(57)【要約】【課題】摩擦車を用いた駆動装置において、摩擦車間の摩擦力を容易に且つ適切に調節することができる駆動装置を提供する。【解決手段】第３中間摩擦車３３は、回転軸部３８の基端に大径部３３ａが一体成形されており、回転軸部３８の外側には中空状に成形された弾性体７が嵌め込まれている。第３中間摩擦車３３の回転軸部材３８の先端部３８ｂの外周面にはねじ部８が形成され、ねじ部８には、弾性体７を軸方向に押圧して圧縮するナット８０が螺合されている。ナット８０は、ケース１の外部に露出している。ナット８０による締め付けを調整して、弾性体７の軸方向の圧縮量を変更すると、弾性体７の外径が変更することとなり、弾性体７と摩擦接触する摩擦車の他方４０との間の摩擦力を調整することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に収容された摩擦車間の摩擦力を利用して回転を伝導する駆動装置であって、
前記摩擦車の一方は、その回転軸部に中空の弾性体が嵌め込まれており、
前記回転軸部の一端部にねじ部が形成され、前記弾性体を軸方向に押圧可能なねじ部材が前記ねじ部に螺合され、
前記ねじ部材は、前記ケースの外部に露出していることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、さらに詳しくは、ケース内に収容された摩擦車間の摩擦力を利用して回転を伝導する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばロボットでは、ロボットアームを駆動するために、ユニット化された駆動装置が用いられている。このユニット化された駆動装置は、図４に示すように、ケース１内に電動モータ２と、減速機構３’とが収容されており、ケース１の外部に延びる出力軸４に電動モータ２の回転を所定の減速比で伝導する。そして、駆動装置のケース１内には、さらに、出力軸４の回転角度検出器５と、電動モータ２の制御回路６等とを必要に応じて備えている。このような駆動装置では一般に、図４に示したように、減速機構３’に複数の歯車Ｇを用いている。歯車Ｇを用いた減速機構３’は、互いの歯車Ｇの歯が噛合しているため、電動モータ２の回転を減速機構３’により確実に出力軸４に伝導する。
【０００３】
ところで、上記のロボットのなかには、人の声をマイクでセンシングして音声認識を行うものがある。また、上記のロボットのうち比較的小型のロボットでは、かかるロボットを人が手で持って使用する用途のものがある。
【０００４】
ここで、上述したように歯車Ｇを用いた減速機構３’を採用した駆動装置では、歯あたり音が発生する。そのため、上述したように音声認識を行うロボットでは、歯あたり音が人の声に混入し雑音となり、マイクで検出されてしまう。その結果、音声認識率が低下してしまう。
【０００５】
また、人が手で持って使用する用途のロボットの場合には、人がロボットアームを拘束するように抱えるように持ったとき、ロボットアームが人による拘束などの外力に抗して動くことがないようにするとともに、駆動装置の電動モータ２に負荷がかからないように外力によるトルクを逃すようにすることが望ましい。
【０００６】
そこで、歯車Ｇに換えて、例えば、特許文献１に参照されるように、摩擦車を用いた減速機構を採用することが考えられる。特許文献１には、回転駆動源としてのモータと、前記モータの回転が入力され、１つ以上の回転部材の摩擦接触によりトルク伝達を行って前記モータからの回転を減速して出力する減速装置とを備えており、前記減速装置の複数の回転部材のうちの少なくとも１つは、摩擦接触部以外の部分を構成する構造体と摩擦接触部を構成する弾性体とを有する弾性体付回転部材（摩擦車）である、駆動装置が開示されている。
【０００７】
