(57)【要約】回動伝達装置においては、第１遊星ギヤ機構は、第１ギヤ、第２ギヤ、第１遊星ギヤ体及び第１キャリア体を有している。第２遊星ギヤ機構は、第３ギヤ、第４ギヤ、第２遊星ギヤ体及び第２キャリア体を有している。第３ギヤ、第４ギヤ及び第２遊星ギヤ体のピッチ円径比は、第１ギヤ、第２ギヤ及び第１遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じである。第１ギヤ、第２ギヤ及び第１キャリア体のうちのいずれか１つである連結要素は、連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっている。第１基体側要素は第１基体に接続され、第２基体側要素は第２基体に接続されている。第１基体側要素に対応する要素と第１回動体との間で回動が伝達され、第２基体側要素に対応する要素と第２回動体との間で回動が伝達される。
2004083680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対的に回動可能に連結された第１及び第２基体を有する基体集合体に設けられ、上記第１基体に設けられた第１回動体と上記第２基体に設けられた第２回動体との間で回動を伝達する回動伝達装置であって、
回動中心を中心として回動可能な第１ギヤと、上記第１ギヤと同軸線上に配置されている第２ギヤと、上記第１及び第２ギヤと噛み合い上記第１及び第２ギヤに対して相対的に遊星動作する第１遊星ギヤ体と、上記第１及び第２ギヤに対する上記第１遊星ギヤ体の公転とともに上記第１及び第２ギヤに対して相対的に上記回動中心を中心として回動される第１キャリア体とを有する第１遊星ギヤ機構、及び
上記回動中心を中心として回動可能な第３ギヤと、上記第３ギヤと同軸線上に配置されている第４ギヤと、上記第３及び第４ギヤと噛み合い上記第３及び第４ギヤに対して相対的に遊星動作する第２遊星ギヤ体と、上記第３及び第４ギヤに対する上記第２遊星ギヤ体の公転とともに上記第３及び第４ギヤに対して相対的に上記回動中心を中心として回動される第２キャリア体とを有する第２遊星ギヤ機構
を備え、
上記第３ギヤ、上記第４ギヤ及び上記第２遊星ギヤ体のピッチ円径比は、上記第１ギヤ、上記第２ギヤ及び上記第１遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じであり、
上記第３ギヤを上記第１ギヤに対応する要素、上記第４ギヤを上記第２ギヤに対応する要素、上記第２キャリア体を上記第１キャリア体に対応する要素であるとしたとき、上記第１ギヤ、上記第２ギヤ及び上記第１キャリア体のうちのいずれか１つである連結要素は、上記連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっており、
上記第１ギヤ、上記第２ギヤ及び上記第１キャリア体から上記連結要素を除いた２つのうちの１つである第１基体側要素は、上記第２基体に対する上記第１基体の相対的な回動により上記第２基体に対して相対的に回動されるように上記第１基体に接続され、
上記第１ギヤ、上記第２ギヤ及び上記第１キャリア体から上記連結要素及び上記第１基体側要素を除いた第２基体側要素は、上記第１基体に対する上記第２基体の相対的な回動により上記第１基体に対して相対的に回動されるように上記第２基体に接続され、
上記第１基体側要素に対応する要素と上記第１回動体との間で回動が伝達され、上記第２基体側要素に対応する要素と上記第２回動体との間で回動が伝達されるようになっている回動伝達装置。
【請求項２】
上記第１ギヤは、第１太陽ギヤであり、上記第２ギヤは、リング状の第１インタナルギヤであり、第１遊星ギヤ体は、上記第１インタナルギヤと上記第１太陽ギヤとに噛み合う第１遊星ギヤである請求項１記載の回動伝達装置。
【請求項３】
上記第１及び第２ギヤは、互いに径の異なる平歯車であり、上記第１遊星ギヤ体は、上記第１ギヤに噛み合う第１平歯車部と、上記第１平歯車部と一体に回転するように上記第１平歯車部と同軸に固定され、上記第２ギヤに噛み合う第２平歯車部とを有している請求項１記載の回動伝達装置。
【請求項４】
上記基体集合体は、互いに回動可能に直列に連結された３個以上の基体を有しており、互いに隣接する基体をそれぞれ上記第１及び第２基体として、各関節部に上記第１及び第２遊星ギヤ機構が配置されている請求項１記載の回動伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、関節部による干渉を除いて回動の伝達を行う回動伝達装置に関するものである。
【背景技術】  例えば、複数の関節部を介して連結されたリンク機構を有する従来の多関節ロボット装置においては、各関節部を駆動するモータが各関節部に直接搭載されている。このため、モータの重量を支持するためにリンク機構の強度を高くする必要があり、リンク機構及びロボット装置全体が重量化してしまう。
これに対し、リンク機構を支持するベース側にモータを配置し、対応する関節部まで駆動力を伝達する方法も考えられるが、この方法では、対応する関節部とベースとの間に位置する関節部の回動による干渉を受けるため、干渉を考慮した制御プログラムの作成が困難であった。また、上記のような干渉を機械的に除去する機構は、関節数が多くなるほど複雑で大形のものとなってしまう。
【発明の開示】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる回動伝達装置を得ることを目的とする。
