(57)【要約】【課題】適用範囲や配置位置の制限を拡げて汎用性を向上させることができる関節装置を提供する。【解決手段】関節装置１００は、連結体１１０のボール部１１３に対して超音波振動を付与しない状態において連結体１１０が相手部材から受ける力に抗してボール部１１３を固定的に保持するボール保持体１２０を備えている。ボール保持体１２０は、ボール部１１３に対してそれぞれ超音波振動を付与する圧電素子で構成された２つのリング状の上側保持体１２１および下側保持体１２２で構成されている。上側保持体１２１および下側保持体１２２には、高周波電圧を印加するための電極１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂがそれぞれ設けられており、これらの各電極１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂが電線１２３を介して駆動装置１５０に接続されている。そして、上側保持体１２１および下側保持体１２２は、ハウジング１３０内に固定的に保持されている。【選択図】  図１
2015208803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状に延びる本体部における一方の端部側に相手部材を接続するための接続部が形成されるとともに他方の端部に球状のボール部が形成された連結体と、
前記連結体に対して直接超音波振動を付与する振動付与手段と、
前記振動付与手段から前記連結体に前記超音波振動を付与しない状態において同連結体における前記ボール部を前記相手部材から伝達される力に抗して固定的に保持するボール保持体とを備えることを特徴とする関節装置。
【請求項２】
請求項１に記載した関節装置において、
前記振動付与手段は、
前記連結体における前記本体部に対して前記超音波振動を付与することを特徴とする関節装置。
【請求項３】
請求項１に記載した関節装置において、
前記振動付与手段は、
前記連結体における前記ボール部に対して前記超音波振動を付与することを特徴とする関節装置。
【請求項４】
請求項３に記載した関節装置において、
前記振動付与手段は、前記ボール保持体で構成されていることを特徴とする関節装置。
【請求項５】
請求項４に記載した関節装置において、
前記ボール保持体は、
前記ボール部における前記本体部側の半球部分に接触する上側保持体と、
前記ボール部における先端部側の半球部分に接触する下側保持体とで構成されていることを特徴とする関節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の部品同士を互いに固定的な連結状態と互いに可動的な連結状態とを選択的に切り替えることができる関節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２つ以上の部品同士を互いに固定的な連結状態と互いに可動的な連結状態とを選択的に切り替えることができる関節装置がある。例えば、下記特許文献１には、ロボットの手首軸を構成する作業軸を互いに固定的な連結状態と互いに可動的な連結状態とを選択的に切り替えることができる複数自由度関節装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２２８３９２号公報
【０００４】
この上記複数自由度関節装置においては、作業軸の端部に形成された回転子を４つの固定子で固定的に支持した状態で各固定子における表面導波路部材に超音波を付与することによって回転子を一時的に回転摺動可能な状態としている。
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載した複数自由度関節装置においては、回転子に対して超音波を付与する振動子が筒状のフレーム内にて表面導波路部材を介して複数個所に配置されているため、フレームが大型化するとともに超音波出力の大きな振動子が設け難く関節装置の適用範囲や配置位置が制限されるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、適用範囲や配置位置の制限を拡げて汎用性を向上させることができる関節装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、棒状に延びる本体部における一方の端部側に相手部材を接続するための接続部が形成されるとともに他方の端部に球状のボール部が形成された連結体と、連結体に対して直接超音波振動を付与する振動付与手段と、振動付与手段から連結体に超音波振動を付与しない状態において同連結体におけるボール部を相手部材から伝達される力に抗して固定的に保持するボール保持体とを備えることにある。
【０００８】
このように構成した本発明の特徴によれば、関節装置は、連結体に対して直接超音波振動を付与する構成のため、１つの振動付与手段によっても超音波振動を付与することができるとともに振動付与手段を連結体のボール部およびボール保持部を収容するハウジング（上記特許文献１における「フレーム」）の外部に設けることができる。これらによって、関節装置は、ハウジングを小型化できるとともに超音波振動の出力が大きい振動付与手段を設けることも可能となってボール部の保持力の大きさ、幅、および制御のバリエーションを広げることもできる。これらの結果、関節装置は、適用範囲や配置位置の制限を拡げて汎用性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、前記関節装置において、振動付与手段は、連結体における本体部に対して超音波振動を付与することにある。
