JPWO2004083680A1 - 回動伝達装置 - Google Patents
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Abstract
回動伝達装置においては、第1遊星ギヤ機構は、第1ギヤ、第2ギヤ、第1遊星ギヤ体及び第1キャリア体を有している。第2遊星ギヤ機構は、第3ギヤ、第4ギヤ、第2遊星ギヤ体及び第2キャリア体を有している。第3ギヤ、第4ギヤ及び第2遊星ギヤ体のピッチ円径比は、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じである。第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体のうちのいずれか1つである連結要素は、連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっている。第1基体側要素は第1基体に接続され、第2基体側要素は第2基体に接続されている。第1基体側要素に対応する要素と第1回動体との間で回動が伝達され、第2基体側要素に対応する要素と第2回動体との間で回動が伝達される。
Description
この発明は、関節部による干渉を除いて回動の伝達を行う回動伝達装置に関するものである。
例えば、複数の関節部を介して連結されたリンク機構を有する従来の多関節ロボット装置においては、各関節部を駆動するモータが各関節部に直接搭載されている。このため、モータの重量を支持するためにリンク機構の強度を高くする必要があり、リンク機構及びロボット装置全体が重量化してしまう。
これに対し、リンク機構を支持するベース側にモータを配置し、対応する関節部まで駆動力を伝達する方法も考えられるが、この方法では、対応する関節部とベースとの間に位置する関節部の回動による干渉を受けるため、干渉を考慮した制御プログラムの作成が困難であった。また、上記のような干渉を機械的に除去する機構は、関節数が多くなるほど複雑で大形のものとなってしまう。
これに対し、リンク機構を支持するベース側にモータを配置し、対応する関節部まで駆動力を伝達する方法も考えられるが、この方法では、対応する関節部とベースとの間に位置する関節部の回動による干渉を受けるため、干渉を考慮した制御プログラムの作成が困難であった。また、上記のような干渉を機械的に除去する機構は、関節数が多くなるほど複雑で大形のものとなってしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる回動伝達装置を得ることを目的とする。
この発明による回動伝達装置は、互いに相対的に回動可能に連結された第1及び第2基体を有する基体集合体に設けられ、第1基体に設けられた第1回動体と第2基体に設けられた第2回動体との間で回動を伝達するものであって、回動中心を中心として回動可能な第1ギヤと、第1ギヤと同軸線上に配置されている第2ギヤと、第1及び第2ギヤと噛み合い第1及び第2ギヤに対して相対的に遊星動作する第1遊星ギヤ体と、第1及び第2ギヤに対する第1遊星ギヤ体の公転とともに第1及び第2ギヤに対して相対的に回動中心を中心として回動される第1キャリア体とを有する第1遊星ギヤ機構、及び回動中心を中心として回動可能な第3ギヤと、第3ギヤと同軸線上に配置されている第4ギヤと、第3及び第4ギヤと噛み合い第3及び第4ギヤに対して相対的に遊星動作する第2遊星ギヤ体と、第3及び第4ギヤに対する第2遊星ギヤ体の公転とともに第3及び第4ギヤに対して相対的に回動中心を中心として回動される第2キャリア体とを有する第2遊星ギヤ機構を備え、第3ギヤ、第4ギヤ及び第2遊星ギヤ体のピッチ円径比は、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じであり、第3ギヤを第1ギヤに対応する要素、第4ギヤを第2ギヤに対応する要素、第2キャリア体を第1キャリア体に対応する要素であるとしたとき、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体のうちのいずれか1つである連結要素は、連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっており、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体から連結要素を除いた2つのうちの1つである第1基体側要素は、第2基体に対する第1基体の相対的な回動により第2基体に対して相対的に回動されるように第1基体に接続され、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体から連結要素及び第1基体側要素を除いた第2基体側要素は、第1基体に対する第2基体の相対的な回動により第1基体に対して相対的に回動されるように第2基体に接続され、第1基体側要素に対応する要素と第1回動体との間で回動が伝達され、第2基体側要素に対応する要素と第2回動体との間で回動が伝達されるようになっている。
この発明による回動伝達装置は、互いに相対的に回動可能に連結された第1及び第2基体を有する基体集合体に設けられ、第1基体に設けられた第1回動体と第2基体に設けられた第2回動体との間で回動を伝達するものであって、回動中心を中心として回動可能な第1ギヤと、第1ギヤと同軸線上に配置されている第2ギヤと、第1及び第2ギヤと噛み合い第1及び第2ギヤに対して相対的に遊星動作する第1遊星ギヤ体と、第1及び第2ギヤに対する第1遊星ギヤ体の公転とともに第1及び第2ギヤに対して相対的に回動中心を中心として回動される第1キャリア体とを有する第1遊星ギヤ機構、及び回動中心を中心として回動可能な第3ギヤと、第3ギヤと同軸線上に配置されている第4ギヤと、第3及び第4ギヤと噛み合い第3及び第4ギヤに対して相対的に遊星動作する第2遊星ギヤ体と、第3及び第4ギヤに対する第2遊星ギヤ体の公転とともに第3及び第4ギヤに対して相対的に回動中心を中心として回動される第2キャリア体とを有する第2遊星ギヤ機構を備え、第3ギヤ、第4ギヤ及び第2遊星ギヤ体のピッチ円径比は、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じであり、第3ギヤを第1ギヤに対応する要素、第4ギヤを第2ギヤに対応する要素、第2キャリア体を第1キャリア体に対応する要素であるとしたとき、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体のうちのいずれか1つである連結要素は、連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっており、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体から連結要素を除いた2つのうちの1つである第1基体側要素は、第2基体に対する第1基体の相対的な回動により第2基体に対して相対的に回動されるように第1基体に接続され、第1ギヤ、第2ギヤ及び第1キャリア体から連結要素及び第1基体側要素を除いた第2基体側要素は、第1基体に対する第2基体の相対的な回動により第1基体に対して相対的に回動されるように第2基体に接続され、第1基体側要素に対応する要素と第1回動体との間で回動が伝達され、第2基体側要素に対応する要素と第2回動体との間で回動が伝達されるようになっている。
図1はこの発明の実施の形態1による回動伝達装置を示す側面図、
図2は図1のII−II線に沿う断面図、
図3は図2のIII−III線に沿う断面図、
図4は図2のIV−IV線に沿う断面図、
図5は実施の形態1による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図6は実施の形態2による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図7は実施の形態3による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図8はこの発明の実施の形態4による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図9はこの発明の実施の形態5による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図10はこの発明の実施の形態6による回動伝達装置の断面図、
図11はこの発明の実施の形態7による回動伝達装置の断面図である。
図2は図1のII−II線に沿う断面図、
図3は図2のIII−III線に沿う断面図、
図4は図2のIV−IV線に沿う断面図、
図5は実施の形態1による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図6は実施の形態2による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図7は実施の形態3による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図8はこの発明の実施の形態4による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図9はこの発明の実施の形態5による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図、
図10はこの発明の実施の形態6による回動伝達装置の断面図、
図11はこの発明の実施の形態7による回動伝達装置の断面図である。
以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による回動伝達装置を示す側面図である。図において、ベース1には、基体集合体であるリンク機構2が支持されている。リンク機構2は、ベース1に固定された第1基体としての第1アーム3と、第1アーム3に回動可能に連結された第2基体としての第2アーム4とを有している。
第1アーム3には、第1回動体としての第1プーリ5が回動可能に設けられている。第2アーム4には、第2回動体としての第2プーリ6が回動可能に設けられている。第2プーリ6には、第2プーリ6と一体に回動される第3アーム7が固定されている。
ベース1には、第1アーム3に対して第2アーム4を回動させるための第1モータ(図示せず)と、第2アーム4に対して第3アーム7を回動させるための第2モータ(図示せず)とが搭載されている。リンク機構2の関節部には、第1アーム3に対する第2アーム4の回動による干渉を除去しつつ、第1プーリ5の回動を第2プーリ6に伝達する回動伝達装置8が搭載されている。第2モータの駆動力は、第1プーリ5、回動伝達装置8及び第2プーリ6を介して第3アーム7に伝達される。
なお、図1では、簡単のために、回動伝達装置8をリンク機構2に対して大きく示したが、実際にはリンク機構2よりも十分に小さく構成することも可能であり、リンク機構2の小形化を妨げるものではない。
図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は図2のIII−III線に沿う断面図、図4は図2のIV−IV線に沿う断面図である。
図において、回動伝達装置8は、互いに同軸に配置された第1及び第2遊星ギヤ機構11,12を有している。
第1遊星ギヤ機構11は、回動中心10を中心として回動可能な第1ギヤとしての第1太陽ギヤ13と、第1太陽ギヤ13と同軸線上に配置されている第2ギヤとしてのリング状の第1インタナルギヤ14と、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14と噛み合う第1遊星ギヤ体としての複数(ここでは3個)の第1遊星ギヤ15と、第1遊星ギヤ15を回転自在に保持する第1キャリア体16とを有している。
第1遊星ギヤ15は、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対して相対的に遊星動作する。第1キャリア体16は、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対する第1遊星ギヤ15の公転とともに第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対して相対的に回動中心10を中心として回動される。
第2遊星ギヤ機構12は、回動中心10を中心として回動可能な第3ギヤとしての第2太陽ギヤ17と、第2太陽ギヤ17と同軸線上に配置されている第4ギヤとしてのリング状の第2インタナルギヤ18と、第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18と噛み合う第2遊星ギヤ体としての複数(ここでは3個)の第2遊星ギヤ19と、第2遊星ギヤ19を回転自在に保持する第2キャリア体20とを有している。
第2遊星ギヤ19は、第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18に対して相対的に遊星動作する。第2キャリア体20は、第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18に対する第2遊星ギヤ19の公転とともに第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18に対して相対的に回動中心10を中心として回動される。
