JP2017124034A - Swinging joint device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周期的な揺動運動をする揺動関節装置に関する。 The present invention relates to an oscillating joint device that periodically oscillates.
周期的な揺動運動をする関節を制御する装置の例として、例えば特許文献1には、人の歩行をアシストする片脚式歩行支援機が開示されている。この片脚式歩行支援機は、ユーザの腰の側部に装着される腰装着部と、ユーザの大腿部の側部に配置される大腿リンク部と、ユーザの下腿部に装着される下腿リンク部と、を有する。大腿リンク部の上部は、腰装着部に対してユーザの前後方向に揺動可能に連結されており、腰装着部と大腿リンク部との間には、大腿リンク部に対してアシストトルクを付与するためのトルク発生装置が設けられている。このトルク発生装置のアシストトルクが大腿リンク部に加わることで、歩行アシストが行なわれる。トルク発生装置は、圧縮バネと、カム及びカムフォロアとの働きにより、大腿リンク部に対してアシストトルクを付与できるように構成されており、アシストトルクの大小は、予め設定された圧縮バネの圧縮量(圧縮バネのバネ力)に基づいて決定される。圧縮バネの圧縮量は、工具を使用して手動にて設定される。
As an example of a device that controls a joint that performs a periodic swinging motion, for example,
上述の片脚式歩行支援機では、圧縮バネの圧縮量が工具を使用して手動にて設定されるため、歩行途中に大腿リンク部の揺動角度に応じて当該圧縮量を変更することは困難である。このため、大腿リンク部の揺動角度に応じてリアルタイムでアシストトルクを変更し、高効率で歩行アシストを行うのは難しい。 In the above-described one-leg type walking support machine, since the compression amount of the compression spring is manually set using a tool, it is possible to change the compression amount according to the swing angle of the thigh link part during walking. Have difficulty. For this reason, it is difficult to change the assist torque in real time according to the swing angle of the thigh link part and perform walking assist with high efficiency.
そこで、図11に示す構成の揺動関節装置300が考えられる。この揺動関節装置300は、揺動運動部310と、減速機320と、ゼンマイバネ330と、駆動モータ340と、を有する。揺動運動部310は、例えばユーザ400の大腿部350の側部に装着されて、ユーザ400の歩行に応じて往復揺動運動する。揺動運動部310の揺動運動のエネルギーは、減速機320を介してゼンマイバネ330に一旦入力されるるとともに、当該エネルギーはゼンマイバネ330から揺動運動部310に再放出されて、ユーザ400の歩行をアシストする。減速機320は、ゼンマイバネ330が出力するトルクを増幅させて揺動運動部310に入力する。駆動モータ340は、揺動運動部310の揺動角度に応じて、ゼンマイバネ330の一端を他端に対して回転変位させて、揺動運動部310から見たゼンマイバネ330の見かけ上の剛性(ゼンマイバネのバネ力)を変更する。したがって、ゼンマイバネ330から揺動運動部310に出力されるトルクが、揺動運動部310の揺動角度に応じてリアルタイムで調整される。
Therefore, a
揺動関節装置300では、減速機320と、ゼンマイバネ330と、駆動モータ340とが、ユーザ400の腰360の側方へ向けて同軸で配置されている。この同軸配置により、各部材間の接続構成が簡易になる。しかし、減速機320と、ゼンマイバネ330と、駆動モータ340と、が同軸で配置されると、ユーザ400の腰の側方に向けて揺動関節装置300が厚くなる。このため、揺動関節装置300にユーザ400の上肢(図示省略)がぶつかる恐れがあり、好ましくない。
In the oscillating
本発明の課題は、往復揺動運動する揺動運動部の揺動角度に応じたエネルギーを弾性体に蓄積し、蓄積したエネルギーを揺動運動部に放出する揺動関節装置であって、かつ、揺動運動部の揺動角度に応じて揺動運動部から見た弾性体の見かけ上の剛性を調整できる揺動関節装置において、当該揺動関節装置を薄型化することにある。 An object of the present invention is an oscillating joint device that accumulates energy according to the oscillating angle of an oscillating motion part that reciprocally oscillates in an elastic body, and releases the accumulated energy to the oscillating motion part, and Another object of the present invention is to reduce the thickness of the swing joint device in the swing joint device capable of adjusting the apparent rigidity of the elastic body viewed from the swing motion portion according to the swing angle of the swing motion portion.
上記の課題を解決するため、本発明はつぎの手段をとる。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following means.
本発明の第1の発明は、往復揺動運動する運動体に接続されて、運動体の運動によってエネルギーを弾性体に蓄積するエネルギー蓄積モードと、弾性体に蓄積したエネルギーを放出して運動体の運動を支援するエネルギー放出モードと、を交互に繰り返す揺動関節装置であって、往復揺動運動の中心となる揺動中心まわりに揺動する揺動運動部と、揺動運動部の揺動角度に応じてエネルギーを蓄積するまたはエネルギーを放出する弾性体と、駆動モータを有するとともに揺動運動部から見た弾性体の見かけ上の剛性を可変とする剛性可変手段と、揺動運動部の揺動角度を検出する角度検出手段と、角度検出手段にて検出した揺動角度に応じて剛性可変手段を制御して、揺動運動部から見た弾性体の見かけ上の剛性を調整する制御手段と、揺動運動部と弾性体との間に介在されて、揺動運動部と弾性体との一方から入力された入力回転量を所定の変換比に基づいて出力回転量に変換して他方に出力する減速機と、を有する。減速機と弾性体と駆動モータとの3つは、すべてが同軸となるように配置されることなく少なくとも2つが並列に配置されている。 The first aspect of the present invention is an energy storage mode in which energy is stored in an elastic body by movement of the moving body, connected to a moving body that reciprocally swings, and the moving body that releases energy stored in the elastic body An oscillating joint device that alternately repeats an energy release mode that supports the movement of the oscillating device, wherein the oscillating motion unit oscillates about the oscillating center that is the center of the reciprocating oscillating motion, and the oscillating motion unit An elastic body that accumulates or releases energy according to a moving angle, a stiffness variable means that has a drive motor and that makes the apparent rigidity of the elastic body viewed from the rocking motion section, and a rocking motion section The angle detection means for detecting the swing angle of the elastic member and the stiffness varying means are controlled in accordance with the swing angle detected by the angle detection means to adjust the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the swing motion part. Control means and swing Deceleration that is interposed between the moving part and the elastic body, converts the input rotation amount input from one of the swinging motion part and the elastic body into an output rotation amount based on a predetermined conversion ratio, and outputs it to the other And have a machine. At least two of the speed reducer, the elastic body, and the drive motor are arranged in parallel without being arranged so as to be all coaxial.
