平行连杆机构、等速万向节和连杆动作装置制造方法

平行连杆机构、等速万向节和连杆动作装置制造方法
【专利摘要】平行连杆机构(1)包括：基端侧和前端侧的连杆轮毂(2)与三组以上的连杆机构。连杆机构为由四个旋转对偶构成的三节连锁的连杆机构，由基端侧和前端侧的端部连杆部件(5)与中间连杆部件构成。在连杆机构的旋转对偶中，一对对偶组成部件(2、5)相互经由轴承(12)而连接，设置于一侧对偶组成部件(5)的轴部(13)与轴承(12)的内圈(12a)的内周嵌合，并且设置于另一侧对偶组成部件(2)的环状内面形成部(15)与轴承(12)的外圈(12b)的外周嵌合。通过轴部(13)和环状内面形成部(15)，构成限制轴承(12)的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构(19、21)。
【专利说明】平行连杆机构、等速万向节和连杆动作装置
[0001]相关申请
[0002]本申请要求申请日为2011年11月4日、申请号为JP特愿2011-242605号；申请日为2011年11月7日、申请号为JP特愿2011-243462号；与申请日为2012年10月26日、申请号为JP特愿2012-236452号申请的优先权，通过参照，将其整体作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
【技术领域】
[0003]本发明涉及在三维空间内能进行精密而范围广的动作范围的动作的平行连杆机构；以及分别具有该平行连杆机构而用于医疗器械、产业机械等的等速万向节和连杆动作装置。
【背景技术】
[0004]具有平行连杆机构的作业装置的一个例子在专利文献I中被公开；在两个轴之间进行动力传递的等速万向节的一个例子在专利文献2中被公开；用于医疗器械、产业机械的连杆动作装置的一个例子在专利文献3中被公开。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1 JP特开2000-94245号公报
[0008]专利文献2 JP特开2002-349593号公报
[0009]专利文献3:US5893296号说明书

【发明内容】

[0010]发明要解决的课题
[0011]在专利文献I的平行连杆机构中，由于各连杆的动作角小，故为了较大地设定调平板的动作范围，必须要求增加连杆长度。由此，具有机构整体的尺寸大，装置大型化的问题。另外，如果增加连杆长度，则导致机构整体的刚性降低。由此，还具有将装载于调平板的工具的重量，即调平板的可搬运重量均限制在较小值的问题。由于这些理由，故难以用于在形成紧凑的结构且要求精密而范围广的动作范围的动作的医疗器械等中。
[0012]在专利文献2的等速万向节与专利文献3的连杆动作装置中，通过形成设置三组以上的三节连锁的连杆机构的平行连杆机构，在形成紧凑的结构的同时，可进行范围广的动作范围内的动力传达以及精密的动作。但是，如果谋求结构整体的刚性的提高来增加各连杆机构的旋转对偶部的尺寸，则具有在连杆机构的各部件之间容易产生妨碍、动作范围变窄的问题。另外，存在下述问题，即，为了避免连杆机构的各部件之间的妨碍，必须增加连杆机构的连杆的长度，具有机构整体的尺寸变大的问题；以及由于连杆机构的旋转对偶部进行摆动运动，故具有因动作范围而导致设置于旋转对偶部的轴承的寿命降低的危险。
[0013]本发明的目的在于，提供可进行精密而范围广的动作范围的高速动作，机构整体的重量轻且紧凑的平行连杆机构，另外，除此目的外，提供可实现设置于旋转对偶部的轴承的寿命延长的平行连杆机构。
[0014]本发明的还一目的在于，提供一种等速万向节，其中，即使在基端侧的连杆轮毂的中心轴和前端侧的连杆轮毂的中心轴的折角变化情况下，仍维持输入轴和输出轴等速旋转的状态，可进行精密而范围广的动作范围的高速动作，整体的重量轻而紧凑，另外，除此目的外，提供可实现设置于旋转对偶部的轴承的寿命延长的等速万向节。
[0015]本发明的又一目的在于提供一种连杆动作装置，在该连杆动作装置中，相对基端侧的连杆轮毂，可将前端侧的连杆轮毂变更为任意的姿势，可进行精密而范围广的动作范围的高速动作，整体的重量轻而紧凑，另外，除此目的外，提供可实现设置于旋转对偶部的轴承的寿命延长的连杆动作装置。
[0016]解决课题用的技术方案
[0017]本发明的平行连杆机构经由三组以上的连杆机构，以可变更姿势的方式将前端侧的连杆轮毂连接于基端侧的连杆轮毂，上述各连杆机构为具有四个旋转对偶的三节连锁结构，该三节连锁结构由基端侧和前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以可旋转方式连接于上述基端侧的连杆轮毂和前端侧的连杆轮毂，该中间连杆部件以可旋转的方式分别连接该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端。在上述各连杆机构中，通过直线表示的该连杆机构的几何学模型为:相对上述中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。在本发明的平行连杆机构中，针对上述方案，在上述各连杆机构的各旋转对偶中，一对对偶组成部件相互经由轴承而连接，设置于一侧对偶组成部件的轴部与上述轴承的内圈的内周嵌合，并且设置于另一侧对偶组成部件的环形内面形成部与上述轴承的外圈的外周嵌合，通过上述轴部和上述环形内面形成部构成限制轴承的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构。
[0018]按照该方案，通过基端侧的连杆轮毂、与前端侧的连杆轮毂、以及三组以上的连杆机构，构成两自由度机构，在该两自由度机构中，相对基端侧的连杆轮毂，前端侧的连杆轮毂可在正交的2轴方向移动。换言之，形成下述的机构，在该机构中，相对基端侧的连杆轮毂，可按照旋转为两自由度的方式变更前端侧的连杆轮毂的姿势。在该两自由度机构中，在整体紧凑的同时，使前端侧的连杆轮毂相对基端侧的连杆轮毂的活动范围扩大。比如，基端侧的连杆轮毂的中心轴和前端侧的连杆轮毂的中心轴的折角最大约为±90°，可将前端侧的连杆轮毂相对基端侧的连杆轮毂的旋转角设定在0°?360°的范围内。
[0019]另外，通过在各旋转对偶中介设轴承，可抑制各旋转对偶的摩擦阻力，可谋求减少旋转阻力，可确保平滑的动力传递，并且可提高耐久性。通过由设置于旋转对偶中的一侧对偶组成部件的轴部和设置于另一侧对偶组成部件的环状内面形成部构成的密封结构，抑制上述轴承的内部和外部之间的润滑剂等的出入。如此，通过构成平行连杆机构的部件构成密封结构，从而不必设置由分体部件构成的密封件，可抑制轴承的宽度。由此，难以产生连杆机构的部件之间的妨碍，作业范围变宽。另外，由于轴承周边的尺寸变小，故可实现平行连杆机构整体重量的减轻、整体的紧凑化。
[0020]在本发明中，上述密封结构可由上述轴部的一部分的外周面与上述环状内面形成部的一部分的内周面之间的间隙构成。上述间隙越窄，防止轴承内部的润滑剂泄漏到外部、异物从外部侵入到轴承内部的效果越好。由于轴部和环状内面形成部为一对对偶组成部件的轴承周边的部位，为在旋转对偶部上设置轴承的场合中所必需的部位。由此，可在不设置分体部件的情况下，形成密封结构。
[0021]在上述方案的场合，上述轴部的一部分还可构成台阶部，该台阶部的外径大于嵌合于上述轴承的内圈的内周的部分，该台阶部的台阶面与该内圈的端面接触，由此进行内圈的轴向的定位。为了将轴承的内圈定位，轴部的台阶部是必需的，其为在环状内面形成部的一部分上与内周面的距离近的部位。通过采用轴部的台阶部，可在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙形成的密封结构。
[0022]另外，上述环状内面形成部的一部分也可构成台阶部，该台阶部的内径小于嵌合于上述轴承的外圈的外周的部分，该台阶部的台阶面与该外圈的端面接触，由此进行外圈的轴向的定位。为了将轴承的外圈定位并固定，环状内面形成部的台阶部是必需的，其为与轴部的一部分的外周面距离近的部位。通过采用该环状内面形成部的台阶部，可在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙形成的密封结构。
[0023]也可在本发明中，设置固定上述轴承的内圈的轴向位置的内圈固定机构、与介设于该内圈固定机构和上述轴承的内圈之间的衬垫部件，借助上述衬垫部件和上述环状内面形成部构成限制轴承的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构。一般，按照对内圈均匀地施加荷载的方式，在内圈固定机构和内圈之间设置衬垫部件。可通过采用该衬垫部件，在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙形成的密封结构。另外，虽然因装配性等的问题，难以仅在轴承和环状内面形成部构成轴承两端的密封结构，但是，通过并用衬垫部件和环状内面形成部的密封结构，可容易构成轴承两端的密封结构。
[0024]也可在上述结构的场合，上述密封结构通过上述衬垫部件的一部分的外周面与上述环状内面形成部的内周面之间的间隙而构成。上述间隙越窄，防止轴承内部的润滑剂泄漏到外部、异物从外部侵入到轴承内部的效果越好。由于衬垫部件为轴承周边的部件，并且环状内面形成部为一侧旋转对偶组成部件中的轴承周边的部位，故容易用于密封结构的形成。
