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技術 複数方向駆動装置、ロボット関節機構及び複数方向駆動方法

出願人 NECエンベデッドプロダクツ株式会社国立大学法人山形大学
発明者 岡崎泰典松田智美多田隈理一郎齋藤寛人阿部一樹羽尾伸之介茂木和樹
出願日 2016年11月14日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2016-221632
公開日 2018年5月24日 (10ヶ月経過) 公開番号 2018-080717
状態 未査定
技術分野 伝動装置 マニプレータ
主要キーワード 被作動体 突状体 凹凸部材 外側球 スライド回転 凹状球面 歯車構造 機械的干渉
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図面 (13)

課題

簡易な構成により、被作動体が支持される球状体を複数方向に自由に回転させることができる複数方向駆動装置ロボット関節機構及び複数方向駆動方法を提供する。

解決手段

保持部1に支持されて第1駆動モータ2により駆動される第1駆動軸2Aと、第1駆動軸2Aと一体に連結されて該第1駆動軸2Aとともに回転する回転部材3と、回転部材3上に回転自在に支持され、第1駆動軸2Aに一致しない回転中心軸4aを中心に回転される球状体4と、回転部材3に搭載されて、第1駆動軸2Aと独立した第2駆動モータ5に駆動される第2駆動軸5Aと、第2駆動軸5Aと回転部材3上の球状体4との間に設けられ、該第2駆動軸5Aの動力を球状体4に伝達して、回転中心軸4aを中心として球状体4を回転部材3に対しスライド回転させる伝導機構6とを有し、球状体4に被作動体Mが支持される。

概要

背景

カメラロボットアーム等の被作動体被駆動体となるXYステージにより回転制御する技術が知られている。
例えば、特許文献1に示される複数方向駆動装置では、XYステージを有する被駆動体と、該被駆動体の表面に接触して該被駆動体を第1の方向に駆動する第1駆動力伝達部と、該被駆動体の他の部分に接触して該被駆動体を第1の方向とは異なる第2の方向に駆動する第2駆動力伝達部と、を具備する。
また、上記複数方向駆動装置では、被駆動体と第1駆動力伝達部とが歯車歯筋方向に相互変位であり、該被駆動体と第2駆動力伝達部とが歯車の歯筋方向に相互変位可能となっており、これにより該被駆動体に設置される被作動体の角度を自在に調整できる。

しかしながら、特許文献1に示される複数方向駆動装置は、被駆動体と第1、第2駆動力伝達部とが歯車の歯筋方向に相互変位であるものの、全体としてはXYステージ上にて被駆動体を第1方向または第2方向に移動可能とするものである。
このため、特許文献1に示される複数方向駆動装置では、例えば、第1方向または第2方向に直交する第3方向(z軸方向)に回転または移動させることはできず、仮に第3方向に変位させるためには、新たな機構を付加する必要があり、構成が複雑化するという問題があった。

そして、上記問題を解決するために、球体を用いた複数方向駆動装置が提案されている。
この複数方向駆動装置は、被作動体が支持される球体の表面全体に歯車となる突起マトリックス状に配置し、かつ該球体を支持する保持部側に、該球体上の歯車に噛合する凹状の歯車溝を設けるとともに、これら球体及び保持部内に、被作動体の向きを変更する駆動歯車を設けた構成である。
そして、この複数方向駆動装置では、球体及び保持部内の駆動歯車を選択的に駆動することで、球体に支持される被作動体を複数方向に回転させるようにしている。

概要

簡易な構成により、被作動体が支持される球状体を複数方向に自由に回転させることができる複数方向駆動装置、ロボット関節機構及び複数方向駆動方法を提供する。保持部1に支持されて第1駆動モータ2により駆動される第1駆動軸2Aと、第1駆動軸2Aと一体に連結されて該第1駆動軸2Aとともに回転する回転部材3と、回転部材3上に回転自在に支持され、第1駆動軸2Aに一致しない回転中心軸4aを中心に回転される球状体4と、回転部材3に搭載されて、第1駆動軸2Aと独立した第2駆動モータ5に駆動される第2駆動軸5Aと、第2駆動軸5Aと回転部材3上の球状体4との間に設けられ、該第2駆動軸5Aの動力を球状体4に伝達して、回転中心軸4aを中心として球状体4を回転部材3に対しスライド回転させる伝導機構6とを有し、球状体4に被作動体Mが支持される。

