駆動力解放装置
【課題】歯付部材を任意の方向へ制動したり駆動力を解放して自由移動可能にしたり駆動して移動させたりし得るようにすることにある。
【解決手段】第１ワンウェイクラッチ１と、第１ワンウェイクラッチの第１部材に出力軸を結合された第１モータ３と、第１ワンウェイクラッチの第２部材に結合された第１歯車５と、第２ワンウェイクラッチ２と、第２ワンウェイクラッチの第１部材に出力軸を結合された第２モータ４と、第２ワンウェイクラッチの第２部材に結合された第２歯車６と、第１歯車および第２歯車と噛合する歯付部材７とを具えてなる駆動力解放装置である。
【解決手段】第１ワンウェイクラッチ１と、第１ワンウェイクラッチの第１部材に出力軸を結合された第１モータ３と、第１ワンウェイクラッチの第２部材に結合された第１歯車５と、第２ワンウェイクラッチ２と、第２ワンウェイクラッチの第１部材に出力軸を結合された第２モータ４と、第２ワンウェイクラッチの第２部材に結合された第２歯車６と、第１歯車および第２歯車と噛合する歯付部材７とを具えてなる駆動力解放装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットのハンドを支持する手首部等に用いて好適な駆動力解放装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロボットアームとしては、例えば特許文献１記載のもの等が知られており、このような従来のロボットアームでノブ型ハンドルおよびレバー型ハンドルの回転操作を行う場合、ハンドルをテレビカメラで撮像し、ハンドルの回転軸を画像処理等で正確に検出し、ロボットアームの各関節の動作量を計算で求め、ロボットアームのハンドでハンドルを把持した後にその求めた動作量分各関節を駆動してハンドルを回転させたり、ロボットアームのハンドを専用治具に交換してその専用治具でハンドルを回転させたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２００８４７号公報、図５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の方法では、回転軸を判定するのに画像処理等を用いるためコストが嵩み、ロボットアームの制御が煩雑であり、しかも、ハンドを持つロボットアームを支持するロボット本体が移動式の場合、位置精度をさほど高くできないので、ハンドルの回転軸と、ハンドを駆動するロボットアームの回転軸とを平行にするのが困難で、それらの軸がねじれの位置になってハンドルの回転がうまくいかないことが多いという問題がある。しかもハンドルには、ノブ型ハンドルと、レバー型ハンドルとがあり、これらを共通のハンドで回転させようとすると、従来はハンドの動きが異なってくるが、制御の簡易化の点からハンドの動きを共通化する方が望ましい。
【０００５】
ところで、ロボットアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後は、ハンドの回転のみを拘束し、ロボットアーム側は解放して外力で自由に動けるようにすれば、ハンドでレバー型ハンドルを容易にその回転軸周りに回転させることができ、ハンドでノブ型ハンドルを回転させるのはさらに容易である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上述の知見に鑑みて従来の方法の課題を有利に解決したものであり、この発明の駆動力解放装置は、互いに同一軸線上に支持された第１部材および第２部材を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し第1所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第１ワンウェイクラッチと、前記第１ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第１モータと、前記第１ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第１歯車と、互いに同一軸線上に支持された第１部材および第２部材を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向である第２所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第２所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第２ワンウェイクラッチと、前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第２モータと、前記第２ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第２歯車と、前記第１歯車および前記第２歯車の複数の歯のピッチに対応するピッチの複数の歯を有し、それらの歯で前記第１歯車および前記第２歯車と噛合する歯付部材と、を具えてなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかるこの発明の駆動力解放装置にあっては、第１モータと第２モータとが作動していず、それらのモータの出力軸がモータの磁石によるセルフロック機能で止まった状態では、第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの第１部材がそれぞれ制動されており、第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの第２部材は互いに同一方向へ回転しようとすると何れか一方はロック部材で第1部材に結合されて制動される。そして第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの第２部材は第１歯車および第２歯車を介してそれぞれ歯付部材に結合されているので互いに同一方向にしか回転できない。従って、第１モータと第２モータとが作動していない場合は、歯付部材は第１歯車および第２歯車の何れの回転方向へも移動できず制動されている。
【０００８】
また、第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第1所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第２モータが作動していず、第２ワンウェイクラッチの第１部材が制動されていても、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第１部材に対し第２所定方向と逆の方向へは自由回転できる。従って、第１モータだけが上記第１ワンウェイクラッチの解放方向へ作動している場合は、歯付部材は第２ワンウェイクラッチの第１部材に対する第２部材の第２所定方向と逆の方向への回転と同一方向への第２歯車の回転方向へ上記第１ワンウェイクラッチの回転速度制限下で自由に移動でき、それと逆方向へは制動される。
【０００９】
この一方、第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第１モータが作動していず、第１ワンウェイクラッチの第１部材が制動されていても、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第１部材に対し第１所定方向と逆の方向へは自由回転できる。従って、第２モータだけが上記第２ワンウェイクラッチの解放方向へ作動している場合は、歯付部材は第１ワンウェイクラッチの第１部材に対する第２部材の第１所定方向と逆の方向への回転と同一方向への第１歯車の回転方向、すなわち上記第１モータだけが作動している場合と逆方向へ上記第２ワンウェイクラッチの回転速度制限下で自由に移動でき、それと逆方向へは制動される。
【００１０】