[0025]此外，上述环状内面形成部的一部分也可构成外圈嵌合部，该外圈嵌合部的内径等于上述轴承的外圈的外径，上述外圈嵌合于该外圈嵌合部上。通过使该环状内面形成部的一部分作为其内径等于轴承的外圈的外径的外圈嵌合部，不采用分体部件，即可在环状内面形成部上嵌合轴承的外圈。
[0026]另外，上述环状内面形成部的一部分也可构成台阶部，该台阶部的内径小于嵌合于上述轴承的外圈的外周的部分，该台阶部的台阶面与该外圈的端面接触，由此进行外圈的轴向的定位。为了将轴承的外圈定位并固定，环状内面形成部的台阶部是必需的，其为与衬垫部件的一部分的外周面的距离近的部位。通过采用该环状内面形成部的台阶部，不设置分体部件，即可容易构成由间隙形成的密封结构。
[0027]上述内圈固定机构也可为与形成于上述轴部的螺纹部螺合的螺母。如果内圈固定机构为螺母，则不仅可容易固定轴承的内圈的轴向位置，而且可通过紧固转矩来管理轴承的预压。
[0028]在本发明中，上述密封结构可为迷宫式结构。通过形成迷宫式结构，与仅由间隙形成的密封结构相比较，可使密封性提高。
[0029]在上述平行连杆机构中，上述轴承可为下述的类型，其中，临界摆动角采用小于作为下述角度的折角的可能范围内的最大值，该角度为上述基端侧的连杆轮毂的中心轴和上述前端侧的连杆轮毂的中心轴之间的角度。另外，上述临界摆动角为轴承的可实用的最小的摆动角，指获得根据轴承各元件等确定的额定寿命的最小的摆动角。
[0030]在上述平行连杆机构的结构上，各旋转对偶部的轴承进行摆动运动。如果其摆动角小，则摆动寿命延长，但是如果为在某程度以下的角度，则产生磨蚀，过早达到寿命。设置于旋转对偶部的轴承采用下述的类型，其中，上述临界摆动角小于基端侧的连杆轮毂的中心轴和前端侧的连杆轮毂的中心轴之间的最大折角，由此，可谋求延长轴承的寿命。其依据如下所述。
[0031]在基端侧的端部连杆部件相对基端侧的连杆轮毂的旋转角为β η ；以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件的中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于前端侧的端部连杆部件的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为Y ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为Sn ;前端侧的连杆轮毂的中心轴相对基端侧的连杆轮毂的中心轴倾斜的作为垂直角度的折角为Θ ；前端侧的连杆轮毂的中心轴相对基端侧的连杆轮毂的中心轴而倾斜的作为水平角度的旋转角为Φ的场合，下述式关系成立:
[0032]cos ( Θ /2) sin β η — sin ( θ /2) sin ( φ + δ η) cos β n+sin ( y /2) = 0(式 I)在式 I中，根据折角Θ的最大值为θ_而改变回转角φ的场合的旋转角βη的变化量，求出基端侧的端部连杆部件相对基端侧的连杆轮毂的摆动范围、以及前端侧的端部连杆部件相对前端侧的连杆轮毂的摆动范围。已求出的摆动范围为θ_。另一方面，中间连杆部件相对端部连杆部件的摆动范围在平行连杆机构的结构上，大于θ_。由此，针对各旋转对偶部的轴承，如果将临界摆动角H设定在θ_以下，则任何轴承均按照临界摆动角I1以上的程度而驱动，可实现寿命的延长。
[0033]在本发明中，上述临界摆动角特别优选为小于已确定的作业动作的上述折角的可能的范围内的最大值。上述“已确定的作业动作”指在设置该平行连杆机构的设备的结构上必然确定的动作，比如用于等速万向节的场合的动作；在设置驱动该平行连杆机构的促动器的场合，通过控制该促动器的控制装置而确定的作业动作。在设置上述促动器的场合，在促动器的动作范围等的功能上确定的作业动作也属于上述作业动作。如果采用临界摆动角小于已确定的作业动作中的折角的最大值的轴承，则可防止在已确定的作业动作中产生磨蚀等情况，可实现更进一步的寿命的延长。
[0034]在上述轴承为深槽球轴承、该深槽球轴承的滚动体的个数为Z的场合,上述临界摆动角可为2.180/(0.555.Ζ.π ) (deg)。像这样确定的临界摆动角的值与根据实验数据而获得的临界摆动角的最佳值基本一致。
[0035]在上述轴承为圆筒滚动轴承、该圆筒滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角可为2.180/(0.37.(Z+0.1).) (deg)。像这样确定的临界摆动角的值与根据实验数据而获得的临界摆动角的最佳值基本一致。
[0036]在上述轴承为针状滚动轴承,该针状滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合,上述临界摆动角可为2.180/(0.544 -Z- Ji) (deg)。像这样确定的临界摆动角的值与根据实验数据而获得的临界摆动角的最佳值基本一致。
[0037]本发明的等速万向节包括上述任意者的平行连杆机构，在该平行连杆机构的上述基端侧的连杆轮毂中设置输入轴，并且在上述前端侧的连杆轮毂中设置输出轴。在平行连杆机构的各连杆机构中，通过直线表示的该连杆机构的几何学模型为:相对中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状，故根据几何学的对称性，基端侧的连杆轮毂和基端侧的端部连杆部件、与前端侧的连杆轮毂和前端侧的端部连杆部件相同地运动，基端侧和前端侧为相同的旋转角，等速地旋转。由此，即使在基端侧的连杆轮毂的中心轴和前端侧的连杆轮毂的中心轴的折角变化的情况下，仍维持在输入轴和输出轴等速旋转的状态。
[0038]在本发明的连杆动作装置中，在上述任意者的平行连杆机构的上述三组以上的连杆机构中的至少两组以上的连杆机构中，设置姿势变更用促动器，该姿势变更用促动器改变四个旋转对偶中的至少一个旋转对偶的角度。如果针对三组以上的连杆机构中的至少两组，基端侧的端部连杆部件的旋转角度确定，则前端侧的连杆轮毂相对上述基端侧的连杆轮毂的姿势也确定。于是，在三组以上的连杆机构中的至少两组中设置姿势变更用促动器，适当控制这些姿势变更用促动器，由此，可相对基端侧的连杆轮毂，将前端侧的连杆轮毂变更为任意的姿势。另外，通过采用上述这样的可实现重量减轻、整体紧凑化的平行连杆机构，可实现连杆动作装置的重量减轻、整体紧凑化。
[0039]权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意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两个以上的任意组合也包含在本发明中。
【专利附图】

【附图说明】
[0040]根据参照附图的下面的优选实施形式的说明，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当的部分。
[0041]图1为省略了本发明的第I实施方式的平行连杆机构的一部分的主视图；
[0042]图2为省略了表示平行连杆机构的不同的状态的一部分的主视图；
[0043]图3为以三维方式表示平行连杆机构的立体图；
[0044]图4为通过直线而表示该平行连杆机构的一个连杆机构的示意图；
[0045]图5为该平行连杆机构的基端侧的连杆轮毂等的水平剖视图；
[0046]图6为图5的一部分的放大图；
[0047]图7为图5的不同的一部分的放大图；
[0048]图8为省略了本发明的第2实施方式的平行连杆机构的一部分的主视图；
[0049]图9为该平行连杆机构的基端侧的连杆轮毂等的水平剖视图；
[0050]图10为图9的一部分的放大图；
[0051]图11为图9的不同的一部分的放大图；
[0052]图12为表示密封结构的不同例子的放大剖视图；
[0053]图13为省略了本发明的第3实施方式的等速万向节的一部分的主视图；
[0054]图14为省略了本发明的第4实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；
[0055]图15为省略了本发明的第5实施方式的连杆动作装置的一部分的主视图；
[0056]图16为该连杆动作装置的部分纵向剖视图；[0057]图17为图16的部分放大图；
[0058]图18为表示本发明的第6实施方式的平行连杆机构的端部连杆部件的活动范围和临界摆动角的关系的图；
[0059]图19为表示该平行连杆机构中的中间连杆部件的活动范围和临界摆动角的关系的图；
[0060]图20为表示该平行连杆机构中的轴承的临界摆动角的图。
【具体实施方式】
[0061]根据图1?图7，对本发明的第I实施形式的平行连杆机构进行说明。图1和图2为分别表示不同的状态的主视图，在该平行连杆机构I中，在基端侧的连杆轮毂2上，经由三组连杆机构4，以可变更姿势的方式连接有前端侧的连杆轮毂3。在图1和图2中，仅示出一组连杆机构4。
[0062]图3为以三维方式表示平行连杆机构I的立体图。各连杆机构4由基端侧的端部连杆部件5、前端侧的端部连杆部件6、与中间连杆部件7构成，构成由四个旋转对偶构成的三节连锁的连杆机构。基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6呈L状，基端部分别以可旋转的方式连接于基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3。在中间连杆部件7的两端，分别以可旋转的方式连接有基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的前端部。
