(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するリンク部材同士を接続する関節部を駆動する関節駆動装置であって、
根元側リンク部材に設けられる駆動軸に供給された駆動力で被駆動リンク部材を駆動し、前記駆動力を次の関節部に伝達する駆動力伝達駆動手段と、
前記駆動力伝達駆動手段による前記被駆動リンク部材の駆動と停止とを切り替わる切り替え手段とを備え、
前記駆動力伝達駆動手段は、差動歯車機構から構成され、
前記駆動力伝達駆動手段は、中心に位置する太陽歯車と、該太陽歯車と噛み合って配置された遊星歯車と、前記遊星歯車の回転軸が装着された遊星キャリアと、前記遊星歯車に噛み合う内歯車とを含む遊星歯車機構を備え、前記被駆動リンク部材の一端が前記遊星キャリアとして機能し、前記内歯車は前記駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されていることを特徴とする関節駆動装置。
【請求項２】
前記切り替え手段は、一端が前記根元側リンク部材に固着された軸と、該軸に回転可能に装着された歯車と、前記軸の他端に装着されたクラッチ機構とを備え、前記クラッチ機構が解放状態のとき、前記歯車が回転可能となるように構成されており、前記被駆動リンク部材の一端の外周には前記歯車と噛み合う歯車状部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の関節駆動装置。
【請求項３】
前記駆動軸と前記太陽歯車の軸とは、一対のかさ歯車を介して連結され、伝動するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の関節駆動装置。
【請求項４】
複数の関節部を有する多軸マニピュレータであって、
駆動力を供給する駆動力供給手段と、
隣接するリンク部材同士を接続する関節部を駆動する関節駆動装置と、
前記関節駆動装置を介して伝達された動力により駆動される先端部機構とを備え、
前記関節駆動装置は、根元側リンク部材に設けられる駆動軸に供給された駆動力で被駆動リンク部材を駆動し、前記駆動力を次の関節部に伝達する駆動力伝達駆動手段と、前記駆動力伝達駆動手段による前記被駆動リンク部材の駆動と停止とを切り替える切り替え手段とを備え、
前記駆動力伝達駆動手段は、中心に位置する太陽歯車と、該太陽歯車と噛み合って配置された遊星歯車と、前記遊星歯車の回転軸が装着された遊星キャリアと、前記遊星歯車に噛み合う内歯車とを含む遊星歯車機構を備え、前記被駆動リンク部材の一端が前記遊星キャリアとして機能し、前記内歯車は前記駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されていることを特徴とする多軸マニピュレータ。
【請求項５】
前記切り替え手段は、一端が前記根元側リンク部材に固着された軸と、該軸に回転可能に装着された歯車と、前記軸の他端に装着されたクラッチ機構とを備え、前記クラッチ機構が解放状態のとき、前記歯車が回転可能となるように構成されており、前記被駆動リンク部材の一端の外周には前記歯車と噛み合う歯車状部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の多軸マニピュレータ。
【請求項６】
前記駆動軸と前記太陽歯車の軸とは、一対のかさ歯車を介して連結され、伝動するように構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の多軸マニピュレータ。
【請求項７】
前記駆動力供給手段は、根元部の第１関節に配置されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の多軸マニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場等において所定の作業を行なうロボットに適用して好適な関節駆動装置及び多軸マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
多軸マニピュレータは、駆動方法の相違から２種類に分類される。１つは、各関節にアクチュエータ（モータ、動力シリンダ等）を１つずつ配置した多軸マニピュレータである。このような多軸マニピュレータによれば、高出力で素早く、細かな位置制御が可能となる。例えば、産業分野においてスカラーロボットに代表される３軸のマニピュレータや、６軸の産業用ロボットは、これに相当し、工場内において、大量生産、高精度加工、及び高精度組立等を行う場合に利用されている。他の１つは、ワイヤーや空気圧チューブなどの動力伝達部品を各関節に拮抗配置し、これらをマニピュレータベース部まで這わせ、モータをマニピュレータのベース部に移動させることで、スリム化を実現した多軸マニピュレータである。この多軸マニピュレータは、ハンド等の多関節を短いピッチで配置する場合に、関節をコンパクトにでき、高出力を得ることができるため有効と考えられている。例えば、医療用では、患者の内部に小型マニピュレータを挿入し、手術を行う器具として活躍している。
【０００３】