本発明の第2の発明は、第1の発明に記載の揺動関節装置であって、弾性体は、ゼンマイバネである。そして、揺動運動部から見た弾性体の見かけ上の剛性は、揺動運動部から見たゼンマイバネの見かけ上のバネ定数である。 A second invention of the present invention is the swing joint device according to the first invention, wherein the elastic body is a spring. The apparent rigidity of the elastic body viewed from the swinging motion part is an apparent spring constant of the spring spring viewed from the swinging motion part.
本発明の第3の発明は、第2の発明に記載の揺動関節装置であって、減速機は、同軸にて回転する2つの入出力軸を有するとともに、一方の入出力軸に入力された入力回転量を変換比に基づいて出力回転量に変換して他方の入出力軸から出力する。剛性可変手段は、ゼンマイバネの一端と接続されているとともに、駆動モータがゼンマイバネと並列に配置されている場合は、第1動力伝達手段を有する。ゼンマイバネの他端と、減速機の一方の入出力軸と、は直接あるいは第2動力伝達手段を介して接続されている。減速機の他方の入出力軸と、揺動運動部と、は直接あるいは第3動力伝達手段を介して接続されている。減速機の変換比は、ゼンマイバネの他端の側となる一方の入出力軸の回転量に対して、揺動運動部の側となる他方の入出力軸の回転量のほうが減少するように設定されている。 A third aspect of the present invention is the swing joint apparatus according to the second aspect, wherein the speed reducer has two input / output shafts rotating coaxially and is input to one input / output shaft. The input rotation amount is converted into an output rotation amount based on the conversion ratio and output from the other input / output shaft. The stiffness variable means is connected to one end of the mainspring and has a first power transmission means when the drive motor is arranged in parallel with the mainspring. The other end of the spring spring and one input / output shaft of the speed reducer are connected directly or via a second power transmission means. The other input / output shaft of the speed reducer and the oscillating motion part are connected directly or via third power transmission means. The reduction gear conversion ratio is set so that the rotation amount of the other input / output shaft on the side of the oscillating motion part decreases with respect to the rotation amount of one input / output shaft on the other end side of the spring. Has been.
本発明の第4の発明は、第3の発明に記載の揺動関節装置であって、剛性可変手段は、ゼンマイバネの一端をゼンマイバネの中心軸線であるバネ中心軸線まわりに回転させる剛性調整部材と、第1動力伝達手段を介して剛性調整部材をゼンマイバネと同軸で回転駆動させる駆動モータと、を有する。第1動力伝達手段は、駆動モータの出力軸と接続されているとともに当該出力軸と同軸で回転する第1剛性可変プーリと、第1剛性可変プーリよりも径が大きく、かつ、第1剛性可変プーリとベルト接続されているとともに、剛性調整部材と接続されており、かつ、剛性調整部材をゼンマイバネと同軸で回転させる第2剛性可変プーリと、を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the swing joint apparatus according to the third aspect, wherein the stiffness varying means rotates the one end of the mainspring spring around a spring center axis that is the central axis of the mainspring. And a drive motor that rotates the stiffness adjusting member coaxially with the mainspring via the first power transmission means. The first power transmission means is connected to the output shaft of the drive motor and rotates coaxially with the output shaft, and has a larger diameter than the first stiffness variable pulley and the first stiffness variable. A pulley is connected to the belt, and is connected to a stiffness adjusting member, and has a second stiffness variable pulley that rotates the stiffness adjusting member coaxially with the spring.
本発明の第5の発明は、第4の発明に記載の揺動関節装置であって、剛性調整部材は、ゼンマイバネと同軸で回転する調整部本体と、調整部本体と一体となって回転する外端接続部及び複数の拡径規制部と、を有する。外端接続部は、バネ中心軸線と平行に延びているとともにゼンマイバネの一端であるゼンマイバネの外周側の端部と接続されている。それぞれの前記拡径規制部は、ゼンマイバネの外周まわりにてバネ中心軸線と平行に延びている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the swing joint device according to the fourth aspect, wherein the stiffness adjusting member rotates integrally with the adjusting portion main body rotating coaxially with the mainspring and the adjusting portion main body. An outer end connecting portion and a plurality of diameter expansion restricting portions. The outer end connection portion extends in parallel with the spring center axis and is connected to an outer peripheral end portion of the mainspring spring which is one end of the mainspring spring. Each of the diameter expansion restricting portions extends in parallel with the spring center axis around the outer periphery of the spring.
本発明の第6の発明は、第5の発明に記載の揺動関節装置であって、それぞれの拡径規制部は、バネ中心軸線を挟んで外端接続部とは反対側に配置されている。 A sixth invention of the present invention is the swing joint device according to the fifth invention, wherein each of the diameter expansion restricting portions is disposed on the opposite side of the outer end connecting portion across the spring center axis. Yes.
本発明の第7の発明は、第5または第6の発明に記載の揺動関節装置であって、それぞれの前記拡径規制部は、軸状に構成されており、それぞれの前記拡径規制部には、それぞれの拡径規制部の軸線まわりに回転自在とされたローラが装着されている。 A seventh invention of the present invention is the swing joint device according to the fifth or sixth invention, wherein each of the diameter expansion restricting portions is configured in a shaft shape, and each of the diameter expansion restricting devices. Each part is provided with a roller that is rotatable about the axis of each diameter expansion restricting part.
第1の発明の構成においては、制御手段が、揺動運動部の揺動角度に応じて揺動運動部から見た弾性体の見かけ上の剛性を変更することで、弾性体から揺動運動部に出力されるエネルギーがリアルタイムで調整され、運動体の往復揺動運動が高効率でアシストされる。また、第1の発明の構成においては、減速機と弾性体と駆動モータのうちの少なくとも2つが並列配置されていることから、一方向への部材のかさばりが抑えられ、揺動関節装置が薄型化される。 In the configuration of the first invention, the control means changes the apparent rigidity of the elastic body viewed from the rocking motion unit according to the rocking angle of the rocking motion unit, so that the rocking motion from the elastic body. The energy output to the unit is adjusted in real time, and the reciprocating rocking motion of the moving body is assisted with high efficiency. In the configuration of the first invention, since at least two of the speed reducer, the elastic body, and the drive motor are arranged in parallel, the bulk of the member in one direction is suppressed, and the swing joint device is thin. It becomes.
