arranged so as to overlap the stator coil 78b in a plan view, for example.
- the outer peripheral end of the detected portion 83b is arranged on the outer peripheral side of the yoke portion 75b.
- a detection unit (not shown) that detects the amount of movement of the detected unit 83b is fixed to, for example, a yoke unit 75b.
- Each detection unit has, for example, facing portions arranged so as to face each other with the inner peripheral end portions of the detected portions 83a and 83b in the direction along the rotation center axis 12.
- One of the facing portions located on the proximal end side with respect to the detected portions 83a and 83b and the portion located on the distal end side with respect to the detected portions 83a and 83b are configured as a light emitting portion and the other as a light receiving portion.
- the detection units are arranged at intervals from each other in the circumferential direction, for example, in a plan view.
- the rotation amount of each of the rotating bodies 2a and 2b is detected by the rotation amount detecting unit (rotation amount detecting mechanism), so that the link operating device shown in FIGS. 33 to 36 is compared with the link operating device shown in FIGS. 33 to 36.
- the operation of the tip side link hub 3 can be controlled more precisely based on the amount of rotation.
- each of the above-mentioned link actuating devices for example, the link actuating device shown in FIGS. 24 to 26 and the link actuating device shown in FIG. 28, also has the rotation amount detecting mechanism shown in FIG. 37 or FIG. 38. good.
- Each detection unit is fixed to, for example, a base end side link hub 1 and is fixed to a support member protruding toward the tip end side on the outer peripheral side of the rotating bodies 2a and 2b.
- Each detection unit is arranged at a distance from the attitude control drive source in the circumferential direction, for example, in a plan view.
- FIG. 39 is a schematic diagram showing the configuration of the parallel link mechanism according to the ninth embodiment.
- the parallel link mechanism shown in FIG. 39 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 1 to 4, but the shapes and arrangements of the rotating bodies 2a and 2b are shown in FIGS. 1 to 4. It is different from the parallel link mechanism.
- the rotating bodies 2a and 2b are provided in an annular shape.
- the rotating bodies 2a and 2b are arranged side by side in the radial direction so that the respective rotation center axes 12 coincide with each other.
- the dimensions of the rotating bodies 2a and 2b are different from each other.
- the inner diameter of the rotating body 2a is longer than the outer diameter of the bolt 7.
- the outer diameter of the rotating body 2a is shorter than the inner diameter of the rotating body 2b.
- the rotating body 2a is arranged on a first circumference centered on the rotation center axis 12 in a plan view.
- the rotating body 2b is arranged on a second circumference centered on the rotation center axis 12 in a plan view and having a radius longer than the first circumference.
- the rotating body 2a is arranged in a space surrounded by the inner peripheral surface of the rotating body 2b.
- the rotating body 2a is connected to the bolt 7 via a bearing 99a.
- the inner ring of the bearing 99a is fixed to the bolt 7.
- the outer ring of the bearing 99a is fixed to the rotating body 2a.
- the rotating body 2b is connected to the rotating body 2a via a bearing 99b.
- the inner ring of the bearing 99b is fixed to the rotating body 2a.
- the outer ring of the bearing 99b is fixed to the rotating body 2b.
- bearings 99a and 99b rolling bearings such as ball bearings can be used.
- the distances between the rotating bodies 2a and 2b and the proximal end side link hub 1 are provided to be equal to each other.
- the lengths of the first link members 4a and 4b are provided to be equal to each other.
- the rotating bodies 2a and 2b are not stacked in the direction along the rotation center axis 12, but are arranged side by side in the radial direction so that the respective rotation center axes 12 coincide with each other. Therefore, as compared with the parallel link mechanism shown in FIGS. 1 to 4, miniaturization in the direction along the rotation center axis 12 is realized.
- FIG. 40 is a schematic diagram showing the configuration of the link operating device according to the tenth embodiment.
- the link actuating device shown in FIG. 40 is basically a link actuating device using the parallel link mechanism shown in FIG. 39.
- the link actuating device shown in FIG. 40 mainly includes a parallel link mechanism and an attitude control drive source for driving the parallel link mechanism.
- the parallel link mechanism and the attitude control drive source are mechanically connected in the direction along the rotation center axis 12.
- attitude control drive sources 95a and 95b are fixed to the base end side link hub 1.
- the attitude control drive sources 95a and 95b are connected to the rotating bodies 2a and 2b so as to be able to transmit the driving force via the rotation transmitting members 97a and 97b and the bevel gears 98a and 98b, respectively.
- the attitude control drive source 95b is not shown.
- the attitude control drive source 95a is arranged on the first circumference centered on the rotation center axis 12 in a plan view.
- the attitude control drive source 95b is arranged on a second circumference centered on the rotation center axis 12 and having a radius longer than the first circumference in a plan view.
- the attitude control drive sources 95a and 95b include a rotating shaft, respectively, and bevel gears 98a and 98b are connected to the ends of the rotating shafts. Further, the rotation transmitting members 97a and 97b are fixed to the surfaces of the rotating bodies 2a and 2b facing the proximal end side.
- the rotation transmission members 97a and 97b are annular members and have a bevel gear portion on one surface in the axial direction thereof.
- any method can be adopted as long as the required strength and accuracy can be obtained.
- the rotation transmission members 97a and 97b may be fixed to the rotating bodies 2a and 2b by a method such as adhesion, press fitting, or caulking.
- the bevel gears of the rotation transmission members 97a and 97b mesh with the bevel gears 98a and 98b connected to the rotation shafts of the attitude control drive sources 95a and 95b.
- the bevel gears 98a and 98b and the rotation transmission members 97a and 97b rotate, and as a result, the rotating bodies 2a and 2b can be rotationally driven.
- the parallel link mechanism and the attitude control drive source may be magnetically connected in the direction along the rotation center axis 12. That is, the transmission mechanism for transmitting the driving force from the attitude control drive source to the parallel link mechanism in the link operating device according to the tenth embodiment has basically the same configuration as that in the link operating device according to the eighth embodiment. You may be.
- a magnet (not shown) fixed to the rotating bodies 2a and 2b and a stator coil (not shown) fixed to the base end side link hub 1 face each other in a direction along the rotation center axis 12. It may be different from the link actuating device according to the eighth embodiment in that it is arranged so as to do so.
- the link operating device may further include a rotation amount detecting mechanism (not shown) for detecting the rotation amount of the rotating bodies 2a and 2b.
- a rotation amount detection mechanism may have basically the same configuration as the rotation amount detection mechanism of the link actuating device shown in FIG. 37.
- Each detection unit is fixed to, for example, a surface of the rotating bodies 2a and 2b facing the proximal end side. Further, each detection unit may be fixed to, for example, the outer ring of the bearing 99a, the inner ring of the bearing 99b, or the surface facing the base end side of the outer ring.
- Each detection unit is fixed to, for example, a base end side link hub 1, and has facing portions arranged so as to face each other with an end portion located on the base end side of each detected portion in the radial direction. ing.
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Abstract
Description
この発明は、パラレルリンク機構およびリンク作動装置に関する。 The present invention relates to a parallel link mechanism and a link actuating device.
従来、医療機器や産業機器などの各種装置に用いられるパラレルリンク機構が知られている(たとえば、特許文献1および特許文献2参照)。
Conventionally, a parallel link mechanism used for various devices such as medical devices and industrial devices is known (see, for example,
特許文献1のパラレルリンク機構は、構成が比較的簡単であるが、各リンクの作動角が小さい。このため、トラベリングプレートの作動範囲を大きく設定すると、リンク長が長くなることにより、機構全体の寸法が大きくなって装置の大型化を招くという問題がある。したがって、コンパクトな構成が必要とされるとともに、精密かつ広範な作動範囲が要求される用途に用いることは難しかった。
The parallel link mechanism of
特許文献2のリンク作動装置は、基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとを、4節連鎖の3組以上のリンク機構を介して連結した構成としている。特許文献2のリンク作動装置は、コンパクトでありながら、精密かつ広範な作動範囲の動作が可能である。 The link actuating device of Patent Document 2 has a configuration in which a link hub on the proximal end side and a link hub on the distal end side are connected via three or more sets of link mechanisms in a four-node chain. The link actuating device of Patent Document 2 is compact, yet can operate with a precise and wide operating range.
しかし、特許文献2のリンク作動装置では、3組以上のリンク機構に設けた姿勢制御用の駆動源に対して、先端側のリンクハブが回転2自由度で動作する。そのため、さらなる回転自由度を加えるには、リンク作動装置の外側に装置全体を回転させる機構を必要とする。この結果、装置全体が大型化するという問題があった。また、構造上、リンク機構の折れ角に応じて先端側のリンクハブの回転半径が変化するとともに、当該先端側のリンクハブの回転移動における回転中心の位置を固定できない。すなわち、基端側のリンクハブから見て先端側のリンクハブは固定された回転中心から一定の半径を有する球面上を移動できないため、先端側のリンクハブの動作をイメージしにくいといった課題があった。 However, in the link actuating device of Patent Document 2, the link hub on the tip side operates with two degrees of freedom of rotation with respect to the drive source for attitude control provided in three or more sets of link mechanisms. Therefore, in order to add more degrees of freedom of rotation, a mechanism for rotating the entire device is required outside the link actuating device. As a result, there is a problem that the entire device becomes large. Further, due to the structure, the radius of gyration of the link hub on the tip side changes according to the bending angle of the link mechanism, and the position of the center of rotation in the rotational movement of the link hub on the tip side cannot be fixed. That is, since the link hub on the tip side cannot move on a spherical surface having a certain radius from the fixed center of rotation when viewed from the link hub on the base end side, there is a problem that it is difficult to imagine the operation of the link hub on the tip side. rice field.
この発明の目的は、固定された回転中心から一定の半径を有する球面上を先端部材が移動可能であるとともに、コンパクト、低コストで高い回転自由度を有するパラレルリンク機構およびリンク作動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a parallel link mechanism and a link actuating device in which the tip member can move on a spherical surface having a constant radius from a fixed center of rotation, and which is compact, low cost, and has a high degree of freedom of rotation. That is.
本開示に従ったパラレルリンク機構は、基端側リンクハブと、2つ以上のリンク機構と、駆動可能な2つ以上の回転体と、先端側リンクハブとを備える。2つ以上の回転体は、上記2つ以上のリンク機構の少なくとも1つのリンク機構と接続される。2つ以上の回転体は、基端側リンクハブと回転自在に連結される。2つ以上のリンク機構のそれぞれは、第1リンク部材と第2リンク部材とを含む。第2リンク部材は、第1リンク部材に第1回転対偶部において回転可能に接続される。第2リンク部材は、先端側リンクハブに第2回転対偶部において回転可能に接続される。第1リンク部材は、2つ以上の回転体に固定される。2つ以上のリンク機構において、第1回転対偶部の第1中心軸と、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る。2つ以上の回転体の回転中心軸は球面リンク中心点と交わる。2つ以上の回転体の数は、先端側リンクハブの姿勢の自由度の数よりも少ない。 The parallel link mechanism according to the present disclosure includes a base end side link hub, two or more link mechanisms, two or more driveable rotating bodies, and a front end side link hub. The two or more rotating bodies are connected to at least one link mechanism of the two or more link mechanisms. Two or more rotating bodies are rotatably connected to the base end side link hub. Each of the two or more linkages includes a first link member and a second link member. The second link member is rotatably connected to the first link member at the first rotational pair even portion. The second link member is rotatably connected to the tip end side link hub at the second rotational pair even portion. The first link member is fixed to two or more rotating bodies. In two or more link mechanisms, the first central axis of the first rotational pair even portion and the second central axis of the second rotational pair even portion intersect at the spherical link center point. The rotation center axes of two or more rotating bodies intersect the spherical link center points. The number of two or more rotating bodies is less than the number of degrees of freedom in the posture of the tip side link hub.
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と、姿勢制御用駆動源とを備える。姿勢制御用駆動源は、2つ以上の回転体を回転させ、基端側リンクハブに対する先端側リンクハブの姿勢を任意に変更する。 The link actuating device according to the present disclosure includes the above-mentioned parallel link mechanism and a drive source for attitude control. The attitude control drive source rotates two or more rotating bodies, and arbitrarily changes the attitude of the tip side link hub with respect to the base end side link hub.