この発明による回動伝達装置は、互いに相対的に回動可能に連結された第１及び第２基体を有する基体集合体に設けられ、第１基体に設けられた第１回動体と第２基体に設けられた第２回動体との間で回動を伝達するものであって、回動中心を中心として回動可能な第１ギヤと、第１ギヤと同軸線上に配置されている第２ギヤと、第１及び第２ギヤと噛み合い第１及び第２ギヤに対して相対的に遊星動作する第１遊星ギヤ体と、第１及び第２ギヤに対する第１遊星ギヤ体の公転とともに第１及び第２ギヤに対して相対的に回動中心を中心として回動される第１キャリア体とを有する第１遊星ギヤ機構、及び回動中心を中心として回動可能な第３ギヤと、第３ギヤと同軸線上に配置されている第４ギヤと、第３及び第４ギヤと噛み合い第３及び第４ギヤに対して相対的に遊星動作する第２遊星ギヤ体と、第３及び第４ギヤに対する第２遊星ギヤ体の公転とともに第３及び第４ギヤに対して相対的に回動中心を中心として回動される第２キャリア体とを有する第２遊星ギヤ機構を備え、第３ギヤ、第４ギヤ及び第２遊星ギヤ体のピッチ円径比は、第１ギヤ、第２ギヤ及び第１遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じであり、第３ギヤを第１ギヤに対応する要素、第４ギヤを第２ギヤに対応する要素、第２キャリア体を第１キャリア体に対応する要素であるとしたとき、第１ギヤ、第２ギヤ及び第１キャリア体のうちのいずれか１つである連結要素は、連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっており、第１ギヤ、第２ギヤ及び第１キャリア体から連結要素を除いた２つのうちの１つである第１基体側要素は、第２基体に対する第１基体の相対的な回動により第２基体に対して相対的に回動されるように第１基体に接続され、第１ギヤ、第２ギヤ及び第１キャリア体から連結要素及び第１基体側要素を除いた第２基体側要素は、第１基体に対する第２基体の相対的な回動により第１基体に対して相対的に回動されるように第２基体に接続され、第１基体側要素に対応する要素と第１回動体との間で回動が伝達され、第２基体側要素に対応する要素と第２回動体との間で回動が伝達されるようになっている。
【図面の簡単な説明】  図１はこの発明の実施の形態１による回動伝達装置を示す側面図、
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、
図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、
図５は実施の形態１による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図６は実施の形態２による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図７は実施の形態３による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図８はこの発明の実施の形態４による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図９はこの発明の実施の形態５による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図１０はこの発明の実施の形態６による回動伝達装置の断面図、
図１１はこの発明の実施の形態７による回動伝達装置の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回動伝達装置を示す側面図である。図において、ベース１には、基体集合体であるリンク機構２が支持されている。リンク機構２は、ベース１に固定された第１基体としての第１アーム３と、第１アーム３に回動可能に連結された第２基体としての第２アーム４とを有している。
第１アーム３には、第１回動体としての第１プーリ５が回動可能に設けられている。第２アーム４には、第２回動体としての第２プーリ６が回動可能に設けられている。第２プーリ６には、第２プーリ６と一体に回動される第３アーム７が固定されている。
ベース１には、第１アーム３に対して第２アーム４を回動させるための第１モータ（図示せず）と、第２アーム４に対して第３アーム７を回動させるための第２モータ（図示せず）とが搭載されている。リンク機構２の関節部には、第１アーム３に対する第２アーム４の回動による干渉を除去しつつ、第１プーリ５の回動を第２プーリ６に伝達する回動伝達装置８が搭載されている。第２モータの駆動力は、第１プーリ５、回動伝達装置８及び第２プーリ６を介して第３アーム７に伝達される。
なお、図１では、簡単のために、回動伝達装置８をリンク機構２に対して大きく示したが、実際にはリンク機構２よりも十分に小さく構成することも可能であり、リンク機構２の小形化を妨げるものではない。
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図において、回動伝達装置８は、互いに同軸に配置された第１及び第２遊星ギヤ機構１１，１２を有している。
第１遊星ギヤ機構１１は、回動中心１０を中心として回動可能な第１ギヤとしての第１太陽ギヤ１３と、第１太陽ギヤ１３と同軸線上に配置されている第２ギヤとしてのリング状の第１インタナルギヤ１４と、第１太陽ギヤ１３及び第１インタナルギヤ１４と噛み合う第１遊星ギヤ体としての複数（ここでは３個）の第１遊星ギヤ１５と、第１遊星ギヤ１５を回転自在に保持する第１キャリア体１６とを有している。
第１遊星ギヤ１５は、第１太陽ギヤ１３及び第１インタナルギヤ１４に対して相対的に遊星動作する。第１キャリア体１６は、第１太陽ギヤ１３及び第１インタナルギヤ１４に対する第１遊星ギヤ１５の公転とともに第１太陽ギヤ１３及び第１インタナルギヤ１４に対して相対的に回動中心１０を中心として回動される。
第２遊星ギヤ機構１２は、回動中心１０を中心として回動可能な第３ギヤとしての第２太陽ギヤ１７と、第２太陽ギヤ１７と同軸線上に配置されている第４ギヤとしてのリング状の第２インタナルギヤ１８と、第２太陽ギヤ１７及び第２インタナルギヤ１８と噛み合う第２遊星ギヤ体としての複数（ここでは３個）の第２遊星ギヤ１９と、第２遊星ギヤ１９を回転自在に保持する第２キャリア体２０とを有している。
