特開 2023-20756 伸縮アーム装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023020756

(43)【公開日】2023-02-09

(54)【発明の名称】伸縮アーム装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 18/02 20060101AFI20230202BHJP

【ＦＩ】

B25J18/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021126302

(22)【出願日】2021-07-30

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトの掲載日 令和２年１２月２５日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｃｈａｎｎｅｌ／ＵＣｋＰｊＯ０ｓＶＭ０ＦＭＤＤｕ１Ｐｖｋｆｇｋｇ／ｆｅａｔｕｒｅｄ ウェブサイトの掲載日 令和２年１２月２５日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝＿ｙＲＡｓａＹ６ＫｎＹ ウェブサイトの掲載日 令和３年１月１９日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｘ６ＷｆｎｄｍＮ＿ｈ４ ウェブサイトの掲載日 令和３年５月２８日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝－ＬａａＴＳＢ４６４Ｉ ウェブサイトの掲載日 令和３年５月２８日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｘＴｏ８ＮＶｐＢｘｓｃ ウェブサイトの掲載日 令和３年５月２８日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｖｂ３ＷＨ７ｍ１ＣＥＥ ウェブサイトの掲載日 令和３年６月１日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｃｕｔｌａｎｄｊａｐａｎ．ｃｏ．ｊｐ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｃｕｔｌａｎｄｊａｐａｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｃａｒａ－ｃｕｒｉ－ｍａｒｋ２．ｈｔｍｌ 発行日 令和３年１月２０日 刊行物 日刊工業新聞 令和３年１月２０日日刊，第１４面 発行日 令和３年１月２０日 刊行物 日刊工業新聞 令和３年１月２０日日刊 第６面 発行日 令和３年２月１日 刊行物 溶接新報 令和３年２月１日日刊，第６面 展示会開催日 令和３年１月２０日から令和３年１月２２日まで 開催した場所 東京ビックサイト「第５回ロボデックス」 展示会開催日 令和３年７月２日 公開した場所 大田区産業プラザ（ＰｉＯ）「大田区加工技術展示商談会」 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｉｏ－ｏｔａ．ｊｐ／ｏｔａ－ｔｅｃｈ／２０２１／ｅｘｈｉｂｉｔｏｒｓ／

(71)【出願人】

【識別番号】512057460

【氏名又は名称】株式会社 カットランドジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100180079

【弁理士】

【氏名又は名称】亀卦川 巧

(74)【代理人】

【識別番号】230101177

【弁護士】

【氏名又は名称】木下 洋平

(72)【発明者】

【氏名】森 健一

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS11

3C707BT01

3C707CU03

3C707HS27

3C707HT22

3C707HT24

3C707HT25

3C707HT30

3C707MT07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】アームに偏荷重が掛かり難く、コンパクトで、ハンドを自在且つ確実に回動させることができるロボットアームを提供する。
【解決手段】第一モータのみを駆動させると、アーム部が第一水平軸を中心に回動するとともに、第一乃至第三入力ギアに対して第一水平軸に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクが伝達されるので、第一乃至第三中継ギアは自転しない。第一モータと第二乃至第四モータのいずれか又は全て同時に駆動させた場合、第一水平軸を回転させるとともに、第一乃至第三入力ギアに対して第一水平軸に伝達されたトルクと差動があるトルクが伝達されるように構成されるので、基体の第一乃至第四モータによりアーム部を第一水平軸を中心に回動させ、その伸縮や手首部の回動に必要なトルクを伝達でき、手首部やアーム部にモータを設置する必要がなく、アーム部に偏荷重が掛かり難く、コンパクトで、ハンド部を自在且つ確実に回動させられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体と、該基体に連結された伸縮可能なアーム部と、該アーム部の先端側に連結された手首部を有する伸縮アーム装置であって、
前記基体は、無通電時に回転しないように構成された第一乃至第四モータ、回動可能に軸支された第一水平軸、及び該第一水平軸上に回転可能に配設された第一乃至第三入力ギアを具え、
前記アーム部は、前記第一水平軸と連結されており、前記アーム部に軸支され、前記第一入力ギアからトルクが伝達される第一中継ギアを具えた前記第一水平軸と平行な第二水平軸と、前記第二水平軸上に回転可能に配設された第二・第三中継ギアを具え、
前記第一モータのみが駆動したとき、前記第一水平軸を回転させるとともに、前記第一乃至第三入力ギアに対して、前記第一水平軸に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクを伝達し、
前記第二モータのみが駆動したとき、前記第一入力ギアにトルクが伝達され、
前記第三モータのみが駆動したとき、前記第二・第三入力ギアに同方向のトルクが伝達され、
前記第四モータのみが駆動したとき、前記第二・第三入力ギアに逆方向のトルクが伝達され、
前記第一モータと前記第二乃至第四モータのいずれか又は全てが同時に駆動したとき、前記第一水平軸を回転させるとともに、前記第一乃至第三入力ギアに対して、前記第一水平軸に伝達されたトルクと差動があるトルクが伝達されるように構成されている、
伸縮アーム装置。