第2太陽ギヤ17、第2インタナルギヤ18及び第2遊星ギヤ19のピッチ円径比は、第1太陽ギヤ13、第1インタナルギヤ14及び第1遊星ギヤ15のピッチ円径比と同じである。この例では、第2太陽ギヤ17、第2インタナルギヤ18及び第2遊星ギヤ19のサイズ及び歯数は、第1太陽ギヤ13、第1インタナルギヤ14及び第1遊星ギヤ15のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、第2太陽ギヤ17は、第1太陽ギヤ13に対応する要素、第2インタナルギヤ18は第1インタナルギヤ14に対応する要素、第2キャリア体20は第1キャリア体16に対応する要素である。
また、この例では、第1太陽ギヤ13は連結要素、第1キャリア体16は第1基体側要素、第1インタナルギヤ14は第2基体側要素である。
連結要素である第1太陽ギヤ13は、対応する要素である第2太陽ギヤ17と一体に回動するようになっている。即ち、第1及び第2太陽ギヤ13,17は、共通のシャフト21に軸方向に互いに間隔をおいて形成されている。
第1基体側要素である第1キャリア体16は、第1アーム3に固定されている。即ち、第1キャリア体16は、第2アーム4に対する第1アーム3の相対的な回動により第2アーム4に対して相対的に回動されるように第1アーム3に接続されている。
第2基体側要素である第1インタナルギヤ14は、第2アーム4に固定されている。即ち、第1インタナルギヤ14は、第1アーム3に対する第2アーム4の相対的な回動により第1アーム3に対して相対的に回動されるように第2アーム4に接続されている。
第2キャリア体20には、第3プーリ22が固定されている。第1プーリ5と第3プーリ22との間には、第1ベルト23が巻き掛けられている。第1プーリ5の回動は、第1ベルト23及び第3プーリ22を介して、第1基体側要素に対応する要素である第2キャリア体20に伝達される。
第2インタナルギヤ18には、第4プーリ24が固定されている。第4プーリ24と第2プーリ6との間には、第2ベルト25が巻き掛けられている。第2基体側要素に対応する要素である第2インタナルギヤ18の回動は、第4プーリ24及び第2ベルト25を介して第2プーリ6に伝達される。
第2アーム4には、第1アーム3に対して第2アーム4と一体に回動される第5プーリ26が固定されている。第1モータの駆動力は、第3ベルト27及び第5プーリ26を介して第2アーム4に伝達される。
次に、動作について説明する。例えば、第2モータを駆動せず、第1モータのみを駆動し、第1アーム3に対して第2アーム4が回動されると、第1インタナルギヤ14が回動中心10を中心として回動され、遊星ギヤ15が回転され、第1太陽ギヤ13が回転される。このとき、遊星ギヤ15を保持する第1キャリア体16は第1アーム3に固定されているので、遊星ギヤ15は同じ位置で自転のみするが、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対して相対的には公転され遊星動作する。
第1及び第2太陽ギヤ13,17は、共通のシャフト21に形成されているので、第1太陽ギヤ13が回転されると、第2太陽ギヤ17も同方向へ一体に回転される。第2太陽ギヤ17が回転されると、第2遊星ギヤ19が回転され、第2インタナルギヤ18が回転される。このとき、第2キャリア体22に回転が伝達されていなければ、第2遊星ギヤ19は自転のみ行う。
従って、第1アーム3に対する第2アーム4の回動のみでは、第2アーム4に対する第2インタナルギヤ18の回動は生じない。このため、第1アーム3に対して第2アーム4を回動させても、第2アーム4に対する第3アーム7の角度は変化しない。
一方、第1モータを駆動せず、第2モータのみを駆動し、第1プーリ5が回動された場合、第1プーリ5の回動は、第1ベルト23及び第3プーリ22を介して第2キャリア体20に伝達される。第2キャリア体20が回転されると、第2遊星ギヤ19が回動中心10を中心として遊星動作する。これにより、第2インタナルギヤ18が回転される。このとき、第2アーム4は第1アーム3に対して停止しているので、第2インタナルギヤ18は第2アーム4に対して回動されることになる。また、第2太陽ギヤ17は停止したままである。
第2アーム4に対する第2インタナルギヤ18の回動は、第4プーリ24及び第2ベルト25を介して第2プーリ6に伝達され、さらに第3アーム7に伝達される。
このように、第1プーリ5と第2プーリ6との間の回動の伝達は、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。これは、第1及び第2モータを同時に駆動し、第2アーム4及び第3アーム7を同時に回動させる場合についても同様である。即ち、実施の形態1の回動伝達装置8によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
ここで、図5は実施の形態1による回動伝達装置8の構成を模式的に示す説明図である。図5に示すように、連結要素である第1太陽ギヤ13は、対応する要素である第2太陽ギヤ17に連結されている。第1基体側要素である第1キャリア体16は、第1アーム3に固定されている。第2基体側要素である第1インタナルギヤ14は、第2アーム4に固定されている。
第1プーリ5の回動は、第1基体側要素に対応する要素である第2キャリア体20に伝達される。第2基体側要素に対応する要素である第2インタナルギヤ18の回動は、第2プーリ6に伝達される。
このように、回動伝達装置8を用いることにより、第2アーム4の回動の伝達経路と、第1プーリ5の回動の伝達経路とが互いに異なるため、互いの回動動作が干渉を受けないことになる。
実施の形態2.
図6は実施の形態2による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態2では、第1キャリア体16を連結要素、第1太陽ギヤ13を第1基体側要素、第1インタナルギヤ14を第2基体側要素としている。
即ち、連結要素である第1キャリア体16は、対応する要素である第2キャリア体20に連結されている。第1基体側要素である第1太陽ギヤ13は、第1アーム3に固定されている。第2基体側要素である第1インタナルギヤ14は、第2アーム4に固定されている。
第1プーリ5の回動は、第1基体側要素に対応する要素である第2太陽ギヤ17に伝達される。第2基体側要素に対応する要素である第2インタナルギヤ18の回動は、第2プーリ6に伝達される。
このような構成によっても、第1プーリ5と第2プーリ6との間の回動の伝達は、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。従って、実施の形態2の回動伝達装置によっても、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
実施の形態3.
図7は実施の形態3による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態3では、第1インタナルギヤ14を連結要素、第1キャリア体16を第1基体側要素、第1太陽ギヤ13を第2基体側要素としている。
即ち、連結要素である第1インタナルギヤ14は、対応する要素である第2インタナルギヤ18に連結されている。第1基体側要素である第1キャリア体16は、第1アーム3に固定されている。第2基体側要素である第1太陽ギヤ13は、第2アーム4に固定されている。
第1プーリ5の回動は、第1基体側要素に対応する要素である第2キャリア体20に伝達される。第2基体側要素に対応する要素である第2太陽ギヤ17の回動は、第2プーリ6に伝達される。
このような構成によっても、第1プーリ5と第2プーリ6との間の回動の伝達は、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。従って、実施の形態3の回動伝達装置によっても、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
なお、実施の形態1〜3では、第1プーリ5から第2プーリ6への回動の伝達について説明したが、逆方向の伝達、即ち第2プーリ6から第1プーリ5への回動の伝達についても同様に、関節部による干渉を除いて伝達することが可能である。
また、実施の形態1〜3ではモータの駆動力を伝達したが、手動操作力の伝達にもこの発明は適用できる。例えば、マスタスレーブ方式の多関節操作レバーにおいて、操作レバーの操作によって生じる各関節部の回動を操作レバーの基端部側へ伝達することもできる。これにより、伝達経路の途中に位置する関節部による干渉を除去できるため、マスタスレーブ方式の制御装置における制御プログラムを簡素化することができる。また、関節部の回動をベース側に機械的に伝達することができる。
実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1では、1箇所の関節部による干渉を除去して回動を伝達する場合を示したが、実施の形態4では、複数の関節部による干渉を全て除去して回動を伝達する。即ち、実施の形態1と同様の機構を関節部毎に配置することにより、複数の関節部による干渉を除去することができる。
図8において、基体集合体は、互いに相対的に回動可能に直列に連結されている基体としての第1〜第4アーム31〜34を有している。第4アーム34には、回動可能な回動体35が搭載されている。回動体35は、第4モータ39の駆動力により第4アーム34に対して回動される。
第1〜第3アーム31〜33には、実施の形態1の第1遊星ギヤ機構11と同様の第1遊星ギヤ機構11A〜11Cがそれぞれ搭載されている。第2アーム32は、第1遊星ギヤ機構11Aの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第3アーム33は、第1遊星ギヤ機構11Bの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第4アーム34は、第1遊星ギヤ機構11Cの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。
第1アーム31と第2アーム32との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Cが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Cは、第1遊星ギヤ機構11Aと同軸に配置されている。
第2アーム32と第3アーム33との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Eが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Eは、第1遊星ギヤ機構11Bと同軸に配置されている。
第3アーム33と第4アーム34との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Fが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Fは、第1遊星ギヤ機構11Cと同軸に配置されている。
このような装置では、モータ39の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12C,12E,12Fを介して回動体35に伝達される。
このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Cとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第1遊星ギヤ機構11Bと第2遊星ギヤ機構12Eとの組み合わせにより、第2アーム32と第3アーム33との間の関節部の動きによる干渉が除去される。さらに、第1遊星ギヤ機構11Cと第2遊星ギヤ機構12Fとの組み合わせにより、第3アーム33と第4アーム34との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
このように、複数の関節部を介しての回動の伝達においても、簡単な構成により関節部での干渉を除去することができる。即ち、各関節部を挟んで両側に位置するアームを第1及び第2基体と考えれば、関節部の数が増えても同様の構成により関節部での干渉を除去できることになる。
例えば、第1アーム31を第1基体、隣接する第2アーム32を第2基体とすれば、モータ39の回転部が第1回動体、第2遊星ギヤ機構12Eの第2キャリア体20Eが第2回動体となり、モータ39の回転は、第1及び第2アーム31,32間の関節部の干渉を受けずに第2キャリア体20Eに伝達される。
また、第2アーム32を第1基体、隣接する第3アーム32を第2基体とすれば、第2キャリア体20Eが第1回動体、第2ギヤ機構12Fの第2キャリア体20Fが第2回動体となり、第2キャリア体20Eの回動は、第2及び第3アーム32,33間の関節部の干渉を受けずに第2キャリア体20Fに伝達される。
同様に、第2キャリア体20Fの回動は、第3及び第4アーム33,34間の関節部の干渉を受けずに回動体35に伝達される。従って、モータ39の回転は、途中の関節部による干渉を受けずに回動体35に伝達される。
なお、実施の形態4では、第1太陽ギヤ13を連結要素、第1キャリア体16を第1基体側要素、第1インタナルギヤ14を第2基体側要素としたが、例えば実施の形態2と同様に、第1キャリア体16を連結要素、第1太陽ギヤ13を第1基体側要素、第1インタナルギヤ14を第2基体側要素としてもよい。また、例えば実施の形態3と同様に、第1インタナルギヤ14を連結要素、第1キャリア体16を第1基体側要素、第1太陽ギヤ13を第2基体側要素としてもよい。
実施の形態5.
