连杆动作装置.pdf

在基端侧的连杆轮毂(2)和基端侧的端部连杆部件(5)的旋转对偶中夹设有轴承。通过控制装置控制促动器，进行作业时控制和润滑油循环控制，在该作业时控制中进行已确定的作业动作，该润滑油循环控制在该作业时控制的停止中进行、使密封于轴承中的润滑油循环。作为作业时控制中的折角的最大值(θmax)设为不超过在机构上可能的折角的最大值的最大活动折角(θ’max)；并且润滑油循环控制的折角的最大值设为大于作业时控制中的折角的最大值(θmax)的同时，小于最大活动折角(θ’max)的值。

权利要求书
1.  一种连杆动作装置，其中，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，上述各连杆机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，在该基端侧和前端侧的端部连杆部件中，其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上，该中间连杆部件的两端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上，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呈相对于上述中间连杆部件的中间部使基端侧部分和前端侧部分对称的形状，在上述三组以上的连杆机构中的至少两组以上的连杆机构上设置有促动器，该促动器任意地变更相对于上述基端侧的连杆轮毂的上述前端侧的连杆轮毂的姿势，其特征在于：
在上述基端侧的连杆轮毂和上述基端侧的端部连杆部件的一端的旋转对偶中、在上述前端侧的连杆轮毂和上述前端侧的端部连杆部件的一端的旋转对偶中、在上述基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端和上述中间连杆部件的两端的旋转对偶中，分别夹设有轴承；
设置有控制上述促动器的控制装置，该控制装置进行作业时控制与润滑油循环控制，在该作业时控制中，进行已确定的作业动作，该润滑油循环控制在该作业时控制停止期间使密封于上述轴承中的润滑油循环；
作为上述作业时控制中的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夹角的折角的最大值，设为：不超过作为在机构上可能的上述折角的最大值的最大活动折 角；并且，上述润滑油循环控制的上述折角的最大值设为大于上述作业时控制中的上述折角的最大值的同时，小于上述最大活动折角的值。

2.  根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，在以比上述作业时控制中的上述折角的最大值大的程度保持上述折角的状态下，上述润滑油循环控制按照相对于上述基端侧的连杆轮毂，使上述前端侧的连杆轮毂旋转动作的方式控制上述促动器。

3.  根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述轴承采用下述的类型，其中，临界摆动角小于上述作业时控制中的上述折角的最大值。

4.  根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，上述轴承采用下述的类型，其中，临界摆动角大于上述作业时控制中的上述折角的最大值的同时，小于上述最大活动折角。

5.  根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，在夹设于上述各旋转对偶中的轴承为深槽球轴承，并且该深槽球轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述轴承的临界摆动角为2·180/(0.555·Z·π)[deg]。

6.  根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，在上述轴承为圆筒滚动轴承，并且该圆筒滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述轴承的临界摆动角为2·180/(0.37·(Z+0.1)·π)[deg]。

7.  根据权利要求1所述的连杆动作装置，其中，在上述轴承为针状滚动轴承，并且该针状滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述轴承的临界摆动角为2·180/(0.544·Z·π)[deg]。

说明书连杆动作装置
相关申请
本申请要求申请日为2011年11月7日、申请号为JP特愿2011—243463号申请的优先权，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
本发明涉及一种连杆动作装置，其用于要求在三维空间中进行精密且范围广的动作范围的动作的医疗器械、产业机械等的设备。
背景技术
具有平行连杆机构的作业装置的一个例子在专利文献1中公开；用于医疗器械、产业机械等的连杆动作装置的一个例子在专利文献2中公开。
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号专利公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1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，则会导致机构整体的刚性的降低。由此，还具有下述的问题，即，限制了装载于调平板上的工具的重量，即调平板的可搬运重量也小。由于这些理由，难以在形成紧凑的结构的同时，用于要求精密且范围广的动作范围的动作的医疗器械等。