【請求項2】

前記基体が、
第一かさ歯車、該第一かさ歯車に対して相対回転可能且つ対向する第一対向かさ歯車、前記第一かさ歯車及び第一対向かさ歯車と噛合う第一ピニオンギア、並びに、前記第一ピニオンギアを軸支し、前記第一かさ歯車及び第一対向かさ歯車と相対回転可能に設けられた第一ピニオンキャリアを具えた第一デファレンシャルギア機構、
第二かさ歯車、該第二かさ歯車に対して相対回転可能且つ対向する第二対向かさ歯車、前記第二かさ歯車及び第二対向かさ歯車と噛合う第二ピニオンギア、並びに、前記第二ピニオンギアを軸支し、前記第二かさ歯車及び第二対向かさ歯車と相対回転可能に設けられた第二ピニオンキャリアを具えた第二デファレンシャルギア機構、
第三かさ歯車、該第三かさ歯車に対して相対回転可能且つ対向する第三対向かさ歯車、前記第三かさ歯車及び第三対向かさ歯車と噛合う第三ピニオンギア、並びに、前記第三ピニオンギアを軸支し、前記第三かさ歯車及び第三対向かさ歯車と相対回転可能に設けられた第三ピニオンキャリアを具えた第三デファレンシャルギア機構、
第一サンギア、該第一サンギアに対して相対回転可能且つ同軸上の第一リングギア、前記第一サンギア及び前記第一リングギアに噛合う第一プラネタリギア、並びに、該第一プラネタリギアを軸支し、前記第一サンギア及び第一リングギアと相対回転可能に設けられた第一プラネタリキャリアを具えた第一遊星歯車機構、
第二サンギア、該第二サンギアに対して相対回転可能且つ同軸上の第二リングギア、前記第二サンギア及び前記第二リングギアに噛合う第二プラネタリギア、並びに、該第二プラネタリギアを軸支し、前記第二サンギア及び第二リングギアと相対回転可能に設けられた第二プラネタリキャリアを具えた第二遊星歯車機構を具え、
前記第一対向かさ歯車からのトルクが前記第一入力ギアに伝達され、
前記第二対向かさ歯車からのトルクが前記第二入力ギアに伝達され、
前記第三対向かさ歯車からのトルクが前記第三入力ギアに伝達され、
前記第一プラネタリキャリアからのトルクが前記第二ピニオンキャリアに伝達され、
前記第二プラネタリキャリアからのトルクが前記第三ピニオンキャリアに伝達され、
前記第一モータからのトルクが、前記第一水平軸に伝達されるとともに、前記第一乃至第三かさ歯車に伝達され、
前記第二モータからのトルクが、前記第一ピニオンキャリアに伝達され、
前記第三モータからのトルクが、前記第一・第二サンギアに同方向で伝達され、
前記第四モータからのトルクが、前記第一・第二リングギアに逆方向で伝達されるように構成されている、
請求項１の伸縮アーム装置。

