JP6174107B2 - 駆動伝達装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動伝達装置に関し、更に詳しくは、駆動装置の構造形態に係る駆動伝達装置に関する。
駆動装置の駆動方式はリニア伝動或いは回転伝動に分けられる。図１は従来の関節式のメカニカルアーム１０のアーム部であり、メカニカルアーム１０には駆動源１１が内設され、駆動源１１はクランク１２に連動させるように連結され、クランク１２はさらに受動装置１３に連動させるように連結され、受動装置１３が駆動されて回転を行うことで工作端となる。
ここで、クランク１２は順に連結される連動部１２３と、ハンドル１２２と、駆動伝達部１２１とを備え、駆動伝達部１２１の直径は連動部１２３の直径より小さく、連動部１２３及び駆動伝達部１２１は同心の位置に配置され、ハンドル１２２の二端は同様に中心角の位置にそれぞれ接続される。ここでの同じ中心角の位置とは、連動部１２３及び駆動伝達部１２１が同心の状態におかれる位置を指す。
しかしながら、上述のクランク１２のハンドル１２２の二端は同じ中心角に位置され、即ち、ハンドル１２２が連動部１２３と駆動伝達部１２１との間の最も外周の位置に延伸される。このため、メカニカルアーム１０内で配線を行う場合、回路はハンドル１２２の片側のみに配置され、受動装置１３の回転角度の範囲が制限され、線材の磨耗も増える。
中空型減速機の使用では、中空軸の直径が制限されて配線可能な空間が縮減され、大きな直径の中空軸の減速機により配線を行う場合、メカニカルアーム全体の外形が大きくなり過ぎ、コストも高騰するといった問題があった。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本発明の駆動伝達装置の提案に到った。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、駆動伝達装置を提供する。即ち、従来の駆動伝達装置のクランクでは配線が制限され、運動範囲も制限され、線材の磨耗も増え、適用性に優れないという欠点を改善させることを主目的とする。
上述した課題を解決し、上記目的を達成するため本発明に係る駆動伝達装置は、駆動源と、一端が前記駆動源に連結されて前記駆動源により連動されて回転を行うクランク軸であって、前記クランク軸は順に成形される駆動伝達部、ハンドル及び連動部で構成され、前記ハンドルの二端は前記駆動伝達部及び前記連動部にそれぞれ連結され、前記駆動伝達部及び前記連動部の自由端の端面は面積中心をそれぞれ有し、前記駆動伝達部の面積中心は前記連動部の面積中心と同心であり、２つの前記面積中心を中心点として虚円が形成され、前記ハンドルの二端は前記虚円の異なる中心角の位置に接続され、且つ前記ハンドルは第一連結段、延伸段及び第二連結段に順に区分され、前記第一連結段は前記駆動伝達部に連結され、前記第二連結段は前記連動部に連結され、前記延伸段は前記第一連結段と前記第二連結段との間に連結されることと、前記クランク軸の他端に連結されて前記クランク軸により連動される受動装置とを備えることを特徴とする。
本発明は主に駆動源の動力を伝動させて受動装置を連動させて回転させるクランク軸の構造形態を改変させることで、クランク軸のハンドルの二端が駆動伝達部及び連動部の異なる中心角の位置に接続され、ハンドルの二側に空間を発生させて線材を通過させ、配線の自由度を高め、駆動回転の角度の範囲も拡げる。
従来の駆動伝達装置がメカニカルアームに用いられる概略図である。 本発明の駆動伝達装置がメカニカルアームに用いられる傾斜の概略図である。 本発明の一実施形態に係る駆動伝達装置のクランク軸を示す外観斜視図である。 図３の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る駆動伝達装置のクランク軸を示す平面図である。 本発明のさらなる他の実施形態に係る駆動伝達装置のクランク軸を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る駆動伝達装置のクランク軸の連動部が矩形となる図である。 図７に示す端面の上面図である。 本発明の駆動伝達装置が垂直式関節ロボットに応用される配置図である。 本発明の駆動伝達装置が水平式関節ロボットに応用される配置図である。 本発明の駆動伝達装置が水平式関節ロボットに応用される他の配置図である。 本発明の駆動伝達装置が水平式関節ロボットに応用されるさらなる他の配置図である。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