近年では、人間に装着されて人間の関節屈曲動作を補助するアシストタイプのマニピュレータが開発されるなど、人間社会で、多軸マニピュレータの使用用途が増えてきている。また、マニピュレータ以外のメカトロニクス産業の分野において、1万台以上の搬送ロボットが倉庫内を動き回り、物資の整理を行っている企業もある。このロボットは、運搬の際、品物の入った棚の下に入り込み、棚を持ち上げることで搬送する機構を有している。
【０００４】
特許文献１には、小型で軽量に形成されると共に関節部の出力トルクを向上することができるロボットの関節ユニット及びロボットが開示されている。この特許文献１に記載の関節ユニットは、２つのモータを用い２自由度駆動を実現している関節において、差動歯車機構の内歯車、太陽歯車に該当する歯車内部にモータを配置することで、遊星歯車の公転と自転を差動制御する機能を持っている。２つのモータを回転させた場合、遊星キャリアから取り出されるトルクは、２つのモータから出力されたトルクの合計となるため、非常に強力となる
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３２７３１２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１８５００号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】広瀬茂男、「ワイヤ干渉駆動型多関節マニピュレータ」、計測自動制御学会誌、Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．１１
【非特許文献２】荒井裕彦、「非駆動関節を有する３自由度マニピュレータの非ホロノミック拘束下における可制御性」、日本ロボット学会誌、１９９６Ｎｏ．５、Ｖｏｌ．１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の多軸マニピュレータ、例えば、スカラーロボット、６軸の産業用ロボットは、各関節にモータが取り付けられていることから、モータの重量を各関節で支えなければならず、特に根元の関節部には、全マニピュレータの重量がかかるため、関節数が増えるほど、可能積載重量が少なくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
非特許文献１には、マニピュレータの可能積載重量制限の問題を解決するため、各関節にプーリー、プーリーを中心に拮抗配置されたワイヤーを通し、ベース部に設置されたモータによって駆動する機構が開示されている。しかしながら、この場合、第二関節以降の関節のワイヤー長さは、それよりも根元側関節の回転角度によって経路長さが変わってしまうという問題点があった。この経路長の変化を、特許文献２に記載されているごとき経路長補償ユニットを用いて相殺しても、ワイヤー駆動マニピュレータにおいてもモータ数は関節の数だけ必要であるため、ワイヤーの長さを調整するユニットが増える分、全体としては重量増加となってしまい、マニピュレータを搭載した搬送用ロボットの可搬重量を圧迫すると考えられる。
【０００９】
さらに、非特許文献２には、１つのモータで関節角度を制御するマニピュレータが開示されている。このマニピュレータは、根元の関節に取り付けられたモータを駆動する際に、根元から先端間の各関節に取り付けられたブレーキユニットを開放することで、回転時に生じる慣性力を利用し、関節を曲げるものである。慣性力によって関節が目標角度に到達したときブレーキユニットを拘束状態にすることで、関節を曲げ、この動作を複数回行うことによってマニピュレータ全体を制御する。このような機構は、慣性力による物体のすべりを使用し、慣性力で駆動力を得ようとするため、慣性力を大きくするための助走区間が必要なことと、それに伴う狭い空間での関節の微小曲げ制御が難しい点があり、軽量でシンプルな構造であるが、機能と行動条件が制約されてしまう。また、関節トルクを増やすために慣性（質量）を増やすことは、軽量化の目的とのジレンマが生じてしまう。
【００１０】
本発明は従来技術の上述したような問題点を解消するものであり、その目的は、
関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫せず、かつ装置全体の重量を軽減できる関節駆動装置及び多軸マニピュレータを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能な関節駆動装置及び多軸マニピュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、隣接するリンク部材同士を接続する関節部を駆動する関節駆動装置は、根元側リンク部材に設けられる駆動軸に供給された駆動力で被駆動リンク部材を駆動し、駆動力を次の関節部に伝達する駆動力伝達駆動手段と、駆動力伝達駆動手段による被駆動リンク部材の駆動と停止とを切り替える切り替え手段とを備えている。駆動力伝達駆動手段は、差動歯車機構から構成されている。
【００１３】