【請求項3】

前記第一中継ギアに伝達されたトルクによって、前記アーム部が伸縮するように構成されている、請求項１又は２の伸縮アーム装置。

【請求項4】

前記手首部は、基部と、該基部に回転自在に設けられた第一手首部かさ歯車と、該第一手首部かさ歯車と対向して前記基部に回転自在に設けられた第二手首部かさ歯車と、前記第一手首部かさ歯車と第二手首部かさ歯車に噛合うハンド部かさ歯車と、該ハンド部かさ歯車に連結されているハンド部取付部を具え、
前記第二中継ギアからのトルクが前記第一手首部かさ歯車に、前記第三中継ギアからのトルクが前記第二手首部かさ歯車にそれぞれ伝達されるように構成されている、請求項１から３のいずれかの伸縮アーム装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伸縮可能なアーム部に手首部が装着されたロボットアーム装置（以下、「伸縮アーム装置」という。）に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ等の駆動装置のトルクによって、アーム部を伸縮させ、アーム部の先に、ワークを把持等するためのハンド部が取付けられるロボットアーム装置が開発されている。アーム部とハンド部の間には、ハンド部をアーム部に対して回動させる手首部が設けられることもある。その例として、以下に挙げるものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２０３２８９号公報

【特許文献2】特開２０１９－１９６７７５号公報

【0004】

特許文献１の装置は、ワークを把持するためのハンド部がアーム部に連結されたロボットアーム装置であって、アーム部の基端側に位置するモータが駆動することにより、ワイヤが送り出され、又は、巻き取られ、アーム部を伸縮させるというものである。

【0005】

特許文献２の装置は、ハンド部がアーム部に連結されたロボットアーム装置であって、モータによって、連結された複数のプレートから構成される第１コマ列と連結された複数の断面コ字状部材で構成される第二コマ列が送り出され、又は巻き戻され、第１コマ列と第２コマ列が接合し又は分解することにより、アーム部を伸縮させるというものである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の伸縮アーム装置は、基端側に設置されるモータによって、アーム部を伸縮させ、ハンド部の把持機構を作動させることができるが、ハンド部を回動させる手首部は設けられておらず、ハンド部を自在に回動させることはできない。

【0007】

一方、特許文献２の伸縮アーム装置は、第１コマ列と第２コマ列が接合し又は分解するという構成であるため、第１コマ列と第２コマ列を収納しておくスペースを要するから、大型化する傾向にあり、手首部を回動させるための駆動装置が手首部に連結されるため、アーム部に偏荷重が掛かり易く、手首部も大型化してしまう傾向にある。

【0008】

そこで、本発明は、前述した点に鑑み、アーム部に偏荷重が掛かり難く、コンパクトで、ハンド部を自在且つ確実に回動させることができる伸縮アーム装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、基体と、該基体に連結された伸縮可能なアーム部と、該アーム部の先端側に連結された手首部を有する伸縮アーム装置であって、
前記基体は、無通電時に回転しないように構成された第一乃至第四モータ、回動可能に軸支された第一水平軸、及び該第一水平軸上に回転可能に配設された第一乃至第三入力ギアを具え、
前記アーム部は、前記第一水平軸と連結されており、前記アーム部に軸支され、前記第一入力ギアからトルクが伝達される第一中継ギアを具えた前記第一水平軸と平行な第二水平軸と、前記第二水平軸上に回転可能に配設された第二・第三中継ギアを具え、
前記第一モータのみが駆動したとき、前記第一水平軸を回転させるとともに、前記第一乃至第三入力ギアに対して、前記第一水平軸に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクを伝達し、
前記第二モータのみが駆動したとき、前記第一入力ギアにトルクが伝達され、
前記第三モータのみが駆動したとき、前記第二・第三入力ギアに同方向のトルクが伝達され、
前記第四モータのみが駆動したとき、前記第二・第三入力ギアに逆方向のトルクが伝達され、
前記第一モータと前記第二乃至第四モータのいずれか又は全てが同時に駆動したとき、前記第一水平軸を回転させるとともに、前記第一乃至第三入力ギアに対して、前記第一水平軸に伝達されたトルクと差動があるトルクが伝達されるように構成されている伸縮アーム装置によって前記課題を解決した。

