(57)【要約】【課題】  長いストロークと大きな蓄積エネルギーを許容しつつ、機構の簡便さや省スペースに優れたコンプライアンス調整装置を提供できるようにする。【解決手段】  基台３と、前記基台３に長手方向の両端５ａ，５ｂを固定された等ピッチのコイルばね５と、前記コイルばね５に取り付けられた中途支点部７と、前記中途支点部７を前記コイルばね５に対してその長手方向に移動させると共に、前記中途支点部７を前記コイルばね５の長手方向の所定位置に固定した状態に保持する位置制御手段とを備えることを特徴とするコンプライアンス調整装置１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台に長手方向の両端を固定された等ピッチのコイルばねと、
前記コイルばねに取り付けられた中途支点部と、
前記中途支点部を前記コイルばねに対してその長手方向に移動させると共に、前記中途支点部を前記コイルばねの長手方向の所定位置に固定した状態に保持する位置制御手段とを備えることを特徴とするコンプライアンス調整装置。
【請求項２】
前記位置制御手段が、前記中途支点部に設けられ、前記コイルばねに噛み合うと共に前記コイルばねの長手方向に直交する直交軸線を中心に回転可能な歯車を備えることを特徴とする請求項１に記載のコンプライアンス調整装置。
【請求項３】
前記位置制御手段が、前記中途支点部に設けられ、前記コイルばねに噛み合うと共に前記コイルばねの長手方向に沿う平行軸線を中心に回転可能なウォームギヤを備え、
前記コイルばねに噛み合う前記ウォームギヤのねじ溝のピッチが、前記コイルばねの螺旋のピッチと等しいことを特徴とする請求項１に記載のコンプライアンス調整装置。
【請求項４】
前記ウォームギヤが複数設けられ、
一方のウォームギヤの前記ねじ溝が、前記コイルばねと同じ向きの螺旋状に形成され、
他方のウォームギヤの前記ねじ溝が、前記コイルばねと逆向きの螺旋状に形成され、
前記一方のウォームギヤの回転方向と前記他方のウォームギヤの回転方向とが、相互に逆向きであることを特徴とする請求項３に記載のコンプライアンス調整装置。
【請求項５】
前記位置制御手段は前記中途支点部に設けられ、
該位置制御手段が、前記コイルばねを挿通可能とする貫通孔、及び、該貫通孔の内周面に前記コイルばねの螺旋よりも大きいピッチで前記コイルばねの螺旋と同じ方向の螺旋状に形成された第１の内周ねじ部を有する第１の雌ねじと、
前記コイルばねを挿通可能とする貫通孔、及び、該貫通孔の内周面に前記コイルばねの螺旋よりも小さいピッチで前記コイルばねの螺旋と同じ方向の螺旋状に形成された第２の内周ねじ部を有する第２の雌ねじと、
前記コイルばねの螺旋と逆向きの螺旋状に形成され、前記コイルばね及び前記第１の内周ねじ部の交差部分を相互に噛み合わせた状態に保持する第１の支持螺旋を有する筒状の第１の回転駆動部と、
前記コイルばねの螺旋と逆向きの螺旋状に形成され、前記コイルばね及び前記第２の内周ねじ部の交差部分を相互に噛み合わせた状態に保持する第２の支持螺旋を有する筒状の第２の回転駆動部とを備え、
前記コイルばねと前記第１の内周ねじ部とのピッチ差が、前記コイルばねと前記第２の内周ねじ部とのピッチ差と等しいことを特徴とする請求項１に記載のコンプライアンス調整装置。
【請求項６】
相互に所定間隔をおいて配された回転可能な一対のプーリと、
前記一対のプーリに巻回された無端ベルトと、
前記一対のプーリの間に設けられた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンプライアンス調整装置とを備え、
前記コイルばねの長手方向が前記一対のプーリの配列方向と一致するように、前記基台がそれぞれ前記一対のプーリに対して所定位置に固定され、
前記中途支点部が、前記一対のプーリの間に位置する前記無端ベルトに固定されることを特徴とするコンプライアンス調整機構。
【請求項７】
前記コンプライアンス調整装置が、前記プーリを介して相互に拮抗した状態で一対設けられ、
一対の前記中途支点部が、前記一対のプーリの間で相対する無端ベルトにそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項６に記載のコンプライアンス調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボット関節機構やサスペンション機構等の物理的なコンプライアンスを変化させるコンプライアンス調整装置及びこれを備えたコンプライアンス調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット関節機構やサスペンション機構等では、接触や衝撃が発生した際に、この接触や衝撃に伴う衝撃力を弾性体の弾性変形により緩衝できるようになっており、この種の機構においては、衝撃力の大きさに応じて機構自身の物理的なコンプライアンス（バネ定数）が可変であることが求められている。
従来では、このコンプライアンスを調整するコンプライアンス調整装置として、収縮長さに応じてコンプライアンスが変化する非線形ばねを利用したもの（特許文献１，非特許文献１参照。）や、板バネを利用し、撓ませる板バネの長さを調整することでコンプライアンスを変化させるもの（非特許文献２参照。）がある。
【特許文献１】特開平８−３００９２８号公報
【非特許文献１】高橋信雄、西村秀和，「ストロークエンドでのばね剛性変動を考慮したアクティブサスペンション制御」，第４７回自動制御連合講演会，２００４年１１月１８日
【非特許文献２】守田寿郎、他３名，「関節の機械インピーダンスを調節可能な力制御ロボットアームの開発」，日本ロボット学会誌，１９９８年１０月，第１６巻，第７号，ｐ．１２５−１３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のコンプライアンス調整装置は、特殊かつ小ストロークに限定された剛性制御の機構であり、長いストロークと大きな蓄積エネルギーを許容しつつ、機構の簡便さや省スペースに優れたコンプライアンス調整装置は提案されてこなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
請求項１に係る発明は、基台と、前記基台に長手方向の両端を固定された等ピッチのコイルばねと、前記コイルばねに取り付けられた中途支点部と、前記中途支点部を前記コイルばねに対してその長手方向に移動させると共に、前記中途支点部を前記コイルばねの長手方向の所定位置に固定した状態に保持する位置制御手段とを備えることを特徴とするコンプライアンス調整装置を提案している。
【０００５】