【００１０】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、関節装置は、振動付与手段が連結体における本体部に対して超音波振動を付与するため、振動付与手段を連結体のボール部およびボール保持部を収容するハウジングの外部に設けることができる。これにより、関節装置は、ハウジングを小型化できるとともに超音波振動の出力が大きい振動付与手段を設けることも可能となるため、適用範囲や配置位置の制限を拡げて汎用性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、前記関節装置において、振動付与手段は、連結体におけるボール部に対して超音波振動を付与することにある。
【００１２】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、関節装置は、振動付与手段が連結体におけるボール部に対して超音波振動を付与するため、超音波振動の減衰を抑えることができるとともに応答性良くボール部の固定状態と可動状態とを切り替えることができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、前記関節装置において、振動付与手段は、ボール保持体で構成されていることにある。
【００１４】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、関節装置は、振動付与手段がボール保持体で構成されているため、振動付与手段をハウジング内に収容した場合であってもハウジングの大型化を抑えることができるとともに超音波振動の出力が大きい振動付与手段を収容することもできる。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、前記関節装置において、ボール保持体は、ボール部における本体部側の半球部分に接触する上側保持体と、ボール部における先端部側の半球部分に接触する下側保持体とで構成されていることにある。
【００１６】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、関節装置は、ボール保持体がボール部における本体部側の半球部分に接触する上側保持体と、ボール部における先端部側の半球部分に接触する下側保持体とで構成されているため、ボール部を安定的に保持することができる。また、関節装置は、ボール保持体が２つの上側保持体および下側保持体で構成されているため、これらの上側保持体および下側保持体に対して互いに異なる強さの超音波を付与することによってボール部の保持力の調整精度および調整範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る関節装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本発明の変形例に係る関節装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】本発明の他の変形例に係る関節装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の変形例に係る関節装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る関節装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る関節装置１００の構成を概略的に示す縦断面図である。この関節装置１００は、図示しないアーム型ロボットにおけるアームとアームを支持するアーム支持部材との間に設けられてアームを固定的な連結状態と可動的な連結状態とを選択的に切り替えて支持する機械装置である。
【００１９】
（関節装置１００の構成）
関節装置１００は、連結体１１０を備えている。連結体１１０は、鋼材などの金属材によって構成されており、軸状に形成された本体部１１１の一方の端部側に括れ部１１２を介して略球状に形成されたボール部１１３を備えて構成されている。
【００２０】
本体部１１１は、関節装置１００を図示しないアーム型ロボットにおけるアームに連結するための部分であり、ボール部１１３とは反対側の端部に雄ネジからなる接続部１１４が形成されて構成されている。一方、ボール部１１３は、ボール保持体１２０内にて収容されて保持される部分であり、ボール保持体１２０の内周面に対して回転摺動を可能とする滑らかな球面状に形成されている。
【００２１】
ボール保持体１２０は、連結体１１０におけるボール部１１３を固定的または可動的に保持する部品であり、２つのリング状の上側保持体１２１および下側保持体１２２で構成されている。この場合、ボール保持体１２０によるボール部１１３の固定的な保持とは、連結体１１０のボール部１１３に対して後述する超音波振動を付与しない状態において連結体１１０が相手部材（例えば、アーム型ロボットにおけるアーム）から受ける力に抗してボール部１１３の固定状態を維持できることである。