在专利文献2的连杆动作装置中，通过形成三组以上的三节连锁的连杆机构的结构，在形成紧凑的结构的同时可进行精密且范围广的动作范围的动作。但是，在上述结构中，由于连杆机构的旋转对偶部进行摆动动作，故具有因动作范围导致设置于旋转对偶部中的轴承的寿命降低的危险。
本发明的目的在于提供一种连杆动作装置，其中，在形成紧凑的结构的同时，可进行精密且范围广的动作范围的动作，并且可实现设置于旋转对偶部中的轴承的长寿命化。
解决课题用的技术方案
本发明的连杆动作装置涉及下述的连杆动作装置，其中，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，上述各连杆机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，在该基端侧和前端侧的端部连杆部件中，其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上，该中间连杆部件的两端以可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上，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呈：相对于上述中间连杆部件的中间部使基端侧部分和前端侧部分对称的形状，在上述三组以上的连杆机构中的至少两组以上的连杆机构上设置有促动器，该促动器任意地变更相对于上述 基端侧的连杆轮毂的上述前端侧的连杆轮毂的姿势。
本发明的连杆动作装置在上述基端侧的连杆轮毂和上述基端侧的端部连杆部件的一端的旋转对偶中、在上述前端侧的连杆轮毂和上述前端侧的端部连杆部件的一端的旋转对偶中、在上述基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端和上述中间连杆部件的两端的旋转对偶中，分别夹设有轴承，设置有控制上述促动器的控制装置，该控制装置进行作业时控制与润滑油循环控制，在该作业时控制中，进行已确定的作业动作，该润滑油循环控制在该作业时控制的停止中进行、使密封于上述轴承中的润滑油循环，作为上述作业时控制中的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夹角的折角的最大值，设为：不超过作为在机构上可能的上述折角的最大值的最大活动折角；并且，上述润滑油循环控制的上述折角的最大值设为大于上述作业时控制中的上述折角的最大值的同时，小于上述最大活动折角的值。
按照上述方案，通过基端侧的连杆轮毂、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，相对于基端侧的连杆轮毂，前端侧的连杆轮毂可在正交的两个轴方向移动。换言之，形成下述的机构，在该机构中，相对于基端侧的连杆轮毂使前端侧的连杆轮毂按照旋转为两个自由度的方式变更姿势。在该两自由度机构中，在整体紧凑的同时，相对于基端侧的连杆轮毂，前端侧的连杆轮毂的活动范围扩大。比如，可使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°，相对于基端侧的连杆轮毂将前端侧的连杆轮毂的回转角设定在0°～360°的范围内。
关于三组以上的连杆机构中的至少两组，如果确定了基端侧 的端部连杆部件的旋转角度，则也确定了相对于基端侧的连杆轮毂的前端侧的连杆轮毂的姿势。于是，在三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中设置促动器，通过适当地对这些促动器进行控制，可相对于基端侧的连杆轮毂，任意地改变前端侧的连杆轮毂的姿势。
另外，通过在上述各旋转对偶中夹设轴承，可抑制各旋转对偶的摩擦阻力、实现旋转阻力的减轻，在确保平滑的动力传递的同时，可提高耐久性。由于各旋转对偶进行摆动运动，故如果反复进行摆动范围内的动作，则具有产生该部分的润滑剂润滑不良的可能性。如果在连杆动作装置作业停止时，按照折角的最大值为比作业中的折角的最大值大、并且小于最大活动折角的值的方式进行润滑剂循环控制，则可将滞留于在作业时留在作为轴承的摆动范围之外的部位的润滑油引回到作业时的摆动范围内。由此，可防止轴承的润滑不良，可实现长寿命化。
在本发明中，在以比上述作业时控制中的上述折角的最大值大的程度保持上述折角的状态下，上述润滑油循环控制按照相对于上述基端侧的连杆轮毂，使上述前端侧的连杆轮毂旋转动作的方式控制上述促动器。在该场合，在连杆动作装置的结构上，分别设置于各旋转对偶中的各轴承进行轴承的摆动范围以上的动作。于是，可更加有效地将滞留于在作业时作为轴承的摆动范围之外的部位的润滑油引回到作业时的摆动范围内。
在本发明中，上述轴承可采用下述的类型，其中，临界摆动角小于上述作业时控制中的上述折角的最大值。另外，上述临界摆动角指轴承的可实用的最小的摆动角，指轴承各元件获得额定寿命的最小的摆动角。在连杆动作装置的结构上，各旋转对偶部的轴承进行摆动运动。如果该摆动角小，则摆动寿命延长，但是， 如果该摆动角为在某程度以下的角度，则产生磨损，过早达到寿命。设置于旋转对偶部中的轴承采用下述的类型，其中，上述临界摆动角小于作业时控制中的折角的最大值，由此，可实现轴承的寿命的延长。其依据如下。