この発明に係るコンプライアンス調整装置では、位置制御手段によって中途支点部をコイルばねの長手方向の所定位置に固定した状態において、中途支点部を基台に対してコイルばねの長手方向に移動させた際には、コイルばねのうち、コイルばねの一端と中途支点部との間のコイルばねが収縮し、また、コイルばねの他端と中途支点部との間のコイルばねが伸長する。すなわち、コイルばねがその長手方向に弾性変形する。この際、中途支点部の移動長さは、中途支点部を移動させる外力の大きさや、基台と中途支点部との間のコイルばねの剛性（以下、コンプライアンスと呼ぶ）に応じて変えることができる。
【０００６】
また、コイルばねに対して中途支点部を移動させた際には、コイルばねをその長手方向に弾性変形させることなく、中途支点部からコイルばねの一端及び他端までのコイルばねの長さが変化する、すなわち、中途支点部とコイルばねの一端との間のコイルばねのばね定数、並びに、中途支点部とコイルばねの他端との間のコイルばねのばね定数が変化することになる。したがって、コイルばねに対する中途支点部の位置に応じて、コンプライアンスが変化する、すなわち、系としての等価的なばね定数が変化する。
【０００７】
以上のことから、例えば、コイルばねの長さを等しく分ける位置に中途支点部を固定した状態においては、中途支点部からコイルばねの一端若しくは他端までの長さが最大となるため、コンプライアンスが最小となり、外力の大きさが小さくても、容易に中途支点部を移動させることができる。また、例えば、中途支点部がコイルばねの一端若しくは他端に固定されている状態においては、中途支点部からコイルばねの一端若しくは他端までの長さがゼロとなるため、コンプライアンスが無限大となり、外力の大きさに関わらず、中途支点部を基台に対して移動させることはできない。
以上のようにして、等ピッチのコイルばねを用いてコンプライアンスを調整することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコンプライアンス調整装置において、前記位置制御手段が、前記中途支点部に設けられ、前記コイルばねに噛み合うと共に前記コイルばねの長手方向に直交する直交軸線を中心に回転可能な歯車を備えることを特徴とするコンプライアンス調整装置を提案している。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のコンプライアンス調整装置において、前記位置制御手段が、前記中途支点部に設けられ、前記コイルばねに噛み合うと共に前記コイルばねの長手方向に沿う平行軸線を中心に回転可能なウォームギヤを備え、前記コイルばねに噛み合う前記ウォームギヤのねじ溝のピッチが、前記コイルばねの螺旋のピッチと等しいことを特徴とするコンプライアンス調整装置を提案している。
【００１０】
これらの発明に係るコンプライアンス調整装置によれば、直交軸線を中心に歯車を回転させたり、平行軸線を中心としてウォームギヤを回転させるだけで、コイルばねを弾性変形させることなく、コイルばねに対して中途支点部を長手方向に確実に移動させることができる。また、歯車やウォームギヤが回転しないように固定しておくことにより、中途支点部がコイルばねに対して移動しないように容易に保持することができる。
特に、位置制御手段としてウォームギヤを利用する場合には、ウォームギヤのねじ溝及びコイルばねの螺旋のピッチを相互に等しく形成しておくことにより、ウォームギヤのねじ溝とコイルばねとが噛み合う部分を平行軸線方向に延びるウォームギヤの長さ分だけ確保することができる。すなわち、ウォームギヤのねじ溝とコイルばねとの噛み合わせの接触面積を増やして、ウォームギヤとコイルばねとの噛み合わせのズレを少なくすることができるため、コイルばねに対する中途支点部の位置決め精度を容易に向上させることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のコンプライアンス調整装置において、前記ウォームギヤが複数設けられ、一方のウォームギヤの前記ねじ溝が、前記コイルばねと同じ向きの螺旋状に形成され、他方のウォームギヤの前記ねじ溝が、前記コイルばねと逆向きの螺旋状に形成され、前記一方のウォームギヤの回転方向と前記他方のウォームギヤの回転方向とが、相互に逆向きであることを特徴とするコンプライアンス調整装置を提案している。
【００１２】
この発明に係るコンプライアンス調整装置において、各ウォームギヤを回転させた際には、コイルばねの螺旋の中心軸線を中心にコイルばねを回転させようとする力がコイルばねに作用する。すなわち、例えば、一方のウォームギヤのみを一方向に回転させた際には、コイルばねを前記一方向とは逆向きに回転させようとする力がコイルばねに作用する。また、他方のウォームギヤのみを前記一方向とは逆向きに回転させた際には、コイルばねを前記一方向に回転させようとする力がコイルばねに作用する。
この発明に係るコンプライアンス調整装置では、これら一方のウォームギヤ及び他方のウォームギヤを同じ速度で相互に逆向きに回転させるため、中心軸線回りにコイルばねを回転させようとする力が相殺され、コイルばねが中心軸線回りにねじれることを防止できる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載のコンプライアンス調整装置において、前記位置制御手段は前記中途支点部に設けられ、該位置制御手段が、前記コイルばねを挿通可能とする貫通孔、及び、該貫通孔の内周面に前記コイルばねの螺旋よりも大きいピッチで前記コイルばねの螺旋と同じ方向の螺旋状に形成された第１の内周ねじ部を有する第１の雌ねじと、前記コイルばねを挿通可能とする貫通孔、及び、該貫通孔の内周面に前記コイルばねの螺旋よりも小さいピッチで前記コイルばねの螺旋と同じ方向の螺旋状に形成された第２の内周ねじ部を有する第２の雌ねじと、前記コイルばねの螺旋と逆向きの螺旋状に形成され、前記コイルばね及び前記第１の内周ねじ部の交差部分を相互に噛み合わせた状態に保持する第１の支持螺旋を有する筒状の第１の回転駆動部と、前記コイルばねの螺旋と逆向きの螺旋状に形成され、前記コイルばね及び前記第２の内周ねじ部の交差部分を相互に噛み合わせた状態に保持する第２の支持螺旋を有する筒状の第２の回転駆動部とを備え、前記コイルばねと前記第１の内周ねじ部とのピッチ差が、前記コイルばねと前記第２の内周ねじ部とのピッチ差と等しいことを特徴とするコンプライアンス調整装置を提案している。
【００１４】
このコンプライアンス調整装置においては、第１の内周ねじ部、第２の内周ねじ部、第１の支持螺旋及び第２の支持螺旋の中心軸線がコイルばねの螺旋の中心軸線と同一となるように、第１の雌ねじ、第２の雌ねじ、第１の回転駆動部及び第２の回転駆動部を配する。なお、第１の雌ねじ及び第１の回転駆動部と第２の雌ねじ及び第２の回転駆動部とは、相互に一定の距離を保持して中心軸線方向に並べて配される。