このように、摩擦車を用いた駆動装置にあっては、歯車Ｇのように歯あたり音が発生することがない。また、人が手で持って使用する用途のロボットの場合に、人がロボットアームを拘束するように抱えるように持ったとき、摩擦車間に滑りが発生して、ロボットアームが人による拘束などの外力に抗して動くことがないようにするとともに、電動モータに負荷がかからないように外力によるトルクを逃すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１５７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように摩擦車を用いた駆動装置においては、通常の状態では摩擦車間に滑りを発生させることなく確実に回転を伝導することができ、また、必要に応じて回転を伝導させないように摩擦車間に滑りを発生させることができるように、摩擦車間の摩擦力を調節できるように構成することが望まれる。
【００１０】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、摩擦車を用いた駆動装置において、摩擦車間の摩擦力を容易に且つ適切に調節することができる駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、ケース内に収容された摩擦車間の摩擦力を利用して回転を伝導する駆動装置であって、前記摩擦車の一方は、その回転軸部に中空の弾性体が嵌め込まれており、前記回転軸部の一端部にねじ部が形成され、前記弾性体を軸方向に押圧可能なねじ部材が前記ねじ部に螺合され、前記ねじ部材は、前記ケースの外部に露出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、摩擦車の一方の回転軸部に嵌め込まれた中空の弾性体は、回転軸部の一端部に形成されたねじ部に対してねじ部材を締め付けることによって軸方向に圧縮するよう押圧され、外径が膨大するよう弾性変形する。弾性体を軸方向に圧縮する量、すなわち回転軸部のねじ部に対してねじ部材を締め付ける量を変更することよって、弾性体の外径の大きさを調整することができる。そして、摩擦車の一方の弾性体の外径が増減するよう微調整されることにより、摩擦車の他方との間の摩擦力を適切に調整することができる。また、ねじ部に螺合されたねじ部材がケースの外部に露出しているので、ケースの外部でねじ部材を回転させて、回転軸部のねじ部に対する締め付け量を容易に且つ確実に調整し、その結果、摩擦車間の摩擦力を容易に調整することができる。
【００１３】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下においては、本願の請求項１に係る発明を（１）項に記載の発明とする。そのため、この発明の態様では、（１）項の発明の記載を省略し、（２）項から記載する。
【００１４】
（２）  前記摩擦車の一方は、回転を伝導する大径部および小径部を有しており、
前記回転軸部に前記弾性体が嵌め込まれて前記小径部を構成しており、
前記ねじ部材は、前記大径部との間で前記弾性体を軸方向に圧縮量調整可能に圧縮するものであることを特徴とする（１）項に記載の駆動装置。
（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、摩擦車の一方が大径部と小径部を有することにより、減速機構が構成される。そして、弾性体は、ねじ部材と大径部との間で確実に圧縮量が調整される。
【００１５】
（３）  前記摩擦車の他方は、その回転軸部に中空の弾性体が嵌め込まれており、
該弾性体の少なくとも一方の端面に止め輪が当接されており、
前記他方の摩擦車の回転軸部の、前記弾性体を軸方向に所定の圧縮量で圧縮する位置に前記止め輪を保持する環状溝が形成されていることを特徴とする（１）または（２）項のいずれかに記載の駆動装置。
（３）項の発明では、（１）または（２）項のいずれかに記載の発明において、摩擦車の他方の回転軸部に嵌め込まれた中空の弾性体は、回転軸部の環状溝に保持された止め輪によって軸方向に圧縮されている。そして、回転軸部に形成する環状溝の位置に応じて、弾性体の軸方向に圧縮される量を設定することができる。弾性体は、軸方向に圧縮されることによりの外径が膨大するよう弾性変形する。弾性体を軸方向に所定の圧縮量で圧縮することができるように、回転軸部に形成する環状溝の位置を適切に設定することにより、弾性体の外径を適切な大きさにすることができる。摩擦車の他方の弾性体の外径を適切な大きさにすることにより、摩擦車の一方との間の摩擦力を適切にすることができる。