相对于基端侧的连杆轮毂的在基端侧的端部连杆部件的旋转角为βn；以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件上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上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn；相对于基端侧的连杆轮毂的中心轴，前端侧的连杆轮毂的中心轴所倾斜的作为垂直角度的折角为θ；相对于基端侧的连杆轮毂的中心轴，前端侧的连杆轮毂的中心轴所倾斜的作为水平角度的回转角为φ的场合，该下述式成立。
cos(θ/2)sinβn－sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)＝0  (式1)
在式1中，根据作业时控制中的折角θ的最大值为θmax而改变回转角φ的场合的旋转角βn的变化量，可求出相对于基端侧的连杆轮毂的基端侧的端部连杆部件的摆动范围、以及相对于前端侧的连杆轮毂的前端侧的端部连杆部件的摆动范围。已求出的摆动范围为θmax。另一方面，相对于端部连杆部件的中间连杆部件的摆动范围在平行连杆机构的结构上大于θmax。由此，针对各旋转对偶部的轴承，如果将临界摆动角η设定在θmax以下，则任何的轴承均按照在临界摆动角η以上的程度而驱动，可实现长寿命化。
上述轴承也可采用下述的类型，其中，临界摆动角大于上述作业时控制中的上述折角的最大值的同时，小于上述最大活动折角。在该场合，可在形成紧凑的结构的同时，进行精密而范围广 的动作范围的动作，并且可实现设置于旋转对偶部中的轴承的长寿命化。
在上述轴承为深槽球轴承，并且该深槽球轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述轴承的临界摆动角可为2·180/(0.555·Z·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。
在上述轴承为圆筒滚动轴承，并且该圆筒滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述轴承的临界摆动角可为2·180/(0.37·(Z+0.1)·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。
在上述轴承为针状滚动轴承，并且该针状滚动轴承的滚动体的个数为Z的场合，上述轴承的临界摆动角为2·180/(0.544·Z·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。
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两个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照了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。本发明的范围由后附的权利要求书确定。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。
图1为将本发明的第1实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图；
图2为表示该连杆动作装置的平行连杆机构的一个状态的省略了一部分的主视图；
图3为表示该连杆动作装置的平行连杆机构的不同的状态的省略了一部分的主视图；
图4为以三维方式表示该平行连杆机构的立体图；
图5为通过直线表示该平行连杆机构中的一个连杆机构的图；
图6为该平行连杆机构的部分剖视图；
图7为表示端部连杆部件的活动范围和临界摆动角的关系的图；
图8为中间连杆部件的活动范围和临界摆动角的关系的图；
图9为表示轴承的临界摆动角的图；
图10为表示端部连杆部件的活动范围和临界摆动角的不同的关系的图；
图11为将本发明的第2实施方式的连杆动作装置的平行连杆机构的一部分进行省略的主视图；
图12为该平行连杆机构的部分剖视图；
图13为将本发明的第3实施方式的连杆动作装置的的一部分进行省略的主视图；
图14为该连杆动作装置的部分剖视图；
图15为图14的部分放大图。
具体实施方式
根据图1～图9，对本发明的连杆动作装置的第1实施方式进行说明。像图1所示的那样，该连杆动作装置51包括：平行连杆机构1；支承该平行连杆机构1的基座52；使平行连杆机构1动作的两个以上的促动器53；控制这些促动器53的控制装置58。 在该例子中，控制装置58设置于控制器54的内部，但是，控制装置58也可独立于控制器54而设置。
根据平行连杆机构1而进行说明。图2和图3为表示平行连杆机构的分别不同的状态的主视图，该平行连杆机构1经由三组的连杆机构4，以姿势可变更的方式将前端侧的连杆轮毂3连接于基端侧的连杆轮毂2上。在图2和图3中，仅仅示出一组连杆机构4。
图4为以三维方式表示平行连杆机构1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以及中间连杆部件7构成，构成由四个旋转对偶形成的三节连锁连杆机构。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上。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。
基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6为球面连杆结构，三组的连杆机构4中的球面连杆中心PA、PB(图2、图3)一致，另外，距该球面连杆中心PA、PB的距离也相同。端部连杆部件5、6与中间连杆部件7的各旋转对偶的中心轴既可具有某差角，也可以是平行的。
