リンク機構
【課題】バネの塑性変形を低減することができるリンク機構の提供にある。
【解決手段】一対のリンクとしてのリンク部材１１、１２と、該リンクを相対回動可能に連結する回転軸１３と、リンクに対して弾性力を付与し２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有するねじりコイルバネ１４と、リンクに設けられ腕部１４ｂ、１４ｃと当接するバネ押え１５、１６とを備えたリンク機構１０において、回転軸１３の中心軸Ｐとねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑとをずらして設定し、可動側バネ押え１６と当接する一方の腕部１４ｃにリンク間のリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側に曲った変形部１４ｄを形成し、リンクの回転軸１３を中心とした回動操作に伴い、変形部１４ｄが形成された腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置が変形部１４ｄを通過して腕部１４ｃの先端側に移動可能に配置されている。
【解決手段】一対のリンクとしてのリンク部材１１、１２と、該リンクを相対回動可能に連結する回転軸１３と、リンクに対して弾性力を付与し２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有するねじりコイルバネ１４と、リンクに設けられ腕部１４ｂ、１４ｃと当接するバネ押え１５、１６とを備えたリンク機構１０において、回転軸１３の中心軸Ｐとねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑとをずらして設定し、可動側バネ押え１６と当接する一方の腕部１４ｃにリンク間のリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側に曲った変形部１４ｄを形成し、リンクの回転軸１３を中心とした回動操作に伴い、変形部１４ｄが形成された腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置が変形部１４ｄを通過して腕部１４ｃの先端側に移動可能に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バネを用いたリンク機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された従来技術においては、可動範囲が制限されている可動体、例えばロボットハンド、特に多指ロボットハンドの指の駆動系に適用しうるリンク式無段変速機が開示されている。リンク式無段変速機は、入力リンク部材と出力リンク部材とを備え、入力リンク部材は第１及び第２リンク要素と、第１及び第２リンク要素を相対回動可能に連結する回転軸と、回転軸に装着され第１及び第２リンク要素間の角度を大きくする方向に付勢するねじりコイルバネとから構成されている。
出力リンク部材に負荷がかからない時には、入力リンク部材の第１及び第２リンク要素間のリンク角度がねじりコイルバネの弾性力によって大きく保たれ、高速に動作させることができる。また、出力リンク部材に負荷がかかると、その負荷に感応して第１及び第２リンク要素がねじりコイルバネのバネ弾性力に抗してリンク角度を小さくする方向に駆動され、出力リンク部材に伝達される出力トルクが増大するとしている。
【０００３】
このように、相対回動可能に連結された一対のリンクに用いられるねじりコイルバネの挙動について、図１２で示す模式図に基づいて説明を行う。図１２（ａ）に示すように、ねじりコイルバネ７４はコイル部と２つの腕部を有し、コイル部は回転軸７３に装着され、２つの腕部はリンク７１、７２に固定されたバネ押え７１ａ、７２ａとそれぞれ当接した状態にある。バネ押え７１ａ、７２ａを介してねじりコイルバネ７４のねじりモーメントがリンク７１、７２に伝達される。図１２（ａ）は、一対のリンク７１、７２を相対回動可能に連結する回転軸７３に装着されたねじりコイルバネ７４がバネ弾性力に抗する負荷を受けていない初期状態を示しており、このときリンク７１、７２間のリンク角度は最大となっている。なお、この状態におけるリンク７１、７２間のリンク角度及びねじりコイルバネ７４の２つの腕部間のバネ角度を共に９０°とし、回転軸７３の中心とねじりコイルバネ７４の回動中心とは一致しているものとする。次に、図１２（ｂ）で示すように、リンク７１、７２間のリンク角度を小さくする方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ７４はバネ弾性力に抗してバネ角度が小さくなる方向に変形する。次に、図１２（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク７１、７２間のリンク角度は最小（＝０°）となると共に、ねじりコイルバネ７４はさらに変形しバネ角度も最小（＝０°）となる。このように、リンクの変位角度が９０°に設定されているとき、ねじりコイルバネ７４の変位角度も９０°となっている。このように、従来技術においては、リンクの変位角度とバネの変位角度とは等しく、共に９０°となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９０５６２号公報（第４〜６頁、図１〜図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記構造を有する従来技術においては、ねじりコイルバネ７４の変位角度が９０°と大きいため、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に至る動作が繰り返し行われた場合には、図１２（ｄ）に示すように、負荷から解放されてもリンク７１、７２が元のリンク角度９０°の状態に復帰しない問題が発生する恐れがある。これは、ねじりコイルバネ７４の変位角度が９０°と大きいために塑性変形を起し、負荷を取り去っても元のバネ角度９０°の状態に戻らないためである。このため、初期状態におけるねじりコイルバネ７４のバネ角度は９０°以下となり、リンク機構に角度γだけ遊びが発生しリンクの変位角度を９０°に維持できない問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、バネの塑性変形を低減することができるリンク機構の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、一対のリンクと、前記一対のリンクを相対回動可能に連結する連結部材と、２つの腕部を有し前記一対のリンクのうち少なくとも一方のリンクを前記一対のリンクの回動方向に付勢する回動バネと、前記各リンクに設けられ前記腕部と当接するバネ押えとを備えたリンク機構において、前記一対のリンクの回動中心と前記回動バネの回動中心とがずれるように設定され、少なくとも一方の前記腕部に、該腕部が前記バネ押えから離れる側に曲った変形部が形成され、前記変形部が形成された腕部側のリンクが、前記腕部が前記バネ押えから離れる側に回動するのに伴い、前記変形部が形成された腕部と前記バネ押えとの当接位置が前記変形部を通過もしくは変形部上を移動し、前記腕部の先端側に移動することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、一対のリンクの回動中心としての連結部材の中心と回動バネの回動中心とがずらして設定されており、変形部が形成された腕部側のリンクが連結部材を中心に該腕部がバネ押えから離れる側に回動するのに伴って、変形部が形成された腕部とバネ押えとの当接位置が変形部を通過もしくは変形部上を移動し、腕部の先端側に移動する。従って、例えば、バネの弾性力に抗してリンク間のリンク角度が小さくなる方向へ各リンクを回動操作したときには、変形部が形成された腕部とバネ押えとの当接位置は腕部の先端側に移動することになる。なお、回転バネとは、例えばねじりコイルバネのように、一対の腕部を備え、一方の腕部が他方の腕部に対して相対的に回動変位するバネを指している。
ところで、腕部に形成された変形部は、該腕部がバネ押えから離れる側に曲って形成されているので、リンク角度が小さくなる方向に変位するにつれて、腕部とバネ押えとの当接位置は変形部を通過して腕部の先端側の腕部がバネ押えから離れる側に曲って形成された部分と当接した状態となる。このときバネ角度はリンク角度よりも大きくなって、バネ変位角度はリンク変位角度よりも小さくなる。なお、バネ角度とは２つの腕部のなす角度を指し、バネ変位角度及びリンク変位角度とはバネ及びリンクが変位した角度を指している。
このように、バネの変位角度をリンクの変位角度より小さく設定することができ、バネの塑性変形を低減することができる。
なお、一対のリンクの回動中心と回動バネの回動中心とがずれるとは、リンクの回動中心軸の軸方向にずれるのではなく、リンクの回動中心軸に対して直角な面の方向にずれることを指す。なお、リンクの回動中心軸とバネの回動中心軸は必ずしも平行でなくてもよい。リンクの可動範囲において腕部とバネ押えとが当接して同様の効果を奏すれば良く、例えば交差したり、ねじれの関係にあっても良い。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のリンク機構において、前記変形部が形成された腕部側のリンクの可動範囲が前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が長くなる領域を少なくとも含み、前記リンクの回動に伴い前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が所定距離より小さい第１状態と所定距離以上の第２状態となることを特徴とする。
所定距離とは、腕部とバネ押えとが変形部より根元側で当接する状態と、腕部とバネ押えとが変形部で当接する、もしくは変形部を越えて先端側で当接する状態との変化点となる距離である。例えば、回動バネとしてねじりコイルバネを用いたリンク機構の場合、所定距離とは、変形部までの距離×ｓｉｎ（１８０°―変形部の角度）＋コイル部の半径×ｃｏｓ（１８０°―変形部の角度）で表されるものとする。
請求項２記載の発明によれば、回動バネの回動中心とバネ押えとの距離が長くなる領域をリンクが回動するときに、回動バネの回動中心とバネ押えとの距離は、腕部における変形部までの距離と変形部の角度とによって決まる所定距離より短い第１状態と、所定距離以上の第２状態に変化する。従って、第１状態においては、腕部とバネ押えとの当接位置は変形部より根元側となり、第２状態においては、腕部とバネ押えとの当接位置は変形部を越えて先端側もしくは変形部上となり、第１状態から第２状態へは連続的に滑らかに変化する。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のリンク機構において、前記バネ押えの前記リンクの回動中心側端部の回動軌跡が、前記変形部の回動軌跡に交わることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、バネ押えのリンクの回動中心側端部（略してバネ押えの端部とする）の回動軌跡が、変形部の回動軌跡に交わるので、変形部の回動軌跡に対してバネ押えの端部の回動軌跡が交わったのち遠ざかる方向に変化することになり、リンクの回動に伴いバネ押えが変形部を通過して腕部の先端側に移動することになる。
なお、バネ押えの端部の回動軌跡とは、バネ押えがリンクの回動中心を中心に回動するときの端部の描く軌跡のことを指し、変形部の回動軌跡とは、バネがバネの回動中心を中心として回動変位するときの変形部の描く軌跡のことを指す。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記２つの腕部のうち、一方の腕部を前記バネ押えに固定配置し、他方の腕部に変形部が形成されたことを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、２つの腕部の一方をバネ押えに固定配置し、他方に変形部を形成すればよいので、取り付けが簡単であり作業工数を削減可能である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネの２つの腕部を連結する連結部を前記連結部材に固定配置し、前記２つの腕部にそれぞれ前記変形部を形成したことを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、２つの腕部を連結する連結部を連結部材に固定配置し、２つの腕部にそれぞれ変形部が形成されているので、各リンクが回動操作されてリンク角度が小さくなる方向へ変位したときには、腕部とバネ押えとの当接位置が変形部を通過もしくは変形部上を移動し、腕部の先端側に共に移動する。従って、バネの変位角度を一層小さくすることが可能であり、バネの塑性変形を確実に低減可能である。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記変形部が屈曲して形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明によれば、バネの変形部が屈曲して形成されているので、バネの腕部を折り曲げるだけで簡単に製造可能であり、製造工数を削減可能である。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記変形部が湾曲して形成されていることを特徴とする。