【００２２】
これらの上側保持体１２１および下側保持体１２２は、ボール部１１３に対してそれぞれ超音波振動を付与するために圧電素子で構成されている。この場合、上側保持体１２１および下側保持体１２２をそれぞれ構成する圧電素子としては、例えば、チタン酸バリウムやＰＺＴ（ジルコン酸・チタン酸鉛系の多結晶体）等の圧電セラミックス、ポリフッ化ビニリデン系やビニリデンシアナイド系重合体等の高分子圧電材料、圧電性のセラミック微粒子を高分子中に分散させた高分子複合物圧電材料などがある。
【００２３】
上側保持体１２１は、ボール部１１３における中心部よりも本体部１１１側の上側半球部分の外周部の一部を周方向に沿って環状に覆う形状に形成されている。また、下側保持体１２２は、ボール部１１３における中心部よりも先端側の下側半球部分の外周部の一部を周方向に沿って環状に覆う形状に形成されている。これらの上側保持体１２１および下側保持体１２２は、各内周面がボール部１１３の球面に対応する球面に形成されるとともに、各外径が後述するハウジング１３０の内径より若干小さい外径に形成されている。
【００２４】
また、これらの上側保持体１２１および下側保持体１２２における両端面には、上側保持体１２１および下側保持体１２２にそれぞれ高周波電圧を印加するための平板リング状の電極１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂがそれぞれ設けられており、これらの各電極１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂが電線１２３を介して駆動装置１５０に電気的に接続されている。なお、これらの上側保持体１２１および下側保持体１２２は、圧電素子の分極方向は厚み方向であり、かつ、各厚みは外径より小さく形成されている。
【００２５】
これらの上側保持体１２１および下側保持体１２２は、ハウジング１３０内に固定的に保持されている。ハウジング１３０は、前記連結体１１０におけるボール部１１３をボール保持体１２０を介して収容し保持する部品であり、一方（図示上側）の端部が開口するとともに他方（図示下側）の端部側がプラグ１３３によって閉塞された有底円筒状に形成されている。より具体的には、ハウジング１３０は、一方（図示上側）の端部に本体部１１１が貫通する開口部１３１が形成されているとともに他方（図示下側）の端部側にプラグ１３３をカシメ加工によって固定するプラグ固定部１３２が形成されて構成されている。プラグ１３３は、円筒状に形成されたハウジング１３０における前記他方（図示下側）の端部の開口部を塞ぐとともに下側保持体１２２を押圧して支持するための板状部材であり、
鋼板製の円板体の図示上面にリング状の凸部が形成されて平板リング状に形成されている。
【００２６】
一方、ハウジング１３０の内側には、収容部１３４が形成されている。収容部１３４は、ボール保持体１２０を保持するとともにこのボール保持体１２０を介してボール部１１３を保持する部分であり、円筒状に形成されている。この場合、収容部１３４の内径は、ボール保持体１２０の外径に対して締り嵌めとなる若干小径の径に形成されている。すなわち、ボール保持体１２０は、収容部１３４内に圧入された状態で保持されている。また、ハウジング１３０の側面には、収容部１３４に貫通した状態で前記電線１２３を通すための貫通孔１３５が形成されている。
【００２７】
このハウジング１３０は、非鉄金属または鉄鋼材などの金属材料を鋳造加工を用いて成形されている。本実施形態においては、ハウジング１３０は、鋼材を鍛造加工により成形しているが、他の材料、例えば、アルミニウム材、マグネシウム材または亜鉛材などの各種合金材を鋳造加工により成形して構成するようにしてもよい。
【００２８】
ハウジング１３０の外周面の上部には、ハウジング１３０の上部および同ハウジング１３０内に収容される連結体１１０のボール部１１３を覆う状態でダストカバー１４０が設けられている。ダストカバー１４０は、弾性変形可能なゴム材または軟質の合成樹脂材などによって構成されており、中央部が膨らんだ略円筒状に形成されている。このダストカバー１４０は、一方（図示上側）の開口部に連結体１１０における本体部１１１が挿入されて同本体部１１１の下部に弾性力によって固定されている。また、ダストカバー１４０における他方（図示下側）の開口部は、ハウジング１３０の外周部上に形成された凹部内に嵌め込まれた状態で金属製のサークリップ１４１によって固定されている。これにより、ダストカバー１４０は、ハウジング１３０の収容部１３４内への異物の浸入を防止している。
【００２９】
駆動装置１５０は、ボール保持体１２０に超音波振動を発生させるために所定周波数の高周波電圧を出力する電気回路である。この駆動装置１５０は、図示しない電源から供給される電力を制御装置１６０の作動制御によって所定周波数（例えば、２０ｋＨｚ以上）の高周波電圧に変換してボール保持体１２０に出力する。制御装置１６０は、マイクロコンピュータによって構成されており、図示しない入力装置を介して入力される関節装置１００の使用者からの入力信号に従って駆動装置１５０の作動を制御する。