第２遊星ギヤ１９は、第２太陽ギヤ１７及び第２インタナルギヤ１８に対して相対的に遊星動作する。第２キャリア体２０は、第２太陽ギヤ１７及び第２インタナルギヤ１８に対する第２遊星ギヤ１９の公転とともに第２太陽ギヤ１７及び第２インタナルギヤ１８に対して相対的に回動中心１０を中心として回動される。
第２太陽ギヤ１７、第２インタナルギヤ１８及び第２遊星ギヤ１９のピッチ円径比は、第１太陽ギヤ１３、第１インタナルギヤ１４及び第１遊星ギヤ１５のピッチ円径比と同じである。この例では、第２太陽ギヤ１７、第２インタナルギヤ１８及び第２遊星ギヤ１９のサイズ及び歯数は、第１太陽ギヤ１３、第１インタナルギヤ１４及び第１遊星ギヤ１５のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、第２太陽ギヤ１７は、第１太陽ギヤ１３に対応する要素、第２インタナルギヤ１８は第１インタナルギヤ１４に対応する要素、第２キャリア体２０は第１キャリア体１６に対応する要素である。
また、この例では、第１太陽ギヤ１３は連結要素、第１キャリア体１６は第１基体側要素、第１インタナルギヤ１４は第２基体側要素である。
連結要素である第１太陽ギヤ１３は、対応する要素である第２太陽ギヤ１７と一体に回動するようになっている。即ち、第１及び第２太陽ギヤ１３，１７は、共通のシャフト２１に軸方向に互いに間隔をおいて形成されている。
第１基体側要素である第１キャリア体１６は、第１アーム３に固定されている。即ち、第１キャリア体１６は、第２アーム４に対する第１アーム３の相対的な回動により第２アーム４に対して相対的に回動されるように第１アーム３に接続されている。
第２基体側要素である第１インタナルギヤ１４は、第２アーム４に固定されている。即ち、第１インタナルギヤ１４は、第１アーム３に対する第２アーム４の相対的な回動により第１アーム３に対して相対的に回動されるように第２アーム４に接続されている。
第２キャリア体２０には、第３プーリ２２が固定されている。第１プーリ５と第３プーリ２２との間には、第１ベルト２３が巻き掛けられている。第１プーリ５の回動は、第１ベルト２３及び第３プーリ２２を介して、第１基体側要素に対応する要素である第２キャリア体２０に伝達される。
第２インタナルギヤ１８には、第４プーリ２４が固定されている。第４プーリ２４と第２プーリ６との間には、第２ベルト２５が巻き掛けられている。第２基体側要素に対応する要素である第２インタナルギヤ１８の回動は、第４プーリ２４及び第２ベルト２５を介して第２プーリ６に伝達される。
第２アーム４には、第１アーム３に対して第２アーム４と一体に回動される第５プーリ２６が固定されている。第１モータの駆動力は、第３ベルト２７及び第５プーリ２６を介して第２アーム４に伝達される。
次に、動作について説明する。例えば、第２モータを駆動せず、第１モータのみを駆動し、第１アーム３に対して第２アーム４が回動されると、第１インタナルギヤ１４が回動中心１０を中心として回動され、遊星ギヤ１５が回転され、第１太陽ギヤ１３が回転される。このとき、遊星ギヤ１５を保持する第１キャリア体１６は第１アーム３に固定されているので、遊星ギヤ１５は同じ位置で自転のみするが、第１太陽ギヤ１３及び第１インタナルギヤ１４に対して相対的には公転され遊星動作する。
第１及び第２太陽ギヤ１３，１７は、共通のシャフト２１に形成されているので、第１太陽ギヤ１３が回転されると、第２太陽ギヤ１７も同方向へ一体に回転される。第２太陽ギヤ１７が回転されると、第２遊星ギヤ１９が回転され、第２インタナルギヤ１８が回転される。このとき、第２キャリア体２２に回転が伝達されていなければ、第２遊星ギヤ１９は自転のみ行う。
従って、第１アーム３に対する第２アーム４の回動のみでは、第２アーム４に対する第２インタナルギヤ１８の回動は生じない。このため、第１アーム３に対して第２アーム４を回動させても、第２アーム４に対する第３アーム７の角度は変化しない。
一方、第１モータを駆動せず、第２モータのみを駆動し、第１プーリ５が回動された場合、第１プーリ５の回動は、第１ベルト２３及び第３プーリ２２を介して第２キャリア体２０に伝達される。第２キャリア体２０が回転されると、第２遊星ギヤ１９が回動中心１０を中心として遊星動作する。これにより、第２インタナルギヤ１８が回転される。このとき、第２アーム４は第１アーム３に対して停止しているので、第２インタナルギヤ１８は第２アーム４に対して回動されることになる。また、第２太陽ギヤ１７は停止したままである。
第２アーム４に対する第２インタナルギヤ１８の回動は、第４プーリ２４及び第２ベルト２５を介して第２プーリ６に伝達され、さらに第３アーム７に伝達される。
このように、第１プーリ５と第２プーリ６との間の回動の伝達は、第１アーム３と第２アーム４との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。これは、第１及び第２モータを同時に駆動し、第２アーム４及び第３アーム７を同時に回動させる場合についても同様である。即ち、実施の形態１の回動伝達装置８によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
ここで、図５は実施の形態１による回動伝達装置８の構成を模式的に示す説明図である。図５に示すように、連結要素である第１太陽ギヤ１３は、対応する要素である第２太陽ギヤ１７に連結されている。第１基体側要素である第１キャリア体１６は、第１アーム３に固定されている。第２基体側要素である第１インタナルギヤ１４は、第２アーム４に固定されている。
第１プーリ５の回動は、第１基体側要素に対応する要素である第２キャリア体２０に伝達される。第２基体側要素に対応する要素である第２インタナルギヤ１８の回動は、第２プーリ６に伝達される。
このように、回動伝達装置８を用いることにより、第２アーム４の回動の伝達経路と、第１プーリ５の回動の伝達経路とが互いに異なるため、互いの回動動作が干渉を受けないことになる。