請求項７記載の発明によれば、バネの変形部が湾曲して形成されているので、バネ押えとの当接位置のバネの先端側への移動をスムースに行わせることが可能である。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネが前記回動バネの回動中心軸と同軸上に並列して複数設けられていることを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、回動バネの線径や板厚等を変更してばね定数を大きくすることなく、並列配置するだけでバネ強度を向上させることが可能である。なお、並列配置とは、複数の回動バネの回動中心軸が同軸上に並ぶように、複数の回動バネがリンク間に平行して配置された状態のことを指す。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネが、ねじりコイルバネにより形成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明によれば、回動バネがねじりコイルバネなので、取り扱いが簡単であり、線径やコイル巻数やコイル径などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能である。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネが、板バネにより形成されていることを特徴とする。
請求項１０記載の発明によれば、回動バネが板バネなので、取り扱いが簡単であり、板厚などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能である。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記一対のリンクの一方がロボットアームの回転駆動源に連結されていると共に、前記一対のリンクの他方が前記ロボットアームの被駆動部に連結されていることを特徴とする。
請求項１１記載の発明によれば、一対のリンクの一方に連結されたロボットアームの回転駆動源を回転駆動することにより、リンク間のリンク角度を可動範囲内で変位させて、一対のリンクの他方に連結されたロボットアームの被駆動部に加わる駆動力を調整させることが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回動バネの回動中心を連結部材の中心からずらして設定し、バネの腕部に変形部を設けることにより、バネの変位角度をリンクの変位角度より小さく設定することができ、バネの塑性変形を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係るリンク機構の要部構成を示す正面図である。
【図２】第１の実施形態に係るリンク機構の要部構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るねじりコイルバネの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。
【図５】第１の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図６】第２の実施形態に係るリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図７】第３の実施形態に係るリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。
【図８】第３の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図９】第４の実施形態に係るリンク機構の中心Ｑよりバネ押えまでの距離を説明するための模式図である。（ａ）作用説明用の模式図を示す、（ｂ）中心Ｑよりバネ押えまでの所定距離を示す。
【図１０】第４の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）さらに負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｄ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図１１】第５の実施形態に係るリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図１２】従来技術におけるリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す、（ｄ）負荷から解放され元の状態に復帰したときを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るリンク機構を図１〜図５に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、ロボットアームのリンク機構１０は、一対のリンクとして２つのリンク部材１１、１２を備え、リンク部材１１、１２は一端部側で回転軸１３によって相対回動可能に連結されている。なお、回転軸１３は、リンクを相対回動可能に連結する連結部材に相当する。
【００２２】
リンク部材１１、１２間には、ねじりコイルバネ１４が装着されている。ねじりコイルバネ１４は、リンク間に配設されリンクに対して弾性力を付与し２つの腕部を有する回動バネに相当し、一方の腕部が他方の腕部に対して回動変位するバネである。
ねじりコイルバネ１４は、図３に示すように、巻線形成されたコイル部１４ａとコイル部より外部に突出形成された２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有し、同一形状をしたねじりコイルバネを上下に２段並列に形成したものである。一方の腕部１４ｃは先端側が屈曲して形成された変形部１４ｄをそれぞれ有し、他方の腕部１４ｂは直線状に形成され上下２段のねじりコイルバネのそれぞれの端部が連結された構造を有している。
【００２３】
リンク部材１１は、両端部に回転軸１３及び駆動軸１７を挿通するための軸孔が形成された断面略矩形のブロック体であり、このブロック体の長辺側の端部に固定側バネ押え１５がボルト２４によって取り付け固定されている。一方、リンク部材１２は、両端部に回転軸１３、２１を挿通するための軸孔が形成され、軸孔の軸心方向に対して中心部が繰り抜かれてバネ収容室１２ａが形成されたコの字型のブロック体であり、このバネ収容室１２ａに可動側バネ押え１６が取り付け固定されている。
図２に示すように、ねじりコイルバネ１４のコイル部１４ａ及び腕部１４ｃはバネ収容室１２ａに収容配置され、リンク部材１１、１２を回動可能に連結する回転軸１３にコイル部１４ａが挿通された状態にある。このとき、回転軸１３の軸心Ｐに対してねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑをずらして設定されている。そして、一方の腕部１４ｂは、リンク部材１１とリンク部材１１に設けられた固定側バネ押え１５の間に挟まれた状態でリンク部材１１に固定されており、他方の腕部１４ｃは、リンク部材１２に設けられた可動側バネ押え１６と当接するが、可動側バネ押え１６には固定されていない状態に配置されている。
【００２４】
ねじりコイルバネ１４の２つの腕部１４ｂ、１４ｃ間の角度をバネ角度αとすれば、このバネ角度αを小さくする方向の負荷がかかった時には、その負荷に抗してバネ角度αが大きくなる方向の弾性力が作用する。
図１はリンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間の角度をリンク角度βとすれば、リンク角度βは約９０°に設定されている。なお、リンク角度βは回転軸１３の中心を通りリンク部材１１、１２の長手方向へ延びる直線を引いた時にこの２つの直線のなす角度を指している。また、このとき、ねじりコイルバネ１４にも同様に負荷がかからず、バネ角度αは約９０°に設定された状態にある。
【００２５】
リンク部材１１の回転軸１３とは反対の端部側は駆動軸１７と連結されており、リンク部材１１は駆動軸１７に固着された状態にある。駆動軸１７はベース部材１８に回転可能に支持されている。駆動軸１７は複数個のギア列１９を介して回転駆動源としてのモータ２０と連結されている。なお、ギア列１９及びモータ２０を保持するケーシング２３はベース部材１８に固定されている。
一方、リンク部材１２の回転軸１３とは反対の端部側は回転軸２１を介して別のリンク部材２２に回動可能に連結されている。図示しないが、リンク部材２２はロボットアームの被駆動部に連結されている。
【００２６】
モータ２０の回転駆動に伴い駆動軸１７が時計回り方向（右回り）に回転されると、駆動軸１７と連結されたリンク部材１１、１２、２２の全体が時計回り方向に回動すると共に、ロボットアームの被駆動部も時計回り方向に回動される。また、ロボットアームの被駆動部が対象物の荷重を受けて、被駆動部に回動方向に抗する負荷がかかると、この負荷に感応してリンク部材１１、１２はねじりコイルバネ１４のバネ弾性力に抗して回転軸１３とは反対側の端部が互いに接近し、リンク部材１１、１２間のリンク角度βが小さくなる方向に駆動される。
これに伴い、ねじりコイルバネ１４のバネ角度αは小さくなる方向に変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置が変形部１４ｄの方向にスライド移動する。なお、変形部１４ｄは腕部１４ｃが可動側バネ押え１６から離れる側に曲って形成されており、リンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側、即ち、図１において上側に曲った形状を有している。
【００２７】
次に、可動側バネ押え１６と腕部１４ｃの当接位置について、図４の模式図に基づき説明する。図４は図１及び図２で示されるリンク機構１０の要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものであり、図１及び図２に示す同一の構成要素については同一の符号を用いている。
図４において、回転軸１３の中心軸をＰとし、ねじりコイルバネ１４の回動中心をＱとすれば、ＰとＱとはずれた位置にあり、このＰとＱとを通る直線を引いて直線ｍとする。なお、中心Ｑはコイル部１４ａの中心にほぼ一致した位置にある。図４における直線ｍより変形部１４ｄを有する側（ねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑから回転軸１３の中心軸Ｐを見た場合の右手側）の斜線部で示される領域を領域Ｒとする。回転軸１３の中心軸Ｐはリンク部材１１、１２の回動中心である。
【００２８】
図４は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しているが、リンク部材１１、１２間に負荷がかかるとリンク部材１２が反時計回り方向（左回リ）に回動される。
リンク部材１２の回動中心Ｐとねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑがずれているため、可動側バネ押え１６が領域Ｒの範囲を左回りに動く場合において、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置は、腕部１４ｃの先端側に移動する。そして、移動する部分に変形部１４ｄが形成されていることにより、当接位置は変形部１４ｄを通過して先端側に移動する。
これは、可動側バネ押え１６におけるリンク部材１２の回動中心Ｐ側端部を１６ａとすれば、端部１６ａの回動軌跡が変形部１４ｄの回動軌跡に交わり、変形部１４ｄの回動軌跡に対して端部１６ａの回動軌跡が遠ざかる方向に移動することによる。なお、図４において、変形部１４ｄの回動軌跡を軌跡Ｋ１として破線で示し、端部１６ａの回動軌跡を軌跡Ｋ２として実線で示している。
【００２９】
次に、上記構成を有するロボットアームのリンク機構１０について図５を用いて作用説明を行う。なお、図５は図４と同様な模式図である。
図５（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ１４は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。なお、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置をＳとすると、当接位置Ｓは変形部１４ｄより根元側にある。
ここで、駆動軸１７が回転駆動されることによりロボットアームの被駆動部も時計回り方向に回動される。また、被駆動部に回動方向に抗する負荷がかかると、この負荷に感応してリンク部材１１、１２間のリンク角度β及びねじりコイルバネ１４のバネ角度αが小さくなる方向に駆動されるが、このような状態を負荷のかかった状態とする。
【００３０】
次に、図５（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βが小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ１４はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｓが変形部１４ｄを通過し腕部１４ｃの先端側に移動する。
ところで、変形部１４ｄはリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側、即ち図５（ｂ）において左側に曲った形状を有しているので、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｓが変形部１４ｄを通過し腕部１４ｃの先端側に移動した時には、β≒３５°に対してα≒６５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
【００３１】