【００１５】
この状態において、一対の回転駆動部を相互に逆方向に回転させることにより、中途支点部をコイルばねに対して中心軸線方向に移動させることができる。
すなわち、中心軸線を中心に第１の回転駆動部及び第２の回転駆動部を相互に逆向きに同じ速度で回転させた際には、第１の支持螺旋によってコイルばねの螺旋及び第１の内周ねじ部が相互に噛み合うように、第１の回転駆動部の回転方向前方側に位置するコイルばねの螺旋及び第１の内周ねじ部が相互に近づく。また、この際には、第２の支持螺旋によってコイルばねの螺旋及び第２の内周ねじ部が相互に噛み合うように、第２の回転駆動部の回転方向前方側に位置するコイルばねの螺旋及び第２の内周ねじ部も相互に近づくことになる。
【００１６】
ここで、第１の内周ねじ部はコイルばねの螺旋のピッチよりも大きく、かつ、第２の内周ねじ部はコイルばねの螺旋のピッチよりも小さいため、第１の雌ねじ及び第２の雌ねじは、中心軸線方向に沿ってコイルばねに対して同一方向に移動することになる。
ここで、コイルばねの螺旋と第１の内周ねじ部とのピッチ差は、コイルばねの螺旋と第２の内周ねじ部とのピッチ差と等しく、かつ、第１の回転駆動部及び第２の回転駆動部の回転速度は相互に等しいため、コイルばねに対する第１の雌ねじ及び第２の雌ねじの移動速度は等しくなる。これにより、第１の回転駆動部及び第２の回転駆動部による回転運動を、コイルばねに対する中途支点部の中心軸線方向への直線運動に変換することができる。
また、コイルばねと各内周ねじ部との交差部分は支持螺旋により相互に噛み合う状態に保持されているため、回転駆動部を回転不能に固定しておくことにより、中途支点部がコイルばねに対して移動しないように容易に保持することができる。
【００１７】
なお、第１の回転駆動部及び第２の回転駆動部をそれぞれ１回転させた際に、中心軸線方向に移動する中途支点部の移動長さは、コイルばねの螺旋と第１の内周ねじ部及び第２の内周ねじ部とのピッチ差となるため、前述した回転運動から直線運動への変換において、中途支点部の速度を大きく減速させることができる。したがって、このコンプライアンス調整装置では、コイルばねに対する中途支点部の位置精度を容易に向上することもできる。
【００１８】
なお、例えば、一方の回転駆動部のみを回転させた場合には、この回転駆動部の回転に追従するように、一方の雌ねじ及びコイルばねを中心軸線まわりに回転させようとする力が一方の雌ねじ及びコイルばねに作用する。すなわち、コイルばねに中心軸線回りのねじり力が発生する。ここで、他方の回転駆動部を逆向きに回転させた際には、他方の回転駆動部の回転に追従するように、他方の雌ねじ及びコイルばねを中心軸線回りに回転させようとする力が他方の雌ねじ及びコイルばねに作用し、前述とは逆向きのねじり力がコイルばねに発生する。
したがって、一対の回転駆動部を相互に逆向きに回転させることで、このねじり力の大半を内力化することができる。すなわち、コイルばねがねじれることを防止できるため、このねじれに基づいてコンプライアンスが変化することを防止できる。
【００１９】
また、コイルばねはその長手方向に弾性変形可能であるため、中途支点部を中心軸線方向に移動させるための駆動トルクの大きさに応じて、コイルばねが中心軸線方向に弾性変形することになる。
すなわち、この弾性変形に伴ってコイルばねの螺旋のピッチが変化し、これにより、コイルばねの螺旋と各内周ねじ部とのピッチ差も変化する。例えば、前述した駆動トルクが大きい場合には、コイルばねの弾性変形によって、コイルばねの螺旋と各内周ねじ部とのピッチ差が小さくなる、すなわち、コイルばねの螺旋が各内周ねじ部のピッチに近づくことになる。
【００２０】
なお、コイルばねが弾性変形している間は、中途支点部が中心軸線方向に移動することはなく、コイルばねの弾性力と駆動トルクの大きさとが相互に釣り合った状態において前述の弾性変形が停止し、中途支点部がコイルばねに対して中心軸線方向に移動することになる。
また、各雌ねじとコイルばねとのピッチ差に応じて減速比や中心軸線方向の出力トルクの大きさが決まる。すなわち、ピッチ差が大きくなる程、減速比や出力トルクは小さくなり、ピッチ差が小さくなる程、減速比や出力トルクは大きくなる。そして、出力トルクがその上限に到達した場合、すなわち、各雌ねじとコイルばねとのピッチ差が無くなった場合には、減速比が無限大となり、コイルばねに対する各雌ねじの移動量はゼロとなる。
【００２１】
以上のことから、コイルばねが弾性変形する前における出力トルクが駆動トルクよりも小さくても、出力トルクがその上限に到達するまでの範囲内においてコイルばねが弾性変形することにより、出力トルクを駆動トルクに合致させて中途支点部を移動させることができる。また、出力トルクがその上限に到達した場合には、減速比が無限大となるため、各回転駆動部を回転駆動させるモータ等の駆動源や、各雌ねじに余分な負荷が発生することを抑制して、モータの焼き切れ等を防止することができる。
すなわち、この位置制御手段は所謂トルククラッチとしても機能することになる。
【００２２】
なお、前述したように、第１の内周ねじ部はコイルばねの螺旋のピッチよりも大きく、かつ、第２の内周ねじ部はコイルばねの螺旋のピッチよりも小さいため、上述したコイルばねの弾性変形において、コイルばねのうち第１の内周ねじ部と噛み合う部分は中心軸線方向に延び、コイルばねのうち第２の内周ねじ部と噛み合う部分は中心軸線方向に縮むことになる。したがって、このコイルばねの弾性変形は、第１の雌ねじと第２の雌ねじとの間で内力化されるため、基台と中途支点部との間のコンプライアンスが変化することはない。
【００２３】
請求項６に係る発明は、相互に所定間隔をおいて配された回転可能な一対のプーリと、前記一対のプーリに巻回された無端ベルトと、前記一対のプーリの間に設けられた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンプライアンス調整装置とを備え、前記コイルばねの長手方向が前記一対のプーリの配列方向と一致するように、前記基台がそれぞれ前記一対のプーリに対して所定位置に固定され、前記中途支点部が、前記一対のプーリの間に位置する前記無端ベルトに固定されることを特徴とするコンプライアンス調整機構を提案している。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載のコンプライアンス調整機構において、前記コンプライアンス調整装置が、前記プーリを介して相互に拮抗した状態で一対設けられ、一対の前記中途支点部が、前記一対のプーリの間で相対する無端ベルトにそれぞれ固定されていることを特徴とするコンプライアンス調整機構を提案している。