上記によれば、固定された回転中心から一定の半径を有する球面上を先端部材が移動可能であるとともに、コンパクト、低コストで高い回転自由度を有するパラレルリンク機構およびリンク作動装置が得られる。 According to the above, a parallel link mechanism and a link actuating device can be obtained, in which the tip member can move on a spherical surface having a certain radius from a fixed center of rotation, and which is compact, low cost, and has a high degree of freedom of rotation.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numbers, and the description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
<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の矢印60に沿った方向から見た先端側リンクハブおよびリンク機構の部分模式図である。図4は、図2の線分IV-IVにおける断面模式図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the first embodiment. FIG. 2 is a front schematic view of the parallel link mechanism shown in FIG. FIG. 3 is a partial schematic view of the front end side link hub and the link mechanism seen from the direction along the
図1~図4に示したパラレルリンク機構は、基端側リンクハブ1と、3つのリンク機構11と、2つの駆動可能な回転体2a,2bと、従動回転体2zと、先端側リンクハブ3とを備える。基端側リンクハブ1は、円盤状の部材である。なお、図1に示した基端側リンクハブ1の平面形状は円形状であるが、当該平面形状は三角形状、四角形状などの多角形状、あるいは楕円形状、半円形状など他の任意の形状であってもよい。また、基端側リンクハブ1は図1に示すような板状体であってもよいが、他の任意の形状であってもよく、他の機械装置の一部であってもよい。また、リンク機構11の数は3以上であればよく、たとえば4または5としてもよい。回転体2a,2bの数は1以上であればよい。
The parallel link mechanisms shown in FIGS. 1 to 4 include a base end
2つの回転体2a,2bは、それぞれの回転中心軸12が一致するように積層された状態で基端側リンクハブ1と回転可能に連結される。2つの回転体2a,2bは、固定部材としてのボルト7とナット8とにより基端側リンクハブ1に接続されている。2つの回転体2a,2bには上記ボルト7を通すため中央部に穴が形成されている。ボルト7の端に位置する頭部と回転体2aとの間にはワッシャ9が配置されている。積層された2つの回転体2a,2bの間には回転抵抗低減部材19がそれぞれ配置されている。2つの回転体2a,2bは駆動可能、すなわち自力で回転などの動きが可能である。回転体2a,2bを回転中心軸12周りに駆動可能とするために、図2に図示されないが、回転体2a,2bには図示されないモータが内蔵されてもよい。あるいは回転体2a,2bの全体をモータとして構成してもよい。このようなモータは、その回転力を駆動対象(回転体2a,2b)に伝達するため、いわゆるダイレクト駆動方式である。ダイレクト駆動方式のモータを用いれば、駆動源の容量を小さくできる。また当該モータを中空式のダイレクト駆動方式のモータとすれば、中空部分に配線を内蔵できるため、装置全体の容量を小さくできる。
The two
一方、従動回転体2zは回転体2a,2bのように駆動可能ではなく、モータなどは内蔵されない。従動回転体2zはたとえば駆動する回転体2a,2bなどの他の部材に追随して動く、あるいは駆動源以外の他の手法により動く、いわゆる従動が可能な回転体である。この意味で従動回転体2zは回転体2a,2bとは区別される。各図では従動回転体2zは回転体2a,2bと同様にボルト7を通すために中央部に穴が形成されている。これにより回転体2a,2bの回転駆動によりそれに追随するように従動回転体2zが回転してもよい。あるいは上記以外の手法により、従動回転体2zは回転体2a,2bとは異なる機構で従動的に回転してもよい。
On the other hand, the driven rotating
なお、積層された2つの回転体2a,2bおよび従動回転体2zのうち最も基端側リンクハブ1側に位置する従動回転体2zと基端側リンクハブ1との間にも回転抵抗低減部材19が配置されている。
Of the two stacked
2つの回転体2a,2bおよび従動回転体2zは、平面形状がほぼ円形状である。2つの回転体2a,2bおよび従動回転体2zは、それぞれの外周部にリンク機構11を接続するための突出部が形成されている。突出部は回転体2a,2b、従動回転体2zの外周端面から外側に突出した凸形状部である。回転体2a,2b、従動回転体2zの合計3つは、上記3つのリンク機構11のそれぞれと上記突出部において接続される。
The two
3つのリンク機構11のそれぞれは、第1リンク部材4a~4cと第2リンク部材6a~6cとを含む。1つめの第1リンク部材4aは、回転体2aの突出部に固定される。2つめの第1リンク部材4bは回転体2bの突出部に固定される。3つめの第1リンク部材4cは従動回転体2zの突出部に固定される。第1リンク部材4a~4cを回転体2a,2b、従動回転体2zの突出部に固定する方法は、任意の方法を用いることができる。たとえば、固定部材としてのネジ56によって第1リンク部材4a~4cを回転体2a,2b、従動回転体2zに固定してもよい。あるいは、第1リンク部材4a~4cを回転体2a,2b、従動回転体2zに溶接して固定してもよく、接着剤層を介して固定してもよい。
Each of the three
第1リンク部材4a~4cは、屈曲部を有する柱状の形状を有している。第1リンク部材4a~4cの長さは互いに異なっている。最も基端側リンクハブ1に近い位置に配置された従動回転体2zに接続された第1リンク部材4cが最も長くなっている。また、最も基端側リンクハブ1から遠くに配置された回転体2aに接続された第1リンク部材4aが最も短くなっている。第1リンク部材4a~4cは、回転体2a,2b、従動回転体2zの表面に垂直な方向に伸びる第1部分と、第1部分の伸びる方向に対して斜めに伸びる第2部分と、第1部分と第2部分との接続部である上記屈曲部とを含む。図2に示すように、第1リンク部材4a~4cの第1部分の一方端部が回転体2a,2b、従動回転体2zに固定されている。第1部分の上記一方端部と反対側の他方端部が、第2部分の一方端部と接続されている。第2部分において一方端部と反対側の他方端部が第2リンク部材6a~6cとそれぞれ回転可能に接続されている。第2部分は、一方端部から他方端部に向けて、回転体2a,2b、従動回転体2zの回転中心軸12から徐々に離れるように構成されている。つまり、第1リンク部材4a~4cの第2部分の伸びる方向は、回転中心軸12に対して傾斜している。
The
1つめの第2リンク部材6aは、第1リンク部材4aに第1回転対偶部25aにおいて回転可能に接続される。2つめの第2リンク部材6bは、第1リンク部材4bに第1回転対偶部25bにおいて回転可能に接続される。3つめの第2リンク部材6cは、第1リンク部材4cに第1回転対偶部25cにおいて回転可能に接続される。第1回転対偶部25a~25cは、それぞれ第1中心軸15a~15cを有する。第1中心軸15a~15cは、回転中心軸12に向かう方向に伸びている。また、第1中心軸15a~15cは、回転中心軸12に近づくにつれて回転体2a,2b、従動回転体2zから離れるように、回転中心軸12に対して傾斜している。
The first
第1回転対偶部25a~25cの構造は、任意の構成とすることができる。たとえば、第1回転対偶部25a~25cは、第1中心軸15a~15cに沿って伸びる軸部と、当該軸部が挿入される貫通穴が形成された第1リンク部材4a~4cの部分と、当該軸部が挿入される貫通穴が形成された第2リンク部材6a~6bの部分とにより構成されていてもよい。この場合、軸部を中心軸として第1リンク部材4a~4cおよび第2リンク部材6a~6cは回転可能となっている。第1リンク部材4a~4cおよび第2リンク部材6a~6cの貫通穴から軸部が抜けることを防止するため、軸部の両端にはたとえば位置決め部材としてのナットが固定されていてもよい。
The structure of the first rotation paired
あるいは、軸部が第1リンク部材4a~4cおよび第2リンク部材6a~6cのいずれか一方に接続されており、当該軸部が第1リンク部材4a~4cおよび第2リンク部材6a~6cのいずれか他方に形成された貫通穴に挿入された状態となっていてもよい。軸部に対して第1リンク部材4a~4cおよび第2リンク部材6a~6cのいずれか他方が回転可能になっていてもよい。軸部の先端部には貫通穴から軸部が抜けることを防止するための位置決め部材としてのナットなどが固定されていてもよい。
Alternatively, the shaft portion is connected to either one of the
第2リンク部材6a~6cは、第1中心軸15a~15cの伸びる方向と交差する方向に伸びる第1部分と、当該第1部分の先端部から第1中心軸15a~15cに沿って伸びる第2部分とを含む。第1部分の上記先端部と反対側の根元部は、第1リンク部材4a~4cと回転可能に接続された第1回転対偶部25a~25cの一部となっている。
The
第2リンク部材6a~6cは、先端側リンクハブ3に第2回転対偶部26a~26cにおいて回転可能に接続される。第2回転対偶部26a~26cは、それぞれ第2中心軸16a~16cを有する。具体的には、第2回転対偶部26a~26cは、第2中心軸16a~16cに沿って伸びる軸部と、当該軸部を挿入する貫通穴が形成された先端側リンクハブ3の突出部と、当該突出部を挟むように配置され、軸部を挿入する貫通穴が形成された一対の壁部とを含む。一対の壁部は第2リンク部材6a~6cの第2部分の先端部に形成されている。軸部はボルト17とナット18とにより構成される。軸部を中心として、先端側のリンクハブ3の突出部と第2リンク部材6a~6cとは回転可能になっている。一対の壁部と先端側リンクハブ3の突出部との間には、図3に示すように回転抵抗低減部材29が配置されている。回転抵抗低減部材29としては、上述した一対の壁部および突出部との間の摩擦係数を低減できる任意の部材を用いることができる。たとえば、回転抵抗低減部材29として摩擦係数がより低い樹脂製のシム・ワッシャなどを用いることができる。
The
第2中心軸16a~16cは、第1中心軸15a~15cと異なる方向に伸びるとともに、回転体2a,2b、従動回転体2zの回転中心軸12に向かう方向に伸びている。第2中心軸16a~16cは、回転体2a,2b、従動回転体2zの回転中心軸12にたとえば直交する方向に伸びている。
The second
3つのリンク機構11において、第1回転対偶部25a~25cの第1中心軸15a~15cと、第2回転対偶部26a~26cの第2中心軸16a~16cとは球面リンク中心点30で交わる。3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zの回転中心軸12は球面リンク中心点30と交わる。上記のような関係を満たせば第1回転対偶部25a~25cおよび第2回転対偶部26a~26cの配置は任意に変更できる。図3からわかるように、3つの第2リンク部材6a~6cのそれぞれにおいて、先端側リンクハブ3側から視て(以下、平面視)第1中心軸15a~15cと第2中心軸16a~16cとのなす角度が実質的に90°である。また、球面リンク中心点30を中心とした周方向において、第1中心軸15a~15cは等間隔に配置されている。本実施の形態のパラレルリンク機構は、各回転対偶部の各中心軸および各回転体の各回転中心軸のすべてが1点(球面リンク中心点30)で交わるように配置されている限り、各リンク機構11の配置を変更してもよい。
In the three
先端側リンクハブ3の平面形状は六角形状であるが、他の任意の多角形状であってもよい。当該平面形状は円形状、楕円形状など任意の形状であってもよい。
The planar shape of the tip
3つのリンク機構11は、平面視において円周上に等間隔に配置されている。すなわち、の第1中心軸15a~15cについて、平面視において球面リンク中心点30から見て隣接する2つの第1中心軸のなす角度が120°である。また、第2中心軸16a~16cについて、平面視において球面リンク中心点30から見て隣接する2つの第2中心軸のなす角度が120°である。なお、3つのリンク機構11を平面視において円周上に異なる間隔で配置してもよい。
The three
<パラレルリンク機構の動作>
図5は、図1に示したパラレルリンク機構の動作を説明するための斜視模式図である。図6は、図1に示したパラレルリンク機構の動作を説明するための斜視模式図である。図7は、図6に示したパラレルリンク機構の上面模式図である。
<Operation of parallel link mechanism>
FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG. FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG. FIG. 7 is a schematic top view of the parallel link mechanism shown in FIG.
