(57)【要約】【課題】小型モータを用いて軽量、省スペース、低騒音で、かつ、スラスト方向の引っ張り力が大きくなっても回転駆動出力が低下しにくい安価なねじれ紐式アクチュエータを実現する。【解決手段】モータ２とその回転軸に接続された動力伝達機構の互いに異なる２本の出力軸４１、４２と、これら出力軸に接続される２本のねじれ紐とを備え、各ねじれ紐は、２本の紐を互いにねじり合わせた構造を有し、他端側が駆動対象物に接続される。駆動対象物からの反作用として出力軸４１、４２の軸方向に加わるスラスト力を受けるスラストベアリングが、含油焼結合金からなる円環状部材５１と、それに当接して摺動可能な回転側部材４４１、４５１の円環状摺動面４４２、４５２とで構成されている。さらに好ましい構造として円環状部材５１の円環状摺動面に対向する側の円環状の面に、３個以上の半球状突起部５１１が周方向に離間して設けられている。【選択図】図６
2008196566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の紐を互いにねじり合わせた構造のねじれ紐の一端側を駆動対象物に接続し、前記ねじれ紐の他端側を駆動部回転軸に接続し、前記駆動部回転軸の回転方向に応じて前記ねじれ紐を構成する２本の紐のねじれが強められ、又は緩められることにより、前記ねじれ紐の長さが短縮され、又は伸張され、その結果、前記駆動対象物が駆動されるように構成され、
前記駆動部回転軸の軸心方向への移動を規制して保持するスラストベアリングとして、含油焼結合金からなる円環状部材が前記駆動部回転軸と同軸状に配置されて駆動部固定側に固定されると共に、前記円環状部材に当接して摺動可能な円環状摺動面が前記駆動部回転軸に固定された駆動部回転側部材に設けられていることを特徴とするねじれ紐式アクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動部固定側に固定された含油焼結合金からなる前記円環状部材の円環状面のうち、前記駆動部回転側部材に対向する側の面に、３個以上の半球状突起部が周方向に離間して設けられ、当該半球状突起部の先端部が前記駆動部回転側部材の円環状摺動面に当接して摺動可能に構成されていることを特徴とする
請求項１記載のねじれ紐式アクチュエータ。
【請求項３】
１個のモータと、その回転軸に接続された動力伝達機構の互いに異なる２本の出力軸である前記駆動部回転軸と、当該２本の駆動部回転軸に接続される２本の前記ねじれ紐とを備え、前記モータの回転軸が回転すると、２本の前記ねじれ紐の一方の長さが短縮されると共に他方の長さが伸張されるように構成され、
前記２本の前記駆動部回転軸のそれぞれに前記円環状部材を含むスラストベアリングが設けられていることを特徴とする
請求項１又は２記載のねじれ紐式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動義手、ロボットハンド等に応用可能なアクチュエータに関し、詳しくは２本の紐を互いにねじり合わせた構造のねじれ紐とモータとを用いたねじれ紐式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワイヤとモータを用いたアクチュエータ（以下、ワイヤ式アクチュエータという）として、例えば特許文献１又は２に記載されているようなものが知られている。ワイヤ又は紐（以下、単に紐という）とモータを用いた指関節用の種々のワイヤ式アクチュエータのうち、本発明に近い従来技術と考えられる構成の基本概念を図８に示す。
【０００３】
図８において、モータ１０１の回転軸１０１ａに減速機を介してプーリーのような回転体１０２が接続されている。あるいは、減速機内蔵型モータ１０１の回転軸１０１ａに回転体１０２が直接接続されている。回転体１０２の径方向に対向する２箇所に紐１０３、１０４が１本ずつ接続され、それぞれの紐１０３、１０４の他端は指関節１０５に接続されている。
【０００４】
モータ１０１の回転軸１０１ａが回転すると、回転体１０２がゆっくり回転し、２本の紐１０３、１０４が互いに逆方向に駆動される。つまり、一方は引っ張られ、他方は緩められる。その結果、指関節１０５は軸心ＡＸを中心として回転駆動される。
【０００５】