【００２５】
これらのコンプライアンス調整機構では、位置制御手段によりコイルばねに対して中途支点部を移動させた際に、コイルばねをその長手方向に弾性変形させることなく、中途支点部からコイルばねの一端及び他端までのコイルばねの長さが変化するため、コンプライアンスが変化する。また、この中途支点部の移動量に応じて無端ベルトが移動し、この無端ベルトの移動に伴って一対のプーリがそれぞれ回転する。この際、コイルばねは弾性変形しないため、各プーリの出力トルクは変化しない。
【００２６】
さらに、位置制御手段によって中途支点部をコイルばねに固定した状態において、中途支点部を基台に対して移動させた際には、コイルばねが伸縮するため、各プーリの出力トルクが増加する。すなわち、中途支点部をコイルばねに固定した状態では、コンプライアンスの大きさに応じた外力により各プーリを回転させる必要がある。なお、中途支点部がコイルばねの一端若しくは他端に固定されている状態においては、コンプライアンスが無限大となるため、前述の外力の大きさに関わらず、各プーリは回転しない。
【００２７】
なお、一対のコンプライアンス調整装置が、相互に拮抗した状態で設けられている場合には、位置制御手段により各コイルばねに対して各中途支点部を相互に逆向きに移動させることで、出力トルクを変化させることなく、コンプライアンスを変更することができる。
また、この構成において、位置制御手段により各コイルばねに対して一対の中途支点部を相互に同じ方向に移動させようとしても、各中途支点部が基台に対して移動することはなく、これら中途支点部を移動させようとする方向とは逆の方向に、コイルばねが送り出されることになる。これは、プーリを介した２つの中途支点部の間の距離が、無端ベルトによって一定に保持されているためである。
【００２８】
すなわち、上述のように、一対の中途支点部を同じ向きに移動させようとする場合には、これら中途支点部の位置や各プーリの回転位置を変更することなく、各中途支点部の両側に位置するコイルばねがそれぞれ伸縮するため、コンプライアンスを変更することができる。なお、これらコイルばねの伸縮によって、一対の中途支点部はプーリを介して無端ベルトを引き合うことになるが、この無端ベルトを引き合う力は互いに釣り合うため、各プーリが回転することはなく、各プーリの出力トルクは変化しない。
さらに、この構成の場合には、各コイルばねにそれぞれ中途支点部を固定した状態において、各基台に対して各中途支点部を相互に逆向きに移動させることで、コンプライアンスを変更することなく、プーリの出力トルクを変化させることができる。すなわち、コンプライアンスの大きさに応じた外力により各プーリを回転させた際に、各中途支点部が相互に逆向きに移動することになる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１及び請求項６に係る発明によれば、等ピッチの標準的なコイルばねを使用してコンプライアンスを調整できるため、コンプライアンス調整装置やコンプライアンス調整機構は、機構的な強度を維持しつつ、軽量で制御しやすい特性を有するものとして、脚型移動ロボットや腕型作業ロボット等の関節部に最適な機構として利用することができる。
【００３０】
また、請求項２、請求項３及び請求項５に係る発明によれば、コイルばねに対して中途支点部を確実に移動させることができ、かつ、中途支点部がコイルばねに対して移動しないように容易に保持することができる。
【００３１】
また、請求項３に係る発明によれば、コイルばねに対して中途支点部を移動させる際に、ウォームギヤとコイルばねとの噛み合わせのズレを少なくすることができるため、コイルばねに対する中途支点部の位置決め精度を容易に向上させることができる。
【００３２】
また、請求項４に係る発明によれば、コイルばねに対して中途支点部を移動させる際に、コイルばねが中心軸線回りにねじれることを防止できるため、コイルばねのねじれに基づいてコンプライアンスが変化することを容易に防ぐことができる。
【００３３】
また、請求項５に係る発明によれば、回転駆動部の回転速度と比較して非常に小さい速度で中途支点部を中心軸線方向に移動させることができるため、コイルばねに対する中途支点部の位置精度を容易に向上することができる。
また、位置制御手段はトルククラッチとして機能するため、各回転駆動部を回転駆動させるモータ等の駆動源や、各雌ねじに余分な負荷が発生することを抑制して、モータの焼き切れ等を防止することができる。
【００３４】
また、請求項６及び請求項７に係る発明によれば、コイルばねに対して中途支点部を移動させる際には、プーリの出力トルクを変化させることなく、コンプライアンスを変更することができ、また、基台に対して中途支点部を移動させる際には、コンプライアンスを変更することなく、プーリの出力トルクを変化させることができる。以上のことから、コンプライアンスとプーリの出力トルクとを独立に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１〜３は、本発明の第１の実施形態を示している。図１に示すように、このコンプライアンス調整装置１は、基台３と、基台３に長手方向の両端５ａ，５ｂを固定された等ピッチのコイルばね５と、コイルばね５に取り付けられた中途支点部７とを備えている。基台３は、コイルばね５の長手方向への移動のみに中途支点部７の動きを規制するガイドレール９を備えている。
中途支点部７は、図２に示すように、コイルばね５を挿通させるケース１１と、ケース１１内部に設けられると共にコイルばね５に噛み合う一対の歯車（位置制御手段）１３，１５とを備えている。これら一対の歯車１３，１５は、コイルばね５を挟み込むように配されており、各歯車１３，１５は、コイルばね５の長手方向に直交する直交軸線Ｌ１を中心に回転可能となっている。
【００３６】
これら一対の歯車１３，１５を相互に逆向きに回転駆動させることにより、コイルばね５を弾性変形させることなく、中途支点部７をコイルばね５に対してその長手方向に移動させることができる。また、これら一対の歯車１３，１５を回転しないように固定することにより、中途支点部７がコイルばね５に対して移動しないように所定位置に容易に固定することができる。
以上のように構成された中途支点部７は、これら一対の歯車１３，１５を適宜回転させることにより、図１に示すように、コイルばね５の一端５ａから他端５ｂまで移動させることができる。また、中途支点部７がコイルばね５に対して固定された状態においては、コイルばね５を弾性変形させることで、中途支点部７を基台３に対してコイルばね５の長手方向に移動させることができる。