さらに、第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第1所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。また第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。従って、第１モータが上記第１ワンウェイクラッチの解放方向へ作動するとともに第２モータが上記第２ワンウェイクラッチの解放方向へ作動している場合は、歯付部材は上記第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの回転速度制限下で第１歯車および第２歯車の何れの回転方向へも自由に移動できる。
【００１１】
また、上記のように第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第1所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向と逆方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へその第１部材に駆動されて回転する。従って、第１モータが上記第１ワンウェイクラッチの解放方向へ作動するとともに第２モータが上記第２ワンウェイクラッチの結合方向へ作動している場合は、歯付部材は第２ワンウェイクラッチの第１部材に結合した第２部材の、第２所定方向と逆方向への回転により第２歯車を介して駆動されて、その第２歯車の回転方向へ移動される。
【００１２】
そして、上記のように第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第１所定方向と逆方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へその第１部材に駆動されて回転する。従って、第２モータが上記第２ワンウェイクラッチの解放方向へ作動するとともに第１モータが上記第１ワンウェイクラッチの結合方向へ作動している場合は、歯付部材は第１ワンウェイクラッチの第１部材に結合した第２部材の、第１所定方向と逆方向への回転により第１歯車を介して駆動されて、その第１歯車の回転方向へ移動される。
【００１３】
従って、この発明の駆動力解放装置によれば、第１モータと第２モータとの作動状態の組み合わせを選択することで、歯付部材を任意の方向へ制動したり駆動力を解放して自由移動可能にしたり駆動して移動させたりすることができる。それゆえ、この発明の駆動力解放装置をロボットアームに設ければ、ロボットアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後、ハンドの回転のみを拘束し、ロボットアーム側は解放して外力で自由に動けるようにできるので、ノブ型ハンドルとレバー型ハンドルとで共通のハンドを用いてそれらに共通の簡単な制御でハンドルを回転させることができ、安価かつ容易に二種類のハンドルをロボットアームで回転操作することができる。
【００１４】
なお、この発明の駆動力解放装置においては、前記歯付部材はラックであっても良く、このようにすれば直線移動機構に容易に用いることができる。
【００１５】
また、この発明の駆動力解放装置においては、前記歯付部材は内歯歯車または外歯歯車であっても良く、このようにすれば回転機構に容易に用いることができる。
【００１６】
そして、この発明の駆動力解放装置においては、前記第1モータおよび前記第２モータの出力軸と前記第１ワンウェイクラッチおよび前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材との間に減速機が介挿されていても良く、このようにすれば第1モータおよび第２モータに小型のモータを用いることができるので、装置をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の駆動力解放装置の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】この発明の駆動力解放装置の他の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の駆動力解放装置の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図であり、この実施形態の駆動力解放装置は、図示しないロボットのハンドとアームとの間の手首部に設けられるもので、図示のように、第１ワンウェイクラッチ１と、第２ワンウェイクラッチ２と、第１モータ３と、第２モータ４と、第１歯車としての第１ピニオン５と、第２歯車としての第２ピニオン６と、歯付部材としてのラック７と、を具えている。
【００１９】
ここで、第１ワンウェイクラッチ１は、互いに同一中心軸線上に図示しない軸受けで支持された、第１部材としての軸部材１ａおよび、その軸部材１ａを囲繞する第２部材としての筒部材１ｂを有するとともに、それら軸部材１ａおよび筒部材１ｂの間に介挿された図示しないローラ状の複数のロック部材を有し、軸部材１ａの外周面には軸部材１ａの中心軸線に対する半径が周方向の一方向に滑らかに減少するカム面が周方向の複数箇所に形成されていて、ロック部材はそれらのカム面と筒部材１ｂの円筒状内周面との間に配置されている。
【００２０】
これにより、軸部材１ａが筒部材１ｂに対し第1所定方向（図示例では図中矢印Ｆ１で示す時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径減少位置へ移動してそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放する一方、軸部材１ａが筒部材１ｂに対し上記第1所定方向Ｆ１と逆の方向（図示例では反時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径増大位置へ移動してそれら軸部材１ａのカム面と筒部材１ｂの円筒状内周面との間に挟まり軸部材１ａと筒部材１ｂとを結合する。
【００２１】
そして第１モータ３の出力軸３ａは、第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａに結合されている。また第１ピニオン５は、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂの外周部分にその筒部材１ｂと一体的に設けられている。
【００２２】
また、第２ワンウェイクラッチ２は、互いに同一中心軸線上に図示しない軸受けで支持された、第１部材としての軸部材２ａおよび、その軸部材２ａを囲繞する第２部材としての筒部材２ｂを有するとともに、それら軸部材２ａおよび筒部材２ｂの間に介挿された図示しないローラ状の複数のロック部材を有し、軸部材２ａの外周面には軸部材２ａの中心軸線に対する半径が周方向の一方向に滑らかに減少するカム面が周方向の複数箇所に形成されていて、ロック部材はそれらのカム面と筒部材２ｂの円筒状内周面との間に配置されている。
【００２３】
これにより、軸部材２ａが筒部材２ｂに対し第２所定方向（図示例では図中矢印Ｆ２で示す反時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径減少位置へ移動してそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放する一方、軸部材２ａが筒部材２ｂに対し上記第２所定方向Ｆ２と逆の方向（図示例では時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径増大位置へ移動してそれら軸部材２ａのカム面と筒部材２ｂの円筒状内周面との間に挟まり軸部材２ａと筒部材２ｂとを結合する。
【００２４】
そして第２モータ４の出力軸４ａは、第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａに結合されている。また第２ピニオン６は、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂの外周部分にその筒部材２ｂと一体的に設けられている。
