(57)【要約】【課題】頭部材に加えられた水平方向の回転力により頭保持部材を水平方向に回転させることが可能なジョイント機構を提供する。【解決手段】このジョイント機構１は、少なくとも一部に球状の表面を有する頭部１２を含む球頭パーツ１０と、球頭パーツ１０を傾倒動作させることが可能なように球頭パーツ１０の球状の表面を保持する球頭保持パーツ２０とを備える。また、球頭パーツ１０の頭部１２には、突起部１５が設けられている。また、球頭保持パーツ２０には、球頭パーツ１０の突起部１５に対して球頭パーツ１０に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部２２が設けられている。【選択図】図３
2013108566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に球状の表面を有する頭部を含む頭部材と、
前記頭部材を傾倒動作させることが可能なように前記頭部材の球状の表面を保持する頭保持部材とを備え、
前記頭部材の前記頭部には、突起部が設けられ、
前記頭保持部材には、前記頭部材の前記突起部に対して前記頭部材に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部が設けられている、ジョイント機構。
【請求項２】
前記頭保持部材の前記突起係合部は、前記頭部材の前記突起部の幅と略同じ幅を有するくびれ部を含み、
前記頭部材に水平方向の回転力が加えられた場合に、前記頭部材の前記突起部と前記頭保持部材の前記突起係合部の前記くびれ部とが水平方向の回転力を伝達可能に係合することにより、前記頭部材が水平方向に回転するように構成されている、請求項１に記載のジョイント機構。
【請求項３】
前記頭保持部材の前記突起係合部は、前記くびれ部を挟むように設けられ、前記くびれ部の幅よりも大きい幅を有する幅広部をさらに含み、
前記頭部材が垂直に配置された状態から前記頭部材が平面視で最も大きく傾倒する方向に傾倒動作するように前記頭部材に外力が加えられた場合に、前記突起部は、前記突起係合部の前記くびれ部および前記幅広部の内表面部に沿って移動するように構成されている、請求項２に記載のジョイント機構。
【請求項４】
前記突起部は、円柱形状を有し、
前記突起係合部は、前記くびれ部から前記幅広部に沿って円弧形状を有し、
前記頭部材が垂直に配置された状態から前記頭部材が平面視で最も大きく傾倒する方向に傾倒動作するように前記頭部材に外力が加えられた場合に、前記円柱形状の突起部の外表面部は、前記突起係合部の前記くびれ部から前記幅広部に沿った前記円弧形状の内表面部に沿って移動するように構成されている、請求項３に記載のジョイント機構。
【請求項５】
前記突起係合部は、前記くびれ部と前記くびれ部を挟むように設けられた前記幅広部とにより瓢箪形状を有するように形成されている、請求項３または４に記載のジョイント機構。
【請求項６】
前記瓢箪形状の突起係合部は、前記くびれ部と前記幅広部とを含む長穴である、請求項５に記載のジョイント機構。
【請求項７】
前記頭部材が略垂直に配置されるように前記頭部材を付勢する付勢部材をさらに備え、
前記頭部の下方部分には、前記付勢部材が取り付けられる取付部が形成されており、
前記頭部の下方部分に形成された前記取付部に前記弾性部材が取り付けられることにより、前記頭部材に傾倒動作させる外力が加えられていない場合に、前記頭部材の中心軸が略垂直を維持するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のジョイント機構。
【請求項８】
前記取付部は、前記頭部の下方部分の一部を切り欠いて形成された平坦面部を含み、
前記付勢部材は、前記平坦面部に取り付けられる圧縮コイルバネを含む、請求項７に記載のジョイント機構。
【請求項９】
前記突起部の中心軸は、前記頭部材の中心軸に対して垂直方向で、かつ、前記頭部の中心近傍に配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のジョイント機構。
【請求項１０】
前記頭保持部材の前記突起係合部は、前記頭部材の前記突起部の幅と略同じ幅を有するくびれ部と、前記くびれ部を挟むように設けられ、前記くびれ部の幅よりも大きい幅を有する幅広部とを含み、
前記頭保持部材の前記突起係合部は、前記幅広部の幅と略同じ幅で下方に延びるように形成された溝部をさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のジョイント機構。
【請求項１１】
操作部に内蔵され、少なくとも一部に球状の表面を有する頭部を含む頭部材と、前記頭部材を傾倒動作させることが可能なように前記頭部材の球状の表面を保持する頭保持部材とを含むジョイント機構を備え、
前記頭部材の前記頭部には、突起部が設けられ、
前記頭保持部材には、前記頭部材の前記突起部に対して前記頭部材に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部が設けられている、ジョイント機構を備える操作部を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ジョイント機構およびジョイント機構を備える操作部を有する装置に関し、特に、頭部材と頭部材を保持する頭保持部材とを備える、ジョイント機構およびジョイント機構を備える操作部を有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、頭部材と頭部材を保持する頭保持部材とを備えるジョイント機構およびジョイント機構を備える操作部を有する装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、外周面に沿って９０度の角度間隔で４つの突起が形成された球頭（頭部材）と、球頭を回転可能に保持する球面軸受が形成されたキャッチパーツ（頭保持部材）とを備えるボールジョイント（ジョイント機構）が開示されている。