実施の形態２．
図６は実施の形態２による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態２では、第１キャリア体１６を連結要素、第１太陽ギヤ１３を第１基体側要素、第１インタナルギヤ１４を第２基体側要素としている。
即ち、連結要素である第１キャリア体１６は、対応する要素である第２キャリア体２０に連結されている。第１基体側要素である第１太陽ギヤ１３は、第１アーム３に固定されている。第２基体側要素である第１インタナルギヤ１４は、第２アーム４に固定されている。
第１プーリ５の回動は、第１基体側要素に対応する要素である第２太陽ギヤ１７に伝達される。第２基体側要素に対応する要素である第２インタナルギヤ１８の回動は、第２プーリ６に伝達される。
このような構成によっても、第１プーリ５と第２プーリ６との間の回動の伝達は、第１アーム３と第２アーム４との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。従って、実施の形態２の回動伝達装置によっても、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
実施の形態３．
図７は実施の形態３による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態３では、第１インタナルギヤ１４を連結要素、第１キャリア体１６を第１基体側要素、第１太陽ギヤ１３を第２基体側要素としている。
即ち、連結要素である第１インタナルギヤ１４は、対応する要素である第２インタナルギヤ１８に連結されている。第１基体側要素である第１キャリア体１６は、第１アーム３に固定されている。第２基体側要素である第１太陽ギヤ１３は、第２アーム４に固定されている。
第１プーリ５の回動は、第１基体側要素に対応する要素である第２キャリア体２０に伝達される。第２基体側要素に対応する要素である第２太陽ギヤ１７の回動は、第２プーリ６に伝達される。
このような構成によっても、第１プーリ５と第２プーリ６との間の回動の伝達は、第１アーム３と第２アーム４との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。従って、実施の形態３の回動伝達装置によっても、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
なお、実施の形態１〜３では、第１プーリ５から第２プーリ６への回動の伝達について説明したが、逆方向の伝達、即ち第２プーリ６から第１プーリ５への回動の伝達についても同様に、関節部による干渉を除いて伝達することが可能である。
また、実施の形態１〜３ではモータの駆動力を伝達したが、手動操作力の伝達にもこの発明は適用できる。例えば、マスタスレーブ方式の多関節操作レバーにおいて、操作レバーの操作によって生じる各関節部の回動を操作レバーの基端部側へ伝達することもできる。これにより、伝達経路の途中に位置する関節部による干渉を除去できるため、マスタスレーブ方式の制御装置における制御プログラムを簡素化することができる。また、関節部の回動をベース側に機械的に伝達することができる。
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態１では、１箇所の関節部による干渉を除去して回動を伝達する場合を示したが、実施の形態４では、複数の関節部による干渉を全て除去して回動を伝達する。即ち、実施の形態１と同様の機構を関節部毎に配置することにより、複数の関節部による干渉を除去することができる。
図８において、基体集合体は、互いに相対的に回動可能に直列に連結されている基体としての第１〜第４アーム３１〜３４を有している。第４アーム３４には、回動可能な回動体３５が搭載されている。回動体３５は、第４モータ３９の駆動力により第４アーム３４に対して回動される。
第１〜第３アーム３１〜３３には、実施の形態１の第１遊星ギヤ機構１１と同様の第１遊星ギヤ機構１１Ａ〜１１Ｃがそれぞれ搭載されている。第２アーム３２は、第１遊星ギヤ機構１１Ａの第１インタナルギヤ１４と一体に回動される。第３アーム３３は、第１遊星ギヤ機構１１Ｂの第１インタナルギヤ１４と一体に回動される。第４アーム３４は、第１遊星ギヤ機構１１Ｃの第１インタナルギヤ１４と一体に回動される。
第１アーム３１と第２アーム３２との間には、実施の形態１の第２遊星ギヤ機構１２と同様の第２遊星ギヤ機構１２Ｃが設けられている。第２遊星ギヤ機構１２Ｃは、第１遊星ギヤ機構１１Ａと同軸に配置されている。
第２アーム３２と第３アーム３３との間には、実施の形態１の第２遊星ギヤ機構１２と同様の第２遊星ギヤ機構１２Ｅが設けられている。第２遊星ギヤ機構１２Ｅは、第１遊星ギヤ機構１１Ｂと同軸に配置されている。
第３アーム３３と第４アーム３４との間には、実施の形態１の第２遊星ギヤ機構１２と同様の第２遊星ギヤ機構１２Ｆが設けられている。第２遊星ギヤ機構１２Ｆは、第１遊星ギヤ機構１１Ｃと同軸に配置されている。
このような装置では、モータ３９の駆動力は、第２遊星ギヤ機構１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｆを介して回動体３５に伝達される。
このとき、第１遊星ギヤ機構１１Ａと第２遊星ギヤ機構１２Ｃとの組み合わせにより、第１アーム３１と第２アーム３２との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第１遊星ギヤ機構１１Ｂと第２遊星ギヤ機構１２Ｅとの組み合わせにより、第２アーム３２と第３アーム３３との間の関節部の動きによる干渉が除去される。さらに、第１遊星ギヤ機構１１Ｃと第２遊星ギヤ機構１２Ｆとの組み合わせにより、第３アーム３３と第４アーム３４との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
