CN107923500B - 具有平行连杆机构的作业装置 - Google Patents

Abstract

作业装置(1)包括：平行连杆机构(9)、姿势控制用促动器(10)、直线运动机构(8)与旋转机构(11)。平行连杆机构(9)包括3组以上的连杆机构(14)，该3组以上的连杆机构(14)相对基端侧连杆枢毂(12)，以可变更姿势的方式连接前端侧的连杆枢毂(13)。姿势控制用促动器(10)使平行连杆机构(9)动作。直线运动机构(8)在与基端侧连杆枢毂(12)的中心轴心(QA)相垂直的轴向，使旋转体(3)运动。旋转机构(11)设置于前端侧连杆枢毂(13)上，在中心轴心(QA)和中心轴心(QB)位于同一线上的状态，围绕直线运动机构(8)的运动方向平行的旋转中心轴心(11a)，使被作业体(2)旋转。

Description

具有平行连杆机构的作业装置

相关申请

本申请要求申请日为2015年8月10日、申请号为JP特愿 2015—158208的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成 本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及下述的作业装置，该作业装置具有平行连杆机构， 其用于医疗器械、产业机械等的必须要求高速、高精度、宽广的 动作范围的装置。

背景技术

在专利文献1、2、3中提出有医疗器械、产业机械等的各种 作业装置所采用的平行连杆机构与连杆操作装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2000—94245号公报

专利文献2：US5893296号专利文献说明书

专利文献3：JP特开2014—5926号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于专利文献1的平行连杆机构，虽然其结构较简单，但是 由于各连杆的动作角小，故如果较大地设定平行连杆板的动作范 围，则具有因连杆长大，机构整体的尺寸大，导致装置的大型化 的问题。另外，还具有下述的问题，即，被限制为，在机构整体 的刚性低，装载于运送板上的工具的重量，即运送板的可运送重 量小的类型。

在专利文献2或专利文献3的连杆操作装置中，采用形成相 对基端侧的连杆枢毂，经由4节连锁的3组以上的连杆机构而以 可变更姿势的方式连接前端侧的连杆枢毂的结构的平行连杆机 构，由此，可在紧凑的同时，进行高速、高精度、宽大动作范围 的动作。但是，如果专利文献2、专利文献3的连杆操作装置与其 它的机构相组合而使用，则具有装置整体尺寸大的问题。

本发明的目的在于提供一种作业装置，该作业装置具有平行 连杆机构，该作业装置可高速、高精度地进行下述作业：相对被 作业体，在以相同的姿势而保持的状态使作业体于相正交的2轴 方向运动而进行的作业；相对被作业体，以使作业体赋予角度的 方式而进行的作业等的多样的作业。并且可实现紧凑化和成本的 降低。

用于解决课题的技术方案

本发明的具有平行连杆机构的作业装置为相对被作业体，以 作业体在接触状态或非接触状态而进行作业的作业装置，该作业 装置包括：

平行连杆机构，该平行连杆机构以能姿势变更的方式支承上 述被作业体；姿势控制用促动器，该姿势控制用促动器使该平行 连杆机构动作；直线运动机构，该直线运动机构相对上述平行连 杆机构，使上述作业体于1轴方向而运动；旋转机构，该旋转机 构使上述被作业体旋转。

上述平行连杆机构包括3组以上的连杆机构，该3组以上的 连杆机构相对基端侧连杆枢毂，以能姿势变更的方式连接前端侧 连杆枢毂，上述各连杆机构包括：基端侧端部连杆部件，在该基 端侧端部连杆部件中，其一端经由第1旋转运动副，可旋转地连 接于上述基端侧连杆枢毂上；前端侧端部连杆部件，在该前端侧 端部连杆部件中，其一端经由第2旋转运动副，可旋转地连接于 上述前端侧连杆枢毂上；中间连杆部件，在该中间连杆部件中， 其两端经由第3旋转运动副和第4旋转运动副，分别可旋转地连 接于上述基端侧端部连杆部件的另一端和前端侧端部连杆部件的 另一端，该各连杆机构按照下述方式设置，该方式为：上述第1 旋转运动副的中心轴心、与上述第3旋转运动副的中心轴心在基 端侧球面连杆中心处交叉，上述第2旋转运动副的中心轴心、与 上述第4旋转运动副的中心轴心在前端侧球面连杆中心处交叉。

上述姿势控制用促动器按照任意地变更上述前端侧连杆枢毂 相对上述基端侧连杆枢毂的姿势的方式，设置于上述3组以上的 连杆机构中的2组以上的连杆机构上。

上述直线运动机构在与作为直线的基端侧连杆枢毂中心轴心 相垂直的轴方向，使上述作业体运动，该直线为通过上述基端侧 球面连杆中心，与上述第1旋转运动副的中心轴心相垂直地交叉 的直线。

上述旋转机构设置于上述前端侧的连杆枢毂上，在下述状态 围绕与上述直线运动机构的运动方向平行的旋转中心轴心而使上 述被作业体旋转，该状态指，上述基端侧连杆枢毂中心轴心、与 作为直线的前端侧连杆枢毂中心轴心在同一线上，该直线为，通 过上述前端侧连杆枢毂中心与上述第2旋转运动副的中心轴心相 垂直地交叉的直线。