次に、図５（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ１４はさらに変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｓが更に先端側にスライド移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒４５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
ここで、図５（ａ）の状態〜図５（ｃ）の状態に至るリンク変位角度Δβとバネ変位角度Δαを計算してみると、リンク変位角度Δβ＝９０°―０°＝９０°となりバネ変位角度Δα＝９０°―４５°＝４５°となる。なお、リンク変位角度Δβ及びバネ変位角度Δαは初期状態におけるβ＝９０°及びα＝９０°からの変位した角度をそれぞれ指すものとする。よって、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより小さくすることができる。
一方、腕部１４ｃに変形部１４ｄが形成されておらず腕部１４ｃが直線形状の場合には、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより小さくすることができるが、腕部１４ｃに変形部１４ｄを形成した場合と比較して効果が小さい。
【００３２】
このように、ねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑを回転軸１３の中心軸Ｐからずらして設定し、可動側バネ押え１６と当接する一方の腕部１４ｃに変形部１４ｄを設けることにより、リンク変位角度ΔβをΔβ＝９０°の状態を維持しつつ、バネ変位角度ΔαをΔα＝４５°と小さく設定できるので、繰り返し使用に伴うバネの塑性変形を低減することができる。従って、従来技術と比較して、リンクの可動範囲が広い場合であってもバネの塑性変形を低減することができる。
【００３３】
この第１の実施形態に係るリンク機構１０によれば以下の効果を奏する。
（１）ねじりコイルバネ１４の中心Ｑを回転軸１３の中心軸Ｐからずらして設定し、可動側バネ押え１６と当接する一方の腕部１４ｃに変形部１４ｄを設け、変形部１４ｄをリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側に曲った形状とすることにより、リンク変位角度ΔβをΔβ＝９０°の状態を維持しつつ、バネ変位角度ΔαをΔα＝４５°とリンク変位角度Δβより小さく設定できる。従って、従来技術と比較して、リンクの可動範囲が広い場合であっても繰り返し使用に伴うバネの塑性変形を低減することができる。なお、低減とはゼロになることも含める。
（２）ねじりコイルバネ１４の一方の腕部１４ｃに形成された変形部１４ｄが屈曲して形成されているので、腕部１４ｃの先端側を折り曲げるだけで簡単に製造可能である。
（３）ねじりコイルバネ１４の２つの腕部１４ｂ、１４ｃの一方の腕部１４ｂをリンク部材１１に設けられた固定側バネ押え１５に固定配置し、他方の腕部１４ｃをリンク部材１２に設けられた可動側バネ押え１６と当接するが、可動側バネ押え１６には固定されていない状態に配置されているので、取り付けが簡単である。
（４）回動バネがねじりコイルバネ１４なので、取り扱いが簡単であり、線径やコイル巻数やコイル径などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能である。
（５）ねじりコイルバネ１４はコイル部１４ａと２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有し、同一形状をしたねじりコイルバネを同軸上に上下に２段並列して設けられているので、ねじりコイルバネ１４の線径やコイル径等を変更してばね定数を大きくすることなく、２段並列に設けるだけでバネ強度を向上させることが可能である。また、並列配置の場合には、各バネにはリンク間に作用する荷重の大きさよりも小さくてその合力が上記荷重に等しくなるように分担して作用するので、各バネのバネ強度を小さくすることも可能である。
（６）リンク部材１１は一端部側で回転軸１３を中心にリンク部材１２に対して回動可能に連結され、他端部側は駆動軸１７を介してモータ２０と連結されると共に、リンク部材１２は一端部側で回転軸１３を中心にリンク部材１１に対して回動可能に連結され、他端部側は回転軸２１を介してロボットアームの被駆動部と接続されたリンク部材２２と連結されている。このため、モータ２０を回転駆動することにより、被駆動部が時計回り方向に回動される。また、被駆動部に回動方向に抗する負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βが可動範囲内でリンク角度βを小さくする方向に変位されて、ロボットアームの被駆動部に加わる駆動力を調整させることが可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るリンク機構３０を図６に基づいて説明する。図６は図５と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第１の実施形態におけるねじりコイルバネ１４の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、この実施形態におけるねじりコイルバネ３１は、コイル部３１ａと２つの腕部３１ｂ、３１ｃを有し、一方の腕部３１ｂは直線状に形成され、他方の腕部３１ｃは先端側が湾曲して形成された変形部３１ｄを有している。
コイル部３１ａに回転軸１３が挿通されると共に、回転軸１３の中心軸Ｐに対してコイル部３１ａの中心Ｑをずらして設定されている。そして、一方の腕部３１ｂは、リンク部材１１に設けられた固定側バネ押え１５に固定されており、他方の腕部３１ｃは、リンク部材１２に設けられた可動側バネ押え１６と当接するが、可動側バネ押え１６には固定されていない状態に配置されている。この実施形態は、第１の実施形態と比較して変形部３１ｄの形状を異ならせたものである。
【００３６】
図６（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ３１は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。
【００３７】
次に、図６（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βを小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ３１はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔが変形部３１ｄの方向にスライド移動する。
ところで、変形部３１ｄはリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側、即ち図６（ｂ）において左側に連続的に湾曲した形状を有しているので、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔの腕部３１ｃの先端側への移動をスムースに行わせることが可能である。このため、リンクに加わる急激な弾性力の変動を小さくすることができる。この場合には、β≒３５°に対してα≒６５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
【００３８】
次に、図６（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ３１はさらに変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔが変形部３１ｄ上を腕部３１ｃの先端側に移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒４５°となり、バネ角度αがリンク角度βより大きくなる。従って、リンク変位角度Δβ＝９０°に対してバネ変位角度Δα＝４５°となり、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより小さくすることができる。
これは、可動側バネ押え１６におけるリンク部材１２の回動中心Ｐ側端部１６ａの回動軌跡が、変形部３１ｄと直線状部分の連結部分の回動軌跡（変形部３１ｄのうちの１点の回動軌跡）に交わり、変形部３１ｄの回動軌跡に対して端部１６ａの回動軌跡が遠ざかる方向に移動することによる。
【００３９】
このように、ねじりコイルバネ３１の腕部３１ｃに形成される変形部３１ｄを湾曲形状とすることにより、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔの腕部３１ｃの先端側への移動をスムースに行わせることが可能であり、リンクに加わる急激な弾性力の変動を小さくすることが可能である。
その他の作用効果は第１の実施形態と同等であり、説明を省略する。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るリンク機構４０を図７及び図８に基づいて説明する。図７及び図８は図４及び図５と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第１の実施形態におけるねじりコイルバネ１４の形状を変更し変形部を２つの腕部に設けたものである。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００４１】
図７に示すように、この実施形態におけるねじりコイルバネ４４は、コイル部４４ａと２つの腕部４４ｂ、４４ｃを有し、腕部４４ｂ、４４ｃには先端側が屈曲して形成された変形部４４ｄ、４４ｅをそれぞれ有している。
コイル部４４ａに回転軸４３が挿通されると共に、回転軸４３の中心軸Ｐ１に対してねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１をずらして設定し、回転軸４３とコイル部４４ａとの間に偏心スリーブ４７を介在させてねじりコイルバネ４４の中心部を回転軸４３に固定配置してある。
偏心スリーブ４７は円柱状の部材に軸孔が偏心形成された筒状の部材であり、偏心スリーブ４７の軸孔に回転軸４３を挿通させると共にコイル部４４ａ内に外周部を嵌め込んで、回転軸４３に固定配置されたものである。そして、腕部４４ｂ、４４ｃは、リンク部材４１、４２に設けられた可動側バネ押え４５、４６とそれぞれ当接するが、可動側バネ押え４５、４６には固定されていない状態に配置されている。
【００４２】
図７において、中心Ｐ１と中心Ｑ１とを通る直線ｍ１を引き、直線ｍ１より変形部４４ｅを有する側（ねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１から回転軸４３の中心軸Ｐ１を見た場合の右手側）にある範囲を領域Ｒ１とし、直線ｍ１より変形部４４ｄを有する側（ねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１から回転軸４３の中心軸Ｐ１を見た場合の左手側）にある範囲を領域Ｒ２とする。
図７は、リンク部材４１、４２間に負荷がかからない初期状態を示しているが、リンク部材４１、４２間に負荷がかかるとリンク部材４２が反時計回り方向（左回リ）に回動されるとともに、リンク部材４１が時計回り方向（右回リ）に回動される。
【００４３】
リンク部材４１、４２の回動中心Ｐ１とねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１とがずれているため、可動側バネ押え４６が領域Ｒ１の範囲を左回りに動く場合において、腕部４４ｃと可動側バネ押え４６との当接位置は、腕部４４ｃの先端側に移動する。そして、移動する部分に変形部４４ｅが形成されていることにより、当接位置は変形部４４ｅを通過して先端側に移動する。また、可動側バネ押え４５が領域Ｒ２の範囲を右回りに動く場合において、腕部４４ｂと可動側バネ押え４５との当接位置は、腕部４４ｂの先端側に移動する。そして、移動する部分に変形部４４ｄが形成されていることにより、当接位置は変形部４４ｄを通過して先端側に移動する。
【００４４】
次に、上記構成を有するロボットアームのリンク機構４０について図８を用いて作用説明を行う。
図８（ａ）は、リンク部材４１、４２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材４１、４２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ４４は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。
【００４５】
次に、図８（ｂ）で示すように、リンク部材４１、４２間にリンク角度βを減少する方向の負荷がかかりリンク角度βが最小（β＝０°）となったときの状態を示している。このとき、ねじりコイルバネ１４はバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部４４ｂ、４４ｃと可動側バネ押え４５、４６との当接位置は変形部４４ｄ、４４ｅを通過して先端側にスライド移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒８０°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
ここで、図８（ａ）の状態〜図８（ｂ）の状態に至るリンク変位角度Δβとバネ変位角度Δαを計算してみると、リンク変位角度Δβ＝９０°―０°＝９０°となりバネ変位角度Δα＝９０°―８０°＝１０°となる。よって、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより大幅に小さくすることができる。
【００４６】
