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JP7612481B2 - Spherical link mechanism and spherical link actuator - Google Patents
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Description

本発明は、球面リンク機構及び球面リンク作動装置に関する。 The present invention relates to a spherical link mechanism and a spherical link actuator.

特開2014-119069号公報(特許文献1)には、球面リンク機構が記載されている。特許文献1に記載の球面リンク機構は、基端リンクハブと、先端リンクハブと、複数のリンクとを有している。 JP 2014-119069 A (Patent Document 1) describes a spherical link mechanism. The spherical link mechanism described in Patent Document 1 has a base end link hub, a tip end link hub, and multiple links.

複数のリンクの各々は、第1端部リンク部材及び第2端部リンク部材と、中間リンク部材とを有している。第1端部リンク部材は、第1端部リンク部材の一方端において、基端リンクハブに第1回転軸回りに回転可能に連結されている。第2端部リンク部材は、第2端部リンク部材の一方端において、先端リンクハブに第2回転軸回りに回転可能に連結されている。中間リンク部材は、中間リンクハブの一方端において第3回転軸周りに回転可能に第1端部リンク部材の他方端に連結されているとともに、中間リンクハブの他方端において第4回転軸周りに回転可能に第2端部リンク部材の他方端に連結されている。 Each of the multiple links has a first end link member, a second end link member, and an intermediate link member. The first end link member is rotatably connected to the base end link hub at one end of the first end link member around a first rotation axis. The second end link member is rotatably connected to the tip end link hub at one end of the second end link member around a second rotation axis. The intermediate link member is rotatably connected to the other end of the first end link member around a third rotation axis at one end of the intermediate link hub, and is rotatably connected to the other end of the second end link member around a fourth rotation axis at the other end of the intermediate link hub.

基端リンクハブの中心軸線、第1回転軸及び第3回転軸は、第1回転リンク中心点で交わっている。基端リンクハブは、第1回転リンク中心点を中心とする球面上を移動する。先端リンクハブの中心軸線、第2回転軸及び第4回転軸は、第2回転リンク中心点で交わっている。先端リンクハブは、第2回転リンク中心点を中心とする球面上を移動する。すなわち、特許文献1に記載の球面リンク機構は、2つの球面リンクが組み合わされた構造になっている。 The central axis of the base link hub, the first rotation axis, and the third rotation axis intersect at the center point of the first rotation link. The base link hub moves on a spherical surface centered on the center point of the first rotation link. The central axis of the tip link hub, the second rotation axis, and the fourth rotation axis intersect at the center point of the second rotation link. The tip link hub moves on a spherical surface centered on the center point of the second rotation link. In other words, the spherical link mechanism described in Patent Document 1 is structured by combining two spherical links.

特開2014-119069号公報JP 2014-119069 A

特許文献1に記載の球面リンク機構に埃、水滴、油滴、摩耗粉等が付着することを防止するためには、特許文献1に記載の球面リンク機構にカバーを取り付けることが有効であると考えられる。カバーは、例えば、一方端において基端リンクハブに取り付けられるとともに他方端において先端リンクハブに取り付けられることにより、その内部空間に複数のリンクが収納される。 In order to prevent dust, water droplets, oil droplets, wear powder, etc. from adhering to the spherical link mechanism described in Patent Document 1, it is considered effective to attach a cover to the spherical link mechanism described in Patent Document 1. The cover is attached, for example, to the base end link hub at one end and to the tip end link hub at the other end, so that multiple links are stored in the internal space.

特許文献1に記載の球面リンク機構は、90°の折れ角を実現することができる。しかしながら、カバーの素材にゴム、樹脂材料等を用いた上で上記の可動範囲を実現しようとすると、カバーが破損してしまうことがある。 The spherical link mechanism described in Patent Document 1 can achieve a bending angle of 90°. However, if an attempt is made to achieve the above range of motion using a cover made of rubber, resin, or other material, the cover may be damaged.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、大きな折れ角を実現する際にカバーに破損が生じることを抑制可能な球面リンク機構及び球面リンク作動装置を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of the problems with the conventional technology described above. More specifically, the present invention provides a spherical link mechanism and a spherical link actuator that can prevent damage to the cover when achieving a large bending angle.

