JP2003148582A - パラレルメカニズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンドエフェクタの移動ストロークを十分に
確保しつつ小型化を図ること。 【解決手段】 ベース１０と移動テーブル２０との間
に、両端部がそれぞれ球面軸受５０を介してこれらベー
ス１０および移動テーブル２０に連結された複数のシリ
ンダアクチュエータ３０を備えて成り、シリンダアクチ
ュエータ３０を適宜伸縮させることによってベース１０
に対する移動テーブル２０の姿勢および／または位置を
変更するようにしたパラレルメカニズムにおいて、シリ
ンダアクチュエータ３０の作動軸心Ａ−Ａが、両端部の
傾動中心間を結ぶ軸線Ｂ−Ｂから逸脱し、かつベース１
０の外方域を通過するように、当該シリンダアクチュエ
ータ３０を配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ベースとエンド
エフェクタとの間に、両端部がそれぞれ傾動可能となる
態様でこれらベースおよびエンドエフェクタに連結され
た複数の伸縮リンクを備えて成り、前記伸縮リンクを適
宜伸縮させることによって前記ベースに対する前記エン
ドエフェクタの姿勢および／または位置を変更するよう
にしたパラレルメカニズムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術としては、例えば特開
平９−１０５７０６号公報に示されたものがある。この
従来技術では、図７に示すように、ベース１とエンドエ
フェクタである移動テーブル２との間に、伸縮リンクと
して６本のシリンダアクチュエータ３を介在させてあ
る。シリンダアクチュエータ３は、それぞれシリンダ本
体３ａに対してシリンダロッド３ｂを伸縮作動可能に配
設したもので、シリンダ本体３ａ側の端部が球面軸受４
を介してベース１の上面に連結してある一方、シリンダ
ロッド３ｂ側の端部が球面軸受４を介して移動テーブル
２の下面に連結してある。

【０００３】上記のように構成したパラレルメカニズム
では、６本のシリンダアクチュエータ３を適宜伸縮さ
せ、それぞれを所定の長さになるように制御すれば、移
動テーブル２をベース１に対して所望の位置に所望の姿
勢で位置決め配置することが可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のパラレルメカニズムにあっては、ベース１に対して
移動テーブル２を最も近接させた場合にも、これらベー
ス１と移動テーブル２との間にシリンダアクチュエータ
３のすべてを収容できるだけのスペース（間隔）を確保
しなければならない。このため、移動テーブル２の移動
ストロークを大きく設定した場合、つまりシリンダアク
チュエータ３として長さの大きなものを適用した場合に
は、パラレルメカニズムの小型化を図ることが困難とな
り、逆にパラレルメカニズムを小型化した場合には、移
動テーブル２の移動ストロークを十分に確保することが
困難になるといった問題を招来することになる。

【０００５】また、上述したように両端部が球面軸受４
によって支持されたシリンダアクチュエータ３にあって
は、これを繰り返し伸縮作動させた場合、球面軸受４の
中心間を結ぶ軸線回りに回転する虞れがある。通常、シ
リンダアクチュエータ３には、作動信号を与えるための
配線や作動圧力を供給するための配管３ｃが接続してあ
るため、シリンダアクチュエータ３が球面軸受４の中心
間を結ぶ軸線回りに回転した場合、これら配線や配管３
ｃに負荷が加わることになる。この結果、配線や配管３
ｃが切断する等の事態を招来する、あるいは配線や配管
３ｃに加わった負荷がシリンダアクチュエータ３の傾動
に対して抵抗を与える、といったパラレルメカニズムの
必要な動作に悪影響を及ぼすことに繋がる。さらに、外
周部に上述した配線や配管３ｃを接続するための部分が
設けてある等、シリンダアクチュエータ３の横断面に突
出する部分が存在する場合には、シリンダアクチュエー
タ３が球面軸受４の中心間を結ぶ軸線回りに回転するこ
とによってこれらの相互干渉を招来する虞れもある。

【０００６】この発明は、上記実情に鑑みてなされたも
ので、エンドエフェクタの移動ストロークを十分に確保
しつつ小型化を図ることが可能なパラレルメカニズムを
得ることを第一の目的とする。

【０００７】また本発明は、伸縮リンクを繰り返し伸縮
作動させた場合にも、必要な動作に悪影響を及ぼす事態
を招来する虞れのないパラレルメカニズムを得ることを
第二の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかるパラレルメカニズムは、ベースと
エンドエフェクタとの間に、両端部がそれぞれ傾動可能
となる態様でこれらベースおよびエンドエフェクタに連
結された複数の伸縮リンクを備えて成り、前記伸縮リン
クを適宜伸縮させることによって前記ベースに対する前
記エンドエフェクタの姿勢および／または位置を変更す
るようにしたパラレルメカニズムにおいて、前記伸縮リ
ンクの作動軸心が、両端部の傾動中心間を結ぶ軸線から
逸脱し、かつ前記ベースおよび前記エンドエフェクタの
少なくとも一方の外方域を通過するように、当該伸縮リ
ンクを配置したことを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、ベースとエンドエフェ
クタとの間に伸縮リンクのすべてを収容するためのスペ
ースを確保する必要がない。