目的

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により、被作動体が支持される球状体を複数方向に自由に回転させることができる複数方向駆動装置、ロボット関節機構及び複数方向駆動方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

保持部に支持されて第1駆動軸を有する第1駆動モータと、該第1駆動モータの第1駆動軸と一体に連結されて該第1駆動軸とともに回転する回転部材と、該回転部材上にて相対回転自在に支持され、かつ前記第1駆動軸に一致しない回転中心軸を中心として回転される球状体と、前記回転部材に搭載されて、前記第1駆動軸とは独立した第2駆動軸を有する第2駆動モータと、これら第2駆動モータの第2駆動軸と回転部材上の球状体との間に設けられて、該第2駆動軸の動力を前記球状体に伝達して、前記回転中心軸を中心として前記球状体を前記回転部材に対してスライド回転させる伝導機構と、を有し、前記球状体には、被作動体が支持されることを特徴とする複数方向駆動装置

請求項2

前記回転部材には、前記球状体をスライド回転自在に保持するための凹凸部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の複数方向駆動装置。

請求項3

前記凹凸部材として、前記球状体の球面を外側から挟むことで該球状体をスライド回転自在に保持する球状凹面を、前記回転部材に有することを特徴とする請求項2に記載の複数方向駆動装置。

請求項4

前記凹凸部材として、前記球状体の環状溝係合されることで該球状体をスライド回転自在に保持する突状部を、前記回転部材に有することを特徴とする請求項2に記載の複数方向駆動装置。

請求項5

前記伝導機構は、前記回転部材に設置されかつ前記第2駆動モータの第2駆動軸により駆動される駆動側歯車と、前記球状体内に設置されて該駆動側の歯車に連動して回転する従動歯車とを有し、前記従動歯車は、前記球状体の溝部内に収容されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の複数方向駆動装置。

請求項6

前記従動歯車は、前記球状体の中心を通過する回転中心軸を中心として、前記球状体とともに回転することを特徴とする請求項5に記載の複数方向駆動装置。

請求項7

前記従動歯車の歯先は、前記球状体の球面と同じ高さ又は前記球状体の球面より低い内側位置に配置されていることを特徴とする請求項5又は6のいずれか1項に記載の複数方向駆動装置。

請求項8

前記第2駆動軸には、前記第2駆動モータの動力を方向転換して前記駆動側の歯車に伝達するための動力転換ギアが設けられていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の複数方向駆動装置。

請求項9

前記保持部と前記回転部材との間には、前記回転部材を前記保持部に対して回転自在に支持するための軸受が設置されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の複数方向駆動装置。

請求項10

請求項1〜9のいずれか1項に記載の複数方向駆動装置を少なくとも2台有するロボット関節機構であって、一方の複数方向駆動装置の球状体に、アーム部材を介して他方の複数方向駆動装置の保持部が設置されることを特徴とするロボット関節機構。

請求項11

基部側に位置する複数方向駆動装置の保持部は、基台となる基礎部材に設置されるとともに、先端側に位置する複数方向駆動装置の球状体には、被作動体となる作業装置が設置されることを特徴とする請求項10に記載のロボット関節機構。

請求項12

保持部上にて第1駆動モータの第1駆動軸と一体に連結された回転部材を回転駆動させる工程と、前記回転部材上にてスライド回転自在に支持されかつ前記第1駆動軸に一致しない回転中心軸を中心として回転されるとともにその外面に被作動体を有する球状体を、該回転部材上に搭載されかつ前記第1駆動軸とは独立した第2駆動モータの第2駆動軸により回転駆動させる工程と、を具備することを特徴とする複数方向駆動方法。

技術分野

0001

本発明は、カメラロボットアーム等の被作動体の位置およびまたは向きを複数の自由度で調整することができる複数方向駆動装置ロボット関節機構及び複数方向駆動方法に関する。