按照该方案，具有平行连杆机构、直线运动机构与旋转机构， 该旋转机构围绕与该直线运动机构的运动方向平行的旋转中心轴 而旋转，故可仅仅通过设置1个轴的直线运动机构，便可在保持 相同的姿势的状态，相对被作业体，于相垂直的2个轴方向而使 作业体运动，可实现作业装置的紧凑与成本的降低。另外，如果 不使旋转机构运动，使平行连杆机构的前端侧的连杆枢毂倾斜， 则可实现相对被作业体，赋予作业体的角度的作业。像这样，在 谋求紧凑化、成本的降低的同时，高速、高精度地进行多样的作 业。下面具体地进行说明。

上述平行连杆机构通过基端侧的连杆枢毂、前端侧的连杆枢 毂与3组以上的连杆机构，构成相对基端侧的连杆枢毂，前端侧 的连杆枢毂围绕相正交的2个轴而自由旋转的2自由度机构。该2 自由度机构在紧凑的同时，扩大前端侧的连杆枢毂的可运动范围。 比如，可使基端侧的连杆枢毂的中心轴与前端侧的连杆枢毂的中 心轴的折角的最大值为±90°,前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连 杆枢毂的回转角可设定在0°～360°的范围内。

具有该平行连杆机构的作业装置通过平行连杆机构的2个自 由度、直线运动机构的1个自由度与旋转机构的1个自由度，构 成共计4个自由度的结构。如果形成4个自由度的结构，则通过 将下述动作组合，可进行下述的作业，该动作分别指，通过姿势 控制用促动器，使平行连杆机构动作，变更设置于前端侧的连杆 枢毂上的被作业体的姿势的动作；通过直线运动机构，使作业体 在与基端侧的连杆枢毂的中心轴相正交的轴向而运动的动作；通 过旋转机构，使被作业体围绕旋转中心轴而旋转的动作。

一个作业在于可在沿与基端侧的连杆枢毂的中心轴相垂直的 X—Y平面，相对被作业体，使作业体平行运动的同时，通过作业 体，相对被作业体，进行非接触作业。比如，在作为直线运动机 构的运动方向的X轴方向使被作业体平行运动的场合，在停止平 行连杆机构和回转机构，将被作业体的姿势保持一定的状态，通 过直线运动机构，使作业体运动。

在于与X轴相垂直的Y轴方向，使被作业体平行运动的场合， 直线运动机构停止，一边使平行连杆机构动作，在Y轴方向使被 作业体运动，一边通过借助旋转机构，使被作业体旋转，对伴随 平行连杆机构的动作而产生的被作业体的Y轴方向的倾斜度的变 化进行补偿。在旋转机构中，由于在基端侧的连杆枢毂的中心轴 和前端侧的连杆枢毂的中心轴位于同一线上的状态，形成围绕与 直线运动机构的运动方向平行的旋转中心轴而使被作业体旋转的 结构，故在使平行连杆机构动作，使被作业体于Y轴方向运动时， 将旋转中心轴的朝向保持在X轴方向。由此，可通过旋转机构， 使被作业体旋转，对被作业体的Y轴方向的倾斜度进行补偿。

沿X—Y平面，在X轴方向和Y轴方向以外的方向，使被作 业体平行运动的场合，通过将在上述X轴方向平行运动时的动作， 与在上述Y轴方向平行运动时的动作组合，可在保持被作业体的 倾斜度的状态进行平行运动。

另一作业可相对被作业体的各个面，进行作业。比如，通过 不使旋转机构动作，而使平行连杆机构动作，相对基端侧的连杆 枢毂，使前端侧的连杆枢毂倾斜，可相对被作业体，以赋予作业 体的角度的方式进行作业。另外，不使平行连杆机构动作，通过 借助旋转机构，使被作业体旋转，可在改变被作业体中的朝向作 业体的面的同时进行作业。还可将该平行连杆机构的被作业体的 角度赋予与旋转机构的被作业体的旋转组合，进行作业。

在本发明的一个实施方式中，还可在构成上述平行连杆机构 的上述基端侧的连杆枢毂的一部分的部件上设置上述直线运动机 构。在此场合，由于用于设置直线运动机构的部件是与平行连杆 机构共用的，故可实现紧凑化和成本的降低。

在本发明的一个实施方式中，也可设置在与上述基端侧连杆 枢毂中心轴平行的方向，使上述作业体运动的追加的直线运动机 构。如果设置追加的直线运动机构，由于可控制作业体和被作业 体与基端侧的连杆枢毂的中心轴平行的方向的距离，故可进行按 照使作业体与被作业体接触的方式而进行的作业、与将作业体和 被作业体的距离保持一定而进行的非接触的作业。

在本发明的一个实施方式中，还可按照上述前端侧的连杆枢 毂朝下的方式设置上述平行连杆机构，并且在作为上述基端侧的 连杆枢毂和上述前端侧的连杆枢毂之间的空间的平行连杆机构的 内部空间中设置上述作业体。如果形成该方案，由于平行连杆机构的姿势控制用促动器、直线运动机构的电动机等的控制用装置、 作业体不设置于被作业体的下方，故可防止由被作业体而产生的 切屑等、附着于被作业体上的油脂、涂料等附着于控制用装置或 作业体上，对它们造成不利影响的情况。另外，通过在内部空间 中设置作业体，可使整体的结构更进一步地紧凑。