第2の発明の構成においては、弾性体がゼンマイバネである。ゼンマイバネは、周知のとおり、一端の他端に対する正逆両方向への回転変位に応じて縮径あるいは拡径して弾性エネルギーを蓄積する。したがって、揺動関節装置では、コイルバネのように伸長方向の一方向への変位動作によってしか弾性エネルギーを蓄積できないバネを用いた場合とは異なり、揺動運動部の往復揺動運動に伴って減速機から入力される正逆両方向への回転動作に対応して弾性エネルギーを蓄積できる。また、ゼンマイバネは、上述のように、回転変位に応じて弾性エネルギーを蓄積する。したがって、揺動関節装置では、例えばコイルバネのように直動変位に応じて弾性エネルギーを蓄積するバネを用いた場合とは異なり、ゼンマイバネと減速機との接続機構において直線動作を回転動作に変更する機構が不要で当該接続機構が簡易に構成できる。したがって、揺動関節装置は小型化される。 In the configuration of the second invention, the elastic body is a spring. As is well known, the spring spring is reduced in diameter or expanded in accordance with rotational displacement in both forward and reverse directions with respect to the other end of one end and accumulates elastic energy. Therefore, unlike the case of using a spring that can store elastic energy only by a displacement operation in one direction of extension, such as a coil spring, the swing joint device decelerates along with the reciprocating swing motion of the swing motion unit. Elastic energy can be stored in response to rotational movement in both forward and reverse directions input from the machine. Further, as described above, the spring spring accumulates elastic energy according to the rotational displacement. Therefore, unlike the case of using a spring that accumulates elastic energy in accordance with the linear displacement, such as a coil spring, the swing joint device changes the linear motion to a rotational motion in the connection mechanism between the spring spring and the speed reducer. A mechanism is unnecessary, and the connection mechanism can be easily configured. Therefore, the swing joint device is reduced in size.
第3の発明の構成においては、揺動運動部とゼンマイバネとの間に減速機が介在されていることから、ゼンマイバネが出力するトルクが増幅されて揺動運動部に入力される。したがって、バネ定数が小さい比較的小型のゼンマイバネを採用でき、ゼンマイバネが回転変位する際にゼンマイバネを支える部材にかかる負荷が小さくなる。したがって、ゼンマイバネを小型化できるとともに、ゼンマイバネを支える部材点数を削減でき、揺動関節装置が小型化される。 In the configuration of the third aspect of the invention, since the speed reducer is interposed between the swinging motion part and the spring spring, the torque output from the spring spring is amplified and input to the swinging motion part. Therefore, a relatively small spring having a small spring constant can be employed, and the load applied to the member that supports the spring when the spring is rotationally displaced is reduced. Therefore, the mainspring can be downsized, the number of members supporting the mainspring can be reduced, and the swing joint device can be downsized.
第4の発明の構成においては、第2剛性プーリの径が第1剛性可変プーリの径よりも大きいため、駆動モータから出力されたトルクは、増幅されて剛性調整部材に伝達されてゼンマイバネに入力される。したがって、駆動モータのトルクを低減でき、駆動モータを小型化できるとともに、駆動モータの消費電流が低減される。 In the fourth aspect of the invention, since the diameter of the second rigid pulley is larger than the diameter of the first variable stiffness pulley, the torque output from the drive motor is amplified and transmitted to the rigidity adjusting member and input to the spring. Is done. Therefore, the torque of the drive motor can be reduced, the drive motor can be reduced in size, and the current consumption of the drive motor is reduced.
第5の発明の構成においては、剛性調整部が、ゼンマイバネの外周まわりにてバネ中心軸線と平行に延びた複数の拡径規制部を有する。各拡径規制部は、ゼンマイバネが拡径状態となったときに、ゼンマイバネの外周に接触してゼンマイバネの広がりを規制する。したがって、ゼンマイバネは、その変形が所定の範囲内に留められる。したがって、揺動関節装置においては、ゼンマイバネの変形のために確保すべきスペースを小さく設定でき、揺動関節装置が小型化される。 In the configuration of the fifth invention, the rigidity adjusting portion has a plurality of diameter expansion restricting portions extending in parallel with the spring center axis around the outer periphery of the mainspring spring. Each diameter expansion restricting part comes into contact with the outer periphery of the mainspring spring and restricts the expansion of the mainspring spring when the mainspring spring is in an expanded state. Therefore, the mainspring is deformed within a predetermined range. Therefore, in the swing joint device, a space to be secured for deformation of the mainspring can be set small, and the swing joint device is downsized.
第6の発明の構成においては、各拡径規制部が、バネ中心軸線を挟んで外端接続部とは反対側に配置されている。ゼンマイバネは拡径状態となったとき、バネ中心軸線を挟んで外周側の端部とは反対側の部位が径方向外方に広がる。したがって、各拡径規制部が、バネ中心軸線を挟んで外端接続部とは反対側に配置されていることで、ゼンマイバネの径方向外方への広がりが規制される。 In the configuration of the sixth aspect of the invention, each of the diameter expansion restricting portions is disposed on the side opposite to the outer end connecting portion with the spring center axis interposed therebetween. When the spring spring is in a diameter-expanded state, a portion on the opposite side of the end portion on the outer peripheral side with respect to the center axis of the spring spreads radially outward. Therefore, each of the diameter expansion restricting portions is disposed on the side opposite to the outer end connecting portion with the spring center axis interposed therebetween, thereby restricting the spring spring from expanding radially outward.