背景技術

0002

カメラ、ロボットアーム等の被作動体を被駆動体となるXYステージにより回転制御する技術が知られている。
例えば、特許文献1に示される複数方向駆動装置では、XYステージを有する被駆動体と、該被駆動体の表面に接触して該被駆動体を第1の方向に駆動する第1駆動力伝達部と、該被駆動体の他の部分に接触して該被駆動体を第1の方向とは異なる第2の方向に駆動する第2駆動力伝達部と、を具備する。
また、上記複数方向駆動装置では、被駆動体と第1駆動力伝達部とが歯車歯筋方向に相互変位であり、該被駆動体と第2駆動力伝達部とが歯車の歯筋方向に相互変位可能となっており、これにより該被駆動体に設置される被作動体の角度を自在に調整できる。

0003

しかしながら、特許文献1に示される複数方向駆動装置は、被駆動体と第1、第2駆動力伝達部とが歯車の歯筋方向に相互変位であるものの、全体としてはXYステージ上にて被駆動体を第1方向または第2方向に移動可能とするものである。
このため、特許文献1に示される複数方向駆動装置では、例えば、第1方向または第2方向に直交する第3方向(z軸方向)に回転または移動させることはできず、仮に第3方向に変位させるためには、新たな機構を付加する必要があり、構成が複雑化するという問題があった。

0004

そして、上記問題を解決するために、球体を用いた複数方向駆動装置が提案されている。
この複数方向駆動装置は、被作動体が支持される球体の表面全体に歯車となる突起マトリックス状に配置し、かつ該球体を支持する保持部側に、該球体上の歯車に噛合する凹状の歯車溝を設けるとともに、これら球体及び保持部内に、被作動体の向きを変更する駆動歯車を設けた構成である。
そして、この複数方向駆動装置では、球体及び保持部内の駆動歯車を選択的に駆動することで、球体に支持される被作動体を複数方向に回転させるようにしている。

先行技術

0005

特開2011−196487号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところが、上記複数方向駆動機構では、球体の表面全体に歯車となる突起をマトリックス状に精密に配置しなければならず、製造コストが高くなるという問題があった。
また、球体側にも、駆動歯車及びこれを駆動するモータを設置する必要があり、このような構成により、部品点数が多くなり、かつ小型・軽量化が困難となるという問題があった。

0007

さらに、上記複数方向駆動機構では、球体を支持する保持部側に、球体上の歯車に噛合する凹状の歯車溝を設ける必要があり、この歯車溝がない箇所では、駆動力を伝達することができないという問題があった。
すなわち、上記複数方向駆動機構では、保持部側に位置する凹状の歯車溝の設置状態によっては、球体をロール方向に一周させることができずに可動範囲に制限が生じるとともに、ピッチ方向においても、モータへの配線の影響により可動範囲に制限が生じて、球体を一周させることができないという問題があった。

0008

また、ジンバル構造超音波モータ方式、磁力方式といった複数方向駆動装置も提案されてはいるが、構造が複雑する、又は動力が小さい、磁気による影響が発生する等の問題が別途生じていた。

0009

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により、被作動体が支持される球状体を複数方向に自由に回転させることができる複数方向駆動装置、ロボット関節機構及び複数方向駆動方法を提供する。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、保持部に支持されて第1駆動軸を有する第1駆動モータと、該第1駆動モータの第1駆動軸と一体に連結されて該第1駆動軸とともに回転する回転部材と、該回転部材上にてスライド回転自在に支持され、かつ前記第1駆動軸に一致しない回転中心軸を中心として回転される球状体と、前記回転部材に搭載されて、前記第1駆動軸とは独立した第2駆動軸を有する第2駆動モータと、これら第2駆動モータの第2駆動軸と回転部材上の球状体との間に設けられて、該第2駆動軸の動力を前記球状体に伝達して、前記回転中心軸を中心として前記球状体を前記回転部材に対してスライド回転させる伝導機構と、を有し、前記球状体には、被作動体が支持されることを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、簡易な構成により、第1駆動モータ及び第2駆動モータによる動作が互いに干渉することなく、被作動体を支持する球状体を複数方向に回転させることが可能となる。