【００２５】
しかしてラック７は、図示しない軸受けで互いに中心軸線が平行に延在するよう支持された第１ピニオン５および第２ピニオン６の多数の歯のピッチに対応するピッチの多数の歯７ａを有し、それらの歯7ａで第１ピニオン５および第２ピニオン６と同時に噛合するとともに、その噛合状態を維持して長手方向へ図中矢印Lで示す如く直線的に移動できるように図示しない案内面で支持および案内されている。
【００２６】
かかる実施形態の駆動力解放装置にあっては、第１モータ３と第２モータ４とが作動していず、それらのモータ３，４の出力軸３ａ，４ａがモータ３，４の磁石によるセルフロック機能で止まった状態では、第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の軸部材１ａ，２ａがそれぞれ制動されており、第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の筒部材１ｂ，２ｂは互いに同一方向へ回転しようとすると何れか一方はロック部材で軸部材１ａ，２ａに結合されて制動される。そして第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の筒部材１ｂ，２ｂは第１ピニオン５および第２ピニオン６を介してそれぞれラック７に結合されているので互いに同一方向にしか回転できない。従って、第１モータ３と第２モータ４とが作動していない場合は、ラック７は第１ピニオン５および第２ピニオン６の何れの回転方向に対応する方向へも直線移動できず制動されている。
【００２７】
また、第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第1所定方向Ｆ１（図示例では時計回り方向）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ回転方向へはその軸部材１ａの回転速度まで、軸部材１ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第２モータ４が作動していず、第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａが制動されていても、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａに対し第２所定方向Ｆ２と逆の方向（図示例では時計回り方向）へは自由回転できる。従って、第１モータ３だけが第１ワンウェイクラッチ１の解放方向へ作動している場合は、ラック７は第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａに対する筒部材２ｂの第２所定方向Ｆ２と逆の方向への回転と同一方向への第２ピニオン６の回転方向に対応する方向である、図では左方へ第１ワンウェイクラッチ１の回転速度制限下で自由に直線移動でき、それと逆方向への移動は制動される。
【００２８】
この一方、第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２（図示例では反時計回り方向）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ回転方向へはその軸部材２ａの回転速度まで、軸部材２ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第１モータ３が作動していず、第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａが制動されていても、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａに対し第１所定方向Ｆ１と逆の方向へは自由回転できる。従って、第２モータ４だけが第２ワンウェイクラッチ２の解放方向へ作動している場合は、ラック７は第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａに対する筒部材１ｂの第１所定方向Ｆ１と逆の方向への回転と同一方向への第１ピニオン５の回転方向に対応する方向、すなわち上記第１モータ３だけが作動している場合と逆方向である、図では右方へ第２ワンウェイクラッチ２の回転速度制限下で自由に直線移動でき、それと逆方向へは制動される。
【００２９】
さらに、第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第1所定方向Ｆ１へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ回転方向へはその軸部材１ａの回転速度まで、軸部材１ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。また第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ回転方向へはその軸部材２ａの回転速度まで、軸部材２ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。従って、第１モータ３が第１ワンウェイクラッチ１の解放方向へ作動するとともに第２モータ４が第２ワンウェイクラッチ２の解放方向へ作動している場合は、ラック７は第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の回転速度制限下で第１ピニオン５および第２ピニオン６の何れの回転方向に対応する方向へも自由に直線移動できる。
【００３０】
また、上記のように第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第1所定方向Ｆ１へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ回転方向へはその軸部材１ａの回転速度まで、軸部材１ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２と逆方向（第1所定方向Ｆ１）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを結合するので、第２ワンウェイクラッチの筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ方向へその軸部材２ａに駆動されて回転する。従って、第１モータ３が第１ワンウェイクラッチ１の解放方向へ作動するとともに第２モータ４が第２ワンウェイクラッチの結合方向へ作動している場合は、ラック７は第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａに結合した筒部材２ｂの、第２所定方向と逆方向への回転により第２ピニオン６を介して駆動されて、その第２ピニオン６の回転方向に対応する方向（図では左方）へ直線移動される。
【００３１】
そして、上記のように第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ回転方向へはその軸部材２ａの回転速度まで、軸部材２ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第１所定方向Ｆ１と逆方向（第２所定方向Ｆ２）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを結合するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ方向へその軸部材１ａに駆動されて回転する。従って、第２モータ４が第２ワンウェイクラッチ２の解放方向へ作動するとともに第１モータ３が第１ワンウェイクラッチ１の結合方向へ作動している場合は、ラック７は第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａに結合した筒部材１ｂの、第１所定方向と逆方向への回転により第１ピニオン５を介して駆動されて、その第１ピニオン５の回転方向に対応する方向（図では右方）へ直線移動される。