多くの関節を有するモータ駆動義手やロボットハンド等に上記のようなワイヤ式アクチュエータを使用する場合は各関節に１つのモータが必要であり、装置全体の重量を抑えるためには小型モータ又は超小型モータを使用する必要がある。他方、モータ駆動義手やロボットハンド等に要求される一定以上の把持力を確保するためには、モータ及び減速機を含む駆動系に最低限必要な出力トルクが要求される。
【０００６】
小さなモータであっても減速機を使用することによって大きなトルクを得ることが可能となるが、減速機それ自体が装置の重量を増加させるので、例えば義手（ハンド）の先端部分が重くなってしまう問題が生ずる。さらに、減速機を組み込むスペースが必要であるので、小形軽量のモータ駆動義手やロボットハンドを実現することが困難になる。
【０００７】
また、複数段の減速ギアが組み込まれたギア式の減速機を用いる場合は、その重量及びスペースの問題に加えて、ギアが回転する際にギア同士の噛合部で発生する騒音の問題もある。
【０００８】
このような問題を解決し得るワイヤ式アクチュエータとして、本出願人は先に、ねじれ紐式アクチュエータに関する発明の特許出願を行った。このねじれ紐式アクチュエータは、２本の紐を互いにねじり合わせた構造のねじれ紐の一端側を駆動対象物に接続し、ねじれ紐の他端側をモータの回転軸に直接、又は動力伝達機構を介して接続し、モータの回転軸が回転すると、その回転方向に応じてねじれ紐を構成する２本の紐のねじれが強められ、又は緩められることにより、ねじれ紐の長さが短縮され、又は伸張され、その結果、駆動対象物が駆動されるように構成されている。
【特許文献１】特開平０６−００８１７８号公報
【特許文献２】特開平０７−０９６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のようなねじれ紐式アクチュエータにおいて、２本の紐のねじれが強められ、ねじれ紐の長さが短縮される方向に駆動されたときに、ねじれ紐に接続されるモータの回転軸又は動力伝達機構の出力軸の軸心方向（即ち、スラスト方向）に掛かる力が大きくなる。つまり、駆動対象物をモータ又は動力伝達機構の方向へ引き寄せる駆動力の反作用として、モータの回転軸又は動力伝達機構の出力軸が駆動対象物の方向へ引っ張られる力が大きくなる。
【００１０】
その結果、モータ回転軸又は動力伝達機構出力軸のスラスト軸受部の摩擦による損失が大きくなり、回転駆動出力が本来得られるべき出力より低下することになる。このような現象を回避するために、ボールベアリング（玉軸受）をモータ回転軸又は動力伝達機構出力軸のスラスト軸受部に使用して、スラスト軸受部の摩擦を小さくすることが考えられる。
【００１１】
しかし、多関節のモータ駆動義手やロボットハンドのように、モータを含むアクチュエータを狭いスペースに多く装着することが必要な用途では、形状、大きさ、コスト等の制限からスラストベアリングとしてボールベアリングを組み込むことが困難な場合が多い。
【００１２】
本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、小型モータを用いて軽量、省スペース、低騒音で、かつ、スラスト方向の引っ張り力が大きくなっても回転駆動出力が低下しにくい安価なねじれ紐式アクチュエータを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるねじれ紐式アクチュエータは、２本の紐を互いにねじり合わせた構造のねじれ紐の一端側を駆動対象物に接続し、前記ねじれ紐の他端側を駆動部回転軸に接続し、前記駆動部回転軸の回転方向に応じて前記ねじれ紐を構成する２本の紐のねじれが強められ、又は緩められることにより、前記ねじれ紐の長さが短縮され、又は伸張され、その結果、前記駆動対象物が駆動されるように構成され、前記駆動部回転軸の軸心方向への移動を規制して保持するスラストベアリングとして、含油焼結合金からなる円環状部材が前記駆動部回転軸と同軸状に配置されて駆動部固定側に固定されると共に、前記円環状部材に当接して摺動可能な円環状摺動面が前記駆動部回転軸に固定された駆動部回転側部材に設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
