JPH048491A - ワイヤ駆動腕における非干渉２軸関節 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボットアームの肘関節等として用いるのに
遺したワイヤ駆動腕における非干渉２軸関節に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、ロボットアームの肘関節等として用いられるワイ
ヤ駆動方式の腕の関節においては、回転運動と回旋運動
の２自由度の運動を実現可能にすることが要求されてい
る。上記「回転運動」とは、腕の基端側の第１のリンク
の軸線と実質的に直交する方向の回転軸回りに起こる第
２のリンクの屈伸運動であり、上記「回旋運動」とは、
第１のリンクに対する第２のリンクのねじれ運動である
。

関節において、このような回転と回旋の２自由度の運動
を実現するため、従来のワイヤ駆動腕にい。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、上述の差動歯車機構を用いたワ
イヤ駆動腕の２軸関節において、回転と回旋の運動のた
めの機構の干渉をな（し、それぞ方式（例えば、特公昭
６１−５３１９９号公報参照）が用いられている。

しかしながら、前者の方式では二つの駆動部が必要にな
って、必然的に機構が複雑になり、さらにワイヤの配置
が問題となる。一方、後者の方式では、二つのワイヤを
同方向に駆動するか相対的に異方向に駆動するかによっ
て回転と回旋を制御し、従って回転と回旋のための機構
の干渉を考慮して駆動を制御しなければならず、それぞ
れの運動を独立のワイヤ駆動で制御することはできな上
記課題を解決するための本発明の差動歯車型非干渉２軸
関節は、基端側の第１のリンクに対する先端側の第２の
リンクの回転軸線上に設けた回転用と回旋用のそれぞれ
のブーりをワイヤ駆動で回転することにより、第２リン
クを回転方向と回旋方向に駆動するようにした関節にお
いて、上記回転用のブーりと第２リンクとの間に、その
ブリの回転を１／２の減速比で中間部材を介して第２の
リンクに伝達する歯車列を設け、上記回転用のブーり及
び回旋用のブーりと同軸上に設けたベベルギヤの間に、
両ベベルギヤに噛合する差動ギヤを設け、この差動ギヤ
の軸を、上記ベベルギヤと同軸上に回転自在に支持され
た回旋軸駆動用のベベルギヤ上の軸受部によって回転自
在に支持させ、上記回旋軸駆動用のベベルギヤを、第２
のリベルギャがブーりの回転角度の１７２だけ回転する
ことになる。そのため、上記第２リンクの回転に伴って
回旋軸上のベベルギヤが回転することはなく、第２のリ
ンクの回旋運動は起こらない。

第２のリンクに回旋運動のみを行わせる場合に博された
回旋軸上のベベルギヤに噛合させた、こ［作　用］ 第２のリンクに回転運動のみを行わせる場合には、ワイ
ヤによって回転用のプーリを回転させる。このブーりの
回転は、歯車列を介し、さらに中間部材を介して第２の
リンクに伝達され、第２のリンクに回転運動が与えられ
るが、歯車列における減速比を１７２に設定しているの
で、その回転角度はブーりの回転角度の１７２である。

この場合に、回旋用のブーりが固定されていると、上記
回転運動に際して差動ギヤにより回旋軸駆動用のべのベ
ベルギヤに伝達され、回旋軸により第２のリンクに回旋
運動が与えられる。この場合に、回転用のブーりが固定
されていると、中間部材の回転が拘束されるため、第２
のリンクは回転運動しない。

従って、上記非干渉２軸関節によれば、回転と回旋の運
動のための機構の干渉をなくし、それぞれを独立のワイ
ヤで駆動制御することができる。

［実施例］ 第１図は、本発明に係る非干渉２軸関節の実施例を示す
もので、ロボットアームの肘関節等として有効に利用す
ることができる。

この関節は、基本的には、差動歯車機構を用い、蛇管に
挿通したワイヤにより差動歯車機構に取付けたブーりを
回転駆動する方式を採用し、前は、ワイヤ１１を巻き掛
けた回転用のプーリ１２、そのプーリ１２と一体のギヤ
１３及びベベルギヤ１４を取付け、回転軸２０には、ワ
イヤ２１を巻き掛けた回旋用のプーリ２２及びベベルギ
ヤ２３を取付けると共に、第１のリンクＬ１と第２のリ
ンクＬ２との間に介旋方向の運動をそれぞれ別のワイヤ
で独立に駆動することができる。