【００１０】つぎの発明にかかるパラレルメカニズム
は、ベースとエンドエフェクタとの間に、それぞれ両端
部が球面軸受を介してこれらベースおよびエンドエフェ
クタに連結される複数の伸縮リンクを備えて成り、前記
伸縮リンクを適宜伸縮させることによって前記ベースに
対する前記エンドエフェクタの姿勢および／または位置
を変更するようにしたパラレルメカニズムにおいて、前
記伸縮リンクと前記ベースおよび前記エンドエフェクタ
の少なくとも一方との間に、両端部の球中心間を結ぶ軸
線回りの相対回転を規制する一方、前記伸縮リンクの前
記ベースおよび前記エンドエフェクタに対する傾動を許
容する回転規制手段を設けたことを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、回転規制手段の作用に
より、ベースおよびエンドエフェクタに対する傾動を許
容した状態で両端部の球中心間を結ぶ軸線回りの相対回
転を規制することができる。

【００１２】つぎの発明にかかるパラレルメカニズム
は、上記の発明において、前記伸縮リンクの作動軸心
が、両端部の球中心間を結ぶ軸線から逸脱し、かつ前記
ベースおよび前記エンドエフェクタの少なくとも一方の
外方域を通過するように、当該伸縮リンクを配置したこ
とを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、ベースに対してエンド
エフェクタを近接させた場合に、これらベースとエンド
エフェクタとの間に伸縮リンクのすべてを収容するため
のスペースを確保する必要がない。

【００１４】つぎの発明にかかるパラレルメカニズム
は、上記の発明において、前記回転規制手段が、前記球
中心間を結ぶ軸線回りの前記伸縮リンクの回転に対する
捩れ剛性が、前記エンドエフェクタの姿勢および／また
は位置を変更する際の前記伸縮リンクの傾動に対する捩
れ剛性、もしくは曲げ剛性よりも大きくなるように構成
した弾性部材を備えたものであることを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、弾性部材の剛性に関す
る異方性により、ベースおよびエンドエフェクタに対す
る傾動を許容した状態でこれらベースおよびエンドエフ
ェクタと伸縮リンクとの、両端部の球中心間を結ぶ軸線
回りの相対回転を規制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかるパラレルメカニズムの好適な実施の形態を
詳細に説明する。

【００１７】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１であるパラレルメカニズムの要部を示す断面図、
図２は、図１に示したパラレルメカニズムの全体を示す
斜視図である。ここで例示するパラレルメカニズムは、
例えば産業用ロボットや工作機械の分野、あるいは計測
や測定の分野で用いられるもので、ベース１０とエンド
エフェクタである移動テーブル２０との間に、伸縮リン
クとして複数、本実施の形態１では６本のシリンダアク
チュエータ３０を介在させてある。

【００１８】ベース１０および移動テーブル２０は、そ
れぞれ円形の板状部材である。本実施の形態１では、ベ
ース１０として移動テーブル２０よりも直径の大きなも
のを適用している。

【００１９】シリンダアクチュエータ３０は、シリンダ
本体３１に対してシリンダロッド３２を伸縮作動可能に
設けたもので、各シリンダ本体３１のほぼ中央となる部
分に支承ブラケット４０を備えている。支承ブラケット
４０は、シリンダ本体３１の径外方向に延在する態様で
該シリンダ本体３１に固着してある。なお、図には明示
していないものの、シリンダ本体３１の外周部に部分的
に突出する部分、例えばシリンダアクチュエータ３０に
作動信号を与えるための配線や作動圧力を供給するため
の配管を接続するための部分、あるいは変位計や荷重計
といった各種センサが存在する場合には、これらの部分
の突出方向とは相反する方向に向けて上述した支承ブラ
ケット４０を延在させることが好ましい。

【００２０】上記のような構成を有したシリンダアクチ
ュエータ３０は、シリンダロッド３２の先端部が球面軸
受５０を介して移動テーブル２０の下面に連結してある
一方、支承ブラケット４０の突出端部が球面軸受５０を
介してベース１０の上面に連結してあり、これら移動テ
ーブル２０およびベース１０に対して、各球面軸受５０
の球中心回りに任意の方向に傾動することが可能であ
る。球面軸受５０は、それぞれハウジング５１の中心孔
５１ａに軸受球体５２を転動可能に支承したもので、ハ
ウジング５１を介してベース１０、並びに移動テーブル
２０に固着してある一方、軸受球体５２から延在する連
設ロッド５２ａを介して上述したシリンダロッド３２の
先端部、並びに支承ブラケット４０の突出端部に連結し
てある。