【００１６】
（４）  前記摩擦車の他方は、回転を伝導する大径部および小径部を有しており、
前記回転軸部に前記弾性体が嵌め込まれて前記小径部を構成しており、
前記止め輪は、前記大径部との間で前記弾性体を軸方向に所定の圧縮量で圧縮するものであることを特徴とする（３）項に記載の駆動装置。
（４）項の発明では、摩擦車の他方が大径部と小径部を有することにより、減速機構が構成される。そして、弾性体は、止め輪と大径部との間で確実に所定の圧縮量で圧縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の駆動装置の実施の一形態を説明するために示した一部断面図である。
【図２】図１の駆動装置における第３中間摩擦車を拡大して示した断面図である。
【図３】本発明の駆動装置において、第１および第２中間摩擦車を拡大して示した断面図である。
【図４】歯車を用いた従来の一般的な駆動装置を示した一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の駆動装置の実施の一形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。以下の説明では、同じ構成要素または相当する構成要素に対して同一符号を付するものとする。なお、以下で用いる上下、左右の用語は、説明上便宜的に図における方向を意味するものであり、特にその方向に限定されるものではない。
【００１９】
図１に示した実施の形態における駆動装置は、ケース１内に、電動モータ２と、電動モータ２の回転をケース１外に延びる出力軸４に所定の減速比で伝導する減速機構３と、出力軸４の回転角度検出器５と、電動モータ２の制御回路６とが収容され、ユニット化されている。出力軸４には、例えばロボットのアームが接続される。
【００２０】
ケース１内は、基板１ａによって図１における下室１０と上室１１とに区分されている。下室１０と上室１１には、それぞれ、必要に応じて開閉する扉を設けることできる。基板１ａには電動モータ２と回転角度検出器５が支持されている。また、下室１０には制御回路６が配設されている。基板１ａの上面には支持軸１２が立設されている。回転角度検出器５の軸５ａは、基板１ａを貫通して上方に延びており、その上端が出力軸４と結合されている。ケース１の図１における上室１１側の上面には、後述するように支持軸１２に挿通された第３中間摩擦車３３の回転軸部３８の一端部３８ｂ及びナット８０と、出力軸４とをそれぞれ挿通するための透孔１３、１４が形成されている。
【００２１】
図１に示した実施の形態における減速機構３は、第１中間摩擦車３１と、第２中間摩擦車３２と、第３中間摩擦車３３と、出力軸４に設けられた出力摩擦車４０とを備えている。第１中間摩擦車３１と第２中間摩擦車３２と第３中間摩擦車３３は、それぞれ、大径部３１ａ、３２ａ、３３ａと小径部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂが形成されている。第１中間摩擦車３１の大径部３１ａの外周面は、電動モータ２の出力軸に取り付けられた駆動摩擦車２０と摩擦接触し、第１中間摩擦車３１の小径部３１ｂの外周面は、第２中間摩擦車３２の大径部３２ａの外周面と摩擦接触する。第２中間摩擦車３２の小径部３２ｂの外周面は、第３中間摩擦車３３の大径部３３ａの外周面と摩擦接触し、第３中間摩擦車３３の小径部３３ｂの外周面は、出力摩擦車４０の外周面と摩擦接触する。
【００２２】
