WO2017138651A1 - 回転構造、アシストシステム、および、ロボット - Google Patents

回転構造、アシストシステム、および、ロボット Download PDF

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WO2017138651A1
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rotating
shaft body
encoder
base member
rotating structure
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PCT/JP2017/004986
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智之 野田
森本　淳
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株式会社国際電気通信基礎技術研究所
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Definitions

  • the present invention relates to a rotating structure used for a joint structure or the like of a robot, and an assist system and a robot using the rotating structure.
  • Patent Document 1 discloses a configuration example of an encoder for a robot hand that is used in a robot hand having a movable part rotated by a motor and can detect the rotation state of the movable part.
  • the encoder for a robot hand includes a disk part that rotates integrally with a rotation shaft of a motor, a first cover provided between the motor and the disk part, and a light for detecting a rotation state of the disk part. And a circuit board attached to the main surface.
  • an optical sensor is inserted in the through-hole formed in a part of support part of the 1st cover. As a result, the optical sensor overlaps the first cover in the direction of the rotation axis of the motor, so that the encoder can be made thinner by an amount corresponding to the thickness of the optical sensor.
  • Patent Document 2 discloses a fastener for a frame material using a so-called T slot.
  • Patent Document 3 discloses a separable joint structure.
  • the encoder is provided outside the movable portion of the joint structure of the robot hand. For this reason, when external force, such as an impact, is applied from the outside of the joint structure, the encoder is likely to break down. Particularly in the case of nursing robots and exoskeleton robots, it is expected that people and the environment will frequently come into contact with the joint structure, so there is a possibility of failure of the encoder placed outside the joint structure bearing. It is thought that it will increase more. This increases the maintenance effort and is not preferable. Furthermore, unlike conventional industrial robots, care robots and exoskeleton robots need to be constructed to be lightweight and compact in order to reduce the load on the user, which can increase rigidity. There are many things that cannot be done.
  • the links and joints constituting the robot are often made of light metal, engineer link plastic resin, fiber reinforced nylon, and the like for weight reduction.
  • By intentionally reducing the rigidity it is assumed that the inside of the joint structure is greatly deformed, such as ensuring the safety by deforming the robot side even when an excessive load is applied.
  • it is necessary to reliably acquire the information of the encoder which is a conflicting technical problem.
  • the joint structure of the robot is required to have a connection structure that can be easily separated and connected to other members such as a frame and that the connected members can be fixed with high positioning accuracy without wobbling. ing.
  • the present invention can prevent a failure of an encoder due to an external force in advance and can be realized in a compact and light-weight manner with a reduced number of parts, for example, for a rotary structure having an encoder used as a joint structure of a robot. With the goal.
  • Another object of the present invention is to make it possible to separate and connect other members with high accuracy and ease with respect to the rotating structure.
  • 1st aspect of this invention is a rotation structure, Comprising: One end is fixed to the said base member, the said base member, and the shaft body extended in the axial direction of the said rotation structure is attached to the said shaft body via the bearing.
  • a rotating member that is rotatable about the shaft body, and an encoder that detects a rotation angle of the rotating member, and the base member and the rotating member are disposed around the shaft body in the rotating structure. Are formed so as to rotate integrally with one of the rotating member and the base member around the shaft body in the hollow portion.
  • the detected object whose physical quantity changes in the circumferential direction, and the physical quantity of the detected object can be detected, and the rotating member and the base are positioned in the hollow portion at a position where the physical quantity of the detected object can be detected.
  • a detecting unit provided so as to rotate together with the other integral with the timber.
  • a hollow portion in which the base member and the rotating member are opposed to each other is formed in the outer peripheral side circumferential direction of the rotating shaft inside the rotating structure.
  • the encoder includes a detected object whose physical quantity changes in the circumferential direction and a detection element capable of detecting the physical quantity of the detected object.
  • the detected body is provided around the shaft body so as to rotate integrally with one of the rotating member and the base member, and the detecting section is located at a position where the physical quantity of the detected body can be detected.
  • the rotating member and the base member are provided so as to rotate together.
  • the rotation angle of a rotation member can be detected from the output of a detection part.
  • the encoder can be provided in the hollow portion formed inside the rotating structure, even if an external force such as an impact is applied from the outside of the rotating structure, the possibility that the encoder will break down is extremely low. Further, a case for protecting the encoder is not necessary. Further, since the encoder is provided inside the rotating structure, the rotating structure can be realized in a compact manner. Also, the bearing for the encoder can be shared with the bearing of the rotating structure, and the casing function for the encoder is achieved by the rotating structure parts, so the number of parts can be reduced, and the number of assembly steps can be reduced and the weight can be reduced. .
  • annular thrust bearing is provided between the base member and the rotating member so as to surround the shaft body, and the hollow portion includes the thrust member. It is formed between the inner peripheral surface of the bearing and the outer peripheral surface of the shaft body.
  • the encoder is provided in the hollow portion formed between the inner peripheral surface of the thrust bearing between the base member and the rotating member and the outer peripheral surface of the shaft body.
  • the encoder is an optical encoder
  • the detected object has a scale so that the light reflectance periodically changes in the circumferential direction.
  • a transmissive scale that is calibrated so that the light transmittance periodically changes in the circumferential direction
  • the detector is configured to transmit the reflective scale or the transmissive scale. It is a detection element that irradiates light on a scale, receives reflected light or transmitted light, and outputs an electrical signal corresponding to the reflected light or transmitted light.
  • the encoder can measure the rotation angle without using a transmission element such as a belt or a gear, an error due to backlash does not occur, and the rotation angle of the rotating member can be accurately detected. Can do.
  • the encoder is an optical encoder
  • the detected object has a scale so that the light reflectance periodically changes in the circumferential direction.
  • a transmissive scale that is calibrated so that the light transmittance periodically changes in the circumferential direction
  • the detector is configured to transmit the reflective scale or the transmissive scale.
  • the encoder can measure the rotation angle without using a transmission element such as a belt or a gear, an error due to backlash does not occur, and the rotation angle of the rotating member can be accurately detected. Can do. Furthermore, since the encoder can be configured only by an optical circuit without using an electronic circuit inside the rotating structure, for example, when the rotating structure is used inside an fMRI (functional magnetic resonance imaging) scanner or the like, it is strong. The encoder can be made to function even when a magnetic field is generated and noise of the electronic circuit becomes a problem, or even when the electronic circuit cannot be used underwater or in a hot and humid environment.
  • fMRI functional magnetic resonance imaging
  • the detected object and the detection unit are opposed to each other in the axial direction, and in the axial direction, a space between the detected object and the detection unit is , And an overlap with the range in which the thrust bearing is provided.
  • the shaft body can be shortened in the axial direction.
  • the rotating structure can be configured compactly.
  • the thrust bearing is a shield type bearing or a bearing with a seal.
  • the hollow portion is sealed against the outside of the rotating structure.
  • This configuration allows the encoder to function even in water, hot and humid environments, or high pressure environments.
  • the encoder is an optical encoder, and the hollow portion is shielded from light so that light does not enter from outside the rotating structure.
  • the shaft body has a hollow structure penetrating in the axial direction.
  • a tenth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to ninth aspects, wherein at least one of the base member and the rotating member is provided on the outer peripheral surface in the circumferential direction of the shaft body with another member.
  • a connecting surface which is a plane for connecting the two, is formed, and the connecting surface is formed with a groove portion having a reverse T-shaped cross section.
  • a groove portion having an inverted T-shaped cross section is formed on the connecting surface of the base member or the rotating member.
  • another member can be easily connected to the rotating structure by a wedge connection method using a T-shaped wedge member.
  • the other member is a T-shaped wedge member having a protruding head and a body portion having a through hole.
  • the wedge member is connected, and when the connection is made, the head portion is inserted into the groove portion, the body portion is inserted into a hole formed in an end surface of the other member, and the through hole And is fixed to the other member by a screw having a tapered portion, and at least one of the base member and the rotating member is connected to the surface of the connecting surface when the other member is connected.
  • a protrusion is formed that contacts the side surface of the member.
  • the protrusion formed on the surface of the connection surface comes into contact with the side surface of the other member, thereby preventing the connected other member from wobbling.
  • the rotational structure and the member can be accurately positioned.
  • a twelfth aspect of the present invention is a rotating structure, comprising a base member, a shaft body having one end fixed to the base member, extending in the axial direction of the rotating structure, and attached to the shaft body via a bearing.
  • a rotating member that is rotatable around the shaft body, and is provided so as to surround the shaft body, the rotating member is in contact with the inner peripheral surface, and the base member is in contact with the outer peripheral surface.
  • a cross roller bearing and an encoder for detecting a rotation angle of the rotating member, and a hollow portion is formed around the shaft body in the rotating structure where the base member and the rotating member are opposed to each other.
  • the encoder is provided in the hollow portion so as to rotate integrally with one of the rotating member and the base member around the shaft body, and the physical quantity changes in the circumferential direction.
  • the physical quantity of the detected object can be detected, and provided in the hollow portion so as to rotate integrally with the other of the rotating member and the base member at a position where the physical quantity of the detected object can be detected.
  • a detection unit is provided in the hollow portion so as to rotate integrally with one of the rotating member and the base member around the shaft body, and the physical quantity changes in the circumferential direction.
  • a hollow portion is formed around the rotating shaft inside the rotating structure where the base member and the rotating member are opposed to each other.
  • the encoder includes a detected object whose physical quantity changes in the circumferential direction and a detection element capable of detecting the physical quantity of the detected object.
  • the detected body is provided around the shaft body so as to rotate integrally with one of the rotating member and the base member, and the detecting section is located at a position where the physical quantity of the detected body can be detected.
  • the rotating member and the base member are provided so as to rotate together.
  • the encoder can be provided in the hollow portion formed inside the rotating structure, even if an external force such as an impact is applied from the outside of the rotating structure, the possibility that the encoder will break down is extremely low. Further, a case for protecting the encoder is not necessary. Further, since the encoder is provided inside the rotating structure, the rotating structure can be realized in a compact manner. Further, by using a cross roller bearing capable of receiving a radial load in addition to a thrust load, the number of parts can be reduced, and the rotating structure can be realized more compactly. Furthermore, since the rotating member is in contact with the inner peripheral surface of the cross roller bearing and the base member is in contact with the outer peripheral surface of the cross roller bearing, a cross roller bearing having a larger diameter can be used. In addition to being able to receive a larger force on the rotating member, the encoder can be arranged on the outer peripheral side, so that the resolution of the rotation angle can be increased.
  • a thirteenth aspect of the present invention is a rotating structure, comprising a base member, a shaft body having one end fixed to the base member, extending in the axial direction of the rotating structure, and attached to the shaft body via a bearing.
  • a rotating member rotatable around the shaft body, and at least one of the base member and the rotating member connects another member to an outer peripheral surface in a circumferential direction of the shaft body.
  • a connecting surface that is a flat surface is formed, the connecting surface is formed with a groove portion having a reverse T-shaped cross section, and the other member includes a protruding head and a through hole.
  • the screw is passed through the through-hole and is fixed to the other member by a screw having a tapered portion, and at least one of the base member and the rotating member is connected to the surface of the connecting surface.
  • a protrusion is formed to contact the side surface of the other member.
  • a groove portion having an inverted T-shaped cross section is formed on the connecting surface of the base member or the rotating member.
  • another member can be easily connected to the rotating structure by a wedge connection method using a T-shaped wedge member.
  • the protrusion formed on the surface of the connection surface comes into contact with the side surface of the other member, so that the connected other member can be prevented from wobbling. .
  • a fourteenth aspect of the present invention is an assist system, wherein a base, a base member, a shaft body having one end fixed to the base member, and the shaft body are attached via a bearing, the shaft body A rotating member that is rotatable around and an encoder that detects a rotation angle of the rotating member, wherein the base member is connected to the base, and the rotating structure is connected to the rotating member; A support body for supporting a user's arm, a pneumatic cylinder provided so as to be able to adjust a position of the support body with respect to the base according to a supplied air pressure; and the rotating structure And a control unit for controlling the air pressure of the pneumatic cylinder based on the rotation angle detected by the encoder.