【００３２】
従って、この実施形態の駆動力解放装置によれば、第１モータ３と第２モータ４との作動状態の組み合わせを選択することで、ラック７を任意の方向へ制動したり自由移動可能にしたり駆動して移動させたりすることができる。それゆえ、この実施形態の駆動力解放装置を設けたロボットによれば、そのロボットの制御装置より第１モータ３と第２モータ４との駆動を含めてアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後、ハンドの回転のみを拘束し、アーム側は解放して外力で自由に動けるようにできるので、ノブ型ハンドルとレバー型ハンドルとで共通のハンドを用いてそれらに共通の簡単な制御でハンドルを回転させることができ、安価かつ容易に二種類のハンドルをロボットのアームで回転操作することができる。
【００３３】
しかも、この実施形態の駆動力解放装置によれば、歯付部材はラック７であるので、ハンドをハンドの回転軸に直交する方向に移動させる直線移動機構に容易に用いることができる。
【００３４】
図２は、この発明の駆動力解放装置の他の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図であり、この実施形態の駆動力解放装置は第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａと第１モータ３の出力軸３ａとの間および、第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２ａと第２モータ４の出力軸４ａとの間にそれぞれ歯車組からなる減速機８が介挿されている点のみ、先の実施形態と異なっており、他の点では先の実施形態と同一の構成を具えているので、以下にはその異なる点について主に説明する。
【００３５】
すなわちこの実施形態では、第１モータ３の出力軸３ａおよび第２モータ４の出力軸４ａの回転速度が、それぞれ減速機８で減速されて第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２ａに伝達され、逆に第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２ａの回転速度が増速されて第１モータ３の出力軸３ａおよび第２モータ４の出力軸４ａに伝達される。
【００３６】
従って、この実施形態の駆動力解放装置によれば、先の実施形態と同様の作用効果が得られるのに加え、第1モータ３および第２モータ４に小型のモータを用いても、第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２の駆動トルクが不足せず、またモータの磁石によるセルフロック機能での第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２の制動トルクが不足することもないので、装置をコンパクトに構成することができる。
【００３７】
以上、図示の実施形態に基づき説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更でき、例えば、第１，第２ワンウェイクラッチ１，２は、上記実施形態では第1部材と第２部材とが半径方向に対向するものを用いたが、第1部材と第２部材とが軸線方向に対向する既知のものを用いても良い。また第１，第２モータ３，４の磁石によるセルフロック機能では制動トルクが不足する場合には、それらにブレーキ付モータを用いることもできる。さらに、上記実施形態では歯付部材としてラック７を用いたが、これに代えて歯付部材に内歯歯車または外歯歯車を用いても良く、このようにすればこの発明の装置を回転機構に容易に用いることができる。そしてこの発明の駆動力解放装置は、ロボットアーム以外にも好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
かくしてこの発明の駆動力解放装置によれば、第１モータと第２モータとの作動状態の組み合わせを選択することで、歯付部材を任意の方向へ制動したり駆動力を解放して自由移動可能にしたり駆動して移動させたりすることができる。それゆえ、この発明の駆動力解放装置をロボットアームに設ければ、ロボットアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後、ハンドの回転のみを拘束し、ロボットアーム側は解放して外力で自由に動けるようにできるので、ノブ型ハンドルとレバー型ハンドルとで共通のハンドを用いてそれらに共通の簡単な制御でハンドルを回転させることができ、安価かつ容易に二種類のハンドルをロボットアームで回転操作することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 第１ワンウェイクラッチ
１ａ 軸部材
１ｂ 筒部材
２ 第２ワンウェイクラッチ
２ａ 軸部材
２ｂ 筒部材
３ 第１モータ
４ 第２モータ
５ 第１ピニオン
６ 第２ピニオン
７ ラック
７ａ 歯
Ｆ１ 第１所定方向
Ｆ２ 第２所定方向
Ｌ ラック移動方向
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットのハンドを支持する手首部等に用いて好適な駆動力解放装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロボットアームとしては、例えば特許文献１記載のもの等が知られており、このような従来のロボットアームでノブ型ハンドルおよびレバー型ハンドルの回転操作を行う場合、ハンドルをテレビカメラで撮像し、ハンドルの回転軸を画像処理等で正確に検出し、ロボットアームの各関節の動作量を計算で求め、ロボットアームのハンドでハンドルを把持した後にその求めた動作量分各関節を駆動してハンドルを回転させたり、ロボットアームのハンドを専用治具に交換してその専用治具でハンドルを回転させたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２００８４７号公報、図５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の方法では、回転軸を判定するのに画像処理等を用いるためコストが嵩み、ロボットアームの制御が煩雑であり、しかも、ハンドを持つロボットアームを支持するロボット本体が移動式の場合、位置精度をさほど高くできないので、ハンドルの回転軸と、ハンドを駆動するロボットアームの回転軸とを平行にするのが困難で、それらの軸がねじれの位置になってハンドルの回転がうまくいかないことが多いという問題がある。しかもハンドルには、ノブ型ハンドルと、レバー型ハンドルとがあり、これらを共通のハンドで回転させようとすると、従来はハンドの動きが異なってくるが、制御の簡易化の点からハンドの動きを共通化する方が望ましい。
【０００５】