根元側リンク部材に設けられる駆動軸に供給された駆動力で被駆動リンク部材を駆動し、この駆動力を次の関節部に伝達する駆動力伝達駆動手段は、差動歯車機構から構成されていることにより、関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫せることなく、かつ装置全体の重量を軽減できる。また、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能である。
【００１４】
駆動力伝達駆動手段は、中心に位置する太陽歯車と、太陽歯車と噛み合って配置された遊星歯車と、遊星歯車の回転軸が装着された遊星キャリアと、遊星歯車に噛み合う内歯車とを含む遊星歯車機構を備え、被駆動リンク部材の一端が遊星キャリアとして機能し、内歯車は駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されていることが好ましい。これにより、関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫せることなく、かつ装置全体の重量を軽減できる。また、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能である。
【００１５】
切り替え手段は、一端が根元側リンク部材に固着された軸と、この軸に回転可能に装着された歯車と、軸の他端に装着されたクラッチ機構とを備え、クラッチ機構が解放状態のとき、歯車が回転可能となるように構成されており、被駆動リンク部材の一端の外周には歯車と噛み合う歯車状部が設けられていることが好ましい。これにより、簡単な構成で被駆動リンク部材の動作を制御することができる。
【００１６】
駆動軸と太陽歯車の軸とは、一対のかさ歯車を介して連結され、伝動するように構成されていることが好ましい。これにより、回転方向を予定角度、例えば９０度変えることができる。
【００１７】
本発明によれば、多軸マニピュレータは、複数の関節部を有する多軸マニピュレータであって、駆動力を供給する駆動力供給手段と、隣接するリンク部材同士を接続する関節部を駆動する関節駆動装置と、関節駆動装置を介して伝達された動力により駆動される先端部機構とを備え、関節駆動装置は、根元側リンク部材に設けられる駆動軸に供給された駆動力で被駆動リンク部材を駆動し、この駆動力を次の関節部に伝達する駆動力伝達駆動手段と、駆動力伝達駆動手段による被駆動リンク部材の駆動と停止とを切り替える切り替え手段とを備え、駆動力伝達駆動手段は、中心に位置する太陽歯車と、太陽歯車と噛み合って配置された遊星歯車と、遊星歯車の回転軸が装着された遊星キャリアと、遊星歯車に噛み合う内歯車とを含む遊星歯車機構を備え、被駆動リンク部材の一端が遊星キャリアとして機能し、内歯車は駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されている。
【００１８】
これにより、関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫せることなく、かつ装置全体の重量を軽減できる。また、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能である。
【００１９】
切り替え手段は、一端が根元側リンク部材に固着された軸と、この軸に回転可能に装着された歯車と、軸の他端に装着されたクラッチ機構とを備え、クラッチ機構が解放状態のとき、歯車が回転可能となるように構成されており、被駆動リンク部材の一端の外周には歯車と噛み合う歯車状部が設けられていることが好ましい。
【００２０】
駆動軸と太陽歯車の軸とは、一対のかさ歯車を介して連結され、伝動するように構成されていることが好ましい。
【００２１】
駆動力供給手段は、根元部の第１関節に配置されていることが好ましい。これにより、１つのモータで多軸マニピュレータの細かい姿勢を制御することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、根元側リンク部材に設けられる駆動軸に供給された駆動力で被駆動リンク部材を駆動し、駆動力を次の関節部に伝達する駆動力伝達駆動手段は、差動歯車機構、例えば遊星歯車機構を用い、被駆動リンク部材の一端が遊星キャリアとして機能し、内歯車は駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されている。そして、各リンク部材には後続するリンク部材や、先端部機構へ回転動力を伝えるトルクを拘束、解放するクラッチ機構が取り付けられているこれにより、関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫せることなく、かつ装置全体の重量を軽減できる。また、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る関節駆動装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の実施形態の変更態様における関節駆動装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図１の関節駆動装置を用いた多軸マニピュレータの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３の多軸マニピュレータの第１の関節部の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】図３の多軸マニピュレータの先端機構部の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図１の関節駆動装置を用いた多軸マニピュレータの伝動状態（その１）を概略的に示す平面図である。