【発明の効果】

【0010】

本発明の伸縮アーム装置によれば、上記構成を具えることにより、第一モータを駆動させてアーム部を第一水平軸を中心に回動させることができる。ここで、第一モータのみを駆動させたとき、第一乃至第三入力ギアに対して、第一水平軸に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクが伝達されるので、第一乃至第三中継ギアは自転しない。逆に、第一モータと第二乃至第四モータのいずれか又は全てを同時に駆動させたときは、第一水平軸を回転させるとともに、第一乃至第三入力ギアに対して、第一水平軸に伝達されたトルクと差動があるトルクが伝達されるように構成されている。すなわち、基体に設けた第一乃至第四モータによって、アーム部を第一水平軸を中心に回動させることができ、アーム部の伸縮や手首部の回動に必要なトルクを伝達させることができるので、手首部やアーム部にモータを設置する必要がない。よって、アーム部に偏荷重が掛かり難く、コンパクトで、ハンド部を自在且つ確実に回動させることができる。

【0011】

また、基体が、第一乃至第三デファレンシャルギア機構と第一・第二遊星歯車機構を具え、第一対向かさ歯車からのトルクが第一入力ギアに伝達され、第二対向かさ歯車からのトルクが第二入力ギアに伝達され、第三対向かさ歯車からのトルクが第三入力ギアに伝達され、第一プラネタリキャリアからのトルクが第二ピニオンキャリアに伝達され、第二プラネタリキャリアからのトルクが第三ピニオンキャリアに伝達され、第一モータからのトルクが、第一水平軸に伝達されるとともに、第一乃至第三かさ歯車に伝達され、第二モータからのトルクが、第一ピニオンキャリアに伝達され、第三モータからのトルクが、第一・第二サンギアに同方向で伝達され、第四モータからのトルクが、第一・第二リングギアに逆方向で伝達されるように構成すれば、第一乃至第四モータの複雑な制御が不要な伸縮アーム装置とすることができる。

【0012】

また、第一中継ギアに伝達されたトルクによって、アーム部が伸縮するように構成すれば、アーム部の伸縮や手首部の回動の制御がし易い。

【0013】

また、手首部は、基部と、該基部に回転自在に設けられた第一手首部かさ歯車と、第一手首部かさ歯車と対向して基部に回転自在に設けられた第二手首部かさ歯車と、第一手首部かさ歯車と第二手首部かさ歯車に噛合うハンド部かさ歯車と、ハンド部かさ歯車に連結されているハンド部取付部を具え、第二中継ギアからのトルクが第一手首部かさ歯車に、第三中継ギアからのトルクが第二手首部かさ歯車にそれぞれ伝達されるように構成すれば、ハンド部が取付けられるハンド部取付部を第一手首部かさ歯車と第二手首部かさ歯車の軸とハンド部かさ歯車の軸をそれぞれ中心として回動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の伸縮アーム装置の縮小時の正面図。

【図2】本発明の伸縮アーム装置の伸長時の正面図。

【図3】第一モータからのトルク伝達経路を説明する図。

【図4】第二モータからのトルク伝達経路を説明する図。

【図5】第三モータからのトルク伝達経路を説明する図。

【図6】第四モータからのトルク伝達経路を説明する図。

【図7】アーム部伸縮機構へのトルク伝達を説明する図。

【図8】アーム部伸縮機構の展開図。

【図9】ハンド部の平面図。

【図10】ハンド部の正面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施例について図１～１０を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

【0016】

図１，２に示すとおり、伸縮アーム装置１０は、基体１２と、基体１２に連結されている伸縮可能なアーム部２０と、アーム部２０の先端側に連結されている手首部３０を具えている。手首部３０の先端側には、さらに、ハンド部４０が連結されている。アーム部２０は、図１と図２に示すように、伸縮可能に構成されている。基体１２は、第一乃至第四モータＭ１～Ｍ４と垂直軸方向旋回用モータＭ５を具えている。第一乃至第四モータＭ１～Ｍ４は、ロック機能を具える等して、無通電時に回転しないように構成されている。垂直軸方向旋回用モータＭ５を駆動させることにより、基体１２が垂直軸１４を中心として回動するように構成されている。