本発明の球面リンク機構は、基端リンクハブと、先端リンクハブと、複数のリンクと、カバーとを備える。複数のリンクの各々は、第1端部リンク部材及び第2端部リンク部材と、中間リンク部材とを有する。第1端部リンク部材は、第1端部リンク部材の一方端において、第1回転軸回りに回転可能に基端リンクハブに連結されている。第2端部リンク部材は、第2端部リンク部材の一方端において、第2回転軸回りに回転可能に先端リンクハブに連結されている。中間リンク部材は、中間リンク部材の一方端において第3回転軸回りに回転可能に第1端部リンク部材の他方端に連結されているとともに、中間リンク部材の他方端において第4回転軸回りに回転可能に第2端部リンク部材の他方端に連結されている。基端リンクハブの中心軸線である第1中心軸線、第1回転軸及び第3回転軸は、第1球面リンク中心点で交わる。先端リンクハブの中心軸線である第2中心軸線、第2回転軸及び第4回転軸は、第2球面リンク中心点で交わる。基端リンクハブは、第1球面リンク中心点を中心とする第1移動球面上を移動する。先端リンクハブは、第2球面リンク中心点を中心とする第2移動球面上を移動する。カバーは、カバー中継部材と、基端側カバー及び先端側カバーとを有する。カバー中継部材は、第1移動球面及び第2移動球面が交わる中間平面に交わるように複数のリンクの外側に配置されておいる。基端側カバーの一方端及び他方端は、それぞれ、基端リンクハブ及びカバー中継部材に取り付けられている。先端側カバーの一方端及び他方端は、それぞれ、先端リンクハブ及びカバー中継部材に取り付けられている。カバーの内部空間には、複数のリンクが配置されている。 The spherical link mechanism of the present invention includes a base link hub, a tip link hub, a plurality of links, and a cover. Each of the plurality of links includes a first end link member, a second end link member, and an intermediate link member. The first end link member is connected to the base link hub at one end of the first end link member so as to be rotatable around a first rotation axis. The second end link member is connected to the tip link hub at one end of the second end link member so as to be rotatable around a second rotation axis. The intermediate link member is connected to the other end of the first end link member so as to be rotatable around a third rotation axis at one end of the intermediate link member, and is connected to the other end of the second end link member so as to be rotatable around a fourth rotation axis at the other end of the intermediate link member. The first central axis, which is the central axis of the base link hub, the first rotation axis, and the third rotation axis intersect at the center point of the first spherical link. The second central axis, which is the central axis of the tip link hub, the second rotation axis, and the fourth rotation axis intersect at the center point of the second spherical link. The base link hub moves on a first moving spherical surface centered on the center point of the first spherical link. The tip link hub moves on a second moving spherical surface centered on the center point of the second spherical link. The cover has a cover relay member, a base end cover, and a tip end cover. The cover relay member is disposed outside the multiple links so as to intersect with the intermediate plane where the first moving spherical surface and the second moving spherical surface intersect. One end and the other end of the base end cover are attached to the base end link hub and the cover relay member, respectively. One end and the other end of the tip end cover are attached to the tip link hub and the cover relay member, respectively. Multiple links are disposed in the internal space of the cover.

上記の球面リンク機構では、カバー中継部材が、複数のリンクのうちの1つの中間リンク部材と一体化されていてもよい。 In the above-mentioned spherical link mechanism, the cover relay member may be integrated with one of the intermediate link members among the multiple links.

上記の球面リンク機構では、カバー中継部材が、第1球面リンク中心点及び第2球面リンク中心点を通る第5回転軸回りに回転可能に複数のリンクのうちの少なくとも1つの中間リンク部材に連結されていてもよい。 In the above-mentioned spherical link mechanism, the cover relay member may be connected to at least one intermediate link member of the multiple links so as to be rotatable around a fifth rotation axis passing through the center point of the first spherical link and the center point of the second spherical link.

上記の球面リンク機構では、複数のリンクに、第1リンクと、複数の第2リンクとが含まれていてもよい。カバー中継部材は、第1リンクの中間リンク部材と一体化されていてもよい。カバー中継部材は、第1球面リンク中心点及び第2球面リンク中心点を通る第5回転軸回りに回転可能に複数の第2リンクのうちの少なくとも1つの中間リンク部材に連結されていてもよい。 In the above-mentioned spherical link mechanism, the multiple links may include a first link and multiple second links. The cover relay member may be integrated with an intermediate link member of the first link. The cover relay member may be connected to at least one intermediate link member of the multiple second links so as to be rotatable around a fifth rotation axis passing through the center point of the first spherical link and the center point of the second spherical link.

本発明の球面リンク作動装置は、上記の球面リンク機構と、少なくとも2つの駆動源とを備える。少なくとも2つの駆動源の各々は、複数のリンクの各々の第1端部リンク部材を第1回転軸回りに回転させる。 The spherical link actuation device of the present invention comprises the spherical link mechanism described above and at least two drive sources. Each of the at least two drive sources rotates the first end link member of each of the multiple links about a first rotation axis.

本発明の球面リンク機構及び球面リンク作動装置によると、大きな折れ角を実現する際にカバーに破損が生じることを抑制可能である。 The spherical link mechanism and spherical link actuator of the present invention can prevent damage to the cover when achieving a large bending angle.

カバー40を省略した球面リンク機構100の斜視図である。1 is a perspective view of the spherical link mechanism 100 with the cover 40 omitted. FIG. 球面リンク機構100の正面図である。FIG. 2 is a front view of the spherical link mechanism 100. 図2のIII-IIIにおける断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図2のIV-IVにおける断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 球面リンク機構100Aの正面図である。FIG. 2 is a front view of the spherical link mechanism 100A. 図5のVI-VIにおける断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. 球面リンク機構100Bの正面図である。FIG. 2 is a front view of the spherical link mechanism 100B. 図7のVIII-VIIIにおける断面図である。8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7. 図8の領域IXにおける拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of region IX in FIG. 8 . 球面リンク作動装置200の正面図である。FIG. 2 is a front view of the spherical link actuator 200. 図10のXI-XIにおける断面図である。11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG.