図5に示すように、全ての回転体2a,2b(および従動回転体2z)を図5の矢印に示すように同方向に同角度だけ回転させることで、先端側リンクハブ3の姿勢を維持したまま先端側リンクハブ3を回転中心軸12(図2参照)を中心に回転させることができる。このとき、少なくとも回転体2a,2b(および従動回転体2z)の突出部間の相対的な位置関係は維持される。
As shown in FIG. 5, the posture of the tip
また、図6に示すように、3つの回転体2a,2b、従動回転体2zの回転方向や回転角度を異ならせることにより、基端側リンクハブ1に対する先端側リンクハブ3の姿勢を任意に変更できる。つまり、2つの回転体2a,2b(および従動回転体2z)の回転角度を制御することにより、球面リンク中心点30から見た先端側リンクハブ3の姿勢における折れ角θ1、旋回角θ2および回転角を制御できる。つまり、先端側リンクハブ3の姿勢は折れ角θ1、旋回角θ2および回転角という3自由度を有する。
Further, as shown in FIG. 6, by making the rotation directions and rotation angles of the three
ここで、折れ角θ1とは、図6に示すように、第2中心軸16a~16cのすべてに垂直であって球面リンク中心点30を通る直線である先端側リンクハブ中心軸31と、回転体2a,2b、従動回転体2zの回転中心軸12とのなす角度である。図7に示すように、旋回角θ2とは、球面リンク中心点30を通り、回転中心軸12が垂直に交わる平面(XY平面)に上記先端側リンクハブ中心軸31を投影した直線と、XY平面において球面リンク中心点30を原点として設定したX軸とのなす角度である。また、回転角とは、基端側リンクハブ1に対して回転中心軸12を中心に先端側リンクハブ3が図5の矢印に示すように回転する場合の回転角度である。
Here, as shown in FIG. 6, the bending angle θ1 is a rotation with the tip side link hub
本実施の形態においては、3つの回転体のうち、駆動可能(他の部材の動きにつられて動くのではなく自力で回転することが可能)な回転体は、たとえば回転体2a,2bの2つのみである。一方、先端側リンクハブ3の姿勢は3自由度である。つまり駆動可能な回転体2a,2bの数(2つ)は、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数(3)よりも少ない。従動回転体2zが他の駆動源または手法により従動することに伴い、3本のリンク機構11のうちたとえば第1リンク部材4cおよび第2リンク部材6cは、たとえば第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bの駆動に倣って従動する。
In the present embodiment, among the three rotating bodies, the rotating body that can be driven (it is possible to rotate by itself instead of moving along with the movement of other members) is, for example, 2 of
<作用効果>
本開示に従ったパラレルリンク機構は、基端側リンクハブ1と、3つ以上のリンク機構11と、3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zと、先端側リンクハブ3とを備える。3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zは、上記3つ以上のリンク機構11のそれぞれと接続される。3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zは、それぞれの回転中心軸12が一致するように積層された状態で基端側リンクハブ1と回転自在に連結される。3つ以上のリンク機構11のそれぞれは、第1リンク部材4a~4cと第2リンク部材6a~6cとを含む。第1リンク部材4a~4cは、3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zのうちの1つに固定される。第2リンク部材6a~6cは、第1リンク部材4a~4cに第1回転対偶部25a~25cにおいて回転可能に接続される。第2リンク部材6a~6cは、先端側リンクハブ3に第2回転対偶部26a~26cにおいて回転可能に接続される。3つ以上のリンク機構11において、第1回転対偶部25a~25cの第1中心軸15a~15cと、第2回転対偶部26a~26cの第2中心軸16a~16cとは球面リンク中心点30で交わる。3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zの回転中心軸12は球面リンク中心点30と交わる。3つ以上の回転体2a,2b、従動回転体2zのうち駆動可能な回転体2a,2bの数(2つ)は、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数(3)よりも少ない。
<Action effect>
The parallel link mechanism according to the present disclosure includes a proximal end
このようにすれば、基端側リンクハブ1に対して先端側リンクハブ3を、回転3自由度で動作させることができる。つまり、3つの回転体2a,2b、従動回転体2zを回転させることにより、基端側リンクハブ1に対して先端側リンクハブ3を、球面リンク中心点30を中心とした球面に沿って移動させることができるとともに、回転中心軸12を中心として先端側リンクハブ3を回転させることができる。また、回転体2a,2b、従動回転体2zの回転運動により先端側リンクハブ3の姿勢を制御するので、上記パラレルリンク機構を用いたコンパクトなリンク作動装置を実現できる。さらに、先端側リンクハブ3が、球面リンク中心点30を中心とした球面に沿って移動するので、先端側リンクハブ3の動作をイメージしやすい。
By doing so, the tip
本件の発明者は鋭意研究の末、駆動可能な回転体の数を先端側リンクハブの自由度の数よりも少なくすることが可能であることを見出した。具体的には、本実施の形態のように、回転体は従動回転体2zを含めると合計3つであるが、そのうち駆動可能なモータとして機能しうるものは2つのみ(回転体2a,2b)である。
After diligent research, the inventor of this case found that the number of driveable rotating bodies can be made smaller than the number of degrees of freedom of the tip-side link hub. Specifically, as in the present embodiment, there are a total of three rotating bodies including the driven rotating
通常、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数を3とするためには、駆動源としての回転体が自由度と同数である3つ必要と考えられる。しかしたとえば2つの回転体2a,2bのモータなどの駆動を他の1つの従動回転体2zにも同期させることで、従動回転体2zも回転可能となる。これは1つの回転体の駆動が複数の機構の動作に影響を与えるという知見が得られたことに基づく。その結果、上記の折れ角、旋回角に加え、全体の回転角が、先端側リンクハブ3の姿勢を決めるために自在に制御できる。このため本実施の形態においては、先端側リンクハブ3の姿勢は3自由度であり、リンク機構11は3つである。
Normally, in order to set the number of degrees of freedom in the posture of the front end
(実施の形態2)
<パラレルリンク機構の構成>
図8は、実施の形態2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9は、図8に示したパラレルリンク機構の正面模式図である。図10は、図9の矢印60に沿った方向から見た先端側リンクハブおよびリンク機構の部分模式図である。図11は、図9の線分XI-XIにおける断面模式図である。
(Embodiment 2)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 8 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the second embodiment. FIG. 9 is a front schematic view of the parallel link mechanism shown in FIG. FIG. 10 is a partial schematic view of the front end side link hub and the link mechanism seen from the direction along the
図8~図11に示したパラレルリンク機構は、基端側リンクハブ1と、2つのリンク機構11と、2つの回転体2a,2bと、先端側リンクハブ3とを備える。基端側リンクハブ1は、円盤状の部材である。なお、図8に示した基端側リンクハブ1の平面形状は円形状であるが、当該平面形状は三角形状、四角形状などの多角形状、あるいは楕円形状、半円形状など他の任意の形状であってもよい。また、基端側リンクハブ1は図8に示すような板状体であってもよいが、他の任意の形状であってもよく、他の機械装置の一部であってもよい。
The parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11 includes a base end
2つの回転体2a,2bは、それぞれの回転中心軸12が一致するように積層された状態で基端側リンクハブ1と回転可能に連結される。2つの回転体2a,2bは、固定部材としてのボルト7とナット8とにより基端側リンクハブ1に接続されている。2つの回転体2a,2bには上記ボルト7を通すため中央部に穴が形成されている。ボルト7の端に位置する頭部と回転体2aとの間にはワッシャ9が配置されている。積層された2つの回転体2a,2bの間には回転抵抗低減部材19がそれぞれ配置されている。2つの回転体2a,2bは駆動可能、すなわち自力で回転などの動きが可能である。回転体2a,2bを回転中心軸12周りに駆動可能とするために、図9に図示されないが、回転体2a,2bには図示されないモータが内蔵されてもよい。あるいは回転体2a,2bの全体をモータとして構成してもよい。このようなモータは、その回転力を駆動対象(回転体2a,2b)に伝達するため、いわゆるダイレクト駆動方式である。ダイレクト駆動方式のモータを用いれば、駆動源の容量を小さくできる。また当該モータを中空式のダイレクト駆動方式のモータとすれば、中空部分に配線を内蔵できるため、装置全体の容量を小さくできる。また、積層された2つの回転体2a,2bのうち基端側リンクハブ1側に位置する回転体2bと基端側リンクハブ1との間にも回転抵抗低減部材19が配置されている。
The two
2つの回転体2a,2bは、平面形状がほぼ円形状である。2つの回転体2a,2bは、それぞれの外周部にリンク機構11を接続するための突出部が形成されている。突出部は回転体2a,2bの外周端面から外側に突出した凸形状部である。2つの回転体2a,2bは、上記2つのリンク機構11のそれぞれと上記突出部において接続される。
The plane shape of the two
2つのリンク機構11のそれぞれは、第1リンク部材4a,4bと第2リンク部材6a,6bとを含む。1つめの第1リンク部材4aは、回転体2aの突出部に固定される。2つめの第1リンク部材4bは回転体2bの突出部に固定される。第1リンク部材4a,4bを回転体2a,2bの突出部に固定する方法は、任意の方法を用いることができる。たとえば、固定部材としてのネジ56によって第1リンク部材4a,4bを回転体2a,2bに固定してもよい。あるいは、第1リンク部材4a,4bを回転体2a,2bの突出部に溶接して固定してもよく、接着剤層を介して固定してもよい。
Each of the two
第1リンク部材4a,4bは、屈曲部を有する柱状の形状を有している。第1リンク部材4a,4bの長さは互いに異なっている。基端側リンクハブ1に近い位置に配置された回転体2bに接続された第1リンク部材4bは長く、基端側リンクハブ1から遠くに配置された回転体2aに接続された第1リンク部材4aは短い。第1リンク部材4a,4bは、回転体2a,2bの表面に垂直な方向に伸びる第1部分と、第1部分の伸びる方向に対して斜めに伸びる第2部分と、第1部分と第2部分との接続部である上記屈曲部とを含む。図9に示すように、第1リンク部材4a,4bの第1部分の一方端部が回転体2a,2bに固定されている。第1部分の上記一方端部と反対側の他方端部が、第2部分の一方端部と接続されている。第2部分において一方端部と反対側の他方端部が第2リンク部材6a,6bとそれぞれ回転可能に接続されている。第2部分は、一方端部から他方端部に向けて、回転体2a,2bの回転中心軸12から徐々に離れるように構成されている。つまり、第1リンク部材4a,4bの第2部分の伸びる方向は、回転中心軸12に対して傾斜している。
The
1つめの第2リンク部材6aは、第1リンク部材4aに第1回転対偶部25aにおいて回転可能に接続される。2つめの第2リンク部材6bは、第1リンク部材4bに第1回転対偶部25bにおいて回転可能に接続される。第1回転対偶部25a,25bは、それぞれ第1中心軸15a,15bを有する。第1中心軸15a,15bは、回転体2a,2bの回転中心軸12に向かう方向に伸びている。また、第1中心軸15a,15bは、回転中心軸12に近づくにつれて回転体2a,2bから離れるように、回転中心軸12に対して傾斜している。
The first
第1回転対偶部25a,25bの構造は、任意の構成とすることができる。たとえば、第1回転対偶部25a,25bは、第1中心軸15a,15bに沿って伸びる軸部と、当該軸部が挿入される貫通穴が形成された第1リンク部材4a,4bの部分と、当該軸部が挿入される貫通穴が形成された第2リンク部材6a,6bの部分とにより構成されていてもよい。この場合、軸部を中心軸として第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bは回転可能となっている。第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bの貫通穴から軸部が抜けることを防止するため、軸部の両端にはたとえば位置決め部材としてのナットが固定されていてもよい。
The structure of the first rotation paired
あるいは、軸部が第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bのいずれか一方に接続されており、当該軸部が第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bのいずれか他方に形成された貫通穴に挿入された状態となっていてもよい。軸部に対して第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bのいずれか他方が回転可能になっていてもよい。軸部の先端部には貫通穴から軸部が抜けることを防止するための位置決め部材としてのナットなどが固定されていてもよい。
Alternatively, the shaft portion is connected to either one of the
第2リンク部材6a,6bは、第1中心軸15a,15bの伸びる方向と交差する方向に伸びる第1部分と、当該第1部分の先端部から第1中心軸15a,15bに沿って伸びる第2部分とを含む。第1部分の上記先端部と反対側の根元部は、第1リンク部材4a,4bと回転可能に接続された第1回転対偶部25a,25bの一部となっている。
The
第2リンク部材6a,6bは、先端側リンクハブ3に第2回転対偶部26a,26bにおいて回転可能に接続される。第2回転対偶部26a,26bは、それぞれ第2中心軸16a,16bを有する。具体的には、第2回転対偶部26a,26bは、第2中心軸16a,16bに沿って伸びる軸部と、当該軸部を挿入する貫通穴が形成された先端側リンクハブ3の突出部と、当該突出部を挟むように配置され、軸部を挿入する貫通穴が形成された一対の壁部とを含む。一対の壁部は第2リンク部材6a,6bの第2部分の先端部に形成されている。軸部はボルト17とナット18とにより構成される。軸部を中心として、先端側のリンクハブ3の突出部と第2リンク部材6a,6bとは回転可能になっている。一対の壁部と先端側リンクハブ3の突出部との間には、図10に示すように回転抵抗低減部材29が配置されている。回転抵抗低減部材29としては、上述した一対の壁部および突出部との間の摩擦係数を低減できる任意の部材を用いることができる。たとえば、回転抵抗低減部材29として摩擦係数がより低い樹脂製のシム・ワッシャなどを用いることができる。
The
第2中心軸16a,16bは、第1中心軸15a,15bと異なる方向に伸びるとともに、回転体2a,2bの回転中心軸12に向かう方向に伸びている。第2中心軸16a,16bは、回転体2a,2bの回転中心軸12にたとえば直交する方向に伸びている。
The second
2つのリンク機構11において、第1回転対偶部25a,25bの第1中心軸15a,15bと、第2回転対偶部26a,26bの第2中心軸16a,16bとは球面リンク中心点30で交わる。2つの回転体2a,2bの回転中心軸12は球面リンク中心点30と交わる。上記のような関係を満たせば第1回転対偶部25a,25bおよび第2回転対偶部26a,26bの配置は任意に変更できる。図10からわかるように、2つの第2リンク部材6a,6bのそれぞれにおいて、先端側リンクハブ3側から視て(以下、平面視)第1中心軸15a,15bと第2中心軸16a,16bとのなす角度が実質的に90°である。また、球面リンク中心点30を中心とした周方向において、第1中心軸15a,15bは等間隔に配置されている。本実施の形態のパラレルリンク機構は、各回転対偶部の各中心軸および各回転体の各回転中心軸のすべてが1点(球面リンク中心点30)で交わるように配置されている限り、各リンク機構11の配置を変更してもよい。
In the two
先端側リンクハブ3の平面形状は六角形状であるが、他の任意の多角形状であってもよい。当該平面形状は円形状、楕円形状など任意の形状であってもよい。
The planar shape of the tip
第1中心軸15a,15bについて、平面視において球面リンク中心点30から見て隣接する2つの第1中心軸のなす角度が120°である。また、第2中心軸16a,16bについて、平面視において球面リンク中心点30から見て隣接する2つの第2中心軸のなす角度が120°である。なお、2つのリンク機構11を平面視において円周上に120°とは異なる間隔で配置してもよい。
With respect to the first
<パラレルリンク機構の動作>
図12は、図8に示したパラレルリンク機構の動作を説明するための斜視模式図である。図13は、図8に示したパラレルリンク機構の動作を説明するための斜視模式図である。図14は、図13に示したパラレルリンク機構の上面模式図である。
<Operation of parallel link mechanism>
FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view for explaining the operation of the parallel link mechanism shown in FIG. FIG. 14 is a schematic top view of the parallel link mechanism shown in FIG.
