JP2020104232A - Joint mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種装置の関節部やヒンジ部等に供される関節機構に関する。 The present invention relates to a joint mechanism used for joints and hinges of various devices.
従来の関節機構としては、例えば特許文献1に記載の身体補助具に適用されたものがある。
As a conventional joint mechanism, for example, there is one applied to the body assisting tool described in
この関節機構は、一対の回動部材である第1装着体及び第2装着体間を回動軸によって回動自在に結合し、回動軸にトルク発生部としてのダンパーにより結合している。これにより、第1装着体及び第2装着体の相対的な回動に対してダンパーによるトルクを生じさせ、衝撃の発生等を抑制できるようになっている。 In this joint mechanism, a first mounting body and a second mounting body, which are a pair of rotating members, are rotatably connected by a rotating shaft, and are connected to the rotating shaft by a damper as a torque generating portion. As a result, a torque is generated by the damper with respect to the relative rotation of the first mounting body and the second mounting body, and it is possible to suppress the occurrence of impact and the like.
このような関節機構では、用途に応じてダンパーのトルクを大きくする必要が生じる場合があるが、ダンパーのトルクを大きくすると、ダンパーの大型化により全体としても大型化するおそれがあった。 In such a joint mechanism, it may be necessary to increase the torque of the damper depending on the application, but if the torque of the damper is increased, the size of the damper may be increased, which may result in an increase in size as a whole.
なお、トルク発生部をモーター等の駆動源とし、一対の回動部材を回動させる場合も、同様に大型化の問題がある。 When the torque generating unit is used as a drive source such as a motor to rotate the pair of rotating members, there is a problem in that the size of the rotating member is increased.
解決しようとする問題点は、ダンパーのトルクを大きくすると、ダンパーの大型化により関節機構全体として大型化するおそれがあった点にある。 The problem to be solved is that when the torque of the damper is increased, the size of the damper may increase, which may increase the size of the joint mechanism as a whole.
本発明は、トルクを大きくしても全体としての大型化を抑制可能とするために、回動軸によって相対的に回動自在に結合された一対の回動部材と、前記一対の回動部材の一方に結合された本体部及び該本体部に回転自在に支持された軸部を有し前記本体部により前記軸部にトルクを生じさせるトルク発生部と、前記一対の回動部材の他方に一体的に設けられ前記回動部材の一方に対する前記回動部材の他方の相対的な回動に応じて回転動作を行う相対的に大きい大ギア部と、前記トルク発生部の軸部に一体回転するように支持されて前記大ギア部に噛み合う相対的に小さい小ギア部とを備えたことを関節機構の最も主な特徴とする。 The present invention, in order to suppress an increase in size as a whole even if the torque is increased, a pair of rotating members that are relatively rotatably coupled by a rotating shaft, and the pair of rotating members. A torque generating portion having a main body portion coupled to one of the main body portion and a shaft portion rotatably supported by the main body portion, for generating a torque in the shaft portion by the main body portion, and the other of the pair of rotating members. A relatively large large gear part that is integrally provided and rotates according to the relative rotation of the other of the rotating members with respect to one of the rotating members, and integrally rotates with the shaft part of the torque generating part. The joint mechanism has the main feature that it is provided with a relatively small small gear portion that is supported so as to mesh with the large gear portion.
本発明では、大ギア部と小ギア部とのギア比を変更することによりトルク発生部を大型化することなくトルクを大きくすることができるため、トルクを大きくしても全体としての大型化を抑制することが可能となる。逆にトルクを大きくする必要がない場合は、トルク発生部を小型化して、全体としての小型化を図ることが可能となる。 In the present invention, since the torque can be increased without increasing the size of the torque generating unit by changing the gear ratio between the large gear portion and the small gear portion, it is possible to increase the overall size even if the torque is increased. It becomes possible to suppress. On the contrary, when it is not necessary to increase the torque, it is possible to reduce the size of the torque generating unit and reduce the size as a whole.