  • the base member of the rotating structure is connected to the base.
  • the support body for supporting a user's arm has the flame
  • the pneumatic cylinder adjusts the position of the support relative to the base according to the supplied air pressure.
  • the control unit controls the air pressure of the pneumatic cylinder based on the rotation angle detected by the rotary structure encoder. Therefore, the support can be operated at a desired angle with respect to the base by the control by the control unit.
  • the assist system according to the fourteenth aspect includes any one of the first to twelfth rotation structures as the rotation structure.
  • the sixteenth aspect of the present invention is a robot including any one of the first to thirteenth rotation structures as a joint structure.
  • a rotating structure equipped with an encoder can prevent an encoder failure or reading failure due to an external force, and can be realized compactly with a small number of parts.
  • other members can be easily and reliably connected to the rotating structure with high rigidity and high accuracy.
  • FIG. 1A Schematic external view of rotating structure Structure of connecting surface Schematic sectional perspective view of the rotating structure of FIG. 1A
  • FIG. 1A is a schematic external view of a rotating structure 10 according to the embodiment.
  • the rotating structure described in the present embodiment is used as a joint structure of a robot, for example. In addition, you may utilize for uses other than a robot.
  • the rotating structure 10 has a base member 11, one end fixed to the base member 11, a shaft body 12 extending in the axial direction of the rotating structure 10, and a hole 13 ⁇ / b> A through which the shaft body 12 passes. And a rotating member 13 attached via the.
  • the rotating member 13 can rotate around the shaft body 12.
  • the shaft body 12 has a hollow structure penetrating in the axial direction.
  • the rotary structure 10 incorporates an encoder that detects the rotation angle of the rotary member 13 as described later.
  • the substrate 18 outputs an encoder detection signal from the rotary structure 10.
  • the substrate 18 may be a flexible substrate (FPC (Flexible Printed Circuit)).
  • the frame 14 is connected to the base member 11 and the frame 15 is connected to the rotating member 13.
  • the frames 14 and 15 are, for example, robot arms.
  • the frames 14 and 15 are respectively connected to the base member 11 and the rotating member 13 by a wedge connection method described later. Details of the wedge connection method will be described later.
  • the rotating structure 10 may be used so that the base member 11 side is fixed and the rotating member 13 is rotated, or the rotating member 13 side is fixed and the base member 11 and the shaft body 12 are rotated. May be.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional perspective view of the rotating structure 10 of FIG. 1A.
  • the base member 11 is fixed to the shaft body 12 with screws or the like, for example.
  • the base member 11 and the shaft body 12 may be integrated parts.
  • the shaft body 12 has a hollow structure and penetrates in the axial direction.
  • the rotating member 13 is attached to the shaft body 12 with the bearing 16 interposed therebetween. That is, the shaft body 12 is inserted through the hole 13A of the rotating member 13, and an annular bearing 16 is provided between the outer peripheral surface 12A of the shaft body 12 and the inner peripheral surface of the hole 13A.
  • An annular thrust bearing 17 is provided between the base member 11 and the rotating member 13.
  • the thrust bearing 17 includes a housing washer 17A, a shaft washer 17B, and a rolling bearing 17C.
  • the thrust bearing 17 is provided on the surface of the base member 11 on the side facing the rotating member 13, and the housing washer 17 ⁇ / b> A is in contact with the surface of the rotating member 13 on the base member 11 side.
  • the housing washer 17A slides on the rolling bearing 17C.
  • a hollow portion X is formed between the inner peripheral surface 17D of the annular thrust bearing 17 and the outer peripheral surface 12A of the shaft body 12 so that the base member 11 and the rotating member 13 are opposed to each other.
  • the hollow portion X is formed around the shaft body 12 in an annular shape here.
  • An encoder 20 that detects the rotation angle of the rotating member 13 is provided in the hollow portion X.
  • the encoder 20 is an optical reflection type encoder.
  • the encoder 20 includes a reflective scale 21 that is an example of a detection target, and a detection element 22 that is an example of a detection unit.
  • the reflective scale 21 has an annular shape and is fixed in the hollow portion X to the surface of a member 17 ⁇ / b> A ′ that is integrated with the housing washer 17 ⁇ / b> A that constitutes the thrust bearing 17.
  • the reflective scale 21 is provided on the rotating member 13 concentrically with the shaft body 12.
  • the detection element 22 is disposed in the hollow portion X at a position facing a part of the reflective scale 21 on the surface of the base member 11.
  • the reflective scale 21 has a scale formed on the surface thereof so that the reflectance of light periodically changes in the circumferential direction.
  • the detection element 22 projects light, receives reflected light from the reflective scale 21, and sends an electrical signal corresponding to the reflected light to the substrate 18.
  • the substrate 18 is disposed on the base member 11, and a connector 18 ⁇ / b> A for taking out an electrical signal is provided on the substrate 18.
  • a male screw portion 12 ⁇ / b> B is provided at the tip of the shaft body 12, and the nut 23 holds the rotating structure 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the rotating structure 10 is disassembled.
  • FIG. 3 shows a state in which the rotating member 13 is removed for easy understanding of the configuration of the encoder 20.
  • the position where the reflective scale 21 is disposed is indicated by a broken line.
  • the detection element 22 is provided between the inner peripheral surface 17 ⁇ / b> D of the thrust bearing 17 and the outer peripheral surface 12 ⁇ / b> A of the shaft body 12 so as to project light toward the rotating member 13.
  • the wiring 23 of the detection element 22 passes under the thrust bearing 17 and is connected to the substrate 18.
  • the positioning of the detection element 22 and the wiring 23 may be performed, for example, by forming a mounting groove in the base member 11.
  • the reflective scale 21 may be positioned using, for example, a positioning pin.
  • an annular hollow portion X in which the base member 11 and the rotating member 13 are opposed to each other is formed in the outer peripheral side circumferential direction of the shaft body 12 inside the rotating structure 10.
  • the encoder 20 includes an annular reflective scale 21 and a detection element 22.
  • the reflective scale 21 is provided on the rotating member 13 concentrically with the shaft body 12, and the detection element 22 is provided on the base member 11 at a position facing a part of the reflective scale 21. It has been. Since the reflective scale 21 provided on the rotation member 13 rotates around the shaft body 12 as the rotation member 13 rotates, the rotation angle of the rotation member 13 can be detected from the detection signal of the detection element 22.
  • the encoder 20 can be provided in the hollow portion X formed inside the rotating structure 10, contact with the outside can be prevented without using a case. Further, even if an external force such as an impact is applied from the outside of the rotating structure 10, the possibility that the encoder 20 will fail is extremely low. Moreover, the thrust bearing 17 which comprises a rotation structure is utilized as a component which fixes the encoder 20, and the number of components and an assembly man-hour can be reduced. Moreover, since the encoder 20 is provided inside the rotating structure 10, the rotating structure 10 can be realized in a compact manner. That is, with respect to the rotary structure 10 provided with the encoder 20, the possibility that the encoder 20 will fail due to an external force can be significantly reduced, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, and a compact structure can be realized. .
  • the encoder 20 is provided in the vicinity of the bearing 16 between the two surfaces inside the rotating structure 10 where the thrust bearing 17 lubricates. For this reason, even when the base member 11 receives an external force and is distorted with respect to the shaft body 12 or the like, the rotation angle measurement error is smaller than when the encoder is provided outside the rotating structure. Further, the scale 21 and the detection element 22 are adjacent to the shaft washer 17B and the housing washer 17A, and even when the external force is applied to the base member 11 and the rotating member 13 and the thrust bearing 17 receives stress, the scale 21 is detected. The facing distance to the element 22 hardly changes.
  • the rotation angle of the rotating member 13 with respect to the shaft body 12 can be stably detected even in a situation where an external force is applied. That is, according to the configuration of the present embodiment, an effect that the measurement accuracy of the rotation angle is increased can be obtained.
  • the scale 21 and the detection element 22 are opposed to each other in the axial direction, and the space between the scale 21 and the detection element 22 in the axial direction is within the range where the thrust bearing 17 is provided. , Have overlap.
  • a predetermined width is required for the scale 21 and the detection element 22, at least a part of the width in which the thrust bearing 17 is disposed is shared in the axial direction, so that the shaft body 12 can be shortened in the axial direction.
  • the rotating structure 1 can be configured compactly.
  • the encoder 20 includes the hollow portion X formed between the inner peripheral surface 17D of the thrust bearing 17 between the base member 11 and the rotating member 13 and the outer peripheral surface 12A of the shaft body 12. Is provided. Thereby, it is not necessary to newly form a hollow portion for providing the encoder 20, and the rotating structure 10 can be reliably realized in a compact manner.
  • an optical encoder is used as the encoder 20, the scale 21 is provided so as to rotate integrally with the rotating member 13, and the detection element 22 includes the base member 11 and the shaft body. 12 is provided so as to rotate integrally therewith.
  • the shaft 12 of the rotating member 13 is free from errors caused by backlash and slipping, as compared with a method in which rotation is measured by an external encoder via a transmission component such as a belt, gear, and coupling. The rotation angle with respect to can be accurately detected.
  • the shaft body 12 of the rotary structure 10 incorporating the encoder 20 can be formed into a hollow structure, so-called in-axis wiring that allows wiring to pass through the hollow structure of the shaft body 12 can be realized. it can.
  • a shaft body having no hollow structure may be used.
  • the reflective scale 21 is provided on the rotating member 13 side and the detection element 22 is provided on the base member 11 side.
  • the reflective scale 21 and the detection element 22 are provided.
  • the positions of may be interchanged. That is, the reflective scale 21 may be provided on the base member 11 side, and the detection element 22 may be provided on the rotating member 13 side.
  • the wiring of the encoder 20 can be taken out on the rotating member 13 side.
  • the encoder 20 is assumed to be an optical reflection type, but is not limited to this.
  • an optical transmission type may be used.
  • a detection element having a light emitting part and a light receiving part is used as one surface of the transmission scale by using a transmission scale whose light transmittance periodically changes in the circumferential direction. What is necessary is just to arrange
  • the encoder may be a magnetic system or an electrical resistance system, for example.
  • a magnetic encoder can be composed of a scale that changes the magnetic force in the circumferential direction and a detection element such as a Hall element that detects the magnetic force.
  • a magnetic encoder (model number: AEAT-6600-T16, etc.) manufactured by AVAGO can be used as a magnetic encoder.
  • a resolver (for example, manufactured by Tamagawa Seiki Co., Ltd .: Singlesyn (registered trademark)) can also be used as a magnetic encoder. That is, the detection target constituting the encoder only needs to have a physical quantity that changes in the circumferential direction, and the detection element only needs to be capable of detecting the physical quantity of the detection target.
  • the scale 21 and the detection element 22 constituting the encoder 20 are opposed to each other on the thrust surface, but other than this, for example, the outer peripheral surface 12A of the shaft body 12 Further, the scale 21 and the detection element 22 may be opposed to each other on the inner peripheral surface 17D of the thrust bearing 17.
  • the hollow portion X only needs to have a space in which the scale 21 and the detection element 22 constituting the encoder 20 face each other, and may be, for example, an annular partial space. That is, it may be configured in a fan shape.
  • the hollow portion X is preferably shielded or sealed so that light, dust, dust, or the like does not enter from the outside of the rotating structure 10.
  • a shield-type bearing is used as the thrust bearing 17 in the configuration of FIG. 2
  • foreign matter can be prevented from entering the encoder 20 even when used in a dusty environment. Etc. can be reduced.
  • a bearing with a seal is used for the bearing 16 and the thrust bearing 17, the space between the substrate 18 and the thrust bearing 17 is sealed, and the space between the base member 11 and the shaft body 12 is sealed, the hollow portion X is exposed to the outside. It becomes a sealed structure.
  • the encoder 20 can be made to function even in water, in a hot and humid environment, or in a high pressure environment.
  • a thrust bearing with a seal is disclosed in Patent Document 4 and the like.