図12に示すように、2つの回転体2a,2bを図12の矢印に示すように同方向に同角度だけ回転させることで、先端側リンクハブ3の姿勢を維持したまま先端側リンクハブ3を回転中心軸12(図9参照)を中心に回転させることができる。このとき、回転体2a,2bの突出部間の相対的な位置関係は維持される。
As shown in FIG. 12, by rotating the two
また、図13に示すように、2つの回転体2a,2bの回転方向や回転角度を異ならせることにより、基端側リンクハブ1に対する先端側リンクハブ3の姿勢を任意に変更できる。つまり、2つの回転体2a,2bの回転角度を制御することにより、球面リンク中心点30から見た先端側リンクハブ3の姿勢における折れ角θ1、旋回角θ2および回転角を制御できる。つまり、先端側リンクハブ3の姿勢は折れ角θ1、旋回角θ2および回転角という3自由度を有する。
Further, as shown in FIG. 13, the posture of the tip
ここで、折れ角θ1とは、図13に示すように、第2中心軸16a,16bに垂直であって球面リンク中心点30を通る直線である先端側リンクハブ中心軸31と、回転体2a,2bの回転中心軸12とのなす角度である。図14に示すように、旋回角θ2とは、球面リンク中心点30を通り、回転中心軸12が垂直に交わる平面(XY平面)に上記先端側リンクハブ中心軸31を投影した直線と、XY平面において球面リンク中心点30を原点として設定したX軸とのなす角度である。また、回転角とは、基端側リンクハブ1に対して回転中心軸12を中心に先端側リンクハブ3が図12の矢印に示すように回転する場合の回転角度である。
Here, as shown in FIG. 13, the bending angle θ1 is a straight line perpendicular to the second
本実施の形態においては、2つの回転体2a,2bは双方とも(すべて)駆動可能である。また2本のリンク機構11を構成する各リンク部材はいずれも駆動可能である。本明細書では、これ以降に述べる各実施の形態においても本実施の形態と同様に、基本的にパラレルリンク機構(リンク作動装置)を構成する回転体はすべて駆動可能である。
In the present embodiment, both of the two
<作用効果>
本開示に従ったパラレルリンク機構は、基端側リンクハブ1と、2つ以上(2つ)のリンク機構11と、2つ以上(2つ)の回転体2a,2bと、先端側リンクハブ3とを備える。2つの回転体2a,2bは、上記2つのリンク機構11のそれぞれと接続される。2つの回転体2a,2bは、基端側リンクハブ1と回転自在に連結される。2つ以上のリンク機構11のそれぞれは、第1リンク部材4a,4bと第2リンク部材6a,6bとを含む。第1リンク部材4a,4bは、2つの回転体2a,2bのうちの1つに固定される。第2リンク部材6a,6bは、第1リンク部材4a,4bに第1回転対偶部25a,25bにおいて回転可能に接続される。第2リンク部材6a,6bは、先端側リンクハブ3に第2回転対偶部26a,26bにおいて回転可能に接続される。2つのリンク機構11において、第1回転対偶部25a,25bの第1中心軸15a,15bと、第2回転対偶部26a,26bの第2中心軸16a,16bとは球面リンク中心点30で交わる。2つの回転体2a,2bの回転中心軸12は球面リンク中心点30と交わる。回転体2a,2bの数(2つ)は、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数(3)よりも少ない。
<Action effect>
The parallel link mechanism according to the present disclosure includes a proximal end
このようにすれば、基端側リンクハブ1に対して先端側リンクハブ3を、回転3自由度で動作させることができる。つまり、2つの回転体2a,2bを回転させることにより、基端側リンクハブ1に対して先端側リンクハブ3を、球面リンク中心点30を中心とした球面に沿って移動させることができるとともに、回転中心軸12を中心として先端側リンクハブ3を回転させることができる。また、回転体2a,2bの回転運動により先端側リンクハブ3の姿勢を制御するので、上記パラレルリンク機構を用いたコンパクトなリンク作動装置を実現できる。さらに、先端側リンクハブ3が、球面リンク中心点30を中心とした球面に沿って移動するので、先端側リンクハブ3の動作をイメージしやすい。
By doing so, the tip
本件の発明者は鋭意研究の末、回転体の数を先端側リンクハブの自由度の数よりも少なくすることが可能であることを見出した。具体的には、本実施の形態のように、回転体は2つ(回転体2a,2b)である。リンク機構11は2つであり、先端側リンクハブ3の姿勢は3自由度である。このようにすれば、回転体を2つ、リンク機構11を2つ準備するだけで、先端側リンクハブ3の姿勢を3自由度とできる。このため先端側リンクハブ3の姿勢を3自由度とするために回転体を3つ、リンク機構11を3つ準備する場合に比べて、パラレルリンク機構を構成する部材の点数を減らすことができる。このため、部材の減少によるパラレルリンク機構の占有するスペースを減らすことができ、またパラレルリンク機構の製造コストを削減できる。
After diligent research, the inventor of this case found that the number of rotating bodies can be made smaller than the number of degrees of freedom of the tip side link hub. Specifically, as in the present embodiment, there are two rotating bodies (rotating
たとえば実施の形態1のように3つのリンク機構11を備え、3つの回転体を有する(ただし駆動可能な回転体2a,2bは2つ)構成とすれば、従動のみ可能なたとえば従動回転体2zにつながるリンク機構11(第1リンク部材4c、第2リンク部材6cを有する)はスムーズに動きにくい。そこで本実施の形態のように駆動できない従動回転体2zおよび第1リンク部材4c、第2リンク部材6cを有するリンク機構11を省き、駆動可能な回転体2a,2bのみで構成させる。これにより、駆動可能な回転体2a,2bおよびこれらに繋がるリンク部材のみによるスムーズな動きが得られる。
For example, as in the first embodiment, if the configuration is provided with three
通常、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数を3とするためには、駆動源としての回転体が自由度と同数である3つ必要と考えられる。しかし本実施の形態では、2つの回転体2a,2bのモータだけで、先端側リンクハブ3の姿勢を3自由度とすることができる。これは1つの回転体の駆動が複数の機構の動作に影響を与えるという知見が得られたことに基づく。その結果、上記の折れ角、旋回角に加え、全体の回転角が、先端側リンクハブ3の姿勢を決めるために自在に制御できる。このため本実施の形態においては、先端側リンクハブ3の姿勢は3自由度であり、リンク機構11は2つである。
Normally, in order to set the number of degrees of freedom in the posture of the front end
上記パラレルリンク機構において、2つの回転体は、それぞれの回転中心軸12が一致するように並んで配置された状態で基端側リンクハブ1と回転自在に連結されてもよい。2つのリンク機構11のそれぞれの第1リンク部材4a,4bは、2つの回転体2a,2bのうちの1つに固定されてもよい。2つの回転体2a,2bは、それぞれの回転中心軸12が一致するように積層されてもよい。このような構成により上記と同様の効果が得られる。
In the parallel link mechanism, the two rotating bodies may be rotatably connected to the base end
<変形例>
図15は、実施の形態2に係るパラレルリンク機構の変形例を示す正面模式図である。図15に示すパラレルリンク機構は、基本的には図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、先端側リンクハブ3の形状および第2回転対偶部26a,26bの構成が図8~図11に示したパラレルリンク機構と異なっている。すなわち、先端側リンクハブ3の形状が板状であり、当該先端側リンクハブ3の端面に直接第2リンク部材6a,6bが回転可能に接続されている。なお、先端側リンクハブ3の平面形状は図8~図11に示したパラレルリンク機構における先端側リンクハブ3の平面形状と同じでもよいが、他の任意の形状であってもよい。また、先端側リンクハブ3の端面と第2リンク部材6a,6bとの接続部の構成は、第2リンク部材6aが先端側リンクハブ3に対して回転可能に接続できれば任意の構成を採用できる。
<Modification example>
FIG. 15 is a front schematic view showing a modified example of the parallel link mechanism according to the second embodiment. The parallel link mechanism shown in FIG. 15 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the shape of the front end
このような構成とすることで、図8~図11に示したパラレルリンク機構と比較して、パラレルリンク機構の高さ方向における寸法を小さくできる。この結果、パラレルリンク機構をより小型化できる。 With such a configuration, the dimensions of the parallel link mechanism in the height direction can be reduced as compared with the parallel link mechanisms shown in FIGS. 8 to 11. As a result, the parallel link mechanism can be further miniaturized.
(実施の形態3)
<パラレルリンク機構の構成>
図16は、実施の形態3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16に示すパラレルリンク機構は、基本的には図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bの形状およびリンク機構11の第2リンク部材6a,6bの形状が図8~図11に示したパラレルリンク機構と異なっている。すなわち、第1リンク部材4a,4bが接続された回転体2a,2bの突出部の長さが回転体2a,2bごとに異なっている。図16に示したパラレルリンク機構では、基端側リンクハブ1から最も離れた位置に配置された回転体2aの突出部22aの長さL1より、回転体2aから見て基端側リンクハブ1側に位置する回転体2bの突出部22bの長さL2が長くなっている。
(Embodiment 3)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 16 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the third embodiment. The parallel link mechanism shown in FIG. 16 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the shapes of the
上記のように2つの回転体2a,2bの突出部の長さが異なることに対応し、2つの回転体2a,2bに接続されたリンク機構11の第2リンク部材6a,6bの形状は互いに異なっている。具体的には、上述した突出部の長さの違いに基づき、2つのリンク機構11における第1回転対偶部25a,25bと第2回転対偶部26a,26bとの間の距離が異なっている。このため、2つのリンク機構11における第2リンク部材6a,6bの長さは互いに異なる。なお、このように2つのリンク機構11のサイズが異なる場合においても、図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様に第1回転対偶部25a,25b、第2回転対偶部26a,26b、回転中心軸12および球面リンク中心点30の関係は維持される。つまり、図16に示したパラレルリンク機構においても、2つのリンク機構11において、第1回転対偶部25a,25bの第1中心軸15a,15bと、第2回転対偶部26a,26bの第2中心軸16a,16bとは球面リンク中心点30で交わっている。また、2つの回転体2a,2bの回転中心軸12は球面リンク中心点30と交わる。
Corresponding to the difference in the lengths of the protrusions of the two
<作用効果>
図16のような構成のパラレルリンク機構においても、図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様に、基端側リンクハブ1に対して先端側リンクハブ3を、球面リンク中心点30を中心とした球面に沿って移動させることができるとともに、回転中心軸12を中心として先端側リンクハブ3を回転させることができる。
<Action effect>
Also in the parallel link mechanism having the configuration as shown in FIG. 16, the tip
(実施の形態4)
<パラレルリンク機構の構成>
図17は、実施の形態4に係るパラレルリンク機構の構成を示す部分断面模式図である。図17では、パラレルリンク機構のリンク機構11における第1回転対偶部25a,25bから第2回転対偶部26a,26bまでの部分断面模式図を示している。図17に示したパラレルリンク機構は、基本的には図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、第1回転対偶部25a,25bおよび第2回転対偶部26a,26bのそれぞれに回転抵抗低減手段としての軸受39、49が設置されている点が図8~図11に示したパラレルリンク機構と異なっている。なお、図17では、すべての第1回転対偶部25a,25bおよび第2回転対偶部26a,26bに軸受39、49を設置しているが、第1回転対偶部25a,25bおよび第2回転対偶部26a,26bの少なくともいずれか1つにおいて軸受を設置するようにしてもよい。
(Embodiment 4)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the fourth embodiment. FIG. 17 shows a schematic partial cross-sectional view of the
具体的には、第1回転対偶部25a,25bでは、第1リンク部材4a,4bにおいて第1回転対偶部25a,25bの一部となる先端部に貫通穴が形成されている。第2リンク部材6a,6bにおいて第1回転対偶部25a,25bの一部となる根元部にも貫通穴が形成されている。
Specifically, in the first rotation paired
第2リンク部材6a,6bの貫通穴の内部に軸受39が配置されている。当該貫通穴の内部には2つの軸受39が複列に配置されている。軸受39としてはたとえば玉軸受などの転がり軸受を用いることができる。軸受39は外輪と、内輪と、当該外輪および内輪の間に配置された複数の転動体とを含む。軸受39の外輪は第2リンク部材6a,6bの上記貫通穴に固定されている。外輪の固定方法は任意の方法を用いることができる。たとえば、外輪を第2リンク部材6a,6bの上記貫通穴に圧入してもよい。また、外輪を第2リンク部材6a,6bの貫通穴に挿入した状態で加締め加工により固定してもよいし、止め輪を用いて固定してもよい。
The
第1リンク部材4a,4bの貫通穴と第2リンク部材6a,6bの貫通穴が同軸上に並ぶように、第1リンク部材4a,4bおよび第2リンク部材6a,6bは配置されている。第1リンク部材4a,4bの貫通穴および第2リンク部材6a,6bの貫通穴にボルト17が挿入されている。ボルト17の先端部にはナット18が固定されている。ナット18と軸受39の内輪との間にはたとえば図示しないワッシャが配置されている。ナット18が軸受39の内輪を締め付けることにより、当該軸受39の内輪はボルト17およびナット18を介して第1リンク部材4a,4bに固定される。上記のような構成により、軸受39の内輪には予圧が付与される。
The
このとき、複列配置された軸受39の間にワッシャまたは間座を配置することにより、2つの軸受39の間の距離を大きくしてもよい。また、2つの軸受39としてアンギュラ玉軸受を用いてもよい。このようにすれば軸受39を含む第1回転対偶部25a,25bの剛性を向上させることができる。
At this time, the distance between the two
第2回転対偶部26a,26bでは、第2リンク部材6a,6bにおいて第2回転対偶部26a,26bの一部となる先端部に、先端側リンクハブ3の突出部を挟むように配置された一対の壁部が形成されている。壁部には貫通穴が形成されている。一対の壁部の間に配置され、第2回転対偶部26a,26bの一部となる先端側リンクハブ3の突出部にも貫通穴が形成されている。
In the second rotation paired
先端側リンクハブ3の突出部に形成された貫通穴の内部に軸受49が配置されている。当該貫通穴の内部には2つの軸受49が複列に配置されている。軸受49としては、軸受39と同様に玉軸受などの転がり軸受を用いることができる。軸受49は外輪と、内輪と、当該外輪および内輪の間に配置された複数の転動体とを含む。軸受49の外輪は先端側リンクハブ3の上記貫通穴に固定されている。外輪の固定方法は任意の方法を用いることができる。たとえば、外輪を先端側リンクハブ3の上記貫通穴に圧入してもよい。
The
第2リンク部材6a,6bの貫通穴と先端側リンクハブ3の貫通穴が同軸上に並ぶように、第2リンク部材6a,6bおよび先端側リンクハブ3の突出部は配置されている。第2リンク部材6a,6bの貫通穴および先端側リンクハブ3の突出部の貫通穴にボルト17が挿入されている。ボルト17の先端部にはナット18が固定されている。第2リンク部材6a,6bの壁部と軸受49の内輪との間にワッシャ69が配置されている。ナット18が第2リンク部材6a,6bの壁部およびワッシャ69を介して軸受49の内輪を締め付けることにより、当該軸受49の内輪は第2リンク部材6a,6bに固定される。
The protrusions of the
<作用効果>
上記パラレルリンク機構において、第1回転対偶部25a,25bおよび第2回転対偶部26a,26bの少なくともいずれか1つは軸受39、49を含んでもよい。この場合、軸受39、49が設置された第1回転対偶部25a,25bまたは第2回転対偶部26a,26bの動作を滑らかにすることができ、先端側リンクハブ3の位置決め精度を向上させることができる。また、当該軸受39、49を設置することにより、軸受39、49が設置された第1回転対偶部25a,25bまたは第2回転対偶部26a,26bの摩擦トルクを低減することで当該回転対偶部での発熱を抑制できる。この結果、当該回転対偶部の寿命を延ばすことができる。さらに、軸受39、49を設置することにより、当該軸受39、49を用いない場合より回転対偶部の動作時のガタツキを抑制できる。
<Action effect>
In the parallel link mechanism, at least one of the first rotary paired
(実施の形態5)
<パラレルリンク機構の構成>
図18は、実施の形態5に係るパラレルリンク機構の構成を示す模式図である。図19は、図18の領域XIXの拡大断面模式図である。
(Embodiment 5)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 18 is a schematic diagram showing the configuration of the parallel link mechanism according to the fifth embodiment. FIG. 19 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XIX of FIG.
