(57)【要約】【課題】  停電等の非常時にロック状態を強制的に解除できるロック機構付き回転力伝達ユニットを提供する。【解決手段】  ロック機構付き回転力伝達ユニットを構成する回転式アクチュエータの回転軸を、軸方向両側に配置された軸受に対して軸方向両外側に突出させる。回転式アクチュエータを駆動するエネルギーの供給が停止した状態であっても、ロック機構付き回転力伝達ユニットの出力側に対して、軸方向反対側で外部に突出した回転軸を手動等で回すことが可能となるため、ロック状態を解除できる。【選択図】  図３
2018021601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力部を有するロック機構付き回転力伝達ユニットにおいて、
回転式アクチュエータと、該回転式アクチュエータの回転力を入力側から前記出力部に伝達するが、外部から前記出力部に回転力を加えても前記入力側には回転力を伝達しないロック機構とを備え、
前記回転式アクチュエータは、軸方向両側に配置された軸受を介して、ステータに対して回転自在に支持された回転軸を有し、
前記回転軸が、前記軸方向両側に配置された前記軸受に対して軸方向両外側に突出していることを特徴とするロック機構付き回転力伝達ユニット。
【請求項２】
前記回転軸の前記軸受に対して突出している部分の内、前記ロック機構側の方向に対して反対方向に突出している側に溝部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のロック機構付き回転力伝達ユニット。
【請求項３】
複数の歯車で構成される歯車機構部を備え、
前記回転式アクチュエータの回転力は、前記歯車機構部を介して、前記ロック機構の入力側に回転力を伝達することを特徴とする請求項１又は２記載のロック機構付き回転力伝達ユニット。
【請求項４】
前記ロック機構は、円柱状空間を有する収納室と、前記収納室に同軸状に収納された出力回転体と、前記出力回転体に対し同軸状に設けられた入力回転体と、前記収納室の内周面と出力回転体の外周面との間に設けられた係合子と、前記係合子を周方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備える構造であることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のロック機構付き回転力伝達ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロック機構付き回転力伝達ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力側に与えられた回転力は出力軸側に伝達するが、出力軸側から力を加えて、出力軸を回転させようとしても、出力軸自体はロックして、入力軸側には回転力を伝達しないロック機構付きの回転力伝達ユニットが知られている。このような回転力伝達ユニットに関して、本出願人は、特許文献１において、出力側からのロック及び入力側からのロック解除の機構を小型化可能にした構造を開示している。
【０００３】
更に、本出願人は、上記の小型化可能にした構造を活かして、特許文献２においてロック機構と遊星歯車機構とを一体の固定部材内に組込んだ形態及び、この形態に回転式モータを取り付けて１つの回転力伝達ユニットとした形態を開示している。
【０００４】
本出願人が特許文献１及び特許文献２などによって開示したロック機構付きの回転力伝達ユニットは、φ１２ｍｍ以下の小径サイズで構成できるため、従来では、スペース的な制約から取り付けることができなかった機械装置にも組み込むことが可能となった。例えば、人型ロボットハンドの指関節の駆動用に指部内に取り付けることも可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１３３１６２号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１６４９６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の回転式モータを含むロック機構付きの回転力伝達ユニットに関し、回転式モータは電動が一般的であるが、搭載した機械装置の非常停止時などに電気が遮断された場合、そのままでは当然、モータは駆動できなくなる。更に、ここで使用されるロック機構は無通電状態においても、出力軸の位置を保持するため、装置側（出力側）に外力を加えて動作させることもできない。一時的に、モータを別の電源を含む駆動装置に接続して駆動できるようにすることも考えられるが、その作業には手間がかかることになる。
【０００７】
