JPH1133972A

JPH1133972A - 連結装置

Info

Publication number: JPH1133972A
Application number: JP19900197A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Nakajima; 千明中島; Nobuhiko Hirai; 伸彦平井
Original assignee: Kokoro Co Ltd
Current assignee: Kokoro Co Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】一方の被連結体に対して他方の連結体が屈曲
する際の可動範囲を大きくするとともに機械的強度を確
保する。【解決手段】腰部２と胸部３との間に重ねて配設され
て、互いに接合される弾性を有する略環状の連結板２０
ａ乃至２０ｆを備える。これら各連結板２０ａ乃至２０
ｆには、隣接する一方側の連結板２０と接合される第１
乃至第３の接合部２３乃至２５の間に、隣接する他方側
の連結板２０と接合される第４乃至第６の接合部２６乃
至２８がそれぞれ設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一組の被連結体を
互いに変位自在に連結する連結装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば動物模型等において、基体と、こ
の基体に対して変位自在に設けられる変位体の如き一組
の被連結体を変位自在に連結する連結装置が知られてい
る。

【０００３】図１０に示すように、この種の連結装置５
１は、所定間隔をあけて互いに平行に設けられる複数の
連結リング５２と、これら複数の連結リング５２を変位
自在に連結する被覆材５３とを備えている。

【０００４】連結リング５２は、例えば丸棒等の金属線
材によって環状に形成されている。被覆材５３は、可撓
性を有する布材や樹脂材料によって管状に形成されてい
る。この被覆材５３の内周部には、互いに平行に設けら
れた連結リング５２が、所定間隔をあけて固定されて配
設されている。そして、この被覆材５３は、両端部が一
組の被連結体にそれぞれ固定される。

【０００５】以上のように構成された連結装置５１は、
一方の被連結体に対して他方の被連結体が屈曲する際等
に、被覆材５３が蛇腹状に伸縮することにより、一方の
被連結体に対して他方の被連結体を変位自在に連結す
る。

【０００６】また、図示しないが、この種の蛇腹状に伸
縮する連結装置としては、螺旋状に巻かれた線材に、樹
脂材料を管状に被覆して形成されたものも知られてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した連
結装置５１おいて、図１０に示すように、連結リング５
２の個数をＮ、隣接する連結リング５２間で撓んだマチ
部分の径方向のマチ長さをＥ、対向するマチ部分の内径
である被覆材５３の最小内径をＦ、連結リング５２を構
成する金属線材の外径をＧとする。

【０００８】また、図１１に示すように、この連結装置
５１おいて、一方の被連結体に対して他方の被連結体を
限界まで屈曲させた状態で、両端の各連結リング５２の
軸線方向がなす最大曲げ角をθ₁、各連結リング５２が
互いに隣接する箇所の長さを密着長Ｈとする。

【０００９】そして、この連結装置５１は、各被連結体
の一方に対して他方を屈曲したときの可動範囲に相当す
る最大曲げ角θ₁を大きくするために、マチ長さＥを大
きくした場合、被覆材５３の最小内径Ｆが小さくなると
いう不都合があった。

【００１０】また、この連結装置５１は、最大曲げ角θ
₁を大きくするために、各被連結体間に配設する連結リ
ング５２の個数Ｎを増した場合、密着長Ｈが大きくな
る。このため、この連結装置５１は、密着長Ｈが大きく
なることによって、最大曲げ角θ₁を大きくすることが
困難となるという問題があった。

【００１１】したがって、この連結装置５１は、連結リ
ング５２の金属線材の外径Ｇを小さくすることが考えら
れるが、機械的強度が低下するため、外方から負荷され
る外力に対する抗力が乏しくなるという問題があった。
すなわち、この連結装置５１は、機械的強度を確保する
ことと、可動範囲を大きくすることを両立することが困
難であった。

【００１２】また、上述した螺旋状に巻かれた線材を有
する連結装置は、一方の被連結体に対して他方の被連結
体が回動した際、管の内径が大きく変化するという問題
もあった。