図18および図19に示したパラレルリンク機構は、基本的には図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bのそれぞれに回転抵抗低減手段としての軸受59が設置されている点、および回転体2a,2bを固定するためのボルト7が中空となっている点が図8~図11に示したパラレルリンク機構と異なっている。回転体2a,2bのそれぞれには2つの軸受59が設置されている。なお、図18および図19では、すべての回転体2a,2bに軸受59を設置しているが、複数の回転体2a,2bの少なくともいずれか1つにおいて軸受59を設置するようにしてもよい。また、回転体2a,2bのそれぞれに1つの軸受59を設置してもよい。
The parallel link mechanism shown in FIGS. 18 and 19 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but each of the
軸受59は外輪と、内輪と、当該外輪および内輪の間に配置された複数の転動体とを含む。軸受59の外輪は回転体2a,2bの内周面に接触するように配置されている。回転体2a,2bの内周面における基端側リンクハブ1側の端部には軸受59の外輪を支持するための突起部70が形成されている。2つの軸受59の外輪は、回転体2a,2bの内周面に接した状態で、シム33を介して回転中心軸12の方向に沿って積層されている。回転体2a,2bの基端側リンクハブ1に面する側と反対側の上面上には押さえ部材71が配置されている。押さえ部材71は軸受59の外輪に接触している。押さえ部材71は軸受59の外輪を突起部70側に向けて押圧するように、回転体2a,2bに固定されている。
The
軸受59の内輪の内周面はボルト7の側面に面するように配置されている。すなわち、内輪の内周面により規定される開口部にボルト7が挿入されている。2つの軸受59の内輪を回転中心軸12に沿った方向から挟むようにワッシャ9が配置されている。図18に示すように、ナット8が基端側リンクハブ1の下側からボルト7の先端部に固定される。ナット8を締め付けることにより、基端側リンクハブ1を先端側リンクハブ3側へ押圧する。この結果、ワッシャ9を介して軸受59の内輪がボルト7の頭部と基端側リンクハブ1との間で固定される。つまり、軸受59の内輪はボルト7に固定される。このようにして軸受59に予圧を与えることができる。
The inner peripheral surface of the inner ring of the
<作用効果>
上記パラレルリンク機構においては、回転体2a,2bの少なくともいずれか1つは軸受59を含む。この場合、軸受59が設置された回転体2a,2bの動作をなめらかにすることができ、先端側リンクハブ3の位置決め精度を向上させることができる。また、当該軸受59を設置することにより、軸受59が設置された回転体2a,2bの摩擦トルクを低減することで当該回転体2a,2bでの発熱を抑制できる。
<Action effect>
In the parallel link mechanism, at least one of the
また、図18および図19に示したパラレルリンク機構では、ボルト7が中空になっているため、たとえば先端側リンクハブ3に設置される機器などへの接続ケーブルなどの部材を当該ボルト7の中空分に配置することができる。
Further, in the parallel link mechanism shown in FIGS. 18 and 19, since the
(実施の形態6)
<パラレルリンク機構の構成>
図20は、実施の形態6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21は、図20に示したパラレルリンク機構の正面模式図である。図22は、図21の線分XXII-XXIIにおける断面模式図である。図23は、図20に示したパラレルリンク機構の回転体の上面模式図である。
(Embodiment 6)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 20 is a schematic perspective view showing the configuration of the parallel link mechanism according to the sixth embodiment. FIG. 21 is a front schematic diagram of the parallel link mechanism shown in FIG. 20. FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of the line segment XXII-XXII of FIG. FIG. 23 is a schematic top view of the rotating body of the parallel link mechanism shown in FIG. 20.
図20~図23に示すパラレルリンク機構は、基本的には図8~図11に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bの形状および第1リンク部材4a,4bと回転体2a,2bとの接続部の構成が図8~図11に示したパラレルリンク機構と異なっている。すなわち、図20~図23に示したパラレルリンク機構では、回転体2a,2bに平面形状がC字状の貫通孔27a,27bが形成されている。回転体2a,2bは、貫通孔27a,27bの内周側と外周側とを接続する接続部28a,28bを含む。回転体2a,2bは基本的に同様の平面形状を有している。
The parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 8 to 11, but the shapes of the
2つのリンク機構11の第1リンク部材4a,4bは、それぞれ回転体2a,2bの接続部28a,28bに固定されている。つまり、第1リンク部材4a,4bは回転体2a,2bの外周部より内側において回転体2a,2bと接続されている。第1リンク部材4a,4bを回転体2a,2bの接続部28a,28bに固定する方法は任意の方法を用いることができる。たとえば、ネジなどの固定部材を用いて第1リンク部材4a,4bを接続部28a,28bに固定してもよい。
The
回転体2bの接続部28bに固定された第1リンク部材4bは、回転体2aの貫通孔27aの内部を通り、先端側リンクハブ3側に延びている。
The
<作用効果>
上記パラレルリンク機構において、2つの回転体2a,2bには、回転中心軸12の周りを囲むように環状の貫通孔27a,27bが形成されている。2つの回転体2a,2bは、第1回転体2aと、第1回転体2aから見て基端側リンクハブ1が位置する側に配置された第2回転体2bとを含む。第2回転体2bに接続された第1リンク部材4bは、第1回転体2aの貫通孔27aの内部を通り、先端側リンクハブ3側に延びている。
<Action effect>
In the parallel link mechanism, the two
この場合、回転体2a,2bの外側に第1リンク部材4bが配置される構成よりも、パラレルリンク機構を小型化することができる。また、環状に形成された貫通孔27aを通るように第1リンク部材4bが配置されているので、回転体2aに対して回転体2bが相対的に回転しても、第1リンク部材4bが回転体2aと干渉しない。
In this case, the parallel link mechanism can be made smaller than the configuration in which the
(実施の形態7)
<リンク作動装置の構成>
図24は、実施の形態7に係るリンク作動装置の構成を示す斜視模式図である。図25は、図24に示したリンク作動装置の構成を示す模式図である。図24および図25に示したリンク作動装置は、基本的には図20~図23に示したパラレルリンク機構を利用したリンク作動装置である。図24および図25に示したリンク作動装置は、パラレルリンク機構と、当該パラレルリンク機構を駆動するための姿勢制御用駆動源35a,35bとを主に備える。
(Embodiment 7)
<Structure of link operating device>
FIG. 24 is a schematic perspective view showing the configuration of the link operating device according to the seventh embodiment. FIG. 25 is a schematic diagram showing the configuration of the link actuating device shown in FIG. 24. The link actuating device shown in FIGS. 24 and 25 is basically a link actuating device using the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23. The link actuating device shown in FIGS. 24 and 25 mainly includes a parallel link mechanism and attitude
図24および図25に示したリンク作動装置においては、基端側リンクハブ1が回転体2a,2bの外周より外側にまで延びるように形成されている。つまり基端側リンクハブ1の平面視における大きさは回転体2a,2bの平面視における大きさより大きくなっている。基端側リンクハブ1の平面形状は、図7に示すような円形状であってもよいが、他の任意の形状、たとえば四角形や三角形などの多角形状であってもよく、楕円形状などでもよい。基端側リンクハブ1には2つの姿勢制御用駆動源35a,35bが固定部36a,36bを介して固定されている。姿勢制御用駆動源35a,35bとしては、たとえば電動モータなどを用いることができる。
In the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, the base end
姿勢制御用駆動源35a,35bはそれぞれ回転体2a,2bと歯車38および回転伝達部材37a,37bを介して駆動力を伝達可能に接続されている。姿勢制御用駆動源35a,35bは、平面視において回転中心軸12を中心として周方向に実質的に等間隔に配置されている。なお、姿勢制御用駆動源35a,35bの配置は上記周方向において異なる間隔で配置されていてもよい。
The attitude
具体的には、姿勢制御用駆動源35a,35bはそれぞれ回転軸を含み、当該回転軸の端部に歯車38が接続されている。また回転体2a,2bの外周部には回転伝達部材37a,37bがネジなどの固定部材47により固定されている。回転伝達部材37a,37bは、外周部に歯車部を有する円環状の部材である。なお、回転伝達部材37a,37bを回転体2a,2bに固定する方法としては、必要な強度および精度が得られれば、上述した固定部材47を用いる方法以外の任意の方法を採用できる。たとえば、回転伝達部材37a,37bを接着、圧入、カシメなどの方法により回転体2a,2bに固定してもよい。
Specifically, the attitude
回転伝達部材37a,37bの歯車部は姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸に接続された歯車38と噛み合っている。姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸が回転することにより、歯車38および回転伝達部材37a,37bが回転し、結果的に回転体2a,2bを回転駆動することができる。
The gear portions of the
回転体2a,2bにはリンク機構11の第1リンク部材4a,4bが固定部材46としてのネジにより固定されている。回転体2a,2bが姿勢制御用駆動源35a,35bにより回転することにより、リンク機構11の回転中心軸12周りの位置が変更される。この結果、先端側リンクハブ3の姿勢を変更できる。
The
<作用効果>
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と、姿勢制御用駆動源35a,35bとを備える。姿勢制御用駆動源35a,35bは、2つ以上(2つ)の回転体2a,2bを回転させ、基端側リンクハブ1に対する先端側リンクハブ3の姿勢を任意に変更する。なお本実施の形態においては、2つ以上の姿勢制御用駆動源35a,35bの数(2つ)は、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数(3)よりも少ない。姿勢制御用駆動源35aは回転体2aを回転させ、姿勢制御用駆動源35bは回転体2bを回転させる。このため姿勢制御用駆動源の数(2つ)と、駆動可能な回転体の数(2つ)は等しい。つまり本実施の形態のように、回転体は2つ(回転体2a,2b)であり、これらはすべて姿勢制御用駆動源により回転可能である。本明細書では、このように外付けのモータなどの姿勢制御用駆動源により回転体が回転可能な場合も、当該外付けのモータが直接回転体を回転させるため、回転体にモータなどが内蔵される実施の形態2などと同様に、当該回転体が自発的に駆動可能(実施の形態1の従動回転体2zのような他に従動するものではない)と考える。本実施の形態では姿勢制御用駆動源は2つ(姿勢制御用駆動源35a,35b)である。先端側リンクハブ3の姿勢は3自由度である。姿勢制御用駆動源(駆動源)の数(2つ)は、先端側リンクハブ3の姿勢の自由度の数(3)よりも少ない。
<Action effect>
The link actuating device according to the present disclosure includes the parallel link mechanism and the attitude
この場合、姿勢制御用駆動源35a,35bが複数のリンク機構11を個別に制御することで、先端側リンクハブ3を広範囲かつ精密に動作させることができる。また、上記のようなパラレルリンク機構を用いることで、軽量かつコンパクトなリンク作動装置を実現できる。なお本実施の形態においても実施の形態2と同様に、発明者の鋭意研究の結果、先端側リンクハブ3の姿勢を3自由度とするために姿勢制御用駆動源を3つ準備する場合に比べて、リンク作動装置を構成する部材の点数を減らすことができる。このため、部材の減少によるパラレルリンク機構の占有するスペースを減らすことができ、またパラレルリンク機構の製造コストを削減できる。
In this case, the attitude
上記リンク作動装置は、回転体2a,2bに接続された回転伝達部材37a,37bを備える。姿勢制御用駆動源35a,35bは、回転伝達部材37a,37bを介して2つの回転体2a,2bを回転させる。この場合、回転体2a,2bに別部材としての回転伝達部材37a,37bを設置するので、回転伝達部材37a,37bの材質を回転体2a,2bの材質とは独立して選択できる。
The link actuating device includes
なお図1~図7の実施の形態1のパラレルリンク機構の3つの回転体のうち駆動可能な2つの回転体2a,2bに、図24および図25と同様の2つの姿勢制御用駆動源35a,35bが取り付けられてもよい。
Of the three rotating bodies of the parallel link mechanism according to the first embodiment of FIGS. 1 to 7, the two
<変形例の構成および作用効果>
図26は、実施の形態7に係るリンク作動装置の第1変形例を示す模式図である。図27は、実施の形態7に係るリンク作動装置の第2変形例を示す模式図である。図28は、実施の形態7に係るリンク作動装置の第3変形例を示す斜視模式図である。
<Structure and action of modified examples>
FIG. 26 is a schematic view showing a first modification of the link actuating device according to the seventh embodiment. FIG. 27 is a schematic view showing a second modification of the link actuating device according to the seventh embodiment. FIG. 28 is a schematic perspective view showing a third modification of the link operating device according to the seventh embodiment.