このボールジョイントのキャッチパーツの球面軸受の外縁部には、外縁部に沿って９０度の角度間隔で４つの凹形状の溝部が形成されている。この４つの凹形状の溝部の各々には、球頭の外周面に形成された４つの突起の各々が係合するように構成されている。また、球頭には、ユーザにより手動で水平方向に回転操作することが可能な連結軸が設けられている。そして、球頭が球面軸受に取り付けられた状態において、ユーザにより球頭に設けられた連結軸が水平方向に回転操作されることにより、球頭に形成された４つの突起の各々が球面軸受の４つの凹形状の溝部の各々から外れて球頭が回転するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のボールジョイントでは、ユーザにより球頭に設けられた連結軸が水平方向に回転操作された場合には、球頭に形成された４つの突起の各々が球面軸受の４つの凹形状の溝部の各々から外れてしまうため、球頭に加えられた水平方向の回転力を球面軸受に伝達することができないという不都合がある。このため、キャッチパーツを水平方向に回転させることが困難であるという問題点がある。
【０００６】
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、この発明の１つの目的は、頭部材に加えられた水平方向の回転力により頭保持部材を水平方向に回転させることが可能なジョイント機構およびジョイント機構を備える操作部を有する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面によるジョイント機構は、少なくとも一部に球状の表面を有する頭部を含む頭部材と、頭部材を傾倒動作させることが可能なように頭部材の球状の表面を保持する頭保持部材とを備え、頭部材の頭部には、突起部が設けられ、頭保持部材には、頭部材の突起部に対して頭部材に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部が設けられている。
【０００８】
この第１の局面によるジョイント機構では、上記のように、頭部材の頭部に、突起部を設け、頭保持部材に、頭部材の突起部に対して頭部材に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部を設けることによって、頭部材の頭部に水平方向の回転力が加えられた場合に、頭部材の頭部に加えられた水平方向の回転力を頭部材の頭部の突起部を介して頭保持部材の突起係合部に確実に伝達することができるので、頭部材に加えられた水平方向の回転力により頭保持部材を水平方向に回転させることができる。また、頭部材と頭保持部材とによりジョイント機構を構成することができるので、比較的部品点数が多いユニバーサルジョイント機構などに比べて、部品点数の増加を抑制することができる。また、部品点数が少ないことにより、ジョイント機構の組立作業性を向上させることができる。
【０００９】
上記第１の局面によるジョイント機構において、好ましくは、頭保持部材の突起係合部は、頭部材の突起部の幅と略同じ幅を有するくびれ部を含み、頭部材に水平方向の回転力が加えられた場合に、頭部材の突起部と頭保持部材の突起係合部のくびれ部とが水平方向の回転力を伝達可能に係合することにより、頭部材が水平方向に回転するように構成されている。このように構成すれば、頭保持部材の突起係合部のくびれ部の幅が頭部材の頭部の突起部の幅よりも大きい場合と異なり、頭部材に水平方向の回転力が加えられた場合に、突起部とくびれ部との間のがたつきを小さくすることができるので、回転量を精度よく調整することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、頭保持部材の突起係合部は、くびれ部を挟むように設けられ、くびれ部の幅よりも大きい幅を有する幅広部をさらに含み、頭部材が垂直に配置された状態から頭部材が平面視で最も大きく傾倒する方向に傾倒動作するように頭部材に外力が加えられた場合に、突起部は、突起係合部のくびれ部および幅広部の内表面部に沿って移動するように構成されている。このように構成すれば、くびれ部により水平方向の回転力を伝達しながら、幅広部により容易に頭部材が最も大きく傾倒する方向に傾倒動作させることができる。
【００１１】
上記くびれ部および幅広部を含む突起係合部を備えるジョイント機構において、好ましくは、突起部は、円柱形状を有し、突起係合部は、くびれ部から幅広部に沿って円弧形状を有し、頭部材が垂直に配置された状態から頭部材が平面視で最も大きく傾倒する方向に傾倒動作するように頭部材に外力が加えられた場合に、円柱形状の突起部の外表面部は、突起係合部のくびれ部から幅広部に沿った円弧形状の内表面部に沿って移動するように構成されている。このように構成すれば、たとえば、突起部が三角柱形状や四角柱形状に形成される場合と異なり、円柱形状の突起部を円弧形状を有する突起係合部のくびれ部および幅広部の内表面部に沿ってより滑らかに（安定して）移動させることができる。
【００１２】
上記くびれ部および幅広部を含む突起係合部を備えるジョイント機構において、好ましくは、突起係合部は、くびれ部とくびれ部を挟むように設けられた幅広部とにより瓢箪形状を有するように形成されている。このように構成すれば、突起係合部の形状を瓢箪形状にすることにより、容易に、くびれ部とくびれ部を挟むように設けられた幅広部とを有する突起係合部を構成することができる。