【００１３】そこで、本発明は、一方の被連結体に対し
て他方の被連結体が屈曲する際の可動範囲を大きくする
ことができるとともに機械的強度を確保することを可能
とする連結装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を達成するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に係る連結装置は、一組の被連結体の間に
少なくとも３個重ねて配設されて、互いに接合される少
なくとも３箇所の接合部が設けられた弾性を有する略環
状の連結部材を備える。そして、これら各連結部材に
は、隣接する一方側の連結部材と接合される各接合部の
間に、隣接する他方側の連結部材と接合される各接合部
がそれぞれ設けられる。

【００１５】また、本発明に係る連結装置は、一組の被
連結体の間に少なくとも３個重ねて配設されて、互いに
接合される少なくとも３箇所の接合部が設けられた弾性
を有する略環状の連結部材を備える。また、この連結装
置は、各連結部材の開口部内に挿通されて設けられて、
各被連結体を変位自在に連結する連結軸を備える。そし
て、これら各連結部材には、隣接する一方側の連結部材
と接合される各接合部の間に、隣接する他方側の連結部
材と接合される各接合部がそれぞれ設けられた。

【００１６】以上のように構成した連結装置は、各連結
部材の各接合部が、互いに接合された他の連結部材側に
波形状にそれぞれ湾曲して弾性変位する。そして、この
連結装置は、隣接する各連結部材の対向する接合部と接
合部との間がマチ部分として作用する。そして、各連結
部材は、互いに接合部を介して接合されることにより機
械的強度が確保される。また、連結軸は、一組の被連結
体の一方に対して他方を変位自在に支持する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、人型のロボットに採用された連結装置を図面
を参照して説明する。

【００１８】図１に示すように、ロボット１は、図示し
ない基台上に固定された腰部２と、この腰部２に対して
変位自在に設けられた胸部３と、この胸部３に対して変
位自在に設けられた頭部４と、胸部３に支持された腕部
５、６とを備えている。

【００１９】また、このロボット１は、図１に示すよう
に、腰部２に対して胸部３が平行リンク機構７を介して
変位自在に支持されており、また胸部３に対して頭部４
が平行リンク機構８を介して変位自在に支持されてい
る。これら平行リンク機構７、８は、いわゆるユニバー
サルジョイント７ａ、８ａを介して連結されたリンク軸
７ｂ、８ｂと、これらリンク軸７ｂ、８ｂを駆動するア
クチュエータ７ｃ、８ｃとを有している。

【００２０】したがって、このロボット１は、例えば図
２に示すように、各平行リンク機構７、８によって、腰
部２に対して胸部３、及び胸部３に対して頭部４をそれ
ぞれ前後左右の任意の方向に所望の角度だけ屈曲して傾
斜することが可能とされている。また、このロボット１
は、腰部２に対して胸部３、及び胸部３に対して頭部４
をそれぞれ水平方向に回動可能に構成されている。

【００２１】また、このロボット１には、図１及び図２
に示すように、各機構部を保護するために、胸部３を覆
うように組み合わされる一対の胸部用外筐部材９と、腰
部２を覆う腰部用外筐部材１０と、頭部４を覆う頭部用
外筐部材１１とを備えている。これら各外筐部材９、１
０、１１は、例えばＦＲＰ等の剛性が高い材料によって
形成されている。

【００２２】そして、このロボット１は、図１及び図２
に示すように、内方に平行リンク機構７を収納して腰部
２と胸部３を変位自在に連結する連結装置１５と、内方
に平行リンク機構９を収納して胸部３と頭部４を変位自
在に連結する連結装置１６とを備えている。以下、本発
明に係る連結装置１５について図面を参照して説明す
る。なお、連結装置１６は、連結装置１５と構成が同一
であるため、説明を省略する。

【００２３】この連結装置１５は、例えば図３に示すよ
うに、一組の被連結体である腰部２と胸部３とを変位自
在に連結するように互いに接合された複数の連結板２０
ａ乃至２０ｆを備えている。これら連結板２０ａ乃至２
０ｆは、弾性を有する例えばポリプロピレン等の樹脂材
料によって楕円形の環状に形成されている。また、連結
板２０ａは、例えば、長径が３２０ｍｍ程度、厚みが１
ｍｍ程度に形成されており、また幅が１５〜２０ｍｍ程
度に形成されている。