さらに具体的に説明すると、第１図に示すように、この
関節は、ワイヤ駆動腕における基端側の第１のリンクＬ
１と、先端側の第２のリンクＬ２との間に設けられる。

第１のリンクＬ１の先端には、そのリンクＬ１の軸線と
実質的に直交する方向の回転軸１０，２０．３０を、同
一軸線（以下、これを回転軸線Ａという。）上において
回転自在に支持させている。回転軸１０にギヤ３１を取
付けている。これらの回転軸１０．２０．３０によって
与えられる回転軸線Ａは、第１のリンクＬ、に対して第
２のリンクＬ２が回転する回転中心軸線になる。

上記回転用のプーリ１２に巻き掛けたワイヤ１１は、プ
ーリ１２に対して逆方向に巻き掛けた２本のワイヤから
なり、それらの２本のワイヤはそれぞれ先端をプーリ１
２の表面に固定している。従って、一方のワイヤを牽引
することによりプーリ１２が１方向に回転し、他方のワ
イヤを牽引することによりプーリ１２が逆回転すること
になる。回転軸２０上の回旋用プーリ２２に巻き掛けた
ワイヤ２１についても同様である。上記各ワイヤ１１．
２１は、第１のリンクＬ１内を通してそのリンクの基端
側に導出される。

に取付けたベベルギヤ２３には、共通の差動ギヤ５１．
５１を噛合させている。これらの差動ギヤ５１゜５１は
、それらの軸５２．５２を回転軸２０上に回転自在に支
持させた回旋軸駆動用ベベルギヤ２４上の軸受部５３に
回転自在に支持させたものである。

１のリンクＬ＋に回転自在に支持させたヘリカルギヤ４
３を、回転軸３０上に固定したヘリカルギヤ３１に噛合
させている。ギヤ１３及びギヤ４２の歯数は同一である
ため、回転軸１０から軸４１へは同速の回転が伝達され
るが、ヘリカルギヤ４３からヘリカルギヤ３１への回転
の伝達は、減速比をｌ／２に設定しているので、回転軸
ｌＯがＮ回転したとき、上記歯車列を介して回転駆動さ
れる回転軸３０は、Ｎ／２回転することになる。

回転軸１０に取付けたベベルギヤ１４及び回転軸２゜転
自在のベベルギヤ２４と噛合するベベルギヤ５５を取付
けている。上記回旋軸５４の軸線（以下、これを回旋軸
線Ｂという。）は、第１のリンクＬ＋に対して第２のリ
ンクＬ２が回旋（ねじれ運動）する中心軸線を与えるも
のである。

次に、上記構成を有する非干渉２軸関節の動作、即ち第
２のリンクし２を回転運動及び回旋運動させる場合の動
作について説明する。

回転運動： 第２のリンクＬ２に回旋運動をさせることなく、回転軸
線Ａの回りの回転運動のみを行わせる場合には、ワイヤ
１１によって回転用のプーリ１２を回転させる。この場
合に、回旋用のプーリ２２はワイヤ２１によって固定し
ておく。上記プーリ１２の回転は、歯車列を介して、即
ち、プーリ１２→ギヤ１３−にＮ回転するが、ベベルギ
ヤ２３は固定されているため、差動ギヤ５１．５１によ
ってベベルギヤ２４が回転軸２０の回りにＮ／２回転す
ることになる。一方。