【図７】図１の関節駆動装置を用いた多軸マニピュレータの伝動状態（その２）を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係る関節駆動装置及びこの関節駆動装置を用いた多軸マニピュレータについて説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係る関節駆動装置の構成を概略的に示している。  
【００２６】
同図に示すように、本実施形態の関節駆動装置１００は、根元側リンク部材１０と、駆動軸２０と、被駆動リンク部材３０と、駆動力伝達駆動手段４０と、切り替え手段５０とを備えている。
【００２７】
根元側リンク部材１０の根元側にはベース部又は他のリンク部材に回動可能に連結され、先端側には駆動軸２０及び入力側スプロケット２１が設けられている。この根元側リンク部材１０の先端側に切り替え手段５０が配置されている。
【００２８】
駆動軸２０は、根元側リンク部材１０の先端部１０ａにベアリングを介して回転自在に設けられている。駆動軸２０の端部に入力側スプロケット２１が設けられており、入力側スプロケット２１には、入力側チェーンＣ１が装着されている。この入力側チェーンＣ１を介して、駆動力が、根元側リンク部材１０の根元側から駆動軸２０に入力される。
【００２９】
被駆動リンク部材３０の根元側には駆動力伝達駆動手段４０が設けられている。被駆動リンク部材３０は、この駆動力伝達駆動手段４０を介して根元側リンク部材１０に連結されている。被駆動リンク部材３０の根元側の端部３０ａの外周には歯車状部３１が設けられている。この歯車状部３１は、切り替え手段５０の歯車５２と噛み合うように構成されている。
【００３０】
駆動力伝達駆動手段４０は、根元側リンク部材１０に設けられた駆動軸２０に供給された駆動力で被駆動リンク部材３０を駆動すると共に、駆動力を次の関節部に伝達するものである。駆動力伝達駆動手段４０は、中心に位置する太陽歯車４１と、太陽歯車４１と噛み合って配置された遊星歯車４２と、遊星歯車４２の回転軸を支持する遊星キャリア４３と、遊星歯車４２と噛み合う内歯車４４とを含む遊星歯車機構を備えている。遊星キャリア４３は、被駆動リンク部材３０の根本側の端部３０ａで構成されている。内歯車４４は、駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されている。
【００３１】
切り替え手段５０は、駆動力伝達駆動手段４０による被駆動リンク部材３０の駆動と停止とを切り替えるものである。この切り替え手段５０は、一端が根元側リンク部材１０に固着された軸５１と、この軸５１にベアリングを介して回転可能に装着された歯車５２と、軸５１の他端に装着されたクラッチ機構５３とから構成されている。クラッチ機構５３には、例えば非励磁差動ブレーキが搭載されている。クラッチ機構５３が解放状態のときに歯車５２が回転可能な状態となり、クラッチ機構５３が拘束状態のときに歯車５２の回転が制限される状態となる。また、歯車５２は、被駆動リンク部材３０の歯車状部３１と噛み合うように構成されている。歯車５２の回転が制限される状態では、被駆動リンク部材３０の回動が抑止される。
【００３２】
以上説明したように、関節駆動装置１００は、根元側リンク部材１０と、駆動軸２０と、被駆動リンク部材３０と、駆動力伝達駆動手段４０と、切り替え手段５０とを備えている。駆動力伝達駆動手段４０は、遊星歯車機構を備え、被駆動リンク部材３０の根本側の端部３０ａが遊星キャリア４３として機能し、内歯車４３は駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されている。本実施形態の関節駆動装置１００においては、駆動軸２０と、太陽歯車４１の回転軸とが同軸で一体的に形成されている。
【００３３】
図２は図１の実施形態の変更態様における関節駆動装置１００Ａの構成を概略的に示している。  
【００３４】
同図に示すように、関節駆動装置１００Ａは、根元側リンク部材１０と、駆動軸２０と、被駆動リンク部材３０と、駆動力伝達駆動手段４０と、切り替え手段５０と、１対のかさ歯車６０（６０ａ及び６０ｂ）とを備えている。この関節駆動装置１００Ａにおいて、１対のかさ歯車６０（６０ａ及び６０ｂ）を除く構成は、上述した関節駆動装置１００の構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００３５】