[0063]基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6为球面连杆结构，三组连杆机构4中的球面连杆中心PA、PB(图1、图2) —致，另外，距该球面连杆中心PA、PB的距离D均相同。端部连杆部件5、6和中间连杆部件7的各旋转对偶的中心轴既可具有某交叉角，也是平行的。
[0064]三组连杆机构4从几何学上说为同一形状，从几何学上说为同一形状指通过直线而表示各连杆部件5、6、7的几何学模型，即通过各旋转对偶和通过将这些旋转对偶之间连接的直线表示的模型为相对中间连杆7的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。图4为通过直线而表示一组的连杆机构4的示意图。
[0065]该实施方式的连杆机构4为旋转对称型，其为下述的位置结构，其中，基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5与前端侧的连杆轮毂3和前端侧的端部连杆部件6的位置关系相对中间杆部件7的中心线C保持旋转对称。图1表示基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA和前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB位于同一线上的状态，图2表不相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB成规定的动作角的状态。即使在各连杆机构4的姿势变化的情况下，基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB之间的距离D仍不改变。
[0066]通过基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3与三组的连杆机构4，构成相对基端侧的连杆轮毂2，使前端侧的连杆轮毂3可在相垂直的两个轴向移动的两自由度机构。换言之，构成相对基端侧的连杆轮毂2，以旋转为两自由度而可改变前端侧的连杆轮毂3的姿势的机构。该两自由度机构在整体紧凑的同时，扩大前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的活动范围。比如，基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA和前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB的折角Θ (图3)的最大值(最大折角)可约为±90°。另外，前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的回转角Φ (图3)可设定在0°?360°的范围内。折角Θ为相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB倾斜的垂直角度，回转角Φ为相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3倾斜的水平角度。
[0067]在基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3中，在其中心部使通孔10沿轴向形成，外形为球面状的环形状。在该基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3的外周面的沿圆周方向等间隔的位置，分别以可旋转的方式连接有基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6。
[0068]图5为基端侧的连杆轮毂2等的水平剖视图，示出基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部Tl、基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2、以及前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3。另外，关于旋转对偶部T2、T3，仅图示有一个连杆机构4。
[0069]在基端侧的连杆轮毂2中，将上述轴向的通孔10和外周侧连通的沿半径方向延伸的连通孔11形成于圆周方向的三个部位，通过设置于各连通孔11的内部的两个轴承12，轴部件13分别以可旋转的方式支承。轴部件13的外侧端部相对基端侧的连杆轮毂2而突出，在该突出部连接有基端侧的端部连杆部件5，通过与前端螺纹部13a螺接的螺母14，与衬垫部件16—起地紧固。即，在旋转对偶部Tl中，作为一侧对偶组成部件的基端侧的连杆轮毂2和作为另一侧对偶组成部件的基端侧的端部连杆部件5经由轴承12，相互以可旋转的方式连接。
[0070]基端侧的连杆轮毂2中的上述连通孔11的周边部分为权利要求书中所说的环状内面形成部15。在图示例子中，环状内面形成部15构成连杆轮毂2的一部分，但是环状内面形成部15也可为独立于连杆轮毂2的部件。另外，上述轴部件13为权利要求书中所述的轴部。在图示的例子中，作为轴部的轴部件13为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件，但是，轴部也可与基端侧的端部连杆部件5 —体地设置。
[0071]更具体地说，像图6的部分放大图所示的那样，两个轴承12为角接触球轴承，比如，按照背面组合的方式设置。轴部件13的内端部分构成台阶部13c，在该台阶部13c中，其外径大于嵌合于轴承12的内圈12a的内周的部分13b。该台阶部13c的台阶面13d与内侧的轴承12的内圈12a的端面接触，由此，在轴向将内圈12a定位。另外，在外侧的轴承12的内圈12a和端部连杆部件5之间，按照两端与它们接触的方式设置衬垫部件16。于是，通过紧固上述螺母14，经由基端侧的端部连杆部件5和衬垫部件16，将内圈12a按压于上述台阶面13d，将内圈12a紧固，并且对轴承12施加预压。螺母14为将内圈12a的轴向位置固定的内圈固定机构。
[0072]环状内面形成部15的一部分构成与轴承12的外圈12b的外周嵌合的部分，即，构成内径小于外圈嵌合部15a的台阶部15b,该台阶部15b的台阶面15c与内侧的轴承12的外圈12b的端面接触，由此，在轴向将外圈12b定位。另外，通过安装于环状内面形成部15的止动圈17而阻止外侧的轴承12的外圈12b被抽出。
[0073]上述轴部件13的台阶部13c的外周面和上述环状内面形成部15的台阶部15b的内周面经由微小的间隙18，以非接触的方式面对。由此，在轴部件13的台阶部13c和环状内面形成部15的台阶部15b构成在可相互旋转的同时，限制轴承12的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构19。即，通过使间隙18变窄，防止轴承12的内部的润滑剂泄漏到外部、异物从外部而侵入到轴承12的内部的情况。上述间隙18越窄，密封效果越好。
[0074]上述衬垫部件16的轴向外侧部分作为避开上述止动圈17而向外径侧延伸的凸缘状部16a而形成，该凸缘状部16a的外周面和作为环状内面形成部15的一部分的外端部15d经由微小的间隙20，以非接触的方式面对。由此，衬垫部件16的凸缘状部16a和环状内面形成部15的外端部15d构成可相互旋转，并且具有与上述相同的密封功能的密封结构
21。上述间隙20越窄，密封效果越好。
[0075]在图5中，基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2为下述的结构，其中，在中间连杆部件7的连通孔23的内部设置两个轴承24，通过这些轴承24，以可旋转的方式支承基端侧的端部连杆部件5的前端的轴部25。即，在旋转对偶部T2中，作为一侧对偶组成部件的基端侧的端部连杆部件5和作为另一侧对偶组成部件的中间连杆部件7经由轴承24，以可旋转旋转的方式连接。轴承24经由衬垫部件26，通过与轴承25的前端螺纹部25a螺接的螺母27而紧固。
[0076]在该旋转对偶部T2的场合，中间连杆部件7中的上述连通孔23的周边部分为在权利要求书中所说的环状内面形成部28。在图示例子中，环状内面形成部28构成中间连杆部件7的一部分，但是，环状内面形成部28也可为独立于中间连杆部件7的部件。另外，在图示例子中，轴部25与端部连杆部件5 —体地设置，但是轴部25也可为独立于端部连杆部件5的部件。
[0077]更具体地说，像图7的部分放大图所示的那样，两个轴承24为角接触球轴承，按照比如背面组合的方式设置。轴部25的基端部分构成其外径大于嵌合于轴承24的内圈24a的内周的部分25b的台阶部25c，该台阶部25c的台阶面25d与基端侧的轴承24的内圈24a的端面接触，由此，在轴向将内圈24a定位。另外，前端侧的轴承24的内圈24a与上述衬垫部件26接触。于是，通过将上述螺母27紧固，经由衬垫部件26，将内圈24a按压于上述台阶面25d，将内圈24a紧固，并且对轴承24施加预压。螺母27为固定内圈24a的轴向位置的内圈固定机构。
[0078]环状内面形成部28的一部分构成下述的台阶部28b，在该台阶部28b中，其内径小于嵌合于轴承24的外圈24b的外周的部分，即，小于外圈嵌合部28a，该台阶部28b的台阶面28c与基端侧的轴承24的外圈24b的端面接触，由此，在轴向将外圈24b定位。另夕卜,通过安装于环状内面形成部28的止动圈29而阻止前端侧的轴承24的外圈24b被抽出。