第１実施形態
本発明の実施形態について図２から図１２を参照しながら、説明する。
本発明の駆動伝達装置は、回転を行う駆動伝達軸２１を有する駆動源２０と、一端が駆動源２０の駆動伝達軸２１に連結されて駆動源２０に連動されて回転を行うクランク軸３０とを備える。本実施形態に係る駆動源２０は、ベルト２２が駆動伝達軸２１に巻回されることでクランク軸３０との連結を形成させる。なお、クランク軸３０は順に成形される駆動伝達部３１、ハンドル３２及び連動部３３で構成される。本実施形態に係る駆動伝達部３１及び連動部３３は共に円形構造であるがこれに限定されず、共にあらゆる幾何学形状でもよい。また、図７及び図８には連動部３３が矩形を呈する実施態様を図示する。
駆動伝達部３１及び連動部３３の自由端の端面には面積中心をそれぞれ有し、駆動伝達部３１の面積中心Ｏ３１及び連動部３３の面積中心Ｏ３３が接続されて軸方向Ｘが定義される。駆動伝達部３１の面積中心Ｏ３１及び連動部３３の面積中心Ｏ３３は同心で間隔をあけて設置され、ハンドル３２の二端は駆動伝達部３１及び連動部３３にそれぞれ接続される。
駆動伝達部３１の面積中心Ｏ３１及び連動部３３の面積中心Ｏ３３は同心の状態では、面積中心Ｏ３１及び面積中心Ｏ３３を中心点として虚円Ｃが形成され、ハンドル３２の二端は虚円Ｃの異なる中心角の位置に接続される。
ハンドル３２は第一連結段３２１、延伸段３２２及び第二連結段３２３に順に区分され、第一連結段３２１は駆動伝達部３１に連結され、第二連結段３２３は連動部３３に連結され、延伸段３２２は第一連結段３２１と第二連結段３２３との間に連結される。
図８によると、ハンドル３２が駆動伝達部３１の一端に連結される範囲はＣ１の中心角の範囲内に位置され、ハンドル３２が連動部３３の一端に連結される範囲はＣ２の中心角の範囲内に位置され、且つ中心角Ｃ１及び中心角Ｃ２の範囲は完全には重畳されない。
さらに、本発明に係るハンドル３２は二端が駆動伝達部３１及び連動部３３の異なる中心角の位置に接続される必要条件下では、図３〜図６に示す異なる形態の改変を更に有する。図３及び図４に示す第一連結段３２１及び第二連結段３２３は共に弧状に延伸され、延伸段３２２は斜線を呈して延伸される。
本実施形態では、延伸段３２２の延伸線及び軸方向Ｘは夾角θを有し、夾角θは４５度より小さい。本実施形態は、特に夾角θが４５度より小さく設けられ、主にクランク軸３０が捩じれて負荷が超過した場合、クランク軸３０には最大引張力の面に垂直に沿って破裂が発生し、即ち、クランク軸３０の軸心線４５度に沿って破裂が発生する。このため、本発明の延伸段３２２は４５度より小さい態様に配置され、破壊の発生を減らす。
図５に示す第一連結段３２１、第二連結段３２３及び延伸段３２２は共に弧状に延伸され、且つハンドル３２が複数の曲率値を発生させる。これらの曲率値は正数値及び負数値を同時に含む。また、図６に示すように、第一連結段３２１及び第二連結段３２３は直線段の表面及び曲線段の表面を同時に含む態様に成形され、延伸段３２２が弧状態様を呈する。
受動装置４０はクランク軸３０の他端に連結されると共にクランク軸３０により連動される。本発明は様々な回転駆動の目的を有する機構に適用され、且つ主に本発明に係るハンドル３２の二端が駆動伝達部３１及び連動部３３の異なる中心角の位置に接続されることで、ハンドル３２が駆動伝達部３１と連動部３３との間の空間の最も外周縁の位置に延伸されず、ハンドル３２が駆動伝達部３１と連動部３３との間の空間の最も外周縁の位置から内に延伸されるため、ハンドル３２の二側に空間が発生し、これにより線材Ｌにハンドル３２を通過させて駆動伝達部３１に穿通させる。
本発明の実施形態の構造配置に基づくと、線材Ｌの配置はハンドル３２の二側に穿設され、配線の自由度を高める。線材Ｌが配置される空間の制限が低下し、同時に回転角度の範囲が広がる。
図３〜図６に示す各実施形態は、共に上述の主要な技術的特徴を備えて同じ効果を有する。図３及び図４の実施形態では、さらにハンドル３２の第一連結段３２１及び第二連結段３２３が共に弧状に設置され、これによりハンドル３２と駆動伝達部３１及び連動部３３との連結箇所が円滑な面になり、クランク軸３０の回転により線材Ｌと接触されて摩擦される場合に両者の間の摩擦力が大幅に低減され、線材Ｌの損耗率及びメンテナンスコストが減少する。
図５に示すように、第一連結段３２１及び第二連結段３２３が弧状に設置されるほか、さらに延伸段３２２も弧状に設置される。このため、クランク軸３０を通過させる線材Ｌが接触される面が共に円滑な面であり、線材Ｌに対する保護能力をさらに高める。