このように、ねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１を回転軸４３の中心軸Ｐ１からずらして設定するとともに、ねじりコイルバネ４４の中心部を固定配置し、可動側バネ押え４５、４６と当接する２つの腕部４４ｂ、４４ｃに変形部４４ｄ、４４ｅをそれぞれ設けることにより、リンク変位角度ΔβをΔβ＝９０°の状態を維持しつつ、バネ変位角度ΔαをΔα＝１０°と大幅に小さく設定できるので、繰り返し使用に伴うバネの塑性変形を一層低減することができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るリンク機構５０を図９及び図１０に基づいて説明する。図９及び図１０は図４及び図５と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第１の実施形態における可動側バネ押え１６の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００４８】
図９（ａ）に示すように、この実施形態における可動側バネ押え５１は、長尺方向の長さを長くしたものである。即ち、回動中心Ｑ側の端部５１ａは、回動中心Ｑから可動側バネ押え５１に直角に交わる直線を引いたときに、その交点ｈより直線ｍに近づく側（図９（ａ）では下側）に位置するように形成されている。また、端部５１ａとは反対側の端部５１ｂは、ねじりコイルバネ１４の腕部１４ｃの変形部１４ｄより先端側の端部から可動側バネ押え５１に直角に交わる直線を引いたときに、その交点の近傍まで延びて形成されている。
ここで、中心Ｐと中心Ｑとを通る直線ｍに対して直角に交わるとともに中心Ｐを通る直線ｎを引き、直線ｎに対して中心Ｑとは反対側の領域を斜線で示す領域Ｒ３とする。可動側バネ押え５１が領域Ｒ３の範囲を左回りに動く場合において、ねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌは長くなる。なお、距離Ｌは、回動中心Ｑと交点ｈとの直線距離に相当する。
【００４９】
図９（ｂ）に示すように、腕部１４ｃにおける変形部１４ｄまでの長さをｒ１、変形部１４ｄの角度をｇ°、コイル部１４ａの半径をｒ０とし、可動側バネ押え５１が腕部１４ｃにおける変形部１４ｄより先端側全体と面接触状態にある時の、中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌ０は、Ｌ０＝Ｌ１＋Ｌ２となる。このとき、Ｌ１＝ｒ０ｃｏｓ（１８０°―ｇ°）、Ｌ２＝ｒ１ｓｉｎ（１８０°―ｇ°）となり、Ｌ１、Ｌ２ともに一定値となることにより、Ｌ０も一定値となる。このＬ０が所定距離に相当する。
距離ＬがＬ０より小さい状態が第１状態に相当し、このとき腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部１４ｄより根元側と当接し、距離ＬがＬ０より大きい状態が第２状態に相当し、このとき腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部１４ｄより先端側と当接する。
【００５０】
次に、上記構成を有するリンク機構５０について図１０を用いて作用説明を行う。
図１０（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ１４は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。なお、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部１４ｄより根元側にある。
次に、図１０（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βが小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ１４はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部１４ｄ側に移動し変形部１４ｄと当接した状態となる。このとき、β＝６０°に対してα＝７２°となる。
【００５１】
次に、図１０（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部１４ｄを通過し腕部１４ｃの先端側に移動する。このとき、可動側バネ押え５１が腕部１４ｃにおける変形部１４ｄより先端側全体と面接触状態にあり、Ｌ＝Ｌ０となっている。このとき、β＝３５°に対してα＝５６°となる。
次に、図１０（ｄ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ１４はさらに変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が更に先端側にスライド移動し、可動側バネ押え５１は腕部１４ｃの先端側端部と当接した状態となる。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα＝２５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
【００５２】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に変化するにしたがい、回動中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌは、長くなる。Ｌ＜Ｌ０である図１０（ａ）、図１０（ｂ）の状態が第１状態に相当し、Ｌ≧Ｌ０である図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の状態が第２状態に相当する。
このように、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は、第１状態から第２状態へ連続的に滑らかに変化する。
【００５３】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係るリンク機構６０を図１１に基づいて説明する。図１１は図１０と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第４の実施形態におけるねじりコイルバネ１４の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。即ち、第４の実施形態におけるねじりコイルバネ１４に代えて、第３の実施形態におけるねじりコイルバネ３１を置き換えたものである。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００５４】
図１１（ａ）に示すように、この実施形態におけるねじりコイルバネ３１は、コイル部３１ａと２つの腕部３１ｂ、３１ｃを有し、一方の腕部３１ｂは直線状に形成され、他方の腕部３１ｃは先端側が湾曲して形成された変形部３１ｄを有している。
また、可動側バネ押え５１は第４の実施形態と同様に、長尺方向の長さを長くしたものである。
図１１（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ３１は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。なお、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部３１ｄより根元側にある。
【００５５】
次に、１１（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βが小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ３１はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部３１ｄと当接した状態となる。このとき、β＝３５°に対してα＝６５°となる。
次に、図１１（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ３１はさらに変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部３１ｄ上を腕部３１ｃの先端側に移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒４５°となり、バネ角度αがリンク角度βより大きくなる。
【００５６】
ところで、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に変化するにしたがい、回動中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌは、長くなる。
リンク部材１２の左回り方向への回動に伴い、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は、腕部３１ｃにおける変形部３１ｄより根元側より、変形部３１ｄとの当接を経て、変形部３１ｄの先端側に移動する。変形部３１ｄが湾曲形状とされていることにより、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置の腕部３１ｃの先端側への移動をスムースに行わせることが可能である。
また、第２の実施形態と比較して、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が可動側バネ押え５１の長尺方向の中間位置近傍にあるので、可動側バネ押え５１を介してねじりコイルバネ３１の弾性力をリンク部材１２に安定して伝達することが可能である。
【００５７】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 第１の実施形態では、ねじりコイルバネ１４をコイル部１４ａと２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有し、同一形状をしたねじりコイルバネを上下に２段並列して設けるものとして説明したが、バネは１段だけでも良いし、３段以上並列に配設しても良い。また、別々のねじりコイルバネを複数段並列に配置しても良い。
○ 第１〜第５の実施形態では、回動バネとしてねじりコイルバネを使用するとして説明したが、板バネを使用しても良い。板バネの場合には、板厚などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能であり、取り扱いが簡単である。
○ 第１、第３の実施形態におけるねじりコイルバネの変形部の屈曲形状及び第２の実施形態におけるねじりコイルバネの変形部の湾曲形状は、ねじりコイルバネの仕様（線径、コイル巻数、コイル径、バネ材料等）やリンク機構の仕様（可動範囲、負荷、リンク長等）を考慮して最も適切な形状に設定されるものであり、第１〜第３の実施形態で説明したリンク角度β及びバネ角度αは一例でありこれに限定されるものではない。
○ 第１の実施形態では、ねじりコイルバネ１４の一方の腕部１４ｂを固定側バネ押え１５に固定配置するとして説明したが、第３の実施形態のような偏心スリーブ４７を用いてねじりコイルバネ１４を回転軸１３に固定配置させても良い。
○ ねじりコイルバネの腕部に形成される変形部としての屈曲部は複数形成されていても良い。
○ ねじりコイルバネの腕部に変形部としての湾曲部が形成されている場合には、湾曲部が形成された腕部とバネ押えとの当接位置は、常に湾曲部に位置するようになっていても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１０ リンク機構
１１ リンク部材
１２ リンク部材
１３ 回転軸
１４ ねじりコイルバネ
１４ｂ、１４ｃ 腕部
１４ｄ 変形部
１５ 固定側バネ押え
１６ 可動側バネ押え
α バネ角度
β リンク角度
Ｐ 回転軸の中心軸
Ｑ ねじりコイルバネの回動中心
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バネを用いたリンク機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された従来技術においては、可動範囲が制限されている可動体、例えばロボットハンド、特に多指ロボットハンドの指の駆動系に適用しうるリンク式無段変速機が開示されている。リンク式無段変速機は、入力リンク部材と出力リンク部材とを備え、入力リンク部材は第１及び第２リンク要素と、第１及び第２リンク要素を相対回動可能に連結する回転軸と、回転軸に装着され第１及び第２リンク要素間の角度を大きくする方向に付勢するねじりコイルバネとから構成されている。
出力リンク部材に負荷がかからない時には、入力リンク部材の第１及び第２リンク要素間のリンク角度がねじりコイルバネの弾性力によって大きく保たれ、高速に動作させることができる。また、出力リンク部材に負荷がかかると、その負荷に感応して第１及び第２リンク要素がねじりコイルバネのバネ弾性力に抗してリンク角度を小さくする方向に駆動され、出力リンク部材に伝達される出力トルクが増大するとしている。
【０００３】