このように、複数の関節部を介しての回動の伝達においても、簡単な構成により関節部での干渉を除去することができる。即ち、各関節部を挟んで両側に位置するアームを第１及び第２基体と考えれば、関節部の数が増えても同様の構成により関節部での干渉を除去できることになる。
例えば、第１アーム３１を第１基体、隣接する第２アーム３２を第２基体とすれば、モータ３９の回転部が第１回動体、第２遊星ギヤ機構１２Ｅの第２キャリア体２０Ｅが第２回動体となり、モータ３９の回転は、第１及び第２アーム３１，３２間の関節部の干渉を受けずに第２キャリア体２０Ｅに伝達される。
また、第２アーム３２を第１基体、隣接する第３アーム３２を第２基体とすれば、第２キャリア体２０Ｅが第１回動体、第２ギヤ機構１２Ｆの第２キャリア体２０Ｆが第２回動体となり、第２キャリア体２０Ｅの回動は、第２及び第３アーム３２，３３間の関節部の干渉を受けずに第２キャリア体２０Ｆに伝達される。
同様に、第２キャリア体２０Ｆの回動は、第３及び第４アーム３３，３４間の関節部の干渉を受けずに回動体３５に伝達される。従って、モータ３９の回転は、途中の関節部による干渉を受けずに回動体３５に伝達される。
なお、実施の形態４では、第１太陽ギヤ１３を連結要素、第１キャリア体１６を第１基体側要素、第１インタナルギヤ１４を第２基体側要素としたが、例えば実施の形態２と同様に、第１キャリア体１６を連結要素、第１太陽ギヤ１３を第１基体側要素、第１インタナルギヤ１４を第２基体側要素としてもよい。また、例えば実施の形態３と同様に、第１インタナルギヤ１４を連結要素、第１キャリア体１６を第１基体側要素、第１太陽ギヤ１３を第２基体側要素としてもよい。
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態４では、回動体３５のみを駆動したが、実施の形態５では全ての関節部に駆動力を伝達する。
図９において、基体集合体は、互いに相対的に回動可能に直列に連結されている基体としての第１〜第４アーム３１〜３４を有している。第４アーム３４には、回動可能な回動体３５が搭載されている。第２アーム３２は、第１モータ３６の駆動力により第１アーム３１に対して回動される。第３アーム３３は、第２モータ３７の駆動力により第２アーム３２に対して回動される。第４アーム３４は、第３モータ３８の駆動力により第３アーム３３に対して回動される。回動体３５は、第４モータ３９の駆動力により第４アーム３４に対して回動される。
第１〜第３アーム３１〜３３には、実施の形態１の第１遊星ギヤ機構１１と同様の第１遊星ギヤ機構１１Ａ〜１１Ｃがそれぞれ搭載されている。第２アーム３２は、第１遊星ギヤ機構１１Ａの第１インタナルギヤ１４と一体に回動される。第３アーム３３は、第１遊星ギヤ機構１１Ｂの第１インタナルギヤ１４と一体に回動される。第４アーム３４は、第１遊星ギヤ機構１１Ｃの第１インタナルギヤ１４と一体に回動される。
第１アーム３１と第２アーム３２との間には、実施の形態１の第２遊星ギヤ機構１２と同様の第２遊星ギヤ機構１２Ａ〜１２Ｃが設けられている。第２遊星ギヤ機構１２Ａ〜１２Ｃは、第１遊星ギヤ機構１１Ａと同軸に配置されている。
第２アーム３２と第３アーム３３との間には、実施の形態１の第２遊星ギヤ機構１２と同様の第２遊星ギヤ機構１２Ｄ，１２Ｅが設けられている。第２遊星ギヤ機構１２Ｄ，１２Ｅは、第１遊星ギヤ機構１１Ｂと同軸に配置されている。
第３アーム３３と第４アーム３４との間には、実施の形態１の第２遊星ギヤ機構１２と同様の第２遊星ギヤ機構１２Ｆが設けられている。第２遊星ギヤ機構１２Ｆは、第１遊星ギヤ機構１１Ｃと同軸に配置されている。
このような装置では、第１モータ３６の駆動力は、第１遊星ギヤ機構１１Ａを介して第２アーム３２に伝達される。また、第２モータ３７の駆動力は、第２遊星ギヤ機構１２Ａ及び第１遊星ギヤ機構１１Ｂを介して第３アーム３３に伝達される。このとき、第１遊星ギヤ機構１１Ａと第２遊星ギヤ機構１２Ａとの組み合わせにより、第１アーム３１と第２アーム３２との間の関節部での干渉が除去される。
また、第３モータ３８の駆動力は、第２遊星ギヤ機構１２Ｂ，１２Ｄ及び第１遊星ギヤ機構１１Ｃを介して第４アーム３４に伝達される。このとき、第１遊星ギヤ機構１１Ａと第２遊星ギヤ機構１２Ｂとの組み合わせにより、第１アーム３１と第２アーム３２との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第１遊星ギヤ機構１１Ｂと第２遊星ギヤ機構１２Ｄとの組み合わせにより、第２アーム３２と第３アーム３３との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
さらに、第４モータ３９の駆動力は、第２遊星ギヤ機構１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｆを介して回動体３５に伝達される。このとき、第１遊星ギヤ機構１１Ａと第２遊星ギヤ機構１２Ｃとの組み合わせにより、第１アーム３１と第２アーム３２との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第１遊星ギヤ機構１１Ｂと第２遊星ギヤ機構１２Ｅとの組み合わせにより、第２アーム３２と第３アーム３３との間の関節部の動きによる干渉が除去される。さらに、第１遊星ギヤ機構１１Ｃと第２遊星ギヤ機構１２Ｆとの組み合わせにより、第３アーム３３と第４アーム３４との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
従って、複数の関節部を独立して制御することができる。つまり、簡単な構成により、第１アーム３１側から駆動力を伝達し、経由する関節部に影響されることなく、動かしたい関節部だけを制御することができる。