【００３７】
次に、このコンプライアンス調整装置１の動作について説明する。
一対の歯車１３，１５により中途支点部７をコイルばね５の長手方向の所定位置に固定した状態において、例えば、中途支点部７を基台３に対してコイルばね５の一端５ａ側に移動させた際には、コイルばね５のうち、コイルばね５の一端５ａと中途支点部７との間のコイルばね５が収縮し、また、コイルばね５の他端５ｂと中途支点部７との間のコイルばね５が伸長する。すなわち、コイルばね５がその長手方向に弾性変形する。この際、中途支点部７の移動長さは、中途支点部７を移動させる外力の大きさや、基台３と中途支点部７との間のコイルばね５の剛性（以下、コンプライアンスと呼ぶ）に応じて変えることができる。
【００３８】
また、コイルばね５に対して中途支点部７を移動させた際には、コイルばね５をその長手方向に弾性変形させることなく、中途支点部７からコイルばね５の一端５ａ及び他端５ｂまでのコイルばね５の長さが変化する、すなわち、中途支点部７とコイルばね５の一端５ａとの間のコイルばね５のばね定数、並びに、中途支点部７とコイルばね５の他端５ｂとの間のコイルばね５のばね定数が変化することになる。したがって、コイルばね５に対する中途支点部７の位置に応じて、コンプライアンスが変化する、すなわち、系としての等価的なばね定数が変化する。
このコンプライアンスは、コイルばね５全体のばね定数及びコイルばね５の全長を１とし、また、コイルばね５に対する中途支点部７の位置をｘとして、以下の式で表される。
【００３９】
【数１】
2006329224.tif 000003
【００４０】
〔数１〕により表される中途支点部７の位置ｘとコンプライアンスとの関係を図３のグラフに示す。
図１，３に示すように、例えば、コイルばね５の長さを等しく分ける位置（ｘ＝０．５）に中途支点部７を固定した状態においては、中途支点部７からコイルばね５の一端５ａ若しくは他端５ｂまでの長さが最大となるため、コンプライアンスが最小となる。すなわち、外力の大きさが小さくても、容易に中途支点部７を移動させることができる。この状態は、例えば、筋肉を弛緩させて関節を柔軟に揺動できる状態に類似している。
【００４１】
また、例えば、中途支点部７がコイルばね５の一端５ａ（ｘ＝０）若しくは他端５ｂ（ｘ＝１）に固定されている状態においては、中途支点部７からコイルばね５の一端５ａ若しくは他端５ｂまでの長さがゼロとなるため、コンプライアンスが無限大となる。すなわち、外力の大きさに関わらず、中途支点部７を基台３に対して移動させることはできない。この状態は、例えば、筋肉を硬直させて関節を固定した状態に類似している。
以上のことから、等ピッチのコイルばね５を用いてコンプライアンスを調整することができ、このコンプライアンスの特性は生体の筋肉に類似している。
【００４２】
このコンプライアンス調整装置１によれば、汎用性の高い等ピッチのコイルばね５を使用することで、簡便にコンプライアンスを調整する機構を構成することができるため、従来のように、製品の仕様毎に設計する必要がある非線形ばねを使用する場合と比較して、コンプライアンス調整装置１の製造コストを低く抑えることができる。
また、等ピッチのコイルばね５を使用することにより、長いストロークにも容易に対応することができると共に、弾性変形に伴う蓄積エネルギーをより大きく許容することができる。したがって、従来のように、小さい動作範囲に限定され、また、弾性変形に伴う蓄積エネルギーも小さい非線形ばねや板バネ機構を使用する場合と比較して、汎用性の高いコンプライアンス調整装置１を提供することができる。
【００４３】
したがって、このコンプライアンス調整装置１は、機構的な強度を維持しつつ、軽量で制御しやすい特性を有するものとして、脚型移動ロボットや腕型作業ロボット等の関節部に最適な機構として利用することができる。
また、一対の歯車１３，１５を設けることにより、コイルばね５に対して中途支点部７を確実に移動させることができ、かつ、中途支点部７がコイルばね５に対して移動しないように容易に保持することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態において、歯車１３，１５はコイルばね５を挟み込むように一対設けられるとしたが、歯車１３，１５の押さえつけに基づくコイルばね５の撓みを考慮しない場合には、例えば、歯車を１つだけ設けるとしてもよい。
また、中途支点部７には一対の歯車１３，１５が設けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくともコイルばね５に対してその長手方向に移動させると共に、中途支点部７をコイルばね５の長手方向の所定位置に固定した状態に保持する位置制御手段を備えていればよい。
【００４５】
したがって、図４に示すように、位置制御手段１７は、例えば、ケース１１内部に設けられると共にコイルばね５に噛み合う一対のウォームギヤ１９，２１から構成されるとしても構わない。この構成において、一対のウォームギヤ１９，２１は、コイルばね５を挟み込むように配されており、コイルばね５の長手方向に沿う平行軸線Ｌ２を中心に回転可能となっている。また、各ウォームギヤ１９，２１の外周面には、コイルばね５に噛み合う螺旋状のねじ溝１９ａ，２１ａが形成されており、各ねじ溝１９ａ，２１ａのピッチはコイルばね５の螺旋のピッチと等しい。
なお、一方のウォームギヤ１９のねじ溝１９ａは、コイルばね５と同じ向きの螺旋状に形成され、他方のウォームギヤ２１のねじ溝２１ａは、コイルばね５と逆向きの螺旋状に形成されている。また、一方のウォームギヤ１９の回転方向と他方のウォームギヤ２１の回転方向とは、相互に逆向きとなっている。
【００４６】
この構成の場合でも、一対の歯車１３，１５を使用する場合と同様に、平行軸線Ｌ２を中心として各ウォームギヤ１９，２１を回転させるだけで、コイルばね５に対して中途支点部７を確実に移動させることができ、かつ、中途支点部７がコイルばね５に対して移動しないように容易に保持することができる。
【００４７】
なお、この構成の場合おいて、各ウォームギヤ１９，２１を回転させた際には、コイルばね５の螺旋の中心軸線Ｌ３を中心にコイルばね５を回転させようとする力がコイルばね５に作用する。すなわち、例えば、一方のウォームギヤ１９のみを一方向に回転させた際には、コイルばね５を前記一方向とは逆向きに回転させようとする力がコイルばね５に作用する。また、他方のウォームギヤ２１のみを前記一方向とは逆向きに回転させた際には、コイルばね５を前記一方向に回転させようとする力がコイルばね５に作用する。