【００２１】また、上記パラレルメカニズムには、ベー
ス１０と各シリンダアクチュエータ３０との間に回転規
制手段６０を設けてある。回転規制手段６０は、図３に
示すように、蛇腹状部材６１、固定端部材６２および可
動端部材６３を備えて構成してある。

【００２２】蛇腹状部材６１は、ステンレス鋼板等の金
属薄板によって円筒の蛇腹状に成形したもので、図３
（ａ）に示すＸ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りに容易に曲げ
変形することが可能である一方、Ｚ−Ｚ軸回りの回転
（捩り）についてはほとんど不可能である。具体的に
は、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの曲げ剛性に対して、
Ｚ−Ｚ軸回りの捩り剛性が十分大きく（好ましくは１０
倍以上）なるように蛇腹状部材６１を構成してある。

【００２３】固定端部材６２および可動端部材６３は、
それぞれ中心孔６２ａ，６３ａを有した円板状部材であ
り、比較的厚板の金属によって構成してある。固定端部
材６２は、その上部表面を介して蛇腹状部材６１の下端
部に固着してあるとともに、その中心孔６２ａに球面軸
受５０を挿通させた状態でその下部表面を介してベース
１０の上面に固着してある。可動端部材６３は、その下
部表面を介して蛇腹状部材６１の上端部に固着してある
とともに、中心孔６３ａを介して球面軸受５０の連設ロ
ッド５２ａに固着してある。

【００２４】図１に明示するように、回転規制手段６０
を設ける場合には、シリンダアクチュエータ３０の支承
ブラケット４０がベース１０の径方向に沿って延在し、
シリンダアクチュエータ３０の作動軸心Ａ−Ａがベース
１０の外方域を通過するように、それぞれの向きを設定
する。

【００２５】上記のように構成したパラレルメカニズム
では、６本のシリンダアクチュエータ３０を適宜伸縮さ
せ、それぞれを所定の長さになるように制御すれば、移
動テーブル２０をベース１０に対して所望の位置に所望
の姿勢で位置決め配置することが可能になる。

【００２６】上述した移動テーブル２０を移動させる動
作の間、それぞれのシリンダアクチュエータ３０は、ベ
ース１０および移動テーブル２０との間に介在させた球
面軸受５０の作用により、個々の伸縮状態に応じてこれ
らベース１０や移動テーブル２０に対して適宜傾動する
ことになる。このため、シリンダアクチュエータ３０の
傾動に伴って上述した回転規制手段６０の蛇腹状部材６
１には、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの曲げ変形が招来
されるようになる。しかしながら、上記パラレルメカニ
ズムによれば、上述したように、蛇腹状部材６１として
Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りに容易に曲げ変形すること
が可能なものを適用しているため、当該蛇腹状部材６１
がシリンダアクチュエータ３０の傾動を妨げたり、抵抗
となったりする虞れはない。

【００２７】しかも、回転規制手段６０の蛇腹状部材６
１は、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの曲げ剛性に対し
て、Ｚ−Ｚ軸回りの捩り剛性が十分大きくなるように構
成してあるため、シリンダアクチュエータ３０を繰り返
し伸縮作動させた場合にも、当該シリンダアクチュエー
タ３０が、両端部に設けた球面軸受５０の軸受球中心間
を結ぶ軸線Ｂ−Ｂ回りに回転する事態を有効に防止する
ことが可能となる。この結果、シリンダアクチュエータ
３０に接続した作動信号を与えるための配線や作動圧力
を供給するための配管が切断する等の事態、あるいは配
線や配管に加わった負荷がシリンダアクチュエータ３０
の傾動に対して抵抗を与える、といったパラレルメカニ
ズムの必要な動作に悪影響を及ぼす虞れがなくなる。さ
らに、外周部に上述した配線や配管を接続するための部
分が設けてある等、シリンダアクチュエータ３０の横断
面に突出する部分が存在する場合であっても、当該突出
した部分が相互に干渉する事態を招来する虞れもない。

【００２８】さらに、上記パラレルメカニズムによれ
ば、各シリンダアクチュエータ３０の作動軸心Ａ−Ａ
が、両端の傾動中心間を結ぶ軸線Ｂ−Ｂから逸脱し、か
つベース１０の外方域を通過するようにそれぞれのシリ
ンダアクチュエータ３０を配置している。従って、ベー
ス１０と移動テーブル２０との間にシリンダアクチュエ
ータ３０のすべてを収容するためのスペースを確保する
必要がない。この結果、例えば図１中の二点鎖線で示す
ように、移動テーブル２０の移動ストロークを十分に確
保すべくシリンダアクチュエータ３０として長さの大き
なものを適用した場合にも、該シリンダアクチュエータ
３０の長さに比べて移動テーブル２０をベース１０に十
分に近接することができるようになり、その小型化を図
る上できわめて有利となる。