[0079]上述轴部25的台阶部25c的外周面和上述环状内面形成部28的台阶部28b的内周面经由微小的间隙30，以非接触的方式面对。由此，在轴部25的台阶部25c和环状内面形成部28的台阶部28b构成在可相互旋转的同时，限制轴承24的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构31。S卩，通过使间隙30变窄，防止轴承24的内部的润滑剂泄漏到外部，异物从外部而侵入到轴承24的内部的情况。上述间隙30越窄，密封效果越好。
[0080]上述衬垫部件26的轴向前端侧部分作为避开上述止动圈29而向外径侧延伸的凸缘状部26a而形成，该凸缘状部26a的外周面和作为环状内面形成部28的一部分的前端部28d经由微小的间隙32，以非接触的方式面对。由此，衬垫部件26的凸缘状部26a和环状内面形成部28的外端部28d构成可相互旋转，并且具有与上述相同的密封功能的密封结构33。上述间隙32越窄，密封效果越好。
[0081 ] 以上，对基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部Tl、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2进行了说明。而前端侧的连杆轮毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部T4为与旋转对偶部Tl相同的结构，前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3为与旋转对偶部T2相同的结构，其具体的说明省略。
[0082]像这样，通过在形成于各连杆机构4的四个旋转对偶部Tl?T4中设置轴承12、24的结构，可抑制各旋转对偶的摩擦阻力，谋求旋转阻力的减轻，可确保平滑的动力传递，并且耐久性可提高。
[0083]在设置该轴承12、24的结构中，通过对轴承12、24施加预压，可没有径向间隙和推力间隙，抑制旋转对偶的晃动。没有基端侧的连杆轮毂2侧和前端侧的连杆轮毂3侧之间的旋转相位差，可维持等速性，并且可抑制振动、杂音的发生。特别是，可通过使上述轴承12、24的轴承间隙为负间隙，而减少在输入输出之间产生的齿隙。
[0084]轴承12、24采用比如角接触球轴承。由于角接触球轴承为小型、并且刚性高的轴承，故最适用于:设置于作用有弯矩荷载、要求紧凑结构的平行连杆机构I的旋转对偶部Tl?T4的轴承12、24。另外，小型的角接触球轴承为标准件，带有密封件的类型少，在过去难以用于平行连杆机构，但是，通过构成本发明的密封结构，可采用小型的角接触球轴承。根据情况，既可采用角接触球轴承以外的球轴承，也可采用滚动轴承。
[0085]通过在基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3的环状内面形成部15中以埋设状态而设置轴承12，可不增加平行连杆机构I整体的外形，扩大基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3的外形。由此，用于将基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3安装于其它的部件的安装空间的确保容易。
[0086]在基端侧的连杆轮毂2 (前端侧的连杆轮毂3)和基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)的旋转对偶部Tl (T4)处，在轴承12的轴向一侧，通过设置于作为旋转对偶的一侧对偶组成部件的基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)的轴部件13和设置于作为另一侧对偶组成部件的基端侧的连杆轮毂2 (前端侧的连杆轮毂3)的环状内面形成部15构成密封结构19，并且在轴向另一侧，通过与上述轴部件13的外周嵌合的衬垫部件16和上述环状内面形成部15构成密封结构21。
[0087]基端侧的连杆轮毂2 (前端侧的连杆轮毂3)和基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)为构成平行连杆机构I的部件。另外，衬垫部件16为在通过作为内圈固定机构的螺母14而将轴承12的内圈12a紧固的场合，按照对内圈12a均匀地施加荷载的方式，一般设置于内圈12a和螺母14之间的部件。像这样，通过仅借助必不可少的部件以构成密封结构19、21，可不必要求设置由分体部件构成的密封件，可抑制轴承12的宽度。由此，难以产生连杆机构4的部件之间的妨碍，作业范围变宽。另外，由于轴承12的周边的尺寸小，故可实现平行连杆机构I整体的重量减轻、结构紧凑。
[0088]因装配性等问题，难以仅通过轴承部件13和环状内面形成部15在轴承12的两端构成密封结构，但是，通过并用衬垫部件16和环状内面形成部15的密封结构，可容易在轴承24的两端构成密封结构19、21。
[0089]在基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)和中间连杆部件7的旋转对偶部T2(T3)处，在轴承24的轴向一侧，通过设置于作为旋转对偶的一侧对偶组成部件的基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)的轴部25和设置于作为另一侧对偶组成部件的中间连杆部件7上的环状内面形成部28，构成密封结构31，并且在轴向另一侦牝通过与上述轴部25的外周嵌合的衬垫部件26和上述环状内面形成部28，构成密封结构33。
[0090]与上述相同地，通过仅借助必不可少的部件，构成密封结构31、33，可不必要求设置由分体部件构成的密封件，可抑制轴承24的宽度。由此，难以产生连杆机构4的部件之间的妨碍，作业范围变宽。另外，由于轴承24的周边的尺寸小，故可实现平行连杆机构I整体的重量减轻、结构紧凑。
[0091]因装配性等问题，难以仅通过轴承25和环状内面形成部28，在轴承24的两端构成密封结构，但是，通过并用衬垫部件26和环状内面形成部28的密封结构，可容易在轴承24的两端构成密封结构31、33。
[0092]更具体地说，上述密封结构19 (图6)由作为轴部件13的一部分的台阶部13c的外周面、与作为环状内面形成部15的一部分的台阶部15b的内周面之间的间隙18构成。轴部件13的台阶部13c用于内圈12a的定位，环状内面形成部15的台阶部15b用于外圈12b的定位。由于两个台阶部13c、15b处于相互接近的距离，故在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙18形成的密封结构19。
[0093]上述密封结构21 (图6)由作为衬垫部件16的一部分的凸缘状部16a的外周面和作为环状内面形成部15的一部分的外端部15d的内周面之间的间隙20构成。衬垫部件16用于内圈12a的紧固，环状内面形成部15的外端部15d用于止动圈17的保持。通过在衬垫部件16上设置凸缘状部16a，使凸缘状部16a的外周面和环状内面形成部15的外端部15d的内周面的距离接近，可在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙20形成的的密封结构21。[0094]上述密封结构31 (图7)由作为轴部25的一部分的台阶部25c的外周面、与作为环状内面形成部28的一部分的台阶部28b的内周面之间的间隙30构成。轴部25的台阶部25c用于内圈24a的定位，环状内面形成部28的台阶部28b用于外圈24b的定位。由于两个台阶部25c、28b处于相互接近的距离，故可在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙30形成的密封结构31。
[0095]上述密封结构33(图7)由作为衬垫部件26的一部分的凸缘状部26a的外周面和作为环状内面形成部28的一部分的外端部28d的内周面之间的间隙32构成。衬垫部件26用于内圈24a的紧固，环状内面形成部28的外端部28d用于止动圈29的保持。通过在衬垫部件26上设置凸缘状部26a，使凸缘状部26a的外周面和环状内面形成部28的外端部28d的内周面的距离接近，可在不设置分体部件的情况下，容易构成由间隙32形成的密封结构33。
[0096]图8~图11表示本发明的平行连杆机构的不同的第2实施方式。在该平行连杆机构I中，轴承12(图9)为外圈旋转型，该轴承12将端部连杆部件5、6分别以可旋转的方式支承于基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3。若以基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部Tl为例而进行说明，则像图9所示的那样，在基端侧的连杆轮毂2的圆周方向的三个部位形成轴部35，在这些轴部35的外周，经由并列设置的两个轴承12，以可旋转的方式支承有端部连杆部件5。两个轴承12设置于形成在端部连杆部件5上的连通孔34的内部，经由衬垫部件36，通过与轴部35的前端螺纹部35a螺接的螺母37而紧固。