即，三组的连杆机构4从几何学方面说为同一形状。从几何学方面说为同一形状指：通过直线表示的各连杆部件5、6、7的几何学模型，即，通过各旋转对偶与将这些旋转对偶之间连接的直线表示的模型，为相对于中间连杆部件7的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。图5通过直线表示一组连杆机构4的示意图。
该第1实施方式的连杆机构4为旋转对称型，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的位置关系为：相对中间连杆部件7的中心线C而旋转对称的位置结构。图2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3表示相对于基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB具有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也不改变。
通过基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3和三组的连杆机构4，构成相对于基端侧的连杆轮毂2使前端侧的连杆轮毂3可在相垂直的两个轴方向移动的两自由度机构。换言之，形成相对于基端侧的连杆轮毂2使前端侧的连杆轮毂3的旋转为两个自由度，姿势可变更的机构。该两自由度机构在整体上紧凑的同时，相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的活动范围扩大。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的最大值(最大折角)可为约±90°。另外，相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的回转角φ可设定在0°～360°的范围内。折角θ为相对于基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA使前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB所倾斜的垂直角度；回转角φ为相对于基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB所倾斜的水平角度。
在该平行连杆机构1中，各连杆机构4的端部连杆部件5、6的轴部件13(图6)的角度、长度大致相等，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。而且同样对于中间连杆部件7，在基端侧和前端侧形状相等时，如果相对于中间连杆部件7的对称面，中间连杆部件7和端部连杆部件5、 6的角度位置关系在基端侧和前端侧的两者中是相同的，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。比如，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同轴的方式设置旋转轴，在从基端侧向前端侧进行旋转传递的场合，形成基端侧和前端侧按照相同的旋转角，等速地旋转的等速万向节。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。
由此，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多个连杆机构4设置于圆周上，由此，多个连杆机构4位于可没有矛盾地动作的位置，中间连杆部件7限于仅仅在等速二等分面上的运动。由此，即使在基端侧和前端侧有任意的动作角，基端侧和前端侧仍进行等速旋转。
基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3呈在其中心部，通孔10沿轴向而形成，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中的外周面的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。
图6为表示基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆5的旋转对偶部，与基端侧的端部连杆5和中间连杆部件7的旋转对偶部的剖视图。在基端侧的连杆轮毂2中，在圆周方向的3个部位，形成有将上述轴向的通孔10和外周侧连通的半径方向的连通孔11，通过设置于各连通孔11的内部的多列轴承12，分别以可旋转的方式支承轴部件13。轴部件13的外侧端部从基端侧的连杆轮毂2突出，在其突出螺纹部13a上连接有基端侧的端部连杆部件5，该基端侧的端部连杆部件5通过螺母14而紧固。
上述轴承12为比如深槽球轴承等的滚动轴承，其外圈(图中未示出)与上述连通孔11的内周嵌合，其内圈(图中未示出)与上述轴部件13的外周嵌合。通过止动圈15而防止外圈的抽出。另外，在内圈与基端侧的端部连杆部件5之间夹设有间隔件16，螺母14的紧固力经由基端侧的端部连杆部件5和间隔件16传递给内圈，对轴承12施加规定的预压。
在基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部中，在形成于中间连杆部件7的两端上的连通孔18中设置多列轴承19，通过这些轴承19，基端侧的端部连杆部件5的前端的轴部20以可旋转的方式被支承。轴承19经由间隔件21，通过螺母22而紧固。