【００１３】
上記瓢箪形状を有する突起係合部を備えるジョイント機構において、好ましくは、瓢箪形状の突起係合部は、くびれ部と幅広部とを含む長穴である。このように構成すれば、頭部材が垂直に配置された状態から頭部材が平面視で最も大きく傾倒する方向に傾倒動作するように頭部材に外力が加えられた場合に、容易に、突起部を突起係合部のくびれ部と幅広部とを含む長穴の内表面部に沿って滑らかに（安定して）移動させることができる。
【００１４】
上記第１の局面によるジョイント機構において、好ましくは、頭部材が略垂直に配置されるように頭部材を付勢する付勢部材をさらに備え、頭部の下方部分には、付勢部材が取り付けられる取付部が形成されており、頭部の下方部分に形成された取付部に弾性部材が取り付けられることにより、頭部材に傾倒動作させる外力が加えられていない場合に、頭部材の中心軸が略垂直を維持するように構成されている。このように構成すれば、頭部材に傾倒動作させる外力が加えられていない状態で、頭部材を中心軸が略垂直になるように維持することができる。また、頭部材に加えられた傾倒動作させる外力が解除された際に、自動的に頭部材の中心軸を略垂直の位置に戻す（復帰させる）ことができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、取付部は、頭部の下方部分の一部を切り欠いて形成された平坦面部を含み、付勢部材は、平坦面部に取り付けられる圧縮コイルバネを含む。このように構成すれば、頭部材に傾倒動作させる外力が加えられていない場合に、圧縮コイルバネにより、容易に、頭部材の垂直位置の維持および垂直位置への自動復帰を行うことができる。
【００１６】
上記第１の局面によるジョイント機構において、好ましくは、突起部の中心軸は、頭部材の中心軸に対して垂直方向で、かつ、頭部の中心近傍に配置されている。このように構成すれば、突起部の中心軸が頭部材の中心軸に対して垂直方向以外の方向で、かつ、頭部の中心近傍以外の部分に配置される場合と異なり、頭部に水平方向の回転力が加えられた場合に、確実に、水平方向の回転力を頭保持部材に伝達することができる。
【００１７】
上記第１の局面によるジョイント機構において、好ましくは、頭保持部材の突起係合部は、頭部材の突起部の幅と略同じ幅を有するくびれ部と、くびれ部を挟むように設けられ、くびれ部の幅よりも大きい幅を有する幅広部とを含み、頭保持部材の突起係合部は、幅広部の幅と略同じ幅で下方に延びるように形成された溝部をさらに含む。このように構成すれば、頭部材を頭保持部材に組み付ける際に、容易に、頭部材の突起部を頭保持部材の突起係合部の溝部を介して突起係合部に組み付けることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面によるジョイント機構を備える操作部を有する装置は、操作部に内蔵され、少なくとも一部に球状の表面を有する頭部を含む頭部材と、頭部材を傾倒動作させることが可能なように頭部材の球状の表面を保持する頭保持部材とを含むジョイント機構を備え、頭部材の頭部には、突起部が設けられ、頭保持部材には、頭部材の突起部に対して頭部材に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部が設けられている。
【００１９】
この第２の局面によるジョイント機構を備える操作部を有する装置では、上記のように、頭部材の頭部に、突起部を設け、頭保持部材に、頭部材の突起部に対して頭部材に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部を設けることによって、頭部材の頭部に水平方向の回転力が加えられた場合に、頭部材の頭部に加えられた水平方向の回転力を頭部材の頭部の突起部を介して頭保持部材の突起係合部に確実に伝達することができるので、頭部材に加えられた水平方向の回転力により頭保持部材を水平方向に回転させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記のように、頭部材に加えられた水平方向の回転力により頭保持部材を水平方向に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によるハプティックコントローラの全体斜視図である。
【図２】図１の２００−２００線に沿った断面斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるジョイント機構の全体斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるジョイント機構の分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるジョイント機構の上面図（平面図）である。
【図６】本発明の一実施形態によるジョイント機構の正面図である。
【図７】図５の３００−３００線に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭パーツの正面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭パーツを斜め下方から見た斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭保持パーツの正面図である。
【図１１】図１０の４００−４００線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭パーツを０度方向に傾倒動作させた場合を示す上面図（平面図）である。