  • the lubricating oil inside the bearing adheres to the reflective scale 21 and the detection element 22 by using a shield type bearing or a sealed bearing, and the encoder 20. You can also avoid the problem that will not work.
  • the encoder is of a magnetic type / electric induction type, the influence on the electromagnetic circuit due to the magnetic powder generated inside the bearing can be reduced. Further, the hollow portion X is shielded from light by the rotating structure 10 itself, and noise due to light from the outside can be prevented in the rotation angle detection by the encoder 20. Furthermore, by using a shield type bearing or a sealed bearing, a higher light shielding rate can be realized as compared with an open type bearing.
  • the substrate, detection element and wiring are placed outside the rotating structure, and an optical fiber is placed inside the rotating structure to project and receive light on the scale. It is also possible to do this.
  • metal can be omitted from the constituent elements of the encoder built in the rotating structure.
  • angle information of the rotating structure 10 can be sensed even in a strong magnetic field such as an fMRI (functional magnetic resonance) imaging device.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a rotating structure using a transmission optical encoder and an optical fiber. Constituent elements common to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2, and detailed description thereof is omitted here.
  • a slit 26 that is a transmission type scale is formed integrally with a housing washer 17 ⁇ / b> A that constitutes the thrust bearing 17.
  • the light transmitting optical fiber 24 is provided on the base member 11 side of the slit 26, and the light receiving optical fiber 25 is provided on the rotating member 13 side of the slit 26.
  • the light transmitting optical fiber 24 and the light receiving optical fiber 25 are supported by a support member 27 fixed to the outer peripheral surface of the shaft body 12.
  • the detection unit includes a light transmission optical fiber 24 that irradiates light to a transmission scale that is an example of a detection target, and a light reception optical fiber 25 that receives transmission light. It has become.
  • the light transmitting optical fiber 24 may be provided on the rotating member 13 side of the slit 26, and the light receiving optical fiber 25 may be provided on the base member 11 side of the slit 26.
  • the detection unit is assumed to include a light transmitting optical fiber for irradiating light to the reflective scale and a light receiving optical fiber for receiving the reflected light. Good.
  • signal transmission / reception of the detection element 22 can be performed using a wireless module. In this case, the wiring 23 becomes unnecessary.
  • the encoder 20 is provided in the hollow portion X formed between the inner peripheral surface 17D of the thrust bearing 17 and the outer peripheral surface 12A of the shaft body 12, but is not limited thereto. is not. That is, if the base member and the rotating member are opposed to each other inside the rotating structure, an encoder can be provided in the same manner as the above configuration.
  • a hollow portion for providing the encoder 20 may be formed separately.
  • the planar shape (the shape seen in the axial direction) of the rotating structure 10 is substantially circular, but the planar shape of the rotating structure is not limited to this.
  • the planar shape of the rotating structure may be a polygon such as a hexagon or an ellipse.
  • connection structure between the rotating structure 10 and the frames 14 and 15 will be described.
  • connection structure demonstrated below is applicable also to rotation structures other than the rotation structure 10 mentioned above.
  • the rotating member 13 and the frame 15 are connected by a T-shaped wedge member 31 (shown by a thick broken line).
  • a connection surface 32 that is a plane for connecting the frame 15 is formed on the outer peripheral surface of the rotating member 13 in the circumferential direction of the shaft body 12, and the connection surface 32 has an axial direction.
  • a groove portion 32A extending in a direction perpendicular to the groove portion 32A is formed.
  • the cross-sectional shape of the groove 32A is an inverted T shape.
  • the screw 33 has a function of fixing the wedge member 31 to the frame 15 and pulling the wedge member 31 toward the frame 15 by being inserted into the frame 15.
  • 5A and 5B are schematic cross-sectional views showing details of the wedge connection method.
  • the member A and the member B are connected using a T-shaped wedge member 31.
  • the rotating member 13 corresponds to the member A
  • the frame 15 that is an example of another member corresponds to the member B.
  • the wedge member 31 has a protruding head portion 31a and a body portion 31b.
  • the connecting surface 32 of the member A is formed with a groove 32A having a reverse T-shaped cross section.
  • the head portion 31a of the wedge member 31 is inserted into the groove portion 32A.
  • a through hole 31 ⁇ / b> A that penetrates in the direction perpendicular to the axial direction of the wedge member 31 is formed in the body portion 31 b of the wedge member 31.
  • the member B is formed with a hole 35 ⁇ / b> A for inserting the wedge member 31.
  • holes 35 ⁇ / b> B and 35 ⁇ / b> C communicating with the hole 35 ⁇ / b> A and penetrating in a direction perpendicular to the direction in which the wedge member 31 is inserted are formed.
  • Screws 33 are inserted into the holes 35B and 35C. For example, a screw thread that engages with the screw 33 is cut into the hole 35C.
  • the wedge member 31 with the head portion 31a inserted into the groove portion 32A of the member A is inserted into the hole 35A of the member B, and the screw 33 is inserted into the hole 35B of the member B.
  • the tapered portion 33 ⁇ / b> A of the screw 33 abuts on the tapered inner peripheral surface 31 ⁇ / b> B on the member B side of the hole 31 ⁇ / b> A of the wedge member 31, and the wedge member 31 is pulled toward the member B by tightening the screw 33.
  • the member A and the member B are pressed against each other with a strong force, and the member A and the member B are connected and fixed.
  • the interval WA between the connection surface 32 of the member A and the center line of the hole 31A is slightly smaller than the interval WB between the surface of the member B that contacts the connection surface 32 and the center line of the hole 35C. Set to be shorter.
  • the member B is connected to the connection surface 32 using a T-shaped wedge member 31 having a protruding head portion 31a and a body portion 31b in which a through hole 31A is formed.
  • 31 is a screw 33 having a taper portion 33A that has a head portion 31a inserted into the groove portion 32A and a body portion 31b inserted into a hole 35A formed in the end face of the member B and passes through the through hole 31A.
  • the rotating structure 10 and the frames 14 and 15 can be easily connected by the connecting structure as described above. Moreover, the some rotation structure 10 can be connected easily.
  • FIG. 6 is a view showing the shape of the end face 15A of the frame 15 and a state in which the end face 15A is connected to the rotating member 13.
  • a hole 35 ⁇ / b> A for inserting the wedge member 31 is opened in the end surface 15 ⁇ / b> A of the frame 15.
  • a protrusion 36 is formed on the surface of the connecting surface 32 of the rotating member 13.
  • the protrusion 36 is composed of four protrusions having a rectangular planar shape. The protrusion 36 is formed so as to contact the side surface of the frame 15 when the frame 15 is connected to the rotating member 13. As a result, it is possible to prevent wobbling when the frame 15 is connected to the rotating member 13.
  • the end face shape of the frame 15 shown in FIG. 6 is merely an example, and other end face shapes may be used.
  • the protrusion 36 is illustrated as having four protrusions having a rectangular planar shape.
  • the shape and number of protrusions formed on the surface of the connecting surface 32 are not limited thereto. Is not something In other words, any shape may be used as long as it is a protrusion that contacts the side surface of the frame during connection. Needless to say, the wedge coupling method described here can also be applied to a rotating structure other than the rotating structure having the encoder structure described above.
  • a groove portion 15 ⁇ / b> B having a reverse T-shaped cross section is also formed on the side surface of the frame 15.
  • Other members can be easily connected to the frame 15 by using the above-described wedge connection method using the groove 15B. Furthermore, by adjusting the position of the wedge member in the longitudinal direction of the groove 15B, the connection position of the other member with respect to the frame 15 can be easily adjusted.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration example of the shoulder assist system.
  • the shoulder assist system 1 in FIG. 7 includes the rotating structure 10 described above.
  • a shoulder assist system 1 which is an example of an assist system includes a support column 2, a plate 3 fixed to the support column, and a support body 4 for supporting a user's arm.
  • the column 2 and the plate 3 correspond to the base in the assist system.
  • the rotating structure 10 described above is fixed to the plate 3.
  • the base member 11 of the rotating structure 10 is connected to the plate 3, and the frame 41 constituting the support 4 is connected to the rotating member 13 of the rotating structure 10.
  • a pneumatic cylinder 5 having a telescopic rod 6 is attached to the column 2.
  • the pneumatic cylinder 5 is rotatable in parallel with the plane of rotation of the support 4 with the portion attached to the column 2 as the central axis.
  • the pneumatic cylinder 5 operates a built-in piston according to the supplied air pressure to reciprocate the rod 6.
  • the tip of the rod 6 is attached to a member 42 constituting the support 4 so as to be rotatable.
  • the support 4 rotates around the shaft 12 of the rotating structure 10 by the reciprocating motion of the rod 6.
  • the rotation angle of the support 4 can be detected by an encoder 20 built in the rotary structure 10.
  • an electrical signal indicating the rotation angle of the support 4 is output from the substrate 18.
  • a control unit (not shown) receives an electrical signal output from the substrate 18 and controls the air pressure of the pneumatic cylinder 5 based on the rotation angle detected by the encoder 20.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the shoulder assist system 1 of FIG. 7 is actually used.
  • the support 4 supports the arm of the user H.
  • the part of the rotating structure 10 is covered with the cover 7 in order to maintain an aesthetic appearance.
  • the base member 11 of the rotating structure 10 is connected to the plate 3 fixed to the column 2.
  • the support 4 for supporting the user's arm has a frame 41 connected to the rotating member 13 of the rotating structure 10.
  • the pneumatic cylinder 5 adjusts the position of the support 4 with respect to the column 2 according to the supplied air pressure.
  • the control unit controls the air pressure of the pneumatic cylinder 6 based on the rotation angle detected by the encoder 20 of the rotating structure 10. Therefore, the support 4 can be operated at a desired angle with respect to the support 2 by the control by the control unit.
  • the object to be assisted by the assist system described here is not limited to the shoulder, and for example, it can be configured to assist the elbow or the wrist.
  • the main body of the pneumatic cylinder 5 is attached to the support column 2, and the tip of the rod 6 is attached to the member 42 constituting the support body 4. It is not limited.
  • the wedge connection method is used for connecting the frame 41 and the members 42 and 43 constituting the support 4 as described above.
  • a groove portion having an inverted T-shaped cross section is formed, and a wedge member for connecting the frame 41 and the members 42 and 43 to the groove portion is formed.
  • the head is inserted. Therefore, the positions of the members 42 and 43 in the longitudinal direction of the frame 41 can be adjusted with the screws 45 and 46 loosened. Thereby, for example, the user can easily adjust the length of the support 4 from the side where the user is sitting.
  • the pneumatic cylinder 5 since the pneumatic cylinder 5 is used to drive the support 4, the rotating structure 10 is back-drivable. For this reason, the system is safe for humans. Further, the pneumatic cylinder 5 can maintain its output by closing a valve for supplying air pressure, and can continue to support the support 4, so that it consumes less energy.
  • another type of actuator may be used. For example, a cylinder that combines a pneumatic drive and an electromagnetic drive may be used.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a geometric model in the shoulder assist system 1.
  • FIG. 9 is a front view, in which the position of the shaft 12 of the rotating structure 10 is P1, the position of the rotating shaft of the pneumatic cylinder 5 is P2, and the position of the end of the rod 6 of the pneumatic cylinder 5 is P3.
  • the length between the positions P1 and P3 is a
  • the length between the positions P1 and P2 is b
  • the length between the positions P2 and P3 is c.
  • the lengths a and b are fixed, and the length c is variable by the expansion and contraction of the rod 6.
  • the angle ⁇ formed by the direction in which the support 4 extends with respect to the vertical direction can be detected by the encoder 20 built in the rotary structure 10.
  • the angles ⁇ 0 and ⁇ 1 are known.
  • the torque ⁇ for lifting the arm of the user H by the support 4 is expressed as follows using the output f of the pneumatic cylinder 5.
  • d is an effective moment arm of the rod 6 and is expressed as follows.
  • the rod length c can be obtained from the angle ⁇ of the support 4, and the effective moment arm d of the rod 6 can be obtained. Therefore, the effective moment arm d of the rod 6 can be obtained by detecting the angle ⁇ of the support 4 without directly detecting the expansion / contraction length of the rod 6. Further, the gravity compensation torque can be easily obtained from the angle ⁇ of the support 4.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a control system of the shoulder assist system 1.