図26に示すリンク作動装置は、基本的には図24および図25に示すリンク作動装置と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bと回転伝達部材とが一体に形成されている点が図24および図25に示したリンク作動装置と異なる。図26に示すリンク作動装置では、回転体2a,2bの外周部が一部突出して回転伝達部48a,48bとなっている。回転伝達部48a,48bの外周部は歯車38と噛み合う歯車部となっている。
The link actuating device shown in FIG. 26 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, except that the
すなわち、図26に示したリンク作動装置において、2つの回転体2a,2bは、回転伝達部48a,48bを含む。2つの姿勢制御用駆動源35a,35bは、回転伝達部48a,48bを介して2つの回転体2a,2bを回転させる。
That is, in the link actuating device shown in FIG. 26, the two
上記リンク作動装置の特徴的な構成を要約すれば、回転体2a,2bの一部が回転伝達部48a,48bとなっていることから、回転体2a,2bとは別部材である回転伝達部材37a,37bを回転体2a,2bに接続する場合よりリンク作動装置の部品点数を削減できるとともに、製造工程を簡略化できる。
To summarize the characteristic configuration of the link actuating device, since a part of the
図27に示すリンク作動装置は、基本的には図24および図25に示すリンク作動装置と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bの形状、回転伝達部材37a,37bの形状、姿勢制御用駆動源35a,35bの配置、基端側リンクハブ1の形状および回転体2a,2bに対する第1リンク部材4a,4bの接続部の構成が図24および図25に示したリンク作動装置と異なる。
The link actuating device shown in FIG. 27 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, but has the shapes of the
図27に示したリンク作動装置の回転体2a,2bには平面形状がC字状の貫通孔27a,27bが形成されており、当該貫通孔27a,27bの内周面には内歯車を有する回転伝達部材37a,37bが固定されている。回転伝達部材37a,37bの回転体2a,2bに対する固定方法は任意の方法を用いることができるが、たとえば圧入などの方法を用いる。
The
回転伝達部材37a,37bは円環状の形状を有する。回転伝達部材37a,37bの内周面には内歯車である歯車部が形成されている。回転伝達部材37a,37bの内周側には、姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸に接続された歯車38が配置されている。歯車38は回転伝達部材37a,37bの歯車部と噛み合っている。姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸が回転することにより、歯車38および回転伝達部材37a,37bを介して回転体2a,2bを回転させることができる。
The
回転伝達部材37a,37bは、回転体2a,2bの貫通孔27a,27bにおける外周側の側壁に固定されている。具体的には、回転体2a,2bの貫通孔27a,27bにおける外周側の側壁であって、基端側リンクハブ1側の端部に凹部が形成されている。当該凹部に回転伝達部材37a,37bの外周部がはめ込まれた状態で、回転伝達部材37a,37bが回転体2a,2bに固定されている。なお、回転体2a,2bにおける貫通孔27a,27bの内周側部分と外周側部分とを接続する接続部28a,28bの基端側リンクハブ1側には、回転伝達部材37a,37bの一部が配置される。また、回転体2a,2bにおける接続部28a,28bの基端側リンクハブ1側には、回転伝達部材37a,37bの内周側に歯車38が配置されることが可能な凹部が形成されている。
The
図27に示したリンク作動装置では、姿勢制御用駆動源35a,35bが、基端側リンクハブ1の裏面(回転体2a,2bと対向する表面と反対側の面)に設置されている。姿勢制御用駆動源35a,35bは、平面視において回転体2a,2bと重なる位置に配置されている。姿勢制御用駆動源35aの回転軸41は、基端側リンクハブ1に形成された第1貫通穴および回転体2a,2bの貫通孔27a,27bに挿入された状態となっている。図示していないが、姿勢制御用駆動源35bの回転軸は、基端側リンクハブ1に形成された第2貫通穴および回転体2bの貫通孔27bに挿入された状態となっている。上記歯車38は、姿勢制御用駆動源35a,35bの各回転軸の端部に接続されている。
In the link actuating device shown in FIG. 27, the attitude
上記のように姿勢制御用駆動源35a,35bが平面視において回転体2a,2bと重なる位置に配置されるため、基端側リンクハブ1は図24に示すような回転体2a,2bの外周より外側に突出した部分を含んでいない。また、第1リンク部材4a,4bは図8に示したパラレルリンク機構と同様に、回転体2a,2bの外周に接続されている。
Since the attitude
図27に示したリンク作動装置では、図24および図25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とともに、基端側リンクハブ1のサイズが図24および図25に示したリンク作動装置の基端側リンクハブ1のサイズより小さくなっているため、リンク作動装置全体の占有体積を相対的に小さくできる。
In the link actuating device shown in FIG. 27, the same effect as that of the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25 can be obtained, and the size of the base end
図28に示すリンク作動装置は、基本的には図24および図25に示す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から回転体2a,2bへの回転駆動力を伝達するための構成が図24および図25に示したリンク作動装置と異なる。具体的には、図28に示したリンク作動装置では、姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸にプーリ58が固定されている。2つのプーリ58のそれぞれと回転体2a,2bとの間にはベルト57a,57bがかけ回されている。つまり、ベルト57a,57bの内周面は、姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸に固定されたプーリ58のそれぞれの外周に接するとともに、回転体2a,2bの外周にも接している。姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸を回転させることでプーリ58が回転し、ベルト57a,57bを介して回転体2a,2bを回転させることができる。
The link actuating device shown in FIG. 28 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, but the rotational driving force from the attitude
図28に示したリンク作動装置によっても、図24および図25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。また、上述したリンク作動装置において、姿勢制御用駆動源35a,35bから回転体2a,2bへ駆動力を伝達するための構成は、他の任意の構成を採用し得る。たとえば、傘歯車またはウォームギアを用い、姿勢制御用駆動源35a,35bの回転軸の方向と回転体2a,2bの回転中心軸12の方向とが交差するようにしてもよい。
The link actuating device shown in FIG. 28 can also obtain the same effect as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25. Further, in the above-mentioned link actuating device, any other configuration may be adopted as the configuration for transmitting the driving force from the attitude
(実施の形態8)
<リンク作動装置の構成>
図29は、実施の形態8に係るリンク作動装置の構成を示す斜視模式図である。図30は、図29に示したリンク作動装置の構成を示す模式図である。図31は、図30の領域XXXIの拡大断面模式図である。図32は、図30の線分XXXII-XXXIIにおける断面模式図である。
(Embodiment 8)
<Structure of link operating device>
FIG. 29 is a schematic perspective view showing the configuration of the link operating device according to the eighth embodiment. FIG. 30 is a schematic diagram showing the configuration of the link actuating device shown in FIG. 29. FIG. 31 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XXXI of FIG. FIG. 32 is a schematic cross-sectional view of the line segment XXXII-XXXII of FIG. 30.
図29~図32に示すリンク作動装置は、基本的には図24および図25に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、姿勢制御用駆動源からパラレルリンク機構へ駆動力を伝達する機構の構成が図24および図25に示したリンク装置のそれと異なっている。 The link actuating device shown in FIGS. 29 to 32 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 24 and 25, but transmits a driving force from the attitude control drive source to the parallel link mechanism. The configuration of the mechanism is different from that of the link device shown in FIGS. 24 and 25.
図29~図32に示したリンク作動装置においては、パラレルリンク機構と姿勢制御用駆動源とが非接触で駆動力を伝達するように設けられている。具体的には、パラレルリンク機構と姿勢制御用駆動源とが磁気的に結合している。 In the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32, the parallel link mechanism and the attitude control drive source are provided so as to transmit the driving force in a non-contact manner. Specifically, the parallel link mechanism and the attitude control drive source are magnetically coupled.
回転体2aの外周面29aには、磁石67aが固定されている。回転体2bの外周面29bには、磁石67bが固定されている。つまり各回転体2a,2bは磁石67a,67bを含んでいる。磁石67a,67bを回転体2a,2bに固定する方法としては、必要な強度および精度が得られれば、上述した固定部材47を用いる方法以外の任意の方法を採用できる。たとえば、磁石67a,67bを接着、圧入、カシメなどの方法により回転体2a,2bに固定してもよい。
A
姿勢制御用駆動源は、ヨーク部65と、複数のティース部66a,66bと、ステータコイル68a,68bと、各ステータコイル68a,68bに流れる電流値を制御する図示しない制御部とを有している。
The attitude control drive source includes a
図30に示すように、ヨーク部65は、基端側リンクハブ1の外周端部に固定されており、かつ該外周端部に対して先端側に向かって突出している。ヨーク部65は、回転中心軸12を中心とする径方向において磁石67a,67bと対向するように設けられている。ヨーク部65は、上記径方向において磁石67a,67bよりも外周側に配置されている。
As shown in FIG. 30, the
図30および図32に示すように、複数のティース部66a,66bは、ヨーク部65の内周面に固定されており、かつ上記径方向において内側に突出している。
As shown in FIGS. 30 and 32, the plurality of
複数のティース部66aは、上記周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。ステータコイル68aは、各ティース部66aに巻回されている。複数のティース部66aおよびステータコイル68aは、上記径方向において磁石67aと対向するように設けられている。複数のティース部66aおよびステータコイル68aは、上記径方向において磁石67aよりも外周側に配置されている。
The plurality of
複数のティース部66bは、上記周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。ステータコイル68bは、各ティース部66bに巻回されている。複数のティース部66bおよびステータコイル68bは、上記径方向において磁石67bと対向するように設けられている。複数のティース部66bおよびステータコイル68bは、上記径方向において磁石67bよりも外周側に配置されている。
The plurality of
上記周方向において隣り合う2つのティース部66a,66b間の間隔は、例えば等しい。平面視において、複数のティース部66aおよびステータコイル68aと、複数のティース部66bおよびステータコイル68bとは、例えば互いに重なるように配置されている。
The distance between two
上記制御部は、ステータコイル68a,68bに流れる電流値を個別に制御するように設けられている。 The control unit is provided so as to individually control the current value flowing through the stator coils 68a and 68b.
図29~図32に示すリンク作動装置では、回転体2a,2bに固定された磁石67a,67bと、上記姿勢制御用駆動源とは、いわゆるインナーロータ型モータを構成している。姿勢制御用駆動源の上記制御部からステータコイル68a,68bに電流が供給されることにより、磁石67a,67bが回転し、結果的に回転体2a,2bを回転駆動することができる。回転体2a,2bが回転することにより、リンク機構11の回転中心軸12周りの位置が変更される。この結果、先端側リンクハブ3の姿勢を変更できる。このようなインナーロータ型モータは、その回転力を駆動対象(回転体2a,2b)に伝達するため、いわゆるダイレクト駆動方式である。ダイレクト駆動方式のモータを用いて回転体2a,2bを駆動可能とすれば、駆動源の容量を小さくできる。また当該モータは中空式のダイレクト駆動方式のモータであり、中空部分に配線を内蔵できるため、装置全体の容量を小さくできる。
In the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32, the
図29~図32に示したリンク作動装置のパラレルリンク機構は、基本的には図20~図23に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bのそれぞれが回転抵抗低減手段としての軸受59を介してボルト7に接続されている点、およびボルト7が中空となっている点が異なっている。また図31に示すように、回転体2aとボルト7との間の一対の軸受59の間にはシム33が挟まれている。貫通孔27aの内周側の回転体2aの部分と軸受59とを覆うように押さえ部材71が設けられている。ボルト7とナット8とで軸受59の内輪がボルト7に固定されることで、軸受59に予圧が与えられる。図31に示す構成は、回転体2bについても同様である。なお、本実施の形態に係るリンク作動装置のパラレルリンク機構は、図20~図23に示したパラレルリンク機構と同一の構成を備えていてもよい。
The parallel link mechanism of the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 20 to 23, but each of the
<作用効果>
本実施の形態に係るリンク作動装置は、実施の形態7に係るリンク作動装置と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態7に係るリンク作動装置と同様の効果を奏することができる。
<Action effect>
Since the link operating device according to the present embodiment has basically the same configuration as the link operating device according to the seventh embodiment, the same effect as that of the link operating device according to the seventh embodiment can be obtained.