第7の発明の構成においては、各拡径規制部まわりにローラが装着されている。したがって、各拡径規制部は、ローラにてゼンマイバネの外周に接触して当該外周を円滑に周方向に案内しながら、ゼンマイバネの広がりを規制する。 In the configuration of the seventh invention, a roller is mounted around each diameter expansion restricting portion. Therefore, each diameter expansion restricting portion regulates the spread of the spring spring while contacting the outer periphery of the spring spring with the roller and smoothly guiding the outer periphery in the circumferential direction.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図1に示すアシスト装置1は、揺動関節装置の一例である。アシスト装置1は、人の歩行または歩行等の動作をアシストする。なお、各図に示すX方向、Y方向、及びZ方向は、アシスト装置1を装着したユーザUの前方向、左方向、及び上方向に対応している。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The
アシスト装置1は、図1に示すように、制御ボックス3と、剛性可変ユニット10と、を有する。制御ボックス3は、ユーザUの腰U1まわりに装着された第1装着具5に取付けられている。制御ボックス3は、ユーザUの腰U1の中央に配置されている。制御ボックス3には、後述の駆動モータ52を制御する制御手段9と、制御手段9及び駆動モータ52に電力を供給するバッテリ(図示省略)等が収容されている。
As shown in FIG. 1, the
剛性可変ユニット10は、図1に示すように、ユーザUの腰U1まわりに装着された第2装着具6に取付けられている。剛性可変ユニット10は、ユーザUの左脚側において、ユーザUの腰U1の側部に配置されている。剛性可変ユニット10は、板状のベース部材11を有する。ベース部材11は、一方の面がユーザUに対向し、他方の面がユーザUに対して外側を向いている。以下、ベース部材11において、ユーザUに対向する面を内向き面11a(図3参照)、ユーザUに対して外側を向いた面を外向き面11b(図1,2参照)と記す。ベース部材11は、その上部に取付用凸部19を有する。取付用凸部19は、前後方向に貫通された貫通孔19a(図4参照)を有する。この貫通孔19aに第2装着具6が挿通されている。なお、ベース部材11の両面11a,11bは、図示しないカバーで覆われている。
As shown in FIG. 1, the
剛性可変ユニット10、図1に示すように、出力リンク20(揺動運動部)を有する。出力リンク20は、ベース部材11から下方へ延びており、ユーザUの大腿部U2(運動体)の側部に沿って配置されている。出力リンク20の先端部は、上方に折り返されたユーザ装着部20aとなっている。ユーザ装着部20aは、ユーザUの大腿部U2まわりに装着された第3装着具7を挟み込んでいる。これによって、出力リンク20がユーザUの大腿部U2に装着されている。出力リンク20は、大腿部U2の往復揺動運動に応じて、後述の揺動中心軸線P1(図4参照)まわりにユーザUの前後方向に往復揺動運動する。
As shown in FIG. 1, the
ベース部材11は、図2,4に示すように、上述の出力リンク20、減速機30、入出力側動力伝達手段40(第2動力伝達手段)、ゼンマイバネ100(弾性体)、剛性可変手段50等、を保持している。剛性可変手段50は、駆動モータ52と、剛性調整動力伝達手段53(第1動力伝達手段)と、剛性調整部材80と、を有する。減速機30と、ゼンマイバネ100と、駆動モータ52とは、同軸に配置されることなく並列に配置されている。すなわち、減速機30の両入出力軸32,34と、ゼンマイバネ100の巻回の中心軸線であるバネ中心軸線P2と、駆動モータ52の出力軸であるモータ出力軸52aとは、互いに平行な位置関係にある。両入出力軸32,34、バネ中心軸線P2、及びモータ出力軸52aは、ベース部材11の厚み方向(ユーザに対して腰の側方)に延びている。なお、減速機30は、駆動モータ52の下方に位置している。ゼンマイバネ100は、減速機30及び駆動モータ52の後方に位置している。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
出力リンク20は、図3,4に示すように、取付部20aとは反対側の端部が接続部20bとなっている。接続部20bは、ベース部材11の内向き面11aの側に配置されている。詳細には、接続部20bは、内向き面11aが厚み方向に凹んで形成されたリンク収容凹部13に配置されている。接続部20bは、減速機30の第1入出力軸32(後述参照)に例えばボルトBにて直接接続されており、第1入出力軸32に対して相対回転不能である。出力リンク20は、第1入出力軸32の軸心を中心として、第1入出力軸32とともに往復揺動(回転)運動する。図4では、第1入出力軸32の軸心及び出力リンク20の揺動中心軸線に統一の符号P1を付している。揺動中心軸線P1は、ユーザの股関節に対応する位置にてユーザの腰の側方へ延びている。なお、ボルトB1は、揺動中心軸線P1上にて出力リンク20を第1入出力軸32に接続している。ボルトB1には、エンコーダ130(角度検出手段)の回転部が取付けられており、エンコーダ130の固定部はベース部材11に取付けられている(図示省略)。エンコーダ130は、出力リンクの揺動角度を検出する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
減速機30は、図4に示すように、同軸上に保持された第1入出力軸32及び第2入出力軸34と、第1入出力軸32まわりに形成された例えば矩形状の固定部36と、を有する。固定部36は、ベース部材11に設けられた減速機収容部14に固定されている。減速機収容部14は、固定部36に対応する形状にベース部材11が厚み方向に貫通された貫通孔であり、リンク収容凹部13と対向した位置に設けられている。第1入出力軸32はベース部材11の両面11a,11bに亘って配置され、第2入出力軸34はベース部材11の外向き面11bの側に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
減速機30は、両入出力軸32,34のうちの一方に入力された入力回転量を所定の変換比nに基づいて出力回転量に変換して他方から出力する。第1入出力軸32は、第2入出力軸34に対して、変換比nに基づいて減速されて回転する。第1入出力軸32の1回転に対して第2入出力軸はn(n>1)回転する。第1入出力軸32は、既に説明したとおり、出力リンク20と接続されている。第2入出力軸34は、この後説明するとおり、入出力側動力伝達手段40を介してゼンマイバネ100の内端102(後述参照)と接続されている。したがって、減速機30は、出力リンク20とゼンマイバネ100との間に介在されて、出力リンク20とゼンマイバネ100の内端102との一方から入力された入力回転量を変換比nに基づいて出力回転量に変換して他方に出力する。
The
入出力側動力伝達手段40は、図2,4に示すように、減速機側プーリ42と、バネ側プーリ44と、両プーリを接続するベルト46と、を有する。両プーリ42,44の径は同一である。両プーリ42,44は、ベース部材11の外向き面11bの側に配置されている。減速機側プーリ42は、第2入出力軸34に相対回転不能な状態で取付けられており、第2入出力軸34とともに同軸で回転する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the input / output side power transmission means 40 includes a speed
バネ側プーリ44は、図2,4に示すように、ゼンマイバネ100と対向して設けられており、かつ、ゼンマイバネ100に対してベース部材11とは反対側に設けられている。バネ側プーリ44の軸心には、支持軸110が貫通されている。支持軸110は、後述の剛性調整部材80によってバネ中心軸線P2と同軸に保持されている。バネ側プーリ44は、支持軸110によって、バネ中心軸線P2と同軸にて回転可能に支持されている。バネ側プーリ44は、ゼンマイバネ100と対向する側に面に、軸状の内端支持部44aを有する。内端支持部44aは、バネ側プーリ44の軸心から径方向に離れた位置にて、ゼンマイバネ100に向けて延びている。内端支持部44aは、ゼンマイバネ100の内端102に嵌め込まれており、内端102をバネ中心軸線P2まわりに回転させる(図8,9参照)。