  • the pneumatic cylinder 5 is a two-valve type.
  • the PD controller 61 obtains the kinetic torque according to the difference between the current angle ⁇ of the support 4 and the desired angle ⁇ * .
  • the gravity compensation unit 62 obtains the gravity compensation torque based on the current angle ⁇ of the support 4.
  • the cylinder control unit 63 obtains outputs of pressures p1 * and p2 * applied to the pneumatic cylinder 5 from a desired torque ⁇ * obtained by adding the motion torque and the gravity compensation torque.
  • the functions of the PD controller 61, the gravity compensation unit 62, and the cylinder control unit 63 can be realized by, for example, a notebook PC.
  • a controller 73 having a physical slider structure may be used so that the shoulder assist system 1 can be controlled.
  • a GUI (Graphic User Interface) 71 such as a notebook PC is synchronized with the slide operation of the controller 73 by a MIDI driver 72, for example.
  • MIDI driver 72 for example.
  • shoulder assist system 1 demonstrated here can be implement
  • FIG. 12 is a perspective view showing a configuration example of the walking assist system
  • FIG. 13 is a diagram showing an actual usage state of the walking assist system
  • FIG. 14 is an exploded perspective view showing the periphery of the rotating structure in the walking assist system.
  • a walking assist system 50 in FIG. 12 includes the rotating structure 10 described above.
  • the walking assist system 50 includes a jig 51 that is fixed to the user's ankle, a shoe portion 52 that is fixed to the jig 51 and that can be rotated in the front-rear direction, and a frame 53 on which the jig 51 is fixed. And.
  • the frame 53 is connected to the base member 11 of the rotating structure 10, and the rotating member 13 of the rotating structure 10 is connected to the short frame 54.
  • the frame 54 is fixed to the side surface of the shoe portion 52.
  • the jig 51 is also fixed to the shaft body 12 of the rotating structure 10.
  • the reflective scale 21 and the detection element 22 constituting the encoder 20 are provided on the inner peripheral surface 17 ⁇ / b> B of the thrust bearing 17 and the outer periphery of the shaft body 12. It is provided between the surface 12A.
  • the detection signal of the encoder 20 is output from the substrate 18.
  • the joint of the original brace is fixed by the screw member 58, but the rotating structure 10 according to the embodiment can be easily mounted without changing the screw member 58. That is, as shown in FIG. 14, since the shaft body 12 has a hollow structure in the rotating structure 10, a cylindrical member 59 can be inserted therein.
  • the member 59 is fixed by a screw member 58 from the rotating member 13 side, and is also fixed by tightening with a screw (not shown) from the outside of the base member 11 side. In this way, the walking assist system can be easily realized by mounting the rotating structure 10.
  • the drive source is, for example, a pneumatic actuator or a motor.
  • walk assistance system 50 demonstrated here can be implement
  • FIG. 15 shows a configuration example of a robot using the above-described rotating structure as a joint structure.
  • a configuration of a robot arm having three degrees of freedom is shown.
  • Each of the three joint structures 81, 82, and 83 has the above-described rotation structure.
  • the joint structure 81 is driven by a Bowden cable 91 having an inner cable 91a.
  • the joint structure 82 is driven by a Bowden cable 92 having an inner cable 92a.
  • the joint structure 83 is driven by a Bowden cable 93 having an inner cable 93a.
  • the joint structures 81, 82, 83 can be driven in both directions of rotation by Bowden cables 91, 92, 93.
  • the rotating structure described above may be used for a rotating shaft portion of a goniometer, or may be used for a mechanism portion that performs continuous rotation such as a rotating portion of a coil winding machine. .
  • the configuration disclosed in the above embodiment can also be applied to a rotating structure using a cross roller bearing.
  • the cross roller bearing is capable of receiving a radial load in addition to a thrust load, and is configured to be compact. By using the cross roller bearing, the rotary structure provided with the encoder can be realized more compactly.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an example of a rotating structure 10A using a cross roller bearing.
  • the base member 11 is fixed to the shaft body 12 with screws or the like, for example.
  • the base member 11 and the shaft body 12 may be integrated parts.
  • the shaft body 12 has a hollow structure and penetrates in the axial direction.
  • the rotating member 13 is attached to the shaft body 12 with the bearing 16 interposed therebetween. That is, the shaft body 12 is inserted through the hole 13A of the rotating member 13, and an annular bearing 16 is provided between the outer peripheral surface 12A of the shaft body 12 and the inner peripheral surface of the hole 13A.
  • annular cross roller bearing 101 is provided between the base member 11 and the rotating member 13.
  • the rotating member 13 is in contact with the inner peripheral surface 101 ⁇ / b> A of the cross roller bearing 101, and the base member 11 is in contact with the outer peripheral surface of the cross roller bearing 101.
  • a hollow portion X1 is formed around the shaft body 12 so that the base member 11 and the rotating member 13 are opposed to each other.
  • the hollow portion X1 is formed in an annular shape.
  • an encoder 20 that detects the rotation angle of the rotating member 13 is provided on the inner side of the inner peripheral surface 101A of the cross roller bearing 101.
  • the encoder 20 is an optical reflection type encoder.
  • the encoder 20 includes a reflective scale 21 that is an example of a detection target, and a detection element 22 that is an example of a detection unit.
  • the reflective scale 21 is annular and is fixed to the surface of the rotating member 13 in the hollow portion X1.
  • the detection element 22 is disposed in the hollow portion X at a position facing a part of the reflective scale 21 on the surface of the base member 11.
  • the detection element 22 projects light, receives reflected light from the reflective scale 21, and sends an electrical signal corresponding to the reflected light to the substrate 18.
  • the external thread part 12B is provided in the front-end
  • the rotating member 13 is in contact with the inner peripheral surface 101 ⁇ / b> A of the cross roller bearing 101 and the base member 11 is in contact with the outer peripheral surface of the cross roller bearing 101.
  • the space of the hollow portion X1 that can be used by the encoder 20 can be made larger as compared with the case where the hollow portion is configured by contacting the surface. With such a configuration, the cross roller bearing 101 having a large diameter can be used. Furthermore, the resolution of the encoder 20 can be increased by arranging the scale 21 on the outer periphery.
  • the same operational effects as the rotary structure 10 shown in FIG. 2 can be obtained.
  • the positions of the reflective scale 21 and the detection element 22 may be interchanged as in the rotating structure shown in FIG. That is, the reflective scale 21 may be provided on the base member 11 side, and the detection element 22 may be provided on the rotating member 13 side.