しかも、一対の回動部材の回動軸とトルク発生部の軸部とを同軸上とせずにずらすことができるため、一対の回動部材の回動軸とトルク発生部の軸部との配置スペースをオーバーラップさせて薄型化が実現できる。 Moreover, since the rotation shafts of the pair of rotation members and the shaft portion of the torque generation portion can be displaced without being coaxial with each other, the rotation shafts of the pair of rotation members and the shaft portion of the torque generation portion are arranged. Thinning can be achieved by overlapping the space.
トルクを大きくしても全体としての大型化を抑制可能とするという目的を、一対の回動部材の一方に結合されたトルク発生部の軸部に小ギア部を設け、一対の回動部材の他方に一体的に大ギア部を設けることによって実現した。 For the purpose of suppressing the increase in size as a whole even if the torque is increased, a small gear portion is provided on the shaft portion of the torque generating portion that is coupled to one of the pair of rotating members, and a pair of rotating members are provided. It was realized by integrally providing a large gear on the other side.
すなわち、関節機構は、回動軸によって相対的に回動自在に結合された一対の回動部材と、一対の回動部材の一方に結合された本体部及びこの本体部に回転自在に支持された軸部を有し、本体部により軸部にトルクを生じさせるトルク発生部と、一対の回動部材の他方に一体的に設けられ回動部材の一方に対する回動部材の他方の相対的な回動に応じて回転動作を行う相対的に大きい大ギア部と、トルク発生部の軸部に一体回転するように支持されて、大ギア部に噛み合う相対的に小さい小ギア部とを備える。 That is, the joint mechanism is rotatably supported by a pair of rotating members that are relatively rotatably coupled by a rotating shaft, a body portion that is coupled to one of the pair of rotating members, and the body portion. And a torque generating portion for generating torque in the shaft portion by the main body portion, and a relative rotation of one of the rotating members with respect to the other of the rotating members, which is integrally provided on the other of the pair of rotating members. A relatively large large gear portion that rotates in response to the rotation and a relatively small small gear portion that is supported by the shaft portion of the torque generating portion so as to rotate integrally and that meshes with the large gear portion are provided.
大ギア部の回転軸は、回動部材の回動軸を回転軸として回転する構成としてもよい。 The rotation shaft of the large gear portion may be configured to rotate with the rotation shaft of the rotation member as the rotation shaft.
また、関節機構は、一対の回動部材の一方が、間隔をあけて対向配置された一対の対向板を備え、回転部材の回転軸が、対向板間に位置して間隔を保持する柱状であり、小ギア部が、対向板間に位置し、大ギア部が、小ギア部に対し、対向板間で噛み合う構成としてもよい。 In addition, the joint mechanism has a columnar shape in which one of the pair of rotating members is provided with a pair of opposing plates that are opposed to each other with a space therebetween, and the rotation shaft of the rotating member is located between the opposing plates to maintain the space. The small gear portion may be located between the facing plates, and the large gear portion may mesh with the small gear portion between the facing plates.
大ギア部は、一対の回動部材の回動範囲に応じた扇形歯車であってもよい。 The large gear part may be a fan-shaped gear according to the turning range of the pair of turning members.
また、関節機構は、一対の回動部材間に回動範囲を制限し、大ギア部及び小ギア部の噛み合いを維持するストッパーを備えてもよい。 In addition, the joint mechanism may include a stopper that limits the rotation range between the pair of rotation members and maintains the meshing of the large gear portion and the small gear portion.
一方、関節機構は、一対の回動部材の回動に対し回動範囲内での限界を検出するリミットセンサーを備えてもよい。この場合、トルク発生部は、リミットセンサーでの検出に応じてトルクを生じさせ、大ギア部及び小ギア部の噛み合いを維持する。 On the other hand, the joint mechanism may include a limit sensor that detects the limit of the rotation of the pair of rotation members within the rotation range. In this case, the torque generator generates torque according to the detection by the limit sensor, and maintains the meshing of the large gear portion and the small gear portion.