さらに、本実施の形態に係るリンク作動装置では、パラレルリンク機構と姿勢制御用駆動源とが磁気的に接続されている。つまり当該リンク作動装置は、2つ以上(2つ)の回転体2a,2bとその外側の姿勢制御用駆動源(ヨーク部65と、複数のティース部66a,66bと、ステータコイル68a,68bと、制御部)とが磁気的に接続されている。そのため、本実施の形態に係るリンク作動装置では、パラレルリンク機構(の2つの回転体2a,2b)と姿勢制御用駆動源とが機械的に接続されている実施の形態7に係るリンク作動装置と比べて、パラレルリンク機構と姿勢制御用駆動源との間での駆動力の損失が抑制されている。その結果、本実施の形態に係るリンク作動装置は、実施の形態7に係るリンク作動装置と比べて、動作効率が高く、エネルギー化が図られる。
Further, in the link operating device according to the present embodiment, the parallel link mechanism and the attitude control drive source are magnetically connected. That is, the link actuating device includes two or more (two)
また、本実施の形態に係るリンク作動装置では、駆動力を伝達するための機構にいわゆるバックラッシュを設ける必要がないため、実施の形態7に係るリンク作動装置と比べて、より高速化かつより高精密化に動作することができる。 Further, in the link operating device according to the present embodiment, since it is not necessary to provide a so-called backlash in the mechanism for transmitting the driving force, the speed is higher and higher than that of the link operating device according to the seventh embodiment. It can operate with high precision.
<変形例の構成および作用効果>
図33は、実施の形態8に係るリンク作動装置の第1変形例を示す模式図である。図34は、図33に示したリンク作動装置の構成を示す模式図である。図35は、図34の領域XXXVの拡大断面模式図である。図36は、図34の線分XXXVI-XXXVIにおける断面模式図である。図37は、実施の形態8に係るリンク作動装置の第2変形例を示す斜視模式図である。図38は、実施の形態8に係るリンク作動装置の第3変形例を示す模式図である。
<Structure and action of modified examples>
FIG. 33 is a schematic view showing a first modification of the link actuating device according to the eighth embodiment. FIG. 34 is a schematic diagram showing the configuration of the link actuating device shown in FIG. 33. FIG. 35 is an enlarged schematic cross-sectional view of the region XXXV of FIG. 34. FIG. 36 is a schematic cross-sectional view of the line segment XXXVI-XXXVI of FIG. 34. FIG. 37 is a schematic perspective view showing a second modification of the link operating device according to the eighth embodiment. FIG. 38 is a schematic view showing a third modification of the link actuating device according to the eighth embodiment.
図33~図36に示すリンク作動装置は、基本的には図29~図32に示すリンク作動装置と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bに固定された磁石77a,77bと上記姿勢制御用駆動源とがいわゆるアウターロータ型モータを構成している点が図29~図32に示したリンク作動装置と異なる。
The link actuating device shown in FIGS. 33 to 36 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32, but has
回転体2a,2bは、軸受59を介してボルト7に接続されている面に対して基端側に位置し、かつ上記径方向において内側を向いた内周面を有している。磁石77a,77bは、回転体2a,2bの各内周面に固定されている。言い換えると、回転体2a,2bには、基端側リンクハブ1側に位置する面に対して凹んでいる凹部が上記径方向の内周側に形成されている。上記内周面は、各凹部の壁面により構成されている。磁石77a,77bは、各凹部内に配置されている。
The
姿勢制御用駆動源は、ヨーク部75a,75bと、複数のティース部76a,76bと、ステータコイル78a,78bと、各ステータコイル78a,78bに流れる電流値を制御する図示しない制御部とを有している。
The attitude control drive source includes
ヨーク部75a,75bは、ボルト7の外周面に接続された内周面を有している。ヨーク部75aは、回転体2aとボルト7とを接続する軸受59と、回転体2bとボルト7とを接続する軸受59との間に配置されている。ヨーク部75aは、上記径方向において磁石77aと対向するように設けられている。ヨーク部75aは、上記径方向において磁石77aよりも外周側に配置されている。
The
ヨーク部75bは、回転体2bとボルト7とを接続する軸受59の基端側リンクハブ1側に配置されている。ヨーク部75bは、上記径方向において磁石77bと対向するように設けられている。ヨーク部75bは、上記径方向において磁石77bよりも外周側に配置されている。
The
図34に示すように、複数のティース部76a,76bは、ヨーク部75a,75bの外周面に固定されており、かつ上記径方向において外側に突出している。複数のティース部76a,76bは、回転体2a,2bの各凹部内に配置されている。
As shown in FIG. 34, the plurality of
複数のティース部76aは、上記周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。ステータコイル78aは、各ティース部76aに巻回されている。複数のティース部76aおよびステータコイル78aは、上記径方向において磁石77aと対向するように設けられている。複数のティース部76aおよびステータコイル78aは、上記径方向において磁石77aよりも内周側に配置されている。
The plurality of
複数のティース部76bは、上記周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。ステータコイル78bは、各ティース部76bに巻回されている。複数のティース部76bおよびステータコイル78bは、上記径方向において磁石77bと対向するように設けられている。複数のティース部76bおよびステータコイル78bは、上記径方向において磁石77bよりも内周側に配置されている。
The plurality of
上記周方向において隣り合う2つのティース部76a,76b間の間隔は、例えば等しい。平面視において、複数のティース部76aおよびステータコイル78aと、複数のティース部76bおよびステータコイル78bとは、例えば互いに重なるように配置されている。
The spacing between two
上記制御部は、ステータコイル78a,78bに流れる電流値を個別に制御するように設けられている。 The control unit is provided so as to individually control the current value flowing through the stator coils 78a and 78b.
図33~図36に示すリンク作動装置では、回転体2a,2bに固定された磁石77a,77bと、上記姿勢制御用駆動源とは、いわゆるアウターロータ型モータを構成している。姿勢制御用駆動源の上記制御部からステータコイル78a,78bに電流が供給されることにより、磁石77a,77bが回転し、結果的に回転体2a,2bを回転駆動することができる。回転体2a,2bが回転することにより、リンク機構11の回転中心軸12周りの位置が変更される。この結果、先端側リンクハブ3の姿勢を変更できる。このようなアウターロータ型モータは、その回転力を駆動対象(回転体2a,2b)に伝達するため、いわゆるダイレクト駆動方式である。ダイレクト駆動方式のモータを用いて回転体2a,2bを駆動可能とすれば、駆動源の容量を小さくできる。また当該モータは中空式のダイレクト駆動方式のモータであり、中空部分に配線を内蔵できるため、装置全体の容量を小さくできる。
In the link actuating device shown in FIGS. 33 to 36, the
図37に示すリンク作動装置は、基本的には図29~図32に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、2つ以上(たとえば2つ)の回転体2a,2bの回転量を検出するための回転量検出機構をさらに備えている点が図29~図32に示したリンク作動装置と異なる。
The link actuating device shown in FIG. 37 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 29 to 32, but has a rotation amount of two or more (for example, two)
回転量検出機構は、回転体2a,2bの回転量を検出できる限りにおいて任意の構成を有していればよいが、例えば光学式エンコーダとして構成されている。
The rotation amount detection mechanism may have an arbitrary configuration as long as it can detect the rotation amount of the
回転体2aの回転量を検出するための回転量検出機構は、回転体2aに固定されている被検出部81aと、被検出部81aの移動量を検出する図示しない検出部とを有している。回転体2bの回転量を検出するための回転量検出機構は、回転体2bに固定されている被検出部81bと、被検出部81bの移動量を検出する図示しない検出部とを有している。
The rotation amount detecting mechanism for detecting the rotation amount of the
被検出部81aは、貫通孔27aよりも外周側に位置する回転体2aの外周部分に固定されており、かつ磁石67aよりも外周側に向けて突出している。被検出部81aは、例えば回転体2aの基端側に向いた面に固定されている。被検出部81aは、例えばステータコイル68a,68b間に配置されている。被検出部81aの外周端部は、例えばステータコイル68a,68bよりも外周側であってヨーク部65よりも内周側に配置されている。被検出部81aの移動量を検出する検出部は、例えばヨーク部65に固定されている。
The detected
被検出部81bは、貫通孔27bよりも外周側に位置する回転体2bの外周部分に固定されており、かつ磁石67bよりも外周側に向けて突出している。被検出部81bは、例えば回転体2bの基端側に向いた面に固定されている。被検出部81bは、例えばステータコイル68bの下側に配置されている。被検出部81bの外周端部は、例えばステータコイル68bよりも外周側であってヨーク部65よりも内周側に配置されている。被検出部81bの移動量を検出する検出部は、例えばヨーク部65に固定されている。
The detected
各検出部は、例えば回転中心軸12に沿った方向において被検出部81a,81bの外周端部を挟んで対向して配置されている対向部を有している。対向部のうち被検出部81a,81bに対して基端側に位置する部分および被検出部81a,81bに対して先端側に位置する部分の一方が発光部として、他方が受光部として構成されている。発光部から受光部に達する光軸は例えば回転中心軸12に沿った方向と平行とされている。各検出部は、例えば平面視において上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。
Each detection unit has, for example, facing portions arranged so as to face each other with the outer peripheral ends of the detected
図37に示すリンク作動装置では、回転量検出機構によって、各検出部で検出された被検出部81a,81bの各移動量から回転体2a,2bの各回転量が検出されるため、図29~図32に示したリンク作動装置と比べて、先端側リンクハブ3の動作が回転量に基づいてより精密に制御され得る。
In the link actuating device shown in FIG. 37, the rotation amount detection mechanism detects each rotation amount of the
図38に示すリンク作動装置は、基本的には図33~図36に示したリンク作動装置と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bの回転量を検出するための回転量検出機構をさらに備えている点が図33~図36に示したリンク作動装置と異なる。
The link actuating device shown in FIG. 38 basically has the same configuration as the link actuating device shown in FIGS. 33 to 36, but has a rotation amount detecting mechanism for detecting the rotation amount of the
図38に示すリンク作動装置の回転量検出機構は、基本的には図37に示したリンク作動装置の回転量検出機構と同様の構成を備えるが、磁石77a,77bよりも内周側に向けて突出している被検出部83a,83bと、ボルト7に固定された検出部とを有している点が図33~図36に示したリンク作動装置と異なる。
The rotation amount detection mechanism of the link actuating device shown in FIG. 38 basically has the same configuration as the rotation amount detection mechanism of the link actuating device shown in FIG. 37, but is directed toward the inner peripheral side of the
被検出部83aは、磁石77aよりも外周側に位置する回転体2aの外周部分に固定されており、かつ磁石77aよりも内周側に向けて突出している。被検出部83aは、例えば回転体2aの基端側に向いた面に固定されている。被検出部83aの外周端部は、例えば平面視においてステータコイル78aと重なるように配置されている。被検出部83aの外周端部は、ヨーク部75aよりも外周側に配置されている。被検出部83aの移動量を検出する検出部84aは、例えばヨーク部75aに固定されている。
The detected
被検出部83bは、磁石77bよりも外周側に位置する回転体2bの外周部分に固定されており、かつ磁石77bよりも内周側に向けて突出している。被検出部83bは、例えば回転体2bの基端側に向いた面に固定されている。被検出部83bの外周端部は、例えば平面視においてステータコイル78bと重なるように配置されている。被検出部83bの外周端部は、ヨーク部75bよりも外周側に配置されている。被検出部83bの移動量を検出する図示しない検出部は、例えばヨーク部75bに固定されている。
The detected
各検出部は、例えば回転中心軸12に沿った方向において被検出部83a,83bの内周端部を挟んで対向して配置されている対向部を有している。対向部のうち被検出部83a,83bに対して基端側に位置する部分および被検出部83a,83bに対して先端側に位置する部分の一方が発光部として、他方が受光部として構成されている。各検出部は、例えば平面視において上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。
Each detection unit has, for example, facing portions arranged so as to face each other with the inner peripheral end portions of the detected
図38に示すリンク作動装置では、回転量検出部(回転量検出機構)によって回転体2a,2bの各回転量が検出されるため、図33~図36に示したリンク作動装置と比べて、先端側リンクハブ3の動作が回転量に基づいてより精密に制御され得る。
In the link operating device shown in FIG. 38, the rotation amount of each of the
また、上述した各リンク作動装置、例えば図24~図26に示したリンク作動装置、および図28に示したリンク作動装置も、図37または図38に示した回転量検出機構を備えていてもよい。各検出部は、例えば基端側リンクハブ1に固定されておりかつ回転体2a,2bよりも外周側において先端側に向かって突出している支持部材に固定されている。各検出部は、例えば平面視において姿勢制御用駆動源と上記周方向において間隔を隔てて配置されている。
Further, even if each of the above-mentioned link actuating devices, for example, the link actuating device shown in FIGS. 24 to 26 and the link actuating device shown in FIG. 28, also has the rotation amount detecting mechanism shown in FIG. 37 or FIG. 38. good. Each detection unit is fixed to, for example, a base end
(実施の形態9)
<パラレルリンク機構の構成>
図39は、実施の形態9に係るパラレルリンク機構の構成を示す模式図である。図39に示すパラレルリンク機構は、基本的には図1~図4に示したパラレルリンク機構と同様の構成を備えるが、回転体2a,2bの形状および配置が図1~図4に示したパラレルリンク機構と異なっている。
(Embodiment 9)
<Configuration of parallel link mechanism>
FIG. 39 is a schematic diagram showing the configuration of the parallel link mechanism according to the ninth embodiment. The parallel link mechanism shown in FIG. 39 basically has the same configuration as the parallel link mechanism shown in FIGS. 1 to 4, but the shapes and arrangements of the
図39に示したパラレルリンク機構では、回転体2a,2bは環状に設けられている。回転体2a,2bは、それぞれの回転中心軸12が一致するように上記径方向において並んで配置されている。
In the parallel link mechanism shown in FIG. 39, the rotating
回転体2a,2bの寸法は、互いに異なっている。回転体2aの内径は、ボルト7の外径よりも長い。回転体2aの外径は、回転体2bの内径よりも短い。回転体2aは、平面視において回転中心軸12を中心とする第1の円周上に配置されている。回転体2bは、平面視において回転中心軸12を中心とし、かつ半径が上記第1の円周よりも長い第2の円周上に配置されている。
The dimensions of the
回転体2aは、回転体2bの内周面に囲まれた空間内に配置されている。回転体2aは、軸受99aを介してボルト7に接続されている。軸受99aの内輪はボルト7に固定されている。軸受99aの外輪は回転体2aに固定されている。
The
回転体2bは、軸受99bを介して回転体2aに接続されている。軸受99bの内輪は回転体2aに固定されている。軸受99bの外輪は回転体2bに固定されている。
The
軸受99a,99bとしてはたとえば玉軸受などの転がり軸受を用いることができる。
図39に示したパラレルリンク機構では、回転体2a,2bと基端側リンクハブ1との間の距離は互いに等しく設けられている。図39に示したパラレルリンク機構では、第1リンク部材4a,4bの長さは互いに等しく設けられている。
As the
In the parallel link mechanism shown in FIG. 39, the distances between the
図39に示したパラレルリンク機構では、回転体2a,2bが回転中心軸12に沿った方向に積層しておらず、それぞれの回転中心軸12が一致するように上記径方向において並んで配置されているため、図1~図4に示したパラレルリンク機構と比べて、回転中心軸12に沿った方向における小型化が実現される。
In the parallel link mechanism shown in FIG. 39, the rotating
(実施の形態10)
<リンク作動装置の構成>
図40は、実施の形態10に係るリンク作動装置の構成を示す模式図である。図40に示したリンク作動装置は、基本的には図39に示したパラレルリンク機構を利用したリンク作動装置である。図40に示したリンク作動装置は、パラレルリンク機構と、当該パラレルリンク機構を駆動するための姿勢制御用駆動源とを主に備える。
(Embodiment 10)
<Structure of link operating device>
FIG. 40 is a schematic diagram showing the configuration of the link operating device according to the tenth embodiment. The link actuating device shown in FIG. 40 is basically a link actuating device using the parallel link mechanism shown in FIG. 39. The link actuating device shown in FIG. 40 mainly includes a parallel link mechanism and an attitude control drive source for driving the parallel link mechanism.