上述轴承19为比如深槽球轴承等的滚动轴承，其外圈(图中未示出)与上述连通孔18的内周嵌合，其内圈(图中未示出)与上述轴部件20的外周嵌合。通过止动圈23而防止外圈的抽出。与轴部20的前端螺纹部20a螺接的螺母22的紧固力经由间隔件21传递给内圈，对轴承19施加规定的预压。
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、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、与前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部也为相同的结构(图示省略)。
像这样，在形成于各连杆机构4的四个旋转对偶中，即，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、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、基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶、以及前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶中，夹设轴承12、 19的结构，可抑制各旋转对偶的摩擦阻力、实现旋转阻力的降低，在可确保平滑的动力传递的同时，可提高耐久性。
在设置该轴承12、19的结构中，通过对轴承12、19施加预压，可消除径向间隙和推力间隙，而抑制旋转对偶的晃动。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得到消除，在可维持等速性的同时抑制振动、异常声音的发生。特别是，可通过上述使轴承12、19的轴承间隙为负间隙，从而减少在输入输出之间产生的反冲。
通过在基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3中以埋设状态而设置轴承12，可不增加平行连杆机构1整体的外形而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安装于其它的部件上的安装空间的确保变得容易。
在上述平行连杆机构1的结构上，各旋转对偶部的轴承12、19进行摆动运动。如果其摆动角小，则摆动寿命延长，但是如果为某程度以下的角度，则产生磨损，过早达到寿命。于是，为了实现设置于各旋转对偶部中的轴承12、19的寿命的延长，像图7和图8所示的那样，轴承12、19采用下述的类型，其中，作为轴承的可实用化的最小摆动角的临界摆动角η小于θmax，该θmax为进行已确定的作业动作的作业时，控制中的基端侧的连杆轮毂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的最大值(最大折角)。其依据如下。
在相对于基端侧的连杆轮毂2使基端侧的端部连杆部件5的旋转角为βn；以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件5上的中间连杆部件7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6上的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度为 γ；相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件5的各基端侧的端部连杆部件5的圆周方向的间隔角为δn；相对于基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB所倾斜的作为垂直角度的折角为θ；相对于基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA，前端侧的连杆轮毂3的中心轴QB所倾斜的作为水平角度的回转角为φ的场合，该下述式成立。
cos(θ/2)sinβn－sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)＝0  (式1)
在上述式1中，根据最大折角为θmax而改变回转角φ的场合的旋转角βn的变化量，可求出相对于基端侧的连杆轮毂2的基端侧的端部连杆部件5的摆动范围，以及相对于前端侧的连杆轮毂3的前端侧的端部连杆部件6的摆动范围。已求出的摆动范围为θmax(图7)。另一方面，相对于端部连杆部件5、6的中间连杆部件7的摆动范围，虽然省略了结构计算式的公开，但在平行连杆机构1的结构上大于θmax(图8)。由此，针对各旋转对偶部的轴承12、19，如果将临界摆动角η设定在θmax以下，则任何的轴承12、19均按照在临界摆动角η以上的程度而进行驱动，可实现寿命的延长。
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，产生磨损(微动磨损)。内圈摆动的场合的临界摆动角η通过式2表示。
η≧(360/Z)·(dp/(dp－Dp·cosα))…………(式2)
Z：滚动体(一排)的数
dp：滚动体的节圆直径
Dp：滚动体的直径
α：接触角
另外，在外圈摆动的场合，右边分母为(dp+Dp·cosα)。
具体来说，像图9那样，在轴承12(19)为深槽球轴承的场合，在该深槽球轴承的滚动体12a(19a)的个数为Z时，临界摆动角η为2·180/(0.555·Z·π)[deg]。在轴承12(19)为圆筒滚动轴承的场合(图中未示出)，在该圆筒滚动轴承的滚动体的个数为Z时，临界摆动角η为2·180/(0.37·(Z+0.1)·π)[deg]。另外，在轴承12(19)为针状滚动轴承的场合(图中未示出)，在该针状滚动轴承的滚动体的个数为Z时，临界摆动角η为2·180/(0.544·Z·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的最佳值基本一致。