かさ歯車６０ａは駆動軸２０に固着されており、かさ歯車６０ｂは太陽歯車４１の回転軸４１ａに固着されており、これら１対のかさ歯車６０ａと６０ｂとにより、所定角度（例えば９０度）で咬合する２軸間で回転運動を伝達することができ、即ち、根元側リンク部材１０と被駆動リンク部材３０とは互いに９０度の角度を持って配置され、回転駆動方向が９０度変えられる。
【００３６】
以上説明したように、本発明の実施形態及びその変更態様に係る関節駆動装置１００及び１００Ａにおいて、駆動力伝達駆動手段４０は、遊星歯車機構を用いており、被駆動リンク部材３０の根本側の端部３０ａが遊星キャリア４３として機能し、内歯車４４は駆動力を次の関節部に伝達する出力軸として機能するように構成されている。また、駆動力伝達駆動手段４０による被駆動リンク部材３０の駆動と停止とを切り替える切り替え手段４０は、一端が根元側リンク部材１０に固着された軸５１と、この軸５１に回転可能に装着された歯車５２と、軸５１の他端に装着されたクラッチ機構５３とから構成され、クラッチ機構５３が解放状態のとき、歯車５２が回転可能に構成され、また、被駆動リンク部材３０の根本側の端部３０ａの外周には、歯車５２と噛み合う歯車状部３１が設けられている。これにより、関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫させることなく、かつ装置全体の重量を軽減できる。また、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能となる。
【００３７】
図３は関節駆動装置を用いた４つの関節部を有する多軸マニピュレータ２００の構成を概略的に示している。図４は多軸マニピュレータ２００の第１の関節部２２０の構成を概略的に示しており、図５は先端機構部２６０の構成を概略的に示いている。
【００３８】
図３に示すように、多軸マニピュレータ２００は、駆動力を供給する駆動力供給手段としてのモータ２１０と、第１の関節部２２０と、第２の関節部２３０と、第３の関節部２４０と、第４の関節部２５０と、先端部機構２６０と、制御手段（図示せず）とを備えている。ここで、第２の関節部２３０、第３の関節部２４０及び第４の関節部２５０は、関節駆動装置１００を用いて構成されており、これは図１に示す構成と同様である。また、制御手段は、切り替え手段５０の切り替え動作を制御するように構成されている。
【００３９】
モータ２１０は、図４に示すように、ベース部２１１に固着されている。モータ２１０の回転軸は、ベース部２１１を挿通してベアリング２１２を介してリンク部材２１３に接続されている。また、モータ２１０の回転軸の端部には、伝動用スプロケット２１４が装着されており、モータ２１０により伝動用スプロケット２１４を駆動するように構成している。
【００４０】
第１の関節部２２０は、ベース部２１１と、ベアリング２１２と、リンク部材２１３と、伝動用スプロケット２１４と、切り替え手段５０とを備えている。リンク部材２１３の根元側の端部２１３ａの外周には歯車状部２１３ｂが設けられている。この歯車状部２１３ｂは、切り替え手段５０の歯車５２と噛み合うように構成されている。伝動用スプロケット２１４には、チェーン２１５が連結されており、このチェーン２１５を介して次の関節である第２の関節部２３０に動力が伝達されている。同様に、第２の関節部２３０から第３の関節部２４０、及び第３の関節部２４０から第４の関節部２５０までの動力伝達もチェーンを介して行うように構成されている。なお、第１の関節部２２０におけるリンク部材２１３は、第２の関節部２３０に対して根元側リンク部材１０となる。同様に、第２の関節部２３０における被駆動リンク部材３０は、第３の関節部２４０に対して根元側リンク部材１０となる。次の関節部も同様である。
【００４１】
先端部機構２６０は、ハンド、はさみ、又はカッター等を備え、各種作業を行うことが可能な構造となっている。第４の関節部２５０からチェーンで伝達された動力は、スプロケット２６１によって回転トルクに変換され、シャフト２６２を介して先端部機構２６０に伝達される。このとき、被駆動リンク部材３０に固着されたクラッチ機構２６３により、シャフト２６２の回転トルクを先端機構２６０への動力伝達の拘束、解放の切り替え制御を行うことで、先端部機構２６０のハンド、はさみ、又はカッター等を制御する。
【００４２】
次に、本実施形態における関節駆動装置１００及び多軸マニピュレータ２００の動作を、図１、３、６及び７を参照して説明する。
【００４３】