[関節機構の構成]
図1は、本発明の実施例1に係る伸展状態の関節機構を示す正面図、図2は、同屈曲状態の関節機構を示す正面図、図3は、図1の関節機構のIII−III線断面図である。
[Structure of joint mechanism]
1 is a front view showing a joint mechanism in an extended state according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the joint mechanism in the same flexion state, and FIG. 3 is a III-III joint mechanism of FIG. It is a line sectional view.
本実施例の関節機構1は、関節機能を必要とする各種装置に適用可能であり、例えば、ロボットアーム、アシストスーツ、リハビリ用の装具等に適用される。
The
この関節機構1は、図1〜図3のように、一対の回動部材としての第1アーム3及び第2アーム5と、トルク発生部7と、大ギア部9と、小ギア部11とを備えている。なお、以下において、軸方向は、関節機構1の伸展状態での軸方向をいい、板厚方向は、関節機構1の板厚方向であり、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸心に沿った方向をいう。また、幅方向は、関節機構1の幅方向であり、軸方向及び板厚方向に直行する方向をいう。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
第1アーム3及び第2アーム5は、回動軸13によって回動自在に結合されている。なお、回転部材は、アーム状である必要はなく、相対的に回動自在に結合されるものであれば、関節機構1が適用される機器に応じて適宜の形態とすることが可能である。
The
第1アーム3は、本実施例の一対の回転部材の一方であり、一対の対向板15,17及び第1アーム本体19を備えている。
The
対向板15,17は、軸方向に延設された板状であり、同一形状に形成されている。これら対向板15,17は、相互間が板厚方向で間隔をあけて対向して配置されている。本実施例の対向板15,17は、軸方向の両端部21,23が円弧形状に形成され、一方の端部21は、他方の端部23に対して小さい曲率半径を有している。また、端部21,23間は、幅方向の両縁部が直線状に連続し、曲率半径の違いに応じて軸方向に対して傾斜している。
The facing
対向板15,17間は、一方の端部21側において回動軸13が位置(介在)することにより、他方の端部23側において第1アーム本体19及びスペーサ25が位置(介在)することにより、両者間の間隔が保持されている。
Between the facing
回動軸13は、柱状に形成されており、両端部が対向板15,17の内面15a,17aに当接している。この回動軸13は、対向板15,17の外面15b,17b側から対向板15,17を貫通して螺合されたねじ等の締結具27によって、対向板15,17間に締結され固定されている。
The rotating shaft 13 is formed in a columnar shape, and both ends thereof are in contact with the
第1アーム本体19は、対向板15,17に対して軸方向に延びる板状であり、対向板15,17間に位置する基部19aを基端側に一体に有している。基部19aは、後述する小ギア部11を避けつつ対向板15,17の他方の端部23に沿うように、平面弧状に形成された板状体である。なお、基部19aは、対向板15,17間に介在していれば、その平面形状は、特に限定されるものではない。
The
この第1アーム本体19の基部19aには、スペーサ25が積層されている。スペーサ25は、基部19aと同一の平面形状を有し、基部19aと対向板17との間に介在する。この状態で、基部19a及びスペーサ25は、締結具29によって対向板15,17間に締結され固定されている。なお、第1アーム本体19の基部19aとスペーサ25は、別体に形成されているが、一体に形成することも可能である。
A
第2アーム5は、本実施例の一対の回転部材の他方である。第2アーム5は、第1アーム3の対向板15,17に対して軸方向に延びる板状の第2アーム本体31を備えている。この第2アーム本体31は、基端側に基部31aを一体に備えている。なお、本実施例の第2アーム本体31は、第1アーム本体19と同様の形状を有しているが、第1アーム本体19よりも軸方向に長くなっている。
The
第2アーム本体31の基部31aは、第2アーム本体31に対してほぼ円弧状に膨出した平面形状を有し、第1アーム3の対向板15,17間に配置されている。この第2アーム本体31の基部31aは、中央部に板厚方向の孔部31bが設けられ、孔部31bに後述する大ギア部9のボス部9aが嵌合している。このボス部9aの孔部9bには、第1アーム3側の回動軸13が挿通されている。これにより、第2アーム5は、第1アーム3に対して回動可能となり、第1アーム3も、第2アーム5に対して回動可能となる。