As shown in FIGS. 2 and 4, the spring-
ゼンマイバネ100は、図2,4に示すように、ベース部材11の外向き面11bの側に配置されている。ゼンマイバネ100は、板バネを渦巻き状に成形したバネである。ゼンマイバネ100の内端102(内周側の端部)と外端104(外周側の端部)とはそれぞれ、バネ中心軸線P2方向に貫通された孔形状に巻回されている。内端102には、既に説明したとり、バネ側プーリ44の内端支持部44aが嵌め込まれている。外端104には、剛性調整部材80の外端接続部92b(後述参照)が嵌め込まれている。内端102と外端104とが支持されることで、ゼンマイバネ100はバネ中心軸線P2が一定の位置に保持されている。なお、上述の支持軸110は、ゼンマイバネ100とは接触していない。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
ゼンマイバネ100は、バネ中心軸線P2まわりに内端102と外端104とが相対的に反対方向へ回転されることで、図8に示す自由状態から径方向内方へ縮まった縮径状態、あるいは、自由状態から径方向外方へ拡がった拡径状態(図9,10参照)へと変形して、弾性エネルギーを蓄える。なお、自由状態にあるゼンマイバネ100には弾性エネルギーが蓄えられていない。内端102は、出力リンク20の揺動運動に応じて回転する。外端104は、後述のモータ出力軸52aの回転に応じて回転する。なお、モータ出力軸52aは、後述の剛性調整動力伝達手段53及び剛性調整部材80を介して、外端104と接続されている。外端104が内端102に対して回転されると、出力リンク20から見たゼンマイバネ100の見かけ上の剛性(ゼンマイバネのバネ力)が変更される。出力リンク20から見たゼンマイバネ100の見かけ上の剛性は、出力リンク20から見たゼンマイバネ100の見かけ上のバネ定数である。ゼンマイバネ100の回転の様子については、後で図8〜10を用いて詳しく説明する。
The
剛性調整部材80は、図2,4に示すように、ゼンマイバネ100に対してベース部材11の側に配置されている。剛性調整部材80は、調整部本体82と、調整部本体82と一体に設けられた接続用張出部92及び規制用張出部94と、を有する。調整部本体82は、段付き状に設けられた大円柱部84及び小円柱部86と、両円柱部84,86と同軸に設けられているとともに小円柱部86に連続する調整円盤部90と、を有する。大円柱部84は、ベース部材11に設けられた調整部材収容部16に配置されている。調整部材収容部16は、ベース部材11が厚み方向に貫通された円形の貫通孔である。調整部材収容部16には、例えばすべり軸受70が固定されている。すべり軸受70は、大円柱部84を回転可能に支持している。大円柱部84は、すべり軸受70から軸方向に退出不能である。小円柱部86は、ベース部材11から外向き面11bの側にはみ出して配置されている。調整円盤部90は、ゼンマイバネ100と対向している。なお、調整部本体82の軸心には、支持軸110が貫通されている。調整部本体82は、支持軸110をバネ中心軸線P2と同軸で保持している。調整部本体82は、支持軸110まわりにバネ中心軸線P2と同軸で回転する。なお、この後説明する接続用張出部92及び規制用張出部94は、調整部本体82と一体となって回転する。
The
調整円盤部90は、図5に示すように、その外周面から張り出した接続用張出部92及び規制用張出部94を有する。規制用張出部94は、3箇所に設けられている。各規制用張出部94は、それらの個々を第1規制用張出部94A、第2規制用張出部94B、第3規制用張出部94Cとして区別して説明する。各規制用張出部94A,94B,94Cの構成は同一である。各規制用張出部94A,94B,94Cは、図6に示すように、剛性調整部材80の軸心P3を挟んで接続用張出部92とは反対側に設けられている。詳細には、各規制用張出部94A,94B,94Cは、剛性調整部材80の軸心P3に対して直交するとともに接続用張出部92の張り出し方向に対して直交する仮想直線Wを挟んで接続用張出部92とは反対側に設けられている。第2規制用張出部94Bは、接続用張出部92と対称な位置関係にある。第1規制用張出部94A及び第3規制用張出部94Cは、第2規制用張出部94Bから周方向に例えば60度離れた位置に設けられている。なお、剛性調整部材80の軸心P3は、バネ中心軸線P2と一致している。
As shown in FIG. 5, the
接続用張出部92は、図5に示すように、接続用延長部92aと、外端接続部92bと、を有する。接続用延長部92aは、調整円盤部90の外周面から径方向に突出している。外端接続部92bは、接続用延長部92aからゼンマイバネ100の側へ突出した軸状部であり、バネ中心軸線P2と平行に延びている。外端接続部92bは、ゼンマイバネ100の外端104に嵌め込まれており、外端104をバネ中心軸線P2まわりに回転させる(図9,10参照)。
As shown in FIG. 5, the connecting
規制用張出部94は、図5に示すように、規制用延長部96と、拡径規制部98と、を有する。規制用延長部96は、調整円盤部90の外周面から径方向に突出している。規制用延長部96の先端は、ゼンマイバネ100の外周面よりも径方向外方に位置している。拡径規制部98は、規制用延長部96の先端からゼンマイバネ100の側へ突出した軸状部であり、バネ中心軸線P2と平行に延びている。拡径規制部98は、ゼンマイバネ100の外周まわりに配置されている。拡径規制部98は、図10に示すように、拡径状態となったゼンマイバネ100の外周面に接触して、ゼンマイバネ100の径方向外方への広がりを規制するように機能する。なお、拡径規制部98には、当該拡径規制部98の軸線まわりに回転自在とされたローラRが装着されている。ローラRは、拡径状態となったゼンマイバネ100の外周面を円滑に周方向に案内する。
As shown in FIG. 5, the
駆動モータ52は、図4に示すように、ベース部材11に設けられたモータ収容部18に固定されている。モータ収容部18は、駆動モータ52に対応する形状にベース部材11が厚み方向に貫通された貫通孔である。モータ出力軸52aは、ベース部材11の内向き面11aの側に突出している。モータ出力軸52aは、正逆両方向に回転する。モータ出力軸52aの回転は、制御手段9にて制御されている。モータ出力軸52aの回転は、この後説明する剛性調整動力伝達手段53を介して剛性調整部材80を回転駆動し、ゼンマイバネ100の外端104を回転させる。また、駆動モータ52には、図示しないエンコーダが取付けられている。
As shown in FIG. 4, the
剛性調整動力伝達手段53は、図3,4に示すように、第1剛性可変プーリ54と、第2剛性可変プーリ56と、両剛性可変プーリ54,56を接続するベルト58と、を有する。第1剛性可変プーリ54は、ベース部材11の内向き面11aの側に配置されており、駆動モータ52と対向している。第1剛性可変プーリ54は、モータ出力軸52aに相対回転不能な状態で取付けられており、モータ出力軸52aとともに同軸で回転する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the stiffness adjusting power transmission means 53 includes a first stiffness
第2剛性可変プーリ56は、ベース部材11の内向き面11aの側に配置されており、剛性調整部材80と対向している。第2剛性可変プーリ56は、その軸心に、支持軸110が貫通されている。第2剛性可変プーリ56は、支持軸110によって剛性調整部材80と同軸かつ回転可能に支持されている。第2剛性可変プーリ56は、剛性調整部材80と対向する側の面に、軸状の接続部56aを有する。接続部56aは、第2剛性可変プーリ56の軸心から径方向に離れた位置にて、剛性調整部材80に向けて延びている。接続部56aは、剛性調整部材80の大円柱部84に設けられた接続孔84aに嵌め込まれている。接続部56aは、支持軸110まわりに剛性調整部材80を回転させる。
The second
第2剛性可変プーリ56は、第1剛性可変プーリ54よりも径が大きい。したがって、駆動モータ52のトルクは、増幅されて剛性調整部材80に伝達されてゼンマイバネ100に入力される。したがって、駆動モータ52のトルクは少なくてよく、駆動モータ52を小型化できるとともに、駆動モータ52の消費電流が抑えられる。
The second stiffness