【００２９】なお、上述した実施の形態１では、ベース
１０と移動テーブル２０との間にシリンダアクチュエー
タ３０から成る伸縮リンクを介在させるようにしている
が、伸縮リンクとしては必ずしもシリンダアクチュエー
タ３０である必要はなく、伸縮が可能なものであれば、
例えばモータによって回転駆動するボールネジを利用し
たものを適用しても構わない。また、ベース１０と移動
テーブル２０との間に６本の伸縮リンクを介在させるよ
うにしているが、３本であっても構わない。さらに、ベ
ース１０およびエンドエフェクタに対して伸縮リンクを
傾動させるための手段として球面軸受５０を例示してい
るが、ユニバーサルジョイント等、ベース１０およびエ
ンドエフェクタとの間を傾動可能に連結できるものであ
れば、その他の手段を適用しても構わない。但し、ユニ
バーサルジョイントを適用した場合には、その構造上、
伸縮リンクが両端の傾動中心を結ぶ軸線Ｂ−Ｂ回りに回
転する事態が発生しない。従って、この場合には、上述
した回転規制手段６０を設けるに及ばない。また、上述
した実施の形態１では、伸縮リンクの作動軸心がベース
の外方域のみを通過するように該伸縮リンクを配置する
ようにしているが、エンドエフェクタの外方域のみを通
過するようにしてもよいし、ベースおよびエンドエフェ
クタ双方の外方域を通過するように伸縮リンクを配置す
るようにしても構わない。

【００３０】実施の形態２．上述した実施の形態１で
は、ベースと伸縮リンクとの間に回転規制手段を設ける
ようにしている。これに対して実施の形態２は、エンド
エフェクタである移動テーブルと伸縮リンクとの間に回
転規制手段を設けるようにしたものである。

【００３１】図４は、本発明の実施の形態２であるパラ
レルメカニズムを示した斜視図である。ここで例示する
パラレルメカニズムも、産業用ロボットや工作機械の分
野、あるいは計測や測定の分野で用いられるもので、ベ
ース１０′とエンドエフェクタである移動テーブル２０
との間に、伸縮リンクとして６本のシリンダアクチュエ
ータ３０を介在させてある。

【００３２】移動テーブル２０は、図１および図２に示
した実施の形態１と同様に、円形の板状部材である。こ
れに対してベース１０′は、比較的厚板で周面１０ａが
テーパ状の円錐台状を成す部材である。

【００３３】シリンダアクチュエータ３０は、シリンダ
本体３１に対してシリンダロッド３２を伸縮作動可能に
設けたもので、各シリンダ本体３１のほぼ中央となる部
分に支承ブロック４１を備えている。支承ブロック４１
は、中心孔４１ａを有した直方状を成すもので、該中心
孔４１ａにシリンダ本体３１を嵌合させた状態で該シリ
ンダ本体３１に固着してある。

【００３４】上記のような構成を有したシリンダアクチ
ュエータ３０は、シリンダロッド３２の先端部が球面軸
受５０を介して移動テーブル２０の下面に連結してある
一方、支承ブロック４１の一側面が球面軸受５０を介し
てベース１０′の周面１０ａに連結してあり、これら移
動テーブル２０およびベース１０′に対して、各球面軸
受５０の軸受球中心回りに任意の方向に傾動することが
可能である。球面軸受５０は、それぞれハウジング５１
の中心孔５１ａに軸受球体５２を転動可能に支承したも
ので、ハウジング５１を介してベース１０′、並びに移
動テーブル２０に固着してある一方、軸受球体５２から
延在する連設ロッド５２ａを介して上述したシリンダロ
ッド３２の先端部、並びに支承ブロック４１の一側面に
連結してある。

【００３５】また、上記パラレルメカニズムには、移動
テーブル２０と各シリンダアクチュエータ３０との間に
回転規制手段６０を設けてある。回転規制手段６０は、
図３に示したものと同様に、蛇腹状部材６１、固定端部
材６２および可動端部材６３を備えて構成したもので、
固定端部材６２がその中心孔６２ａに球面軸受５０を挿
通させた状態で移動テーブル２０の下面に固着してある
一方、可動端部材６３がその中心孔６３ａを介して球面
軸受５０の連設ロッド５２ａに固着してある。回転規制
手段６０の蛇腹状部材６１が、図３（ａ）に示すＸ−Ｘ
軸およびＹ−Ｙ軸回りに容易に曲げ変形することが可能
である一方、Ｚ−Ｚ軸回りの回転（捩り）についてはほ
とんど不可能であるのも実施の形態１と同様である。