The
大ギア部9のボス部9aの先端は、第2アーム本体31の基部31aの表面と面一になっており、対向板15との間にワッシャー32が介設されている。大ギア部9と対向板17との間にも、ワッシャー32が介設されている。
The tip of the
また、第2アーム本体31の基部31aには、ストッパー33が設けられている。ストッパー33は、基部31aの突出部31cに設けられている。突出部31cは、関節機構1の伸展状態で第1アーム3の対向板15,17の外側に位置する。
Further, a
ストッパー33は、第2アーム本体31の基部31aの突出部31cから板厚方向に突設された柱状であり、関節機構1が伸展状態となったときに対向板15の外縁に当接する。
The
従って、ストッパー33は、第1アーム3及び第2アーム5の回動範囲を制限し、後述する大ギア部9及び小ギア部11の噛み合いを維持するようになっている。なお、ストッパー33は、第1アーム3に設けることも可能である。
Therefore, the
このため、ストッパー33は、回動部材である第1アーム3及び第2アーム5間に備えられ、それら第1アーム3及び第2アーム5間の回動範囲を制限し、大ギア部9及び小ギア部11の噛み合いを維持する構成となっている。第2アーム本体31の基部31aには大ギア部9が取り付けられている。
For this reason, the
トルク発生部7は、第1アーム3及び第2アーム5間の回動に対してトルク(負荷トルク又は駆動トルク)を生じさせるものである。このトルク発生部7は、少なくとも負荷トルク及び駆動トルクの何れか一方を発生させるものであればよく、例えば、モーター、電磁クラッチ、ロータリーダンパー等とすることが可能である。
The
また、トルク発生部7は、通電制御を通じて第1及び第2アーム3及び5の回動に対するトルクを発生することができるように構成されることが好ましいが、例えばワンウェイクラッチ等を介することで第1及び第2アーム3及び5が一方向へ回動する場合にトルクを発生させるように構成してもよい。
Further, the
トルク発生部7は、本体部35及び軸部37を有している。本体部35は、軸部37にトルクを生じさせる部分であり、内部にトルク発生機構(図示せず)を有する円柱状に形成されている。このトルク発生部7の本体部35は、第1アーム3に結合されている。
The
なお、本体部35は、第1アーム3に直接又は関節的に結合することが可能である。本実施例では、トルク発生部7の本体部35が対向板17に取り付けられ、第1アーム3に直接結合されている。第1アーム3に間接的に結合する場合は、第1アーム3に一体的に回動するように連結された他の部材にトルク発生部7の本体部35が結合される。
The
本体部35の対向板17への取り付けは、ねじ等の締結具29によって行われている。締結具29は、対向板15、第1アーム3の第1アーム本体19及びスペーサ25、対向板17を挿通し、トルク発生部7の本体部35に螺合している。
The attachment of the
軸部37は、本体部35に対して回転自在に支持され、本体部35の内部のトルク発生機構に連動するように連結されている。軸部37は、本体部35が取り付けられている対向板17の貫通孔17cを介して対向板15,17間に至る。この対向板15,17間において、軸部37には、小ギア部11が取り付けられている。
The
小ギア部11には大ギア部9が噛み合っており、小ギア部11及び大ギア部9を介して第1アーム3及び第2アーム5の回動に対するトルクが付与される。
The
大ギア部9は、第2アーム5に一体的に設けられ、第1アーム3に対する第2アーム5の相対的な回動に応じて回転動作を行う相対的に大きいギアである。本実施例の大ギア部9は、第2アーム5とは別体に形成されると共に、第2アーム5に対してねじ等の締結具39によって取り付けられている。ただし、大ギア部9は、第2アーム5に一体に形成することも可能である。
The
本実施例の大ギア部9は、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13を回転軸として回転する。
The
すなわち、大ギア部9は、中央部にボス部9aを有し、ボス部9aが上記のように第2アーム5の孔部31bに嵌合している。ボス部9aの孔部9bには、上記のように第1アーム3側の回動軸13が挿通されている。
That is, the
これにより、大ギア部9は、回動軸13を中心に回転するようになっている。かかる構成により、大ギア部9の回転軸心と第2アーム5の回動軸心とを一致させ或いはそれら回転軸心と回動軸心とのずれを抑制することができる。なお、ボス部9aを第2アーム5に設け、大ギア部9にボス部9aを嵌合させる孔部9bを設けてもよい。
As a result, the
また、本実施例の大ギア部9は、第1アーム3及び第2アーム5の回動範囲に応じて扇形歯車となっている。
Further, the