以下に、本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。 Details of the embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference symbols, and redundant explanations will not be repeated.

(第1実施形態)
第1実施形態に係る球面リンク機構(以下においては、「球面リンク機構100」とする)を説明する。
First Embodiment
A spherical link mechanism according to a first embodiment (hereinafter, referred to as a "spherical link mechanism 100") will be described.

<球面リンク機構100の構成>
図1は、カバー40を省略した球面リンク機構100の斜視図である。図1に示されるように、球面リンク機構100は、基端リンクハブ10と、先端リンクハブ20と、複数のリンク30とを有している。図示されていないが、例えば先端リンクハブ20には、エンドエフェクタが取り付けられる。
<Configuration of spherical link mechanism 100>
Fig. 1 is a perspective view of a spherical link mechanism 100 without a cover 40. As shown in Fig. 1, the spherical link mechanism 100 has a base end link hub 10, a tip end link hub 20, and a plurality of links 30. Although not shown, for example, an end effector is attached to the tip end link hub 20.

複数のリンク30の各々は、基端リンクハブ10及び先端リンクハブ20に接続されている。複数のリンク30の各々は、第1端部リンク部材31と、第2端部リンク部材32と、中間リンク部材33とを有している。複数のリンク30の数は、例えば3つである。但し、複数のリンク30の数は、これに限られない。複数のリンク30の数は、4以上であってもよい。複数のリンク30は、例えば、互いに等間隔で配置されている。なお、基端リンクハブ10の形状及び先端リンクハブ20の形状は、例えば、同一である。 Each of the multiple links 30 is connected to a base end link hub 10 and a tip link hub 20. Each of the multiple links 30 has a first end link member 31, a second end link member 32, and an intermediate link member 33. The number of the multiple links 30 is, for example, three. However, the number of the multiple links 30 is not limited to this. The number of the multiple links 30 may be four or more. The multiple links 30 are, for example, arranged at equal intervals from each other. Note that the shape of the base end link hub 10 and the shape of the tip link hub 20 are, for example, the same.

第1端部リンク部材31は、第1端部リンク部材31の一方端において、第1回転軸回りに回転可能に基端リンクハブ10に連結されている。第2端部リンク部材32は、第2回転軸回りに回転可能に先端リンクハブ20に連結されている。中間リンク部材33は、中間リンク部材33の一方端において、第3回転軸回りに回転可能に第1端部リンク部材31の他方端に連結されている。中間リンク部材33は、第4回転軸回りに回転可能に第2端部リンク部材32の他方端に連結されている。 The first end link member 31 is connected to the base end link hub 10 at one end of the first end link member 31 so as to be rotatable around a first rotation axis. The second end link member 32 is connected to the tip end link hub 20 so as to be rotatable around a second rotation axis. The intermediate link member 33 is connected to the other end of the first end link member 31 at one end of the intermediate link member 33 so as to be rotatable around a third rotation axis. The intermediate link member 33 is connected to the other end of the second end link member 32 so as to be rotatable around a fourth rotation axis.

基端リンクハブ10の中心軸線を第1中心軸線とし、先端リンクハブ20の中心軸線を第2中心軸線とする。第1中心軸線、第1回転軸及び第3回転軸は、1点で交わる。この1点を、第1球面リンク中心点とする。第2中心軸線、第2回転軸及び第4回転軸は、第1球面リンク中心点とは別の1点で交わる。この別の1点を、第2球面リンク中心点とする。 The central axis of the base link hub 10 is the first central axis, and the central axis of the tip link hub 20 is the second central axis. The first central axis, the first rotation axis, and the third rotation axis intersect at one point. This point is the first spherical link center point. The second central axis, the second rotation axis, and the fourth rotation axis intersect at a point other than the first spherical link center point. This other point is the second spherical link center point.

基端リンクハブ10は、第1球面リンク中心点を中心とする球面(第1移動球面)上を移動する。先端リンクハブ20は、第2球面リンク中心点を中心とする球面(第2移動球面)上を移動する。すなわち、球面リンク機構100は、2つの球面リンクが組み合わされた構造を有している。 The base link hub 10 moves on a spherical surface (first moving spherical surface) centered on the center point of the first spherical link. The tip link hub 20 moves on a spherical surface (second moving spherical surface) centered on the center point of the second spherical link. In other words, the spherical link mechanism 100 has a structure in which two spherical links are combined.

第1移動球面と第2移動球面とが交わる平面を、中間平面IP(図3参照)とする。球面リンク機構100に含まれる2つの球面リンクは、中間平面IPに関して対称に動く。第1中心軸線と第2中心軸線とがなす角度を、折れ角とする。先端リンクハブ20は、基端リンクハブ10に対して0°以上90°以下の折れ角をなすように移動する。 The plane where the first moving spherical surface and the second moving spherical surface intersect is the mid-plane IP (see FIG. 3). The two spherical links included in the spherical link mechanism 100 move symmetrically with respect to the mid-plane IP. The angle between the first central axis and the second central axis is the bend angle. The tip link hub 20 moves so as to form a bend angle of 0° or more and 90° or less with respect to the base link hub 10.