  • the encoder 20 is not limited to the optical reflection type, and may be an optical transmission type, for example. Alternatively, a magnetic method or an electric resistance method may be used. That is, the detection target constituting the encoder only needs to have a physical quantity that changes in the circumferential direction, and the detection element only needs to be capable of detecting the physical quantity of the detection target.
  • the encoder 20 may be positioned inside the cross roller bearing 101. That is, in the axial direction, the space between the opposing scale 21 and the detection element 22 may overlap the range in which the cross roller bearing 101 is provided. Accordingly, when a predetermined width is required for the scale 21 and the detection element 22, at least a part of the width in which the cross roller bearing 101 is disposed is shared in the axial direction, so that the shaft body 12 can be shortened in the axial direction. Therefore, the rotating structure 10A can be configured compactly.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a state in which the rotating member 13 is removed from the rotating structure 10A.
  • the position where the reflective scale 21 is arranged is indicated by a broken line.
  • the detection element 22 is provided inside the cross roller bearing 101 in a direction to project light toward the rotating member 13.
  • the wiring of the detection element 22 passes under the cross roller bearing 101 and is connected to the substrate 18.
  • a connector 18A for taking out an electric signal is provided on the substrate 18.
  • the positioning of the detection element 22 may be performed, for example, by forming a mounting groove in the base member 11.
  • the reflective scale 21 may be positioned using, for example, a positioning pin.
  • FIG. 17 shows the shape of the connecting surface 32 that connects the base member 11 and the frame 14.
  • the connecting surface 32 is formed with a groove portion 32 ⁇ / b> A whose cross-sectional shape is an inverted T-shape, and a projection portion 36 that contacts the side surface of the frame 14.
  • the center part 37 of the connection surface 32 bulges outward.
  • the center part 14A of the end surface of the frame 14 has a dent so that it may match the shape of the center part 37 bulging outward.

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Abstract

回転構造（１０）は、軸体（１２）の周りに、基部部材（１１）と回転部材（１３）とが対向する中空部（Ｘ）が形成されている。中空部（Ｘ）に設けられたエンコーダ（２０）は、回転部材（１３）および基部部材（１１）の一方と一体となって回転し、周方向において物理量が変化する被検出体（２１）と、被検出体（２１）の物理量を検出可能であり、回転部材（１３）および基部部材（１１）の他方と一体となって回転する検出部（２２）とを有している。

Description

回転構造、アシストシステム、および、ロボット
　本発明は、ロボットの関節構造等に用いられる回転構造、並びに、この回転構造を用いたアシストシステムおよびロボットに関する。
　特許文献１には、モータにより回動される可動部を有するロボットハンドに用いられ、可動部の回転状態を検出可能なロボットハンド用エンコーダの構成例が開示されている。このロボットハンド用エンコーダは、モータの回転軸と一体的に回転する円盤部と、モータと円盤部との間に設けられる第１カバーと、円盤部の回転状態を検出するための光を円盤部との間で送受信するための光センサが主表面に取り付けられた回路基板とを備える。そして、光センサが第１カバーの支持部の一部に形成された貫通穴に挿入される。これにより、光センサがモータの回転軸方向において第１カバーと重なるため、光センサの厚みに相当する分だけエンコーダを薄くすることができる。
　特許文献２には、いわゆるＴスロットを利用したフレーム材の締結具について開示されている。
　特許文献３には、分離可能な関節構造について開示されている。
特開２０１５－１２７６３８号公報 実開平７－１６００７号公報 特開２０１１－２５８７９３号公報 特開２００７－３０９３５２号公報
　特許文献１に開示された構成では、エンコーダが、ロボットハンドの関節構造の可動部の外部に設けられている。このため、関節構造の外部から衝撃等の外力が加わった場合に、エンコーダが故障する可能性が高い。特に、介護ロボットや外骨格型ロボットの場合には、関節構造に人や環境が頻繁に接触することが予想されるため、関節構造の軸受に対して外部に配置するエンコーダの故障の可能性はより高まるものと考えられる。このことは、メンテナンスの手間が増えることになり、好ましくない。さらに、従来の産業用ロボットとは異なり、介護ロボットや外骨格型ロボットの場合には、使用者の負荷軽減のためにロボット自体を軽量かつコンパクトに構成する必要があり、剛性を高くすることができないことが多い。ロボットを構成するリンクおよび関節は、軽量化のために軽金属・エンジニアリンクプラスチック樹脂・および繊維強化ナイロンなどで構成されることが多い。意図的に剛性を低くすることで、過剰な負荷がかかった場合にもロボット側が変形することで安全性を担保する等、関節構造の内部が大きく変形することが想定される。しかし、その一方で、外骨格型ロボットを安全に制御するには、エンコーダの情報を確実に取得する必要があり、これらは相反する技術課題であった。
　また、特許文献１に開示された構成では、エンコーダの厚みを薄くすることができるものの、エンコーダを設けた分だけ、関節構造のサイズが軸方向に大きくなることに変わりはない。さらに、エンコーダにかかる応力を受けるために、関節構造の軸受とは別にエンコーダ用の軸受部品が設けられている。これにより、部品点数と組み立て工数が増加し、関節構造の重量も増加する。このため、関節構造全体をコンパクトかつ軽量に実現することが困難である。
　また、ロボットの関節構造には、フレーム等の他の部材と容易に分離・連結させることができ、かつ、連結した他の部材がぐらつくことなく位置決め精度良く固定されるような連結構造が求められている。
　特許文献３に開示された構成では、関節構造がフレーム材と分離・連結可能であるものの、正確な位置決めのためには位置決めピンなどの部品が必要である。これにより、加工および組み立て工数が増えることになり、好ましくない。
　前記の問題に鑑み、本発明は、例えばロボットの関節構造として用いられる、エンコーダを有する回転構造について、外力によるエンコーダの故障を未然に防止し、かつ、コンパクトかつ軽量に部品数少なく実現可能にすることを目的とする。また、本発明は、回転構造について、他の部材を精度良く容易にかつ確実に分離・連結可能にすることを目的とする。
　本発明の第１態様は、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いる。
　この構成によると、回転構造内部における回転軸の外周側周方向に、基部部材と回転部材とが対向している中空部が形成されている。エンコーダは、周方向において物理量が変化する被検出体と、被検出体の物理量を検出可能な検出素子とを有している。中空部において、被検出体は、軸体の周りに、回転部材および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、検出部は、被検出体の物理量を検出できる位置に、回転部材および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ている。これにより、被検出体または検出部が、回転部材の回転に伴って軸体周りに回転するため、検出部の出力から回転部材の回転角を検出することができる。このように、回転構造の内部に形成された中空部にエンコーダを設けることができるので、たとえ回転構造の外部から衝撃等の外力が加わったとしても、エンコーダが故障する可能性は格段に低い。また、エンコーダを保護するケースが不要となる。また、エンコーダが回転構造の内部に設けられるため、回転構造をコンパクトに実現することができる。また、エンコーダ用の軸受は回転構造の軸受と共通化でき、エンコーダ用のケーシング機能が回転構造部品によって達成されているため、部品点数を減らすことができ、組立工数の削減と軽量化が実現できる。
　本発明の第２態様は、第１態様において、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を備え、前記中空部は、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、形成されている。
　この構成によると、エンコーダは、基部部材と回転部材との間のスラスト軸受の内周面と、軸体の外周面との間に形成されている中空部に、設けられる。これにより、エンコーダを設けるための中空部を新たに形成する必要がなく、回転構造を確実にコンパクトに実現することが可能となる。
　本発明の第３態様は、第１または第２態様において、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。
　この構成によると、エンコーダはベルトやギアなどの伝達要素を用いることなく回転角度を計測可能であるため、バックラッシュに起因した誤差が生じることがなく、回転部材の回転角を正確に検出することができる。
　本発明の第４態様は、第１または第２態様において、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。
　この構成によると、エンコーダはベルトやギアなどの伝達要素を用いることなく回転角度を計測可能であるため、バックラッシュに起因した誤差が生じることがなく、回転部材の回転角を正確に検出することができる。さらに、当該回転構造の内部に電子回路を用いずに光学回路のみによってエンコーダを構成することができるので、例えばｆＭＲＩ(functional magnetic resonance imaging)スキャナ等の内部で当該回転構造を使用する場合において、強い磁場が発生しており電子回路のノイズが問題になる場合や、水中もしくは高温多湿の環境で電子回路が使えない状況であっても、エンコーダを機能させることができる。
　本発明の第５態様は、第２態様において、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。
　この構成によると、被検出体と検出部に所定の幅が必要な場合、軸方向において、スラスト軸受が配置される幅の少なくとも一部が共有されるため、軸体を軸方向において短くできるので、当該回転構造をコンパクトに構成できる。
　本発明の第６態様は、第２態様において、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。
　この構成によると、例えば粉塵が多い環境で使用する場合であってもエンコーダへの異物侵入を阻止することができるので、ゴミ・ほこり等の影響を低減することができる。
　本発明の第７態様は、第１態様において、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。
　この構成によると、水中や高温多湿の環境、もしくは高圧下の環境であっても、エンコーダを機能させることが可能となる。
　本発明の第８態様は、第１態様において、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。
　この構成によると、エンコーダによる回転角検出において、外からの光によるノイズを防ぐことができる。
　本発明の第９態様は、第１～８態様のうちいずれか１つにおいて、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。
　この構成によると、軸体の中空構造に配線を通過させる、いわゆる軸内配線を実現することができる。
　本発明の第１０態様は、第１～９態様のうちいずれか１つにおいて、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。
　この構成によると、基部部材または回転部材の連結面に、断面形状が逆Ｔ字状の溝部が形成されている。この溝部を用いて、Ｔ字形のくさび部材を用いたくさび連結方式によって、回転構造に他の部材を容易に連結させることができる。
　本発明の第１１態様は、第１０態様において、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。
　この構成によると、回転構造に他の部材を連結させた際に、連結面の表面に形成された突起部が他の部材の側面に当接するので、連結された他の部材のぐらつきを防止し、なおかつ回転構造と部材とを正確に位置決めできる。
　本発明の第１２態様は、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、前記軸体を囲むように設けられており、内周面に前記回転部材が当接し、外周面に前記基部部材が当接する、環状のクロスローラ軸受と、前記回転部材の回転角を検出するエンコーダとを備え、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いる。
　この構成によると、回転構造内部における回転軸の周りにおいて、基部部材と回転部材とが対向している中空部が形成されている。エンコーダは、周方向において物理量が変化する被検出体と、被検出体の物理量を検出可能な検出素子とを有している。中空部において、被検出体は、軸体の周りに、回転部材および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、検出部は、被検出体の物理量を検出できる位置に、回転部材および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ている。これにより、被検出体または検出部が、回転部材の回転に伴って軸体周りに回転するため、検出部の出力から回転部材の回転角を検出することができる。このように、回転構造の内部に形成された中空部にエンコーダを設けることができるので、たとえ回転構造の外部から衝撃等の外力が加わったとしても、エンコーダが故障する可能性は格段に低い。また、エンコーダを保護するケースが不要となる。また、エンコーダが回転構造の内部に設けられるため、回転構造をコンパクトに実現することができる。また、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クロスローラ軸受を用いることによって、部品点数を減らすことができ、回転構造をよりコンパクトに実現することができる。さらに、クロスローラ軸受の内周面に回転部材が当接し、クロスローラ軸受の外周面に基部部材が当接するように構成しているため、より径の大きなクロスローラ軸受を利用することができ、回転部材がより大きな力を受けられることに加え、エンコーダをより外周側に配置できるようになるため、回転角の解像度を高くすることができる。