図２および図３に示すように、第１中間摩擦車３１（図３）と、第２中間摩擦車３２（図３）と、第３中間摩擦車３３（図２）は、それぞれ、回転軸部３６、３７、３８を備えている。各回転軸部３６、３７、３８は、それぞれの大径部３１ａ、３２ａ、３３ａよりも小さい外径を有している。また、各回転軸部３６、３７、３８には、支持軸１２（第１および第３中間摩擦車の場合）と回転角度検出器５の軸５ａ（第２中間摩擦車の場合）とがそれぞれ挿通され軸周りに回転可能に支持される軸孔３６ａ、３７ａ、３８ａが形成されている。本実施の形態では、回転軸部３６、３７、３８の基端に大径部３１ａ、３２ａ、３３ａがそれぞれ一体成形されている。各回転軸部３６、３７、３８と大径部３１ａ、３２ａ、３３ａ、および、出力軸４に結合された出力摩擦車４０は、それぞれ、例えば金属や比較的硬質のプラスチックなどにより構成することができる。そして、各回転軸部３６、３７，３８の外側には中空状に成形された弾性体７が嵌め込まれている。各弾性体７は、それぞれ対応する回転軸部３６、３７、３８の外径よりも小さい内径で、且つ、想定される小径部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの外径よりも小さい外径で成形されている。弾性体７の内径が回転軸部３６、３７、３８の外径よりも小さいことにより、回転軸部３６、３７、３８に弾性体７をそれぞれ嵌め込むと、しまりばめの状態となるため、回転軸部３６、３７、３８と各弾性体７とが相対的に回転するのを防止することができる。回転軸部３６、３７、３８に嵌め込まれた弾性体７は、軸方向に圧縮されることにより厚さが膨大し、その結果、外径が大きくなるもので、例えば、シリコンゴム、ニトリルゴムなどを採用することができる。
【００２３】
第１中間摩擦車３１、および、第２中間摩擦車３２の各回転軸部材３６、３７の大径部３１ａとは反対側の端部の外周面における所定の軸方向位置（後述する）には、図３に示すように、環状溝３６ａ、３７ａがそれぞれ形成されており、この環状溝３６ａ、３７ａに歯止め輪３９の内周が嵌め込まれ保持されている。上述した環状溝３６ａ、３７ａの軸方向位置は、その大径部３１ａ、３２ａ側に位置する側壁３４から大径部３１ａ、３２ａの表面までの軸方向長さが、回転軸部３６、３７に嵌め込む前の状態の弾性体７の軸方向の長さよりも短く、回転軸部３６、３７に嵌め込まれた弾性体７の両端面がそれぞれ止め輪３９と大径部３１ａ、３２ａとに当接されて、止め輪３９を環状溝３６ａ、３７ａに保持させたときに弾性体７を軸方向に圧縮し、その結果、弾性体７を径方向に膨大させて設定された小径部３１ｂ、３２ｂの外径を形成し得る位置に設定される。なお、止め輪３９と弾性体７との間に適宜ワッシャを挟み、あるいは、環状溝３６ａ、３７ａを複数形成して、弾性体７の圧縮量を調整することにより、所望の外径が得られるように構成することができる。また、駆動摩擦車２０は、その両端に止め輪３９を保持させて、弾性体７を軸方向に圧縮するよう構成すること以外に、第１および第２中間摩擦車３１、３２の回転軸部材３６，３７と同様に構成してもよい。
【００２４】
第３中間摩擦車３３の回転軸部材３８の大径部３３ａとは反対側の端部３８ｂは、透孔１３を介してケース１の外部に延び突出するよう成形されている。回転軸部３８の端部のケース１の外部に突出した部分の外周面には、ねじ部８が形成されている。そして、本実施の形態では、ねじ部８に螺合されるねじ部材として、ナット８０が採用されている。図１に示した実施の形態におけるナット８０は、その両面に、ケース１に設けられた透孔１３よりもわずかに小さい径のボス８１を備えている。ボス８１と弾性体７との間には、ワッシャ８２が介装されている。なお、本発明は、図１に示した実施の形態に限定されることはなく、図２に示したように、ナット８０が図１に示したボス８１を有することなく、ケース１に弾性体７およびナット８０の外径よりもわずかに大きな形の透孔１３を形成する場合も含まれる。また、図１に示したボス８１に換えて、ナット８０とは別体で軸方向に所定の厚さで成形されたシムを採用してもよい。さらに、回転軸部３８の軸孔３８ａの内周面にねじ部を形成し、このねじ部に螺合されるねじ部材としてボルトを採用し、ボルトヘッドのねじ軸部側に、回転軸部３８の外径よりも大きな内径を有する押圧部を突設することもできる。さらにまた、ワッシャ８２に代えて、軸方向に所定の厚さで成形されたシムを用いることもできる。
【００２５】