【図１３】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭パーツを０度方向に傾倒動作させた場合を示す正面図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭パーツを４５度方向に傾倒動作させた場合を示す上面図（平面図）である。
【図１５】本発明の一実施形態によるジョイント機構の球頭パーツを４５度方向に傾倒動作させた場合を示す正面図である。
【図１６】比較例によるユニバーサルジョイント機構を示す斜視図および分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるハプティックコントローラ１００の構成について説明する。なお、ハプティックコントローラ１００は、本発明の「ジョイント機構を備える操作部を有する装置」の一例である。
【００２４】
本発明の一実施形態によるハプティックコントローラ１００は、ユーザにより水平方向の回転操作または垂直方向（Ｚ方向）から任意の角度で傾斜させる傾倒動作などの操作を行うことが可能な操作部１０１を有している。この操作部１０１は、ユーザが手動により回転操作または傾倒動作を行うことが可能なキャップ１０２と、キャップ１０２の裏面側（矢印Ｚ１方向側）の中央部近傍に配置されたボス１０３と、ボス１０３の下方（矢印Ｚ１方向）に配置されたスライダ１０４と、スライダ１０４の下方に配置されたセンサ部材１０５と、センサ部材１０５の裏面側の中央部近傍に配置されたジョイント機構１とを備えている。また、本実施形態では、ユーザにより操作部１０１のキャップ１０２が水平方向に回転操作されることまたは任意の方向に傾倒操作されることにより、ジョイント機構１が間接的に回転動作または傾倒動作されるように構成されている。
【００２５】
また、ジョイント機構１の下方および側方には、ＬＥＤガイド１０６が配置されている。また、ＬＥＤガイド１０６の下方には、サブ基板１０７が配置されている。このサブ基板１０７の表面上には、複数のＰＩ（フォトインタラプタ）１０８と、複数のＬＥＤ１０９とが配置されている。また、サブ基板１０７上のＰＩ１０８の上方には、ＰＩ１０８と対向するように、センサ部材１０５の裏面に形成されたリブ（図示せず）が配置されている。また、サブ基板１０７上のＬＥＤ１０９の上方（矢印Ｚ２方向）には、ＬＥＤ１０９と対向するように、ＬＥＤガイド１０６のガイド部１１０が配置されている。
【００２６】
また、センサ部材１０５およびサブ基板１０７の側方には、ディスクホルダ１１１が配置されている。また、ディスクホルダ１１１の下方には、シャーシ１１２が配置されている。また、シャーシ１１２とサブ基板１０７との間には、モータホルダ１１３が配置されている。このモータホルダ１１３は、シャーシ１１２に形成された穴部に取り付けられている。また、モータホルダ１１３の下方には、モータ１１４が配置されている。
【００２７】
また、モータ１１４の下方には、ナット１１５を介して、ロータ１１６が配置されている。また、ロータ１１６の下方には、コードホイールプレート１１７が配置されている。また、コードホイールプレート１１７の裏面には、ユーザによる操作部１０１の回転操作を検出するコードホイール（図示せず）が貼り付けられている。また、コードホイール（図示せず）の下方には、エンコーダ１１８が配置されたメイン基板１１９が配置されている。なお、コードホイール（図示せず）の裏面（エンコーダ１１８側の表面）には、放射状の複数の線状の検出部が設けられている。また、ユーザにより操作部１０１が回転操作されることによりコードホイールが回転した場合に、コードホイールの裏面に設けられた放射状の複数の線状の検出部の移動量（移動位置）がエンコーダ１１８により検出されることにより、ユーザによる操作部１０１の回転操作が検出されるように構成されている。
【００２８】
また、ユーザにより操作部１０１のキャップ１０２が水平方向に回転操作された場合には、キャップ１０２に加えられた水平方向の回転力は、ボス１０３、スライダ１０４およびジョイント機構１を介して、コードホイールプレート１１７に伝達されるように構成されている。
【００２９】
そして、コードホイールプレート１１７に伝達された回転力により、コードホイールプレート１１７とともにコードホイールが回転され、コードホイールの裏面に設けられた放射状の複数の線状の検出部の移動量（移動位置）がエンコーダ１１８により検出されることにより、ユーザにより操作部１０１のキャップ１０２を水平方向に回転操作されたことが検出されるように構成されている。また、エンコーダ１１８により検出された信号は、ケーブル（図示せず）を介して、モータ１１４に伝達されることにより、ユーザによる回転操作に対応する振動が発生するように構成されている。また、ＬＥＤ１０９は、ユーザの水平方向の回転操作に対応するように発光するように制御されている。
【００３０】
また、ユーザにより操作部１０１のキャップ１０２が垂直状態から任意の方向に傾倒操作された場合には、キャップ１０２に加えられた外力は、ボス１０３、スライダ１０４、およびセンサ部材１０５を介してジョイント機構１に伝達されるように構成されている。また、ユーザにより操作部１０１が傾倒動作された場合には、センサ部材１０５の裏面に設けられたリブ（図示せず）がサブ基板１０７の表面に配置された複数のＰＩ１０８のうちのいずれかに接近することにより、ユーザにより操作部１０１がどの方向に傾倒操作されたのかを検出することが可能である。また、検出された信号は、ケーブル（図示せず）を介して、モータ１１４に伝達されることにより、ユーザの傾倒操作に対応する振動を発生させるように構成されている。また、ＬＥＤ１０９は、ユーザの傾倒操作に対応するように発光するように制御されている。