　本発明の第１３態様は、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おり、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柄部とを有する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、前記柄部が、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。
　この構成によると、基部部材または回転部材の連結面に、断面形状が逆Ｔ字状の溝部が形成されている。この溝部を用いて、Ｔ字形のくさび部材を用いたくさび連結方式によって、回転構造に他の部材を容易に連結させることができる。さらに、回転構造に他の部材を連結させた際に、連結面の表面に形成された突起部が他の部材の側面に当接するので、連結された他の部材のぐらつきを防止することができる。
　本発明の第１４態様は、アシストシステムであって、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ものである。
　この構成によると、回転構造の基部部材が基部に連結されている。そして、利用者の腕を支持するための支持体は、回転構造の回転部材に連結されたフレームを有している。空気圧シリンダは、供給される空気圧に応じて、基部に対する支持体の位置を調整する。制御部は、回転構造のエンコーダによって検出された回転角を基にして、空気圧シリンダの空気圧を制御する。したがって、制御部による制御によって、支持体を、基部に対して所望の角度に動作させることができる。
　本発明の第１５態様は、第１４態様のアシストシステムが、前記回転構造として、第１～１２態様のうちいずれか１つの回転構造を備えている。
　この構成によると、回転構造について、エンコーダが外力によって故障する可能性が格段に低減することになり、かつ、回転構造をコンパクトに実現可能になる。
　本発明の第１６態様は、第１～１３態様のうちいずれか１つの回転構造を、関節構造として備えたロボットである。
　本発明によると、エンコーダを備えた回転構造について、外力によるエンコーダの故障や読み取り不良を未然に防止することができ、かつ、コンパクトに少ない部品点数で実現することができる。また、本発明によると、回転構造に他の部材を、容易に、確実に、高い剛性で、かつ精度良く連結させることができる。
回転構造の概略外観図 連結面の構造図 図１Ａの回転構造の模式断面斜視図 図１Ａの回転構造を分解した状態を示す図 回転構造の他の例の模式断面斜視図 くさび連結方式の詳細を示す模式断面図 くさび連結方式の詳細を示す模式断面図 フレーム端面と回転部材との連結状態を示す図 肩アシストシステムの構成例を示す斜視図 肩アシストシステムを実際に利用する状態を示す図 肩アシストシステムにおける幾何モデルを表す図 肩アシストシステムの制御系の一例を示すブロック図 物理的なスライダ構造を有するコントローラを用いた例を示す図 歩行アシストシステムの構成例を示す斜視図 歩行アシストシステムを実際に利用する状態を示す図 歩行アシストシステムの回転構造周辺を示す分解斜視図 回転構造を関節構造として用いたロボットの構成例 クロスローラ軸受を用いた回転構造の例を示す模式断面図 クロスローラ軸受を用いた回転構造を分解した状態を示す図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１Ａは実施形態に係る回転構造１０の概略外観図である。本実施形態で説明する回転構造は、例えばロボットの関節構造として用いられる。なお、ロボット以外の用途にも利用してもよい。回転構造１０は、基部部材１１と、基部部材１１に一端が固定され、回転構造１０の軸方向に延びる軸体１２と、軸体１２が通る孔１３Ａが形成されており、軸体１２に軸受を介して取り付けられた回転部材１３とを備えている。回転部材１３は軸体１２周りに回動可能である。ここでは軸体１２は、軸方向に貫通している中空構造を有しているものとする。また、回転構造１０には、後述するように、その内部に回転部材１３の回転角を検出するエンコーダが内蔵されている。基板１８はエンコーダの検出信号を回転構造１０から出力する。基板１８は、フレキシブル基板（ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））としてもよい。
　フレーム１４が基部部材１１に連結されており、フレーム１５が回転部材１３に連結されている。フレーム１４，１５は、例えばロボットのアームとなる。ここでは、フレーム１４，１５は、後述するくさび連結方式によって、基部部材１１および回転部材１３にそれぞれ連結されている。くさび連結方式の詳細については後述する。また、回転構造１０は、基部部材１１側を固定して回転部材１３を回転させるように用いてもよいし、回転部材１３側を固定して基部部材１１および軸体１２を回転させるように用いてもよい。
　図２は図１Ａの回転構造１０の模式断面斜視図である。基部部材１１は、例えばねじなどによって軸体１２に固定されている。基部部材１１と軸体１２は一体化した部品としてもよい。軸体１２は中空構造であり、軸方向において貫通している。回転部材１３は、軸受１６を間に挟んで軸体１２に取り付けられている。すなわち、回転部材１３の孔１３Ａに軸体１２が挿通されており、軸体１２の外周面１２Ａと孔１３Ａの内周面との間に、環状の軸受１６が設けられている。また、基部部材１１と回転部材１３との間に、環状のスラスト軸受１７が設けられている。スラスト軸受１７は、ハウジング軌道盤１７Ａと、軸軌道盤１７Ｂと、ころがり軸受１７Ｃとから構成される。スラスト軸受１７は、基部部材１１における回転部材１３と対向する側の面上に設けられており、ハウジング軌道盤１７Ａが、回転部材１３の基部部材１１側表面に当接している。回転部材１３が軸体１２周りを回転するとき、ハウジング軌道盤１７Ａがころがり軸受１７Ｃ上を摺動する。
　そして、環状のスラスト軸受１７の内周面１７Ｄと、軸体１２の外周面１２Ａとの間に、基部部材１１と回転部材１３とが対向している中空部Ｘが形成されている。中空部Ｘは、軸体１２の周りに、ここでは環状に形成されている。この中空部Ｘに、回転部材１３の回転角を検出するエンコーダ２０が設けられている。
　エンコーダ２０は、ここでは光学反射式のエンコーダである。エンコーダ２０は、被検出体の一例である反射式スケール２１と、検出部の一例としての検出素子２２とを備えている。反射式スケール２１は環状であり、中空部Ｘ内において、スラスト軸受１７を構成するハウジング軌道盤１７Ａと一体に構成された部材１７Ａ‘の表面に固定されている。反射式スケール２１は、回転部材１３に、軸体１２と同心に設けられている。検出素子２２は、中空部Ｘ内において、基部部材１１の表面における反射式スケール２１の一部と対向する位置に配置されている。反射式スケール２１は、その表面に、周方向において光の反射率が周期的に変化するように、目盛りが形成されている。検出素子２２は、光を投射し、反射式スケール２１における反射光を受け、反射光に応じた電気信号を基板１８に送る。ここで、基板１８は基部部材１１に配置され、基板１８上には電気信号を取り出すためのコネクタ１８Ａが設けられている。また、軸体１２の先端に雄ねじ部１２Ｂが設けられており、ナット２３が回転構造１０を保持している。
　図３は回転構造１０を分解した状態を示す図である。図３では、エンコーダ２０の構成を分かりやすく示すために、回転部材１３を外した状態を示している。なお、反射式スケール２１が配置される位置を破線で示している。検出素子２２は、スラスト軸受１７の内周面１７Ｄと軸体１２の外周面１２Ａとの間に、回転部材１３側に投光する向きに設けられている。検出素子２２の配線２３は、スラスト軸受１７の下側を通り、基板１８に接続されている。検出素子２２および配線２３の位置決めは、例えば、基部部材１１に取り付け用の溝を形成することで行えばよい。反射式スケール２１の位置決めは、例えば、位置決めピンなどを用いて行えばよい。
　このような構成により、回転構造１０内部における軸体１２の外周側周方向に、基部部材１１と回転部材１３とが対向している環状の中空部Ｘが形成されている。エンコーダ２０は、環状の反射式スケール２１と、検出素子２２とを有している。中空部Ｘにおいて、反射式スケール２１は、回転部材１３に、軸体１２と同心に設けられており、検出素子２２は、基部部材１１の、反射式スケール２１の一部と対向する位置に設けられている。回転部材１３に設けられた反射式スケール２１が、回転部材１３の回転に伴って軸体１２周りに回転するため、検出素子２２の検出信号から回転部材１３の回転角を検出することができる。このように、回転構造１０の内部に形成された中空部Ｘにエンコーダ２０を設けることができるので、ケースを用いることなく外部との接触を防止することが可能である。また、たとえ回転構造１０の外部から衝撃等の外力が加わったとしても、エンコーダ２０が故障する可能性は格段に低い。また、エンコーダ２０を固定する部品として、回転構造を構成するスラスト軸受１７を利用しており、部品点数および組立工数の削減が可能である。また、エンコーダ２０が回転構造１０の内部に設けられるため、回転構造１０をコンパクトに実現可能になる。すなわち、エンコーダ２０を備えた回転構造１０について、エンコーダ２０が外力により故障する可能性を格段に低減させることができ、部品点数および組立工数の削減を実現でき、かつ、コンパクトに実現することができる。
　また、上の構成では、エンコーダ２０が、回転構造１０内部の、スラスト軸受１７が潤滑する２つの面の間で、軸受１６の近傍に設けられている。このため、基部部材１１が例えば外力を受けて軸体１２等に対して歪んだ場合であっても、回転角の測定誤差が、エンコーダを回転構造の外部に設けた場合と比べて小さくなる。さらに、スケール２１と検出素子２２が軸軌道盤１７Ｂとハウジング軌道盤１７Ａに隣接しており、基部部材１１と回転部材１３に外力が加わりスラスト軸受１７が応力を受けた状況でも、スケール２１と検出素子２２との間の対向距離はほとんど変化しない。このため、外力が加わる状況でも安定して、回転部材１３の軸体１２に対する回転角を安定して検出できる。すなわち、本実施形態の構成により、回転角の測定精度が高くなるという効果も得られる。
　また、上の構成では、スケール２１と検出素子２２とが、軸方向において対向しており、軸方向において、スケール２１と検出素子２２との間のスペースは、スラスト軸受１７が設けられた範囲と、重なりを有している。これにより、スケール２１と検出素子２２に所定の幅が必要な場合、軸方向において、スラスト軸受１７が配置される幅の少なくとも一部が共有されるため、軸体１２を軸方向において短くできるので、回転構造１をコンパクトに構成できる。
　また、上の構成では、エンコーダ２０は、基部部材１１と回転部材１３との間のスラスト軸受１７の内周面１７Ｄと、軸体１２の外周面１２Ａとの間に形成されている中空部Ｘに、設けられている。これにより、エンコーダ２０を設けるための中空部を新たに形成する必要がなく、回転構造１０を確実にコンパクトに実現することが可能となる。
　また、上の構成では、エンコーダ２０として光学式のエンコーダが用いられており、スケール２１は回転部材１３と一体となって回転するように設けられており、検出素子２２は基部部材１１および軸体１２と一体となって回転するように設けられている。このため、回転をベルト・ギア・カップリング等の伝達部品を介して外付けエンコーダで計測する方式に比べて、バックラッシュや滑りに起因した誤差が生じることがなく、回転部材１３の軸体１２に対する回転角を正確に検出することができる。
　また、上の構成では、エンコーダ２０を内蔵した回転構造１０の軸体１２を中空構造にすることができるので、軸体１２の中空構造に配線を通過させる、いわゆる軸内配線を実現することができる。なおもちろん、中空構造を有しない軸体を用いてもかまわない。
　なお、上の構成では、エンコーダ２０について、反射式スケール２１は回転部材１３側に設けられ、検出素子２２は基部部材１１側に設けられているものとしたが、反射式スケール２１と検出素子２２の位置は、入れ替わってもよい。すなわち、反射式スケール２１が基部部材１１側に設けられ、検出素子２２が回転部材１３側に設けられていてもよい。この場合、基板１８は回転部材１３側に配置されるため、エンコーダ２０の配線を回転部材１３側で取り出すことが可能になる。
　また、上の構成では、エンコーダ２０は光学反射式であるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、光学透過式であってもよい。この場合は、被検出体の一例として、周方向において光の透過率が周期的に変化する透過式スケールを用いて、発光部および受光部を備えた検出素子を、透過式スケールの一方の面側から発光した光を他方の面側で受光するように、配置すればよい。その他にも、エンコーダは例えば磁気方式や電気抵抗方式であってもよい。例えば、磁気方式のエンコーダは、周方向に磁力の変化するスケールと磁力を検出するホール素子等の検出素子とで構成することができる。例えば、磁気方式のエンコーダとして、ＡＶＡＧＯ社製のマグネッティックエンコーダ（型番：AEAT-6600-T16等）を利用することができる。また、磁気方式のエンコーダとして、レゾルバ（例えば、多摩川精機株式会社製：Ｓｉｎｇｌｓｙｎ（登録商標）等）を利用することもできる。すなわち、エンコーダを構成する被検出体は、周方向において物理量が変化するものであればよく、検出素子は被検出体の物理量を検出可能なものであればよい。
　また、上の構成では、中空部Ｘにおいて、エンコーダ２０を構成するスケール２１と検出素子２２とはスラスト面で対向しているものとしたが、この他にも例えば、軸体１２の外周面１２Ａとスラスト軸受１７の内周面１７Ｄとにおいて、スケール２１と検出素子２２とを対向させる構成としてもよい。
　また、中空部Ｘは、エンコーダ２０を構成するスケール２１と検出素子２２とが対向する空間が確保されていればよく、例えば、環状の一部の空間であってもよい。すなわち、扇状に構成されていてもよい。
　また、エンコーダ２０が光学式のものである場合には、中空部Ｘは、回転構造１０の外部から光またはゴミ・ほこり等が入らないように、シールドまたはシールされていることが好ましい。例えば、図２の構成において、スラスト軸受１７として、シールド形ベアリングを使用すれば、粉塵が多い環境で使用する場合であってもエンコーダ２０への異物侵入を阻止することができるので、ゴミ・ほこり等の影響を低減することができる。さらに、軸受１６およびスラスト軸受１７についてシール付きベアリングを使用し、基板１８とスラスト軸受１７の間をシールし、基部部材１１と軸体１２との間をシールすれば、中空部Ｘが外部に対し密閉される構造になる。これにより、ゴミ・ほこり等の影響を低減する効果に加え、水中や高温多湿の環境、もしくは高圧下の環境であっても、エンコーダ２０を機能させることが可能となる。なお、シール付きスラスト軸受に関しては、特許文献４等に開示されている。
　さらに、軸受１６またはスラスト軸受１７に潤滑油を使用する場合は、シールド形ベアリングまたはシール付きベアリングを利用することによって、ベアリング内部の潤滑油が反射式スケール２１や検出素子２２に付着してエンコーダ２０が機能しなくなるという問題も回避できる。また、エンコーダが磁気式・電気誘導式の場合は、ベアリング内部で発生する磁性体粉による電磁気回路への影響も低減できる。さらに、中空部Ｘは、回転構造１０自体により遮光されており、エンコーダ２０による回転角検出において、外からの光によるノイズを防ぐことができる。さらに、シールド形ベアリングまたはシール付きベアリングを使用することにより、開放形ベアリングと比較して、より高い遮光率が実現できる。
　また、反射式または透過式の光学式エンコーダの場合には、基板、検出素子および配線を回転構造の外部に配置し、回転構造の内部に光ファイバを配置して、スケールに対する投光および受光を行うことも可能である。この場合には、回転構造に内蔵するエンコーダの構成要素から、金属を省くことが可能になる。これにより、基部部材１１や樹脂製のベアリングやブッシュ等を軸受部品として用いることによって、回転構造１０全体を、金属を用いずに構成することが可能になる。さらに、非磁性体で構成することによって、ｆＭＲＩ(functional magnetic resonance imaging)装置など強磁場の中でも、回転構造１０の角度情報のセンシングが可能である。