【0017】

基体１２は、第一水平軸１６を回動可能に軸支している。第一水平軸１６は、図３に示すように、アーム部２０と連結されている。よって、第一水平軸１６が回動すると、アーム部２０も第一水平軸１６を中心として回動する。第一水平軸１６は、第一水平軸上に固定された第一水平軸回動用歯車５２と、第一水平軸１６上に回転可能に配設された第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８を具えている。

【0018】

アーム部２０は、第一水平軸１６と平行な第二水平軸２２を軸支している。第二水平軸２２上には、第一中継ギア６４が固定されており、第二・第三中継ギア６６，６８が回転可能に配設されている。第一中継ギア６４は第一入力ギア５４と、第二中継ギア６６は第二入力ギア５６と、第三中継ギア６８は第三入力ギア５８とそれぞれ噛み合っている。第一乃至第三中継ギア６４，６６，６８に伝達されたトルクは、アーム部２０の伸縮や手首部３０の回動に必要なトルクとして利用することができる。

【0019】

第一モータＭ１が駆動すると、第一モータＭ１からのトルクは、基体１２内部に配設された歯車等のトルク伝達機構を通じて第一水平軸回動用歯車５２に伝達される。よって、第一モータＭ１の回転方向に応じて第一水平軸回動用歯車５２及び第一水平軸１６の回動方向が変わり、アーム部２０の回動方向も変わる。

【0020】

一方で、基体１２は、第一デファレンシャルギア機構７０を有している。第一デファレンシャルギア機構７０は、第一かさ歯車７２、第一かさ歯車７２に対して相対回転可能且つ対向する第一対向かさ歯車７４、第一かさ歯車７２及び第一対向かさ歯車７４と噛合う第一ピニオンギア７６、並びに、第一ピニオンギア７６を軸支し、第一かさ歯車７２及び第一対向かさ歯車７４と相対回転可能に設けられた第一ピニオンキャリア７８を具えている。第一モータＭ１からのトルクは、第一かさ歯車７２にも伝達されるように構成されている（図３参照。）。

【0021】

図４に示すように、第二モータＭ２が駆動すると、第二モータＭ２からのトルクは、基体１２内部に配設された歯車等のトルク伝達機構を通じて第一デファレンシャルギア機構７０の第一ピニオンキャリア７８に伝達される。第一ピニオンキャリア７８にトルクが伝達されると、第一ピニオンギア７６が自転しながら公転し、第一対向かさ歯車７４にトルクを伝達する。第一デファレンシャルギア機構７０の第一対向かさ歯車７４は、第一入力ギア５４にトルクを伝達するように構成されているので、第二モータＭ２が駆動すると、第一入力ギア５４にトルクが伝達されることになる。

【0022】

また、図５に示すように、基体１２は、第二デファレンシャルギア機構８０、第三デファレンシャルギア機構９０、第一遊星歯車機構１００、及び第二遊星歯車機構１１０を有している。第二デファレンシャルギア機構８０は、第二かさ歯車８２、第二かさ歯車８２に対して相対回転可能且つ対向する第二対向かさ歯車８４、第二かさ歯車８２及び第二対向かさ歯車８４と噛合う第二ピニオンギア８６、並びに、第二ピニオンギア８６を軸支し、第二かさ歯車８２及び第二対向かさ歯車８４と相対回転可能に設けられた第二ピニオンキャリア８８を具え、第三デファレンシャルギア機構９０は、第三かさ歯車９２、第三かさ歯車９２に対して相対回転可能且つ対向する第三対向かさ歯車９４、第三かさ歯車９２及び第三対向かさ歯車９４と噛合う第三ピニオンギア９６、並びに、第三ピニオンギア９６を軸支し、第三かさ歯車９２及び第三対向かさ歯車９４と相対回転可能に設けられた第三ピニオンキャリア９８を具えている。