以上のことから、これら一対のウォームギヤ１９，２１を同じ速度で相互に逆向きに回転させることにより、中心軸線Ｌ３回りにコイルばね５を回転させようとする力を相殺することができる。したがって、コイルばね５が中心軸線Ｌ３回りにねじれることを防止でき、コイルばね５のねじれに基づいてコンプライアンスが変化することを容易に防ぐことができる。
【００４８】
また、各ウォームギヤ１９，２１のねじ溝１９ａ，１９ｂ及びコイルばね５の螺旋のピッチを相互に等しく形成しておくことにより、ウォームギヤ１９，２１のねじ溝１９ａ，２１ａとコイルばね５とが相互に噛み合う部分を平行軸線Ｌ２方向に延びるウォームギヤ１９，２１の長さ分だけ確保することができる。すなわち、ウォームギヤ１９，２１のねじ溝１９ａ，２１ａとコイルばね５との噛み合わせの接触面積を増やして、ウォームギヤ１９，２１とコイルばね５との噛み合わせのズレを少なくすることができるため、コイルばね５に対する中途支点部７の位置決め精度を容易に向上させることができる。
【００４９】
なお、上述の構成においては、中途支点部７に一対のウォームギヤ１９，２１が設けられるとしたが、各ウォームギヤ１９，２１の回転に伴ってコイルばね５が回転しない場合、すなわち、ウォームギヤ１９，２１の回転に対してコイルばね５が滑る場合には、例えば、１つのウォームギヤのみを設けるとしても構わない。
【００５０】
また、例えば、図５〜７に示すように、中途支点部７に備える位置制御手段２３は、コイルばね５を挿通可能とする略円筒状の第１の雌ねじ２５及び第２の雌ねじ２７と、各雌ねじ２５，２７を挿通可能とする第１の回転駆動部２９及び第２の回転駆動部３１とから構成されるとしても構わない。これら一対の雌ねじ２５，２７及び回転駆動部２９，３１は、いずれもケース１１に取り付けられている。
この構成において、円筒状に形成された各雌ねじ２５，２７及び各回転駆動部２９，３１は、その中心軸線がコイルばね５の螺旋の中心軸線Ｌ３と同一となるように配されている。また、第１の雌ねじ２５及び第１の回転駆動部２９と、第２の雌ねじ２７及び第２の回転駆動部３１とは、ケース１１により相互に一定の距離を保持して中心軸線Ｌ３方向に並べて配されている。
【００５１】
ここで、各雌ねじ２５，２７は、周方向への逃げが少なく、径方向への変形のみが可能な材料から形成されている。そして、各雌ねじ２５，２７の貫通孔の内周面には、中心軸線Ｌ３を中心とした螺旋状の第１の内周ねじ山（第１の内周ねじ部）３３及び第２の内周ねじ山（第２の内周ねじ部）３５がそれぞれ突出して形成されている。
第１の内周ねじ山３３は、コイルばね５と同じ向きの螺旋に形成されており、また、コイルばね５の螺旋よりも大きいピッチで形成されている。さらに、第２の内周ねじ山３５は、コイルばね５と同じ向きの螺旋に形成されており、また、コイルばね５の螺旋よりも小さいピッチで形成されている。なお、第１の内周ねじ山３３とコイルばね５の螺旋とのピッチ差は、第２の内周ねじ山３５とコイルばね５の螺旋とのピッチ差に等しくなるように設定されている。
すなわち、コイルばね５の螺旋と各内周ねじ山３３，３５とは、周方向に関して周期的に交差するようになっている。各内周ねじ山３３，３５の頂点から構成される雌ねじ２５，２７の最内径は、コイルばね５の最外径よりも大きく形成されており、雌ねじ２５，２７の径方向への変形が無い場合には、各内周ねじ山３３，３５がコイルばね５に接触することはない。
【００５２】
各回転駆動部２９，３１の貫通孔の内周面には、中心軸線Ｌ３を中心とした螺旋状の第１の支持螺旋３７及び第２の支持螺旋３９がそれぞれ突出して形成されている。第１の支持螺旋３７は、コイルばね５の螺旋と第１の内周ねじ山３３との交差部分を通過するように、コイルばね５の螺旋や第１の内周ねじ山３３と逆向きの螺旋に形成されている。また、第２の支持螺旋３９は、コイルばね５の螺旋と第２の内周ねじ山３５との交差部分を通過するように、コイルばね５の螺旋や第２の内周ねじ山３５と逆向きの螺旋に形成されている。
【００５３】
ここで、各支持螺旋３７，３９の頂点から構成される各回転駆動部２９，３１の内周面の最内径は、各雌ねじ２５，２７の外周面よりも小さく形成されている。このため、各雌ねじ２５，２７が各回転駆動部２９，３１の貫通孔に挿通された状態においては、各雌ねじ２５，２７が各支持螺旋３７，３９により押さえつけられて、各雌ねじ２５，２７のうち、各支持螺旋３７，３９と接触する部分が径方向内方に変形する。したがって、各支持螺旋３７，３９の押さえつけにより、コイルばね５の螺旋と各内周ねじ山３３，３５との交差部分が相互に噛み合うことになる。すなわち、各支持螺旋３７，３９は、コイルばね５の螺旋と各内周ねじ山３３，３５との交差部分を相互に噛み合わせた状態に保持することになる。
【００５４】
なお、各支持螺旋３７，３９による押さえつけでは、各雌ねじ２５，２７のうち、各支持螺旋３７，３９と接触する部分が径方向内方に変形するが、この変形によって各雌ねじ２５，２７の内周面がコイルばね５に接触することはない。
また、上述の構成において、各回転駆動部２９，３１及び各雌ねじ２５，２７はケース１１に対して中心軸線Ｌ３を中心に回転できるようになっており、中心軸線Ｌ３方向には移動しないようになっている。
【００５５】
以上のように構成された位置制御手段２３においては、一対の回転駆動部２９，３１を相互に逆方向に回転させることにより、中途支点部７をコイルばね５に対して中心軸線Ｌ３方向に移動させることができる。
すなわち、中心軸線Ｌ３を中心に第１の回転駆動部２９及び第２の回転駆動部３１を相互に逆向き（Ａ方向、Ｂ方向）に同じ速度で回転させた際には、第１の回転駆動部２９の回転方向前方側に位置するコイルばね５の螺旋及び第１の内周ねじ山３３が相互に近づくように、第１の雌ねじ２５がコイルばね５に対してＣ方向に移動する。また、この際には、第２の回転駆動部３１の回転方向前方側に位置するコイルばね５の螺旋及び第２の内周ねじ山３５が相互に近づくように、第２の雌ねじ２７もコイルばね５に対してＣ方向に移動する。すなわち、第１の雌ねじ２５及び第２の雌ねじ２７を設けた中途支点部７がコイルばね５に対してＣ方向に移動することになる。
【００５６】
ここで、前述したように、コイルばね５の螺旋と第１の内周ねじ山３３とのピッチ差は、コイルばね５の螺旋と第２の内周ねじ山３５とのピッチ差と等しく、かつ、第１の回転駆動部２９及び第２の回転駆動部３１の回転速度は相互に等しいため、第１の雌ねじ２５及び第２の雌ねじ２７に対するコイルばね５の移動速度は等しくなる。したがって、第１の回転駆動部２９及び第２の回転駆動部３１による回転運動を、コイルばね５に対する中途支点部７の中心軸線Ｌ３方向への直線運動に変換することができる。