[0097]在旋转对偶部Tl的场合，端部连杆部件5的上述连通孔34的周边部分为权利要求书中所说的环状内面形成部38。在图示例子中，环状内面形成部38构成端部连杆部件5的一部分，但是环状内面形成部38也可为独立于端部连杆部件5的部件。另外，在图示例子中，轴部35与连杆轮毂2 —体地设置，但是轴部35还可为独立于连杆轮毂2的部件。
[0098]更具体地说，像图10的部分放大图所示的那样，两个轴承12为角接触球轴承，比如，按照背面组合的方式设置。轴部35的基端部分构成台阶部35c,在该台阶部35c中,其外径大于嵌合于轴承12的内圈12a的内周的部分35b，该台阶部35c的台阶面35d与基端侧的轴承12的内圈12a的端面接触，由此，在轴向将内圈12a定位。另外，前端侧的轴承12的内圈12a与上述衬垫部件36接触。于是，通过将上述螺母37紧固，经由衬垫部件36，将内圈12a按压于上述台阶面35d，将内圈12a紧固，并且对轴承12施加预压。螺母37为固定内圈12a的轴向位置的内圈固定机构。
[0099]环状内面形成部38的一部分构成台阶部38b，在该台阶部38b中，其内径小于嵌合于轴承12的外圈12b的外周的部分，即小于外圈嵌合部38a，该台阶部38b的台阶面38c与基端侧的轴承12的外圈12b的端面接触，由此，在轴向将外圈12b定位。另外，在端部连杆部件5上具有从该侧面而突出、基端构成外圈嵌合部38a的一部分的凸缘状部38d，在外圈12b嵌合于外圈嵌合部38a上的状态下，上述凸缘状部38d铆接于内径侧，由此紧固嵌合外圈12b，或者将作为比凸缘状部38d中的从外圈12b更突出的部分的前端部38da的基端与外圈12b的端面卡合，由此在与上述台阶部38b的铆接部分之间，在防止从轴向抽出的状态下将外圈12b定位。
[0100]上述轴部35的台阶部35c的外周面和上述环状内面形成部38的台阶部38b的内周面经由微小的间隙40，以非接触的方式面对。由此，在轴部35的台阶部35c和环状内面形成部38的台阶部38b构成在可相互旋转的同时，限制轴承12的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构41。即，通过使间隙40变窄，防止轴承12的内部的润滑剂泄漏到外部，异物从外部而侵入到轴承12的内部的情况。上述间隙40越窄，密封效果越好。
[0101]上述衬垫部件36的轴向外侧部分作为避免与上述外圈12b的接触而向外径侧延伸的凸缘状部36a而形成，该凸缘状部36a的外周面和作为环状内面形成部38的一部分的上述外端部38da的内周面经由微小的间隙42，以非接触的方式面对。由此,衬垫部件36的凸缘状部36a和环状内面形成部38的外端部38da构成可相互旋转、并且具有与上述相同的密封功能的密封结构43。上述间隙42越窄，密封效果越好。
[0102]在图9中，基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2为下述的结构，其中，在基端侧的端部连杆部件5的连通孔44的内部设置两个轴承24，通过这些轴承24，以可旋转的方式支承中间连杆部件7的轴部45。即，在旋转对偶部T2中，作为一侧对偶组成部件的基端侧的端部连杆部件5和作为另一侧对偶组成部件的中间连杆部件7经由轴承24以可旋转旋转的方式连接。轴承24经由衬垫部件46，通过与轴承45的前端螺纹部45a螺接的螺母47而紧固。
[0103]基端侧的端部连杆部件5中的上述连通孔44的周边部分为在权利要求书中所说的环状内面形成部48。在图示例子中，环状内面形成部48构成端部连杆部件5的一部分，但是环状内面形成部48也可为独立于端部连杆部件5的部件。另外，在图示例子中，轴部45与中间连杆部件7 —体地设置，但是轴部45还可为独立于中间连杆部件7的部件。
[0104]更具体地说，像图11的部分放大图所示的那样，两个轴承24为角接触球轴承，比如按照背面组合的方式设置。轴部45的基端部分构成台阶部45c，在该台阶部45c中，其外径大于嵌合于轴承24的内圈24a的内周的部分45b,该台阶部45c具有2级的台阶45ca、45cb,第I级台阶45ca的台阶面45d与基端侧的轴承24的内圈24a的端面接触，由此,在轴向将内圈24a定位。第2级的台阶45cb也可为分体部件。比如，还可使第2级的台阶45cb为连杆部件，将其内周面嵌合并固定于第I级的台阶45ca的外周面。另外，前端侧的轴承24的内圈24a与上述衬垫部件46接触。于是，通过将上述螺母47紧固，经由衬垫部件46将内圈24a按压于上述台阶面45d，将内圈24a紧固，并且对轴承24施加预压。螺母47为固定内圈24a的轴向位置的内圈固定机构。
[0105]环状内面形成部48的一部分构成台阶部48b，在该台阶部48b中，其内径小于嵌合于轴承24的外圈24b的外周的部分，即外圈嵌合部48a，该台阶部48b的台阶面48c与前端侧的轴承24的外圈24b的端面接触，由此，在轴向将外圈24b定位。另外，在基端侧的端部连杆部件5上，具有从该侧面突出、基端构成外圈嵌合部48a的一部分的凸缘状部48d，在外圈24b嵌合于外圈嵌合部48a上的状态，上述凸缘状部48d铆接于内径侧，由此，紧固嵌合外圈24b，或将作为比凸缘状部48d中的从外圈24b更突出的部分的前端部48da的基端与外圈24b的端面卡合，由此，在与上述台阶部48b铆接的部分之间，在防止从轴向抽出的状态下将外圈24b定位。
[0106]上述轴部45的台阶部45c的外周面和上述环状内面形成部48的前端部48da的内周面经由微小的间隙50，以非接触的方式面对。由此，在轴部45的台阶部45c和环状内面形成部48的前端部48da构成在可相互旋转的同时，限制轴承24的内部和外部之间的润滑剂等出入的密封结构51。S卩，通过使间隙50变窄，防止轴承24的内部的润滑剂泄漏到外部，或异物从外部而侵入到轴承24的内部的情况。上述间隙50越窄，密封效果越好。
[0107]上述衬垫部件46的外周面和环状内面形成部48的台阶部48b的内周面经由微小的间隙52，以非接触的方式面对。由此,衬垫部件46和环状内面形成部48的台阶部48b构成可相互旋转，并且具有与上述相同的密封功能的密封结构53。上述间隙52越窄，密封效果越好。
[0108]以上，对基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部Tl、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2进行了说明。前端侧的连杆轮毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部T4为与旋转对偶部Tl相同的结构，前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3为与旋转对偶部T2相同的结构，具体说明省略。像这样，通过形成在各连杆机构4的四个旋转对偶部Tl?T4上设置轴承12、24的结构，获得与上述第I实施方式的场合相同的作用和效果。
[0109]图12表示密封结构的不同的例子。该密封结构适用于图8?图11的第2实施方式的基端侧的连杆轮毂2 (前端侧的连杆轮毂3)和基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)的旋转对偶部Tl (T4)，在轴部35的台阶部35c的外周面，与衬垫部件36的凸缘状部36a的外周面上分别设置沿圆周方向的多个槽55、56。由此，各密封结构57、58为迷宫式密封结构，与仅有间隙40、42的密封结构41、42(图10)相比较，密封性进一步提高。该密封结构也可适用于基端侧的端部连杆部件5 (前端侧的端部连杆部件6)和中间连杆部件7的旋转对偶部T2(T3)。另外，还可适用于图1?图7的第I实施方式的旋转对偶部Tl?T4。[0110]图13表示本发明的第3实施方式的采用平行连杆机构的等速万向接头。在该等速万向接头61中，在图1?图7所示的平行连杆机构I的基端侧的连杆轮毂2上，经由安装板62而安装有输入轴63，并且在前端侧的连杆轮毂3上，经由安装板64而安装有输出轴65。输入轴63和输出轴65的轴心分别与基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA以及前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB —致。
[0111]在平行连杆机构I中，基端侧和输出侧的连杆轮毂2、3的轴部件13(图5)的角度与长度相等，并且基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6的几何学的形状相等，并且同样对于中间连杆部件7，在基端侧和前端侧，形状相等，此时，如果相对中间连杆部件7的对称面，中间连杆部件7和基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6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，基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5、与前端侧的连杆轮毂3和前端侧的端部连杆部件6以相同的方式运动。像该例子那样，分别在基端侧和前端侧的连杆轮毂2、3上，按照与中心轴QA、QB同轴的方式设置输入轴63和输出轴65,在从基端侧向前端侧而进行旋转传递的场合,输入轴63和输出轴65按照相同的旋转角等速地旋转。将该等速旋转时的中间连杆部件7的对称面称为等速二等分面。