【００３０】
（関節装置１００の製造）
このように構成された関節装置１００の製造について説明する。なお、この関節装置１００の製造工程の説明においては、本発明に直接関わらない製造工程については適宜省略する。
【００３１】
まず、作業者は、関節装置１００を構成する部品である連結体１１０、ボール保持部１２０、ハウジング１３０およびプラグ１３３をそれぞれ用意する。この場合、連結体１１０は、鋼材を別途の鍛造加工および切削加工を用いて成形される。また、ボール保持部１２０は、粉末状の圧電セラミック材を焼成して機械加工を行った後、電極１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂの焼付および分極処理を行って成形される。また、ハウジング１３０は、鋼材を鍛造加工することによって成形される。また、プラグ１３３は、鋼材を別途のプレス加工を用いて成形される。
【００３２】
次に、作業者は、連結体１１０、ボール保持部１２０、ハウジング１３０およびプラグ１３３を互いに組み付ける。具体的には、作業者は、ボール保持部１２０の上側保持体１２１および下側保持体１２２を連結体１１０のボール部１１３にそれぞれ嵌めた状態でハウジング１３０の収容部１３４内に圧入する。この場合、作業者は、図示しないプレス加工機を用いてボール部１１３の先端端（図１において下端面）にプラグ１３３を宛がった状態で連結体１１０を本体部１１１側からハウジング１３０の収容部１３４内に挿入していくことにより、ボール保持体１２０を上側保持体１２１から収容部１３４内に圧入する。
【００３３】
そして、ボール保持体１２０が収容部１３４内における所定位置まで圧入された場合には、プレス加工装置は、ハウジング１３０における図示下端開口部を内側に折り曲げてカシメ加工することによりプラグ固定部１３２を形成してプラグ１３３を固定する。これにより、ボール保持体１２０は、ボール部１１３を固定的に保持した状態で収容部１３４内に固定的に保持される。この場合、ボール保持体１２０によるボール部１１３の保持力は、連結体１１０が相手部材（例えば、アーム型ロボットにおけるアーム）から受ける力に抗してボール部１１３の固定状態を維持できる大きさである。
【００３４】
次に、作業者は、ダストカバー１４０およびサークリップ１４１をそれぞれ用意して連結体１１０およびはハウジング１３０にそれぞれ装着する。具体的には、作業者は、ダストカバー１４０における一方（図示上側）の端部を連結体１１０における本体部１１１の外周部に嵌め込むとともに、同ダストカバー１４０における他方（図示下側）の端部をハウジング１３０の外周部における図示上部に形成された凹部上に嵌め込む。そして、作業者は、ハウジング１３０の外周部に嵌め込んだダストカバー１４０にサークリップ１４１を嵌め込むことによりダストカバー１４０をハウジング１３０に固定する。
【００３５】
次に、作業者は、電線１２３を４つ用意して各一方の端部を電極１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂにそれぞれ接続するとともに、他方の端部を駆動装置１５０にそれぞれ接続する。これにより、関節装置１００が完成する。
【００３６】
（関節装置１００の作動）
次に、このように構成された関節装置１００の作動について説明する。本実施形態においては、関節装置１００は、多関節ロボットなどの図示しないアーム型ロボットにおけるアームとこのアームを支持するアーム支持部材との間に設けられてアームを固定的な連結状態と可動的な連結状態とを選択的に切り替えながら支持する。この場合、関節装置１００は、駆動装置１５０がアーム型ロボットの制御装置を収容する制御ボックス内に設けられるとともに、制御装置１６０がアーム型ロボットの制御装置と兼用、すなわち、アーム型ロボットの制御装置が制御装置１６０を構成する。
【００３７】
アーム型ロボットに搭載された関節装置１００は、アーム型ロボットのアームをアーム支持部材に対して静止状態とする場合には、制御装置１６０の作動制御によってボール保持部１２０に対して高周波電圧を印加しない。これにより、関節装置１００は、ボール保持部１２０がボール部１１３を強い面圧で押圧することにより固定的に保持する。すなわち、関節装置１００は、アーム型ロボットのアームから受ける力に抗してアームを固定的に支持する。このため、アーム型ロボットは、アームがアーム支持部材に対して変位しない固定状態を維持する。
【００３８】
一方、アーム型ロボットがアームをアーム支持体に対して可動させるまたは可動可能な状態とする場合には、関節装置１００は、制御装置１６０の作動制御によってボール保持部１２０に対して高周波電圧を印加する。これにより、ボール保持体１２０は、駆動回路１５０によって印加された高周波電圧に応じた超音波振動をボール部１１３に対して付与する。この結果、ボール部１１３は、ボール保持体１２０に対する接触面での摩擦力が変化するため、ボール保持体１２０による保持力が低下して可動可能な状態となる。この場合、制御装置１６０は、駆動装置１５０の作動を制御してボール保持体１２０に印加させる高周波電圧を変化させることによりボール保持体１２０によるボール部１１３の保持力を変化させることができる。