ところで、ロボットアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後は、ハンドの回転のみを拘束し、ロボットアーム側は解放して外力で自由に動けるようにすれば、ハンドでレバー型ハンドルを容易にその回転軸周りに回転させることができ、ハンドでノブ型ハンドルを回転させるのはさらに容易である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上述の知見に鑑みて従来の方法の課題を有利に解決したものであり、この発明の駆動力解放装置は、互いに同一軸線上に支持された第１部材および第２部材を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し第1所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第１ワンウェイクラッチと、前記第１ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第１モータと、前記第１ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第１歯車と、互いに同一軸線上に支持された第１部材および第２部材を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向である第２所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第２所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第２ワンウェイクラッチと、前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第２モータと、前記第２ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第２歯車と、前記第１歯車および前記第２歯車の複数の歯のピッチに対応するピッチの複数の歯を有し、それらの歯で前記第１歯車および前記第２歯車と噛合する歯付部材と、を具えてなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかるこの発明の駆動力解放装置にあっては、第１モータと第２モータとが作動していず、それらのモータの出力軸がモータの磁石によるセルフロック機能で止まった状態では、第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの第１部材がそれぞれ制動されており、第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの第２部材は互いに同一方向へ回転しようとすると何れか一方はロック部材で第1部材に結合されて制動される。そして第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの第２部材は第１歯車および第２歯車を介してそれぞれ歯付部材に結合されているので互いに同一方向にしか回転できない。従って、第１モータと第２モータとが作動していない場合は、歯付部材は第１歯車および第２歯車の何れの回転方向へも移動できず制動されている。
【０００８】
また、第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第1所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第２モータが作動していず、第２ワンウェイクラッチの第１部材が制動されていても、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第１部材に対し第２所定方向と逆の方向へは自由回転できる。従って、第１モータだけが上記第１ワンウェイクラッチの解放方向へ作動している場合は、歯付部材は第２ワンウェイクラッチの第１部材に対する第２部材の第２所定方向と逆の方向への回転と同一方向への第２歯車の回転方向へ上記第１ワンウェイクラッチの回転速度制限下で自由に移動でき、それと逆方向へは制動される。
【０００９】
この一方、第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第１モータが作動していず、第１ワンウェイクラッチの第１部材が制動されていても、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第１部材に対し第１所定方向と逆の方向へは自由回転できる。従って、第２モータだけが上記第２ワンウェイクラッチの解放方向へ作動している場合は、歯付部材は第１ワンウェイクラッチの第１部材に対する第２部材の第１所定方向と逆の方向への回転と同一方向への第１歯車の回転方向、すなわち上記第１モータだけが作動している場合と逆方向へ上記第２ワンウェイクラッチの回転速度制限下で自由に移動でき、それと逆方向へは制動される。
【００１０】
さらに、第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第1所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。また第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。従って、第１モータが上記第１ワンウェイクラッチの解放方向へ作動するとともに第２モータが上記第２ワンウェイクラッチの解放方向へ作動している場合は、歯付部材は上記第１ワンウェイクラッチおよび第２ワンウェイクラッチの回転速度制限下で第１歯車および第２歯車の何れの回転方向へも自由に移動できる。
【００１１】
また、上記のように第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第1所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向と逆方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へその第１部材に駆動されて回転する。従って、第１モータが上記第１ワンウェイクラッチの解放方向へ作動するとともに第２モータが上記第２ワンウェイクラッチの結合方向へ作動している場合は、歯付部材は第２ワンウェイクラッチの第１部材に結合した第２部材の、第２所定方向と逆方向への回転により第２歯車を介して駆動されて、その第２歯車の回転方向へ移動される。
【００１２】
そして、上記のように第２モータが作動してその出力軸が第２ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第２所定方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へはその第１部材の回転速度まで、第1部材と逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第１モータが作動してその出力軸が第１ワンウェイクラッチの第１部材を第２部材に対し第１所定方向と逆方向へ回転させると、ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合するので、第１ワンウェイクラッチの第２部材は第1部材と同じ方向へその第１部材に駆動されて回転する。従って、第２モータが上記第２ワンウェイクラッチの解放方向へ作動するとともに第１モータが上記第１ワンウェイクラッチの結合方向へ作動している場合は、歯付部材は第１ワンウェイクラッチの第１部材に結合した第２部材の、第１所定方向と逆方向への回転により第１歯車を介して駆動されて、その第１歯車の回転方向へ移動される。
【００１３】
従って、この発明の駆動力解放装置によれば、第１モータと第２モータとの作動状態の組み合わせを選択することで、歯付部材を任意の方向へ制動したり駆動力を解放して自由移動可能にしたり駆動して移動させたりすることができる。それゆえ、この発明の駆動力解放装置をロボットアームに設ければ、ロボットアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後、ハンドの回転のみを拘束し、ロボットアーム側は解放して外力で自由に動けるようにできるので、ノブ型ハンドルとレバー型ハンドルとで共通のハンドを用いてそれらに共通の簡単な制御でハンドルを回転させることができ、安価かつ容易に二種類のハンドルをロボットアームで回転操作することができる。
【００１４】
なお、この発明の駆動力解放装置においては、前記歯付部材はラックであっても良く、このようにすれば直線移動機構に容易に用いることができる。
【００１５】