以下、第３の関節部２４０を駆動する場合を説明する。まず、第３の関節部２４０以外クラッチ機構５３及びクラッチ機構２６３を回転できない状態にし、モータ２１０を回転させると、モータ２１０の回転は、伝動用スプロケット２１４、チェーン２１５を介し、次の関節（第２の関節部２３０）に回転として伝わる。このとき、クラッチ機構５３が拘束状態のため、歯車５２が回転できず、リンク部材２１３は拘束されている。そのため、トルクは全て伝動用スプロケット２１４、チェーン２１５を介し第２の関節部２３０へ伝えられる。第２の関節部２３０は、第１の関節部からの回転トルクが入力側スプロケット２１を介して伝えられ、入力側スプロケット２１と同じシャフトに取り付けられた太陽歯車４１へ伝えられる。太陽歯車４１からのトルクは、遊星歯車４２へ伝えられるが、このとき、遊星歯車４２の遊星キャリア４３である被駆動リンク部材３０の根本側の端部３０ａに接続されている、クラッチ機構５３が拘束されているため、被駆動リンク部材３０は回転できず、遊星キャリア４３も回転することができない。これによって遊星歯車４２は自転状態となり、その回転は、内歯車４４へ伝えられ、内歯車４４に取り付けられた出力側スプロケット２２によって出力側チェーンＣ２を介し第３の関節部２４０へ伝えられる。第３の関節部２４０も同様に太陽歯車４１を回転させるが、クラッチ機構５３が解放状態のため、遊星キャリアである被駆動リンク部材３０は自由である。そのため、太陽歯車４１の回転トルクは、遊星歯車４２を公転させ被駆動リンク部材３０を回転させるか、内歯車４４を回転させることができる。内歯車４４は、同様に動力を第４の関節部２５０の太陽歯車４１へ伝える。
【００４４】
第４の関節部２５０においては、第２の関節部２３と同様にクラッチ機構５３が回転できないため、被駆動リンク部材３０が回転できず、動力が先端部機構２６０へ伝えられる。しかしながら先端部機構２６０は、クラッチ機構２６３が拘束状態であり、シャフト２６２が回転できないため、先端部機構２６０に伝えられず、固定状態となる。これにより、第３の関節部２４０以降の関節及び先端部機構２６０は、すべて拘束状態となるため、第３の関節部２４０のみが回転することができる。以上の駆動方法により、クラッチ機構５３が回転できる状態の被駆動リンク部材３０の関節を正方向及び逆方向に自由に回転させることが可能である。先端部機構２６０のクラッチ機構２６３以外のすべての関節のクラッチ機構５３が回転できない状態であれば、先端部機構２６０へ動力を伝えることを実現できる。また、差動歯車機構それぞれの歯数を変えることで、各関節の伝達トルクを自由に変えることが可能である。
【００４５】
以上説明したように、多軸マニピュレータ２００は、モータ２１０と、第１の関節部２２０と、第２の関節部２３０と、第３の関節部２４０と、第４の関節部２５０と、先端部機構２６０と、制御手段（図示せず）とを備えている。第２の関節部２３０、第３の関節部２４０及び第４の関節部２５０は、関節駆動装置１００を用いて構成されている。これにより、関節部の重量を減らし、可能積載重量を圧迫せることなく、かつ装置全体の重量を軽減できる。また、駆動モータ数を減らした場合でも、高回転トルクを維持し、細かな姿勢制御が可能である。
【００４６】
なお、上述した関節駆動装置１００及び１００Ａにおいて、切り替え手段５０として、一端が根元側リンク部材１０に固着された軸５１と、歯車５２と、クラッチ機構５３とから構成された例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の切り替え手段を用いても良い。
【００４７】
また、上述した多軸マニピュレータ２００は、４つの関節を有するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
さらに、上述した多軸マニピュレータ２００において、第２の関節部２３０、第３の関節部２４０及び第４の関節部２５０は、関節駆動装置１００を用いて構成された例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。これらの関節部のいずれかが関節駆動装置１００Ａを用いても良い。また、第１の関節部２２０と先端部機構２６０にも関節駆動装置１００Ａを用いることができる。
【００４９】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の関節駆動装置及び多軸マニピュレータは、工場等において所定の作業を行なうロボットに利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  根元側リンク部材
２０  駆動軸
２１  入力側スプロケット
２２  出力側スプロケット
３０  被駆動リンク部材
３０ａ  端部
３１、２１３ｂ  歯車状部
４０  駆動力伝達駆動手段
４１  太陽歯車
４１ａ  回転軸
４２  遊星歯車
４３  遊星キャリア
４４  噛み合う内歯車
５０  切り替え手段
５１  軸
５２  歯車
５３、２６３  クラッチ機構
６０、６０ａ、６０ｂ  かさ歯車
１００、１００Ａ  関節駆動装置
２００  多軸マニピュレータ
２１０  モータ
２１１  ベース部
２１２  ベアリング
２１３  リンク部材
２１４  伝動用スプロケット
２１５  チェーン
２２０  第１の関節部
２３０  第２の関節部
２４０  第３の関節部
２５０  第４の関節部
２６０  先端部機構
２６１  スプロケット
２６２  シャフト
Ｃ１  入力側チェーン
Ｃ２  出力側チェーン
【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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