図2は、球面リンク機構100の正面図である。図3は、図2のIII-IIIにおける断面図である。図4は、図2のIV-IVにおける断面図である。図2、図3及び図4に示されるように、球面リンク機構100は、カバー40を有している。カバー40は、カバー中継部材41と、基端側カバー42と、先端側カバー43とを有している。なお、基端側カバー42の形状及び先端側カバー43の形状は、例えば、同一になっている。 Figure 2 is a front view of the spherical link mechanism 100. Figure 3 is a cross-sectional view taken along III-III in Figure 2. Figure 4 is a cross-sectional view taken along IV-IV in Figure 2. As shown in Figures 2, 3, and 4, the spherical link mechanism 100 has a cover 40. The cover 40 has a cover relay member 41, a base end cover 42, and a tip end cover 43. The shapes of the base end cover 42 and the tip end cover 43 are, for example, the same.

基端側カバー42及び先端側カバー43は、可撓性のある材料により形成されている。基端側カバー42及び先端側カバー43は、例えば、ゴム、樹脂材料により形成されている。但し、基端側カバー42及び先端側カバー43は、その他の材料により形成されていてもよい。 The base end cover 42 and the tip end cover 43 are made of a flexible material. The base end cover 42 and the tip end cover 43 are made of, for example, rubber or a resin material. However, the base end cover 42 and the tip end cover 43 may be made of other materials.

カバー中継部材41は、環状(リング状)である。カバー中継部材41は、円環状であることが好ましい。カバー中継部材41は、複数のリンク30の外側に配置されている。カバー中継部材41は、中間平面IPに交わるように配置されている。 The cover relay member 41 is annular (ring-shaped). It is preferable that the cover relay member 41 is annular. The cover relay member 41 is disposed outside the multiple links 30. The cover relay member 41 is disposed so as to intersect with the intermediate plane IP.

カバー中継部材41は、例えば、第1環状部材41aと、第2環状部材41bとにより構成されている。第2環状部材41bは、第2環状部材41bの内周面が第1環状部材41aの外周面に対向するように配置されている。すなわち、第2環状部材41bは、第1環状部材41aの外側に配置されている。 The cover relay member 41 is composed of, for example, a first annular member 41a and a second annular member 41b. The second annular member 41b is arranged so that the inner peripheral surface of the second annular member 41b faces the outer peripheral surface of the first annular member 41a. In other words, the second annular member 41b is arranged on the outside of the first annular member 41a.

基端側カバー42は、内部中空の筒状である。基端側カバー42の一方端は、基端リンクハブ10に取り付けられている。基端側カバー42の他方端は、カバー中継部材41に取り付けられている。より具体的には、基端側カバー42の他方端は、第1環状部材41aの外周面と第2環状部材41bの内周面とにより挟み込まれている。 The base-end cover 42 is cylindrical and hollow inside. One end of the base-end cover 42 is attached to the base-end link hub 10. The other end of the base-end cover 42 is attached to the cover relay member 41. More specifically, the other end of the base-end cover 42 is sandwiched between the outer peripheral surface of the first annular member 41a and the inner peripheral surface of the second annular member 41b.

先端側カバー43は、内部中空の筒状である。先端側カバー43の一方端は、先端リンクハブ20に取り付けられている。先端側カバー43の他方端は、カバー中継部材41に取り付けられている。より具体的には、先端側カバー43の他方端は、第1環状部材41aの外周面と第2環状部材41bの内周面とにより挟み込まれている。 The tip cover 43 is cylindrical and hollow inside. One end of the tip cover 43 is attached to the tip link hub 20. The other end of the tip cover 43 is attached to the cover relay member 41. More specifically, the other end of the tip cover 43 is sandwiched between the outer peripheral surface of the first annular member 41a and the inner peripheral surface of the second annular member 41b.

カバー40の内部空間には、複数のリンク30が配置されている。カバー40の内部空間には、基端リンクハブ10の一部又は全部が配置されているとともに、先端リンクハブ20の一部又は全部が配置されていてもよい。これにより、球面リンク機構100の内部に埃、水滴、油滴、摩耗粉等が付着することが防止されている。 A plurality of links 30 are arranged in the internal space of the cover 40. A part or all of the base end link hub 10 is arranged in the internal space of the cover 40, and a part or all of the tip end link hub 20 may also be arranged in the internal space of the cover 40. This prevents dust, water droplets, oil droplets, wear powder, etc. from adhering to the inside of the spherical link mechanism 100.