アシスト装置1の動作について説明する。ユーザUの歩行に伴う出力リンク20の往復揺動運動は、減速機30及び入出力側動力伝達手段40を介してゼンマイバネ100に入力され、ゼンマイバネ100の内端102を回転させる。この回転の様子については、後で図8〜10を用いて説明する。内端102が回転すると、ゼンマイバネ100には、出力リンク20の揺動角度に応じた弾性エネルギーが蓄積される。この後、ゼンマイバネ100は、内端102の回転変位を解消するように復帰方向へ回転することで、自身に蓄積された弾性エネルギーを出力リンク20に向けて放出する。ゼンマイバネ100の復帰方向への回転は、減速機30及び入出力側動力伝達手段40を介して出力リンク20に出力され、出力リンク20を揺動させる。この揺動は、ユーザUの歩行(ユーザUの大腿部U2の揺動運動)をアシストする。このように、アシスト装置1では、ユーザUの大腿部U2の往復揺動運動に応じて弾性エネルギーをゼンマイバネ100に蓄積するエネルギー蓄積モードと、ゼンマイバネ100に蓄積した弾性エネルギーを放出してユーザUの大腿部U2の往復揺動運動を支援するエネルギー放出モードと、が交互に繰り返される。なお、制御手段9は、出力リンク20の揺動角度に応じて、出力リンク20から見たゼンマイバネ100の見かけ上の剛性をリアルタイムで変更させる。すなわち、制御手段9は、エンコーダ130にて検出された出力リンク20の揺動角度に応じてモータ出力軸52aを回転させる。モータ出力軸52aを回転は、剛性調整動力伝達手段53を介して剛性調整部材80を回転駆動し、ゼンマイバネ100の外端104を回転させる。この結果、出力リンク20から見たゼンマイバネ100の見かけ上の剛性が変更される。外端104の回転の様子については、この後で図8〜10を用いて説明する。制御手段9は、ユーザUの大腿部U2の往復揺動運動に要するユーザ自身の駆動エネルギーが常に最小となるようにゼンマイバネ100の見かけ上の剛性を変更させる。
The operation of the
出力リンク20の往復揺動運動に伴うゼンマイバネ100の回転変位の様子について説明する。図7は、出力リンク20が往復揺動運動する様子を示している。出力リンク20が、図7の実線にて示す揺動基準位置にあるとき、ゼンマイバネ100は、図8に示す自由状態にある。図8に示す基準線FFは、バネ中心軸線P2と内端102とを通る仮想直線であり、内端102の基準位置を示している。また、基準線FFは、バネ中心軸線P2と外端104とを通る仮想直線であり、外端104の基準位置を示している。なお、図8〜10では、剛性調整部材80に関して、拡径規制部98及び外端接続部92bのみを概略的に示している。
A state of rotational displacement of the
図7の点線は、出力リンク20が揺動基準位置から時計回り方向(前方)に揺動角度θだけ揺動した状態を示している。この出力リンク20の揺動に応じて、ゼンマイバネ100の内端102は、図9に示すように、基準位置から時計回り方向に回転角度n・θだけ回転する。既に説明したとおり、nは、減速機30の変換比である。なお、図9では、駆動モータ52が駆動されておらず、外端104が基準位置にある。図9に示す状態においては、内端102に、回転角度n・θに応じたトルクが反時計回り方向へ働く。このトルクは、出力リンク20を反時計回り方向(後方)に揺動させて、ユーザの歩行をアシストする。なお、出力リンク20の揺動に応じてゼンマイバネ100の内端102が反時計回り方向に回転した場合には、内端102に時計回り方向のトルクが働き、出力リンク20が時計回り方向(前方)に揺動される。
The dotted line in FIG. 7 shows a state in which the
図10は、図9に示す状態に対して、駆動モータ52が駆動されて、外端104が基準位置から反時計回りに方向に回転角度θ1だけ回転した状態を表している。図10に示す状態においては、内端102に、回転角度n・θと回転角度θ1とを足し合わせた分のトルクが、反時計回り方向に働く。このトルクが出力リンク20に出力されて、ユーザの歩行をアシストする。図10に示す状態においては、外端104が内端102に対して回転変位されることで、図9に示す状態に対して、出力リンク20から見た見かけ上の剛性が変更されている。したがって、図10に示す状態にいては、ゼンマイバネ100に蓄積される弾性エネルギーが図9に示す状態とは異なる。なお、図9に示す状態に対して、外端104が基準位置から時計回り方向に回転角度θ1だけ回転した場合には、内端102に、回転角度n・θから回転角度θ1を減じた分のトルクが働く。
FIG. 10 shows a state in which the
図10に示すように、各拡径規制部98は、拡径状態となったゼンマイバネ100の外周面に接触して、ゼンマイバネ100の径方向外方への広がりを規制する。したがって、ゼンマイバネ100は、その変形が所定の範囲内に留められる。そのため、剛性可変ユニット10においては、ゼンマイバネ100の変形のために確保するスペースを小さく設定できる。したがって、剛性可変ユニット10は、小型化される。
As shown in FIG. 10, each diameter
各拡径規制部98は、図10に示すように、バネ中心軸線P2を挟んで外端接続部92bとは反対側に配置されている。図10に示すように、ゼンマイバネ100は拡径状態となったとき、バネ中心軸線P2を挟んで外端104とは反対側の部位が径方向外方に広がる。したがって、各拡径規制部98が、バネ中心軸線P2を挟んで外端接続部92bとは反対側に配置されていることで、ゼンマイバネ100の径方向外方への広がりは確実に規制される。
As shown in FIG. 10, each diameter
各拡径規制部98には、ローラRが装着されている。したがって、各拡径規制部98は、ローラRにてゼンマイバネ100の外周面に接触して当該外周面を円滑に周方向に案内しながら、ゼンマイバネ100の広がりを規制する。
Each diameter
アシスト装置1は以上のように構成されている。上述の構成においては、制御手段9が、出力リンク20の揺動角度に応じて出力リンク20から見たゼンマイバネ100の見かけ上の剛性をリアルタイムに変更することで、ゼンマイバネ100から出力リンク20に出力されるエネルギーがリアルタイムで調整され、ユーザUの大腿部U2の往復揺動運動が高効率でアシストされる。
The
上述の構成においては、ユーザUの腰U1の側部に面して配置されたベース部材11に対して、減速機30とゼンマイバネ100と駆動モータ52とが並列配置されている(図1参照)ことから、ユーザUの腰U1の側方へ向けた部材のかさばりが抑えられ、剛性可変ユニット10がユーザUの腰U1から側方に薄型化される。
In the above-described configuration, the
上述の構成においては、弾性体としてゼンマイバネ100が採用されている。ゼンマイバネ100は、内端102の外端104に対する正逆両方向への回転変位に応じて縮径あるいは拡径して弾性エネルギーを蓄積する。したがって、剛性可変ユニット10では、コイルバネのように伸長方向の一方向への変位動作によってしか弾性エネルギーを蓄積できないバネを用いた場合とは異なり、出力リンク20の往復揺動運動に伴って減速機30から入力される正逆両方向への回転動作に対応して弾性エネルギーを蓄積できる。また、ゼンマイバネ100は、上述のように、回転変位に応じて弾性エネルギーを蓄積する。したがって、剛性可変ユニット10では、例えばコイルバネのように直動変位に応じて弾性エネルギーを蓄積するバネを用いた場合とは異なり、ゼンマイバネ100と減速機30との接続機構において直線動作を回転動作に変更する機構が不要で当該接続機構が減速機側プーリ42とバネ側プーリ44とベルト46で簡易に構成できる。したがって、剛性可変ユニット10は小型化される。
In the above-described configuration, the
上述の構成においては、出力リンク20とゼンマイバネ100との間に減速機30が介在されていることから、ゼンマイバネ100が出力するトルクが増幅されて出力リンク20に入力される。したがって、バネ定数が小さい比較的小型のゼンマイバネ100を採用でき、ゼンマイバネ100が回転変位する際にゼンマイバネ100を支える部材にかかる負荷が小さくなる。したがって、ゼンマイバネ100を小型化できるとともに、ゼンマイバネ100を支える部材点数を削減でき、剛性可変ユニット10が小型化される。
In the above configuration, since the
以上は、本発明を実施するための形態を図面に関連して説明したが、本発明は上述の実施形態にて説明した構造、構成、外観、形状等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。 The embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the structure, configuration, appearance, shape, and the like described in the above embodiments. Various changes, additions, and deletions are possible without departing from the scope of the present invention.