また、この発明の駆動力解放装置においては、前記歯付部材は内歯歯車または外歯歯車であっても良く、このようにすれば回転機構に容易に用いることができる。
【００１６】
そして、この発明の駆動力解放装置においては、前記第1モータおよび前記第２モータの出力軸と前記第１ワンウェイクラッチおよび前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材との間に減速機が介挿されていても良く、このようにすれば第1モータおよび第２モータに小型のモータを用いることができるので、装置をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の駆動力解放装置の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】この発明の駆動力解放装置の他の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の駆動力解放装置の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図であり、この実施形態の駆動力解放装置は、図示しないロボットのハンドとアームとの間の手首部に設けられるもので、図示のように、第１ワンウェイクラッチ１と、第２ワンウェイクラッチ２と、第１モータ３と、第２モータ４と、第１歯車としての第１ピニオン５と、第２歯車としての第２ピニオン６と、歯付部材としてのラック７と、を具えている。
【００１９】
ここで、第１ワンウェイクラッチ１は、互いに同一中心軸線上に図示しない軸受けで支持された、第１部材としての軸部材１ａおよび、その軸部材１ａを囲繞する第２部材としての筒部材１ｂを有するとともに、それら軸部材１ａおよび筒部材１ｂの間に介挿された図示しないローラ状の複数のロック部材を有し、軸部材１ａの外周面には軸部材１ａの中心軸線に対する半径が周方向の一方向に滑らかに減少するカム面が周方向の複数箇所に形成されていて、ロック部材はそれらのカム面と筒部材１ｂの円筒状内周面との間に配置されている。
【００２０】
これにより、軸部材１ａが筒部材１ｂに対し第1所定方向（図示例では図中矢印Ｆ１で示す時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径減少位置へ移動してそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放する一方、軸部材１ａが筒部材１ｂに対し上記第1所定方向Ｆ１と逆の方向（図示例では反時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径増大位置へ移動してそれら軸部材１ａのカム面と筒部材１ｂの円筒状内周面との間に挟まり軸部材１ａと筒部材１ｂとを結合する。
【００２１】
そして第１モータ３の出力軸３ａは、第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａに結合されている。また第１ピニオン５は、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂの外周部分にその筒部材１ｂと一体的に設けられている。
【００２２】
また、第２ワンウェイクラッチ２は、互いに同一中心軸線上に図示しない軸受けで支持された、第１部材としての軸部材２ａおよび、その軸部材２ａを囲繞する第２部材としての筒部材２ｂを有するとともに、それら軸部材２ａおよび筒部材２ｂの間に介挿された図示しないローラ状の複数のロック部材を有し、軸部材２ａの外周面には軸部材２ａの中心軸線に対する半径が周方向の一方向に滑らかに減少するカム面が周方向の複数箇所に形成されていて、ロック部材はそれらのカム面と筒部材２ｂの円筒状内周面との間に配置されている。
【００２３】
これにより、軸部材２ａが筒部材２ｂに対し第２所定方向（図示例では図中矢印Ｆ２で示す反時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径減少位置へ移動してそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放する一方、軸部材２ａが筒部材２ｂに対し上記第２所定方向Ｆ２と逆の方向（図示例では時計回り方向）へ回転すると、上記ロック部材が上記カム面上で半径増大位置へ移動してそれら軸部材２ａのカム面と筒部材２ｂの円筒状内周面との間に挟まり軸部材２ａと筒部材２ｂとを結合する。
【００２４】
そして第２モータ４の出力軸４ａは、第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａに結合されている。また第２ピニオン６は、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂの外周部分にその筒部材２ｂと一体的に設けられている。
【００２５】
しかしてラック７は、図示しない軸受けで互いに中心軸線が平行に延在するよう支持された第１ピニオン５および第２ピニオン６の多数の歯のピッチに対応するピッチの多数の歯７ａを有し、それらの歯7ａで第１ピニオン５および第２ピニオン６と同時に噛合するとともに、その噛合状態を維持して長手方向へ図中矢印Lで示す如く直線的に移動できるように図示しない案内面で支持および案内されている。
【００２６】
かかる実施形態の駆動力解放装置にあっては、第１モータ３と第２モータ４とが作動していず、それらのモータ３，４の出力軸３ａ，４ａがモータ３，４の磁石によるセルフロック機能で止まった状態では、第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の軸部材１ａ，２ａがそれぞれ制動されており、第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の筒部材１ｂ，２ｂは互いに同一方向へ回転しようとすると何れか一方はロック部材で軸部材１ａ，２ａに結合されて制動される。そして第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の筒部材１ｂ，２ｂは第１ピニオン５および第２ピニオン６を介してそれぞれラック７に結合されているので互いに同一方向にしか回転できない。従って、第１モータ３と第２モータ４とが作動していない場合は、ラック７は第１ピニオン５および第２ピニオン６の何れの回転方向に対応する方向へも直線移動できず制動されている。
【００２７】
また、第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第1所定方向Ｆ１（図示例では時計回り方向）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ回転方向へはその軸部材１ａの回転速度まで、軸部材１ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第２モータ４が作動していず、第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａが制動されていても、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａに対し第２所定方向Ｆ２と逆の方向（図示例では時計回り方向）へは自由回転できる。従って、第１モータ３だけが第１ワンウェイクラッチ１の解放方向へ作動している場合は、ラック７は第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａに対する筒部材２ｂの第２所定方向Ｆ２と逆の方向への回転と同一方向への第２ピニオン６の回転方向に対応する方向である、図では左方へ第１ワンウェイクラッチ１の回転速度制限下で自由に直線移動でき、それと逆方向への移動は制動される。
【００２８】