図9はこの発明の実施の形態5による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態4では、回動体35のみを駆動したが、実施の形態5では全ての関節部に駆動力を伝達する。
図9において、基体集合体は、互いに相対的に回動可能に直列に連結されている基体としての第1〜第4アーム31〜34を有している。第4アーム34には、回動可能な回動体35が搭載されている。第2アーム32は、第1モータ36の駆動力により第1アーム31に対して回動される。第3アーム33は、第2モータ37の駆動力により第2アーム32に対して回動される。第4アーム34は、第3モータ38の駆動力により第3アーム33に対して回動される。回動体35は、第4モータ39の駆動力により第4アーム34に対して回動される。
第1〜第3アーム31〜33には、実施の形態1の第1遊星ギヤ機構11と同様の第1遊星ギヤ機構11A〜11Cがそれぞれ搭載されている。第2アーム32は、第1遊星ギヤ機構11Aの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第3アーム33は、第1遊星ギヤ機構11Bの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第4アーム34は、第1遊星ギヤ機構11Cの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。
第1アーム31と第2アーム32との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12A〜12Cが設けられている。第2遊星ギヤ機構12A〜12Cは、第1遊星ギヤ機構11Aと同軸に配置されている。
第2アーム32と第3アーム33との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12D,12Eが設けられている。第2遊星ギヤ機構12D,12Eは、第1遊星ギヤ機構11Bと同軸に配置されている。
第3アーム33と第4アーム34との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Fが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Fは、第1遊星ギヤ機構11Cと同軸に配置されている。
このような装置では、第1モータ36の駆動力は、第1遊星ギヤ機構11Aを介して第2アーム32に伝達される。また、第2モータ37の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12A及び第1遊星ギヤ機構11Bを介して第3アーム33に伝達される。このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Aとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部での干渉が除去される。
また、第3モータ38の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12B,12D及び第1遊星ギヤ機構11Cを介して第4アーム34に伝達される。このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Bとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第1遊星ギヤ機構11Bと第2遊星ギヤ機構12Dとの組み合わせにより、第2アーム32と第3アーム33との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
さらに、第4モータ39の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12C,12E,12Fを介して回動体35に伝達される。このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Cとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第1遊星ギヤ機構11Bと第2遊星ギヤ機構12Eとの組み合わせにより、第2アーム32と第3アーム33との間の関節部の動きによる干渉が除去される。さらに、第1遊星ギヤ機構11Cと第2遊星ギヤ機構12Fとの組み合わせにより、第3アーム33と第4アーム34との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
従って、複数の関節部を独立して制御することができる。つまり、簡単な構成により、第1アーム31側から駆動力を伝達し、経由する関節部に影響されることなく、動かしたい関節部だけを制御することができる。
また、複数の関節部を駆動するための駆動源をベース側に配置することができるため、基体集合体の重量を軽量化することができ、駆動電力を小さくすることができる。例えば、多関節ロボットでは、リンク機構を軽量化・低強度化することができ、ロボット装置全体の軽量化・省電力化を図ることができる。これにより、従来は困難であったロボット装置の長時間駆動も可能となる。
このようなロボット装置は、基体集合体としての多関節アーム部を有している。多関節アーム部は、互いに回動可能に直列に連結された3個以上の基体を有している。そして、互いに隣接する基体をそれぞれ第1及び第2基体として、各関節部に第1及び第2遊星ギヤ機構が配置されている。
なお、実施の形態4、5において、図8及び図9の矢印で示した回動伝達手段としては、例えば実施の形態1に示したベルト、チェーン、ギヤ、複数のギヤの組み合わせ、又は平行リンク機構等、種々の手段を用いることができる。
実施の形態6.
次に、図10はこの発明の実施の形態6による回動伝達装置の断面図である。この例では、自転車の前輪を駆動するために回動伝達装置が用いられている。
図において、基体集合体である自転車本体41は、互いに相対的に回動可能に連結された第1基体としてのメインフレーム42と、第2基体としてのフロントフレーム43とを有している。フロントフレーム43には、ハンドルシャフト44が固定されている。
メインフレーム42には、第1回動体としてのペダルシャフト(図示せず)が設けられている。フロントフレーム43には、第2回動体としての前輪(図示せず)が設けられている。即ち、実施の形態6では、ハンドルシャフト44での回動による干渉を除きつつ、ペダルシャフトの回転を前輪に伝達する。
また、実施の形態6の回動伝達装置は、互いに同軸に配置された第1及び第2遊星ギヤ機構45,46を有している。
第1遊星ギヤ機構45は、回動中心であるハンドルシャフト44を中心として相対的に回動可能な第1ギヤとしてのメイン側固定ギヤ47と、メイン側固定ギヤ47と同軸線上に配置されている第2ギヤとしてのフロント側固定ギヤ48と、メイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48と噛み合う第1遊星ギヤ体49と、第1遊星ギヤ体49を回転自在に保持する第1キャリア体としてのキャリア部材50とを有している。
メイン側固定ギヤ47は、メインフレーム42に固定されている。フロント側固定ギヤ48は、ハンドルシャフト44に固定されている。メイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48は、互いに径の異なる平歯車である。第1遊星ギヤ体49は、フロント側固定ギヤ48に噛み合う第1平歯車部49aと、第1平歯車部49aと一体に回転するように第1平歯車部49aと同軸に固定され、フロント側固定ギヤ48に噛み合う第2平歯車部49bとを有している。
メインフレーム42、メイン側固定ギヤ47及びキャリア体50とハンドルシャフト44との間には、ベアリング51,52,53がそれぞれ介在されている。即ち、メインフレーム42、メイン側固定ギヤ47及びキャリア体50は、ハンドルシャフト44に対して相対的に回動自在である。
第1遊星ギヤ体49は、メイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48に対して相対的に遊星動作する。キャリア体50は、第1遊星ギヤ49の公転とともにメイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48に対して相対的にハンドルシャフト44を中心として回動される。
第2遊星ギヤ機構46は、ハンドルシャフト44を中心として回動可能な第3ギヤとしての入力側ギヤ54と、入力側ギヤ54と同軸線上に配置されている第4ギヤとしての出力側ギヤ55と、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55と噛み合う第2遊星ギヤ体56と、第2遊星ギヤ体56を回転自在に保持する第2キャリア体としてのキャリア体50とを有している。即ち、キャリア体50は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。
入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55は、互いに径の異なる平歯車である。第2遊星ギヤ体56は、入力側ギヤ54に噛み合う第1平歯車部56aと、第1平歯車部56aと一体に回転するように第1平歯車部56aと同軸に固定され、出力側ギヤ55に噛み合う第2平歯車部56bとを有している。
入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55とハンドルシャフト44との間には、ベアリング57,58がそれぞれ介在されている。即ち、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55は、ハンドルシャフト44に対して相対的に回動自在である。
第2遊星ギヤ体56は、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55に対して相対的に遊星動作する。キャリア体50は、第2遊星ギヤ56の公転とともに入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55に対して相対的にハンドルシャフト44を中心として回動される。
入力側ギヤ54、出力側ギヤ55及び第2遊星ギヤ体56のピッチ円径比は、メイン側固定ギヤ47、フロント側固定ギヤ48及び第1遊星ギヤ体49のピッチ円径比と同じである。この例では、入力側ギヤ54、出力側ギヤ55及び第2遊星ギヤ体56のサイズ及び歯数は、メイン側固定ギヤ47、フロント側固定ギヤ48及び第1遊星ギヤ体49のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、入力側ギヤ54は、メイン側固定ギヤ47に対応する要素、出力側ギヤ55はフロント側固定ギヤ48に対応する要素である。
また、この例では、キャリア体50は連結要素、メイン側固定ギヤ47は第1基体側要素、フロント側固定ギヤ48は第2基体側要素である。
連結要素であるキャリア体50は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。キャリア体50には、遊星ギヤ軸59が貫通されている。第1及び第2遊星ギヤ体49,56は、遊星ギヤ軸59を中心として自転される。第1及び第2遊星ギヤ体49,56と遊星ギヤ軸59との間には、ベアリング60,61が介在されている。
入力側ギヤ54には、入力側伝達ギヤ62が噛み合っている。入力側伝達ギヤ62には、例えば傘歯ギヤ付きシャフト等のメインフレーム側伝達手段(図示せず)によりペダルシャフトの回転が伝達される。
出力側ギヤ55の回転は、出力側伝達ギヤ63及び出力シャフト64を介して前輪に伝達される。出力側伝達ギヤ63は、出力シャフト64に固定されている。入力側伝達ギヤ62及びフロントフレーム43と出力シャフト64との間には、ベアリング65,66が介在されている。
次に、動作について説明する。例えば、ペダルシャフトを回転させず、ハンドルシャフト44のみを回動操作した場合、フロント側固定ギヤ48がハンドルシャフト44とともに回動され、第1遊星ギヤ体49が遊星動作し、キャリア体50が回動される。これにより、第2遊星ギヤ体56も遊星動作する。しかし、入力側伝達ギヤ62に回転が伝達されていなければ、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55はハンドルシャフト44及びフロントフレーム43に対しては回転されない。
一方、ハンドルシャフト44は回動させず、ペダルシャフトのみを回転させた場合、ペダルシャフトの回転は、入力側伝達ギヤ62を介して入力側ギヤ54に伝達される。入力側ギヤ54が回転されると、第2遊星ギヤ体56が回転され、出力側ギヤ55が回転される。出力側ギヤ55の回転は、出力側伝達ギヤ63及び出力シャフト64を介して前輪に伝達される。しかし、ハンドルシャフト44が回動されなければ、第2遊星ギヤ体56は自転のみを行い、キャリア体50は回動されない。
このように、ペダルシャフトと前輪との間の回動の伝達は、関節部であるハンドルシャフト44の回動による干渉を受けない。これは、ペダルシャフトを回転させながらハンドルシャフト44を同時に回動させた場合についても同様である。即ち、実施の形態6の回動伝達装置によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。従って、ハンドル操作性の優れた前輪駆動又は2輪駆動の自転車を得ることができる。
なお、実施の形態6では、ハンドルシャフト44にフロント側固定ギヤ48を直接固定したが、ハンドルシャフトとは別のハンドル連動シャフトにフロント側固定ギヤ48を固定し、ハンドルシャフトの回転をハンドル連動シャフトに伝達するようにしてもよい。
実施の形態7.