図面の簡単な説明

0012

本発明に係る複数方向駆動装置の概略構成図である。
本発明の第1実施形態に係る複数方向駆動装置の平面図である。
図2の正面図である。
図2のIV−IV線に沿う断面図である。
図2のV−V線に沿う断面図である。
図2のVI−VI線に沿う断面図である。
本発明に係る複数方向駆動装置の応用例を示す斜視図である。
本発明の第2実施形態に係る複数方向駆動装置の平面図である。
(A)図9(B)を側方から見た側面図、(B)図8の正面図である。
図8のX−X線に沿う断面図である。
図8のXI−XI線に沿う断面図である。
図9のXII−XII線に沿う断面図である。

実施例

0013

図1を参照して本発明に係る複数方向駆動装置100について説明する。
図1に符号1で示すものは基台となる保持部であって、この保持部1には第1駆動軸2Aを有する第1駆動モータ2が設置されている。
第1駆動モータ2の第1駆動軸2Aには、第1駆動軸2Aと一体に連結されかつ該第1駆動軸2A(回転中心軸を符号2aで示す)とともに回転する回転部材3が固定されている。

0014

この回転部材3内には、第1駆動軸2Aに一致しない回転中心軸(符号4aで示す)を中心としてスライドしつつ回転自在な球状体4が設置されている。
この球状体4は、例えば回転部材3と一体な球体保持部材により、球面を外側から把持する等で回転自在にされるものであって、その一部には被作動体となる作業装置Mが支持されている。
なお、作業装置Mとしては、例えば、ロボット関節機構や、監視カメラ首振り部分に加えて、人を誘導する触力覚呈示装置や、全方向駆動車輪などにも適用可能である。

0015

回転部材3上には、第1駆動モータ2とは独立した第2駆動モータ5が搭載されている。
この第2駆動モータ5は第2駆動軸5Aを有しており、該第2駆動軸5Aと回転部材3上の球状体4との間には、該第2駆動軸5Aの動力を球状体4に伝達して、回転中心軸4aを中心として球状体4を回転部材3に対して相対的にスライド回転させる伝導機構6が設置されている。

0016

そして、以上のように構成された本発明の複数方向駆動装置100では、基台となる保持部1上の第1駆動モータ2により、第1駆動軸2Aが回転中心軸2aを中心として駆動された場合に、被作動体が支持される球状体4が回転部材3を介してピッチ方向Pに回転駆動される。
また、第2駆動モータ5により第2駆動軸5Aが駆動された場合に、伝導機構6を介して、作業装置Mが支持される球状体4が、回転部材3に対してスライドしつつ回転中心軸4aを中心としてロール方向Rに回転駆動される。

0017

このとき、第1駆動モータ2及びこれにより駆動される第1駆動軸2Aは保持部1上に搭載され、かつ第2駆動モータ5及びこれにより駆動される第2駆動軸5Aは回転部材3上に搭載されているので、これら第1駆動モータ2及び第2駆動モータ5により、被作動体が支持される球状体4がピッチ方向P及び/又はロール方向Rに個別に回転駆動されることになる。
ここで、球状体4は、第1駆動軸2Aの回転中心軸2aに一致しない回転中心軸4aを中心として回転部材3に相対回転自在に支持されているので、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ5をそれぞれ駆動させることにより、作業装置Mが支持される球状体4を複数方向に自由に回転させることができる。

0018

すなわち、本発明の複数方向駆動装置100では、基台となる保持部1上の第1駆動モータ2により回転駆動される回転部材3、該回転部材3にて第1駆動軸2Aに一致しない回転中心軸4aを中心として回転される球状体4、回転部材3上に搭載された第2駆動モータ5により該球状体4を回転駆動させる伝導機構6、という簡易な構成により、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ5による動作が互いに干渉することなく、作業装置Mを支持する球状体4を複数方向に回転させることが可能となる。

0019

なお、本発明に示される球状体4は、真球であることに限定されず、回転中心軸4aを軸心として全体として円柱状に形成された形状、又は径の異なる複数の円柱体を組み合わせて球状にした形状等も含むこととする。