　図４は透過式の光学式エンコーダと光ファイバを用いた回転構造の模式断面図である。図２と共通の構成要素には図２と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。図４の構成において、透過式スケールであるスリット２６が、スラスト軸受１７を構成するハウジング軌道盤１７Ａと一体に構成されている。そして、送光用光ファイバ２４が、スリット２６の基部部材１１側に設けられており、受光用光ファイバ２５が、スリット２６の回転部材１３側に設けられている。送光用光ファイバ２４および受光用光ファイバ２５は、軸体１２外周面に固定された支持部材２７によって支持されている。すなわち、図４の構成では、検出部が、被検出体の一例である透過式スケールに光を照射する送光用光ファイバ２４と、透過光を受ける受光用光ファイバ２５とを備えたものとなっている。なお、送光用光ファイバ２４をスリット２６の回転部材１３側に設けて、受光用光ファイバ２５をスリット２６の基部部材１１側に設けるようにしてもよい。また、被検出体として反射式スケールを用いる場合には、検出部は、反射式スケールに光を照射する送光用光ファイバと、反射光を受ける受光用光ファイバとを備えたものとすればよい。
　また、検出素子２２の信号送受信は、無線モジュールを用いて行うことも可能である。この場合は、配線２３は不要になる。
　また、上の構成では、エンコーダ２０は、スラスト軸受１７の内周面１７Ｄと軸体１２の外周面１２Ａとの間に形成された中空部Ｘに設けられるものとしたが、これに限られるものではない。すなわち、回転構造の内部において、基部部材と回転部材とが対向している中空部であれば、上の構成と同様にエンコーダを設けることが可能である。例えば、エンコーダ２０を設けるための中空部を、別途形成するようにしてもよい。
　また、上の構成では、回転構造１０の平面形状（軸方向に見た形状）は、ほぼ円形であるが、回転構造の平面形状はこれに限られるものではない。例えば、回転構造の平面形状は、六角形などの多角形であってもよいし、楕円形であってもよい。
　＜くさび連結方式＞
　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。
　図１Ａにもどり、回転部材１３とフレーム１５とは、Ｔ字形のくさび部材３１（太破線で図示）によって連結されている。図１Ｂに示すように、軸体１２の周方向における回転部材１３の外周面には、フレーム１５を連結するための平面である連結面３２が形成されており、連結面３２には、軸方向と垂直をなす方向に延びる溝部３２Ａが形成されている。溝部３２Ａの断面形状は、逆Ｔ字状になっている。ねじ３３は、くさび部材３１をフレーム１５に固定するとともに、フレーム１５への挿入によってくさび部材３１をフレーム１５側に引っ張る機能を有する。
　図５Ａおよび図５Ｂはくさび連結方式の詳細を示す模式断面図である。図５Ａおよび図５Ｂでは、Ｔ字形のくさび部材３１を用いて、部材Ａと部材Ｂとを連結する。例えば図１Ａでは、回転部材１３が部材Ａに相当し、他の部材の一例であるフレーム１５が部材Ｂに相当する。くさび部材３１は、でっぱりのある頭部３１ａと、胴部３１ｂとを有している。部材Ａの連結面３２には、断面形状が逆Ｔ字形の溝部３２Ａが形成されている。この溝部３２Ａに、くさび部材３１の頭部３１ａが挿入される。くさび部材３１の胴部３１ｂには、当該くさび部材３１の軸方向と垂直をなす方向に貫通する貫通孔３１Ａが形成されている。また、部材Ｂには、くさび部材３１を挿入するための穴３５Ａが形成されている。さらに、穴３５Ａと連通し、くさび部材３１を挿入する方向と垂直をなす方向に貫通する孔３５Ｂ，３５Ｃが形成されている。この孔３５Ｂ，３５Ｃにねじ３３が挿入される。例えば、孔３５Ｃにねじ３３と螺合するねじ山が切られている。
　図５Ｂに示すように、部材Ａの溝部３２Ａに頭部３１ａが挿入されたくさび部材３１を部材Ｂの穴３５Ａに挿入し、ねじ３３を部材Ｂの孔３５Ｂに挿入する。ねじ３３のテーパー部分３３Ａが、くさび部材３１の孔３１Ａの部材Ｂ側のテーパー状の内周面３１Ｂに当接し、ねじ３３を締めることによって、くさび部材３１は部材Ｂの方に引っ張られる。これにより、部材Ａと部材Ｂとが強い力で互いに押しつけられることになり、部材Ａと部材Ｂとが連結固定される。ここで、部材Ａの連結面３２と孔３１Ａの中心線との間の間隔ＷＡは、連結面３２と当接する部材Ｂの面と孔３５Ｃの中心線との間の間隔ＷＢよりも、わずかに短くなるように設定する。
　すなわち、部材Ｂは、でっぱりのある頭部３１ａと、貫通孔３１Ａが形成された胴部３１ｂとを有するＴ字形のくさび部材３１を用いて、連結面３２に連結されるものであり、くさび部材３１は、連結の際に、頭部３１ａが溝部３２Ａに挿入され、胴部３１ｂが、部材Ｂの端面に形成された穴３５Ａに挿入され、貫通孔３１Ａを通る、テーパー部分３３Ａを有するねじ３３によって部材Ｂに固定された状態になる。上述したような連結構造によって、回転構造１０とフレーム１４，１５とを、容易に連結させることができる。また、複数個の回転構造１０を容易に連結することができる。
　図６はフレーム１５の端面１５Ａの形状と、端面１５Ａが回転部材１３と連結した状態を示す図である。フレーム１５の端面１５Ａには、くさび部材３１を挿入するための穴３５Ａが開口している。回転部材１３の連結面３２表面に、突起部３６が形成されている。図６では、突起部３６は、平面形状が矩形である４個の突起からなるものとしている。突起部３６は、フレーム１５を回転部材１３に連結したとき、フレーム１５の側面に当接するように形成されている。これにより、フレーム１５を回転部材１３に連結した際のぐらつきを防止することができる。
　なお、図６に示したフレーム１５の端面形状はあくまでも一例であり、他の端面形状であってもかまわない。また、図６では、突起部３６は、平面形状が矩形状である４個の突起からなるものとして図示しているが、連結面３２表面に形成する突起部の形状や個数は、これに限られるものではない。すなわち、連結の際に、フレームの側面に当接する突起部であれば、どのような形態のものであってもよい。また、ここで説明したくさび連結方式は、先に説明したエンコーダ構造を備えた回転構造以外の回転構造にも適用可能であることはいうまでもない。
　また、図１Ａおよび図６に示すように、フレーム１５の側面にも、断面形状が逆Ｔ字形である溝部１５Ｂが形成されている。この溝部１５Ｂを利用して、上述したくさび連結方式を用いることによって、他の部材をフレーム１５に容易に連結することができる。さらに、溝部１５Ｂの長手方向におけるくさび部材の位置を調整することによって、フレーム１５に対する他の部材の連結位置を容易に調整することができる。
　＜回転構造の利用例＞
　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。
　（その１：肩アシストシステム）
　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。
　支柱２には、伸縮自在のロッド６を有する空気圧シリンダ５が取り付けられている。空気圧シリンダ５は、支柱２に取り付けられた箇所を中心軸として、支持体４の回転平面と平行に回転可能になっている。空気圧シリンダ５は、供給される空気圧に応じて内蔵するピストンを動作させ、ロッド６を往復運動させる。ロッド６の先端は、支持体４を構成する部材４２に回動可能なように取り付けられている。ロッド６の往復運動によって、支持体４が、回転構造１０の軸体１２の周りを回転する。支持体４の回転角は、回転構造１０に内蔵されたエンコーダ２０によって検出可能である。ここでは、支持体４の回転角を示す電気信号が基板１８から出力される。制御部（図示せず）は、基板１８から出力される電気信号を受け、エンコーダ２０によって検出された回転角を基にして、空気圧シリンダ５の空気圧を制御する。
　図８は図７の肩アシストシステム１を実際に利用する状態を示す図である。図８の状態では、支持体４が利用者Ｈの腕を支えている。なお、回転構造１０の部分は、美観を保つためにカバー７で覆われている。
　この構成によると、回転構造１０の基部部材１１が、支柱２に固定されたプレート３に連結されている。そして、利用者の腕を支持するための支持体４は、回転構造１０の回転部材１３に連結されたフレーム４１を有している。空気圧シリンダ５は、供給される空気圧に応じて、支柱２に対する支持体４の位置を調整する。制御部は、回転構造１０のエンコーダ２０によって検出された回転角を基にして、空気圧シリンダ６の空気圧を制御する。したがって、制御部による制御によって、支持体４を、支柱２に対して所望の角度に動作させることができる。
　なお、ここで説明したアシストシステムがアシストする対象は、肩に限られるものではなく、例えば、肘や手首をアシストするように構成することも可能である。また、図７の構成では、空気圧シリンダ５は、本体が支柱２に取り付けられ、ロッド６の先端が支持体４を構成する部材４２に取り付けられているが、空気圧シリンダ５の設置形態はこれに限られるものではない。
　また、図７のアシストシステムでは、支持体４を構成するフレーム４１と部材４２，４３との連結のために、上述したようなくさび連結方式が用いられている。フレーム４１の側面（図７における上下の面）には、断面形状が逆Ｔ字形である溝部が形成されており、この溝部に、フレーム４１と部材４２，４３とを連結するためのくさび部材の頭部が挿入されている。このため、ねじ４５，４６を弛めた状態で、フレーム４１の長手方向における部材４２，４３の位置調整を行うことができる。これにより例えば、利用者は自分が座っている側から、支持体４の長さを容易に調整することができる。
　またここでは、支持体４を駆動させるために空気圧シリンダ５を用いているため、回転構造１０がバックドライバブルになっている。このため、人に対して安全なシステムになっている。また、空気圧シリンダ５は、空気圧を供給するバルブを閉じれば出力を維持でき、支持体４を支え続けられるため、エネルギー消費が少ない。なお、空気圧シリンダ５に代えて、他の方式のアクチュエータを用いてもよい。例えば、空気圧による駆動と電磁気力による駆動とを組み合わせたシリンダを用いてもかまわない。
　図９は肩アシストシステム１における幾何モデルを表す図である。図９は正面図であり、回転構造１０の軸体１２の位置をＰ１、空気圧シリンダ５の回転軸の位置をＰ２、空気圧シリンダ５のロッド６の端部の位置をＰ３としている。位置Ｐ１－Ｐ３間の長さをａ、位置Ｐ１－Ｐ２間の長さをｂ、位置Ｐ２－Ｐ３間の長さをｃとする。長さａ，ｂは固定、長さｃはロッド６の伸縮により可変である。鉛直方向に対して支持体４が延びる方向がなす角度θが、回転構造１０に内蔵されたエンコーダ２０によって検出できるものとする。角度θ０，θ１は既知である。
　支持体４によって利用者Ｈの腕を持ち上げるトルクτは、空気圧シリンダ５の出力ｆを用いて、次のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
ｄはロッド６の実効モーメントアームであり、次のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
また、ｃは次式から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
このように、支持体４の角度θからロッドの長さｃを求め、ロッド６の実効モーメントアームｄを求めることができる。したがって、ロッド６の伸縮長を直接検出しなくても、支持体４の角度θを検出することによって、ロッド６の実効モーメントアームｄを求めることができる。また、支持体４の角度θから、重力補償トルクを容易に求めることができる。
　図１０は肩アシストシステム１の制御系の一例を示すブロック図である。ここでは、空気圧シリンダ５は２バルブ式であるものとする。図１０において、ＰＤコントローラ６１は、支持体４の現在の角度θと所望の角度θ＊との差に従って、運動トルクを求める。重力補償部６２は、支持体４の現在の角度θに基づいて、重力補償トルクを求める。シリンダ制御部６３は、運動トルクと重力補償トルクとを加えることによって得られた所望のトルクτ＊から、空気圧シリンダ５に与える圧力ｐ１＊，ｐ２＊の出力を求める。なお、ＰＤコントローラ６１、重力補償部６２およびシリンダ制御部６３の機能は、例えばノートＰＣ等によって実現することができる。
　また、図１１に示すように、物理的なスライダ構造を有するコントローラ７３を用いて、肩アシストシステム１の制御を実現可能なように構成してもよい。例えば、ノートＰＣ等のＧＵＩ（Graphic User Interface）７１を、例えばMIDIドライバ７２によってコントローラ７３のスライド動作に同期させる。これにより、利用者や利用者の補助者による肩アシストシステム１の操作が容易になる。
　なお、ここで説明した肩アシストシステム１は、実施形態に係る回転構造以外の、エンコーダ付き回転構造を用いても、実現できることはいうまでもない。
　（その２：歩行アシストシステム）
　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。
　５５はボーデンケーブルであり、一端が、フレーム５４に設けられたケーブル固定部５６に固定される。５７はケーブルカバーである。また、図１４に示すように、回転構造１０の中には、上述したとおり、エンコーダ２０を構成する反射式スケール２１と検出素子２２が、スラスト軸受１７の内周面１７Ｂと軸体１２の外周面１２Ａとの間に、設けられている。エンコーダ２０の検出信号は基板１８から出力される。
　ここで、元の装具の関節はねじ部材５８によって固定されているが、実施形態に係る回転構造１０は、このねじ部材５８を変更することなく容易に装着することができる。すなわち、図１４に示すように、回転構造１０は軸体１２が中空構造になっているため、ここに円筒形状の部材５９を挿入することができる。この部材５９は、回転部材１３側からねじ部材５８によって固定されるとともに、基部部材１１側の外側からもねじ（図示せず）で締め込んで固定される。このようにして、回転構造１０を装着することによって、歩行アシストシステムを容易に実現することができる。駆動源は、例えば、空圧アクチュエータ、モータ等である。
　なお、ここで説明した歩行アシストシステム５０は、実施形態に係る回転構造以外の、エンコーダ付き回転構造を用いても、実現できることはいうまでもない。
　（その他）
　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。
　また、上述した回転構造は、その他にも例えば、ゴニオメーターの回転軸部分に用いてもよいし、また、コイル巻線機の回転部分のような連続回転を行う機構部分に用いてもかまわない。
　＜クロスローラ軸受を利用した回転構造＞
　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。
　図１６はクロスローラ軸受を用いた回転構造１０Ａの例を示す模式断面図である。基部部材１１は、例えばねじなどによって軸体１２に固定されている。基部部材１１と軸体１２は一体化した部品としてもよい。軸体１２は中空構造であり、軸方向において貫通している。回転部材１３は、軸受１６を間に挟んで軸体１２に取り付けられている。すなわち、回転部材１３の孔１３Ａに軸体１２が挿通されており、軸体１２の外周面１２Ａと孔１３Ａの内周面との間に、環状の軸受１６が設けられている。
　また、基部部材１１と回転部材１３との間に、環状のクロスローラ軸受１０１が設けられている。図１６の回転構造１０Ａでは、クロスローラ軸受１０１の内周面１０１Ａに回転部材１３が当接しており、クロスローラ軸受１０１の外周面に基部部材１１が当接している。そして、軸体１２の周りにおいて、基部部材１１と回転部材１３とが対向している中空部Ｘ１が形成されている。中空部Ｘ１は、ここでは環状に形成されている。この中空部Ｘ１において、クロスローラ軸受１０１の内周面１０１Ａよりも内側に、回転部材１３の回転角を検出するエンコーダ２０が設けられている。
　エンコーダ２０は、ここでは光学反射式のエンコーダである。エンコーダ２０は、被検出体の一例である反射式スケール２１と、検出部の一例としての検出素子２２とを備えている。反射式スケール２１は環状であり、中空部Ｘ１内において、回転部材１３の表面に固定されている。検出素子２２は、中空部Ｘ内１において、基部部材１１の表面における反射式スケール２１の一部と対向する位置に配置されている。検出素子２２は、光を投射し、反射式スケール２１における反射光を受け、反射光に応じた電気信号を基板１８に送る。また、軸体１２の先端に雄ねじ部１２Ｂが設けられており、ナット２３が回転構造１０Ａを保持している。
　回転構造１０Ａにおいて、クロスローラ軸受１０１の内周面１０１Ａに回転部材１３が当接し、クロスローラ軸受１０１の外周面に基部部材１１が当接しているため、回転部材１３がクロスローラ軸受１０１の外周面に当接して中空部を構成する場合と比較して、エンコーダ２０が利用できる中空部Ｘ１の空間を、より大きくすることができる。このような構成により、径の大きなクロスローラ軸受１０１を用いることができる。さらに、スケール２１をより外周に配置することによって、エンコーダ２０の解像度を高くすることができる。
　また、図１６の構成でも、図２に示した回転構造１０と同様の作用効果が得られる。また、図２に示した回転構造と同様に、反射式スケール２１と検出素子２２の位置は、入れ替わってもよい。すなわち、反射式スケール２１が基部部材１１側に設けられ、検出素子２２が回転部材１３側に設けられていてもよい。また、図２に示した回転構造と同様に、エンコーダ２０は光学反射式に限られるものではなく、例えば、光学透過式であってもよい。あるいは、磁気方式や電気抵抗方式であってもよい。すなわち、エンコーダを構成する被検出体は、周方向において物理量が変化するものであればよく、検出素子は被検出体の物理量を検出可能なものであればよい。