【0023】

第一遊星歯車機構１００は、第一サンギア１０２、第一サンギア１０２に対して相対回転可能且つ同軸上の第一リングギア１０４、第一サンギア１０２及び第一リングギア１０４に噛合う第一プラネタリギア１０６、並びに、第一プラネタリギア１０６を軸支し、第一サンギア１０２及び第一リングギア１０４と相対回転可能に設けられた第一プラネタリキャリア１０８を具え、第二遊星歯車機構１１０は、第二サンギア１１２、第二サンギア１１２に対して相対回転可能且つ同軸上の第二リングギア１１４、第二サンギア１１２及び第二リングギア１１４に噛合う第二プラネタリギア１１６、並びに、第二プラネタリギア１１６を軸支し、第二サンギア１１２及び第二リングギア１１４と相対回転可能に設けられた第二プラネタリキャリア１１８を具えている。

【0024】

第三モータＭ３が駆動すると、第三モータＭ３からのトルクは、基体１２内部に配設された歯車等のトルク伝達機構を通じて第一遊星歯車機構１００の第一サンギア１０２と第二遊星歯車機構１１０の第二サンギア１１２に同方向のトルクとしてそれぞれ伝達される。第一サンギア１０２と第二サンギア１１２にトルクが伝達されると、第一プラネタリギア１０６と第二プラネタリギア１１６が自転しながら公転するので、第一プラネタリキャリア１０８と第二プラネタリキャリア１１８が回転する。

【0025】

第一プラネタリキャリア１０８と第二プラネタリキャリア１１８に伝達されたトルクは、第二デファレンシャルギア機構８０の第二ピニオンキャリア８８と第三デファレンシャルギア機構９０の第三ピニオンキャリア９８にそれぞれ伝達される。第二ピニオンキャリア８８と第三ピニオンキャリア９８にトルクが伝達されると、第二ピニオンギア８６と第三ピニオンギア９６がそれぞれ自転しながら公転し、第二対向かさ歯車８４と第三対向かさ歯車９４にトルクを伝達する。第二対向かさ歯車８４は第二入力ギア５６に、第三対向かさ歯車９４は第三入力ギア５８にトルクをそれぞれ伝達するように構成されているので、第三モータＭ３が駆動すると、第二入力ギア５６と第三入力ギア５８に同方向のトルクが伝達されることになる。

【0026】

なお、第二デファレンシャルギア機構８０の第二かさ歯車８２と第三デファレンシャルギア機構９０の第三かさ歯車９２には、基体１２内部に配設された歯車等のトルク伝達機構を通じて、第一モータＭ１からのトルクが同方向のトルクとしてそれぞれ伝達されるように構成されている。

【0027】

図６に示すように、第四モータＭ４が駆動すると、第四モータＭ４からのトルクは、基体１２内部に配設された歯車等のトルク伝達機構を通じて第一遊星歯車機構１００の第一リングギア１０４と第二遊星歯車機構１１０の第二リングギア１１４にそれぞれ伝達される。ここで、第一リングギア１０４に対する第四モータＭ４からのトルクは、遊び歯車１８を介して伝達されるため、第一リングギア１０４と第二リングギア１１４には、互いに逆方向（相対方向）のトルクがそれぞれ伝達されることになる。第一リングギア１０４と第二リングギア１１４に逆方向のトルクが伝達されると、第一プラネタリギア１０６と第二プラネタリギア１１６が逆方向に自転しながら公転するので、第一プラネタリキャリア１０８と第二プラネタリキャリア１１８が逆方向に回転する。

【0028】

第一プラネタリキャリア１０８と第二プラネタリキャリア１１８に伝達された逆方向のトルクは、第二デファレンシャルギア機構８０の第二ピニオンキャリア８８と第三デファレンシャルギア機構９０の第三ピニオンキャリア９８にそれぞれ伝達される。第二ピニオンキャリア８８と第三ピニオンキャリア９８に逆方向のトルクが伝達されると、第二ピニオンギア８６と第三ピニオンギア９６がそれぞれ逆方向に自転しながら公転し、第二対向かさ歯車８４と第三対向かさ歯車９４に逆方向のトルクを伝達する。第二対向かさ歯車８４は第二入力ギア５６に、第三対向かさ歯車９４は第三入力ギア５８にトルクをそれぞれ伝達するように構成されているので、第四モータＭ４が駆動すると、第二入力ギア５６と第三入力ギア５８に逆方向のトルクが伝達されることになる。