また、複数の関節部を駆動するための駆動源をベース側に配置することができるため、基体集合体の重量を軽量化することができ、駆動電力を小さくすることができる。例えば、多関節ロボットでは、リンク機構を軽量化・低強度化することができ、ロボット装置全体の軽量化・省電力化を図ることができる。これにより、従来は困難であったロボット装置の長時間駆動も可能となる。
このようなロボット装置は、基体集合体としての多関節アーム部を有している。多関節アーム部は、互いに回動可能に直列に連結された３個以上の基体を有している。そして、互いに隣接する基体をそれぞれ第１及び第２基体として、各関節部に第１及び第２遊星ギヤ機構が配置されている。
なお、実施の形態４、５において、図８及び図９の矢印で示した回動伝達手段としては、例えば実施の形態１に示したベルト、チェーン、ギヤ、複数のギヤの組み合わせ、又は平行リンク機構等、種々の手段を用いることができる。
実施の形態６．
次に、図１０はこの発明の実施の形態６による回動伝達装置の断面図である。この例では、自転車の前輪を駆動するために回動伝達装置が用いられている。
図において、基体集合体である自転車本体４１は、互いに相対的に回動可能に連結された第１基体としてのメインフレーム４２と、第２基体としてのフロントフレーム４３とを有している。フロントフレーム４３には、ハンドルシャフト４４が固定されている。
メインフレーム４２には、第１回動体としてのペダルシャフト（図示せず）が設けられている。フロントフレーム４３には、第２回動体としての前輪（図示せず）が設けられている。即ち、実施の形態６では、ハンドルシャフト４４での回動による干渉を除きつつ、ペダルシャフトの回転を前輪に伝達する。
また、実施の形態６の回動伝達装置は、互いに同軸に配置された第１及び第２遊星ギヤ機構４５，４６を有している。
第１遊星ギヤ機構４５は、回動中心であるハンドルシャフト４４を中心として相対的に回動可能な第１ギヤとしてのメイン側固定ギヤ４７と、メイン側固定ギヤ４７と同軸線上に配置されている第２ギヤとしてのフロント側固定ギヤ４８と、メイン側固定ギヤ４７及びフロント側固定ギヤ４８と噛み合う第１遊星ギヤ体４９と、第１遊星ギヤ体４９を回転自在に保持する第１キャリア体としてのキャリア部材５０とを有している。
メイン側固定ギヤ４７は、メインフレーム４２に固定されている。フロント側固定ギヤ４８は、ハンドルシャフト４４に固定されている。メイン側固定ギヤ４７及びフロント側固定ギヤ４８は、互いに径の異なる平歯車である。第１遊星ギヤ体４９は、フロント側固定ギヤ４８に噛み合う第１平歯車部４９ａと、第１平歯車部４９ａと一体に回転するように第１平歯車部４９ａと同軸に固定され、フロント側固定ギヤ４８に噛み合う第２平歯車部４９ｂとを有している。
メインフレーム４２、メイン側固定ギヤ４７及びキャリア体５０とハンドルシャフト４４との間には、ベアリング５１，５２，５３がそれぞれ介在されている。即ち、メインフレーム４２、メイン側固定ギヤ４７及びキャリア体５０は、ハンドルシャフト４４に対して相対的に回動自在である。
第１遊星ギヤ体４９は、メイン側固定ギヤ４７及びフロント側固定ギヤ４８に対して相対的に遊星動作する。キャリア体５０は、第１遊星ギヤ４９の公転とともにメイン側固定ギヤ４７及びフロント側固定ギヤ４８に対して相対的にハンドルシャフト４４を中心として回動される。
第２遊星ギヤ機構４６は、ハンドルシャフト４４を中心として回動可能な第３ギヤとしての入力側ギヤ５４と、入力側ギヤ５４と同軸線上に配置されている第４ギヤとしての出力側ギヤ５５と、入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５と噛み合う第２遊星ギヤ体５６と、第２遊星ギヤ体５６を回転自在に保持する第２キャリア体としてのキャリア体５０とを有している。即ち、キャリア体５０は、第１及び第２キャリア体を兼ねている。
入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５は、互いに径の異なる平歯車である。第２遊星ギヤ体５６は、入力側ギヤ５４に噛み合う第１平歯車部５６ａと、第１平歯車部５６ａと一体に回転するように第１平歯車部５６ａと同軸に固定され、出力側ギヤ５５に噛み合う第２平歯車部５６ｂとを有している。
入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５とハンドルシャフト４４との間には、ベアリング５７，５８がそれぞれ介在されている。即ち、入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５は、ハンドルシャフト４４に対して相対的に回動自在である。
第２遊星ギヤ体５６は、入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５に対して相対的に遊星動作する。キャリア体５０は、第２遊星ギヤ５６の公転とともに入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５に対して相対的にハンドルシャフト４４を中心として回動される。
入力側ギヤ５４、出力側ギヤ５５及び第２遊星ギヤ体５６のピッチ円径比は、メイン側固定ギヤ４７、フロント側固定ギヤ４８及び第１遊星ギヤ体４９のピッチ円径比と同じである。この例では、入力側ギヤ５４、出力側ギヤ５５及び第２遊星ギヤ体５６のサイズ及び歯数は、メイン側固定ギヤ４７、フロント側固定ギヤ４８及び第１遊星ギヤ体４９のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、入力側ギヤ５４は、メイン側固定ギヤ４７に対応する要素、出力側ギヤ５５はフロント側固定ギヤ４８に対応する要素である。
また、この例では、キャリア体５０は連結要素、メイン側固定ギヤ４７は第１基体側要素、フロント側固定ギヤ４８は第２基体側要素である。