0020

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に示される複数方向駆動装置101及び複数方向駆動方法について、図2図7を参照して説明する。
まず、図2図6に符号10で示すものは基台となる保持部である。
この保持部10は、特に図3及び図5を参照して分かるように、正面視凹状に形成されているものであって、図中左側部には第1駆動モータ20(後述する)を支持するモータ保持部11が設けられ、かつ図中右側部には回転部材22(後述する)を支持する回転部材保持部12が設けられている。
また、これらモータ保持部11と回転部材保持部12との間には、回転部材20を回転駆動するための第2駆動モータ30及び伝導機構31(後述する)が収容される収容空間13が形成されている。

0021

保持部10のモータ保持部11には、第1駆動軸20Aを有する第1駆動モータ20が設置されている。
この第1駆動モータ20の第1駆動軸20Aには、連結軸21を介して該第1駆動軸20A(回転中心軸を符号20aで示す)の回転力が伝達される回転部材22が固定されている。
この回転部材22は回転中心軸20aを軸心として全体として円柱状に形成されたものであって、図4及び図5に示されるように、その周囲に設置された軸受23を介して、保持部10の回転部材保持部12上に回転自在に支持されている。

0022

この回転部材22内には、第1駆動軸20Aに一致しない回転中心軸(符号24aで示す)を中心として相対的にスライド回転自在な球状体24が設置されている。
この球状体24は、回転部材22と一体な球体保持部材25により、球面を外側から把持する等でスライド回転自在にされるものであって、その外周面には被作動体となる作業装置Mが支持されている。
球体保持部材25は球状体24の周囲に一対設けられた凹凸部材であって、図6に示されるように、内側に形成された凹状球面25Aを介して、球状体24を半径方向外方から押圧及び把持することで、該球状体24をスライド可能に回転自在に保持する。

0023

また、回転部材22には、第1駆動モータ20とは独立した第2駆動モータ30が搭載されている。
この第2駆動モータ30は第2駆動軸30Aを有している。この第2駆動軸30Aと回転部材22上の球状体24との間には、該第2駆動軸30Aの動力を球状体24に伝達して、回転中心軸24aを中心として球状体24を回転部材22に対してスライド回転させる伝導機構31が設置されている。

0024

この伝導機構31は、図4に詳細に示されるように、第2駆動モータ30の第2駆動軸30Aと同軸に連結されたウォームギア32と、該ウォームギア32に噛合された平歯車33と、該平歯車33に連動する平歯車34と、これら平歯車33及び34の間に介在された中間歯車の平歯車35と、を有している。
これらの中で、ウォームギア32及び該ウォームギア32に噛合された平歯車33は、第2駆動モータ30の第2駆動軸30Aからの動力伝達方向を転換する機能を有している。
また、平歯車33はウォームギア32により駆動される駆動側の歯車、平歯車34は中間歯車35を介して平歯車33に連動する従動歯車であって、平歯車34の回転中心軸は、球状体24の回転中心軸24aに一致している。また、これら平歯車33〜35は全体として同一平面内に配置されている。

0025

また、従動側の平歯車34は、中心を同じくして球状体24の溝部40内に収容されている。
溝部40は、図6に詳細に示されるように、球状体24の周面上を1周するように設けられており、球状体24の半径方向に沿う溝部壁面41を両側に有している。
溝部40内の平歯車34は、溝部壁面41間の中央部でかつ球状体24の半径方向に沿い配置にされるとともに、該平歯車34の歯先は、球状体24の球面と同じ高さ又は球状体24の球面より低い内側位置に配置されている。
そして、以上のような、平歯車34の歯先が、球状体24の球面と同じ高さ又は球状体24の球面より低い内側位置に配置されているとの構成により、回転部材22に対する球状体24のスライド回転に際して、球状体24内の平歯車24が他の部材に干渉することなく、該球状体24の回転を円滑に行うことができる。

0026

以上のように構成された第1実施形態の複数方向駆動装置101によれば、基台となる保持部10上の第1駆動モータ20により、第1駆動軸20Aが回転中心軸20aを中心として駆動された場合に、被作動体が支持される球状体24が回転部材22を介してピッチ方向Pに回転駆動される。
また、第2駆動モータ30により第2駆動軸30Aが駆動された場合に、伝導機構31の歯車32〜35を介して、被作動体が支持される球状体24が、回転部材22の球体保持部材25に対してスライドしつつ回転中心軸24aを中心としてロール方向Rに回転駆動される。