【0029】

伸縮アーム装置１０は、以上に説明したトルク伝達経路を具えるので、第一モータＭ１からのトルクは、第一水平軸１６に伝達されるとともに、第一乃至第三かさ歯車７２，８２，９２にそれぞれ伝達される。第一乃至第三かさ歯車７２，８２，９２に伝達されたトルクは、第一乃至第三ピニオンギア７６，８６，９６を介して、第一乃至第三対向かさ歯車７４，８４，９４に伝達され、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８に伝達される。

【0030】

ここで、第一モータＭ１のみが駆動したとき、第一水平軸１６を回転させるとともに、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８に対して、第一水平軸１６に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクを伝達するように、基体１２のトルク伝達機構のギア比を調整する。こうすることにより、第一モータＭ１のみを駆動させたとき、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８に対して、第一水平軸１６に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクが伝達されるので、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８と噛合う第一乃至第三中継ギア６４，６６，６８は自転しない。逆に、第一モータＭ１と第二乃至第四モータＭ２～Ｍ４のいずれか又は全てが同時に駆動したとき、第一水平軸１６を回転させるとともに、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８に対して、第一水平軸１６に伝達されたトルクと差動があるトルクが伝達される。よって、基体１２に設けた第一乃至第四モータＭ１～Ｍ４によって、アーム部２０を第一水平軸１６を中心に回動させることができ、アーム部２０の伸縮や手首部３０の回動に必要なトルクを伝達させることができるので、手首部３０やアーム部２０にモータを設置する必要がない。このため、アーム部２０に偏荷重が掛かり難く、コンパクトで、手首部３０を通じてハンド部４０を自在且つ確実に回動させることができる。

【0031】

伸縮アーム装置１０の上記構成とすれば、第一乃至第四モータＭ１～Ｍ４の複雑な制御が不要な伸縮アーム装置１０とすることができる。しかし、第一乃至第四モータＭ１～Ｍ４から第一水平軸１６及び第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８へのトルク伝達に関する構成は、これに限られるものではない。すなわち、第一モータＭ１のみが駆動したとき、第一水平軸１６を回転させるとともに、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８に対して、第一水平軸１６に伝達されたトルクと同方向同回転数のトルクを伝達し、第二モータＭ２のみが駆動したとき、第一入力ギア５４にトルクが伝達され、第三モータＭ３のみが駆動したとき、第二・第三入力ギア５６，５８に同方向のトルクが伝達され、第四モータＭ４のみが駆動したとき、前記第二・第三入力ギア５６，５８に逆方向のトルクが伝達され、第一モータＭ１と第二乃至第四モータＭ２～Ｍ４のいずれか又は全てが同時に駆動したとき、第一水平軸１６を回転させるとともに、第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８に対して、第一水平軸１６に伝達されたトルクと差動があるトルクが伝達されるように構成すればよい。

【0032】

第一乃至第三入力ギア５４，５６，５８から第一乃至第三中継ギア６４，６６，６８に伝達されたトルクは、アーム部２０内部に配設された歯車等のトルク伝達機構を通じて、図７に示すように、アーム伸縮軸１２２、第一手首操作軸１２４、及び第二手首操作軸１２６にそれぞれ伝達される。