このような構成によれば、ねじれ紐は、そのねじれ方向の回転運動（回転力）を長さ方向の直線運動（張力）に変換し、減速機構を含む動力伝達手段として機能する。したがって、多段ギア等を用いた減速機が不要となり、装置全体の小型化及び軽量化に大きく貢献することができる。さらに、多段ギア等を用いた減速機で発生するような騒音の発生が無く、静音アクチュエータを実現することができる。また、ねじれ紐のねじれ方向の回転運動と長さ方向の直線運動との間にある程度の柔軟性（フレキシビリティ）及び弾性が存在するので、バネやエアシリンダ等の弾性付勢手段を用いなくても、いわゆるソフトアクチュエータを実現することが可能である。これにより、例えば人の手のようなコンプライアンス機能を容易に実現することが可能になる。さらに、含油焼結合金を用いた簡単な構造のスラストベアリングによって駆動部回転軸の軸心方向への移動が規制され保持されるので、スラスト方向の引っ張り力が大きくなっても回転駆動出力が低下しにくい安価なねじれ紐式アクチュエータを実現することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態において、前記駆動部固定側に固定された含油焼結合金からなる前記円環状部材の円環状面のうち、前記駆動部回転側部材に対向する側の面に、３個以上の半球状突起部が周方向に離間して設けられ、当該半球状突起部の先端部が前記駆動部回転側部材の円環状摺動面に当接して摺動可能に構成されている（請求項２）。
【００１６】
このような構成によれば、含油焼結合金からなる円環状部材と駆動部回転側部材の円環状摺動面との接触面積が、互いの対向面が面接触して摺動する場合に比べて小さくなり、両者の摺動摩擦に起因する出力ロスが低減される。これにより、スラスト方向の引っ張り力が大きくなっても回転駆動出力が一層低下しにくい安価なねじれ紐式アクチュエータを実現することができる。
【００１７】
本発明の別の好ましい実施形態において、ねじれ紐式アクチュエータは、１個のモータと、その回転軸に接続された動力伝達機構の互いに異なる２本の出力軸である前記駆動部回転軸と、当該２本の駆動部回転軸に接続される２本の前記ねじれ紐とを備え、前記モータの回転軸が回転すると、２本の前記ねじれ紐の一方の長さが短縮されると共に他方の長さが伸張されるように構成され、
前記２本の前記駆動部回転軸のそれぞれに前記円環状部材を含むスラストベアリングが設けられている（請求項３）。
【００１８】
このような構成によれば、１個のモータの回転によって２本のねじれ紐のうちの一方を短縮させながら他方を伸張させることができる。したがって、例えば軸心を中心として回転可能な指関節を駆動対象物として容易かつ迅速に駆動することができる。つまり、指関節の回転軸を挟んで対向する２箇所のうちの一方を２本のねじれ紐のうちの一方が駆動し、他方を２本のねじれ紐のうちの他方が駆動するように構成すればよい。このような紐式アクチュエータにおいて、２本の駆動部回転軸のそれぞれに上記の円環状部材を含むスラストベアリングが設けられているので、スラスト方向の引っ張り力が大きくなっても回転駆動出力が低下しにくい安価でコンパクトなねじれ紐式アクチュエータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように、本発明のねじれ紐式アクチュエータによれば、小型モータを用いて軽量、省スペース、低騒音で、かつ、スラスト方向の引っ張り力が大きくなっても回転駆動出力が低下しにくい安価なねじれ紐式アクチュエータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を意味し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を意味するわけではない。
【００２１】
図１は、本発明によるねじれ紐式アクチュエータの概念を示す模式図である。図１に示すように、本発明によるねじれ紐式アクチュエータは、２本の紐又はワイヤ（以下、単に紐という）１１、１２を互いに緩くねじり合わせた構造のねじれ紐１とモータ２とを用いて構成される。図１（ａ）は２本の紐１１、１２のねじれ合わせが緩められて２本の平行な紐になった状態を模式的に示しており、図１（ｂ）は２本の紐１１、１２が互いにねじれ合わされた状態を模式的に示している。ねじれ紐１、すなわち２本の紐１１、１２の一端側は駆動対象物ＯＢに接続（固定）され、他端側はモータ２の回転軸２１に接続（固定）されている。