かかる大ギア部9は、小ギア部11に対し、第1アーム3の対向板15,17間で噛み合っている。
The
小ギア部11は、トルク発生部7の軸部37に一体回転するように支持されて、大ギア部9に噛み合う相対的に小さいギアである。本実施例の小ギア部11は、円筒歯車である。
The
この小ギア部11と大ギア部9とのギア比に応じ、トルク発生部7の軸部37に生じたトルクが減速されて第2アーム5に伝達されるようになっている。
According to the gear ratio between the
[関節機構の動作]
本実施例の関節機構1は、第1アーム3及び第2アーム5が相対的に回動する際のダンピング動作と、トルク発生部7がモーター等の場合に第1アーム3及び第2アーム5を相対的に回動させる駆動動作とが可能である。
[Motion of joint mechanism]
The
ダンピング動作の際は、外力によって第1アーム3及び第2アーム5の回動に対してトルク発生部7により負荷トルクを生じさせる。なお、負荷トルクの発生は、例えば、通電制御により、図1の伸展状態から図2の屈曲状態へ移行する際、図2の屈曲状態から図1の伸展状態へ移行する際、或いはそれら双方において行わせることができる。これらは、関節機構1が適用される機器に応じて、適宜設定すればよい。
During the damping operation, a load torque is generated by the
負荷トルクを生じさせる際には、第1アーム3及び第2アーム5が相対的に回動すると、第2アーム5の回動に応じて大ギア部9が回転動作を行い、この大ギア部9の回転動作により小ギア部11が連動して回転する。
When the
このため、トルク発生部7の負荷トルクは、軸部37から小ギア部11、大ギア部9を介して減速され、第2アーム5に第1アーム3に対する相対的な回動を制動するように入力される。
Therefore, the load torque of the
従って、本実施例の関節機構1では、トルク発生部7で小ギア部11及び大ギア部9のギア比に応じた小さな負荷トルク発生させれば、第1アーム3及び第2アーム5間の回動をダンピングすることができる。
Therefore, in the
なお、第1アーム3及び第2アーム5が回動が停止した後或いは停止した状態が継続している場合(例えば、図2の屈曲状態で停止している場合等)は、上記ダンピング動作によって第1アーム3及び第2アーム5間を回動させないようにロックすることも可能である。
In addition, after the rotation of the
また、図2の屈曲状態から図1の伸展状態へ移行する際は、第2アーム5のストッパー33が第1アーム3に当接することにより、大ギア部9が扇形歯車であっても小ギア部11との噛み合いを維持することができる。
Further, when the bent state of FIG. 2 is changed to the extended state of FIG. 1, the
一方、駆動動作の場合は、トルク発生部7が本体部35で通電制御により駆動トルクを生じさせる。発生した駆動トルクは、トルク発生部7の軸部37を介して小ギア部11を回転動作させる。この小ギア部11の回転動作により大ギア部9が連動して回転し、大ギア部9の回転に応じて第2アーム5が第1アーム3に対して回動する。
On the other hand, in the case of the driving operation, the
従って、本実施例の関節機構1では、トルク発生部7で小ギア部11及び大ギア部9のギア比に応じた小さな駆動トルク発生させれば、第1アーム3及び第2アーム5間を駆動して回動させることができる。
Therefore, in the
かかるダンピング動作及び駆動動作時には、第2アーム5の回動軸13を回転軸として大ギア部9が回転するため、大ギア部9と小ギア部11との噛み合いに対して無理な力が作用せず、大ギア部9に対する小ギア部11の連動した回転を円滑に行わせることができる。
During such a damping operation and a driving operation, the
[実施例1の効果]
本実施例の関節機構1は、回動軸13によって相対的に回動自在に結合された一対の回動部材である第1アーム3及び第2アーム5と、第1アーム3に結合された本体部35及びこの本体部35に回転自在に支持された軸部37を有し、本体部35により軸部37にトルクを生じさせるトルク発生部7と、第2アーム5に一体的に設けられ、第2アームの回動に応じて回転動作を行う相対的に大きい大ギア部9と、トルク発生部7の軸部37に一体回転するように支持されて、大ギア部9に噛み合う相対的に小さい小ギア部11とを備えている。
[Effect of Example 1]
The
従って、本実施例では、トルク発生部7で生じたトルク(負荷トルク又は駆動トルク)を、大ギア部9と小ギア部11とのギア比に応じて大きくすることができるため、トルクを大きくしても関節機構1全体としての大型化を抑制することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the torque (load torque or drive torque) generated in the