[0112]由此，通过将共同具有基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3的相同的几何学形状的连杆机构4按照多个而设置于圆周，多个连杆机构4位于没有矛盾而动作的位置，中间连杆部件7限于仅在等速二等分面上的运动。由此，即使在基端侧和前端侧以任意的动作角动作的情况下，输入轴63和输出轴65仍进行等速旋转。
[0113]图14表示本发明的第4实施方式的采用平行连杆机构的连杆动作装置。该连杆动作装置71包括图1?图7所示的平行连杆机构I ;支承该平行连杆机构I的基座72 ;使平行连杆机构I动作的两个以上的姿势变更用促动器73 ;对这些姿势变更用促动器73进行操作的控制器74。
[0114]基座72为长条的部件，在其顶面上固定有平行连杆机构I的基端侧的连杆轮毂2。在基座72的顶部的外周上，设置凸缘状的驱动源安装座75，在该驱动源安装座75上以垂吊状态而安装有上述姿势变更用促动器73。姿势变更用促动器73的数量比如为两个。姿势变更用促动器73由旋转促动器构成，由安装于其输出轴上的锥齿轮76和安装于基端侧的连杆轮毂2的轴部件13(图5)上的扇形的锥齿轮77啮合。
[0115]该连杆动作装置71对控制器74进行操作，旋转驱动姿势变更用促动器73，由此，使平行连杆机构I动作。具体来说，如果姿势变更用促动器73旋转驱动，则该旋转经由一对锥齿轮76、77，传递给轴部件13，基端侧的端部连杆部件5相对基端侧的连杆轮毂2的角度变更。由此，前端侧的连杆轮毂3的位置和姿势固定。设置有姿势变更用促动器73的连杆机构4的数量在两组以上的目的在于:必须确定前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的位置和姿势。也可在三组的全部的连杆机构4中设置姿势变更用促动器73。
[0116]用于使平行连杆机构I动作的姿势变更用促动器73的旋转驱动既可通过设置于控制器74中的操作件(图中未示出)，以手动方式进行，也可按照形成通过设置于控制器74的设定器(图中未示出)而确定的设定量的方式，通过控制机构78而以自动控制方式进行。控制机构78既可设置于控制器74的内部，也可设置于控制器74的外部。
[0117]在以自动控制方式进行的场合，根据通过设定器而设定的前端侧的连杆轮毂3的姿势，计算基端侧的端部连杆部件5的旋转角β η的控制目标值。上述旋转角βη的含义是姿势变更用促动器73的动作位置。旋转角β η的计算通过对下述式I进行逆变换的方式进行。逆变换为下述变换:根据前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA的折角Θ (图3)、以及前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的回转角Φ (图3)，计算基端侧的端部连杆部件5的旋转角βη。换言之，折角Θ为相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB倾斜的垂直角度，回转角Φ为相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB倾斜的水平角度。
[0118]cos ( Θ/2) sin β η — sin ( Θ/2) sin ( Φ + δ n) cos β n+sin ( Y/2) =0(式 I)
[0119]在这里，Y (图3)指以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件5的中间连杆部件7的连接端轴和以可旋转的方式连接于前端侧的端部连杆部件6的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度。δ n(图3的δ 1、δ 2、δ 3)指各基端侧的端部连杆部件5相对构成基准的基端侧的端部连杆部件5的圆周方向的间隔角。
[0120]如果计算旋转角β η的控制目标值，则利用检测前端侧的连杆轮毂3的姿势的姿势检测机构79的信号，按照上述旋转角β η为控制目标值的方式对两个的姿势变更用促动器73进行反馈控制。姿势检测机构79比如像图示的那样，检测基端侧的端部连杆部件5的旋转角β η(图3中的β 1、β2)。折角Θ和回转角Φ、与旋转角β η具有相互关系，可
根据一个值导出另一值。
[0121]像这样，通过控制两个姿势变更用促动器73的旋转驱动，确定前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的位置和姿势。由于在具有三组的连杆机构4中的仅仅两组的连杆机构4中，设置姿势变更用促动器73，故可仅控制两个姿势变更用促动器73。与在三组的全部的连杆机构4中设置姿势变更用促动器73的场合相比较，姿势变更用促动器73的顺利的动作是可能的，且动作速度快。
[0122]图15?图17表示本发明的第5实施方式的采用平行连杆机构的不同的连杆动作装置。在图15中，在该连杆动作装置81中，经由图8?图11所示的平行连杆机构1，在基座82上，按照姿势可变更的方式连接安装有各种器具等的前端安装部件83。在基座82与平行连杆机构I的基端侧的连杆轮毂2之间，介设有间隔件84。
[0123]像图16和作为其部分放大图的图17所示的那样，在平行连杆机构I的三组连杆机构4中的至少两组中，设置姿势变更用促动器90与减速机构91，该姿势变更用促动器90使基端侧的端部连杆部件5旋转，相对基端侧的连杆轮毂2任意地改变前端侧的连杆轮毂3的姿势，该减速机构91通过减速的方式将该姿势变更用促动器90的动作量传递给基端侧的端部连杆部件5。在图示例子中，在三组的连杆机构4的全部中，设置有姿势变更用促动器90与减速机构91。
[0124]姿势变更用促动器90为旋转促动器，更具体地说为带有减速器90a的伺服电动机，通过电动机固定部件92而固定于基座82。减速机构91由姿势变更用促动器90的减速器90a、与齿轮式的减速部93构成。
[0125]齿轮式的减速部93由小齿轮96和大齿轮97构成，该小齿轮96经由联轴节95，以可旋转传递的方式连接于姿势变更用促动器90的输出轴90b，该大齿轮97固定于基端侧的端部连杆部件5，与上述小齿轮96啮合。在图示例子中，小齿轮96和大齿轮97为平齿轮，大齿轮97为仅在扇形的周面上形成有齿的齿形齿轮。大齿轮97的节圆半径大于小齿轮96，姿势变更用促动器90的输出轴90b的旋转按照减速为围绕基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶的旋转轴Ol的旋转的方式传递给基端侧的端部连杆部件5。其减速比为10以上。
[0126]大齿轮97的节圆半径在基端侧的端部连杆部件5的臂长度L的1/2以上。上述臂长度L为从下述点Pl到下述点P3的距离，该点Pl指基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶的中心轴01的轴向中心点P1，该点P3指基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶的中心轴02的轴向中心点P2投影于下述平面的点，该平面与基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶轴01相垂直、穿过该轴向中心点P1。在该实施方式的场合，大齿轮97的节圆半径在上述臂长度L以上。由此，有利于获得闻的减速比。
[0127]小齿轮96包括在与大齿轮97啮合的齿部96a的两侧突出的轴部96b，该两个轴部96b通过设置在设于基座82的旋转支承部件99的两个轴承100，分别以可旋转的方式支承。轴承100为比如深槽球轴承、角接触球轴承等球轴承。轴承100除了像图示的例子，按照多排的方式将球轴承排列以外，也可采用滚柱轴承、滑动轴承。其形成下述的结构，其中，在两个轴承100的各外圈(图中未示出)之间设置接缝(图中未示出)，通过将与轴部96b螺合的螺母101紧固，对轴承100施加预压。轴承100的外圈与旋转支承部件99压配合。
[0128]在该第5实施方式的场合，大齿轮97为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件，通过螺栓等的连接件102而可装卸地安装于基端侧的端部连杆部件5。大齿轮97也可与基端侧的端部连杆部件5形成一体。
[0129]像图17所示的那样，姿势变更用促动器90的旋转轴心03和小齿轮96的旋转轴心04位于相同轴上。这些旋转轴心03、04与基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶轴01平行，并且相对基座82的高度相同。
[0130]像图16所示的那样，各姿势变更用促动器90通过控制装置110而控制。控制装置110为计算机的数值控制式的装置，根据来自设定前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的姿势的姿势设定机构111、与检测前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的姿势的姿势检测机构112的信号，将输出指令提供给各姿势变更用促动器90。姿势设定机构111通过规定比如折角Θ (参考图3)和回转角Φ(参考图3)，设定前端侧的连杆轮毂3的姿势。姿势设定机构112通过比如编码器(图中未示出)等，检测基端侧的端部连杆部件5的旋转角βη(图3的β1、β2)。或者，也可将姿势变更用促动器90的编码器(图中未示出)用于前端侧的连杆轮毂3的姿势检测。折角Θ和回转角φ与各旋转角βη具有相互关系，可根据一个值导出另一值。