【００２２】
図１（ａ）に示す状態でのねじれ紐１の長さをＬとし、この状態からモータ２の回転軸２１が回転して、図１（ｂ）に示すように、ねじれ紐１を構成する２本の紐１１、１２が互いにねじれ合わされた状態になると、ねじれ紐１の長さはＬ−ΔＬとなる。つまり、２本の紐１１、１２がねじれ合わされることにより、ねじれ紐１の長さがΔＬだけ短縮される。その結果、駆動対象物ＯＢには、ねじれ紐１の張力によってモータ２へ引き寄せられる方向（右方向）の駆動力Ｆが働く。したがって、ねじれ紐１は、そのねじれ方向の回転運動（モータ２の回転力）を長さ方向の直線運動（張力）に変換する機能を有することになる。
【００２３】
また、図１（ｂ）の状態からモータ２の回転軸２１が上記と逆方向に回転すると、ねじれ紐１を構成する２本の紐１１、１２のねじれが緩められる。このとき、図１には示していないが、引っ張りバネのような付勢手段で物体ＯＢが左方向に付勢されていると仮定すると、その付勢力によって物体ＯＢはモータ２から遠ざかる方向（左方向）へ移動し、ねじれ紐１の長さが伸張する。２本の紐１１、１２のねじれ合わせが緩められて２本の平行な紐になった図１（ａ）の状態で、ねじれ紐１の長さが最も長い値（Ｌ）になることが分かる。
【００２４】
したがって、２本の紐１１、１２を互いに緩くねじり合わせた構造のねじれ紐１とモータ２とを用いた本発明のねじれ紐式アクチュエータによれば、モータ２の回転軸２１の回転方向に応じてねじれ紐１を構成する２本の紐１１、１２のねじれが強められ、又は緩められることにより、ねじれ紐１の長さが短縮され、又は伸張され、その結果、駆動対象物ＯＢを所定の範囲内で駆動することが可能である。
【００２５】
ねじれ紐１は減速機構を含む動力伝達手段として機能するので、多段ギア等を用いた減速機が不要となり、装置全体の小型化、軽量化に大きく貢献することができる。また、多段ギア等を用いた減速機で発生するような騒音の発生が無く、静音アクチュエータを実現することができる。また、一般にねじれ紐は多段ギア等を用いた減速機に比べて安価であるので、アクチュエータのコスト低減が可能になる。
【００２６】
さらに、ねじれ紐１のねじれ方向の回転運動と長さ方向の直線運動との間にある程度の柔軟性（フレキシビリティ）及び弾性が存在するので、バネやエアシリンダ等の弾性付勢手段を用いなくても、いわゆるソフトアクチュエータを実現することが可能である。これにより、例えば人の手のようなコンプライアンス機能を容易に実現することが可能になる。
【００２７】
図２は、本発明によるねじれ紐式アクチュエータを用いて指関節を駆動する適用例を示す模式図である。この模式図では、軸心ＡＸを中心として回転可能な指関節ＦＪが駆動対象物に相当する。図２に示すように、駆動対象物としての指関節ＦＪの駆動方向及び駆動範囲を規制するために、スライドガイド３１に沿って所定範囲内で移動可能なスライド部材３２が設けられ、ねじれ紐１１の一端側がスライド部材３２を介して指関節ＦＪに接続されている。
【００２８】
また、ねじれ紐１及びスライド部材３２を含むアクチュエータキットが２組設けられ、指関節ＦＪの軸心ＡＸを挟んで対向する２箇所Ｐ１及びＰ２に、２組のアクチュエータキットのねじれ紐１の一端側がスライド部材３２を介してそれぞれ接続されている。
【００２９】
図２の構成では、スライドガイド３１及びスライド部材３２によって、駆動対象物である指関節ＦＪの駆動方向及び駆動範囲を容易に規制することができる。また、モータ２と指関節ＦＪとの距離や方向に関する設計上のフレキシビリティを確保することができるので、アクチュエータが実装されるスペースの制限に対応することが容易になると共に、スペースの有効活用が可能になる。図２では、指関節ＦＪの駆動方向とモータ２の回転軸２１の軸心方向とがほぼ一致しているが、例えばプーリー等を用いて柔軟なねじれ紐１を曲げることにより、両者の方向が９０度異なるように構成することも可能である。また、指関節ＦＪとモータ２とを互いに近づけたり、離したりすることも可能である。
【００３０】