次に、図11はこの発明の実施の形態7による回動伝達装置の断面図である。この例では、実施の形態6と同様に、自転車の前輪を駆動するために回動伝達装置が用いられている。従って、実施の形態6と同様の部分の説明は省略する。
図において、回動伝達装置は、互いに同軸に配置された第1及び第2遊星ギヤ機構71,72を有している。
第1遊星ギヤ機構71は、ハンドル連動シャフト70(回動中心)を中心としてハンドル連動シャフト70と一体に回動可能な第1ギヤとしての第1太陽ギヤ73と、第1太陽ギヤ73と同軸線上に配置されている第2ギヤとしてのリング状の第1インタナルギヤ74と、第1太陽ギヤ73及び第1インタナルギヤ74と噛み合う第1遊星ギヤ体としての複数の第1遊星ギヤ75と、第1遊星ギヤ15を回転自在に保持する第1キャリア体としてのキャリア体76とを有している。
第1遊星ギヤ75は、第1太陽ギヤ73及び第1インタナルギヤ74に対して相対的に遊星動作する。キャリア体76は、第1太陽ギヤ73及び第1インタナルギヤ74に対する第1遊星ギヤ75の公転とともにハンドル連動シャフト70の軸線を中心として回動される。
第2遊星ギヤ機構72は、ハンドル連動シャフト70と同軸に配置された出力シャフト64を中心として回動可能な第3ギヤとしての第2太陽ギヤ77と、第2太陽ギヤ77と同軸線上に配置されている第4ギヤとしてのリング状の第2インタナルギヤ78と、第2太陽ギヤ77及び第2インタナルギヤ78と噛み合う第2遊星ギヤ体としての複数の第2遊星ギヤ79と、第2遊星ギヤ79を回転自在に保持するキャリア体76とを有している。即ち、キャリア体76は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。
第2遊星ギヤ79は、第2太陽ギヤ77及び第2インタナルギヤ78に対して相対的に遊星動作する。キャリア体76は、第2太陽ギヤ77及び第2インタナルギヤ78に対する第2遊星ギヤ79の公転とともに出力シャフト64を中心として回動される。
第2太陽ギヤ77、第2インタナルギヤ78及び第2遊星ギヤ79のピッチ円径比は、第1太陽ギヤ73、第1インタナルギヤ74及び第1遊星ギヤ75のピッチ円径比と同じである。この例では、第2太陽ギヤ77、第2インタナルギヤ78及び第2遊星ギヤ79のサイズ及び歯数は、第1太陽ギヤ73、第1インタナルギヤ74及び第1遊星ギヤ75のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、第2太陽ギヤ77は、第1太陽ギヤ73に対応する要素、第2インタナルギヤ78は第1インタナルギヤ74に対応する要素である。
また、この例では、キャリア体76は連結要素、第1インタナルギヤ74は第1基体側要素、第1太陽ギヤ73は第2基体側要素である。第1基体側要素である第1インタナルギヤ74は、メインフレーム42に固定されている。第2基体側要素である第1太陽ギヤ73は、メインフレーム42に対するフロントフレーム43の相対的な回動により、メインフレーム42に対して相対的に回動されるようにフロントフレーム43に接続されている。
連結要素であるキャリア体76は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。キャリア体76には、複数の遊星ギヤ軸80が貫通されている。第1及び第2遊星ギヤ75,79は、遊星ギヤ軸80を中心として自転される。第1及び第2遊星ギヤ体75,79と遊星ギヤ軸80との間には、ベアリング81,82が介在されている。
ハンドル連動シャフト70には、ハンドル連動ギヤ83が固定されている。ハンドル連動ギヤ83は、ハンドルシャフト44の回動によりハンドル連動シャフト70と一体に回動される。ハンドル連動シャフト70とメインフレーム42との間には、ベアリング84が介在されている。
第2インタナルギヤ78は、メインフレーム42に対して出力シャフト64を中心として回動自在なインタナルギヤ体85に設けられている。インタナルギヤ体85とメインフレーム42との間には、ベアリング86が介在されている。インタナルギヤ体85と出力シャフト64との間には、ベアリング87が介在されている。
インタナルギヤ体84の外周部には、入力側ギヤ88が設けられている。入力側ギヤ88には、入力側伝達ギヤ89が噛み合っている。入力側伝達ギヤ89には、例えば傘歯ギヤ付きシャフト等のメインフレーム側伝達手段(図示せず)によりペダルシャフトの回転が伝達される。出力シャフト64の回転は、前輪に伝達される。
次に、動作について説明する。例えば、ペダルシャフトを回転させず、ハンドルシャフト44のみを回動操作した場合、第1太陽ギヤ73が回動され、第1遊星ギヤ体75が遊星動作し、キャリア体76が回動される。これにより、第2遊星ギヤ82も遊星動作する。しかし、第2インタナルギヤ78に回転が伝達されていなければ、第2太陽ギヤ77及び出力シャフト64はハンドルシャフト44及びフロントフレーム43に対しては回転されない。
一方、ハンドルシャフト44は回動させず、ペダルシャフトのみを回転させた場合、ペダルシャフトの回転は、入力側伝達ギヤ89を介して入力側ギヤ88に伝達される。入力側ギヤ88が回転されると、第2インタナルギヤ78が一体に回転され、第2遊星ギヤ79が回転され、第2太陽ギヤ77が回転される。第2太陽ギヤ77の回転は、出力シャフト64を介して前輪に伝達される。しかし、ハンドルシャフト44が回動されなければ、第2遊星ギヤ79は自転のみを行い、キャリア体76は回動されない。
このように、ペダルシャフトと前輪との間の回動の伝達は、関節部であるハンドルシャフト44の回動による干渉を受けない。これは、ペダルシャフトを回転させながらハンドルシャフト44を同時に回動させた場合についても同様である。即ち、実施の形態7の回動伝達装置によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。従って、ハンドル操作性の優れた前輪駆動又は2輪駆動の自転車を得ることができる。
また、ハンドルシャフト44とは別のハンドル連動シャフト70に第2基体側要素である第1太陽ギヤ73を固定したので、回動伝達装置の既存の自転車への追加が容易である。
なお、実施の形態6、7では、自転車の前輪への駆動力の伝達について説明したが、3輪車、自動2輪車、自動3輪車についても、同様にこの発明の回動伝達装置を適用できることは言うまでもない。
また、実施の形態6、7では、ペダルシャフトの回転を前輪に伝達すると説明したが、ペダルシャフトの回転を後輪に伝達し、回動伝達装置を介して後輪軸の回転を前輪に伝達するようにしてもよい。
さらに、この発明の回動伝達装置は、例えば、様々な環境で使用される作業装置及びその操縦装置として使用することができる。例えば、宇宙空間での作業用のロボットアーム、地雷除去作業や放射線汚染領域での作業などに使用されるロボット装置、及び土木作業用重機の作業装置等として使用することができる。
さらにまたまた、患者の内部に挿入されて患部の診断や処置に使用される医療機器に使用することもできる。
また、この発明の回動伝達装置は、船のエンジンと駆動スクリューとの間の駆動力伝達にも適用することができる。この場合、エンジンとスクリューとの間に関節部を介在させても、関節部の動きによる干渉を受けずにスクリューを回転させることができるため、例えば水面に対して垂直な軸を中心としてスクリューの向きを回動させる機構を用いつつ、駆動力を伝達することができる。
さらに、この発明の回動伝達装置は、風力発電システムに適用することができる。基体集合体としての風力発電システムは、設置場所に立設された第2基体としてのタワー、このタワー上に支持され鉛直な軸を中心に回動可能な第1基体としての回転体支持部、この回転体支持部に支持され水平な軸を中心に回動可能な第1回動体としての回転体、及びこの回転体に放射状に取り付けられている複数のブレードを有している。タワーの下部には、発電機本体が設置されている。発電機本体は、発電機固定子と、回転体の回転が伝達されて回転される第2回動体としての発電機回転子とを有している。
このような風力発電システムでは、この発明の回動伝達装置を用いることにより、タワーに対する回転体支持部の回動に干渉されることなく、回転体の回転を発電機回転子に伝達することができる。このため、従来は、タワー上に設置されていた発電機本体や制御盤をタワーの下部に設置することができる。これにより、タワーの構造を簡素化することができるとともに、保守点検を容易にすることができる。また、回転体の回転軸の傾斜角が調整可能になっている場合であっても、同様の回動伝達装置を設けることで、傾斜角の変化による干渉を受けずに回転を伝達することができる。
また、この発明は、上記の他のあらゆる技術分野に適用することができる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による回動伝達装置を示す側面図である。図において、ベース1には、基体集合体であるリンク機構2が支持されている。リンク機構2は、ベース1に固定された第1基体としての第1アーム3と、第1アーム3に回動可能に連結された第2基体としての第2アーム4とを有している。
第1アーム3には、第1回動体としての第1プーリ5が回動可能に設けられている。第2アーム4には、第2回動体としての第2プーリ6が回動可能に設けられている。第2プーリ6には、第2プーリ6と一体に回動される第3アーム7が固定されている。