そこで、本発明は、例えば、非通電時など、エネルギーの供給が停止した状態であっても、外部から容易に操作を行い、入力軸側の回転力を出力側に伝えることができるロック機構付き回転力伝達ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のロック機構付き回転力伝達ユニットは、出力部を有しており、回転式アクチュエータと、この回転式アクチュエータの回転力を入力側から出力部に伝達するが、外部から出力部に回転力を加えても入力側には回転力を伝達しないロック機構とを備えている。そして、回転式アクチュエータは、軸方向両側に配置された軸受を介して、ステータに対して回転自在に支持された回転軸を有し、この回転軸が、軸方向両側に配置された軸受に対して軸方向両外側に突出していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エネルギーの供給が停止した状態であっても、外部から容易に操作を行い、入力軸側の回転力を出力側に伝えることができるロック機構付き回転力伝達ユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明に係わるロック機構付き回転力伝達ユニットの一例を示す斜視図である。
【図２】本願発明に係わるロック機構付き回転力伝達ユニットの一例を示す斜視図である。
【図３】図１のロック機構付き回転力伝達ユニットの縦断面図である。
【図４】図３の（II）−（II）線断面図である。
【図５】図３の（III）−（III）線断面図である。
【図６】回転軸が外部に突出した部分の形状の一例を示す図である。
【図７】回転軸が外部に突出した部分の形状の一例を示す図である。
【図８】本願発明に係わるロック機構付き回転力伝達ユニットの他例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態の一つは、出力部を有するロック機構付き回転力伝達ユニットに、回転式アクチュエータと、この回転式アクチュエータの回転力を入力側から出力部に伝達するが、外部から出力部に回転力を加えても入力側には回転力を伝達しないロック機構とを備えている。そして、回転式アクチュエータは、軸方向両側に配置された軸受を介して、ステータに対して回転自在に支持された回転軸を有し、この回転軸が、軸方向両側に配置された軸受に対して軸方向両外側に突出していることを特徴としている。
この構成によれば、停電などにより、ロック機構付き回転力伝達ユニットの駆動源を起動できないといった非常時でも、回転軸の突出した部分を掴んで、手動又は外部動力によって回転軸を動かすことができるので、ロック状態を強制的に解除することができる。
より具体的な例としては、本実施の形態に係わるロック機構付き回転力伝達ユニットが、ロボットアームの関節の駆動と位置保持のために組み込まれている場合において、停電などの非常時のため、ロボットアームが不安定な姿勢で停止したとしても、無給電で安全な姿勢に戻すことができる。
【００１２】
他の特徴としては、回転式アクチュエータの回転軸が、軸受に対して突出している部分の内、ロック機構側の方向に対して反対方向に突出している側に溝部を形成したことにある。
この構成によれば、溝に合ったドライバーや治工具を使用して、非常時にも容易に回転式アクチュエータの回転軸を回すことができる。
【００１３】
他の特徴としては、複数の歯車で構成される歯車機構部を備え、回転式アクチュエータの回転力は、歯車機構部を介して、ロック機構の入力側に回転力を伝達するようにしたことにある。
この構成によれば、歯車の組合せによって、必要なトルク、回転速度に合わせた設計とすることができる。
【００１４】
他の特徴としては、ロック機構を、円柱状空間を有する収納室と、この収納室に同軸状に収納された出力回転体と、この出力回転体に対し同軸状に設けられた入力回転体と、この収納室の内周面と出力回転体の外周面との間に設けられた係合子と、係合子を周方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備える構造としたことにある。
この構成によれば、ロック機構部をφ１２ｍｍ以下の小径サイズで実現できるので、ロック機構付き回転力伝達ユニットの小型化を図れる。
【００１５】
次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一例を示すロック機構付き回転力伝達ユニットＵを示す斜視図である。
ロック機構付き回転力伝達ユニットＵは、回転式アクチュエータＡとロック機構と減速歯車機構を含む、動力伝達装置Ｂとで構成されている。
回転式アクチュエータＡの回転軸７１は、回転式アクチュエータＡのハウジング７３に対して、軸方向両側に突出している。この軸方向両側に突出している部分の内、動力伝達装置Ｂ側に突出している部分７１ａ（図３参照）は、動力伝達装置Ｂの内部に位置している。一方、動力伝達装置Ｂと反対側に突出している部分７１ｂは、外部に露出している。
【００１７】
回転式アクチュエータＡを起動して回転軸７１が回転するとき、その回転力は、動力伝達装置Ｂに伝達されて、動力伝達装置Ｂに備わる出力軸２４が回転する。