[0131]在相对基端侧的连杆轮毂2改变前端侧的连杆轮毂3的姿势的场合，根据通过姿势设定机构111设定的前端侧的连杆轮毂3的姿势，计算基端侧的端部连杆部件5的旋转角β η的控制目标值。上述旋转角β η指姿势变更用促动器90的动作位置。旋转角βη的计算通过对上述式I进行逆变换的方式进行。逆变换为如下变换:根据折角Θ和回转角Φ计算基端侧的端部连杆部件5的旋转角βη。
[0132]如果计算旋转角β η的控制目标值，则通过利用姿势检测机构112的信号的反馈控制，按照实际的旋转角β η为控制目标值的方式对各姿势变更用促动器90的输出进行控制。由此，全部的连杆机构4的基端侧的端部连杆部件5仅按照已确定的旋转角β η而旋转，前端侧的连杆轮毂3变换为通过姿势设定机构111而设定的姿势。
[0133]由于该连杆动作装置81为紧凑的结构，同时，扩大前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的活动范围，故安装于前端安装装置83的医疗用器具等的操作性良好。通过在三组连杆机构4的全部中设置姿势变更用促动器90和减速机构91，相对基端侧的连杆轮毂2，无论前端侧的连杆轮毂3取怎样的姿势，均可以良好的平衡性进行驱动。即，驱动力的平衡性良好。由此，可使各姿势变更用促动器90小型化。另外，通过在三组连杆机构4的全部中设置姿势变更用促动器90和减速机构91，可按照抑制平行连杆机构1、减速机构91的晃动的方式进行控制，前端侧的连杆轮毂3的定位精度提高，并且可实现连杆动作装置81本身的刚性提高。
[0134]减速机构91的齿轮式的减速部93由小齿轮96和大齿轮97组合而成，获得大于10的高减速比。如果减速比高，由于编码器等的定位分辨率高，故前端侧的连杆轮毂3的定位分辨率提高。另外，可采用低输出的姿势变更用促动器90。在本第5实施方式中，采用带有减速器90a的姿势变更用促动器90，但是如果齿轮式的减速部93的减速比高，则也可采用没有减速器的姿势变更用促动器90，可使姿势变更用促动器90小型化。
[0135]通过使大齿轮97的节圆半径在基端侧的端部连杆部件5的臂长度L的1/2以上，从而前端负荷造成的基端侧的端部连杆部件5的弯矩变小。由此，不按照必要程度以上的程度提高连杆动作装置81整体的刚性即可实现，并且谋求基端侧的端部连杆部件5的轻质化。比如，可将基端侧的端部连杆部件5从不锈钢(SUS)变更为铝。另外，由于大齿轮97的节圆半径较大，故大齿轮97的齿部的面压减少，连杆动作装置81整体的刚性变高。
[0136]另外，像图17所示的那样，如果大齿轮97的节圆半径在上述臂长度L的1/2以上，由于大齿轮97的直径充分大于设置于基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部中的轴承12的外径，故可在大齿轮97的齿部和轴承12之间形成空间，容易设置大齿轮97。
[0137]特别是在本第5实施方式的场合，由于大齿轮97的节圆半径大于上述臂长度L，故大齿轮97的节圆半径进一步增加，上述作用和效果更进一步显著。此外，可将小齿轮96设置于连杆机构4的外径侧。其结果是，可容易确保小齿轮96的设置空间，设置的自由度增力口。另外，小齿轮96和其它的部件的妨碍难以产生，连杆动作装置81的活动范围扩大。
[0138]由于小齿轮96和大齿轮97分别为平齿轮，故容易制作，且旋转的传递效率高。由于小齿轮96在轴向两侧,通过轴承100而被支承,故小齿轮96的支承刚性高。由此,前端负荷的基端侧的端部连杆部件5的角度保持刚性高，连杆动作装置81整体的刚性、定位精度提高。此外，由于姿势变更用促动器90的旋转轴心03、小齿轮96的旋转轴心04、与基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶的中心轴01位于同一平面上，故整体的平衡良好、装配性良好。
[0139]由于大齿轮97可相对基端侧的端部连杆部件5装卸，故齿轮式的减速部93的减速比、前端侧的连杆轮毂3相对基端侧的连杆轮毂2的动作范围等的规格参数的容易变更，连杆动作装置81的批量生产性提高。即，可仅通过改变大齿轮97，将该连杆动作装置81用于各种用途。另外，维修性良好。比如，在齿轮式的减速部93产生障碍的场合，可通过仅更换该减速部93进行应对。
[0140]下面根据图18?图20对本发明的平行连杆机构的第6实施方式进行说明。在本实施方式中，由于前述的第I?第5实施方式的说明所采用的图1?图5、图8和图9、图13?图17可原样地适用于本实施方式，故引用它们的具体的说明省略。于是，关于限制在上述各实施方式中说明的轴承12(24)的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构19(21),在本实施方式以相同方式构成。
[0141]在平行连杆机构I的结构上，各旋转对偶部的轴承12、24进行摆动运动。如果该摆动角小，则摆动寿命长，但是如果为小于某程度的角度，则产生磨蚀，会过早达到寿命。于是，为了谋求设置于旋转对偶部中的轴承12、24的寿命的延长，像图18和图19所示的那样，对于这些轴承12、24，作为轴承可实用的最小摆动角的临界摆动角η采用下述值，该值小于基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA和前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB之间的折角Θ的最大值(最大折角)Θ _。该最大折角Θ _为在平行连杆机构I的结构上可能的范围内的折角Θ的最大值，更加优选为已确定的作业动作的折角Θ的最大值。其依据在下面给出。
[0142]在针对前述的第I实施方式而采用图3导出的前述式I中，根据最大折角为Θ _而改变回转角Φ的场合的旋转角β η的变化量，求出基端侧的端部连杆部件5相对基端侧的连杆轮毂2的摆动范围、以及前端侧的端部连杆部件6相对前端侧的连杆轮毂3的摆动范围。已求出的摆动范围为θ_(图18)。另一方面，对于中间连杆部件7相对端部连杆部件5、6的摆动范围，其结构计算式的公开省略，但在平行连杆机构I的结构上，其大于θ_(图19)。由此，如果针对各旋转对偶部的轴承12、24，将临界摆动角Π设定在Θ _以下，则任何轴承12、24均以大于临界摆动角η的角度驱动，可实现寿命的延长。
[0143]在采用临界摆动角η小于已确定的作业动作的折角的最大值的轴承12、24的场合，可防止在已确定的作业动作中产生磨蚀等情况，可更进一步延长寿命。
[0144]关于临界摆动角η进行补充说明。在轴承的摆动角非常小的场合，在轨道圈和滚动体的接触面上难以形成油膜，产生磨蚀(微动磨耗)。内圈摆动的场合的临界摆动角n通过式2表示。
[0145]n = (360/Z).{dp/ (dp — Dp.cos α )}(式 2)
[0146]Z:滚动体(I排)的数
[0147]dp:滚动体的节圆直径
[0148]Dp:滚动体的直径
[0149]α:接触角
[0150]另外，在外圈摆动的场合，右边分母为(dp+Dp.cos α )。
[0151]具体来说，像图20那样，在轴承12 (24)为深槽球轴承的场合，在该深槽球轴承的滚动体12c (24c)的个数为Z时，临界摆动角η为2.180/(0.555.Z.ji) (deg)。在轴承12(24)为圆筒滚子轴承的场合(图中未示出)，在该圆筒滚子轴承的个数为Z时，临界摆动角η为2.180/(0.37.(Ζ+0.1).π ) (deg)。另外，在轴承12(24)为针状滚子轴承的场合(图中未示出)，在该针状滚子轴承的个数为Z时，临界摆动角Π为2 *180/(0.544.Ζ.π )(deg)。像这样确定的临界摆动角的值与根据实验数据获得的临界摆动角η的最佳值基本—致。
[0152]此外，像所引用的图9所示的那样，在将中间连杆部件7支承于基端侧的端部连杆部件5的轴承24中，在形成于基端侧的端部连杆部件5的前端的连通孔44的内周嵌合有外圈(图中未不出)，在与中间连杆部件7—体的轴部45的外周上,嵌合有内圈(图中未示出)。通过与轴部45的前端螺纹部45a螺接的螺母47的紧固，经由间隔件46对轴承24施加规定的预压量。前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部也为与上述相同的结构。该平行连杆机构I也与前述实施方式相同，轴承12、24采用临界摆动角η小于最大折角的类型。
[0153]本发明包括前述的各实施方式，以及不具有密封结构的下述的应用形式I?7。
[0154](应用形式I)