ベース1には、第1アーム3に対して第2アーム4を回動させるための第1モータ(図示せず)と、第2アーム4に対して第3アーム7を回動させるための第2モータ(図示せず)とが搭載されている。リンク機構2の関節部には、第1アーム3に対する第2アーム4の回動による干渉を除去しつつ、第1プーリ5の回動を第2プーリ6に伝達する回動伝達装置8が搭載されている。第2モータの駆動力は、第1プーリ5、回動伝達装置8及び第2プーリ6を介して第3アーム7に伝達される。
なお、図1では、簡単のために、回動伝達装置8をリンク機構2に対して大きく示したが、実際にはリンク機構2よりも十分に小さく構成することも可能であり、リンク機構2の小形化を妨げるものではない。
図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は図2のIII−III線に沿う断面図、図4は図2のIV−IV線に沿う断面図である。
図において、回動伝達装置8は、互いに同軸に配置された第1及び第2遊星ギヤ機構11,12を有している。
第1遊星ギヤ機構11は、回動中心10を中心として回動可能な第1ギヤとしての第1太陽ギヤ13と、第1太陽ギヤ13と同軸線上に配置されている第2ギヤとしてのリング状の第1インタナルギヤ14と、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14と噛み合う第1遊星ギヤ体としての複数(ここでは3個)の第1遊星ギヤ15と、第1遊星ギヤ15を回転自在に保持する第1キャリア体16とを有している。
第1遊星ギヤ15は、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対して相対的に遊星動作する。第1キャリア体16は、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対する第1遊星ギヤ15の公転とともに第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対して相対的に回動中心10を中心として回動される。
第2遊星ギヤ機構12は、回動中心10を中心として回動可能な第3ギヤとしての第2太陽ギヤ17と、第2太陽ギヤ17と同軸線上に配置されている第4ギヤとしてのリング状の第2インタナルギヤ18と、第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18と噛み合う第2遊星ギヤ体としての複数(ここでは3個)の第2遊星ギヤ19と、第2遊星ギヤ19を回転自在に保持する第2キャリア体20とを有している。
第2遊星ギヤ19は、第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18に対して相対的に遊星動作する。第2キャリア体20は、第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18に対する第2遊星ギヤ19の公転とともに第2太陽ギヤ17及び第2インタナルギヤ18に対して相対的に回動中心10を中心として回動される。
第2太陽ギヤ17、第2インタナルギヤ18及び第2遊星ギヤ19のピッチ円径比は、第1太陽ギヤ13、第1インタナルギヤ14及び第1遊星ギヤ15のピッチ円径比と同じである。この例では、第2太陽ギヤ17、第2インタナルギヤ18及び第2遊星ギヤ19のサイズ及び歯数は、第1太陽ギヤ13、第1インタナルギヤ14及び第1遊星ギヤ15のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、第2太陽ギヤ17は、第1太陽ギヤ13に対応する要素、第2インタナルギヤ18は第1インタナルギヤ14に対応する要素、第2キャリア体20は第1キャリア体16に対応する要素である。
また、この例では、第1太陽ギヤ13は連結要素、第1キャリア体16は第1基体側要素、第1インタナルギヤ14は第2基体側要素である。
連結要素である第1太陽ギヤ13は、対応する要素である第2太陽ギヤ17と一体に回動するようになっている。即ち、第1及び第2太陽ギヤ13,17は、共通のシャフト21に軸方向に互いに間隔をおいて形成されている。
第1基体側要素である第1キャリア体16は、第1アーム3に固定されている。即ち、第1キャリア体16は、第2アーム4に対する第1アーム3の相対的な回動により第2アーム4に対して相対的に回動されるように第1アーム3に接続されている。
第2基体側要素である第1インタナルギヤ14は、第2アーム4に固定されている。即ち、第1インタナルギヤ14は、第1アーム3に対する第2アーム4の相対的な回動により第1アーム3に対して相対的に回動されるように第2アーム4に接続されている。
第2キャリア体20には、第3プーリ22が固定されている。第1プーリ5と第3プーリ22との間には、第1ベルト23が巻き掛けられている。第1プーリ5の回動は、第1ベルト23及び第3プーリ22を介して、第1基体側要素に対応する要素である第2キャリア体20に伝達される。
第2インタナルギヤ18には、第4プーリ24が固定されている。第4プーリ24と第2プーリ6との間には、第2ベルト25が巻き掛けられている。第2基体側要素に対応する要素である第2インタナルギヤ18の回動は、第4プーリ24及び第2ベルト25を介して第2プーリ6に伝達される。
第2アーム4には、第1アーム3に対して第2アーム4と一体に回動される第5プーリ26が固定されている。第1モータの駆動力は、第3ベルト27及び第5プーリ26を介して第2アーム4に伝達される。
次に、動作について説明する。例えば、第2モータを駆動せず、第1モータのみを駆動し、第1アーム3に対して第2アーム4が回動されると、第1インタナルギヤ14が回動中心10を中心として回動され、遊星ギヤ15が回転され、第1太陽ギヤ13が回転される。このとき、遊星ギヤ15を保持する第1キャリア体16は第1アーム3に固定されているので、遊星ギヤ15は同じ位置で自転のみするが、第1太陽ギヤ13及び第1インタナルギヤ14に対して相対的には公転され遊星動作する。
第1及び第2太陽ギヤ13,17は、共通のシャフト21に形成されているので、第1太陽ギヤ13が回転されると、第2太陽ギヤ17も同方向へ一体に回転される。第2太陽ギヤ17が回転されると、第2遊星ギヤ19が回転され、第2インタナルギヤ18が回転される。このとき、第2キャリア体22に回転が伝達されていなければ、第2遊星ギヤ19は自転のみ行う。
従って、第1アーム3に対する第2アーム4の回動のみでは、第2アーム4に対する第2インタナルギヤ18の回動は生じない。このため、第1アーム3に対して第2アーム4を回動させても、第2アーム4に対する第3アーム7の角度は変化しない。
一方、第1モータを駆動せず、第2モータのみを駆動し、第1プーリ5が回動された場合、第1プーリ5の回動は、第1ベルト23及び第3プーリ22を介して第2キャリア体20に伝達される。第2キャリア体20が回転されると、第2遊星ギヤ19が回動中心10を中心として遊星動作する。これにより、第2インタナルギヤ18が回転される。このとき、第2アーム4は第1アーム3に対して停止しているので、第2インタナルギヤ18は第2アーム4に対して回動されることになる。また、第2太陽ギヤ17は停止したままである。
第2アーム4に対する第2インタナルギヤ18の回動は、第4プーリ24及び第2ベルト25を介して第2プーリ6に伝達され、さらに第3アーム7に伝達される。
このように、第1プーリ5と第2プーリ6との間の回動の伝達は、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。これは、第1及び第2モータを同時に駆動し、第2アーム4及び第3アーム7を同時に回動させる場合についても同様である。即ち、実施の形態1の回動伝達装置8によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
ここで、図5は実施の形態1による回動伝達装置8の構成を模式的に示す説明図である。図5に示すように、連結要素である第1太陽ギヤ13は、対応する要素である第2太陽ギヤ17に連結されている。第1基体側要素である第1キャリア体16は、第1アーム3に固定されている。第2基体側要素である第1インタナルギヤ14は、第2アーム4に固定されている。
第1プーリ5の回動は、第1基体側要素に対応する要素である第2キャリア体20に伝達される。第2基体側要素に対応する要素である第2インタナルギヤ18の回動は、第2プーリ6に伝達される。
このように、回動伝達装置8を用いることにより、第2アーム4の回動の伝達経路と、第1プーリ5の回動の伝達経路とが互いに異なるため、互いの回動動作が干渉を受けないことになる。
実施の形態2.
図6は実施の形態2による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態2では、第1キャリア体16を連結要素、第1太陽ギヤ13を第1基体側要素、第1インタナルギヤ14を第2基体側要素としている。
即ち、連結要素である第1キャリア体16は、対応する要素である第2キャリア体20に連結されている。第1基体側要素である第1太陽ギヤ13は、第1アーム3に固定されている。第2基体側要素である第1インタナルギヤ14は、第2アーム4に固定されている。
第1プーリ5の回動は、第1基体側要素に対応する要素である第2太陽ギヤ17に伝達される。第2基体側要素に対応する要素である第2インタナルギヤ18の回動は、第2プーリ6に伝達される。
このような構成によっても、第1プーリ5と第2プーリ6との間の回動の伝達は、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。従って、実施の形態2の回動伝達装置によっても、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
実施の形態3.