このように、本発明の駆動装置は、図４に示した従来の駆動装置のように歯車Ｇを用いることなく、電動モータ２の駆動摩擦車２０、第１〜第３中間摩擦車３１、３２，３３、出力摩擦車４０を用いている。そして、第３中間摩擦車３３は、回転軸部３８の大径部３３ａと反対側の端部３８ｂから弾性体７を嵌め込み、ワッシャ８２を回転軸部３８の先端３８ｂから挿入し、ねじ部８にナット８０を螺合させて締め付ける。すると、ナット８０のボス８１がワッシャ８２を介して大径部３３ａとの間で弾性体７を軸方向に圧縮し、弾性体７の外径が膨大する。このとき、弾性体７に対する軸方向の圧縮量は、段階的ではなく、ねじ部８に対してナット８０を締め付ける量で連続して微調整することができる。そして、弾性体７に対する軸方向の圧縮量を調整することで、弾性体７の外径を異ならせることができるため、本発明における摩擦車の一方として、第３中間摩擦車３３の小径部３３ｂについては、ナット８０の締付量により弾性体７の圧縮量を無段階で変更して任意の外径とすることにより、摩擦車の他方である出力摩擦車４０との間の摩擦力を調整することができる。また、回転軸部３８の先端３８ｂがケース１の外部に延びており、この回転軸部３８に形成されたねじ部８にナット８０を螺合するので、ナット８０の締め付けをケース１の外部で、ナット８０の締付調整、すなわち、弾性体７の軸方向の圧縮量を容易に且つ確実に調整することができる。なお、ナット８０は、ダブルナット、ナイロンアット等の緩み止め機能を有するものとするとよい。
【００２６】
さらに、摩擦車の一方として、電動モータ２の駆動摩擦車２０、並びに第１および第２中間摩擦車３１、３２の小径部３１ｂ、３２ｂは、弾性体７の圧縮量を止め輪３９でそれぞれ段階的に変更して設定された外径とし、摩擦車の他方として、第１〜３中間摩擦車３１、３２、２２のそれぞれの大径部３１ａ、３２ａ、３３ａとの間の摩擦力を調整することができる。
【００２７】
なお、他の実施の形態として、上記実施の形態において、第１中間摩擦車３１、第２中間摩擦車３２を省略して、駆動摩擦車２０が第３中間摩擦車３３の大径部３３ａに直接摩擦接触するように構成することもできる。
【００２８】
すなわち、本実施の形態における駆動装置は、駆動源となる電動モータ２の回転を出力軸４に伝導するために、単一の摩擦車３３を有する場合と、複数の摩擦車３１、３２、３３を有する場合（図１）とを含むことができる。摩擦車の数や大径部と小径部の径の大きさは、電動モータ２の回転を出力軸４に出力するまでの減速させる比率に応じて適宜設定することができる。さらに、回転軸部３８の端部３８ｂをケース１の外部に突出させてねじ部８を形成し、このねじ部８にねじ部材８０を螺合して弾性体７の軸方向の圧縮量を調整するよう構成された摩擦車３３を複数設けることもできる。上述した各弾性体７は、摩擦接触により摩耗した場合など、必要に応じて容易に交換することができる。
【００２９】
本発明の駆動装置では、摩擦車を採用することにより、図４に示したように歯車Ｇを用いた従来の技術のように歯当り音が発生しないので、音声認識を行うロボットにも用いることができる。そして、ねじ部材を調整することにより弾性部材の外径を変更させることができるので、例えば電動モータの駆動に抗して出力軸が回転しないように人の手で拘束した場合に電動モータなどの駆動源に負荷がかからないようにトルクを逃がしたり、逆に、電動モータの回転を出力軸に充分に伝導させるなど、互いに摩擦接触する摩擦車間の摩擦力を容易に且つ適切に微調整することができる。そして、ねじ部材をケースの外部で調整することができるので、弾性部材の外径を容易に且つ確実に変更することができる。
【００３０】
なお、本発明の駆動装置は、摩擦車が減速機構を構成する場合に限定されることはなく、駆動源となる電動モータの回転を出力軸に同じ回転速度で伝導する場合も含むことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１：ケース、  ２：電動モータ（駆動源）  ３：減速機構、  ４：出力軸、  ７：弾性体、  ３３：第３中間摩擦車または中間摩擦車、  ３８：回転軸部、  ３８ｂ：端部、  ８０：ナット（ねじ部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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