【００３１】
次に、図３〜図１５を参照して、ジョイント機構１の詳細な構成について説明する。このジョイント機構１は、図３および図４に示すように、樹脂または金属などからなる球頭パーツ１０と、球頭パーツ１０を保持する樹脂または金属などからなる球頭保持パーツ２０と、球頭パーツ１０の下方に配置される圧縮コイルバネ３０と、圧縮コイルバネ３０の下方に配置される動力直結シャフト４０と、球頭保持パーツ２０および動力直結シャフト４０に取り付けられる固定ピン５０とを備えている。すなわち、本実施形態によるジョイント機構１は、５つの部品により構成されている。なお、球頭パーツ１０は、本発明の「頭部材」の一例であり、球頭保持パーツ２０は、本発明の「頭保持部材」の一例である。
【００３２】
また、図４に示すように、球頭パーツ１０は、軸部１１と、軸部１１の下方に配置された頭部１２とを含んでいる。また、球頭パーツ１０の軸部１１には、ユーザによりハプティックコントローラ１００のキャップ１０２が水平方向に回転操作された場合または傾倒操作された場合に、水平方向の回転操作に対応する回転力または傾倒操作に対応する外力がキャップ１０２から間接的に伝達されるように構成されている。
【００３３】
また、頭部１２は、球状の表面を有する第１球面部１３と、第１球面部１３の下方に配置された第２球面部１４とを有している。
【００３４】
また、球状の表面を有する第１球面部１３には、第１球面部１３の外側面から突出するように４つの突起部１５が形成されている。また、４つの突起部１５は、円柱形状を有している。ここで、本実施形態では、球頭パーツ１０に水平方向の回転力が加えられた場合には、球頭パーツ１０の突起部１５と、後述する球頭保持パーツ２０の突起係合部２２とが水平方向の回転力を伝達可能に係合することにより、球頭保持パーツ２０が水平方向に回転するように構成されている。
【００３５】
また、図５に示すように、球頭パーツ１０の４つの突起部１５の各々は、上面から見て（平面視において）、約９０度の角度で等角度間隔に配置されている。また、図３に示すように、球頭パーツ１０の突起部１５の中心軸Ａは、球頭パーツ１０の中心軸Ｂ（Ｚ方向）に対して垂直方向（Ｘ方向およびＹ方向）で、かつ、正面から見て頭部１２の中心近傍（図８に示す中心Ｏ近傍）に配置されている。
【００３６】
また、図７〜図９に示すように、第１球面部１３の下方部分には、第１球面部１３の下端部分を切り欠いて形成された平坦面部１３ａが形成されている。なお、平坦面部１３ａは、本発明の「取付部」の一例である。また、第１球面部１３の平坦面部１３ａは、下方から見て（矢印Ｚ１方向から見て）、リング形状を有している。
【００３７】
また、図７に示すように、圧縮コイルバネ３０は、球頭パーツ１０が略垂直に配置されるように球頭パーツ１０を上方（矢印Ｚ２方向）に付勢するように配置されている。具体的には、圧縮コイルバネ３０の上端部分は、第１球面部１３の平坦面部１３ａの表面（矢印Ｚ１方向側の表面）に接触するように配置されている。また、圧縮コイルバネ３０の下端部分は、動力直結シャフト４０の上面（矢印Ｚ２方向側の表面）に接触するように配置されている。これにより、球頭パーツ１０に傾倒動作させる外力が加えられていない場合に、球頭パーツ１０の中心軸Ｂが略垂直を維持する（Ｚ方向に沿う）ように構成されている。また、第２球面部１４の下端部１３ｂ（矢印Ｚ１方向側の部分）は、動力直結シャフト４０の上面（矢印Ｚ２方向側の表面）と点接触するように配置されている。
【００３８】
また、図３および図４に示すように、球頭保持パーツ２０は、上面に球頭パーツ１０の軸部１１を外部に露出する穴部２１と、球頭パーツ１０の突起部１５に対して球頭パーツ１０に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する貫通した長穴である４つの突起係合部２２と、固定ピン５０を取り付ける２つの固定ピン取付用穴部２３とを含んでいる。
【００３９】
また、図７に示すように、球頭保持パーツ２０は、球頭パーツ１０の軸部１１を傾倒動作させることが可能なように、内周面に保持部２４を有している。この保持部２４は、球頭パーツ１０の第１球面部１３の外周面の形状に対応する形状に形成されている。また、第１球面部１３の外周面は、圧縮コイルバネ３０の付勢力により保持部２４に対して付勢されている。
【００４０】
また、球頭保持パーツ２０の４つの突起係合部２２は、球頭保持パーツ２０の外側面に約９０度の等角度間隔で形成されている。また、図６に示すように、球頭保持パーツ２０の突起係合部２２は、球頭パーツ１０の突起部１５の水平方向の幅Ｗ１と略同じ幅Ｗ２を有するくびれ部２２ａと、くびれ部２２ａを上下方向から挟むように設けられるとともにくびれ部２２ａの幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ３を有する２つの幅広部２２ｂとを含んでいる。
【００４１】
また、図１０に示すように、突起係合部２２は、正面から見て、くびれ部２２ａと幅広部２２ｂとにより瓢箪形状を有するように形成されている。また、突起係合部２２は、くびれ部２２ａから幅広部２２ｂに沿って円弧形状を有している。
【００４２】
また、図６に示すように、球頭パーツ１０の軸部１１に傾倒動作させる外力が加わっていない場合には、球頭パーツ１０の突起部１５は、球頭保持パーツ２０の突起係合部２２のくびれ部２２ａ近傍に配置されるように構成されている。
【００４３】
また、本実施形態では、球頭パーツ１０に水平方向の回転力が加えられた場合には、球頭パーツ１０の突起部１５の水平方向の外表面部１５ａと、球頭保持パーツ２０の突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａとが水平方向の回転力を伝達可能に線接触して係合することにより、球頭保持パーツ２０が水平方向に回転するように構成されている。