在图1中，基座52为长条的部件，在其顶面上固定有平行连杆机构1的基端侧的连杆轮毂2。在基座52的顶部的外周上设置凸缘状的驱动源安装座55，在该驱动源安装座55上以垂吊状态而安装有上述促动器53。促动器53的数量比如为两个。促动器53由旋转促动器构成，安装于其输出轴上的锥齿轮56和安装于基端侧的连杆轮毂2的轴部件13(图6)上的扇形的锥齿轮57啮合。
该连杆动作装置51通过上述控制装置58对促动器53进行控制，使平行连杆机构1动作。具体来说，通过控制装置58的控制，促动器53进行旋转驱动，由此，该旋转经由一对锥齿轮56、57传递给轴部件13，改变相对于基端侧的连杆轮毂2的基端侧的端部连杆部件5的角度。由此，前端侧的连杆轮毂3的位置和姿势确定。设置有促动器53的连杆机构4的数量在两组以上的目的在于，需要确定相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的位置和姿势。也可在全部的三组连杆机构4中设置促动器53。
控制装置58为计算机数值控制式，包括作业时控制机构58a和润滑油循环控制机构58b。作业时控制机构58a使促动器53进行已由促动器53确定的作业动作。润滑油循环控制机构58b在作 业时刻控制的停止期间使促动器53动作，以便使密封于上述轴承12、19中的润滑油循环。
作业时控制按照比如设置于控制器54中的设定器(图中未示出)、操作件(图中未示出)发出的指令而进行。所进行的作业动作既可针对各指令而相同，也可针对各指令而不同。该作业时控制中的连杆动作装置51的上述折角θ的最大值(最大折角)θmax，像图7那样，按照不超过作为机构上可能的折角θ的最大值的最大活动折角θ’max的方式设定。像在先说明的那样，最大折角θmax大于轴承12、19的临界摆动角η。
另外，图7为根据折角θ和相对于基端侧的连杆轮毂2的基端侧的端部连杆部件5的摆动范围的相关性，通过端部连杆部件5的旋转角度而表示折角θ的最大值θmax。在根据折角θ和相对于基端侧的端部连杆部件5的中间连杆部件7的摆动范围的相关性，通过中间连杆部件7的旋转角度而表示折角θ的最大值和最大活动折角的场合，像图8那样，折角θ的最大值为θmax+α，最大活动折角为θ’max+α’。
润滑油循环控制按照作业者的任意的开始操作而进行，润滑油循环控制进行重复的动作。比如，相对于基端侧的连杆轮毂2，使前端侧的连杆轮毂3旋转。将该润滑油循环控制的折角θ的最大值设定为大于作业时控制中的折角θ的最大值θmax的同时，小于上述最大活动折角θ’max的值。于是，在像上述那样，相对于基端侧的连杆轮毂2，使前端侧的连杆轮毂3旋转的场合，在以大于作业时控制中的折角θ的最大值θmax的方式保持折角θ的状态，进行旋转动作。
由于连杆动作装置51的各旋转对偶进行摆动运动，故如果反复进行该摆动范围内的动作，则具有产生该部分的润滑油润滑不 良的可能性。如果在连杆动作装置51的作业停止时进行润滑油循环控制的润滑油循环操作，则可将在作业时留在作为轴承的摆动范围之外的部位的润滑油引回到作业时的摆动范围内。由此，可防止轴承的润滑不良，可实现寿命的延长。润滑油循环操作可按照比如一天一次、一周一次的频率进行。
在图7的例子中，作业控制时的最大折角θmax大于轴承12、19的临界摆动角η，但是，像图10那样，也可使上述最大折角θmax小于上述临界摆动角η。即，处于θmax≤η≤θ’max的关系。在该场合，由于即使在作业中，轴承12、19在临界摆动角η的范围内动作的情况下，在润滑油循环控制中仍进行临界摆动角η以上的动作，故可防止轴承寿命的降低。
具体地对控制装置58的促动器53的控制进行说明。首先，对应于构成目标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βn的控制目标值。上述旋转角βn指促动器53的动作位置。旋转角βn的计算通过对上述式1进行逆变换的方式进行。逆变换为根据折角θ(图4)与回转角φ(图4)计算出基端侧的端部连杆部件5的旋转角βn的变换。
如果计算旋转角βn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59的信号，按照上述旋转角βn为控制目标值的方式对两个促动器53进行反馈控制。姿势检测机构59在图1的例子中，检测基端侧的端部连杆部件5的旋转角βn(图4中的β1、β2)。折角θ和回转角φ、与旋转角βn具有关联关系，可根据一个值导出另一值。
像上述那样，通过控制两个促动器53的旋转驱动，确定相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的位置和姿势。由于在三组连杆机构4中的仅仅两组的连杆机构4中设置有促动器 53，故仅仅控制两个促动器53即可。与在全部三组的连杆机构4中设置促动器53的场合相比较，可进行促动器53的顺利的动作，动作速度快。