【００３６】上記のように構成したパラレルメカニズム
においても、６本のシリンダアクチュエータ３０を適宜
伸縮させ、それぞれを所定の長さになるように制御すれ
ば、移動テーブル２０をベース１０′に対して所望の位
置に所望の姿勢で位置決め配置することが可能になる。

【００３７】上述した移動テーブル２０を移動させる動
作の間、それぞれのシリンダアクチュエータ３０は、ベ
ース１０′および移動テーブル２０との間に介在させた
球面軸受５０の作用により、個々の伸縮状態に応じてこ
れらベース１０′や移動テーブル２０に対して適宜傾動
することになる。このため、シリンダアクチュエータ３
０の傾動に伴って上述した回転規制手段６０の蛇腹状部
材６１には、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの曲げ変形が
招来されるようになる。しかしながら、上記パラレルメ
カニズムによれば、蛇腹状部材６１としてＸ−Ｘ軸およ
びＹ−Ｙ軸回りに容易に曲げ変形することが可能なもの
を適用しているため、当該蛇腹状部材６１がシリンダア
クチュエータ３０の傾動を妨げたり、抵抗となったりす
る虞れはない。

【００３８】しかも、回転規制手段６０の蛇腹状部材６
１は、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの曲げ剛性に対し
て、Ｚ−Ｚ軸回りの捩り剛性が十分に大きいため、シリ
ンダアクチュエータ３０を繰り返し伸縮作動させた場合
にも、当該シリンダアクチュエータ３０が、両端部に設
けた球面軸受５０の軸受球中心間を結ぶ軸線Ｂ−Ｂ回り
に回転する事態を有効に防止することが可能となる。こ
の結果、シリンダアクチュエータ３０に接続した作動信
号を与えるための配線や作動圧力を供給するための配管
が切断する等の事態、あるいは配線や配管に加わった負
荷がシリンダアクチュエータ３０の傾動に対して抵抗を
与える、といったパラレルメカニズムの必要な動作に悪
影響を及ぼす虞れがなくなる。さらに、外周部に上述し
た配線や配管を接続するための部分が設けてある等、シ
リンダアクチュエータ３０の横断面に突出する部分が存
在する場合であっても、当該突出した部分が相互に干渉
する事態を招来する虞れもない。

【００３９】さらに、上記パラレルメカニズムによれ
ば、各シリンダアクチュエータ３０の作動軸心Ａ−Ａ
が、両端の傾動中心間を結ぶ軸線Ｂ−Ｂから逸脱し、か
つベース１０′の外方域を通過するようにそれぞれのシ
リンダアクチュエータ３０を配置するようにしている。
従って、ベース１０′と移動テーブル２０との間にシリ
ンダアクチュエータ３０のすべてを収容するためのスペ
ースを確保する必要がない。このため、移動テーブル２
０の移動ストロークを十分に確保すべくシリンダアクチ
ュエータ３０として長さの大きなものを適用した場合に
も、該シリンダアクチュエータ３０の長さに比べて移動
テーブル２０をベース１０′に十分に近接することがで
きるようになり、その小型化を図る上できわめて有利と
なる。

【００４０】なお、上述した実施の形態２では、ベース
１０′と移動テーブル２０との間にシリンダアクチュエ
ータ３０から成る伸縮リンクを介在させるようにしてい
るが、伸縮リンクとしては必ずしもシリンダアクチュエ
ータ３０である必要はなく、伸縮が可能なものであれ
ば、例えばモータによって回転駆動するボールネジを利
用したものを適用しても構わない。また、ベース１０′
と移動テーブル２０との間に６本の伸縮リンクを介在さ
せるようにしているが、３本であっても構わない。さら
に、上述した実施の形態２では、伸縮リンクの作動軸心
がベースの外方域のみを通過するように該伸縮リンクを
配置するようにしているが、エンドエフェクタの外方域
のみを通過するようにしてもよいし、ベースおよびエン
ドエフェクタ双方の外方域を通過するように伸縮リンク
を配置するようにしても構わない。

【００４１】実施の形態３．上述した実施の形態１およ
び２では、回転規制手段としていずれも蛇腹状部材を備
えた回転規制手段を例示している。これに対して実施の
形態３では、ジンバル状の板バネ部材を備えた回転規制
手段を示している。

【００４２】図５は、本発明の実施の形態３である回転
規制手段を示したもので、（ａ）はその外観斜視図、
（ｂ）は板バネ部材の平面図、（ｃ）は回転規制手段の
断面図である。以下、この図５を参照しながら実施の形
態３である回転規制部材について説明する。なお、以下
においては便宜上、実施の形態１のように、ベース１０
と伸縮リンクとの間に介在させることを前提として回転
規制手段の説明を行うが、実施の形態２のように、エン
ドエフェクタである移動テーブルと伸縮リンクとの間に
介在させることももちろん可能である。