【００３９】
そして、アーム型ロボットがアームをアーム支持体に対して再び固定状態とする場合には、関節装置１００は、制御装置１６０の作動制御によってボール保持部１２０に対する高周波電圧の印加を中断する。これにより、ボール部１１３は、ボール保持体１２０からの超音波振動の付与が中断されるため、ボール保持体１２０に対する接触面での摩擦力が変化して再び固定的に保持された状態となる。したがって、アーム型ロボットは、ボール部１１３への超音波振動の付与が中断された時点における姿勢でアーム支持体に対して固定状態となる。
【００４０】
上記作動方法の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、関節装置１００は、ボール部１１３に超音波振動を付与する振動付与手段がボール保持体１２０で構成されているため、振動付与手段をハウジング１３０内に収容した場合であってもハウジング１３０の大型化を抑えることができるとともに超音波振動の出力が大きい振動付与手段を収容することもできる。これにより関節装置１００は、関節装置１００の適用範囲や配置位置の制限を拡げて汎用性を向上させることができる。
【００４１】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例の説明に使用する図面においては、上記実施形態と同様の構成部分または対応する構成部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
例えば、上記実施形態においては、関節装置１００は、ボール保持体１２０を構成する上側保持体１２１および下側保持体１２２に対して同時に同じ大きさの高周波電圧を付与するように構成した。しかし、関節装置１００は、上側保持体１２１および下側保持体１２２に対して同時にまたは互いに異なるタイミングで同じ大きさまたは互いに異なる大きさの高周波電圧を付与するように構成してもよい。これによれば、関節装置１００は、ボール保持体１２０によるボール部１１３の保持力をきめ細かく変化させることができる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、ボール保持体１２０は、２つの上側保持体１２１および下側保持体１２２によって構成した。しかし、ボール保持体１２０は、少なくとも１つの部材で構成することができる。例えば、ボール保持体１２０は、ボール部１１３の外周面の略全体を覆う有底筒状または筒状に形成することができる（図３参照）。また、ボール保持体１２０は、ボール部１１３の周方向（例えば、連結体１２０の軸方向に平行な周方向や同軸方向に直交する方向に平行な周方向）に２つ以上に分割して構成することができる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、関節装置１００は、ボール保持体１２０に超音波振動を発生させることによって発生させた超音波振動を直接ボール部１１３に付与するように構成した。すなわち、ボール保持体１２０が本発明に係る振動付与手段も兼用している。しかし、関節装置１００は、振動付与手段を本発明に係るボール保持体とは別にハウジング１３０の外側に設けることもできる。
【００４５】
例えば、関節装置１００は、図２に示すように、ボール保持体１２０が単にボール部１１３を保持するように構成するとともに、ボール部１１３の側面部（例えば、赤道部）に接触した状態で振動付与装置１７０を設けて構成することができる。この場合、ボール保持体１２０を構成する上側保持体１２１および下側保持体１２２は、上記実施形態と同様に、ボール部１１３に超音波振動を付与しない状態でアーム型ロボットにおけるアームから受ける力によってはボール部１１３を回転摺動させない保持力でボール部１１３を固定的に保持する。また、ボール保持体１２０を構成する材料としては、セラミック材の他に、合成樹脂材、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリウレタン樹脂（ＰＵＲ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ナイロン樹脂（ＰＡ−６Ｔ，９Ｔ）またはポリプロピレン（ＰＰ）または金属材などで構成することができる。
【００４６】
一方、振動付与装置１７０は、駆動装置１５０によって作動が制御されて超音波振動を発生させる圧電素子を内蔵した振動発生部１７１と、この振動発生部１７１から発生させた超音波振動をボール部１１３に伝達する金属製のピン状体で構成された伝達体１７２によって構成されている。そして、この振動付与装置１７０は、振動発生部１７１が駆動装置１５０に電気的に接続された状態でプラグ１３３の外側面に取り付けられているとともに、伝達体１７２の先端部がハウジング１２０の側面部を貫通してボール部１１３の側面部に摺動可能な状態で接触している。すなわち、振動付与装置１７０の伝達体１７２の先端部は、ボール部１１３に対して摺動するようにボール部１１３の球面形状に対応する凹状の球面形状に形成されている。
【００４７】