図7は実施の形態3による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態3では、第1インタナルギヤ14を連結要素、第1キャリア体16を第1基体側要素、第1太陽ギヤ13を第2基体側要素としている。
即ち、連結要素である第1インタナルギヤ14は、対応する要素である第2インタナルギヤ18に連結されている。第1基体側要素である第1キャリア体16は、第1アーム3に固定されている。第2基体側要素である第1太陽ギヤ13は、第2アーム4に固定されている。
第1プーリ5の回動は、第1基体側要素に対応する要素である第2キャリア体20に伝達される。第2基体側要素に対応する要素である第2太陽ギヤ17の回動は、第2プーリ6に伝達される。
このような構成によっても、第1プーリ5と第2プーリ6との間の回動の伝達は、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部の角度変化による干渉を受けない。従って、実施の形態3の回動伝達装置によっても、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。
なお、実施の形態1〜3では、第1プーリ5から第2プーリ6への回動の伝達について説明したが、逆方向の伝達、即ち第2プーリ6から第1プーリ5への回動の伝達についても同様に、関節部による干渉を除いて伝達することが可能である。
また、実施の形態1〜3ではモータの駆動力を伝達したが、手動操作力の伝達にもこの発明は適用できる。例えば、マスタスレーブ方式の多関節操作レバーにおいて、操作レバーの操作によって生じる各関節部の回動を操作レバーの基端部側へ伝達することもできる。これにより、伝達経路の途中に位置する関節部による干渉を除去できるため、マスタスレーブ方式の制御装置における制御プログラムを簡素化することができる。また、関節部の回動をベース側に機械的に伝達することができる。
実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1では、1箇所の関節部による干渉を除去して回動を伝達する場合を示したが、実施の形態4では、複数の関節部による干渉を全て除去して回動を伝達する。即ち、実施の形態1と同様の機構を関節部毎に配置することにより、複数の関節部による干渉を除去することができる。
図8において、基体集合体は、互いに相対的に回動可能に直列に連結されている基体としての第1〜第4アーム31〜34を有している。第4アーム34には、回動可能な回動体35が搭載されている。回動体35は、第4モータ39の駆動力により第4アーム34に対して回動される。
第1〜第3アーム31〜33には、実施の形態1の第1遊星ギヤ機構11と同様の第1遊星ギヤ機構11A〜11Cがそれぞれ搭載されている。第2アーム32は、第1遊星ギヤ機構11Aの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第3アーム33は、第1遊星ギヤ機構11Bの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第4アーム34は、第1遊星ギヤ機構11Cの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。
第1アーム31と第2アーム32との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Cが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Cは、第1遊星ギヤ機構11Aと同軸に配置されている。
第2アーム32と第3アーム33との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Eが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Eは、第1遊星ギヤ機構11Bと同軸に配置されている。
第3アーム33と第4アーム34との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Fが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Fは、第1遊星ギヤ機構11Cと同軸に配置されている。
このような装置では、モータ39の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12C,12E,12Fを介して回動体35に伝達される。
このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Cとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第1遊星ギヤ機構11Bと第2遊星ギヤ機構12Eとの組み合わせにより、第2アーム32と第3アーム33との間の関節部の動きによる干渉が除去される。さらに、第1遊星ギヤ機構11Cと第2遊星ギヤ機構12Fとの組み合わせにより、第3アーム33と第4アーム34との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
このように、複数の関節部を介しての回動の伝達においても、簡単な構成により関節部での干渉を除去することができる。即ち、各関節部を挟んで両側に位置するアームを第1及び第2基体と考えれば、関節部の数が増えても同様の構成により関節部での干渉を除去できることになる。
例えば、第1アーム31を第1基体、隣接する第2アーム32を第2基体とすれば、モータ39の回転部が第1回動体、第2遊星ギヤ機構12Eの第2キャリア体20Eが第2回動体となり、モータ39の回転は、第1及び第2アーム31,32間の関節部の干渉を受けずに第2キャリア体20Eに伝達される。
また、第2アーム32を第1基体、隣接する第3アーム32を第2基体とすれば、第2キャリア体20Eが第1回動体、第2ギヤ機構12Fの第2キャリア体20Fが第2回動体となり、第2キャリア体20Eの回動は、第2及び第3アーム32,33間の関節部の干渉を受けずに第2キャリア体20Fに伝達される。
同様に、第2キャリア体20Fの回動は、第3及び第4アーム33,34間の関節部の干渉を受けずに回動体35に伝達される。従って、モータ39の回転は、途中の関節部による干渉を受けずに回動体35に伝達される。
なお、実施の形態4では、第1太陽ギヤ13を連結要素、第1キャリア体16を第1基体側要素、第1インタナルギヤ14を第2基体側要素としたが、例えば実施の形態2と同様に、第1キャリア体16を連結要素、第1太陽ギヤ13を第1基体側要素、第1インタナルギヤ14を第2基体側要素としてもよい。また、例えば実施の形態3と同様に、第1インタナルギヤ14を連結要素、第1キャリア体16を第1基体側要素、第1太陽ギヤ13を第2基体側要素としてもよい。
実施の形態5.
図9はこの発明の実施の形態5による回動伝達装置の構成を模式的に示す説明図である。実施の形態4では、回動体35のみを駆動したが、実施の形態5では全ての関節部に駆動力を伝達する。
図9において、基体集合体は、互いに相対的に回動可能に直列に連結されている基体としての第1〜第4アーム31〜34を有している。第4アーム34には、回動可能な回動体35が搭載されている。第2アーム32は、第1モータ36の駆動力により第1アーム31に対して回動される。第3アーム33は、第2モータ37の駆動力により第2アーム32に対して回動される。第4アーム34は、第3モータ38の駆動力により第3アーム33に対して回動される。回動体35は、第4モータ39の駆動力により第4アーム34に対して回動される。
第1〜第3アーム31〜33には、実施の形態1の第1遊星ギヤ機構11と同様の第1遊星ギヤ機構11A〜11Cがそれぞれ搭載されている。第2アーム32は、第1遊星ギヤ機構11Aの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第3アーム33は、第1遊星ギヤ機構11Bの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。第4アーム34は、第1遊星ギヤ機構11Cの第1インタナルギヤ14と一体に回動される。
第1アーム31と第2アーム32との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12A〜12Cが設けられている。第2遊星ギヤ機構12A〜12Cは、第1遊星ギヤ機構11Aと同軸に配置されている。
第2アーム32と第3アーム33との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12D,12Eが設けられている。第2遊星ギヤ機構12D,12Eは、第1遊星ギヤ機構11Bと同軸に配置されている。
第3アーム33と第4アーム34との間には、実施の形態1の第2遊星ギヤ機構12と同様の第2遊星ギヤ機構12Fが設けられている。第2遊星ギヤ機構12Fは、第1遊星ギヤ機構11Cと同軸に配置されている。
このような装置では、第1モータ36の駆動力は、第1遊星ギヤ機構11Aを介して第2アーム32に伝達される。また、第2モータ37の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12A及び第1遊星ギヤ機構11Bを介して第3アーム33に伝達される。このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Aとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部での干渉が除去される。
また、第3モータ38の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12B,12D及び第1遊星ギヤ機構11Cを介して第4アーム34に伝達される。このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Bとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第1遊星ギヤ機構11Bと第2遊星ギヤ機構12Dとの組み合わせにより、第2アーム32と第3アーム33との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
さらに、第4モータ39の駆動力は、第2遊星ギヤ機構12C,12E,12Fを介して回動体35に伝達される。このとき、第1遊星ギヤ機構11Aと第2遊星ギヤ機構12Cとの組み合わせにより、第1アーム31と第2アーム32との間の関節部の動きによる干渉が除去される。また、第1遊星ギヤ機構11Bと第2遊星ギヤ機構12Eとの組み合わせにより、第2アーム32と第3アーム33との間の関節部の動きによる干渉が除去される。さらに、第1遊星ギヤ機構11Cと第2遊星ギヤ機構12Fとの組み合わせにより、第3アーム33と第4アーム34との間の関節部の動きによる干渉が除去される。
従って、複数の関節部を独立して制御することができる。つまり、簡単な構成により、第1アーム31側から駆動力を伝達し、経由する関節部に影響されることなく、動かしたい関節部だけを制御することができる。
また、複数の関節部を駆動するための駆動源をベース側に配置することができるため、基体集合体の重量を軽量化することができ、駆動電力を小さくすることができる。例えば、多関節ロボットでは、リンク機構を軽量化・低強度化することができ、ロボット装置全体の軽量化・省電力化を図ることができる。これにより、従来は困難であったロボット装置の長時間駆動も可能となる。
このようなロボット装置は、基体集合体としての多関節アーム部を有している。多関節アーム部は、互いに回動可能に直列に連結された3個以上の基体を有している。そして、互いに隣接する基体をそれぞれ第1及び第2基体として、各関節部に第1及び第2遊星ギヤ機構が配置されている。
なお、実施の形態4、5において、図8及び図9の矢印で示した回動伝達手段としては、例えば実施の形態1に示したベルト、チェーン、ギヤ、複数のギヤの組み合わせ、又は平行リンク機構等、種々の手段を用いることができる。
実施の形態6.