【００２４】胸部２に隣接する連結板２０ａは、図４に
示すように、所定間隔をあけて第１の接合部２３、第２
の接合部２４及び第３の接合部２５が設けられており、
これら各接合部２３、２４、２５を介して隣接する連結
板２０ｂの主面に溶着されて互いに接合固定されてい
る。

【００２５】一方側に隣接する連結板２０ａと接合され
た連結板２０ｂは、各接合部２３、２４、２５の間に位
置するように所定間隔をあけて第４の接合部２６、第５
の接合部２７及び第６の接合部２８が設けられており、
これら各接合部２６、２７、２８を介して他方側に隣接
する連結板２０ｃの主面に溶着されて互いに接合固定さ
れている。

【００２６】そして、連結板２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、
２０ｆは、一方側の各接合部２３、２４、２５の間に、
他方側の各接合部２６、２７、２８がそれぞれ位置する
ように、交互に各接合部２３乃至２８の位置をそれぞれ
ずらして接合されている。なお、重ねて配設する連結板
２０は、少なくとも３個以上であれば、腰部２に対して
胸部３を傾斜する角度等の必要に応じて適宜増減しても
よい。

【００２７】また、上述した連結板２０ａ乃至２０ｆ
は、樹脂材料によって形成されたが、弾性を有する金属
板によって形成してもよいことは勿論である。そして、
連結板２０ａ乃至２０ｆは、図示しないが、連結板２０
ａから連結板２０ｆに向かって外径が次第に小とされる
とともに、楕円形状から真円形状に徐々に変化するよう
にそれぞれ形成されている。

【００２８】このように形成することにより、連結板２
０ａ乃至連結板２０ｆは、腰部２に対して胸部３が回動
された際に、回動に伴って腰部２側に位置する連結板２
０ｅ、２０ｆ等の長径方向が移動することによって外方
に大きく突出することの抑制が図られている。すなわ
ち、連結装置１５は、装置全体が構成するロボットの腹
部の一部が突出することにより、腹部の外観に大きな変
化を生じることが防止される。

【００２９】また、胸部３に隣接する連結板２０ａに
は、主面上に係合穴３１がそれぞれ穿設されている。そ
して、連結板２０ａは、胸部用外筐部材９の下端側に形
成された突当壁９ａに設けられた係合凸部３２が係合穴
３１に相対係合することによって、胸部用外筐部材９に
対して着脱自在に取り付けられる。

【００３０】また、腰部２に隣接する連結板２０ｆに
は、主面上に係合穴３３がそれぞれ穿設されている。そ
して、連結板２０ｆは、腰部用外筐部材１０の内方に配
設された支持フレーム２９の上端側に設けられた係合凸
部３４が係合穴３３に相対係合することによって、支持
フレーム２９に対して着脱自在に取り付けられる。

【００３１】以上のように構成された連結装置１５につ
いて、腰部２に対して胸部３を屈曲する際の各連結板２
０ａ乃至２０ｆの動作を図３及び図５を参照して説明す
る。

【００３２】この連結装置１５は、図３及び図５に示す
ように、各接合部２３、２４、２５及び各接合部２６、
２７、２８の間が円周方向に亘って厚み方向に波形状に
それぞれ湾曲することによって伸縮自在とされている。
また、この連結装置１５においては、例えば、連結板２
０ｃ、２０ｄの対向する接合部２６と接合部２６との間
がマチ部分として作用する。

【００３３】そして、この連結装置１５によれば、図５
に示すように、腰部２に対して胸部３が限界まで屈曲さ
れた際の最大曲げ角θ₀が向上される。また、この連結
装置１５によれば、連結板２０の厚みＡが比較的小さい
ため、屈曲された際に各連結板２０ａ乃至２０ｆが互い
に当接する箇所の厚み方向の長さＢが小さくなる。