在本发明的一个实施方式中，也可在作为上述基端侧的连杆 枢毂与上述前端侧的连杆枢毂之间的空间的平行连杆机构的内部 空间之外，设置固定于上述前端侧的连杆枢毂上的旋转机构安装 部件，在该旋转机构安装部件上安装上述旋转机构，在该旋转机构而旋转且向上述内部空间的内部延伸的前端部上，设置固定上 述被作业体的被作业体固定部件。如果形成该方案，由于被作业 体设置于平行连杆机构的内部空间中，故可缩短直线运动机构的 行程，可实现紧凑的结构。由于旋转机构设置于平行连杆机构的 内部空间之外，故避免旋转机构对平行连杆机构的各连杆机构造 成妨碍的情况。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中 的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项 权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地 理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不 应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在 附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为本发明的一个实施方式的作业装置的主视图；

图2为该作业装置的侧视图；

图3为省略该作业装置的连杆操作装置的一部分的主视图；

图4为该连杆操作装置的一个状态的立体图；

图5为该连杆操作装置的不同的状态的立体图；

图6A为该连杆操作装置的基端侧的连杆枢毂、基端侧的端部 连杆部件等的立体图；

图6B为图6A的部分放大图；

图7为通过直线而表示该平行连杆机构的一个连杆机构的图；

图8为该作业装置的X轴直线运动机构的俯视图；

图9A为表示该作业装置的作业动作的一个状态的说明图；

图9B为表示该作业装置的作业动作的另一状态的说明图；

图9C为表示该作业装置的作业动作的还一状态的说明图；

图10为本发明的另一实施方式的作业装置的主视图；

图11为本发明的又一实施方式的作业装置的主视图；

图12为该作业装置的侧视图；

图13为该作业装置的X轴直线运动机构和Z轴直线运动机构 的俯视图；

图14A为表示该作业装置的作业动作的一个状态的说明图；

图14B为表示该作业装置的作业动作的另一状态的说明图；

图14C为表示该作业装置的作业动作的还一状态的说明图；

图15为本发明的还一实施方式的作业装置的主视图；

图16为本发明的再一实施方式的作业装置的主视图；

图17为本发明的又一实施方式的作业装置的主视图；

图18为该作业装置的侧视图。

具体实施方式

根据图1～图9，对本发明的一个实施方式的具有平行连杆机 构的作业装置进行说明。

图1为本实施方式的作业装置1的主视图，图2为作业装置1 的侧视图。该作业装置1为对被作业体2，通过作业体3而进行非 接触作业的装置。通过突设于基板4之上的多个支柱5，支承水平 状的基端部件6，在该基端部件6上设置连杆操作装置7和X轴 直线运动机构8。正确地说，基端部件6构成连杆操作装置7的一 部分。

上述连杆操作装置7由平行连杆机构9和姿势控制用促动器 10构成，该平行连杆机构9以可姿势变更的方式支承旋转机构11 和被作业体2，该姿势控制用促动器10使该平行连杆机构9动作。 上述X轴直线运动机构8为相对被作业体2，使作业体3于X轴 方向运动的机构。X轴直线运动机构8为权利要求书中所述的“直 线运动机构”的一个例子。上述旋转机构11为使被作业体2围绕 旋转中心轴心11a而旋转的机构。

图3为连杆操作装置7的主视图，图4、图5为表示连杆操作 装置7的相互不同的状态的立体图。它们中的各图按照相对图1、 图2、上下掉转的方式表示。连杆操作装置7的平行连杆机构9 包括3组的连杆机构14，该3组的连杆机构14相对基端侧的连杆 枢毂12，以可姿势变更的方式连接前端侧的连杆枢毂13。在图1、 图2所示的平行连杆机构9的设置状态，前端侧的连杆枢毂13朝 下。另外，在图3中，仅仅示出1组连杆机构14。连杆机构14 的数量也可为4组以上。

各连杆机构14由基端侧端部连杆部件15、前端侧端部连杆部 件16与中间连杆部件17构成，构成由4个旋转运动副构成的4 节连锁的连杆机构。基端侧端部连杆部件15和前端侧端部连杆部 件16分别呈L状。基端侧端部连杆部件15的一端经由第1旋转 运动副RP1，自由旋转地连接于基端侧连杆枢毂12上。前端侧端 部连杆部件16的一端经由第2旋转运动副RP2，自由旋转地连接 于前端侧连杆枢毂13上。在中间连杆部件17的两端，分别经由 第3旋转运动副RP3和第4旋转运动副RP4，自由旋转地连接基 端侧端部连杆部件15的另一端和前端侧端部连杆部件16的另一 端。

平行连杆机构9为由2个球面连杆机构组合的结构，各连杆 机构14像图6A所示的那样，按照下述方式构成，该方式为：3 个第1旋转运动副RP1的中心轴心O1与3个第3旋转运动副RP3 的中心轴心O2在共同的基端侧球面连杆中心PA处交叉，3个第 2旋转运动副RP2的中心轴心O1与3个第4旋转运动副RP4的中 心轴心O2在共同的基端侧球面连杆中心PB处交叉。另外，在图 6中，作为代表而仅仅示出基端侧。另外，在基端侧，3个中的各 第1旋转运动副RP1与基端侧球面连杆中心PA之间的距离相同， 同样地，在前端侧，3个中的各第2旋转运动副RP2与前端侧球 面连杆中心PB之间的距离相同。像图3所示的那样，在各连杆机 构14中，第3旋转运动副RP3的中心轴心与第4旋转运动副RP4 的中心轴心既可具有某交叉角γ，也可平行。