逆にトルクを大きくする必要がない場合は、大ギア部9と小ギア部11とのギア比を維持しつつトルク発生部7を小型化すれば、関節機構1全体としての小型化を図ることが可能となる。
On the contrary, when it is not necessary to increase the torque, the size of the
また、本実施例の関節機構1では、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13とトルク発生部7の軸部37とを同軸上とせずにずらすことができるため、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13とトルク発生部7の軸部37との配置スペースをオーバーラップさせて薄型化できる。
Further, in the
また、本実施例の関節機構1では、大ギア部9が第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13を回転軸として回転するため、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13を大ギア部9の回転軸として併用することで大型化を抑制できる。
In addition, in the
しかも、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸心と大ギア部9の回転軸心とのずれを抑制することができ、大ギア部9の回転動作や大ギア部9と小ギア部11との噛み合い動作に対して無理な力が作用せず、大ギア部9と小ギア部11との連動した回転を円滑に行わせることができる。
Moreover, it is possible to suppress the deviation between the rotation axis of the
このため、本実施例では、大ギア部9と小ギア部11とでトルク発生部7のトルクを大きくする場合でも、関節機構1の動作の正確性及び円滑性を確保することができると共に耐久性の低下を抑制できる。
Therefore, in the present embodiment, even when the torque of the
また、本実施例の関節機構1は、第1アーム3が間隔をあけて対向配置された一対の対向板15,17を備え、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13が対向板15,17間に位置し、間隔を保持する柱状であり、小ギア部11が対向板15,17間に位置し、大ギア部9が小ギア部11に対し対向板15,17間で噛み合う。
Further, the
従って、本実施例の関節機構1では、対向板15,17により、大ギア部9及び小ギア部11の噛み合い部分の保護ができる。しかも、対向板15,17の間隔を回動軸13を利用して保持するため、構造を簡素化することができる。さらに、本実施例では、第1アーム3及び第2アーム5の回動軸13を配置した対向板15,17間のスペースを利用して、小ギア部11及び大ギア部9を設けることができ、より確実に薄型化及び小型化を実現することができる。
Therefore, in the
大ギア部9は、第1アーム3及び第2アーム5の回動範囲に応じた扇形歯車であるため、より確実に関節機構1の小型化を実現できる。
Since the
本実施例の関節機構1は、第1アーム3及び第2アーム5間に、回動範囲を制限し大ギア部9及び小ギア部11の噛み合いを維持するストッパー33を備えたため、大ギア部9を扇形歯車としても、大ギア部9及び小ギア部11間の噛み合いを維持することができ、動作の安定性を確保することができる。
Since the
図4は、本発明の実施例2に係る伸展状態の関節機構を示す正面図、図5は、図4の関節機構のV−V線断面図である。なお、実施例2の基本構造は、実施例1と同一であるため、対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。 FIG. 4 is a front view showing the joint mechanism in the extended state according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of the joint mechanism of FIG. Since the basic structure of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the corresponding components are designated by the same reference numerals and the duplicate description will be omitted.
