JP6565090B2 - 回転構造、アシストシステム、および、ロボット - Google Patents
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Description
回転構造10とフレーム14,15との連結構造について説明する。なお、以下で説明する連結構造は、上述した回転構造10以外の回転構造にも適用可能である。
以下に、上述した回転構造を利用したシステム構成の一例について説明する。
図7は肩アシストシステムの構成例を示す斜視図である。図7の肩アシストシステム1は、上述した回転構造10を備えている。アシストシステムの一例である肩アシストシステム1は、支柱2と、支柱に固定されたプレート3と、利用者の腕を支持するための支持体4とを備えている。支柱2およびプレート3がアシストシステムにおける基部に相当する。そして、上述した回転構造10が、プレート3に固定されている。回転構造10の基部部材11がプレート3に連結されており、支持体4を構成するフレーム41が、回転構造10の回転部材13に連結されている。
図12は歩行アシストシステムの構成例を示す斜視図、図13は歩行アシストシステムの実際の利用状態を示す図、図14は歩行アシストシステムにおける回転構造周辺を示す分解斜視図である。図12の歩行アシストシステム50は、上述した回転構造10を備えている。歩行アシストシステム50は、利用者の足首に固定するための治具51と、治具51に固定されており、前後方向に回動可能な靴部52と、治具51が固定されたフレーム53とを備えている。そして、フレーム53が回転構造10の基部部材11に連結されており、回転構造10の回転部材13が短いフレーム54に連結されている。フレーム54は靴部52の側面に固定されている。また、治具51は、回転構造10の軸体12にも固定される。
図15は上述した回転構造を関節構造として用いたロボットの構成例である。図15の例では、3自由度を持つロボットアームの構成を示している。3個の関節構造81,82,83は、それぞれ、上述した回転構造を備えている。関節構造81は、インナーケーブル91aを有するボーデンケーブル91によって駆動される。関節構造82は、インナーケーブル92aを有するボーデンケーブル92によって駆動される。関節構造83は、インナーケーブル93aを有するボーデンケーブル93によって駆動される。関節構造81,82,83は、ボーデンケーブル91,92,93によって、両方の回転方向に駆動することができる。
上述の実施形態で開示した構成は、クロスローラ軸受を利用した回転構造にも適用することができる。クロスローラ軸受とは、スラスト荷重に加えてラジアル荷重も受けることができるものであり、かつ、コンパクトに構成されている。クロスローラ軸受を利用することによって、エンコーダを備えた回転構造をよりコンパクトに実現することができる。
2 支柱(基部)
3 プレート(基部)
4 支持体
5 空気圧シリンダ
6 ロッド
10 回転構造
10A 回転構造
11 基部部材
12 軸体
12A 外周面
13 回転部材
16 軸受
17 スラスト軸受
17D 内周面
20 エンコーダ
21 反射式スケール(被検出体)
22 検出素子(検出部)
24 送光用光ファイバ
25 受光用光ファイバ
26 スリット(透過式スケール、被検出体)
31 くさび部材
31a 頭部
31b 胴部
31A 貫通孔
32 連結面
32A 溝部
33 ねじ
33A テーパー部分
35A 穴
36 突起部
41 フレーム
42 部材
101 クロスローラ軸受
101A 内周面
101B 内周面
X 中空部
X1 中空部
Claims (14)
- 回転構造であって、
基部部材と、
前記基部部材に一端が固定され、当該回転構造の軸方向に延びる軸体と、
前記軸体に軸受を介して取り付けられており、前記軸体周りに回動可能である回転部材と、
前記回転部材の回転角を検出するエンコーダと、
前記基部部材と前記回転部材との間に、前記軸体を囲むように設けられた、環状のスラスト軸受とを備え、
当該回転構造内部における前記軸体の周りにおいて、前記スラスト軸受の内周面と前記軸体の外周面との間に、前記基部部材と前記回転部材とが対向している中空部が形成されており、
前記エンコーダは、
前記中空部において、前記軸体の周りに、前記回転部材および前記基部部材の一方と一体となって回転するように設けられており、周方向において物理量が変化する被検出体と、
前記被検出体の物理量を検出可能であり、前記中空部において、前記被検出体の物理量を検出できる位置に、前記回転部材および前記基部部材の他方と一体となって回転するように設けられた検出部とを有しており、
前記被検出体と前記検出部とは、軸方向において対向しており、
軸方向において、前記被検出体と前記検出部との間のスペースは、前記スラスト軸受が設けられた範囲と、重なりを有している
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項1記載の回転構造において、
前記エンコーダは、光学式のエンコーダであって、
前記被検出体は、周方向において、光反射率が周期的に変化するように目盛りが付されている反射式スケール、または、周方向において、光透過率が周期的に変化するように目盛りが付されている透過式スケールであり、
前記検出部は、前記反射式スケールまたは前記透過式スケールに光を照射し、反射光または透過光を受け、反射光または透過光に応じた電気信号を出力する検出素子である