<球面リンク機構100の効果>
球面リンク機構100は、基端リンクハブ10と先端リンクハブ20とが中間平面IPに関して対称な位置にあるように動作する。また、球面リンク機構100では、カバー中継部材41が中間平面IPと交わる位置に配置されているため、球面リンク機構100が動作している際、基端側カバー42及び先端側カバー43も、中間平面IPに関して対称に変形することになる。そのため、折れ角が大きい場合(例えば、折れ角が90°になる場合)であっても、カバー40全体としての変形は、基端側カバー42及び先端側カバー43に均等に分散される。そのため、球面リンク機構100によると、大きい折れ角を実現する際に基端側カバー42及び先端側カバー43に破損が生じることが抑制される。
<Effects of the spherical link mechanism 100>
The spherical link mechanism 100 operates so that the base end link hub 10 and the tip end link hub 20 are symmetrical with respect to the intermediate plane IP. In addition, in the spherical link mechanism 100, the cover relay member 41 is disposed at a position intersecting the intermediate plane IP, so that when the spherical link mechanism 100 operates, the base end cover 42 and the tip end cover 43 are also deformed symmetrically with respect to the intermediate plane IP. Therefore, even when the bending angle is large (for example, when the bending angle is 90°), the deformation of the cover 40 as a whole is evenly distributed to the base end cover 42 and the tip end cover 43. Therefore, according to the spherical link mechanism 100, damage to the base end cover 42 and the tip end cover 43 is suppressed when a large bending angle is realized.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る球面リンク機構(以下においては、「球面リンク機構100A」とする)を説明する。ここでは、球面リンク機構100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
Second Embodiment
A spherical link mechanism according to a second embodiment (hereinafter, referred to as a "spherical link mechanism 100A") will be described. Here, differences from the spherical link mechanism 100 will be mainly described, and overlapping descriptions will not be repeated.

図5は、球面リンク機構100Aの正面図である。図6は、図5のVI-VIにおける断面図である。図5及び図6に示されるように、球面リンク機構100Aでは、カバー中継部材41が複数のリンク30のうちの1つの中間リンク部材33と一体化されている。 Figure 5 is a front view of the spherical link mechanism 100A. Figure 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in Figure 5. As shown in Figures 5 and 6, in the spherical link mechanism 100A, the cover relay member 41 is integrated with one of the intermediate link members 33 of the multiple links 30.

球面リンク機構100では、カバー中継部材41が複数のリンク30のいずれにも取り付けられていないため、カバー40に外力が加わることにより、カバー40の全体が変形して複数のリンク30に接触することがある。 In the spherical link mechanism 100, the cover relay member 41 is not attached to any of the multiple links 30, so when an external force is applied to the cover 40, the entire cover 40 may deform and come into contact with the multiple links 30.

他方で、球面リンク機構100Aでは、カバー中継部材41が複数のリンク30のうちの1つの中間リンク部材33と一体化されているため、カバー40に外力が加わったとしても、中間リンク部材33が当該外力を支持するためカバー40の全体が変形してしまうことが抑制される。 On the other hand, in the spherical link mechanism 100A, the cover relay member 41 is integrated with one of the intermediate link members 33 among the multiple links 30. Therefore, even if an external force is applied to the cover 40, the intermediate link member 33 supports the external force, preventing the entire cover 40 from being deformed.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る球面リンク機構(以下においては、「球面リンク機構100B」とする)を説明する。ここでは、球面リンク機構100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
Third Embodiment
A spherical link mechanism according to a third embodiment (hereinafter, referred to as a "spherical link mechanism 100B") will be described. Here, differences from the spherical link mechanism 100 will be mainly described, and overlapping descriptions will not be repeated.

図7は、球面リンク機構100Bの正面図である。図8は、図7のVIII-VIIIにおける断面図である。図9は、図8の領域IXにおける拡大図である。図7~図9に示されるように、球面リンク機構100Bでは、第1環状部材41aの内周面に、溝41aaが形成されている。第1環状部材41aの内周面は、溝41aaにおいて、第1環状部材41aの外周面側に向かって窪んでいる。溝41aaは、第1環状部材41aの周方向に延在している。 Figure 7 is a front view of the spherical link mechanism 100B. Figure 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in Figure 7. Figure 9 is an enlarged view of region IX in Figure 8. As shown in Figures 7 to 9, in the spherical link mechanism 100B, a groove 41aa is formed in the inner circumferential surface of the first annular member 41a. The inner circumferential surface of the first annular member 41a is recessed toward the outer circumferential surface of the first annular member 41a at the groove 41aa. The groove 41aa extends in the circumferential direction of the first annular member 41a.

複数のリンク30の各々の中間リンク部材33は、突起部33aを有している。突起部33aは、溝41aaに挿入されている。これにより、カバー中継部材41は、第5回転軸回りに回転可能に複数のリンク30の各々の中間リンク部材33に連結されている。 Each intermediate link member 33 of the multiple links 30 has a protrusion 33a. The protrusion 33a is inserted into the groove 41aa. This allows the cover relay member 41 to be connected to each intermediate link member 33 of the multiple links 30 so as to be rotatable around the fifth rotation axis.

第5回転軸は、第1球面リンク中心点及び第2球面リンク中心点を通っている。すなわち、第5回転軸は、中間平面IPの中心を通り、かつ中間平面IPに直交している。そのため、カバー中継部材41が第5回転軸回りに回転可能に複数のリンク30の各々の中間リンク部材33に連結されても、球面リンク機構100Bの動作は変化しない。 The fifth rotation axis passes through the center point of the first spherical link and the center point of the second spherical link. In other words, the fifth rotation axis passes through the center of the intermediate plane IP and is perpendicular to the intermediate plane IP. Therefore, even if the cover relay member 41 is connected to each of the intermediate link members 33 of the multiple links 30 so as to be rotatable around the fifth rotation axis, the operation of the spherical link mechanism 100B does not change.