【００３４】ところで、上述した各連結板２０ａ乃至２
０ｆの内周部には、図６に示すように、機械的強度を補
うとともに弾性変位を規制する補強片３５が円周方向に
所定間隔をあけてそれぞれ配設される構成としてもよ
い。これら補強片３５は、例えば樹脂材料によって、曲
率が連結板２０の内周面の曲率より小とされた断面円弧
状に形成されており、外周側の中央部が各連結板２０ａ
乃至２０ｆに接合固定されている。

【００３５】また、上述した連結装置１５は、各連結板
２０ａ乃至２０ｆが３箇所の各接合部２３、２４、２
５、及び各接合部２６、２７、２８を介して連結されて
いたが、例えば図７に示すように、各連結板２０ａ乃至
２０ｆを互いに連結する接合部の箇所を増加させること
によって、全体としての機械的強度を向上することがで
きる。

【００３６】また、図８に示すように、これら各接合部
の外周部には、外周面に略直交して各連結板２０ａ乃至
２０ｆの間隙を覆う被覆片３６が弾性変位自在に設ける
構成としてもよい。これら被覆片３６は、略半円形に形
成されており、互いに一部が重なるように全体として鱗
状を呈してそれぞれ配設されている。なお、これら被覆
片３６は、各連結板２０ａ乃至２０ｆを成形する際に各
接合部に一体成形されるように構成されてもよい。

【００３７】ところで、このロボット１が備える胸部用
外筐部材９は、図１、図２及び図９に示すように、前後
方向に互いに組み合わされる一対の正面側外筐部材１２
と背面側外筐部材１３とを有している。そして、これら
一対の正面側外筐部材１２と背面側外筐部材１３は、図
９に示すように、左右の肩部及び左右の脇部の各突当部
に、ファスナ４０がそれぞれ設けられている。

【００３８】これらファスナ４０は、樹脂材料によって
形成された一組の結合部材４０ａ、４０ｂを有してお
り、これら各結合部材４０ａ、４０ｂが、正面側外筐部
材１２と背面側外筐部材１３の両肩部及び両脇部にそれ
ぞれ対向して設けられている。したがって、胸部用外筐
部材９は、各ファスナ４０を介して、各正面側外筐部材
１２及び背面側外筐部材１３の結合及び結合解除を容易
かつ確実に行うことが可能とされる。すなわち、この胸
部用外筐部材９によれば、平行リンク機構７、８等の内
部機構の修理や整備等の作業性を向上することができ
る。

【００３９】また、この胸部用外筐部材９によれば、各
ファスナ４０が弾性を有するため、外部から負荷される
衝撃等の外力をファスナ４０が吸収することにより破損
が防止されるとともに、この胸部用外筐部材９に衝突す
る物や手等を傷つけることが防止されるため、安全性の
向上が図られる。

【００４０】さらに、この胸部用外筐部材９によれば、
各ファスナ４０が樹脂材料によって形成されたことによ
り、内部機構と外部が電気的に絶縁されるため、安全性
が更に向上される。

【００４１】上述したように、連結装置１５は、各連結
板２０ａ乃至２０ｆに、隣接する一方側の連結部材２０
と接合される第１乃至第３の接合部２３、２４、２５の
間に、隣接する他方側の連結部材２０と接合される第４
乃至第６の接合部２６、２７、２８がそれぞれ設けられ
たことによって、各連結板２０ａ乃至２０ｆに負荷され
る外力が円周方向に作用するため、厚みＡを比較的薄く
することができる。

【００４２】したがって、この連結装置１５よれば、密
着長Ｂを小さくするが可能とされるため、腰部２に対し
て胸部３が屈曲する際の最大曲げ角θ₀ をマチ部分に影
響されることなく大きくするとともに機械的強度を確保
することができる。