【００４３】図５（ａ）乃至図５（ｃ）からも明らかな
ように、本実施の形態３の回転規制手段１６０は、固定
端部材１６２、可動端部材１６３および板バネ部材１６
１を備えて構成したものである。

【００４４】固定端部材１６２は、球面軸受５０のハウ
ジング５１を囲繞するに十分な内径を有した円筒状を成
すものである。固定端部材１６２の長さは、ベース１０
に設けた球面軸受５０において軸受球体５２の中心高さ
に合致するように構成してある。この固定端部材１６２
は、その下端面を介してベース１０の上面に固着してあ
る。

【００４５】可動端部材１６３は、球面軸受５０のハウ
ジング５１よりも太径で、固定端部材１６２よりも細径
の円筒状を成すもので、その上端部が中心孔１６３ａを
有した天壁によって閉塞してある。この可動端部材１６
３は、天壁の中心孔１６３ａを介して球面軸受５０の連
設ロッド５２ａに固着してある。

【００４６】板バネ部材１６１は、任意の弾性材料から
成る薄板、例えば金属の薄板によって成形したもので、
中心孔１６１ａを有した円板状を成している。この板バ
ネ部材１６１は、その外径が上述した固定端部材１６２
の外径に合致する一方、中心孔１６１ａの内径が上述し
た可動端部材１６３の内径と合致するように構成してあ
る。

【００４７】また、上記板バネ部材１６１には、中心孔
１６１ａの外周となる位置に一対の内周溝１６１ｂを設
けてあるとともに、該内周溝１６１ｂのさらに外周とな
る位置に一対の外周溝１６１ｃを設けてある。これら内
周溝１６１ｂおよび外周溝１６１ｃは、それぞれほぼ半
円弧状を成す狭幅の溝であり、それぞれが板バネ部材１
６１の中心と同心の円を描くように設けてある。これら
一対の内周溝１６１ｂと一対の外周溝１６１ｃとは、一
対の内周溝１６１ｂの相互間に構成される一対の内周側
連結部１６１ｄと、一対の外周溝１６１ｃの相互間に構
成される一対の外周側連結部１６１ｅとが、板バネ部材
１６１の中心に対して９０°ずれるように両者の位置を
設定してある。

【００４８】この板バネ部材１６１は、その外周部の下
面を介して固定端部材１６２の上端面に固着してある一
方、その内周部の上面を介して可動端部材１６３の下端
面に固着してある。

【００４９】上記のように構成した回転規制手段１６０
によれば、上述した板バネ部材１６１において内周溝１
６１ｂよりも内方側に位置する円環部分（以下、単に内
方円環部分１６１ｆという）が、外周溝１６１ｃよりも
外方側に位置する円環部分（以下、単に外方円環部分１
６１ｇという）に対して任意の方向に傾動可能である。
つまり、外方円環部分１６１ｇに対して内方円環部分１
６１ｆは、一対の内周側連結部１６１ｄを介してＸ−Ｘ
軸回りに弾性的に傾動可能であるとともに、一対の外周
側連結部１６１ｅを介してＹ−Ｙ軸回りに弾性的に傾動
可能である。従って、この内方円環部分１６１ｆに可動
端部材１６３および連設ロッド５２ａを介して固着した
シリンダアクチュエータ３０は、外方円環部分１６１ｇ
に固定端部材１６２を介して固着したベース１０に対し
て容易に傾動することが可能であり、上述した板バネ部
材１６１がシリンダアクチュエータ３０の傾動を妨げた
り、抵抗となったりする虞れはない。

【００５０】しかも、回転規制手段１６０の板バネ部材
１６１は、内方円環部分１６１ｆが外方円環部分１６１
ｇに対してＺ−Ｚ軸回りに容易に回転できる構成にな
い。つまり、回転規制手段１６０の板バネ部材１６１
は、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの捩り剛性に対して、
Ｚ−Ｚ軸回りの捩り剛性が十分に大きく（好ましくは１
０倍以上）、当該Ｚ−Ｚ軸回りにはほとんど捩れ変形す
ることはない。従って、シリンダアクチュエータ３０を
繰り返し伸縮作動させた場合にも、当該シリンダアクチ
ュエータ３０が、両端部に設けた球面軸受５０の軸受球
中心間を結ぶ軸線Ｂ−Ｂ回りに回転する事態を有効に防
止することが可能となる。

【００５１】実施の形態４．上述した実施の形態１およ
び２では、回転規制手段としていずれも蛇腹状部材を備
えた回転規制手段を例示している。これに対して実施の
形態４では、コイルスプリングを備えた回転規制手段を
示している。