図40に示すリンク作動装置において、パラレルリンク機構と姿勢制御用駆動源とは、回転中心軸12に沿った方向において機械的に接続されている。
In the link actuating device shown in FIG. 40, the parallel link mechanism and the attitude control drive source are mechanically connected in the direction along the
基端側リンクハブ1には2つの姿勢制御用駆動源95a,95bが固定されている。姿勢制御用駆動源95a,95bはそれぞれ回転体2a,2bと回転伝達部材97a,97bおよびかさ歯車98a,98bを介して駆動力を伝達可能に接続されている。なお、図40において、姿勢制御用駆動源95bは、図示していない。
Two attitude
姿勢制御用駆動源95aは、平面視において回転中心軸12を中心とする第1の円周上に配置されている。姿勢制御用駆動源95bは、平面視において回転中心軸12を中心とし、かつ半径が第1の円周よりも長い第2の円周上に配置されている。
The attitude control drive
姿勢制御用駆動源95a,95bはそれぞれ回転軸を含み、当該回転軸の端部にかさ歯車98a,98bが接続されている。また回転体2a,2bの基端側に向いた面には、回転伝達部材97a,97bが固定されている。回転伝達部材97a,97bは、円環状の部材であって、その軸方向の一方の面にかさ歯車部を有する。なお、回転伝達部材97a,97bを回転体2a,2bに固定する方法としては、必要な強度および精度が得られれば任意の方法を採用できる。たとえば、回転伝達部材97a,97bを接着、圧入、カシメなどの方法により回転体2a,2bに固定してもよい。
The attitude
回転伝達部材97a,97bのかさ歯車部は姿勢制御用駆動源95a,95bの回転軸に接続されたかさ歯車98a,98bと噛み合っている。姿勢制御用駆動源95a,95bの回転軸が回転することにより、かさ歯車98a,98bおよび回転伝達部材97a,97bが回転し、結果的に回転体2a,2bを回転駆動することができる。
The bevel gears of the
回転体2a,2bが姿勢制御用駆動源95a,95bにより回転することにより、リンク機構11の回転中心軸12周りの位置が変更される。この結果、先端側リンクハブ3の姿勢を変更できる。
When the
実施の形態10に係るリンク作動装置では、パラレルリンク機構と姿勢制御用駆動源とが、回転中心軸12に沿った方向において磁気的に接続されていてもよい。すなわち、実施の形態10に係るリンク作動装置において姿勢制御用駆動源からパラレルリンク機構に駆動力を伝達する伝達機構は、実施の形態8に係るリンク作動装置におけるそれと基本的に同様の構成を備えていてもよい。実施の形態10に係るリンク作動装置では、回転体2a,2bに固定された図示しない磁石と基端側リンクハブ1に固定された図示しないステータコイルとが回転中心軸12に沿った方向において対向するように配置されている点が、実施の形態8に係るリンク作動装置と異なっていてもよい。
In the link operating device according to the tenth embodiment, the parallel link mechanism and the attitude control drive source may be magnetically connected in the direction along the
また、実施の形態10に係るリンク作動装置は、回転体2a,2bの回転量を検出する図示しない回転量検出機構をさらに備えていてもよい。このような回転量検出機構は図37に示したリンク作動装置の回転量検出機構と基本的に同様の構成を備えていてもよい。各検出部は、例えば回転体2a,2bの基端側に向いた面に固定されている。また、各検出部は、例えば軸受99aの外輪、軸受99bの内輪または外輪の基端側に向いた面に固定されていてもよい。各検出部は、例えば基端側リンクハブ1に固定されており、上記径方向において各被検出部の基端側に位置する端部を挟んで対向して配置されている対向部を有している。
Further, the link operating device according to the tenth embodiment may further include a rotation amount detecting mechanism (not shown) for detecting the rotation amount of the
今回開示された各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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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を意図される。 It should be considered that each embodiment disclosed this time is an example in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1 基端側リンクハブ、2a,2b 回転体、2z 従動回転体、3 先端側リンクハブ、4a~4c 第1リンク部材、6a~6c 第2リンク部材、7,17 ボルト、8,18 ナット、9,69 ワッシャ、11 リンク機構、12 回転中心軸、15a~15c 第1中心軸、16a~16c 第2中心軸、19,29 回転抵抗低減部材、22a,22b 突出部、25a~25c 第1回転対偶部、26a~26c 第2回転対偶部、27a,27b 貫通孔、28a,28b 接続部、30 球面リンク中心点、31 先端側リンクハブ中心軸、33 シム、35a,35b,95a,95b 姿勢制御用駆動源、36a,36b 固定部、37a,37b 回転伝達部材、38 歯車、39,49,59 軸受、46,47 固定部材、48a,48b 回転伝達部、58 プーリ、60 矢印、65,75a,75b ヨーク部、66a,66b,76a,76b ティース部、67a,67b,77a,77b 磁石、68a,68b,78a,78b ステータコイル、70 突起部、71 押さえ部材、81a,81b,83a,83b 被検出部、84a 検出部、98a,98b かさ歯車。 1 base end side link hub, 2a, 2b rotating body, 2z driven rotating body, 3 tip side link hub, 4a-4c first link member, 6a-6c second link member, 7,17 bolt, 8,18 nut, 9,69 washer, 11 link mechanism, 12 rotation center shaft, 15a to 15c first center shaft, 16a to 16c second center shaft, 19,29 rotation resistance reduction member, 22a, 22b protrusion, 25a to 25c first rotation Paired part, 26a to 26c 2nd rotation paired part, 27a, 27b through hole, 28a, 28b connection part, 30 spherical link center point, 31 tip side link hub center axis, 33 shim, 35a, 35b, 95a, 95b attitude control Drive source, 36a, 36b fixed part, 37a, 37b rotation transmission member, 38 gear, 39,49,59 bearing, 46,47 fixing member, 48a, 48b rotation transmission part, 58 pulley, 60 arrow, 65,75a, 75b yoke part, 66a, 66b, 76a, 76b teeth part, 67a, 67b, 77a, 77b magnet, 68a, 68b, 78a, 78b stator coil, 70 protrusion, 71 holding member, 81a, 81b, 83a, 83b to be detected. Unit, 84a detection unit, 98a, 98b bevel gear.
Claims (14)
2つ以上のリンク機構と、
前記2つ以上のリンク機構のうちの少なくとも1つのリンク機構と接続された駆動可能な2つ以上の回転体と、
先端側リンクハブとを備え、
前記2つ以上の回転体は、前記基端側リンクハブと回転自在に連結され、
前記2つ以上のリンク機構のそれぞれは、
第1リンク部材と、
前記第1リンク部材に第1回転対偶部において回転可能に接続された第2リンク部材とを含み、
前記第2リンク部材は、前記先端側リンクハブに第2回転対偶部において回転可能に接続され、
前記少なくとも1つのリンク機構の前記第1リンク部材は、前記2つ以上の回転体に固定されており、
前記2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2つ以上の回転体の回転中心軸は前記球面リンク中心点と交わり、
前記2つ以上の回転体の数は、前記先端側リンクハブの姿勢の自由度の数よりも少ない、パラレルリンク機構。 With the base end side link hub,
With two or more linkages,
Two or more driveable rotating bodies connected to at least one of the two or more link mechanisms,
Equipped with a link hub on the tip side,
The two or more rotating bodies are rotatably connected to the base end side link hub.
Each of the two or more link mechanisms
The first link member and
The first link member includes a second link member rotatably connected at the first rotational pair even portion.
The second link member is rotatably connected to the tip end side link hub at a second rotation paired pair portion.
The first link member of the at least one link mechanism is fixed to the two or more rotating bodies.
In the two or more link mechanisms, the first central axis of the first rotation paired portion and the second central axis of the second rotating paired portion intersect at a spherical link center point.
The rotation center axes of the two or more rotating bodies intersect with the spherical link center point,
A parallel link mechanism in which the number of the two or more rotating bodies is smaller than the number of degrees of freedom in the posture of the front end side link hub.
前記2つ以上のリンク機構は、2つのリンク機構であり、
前記先端側リンクハブの姿勢は3自由度である、請求項1に記載のパラレルリンク機構。 The two or more rotating bodies are two rotating bodies.
The two or more link mechanisms are two link mechanisms.
The parallel link mechanism according to claim 1, wherein the posture of the front end side link hub has three degrees of freedom.
前記2つのリンク機構のそれぞれの前記第1リンク部材は、前記2つの回転体のうちの1つに固定されている、請求項2に記載のパラレルリンク機構。 The two rotating bodies are rotatably connected to the base end side link hub in a state where the two rotating bodies are arranged side by side so that their respective rotation center axes coincide with each other.
The parallel link mechanism according to claim 2, wherein the first link member of each of the two link mechanisms is fixed to one of the two rotating bodies.
前記2つの回転体は、第1回転体と、前記第1回転体から見て前記基端側リンクハブが位置する側に配置された第2回転体とを含み、
前記第2回転体に接続された前記第1リンク部材は、前記第1回転体の前記貫通孔の内部を通り前記先端側リンクハブ側に延びている、請求項4に記載のパラレルリンク機構。 An annular through hole is formed in the two rotating bodies so as to surround the rotation center axis.
The two rotating bodies include a first rotating body and a second rotating body arranged on the side where the base end side link hub is located when viewed from the first rotating body.
The parallel link mechanism according to claim 4, wherein the first link member connected to the second rotating body passes through the inside of the through hole of the first rotating body and extends toward the tip side link hub side.
前記2つの回転体の内径は、互いに異なるように設けられており、
前記2つの回転体は、それぞれの前記回転中心軸が一致するように、前記回転中心軸に対する径方向において並んで配置されている、請求項3に記載のパラレルリンク機構。 The two rotating bodies are provided in an annular shape, and the two rotating bodies are provided in an annular shape.
The inner diameters of the two rotating bodies are provided so as to be different from each other.
The parallel link mechanism according to claim 3, wherein the two rotating bodies are arranged side by side in the radial direction with respect to the rotation center axis so that the rotation center axes coincide with each other.
前記2つ以上の回転体を回転させ、前記基端側リンクハブに対する前記先端側リンクハブ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。 The parallel link mechanism according to any one of claims 1 to 7.
A link actuating device comprising a drive source for attitude control that rotates the two or more rotating bodies and arbitrarily changes the posture of the tip end side link hub with respect to the base end side link hub.
前記姿勢制御用駆動源は、前記回転伝達部材を介して前記2つ以上の回転体を回転させる、請求項9に記載のリンク作動装置。 A rotation transmission member connected to the two or more rotating bodies is provided.
The link actuating device according to claim 9, wherein the attitude control drive source rotates the two or more rotating bodies via the rotation transmitting member.
前記姿勢制御用駆動源は、前記回転伝達部を介して前記2つ以上の回転体を回転させる、請求項9に記載のリンク作動装置。 The two or more rotating bodies include a rotation transmitting portion.
The link actuating device according to claim 9, wherein the attitude control drive source rotates the two or more rotating bodies via the rotation transmission unit.
前記姿勢制御用駆動源は、前記回転中心軸に対する径方向において前記磁石と対向して配置されたコイルを含む、請求項8に記載のリンク作動装置。 The two or more rotating bodies include magnets.
The link actuating device according to claim 8, wherein the attitude control drive source includes a coil arranged so as to face the magnet in the radial direction with respect to the rotation center axis.
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