ベベルギヤ５５を支持する中間部材４０も、上述したよ
うに回転軸線Ａの回りにＮ／２回転している。そ回りの
回転運動が与えられる。

上記のように、回旋運動用のプーリ２２はワイヤ２１に
よって固定しているので、上記回転運動に際してベベル
ギヤ２３は回転しない。これに対し、回転運動用のプー
リ１２をＮ回転させると、その駆動力は、上述したよう
にギヤ１３から中間部材４０に伝達されるが、ヘリカル
ギヤ４３とヘリカルギヤ３１との間の減速比を１７２に
設定しているので、中間部材４０及び第２のリンクＬ２
は回転軸線Ａの回りにおいてＮ／２回転する。この時、
ベベルギヤ１４も同時く、回転軸線Ａの回りの回転運動
のみを与えることができる。

回旋運動： 第２のリンクＬ２に回転運動を起こさせることなく１回
旋運動のみを行わせる場合には、ワイヤ２１によって回
旋用のプーリ２２を回転させる。この場合に、回転用の
プーリ１２はワイヤ１１によって固定しておく。上記プ
ーリ２２の回転は、プーリ２２→ベベルギヤ２３→差動
ギヤ５１．５１−ベベルギヤ２４→ベベルギヤ５５→回
旋軸５４→第２のリンクＬ２の順に伝達され、それによ
って第２のリンクＬ２に回旋運動が与えられる。

上記のように、回転用のプーリ１２はワイヤ１１によっ
て固定しているので、上記の回旋運動に際して、ベベル
ギヤ１４、ギヤ１３、ギヤ４２．ヘリカルギヤと回旋用
のそれぞれのブーり軸を同一の回転軸線Ａ上に配したに
も拘らず、それらの回転の干渉を機構的に補償すること
によって、回転方向と回旋方向の運動をそれぞれ別のワ
イヤで独立に駆動することができる。

ギヤ２３から回旋軸５４に伝達されるが、ベベルギヤ１
４が回転しないためベベルギヤ２４は回転軸２０の回り
にＮ７２回転する。この時、中間部材４０は回転軸１ｍ
Ａの回りで回転しないため、ベベルギヤ５５の回転軸線
六回りの回転運動は拘束され、結局、ベベルギヤ２４の
回転軸線六回りの運動は、ベベルギヤ５５の回旋軸８回
りの運動へと変換され、第２のリンクし２は回転軸線六
回りには回転運動せずにＮ／２回転の回旋運動のみをす
ることになる。

このように、上記非干渉２軸関節によれば５回て、回転
と回旋の運動のための機構の干渉をなくし、第２のリン
クの回転と回旋のための駆動を、それぞれを独立のワイ
ヤで制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る非干渉２軸関節の要部断面図であ
る。 Ｌｌ・・第１のリンク、Ｌ２・・第２のリンク、１０、
２０．３０・・回転軸、　１１．２１　・・ワイヤ、１
２・・回転用プーリ、 １４．２３．５５・・ベベルギヤ、 ２２・・回旋用プーリ、 ２４・・回旋軸駆動用ベベルギヤ。 ４０・・中間部材、　　　５１・・差動ギヤ、５２・・
軸、　　　　　　５３・−軸受部、５４・・回旋軸。 第

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基端側の第１のリンクと先端側の第２のリンクとの
   間に設けられ、第１のリンクに対する第２のリンクの回
   転軸線上に設けた回転用と回旋用のそれぞれのプーリを
   ワイヤ駆動で回転することにより、第２リンクを回転方
   向と回旋方向に駆動するようにした関節であって、 上記回転用のプーリと第２リンクとの間に、そのプーリ
   の回転を１／２の減速比で中間部材を介して第２のリン
   クに伝達する歯車列を設け、 上記回転用のプーリ及び回旋用のプーリと同軸上に設け
   たベベルギヤの間に、両ベベルギヤに噛合する差動ギヤ
   を設け、この差動ギヤの軸を、上記ベベルギヤと同軸上
   に回転自在に支持された回旋軸駆動用のベベルギヤ上の
   軸受部によって回転自在に支持させ、上記回旋軸駆動用
   のベベルギヤを、第２のリンクに取付けられて上記中間
   部材に回転自在に支持された回旋軸上のベベルギヤに噛
   合させた、 ことを特徴とするワイヤ駆動腕における非干渉２軸関節
   。