图6A为基端侧连杆枢毂12，基端侧端部连杆部件15等的剖 视图，在该图6中，表示基端侧连杆枢毂12与基端侧端部连杆部 件15的各第1旋转运动副的中心轴心O1，与基端侧球面连杆中 心PA的关系。前端侧连杆枢毂13和前端侧端部连杆部件16的形 状和位置关系与图6相同(在图中没有示出)。在图6的例子中，第 1旋转运动副PR1的中心轴心O1、与第3旋转运动副PR3的中心 轴心O2之间的角度α为90°，但是，上述α也可为90°以外的角 度。

3组的连杆机构14从几何学说呈同一形状。从几何学说呈同 一形状指像图7所示的那样，通过直线而表示各连杆部件15、16、 17的几何学模型，即，通过各旋转运动副RP1、RP2、RP3、RP4 与将这些旋转运动副之间连接的直线而表示的模型为中间连杆部 件17的相对中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。图7 为通过直线而表示1组连杆机构14的图。本实施方式的平行连杆 机构9为旋转对称类型，形成基端侧连杆枢毂12和基端侧端部连 杆部件15，与前端侧连杆枢毂13和前端侧端部连杆部件16的位 置关系相对中间连杆部件17的中心线C而旋转对称的位置结构。 各中间连杆部件17的中间部位于共同的轨道圆D上。

通过基端侧连杆枢毂12和前端侧连杆枢毂13与3组的连杆 机构14，构成2自由度机构，在该2自由度机构中，相对基端侧 连杆枢毂12，前端侧连杆枢毂13围绕相正交的2个轴而自由旋转。 换言之，形成下述的机构，其中，相对基端侧连杆枢毂12，前端 侧连杆枢毂13的姿势以旋转为2个自由度的方式进行自由变更。 该2自由度机构在为紧凑的同时，扩大前端侧连杆枢毂13相对基 端侧连杆枢毂12的可运动范围。

比如，在穿过各球面连杆中心PA、PB与各连杆枢毂12、13 和各端部连杆部件15、16的各旋转运动副的中心轴O1(图6)垂直 地交叉的直线为各连杆枢毂12、13的中心轴心QA、QB的场合， 可使基端侧连杆枢毂12的中心轴心QA和前端侧连杆枢毂的中心 轴心QB的折角θ(图7)的最大值约为±90°。另外，可将前端侧连 杆枢毂13相对基端侧连杆枢毂12的回转角φ(图7)设定在0°～ 360°的范围内。折角θ为相对基端侧连杆枢毂12的中心轴心QA， 前端侧连杆枢毂13的中心轴心QB倾斜的垂直角度，回转角φ为 相对基端侧连杆枢毂12的中心轴心QA，前端侧连杆枢毂13的中 心轴心QB倾斜的水平角度。

前端侧连杆枢毂13相对基端侧连杆枢毂12的姿势变更以基 端侧连杆枢毂12的中心轴心QA和前端侧连杆枢毂13的中心轴 心QB的交点O为旋转中心而进行。图4表示基端侧连杆枢毂12 的中心轴心QA和前端侧连杆枢毂13的中心轴心QB处于同一线 上的状态，图5表示相对基端侧连杆枢毂12的中心轴心QA，前 端侧连杆枢毂13的中心轴心QB之间构成某角度的状态。即使在 姿势变化的情况下，基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB之 间的距离L(图7)仍没有变化。

在该平行连杆机构9中，各连杆机构14中的连杆枢毂12、13 与端部连杆部件15、16的旋转运动副RP1、RP2的各中心轴心O1 的角度和距球面连杆中心PA、PB的距离相互相等，并且各连杆 机构14的连杆枢毂12、13与端部连杆部件15、16的旋转运动副 RP1、RP2的各中心轴心O1与端部连杆部件15、16与中间连杆7 的旋转运动副RP3、RP4的各中心轴心O2在基端侧和前端侧处， 与球面连杆中心PA、PB交叉，并且基端侧的端部连杆部件15和 前端侧的端部连杆部件16的几何学的形状相等，并且同样对于中 间连杆部件17，在基端侧和前端侧处形状相等，此时，如果相对 中间连杆部件17的对称面，中间连杆部件17和端部连杆部件15、 16的角度位置关系在基端侧和前端侧是相同的，则从几何学的对 称性来说，基端侧连杆枢毂12和基端侧端部连杆部件15、前端侧 连杆枢毂13和前端侧端部连杆部件16相同地运动。

像图1～图6A所示的那样，基端侧连杆枢毂12由基端部件6、 与和该基端部件6一体地设置的3个旋转轴连接部件21构成。基 端部件6为权利要求书中所述的“构成基端侧的连杆枢毂的一部 分的部件”的一个例子。基端部件6在中间部具有圆形的通孔6a(图 6A)，在该通孔6a的周围，3个旋转轴连接部件21于圆周方向而 等间隔地设置。通孔6a的中心位于基端侧的连杆枢毂中心轴心 QA上。在各旋转轴连接部件21上，自由旋转地连接有旋转轴22， 该旋转轴22的轴心与基端侧连杆枢毂中心轴心QA交叉。在该旋 转轴22上，连接基端侧端部连杆部件15的一端。

像以放大方式而表示一个基端侧端部连杆部件15和其两端周 边部的图6B所示的那样，上述旋转轴22包括大直径部22a、小直 径部22b与外螺纹部22c，上述旋转轴22在小直径部22b，经由2 个轴承23而自由旋转地支承于旋转轴连接部件21上。轴承23为 比如深槽滚珠轴承、角接触滚珠轴承等的滚珠轴承。这些轴承23 在嵌合状态而设置于设在旋转轴连接部件21上的内径槽24上， 通过压配合、粘接、压紧等的方法而固定。设置于其它的旋转运动副部上的轴承的种类和设置方法也相同。