また、回転式アクチュエータＡを起動していない状態において、回転軸７１の動力伝達装置Ｂと反対側に突出している部分７１ｂを例えば人の指で掴んで、回転軸７１を回した場合にも、その回転力が動力伝達装置Ｂに伝達されて、出力軸２４を回転させることができる。
一方、出力軸２４を外部から回そうとしても、動力伝達装置Ｂの内部にあるロック機構が働き、回転させることができない。図２は、出力軸２４に外部から力を加えても、回転させることができない状態を表している。
【００１８】
次に、図３〜図５を用いて、ロック機構付き回転力伝達ユニットＵの内部構造について説明する。
図３は、ロック機構付き回転力伝達ユニットＵの内部構造を示す縦断面図である。尚、図３で、動力伝達装置Ｂの部分は、機構部を収納する固定部材と出力側支持部材のみを縦断面で示している。
図４は、図３の（II）−（II）線断面図であって、動力伝達装置Ｂ内のロック機構部の構造を示している。
図５は、図３の（III）−（III）線断面図であって、動力伝達装置Ｂ内の遊星歯車機構部の構造を示している。
【００１９】
図３に示すようにロック機構付き回転力伝達ユニットＵを構成する回転式アクチュエータＡと動力伝達装置Ｂとは、回転式アクチュエータＡのハウジングケース７３の開口部に対するフランジ７９ａを介して接続されている。また、回転式アクチュエータＡの回転軸７１において、動力伝達装置Ｂ側に突出している部分７１ａには、歯車７２が固着されており、この歯車７２を介して、回転式アクチュエータＡの回転力が動力伝達装置Ｂに伝達される。
【００２０】
回転式アクチュエータＡとして、本実施例では、インナーロータ型のブラシレスモータを採用している。その構造は、円筒状マグネット７４とその中心を貫通する回転軸７１からなるロータ部を、円筒状ハウジングケース７３の両端開口部に位置するフランジ７９ａ，７９ｂの軸中心位置で軸受７６ａ，７６ｂにより回転自在に軸支している。また、回転軸７１は、軸受７６ａ，７６ｂ及びフランジ７９ａ，７９ｂに対して、軸方向両側に突出している。そして、ハウジングケース７３の内周面には、界磁コイル７５が固定配置されている。ロータ部に対して、円筒状ハウジングケース７３、フランジ７９ａ，７９ｂ、軸受７６ａ，７６ｂ、界磁コイル７５がステータ部である。また、回転軸７１は、軸受７６ａ，７６ｂ及びフランジ７９ａ，７９ｂに対して、軸方向両側に突出している。起動時は、界磁コイル７５に転流通電することにより発生する回転磁界によりロータ部が回転駆動する。
【００２１】
動力伝達装置Ｂは、図３に示すように、固定部材１０内でロック機構１と遊星歯車機構２とを軸方向に連結し、遊星歯車機構２の太陽歯車６２に入力される回転力をロック機構１の出力回転体２０に伝える。また、出力回転体２０は、外部に露出する出力軸２４を一体に有しており、出力側支持部材１２に対し回転自在に支持されている。出力軸２４から得られる回転出力が、ロック機構付き回転力伝達ユニットＵの出力となる。
【００２２】
ロック機構１は、図３および図４に示すように、固定部材１０の軸方向一端側の収納室１１内に、該収納室１１と同軸状に配置された出力回転体２０と、出力回転体２０に対し同軸状に設けられた入力回転体３０と、収納室内周面１１ａと出力回転体２０の外周面との間に位置する一対の係合子４１，４２と、一方の係合子４１を周方向の一方側（図４によれば時計方向側）へ付勢するとともに他方の係合子４２を周方向の他方側（図４によれば反時計方向側）へ付勢する付勢部材５０とを備える。
そして、このロック機構１は、遊星歯車機構２から、入力回転体３０に回転力を受けた際に、この回転力を出力回転体２０に伝達して出力回転体２０を回転させ、また、出力回転体２０に対し外部から回転力が加わった際には、係合子４１が楔となって出力回転体２０を回転不能にロックするものである。
尚、このロック機構１の構造及び機能、効果の詳細については、国際公開第２０１３／１３３１６２号（特許文献１）及び、国際公開第２０１３／１６４９６９号（特許文献２）に開示されている通りである。
【００２３】
遊星歯車機構２は、図３に示すように、固定部材１０内でロック機構１の入力回転体３０に連結されている。そして、入力回転体３０に回転自在に支持された複数の第１の遊星歯車６１と、これら第１の遊星歯車６１に対し中央側から噛み合う太陽歯車６２とを備える（図５参照）。この太陽歯車６２の軸方向の他端側に固定された支持回転体６３と、該支持回転体６３の軸方向の他端側に回転自在に支持された複数の第２の遊星歯車６４（連接遊星歯車）と、第１及び第２の遊星歯車６１，６４に噛み合う固定部材１０内周面の内歯車２ａとから構成されている。
この構成により、回転式アクチュエータＡの回転軸７１に備わる歯車７２が太陽歯車として、第２の遊星歯車６４に噛み合い、回転式アクチュエータＡの回転力を動力伝達装置Ｂに伝えることになる。回転式アクチュエータＡの回転は、遊星歯車機構２において減速されて、出力軸２４から出力される。