【００５２】図６は、本発明の実施の形態４である回転
規制手段を示したもので、（ａ）はその外観斜視図、
（ｂ）は回転規制手段の断面図である。以下、この図６
を参照しながら実施の形態４である回転規制部材につい
て説明する。なお、以下においては便宜上、実施の形態
１のように、ベース１０と伸縮リンクとの間に介在させ
ることを前提として回転規制手段の説明を行うが、実施
の形態２のように、エンドエフェクタである移動テーブ
ルと伸縮リンクとの間に介在させることももちろん可能
である。

【００５３】図６（ａ）乃至図６（ｃ）からも明らかな
ように、上記回転規制手段２６０は、コイルスプリング
２６１、固定端部材２６２および可動端部材２６３を備
えて構成したものである。

【００５４】コイルスプリング２６１は、金属線材を螺
旋状に巻回することによって構成したもので、図６
（ａ）に示すＸ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りに容易に曲げ
変形することが可能である一方、Ｚ−Ｚ軸回りの回転
（捩り）についてはほとんど不可能である。具体的に
は、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの曲げ剛性に対して、
Ｚ−Ｚ軸回りの捩り剛性が十分に大きく（好ましくは１
０倍以上）なるように構成してある。

【００５５】固定端部材２６２および可動端部材２６３
は、それぞれ中心孔２６２ａ，２６３ａを有した円板状
部材であり、比較的厚板の金属によって構成してある。
固定端部材２６２は、その上部表面を介してコイルスプ
リング２６１の下端部に固着してあるとともに、その中
心孔２６２ａに球面軸受５０を挿通させた状態でその下
部表面を介してベース１０の上面に固着してある。可動
端部材２６３は、その下部表面を介してコイルスプリン
グ２６１の上端部に固着してあるとともに、中心孔２６
３ａを介して球面軸受５０の連設ロッド５２ａに固着し
てある。

【００５６】上記のように構成した回転規制手段２６０
によれば、上述したコイルスプリング２６１が適宜弾性
変形することにより、固定端部材２６２に対して可動端
部材２６３が、コイルスプリング２６１の軸心Ｚ−Ｚ軸
に直交したＸ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りに変位可能であ
る。従って、この可動端部材２６３に連設ロッド５２ａ
を介して固着したシリンダアクチュエータ３０は、固定
端部材２６２を介して固着したベース１０に対して容易
に傾動することが可能であり、上述したコイルスプリン
グ２６１がシリンダアクチュエータ３０の傾動を妨げた
り、抵抗となったりする虞れはない。

【００５７】しかも、回転規制手段２６０のコイルスプ
リング２６１は、その軸心であるＺ−Ｚ軸回りの捩り剛
性が、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸回りの捩り剛性に対して
十分に大きくなるように設定したものである。従って、
シリンダアクチュエータ３０を繰り返し伸縮作動させた
場合にも、当該シリンダアクチュエータ３０が、両端部
に設けた球面軸受５０の軸受球中心間を結ぶ軸線Ｂ−Ｂ
回りに回転する事態を有効に防止することが可能とな
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ベースとエンドエフェクタとの間に伸縮リンクのす
べてを収容するためのスペースを確保する必要がないた
め、エンドエフェクタの移動ストロークを十分に確保す
べく伸縮リンクとして長さの大きなものを適用した場合
であっても、ベースに対してエンドエフェクタを十分に
近接させることができ、その小型化を図る上できわめて
有利となる。

【００５９】つぎの発明によれば、回転規制手段の作用
により、ベースおよびエンドエフェクタに対する傾動を
許容した状態で両端部の球中心間を結ぶ軸線回りの伸縮
リンクとの相対回転を規制することができるため、伸縮
リンクを繰り返し伸縮作動させた場合にも、該伸縮リン
クに接続した作動信号を与えるための配線や作動圧力を
供給するための配管が切断する等の事態、あるいは配線
や配管に加わった負荷が伸縮リンクの傾動に対して抵抗
を与える、といったパラレルメカニズムの必要な動作に
悪影響を及ぼす虞れがなくなる。さらに、外周部に上述
した配線や配管を接続するための部分が設けてある等、
伸縮リンクの横断面に突出する部分が存在する場合であ
っても、当該突出した部分が相互に干渉する事態を招来
する虞れもない。

【００６０】つぎの発明によれば、ベースに対してエン
ドエフェクタを近接させた場合に、これらベースとエン
ドエフェクタとの間に伸縮リンクのすべてを収容するた
めのスペースを確保する必要がないため、伸縮リンクを
繰り返し伸縮作動させた場合にも、パラレルリンクの必
要な動作に悪影響を及ぼす事態を招来する虞れがなく、
しかもエンドエフェクタの移動ストロークを十分に確保
すべく伸縮リンクとして長さの大きなものを適用した場
合にも小型化を図ることが可能になる。