图11和图12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1中，轴承12(图12)为外圈旋转型，相对于基端侧的连杆轮毂2和前端侧的连杆轮毂3，轴承12分别以可旋转的方式支承端部连杆部件5、6。以基端侧的连杆轮毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部为例子进行说明，像图12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有轴部25，在该轴部25的外周嵌合有按照多排设置的轴承12的内圈(图中未示出)，在形成于基端侧的端部连杆部件5上的连通孔26的内周上嵌合有轴承12的外圈(图中未示出)。通过与轴部25的前端螺纹部25a螺接的螺母27的紧固，经由间隔件28，对轴承12施加规定的预压量。前端侧的连杆轮毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部也为相同的结构。
另外，在附图例子中，相对于基端侧的端部连杆部件5以将中间连杆部件7支承的轴承19中，轴承19的外圈(图中未示出)嵌合于形成在基端侧的端部连杆部件5的前端上的连通孔30的内周上，而轴承19的内圈(图中未示出)嵌合于与中间连杆部件7呈一体的轴部31的外周上。通过与轴部31的前端螺纹部31a螺接的螺母32的紧固，经由间隔件33向轴承19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1也与前述实施方式相同，轴承12、19采用临界摆动角η小于最大折角θmax的类型。
图13～图15表示本发明的第3实施方式的连杆动作装置。在图13中，该连杆动作装置61经由图11和图12所示的平行连杆 机构1，在基座62上以可姿势变更的方式连接有安装有各种操作件等的前端安装部件63。在基座62和平行连杆机构1的基端侧的连杆轮毂2之间夹设有间隔件64。
像图14和作为其部分放大图的图15所示的那样，在平行连杆机构1的三组的连杆机构4中的至少两组中设置有促动器70与减速机构71，该促动器70使基端侧的端部连杆部件5摆动，相对于基端侧的连杆轮毂2，任意地改变前端侧的连杆轮毂3的姿势，该减速机构71通过减速的方式将该姿势变更用促动器70的动作量传递给基端侧的端部连杆部件5。在图示例子中，在全部三组的连杆机构4中，设置有促动器70与减速机构71。
促动器70为旋转促动器，更具体地说为带有减速器70a的伺服电动机，通过电动机固定部件72而固定于基座62上。减速机构71由促动器70的减速器70a、与齿轮式的减速部73构成。
齿轮式的减速部73由小齿轮76和大齿轮77构成，该小齿轮76经由联轴节75以可旋转传递的方式连接于促动器70的输出轴70b上，该大齿轮77固定于基端侧的端部连杆部件5上，与上述小齿轮76啮合。在图示例子中，小齿轮76和大齿轮77为平齿轮，大齿轮77为仅仅于扇形的周面上形成有齿的扇形齿轮。大齿轮77的节圆半径大于小齿轮76，促动器70的输出轴70b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O1的旋转的方式，传递给基端侧的端部连杆部件5。其减速比大于10。
大齿轮77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P1到下述点P3的距离，该下述点P1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O1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O2的轴向中心点P2投影于：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O1相垂直并穿过该轴向中心点P1的平面上的点。在该实施方式的场合，大齿轮77的节圆半径在上述臂长度L以上。由此，有利于获得高的减速比。
小齿轮76包括向与大齿轮77啮合的齿部76a的两侧突出的轴部76b，该两个轴部76b通过设于基座62上的旋转支承部件79所设置的多排轴承80，分别以可旋转的方式支承。轴承80为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承。轴承80除了像图示的例子按照多排的方式将球轴承排列以外，也可采用滚动轴承、滑动轴承。形成下述的结构，其中，在多排轴承80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76b螺接的螺母81紧固，对轴承80施加预压。轴承80的外圈与旋转支承部件79压配合。
在该第3实施方式的场合，大齿轮77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82而可装卸地安装于基端侧的端部连杆部件5上。大齿轮77也可与基端侧的端部连杆部件5形成一体。
促动器70的旋转轴心O3和小齿轮76的旋转轴心O4位于相同轴上。这些旋转轴心O3、O4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O1平行，并且相对基座62的高度相同。
像图14所示的那样，各促动器70通过控制装置90而控制。控制装置90为计算机的数值控制式的机构，包括作业时控制机构90a和润滑油循环控制机构90b。作业时控制机构90a和润滑油循环控制机构90b进行分别与前述实施方式的作业时控制机构58a 和润滑油循环控制机构58b相同的控制。