このように、相対回動可能に連結された一対のリンクに用いられるねじりコイルバネの挙動について、図１２で示す模式図に基づいて説明を行う。図１２（ａ）に示すように、ねじりコイルバネ７４はコイル部と２つの腕部を有し、コイル部は回転軸７３に装着され、２つの腕部はリンク７１、７２に固定されたバネ押え７１ａ、７２ａとそれぞれ当接した状態にある。バネ押え７１ａ、７２ａを介してねじりコイルバネ７４のねじりモーメントがリンク７１、７２に伝達される。図１２（ａ）は、一対のリンク７１、７２を相対回動可能に連結する回転軸７３に装着されたねじりコイルバネ７４がバネ弾性力に抗する負荷を受けていない初期状態を示しており、このときリンク７１、７２間のリンク角度は最大となっている。なお、この状態におけるリンク７１、７２間のリンク角度及びねじりコイルバネ７４の２つの腕部間のバネ角度を共に９０°とし、回転軸７３の中心とねじりコイルバネ７４の回動中心とは一致しているものとする。次に、図１２（ｂ）で示すように、リンク７１、７２間のリンク角度を小さくする方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ７４はバネ弾性力に抗してバネ角度が小さくなる方向に変形する。次に、図１２（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク７１、７２間のリンク角度は最小（＝０°）となると共に、ねじりコイルバネ７４はさらに変形しバネ角度も最小（＝０°）となる。このように、リンクの変位角度が９０°に設定されているとき、ねじりコイルバネ７４の変位角度も９０°となっている。このように、従来技術においては、リンクの変位角度とバネの変位角度とは等しく、共に９０°となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９０５６２号公報（第４〜６頁、図１〜図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記構造を有する従来技術においては、ねじりコイルバネ７４の変位角度が９０°と大きいため、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に至る動作が繰り返し行われた場合には、図１２（ｄ）に示すように、負荷から解放されてもリンク７１、７２が元のリンク角度９０°の状態に復帰しない問題が発生する恐れがある。これは、ねじりコイルバネ７４の変位角度が９０°と大きいために塑性変形を起し、負荷を取り去っても元のバネ角度９０°の状態に戻らないためである。このため、初期状態におけるねじりコイルバネ７４のバネ角度は９０°以下となり、リンク機構に角度γだけ遊びが発生しリンクの変位角度を９０°に維持できない問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、バネの塑性変形を低減することができるリンク機構の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、一対のリンクと、前記一対のリンクを相対回動可能に連結する連結部材と、２つの腕部を有し前記一対のリンクのうち少なくとも一方のリンクを前記一対のリンクの回動方向に付勢する回動バネと、前記各リンクに設けられ前記腕部と当接するバネ押えとを備えたリンク機構において、前記一対のリンクの回動中心と前記回動バネの回動中心とがずれるように設定され、少なくとも一方の前記腕部に、該腕部が前記バネ押えから離れる側に曲った変形部が形成され、前記変形部が形成された腕部側のリンクが、前記腕部が前記バネ押えから離れる側に回動するのに伴い、前記変形部が形成された腕部と前記バネ押えとの当接位置が前記変形部を通過もしくは変形部上を移動し、前記腕部の先端側に移動することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、一対のリンクの回動中心としての連結部材の中心と回動バネの回動中心とがずらして設定されており、変形部が形成された腕部側のリンクが連結部材を中心に該腕部がバネ押えから離れる側に回動するのに伴って、変形部が形成された腕部とバネ押えとの当接位置が変形部を通過もしくは変形部上を移動し、腕部の先端側に移動する。従って、例えば、バネの弾性力に抗してリンク間のリンク角度が小さくなる方向へ各リンクを回動操作したときには、変形部が形成された腕部とバネ押えとの当接位置は腕部の先端側に移動することになる。なお、回転バネとは、例えばねじりコイルバネのように、一対の腕部を備え、一方の腕部が他方の腕部に対して相対的に回動変位するバネを指している。
ところで、腕部に形成された変形部は、該腕部がバネ押えから離れる側に曲って形成されているので、リンク角度が小さくなる方向に変位するにつれて、腕部とバネ押えとの当接位置は変形部を通過して腕部の先端側の腕部がバネ押えから離れる側に曲って形成された部分と当接した状態となる。このときバネ角度はリンク角度よりも大きくなって、バネ変位角度はリンク変位角度よりも小さくなる。なお、バネ角度とは２つの腕部のなす角度を指し、バネ変位角度及びリンク変位角度とはバネ及びリンクが変位した角度を指している。
このように、バネの変位角度をリンクの変位角度より小さく設定することができ、バネの塑性変形を低減することができる。
なお、一対のリンクの回動中心と回動バネの回動中心とがずれるとは、リンクの回動中心軸の軸方向にずれるのではなく、リンクの回動中心軸に対して直角な面の方向にずれることを指す。なお、リンクの回動中心軸とバネの回動中心軸は必ずしも平行でなくてもよい。リンクの可動範囲において腕部とバネ押えとが当接して同様の効果を奏すれば良く、例えば交差したり、ねじれの関係にあっても良い。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のリンク機構において、前記変形部が形成された腕部側のリンクの可動範囲が前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が長くなる領域を少なくとも含み、前記リンクの回動に伴い前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が所定距離より小さい第１状態と所定距離以上の第２状態となることを特徴とする。
所定距離とは、腕部とバネ押えとが変形部より根元側で当接する状態と、腕部とバネ押えとが変形部で当接する、もしくは変形部を越えて先端側で当接する状態との変化点となる距離である。例えば、回動バネとしてねじりコイルバネを用いたリンク機構の場合、所定距離とは、変形部までの距離×ｓｉｎ（１８０°―変形部の角度）＋コイル部の半径×ｃｏｓ（１８０°―変形部の角度）で表されるものとする。
請求項２記載の発明によれば、回動バネの回動中心とバネ押えとの距離が長くなる領域をリンクが回動するときに、回動バネの回動中心とバネ押えとの距離は、腕部における変形部までの距離と変形部の角度とによって決まる所定距離より短い第１状態と、所定距離以上の第２状態に変化する。従って、第１状態においては、腕部とバネ押えとの当接位置は変形部より根元側となり、第２状態においては、腕部とバネ押えとの当接位置は変形部を越えて先端側もしくは変形部上となり、第１状態から第２状態へは連続的に滑らかに変化する。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のリンク機構において、前記バネ押えの前記リンクの回動中心側端部の回動軌跡が、前記変形部の回動軌跡に交わることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、バネ押えのリンクの回動中心側端部（略してバネ押えの端部とする）の回動軌跡が、変形部の回動軌跡に交わるので、変形部の回動軌跡に対してバネ押えの端部の回動軌跡が交わったのち遠ざかる方向に変化することになり、リンクの回動に伴いバネ押えが変形部を通過して腕部の先端側に移動することになる。
なお、バネ押えの端部の回動軌跡とは、バネ押えがリンクの回動中心を中心に回動するときの端部の描く軌跡のことを指し、変形部の回動軌跡とは、バネがバネの回動中心を中心として回動変位するときの変形部の描く軌跡のことを指す。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記２つの腕部のうち、一方の腕部を前記バネ押えに固定配置し、他方の腕部に変形部が形成されたことを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、２つの腕部の一方をバネ押えに固定配置し、他方に変形部を形成すればよいので、取り付けが簡単であり作業工数を削減可能である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネの２つの腕部を連結する連結部を前記連結部材に固定配置し、前記２つの腕部にそれぞれ前記変形部を形成したことを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、２つの腕部を連結する連結部を連結部材に固定配置し、２つの腕部にそれぞれ変形部が形成されているので、各リンクが回動操作されてリンク角度が小さくなる方向へ変位したときには、腕部とバネ押えとの当接位置が変形部を通過もしくは変形部上を移動し、腕部の先端側に共に移動する。従って、バネの変位角度を一層小さくすることが可能であり、バネの塑性変形を確実に低減可能である。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記変形部が屈曲して形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明によれば、バネの変形部が屈曲して形成されているので、バネの腕部を折り曲げるだけで簡単に製造可能であり、製造工数を削減可能である。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記変形部が湾曲して形成されていることを特徴とする。
請求項７記載の発明によれば、バネの変形部が湾曲して形成されているので、バネ押えとの当接位置のバネの先端側への移動をスムースに行わせることが可能である。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネが前記回動バネの回動中心軸と同軸上に並列して複数設けられていることを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、回動バネの線径や板厚等を変更してばね定数を大きくすることなく、並列配置するだけでバネ強度を向上させることが可能である。なお、並列配置とは、複数の回動バネの回動中心軸が同軸上に並ぶように、複数の回動バネがリンク間に平行して配置された状態のことを指す。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネが、ねじりコイルバネにより形成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明によれば、回動バネがねじりコイルバネなので、取り扱いが簡単であり、線径やコイル巻数やコイル径などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能である。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記回動バネが、板バネにより形成されていることを特徴とする。
請求項１０記載の発明によれば、回動バネが板バネなので、取り扱いが簡単であり、板厚などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能である。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリンク機構において、前記一対のリンクの一方がロボットアームの回転駆動源に連結されていると共に、前記一対のリンクの他方が前記ロボットアームの被駆動部に連結されていることを特徴とする。
請求項１１記載の発明によれば、一対のリンクの一方に連結されたロボットアームの回転駆動源を回転駆動することにより、リンク間のリンク角度を可動範囲内で変位させて、一対のリンクの他方に連結されたロボットアームの被駆動部に加わる駆動力を調整させることが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回動バネの回動中心を連結部材の中心からずらして設定し、バネの腕部に変形部を設けることにより、バネの変位角度をリンクの変位角度より小さく設定することができ、バネの塑性変形を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係るリンク機構の要部構成を示す正面図である。
【図２】第１の実施形態に係るリンク機構の要部構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るねじりコイルバネの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。
【図５】第１の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図６】第２の実施形態に係るリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図７】第３の実施形態に係るリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。
【図８】第３の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図９】第４の実施形態に係るリンク機構の中心Ｑよりバネ押えまでの距離を説明するための模式図である。（ａ）作用説明用の模式図を示す、（ｂ）中心Ｑよりバネ押えまでの所定距離を示す。
【図１０】第４の実施形態に係るリンク機構の作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）さらに負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｄ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図１１】第５の実施形態に係るリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す。