旋转轴22在大直径部22a处，同轴地设置于后述的减速机构 52的输出轴52a上。关于该设置结构，将在后面而进行说明。另 外，在旋转轴22上，按照与该旋转轴22一体地旋转的方式，连 接基端侧端部连杆部件15的一端。即，在形成于基端侧端部连杆 部件15的一端处的缺口部25的内部，设置旋转轴连接部件21， 旋转轴22的小直径部22b穿过通孔、轴承23的内圈，该通孔分 别形成于基端侧端部连杆部件15的一端中的作为上述缺口部25 的两侧部分的内外一对的旋转轴支承部26、27上。另外，经由嵌 合于旋转轴22的大直径部22a的外周的间隔件28，基端侧端部连 杆部件15和减速机构52的输出轴52a通过螺栓29而固定，并且 将螺母30螺接于相对外侧的旋转轴支承部27而突出的旋转轴22 的外螺纹部22c上。在轴承23的内圈与一对的旋转轴支承部26、 27之间，夹设间隔件31、32，在螺接螺母30时，可对轴承23施 加预压。

在基端侧端部连杆部件15的另一端，连接有旋转轴35，该旋 转轴35自由旋转地连接于中间连杆部件17的一端。该中间连杆 部件17的旋转轴35与基端侧连杆枢毂12的旋转轴22相同，具 有大直径部35a、小直径部35b与外螺纹部35c，在小直径部32b， 经由2个轴承36，自由旋转地支承于中间连杆部件17的一端。即， 在形成于基端侧端部连杆部件15的另一端的缺口部37的内部， 设置中间连杆部件17的一端，旋转轴35的小直径部35b穿过通 孔与轴承36的内圈，该通孔分别形成于基端侧端部连杆部件15 的另一端的作为上述缺口部37的两侧部分的内外一对的旋转轴支 承部38、39上。另外，将螺母40螺接于相对外侧的旋转轴支承 部39而突出的旋转轴35的外螺纹部35c上。在轴承36的内圈与 一对的旋转轴支承部38、39之间夹设间隔件，在螺接螺母40时， 可对轴承36，施加预压。

像图1～图5所示的那样，前端侧连杆枢毂13由平板状的前 端部件43与3个旋转轴连接部件44构成，在该前端部件43的中 间部，具有圆形的通孔43a，该3个旋转轴连接部件44以于圆周 方向均等配置的方式设置于该前端部件43的通孔43a的周围。通 孔43a的中心位于前端侧连杆枢毂13的中心轴心QB上。在各旋 转轴连接部件44中，其轴心与前端侧连杆枢毂13的中心轴心QB 相交叉的旋转轴45自由旋转地连接。在该前端侧连杆枢毂13的 旋转轴45上，连接前端侧端部连杆部件16的一端。在前端侧端 部连杆部件16的另一端连接有旋转轴46，该旋转轴46自由旋转 地连接于中间连杆部件17的另一端。前端侧连杆枢毂13的旋转 轴45和中间连杆部件17的旋转轴46均为与上述旋转轴35相同 的形状，并且经由2个轴承(在图中未示出)，分别自由旋转地连接 于旋转轴连接部件44和中间连杆部件17的另一端。

连杆操作装置7的姿势控制用促动器10为具有减速机构52 的旋转促动器，其在基端侧连杆枢毂12的基端部件6的上面上， 与上述旋转轴22同轴地设置。姿势控制用促动器10和减速机构 52一体地设置，通过电动机固定部件53，减速机构52固定于基 端部件6上。在本例子中，在3组的连杆机构14的全部中，设置 姿势控制用促动器10，但是，如果在3组的连杆机构14中的至少 2组中，设置姿势控制用促动器10，则可确定前端侧连杆枢毂13 相对基端侧连杆枢毂12的姿势。

图6B所示的减速机构52为法兰输出，具有大直径的输出轴 52a。输出轴52a的前端面为与输出轴52a的中心线相正交的平面 状的法兰面54。输出轴52a经由上述间隔件28，通过螺栓29而 与基端侧端部连杆部件15的旋转轴支承部26连接。基端侧连杆 枢毂12和基端侧端部连杆部件15的第1旋转运动副RP1的上述 旋转轴22的大直径部22a嵌于设置于减速机构52的输出轴52a 上的内径槽57中。

像图1、图2、图8所示的那样，X轴直线运动机构8包括设 置于基端部件6上，可于X轴方向运动的X轴台60。在X轴台 60上，经由作业体固定部件61，作业体3以垂下姿势而固定。使 X轴台60运动的驱动源为电动机62。通过驱动电动机62，固定 于X轴台60上的作业体3于X轴方向而运动。

作业体3以非接触的方式对被作业体2进行作业。作业体3 为比如油脂涂敷机、激光检查机、喷涂式涂敷机、焊接机等，使 油脂喷嘴等的作业部3a朝下，固定于X轴台60上。作业部3a位 于作为基端侧连杆枢毂12和前端侧连杆枢毂13之间的空间的平 行连杆9的内部空间S1。