また、コイルばね５と各内周ねじ山３３，３５との交差部分は各支持螺旋３７，３９により相互に噛み合う状態に保持されているため、各回転駆動部２９，３１を回転不能に固定しておくことにより、中途支点部７がコイルばね５に対して移動しないように容易に保持することができる。
【００５７】
なお、第１の回転駆動部２９及び第２の回転駆動部３１をそれぞれ１回転させた際に、中心軸線Ｌ３方向に移動する中途支点部７の移動長さは、コイルばね５の螺旋と第１の内周ねじ山３３及び第２の内周ねじ山３５とのピッチ差となるため、前述した回転運動から直線運動への変換において、中途支点部７の速度を大きく減速させることができる。したがって、この構成においては、コイルばね５に対する中途支点部７の位置精度を容易に向上することもできる。
【００５８】
なお、一対の雌ねじ２５，２７は、回転不能に固定されていないため、例えば、第１の回転駆動部２９のみをＡ方向に回転させた場合には、この第１の回転駆動部２９の回転に追従するように、第１の雌ねじ２５及びコイルばね５をＡ方向に回転させようとする力が第１の雌ねじ２５及びコイルばね５に作用する。すなわち、コイルばね５に中心軸線Ｌ３回りのねじり力が発生する。ここで、第２の回転駆動部３１を逆向き（Ｂ方向）に回転させた際には、第２の回転駆動部３１の回転に追従するように、第１の雌ねじ２５及びコイルばね５をＢ方向に回転させようとする力がコイルばね５に作用し、前述とは逆向きのねじり力がコイルばね５に発生する。
したがって、一対の回転駆動部２９，３１を相互に逆向きに回転させることで、このねじり力の大半を内力化することができる。すなわち、コイルばね５がねじれることを防止できるため、このねじれに基づいてコンプライアンスが変化してしまうことを防ぐことができる。
【００５９】
なお、上述したように、各回転駆動部２９，３１を回転させた際には、中途支点部７をコイルばね５に対して中心軸線Ｌ３方向に移動させるための駆動トルクの大きさに応じて、コイルばね５が中心軸線Ｌ３方向に弾性変形する。
すなわち、コイルばね５の弾性変形に伴ってコイルばね５の螺旋のピッチが変化し、これにより、コイルばね５の螺旋と各内周ねじ山３３，３７とのピッチ差も変化する。例えば、前述した駆動トルクが大きい場合には、コイルばね５の弾性変形によって、コイルばね５の螺旋と各内周ねじ山３３，３７とのピッチ差が小さくなる、すなわち、コイルばね５の螺旋が各内周ねじ山３３，３７のピッチに近づくことになる。
【００６０】
なお、上述のように、コイルばね５が弾性変形している間は、中途支点部７が中心軸線Ｌ３方向に移動することはなく、コイルばね５の弾性力と駆動トルクの大きさとが相互に釣り合った状態において前述の弾性変形が停止し、中途支点部７がコイルばね５に対して中心軸線Ｌ３方向に移動することになる。
また、これら各雌ねじ２５，２７とコイルばね５とのピッチ差に応じて減速比や中心軸線Ｌ３方向の出力トルクの大きさが決まる。すなわち、ピッチ差が大きくなる程、減速比や出力トルクは小さくなり、ピッチ差が小さくなる程、減速比や出力トルクは大きくなる。そして、出力トルクがその上限に到達した場合、すなわち、各雌ねじ２５，２７とコイルばね５とのピッチ差が無くなった場合には、減速比が無限大となり、各雌ねじ２５，２７とコイルばね５との相対的な移動量はゼロとなる。
【００６１】
以上のことから、コイルばね５が弾性変形する前における出力トルクが駆動トルクよりも小さくても、出力トルクがその上限に到達するまでの範囲内においてコイルばね５が弾性変形することにより、出力トルクを駆動トルクに合致させて中途支点部７を移動させることができる。また、出力トルクがその上限に到達した場合には、減速比が無限大となるため、各回転駆動部２９，３１を回転駆動させるモータ等の駆動源や、各雌ねじ２５，２７に余分な負荷が発生することを抑制して、モータの焼き切れ等を防止することができる。すなわち、この位置制御手段２３は、所謂トルククラッチとして機能することになる。
【００６２】
なお、前述したように、第１の内周ねじ山３３はコイルばね５の螺旋のピッチよりも大きく、かつ、第２の内周ねじ山３５はコイルばね５の螺旋のピッチよりも小さいため、上述したコイルばね５の弾性変形において、コイルばね５のうち第１の内周ねじ山３３と噛み合う部分は中心軸線Ｌ３方向に延び、コイルばね５のうち第２の内周ねじ山３５と噛み合う部分は中心軸線Ｌ３方向に縮むことになる。したがって、このコイルばね５の弾性変形は、第１の雌ねじ２５と第２の雌ねじ２７との間で内力化されるため、基台３と中途支点部７との間のコンプライアンスが変化することはない。
なお、上述の構成において、各内周ねじ山３３，３７は、少なくともコイルばね５と周期的に噛み合うように形成されていればよく、１条の螺旋から構成されるとしてもよいし、複数の条数の螺旋から構成されるとしても構わない。
【００６３】
次に、本発明による第２の実施形態について図８を参照して説明する。なお、この実施形態に係るコンプライアンス調整機構は、上記実施形態のコンプライアンス調整装置１を備えた構成となっている。このため、この第２の実施形態においては、コンプライアンス調整装置１の構成について上記実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
図８に示すように、この実施形態に係るコンプライアンス調整機構４１は、相互に所定間隔をおいて配された一対のプーリ４３，４５と、一対のプーリ４３，４５に巻回され、チェーンやタイミングベルト等からなる無端ベルト４７と、一対のプーリ４３，４５の間に配された一対のコンプライアンス調整装置１，１とを備えている。各プーリ４３，４５は、例えば、スプロケットギヤ等からなり、無端ベルト４７は、例えば、チェーンやタイミングベルト等からなる。
【００６５】
一対のコンプライアンス調整装置１，１は、プーリ４３，４５を介して相互に拮抗して配されている。また、各コンプライアンス調整装置１，１の基台３，３は、コイルばね５が一対のプーリ４３，４５の配列方向に一致するように、一対のプーリ４３，４５に対して所定位置に固定されている。さらに、各コンプライアンス調整装置１，１の中途支点部７，７は、一対のプーリ４３，４５の間で相対する無端ベルト４７にそれぞれ固定されている。
なお、このコンプライアンス調整機構４１においては、各中途支点部７，７の移動可能範囲がコイルばね５，５の一端５ａから他端５ｂまでに限られているため、無端ベルト４７の移動に伴う各プーリ４３，４５の回転可能範囲は、コイルばね５の全長に比例する角度に限定されることになる。
