JP2001304240A - 首振り機構 - Google Patents

首振り機構

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JP2001304240A
JP2001304240A JP2000123869A JP2000123869A JP2001304240A JP 2001304240 A JP2001304240 A JP 2001304240A JP 2000123869 A JP2000123869 A JP 2000123869A JP 2000123869 A JP2000123869 A JP 2000123869A JP 2001304240 A JP2001304240 A JP 2001304240A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】首振り機構において、軸受部材7と球状表面4
との間に塵が侵入すること無く頭部部材1が極めて円滑
に回転および斜め回転などの運動ができる。 【解決手段】回転自在に運動し得る頭部部材1の下部の
球状表面4と接する軸受部材7の摺動面3に摩擦係数の
小さい摺動面3と、球状表面4を摺動面3に押し付ける
スプリング6を設け、頭部部材1にはめ合う軸受部材7
との隙間が無くし首振り運動を円滑にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの駆動機
構に関し、特に、正逆回転および斜め回転等の種々の姿
勢で頭部を運動させる首振り機構に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、工業用のロボットの他に家庭で使
用される奉仕用や愛玩用ロボットが普及し始めた。特
に、愛玩用のロボットは、機能を重視する工業用のロボ
ットや奉仕用ロボットと異なり人に好まれる姿態や外観
である形状あるいは色彩など重点にして開発されてい
た。
【0003】このロボットの姿態を決定する要素として
は、頭部の姿勢をどのように変化させることが重要な課
題であった。例えば、ロボットの犬が前進するにして
も、首を左右に振ったりあるいは上下に上げ下げしたり
する必要がある。
【0004】この姿勢を制御する首振り機構の例はない
が、工業用ロボットの肘関節に適用した肘振り回し機構
がある。例えば、特開平8−61360号公報に開示さ
れているように、球状体に2次元的に運動させる機構
(肘振り回し機構)は、球状体内部の空間に球形状の内
輪と球状体の内壁と接する球状転動体を内蔵させ、球状
体から外方に伸びる軸部材の傾斜角を制御し、Xおよび
Y方向への球状体の姿勢を制御している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した肘振り回し機
構を適用しても、姿勢を保ちながら頭部部材を一方向に
回転させるためには、球状体の姿勢を保つ軸受けが必要
である。しかし、精度を重視する工業用ロボットの精密
なピボット軸受と異なり、軽量化を重視するこの種のロ
ボットの軸受は、胴体を構成するカバ−内部に空間をも
つ開口の端部で受ける構造となる。しかも、頭部に相当
する球状体内には、重量のある駆動機構が収納され頭部
自体の重量が重くなる。
【0006】従来、この種のロボットの首振り機構にお
ける頭部の軸受部は、プラスチックモ−ルドされたカバ
−の開口における周辺部の端部であって、単に、カバ−
の開口に球形状の頭部を載せるだけの構造であった。そ
して、頭部は開口のエッヂにはめ込まれた状態であるの
で、開口をはめ合うとき、開口の周辺の端部と球形状の
頭部の摺動面との間に回転しうるために隙間を設ける必
要がある。
【0007】実際の組立に際しては、隙間の片寄りを避
けるために、ややもすると隙間を大きくする。この場合
は、隙間から異物が侵入し内部の配線基板や駆動部品を
汚染し不具合が発生するという問題がある。もし、上述
した駆動部が内蔵した頭部を適用したら、重みのため
に、回転によって頭部がぶれて運動姿勢が醜いものとな
る。
【0008】また、隙間を少なくした場合、回転する頭
部と固定側の開口の周縁部が接触するので、潤滑油を与
えない限り回転が円滑に行かない。しかしながら、この
種の首振り機構は、無給油を前提条件であり潤滑油なし
で運転しなければならなかった。その結果、頭部の摺動
部に傷を付けたり外観的美観を損なうという問題が生じ
ていた 一方、この種の首振り機構においては、美観の
ために頭部が塗装されていることがある。このような場
合には、隙間がない摺動部における塗装面に傷がつき、
やがて塗料が剥がれることになる。この剥がれた塗料が
カバ−内に入り込み内部の配線基板や駆動部品を汚染し
不具合が発生するという問題がある。
【0009】従って、本発明の目的は、頭部が極めて円
滑に回転および斜め回転などの運動ができる首振り機構
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、底部に
球状表面をもつ頭部部材と、前記頭部部材の球状表面と