【００４４】
また、本実施形態では、図１２に示すように、ジョイント機構１を傾倒動作させる場合には、ジョイント機構１を傾倒動作させる方向を上面から見て（平面視において）、矢印Ｙ１方向を０度方向とし、矢印Ｙ１方向と矢印Ｘ１方向との間の方向を４５度方向とし、矢印Ｘ１方向を９０度方向とし、矢印Ｘ１方向と矢印Ｙ２方向との間の方向を１３５度方向とし、矢印Ｙ２方向を１８０度方向とし、矢印Ｙ２方向と矢印Ｘ２方向との間の方向を２２５度方向とし、矢印Ｘ２方向を２７０度方向とし、矢印Ｘ２方向と矢印Ｙ１方向との間の方向を３１５度方向とする。そして、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から０度方向（矢印Ｙ１方向）に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合には、図１３に示すように、球頭パーツ１０の１８０度方向（矢印Ｙ２方向）に形成された突起部１５は、くびれ部２２ａ近傍からくびれ部２２ａの上方に位置する幅広部２２ｂに向けて直線の軌道を描きながら移動するように構成されている。なお、球頭パーツ１０の０度方向（矢印Ｙ１方向）に形成された突起部１５は、くびれ部２２ａ近傍からくびれ部２２ａの下方に位置する幅広部２２ｂに向かって直線の軌道を描きながら移動するように構成されている。また、球頭パーツ１０の９０度方向（矢印Ｘ１方向）および２７０度方向（矢印Ｘ２方向）に形成された突起部１５は、移動しないように構成されている。
【００４５】
なお、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から９０度方向（矢印Ｘ１方向）、１８０度方向（矢印Ｙ２方向）および２７０度方向（矢印Ｘ２方向）に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合にも、球頭パーツ１０の突起部１５は、上記と同様の動作を行うように構成されている。
【００４６】
また、本実施形態では、図１４に示すように、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から平面視で最も大きく傾倒する方向（４５度方向、１３５度方向、２２５度方向または３１５度方向）のうちの４５度方向に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合には、図１５に示すように、球頭パーツ１０の１８０度方向に形成された突起部１５の右端部分（矢印Ｘ１方向側）の外表面部１５ａは、くびれ部２２ａ近傍からくびれ部２２ａの上方に位置する幅広部２２ｂの右斜め上方に向かって、突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａおよび幅広部２２ｂの内表面部２２１ｂと線接触した状態で円弧の軌道を描きながら移動するように構成されている。
【００４７】
なお、球頭パーツ１０の２７０度方向に形成された突起部１５は、突起部１５の左端部分（矢印Ｙ１方向側）の外表面部１５ａがくびれ部２２ａ近傍からくびれ部２２ａの上方に位置する幅広部２２ｂの左斜め上方に向かって、突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａおよび幅広部２２ｂの内表面部２２１ｂと線接触した状態で円弧の軌道を描きながら移動するように構成されている。
【００４８】
また、球頭パーツ１０の０度方向に形成された突起部１５は、突起部１５の右端部分（矢印Ｘ２方向側）の外表面部１５ａがくびれ部２２ａ近傍からくびれ部２２ａの下方に位置する幅広部２２ｂの右斜め下方に向かって、突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａおよび幅広部２２ｂの内表面部２２１ｂと線接触しながら円弧の軌道を描きながら移動するように構成されている。
【００４９】
また、球頭パーツ１０の９０度方向に形成された突起部１５は、突起部１５の左端部分（矢印Ｙ２方向側）の外表面部１５ａがくびれ部２２ａ近傍からくびれ部２２ａの下方に位置する幅広部２２ｂの左斜め下方に向かって、突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａおよび幅広部２２ｂの内表面部２２１ｂと線接触しながら円弧の軌道を描きながら移動するように構成されている。
【００５０】
なお、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から１３５度方向、２２５度方向および３１５度方向に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合も、球頭パーツ１０の突起部１５は、上記と同様の動作を行うように構成されている。
【００５１】
また、図３、図６および図１１に示すように、球頭保持パーツ２０の突起係合部２２には、突起係合部２２の下方の幅広部２２ｂの幅Ｗ３と略同じ幅Ｗ４で下方に延びるように４つの溝部２２ｃが形成されている。また、突起係合部２２の４つの溝部２２ｃは、球頭保持パーツ２０の内表面に約９０度の角度で等角度間隔で形成されている。また、図３および図４に示すように、突起係合部２２の４つの溝部２２ｃの各々は、平面視において、球頭パーツ１０の４つの突起部１５の各々に対応する位置に形成されている。
【００５２】