本実施例の関節機構1では、大ギア部9が中間ギア部41を介して小ギア部11に噛み合っている。また、本実施例では、回動軸13がボス部13aを有していると共にトルク発生部7の本体部35が嵌合部35aを有している。その他は、実施例1と同一である。
In the
回動軸13のボス部13aは、回動軸13の両側から突設され、対向板15,17の嵌合孔15c,17cに嵌合している。このため、本実施例では、回動軸13の位置決め精度を向上することができる。結果として、より確実に大ギア部9と小ギア部11との連動した回転を円滑に行わせることができる。なお、ボス部13aは、実施例1の回動軸13にも適用することが可能である。
The
トルク発生部7の嵌合部35aは、軸部37の基部側において、本体部35に一体のボス状に形成されている。嵌合部35aの外周は、第1アーム3の対向板17の貫通孔17cの内周に嵌合している。これにより、小ギア部11が大ギア部9に対して確実に位置決めることができる。なお、嵌合部35aは、実施例1のトルク発生部7に適用することも可能である。
The
中間ギア部41は、第1アーム3の対向板15,17の軸方向の中間部に回転軸43によって回転自在に支持されている。回転軸43は、両側に支持軸部43aが突設されている。この回転軸43は、両側の支持軸部43aがそれぞれ対向板15,17の支持孔部15d,17dに嵌合することで支持されている。
The
中間ギア部41は、大ギア部9に噛み合う中間小ギア部45及び小ギア部11に噛み合う中間大ギア部47を一体に備えている。
The
従って、実施例2では、大ギア部9及び小ギア部11間に中間ギア部41を介設したことにより、より高いギア比を得ることができ、トルク発生部7のトルクをより大きく或いはトルク発生部7をより小型化することが可能となる。
Therefore, in the second embodiment, since the
その他、実施例2でも、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。 In addition, also in the second embodiment, the same operational effect as that of the first embodiment can be obtained.
図6は、本発明の実施例3に係る伸展状態の関節機構を示す正面図である。なお、実施例3の基本構造は、実施例1と同一であるため、対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。 FIG. 6 is a front view showing the joint mechanism in the extended state according to the third embodiment of the present invention. Since the basic structure of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the corresponding configurations and the duplicated description will be omitted.
本実施例の関節機構1は、第1アーム3及び第2アーム5の回動に対するリミットセンサー49を備えたものである。これに応じ、本実施例では、第2アーム5のストッパー33及び基部31aの突出部31cを省略している。その他は、実施例1と同一である。
The
リミットセンサー49は、第1アーム3及び第2アーム5の回動に対し回動範囲内での限界を検出する。ここでの回動範囲内の限界は、大ギア部9と小ギア部11とが噛み合いを維持可能な限界である。リミットセンサー49は、例えばリミットスイッチによって構成され、第1アーム3又は第2アーム5の回動範囲の限界或いはその付近で回路が閉じる。なお、図6では、伸展状態の関節機構1の第2アーム5近傍に概念的にのみ示している。
The
トルク発生部7は、リミットセンサー49での検出に応じてトルクを生じさせて大ギア部9及び小ギア部11の噛み合いを維持する。例えば、屈曲状態から伸展状態に移行する際は、リミットセンサー49での検出によりトルク発生部7への通電が制御され、第1アーム3及び第2アーム5間の回動を停止させ或いは第2アーム5を第1アーム3に対して屈曲方向へ戻す。
The
一方で、リミットセンサー49に異常が生じても、大ギア部9及び小ギア部11間の噛み合いが外れることにより、意図しないトルクが第1アーム3及び第2アーム5間で生じないようにすることができる。
On the other hand, even if an abnormality occurs in the
その他、実施例3でも、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。 In addition, also in the third embodiment, the same operational effect as that of the first embodiment can be obtained.