该第3实施方式的控制装置90，根据设定相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的姿势的姿势设定机构91、检测相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的姿势的姿势检测机构92的信号，将输出指令提供给各促动器70。姿势设定机构91通过规定比如折角θ(参考图4)和回转角φ(参考图4)，设定前端侧的连杆轮毂3的姿势。姿势设定机构92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βn(图4的β1、β2)。或者，也可将促动器70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βn具有相关关系，可根据一个值导出另一值。
在相对于基端侧的连杆轮毂2改变前端侧的连杆轮毂3的姿势的场合，对应于通过姿势设定机构91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βn的控制目标值。上述旋转角βn指促动器70的动作位置。旋转角βn的计算通过对上述式1进行逆变换的方式进行。逆变换指根据折角θ和回转角φ，计算基端侧的端部连杆部件5的旋转角βn的变换。
如果计算旋转角βn的控制目标值，则通过利用姿势检测机构92的信号的反馈控制，按照实际的旋转角βn为控制目标值的方式对各促动器70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仅仅按照已确定的旋转角βn而旋转，前端侧的连杆轮毂3通过姿势设定机构91变为被设定的姿势。
由于该连杆动作装置61为紧凑的结构，同时，扩大了相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的活动范围，故安装于前端安装部件63上的医疗用器具等的操作性良好。通过在全部三组连杆机构4中设置促动器70和减速机构71，相对于基端侧的 连杆轮毂2，前端侧的连杆轮毂3无论取怎样的姿势，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，可使促动器70小型化。另外，通过在全部三组连杆机构4中设置促动器70和减速机构71，可按照抑制平行连杆机构1、减速机构71的晃动的方式进行控制，在前端侧的连杆轮毂3的定位精度得到提高的同时，可实现连杆动作装置61本身的高刚性化。
减速机构71的齿轮式的减速部73由小齿轮76和大齿轮77组合而成，获得10以上的较高的减速比。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的定位分辨率得到提高。另外，可采用低输出的促动器70。在本实施方式中，采用带有减速器70a的促动器70，但是如果齿轮式的减速部73的减速比高，则也可采用没有减速器的促动器70，可使促动器70小型化。
通过使大齿轮77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，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61整体的刚性即可，并且可实现基端侧的端部连杆部件5的重量的减轻。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77的节圆半径较大，故减少大齿轮77的齿部的面压，连杆动作装置61整体的刚性变高。
另外，如果大齿轮77的节圆半径在上述臂长度L的1/2以上，由于大齿轮77的直径充分地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77的齿部和轴承12之间形成空间，容易设置大齿轮77。
特别是在该第3实施方式的场合，由于大齿轮77的节圆半径为上述臂长度L以上，故大齿轮77的节圆半径进一步增加，上述 作用和效果更进一步显著地显现出来。此外，可将小齿轮76设置于连杆机构4的外径侧。其结果是，可容易确保小齿轮76的设置空间，增加了设计的自由度。另外，小齿轮76和其它的部件的妨碍变得难以产生，连杆动作装置61的活动范围扩大。
由于小齿轮76和大齿轮77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76于轴向两侧通过轴承80而支承，故小齿轮76的支承刚性高。由此，前端负荷造成的基端侧的端部连杆部件5的角度保持刚性变高，连杆动作装置61的刚性、定位精度提高。此外，由于促动器70的旋转轴心O3、小齿轮76的旋转轴心O4、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O1位于同一平面上，故整体的平衡良好、装配性良好。
由于大齿轮77可相对基端侧的端部连杆部件5而装卸，故齿轮式的减速部73的减速比、相对于基端侧的连杆轮毂2的前端侧的连杆轮毂3的动作范围等的规格参数的变更变得容易，连杆动作装置61的量产性提高。即，可仅仅通过改变大齿轮77，便将该连杆动作装置61用于各种用途。另外，维护性良好。比如，在齿轮式的减速部73产生障碍的场合，可仅仅通过更换该减速部73来进行应对。
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，应被解释为属于根据权利要求书而确定的发明的范围内。
标号的说明：
标号2表示基端侧的连杆轮毂；
标号3表示前端侧的连杆轮毂；
标号4表示连杆机构；
标号5表示基端侧的端部连杆部件；
标号6表示前端侧的端部连杆部件；
标号7表示中间连杆部件；
标号12、19表示轴承；
标号12a、19a表示滚动体；
标号51、61表示连杆动作装置；
标号53、70表示促动器；
标号58、90表示控制装置；
符号QA表示基端侧的连杆轮毂的中心轴；
符号QB表示前端侧的连杆轮毂的中心轴；
θmax符号表示作业时控制中的折角的最大值；
θ’max符号表示最大活动折角。