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項1記載の回転構造において、
前記エンコーダは、光学式のエンコーダであって、
前記被検出体は、周方向において、光反射率が周期的に変化するように目盛りが付されている反射式スケール、または、周方向において、光透過率が周期的に変化するように目盛りが付されている透過式スケールであり、
前記検出部は、前記反射式スケールまたは前記透過式スケールに光を照射する送光用光ファイバと、反射光または透過光を受ける受光用光ファイバとを備えたものである
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項1記載の回転構造において、
前記スラスト軸受は、シールド形ベアリングまたはシール付きベアリングである
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項1記載の回転構造において、
前記中空部は、当該回転構造の外部に対し密閉されている
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項1記載の回転構造において、
前記エンコーダは、光学式のエンコーダであり、
前記中空部は、当該回転構造の外部から光が入らないように、遮光されている
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項1−6のうちいずれか1項記載の回転構造において、
前記軸体は、軸方向に貫通している中空構造を有している
ことを特徴とする回転構造。 - 回転構造であって、
基部部材と、
前記基部部材に一端が固定され、当該回転構造の軸方向に延びる軸体と、
前記軸体に軸受を介して取り付けられており、前記軸体周りに回動可能である回転部材とを備え、
前記基部部材および前記回転部材のうち少なくともいずれか一方は、前記軸体の周方向における外周面に、他の部材を連結するための平面である連結面が形成されており、
前記連結面は、断面形状が逆T字状である溝部が形成されている
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項8記載の回転構造において、
前記他の部材は、でっぱりのある頭部と、貫通孔が形成された胴部とを有するT字形のくさび部材を用いて、前記連結面に連結されるものであり、
前記くさび部材は、連結の際に、前記頭部が前記溝部に挿入され、前記胴部が、前記他の部材の端面に形成された穴に挿入され、前記貫通孔を通る、テーパー部分を有するねじによって前記他の部材に固定された状態になり、
前記基部部材および前記回転部材のうち少なくともいずれか一方は、前記連結面の表面に、連結の際に前記他の部材の側面に当接する、突起部が形成されている
ことを特徴とする回転構造。 - 請求項8記載の回転構造において、
前記基部部材および前記回転部材のうち少なくともいずれか一方は、前記連結面の表面に、連結の際に前記他の部材の側面に当接する、突起部が形成されている
ことを特徴とする回転構造。 - 回転構造であって、
基部部材と、
前記基部部材に一端が固定され、当該回転構造の軸方向に延びる軸体と、
前記軸体に軸受を介して取り付けられており、前記軸体周りに回動可能である回転部材と、
前記回転部材の回転角を検出するエンコーダと、
前記基部部材と前記回転部材との間に、前記軸体を囲むように設けられた、環状のスラスト軸受またはクロスローラ軸受とを備え、
当該回転構造内部における前記軸体の周りにおいて、前記基部部材と前記回転部材とが対向している中空部が形成されており、
前記エンコーダは、
前記中空部において、前記軸体の周りに、前記回転部材および前記基部部材の一方と一体となって回転するように設けられており、周方向において物理量が変化する被検出体と、
前記被検出体の物理量を検出可能であり、前記中空部において、前記被検出体の物理量を検出できる位置に、前記回転部材および前記基部部材の他方と一体となって回転するように設けられた検出部とを有しており、
前記被検出体と前記検出部とは、軸方向において対向しており、かつ、
前記被検出体及び前記検出部は、前記スラスト軸受またはクロスローラ軸受の内周面よりも内側に、配置されている
ことを特徴とする回転構造。 - 基部と、
基部部材と、前記基部部材に一端が固定された軸体と、前記軸体に軸受を介して取り付けられており、前記軸体周りに回動可能である回転部材と、前記回転部材の回転角を検出するエンコーダとを有しており、前記基部部材が前記基部に連結された、回転構造と、
前記回転部材に連結されたフレームを有し、利用者の腕を支持するための支持体と、
供給される空気圧に応じて、前記基部に対する前記支持体の位置を調整可能なように設けられた空気圧シリンダと、
前記回転構造の前記エンコーダによって検出された回転角を基にして、前記空気圧シリンダの空気圧を制御する制御部とを備えた
ことを特徴とするアシストシステム。 - 請求項12記載のアシストシステムにおいて、
前記回転構造として、請求項1−11のうちいずれか1項記載の回転構造を備えている
ことを特徴とするアシストシステム。 - 請求項1−11のうちいずれか1項記載の回転構造を、関節構造として備えたロボット。
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