　なお、図１６の回転構造１０Ａにおいて、エンコーダ２０の位置を、クロスローラ軸受１０１の内側にしてもよい。すなわち、軸方向において、対向しているスケール２１と検出素子２２との間のスペースが、クロスローラ軸受１０１が設けられた範囲と、重なりを有しているようにしてもよい。これにより、スケール２１と検出素子２２に所定の幅が必要な場合、軸方向において、クロスローラ軸受１０１が配置される幅の少なくとも一部が共有されるため、軸体１２を軸方向において短くできるので、回転構造１０Ａをコンパクトに構成できる。
　図１７は回転構造１０Ａにおいて回転部材１３を外した状態を示す斜視図である。図１７では、反射式スケール２１が配置される位置を破線で示している。検出素子２２は、クロスローラ軸受１０１の内側に、回転部材１３側に投光する向きに設けられている。検出素子２２の配線は、クロスローラ軸受１０１の下側を通り、基板１８に接続されている。基板１８上には電気信号を取り出すためのコネクタ１８Ａが設けられている。検出素子２２の位置決めは、例えば、基部部材１１に取り付け用の溝を形成することで行えばよい。反射式スケール２１の位置決めは、例えば、位置決めピンなどを用いて行えばよい。
　また、図１７では、基部部材１１とフレーム１４とを連結する連結面３２の形状を示している。連結面３２には、断面形状が逆Ｔ字状である溝部３２Ａが形成されており、また、フレーム１４の側面に当接する突起部３６が形成されている。また、連結面３２の中央部３７が外方へ膨出している。そして、この外方に膨出した中央部３７の形状に合うように、フレーム１４の端面の中央部１４Ａが凹みを有している。連結面３２の中央部３７を外方へ膨出させたことにより、回転構造１０Ａに、より径の大きいクロスローラ軸受１０１を設けることができるので、回転構造１０Ａの耐荷重を向上させることができる。
１　肩アシストシステム（アシストシステム）
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 (16)

  1. 　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いる
    ことを特徴とする回転構造。
  2. 　請求項１記載の回転構造において、
    　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を備え、
    　前記中空部は、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、形成されている
    ことを特徴とする回転構造。
  3. 　請求項１または２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。
  4. 　請求項１または２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。
  5. 　請求項２記載の回転構造において、
    　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。
  6. 　請求項２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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　請求項１～８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。
  10. 　請求項１～９のうちいずれか１項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。
  11. 　請求項１０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。
  12. 　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、
    　前記軸体を囲むように設けられており、内周面に前記回転部材が当接し、外周面に前記基部部材が当接する、環状のクロスローラ軸受と、
    　前記回転部材の回転角を検出するエンコーダとを備え、
    　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いる
    ことを特徴とする回転構造。
  13. 　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おり、
    　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柄部とを有する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、前記柄部が、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。
  14. 　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。
  15. 　請求項１４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１～１２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。
  16. 　請求項１～１３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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112023000220T5 (de) 2022-08-05 2024-08-01 Advanced Telecommunications Research Institute International Modellerzeugungsverfahren, Modellerzeugungsvorrichtung, Phasenschätzverfahren, Steuerungsverfahren und Steuerungsvorrichtung

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017138634A1 (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 外部駆動型の関節構造体
US12076291B2 (en) * 2018-07-31 2024-09-03 Ekso Bionics Holdings, Inc. Remote actuation configuration for powered orthotic devices
JP7381204B2 (ja) * 2019-01-29 2023-11-15 ファナック株式会社 ロボット
JP6989540B2 (ja) * 2019-01-29 2022-01-05 ファナック株式会社 ロボット
KR102342243B1 (ko) * 2020-08-25 2021-12-21 한국로봇융합연구원 로봇암 파라미터 연산 시스템 및 그 방법
WO2023107266A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Boston Dynamics, Inc. Systems and methods for actuation of a robotic manipulator

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716007U (ja) 1993-08-27 1995-03-17 ユキ技研株式会社 フレーム材の締結具
JP2001201363A (ja) * 2000-01-19 2001-07-27 Omron Corp 変位センサ
JP2007309352A (ja) 2006-05-16 2007-11-29 Ntn Corp スラスト軸受
JP2008215514A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Nsk Ltd 補助転がり軸受を有する高剛性転がり軸受装置
JP2009204316A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Nsk Ltd 回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法
JP2011258793A (ja) 2010-06-10 2011-12-22 Nabtesco Corp ロボットアーム
JP2013221921A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Heidenhain Kk ロータリーエンコーダ
JP2014061036A (ja) * 2012-09-19 2014-04-10 Muscle Corp ロボット
JP2015513682A (ja) * 2012-03-07 2015-05-14 アクティエボラゲット・エスコーエッフ センサユニット及び当該センサユニットを備える軸受組立体
JP2015127638A (ja) 2013-12-27 2015-07-09 株式会社豊田自動織機 ロボットハンド用エンコーダおよびロボットハンド

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB252438A (en) * 1925-02-23 1926-05-25 William Joe Stern Improvements in and connected with rotary pump machines
JPS61108913A (ja) * 1984-10-31 1986-05-27 Shinko Electric Co Ltd 直結型エンコ−ダ
JPS61272613A (ja) * 1985-05-29 1986-12-02 Fanuc Ltd 磁気式ロ−タリエンコ−ダ
SE462323B (sv) * 1987-04-29 1990-06-11 Asea Ab Industrirobot med glappfri lagring av stativet i bottenplattan medelst axelkoppling
US5219672A (en) * 1991-08-12 1993-06-15 Tacticon Corporation Metal/air battery cell and assembly therefor
JP3307572B2 (ja) * 1997-10-17 2002-07-24 ミネベア株式会社 スピンドルモータ
DE20002530U1 (de) * 2000-02-12 2000-04-13 Kuka Roboter GmbH, 86165 Augsburg Roboter mit an einem Getriebegehäuse anordbaren Halteleisten zum Festlegen von Steuernocken
CN2474991Y (zh) * 2001-03-19 2002-01-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种嵌入式结构的光电轴角编码器
IL162582A0 (en) * 2004-06-17 2005-11-20 Ya Akov Gabel An exercise and mobilization device for motorically handicapped persons
FR2959541B1 (fr) * 2010-04-30 2012-08-31 Snr Roulements Sa Assemblage instrumente pour fusee d'essieu
CN102614066B (zh) * 2010-12-14 2016-01-13 雷哈博泰克有限责任公司 一种提供主动辅助和被动拉伸的患肢训练装置及其控制方法
US9855654B2 (en) * 2011-09-06 2018-01-02 Wakayama University Power assist robot apparatus and control method therefor
CA2881311C (en) 2012-09-19 2020-10-06 Muscle Corporation Care method and care robot used therein
CN204286465U (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 长春博辰光电技术有限公司 高防护式旋转编码器
CN204831337U (zh) * 2015-06-30 2015-12-02 深圳市英科达光电技术有限公司 一种大空心轴窄圆环超薄型高精度多圈绝对式光电编码器
JP6881886B2 (ja) * 2015-07-14 2021-06-02 キヤノン株式会社 制御方法、ロボット装置、および駆動装置
WO2017138634A1 (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 外部駆動型の関節構造体
EP3372354B1 (en) * 2017-03-09 2023-06-07 Supsi Modular robotic joint and reconfigurable robot made using the same
US10807244B2 (en) * 2018-04-27 2020-10-20 Disney Enterprises, Inc. Ballistic robot system with spin and other controlled motion of robot during flight
JP7068614B2 (ja) * 2018-09-24 2022-05-17 株式会社ニコン エンコーダ、駆動装置、ロボット装置、制御システム及びその制御方法
JP6871283B2 (ja) * 2019-01-28 2021-05-12 ファナック株式会社 ロボット
KR102691477B1 (ko) * 2019-02-15 2024-08-01 현대자동차주식회사 로봇의 보행 제어시스템 및 제어방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716007U (ja) 1993-08-27 1995-03-17 ユキ技研株式会社 フレーム材の締結具
JP2001201363A (ja) * 2000-01-19 2001-07-27 Omron Corp 変位センサ
JP2007309352A (ja) 2006-05-16 2007-11-29 Ntn Corp スラスト軸受
JP2008215514A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Nsk Ltd 補助転がり軸受を有する高剛性転がり軸受装置
JP2009204316A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Nsk Ltd 回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法
JP2011258793A (ja) 2010-06-10 2011-12-22 Nabtesco Corp ロボットアーム
JP2015513682A (ja) * 2012-03-07 2015-05-14 アクティエボラゲット・エスコーエッフ センサユニット及び当該センサユニットを備える軸受組立体
JP2013221921A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Heidenhain Kk ロータリーエンコーダ
JP2014061036A (ja) * 2012-09-19 2014-04-10 Muscle Corp ロボット
JP2015127638A (ja) 2013-12-27 2015-07-09 株式会社豊田自動織機 ロボットハンド用エンコーダおよびロボットハンド

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3415873A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112023000220T5 (de) 2022-08-05 2024-08-01 Advanced Telecommunications Research Institute International Modellerzeugungsverfahren, Modellerzeugungsvorrichtung, Phasenschätzverfahren, Steuerungsverfahren und Steuerungsvorrichtung

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