また、図４に示すように、固定ピン５０は、球頭保持パーツ２０の２つの固定ピン取付用穴部２３および動力直結シャフト４０の２つの固定ピン取付用穴部４１を介して取り付けられている。これにより、球頭パーツ１０および圧縮コイルバネ３０は、球頭保持パーツ２０と動力直結シャフト４０との間で固定されている。
【００５３】
次に、図４を参照して、ジョイント機構１の組立方法について説明する。
【００５４】
まず、球頭保持パーツ２０に、球頭パーツ１０を下方から差し込む。この際、球頭パーツ１０の突起部１５が球頭保持パーツ２０の溝部２２ｃに沿って上方に差し込まれる。次に、球頭パーツ１０の下部（第２球面部１４）に、圧縮コイルバネ３０を嵌め込む（当接させる）。さらに、圧縮コイルバネ３０の下方から動力直結シャフト４０を差し込む。最後に、球頭保持パーツ２０に形成された固定ピン取付用穴部２３および動力直結シャフト４０に形成された固定ピン取付用穴部４１に固定ピン５０を差し込む。上記のような組立方法により、ジョイント機構１が組み立てられる。
【００５５】
本実施形態では、上記のように、球頭パーツ１０の頭部１２に、突起部１５を設け、球頭保持パーツ２０に、球頭パーツ１０の突起部１５に対して球頭パーツ１０に加えられる水平方向の回転力を伝達可能に係合する突起係合部２２を設けることによって、球頭パーツ１０の頭部１２に水平方向の回転力が加えられた場合に、球頭パーツ１０の頭部１２に加えられた水平方向の回転力を球頭パーツ１０の頭部１２の突起部１５を介して球頭保持パーツ２０の突起係合部２２に確実に伝達することができるので、球頭パーツ１０に加えられた水平方向の回転力により球頭保持パーツ２０を水平方向に回転させることができる。ここで、図１６を参照して、本実施形態によるジョイント機構１の比較例として、ユニバーサルジョイント機構５００の構成について説明する。図１６に示すように、比較例によるユニバーサルジョイント機構５００は、頭パーツ５０１と、シャフト保持部材５０２と、シャフト５０３と、頭支持パーツ５０４と、スペーサ５０５と、スペーサ５０６と、シャフト５０７と、動力直結シャフト５０８と、固定ピン５０９とを備えている。すなわち、比較例によるユニバーサルジョイント機構５００は、９つの部材により構成されている。これに対して、本実施形態では、上記のように、５つの部品によりジョイント機構１を構成することができるので、９つの部品から構成される比較例によるユニバーサルジョイント機構５００と比べて、本実施形態によるジョイント機構１の部品点数の増加を抑制することができる。また、部品点数が少ないことにより、本実施形態によるジョイント機構１の組立作業性を、比較例によるユニバーサルジョイント機構５００の組立作業性と比べて向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、球頭パーツ１０に水平方向の回転力が加えられた場合に、球頭パーツ１０の突起部１５と球頭保持パーツ２０の突起係合部２２のくびれ部２２ａとが水平方向の回転力を伝達可能に係合することにより、球頭パーツ１０が水平方向に回転することによって、球頭保持パーツ２０の突起係合部２２のくびれ部２２ａの幅Ｗ２が球頭パーツ１０の頭部１２の突起部１５の幅Ｗ１よりも大きい場合と異なり、球頭パーツ１０に水平方向の回転力が加えられた場合に、突起部１５とくびれ部２２ａとの間のがたつきを小さくすることができるので、回転量を精度よく調整することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から球頭パーツ１０が平面視で最も大きく傾倒する４５度方向（１３５度方向、２２５度方向、３１５度方向）に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合に、突起部１５が突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａおよび幅広部２２ｂの内表面部２２１ｂに沿って移動することによって、くびれ部２２ａにより水平方向の回転力を伝達しながら、幅広部２２ｂにより容易に球頭パーツ１０が最も大きく傾倒する４５度方向（１３５度方向、２２５度方向、３１５度方向）に傾倒動作させることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から球頭パーツ１０が平面視で最も大きく傾倒する方向に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合に、円柱形状の突起部１５の外表面部１５ａが突起係合部２２のくびれ部２２ａから幅広部２２ｂに沿った円弧形状の内表面部２２１ａおよび２２１ｂに沿って移動することによって、たとえば、突起部１５が三角柱形状や四角柱形状に形成される場合と異なり、円柱形状の突起部１５を円弧形状を有する突起係合部２２のくびれ部２２ａの内表面部２２１ａおよび幅広部２２ｂの内表面部２２１ｂに沿ってより滑らかに（安定して）移動させることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記のように、突起係合部２２を、くびれ部２２ａとくびれ部２２ａを挟むように設けられた幅広部２２ｂとにより瓢箪形状を有するように形成することによって、突起係合部２２の形状を瓢箪形状にすることにより、容易に、くびれ部２２ａとくびれ部２２ａを挟むように設けられた幅広部２２ｂとを有する突起係合部２２を構成することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、上記のように、瓢箪形状の突起係合部２２を、くびれ部２２ａと幅広部２２ｂとを含む長穴にすることによって、球頭パーツ１０が垂直に配置された状態から球頭パーツ１０が平面視で最も大きく傾倒する４５度方向（１３５度方向、２２５度方向、３１５度方向）に傾倒動作するように球頭パーツ１０に外力が加えられた場合に、容易に、突起部１５を突起係合部２２のくびれ部２２ａと幅広部２２ｂとを含む長穴の内表面部２２１ａ（２２１ｂ）に沿って滑らかに（安定して）移動させることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、上記のように、頭部１２の下方部分に形成された平坦面部１３ａに圧縮コイルバネ３０を取り付けることにより、球頭パーツ１０に傾倒動作させる外力が加えられていない場合に、球頭パーツ１０の中心軸Ｂが略垂直を維持することによって、球頭パーツ１０に傾倒動作させる外力が加えられていない状態で、球頭パーツ１０を中心軸Ｂが略垂直になるように維持することができる。