図６に示すように、第一連結段３２１及び第二連結段３２３が直線表面及び曲線表面を同時に含む態様に設けられ、第一連結段３２１及び第二連結段３２３の直線表面がリニアガイドを発揮させ、線材Ｌの移動方向に対して制限及びガイドを行う使用状態に適用される。
本発明の好ましい実施形態に係る駆動伝達装置は、駆動回転が必要な各種の設備に適用される。図２及び図９に示にように、本発明の実施形態に係る駆動伝達装置は、垂直関節式ロボットアームに内設されて受動装置４０を駆動させて回転させる。
図２によれば、アーム内部の空間が制限されるため、他の駆動源２０及びクランク軸３０が相互に平行する位置に設置され、駆動源２０とクランク軸３０との間はベルト２２により連結される。ただし、空間が許せば、図７に示すように、駆動源２０及びクランク軸３０が同軸で配置される状態になる。また、図９では、本発明の実施形態が異なる軸節位置に運用される態様を図示し、且つ異なる配置によって線材Ｌの配置に異なるオプションを提供する。
図１０乃至図１２は、本発明の実施形態が水平関節式ロボットに適用される使用状態を図示する。同様に、空間の配置に基づいて駆動源２０及びクランク軸３０が異なる配置になる。
結論として、本発明の実施形態に係る駆動伝達装置は、主に駆動源２０の動力を伝動させて受動装置４０を連動させて回転させるクランク軸３０の構造形態を改変させることで、クランク軸３０のハンドル３２の二端を駆動伝達部３１及び連動部３３の異なる中心角の位置に接続させ、これにより、ハンドル３２の二側に空間が発生して線材Ｌを通過させ、配線の自由度を高め、駆動回転の角度の範囲を広げる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
１０ メカニカルアーム
１１ 駆動源
１２ クランク
１２１ 連動部
１２２ ハンドル
１２３ 駆動伝達部
１３ 受動装置
２０ 駆動源
２１ 駆動伝達軸
２２ ベルト
３０ クランク軸
３１ 駆動伝達部
３２ ハンドル
３２１ 第一連結段
３２２ 延伸段
３２３ 第二連結段
３３ 連動部
４０ 受動装置
Ｌ 線材
Ｃ 虚円
Ｃ１ 中心角
Ｃ２ 中心角
Ｘ 軸方向
Ｏ３１ 面積中心
Ｏ３３ 面積中心
θ 夾角

Claims (5)

  1. 駆動源と、
    一端が前記駆動源に連結されて前記駆動源により連動されて回転を行うクランク軸であって、前記クランク軸は順に成形される駆動伝達部、ハンドル及び連動部で構成され、前記ハンドルの二端は前記駆動伝達部及び前記連動部にそれぞれ連結され、前記駆動伝達部及び前記連動部の自由端の端面は面積中心をそれぞれ有し、前記駆動伝達部の面積中心は前記連動部の面積中心と平面視同心であり、２つの前記面積中心を平面視中心点として虚円が形成され、前記ハンドルの前記駆動伝達部に連結される範囲と前記連動部に連結される範囲の前記虚円の中心角の範囲は完全には重畳せず、且つ前記ハンドルは第一連結段、延伸段及び第二連結段に順に区分され、前記第一連結段は前記駆動伝達部に連結され、前記第二連結段は前記連動部に連結され、前記延伸段は前記第一連結段と前記第二連結段との間に連結されるクランク軸と、
    前記クランク軸の他端に連結されて前記クランク軸により連動される受動装置と、を備えることを特徴とする、
    駆動伝達装置。
  2. 前記クランク軸の前記ハンドルの第一連結段及び前記第二連結段は弧状に延伸されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動伝達装置。
  3. 前記クランク軸の前記ハンドルの前記延伸段は斜線に延伸され、前記駆動伝達部の面積中心から前記連動部の面積中心を接続する方向を軸方向と定義し、前記延伸段の前記第一連結段から前記第二連結段方向への延伸線及び軸方向は側面視夾角を有し、前記夾角は４５度より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の駆動伝達装置。
  4. 前記クランク軸の前記ハンドルの前記第一連結段、前記第二連結段及び前記延伸段は共に弧状に延伸され、且つ前記ハンドルの弧が複数の曲率値を発生させ、これら前記曲率値は正数値及び負数値を同時に含むことを特徴とする、請求項１に記載の駆動伝達装置。
  5. 前記クランク軸の前記ハンドルの前記第一連結段及び前記第二連結段は一方の側辺を直線状に成形するとともに他方の側辺を曲線状に成形し、延伸段は弧状態様であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動伝達装置。
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