【図１２】従来技術におけるリンク機構の要部構成及び作用説明用の模式図である。（ａ）負荷が作用しない初期状態を示す、（ｂ）負荷が作用し変位した時の状態を示す、（ｃ）負荷が作用し最大に変位した時の状態を示す、（ｄ）負荷から解放され元の状態に復帰したときを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るリンク機構を図１〜図５に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、ロボットアームのリンク機構１０は、一対のリンクとして２つのリンク部材１１、１２を備え、リンク部材１１、１２は一端部側で回転軸１３によって相対回動可能に連結されている。なお、回転軸１３は、リンクを相対回動可能に連結する連結部材に相当する。
【００２２】
リンク部材１１、１２間には、ねじりコイルバネ１４が装着されている。ねじりコイルバネ１４は、リンク間に配設されリンクに対して弾性力を付与し２つの腕部を有する回動バネに相当し、一方の腕部が他方の腕部に対して回動変位するバネである。
ねじりコイルバネ１４は、図３に示すように、巻線形成されたコイル部１４ａとコイル部より外部に突出形成された２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有し、同一形状をしたねじりコイルバネを上下に２段並列に形成したものである。一方の腕部１４ｃは先端側が屈曲して形成された変形部１４ｄをそれぞれ有し、他方の腕部１４ｂは直線状に形成され上下２段のねじりコイルバネのそれぞれの端部が連結された構造を有している。
【００２３】
リンク部材１１は、両端部に回転軸１３及び駆動軸１７を挿通するための軸孔が形成された断面略矩形のブロック体であり、このブロック体の長辺側の端部に固定側バネ押え１５がボルト２４によって取り付け固定されている。一方、リンク部材１２は、両端部に回転軸１３、２１を挿通するための軸孔が形成され、軸孔の軸心方向に対して中心部が繰り抜かれてバネ収容室１２ａが形成されたコの字型のブロック体であり、このバネ収容室１２ａに可動側バネ押え１６が取り付け固定されている。
図２に示すように、ねじりコイルバネ１４のコイル部１４ａ及び腕部１４ｃはバネ収容室１２ａに収容配置され、リンク部材１１、１２を回動可能に連結する回転軸１３にコイル部１４ａが挿通された状態にある。このとき、回転軸１３の軸心Ｐに対してねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑをずらして設定されている。そして、一方の腕部１４ｂは、リンク部材１１とリンク部材１１に設けられた固定側バネ押え１５の間に挟まれた状態でリンク部材１１に固定されており、他方の腕部１４ｃは、リンク部材１２に設けられた可動側バネ押え１６と当接するが、可動側バネ押え１６には固定されていない状態に配置されている。
【００２４】
ねじりコイルバネ１４の２つの腕部１４ｂ、１４ｃ間の角度をバネ角度αとすれば、このバネ角度αを小さくする方向の負荷がかかった時には、その負荷に抗してバネ角度αが大きくなる方向の弾性力が作用する。
図１はリンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間の角度をリンク角度βとすれば、リンク角度βは約９０°に設定されている。なお、リンク角度βは回転軸１３の中心を通りリンク部材１１、１２の長手方向へ延びる直線を引いた時にこの２つの直線のなす角度を指している。また、このとき、ねじりコイルバネ１４にも同様に負荷がかからず、バネ角度αは約９０°に設定された状態にある。
【００２５】
リンク部材１１の回転軸１３とは反対の端部側は駆動軸１７と連結されており、リンク部材１１は駆動軸１７に固着された状態にある。駆動軸１７はベース部材１８に回転可能に支持されている。駆動軸１７は複数個のギア列１９を介して回転駆動源としてのモータ２０と連結されている。なお、ギア列１９及びモータ２０を保持するケーシング２３はベース部材１８に固定されている。
一方、リンク部材１２の回転軸１３とは反対の端部側は回転軸２１を介して別のリンク部材２２に回動可能に連結されている。図示しないが、リンク部材２２はロボットアームの被駆動部に連結されている。
【００２６】
モータ２０の回転駆動に伴い駆動軸１７が時計回り方向（右回り）に回転されると、駆動軸１７と連結されたリンク部材１１、１２、２２の全体が時計回り方向に回動すると共に、ロボットアームの被駆動部も時計回り方向に回動される。また、ロボットアームの被駆動部が対象物の荷重を受けて、被駆動部に回動方向に抗する負荷がかかると、この負荷に感応してリンク部材１１、１２はねじりコイルバネ１４のバネ弾性力に抗して回転軸１３とは反対側の端部が互いに接近し、リンク部材１１、１２間のリンク角度βが小さくなる方向に駆動される。
これに伴い、ねじりコイルバネ１４のバネ角度αは小さくなる方向に変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置が変形部１４ｄの方向にスライド移動する。なお、変形部１４ｄは腕部１４ｃが可動側バネ押え１６から離れる側に曲って形成されており、リンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側、即ち、図１において上側に曲った形状を有している。
【００２７】
次に、可動側バネ押え１６と腕部１４ｃの当接位置について、図４の模式図に基づき説明する。図４は図１及び図２で示されるリンク機構１０の要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものであり、図１及び図２に示す同一の構成要素については同一の符号を用いている。
図４において、回転軸１３の中心軸をＰとし、ねじりコイルバネ１４の回動中心をＱとすれば、ＰとＱとはずれた位置にあり、このＰとＱとを通る直線を引いて直線ｍとする。なお、中心Ｑはコイル部１４ａの中心にほぼ一致した位置にある。図４における直線ｍより変形部１４ｄを有する側（ねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑから回転軸１３の中心軸Ｐを見た場合の右手側）の斜線部で示される領域を領域Ｒとする。回転軸１３の中心軸Ｐはリンク部材１１、１２の回動中心である。
【００２８】
図４は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しているが、リンク部材１１、１２間に負荷がかかるとリンク部材１２が反時計回り方向（左回リ）に回動される。
リンク部材１２の回動中心Ｐとねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑがずれているため、可動側バネ押え１６が領域Ｒの範囲を左回りに動く場合において、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置は、腕部１４ｃの先端側に移動する。そして、移動する部分に変形部１４ｄが形成されていることにより、当接位置は変形部１４ｄを通過して先端側に移動する。
これは、可動側バネ押え１６におけるリンク部材１２の回動中心Ｐ側端部を１６ａとすれば、端部１６ａの回動軌跡が変形部１４ｄの回動軌跡に交わり、変形部１４ｄの回動軌跡に対して端部１６ａの回動軌跡が遠ざかる方向に移動することによる。なお、図４において、変形部１４ｄの回動軌跡を軌跡Ｋ１として破線で示し、端部１６ａの回動軌跡を軌跡Ｋ２として実線で示している。
【００２９】
次に、上記構成を有するロボットアームのリンク機構１０について図５を用いて作用説明を行う。なお、図５は図４と同様な模式図である。
図５（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ１４は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。なお、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置をＳとすると、当接位置Ｓは変形部１４ｄより根元側にある。
ここで、駆動軸１７が回転駆動されることによりロボットアームの被駆動部も時計回り方向に回動される。また、被駆動部に回動方向に抗する負荷がかかると、この負荷に感応してリンク部材１１、１２間のリンク角度β及びねじりコイルバネ１４のバネ角度αが小さくなる方向に駆動されるが、このような状態を負荷のかかった状態とする。
【００３０】
次に、図５（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βが小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ１４はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｓが変形部１４ｄを通過し腕部１４ｃの先端側に移動する。
ところで、変形部１４ｄはリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側、即ち図５（ｂ）において左側に曲った形状を有しているので、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｓが変形部１４ｄを通過し腕部１４ｃの先端側に移動した時には、β≒３５°に対してα≒６５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
【００３１】
次に、図５（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ１４はさらに変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｓが更に先端側にスライド移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒４５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
ここで、図５（ａ）の状態〜図５（ｃ）の状態に至るリンク変位角度Δβとバネ変位角度Δαを計算してみると、リンク変位角度Δβ＝９０°―０°＝９０°となりバネ変位角度Δα＝９０°―４５°＝４５°となる。なお、リンク変位角度Δβ及びバネ変位角度Δαは初期状態におけるβ＝９０°及びα＝９０°からの変位した角度をそれぞれ指すものとする。よって、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより小さくすることができる。
一方、腕部１４ｃに変形部１４ｄが形成されておらず腕部１４ｃが直線形状の場合には、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより小さくすることができるが、腕部１４ｃに変形部１４ｄを形成した場合と比較して効果が小さい。
【００３２】
このように、ねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑを回転軸１３の中心軸Ｐからずらして設定し、可動側バネ押え１６と当接する一方の腕部１４ｃに変形部１４ｄを設けることにより、リンク変位角度ΔβをΔβ＝９０°の状態を維持しつつ、バネ変位角度ΔαをΔα＝４５°と小さく設定できるので、繰り返し使用に伴うバネの塑性変形を低減することができる。従って、従来技術と比較して、リンクの可動範囲が広い場合であってもバネの塑性変形を低減することができる。
【００３３】
この第１の実施形態に係るリンク機構１０によれば以下の効果を奏する。
（１）ねじりコイルバネ１４の中心Ｑを回転軸１３の中心軸Ｐからずらして設定し、可動側バネ押え１６と当接する一方の腕部１４ｃに変形部１４ｄを設け、変形部１４ｄをリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側に曲った形状とすることにより、リンク変位角度ΔβをΔβ＝９０°の状態を維持しつつ、バネ変位角度ΔαをΔα＝４５°とリンク変位角度Δβより小さく設定できる。従って、従来技術と比較して、リンクの可動範囲が広い場合であっても繰り返し使用に伴うバネの塑性変形を低減することができる。なお、低減とはゼロになることも含める。
（２）ねじりコイルバネ１４の一方の腕部１４ｃに形成された変形部１４ｄが屈曲して形成されているので、腕部１４ｃの先端側を折り曲げるだけで簡単に製造可能である。
（３）ねじりコイルバネ１４の２つの腕部１４ｂ、１４ｃの一方の腕部１４ｂをリンク部材１１に設けられた固定側バネ押え１５に固定配置し、他方の腕部１４ｃをリンク部材１２に設けられた可動側バネ押え１６と当接するが、可動側バネ押え１６には固定されていない状態に配置されているので、取り付けが簡単である。
（４）回動バネがねじりコイルバネ１４なので、取り扱いが簡単であり、線径やコイル巻数やコイル径などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能である。
（５）ねじりコイルバネ１４はコイル部１４ａと２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有し、同一形状をしたねじりコイルバネを同軸上に上下に２段並列して設けられているので、ねじりコイルバネ１４の線径やコイル径等を変更してばね定数を大きくすることなく、２段並列に設けるだけでバネ強度を向上させることが可能である。また、並列配置の場合には、各バネにはリンク間に作用する荷重の大きさよりも小さくてその合力が上記荷重に等しくなるように分担して作用するので、各バネのバネ強度を小さくすることも可能である。