像图1、图2所示的那样，旋转机构11包括电动机64，该电 动机64经由旋转机构安装部件63而安装于前端侧连杆枢毂13的 前端部件43上，在该电动机64的输出轴上，安装被作业体固定 部件65。被作业体2固定于被作业体固定部件65上。固定于被作 业体固定部件65上的被作业体2的中心部位于前端侧连杆枢毂13 的中心轴心QB的附近。通过使电动机64旋转，被作业体2围绕 上述旋转中心轴心11a而旋转。在基端侧连杆枢毂12的中心轴心 QA和前端侧连杆枢毂13的中心轴心QB位于同一线上时(图4所 示的状态)，旋转中心轴心11a与X轴方向，即，X轴直线运动机 构8的运动方向平行。在图的例子中，被作业体2为长方体形状。

采用该平行连杆机构的作业装置1通过平行连杆机构9的2 个自由度，X轴直线运动机构8的1个自由度，旋转机构11的1 个自由度，构成共计4个自由度的结构。如果形成4个自由度的 结构，则通过姿势控制用促动器10，使平行连杆机构9动作，变 更设置于前端侧连杆枢毂13上的被作业体2的姿势，并且通过X 轴直线运动8，于X轴方向使作业体3运动，并且通过旋转机构 11，使被作业体2围绕旋转中心轴心11a而旋转，由此，可通过 作业体3，相对被作业体2，进行多样的作业。由于通过平行连杆 机构9能以高速、高精度地进行被作业体2的姿势变更，故可进 行高速、高精度的作业。

具体来说，可进行下述的作业。作为一个作业，可在沿与基 端侧连杆枢毂12的中心轴心QA相正交的X—Y平面，使被作业 体2平行运动的同时，相对被作业体2，通过作业体3，进行非接 触作业。

比如，在作为X轴直线运动机构8的运动方向的X轴方向， 使被作业体2平行运动的场合，像图9A那样，在停止平行连杆机 构9和旋转机构11，使被作业体2的姿势保持一定的状态，通过 X轴直线运动机构8(在图中未示出)，使作业体3运动。

在于X轴相垂直的Y轴方向，使被作业体2平行运动的场合， X轴直线运动机构8停止，像图9B那样，一边使平行连杆机构9 动作，使被作业体2于Y轴方向运动，一边像图9C那样，通过借 助旋转机构11，使被作业体2旋转的方式，对伴随平行连杆机构 9的动作的被作业体2的Y轴方向的倾斜度的变化进行补偿。在 图示的例子中，相对基端侧连杆枢毂的中心轴心QA，使前端侧连 杆枢毂的中心轴心QB以角度(折角)θ倾斜，由此，于Y轴方向， 使被作业体2运动距离Y。旋转机构11为下述的结构，其中，在 基端侧连杆枢毂12的中心轴心QA和前端侧连杆枢毂13的中心 轴心QB位于同一线上的状态，围绕与X轴直线运动机构8的运 动方向平行的旋转中心轴心11a，使被作业体2旋转。于是，在使 平行连杆机构9动作，于Y轴方向使被作业体2运动时，将旋转 中心轴心11a的朝向保持在X轴方向。由此，可通过旋转机构11， 使被作业体2旋转，对被作业体2的Y轴方向的倾斜度进行补偿。

另外，在像后述的那样，相对被作业体2，以赋予作业体3 的角度进行作业的场合，上述旋转机构11的倾斜度的补偿是不必 要的。

在沿X—Y平面，在X轴方向和Y轴方向以外的方向使被作 业体2平行运动的场合，通过将于上述X轴方向平行运动时的动 作，与于上述Y轴方向平行运动时的动作组合，可实现在保持被 作业体2的倾斜度的状态，进行平行运动。

作为其它的作业，可相对被作业体2的各个面，进行作业。

通过比如，使旋转机构11不运动，使平行连杆机构9动作， 相对基端侧连杆枢毂12，使前端侧连杆枢毂13倾斜，可相对被作 业体2以赋予作业体3的角度的方式进行作业。

通过作为另外的作业，平行连杆机构9不运动，通过旋转机 构11，使被作业体2旋转，故可在变更被作业体2中的朝向作业 体3的侧的面的同时，进行作业。还可将该平行连杆机构9的被 作业体2的角度赋予，与旋转机构11的被作业体2的旋转组合， 进行作业。

像这样，通过借助X轴直线运动机构8，于X轴方向使被作 业体2运动，并且通过平行连杆机构9，于Y轴方向使被作业体2 运动，可不设置Y轴方向的直线运动机构，在沿X—Y平面，使 被作业体2运动的同时，进行非接触作业。另外，可实现紧凑化 和成本的降低。另外，由于可通过设置旋转机构11，使被作业体 2相对X—Y平面而平行运动，故作业的种类是多样的。

在本实施方式的场合，按照前端侧连杆枢毂13朝下的方式设 置平行连杆机构9，在平行连杆机构9的内部空间S1中，设置作 业体3。即，平行连杆机构9的姿势控制用促动器10、X轴直线 运动机构8的电动机62等的控制用装置、作业体3不设置于被作 业体2的下方。由此，可防止由被作业体2而产生的切削屑粉末 等、附着于被作业体2上的油脂、涂料等附着于控制用装置、作 业体3上，对它们造成恶劣影响的情况。另外，通过在内部空间 S1中设置作业体3，可使整体的结构更加进一步紧凑。

另外，通过在作为构成平行连杆机构9的基端侧连杆枢毂12 的一部分的部件的基端部件6上设置X轴直线运动机构8，用于 设置X轴直线运动机构8的部件与平行连杆机构9是共用的，可 实现紧凑化和成本的降低。