[0155]应用形式I的平行连杆机构为下述的平行连杆机构，其经由三组以上的连杆机构，以可改变姿势的方式将前端侧的连杆轮毂连接于基端侧的连杆轮毂，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件、以及中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端以可旋转的方式分别连接于上述基端侧的连杆轮毂和前端侧的连杆轮毂，该中间连杆部件的两端分别以可旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，在上述各连杆机构中，通过直线表示该连杆机构的几何学模型为相对上述中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状，在上述基端侧的连杆轮毂与上述基端侧的端部连杆部件的一端的旋转对偶、上述前端侧的连杆轮毂与上述前端侧的端部连杆部件的一端的旋转对偶、上述基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端与上述中间连杆的两端的旋转对偶上，分别介设有轴承，这些轴承采用下述类型，其中临界摆动角小于作为上述基端侧的连杆轮毂的中心轴和上述前端侧的连杆轮毂的中心轴之间的角度的折角的可能范围内的最大值。
[0156](应用形式2)
[0157]在应用形式I中，上述临界摆动角小于已确定的作业动作的上述折角的最大值。
[0158](应用形式3)
[0159]在应用形式I或应用形式2中,在上述轴承为深槽球轴承,该深槽球轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角为2.180/ (0.555.Z.π ) (deg)。
[0160](应用形式4)
[0161]在应用形式I或应用形式2中,在上述轴承为圆筒滚动轴承,该圆筒滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角为2.180/(0.37.(Z+0.1).π ) (deg)。
[0162](应用形式5)
[0163]在应用形式I或应用形式2中,在上述轴承为针状滚动轴承,该针状滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角为2.180/(0.544.Z.π ) (deg)。
[0164](应用形式6)
[0165]具有在应用形式I?应用形式5中的任意一个中记载的平行连杆机构，在该平行连杆机构的上述基端侧的连杆轮毂中设置输入轴，并且在上述前端侧的连杆轮毂中设置输出轴。
[0166](应用形式7)
[0167]具有在应用形式I?应用形式5中的任意一个中记载的平行连杆机构，在该平行连杆机构的三组以上的连杆机构中的至少两组中设置促动器，该促动器使上述基端侧的端部连杆部件旋转，改变上述前端侧的连杆轮毂相对上述基端侧的连杆轮毂的姿势。
[0168]如上所述，参照附图对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读了本申请说明书后，会在显然的范围内，容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，应被解释为在根据权利要求书而确定的发明的范围内。
[0169]标号的说明:
[0170]标号I表不平行连杆机构；
[0171 ]标号2表示基端侧的连杆轮毂；
[0172]标号3表示前端侧的连杆轮毂；
[0173]标号4表示连杆机构；
[0174]标号5表示基端侧的端部连杆部件；
[0175]标号6表示前端侧的端部连杆部件；
[0176]标号7表示中间连杆部件；
[0177]标号12、24表不轴承；
[0178]标号12a、24a表不内圈；
[0179]标号12b、24b表不外圈；
[0180]标号13表示轴部件(轴部)；
[0181]标号13a、25a、35a、45a 表不螺纹部；
[0182]标号13c、25c、35c、45c 表示台阶部；
[0183]标号13d、25d、35d表示台阶面；
[0184]标号14、27、37、47表示螺母(内圈固定机构)；
[0185]标号15、28、38、48表不环状内面形成部；
[0186]标号15a、28a、38a、48a表不外圈嵌合部；
[0187]标号15b、28b、38b、48b 表示台阶部；
[0188]标号15c、28c、38c、48c 表不台阶面；
[0189]标号16、26、36、46表不衬垫部件；
[0190]标号18、20、30、32、40、42、50、52 表示间隙；
[0191]标号19、21、31、33、41、43、51、53、57、58 表示密封结构；
[0192]标号25、35、45表不轴部；
[0193]标号61表示等速万向节；
[0194]标号63表不输入轴；
[0195]标号65表不输出轴；
[0196]标号71、81表不连杆动作装置；
[0197]标号73、90表示姿势变更用促动器；
[0198]符号T1、T2、T3、T4表示旋转对偶部；
[0199]符号QA表不基端侧的连杆轮毂的中心轴；
[0200]符号QB表示前端侧的连杆轮毂的中心轴。
【权利要求】
1.一种平行连杆机构，该平行连杆机构经由三组以上的连杆机构，以能变更姿势的方式将前端侧的连杆轮毂连接于基端侧的连杆轮毂，上述各连杆机构为具有四个旋转对偶的三节连锁结构，该三节连锁结构由基端侧和前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆轮毂和前端侧的连杆轮毂，该中间连杆部件以能旋转的方式分别连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，在上述各连杆机构中，通过直线表示的该连杆机构的几何学模型为:相对上述中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分呈对称的形状， 在上述各连杆机构的各旋转对偶中，一对对偶组成部件相互经由轴承而连接，设置于一侧对偶组成部件的轴部嵌合于上述轴承的内圈的内周，并且设置于另一侧对偶组成部件的环状内面形成部嵌合于上述轴承的外圈的外周，通过上述轴部和上述环状内面形成部构成限制轴承的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构。
2.根据权利要求1所述的平行连杆机构，其中，上述密封结构由上述轴部的一部分的外周面与上述环状内面形成部的一部分的内周面之间的间隙构成。
3.根据权利要求2所述的平行连杆机构，其中，上述轴部的一部分构成台阶部，该台阶部的外径大于嵌合于上述轴承的内圈的内周的部分，该台阶部的台阶面与该内圈的端面接触，由此进行内圈的轴向的定位。
4.根据权利要求2所述的平行连杆机构，其中，上述环状内面形成部的一部分构成台阶部，该台阶部的内径小于嵌合于上述轴承的外圈的外周的部分，该台阶部的台阶面与该外圈的端面接触，由此进行外圈的轴向的定位。
5.根据权利要求1所述的平行连杆机构，其中，设置固定上述轴承的内圈的轴向位置的内圈固定机构、与介设于该内圈固定机构和上述轴承的内圈之间的衬垫部件，借助上述衬垫部件和上述环状内面形成部构成限制轴承的内部和外部之间的润滑剂等的出入的密封结构。
6.根据权利要求5所述的平行连杆机构，其中，上述密封结构通过上述衬垫部件的一部分的外周面与上述环状内面形成部的一部分的内周面之间的间隙构成。
7.根据权利要求6所述的平行连杆机构，其中，上述环状内面形成部的一部分构成外圈嵌合部，该外圈嵌合部的外径等于上述轴承的外圈的外径，上述外圈嵌合于该外圈嵌合部。
8.根据权利要求6所述的平行连杆机构，其中，上述环状内面形成部的一部分构成台阶部，该台阶部的内径小于嵌合于上述轴承的外圈的外周的部分，该台阶部的台阶面与该外圈的端面接触，由此进行外圈的轴向的定位。
9.根据权利要求5所述的平行连杆机构，其中，上述内圈固定机构为与形成于上述轴部上的螺纹部螺合的螺母。
10.根据权利要求1所述的平行连杆机构，其中，上述密封结构为迷宫式结构。
11.根据权利要求1所述的平行连杆机构，其中，上述轴承采用下述的类型，其中，临界摆动角为小于作为上述基端侧的连杆轮毂的中心轴和上述前端侧的连杆轮毂的中心轴之间的角度的折角的可能范围内的最大值。
12.根据权利要求11所 述的平行连杆机构，其中，上述临界摆动角小于已确定的作业动作的上述折角的最大值。
13.根据权利要求11所述的平行连杆机构，其中，在上述轴承为深槽球轴承，该深槽球轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角为2.180/(0.555.Z.π ) (deg)。
14.根据权利要求11所述的平行连杆机构，其中，在上述轴承为圆筒滚动轴承，该圆筒滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角为2.180/(0.37.(Z+0.1).π )(deg)。
15.根据权利要求11所述的平行连杆机构，其中，在上述轴承为针状滚动轴承，该针状滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述临界摆动角为2.180/(0.544.Z.π ) (deg)。
16.一种等速万向节，其具有权利要求11所述的平行连杆机构，其中，在该平行连杆机构的上述基端侧的连杆轮毂中设置输入轴，并且在上述前端侧的连杆轮毂中设置输出轴。
17.—种连杆动作装置，其在权利要求1所述的平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构上，设置姿势变更用促动器，该姿势变更用促动器改变四个旋转对偶中的至少一个旋转对偶的角度。
【文档编号】F16J15/447GK103906947SQ201280054040
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】矶部浩, 山田裕之, 曾根启助 申请人:Ntn株式会社