また、球頭パーツ１０に加えられた傾倒動作させる外力が解除された際に、自動的に球頭パーツ１０の中心軸Ｂを略垂直の位置に戻す（復帰させる）ことができる。
【００６２】
また、本実施形態では、上記のように、突起部１５の中心軸Ａを、球頭パーツ１０の中心軸Ｂに対して垂直方向で、かつ、頭部１２の中心近傍Ｏに配置することによって、突起部１５の中心軸Ａが球頭パーツ１０の中心軸Ｂに対して垂直方向（Ｚ方向）以外の方向で、かつ、頭部１２の中心Ｏ近傍以外の部分に配置される場合と異なり、頭部１２に水平方向の回転力が加えられた場合に、確実に、水平方向の回転力を球頭保持パーツ２０に伝達することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、上記のように、球頭保持パーツ２０の突起係合部２２に、幅広部２２ｂの幅Ｗ３と略同じ幅Ｗ４で下方に延びるように形成された溝部２２ｃを設けることによって、球頭パーツ１０を球頭保持パーツ２０に組み付ける際に、容易に、球頭パーツ１０の突起部１５を球頭保持パーツ２０の突起係合部２２の溝部２２ｃを介して突起係合部２２に組み付けることができる。
【００６４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６５】
たとえば、上記実施形態では、本発明のジョイント機構を備える操作部を有する装置の一例としてハプティックコントローラを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ジョイント機構を備える操作部をハプティックコントローラ以外の装置（電子機器等）にも適用することが可能である。具体的には、ジョイント機構を携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯機器の傾倒と水平方向の回転とを両立させる操作部などにも適用可能である。このように、ジョイント機構をさまざまな装置（電子機器等）に応用することが可能となるので、応用範囲が広がることにより、製品価値を高めることが可能となる。
【００６６】
また、上記実施形態では、本発明の突起係合部の一例として、くびれ部および幅広部を含む瓢箪形状の貫通した長穴を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、球頭パーツに加えられる水平方向の回転力を突起係合部に伝達することが可能であれば、くびれ部および幅広部を含む瓢箪形状の貫通した長穴以外の突起係合部でもよい。たとえば、突起係合部を溝部により形成してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、球頭パーツに４つの突起部を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、球頭パーツに１つ以上３つ以下または５つ以上の突起部を形成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、球頭パーツが略垂直に配置されるように球頭パーツを付勢する付勢部材の一例として圧縮コイルバネを適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、球頭パーツが略垂直に配置されるように球頭パーツを付勢することが可能であれば、圧縮コイルバネ以外にゴムなどの弾性体からなる付勢部材を用いてもよいし、球頭パーツの底部または動力直結シャフトに付勢構造を一体的に設ける構成でもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  ジョイント機構
１０  球頭パーツ（頭部材）
１２  頭部
１３ａ  平坦面部（取付部）
１５  突起部
２０  球頭保持パーツ（頭保持部材）
２２  突起係合部
２２ａ  くびれ部
２２ｂ  幅広部
３０  圧縮コイルバネ（付勢部材）
１０１  操作部
【図１】
2013108566.tif 000003
【図２】
2013108566.tif 000004
【図３】
2013108566.tif 000005
【図４】
2013108566.tif 000006
【図５】
2013108566.tif 000007
【図６】
2013108566.tif 000008
【図７】
2013108566.tif 000009
【図８】
2013108566.tif 000010
【図９】
2013108566.tif 000011
【図１０】
2013108566.tif 000012
【図１１】
2013108566.tif 000013
【図１２】
2013108566.tif 000014
【図１３】
2013108566.tif 000015
【図１４】
2013108566.tif 000016
【図１５】
2013108566.tif 000017
【図１６】
2013108566.tif 000018