この一方、第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２（図示例では反時計回り方向）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ回転方向へはその軸部材２ａの回転速度まで、軸部材２ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。一方、第１モータ３が作動していず、第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａが制動されていても、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａに対し第１所定方向Ｆ１と逆の方向へは自由回転できる。従って、第２モータ４だけが第２ワンウェイクラッチ２の解放方向へ作動している場合は、ラック７は第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａに対する筒部材１ｂの第１所定方向Ｆ１と逆の方向への回転と同一方向への第１ピニオン５の回転方向に対応する方向、すなわち上記第１モータ３だけが作動している場合と逆方向である、図では右方へ第２ワンウェイクラッチ２の回転速度制限下で自由に直線移動でき、それと逆方向へは制動される。
【００２９】
さらに、第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第1所定方向Ｆ１へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ回転方向へはその軸部材１ａの回転速度まで、軸部材１ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。また第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ回転方向へはその軸部材２ａの回転速度まで、軸部材２ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。従って、第１モータ３が第１ワンウェイクラッチ１の解放方向へ作動するとともに第２モータ４が第２ワンウェイクラッチ２の解放方向へ作動している場合は、ラック７は第１ワンウェイクラッチ１および第２ワンウェイクラッチ２の回転速度制限下で第１ピニオン５および第２ピニオン６の何れの回転方向に対応する方向へも自由に直線移動できる。
【００３０】
また、上記のように第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第1所定方向Ｆ１へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを相対回転自在に解放するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ回転方向へはその軸部材１ａの回転速度まで、軸部材１ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２と逆方向（第1所定方向Ｆ１）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを結合するので、第２ワンウェイクラッチの筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ方向へその軸部材２ａに駆動されて回転する。従って、第１モータ３が第１ワンウェイクラッチ１の解放方向へ作動するとともに第２モータ４が第２ワンウェイクラッチの結合方向へ作動している場合は、ラック７は第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａに結合した筒部材２ｂの、第２所定方向と逆方向への回転により第２ピニオン６を介して駆動されて、その第２ピニオン６の回転方向に対応する方向（図では左方）へ直線移動される。
【００３１】
そして、上記のように第２モータ４が作動してその出力軸４ａが第２ワンウェイクラッチ２の軸部材２ａを筒部材２ｂに対し第２所定方向Ｆ２へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材２ａと筒部材２ｂとを相対回転自在に解放するので、第２ワンウェイクラッチ２の筒部材２ｂは軸部材２ａと同じ回転方向へはその軸部材２ａの回転速度まで、軸部材２ａと逆の方向へは速度制限なしに、自由に回転できる。このとき、第１モータ３が作動してその出力軸３ａが第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａを筒部材１ｂに対し第１所定方向Ｆ１と逆方向（第２所定方向Ｆ２）へ回転させると、ロック部材がそれら軸部材１ａと筒部材１ｂとを結合するので、第１ワンウェイクラッチ１の筒部材１ｂは軸部材１ａと同じ方向へその軸部材１ａに駆動されて回転する。従って、第２モータ４が第２ワンウェイクラッチ２の解放方向へ作動するとともに第１モータ３が第１ワンウェイクラッチ１の結合方向へ作動している場合は、ラック７は第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａに結合した筒部材１ｂの、第１所定方向と逆方向への回転により第１ピニオン５を介して駆動されて、その第１ピニオン５の回転方向に対応する方向（図では右方）へ直線移動される。
【００３２】
従って、この実施形態の駆動力解放装置によれば、第１モータ３と第２モータ４との作動状態の組み合わせを選択することで、ラック７を任意の方向へ制動したり自由移動可能にしたり駆動して移動させたりすることができる。それゆえ、この実施形態の駆動力解放装置を設けたロボットによれば、そのロボットの制御装置より第１モータ３と第２モータ４との駆動を含めてアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後、ハンドの回転のみを拘束し、アーム側は解放して外力で自由に動けるようにできるので、ノブ型ハンドルとレバー型ハンドルとで共通のハンドを用いてそれらに共通の簡単な制御でハンドルを回転させることができ、安価かつ容易に二種類のハンドルをロボットのアームで回転操作することができる。
【００３３】
しかも、この実施形態の駆動力解放装置によれば、歯付部材はラック７であるので、ハンドをハンドの回転軸に直交する方向に移動させる直線移動機構に容易に用いることができる。
【００３４】
図２は、この発明の駆動力解放装置の他の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図であり、この実施形態の駆動力解放装置は第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａと第１モータ３の出力軸３ａとの間および、第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２ａと第２モータ４の出力軸４ａとの間にそれぞれ歯車組からなる減速機８が介挿されている点のみ、先の実施形態と異なっており、他の点では先の実施形態と同一の構成を具えているので、以下にはその異なる点について主に説明する。
【００３５】
すなわちこの実施形態では、第１モータ３の出力軸３ａおよび第２モータ４の出力軸４ａの回転速度が、それぞれ減速機８で減速されて第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２ａに伝達され、逆に第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２ａの回転速度が増速されて第１モータ３の出力軸３ａおよび第２モータ４の出力軸４ａに伝達される。
【００３６】