（６）リンク部材１１は一端部側で回転軸１３を中心にリンク部材１２に対して回動可能に連結され、他端部側は駆動軸１７を介してモータ２０と連結されると共に、リンク部材１２は一端部側で回転軸１３を中心にリンク部材１１に対して回動可能に連結され、他端部側は回転軸２１を介してロボットアームの被駆動部と接続されたリンク部材２２と連結されている。このため、モータ２０を回転駆動することにより、被駆動部が時計回り方向に回動される。また、被駆動部に回動方向に抗する負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βが可動範囲内でリンク角度βを小さくする方向に変位されて、ロボットアームの被駆動部に加わる駆動力を調整させることが可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るリンク機構３０を図６に基づいて説明する。図６は図５と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第１の実施形態におけるねじりコイルバネ１４の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、この実施形態におけるねじりコイルバネ３１は、コイル部３１ａと２つの腕部３１ｂ、３１ｃを有し、一方の腕部３１ｂは直線状に形成され、他方の腕部３１ｃは先端側が湾曲して形成された変形部３１ｄを有している。
コイル部３１ａに回転軸１３が挿通されると共に、回転軸１３の中心軸Ｐに対してコイル部３１ａの中心Ｑをずらして設定されている。そして、一方の腕部３１ｂは、リンク部材１１に設けられた固定側バネ押え１５に固定されており、他方の腕部３１ｃは、リンク部材１２に設けられた可動側バネ押え１６と当接するが、可動側バネ押え１６には固定されていない状態に配置されている。この実施形態は、第１の実施形態と比較して変形部３１ｄの形状を異ならせたものである。
【００３６】
図６（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ３１は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。
【００３７】
次に、図６（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βを小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ３１はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔが変形部３１ｄの方向にスライド移動する。
ところで、変形部３１ｄはリンク角度βが小さくなるよう回動するときのリンク部材１２の回動方向側、即ち図６（ｂ）において左側に連続的に湾曲した形状を有しているので、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔの腕部３１ｃの先端側への移動をスムースに行わせることが可能である。このため、リンクに加わる急激な弾性力の変動を小さくすることができる。この場合には、β≒３５°に対してα≒６５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
【００３８】
次に、図６（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ３１はさらに変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔが変形部３１ｄ上を腕部３１ｃの先端側に移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒４５°となり、バネ角度αがリンク角度βより大きくなる。従って、リンク変位角度Δβ＝９０°に対してバネ変位角度Δα＝４５°となり、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより小さくすることができる。
これは、可動側バネ押え１６におけるリンク部材１２の回動中心Ｐ側端部１６ａの回動軌跡が、変形部３１ｄと直線状部分の連結部分の回動軌跡（変形部３１ｄのうちの１点の回動軌跡）に交わり、変形部３１ｄの回動軌跡に対して端部１６ａの回動軌跡が遠ざかる方向に移動することによる。
【００３９】
このように、ねじりコイルバネ３１の腕部３１ｃに形成される変形部３１ｄを湾曲形状とすることにより、腕部３１ｃと可動側バネ押え１６との当接位置Ｔの腕部３１ｃの先端側への移動をスムースに行わせることが可能であり、リンクに加わる急激な弾性力の変動を小さくすることが可能である。
その他の作用効果は第１の実施形態と同等であり、説明を省略する。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るリンク機構４０を図７及び図８に基づいて説明する。図７及び図８は図４及び図５と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第１の実施形態におけるねじりコイルバネ１４の形状を変更し変形部を２つの腕部に設けたものである。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００４１】
図７に示すように、この実施形態におけるねじりコイルバネ４４は、コイル部４４ａと２つの腕部４４ｂ、４４ｃを有し、腕部４４ｂ、４４ｃには先端側が屈曲して形成された変形部４４ｄ、４４ｅをそれぞれ有している。
コイル部４４ａに回転軸４３が挿通されると共に、回転軸４３の中心軸Ｐ１に対してねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１をずらして設定し、回転軸４３とコイル部４４ａとの間に偏心スリーブ４７を介在させてねじりコイルバネ４４の中心部を回転軸４３に固定配置してある。
偏心スリーブ４７は円柱状の部材に軸孔が偏心形成された筒状の部材であり、偏心スリーブ４７の軸孔に回転軸４３を挿通させると共にコイル部４４ａ内に外周部を嵌め込んで、回転軸４３に固定配置されたものである。そして、腕部４４ｂ、４４ｃは、リンク部材４１、４２に設けられた可動側バネ押え４５、４６とそれぞれ当接するが、可動側バネ押え４５、４６には固定されていない状態に配置されている。
【００４２】
図７において、中心Ｐ１と中心Ｑ１とを通る直線ｍ１を引き、直線ｍ１より変形部４４ｅを有する側（ねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１から回転軸４３の中心軸Ｐ１を見た場合の右手側）にある範囲を領域Ｒ１とし、直線ｍ１より変形部４４ｄを有する側（ねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１から回転軸４３の中心軸Ｐ１を見た場合の左手側）にある範囲を領域Ｒ２とする。
図７は、リンク部材４１、４２間に負荷がかからない初期状態を示しているが、リンク部材４１、４２間に負荷がかかるとリンク部材４２が反時計回り方向（左回リ）に回動されるとともに、リンク部材４１が時計回り方向（右回リ）に回動される。
【００４３】
リンク部材４１、４２の回動中心Ｐ１とねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１とがずれているため、可動側バネ押え４６が領域Ｒ１の範囲を左回りに動く場合において、腕部４４ｃと可動側バネ押え４６との当接位置は、腕部４４ｃの先端側に移動する。そして、移動する部分に変形部４４ｅが形成されていることにより、当接位置は変形部４４ｅを通過して先端側に移動する。また、可動側バネ押え４５が領域Ｒ２の範囲を右回りに動く場合において、腕部４４ｂと可動側バネ押え４５との当接位置は、腕部４４ｂの先端側に移動する。そして、移動する部分に変形部４４ｄが形成されていることにより、当接位置は変形部４４ｄを通過して先端側に移動する。
【００４４】
次に、上記構成を有するロボットアームのリンク機構４０について図８を用いて作用説明を行う。
図８（ａ）は、リンク部材４１、４２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材４１、４２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ４４は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。
【００４５】
次に、図８（ｂ）で示すように、リンク部材４１、４２間にリンク角度βを減少する方向の負荷がかかりリンク角度βが最小（β＝０°）となったときの状態を示している。このとき、ねじりコイルバネ１４はバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部４４ｂ、４４ｃと可動側バネ押え４５、４６との当接位置は変形部４４ｄ、４４ｅを通過して先端側にスライド移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒８０°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
ここで、図８（ａ）の状態〜図８（ｂ）の状態に至るリンク変位角度Δβとバネ変位角度Δαを計算してみると、リンク変位角度Δβ＝９０°―０°＝９０°となりバネ変位角度Δα＝９０°―８０°＝１０°となる。よって、バネ変位角度Δαをリンク変位角度Δβより大幅に小さくすることができる。
【００４６】
このように、ねじりコイルバネ４４の回動中心Ｑ１を回転軸４３の中心軸Ｐ１からずらして設定するとともに、ねじりコイルバネ４４の中心部を固定配置し、可動側バネ押え４５、４６と当接する２つの腕部４４ｂ、４４ｃに変形部４４ｄ、４４ｅをそれぞれ設けることにより、リンク変位角度ΔβをΔβ＝９０°の状態を維持しつつ、バネ変位角度ΔαをΔα＝１０°と大幅に小さく設定できるので、繰り返し使用に伴うバネの塑性変形を一層低減することができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るリンク機構５０を図９及び図１０に基づいて説明する。図９及び図１０は図４及び図５と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第１の実施形態における可動側バネ押え１６の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００４８】
図９（ａ）に示すように、この実施形態における可動側バネ押え５１は、長尺方向の長さを長くしたものである。即ち、回動中心Ｑ側の端部５１ａは、回動中心Ｑから可動側バネ押え５１に直角に交わる直線を引いたときに、その交点ｈより直線ｍに近づく側（図９（ａ）では下側）に位置するように形成されている。また、端部５１ａとは反対側の端部５１ｂは、ねじりコイルバネ１４の腕部１４ｃの変形部１４ｄより先端側の端部から可動側バネ押え５１に直角に交わる直線を引いたときに、その交点の近傍まで延びて形成されている。
ここで、中心Ｐと中心Ｑとを通る直線ｍに対して直角に交わるとともに中心Ｐを通る直線ｎを引き、直線ｎに対して中心Ｑとは反対側の領域を斜線で示す領域Ｒ３とする。可動側バネ押え５１が領域Ｒ３の範囲を左回りに動く場合において、ねじりコイルバネ１４の回動中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌは長くなる。なお、距離Ｌは、回動中心Ｑと交点ｈとの直線距離に相当する。
【００４９】
図９（ｂ）に示すように、腕部１４ｃにおける変形部１４ｄまでの長さをｒ１、変形部１４ｄの角度をｇ°、コイル部１４ａの半径をｒ０とし、可動側バネ押え５１が腕部１４ｃにおける変形部１４ｄより先端側全体と面接触状態にある時の、中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌ０は、Ｌ０＝Ｌ１＋Ｌ２となる。このとき、Ｌ１＝ｒ０ｃｏｓ（１８０°―ｇ°）、Ｌ２＝ｒ１ｓｉｎ（１８０°―ｇ°）となり、Ｌ１、Ｌ２ともに一定値となることにより、Ｌ０も一定値となる。このＬ０が所定距離に相当する。
距離ＬがＬ０より小さい状態が第１状態に相当し、このとき腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部１４ｄより根元側と当接し、距離ＬがＬ０より大きい状態が第２状態に相当し、このとき腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部１４ｄより先端側と当接する。
【００５０】
次に、上記構成を有するリンク機構５０について図１０を用いて作用説明を行う。
図１０（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ１４は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。なお、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部１４ｄより根元側にある。
次に、図１０（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βが小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ１４はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部１４ｄ側に移動し変形部１４ｄと当接した状態となる。このとき、β＝６０°に対してα＝７２°となる。
【００５１】
次に、図１０（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部１４ｄを通過し腕部１４ｃの先端側に移動する。このとき、可動側バネ押え５１が腕部１４ｃにおける変形部１４ｄより先端側全体と面接触状態にあり、Ｌ＝Ｌ０となっている。このとき、β＝３５°に対してα＝５６°となる。