なお、カバー中継部材41は、複数のリンク30の全ての中間リンク部材33に第5回転軸回りに回転可能に連結されていなくてもよい。複数のリンク30のうちの1つを、第1リンクとする。複数のリンク30のうちの第1リンク以外のものを、複数の第2リンクとする。球面リンク機構100Bでは、第1リンクの中間リンク部材33がカバー中継部材41と一体化されていてもよく、カバー中継部材41が複数の第2リンクのうちの少なくとも1つに第5回転軸回りに回転可能に連結されていてもよい。 The cover relay member 41 does not have to be connected to all of the intermediate link members 33 of the multiple links 30 so as to be rotatable around the fifth rotation axis. One of the multiple links 30 is defined as a first link. The multiple links 30 other than the first link are defined as multiple second links. In the spherical link mechanism 100B, the intermediate link member 33 of the first link may be integrated with the cover relay member 41, and the cover relay member 41 may be connected to at least one of the multiple second links so as to be rotatable around the fifth rotation axis.

球面リンク機構100では、複数のリンク30の各々の中間リンク部材33が相互に連結されていないため、球面リンク機構100全体の剛性には改善の余地がある。他方で、球面リンク機構100Bでは、カバー中継部材41が複数のリンク30の各々の中間リンク部材33に連結されているため、複数のリンク30に加わる荷重がカバー中継部材41にも分散されることになり、球面リンク機構100B全体の剛性が改善される。 In the spherical link mechanism 100, the intermediate link members 33 of each of the multiple links 30 are not interconnected, so there is room for improvement in the rigidity of the entire spherical link mechanism 100. On the other hand, in the spherical link mechanism 100B, the cover relay member 41 is connected to each of the intermediate link members 33 of each of the multiple links 30, so the load applied to the multiple links 30 is also distributed to the cover relay member 41, improving the rigidity of the entire spherical link mechanism 100B.

(第4実施形態)
第4実施形態に係る球面リンク作動装置(以下においては、「球面リンク作動装置200」とする)を説明する。
Fourth Embodiment
A spherical link actuation device according to a fourth embodiment (hereinafter, referred to as a "spherical link actuation device 200") will be described.

図10は、球面リンク作動装置200の正面図である。図11は、図10のXI-XIにおける断面図である。図10及び図11に示されるように、球面リンク作動装置200は、球面リンク機構100Bと、複数の駆動源110とを有している。 Figure 10 is a front view of the spherical link actuation device 200. Figure 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in Figure 10. As shown in Figures 10 and 11, the spherical link actuation device 200 has a spherical link mechanism 100B and multiple drive sources 110.

なお、球面リンク作動装置200では、球面リンク機構100Bに代えて、球面リンク機構100又は球面リンク機構100Aが用いられてもよい。球面リンク作動装置200では、基端リンクハブ10の形状及び先端リンクハブ20の形状が同一ではなく(基端リンクハブ10が先端リンクハブ20よりも大きく)、基端側カバー42の形状及び先端側カバー43の形状が同一ではない。 In the spherical link actuation device 200, the spherical link mechanism 100 or the spherical link mechanism 100A may be used instead of the spherical link mechanism 100B. In the spherical link actuation device 200, the shape of the base end link hub 10 and the shape of the tip end link hub 20 are not the same (the base end link hub 10 is larger than the tip end link hub 20), and the shape of the base end cover 42 and the shape of the tip end cover 43 are not the same.

複数の駆動源110の数は、例えば、複数のリンク30の数に等しい。但し、複数の駆動源110の数は、少なくとも2つ以上であればよい。複数の駆動源110の各々は、複数のリンク30の各々の第1端部リンク部材31を第1中心軸回りに回転させる。複数の駆動源110の各々の駆動は、独立して行われる。これにより、先端リンクハブ20の基端リンクハブ10に対する位置及び姿勢が、決定されることになる。 The number of the multiple driving sources 110 is, for example, equal to the number of the multiple links 30. However, the number of the multiple driving sources 110 may be at least two or more. Each of the multiple driving sources 110 rotates the first end link member 31 of each of the multiple links 30 around the first central axis. Each of the multiple driving sources 110 is driven independently. This determines the position and orientation of the tip link hub 20 relative to the base link hub 10.

基端リンクハブ10は、内面と、外面とを有している。基端リンクハブ10の内面は、カバー40の内部空間側を向いている面である。基端リンクハブ10の外面は、基端リンクハブ10の内面の反対面である。基端リンクハブ10には、複数の貫通穴10aが形成されている。複数の貫通穴10aの各々は、基端リンクハブ10を貫通し、カバー40の内部空間に連通している。 The base link hub 10 has an inner surface and an outer surface. The inner surface of the base link hub 10 faces the internal space of the cover 40. The outer surface of the base link hub 10 is the surface opposite the inner surface of the base link hub 10. A plurality of through holes 10a are formed in the base link hub 10. Each of the plurality of through holes 10a passes through the base link hub 10 and communicates with the internal space of the cover 40.