【００６１】つぎの発明によれば、弾性部材の剛性に関
する異方性により、ベースおよびエンドエフェクタに対
する傾動を許容した状態でこれらベースおよびエンドエ
フェクタと伸縮リンクとの、両端部の球中心間を結ぶ軸
線回りの相対回転を規制することができるため、上述し
た作用効果を有するパラレルメカニズムを容易に具現化
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１であるパラレルメカ
ニズムの要部を示す断面図である。

【図２】 図１に示したパラレルメカニズムの全体を示
す斜視図である。

【図３】 図１に示したパラレルメカニズムで適用する
回転規制手段を示したもので、（ａ）は外観斜視図、
（ｂ）は断面側面図である。

【図４】 本発明の実施の形態２であるパラレルメカニ
ズムの全体を示す斜視図である。

【図５】 本発明の実施の形態３であるパラレルメカニ
ズムの回転規制手段を示したもので、（ａ）はその外観
斜視図、（ｂ）は板バネ部材の平面図、（ｃ）は回転規
制手段の断面図である。

【図６】 本発明の実施の形態４であるパラレルメカニ
ズムの回転規制手段を示したもので、（ａ）はその外観
斜視図、（ｂ）は回転規制手段の断面図である。

【図７】 従来のパラレルメカニズムを概念的に示した
斜視図である。

【符号の説明】

１０，１０′ ベース、１０ａ 周面、２０ 移動テー
ブル、３０ シリンダアクチュエータ、３１ シリンダ
本体、３２ シリンダロッド、４０ 支承ブラケット、
４１ 支承ブロック、４１ａ 中心孔、５０ 球面軸
受、５１ ハウジング、５１ａ 中心孔、５２ 軸受球
体、５２ａ 連設ロッド、６０ 回転規制手段、６１
蛇腹状部材、６２ 固定端部材、６２ａ 中心孔、６３
可動端部材、６３ａ 中心孔、１６０ 回転規制手
段、１６１ 板バネ部材、１６１ａ中心孔、１６１ｂ
内周溝、１６１ｃ 外周溝、１６１ｄ 内周側連結部、
１６１ｅ 外周側連結部、１６１ｆ 内方円環部分、１
６１ｇ 外方円環部分、１６２ 固定端部材、１６３
可動端部材、１６３ａ 中心孔、２６０ 回転規制手
段、２６１ コイルスプリング、２６２ 固定端部材、
２６２ａ 中心孔、２６３ 可動端部材、２６３ａ 中
心孔。

フロントページの続き (72)発明者 川口 昇 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 BS24 BT16 CU02 3J062 AA21 AA38 AB28 AC10 BA12 CB03 CB28 CB30 CB33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースとエンドエフェクタとの間に、両
   端部がそれぞれ傾動可能となる態様でこれらベースおよ
   びエンドエフェクタに連結された複数の伸縮リンクを備
   えて成り、前記伸縮リンクを適宜伸縮させることによっ
   て前記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢およ
   び／または位置を変更するようにしたパラレルメカニズ
   ムにおいて、 前記伸縮リンクの作動軸心が、両端部の傾動中心間を結
   ぶ軸線から逸脱し、かつ前記ベースおよび前記エンドエ
   フェクタの少なくとも一方の外方域を通過するように、
   当該伸縮リンクを配置したことを特徴とするパラレルメ
   カニズム。
2. 【請求項２】 ベースとエンドエフェクタとの間に、そ
   れぞれ両端部が球面軸受を介してこれらベースおよびエ
   ンドエフェクタに連結される複数の伸縮リンクを備えて
   成り、前記伸縮リンクを適宜伸縮させることによって前
   記ベースに対する前記エンドエフェクタの姿勢および／
   または位置を変更するようにしたパラレルメカニズムに
   おいて、 前記伸縮リンクと前記ベースおよび前記エンドエフェク
   タの少なくとも一方との間に、両端部の球中心間を結ぶ
   軸線回りの相対回転を規制する一方、前記伸縮リンクの
   前記ベースおよび前記エンドエフェクタに対する傾動を
   許容する回転規制手段を設けたことを特徴とするパラレ
   ルメカニズム。
3. 【請求項３】 前記伸縮リンクの作動軸心が、両端部の
   球中心間を結ぶ軸線から逸脱し、かつ前記ベースおよび
   前記エンドエフェクタの少なくとも一方の外方域を通過
   するように、当該伸縮リンクを配置したことを特徴とす
   る請求項２に記載のパラレルメカニズム。
4. 【請求項４】 前記回転規制手段は、前記球中心間を結
   ぶ軸線回りの前記伸縮リンクの回転に対する捩れ剛性
   が、前記エンドエフェクタの姿勢および／または位置を
   変更する際の前記伸縮リンクの傾動に対する捩れ剛性、
   もしくは曲げ剛性よりも大きくなるように構成した弾性
   部材を備えたものであることを特徴とする請求項２また
   は３に記載のパラレルメカニズム。