【００４３】また、この連結装置１５によれば、連結板
２０の厚みＡが比較的薄くすることができるため、連結
板２０の個数を増加することが容易にできる。

【００４４】また、この連結装置１５によれば、各連結
板２０ａ乃至２０ｆが互いに接合されて連結されること
によって、いずれか連結板２０に局所的な外力が負荷さ
れたとき、この外力が各連結板２０ａ乃至２０ｆにそれ
ぞれ分散されるため、連結板２０が変形することが抑制
される。

【００４５】さらに、この連結装置１５によれば、各連
結板２０ａ乃至２０ｆが互いに連結されるため、上述し
た図１０に示したような被覆材５３が不要となる。

【００４６】なお、本発明に係る連結装置は、ロボット
１に適用されたが、この種の動物模型に限定されるもの
でなく、一組の被連結体を連結して設けられて、これら
被連結体間に亘って配設された例えば電気的配線等の複
数の線材を束ねて変位自在に支持するような構成として
もよい。

【００４７】

【発明の効果】上述したように本発明に係る連結装置に
よれば、一組の被連結体の間に重ねて配設される弾性を
有する略環状の連結部材に、隣接する一方側の連結部材
と接合される各接合部の間に、隣接する他方側の連結部
材と接合される各接合部がそれぞれ設けられたことによ
って、一方の被連結体に対して他方の被連結体が屈曲す
る際の可動範囲を大きくするとともに機械的強度を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連結装置が採用されたロボットを
正面から示す模式図である。

【図２】上記ロボットを側面から示す模式図である。

【図３】上記連結装置を示す側面図である。

【図４】上記連結装置を示す分解斜視図である。

【図５】上記連結装置を屈曲させた状態を示す側面図で
ある。

【図６】上記連結装置が備える補強片を示す平面図であ
る。

【図７】上記連結装置が備える各連結板の接合部の他の
例を示す側面図である。

【図８】上記各連結板に配設される被覆片を示す側面図
である。

【図９】上記ロボットが備える胸部用外筐部材を示す分
解斜視図である。

【図１０】従来の連結装置を示す側面図である。

【図１１】従来の連結装置を屈曲させた状態を示す側面
図である。

【符号の説明】

１ロボット、２腰部、３胸部、１５，１６連結
装置、２０ａ乃至２０ｆ連結板、２３，２４，２５
第１乃至第３の接合部、２６，２７，２８第４乃至第６
の接合部、３１，３３係合穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一組の被連結体の間に少なくとも３個重
ねて配設されて、互いに接合される少なくとも３箇所の
接合部が設けられた弾性を有する略環状の連結部材と、各被連結体に隣接する上記連結部材にそれぞれ形成され
て被連結体に取り付けられる取付け手段とを備え、上記各連結部材には、隣接する一方側の上記連結部材と
接合される各接合部の間に、隣接する他方側の上記連結
部材と接合される各接合部がそれぞれ設けられたことを
特徴とする連結装置。
【請求項２】一組の被連結体の間に少なくとも３個重
ねて配設されて、互いに接合される少なくとも３箇所の
接合部が設けられた弾性を有する略環状の連結部材と、各被連結体に隣接する上記連結部材にそれぞれ形成され
て被連結体に取り付けられる取付け手段と、上記各連結部材の開口部内に挿通されて設けられて、上
記各被連結体を変位自在に連結する連結軸とを備え、上記各連結部材には、隣接する一方側の上記連結部材と
接合される各接合部の間に、隣接する他方側の上記連結
部材と接合される各接合部がそれぞれ設けられたことを
特徴とする連結装置。
【請求項３】上記各連結部材は、各被連結体の一方か
ら他方に向かって外径が次第に小とされて形成されたこ
とを特徴とする請求項２に記載の連結装置。
【請求項４】上記各連結部材には、各接合部の外周部
に、周面に略直交して間隙を覆う被覆片が変位自在にそ
れぞれ設けられたことを特徴とする請求項２に記載の連
結装置。
【請求項５】上記各連結軸は、動物模型を構成する胸
部と腰部とを変位自在に連結し、上記人形の胸部には、樹脂材料によって形成されたファ
スナを介して組み合わされる一対の外筐部材が設けられ
たこと請求項２に記載の連結装置。