複数の駆動源110の各々は、本体部110aと、回転軸110bとを有している。本体部110aは、基端リンクハブ10の外面に取り付けられている。回転軸110bの中心軸は、第1回転軸の方向に直交している。本体部110aは、回転軸110bを回転軸110bの中心軸回りに回転させる。複数の駆動源110の各々の回転軸110bは、複数の貫通穴10aの各々に挿入されている。 Each of the multiple driving sources 110 has a main body 110a and a rotating shaft 110b. The main body 110a is attached to the outer surface of the base end link hub 10. The central axis of the rotating shaft 110b is perpendicular to the direction of the first rotating shaft. The main body 110a rotates the rotating shaft 110b around the central axis of the rotating shaft 110b. The rotating shaft 110b of each of the multiple driving sources 110 is inserted into each of the multiple through holes 10a.

球面リンク作動装置200は、複数のはす歯歯車機構120をさらに有している。複数のはす歯歯車機構120の各々は、カバー40の内部空間に配置されている。 The spherical link actuator 200 further includes a plurality of helical gear mechanisms 120. Each of the plurality of helical gear mechanisms 120 is disposed in the internal space of the cover 40.

複数のはす歯歯車機構120の各々は、第1はす歯歯車121と、第2はす歯歯車122とを有している。第1はす歯歯車121は複数のリンク30の各々の第1端部リンク部材31の一方端に取り付けられており、第2はす歯歯車122は複数の駆動源110の各々の回転軸110bに取り付けられている。第1はす歯歯車121は、第1端部リンク部材31とともに、第1回転軸回りに回転する。第2はす歯歯車122は、回転軸110bとともに回転する。第1はす歯歯車121は、第2はす歯歯車122に噛み合っている。 Each of the multiple helical gear mechanisms 120 has a first helical gear 121 and a second helical gear 122. The first helical gear 121 is attached to one end of the first end link member 31 of each of the multiple links 30, and the second helical gear 122 is attached to the rotation shaft 110b of each of the multiple driving sources 110. The first helical gear 121 rotates around the first rotation shaft together with the first end link member 31. The second helical gear 122 rotates together with the rotation shaft 110b. The first helical gear 121 meshes with the second helical gear 122.

そのため、複数の駆動源110の各々の回転軸110bが回転することにより、複数のリンク30の各々の第1端部リンク部材31が第1回転軸回りに回転し、先端リンクハブ20の基端リンクハブ10に対する位置及び姿勢が変更される。 Therefore, when the rotation shaft 110b of each of the multiple drive sources 110 rotates, the first end link member 31 of each of the multiple links 30 rotates around the first rotation shaft, and the position and attitude of the tip link hub 20 relative to the base link hub 10 is changed.

球面リンク作動装置200では、複数の駆動源110を取り付けるために、カバー-40(基端側カバー42及び先端側カバー43)に回転軸110bを通すための穴を形成する必要がなくなる。そのため、球面リンク作動装置200によると、カバー40の内部空間に埃、水滴、油滴、摩耗粉等がカバー40に形成された穴を通って侵入することが抑制されている。 The spherical link actuator 200 eliminates the need to form a hole in the cover 40 (base end cover 42 and tip end cover 43) for passing the rotating shaft 110b in order to attach multiple drive sources 110. Therefore, the spherical link actuator 200 prevents dust, water droplets, oil droplets, wear powder, etc. from entering the internal space of the cover 40 through the hole formed in the cover 40.

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上記の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment can be modified in various ways. Furthermore, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is intended to include all modifications that are equivalent in meaning and scope to the claims.

上記の実施形態は、球面リンク機構及び球面リンク機構を有する球面リンク作動装置に特に有利に適用される。 The above embodiment is particularly advantageously applicable to spherical link mechanisms and spherical link actuators having spherical link mechanisms.

10 基端リンクハブ、10a 貫通穴、20 先端リンクハブ、30 リンク、31 第1端部リンク部材、32 第2端部リンク部材、33 中間リンク部材、33a 突起部、40 カバー、41 カバー中継部材、41a 第1環状部材、41aa 溝、41b 第2環状部材、42 基端側カバー、43 先端側カバー、100,100A,100B 球面リンク機構、110 駆動源、110a 本体部、110b 回転軸、120 はす歯歯車機構、121 第1はす歯歯車、122 第2はす歯歯車、200 球面リンク作動装置、IP 中間平面。 10 base end link hub, 10a through hole, 20 tip end link hub, 30 link, 31 first end link member, 32 second end link member, 33 intermediate link member, 33a protrusion, 40 cover, 41 cover relay member, 41a first annular member, 41aa groove, 41b second annular member, 42 base end cover, 43 tip end cover, 100, 100A, 100B spherical link mechanism, 110 drive source, 110a main body, 110b rotating shaft, 120 helical gear mechanism, 121 first helical gear, 122 second helical gear, 200 spherical link actuator, IP intermediate plane.