また、２組のアクチュエータキットのねじれ紐１を互いに逆方向に駆動することにより、例えば図２に示すように、上側のねじれ紐１を短縮させる方向に駆動し、かつ、下側のねじれ紐１を伸張させる方向に駆動する。これにより、指関節ＦＪを容易かつ正確に駆動することができる。図２に示す構成では、２個のモータ２を用いて２組のアクチュエータキットのねじれ紐１を個別に駆動している。この構成では、２個のモータ２を同期させて駆動制御することが必要である。また、一方のモータ２のみが動作することを防ぐインターロック回路を設けることが好ましい。そのような制御や回路を簡素化するために、後述するように、１個のモータを用いて２組のアクチュエータキットのねじれ紐１を同時に駆動するように構成してもよい。
【００３１】
図３は、図２に示したねじれ紐式アクチュエータの複数指関節への適用例を示す模式図である。２個の指関節ＦＪ１及びＦＪ２が軸心ＡＸ１で枢支連結された状態が示されている。指関節ＦＪ１は軸心ＡＸ１を中心として回転可能であり、指関節ＦＪ２は軸心ＡＸ２を中心として回転可能である。図３では省略しているが、指関節ＦＪ２についても、指関節ＦＪ１と同様に、ねじれ紐１及びスライド部材３２を含むアクチュエータキットが２組設けられ、軸心ＡＸ２を挟んで対向する２箇所に、２組のアクチュエータキットのねじれ紐１の一端側がスライド部材３２を介してそれぞれ接続されるように構成されている。このように、１関節に対して２本のねじれ紐１が使用され、ｎ関節の場合は２ｎ本のねじれ紐１が使用されることになる。
【００３２】
図４は、１個のモータで２本のねじれ紐を同時に駆動する構成例を示す模式図である。この構成例は、図２又は図３に示した構成において、１個のモータを用いて２組のアクチュエータキットのねじれ紐１を同時に駆動するように構成したものである。すなわち、２組のアクチュエータキットのねじれ紐１の他端側（モータ側）が、モータ２の回転軸２１に接続された動力伝達機構４の互いに異なる２本の出力軸（駆動部回転軸に相当）４１、４２に接続されている。モータ２の回転軸２１が回転すると、上側の第１出力軸４１はそれに接続されたねじれ紐１のねじれを強める方向に回転し、かつ、下側の第２出力軸４２はそれに接続されたねじれ紐のねじれを緩める方向に回転するように構成されている。
【００３３】
この構成では、１個の指関節ＦＪ１について２組のねじれ紐１を含むアクチュエータキットを使用しながら、１個のモータ２でそれらのねじれ紐１を同時に駆動するので、２個のモータで個別に駆動する場合に比べて、駆動制御が簡単になる。また、指関節ＦＪ１の迅速な駆動が可能になる。
【００３４】
図４に示した構成では、動力伝達機構４として、１個のピニオンギア４３及び２個の平ギア４４、４５を用いた減速反転機構が使用されている。ピニオンギア４３はモータ２の回転軸２１に固定され、上側の平ギア４４は上側のねじれ紐１が接続された第１出力軸４１に固定され、下側の平ギア４５は、下側のねじれ紐１が接続された第２出力軸４２に固定されている。上側の平ギア４４と下側の平ギア４５は同一方向（共にピニオンギア４３と反対方向）に回転するので、２組のアクチュエータキットのねじれ紐１のねじれ方向を互いに逆の方向にしておく必要がある。
【００３５】
つまり、モータ２の回転軸２１が回転すると、第１出力軸４１と第２出力軸４２は同一方向（共にモータ２の回転軸２１と逆方向）に回転するが、２本のねじれ紐１のねじれ方向が互いに逆の方向であるので、例えば図４に示すように、上側のねじれ紐１はねじれを強める方向（長さが短縮する方向）に駆動され、下側のねじれ紐１はねじれを緩める方向（長さが伸張する方向）に駆動される。
【００３６】
動力伝達機構４を構成するギアの数や組合せを変えることにより、２本の出力軸４１、４２の回転方向が互いに逆方向になるように動力伝達機構４を構成し、上下２本のねじれ紐１のねじれ方向が互いに同一方向になるようにしてもよい。要するに、モータ２の回転軸２１が回転したときに、第１出力軸４１及び第２出力軸４２の一方はねじれ紐１のねじれを強める方向に回転し、他方はねじれ紐のねじれを緩める方向に回転するように、動力伝達機構４及びねじれ紐１を構成すればよい。但し、第１出力軸４１と第２出力軸４２の出力トルクが等しくなるように、あるいは両者のバランスがとれるように、動力伝達機構４を構成することが望ましい。
【００３７】
また、ギア同士の噛合部における騒音の発生を回避するために、ギアに代えて、接触面の摩擦力で動力を伝達する複数のローラ、あるいはローラ及びベルトを用いて動力伝達機構４を構成してもよい。また、モータ２として、ＤＣブラシレスモータを使用することにより、モータ２から発生する騒音を低減することも望ましい。