次に、図１０（ｄ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ１４はさらに変位すると共に、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が更に先端側にスライド移動し、可動側バネ押え５１は腕部１４ｃの先端側端部と当接した状態となる。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα＝２５°となり、バネ角度αはリンク角度βより大きくなる。
【００５２】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に変化するにしたがい、回動中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌは、長くなる。Ｌ＜Ｌ０である図１０（ａ）、図１０（ｂ）の状態が第１状態に相当し、Ｌ≧Ｌ０である図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の状態が第２状態に相当する。
このように、腕部１４ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は、第１状態から第２状態へ連続的に滑らかに変化する。
【００５３】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係るリンク機構６０を図１１に基づいて説明する。図１１は図１０と同様に要部構成をモデル化し、作用説明に必要な構成要素のみを図示したものである。
この実施形態は、第４の実施形態におけるねじりコイルバネ１４の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。即ち、第４の実施形態におけるねじりコイルバネ１４に代えて、第３の実施形態におけるねじりコイルバネ３１を置き換えたものである。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００５４】
図１１（ａ）に示すように、この実施形態におけるねじりコイルバネ３１は、コイル部３１ａと２つの腕部３１ｂ、３１ｃを有し、一方の腕部３１ｂは直線状に形成され、他方の腕部３１ｃは先端側が湾曲して形成された変形部３１ｄを有している。
また、可動側バネ押え５１は第４の実施形態と同様に、長尺方向の長さを長くしたものである。
図１１（ａ）は、リンク部材１１、１２間に負荷がかからない初期状態を示しており、このとき、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは約９０°に設定されている。また、ねじりコイルバネ３１は同様に負荷のかからない状態にあり、バネ角度αが約９０°に設定されている。このとき、リンク角度βは最大となっている。なお、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は変形部３１ｄより根元側にある。
【００５５】
次に、１１（ｂ）で示すように、リンク部材１１、１２間にリンク角度βが小さくなる方向の負荷がかかったときには、ねじりコイルバネ３１はバネ弾性力に抗してバネ角度αが小さくなる方向に変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部３１ｄと当接した状態となる。このとき、β＝３５°に対してα＝６５°となる。
次に、図１１（ｃ）で示すように、さらに負荷がかかると、リンク部材１１、１２間のリンク角度βは最小となり（β＝０°）、ねじりコイルバネ３１はさらに変位すると共に、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が変形部３１ｄ上を腕部３１ｃの先端側に移動する。このとき、バネ角度αも最小となるが０°とはならず、β＝０°に対してα≒４５°となり、バネ角度αがリンク角度βより大きくなる。
【００５６】
ところで、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に変化するにしたがい、回動中心Ｑと可動側バネ押え５１との距離Ｌは、長くなる。
リンク部材１２の左回り方向への回動に伴い、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置は、腕部３１ｃにおける変形部３１ｄより根元側より、変形部３１ｄとの当接を経て、変形部３１ｄの先端側に移動する。変形部３１ｄが湾曲形状とされていることにより、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置の腕部３１ｃの先端側への移動をスムースに行わせることが可能である。
また、第２の実施形態と比較して、腕部３１ｃと可動側バネ押え５１との当接位置が可動側バネ押え５１の長尺方向の中間位置近傍にあるので、可動側バネ押え５１を介してねじりコイルバネ３１の弾性力をリンク部材１２に安定して伝達することが可能である。
【００５７】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 第１の実施形態では、ねじりコイルバネ１４をコイル部１４ａと２つの腕部１４ｂ、１４ｃを有し、同一形状をしたねじりコイルバネを上下に２段並列して設けるものとして説明したが、バネは１段だけでも良いし、３段以上並列に配設しても良い。また、別々のねじりコイルバネを複数段並列に配置しても良い。
○ 第１〜第５の実施形態では、回動バネとしてねじりコイルバネを使用するとして説明したが、板バネを使用しても良い。板バネの場合には、板厚などを適宜選択することにより所望の強度を有するバネを容易に得ることが可能であり、取り扱いが簡単である。
○ 第１、第３の実施形態におけるねじりコイルバネの変形部の屈曲形状及び第２の実施形態におけるねじりコイルバネの変形部の湾曲形状は、ねじりコイルバネの仕様（線径、コイル巻数、コイル径、バネ材料等）やリンク機構の仕様（可動範囲、負荷、リンク長等）を考慮して最も適切な形状に設定されるものであり、第１〜第３の実施形態で説明したリンク角度β及びバネ角度αは一例でありこれに限定されるものではない。
○ 第１の実施形態では、ねじりコイルバネ１４の一方の腕部１４ｂを固定側バネ押え１５に固定配置するとして説明したが、第３の実施形態のような偏心スリーブ４７を用いてねじりコイルバネ１４を回転軸１３に固定配置させても良い。
○ ねじりコイルバネの腕部に形成される変形部としての屈曲部は複数形成されていても良い。
○ ねじりコイルバネの腕部に変形部としての湾曲部が形成されている場合には、湾曲部が形成された腕部とバネ押えとの当接位置は、常に湾曲部に位置するようになっていても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１０ リンク機構
１１ リンク部材
１２ リンク部材
１３ 回転軸
１４ ねじりコイルバネ
１４ｂ、１４ｃ 腕部
１４ｄ 変形部
１５ 固定側バネ押え
１６ 可動側バネ押え
α バネ角度
β リンク角度
Ｐ 回転軸の中心軸
Ｑ ねじりコイルバネの回動中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のリンクと、前記一対のリンクを相対回動可能に連結する連結部材と、２つの腕部を有し前記一対のリンクのうち少なくとも一方のリンクを前記一対のリンクの回動方向に付勢する回動バネと、前記各リンクに設けられ前記腕部と当接するバネ押えとを備えたリンク機構において、前記一対のリンクの回動中心と前記回動バネの回動中心とがずれるように設定され、少なくとも一方の前記腕部に、該腕部が前記バネ押えから離れる側に曲った変形部が形成され、前記変形部が形成された腕部側のリンクが、前記腕部が前記バネ押えから離れる側に回動するのに伴い、前記変形部が形成された腕部と前記バネ押えとの当接位置が前記変形部を通過もしくは変形部上を移動し、前記腕部の先端側に移動することを特徴とするリンク機構。
【請求項２】
前記変形部が形成された腕部側のリンクの可動範囲が前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が長くなる領域を少なくとも含み、前記リンクの回動に伴い前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が所定距離より小さい第１状態と所定距離以上の第２状態となることを特徴とする請求項１に記載のリンク機構。
【請求項３】
前記バネ押えの前記リンクの回動中心側端部の回動軌跡が、前記変形部の回動軌跡に交わることを特徴とする請求項１に記載のリンク機構。
【請求項４】
前記２つの腕部のうち、一方の腕部を前記バネ押えに固定配置し、他方の腕部に変形部が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項５】
前記回動バネの２つの腕部を連結する連結部を前記連結部材に固定配置し、前記２つの腕部にそれぞれ前記変形部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項６】
前記変形部が屈曲して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項７】
前記変形部が湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項８】
前記回動バネが前記回動バネの回動中心軸と同軸上に並列して複数設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項９】
前記回動バネが、ねじりコイルバネにより形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項１０】
前記回動バネが、板バネにより形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項１１】
前記一対のリンクの一方がロボットアームの回転駆動源に連結されていると共に、前記一対のリンクの他方が前記ロボットアームの被駆動部に連結されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項１】
一対のリンクと、前記一対のリンクを相対回動可能に連結する連結部材と、２つの腕部を有し前記一対のリンクのうち少なくとも一方のリンクを前記一対のリンクの回動方向に付勢する回動バネと、前記各リンクに設けられ前記腕部と当接するバネ押えとを備えたリンク機構において、前記一対のリンクの回動中心と前記回動バネの回動中心とがずれるように設定され、少なくとも一方の前記腕部に、該腕部が前記バネ押えから離れる側に曲った変形部が形成され、前記変形部が形成された腕部側のリンクが、前記腕部が前記バネ押えから離れる側に回動するのに伴い、前記変形部が形成された腕部と前記バネ押えとの当接位置が前記変形部を通過もしくは変形部上を移動し、前記腕部の先端側に移動することを特徴とするリンク機構。
【請求項２】
前記変形部が形成された腕部側のリンクの可動範囲が前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が長くなる領域を少なくとも含み、前記リンクの回動に伴い前記回動バネの回動中心と前記バネ押えとの距離が所定距離より小さい第１状態と所定距離以上の第２状態となることを特徴とする請求項１に記載のリンク機構。
【請求項３】
前記バネ押えの前記リンクの回動中心側端部の回動軌跡が、前記変形部の回動軌跡に交わることを特徴とする請求項１に記載のリンク機構。
【請求項４】
前記２つの腕部のうち、一方の腕部を前記バネ押えに固定配置し、他方の腕部に変形部が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項５】
前記回動バネの２つの腕部を連結する連結部を前記連結部材に固定配置し、前記２つの腕部にそれぞれ前記変形部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項６】
前記変形部が屈曲して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項７】
前記変形部が湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項８】
前記回動バネが前記回動バネの回動中心軸と同軸上に並列して複数設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項９】
前記回動バネが、ねじりコイルバネにより形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項１０】
前記回動バネが、板バネにより形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリンク機構。
【請求項１１】
前記一対のリンクの一方がロボットアームの回転駆動源に連結されていると共に、前記一対のリンクの他方が前記ロボットアームの被駆動部に連結されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリンク機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２５５６３９（Ｐ２０１０−２５５６３９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０２６２１（Ｐ２００９−１０２６２１）
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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