次に、図10はこの発明の実施の形態6による回動伝達装置の断面図である。この例では、自転車の前輪を駆動するために回動伝達装置が用いられている。
図において、基体集合体である自転車本体41は、互いに相対的に回動可能に連結された第1基体としてのメインフレーム42と、第2基体としてのフロントフレーム43とを有している。フロントフレーム43には、ハンドルシャフト44が固定されている。
メインフレーム42には、第1回動体としてのペダルシャフト(図示せず)が設けられている。フロントフレーム43には、第2回動体としての前輪(図示せず)が設けられている。即ち、実施の形態6では、ハンドルシャフト44での回動による干渉を除きつつ、ペダルシャフトの回転を前輪に伝達する。
また、実施の形態6の回動伝達装置は、互いに同軸に配置された第1及び第2遊星ギヤ機構45,46を有している。
第1遊星ギヤ機構45は、回動中心であるハンドルシャフト44を中心として相対的に回動可能な第1ギヤとしてのメイン側固定ギヤ47と、メイン側固定ギヤ47と同軸線上に配置されている第2ギヤとしてのフロント側固定ギヤ48と、メイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48と噛み合う第1遊星ギヤ体49と、第1遊星ギヤ体49を回転自在に保持する第1キャリア体としてのキャリア部材50とを有している。
メイン側固定ギヤ47は、メインフレーム42に固定されている。フロント側固定ギヤ48は、ハンドルシャフト44に固定されている。メイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48は、互いに径の異なる平歯車である。第1遊星ギヤ体49は、フロント側固定ギヤ48に噛み合う第1平歯車部49aと、第1平歯車部49aと一体に回転するように第1平歯車部49aと同軸に固定され、フロント側固定ギヤ48に噛み合う第2平歯車部49bとを有している。
メインフレーム42、メイン側固定ギヤ47及びキャリア体50とハンドルシャフト44との間には、ベアリング51,52,53がそれぞれ介在されている。即ち、メインフレーム42、メイン側固定ギヤ47及びキャリア体50は、ハンドルシャフト44に対して相対的に回動自在である。
第1遊星ギヤ体49は、メイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48に対して相対的に遊星動作する。キャリア体50は、第1遊星ギヤ49の公転とともにメイン側固定ギヤ47及びフロント側固定ギヤ48に対して相対的にハンドルシャフト44を中心として回動される。
第2遊星ギヤ機構46は、ハンドルシャフト44を中心として回動可能な第3ギヤとしての入力側ギヤ54と、入力側ギヤ54と同軸線上に配置されている第4ギヤとしての出力側ギヤ55と、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55と噛み合う第2遊星ギヤ体56と、第2遊星ギヤ体56を回転自在に保持する第2キャリア体としてのキャリア体50とを有している。即ち、キャリア体50は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。
入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55は、互いに径の異なる平歯車である。第2遊星ギヤ体56は、入力側ギヤ54に噛み合う第1平歯車部56aと、第1平歯車部56aと一体に回転するように第1平歯車部56aと同軸に固定され、出力側ギヤ55に噛み合う第2平歯車部56bとを有している。
入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55とハンドルシャフト44との間には、ベアリング57,58がそれぞれ介在されている。即ち、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55は、ハンドルシャフト44に対して相対的に回動自在である。
第2遊星ギヤ体56は、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55に対して相対的に遊星動作する。キャリア体50は、第2遊星ギヤ56の公転とともに入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55に対して相対的にハンドルシャフト44を中心として回動される。
入力側ギヤ54、出力側ギヤ55及び第2遊星ギヤ体56のピッチ円径比は、メイン側固定ギヤ47、フロント側固定ギヤ48及び第1遊星ギヤ体49のピッチ円径比と同じである。この例では、入力側ギヤ54、出力側ギヤ55及び第2遊星ギヤ体56のサイズ及び歯数は、メイン側固定ギヤ47、フロント側固定ギヤ48及び第1遊星ギヤ体49のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、入力側ギヤ54は、メイン側固定ギヤ47に対応する要素、出力側ギヤ55はフロント側固定ギヤ48に対応する要素である。
また、この例では、キャリア体50は連結要素、メイン側固定ギヤ47は第1基体側要素、フロント側固定ギヤ48は第2基体側要素である。
連結要素であるキャリア体50は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。キャリア体50には、遊星ギヤ軸59が貫通されている。第1及び第2遊星ギヤ体49,56は、遊星ギヤ軸59を中心として自転される。第1及び第2遊星ギヤ体49,56と遊星ギヤ軸59との間には、ベアリング60,61が介在されている。
入力側ギヤ54には、入力側伝達ギヤ62が噛み合っている。入力側伝達ギヤ62には、例えば傘歯ギヤ付きシャフト等のメインフレーム側伝達手段(図示せず)によりペダルシャフトの回転が伝達される。
出力側ギヤ55の回転は、出力側伝達ギヤ63及び出力シャフト64を介して前輪に伝達される。出力側伝達ギヤ63は、出力シャフト64に固定されている。入力側伝達ギヤ62及びフロントフレーム43と出力シャフト64との間には、ベアリング65,66が介在されている。
次に、動作について説明する。例えば、ペダルシャフトを回転させず、ハンドルシャフト44のみを回動操作した場合、フロント側固定ギヤ48がハンドルシャフト44とともに回動され、第1遊星ギヤ体49が遊星動作し、キャリア体50が回動される。これにより、第2遊星ギヤ体56も遊星動作する。しかし、入力側伝達ギヤ62に回転が伝達されていなければ、入力側ギヤ54及び出力側ギヤ55はハンドルシャフト44及びフロントフレーム43に対しては回転されない。
一方、ハンドルシャフト44は回動させず、ペダルシャフトのみを回転させた場合、ペダルシャフトの回転は、入力側伝達ギヤ62を介して入力側ギヤ54に伝達される。入力側ギヤ54が回転されると、第2遊星ギヤ体56が回転され、出力側ギヤ55が回転される。出力側ギヤ55の回転は、出力側伝達ギヤ63及び出力シャフト64を介して前輪に伝達される。しかし、ハンドルシャフト44が回動されなければ、第2遊星ギヤ体56は自転のみを行い、キャリア体50は回動されない。
このように、ペダルシャフトと前輪との間の回動の伝達は、関節部であるハンドルシャフト44の回動による干渉を受けない。これは、ペダルシャフトを回転させながらハンドルシャフト44を同時に回動させた場合についても同様である。即ち、実施の形態6の回動伝達装置によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。従って、ハンドル操作性の優れた前輪駆動又は2輪駆動の自転車を得ることができる。
なお、実施の形態6では、ハンドルシャフト44にフロント側固定ギヤ48を直接固定したが、ハンドルシャフトとは別のハンドル連動シャフトにフロント側固定ギヤ48を固定し、ハンドルシャフトの回転をハンドル連動シャフトに伝達するようにしてもよい。
実施の形態7.
次に、図11はこの発明の実施の形態7による回動伝達装置の断面図である。この例では、実施の形態6と同様に、自転車の前輪を駆動するために回動伝達装置が用いられている。従って、実施の形態6と同様の部分の説明は省略する。
図において、回動伝達装置は、互いに同軸に配置された第1及び第2遊星ギヤ機構71,72を有している。
第1遊星ギヤ機構71は、ハンドル連動シャフト70(回動中心)を中心としてハンドル連動シャフト70と一体に回動可能な第1ギヤとしての第1太陽ギヤ73と、第1太陽ギヤ73と同軸線上に配置されている第2ギヤとしてのリング状の第1インタナルギヤ74と、第1太陽ギヤ73及び第1インタナルギヤ74と噛み合う第1遊星ギヤ体としての複数の第1遊星ギヤ75と、第1遊星ギヤ15を回転自在に保持する第1キャリア体としてのキャリア体76とを有している。
第1遊星ギヤ75は、第1太陽ギヤ73及び第1インタナルギヤ74に対して相対的に遊星動作する。キャリア体76は、第1太陽ギヤ73及び第1インタナルギヤ74に対する第1遊星ギヤ75の公転とともにハンドル連動シャフト70の軸線を中心として回動される。
第2遊星ギヤ機構72は、ハンドル連動シャフト70と同軸に配置された出力シャフト64を中心として回動可能な第3ギヤとしての第2太陽ギヤ77と、第2太陽ギヤ77と同軸線上に配置されている第4ギヤとしてのリング状の第2インタナルギヤ78と、第2太陽ギヤ77及び第2インタナルギヤ78と噛み合う第2遊星ギヤ体としての複数の第2遊星ギヤ79と、第2遊星ギヤ79を回転自在に保持するキャリア体76とを有している。即ち、キャリア体76は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。
第2遊星ギヤ79は、第2太陽ギヤ77及び第2インタナルギヤ78に対して相対的に遊星動作する。キャリア体76は、第2太陽ギヤ77及び第2インタナルギヤ78に対する第2遊星ギヤ79の公転とともに出力シャフト64を中心として回動される。
第2太陽ギヤ77、第2インタナルギヤ78及び第2遊星ギヤ79のピッチ円径比は、第1太陽ギヤ73、第1インタナルギヤ74及び第1遊星ギヤ75のピッチ円径比と同じである。この例では、第2太陽ギヤ77、第2インタナルギヤ78及び第2遊星ギヤ79のサイズ及び歯数は、第1太陽ギヤ73、第1インタナルギヤ74及び第1遊星ギヤ75のそれらとそれぞれ同一である。
ここで、第2太陽ギヤ77は、第1太陽ギヤ73に対応する要素、第2インタナルギヤ78は第1インタナルギヤ74に対応する要素である。
また、この例では、キャリア体76は連結要素、第1インタナルギヤ74は第1基体側要素、第1太陽ギヤ73は第2基体側要素である。第1基体側要素である第1インタナルギヤ74は、メインフレーム42に固定されている。第2基体側要素である第1太陽ギヤ73は、メインフレーム42に対するフロントフレーム43の相対的な回動により、メインフレーム42に対して相対的に回動されるようにフロントフレーム43に接続されている。
連結要素であるキャリア体76は、第1及び第2キャリア体を兼ねている。キャリア体76には、複数の遊星ギヤ軸80が貫通されている。第1及び第2遊星ギヤ75,79は、遊星ギヤ軸80を中心として自転される。第1及び第2遊星ギヤ体75,79と遊星ギヤ軸80との間には、ベアリング81,82が介在されている。
ハンドル連動シャフト70には、ハンドル連動ギヤ83が固定されている。ハンドル連動ギヤ83は、ハンドルシャフト44の回動によりハンドル連動シャフト70と一体に回動される。ハンドル連動シャフト70とメインフレーム42との間には、ベアリング84が介在されている。