【００３８】
次に、以上に説明したようなねじれ紐式アクチュエータにおけるスラストベアリングの構造について説明する。
【００３９】
図５は、本発明の第１実施形態に係るねじれ紐式アクチュエータのモータ及びギアボックスの構造を示す断面図である。図５に示す構造例では、動力伝達機構４に相当するギアボックスとモータ２とが一体に結合している。ギアボックス４は、基端側プレート４６、先端側プレート４７及び側面プレート４８で囲まれた箱形形状を有し、その内部空間に上述のピニオンギア４３及び平ギア４４、４５等が収容されている。
【００４０】
ギアボックス４の基端側プレート４６中央部には、モータ２の回転軸２１とそれに固定されたピニオンギア４３とが挿通される貫通孔が形成され、その周囲の外側面（下面）にはモータ２のケース先端部を受け入れる段状凹部が形成されている。基端側プレート４６の段状凹部とモータ２のケース先端部とが嵌入、接着、ねじ止め等の手段によって互いに固定される。
【００４１】
また、基端側プレート４６の内側面（上面）には、その中心の貫通孔から所定距離を隔てた両側に、平ギア４４、４５を回転自在に支持するための固定軸部材４９が２本立設されている。平ギア４４、４５の上下には、筒状部４４１、４５１が一体に設けられ、その中心部に固定軸部材４９に外嵌するスリーブ軸受が設けられている。これにより、平ギア４４、４５は、固定軸部材４９に支持されて遊転することができる。また、平ギア４４、４５はピニオンギア４３に螺合し、モータ２の回転軸２１の回転に伴って回転駆動される。
【００４２】
平ギア４４、４５の上部の中央部から上方（先端側）に向かって突出するように、出力軸４１、４２がそれぞれ一体に設けられ、ギアボックス４の先端側プレート４７には出力軸４１、４２が挿通される２個の貫通孔が形成されている。なお、出力軸４１（４２）、筒状部４４１（４５１）及び平ギア４４（４５）は、個別の部材として形成されたそれらが一体に結合していてもよいし、それらの全て又は一部（３個のうちの２個）が初めから一体の部材として形成されていてもよい。
【００４３】
また、先端側プレート４７の内側面（下面）において、出力軸４１、４２が挿通される貫通孔の周りに円環状の溝が形成されており、この溝に含油焼結合金からなる円環状部材５１が嵌め込まれ接着等の手段で固定されている。また、この円環状部材５１に当接して摺動可能な円環状摺動面４４２、４５２が筒状部４４１、４５１（駆動部回転側部材に相当する）の先端側に形成されている。なお、図５の上部において二点鎖線の長方形で囲んだ部分は、円環状部材５１の軸方向から見た平面図を示している。
【００４４】
円環状部材５１は、出力軸（駆動部回転軸）４１、４２の軸心方向への移動を規制して保持するスラストベアリングの働きを有する。つまり、出力軸４１、４２の先端部に接続されるねじれ紐のねじれが強められ、ねじれ紐の長さが短縮されるときに、駆動対象物を引き寄せる駆動力の反作用として、出力軸４１、４２が駆動対象物の方向へ引っ張られる力（以下、スラスト力という）が大きくなる。このスラスト力は、駆動部回転側部材である筒状部４４１、４５１の先端側の円環状摺動面４４２、４５２と円環状部材５１とが当接することによって受け止められる。
【００４５】
円環状部材５１は含油焼結合金からなり、回転側の円環状摺動面４４２、４５２との円滑な摺動を実現するので、スラスト力が大きくなっても回転駆動出力が低下しにくい。しかも、ボールベアリングを使用する場合に比べて、省スペースで安価なスラストベアリングを実現することができる。これにより、小形で安価なねじれ紐式アクチュエータを実現することができる。
【００４６】
次に、図６は、本発明の第２実施形態に係るねじれ紐式アクチュエータのモータ及びギアボックスの構造を示す断面図である。この実施形態について、上記の実施形態１と異なる点に絞って説明する。
【００４７】
実施形態１では、スラストベアリングを構成する円環状部材５１の、回転側の円環状摺動面４４２、４５２との接触面は平面であり、両者が面接触して摺動する。これに対して実施形態２では、図６に示すように、円環状部材５１の、回転側の円環状摺動面４４２、４５２に対向する円環状の面に３個以上（図示の例では１２個）の半球状突起部５１１が周方向に離間して設けられ、この半球状突起部５１１の先端部が円環状摺動面４４２、４５２に当接する。つまり、面接触ではなく、３箇所以上のいわば点接触によってスラストベアリングが構成されている。