連結要素であるキャリア体５０は、第１及び第２キャリア体を兼ねている。キャリア体５０には、遊星ギヤ軸５９が貫通されている。第１及び第２遊星ギヤ体４９，５６は、遊星ギヤ軸５９を中心として自転される。第１及び第２遊星ギヤ体４９，５６と遊星ギヤ軸５９との間には、ベアリング６０，６１が介在されている。
入力側ギヤ５４には、入力側伝達ギヤ６２が噛み合っている。入力側伝達ギヤ６２には、例えば傘歯ギヤ付きシャフト等のメインフレーム側伝達手段（図示せず）によりペダルシャフトの回転が伝達される。
出力側ギヤ５５の回転は、出力側伝達ギヤ６３及び出力シャフト６４を介して前輪に伝達される。出力側伝達ギヤ６３は、出力シャフト６４に固定されている。入力側伝達ギヤ６２及びフロントフレーム４３と出力シャフト６４との間には、ベアリング６５，６６が介在されている。
次に、動作について説明する。例えば、ペダルシャフトを回転させず、ハンドルシャフト４４のみを回動操作した場合、フロント側固定ギヤ４８がハンドルシャフト４４とともに回動され、第１遊星ギヤ体４９が遊星動作し、キャリア体５０が回動される。これにより、第２遊星ギヤ体５６も遊星動作する。しかし、入力側伝達ギヤ６２に回転が伝達されていなければ、入力側ギヤ５４及び出力側ギヤ５５はハンドルシャフト４４及びフロントフレーム４３に対しては回転されない。
一方、ハンドルシャフト４４は回動させず、ペダルシャフトのみを回転させた場合、ペダルシャフトの回転は、入力側伝達ギヤ６２を介して入力側ギヤ５４に伝達される。入力側ギヤ５４が回転されると、第２遊星ギヤ体５６が回転され、出力側ギヤ５５が回転される。出力側ギヤ５５の回転は、出力側伝達ギヤ６３及び出力シャフト６４を介して前輪に伝達される。しかし、ハンドルシャフト４４が回動されなければ、第２遊星ギヤ体５６は自転のみを行い、キャリア体５０は回動されない。
このように、ペダルシャフトと前輪との間の回動の伝達は、関節部であるハンドルシャフト４４の回動による干渉を受けない。これは、ペダルシャフトを回転させながらハンドルシャフト４４を同時に回動させた場合についても同様である。即ち、実施の形態６の回動伝達装置によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。従って、ハンドル操作性の優れた前輪駆動又は２輪駆動の自転車を得ることができる。
なお、実施の形態６では、ハンドルシャフト４４にフロント側固定ギヤ４８を直接固定したが、ハンドルシャフトとは別のハンドル連動シャフトにフロント側固定ギヤ４８を固定し、ハンドルシャフトの回転をハンドル連動シャフトに伝達するようにしてもよい。
実施の形態７．
次に、図１１はこの発明の実施の形態７による回動伝達装置の断面図である。この例では、実施の形態６と同様に、自転車の前輪を駆動するために回動伝達装置が用いられている。従って、実施の形態６と同様の部分の説明は省略する。
図において、回動伝達装置は、互いに同軸に配置された第１及び第２遊星ギヤ機構７１，７２を有している。
第１遊星ギヤ機構７１は、ハンドル連動シャフト７０（回動中心）を中心としてハンドル連動シャフト７０と一体に回動可能な第１ギヤとしての第１太陽ギヤ７３と、第１太陽ギヤ７３と同軸線上に配置されている第２ギヤとしてのリング状の第１インタナルギヤ７４と、第１太陽ギヤ７３及び第１インタナルギヤ７４と噛み合う第１遊星ギヤ体としての複数の第１遊星ギヤ７５と、第１遊星ギヤ１５を回転自在に保持する第１キャリア体としてのキャリア体７６とを有している。
第１遊星ギヤ７５は、第１太陽ギヤ７３及び第１インタナルギヤ７４に対して相対的に遊星動作する。キャリア体７６は、第１太陽ギヤ７３及び第１インタナルギヤ７４に対する第１遊星ギヤ７５の公転とともにハンドル連動シャフト７０の軸線を中心として回動される。
第２遊星ギヤ機構７２は、ハンドル連動シャフト７０と同軸に配置された出力シャフト６４を中心として回動可能な第３ギヤとしての第２太陽ギヤ７７と、第２太陽ギヤ７７と同軸線上に配置されている第４ギヤとしてのリング状の第２インタナルギヤ７８と、第２太陽ギヤ７７及び第２インタナルギヤ７８と噛み合う第２遊星ギヤ体としての複数の第２遊星ギヤ７９と、第２遊星ギヤ７９を回転自在に保持するキャリア体７６とを有している。即ち、キャリア体７６は、第１及び第２キャリア体を兼ねている。
第２遊星ギヤ７９は、第２太陽ギヤ７７及び第２インタナルギヤ７８に対して相対的に遊星動作する。キャリア体７６は、第２太陽ギヤ７７及び第２インタナルギヤ７８に対する第２遊星ギヤ７９の公転とともに出力シャフト６４を中心として回動される。
第２太陽ギヤ７７、第２インタナルギヤ７８及び第２遊星ギヤ７９のピッチ円径比は、第１太陽ギヤ７３、第１インタナルギヤ７４及び第１遊星ギヤ７５のピッチ円径比と同じである。この例では、第２太陽ギヤ７７、第２インタナルギヤ７８及び第２遊星ギヤ７９のサイズ及び歯数は、第１太陽ギヤ７３、第１インタナルギヤ７４及び第１遊星ギヤ７５のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、第２太陽ギヤ７７は、第１太陽ギヤ７３に対応する要素、第２インタナルギヤ７８は第１インタナルギヤ７４に対応する要素である。
また、この例では、キャリア体７６は連結要素、第１インタナルギヤ７４は第１基体側要素、第１太陽ギヤ７３は第２基体側要素である。第１基体側要素である第１インタナルギヤ７４は、メインフレーム４２に固定されている。第２基体側要素である第１太陽ギヤ７３は、メインフレーム４２に対するフロントフレーム４３の相対的な回動により、メインフレーム４２に対して相対的に回動されるようにフロントフレーム４３に接続されている。
連結要素であるキャリア体７６は、第１及び第２キャリア体を兼ねている。キャリア体７６には、複数の遊星ギヤ軸８０が貫通されている。第１及び第２遊星ギヤ７５，７９は、遊星ギヤ軸８０を中心として自転される。第１及び第２遊星ギヤ体７５，７９と遊星ギヤ軸８０との間には、ベアリング８１，８２が介在されている。