接し摺動し前記頭部部材が回転自在となる摺動面部材を
もつ軸受部材と、前記頭部部材の底部から突出する回転
軸を正逆回転および該回転軸の傾斜角度を可変させる回
転軸駆動機構と、前記軸受部材を上部の開口に取付け前
記回転軸を収納するカバ−部材と、前記頭部部材の球状
表面を前記摺動面部材に押し付ける予圧手段とを備える
首振り機構である。
【0011】また、前記回転軸が前後左右に振れるとき
該回転軸が前記カバ−部材の内壁に干渉することないよ
うに前記カバ−部材は内部が前記開口と連なる空間部を
もつ円錐台形状部材であることが望ましい。さらに、前
記頭部部材の内部が空洞であることが望ましい。
【0012】一方、前記摺動面部材は、前記カバ−部材
の開口の周辺端部から内側の下方に向けて伸びる袖部材
であることを特徴としている。そして、前記摺動面部材
と前記球状表面と接する面に、ポリテトラフルオロエチ
レン材が介在することが望ましい。また、前記摺動面部
材と前記袖部材と当接する表面に弾性部材が介在するこ
と前記摺動面部材と前記袖部材と当接する面に弾性部材
が介在することが望ましい。そSて、前記弾性部材は、
ポリウレタンゴムであることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0014】図1は本発明の一実施の形態における首振
り機構を示す断面図である。この首振り機構は、図1に
示すように、表面が塗装され底部に球状表面4をもつ頭
部部材1と、頭部部材1の球状表面4と接し摺動し頭部
部材1が回転自在となる摺動面部材3をもつ軸受部材7
と、頭部部材1の底部から突出する回転軸5を正逆回転
および該回転軸の傾斜角度を可変させる回転軸駆動機構
8と、軸受部材7を上部の開口9に取付け回転軸5を収
納するカバ−部材2と、頭部部材1の球状表面4を摺動
面3に押し付けるスプリング6とを備えている。
【0015】また、頭部部材1の球状表面4と接触する
軸受け部材7の摺動面3は、摩擦係数の小さい、例え
ば、ポリフルオロエチレン(以降商品名であるテフロン
と記述する)のコ−ティングするか、軸受部材7自体を
テフロン材で製作することが望ましい。交換のために必
要ならば、カバ−部材2に取付けおよび取り外しできる
ように、カバ−部材2と接着性の悪いテフロン材の軸受
部材7とを別々に製作することが望ましい。そして、こ
の軸受部材7をカバ−部材2にはめ込むように機械的に
取り付けることである。
【0016】この摩擦の小さい軸受部材7に接触する球
状表面にスプリング6により適切な押圧力を与えれば、
摺動面3と球状表面4とは隙間がなく塵が侵入しない
し、摩擦係数が小さいことから円滑に首振り運動ができ
る。
【0017】さらに、頭部部材1の挿入ピン7bは、例
えば、ペットである犬の頭や猫などを取り付けるために
設けたものである。このことは、この首振り機構は、種
々のペットに対して汎用的に使用できるという利点があ
る。
【0018】一方、頭部部材1の首振りを行う回転軸駆
動機構8は、回転軸5を正逆回転させるモ−タM1と、
回転軸5の傾きを変える傾斜角可変機構9とを備えてい
る。この傾斜角可変機構9は、回転軸5を保持する回転
軸保持部10と、回転軸保持部10に先端が固定される
ア−ム11と、ア−ム11の後端を回転自在のピンを介
して取付けられるリンク12と、リンク12の前進およ
び後退の動作をさせる例えばリニアモ−タM2とで構成
されている。
【0019】なお、回転軸5と回転軸保持部10との間
隔は、回転軸5の傾斜角を変えることに伴って変わるの
で、回転軸5の途中を分断し、スプライン軸15によっ
て分断された回転軸を連結している。
【0020】次に、この回転駆動機構8による首振りを
説明する。例えば、図1に示すように、頭部部材1を最
大に傾けた状態で、モ−タM1により正逆に交互に回転
軸5を回転すると、頭部部材1は、紙面の左側から最も
離れた位置で水平に首振りをする。また、リニアモ−タ
M2により回転軸5を2点鎖線の位置にもってくると、
紙面の左側に最も近い位置で、頭部部材1は首振り運動
をする。
【0021】勿論、モ−タM1を動作させながら、リニ
アモ−タM2を同時に動作させれば、モ−タM1による
回転軸5の回転動作とリニアモ−タM2の複合動作によ
り多様な頭部部材1の首振り動作が可能になってくる。
【0022】図2(a)および(b)は図1の軸受部材
の変形例を説明するための断面図およびA部を拡大して
示すである。この首振り機構における軸受部材7aは、
図2に示すように、複合積層部材にしたことである。す
なわち、球状表面と接する滑合材13として、例えば、
テフロン材のフェルト状のものやフィルムを用いる。一
方、カバ−部材2に貼り付けられるクッション材14と
して、例えば、シリコ−ン基材のゴムおよびスポンジや
軟質のポリウレタン材が用いられる。
【0023】このように、滑合材13とクッション材1
4を組み合わせた部材を設ければ、頭部部材1は円滑に
運動が出来る。しかも、クッション材14とカバ−部材
2の端部とが気密を保つように作用し、外部からの塵の