0027

このとき、第1駆動モータ20及びこれにより駆動される第1駆動軸20Aは保持部10上に搭載され、かつ第2駆動モータ30及びこれにより駆動される第2駆動軸30Aは回転部材22上に搭載されているので、これら第1駆動モータ20及び第2駆動モータ30により、被作動体が支持される球状体24がピッチ方向P及び/又はロール方向Rに個別に回転駆動されることになる。
ここで、球状体24は、第1駆動軸20Aに一致しない回転中心軸24aを中心として回転部材22に回転自在に支持されているので、第1駆動モータ20及び第2駆動モータ30をそれぞれ駆動させることにより、作業装置Mが支持される球状体24を複数方向に自由に回転させることができる。

0028

すなわち、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、基台となる保持部10上の第1駆動モータ20により回転駆動される回転部材22、該回転部材22にて第1駆動軸20Aに一致しない回転中心軸24aを中心として回転される球状体24、回転部材22上に搭載された第2駆動モータ30により該球状体24を回転駆動させる伝導機構31、という簡易な構成により、第1駆動モータ20及び第2駆動モータ30による動作が互いに干渉することなく、作業装置Mを支持する球状体24を複数方向に回転させることが可能となる。

0029

また、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、回転部材22と一体な球体保持部材25により、球状体24の球面を外側から回転自在に把持するようにしているので、該球状体24のピッチ方向Pの回転を円滑に行うことができる。
また、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、球状体24の溝部40内に収容された平歯車34の歯先が、球状体24の球面と同じ高さ又は球状体24の球面より低い内側位置に配置されている。これにより、本実施形態では、回転部材22に対する球状体24のスライド回転に際して、球状体24内の平歯車24が他の部材に干渉することなく、該球状体24の回転を円滑に行うことができる。

0030

以上の点をまとめると、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、ロール方向Rに球状体24を駆動させる第2駆動モータ30及び伝導機構31が、回転部材22上に搭載されているので、該回転部材22をピッチ方向Pに回転させながら、ロール方向Rにも回転させることができる。
また、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、回転部材22に搭載された球体保持部材25により、球状体24の球面を外側から回転自在に把持する構成であるので、球状体24の表面に対して該球体保持部材25を滑らかにスライドさせることができ、該球状体24の回転運動を妨げることが無い。
そして、以上のような構造にすることにより、これまでのように、球体表面全体に、複雑な歯車構造を配置する必要を無くし、モータと歯車とを球体に内蔵するのではなく、球体の外部に配置することで、小型・軽量化を進め、部品点数を少なくし、製作コストを低減することが可能、また球体可動範囲も広げることが可能となる。

0031

また、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、作業装置Mを支持する部材として、球状体24という対称性に優れた構造を採用したので、球体全体荷重支えることも可能である。つまり、耐荷重性剛性という点で、ディファレンシャルギア差動歯車)より優れている。
また、ジンバル構造のように、2層構造ではなく、球体とその支持フレームのみという1層構造であるため、部品点数を少なくでき、小型化・軽量化・低コスト化が可能となる。
さらに、これまでのジンバル構造のように、部品同士の機械的干渉が発生する可能性を低くできるため、回転2軸周りの可動範囲を、より大きくできる。

0032

また、第1実施形態の複数方向駆動装置101では、高周波振動で回転力を伝える超音波モータ方式とは異なり、より高い出力を確実に伝えつつも、同程度の小型化が可能となる。また、内部球体に配置した複数の永久磁石と、外部球殻に配置した複数の電磁石の組み合わせで駆動する磁力方式とは異なり、2層ジンバル構造で全体構造を支持する必要が無いため、部品点数を少なくできる。すなわち、小型化・軽量化・低コスト化が可能となり、さらに磁力を用いないために、周辺電子機器に与える影響も小さくできるとの効果が得られる。

0033

次に、図7を参照して第1実施形態の複数方向駆動装置101を応用したロボット関節機構200について説明する。
このロボット関節機構200は、複数方向駆動装置101を複数台(少なくとも2台)有するものであって、本例では3台の複数方向駆動装置101(符号101A〜101Cで示す)が直列配置されている。