第2インタナルギヤ78は、メインフレーム42に対して出力シャフト64を中心として回動自在なインタナルギヤ体85に設けられている。インタナルギヤ体85とメインフレーム42との間には、ベアリング86が介在されている。インタナルギヤ体85と出力シャフト64との間には、ベアリング87が介在されている。
インタナルギヤ体84の外周部には、入力側ギヤ88が設けられている。入力側ギヤ88には、入力側伝達ギヤ89が噛み合っている。入力側伝達ギヤ89には、例えば傘歯ギヤ付きシャフト等のメインフレーム側伝達手段(図示せず)によりペダルシャフトの回転が伝達される。出力シャフト64の回転は、前輪に伝達される。
次に、動作について説明する。例えば、ペダルシャフトを回転させず、ハンドルシャフト44のみを回動操作した場合、第1太陽ギヤ73が回動され、第1遊星ギヤ体75が遊星動作し、キャリア体76が回動される。これにより、第2遊星ギヤ82も遊星動作する。しかし、第2インタナルギヤ78に回転が伝達されていなければ、第2太陽ギヤ77及び出力シャフト64はハンドルシャフト44及びフロントフレーム43に対しては回転されない。
一方、ハンドルシャフト44は回動させず、ペダルシャフトのみを回転させた場合、ペダルシャフトの回転は、入力側伝達ギヤ89を介して入力側ギヤ88に伝達される。入力側ギヤ88が回転されると、第2インタナルギヤ78が一体に回転され、第2遊星ギヤ79が回転され、第2太陽ギヤ77が回転される。第2太陽ギヤ77の回転は、出力シャフト64を介して前輪に伝達される。しかし、ハンドルシャフト44が回動されなければ、第2遊星ギヤ79は自転のみを行い、キャリア体76は回動されない。
このように、ペダルシャフトと前輪との間の回動の伝達は、関節部であるハンドルシャフト44の回動による干渉を受けない。これは、ペダルシャフトを回転させながらハンドルシャフト44を同時に回動させた場合についても同様である。即ち、実施の形態7の回動伝達装置によれば、簡単な構造により、関節部による干渉を除いて回動を伝達することができる。従って、ハンドル操作性の優れた前輪駆動又は2輪駆動の自転車を得ることができる。
また、ハンドルシャフト44とは別のハンドル連動シャフト70に第2基体側要素である第1太陽ギヤ73を固定したので、回動伝達装置の既存の自転車への追加が容易である。
なお、実施の形態6、7では、自転車の前輪への駆動力の伝達について説明したが、3輪車、自動2輪車、自動3輪車についても、同様にこの発明の回動伝達装置を適用できることは言うまでもない。
また、実施の形態6、7では、ペダルシャフトの回転を前輪に伝達すると説明したが、ペダルシャフトの回転を後輪に伝達し、回動伝達装置を介して後輪軸の回転を前輪に伝達するようにしてもよい。
さらに、この発明の回動伝達装置は、例えば、様々な環境で使用される作業装置及びその操縦装置として使用することができる。例えば、宇宙空間での作業用のロボットアーム、地雷除去作業や放射線汚染領域での作業などに使用されるロボット装置、及び土木作業用重機の作業装置等として使用することができる。
さらにまたまた、患者の内部に挿入されて患部の診断や処置に使用される医療機器に使用することもできる。
また、この発明の回動伝達装置は、船のエンジンと駆動スクリューとの間の駆動力伝達にも適用することができる。この場合、エンジンとスクリューとの間に関節部を介在させても、関節部の動きによる干渉を受けずにスクリューを回転させることができるため、例えば水面に対して垂直な軸を中心としてスクリューの向きを回動させる機構を用いつつ、駆動力を伝達することができる。
さらに、この発明の回動伝達装置は、風力発電システムに適用することができる。基体集合体としての風力発電システムは、設置場所に立設された第2基体としてのタワー、このタワー上に支持され鉛直な軸を中心に回動可能な第1基体としての回転体支持部、この回転体支持部に支持され水平な軸を中心に回動可能な第1回動体としての回転体、及びこの回転体に放射状に取り付けられている複数のブレードを有している。タワーの下部には、発電機本体が設置されている。発電機本体は、発電機固定子と、回転体の回転が伝達されて回転される第2回動体としての発電機回転子とを有している。
このような風力発電システムでは、この発明の回動伝達装置を用いることにより、タワーに対する回転体支持部の回動に干渉されることなく、回転体の回転を発電機回転子に伝達することができる。このため、従来は、タワー上に設置されていた発電機本体や制御盤をタワーの下部に設置することができる。これにより、タワーの構造を簡素化することができるとともに、保守点検を容易にすることができる。また、回転体の回転軸の傾斜角が調整可能になっている場合であっても、同様の回動伝達装置を設けることで、傾斜角の変化による干渉を受けずに回転を伝達することができる。
また、この発明は、上記の他のあらゆる技術分野に適用することができる。
Claims (4)
- 互いに相対的に回動可能に連結された第1及び第2基体を有する基体集合体に設けられ、上記第1基体に設けられた第1回動体と上記第2基体に設けられた第2回動体との間で回動を伝達する回動伝達装置であって、
回動中心を中心として回動可能な第1ギヤと、上記第1ギヤと同軸線上に配置されている第2ギヤと、上記第1及び第2ギヤと噛み合い上記第1及び第2ギヤに対して相対的に遊星動作する第1遊星ギヤ体と、上記第1及び第2ギヤに対する上記第1遊星ギヤ体の公転とともに上記第1及び第2ギヤに対して相対的に上記回動中心を中心として回動される第1キャリア体とを有する第1遊星ギヤ機構、及び
上記回動中心を中心として回動可能な第3ギヤと、上記第3ギヤと同軸線上に配置されている第4ギヤと、上記第3及び第4ギヤと噛み合い上記第3及び第4ギヤに対して相対的に遊星動作する第2遊星ギヤ体と、上記第3及び第4ギヤに対する上記第2遊星ギヤ体の公転とともに上記第3及び第4ギヤに対して相対的に上記回動中心を中心として回動される第2キャリア体とを有する第2遊星ギヤ機構
を備え、
上記第3ギヤ、上記第4ギヤ及び上記第2遊星ギヤ体のピッチ円径比は、上記第1ギヤ、上記第2ギヤ及び上記第1遊星ギヤ体のピッチ円径比と同じであり、
上記第3ギヤを上記第1ギヤに対応する要素、上記第4ギヤを上記第2ギヤに対応する要素、上記第2キャリア体を上記第1キャリア体に対応する要素であるとしたとき、上記第1ギヤ、上記第2ギヤ及び上記第1キャリア体のうちのいずれか1つである連結要素は、上記連結要素に対応する要素と一体に回動するようになっており、
上記第1ギヤ、上記第2ギヤ及び上記第1キャリア体から上記連結要素を除いた2つのうちの1つである第1基体側要素は、上記第2基体に対する上記第1基体の相対的な回動により上記第2基体に対して相対的に回動されるように上記第1基体に接続され、
上記第1ギヤ、上記第2ギヤ及び上記第1キャリア体から上記連結要素及び上記第1基体側要素を除いた第2基体側要素は、上記第1基体に対する上記第2基体の相対的な回動により上記第1基体に対して相対的に回動されるように上記第2基体に接続され、
上記第1基体側要素に対応する要素と上記第1回動体との間で回動が伝達され、上記第2基体側要素に対応する要素と上記第2回動体との間で回動が伝達されるようになっている回動伝達装置。 - 上記第1ギヤは、第1太陽ギヤであり、上記第2ギヤは、リング状の第1インタナルギヤであり、第1遊星ギヤ体は、上記第1インタナルギヤと上記第1太陽ギヤとに噛み合う第1遊星ギヤである請求項1記載の回動伝達装置。
- 上記第1及び第2ギヤは、互いに径の異なる平歯車であり、上記第1遊星ギヤ体は、上記第1ギヤに噛み合う第1平歯車部と、上記第1平歯車部と一体に回転するように上記第1平歯車部と同軸に固定され、上記第2ギヤに噛み合う第2平歯車部とを有している請求項1記載の回動伝達装置。
- 上記基体集合体は、互いに回動可能に直列に連結された3個以上の基体を有しており、互いに隣接する基体をそれぞれ上記第1及び第2基体として、各関節部に上記第1及び第2遊星ギヤ機構が配置されている請求項1記載の回動伝達装置。
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CA2750885A1 (en) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | Corcost Limited | Gearbox |
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DE102012018715A1 (de) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Robert Bosch Gmbh | Nabenmutter für ein Planetengetriebe und Planetengetriebe |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03294192A (ja) * | 1990-04-11 | 1991-12-25 | Toyoda Mach Works Ltd | バックラッシュ除去装置 |
JPH04502584A (ja) * | 1989-01-03 | 1992-05-14 | ロス―ハイム・デザインズ・インコーポレーテッド | ロボット式マニプレータ |
Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
US3971266A (en) * | 1973-07-17 | 1976-07-27 | Nippondenso Co., Ltd. | Power transmission device |
AT355920B (de) * | 1978-05-08 | 1980-03-25 | Schreiner Joachim | Lenkgetriebe fuer raupenfahrzeuge |
DE19516632A1 (de) * | 1995-05-05 | 1996-11-07 | Horst Ing Grad Wandelt | Mechanischer 4-Wellen-Antrieb |
JP2001310288A (ja) * | 2000-04-27 | 2001-11-06 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 多関節アーム装置 |
JP3616575B2 (ja) * | 2001-02-05 | 2005-02-02 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | 作業車両の走行装置 |
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Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JPH04502584A (ja) * | 1989-01-03 | 1992-05-14 | ロス―ハイム・デザインズ・インコーポレーテッド | ロボット式マニプレータ |
JPH03294192A (ja) * | 1990-04-11 | 1991-12-25 | Toyoda Mach Works Ltd | バックラッシュ除去装置 |
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