このように構成した図２に示す関節装置１００においては、ボール保持部１２０は、振動付与装置１７０がボール部１１３に対して超音波振動を付与しない限りボール部１１３を固定的に保持する。一方、関節装置１００は、振動付与装置１７０がボール部１１３に対して超音波振動を付与することによってボール部１１３とボール保持体１２０との接触面に作用する摩擦力を変化させてボール部１１３を可動可能に支持する状態に変化させる。
【００４８】
また、関節装置１００は、連結体１１０に接触した状態で振動付与装置１７０を設けることができる。具体的には、関節装置１００は、例えば、図３に示すように、ボール保持体１２０をボール部１１３の外周面の略全面を覆う球面を有する筒状に形成するとともに、ボール部１１３の先端部（図示下端面）に接触した状態で振動付与装置１７０を設けて構成することができる。この場合、ボール保持体１２０は、ボール部１１３に超音波振動を付与しない状態でアーム型ロボットにおけるアームから受ける力によってはボール部１１３を回転摺動させない保持力でボール部１１３を固定的に保持するセラミック材、樹脂材または金属材によって構成できる。また、振動付与装置１７０は、伝達体１７２がプラグ１３３およびボール保持体１２０を貫通してボール部１１３の先端部（図示下端面）に摺動可能な状態で接触している。すなわち、振動付与装置１７０の伝達体１７２の先端部は、ボール部１１３に対して摺動するようにボール部１１３の球面形状に対応する凹状の球面形状に形成されている。
【００４９】
このように構成した図３に示す関節装置１００においては、ボール保持部１２０は、振動付与装置１７０がボール部１１３に対して超音波振動を付与しない限りボール部１１３を固定的に保持する。一方、関節装置１００は、振動付与装置１７０がボール部１１３に対して超音波振動を付与することによってボール部１１３とボール保持体１２０との接触面に作用する摩擦力を変化させてボール部１１３を可動可能に支持する状態に変化させる。
【００５０】
また、関節装置１００は、例えば、図４に示すように、ボール保持体１２０をボール部１１３の外周面の略全面を覆う球面を有する筒状に形成するとともに、振動付与装置１７０を連結体１１０の本体部１１１に接触させた状態で設けて構成することができる。この場合、ボール保持体１２０は、ボール部１１３に超音波振動を付与しない状態でアーム型ロボットにおけるアームから受ける力によってはボール部１１３を回転摺動させない保持力でボール部１１３を固定的に保持するセラミック材や樹脂材によって構成できる。また、振動付与装置１７０は、連結体１１０とともに変位するように伝達体１７２が本体部１１１におけるボール部１１３とは反対側の端部に接触している。すなわち、振動付与装置１７０は、連結体１１０の軸方向に沿って超音波振動を発生させる。なお、振動付与手段１７０は、連結体１１０に対してハウジング１３０側が回転変位する場合には、必ずしも連結体１１０と一体的に変位するように構成する必要はない。
【００５１】
このように構成した図４に示す関節装置１００においては、ボール保持部１２０は、振動付与装置１７０が本体部１１１に対して超音波振動を付与しない限りボール部１１３を固定的に保持する。一方、関節装置１００は、振動付与装置１７０が本体部１１１に対して超音波振動を付与することによってボール部１１３とボール保持体１２０との接触面に作用する摩擦力を変化させてボール部１１３を可動可能に支持する状態に変化させる。
【００５２】
また、上記実施形態においては、関節装置１００は、ハウジング１３０に対して連結体１１０が傾倒変位するように構成した。しかし、関節装置１００におけるハウジング１３０と連結体１１０とは互いに相対的に変位するものであるため、連結体１１０側を固定としてこの連結体１１０に対してハウジング１３０が回転変位するように用いられてもよいことは当然である。
【００５３】
また、上記実施形態においては、関節装置１００は、アーム型ロボットにおけるアームとこのアームを支持するアーム支持部材とを連結する連結部品として用いた例について説明した。しかし、関節装置１００は、少なくとも２つ以上の部品同士を互いに固定的な連結状態と互いに可動的な連結状態とを選択的に切り替えることができる連結部品として広く用いることができるものである。したがって、関節装置１００は、照明器具を可動的に支持するアームや各種リンク機構、自動車などの車両を構成するサスペンション機構の他、ステアリング機構などにも広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１００…関節装置、
１１０…連結体、１１１…本体部、１１２…括れ部、１１３…ボール部、１１４…接続部、
１２０…ボール保持体、１２１…上側保持体、１２１ａ，１２１ｂ…電極、１２２…下側保持体、１２２ａ，１２２ｂ…電極、１２３…電線、
１３０…ハウジング、１３１…開口部、１３２…プラグ固定部、１３３…プラグ、１３４…収容部、１３５…貫通孔、
１４０…ダストカバー、１４１…サークリップ、
１５０…駆動装置、
１６０…制御装置、
１７０…振動付与装置、１７１…振動発生部、１７２…伝達体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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