0034

具体的には、基端部に位置する複数方向駆動装置101Aは、保持部10が基台となる基礎部材50に設置され、かつ先端の球状体24がアーム部材51を介して中間部の複数方向駆動装置101Bに接続される構成である。
また、中間部に位置する複数方向駆動装置101Bは、保持部10がアーム部材51に設置され、かつ先端の球状体24が、アーム部材52を介して先端部の複数方向駆動装置101Cに接続される構成である。
また、先端部に位置する複数方向駆動装置101Cは、保持部10がアーム部材52に設置され、かつ先端の球状体24に作業装置Mが設置される構成である。

0035

そして、以上のように構成されたロボット関節機構200によれば、複数方向駆動装置101A〜101Cの各第1駆動モータ20により、回転部材22を介して、各球状体24が回転中心軸20aを中心としてピッチ方向Pに回転駆動される。
また、複数方向駆動装置101A〜101Cの各第2駆動モータ30により、各球状体24が回転中心軸24aを中心としてロール方向Rに回転駆動される。
すなわち、上記ロボット関節機構200によれば、各複数方向駆動装置101A〜101Cの第1駆動モータ20及び第2駆動モータ30をそれぞれ駆動させることにより、各球状体24をピッチ方向P及び/又はロール方向Rに回転駆動させることができ、最先端部に位置する作業装置Mを複数方向に回転及び移動させることができる。

0036

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に示される複数方向駆動装置102について、図8図12を参照して説明する。

0037

第2実施形態に示される複数方向駆動装置102が、第1実施形態に示される複数方向駆動装置101と構成を異にするのは、回転部材22に一体に設けられ、かつ球状体24をスライド回転自在に保持させる凹凸部材としての球体保持部材の構成にある。
すなわち、本実施形態に係る球体保持部材26は、特に図12に詳細に示されるように、平歯車34とともに環状の溝部40内に収容される突状体であって、その先端部は折曲されかつその折曲部が溝部40内の壁面41に形成された係合凹部42内に係合される構成である。
また、この球体保持部材26は二部材により構成されており、それぞれの部材の折曲部が、溝部40の2つの壁面41にそれぞれ形成された係合凹部42内に収容及び係合されている。

0038

そして、以上のような球体保持部材26では、球状体24に形成された溝部40を介して、回転部材22に対して、球状体24を内側からスライド回転自在に把持するようにしたので、該球状体24のピッチ方向Pの回転を円滑に行うことができる。
また、第2実施形態の複数方向駆動装置102では、第1実施形態と同様に球状体24の溝部40内に収容された平歯車34の歯先が、球状体24の球面と同じ高さ又は球状体24の球面より低い内側位置に配置されている。これにより、本実施形態では、回転部材22に対する球状体24のスライド回転に際して、球状体24内の平歯車24が他の部材の移動を邪魔することなく、該球状体24の回転を円滑に行うことができる。

0039

なお、第2実施形態では、球体保持部材26の先端部に形成された折曲部が、リング状の溝部40内の壁面41に形成された係合凹部42に内側から係合されることで、回転部材22に球状体24をスライド回転に支持した。
しかし、これに限定されず、球体保持部材26の先端部に形成された折曲部を、球状体24の外側球面にリング状に形成された凹部に挟み係合させることにより該球状体24をスライド回転自在に支持しても良く、その支持形態は限定されるものではない。

0040

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

0041

本発明は、カメラ、ロボットアーム等の被作動体の位置およびまたは向きを複数の自由度で調整することができる複数方向駆動装置、ロボット関節機構及び複数方向駆動方法に関する。

0042

1 保持部
2 第1駆動モータ
2A 第1駆動軸
2a回転中心軸
3回転部材
4球状体
4a 回転中心軸
5 第2駆動モータ
5A 第2駆動軸
6伝導機構
10 保持部
20 第1駆動モータ
20A 第1駆動軸
20a 回転中心軸
22 回転部材
24 球状体
24a 回転中心軸
25球体保持部材
26 球体保持部材
30 第2駆動モータ
30A 第2駆動軸
31 伝導機構
32ウォームギア
40 溝部
100 複数方向駆動装置
101 複数方向駆動装置
102 複数方向駆動装置
200ロボット関節機構
M 作業装置

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