也可像图10所示的那样，在基板4上设置X轴直线运动机构 8，在该X轴直线运动机构8的X轴台60上，以朝向姿势而固定 作业体3。其它的方面与图1的方案一致。通过形成该方案，不必 要求在平行连杆机构9的内部空间S1中设置作业体3，设计容易。

图11～图14表示另一实施方式。像图11～图13所示的那样， 在该作业装置1中，相对图1～图9的实施方式，追加于与基端侧 连杆枢毂12的中心轴心QA平行的方向(Z轴方向)而使作业体3 运动的Z轴直线运动机构70。Z轴直线运动机构70为权利要求中 所述的追加的直线运动机构的一个例子。

在X轴直线运动机构8的X轴台60上，代替作业体固定部 件61(图2)，而设置直线运动机构设置部件71(图12)。在该直线 运动机构设置部件71上设置Z轴直线运动机构70。该Z轴直线 运动机构70包括可于Z轴方向运动的Z轴台72(图12)，在该Z 轴台72上，经由作业体固定部件73(图12)，作业体3以垂下姿势 而固定。使Z轴台72运动的驱动源为电动机74。通过驱动电动机 74，固定于Z轴台72上的作业体3于Z轴方向而运动。

作业体3与被作业体2接触，进行作业。其为比如包括作为 作业部3a的立铣刀等的旋转工具的切削加工机。按照作业部3a 朝下的方式，在作业体固定部件73上固定有作业体3。与图1～ 图9实施方式相同，作业部3a位于平行连杆机构9的内部空间S1 中。其它的方面与图1～图9的实施方式相同。

本作业装置1与图1～图9的实施方式相同，在沿X—Y平面 而使被作业体2平行运动的同时，通过作业体3，对被作业体2 进行作业。由于使被作业体2沿X—Y平面而平行运动的方法与上 述相同，故省略对其的说明。

另外，该作业装置1通过设置追加的Z轴直线运动机构70， 可控制作业体3与被作业体2的Z轴方向，即，与基端侧连杆枢 毂12的中心轴心QA平行的方向的距离。由此，像图14A所示的 那样，可进行按照使作业体3与被作业体2接触的方式实施的作 业。具体来说，通过像下述那样进行控制，可进行接触作业。

在像在前面描述的那样，在于Y轴方向使被作业体2平行运 动的场合，一边像图14B那样，使平行连杆机构9动作，使被作 业体2于Y轴方向运动，一边像图14C那样，通过旋转机构11， 通过使被作业体2旋转，对伴随平行连杆机构9的动作而产生的 被作业体2的Y轴方向的倾斜度的变化进行补偿。此时，被作业 体2旋转，由此，被作业体2的作业位置于Z轴方向以距离δ而 变化。对应于该作业位置的Z轴方向的变化，通过Z轴直线运动 机构70，对作业体3的Z轴方向的位置进行补偿。同样对于作业 体3与被作业体2以非接触方式而进行的作业，通过与上述方式 相同，对作业体3的Z轴方向的位置进行补偿，可在将作业体3与被作业体2的距离保持一定的状态进行作业。

图15所示的作业装置1与图11～图14的实施方式的区别在 于X轴直线运动机构8和Z轴直线运动机构70的配置。即，Z轴 直线运动机构70设置于基端部件6的X轴方向的一端，在该Z 轴直线运动机构70的Z轴台72上，设置X轴直线运动机构设置 用的固定座76。在固定座76的X轴方向的另一端，固定线性衬 套77，在该线性衬套77上，插有其底端固定于基端部件6上的Z 轴方向的轴78。由此，在固定座76的Z轴方向以外的运动受到限 制的同时，可进行Z轴方向的运动。另外，在固定座76上，设置 X轴直线运动机构8，在该X轴直线运动机构8的X轴台60上， 经由作业体固定部件61固定作业体3。

即，在图11～图14的实施方式中，相对基端部件6，依次而 支承于X轴直线运动机构8、Z轴直线运动机构70、作业体3的 情况，在图15的方案的场合，相对基端部件6，依次支承于Z轴 直线运动机构70、X轴直线运动机构8、作业体3上。在图15的 方案的场合，必须要求X轴直线运动机构设置用的固定座76，而 为了防止平行连杆机构9的各连杆机构14与固定座76的妨碍， 固定座76设置于基端部件6的上侧。其它的方面与图11～图14 的方案一致。

图16的作业装置与图15的实施方式的区别在于Z轴直线运 动机构70的结构。即，Z轴直线运动机构70为采用滚珠丝杠机构 的结构，在从基端部件6向上方延伸的多个轴80上，经由线性衬 套81，可升降地对升降座82进行导向，在升降座82的下面设置 X轴直线运动机构8。从基端部件6，丝杠83与上述轴80平行地 向上方延伸，在该丝杠83上，螺合设置于升降座82上的螺母84。 通过借助电动机85使丝杠83旋转，升降座82升降。其它的方面 与图15的结构一致。

采用该滚珠丝杠机构的Z轴直线运动机构70与图11～图14 的实施方式的Z轴直线运动机构70、图15的实施方式的Z轴直 线运动70相比较，具有其结构简单，并且可降低作业装置1的高 度的优点。

在图17、图18的作业装置1中，针对图11～图14的实施方 式的方案，被作业体2设置于平行连杆机构9的内部空间S1中。 被作业体2固定于被作业体固定部件65的前端，位于内部空间S1 中。另外，旋转机构11设置于作为上述内部空间S1的外侧的空 间的外部空间S2中。