侵入を阻止するばかりか、有害なガスの侵入をも阻止す
る。さらに、このクッション材を設けることによって、
ケ−ス部材内の不快な騒音などの吸収もできる。
【0024】以上説明したが、本発明の首振り機構は、
頭部の首振り動作だけではなく、脚や手の関節機構とし
ても適用できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、回転自在
な頭部部材の下部の球状表面と接する軸受部材の摺動面
に摩擦係数の小さい滑合材と、球状表面を摺動面に押し
付ける予圧手段を設けることによって、頭部部材にはめ
合う軸受部材との隙間が無くなり、外部からの塵の侵入
や塗装の剥がれを起こすことなく、頭部部材の首振り運
動が極めて円滑にできるという効果がある。
【0026】また、必要に応じて、軸受部材と軸受部材
を保持するカバ−部材の開口周辺端との間に弾性部材を
設けることによって、軸受部材と開口周辺端との間の隙
間も無くなり外部からの塵の侵入を完全に阻止し、塵の
侵入よる装置の不具合が皆無となるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における首振り機構を示
す断面図である。
【図2】図1の軸受部材の変形例を説明するための断面
図およびA部を拡大して示すである。
【符号の説明】 1 頭部部材 2 カバ−部材 3 摺動面 4 球状表面 5 回転軸 6 スプリング 7,7a 軸受部材 8 回転軸駆動機構 9 傾斜角可変機構 10 回転軸保持部 11 ア−ム 12 リンク 13 滑合材 14 クッション材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 27/06 F16C 27/06 A 33/20 33/20 Z Fターム(参考) 3F060 AA00 BA10 CA14 FA06 HA28 3J011 AA06 AA12 BA10 DA01 JA01 KA04 KA09 LA04 MA02 QA05 SC05 3J012 AB04 AB07 AB12 AB13 BB03 CB03 DB07 DB08 DB13 FB04 3J105 AA25 AA32 AA33 AB17 AB31 AB32 CB44 CC21 CC36 CC37 CC42 CE03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底部に球状表面をもつ頭部部材と、前記
    頭部部材の球状表面と接し摺動し前記頭部部材が回転自
    在となる摺動面部材をもつ軸受部材と、前記頭部部材の
    底部から突出する回転軸を正逆回転および該回転軸の傾
    斜角度を可変させる回転軸駆動機構と、前記軸受部材を
    上部の開口に取付け前記回転軸を収納するカバ−部材
    と、前記頭部部材の球状表面を前記摺動面部材に押し付
    ける予圧手段とを備えることを特徴とする首振り機構。
  2. 【請求項2】 前記回転軸が前後左右に振れるとき該回
    転軸が前記カバ−部材の内壁に干渉することないように
    前記カバ−部材は内部が前記開口と連なる空間部をもつ
    円錐台形状部材であることを特徴とする請求項1記載の
    首振り機構。
  3. 【請求項3】 前記頭部部材の内部が空洞であることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の首振り回転機
    構。
  4. 【請求項4】 前記摺動面部材は、前記カバ−部材の開
    口の周辺端部から内側の下方に向けて伸びる袖部材であ
    ることを特徴とする請求項1、請求項2、または請求項
    3記載の首振り機構。
  5. 【請求項5】 前記摺動面部材と前記球状表面と接する
    面に、ポリテトラフルオロエチレン材が介在することを
    特徴とする請求項4記載の首振り機構。
  6. 【請求項6】 前記摺動面部材と前記袖部材と当接する
    表面に弾性部材が介在することを特徴とする請求項4記
    載の首振り機構。
  7. 【請求項7】 前記弾性部材は、ポリウレタンゴムであ
    ることを特徴とする請求項6記載の首振り機構。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169393A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Ono Denki Seisakusho:Kk 三次元的動作機構構造体
CN103035225A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 株式会社河合乐器制作所 支承部件
JP2019123055A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 株式会社ユピテル 装置

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