【００６６】
次に、このコンプライアンス調整機構４１の動作について説明する。
コンプライアンス調整機構４１において、各中途支点部７，７に設けられた位置制御手段（不図示）により各コイルばね５，５に対して一対の中途支点部７，７を相互に逆向きに移動させた際には、コイルばね５，５をその長手方向に弾性変形させることなく、中途支点部７，７からコイルばね５，５の一端５ａ及び他端５ｂまでのコイルばね５の長さが変化するため、コンプライアンスが変化する。また、一対の中途支点部７，７の移動量に応じて無端ベルト４７が移動し、この無端ベルト４７の移動に伴って一対のプーリ４３，４５がそれぞれ回転する。この際、各コイルばね５，５は弾性変形しないため、各プーリ４３，４５の出力トルクは変化しない。
【００６７】
また、この構成において、位置制御手段により各コイルばね５，５に対して一対の中途支点部７，７を相互に同じ方向に移動させようとしても、各中途支点部７，７が基台３，３に対して移動することはなく、中途支点部７，７を移動させようとする方向とは逆の方向に、コイルばね５，５が送り出されることになる。これは、プーリ４３，４５を介した２つの中途支点部７，７の間の距離が、無端ベルト４７によって一定に保持されているためである。
すなわち、上述のように、一対の中途支点部７，７を同じ向きに移動させようとする場合には、これら中途支点部７，７の位置や各プーリ４３，４５の回転位置を変更することなく、各中途支点部７，７の両側に位置するコイルばね５，５がそれぞれ伸縮するため、コンプライアンスを変更することができる。なお、これらコイルばね５，５の伸縮によって、一対の中途支点部７，７がプーリ４３，４５を介して無端ベルト４７を引き合うことになるが、この無端ベルト４７を引き合う力は互いに釣り合うため、各プーリ４３，４５が回転することはなく、各プーリ４３，４５の出力トルクは変化しない。
【００６８】
さらに、位置制御手段によって各中途支点部７，７をコイルばね５，５に固定した状態において、一対の中途支点部７，７を基台３，３に対して相互に逆向きに移動させた際には、コイルばね５，５が伸縮するため、各プーリ４３，４５の出力トルクが増加する。すなわち、中途支点部７，７をコイルばね５，５に固定した状態では、コンプライアンスの大きさに応じた外力により各プーリ４３，４５を回転させる必要がある。なお、中途支点部７，７がコイルばね５，５の一端５ａ若しくは他端５ｂに固定されている状態においては、コンプライアンスが無限大となるため、前述の外力の大きさに関わらず、各プーリ４３，４５は回転しない。
【００６９】
以上のように、このコンプライアンス調整機構４１は、プーリ４３，４５における１自由度の軸出力を中途支点部７の２種類の移動により駆動する所謂冗長自由度系を構成している。すなわち、このコンプライアンス調整機構４１では、一対の中途支点部７，７を各コイルばね５，５に対して固定した状態、及び、一対の中途支点部７，７を各コイルばね５，５に対して移動可能とした状態で、プーリ４３，４５を回転させることができる。
【００７０】
このコンプライアンス調整機構４１によれば、上記第１の実施形態と同様に、機構的な強度を維持しつつ、軽量で制御しやすい特性を有するものとして、脚型移動ロボットや腕型作業ロボット等の関節部に最適な機構として利用することができる。
また、各コイルばね５，５に対して一対の中途支点部７，７を移動させる際には、プーリ４３，４７の出力トルクを変化させることなく、コンプライアンスを変更することができ、また、各基台３，３に対して一対の中途支点部７，７を移動させる際には、コンプライアンスを変更することなく、プーリ４３，４５の出力トルクを変化させることができる。以上のことから、コンプライアンスとプーリ４３，４５の出力トルクとを独立に設定することができる。
【００７１】
なお、この第２の実施形態においては、一対のコンプライアンス調整装置１，１が拮抗して設けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも１つのコンプライアンス調整装置１が設けられていればよい。この構成の場合にも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るコンプライアンス調整装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１のコンプライアンス調整装置において、位置制御手段の構成を示す拡大断面図である。
【図３】図１のコンプライアンス調整装置のコンプライアンス特性を示すグラフである。
【図４】この発明の他の実施形態に係るコンプライアンス調整装置において、位置制御手段の構成を示す拡大断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係るコンプライアンス調整装置において、位置制御手段の構成を示す拡大断面図である。
【図６】図５の位置制御手段において、第１の雌ねじ及び第１の回転駆動部の各周面に形成された第１の内周ねじ山及び第１の支持螺旋、並びに、コイルばねの螺旋を示す概略展開図である。
【図７】図５の位置制御手段において、第２の雌ねじ及び第２の回転駆動部の各周面に形成された第２の内周ねじ山及び第２の支持螺旋、並びに、コイルばねの螺旋を示す概略展開図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係るコンプライアンス調整機構の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  コンプライアンス調整装置
３  基台
５  コイルばね
５ａ  一端
５ｂ  他端
７  中途支点部
１３，１５  歯車（位置制御手段）
１７，２３  位置制御手段
１９，２１  ウォームギヤ
１９ａ，２１ａ  ねじ溝
２５  第１の雌ねじ
２７  第２の雌ねじ
２９  第１の回転駆動部
３１  第２の回転駆動部
３３  第１の内周ねじ山（第１の内周ねじ部）
３５  第２の内周ねじ山（第２の内周ねじ部）
３７  第１の支持螺旋
３９  第２の支持螺旋
４１  コンプライアンス調整機構
４３，４５  プーリ
４７  無端ベルト
Ｌ１  直交軸線
Ｌ２  平行軸線
【図１】
2006329224.tif 000004
【図２】
2006329224.tif 000005
【図３】
2006329224.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006329224.tif 000009
【図７】
2006329224.tif 000010
【図８】
2006329224.tif 000011