按照该方案，由于平行连杆机构9的姿势控制用促动器10、 X轴直线运动机构8、Z轴直线运动机构70的电动机等的控制用 装置、作业体3没有设置于被作业体2的下方，故可防止从被作 业体2而产生的切屑等、附着于被作业体2上的油脂、涂料等附 着于控制用装置或作业体3上，对它们造成不利影响的情况。通 过在内部空间S1中设置作业体3，可使整体的结构更进一步紧凑。

以上，根据实施例，对用于实施本发明的方式进行了说明， 但是，本次公开的实施方式在全部的方面是列举性的，没有限定 性。本发明的范围不通过上面的描述，而通过权利要求书而给出。 该范围含义为，包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部的 变更。

标号的说明：

标号1表示作业装置；

标号2表示被作业体；

标号3表示作业体；

标号6表示基端部件(构成基端侧的连杆枢毂的一部分的部 件)；

标号8表示X轴直线运动机构(直线运动机构)；

标号9表示平行连杆机构；

标号10表示姿势控制用促动器；

标号11表示旋转机构；

标号11a表示旋转中心轴心；

标号12表示基端侧的连杆枢毂；

标号13表示前端侧的连杆枢毂；

标号14表示连杆机构；

标号15表示基端侧的端部连杆部件；

标号16表示前端侧的端部连杆部件；

标号17表示中间连杆部件；

标号63表示旋转机构安装部件；

标号65表示被作业体固定部件；

标号70表示Z轴直线运动机构(追加的直线运动机构)；

符号O1表示连杆枢毂与端部连杆部件的旋转运动副的中心 轴心；

符号O2表示端部连杆部件与中间连杆部件的旋转运动副的 中心轴心；

符号PA、PB表示球面连杆中心；

符号QA、QB表示连杆枢毂的中心轴心；

符号RP1表示第1旋转运动副；

符号RP2表示第2旋转运动副；

符号RP3表示第3旋转运动副；

符号RP4表示第4旋转运动副；

符号S1表示内部空间。

Claims (5)

1.一种作业装置，该作业装置相对被作业体，以作业体在接触状态或非接触状态而进行作业，该作业装置包括：

平行连杆机构，该平行连杆机构以能姿势变更的方式支承上述被作业体；

姿势控制用促动器，该姿势控制用促动器使该平行连杆机构动作；

直线运动机构，该直线运动机构相对上述平行连杆机构，使上述作业体于1轴方向而运动；

旋转机构，该旋转机构使上述被作业体旋转，

上述平行连杆机构包括3组以上的连杆机构，该3组以上的连杆机构相对基端侧连杆枢毂，以能姿势变更的方式连接前端侧连杆枢毂，

上述各连杆机构包括：

基端侧端部连杆部件，在该基端侧端部连杆部件中，其一端经由第1旋转运动副，可旋转地连接于上述基端侧连杆枢毂上；

前端侧端部连杆部件，在该前端侧端部连杆部件中，其一端经由第2旋转运动副，可旋转地连接于上述前端侧连杆枢毂上；

中间连杆部件，在该中间连杆部件中，其两端经由第3旋转运动副和第4旋转运动副，分别可旋转地连接于上述基端侧端部连杆部件的另一端和前端侧端部连杆部件的另一端，

该各连杆机构按照下述方式设置，该方式为：上述第1旋转运动副的中心轴心、与上述第3旋转运动副的中心轴心在基端侧球面连杆中心处交叉，上述第2旋转运动副的中心轴心与上述第4旋转运动副的中心轴心在前端侧球面连杆中心处交叉；

上述姿势控制用促动器按照任意地变更上述前端侧连杆枢毂相对上述基端侧连杆枢毂的姿势的方式，设置于上述3组以上的连杆机构中的2组以上的连杆机构上，

上述直线运动机构在与作为直线的基端侧连杆枢毂中心轴心相垂直的轴方向，使上述作业体运动，该直线为通过上述基端侧球面连杆中心，与上述第1旋转运动副的中心轴心相垂直地交叉的直线，

上述旋转机构设置于上述前端侧的连杆枢毂上，在下述状态，围绕与上述直线运动机构的运动方向平行的旋转中心轴心而使上述被作业体旋转，该状态指，上述基端侧连杆枢毂中心轴心、与作为直线的前端侧连杆枢毂中心轴心在同一线上，该直线为，通过上述前端侧连杆枢毂中心与上述第2旋转运动副的中心轴心相垂直地交叉的直线。

2.根据权利要求1所述的作业装置，其中，在构成上述平行连杆机构的上述基端侧的连杆枢毂的一部分的部件上设置上述直线运动机构。

3.根据权利要求1或2所述的作业装置，其中，设置在与上述基端侧连杆枢毂中心轴平行的方向，使上述作业体运动的追加的直线运动机构。

4.根据权利要求1或2所述的作业装置，其中，按照上述前端侧的连杆枢毂朝下的方式设置上述平行连杆机构，并且在作为上述基端侧的连杆枢毂和上述前端侧的连杆枢毂之间的空间的平行连杆机构的内部空间中设置上述作业体。

5.根据权利要求1或2所述的作业装置，其中，在作为上述基端侧的连杆枢毂与上述前端侧的连杆枢毂之间的空间的平行连杆机构的内部空间之外，设置固定于上述前端侧的连杆枢毂上的旋转机构安装部件，在该旋转机构安装部件上安装上述旋转机构，在通过该旋转机构而旋转并向上述内部空间的内部延伸的前端部上，设置固定上述被作业体的被作业体固定部件。

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