【００４８】
本実施形態の構成によれば、実施形態１のスラストベアリングが面接触で構成されている場合に比べて、接触面（摺動面）の面積が小さくなるので、接触面での摺動摩擦に起因する出力ロスが低減される。これにより、スラスト力が大きくなっても回転駆動出力が一層低下しにくい安価なねじれ紐式アクチュエータを実現することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。以下に、他のいくつかの実施形態を簡単に説明する。
【００５０】
実施形態１及び２において、スラストベアリングを形成する円環状部材５１の軸方向の寸法（厚み）を大きくすると共に内径を小さくして、その内周面が出力軸４１、４２に接触可能な構造としてもよい。つまり、円環状部材５１が出力軸４１、４２を径方向に支持するラジアルベアリングと上記のスラストベアリングとを兼ねるように構成することが可能である。
【００５１】
また、実施形態１及び２では、ねじり紐が動力伝達機構であるギアボックス４の出力軸に接続される構成、つまり、図４に示したねじり紐アクチュエータの構成であるが、図３に示すようにモータ２の回転軸２１にねじり紐１が直接接続される構成においても本発明を適用することが可能である。この場合の構成例を図７に示す。
【００５２】
図７において、モータ２のケース先端側２３の中心部に設けられた含油焼結合金かならるスリーブ２４が、回転軸２１のラジアルベアリングとして機能すると共に、ローター２５の先端側面（上面）に当接して摺動可能なスラストベアリングの機能を兼ねている。図示の例では、実施形態２のスラストベアリングと同様に、スリーブ２４のローター２５に対向する円環状の面に、３個以上の半球状突起部２４１が周方向に離間して設けられ、この半球状突起部２４１の先端部がローター２５の上面（円環状摺動面）に当接する。半球状突起部２４１とローター２５の上面との摺動抵抗を更に小さくするために、両者の間に潤滑剤等を塗布してもよい。
【００５３】
以上に説明した本発明によるねじれ紐式アクチュエータは、モータ駆動義手、ロボットハンド等の指関節に限らず、手首関節や他の種々の関節に適用可能である。さらに、関節のような回転運動に限らず、往復運動を行う部材のアクチュエータとして本発明のねじれ紐式アクチュエータを使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるねじれ紐式アクチュエータの概念を示す模式図である。
【図２】本発明によるねじれ紐式アクチュエータを用いて指関節を駆動する適用例を示す模式図である。
【図３】図２に示したねじれ紐式アクチュエータの複数指関節への適用例を示す模式図である。
【図４】１個のモータで２本のねじれ紐を同時に駆動する構成例を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るねじれ紐式アクチュエータのモータ及びギアボックスの構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るねじれ紐式アクチュエータのモータ及びギアボックスの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係るねじれ紐式アクチュエータのモータの構造を示す断面図である。
【図８】従来例に係るワイヤ式アクチュエータの構成の基本概念を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ねじれ紐
２  モータ
４  動力伝達機構（ギアボックス）
１１、１２  ねじれ紐を構成する２本の紐
２１  モータの回転軸
４１、４２  出力軸（駆動部回転軸）
５１  円環状部材
４４２、４５２  駆動部回転側部材の円環状摺動面
５１１  半球状突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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