ハンドル連動シャフト７０には、ハンドル連動ギヤ８３が固定されている。ハンドル連動ギヤ８３は、ハンドルシャフト４４の回動によりハンドル連動シャフト７０と一体に回動される。ハンドル連動シャフト７０とメインフレーム４２との間には、ベアリング８４が介在されている。
第２インタナルギヤ７８は、メインフレーム４２に対して出力シャフト６４を中心として回動自在なインタナルギヤ体８５に設けられている。インタナルギヤ体８５とメインフレーム４２との間には、ベアリング８６が介在されている。インタナルギヤ体８５と出力シャフト６４との間には、ベアリング８７が介在されている。
インタナルギヤ体８４の外周部には、入力側ギヤ８８が設けられている。入力側ギヤ８８には、入力側伝達ギヤ８９が噛み合っている。入力側伝達ギヤ８９には、例えば傘歯ギヤ付きシャフト等のメインフレーム側伝達手段（図示せず）によりペダルシャフトの回転が伝達される。出力シャフト６４の回転は、前輪に伝達される。
次に、動作について説明する。例えば、ペダルシャフトを回転させず、ハンドルシャフト４４のみを回動操作した場合、第１太陽ギヤ７３が回動され、第１遊星ギヤ体７５が遊星動作し、キャリア体７６が回動される。これにより、第２遊星ギヤ８２も遊星動作する。しかし、第２インタナルギヤ７８に回転が伝達されていなければ、第２太陽ギヤ７７及び出力シャフト６４はハンドルシャフト４４及びフロントフレーム４３に対しては回転されない。
一方、ハンドルシャフト４４は回動させず、ペダルシャフトのみを回転させた場合、ペダルシャフトの回転は、入力側伝達ギヤ８９を介して入力側ギヤ８８に伝達される。入力側ギヤ８８が回転されると、第２インタナルギヤ７８が一体に回転され、第２遊星ギヤ７９が回転され、第２太陽ギヤ７７が回転される。第２太陽ギヤ７７の回転は、出力シャフト６４を介して前輪に伝達される。しかし、ハンドルシャフト４４が回動されなければ、第２遊星ギヤ７９は自転のみを行い、キャリア体７６は回動されない。
このように、ペダルシャフトと前輪との間の回動の伝達は、関節部であるハンドルシャフト４４の回動による干渉を受けない。これは、ペダルシャフトを回転させながらハンドルシャフト４４を同時に回動させた場合についても同様である。即ち、実施の形態７の回動伝達装置によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。従って、ハンドル操作性の優れた前輪駆動又は２輪駆動の自転車を得ることができる。
また、ハンドルシャフト４４とは別のハンドル連動シャフト７０に第２基体側要素である第１太陽ギヤ７３を固定したので、回動伝達装置の既存の自転車への追加が容易である。
なお、実施の形態６、７では、自転車の前輪への駆動力の伝達について説明したが、３輪車、自動２輪車、自動３輪車についても、同様にこの発明の回動伝達装置を適用できることは言うまでもない。
また、実施の形態６、７では、ペダルシャフトの回転を前輪に伝達すると説明したが、ペダルシャフトの回転を後輪に伝達し、回動伝達装置を介して後輪軸の回転を前輪に伝達するようにしてもよい。
さらに、この発明の回動伝達装置は、例えば、様々な環境で使用される作業装置及びその操縦装置として使用することができる。例えば、宇宙空間での作業用のロボットアーム、地雷除去作業や放射線汚染領域での作業などに使用されるロボット装置、及び土木作業用重機の作業装置等として使用することができる。
さらにまたまた、患者の内部に挿入されて患部の診断や処置に使用される医療機器に使用することもできる。
また、この発明の回動伝達装置は、船のエンジンと駆動スクリューとの間の駆動力伝達にも適用することができる。この場合、エンジンとスクリューとの間に関節部を介在させても、関節部の動きによる干渉を受けずにスクリューを回転させることができるため、例えば水面に対して垂直な軸を中心としてスクリューの向きを回動させる機構を用いつつ、駆動力を伝達することができる。
さらに、この発明の回動伝達装置は、風力発電システムに適用することができる。基体集合体としての風力発電システムは、設置場所に立設された第２基体としてのタワー、このタワー上に支持され鉛直な軸を中心に回動可能な第１基体としての回転体支持部、この回転体支持部に支持され水平な軸を中心に回動可能な第１回動体としての回転体、及びこの回転体に放射状に取り付けられている複数のブレードを有している。タワーの下部には、発電機本体が設置されている。発電機本体は、発電機固定子と、回転体の回転が伝達されて回転される第２回動体としての発電機回転子とを有している。
このような風力発電システムでは、この発明の回動伝達装置を用いることにより、タワーに対する回転体支持部の回動に干渉されることなく、回転体の回転を発電機回転子に伝達することができる。このため、従来は、タワー上に設置されていた発電機本体や制御盤をタワーの下部に設置することができる。これにより、タワーの構造を簡素化することができるとともに、保守点検を容易にすることができる。また、回転体の回転軸の傾斜角が調整可能になっている場合であっても、同様の回動伝達装置を設けることで、傾斜角の変化による干渉を受けずに回転を伝達することができる。
また、この発明は、上記の他のあらゆる技術分野に適用することができる。
【図１】
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【図２】
2004083680.tif 000004
【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】
2004083680.tif 000010
【図９】
2004083680.tif 000011
【図１０】
2004083680.tif 000012
【図１１】
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【国際調査報告】
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