Claims (5)

基端リンクハブと、
先端リンクハブと、複数のリンクと、
カバーとを備え、
前記複数のリンクの各々は、第1端部リンク部材及び第2端部リンク部材と、中間リンク部材とを有し、
前記第1端部リンク部材は、前記第1端部リンク部材の一方端において、第1回転軸回りに回転可能に前記基端リンクハブに連結されており、
前記第2端部リンク部材は、前記第2端部リンク部材の一方端において、第2回転軸回りに回転可能に前記先端リンクハブに連結されており、
前記中間リンク部材は、前記中間リンク部材の一方端において第3回転軸回りに回転可能に前記第1端部リンク部材の他方端に連結されているとともに、前記中間リンク部材の他方端において第4回転軸回りに回転可能に前記第2端部リンク部材の他方端に連結されており、
前記基端リンクハブの中心軸線である第1中心軸線、前記第1回転軸及び前記第3回転軸は、第1球面リンク中心点で交わり、
前記先端リンクハブの中心軸線である第2中心軸線、前記第2回転軸及び前記第4回転軸は、第2球面リンク中心点で交わり、
前記基端リンクハブは、前記第1球面リンク中心点を中心とする第1移動球面上を移動し、
前記先端リンクハブは、前記第2球面リンク中心点を中心とする第2移動球面上を移動し、
前記カバーは、カバー中継部材と、基端側カバー及び先端側カバーとを有し、
前記カバー中継部材は、前記第1移動球面及び前記第2移動球面が交わる中間平面に交わるように前記複数のリンクの外側に配置されており、
前記基端側カバーの一方端及び他方端は、それぞれ、前記基端リンクハブ及び前記カバー中継部材に取り付けられており、
前記先端側カバーの一方端及び他方端は、それぞれ、前記先端リンクハブ及び前記カバー中継部材に取り付けられており、
前記カバーの内部空間には、前記複数のリンクが配置されている、球面リンク機構。
A proximal link hub;
A tip link hub and a plurality of links;
and a cover.
Each of the plurality of links includes a first end link member, a second end link member, and an intermediate link member,
the first end link member is connected to the base end link hub at one end of the first end link member so as to be rotatable about a first rotation axis;
The second end link member is connected to the tip link hub at one end of the second end link member so as to be rotatable about a second rotation axis,
the intermediate link member is connected at one end thereof to the other end of the first end link member so as to be rotatable about a third rotation axis, and is connected at the other end thereof to the other end of the second end link member so as to be rotatable about a fourth rotation axis,
a first central axis line, which is a central axis line of the base end link hub, the first rotation axis line, and the third rotation axis line intersect at a first spherical link center point,
a second central axis line, which is a central axis line of the tip link hub, the second rotation axis line, and the fourth rotation axis line intersect at a center point of a second spherical link,
the base end link hub moves on a first moving spherical surface centered on the first spherical link center point;
the tip link hub moves on a second moving spherical surface centered on the second spherical link center point;
The cover includes a cover relay member, a base end cover, and a tip end cover,
the cover relay member is disposed outside the plurality of links so as to intersect with an intermediate plane where the first moving spherical surface and the second moving spherical surface intersect,
one end and the other end of the base-end cover are attached to the base-end link hub and the cover relay member, respectively;
one end and the other end of the tip side cover are attached to the tip link hub and the cover relay member, respectively;
A spherical link mechanism, wherein the plurality of links are disposed in the internal space of the cover.
前記カバー中継部材は、前記複数のリンクのうちの1つの前記中間リンク部材と一体化されている、請求項1に記載の球面リンク機構。 The spherical link mechanism according to claim 1, wherein the cover relay member is integrated with the intermediate link member of one of the multiple links. 前記カバー中継部材は、前記第1球面リンク中心点及び前記第2球面リンク中心点を通る第5回転軸回りに回転可能に前記複数のリンクのうちの少なくとも1つの前記中間リンク部材に連結されている、請求項1に記載の球面リンク機構。 The spherical link mechanism according to claim 1, wherein the cover relay member is connected to the intermediate link member of at least one of the multiple links so as to be rotatable about a fifth rotation axis passing through the center point of the first spherical link and the center point of the second spherical link. 前記複数のリンクには、第1リンクと、複数の第2リンクとが含まれており、
前記カバー中継部材は、前記第1リンクの前記中間リンク部材と一体化されているとともに、前記第1球面リンク中心点及び前記第2球面リンク中心点を通る第5回転軸回りに回転可能に前記複数の第2リンクのうちの少なくとも1つの前記中間リンク部材に連結されている、請求項1に記載の球面リンク機構。
The plurality of links includes a first link and a plurality of second links,
2. The spherical link mechanism according to claim 1, wherein the cover relay member is integrated with the intermediate link member of the first link and is connected to the intermediate link member of at least one of the plurality of second links so as to be rotatable around a fifth rotation axis passing through the first spherical link center point and the second spherical link center point.
請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の前記球面リンク機構と、
少なくとも2つの駆動源とを備え、
前記少なくとも2つの駆動源の各々は、前記複数のリンクの各々の前記第1端部リンク部材を前記第1回転軸回りに回転させる、球面リンク作動装置。
The spherical link mechanism according to any one of claims 1 to 4,
At least two drive sources;
Each of the at least two drive sources rotates the first end link member of each of the plurality of links about the first axis of rotation.
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