減速機30とゼンマイバネ100と駆動モータ52とは、これらの3つのうち2つのみを並列に配置するように構成してもよい。例えば、減速機30とゼンマイバネ100とを同軸で配置し、減速機30とゼンマイバネ100とに対して駆動モータ52を並列で配置してもよい。この場合、入出力側動力伝達手段40が廃止されるとともに、減速機30とゼンマイバネ100とを直接接続できる。
The
駆動モータ52とゼンマイバネ100とを同軸で配置し、駆動モータ52とゼンマイバネ100とに対して減速機30を並列で配置してもよい。この場合、剛性調整動力伝達手段53が廃止される。そして、駆動モータ52とゼンマイバネ100とは剛性調整部材80を介して接続される。
The
駆動モータ52と減速機30とを同軸で配置し、ゼンマイバネ100のみを駆動モータ52と減速機30とに対して並列で配置してもよい。なお、減速機30と出力リンク20とを並列に配置し、減速機30と出力リンク20とを、直接ではなく、適宜の動力伝達手段(第3動力伝達手段)を介して接続してもよい。この場合、減速機30の両入出力軸32,34と、出力リンク20の揺動中心軸線と、は平行な位置関係になる。
The
アシスト装置1を構成する各部材は、上述の実施形態と同様に機能すれば、構造、構成、外観、形状等を自由に変更可能である。
If each member which comprises the
アシスト装置は、ユーザUの右脚側に配置して使用してもよい。この場合のアシスト装置の構成は、上述の実施形態に示した構成に対して左右対称とされる。アシスト装置は、左右の両脚のそれぞれに対して装着してもよい。 The assist device may be arranged and used on the right leg side of the user U. The configuration of the assist device in this case is bilaterally symmetric with respect to the configuration shown in the above-described embodiment. The assist device may be attached to each of the left and right legs.
弾性体は、ゼンマイバネ100に限定されるものではなく、上述のエネルギー蓄積モードとエネルギー放出モードとを交互に繰り返すことができるものであれば、どのようなものでもよい。
The elastic body is not limited to the
拡径規制部98の数は、3つに限定されるものではなく、いくつであってもよい。拡径規制部98の配置は、図6に示す仮想直線W(バネ中心軸線P2)を挟んで外端接続部92bとは反対側であればよく、上述の実施形態で示した配置に限定されるものではない。
The number of diameter
本発明の揺動関節装置は、上述のアシスト装置1に限定されるものではなく、周期的な揺動運動をする関節を制御する装置であれば、如何なる装置であってもよい。
The swing joint device of the present invention is not limited to the assist
1 アシスト装置(揺動関節装置)
9 制御手段
20 出力リンク(揺動運動部)
30 減速機
32 第1入出力軸
34 第2入出力軸
40 入出力側動力伝達手段(第2動力伝達手段)
50 剛性可変手段
52 駆動モータ
52a モータ出力軸
53 剛性調整動力伝達手段(第1動力伝達手段)
54 第1剛性可変プーリ
56 第2剛性可変プーリ
80 剛性調整部材
82 調整部本体
92b 外端接続部
98 拡径規制部
100 ゼンマイバネ(弾性体)
102 内端
104 外端
130 エンコーダ(角度検出手段)
n 変換比
P2 バネ中心軸線
R ローラ
1 Assist device (oscillating joint device)
9 Control means 20 Output link (oscillating motion part)
30
50 Stiffness variable means 52
54 1st rigidity
102
n Conversion ratio P2 Spring center axis R Roller
Claims (7)
往復揺動運動の中心となる揺動中心まわりに揺動する揺動運動部と、
前記揺動運動部の揺動角度に応じて前記エネルギーを蓄積するまたは前記エネルギーを放出する前記弾性体と、
駆動モータを有するとともに前記揺動運動部から見た前記弾性体の見かけ上の剛性を可変とする剛性可変手段と、
前記揺動角度を検出する角度検出手段と、
前記角度検出手段にて検出した前記揺動角度に応じて前記剛性可変手段を制御して、前記揺動運動部から見た前記弾性体の前記見かけ上の剛性を調整する制御手段と、
前記揺動運動部と前記弾性体との間に介在されて、前記揺動運動部と前記弾性体との一方から入力された入力回転量を所定の変換比に基づいて出力回転量に変換して他方に出力する減速機と、を有し、
前記減速機と前記弾性体と前記駆動モータとの3つは、すべてが同軸となるように配置されることなく少なくとも2つが並列に配置されている、
揺動関節装置。 Connected to a moving body that reciprocally oscillates, an energy storage mode in which energy is stored in the elastic body by the movement of the moving body, and the movement of the moving body is supported by releasing the energy stored in the elastic body. An oscillating joint device that alternately repeats the energy release mode,
An oscillating motion part that oscillates about an oscillation center that is the center of reciprocating oscillating movement;
The elastic body that accumulates the energy or releases the energy according to a rocking angle of the rocking motion unit;
A stiffness varying means having a drive motor and varying the apparent stiffness of the elastic body as seen from the rocking motion section;
Angle detecting means for detecting the swing angle;
Control means for controlling the stiffness variable means according to the swing angle detected by the angle detection means to adjust the apparent stiffness of the elastic body as seen from the swing motion part;
An input rotation amount that is interposed between the swinging motion unit and the elastic body and is input from one of the swinging motion unit and the elastic body is converted into an output rotation amount based on a predetermined conversion ratio. And a speed reducer that outputs to the other
Three of the speed reducer, the elastic body and the drive motor are arranged in parallel without being arranged so as to be all coaxial,
Swing joint device.