1 関節機構
3 第1アーム(回動部材の一方)
5 第2アーム(回動部材の他方)
7 トルク発生部
9 大ギア部
11 小ギア部
13 回動軸
15、17 対向板
33 ストッパー
35 本体部(トルク発生部)
37 軸部(トルク発生部)
49 リミットセンサー
1
5 Second arm (other side of rotating member)
7
37 Shaft (torque generator)
49 limit sensor
Claims (6)
前記一対の回動部材の一方に結合された本体部及び該本体部に回転自在に支持された軸部を有し前記本体部により前記軸部にトルクを生じさせるトルク発生部と、
前記一対の回動部材の他方に一体的に設けられ前記回動部材の一方に対する前記回動部材の他方の相対的な回動に応じて回転動作を行う相対的に大きい大ギア部と、
前記トルク発生部の軸部に一体回転するように支持されて前記大ギア部に噛み合う相対的に小さい小ギア部と、
を備えたことを特徴とする関節機構。 A pair of rotating members that are relatively rotatably coupled by a rotating shaft;
A torque generating unit that has a main body unit coupled to one of the pair of rotating members and a shaft unit that is rotatably supported by the main body unit, and that generates torque in the shaft unit by the main body unit
A relatively large large gear portion that is integrally provided on the other of the pair of rotating members and that performs a rotating operation according to the relative rotation of the other of the rotating members with respect to one of the rotating members;
A relatively small gear part which is supported by the shaft part of the torque generating part so as to rotate integrally and meshes with the large gear part;
A joint mechanism characterized by having.
前記大ギア部は、前記回動部材の回動軸を回転軸として回転する、
ことを特徴とする関節機構。 The joint mechanism according to claim 1, wherein
The large gear portion rotates about a rotation shaft of the rotation member as a rotation shaft,
A joint mechanism characterized in that
前記一対の回動部材の一方は、間隔をあけて対向配置された一対の対向板を備え、
前記回転部材の回転軸は、前記対向板間に位置し前記間隔を保持する柱状であり、
前記小ギア部は、前記対向板間に位置し、
前記大ギア部は、前記小ギア部に対し、前記対向板間で噛み合う、
ことを特徴とする関節機構。 The joint mechanism according to claim 2, wherein
One of the pair of rotating members includes a pair of facing plates that are arranged to face each other with a gap,
The rotating shaft of the rotating member is a pillar that is located between the facing plates and holds the gap,
The small gear portion is located between the facing plates,
The large gear portion meshes with the small gear portion between the facing plates,
A joint mechanism characterized in that
前記大ギア部は、前記一対の回動部材の回動範囲に応じた扇形歯車である、
ことを特徴とする関節機構。 The joint mechanism according to any one of claims 1 to 3,
The large gear portion is a fan-shaped gear corresponding to the rotation range of the pair of rotation members,
A joint mechanism characterized in that
前記一対の回動部材間に前記回動範囲を制限し前記大ギア部及び前記小ギア部の噛み合いを維持するストッパーを備えた、
ことを特徴とする関節機構。 The joint mechanism according to claim 4, wherein
A stopper for limiting the rotation range between the pair of rotation members to maintain meshing of the large gear portion and the small gear portion,
A joint mechanism characterized in that
前記一対の回動部材の回動に対し前記回動範囲内での限界を検出するリミットセンサーを備え、
前記トルク発生部は、前記リミットセンサーでの検出に応じて前記トルクを生じさせ前記大ギア部及び前記小ギア部の噛み合いを維持する、
ことを特徴とする関節機構。 The joint mechanism according to claim 4, wherein
A limit sensor for detecting a limit within the rotation range for rotation of the pair of rotation members,
The torque generation unit generates the torque according to the detection by the limit sensor to maintain the meshing of the large gear unit and the small gear unit,
A joint mechanism characterized in that
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