従って、この実施形態の駆動力解放装置によれば、先の実施形態と同様の作用効果が得られるのに加え、第1モータ３および第２モータ４に小型のモータを用いても、第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２の駆動トルクが不足せず、またモータの磁石によるセルフロック機能での第１ワンウェイクラッチ１の軸部材１ａおよび第２ワンウェイクラッチ１の軸部材２の制動トルクが不足することもないので、装置をコンパクトに構成することができる。
【００３７】
以上、図示の実施形態に基づき説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更でき、例えば、第１，第２ワンウェイクラッチ１，２は、上記実施形態では第1部材と第２部材とが半径方向に対向するものを用いたが、第1部材と第２部材とが軸線方向に対向する既知のものを用いても良い。また第１，第２モータ３，４の磁石によるセルフロック機能では制動トルクが不足する場合には、それらにブレーキ付モータを用いることもできる。さらに、上記実施形態では歯付部材としてラック７を用いたが、これに代えて歯付部材に内歯歯車または外歯歯車を用いても良く、このようにすればこの発明の装置を回転機構に容易に用いることができる。そしてこの発明の駆動力解放装置は、ロボットアーム以外にも好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
かくしてこの発明の駆動力解放装置によれば、第１モータと第２モータとの作動状態の組み合わせを選択することで、歯付部材を任意の方向へ制動したり駆動力を解放して自由移動可能にしたり駆動して移動させたりすることができる。それゆえ、この発明の駆動力解放装置をロボットアームに設ければ、ロボットアームを駆動して、ハンドルを把持する位置にハンドを移動させた後、ハンドの回転のみを拘束し、ロボットアーム側は解放して外力で自由に動けるようにできるので、ノブ型ハンドルとレバー型ハンドルとで共通のハンドを用いてそれらに共通の簡単な制御でハンドルを回転させることができ、安価かつ容易に二種類のハンドルをロボットアームで回転操作することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 第１ワンウェイクラッチ
１ａ 軸部材
１ｂ 筒部材
２ 第２ワンウェイクラッチ
２ａ 軸部材
２ｂ 筒部材
３ 第１モータ
４ 第２モータ
５ 第１ピニオン
６ 第２ピニオン
７ ラック
７ａ 歯
Ｆ１ 第１所定方向
Ｆ２ 第２所定方向
Ｌ ラック移動方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同一軸線上に支持された第１部材（１ａ）および第２部材（１ｂ）を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し第1所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第１ワンウェイクラッチ（１）と、
前記第１ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第１モータ（３）と、
前記第１ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第１歯車（４）と、
互いに同一軸線上に支持された第１部材（２ａ）および第２部材（２ｂ）を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向である第２所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第２所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第２ワンウェイクラッチ（２）と、
前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第２モータ（４）と、
前記第２ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第２歯車（６）と、
前記第１歯車および前記第２歯車の複数の歯のピッチに対応するピッチの複数の歯を有し、それらの歯で前記第１歯車および前記第２歯車と噛合する歯付部材（７）と、
を具えてなる、駆動力解放装置。
【請求項２】
前記歯付部材はラック（７）であることを特徴とする、請求項１記載の駆動力解放装置。
【請求項３】
前記歯付部材は内歯歯車または外歯歯車であることを特徴とする、請求項１記載の駆動力解放装置。
【請求項４】
前記第1モータ（３）および前記第２モータ（４）の出力軸と前記第１ワンウェイクラッチおよび前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材（１ａ，２ａ）との間には減速機（８）が介挿されていることを特徴とする、請求項１記載の駆動力解放装置。
【請求項１】
互いに同一軸線上に支持された第１部材（１ａ）および第２部材（１ｂ）を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し第1所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第１ワンウェイクラッチ（１）と、
前記第１ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第１モータ（３）と、
前記第１ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第１歯車（４）と、
互いに同一軸線上に支持された第１部材（２ａ）および第２部材（２ｂ）を有するとともにそれら第１部材および第２部材の間にロック部材を有し、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第1所定方向と逆の方向である第２所定方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを相対回転自在に解放する一方、前記第１部材が前記第２部材に対し前記第２所定方向と逆の方向へ回転すると前記ロック部材がそれら第１部材と第２部材とを結合する第２ワンウェイクラッチ（２）と、
前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材に出力軸を結合された第２モータ（４）と、
前記第２ワンウェイクラッチの前記第２部材に結合された第２歯車（６）と、
前記第１歯車および前記第２歯車の複数の歯のピッチに対応するピッチの複数の歯を有し、それらの歯で前記第１歯車および前記第２歯車と噛合する歯付部材（７）と、
を具えてなる、駆動力解放装置。
【請求項２】
前記歯付部材はラック（７）であることを特徴とする、請求項１記載の駆動力解放装置。
【請求項３】
前記歯付部材は内歯歯車または外歯歯車であることを特徴とする、請求項１記載の駆動力解放装置。
【請求項４】
前記第1モータ（３）および前記第２モータ（４）の出力軸と前記第１ワンウェイクラッチおよび前記第２ワンウェイクラッチの前記第１部材（１ａ，２ａ）との間には減速機（８）が介挿されていることを特徴とする、請求項１記載の駆動力解放装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２２８０３７（Ｐ２０１０−２２８０３７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７４４３（Ｐ２００９−７７４４３）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（５９２０５９４４８）原田電子工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（５９２０５９４４８）原田電子工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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