前記弾性体は、ゼンマイバネであり、
前記揺動運動部から見た前記弾性体の前記見かけ上の剛性は、前記揺動運動部から見た前記ゼンマイバネの見かけ上のバネ定数である、
揺動関節装置。 The oscillating joint device according to claim 1,
The elastic body is a spring spring,
The apparent rigidity of the elastic body viewed from the swinging motion part is an apparent spring constant of the spring spring viewed from the swinging motion part.
Swing joint device.
前記減速機は、同軸にて回転する2つの入出力軸を有するとともに、一方の前記入出力軸に入力された前記入力回転量を前記変換比に基づいて前記出力回転量に変換して他方の前記入出力軸から出力し、
前記剛性可変手段は、前記ゼンマイバネの一端と接続されているとともに、前記駆動モータが前記ゼンマイバネと並列に配置されている場合は、第1動力伝達手段を有し、
前記ゼンマイバネの他端と、前記減速機の一方の前記入出力軸と、が直接あるいは第2動力伝達手段を介して接続されており、
前記減速機の他方の前記入出力軸と、前記揺動運動部と、が直接あるいは第3動力伝達手段を介して接続されており、
前記減速機の前記変換比は、前記ゼンマイバネの他端の側となる一方の前記入出力軸の回転量に対して、前記揺動運動部の側となる他方の前記入出力軸の回転量のほうが減少するように設定されている、
揺動関節装置。 The swing joint device according to claim 2,
The speed reducer has two input / output shafts rotating on the same axis, and converts the input rotation amount input to one of the input / output shafts into the output rotation amount based on the conversion ratio. Output from the input / output shaft,
The rigidity varying means is connected to one end of the mainspring and has a first power transmission means when the drive motor is arranged in parallel with the mainspring.
The other end of the mainspring and the one input / output shaft of the speed reducer are connected directly or via a second power transmission means,
The other input / output shaft of the speed reducer and the swinging motion part are connected directly or via third power transmission means,
The conversion ratio of the speed reducer is such that the rotation amount of the other input / output shaft on the side of the oscillating motion part is relative to the rotation amount of the one input / output shaft on the other end side of the mainspring spring. Is set to decrease,
Swing joint device.
前記剛性可変手段は、前記ゼンマイバネの一端を前記ゼンマイバネの中心軸線であるバネ中心軸線まわりに回転させる剛性調整部材と、
前記第1動力伝達手段を介して前記剛性調整部材を前記ゼンマイバネと同軸で回転駆動させる前記駆動モータと、を有し、
前記第1動力伝達手段は、前記駆動モータの出力軸と接続されているとともに前記出力軸と同軸で回転する第1剛性可変プーリと、
前記第1剛性可変プーリよりも径が大きく、かつ、前記第1剛性可変プーリとベルト接続されているとともに、前記剛性調整部材と接続されており、かつ、前記剛性調整部材を前記ゼンマイバネと同軸で回転させる第2剛性可変プーリと、を有する、
揺動関節装置。 The swing joint device according to claim 3,
The stiffness varying means is a stiffness adjusting member that rotates one end of the spring spring around a spring center axis that is a center axis of the spring.
The drive motor for rotating the rigidity adjusting member coaxially with the mainspring via the first power transmission means;
The first power transmission means is connected to an output shaft of the drive motor and rotates coaxially with the output shaft.
The diameter is larger than that of the first variable stiffness pulley, and the belt is connected to the first variable stiffness pulley and connected to the stiffness adjusting member, and the stiffness adjusting member is coaxial with the mainspring spring. A second variable stiffness pulley that rotates.
Swing joint device.
前記剛性調整部材は、前記ゼンマイバネと同軸で回転する調整部本体と、前記調整部本体と一体となって回転する外端接続部及び複数の拡径規制部と、を有し、
前記外端接続部は、前記バネ中心軸線と平行に延びているとともに前記ゼンマイバネの一端である前記ゼンマイバネの外周側の端部と接続されており、
それぞれの前記拡径規制部は、前記ゼンマイバネの外周まわりにて前記バネ中心軸線と平行に延びている、
揺動関節装置。 The swing joint device according to claim 4,
The rigidity adjustment member includes an adjustment unit main body that rotates coaxially with the mainspring, an outer end connection unit that rotates integrally with the adjustment unit main body, and a plurality of diameter expansion restriction units,
The outer end connecting portion extends in parallel with the spring central axis and is connected to an outer peripheral end of the mainspring which is one end of the mainspring,
Each of the diameter expansion restricting portions extends in parallel with the spring center axis around the outer periphery of the mainspring spring.
Swing joint device.
それぞれの前記拡径規制部は、前記バネ中心軸線を挟んで前記外端接続部とは反対側に配置されている、
揺動関節装置。 The swing joint device according to claim 5,
Each of the diameter expansion restricting portions is disposed on the opposite side to the outer end connecting portion with the spring center axis interposed therebetween.
Swing joint device.
それぞれの前記拡径規制部は、軸状に構成されており、
それぞれの前記拡径規制部には、それぞれの前記拡径規制部の軸線まわりに回転自在とされたローラが装着されている、
揺動関節装置。
The swing joint device according to claim 5 or 6,
Each of the diameter expansion restricting portions is configured in a shaft shape,
Each of the diameter expansion restriction portions is equipped with a roller that is rotatable around the axis of each of the diameter expansion restriction portions.
Swing joint device.
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