その他、この遊星歯車機構２の構造及び機能、効果の詳細については、国際公開第２０１３／１６４９６９号（特許文献２）に開示されている通りである。
【００２４】
ロック機構付き回転力伝達ユニットＵは、上記で説明した内部構造を有し、回転式アクチュエータＡの回転軸７１の一部が外部に突出しているので、回転式アクチュエータＡが無通電の状態においても、回転軸７１の外部に突出している部分７１ｂを、指で掴んで回すことによって、出力軸２４を回転させることができる。その一方で、出力軸２４を指で掴んで回そうとしても、ロック機構付き回転力伝達ユニットＵを構成する動力伝達装置Ｂの内部にあるロック機構が働き、回転させることはできない。
【００２５】
次に、図６〜図８を用いて、回転軸７１の外部に突出している部分７１ｂに関する各種応用形態について説明する。
【００２６】
図６は、回転軸７１の外部に突出している部分７１ｂの一形態を示す部分拡大図であり、図６（ａ）を正面とした場合に、図６（ｂ）は底面を表している。この図６に示した例によれば、端部に溝部７１ｇを設けた。この溝部７１ｇを設けたことによって、外部から回転軸を回す際に、マイナスドライバーなどの工具を使用して容易に回すことができる。この形態によれば、マイナスドライバーを溝部７１ｇに差し込んで回転軸７１を回せるので、突出部分７１ｂの突出量はわずかでもよい。例えば、軸受７６ｂに対して軸方向外側に突出しつつ、フランジ７９ｂに対しては軸方向外側に突出させてなくともよい。
【００２７】
図７は、回転軸７１の外部に突出している部分７１ｂの一形態を示す部分拡大図であり、図７（ａ）を正面とした場合に、図７（ｂ）は底面を表している。この図７に示した例によれば、突出部分７１ｂの端部に設ける溝部の一形態として、歯車形状部７１ｈを形成した。この歯車形状部７１ｈを設けたことによって、外部から回転軸を回す際に、専用工具等を用いて容易に回すことができる。
【００２８】
図８は、回転軸７１の外部に突出している部分の応用例としてのロック機構付き回転力伝達ユニットＵの一形態を示す部分断面図である。
この図８に示す例では、ロック機構付き回転力伝達ユニットＵの起動時における速度制御や位置制御を目的として、回転式アクチュエータＡの後側（動力伝達装置Ｂとは反対側）に、光学式エンコーダＥを取り付けている。
光学式エンコーダＥは、回転式アクチュエータＡの後側に固定配置されたエンコーダケース８１、回転軸７１が外部に突出している部分７１ｂに取り付けられたエンコーダディスク８２、フォトセンサ８３等で構成されている。
エンコーダディスクには軸方向に凸部８２ａがあり、この凸部の内側に形成した軸方向の孔部に、回転軸７１の突出部分７１ｂが嵌め合わされた状態で固定されている。すなわち、エンコーダディスクは、回転軸７１と一体に回転する。非常時には、この凸部８２ａを掴んで手動で回すことができる。
あるいは、回転軸７１を回す際に工具等を使用できるように、凸部８２ａの端部にマイナス溝或いは歯車形状等を形成してもよい。
【００２９】
上記実施例によれば、ロック機構付き回転力伝達ユニットＵを構成する動力伝達装置Ｂについて、遊星歯車による減速機構を備える構成を用いて説明したが、当然ながら、遊星歯車機構以外の各種減速機構を適用してもよい。また、減速機構を組み込まずに、ロック機構１のみを、入力側から出力側への動力伝達装置としてもよい。
【００３０】
その他、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１：ロック機構
２：遊星歯車機構
２ａ：内歯車
１０：固定部材
１１：収納室
１１ａ：収納室内周面
１２：出力側支持部材
２０：出力回転体
２４：出力軸
３０：入力回転体
４１，４２：係合子
５０：付勢部材
６１：遊星歯車
６２：太陽歯車
６３：支持回転体
６４：遊星歯車
７１：回転軸
７１ａ：突出部
７１ｂ：突出部
７１ｇ：溝部
７１ｈ：歯車形状部
７２：（太陽）歯車
７３：ハウジングケース
７４：円筒状マグネット
７５：界磁コイル
７６ａ，７６ｂ：軸受
７９ａ，７９ｂ：フランジ
８１：エンコーダケース
８２：エンコーダディスク
８２ａ：凸部
８３：フォトセンサ８３
Ａ：回転式アクチュエータ
Ｂ：動力伝達装置
Ｅ：光学式エンコーダ
Ｕ：ロック機構付き回転力伝達ユニット
【図１】
2018021601.tif 000003
【図２】
2018021601.tif 000004
【図３】
2018021601.tif 000005
【図４】
2018021601.tif 000006
【図５】
2018021601.tif 000007
【図６】
2018021601.tif 000008
【図７】
2018021601.tif 000009
【図８】
2018021601.tif 000010