【0033】

アーム部２０は、図８に示すように、第一プレート１４２，第二プレート１４４，第三プレート１４６，及び第四プレート１４８を具えている。第一プレート１４２側に基体１０が連結され、第四プレート１４８側に手首部３０が連結される。第一プレート１４２は、アーム伸縮軸１２２、第一手首操作軸１２４、及び第二手首操作軸１２６をそれぞれ軸支している。アーム伸縮軸１２２上には、第一ボールねじ機構１２３が設けられ、第一ボールねじ機構１２３は第二プレート１４４に連結されている。このため、アーム伸縮軸１２２が回転すると、その回転方向により、第一ボールねじ機構１２３のアーム伸縮軸１２２上の進退動に伴い、第二プレート１４４が第一プレート１４２に対して離間し又は接近する。また、同時に、アーム伸縮軸１２２に伝達されるトルクは、スプライン軸である伸縮トルク伝達軸１２８にも伝達されるように構成されており、第二プレート１４４に回転可能に設けられ、伸縮トルク伝達軸１２８に噛合うスプラインナット１２９を介して、アーム伸縮中間軸１３２にも伝達される。第三プレート１４６には、アーム伸縮中間軸１３２に螺合する第二ボールねじ機構１３３が設けられているので、アーム伸縮中間軸１３２が回転することにより、第三プレート１４６が第二プレート１４４に対して離間し又は接近する。図示は省略するが、第三プレート１４６と第四プレート１４８の間にも同様の構成を適用することができる。このように、伸縮アーム装置１０では、第一中継ギア６４に伝達されたトルクによって、第二プレート１４４や第３プレート１４６を同速度で同方向に動かすことができるので、アーム部２０を伸縮させることができる。

【0034】

第一手首操作軸１２４及び第二手首操作軸１２６は、スプライン軸である。第一手首操作軸１２４及び第二手首操作軸１２６に伝達されたトルクは、第二プレート１４４に回転可能に設けられ、第一手首操作軸１２４及び第二手首操作軸１２６にそれぞれ噛合う第一・第二手首操作スプラインナット１２５，１２７を介して第一手首操作中間軸１３４及び第二手首操作中間軸１３６にそれぞれ伝達される。第一手首操作中間軸１３４及び第二手首操作中間軸１３６もスプライン軸であり、第三プレート１４６に回転可能に設けられ、第一手首操作中間軸１３４及び第二手首操作中間軸１３６にそれぞれ噛合う第三・第四手首操作スプラインナット１３５，１３７を介して最終的に第四プレート１４８が軸支する第一手首操作入力軸１５４及び第二手首操作入力軸１５６に伝達される。なお、プレートの数は任意に決定すればよく、プレート同士を離間又は接近させる手段は、ボールねじ機構に限られるものではない。

【0035】

図９に示すように、手首部３０は、基部３２と、基部３２に回転自在に設けられた第一手首部かさ歯車３４と、第一手首部かさ歯車３４と対向して基部３２に回転自在に設けられた第二手首部かさ歯車３６と、第一手首部かさ歯車３４と第二手首部かさ歯車３６に噛合うハンド部かさ歯車３８と、ハンド部かさ歯車３８に連結されているハンド部取付部３９を具えている。ハンド部取付部３９には、ハンド部４０が取付けられている。

【0036】

第二中継ギア６６からのトルクは、第一手首操作軸１２４、第一手首操作中間軸１３４、第一手首操作入力軸１５４（図８参照。）を介して、第一手首部かさ歯車３４に伝達される。一方、第三中継ギア６８からのトルクは、第二手首操作軸１２６、第二手首操作中間軸１３６、第二手首操作入力軸１５６（図８参照。）を介して、第二手首部かさ歯車３６に伝達されるように構成されている。

【0037】

第一手首部かさ歯車３４と第二手首部かさ歯車３６が同方向同回転数で回動すると、ハンド部かさ歯車３８、ハンド部取付部３９、及びハンド部４０は、第一手首部かさ歯車３４と第二手首部かさ歯車３６の軸を中心に回動する。一方、第一手首部かさ歯車３４と第二手首部かさ歯車３６が逆方向同回転数で回動すると、ハンド部かさ歯車３８がその軸を中心に回動し、ハンド部取付部３９とハンド部４０も同様に回動する。他方、第三モータＭ３と第四モータＭ４を同時に駆動したとき等、第一手首部かさ歯車３４と第二手首部かさ歯車３６が異なる回転数で回動すると、第一手首部かさ歯車３４、第二手首部かさ歯車３６、及びハンド部かさ歯車３８のそれぞれがその軸を中心に回動するので、これに伴い、ハンド部取付部３９とハンド部４０も回動する。よって、第一手首部かさ歯車３４と第二手首部かさ歯車３６の回動を制御することにより、ハンド部を直交する２軸を中心に回動させることができる。すなわち、第三モータＭ３と第四モータＭ４の駆動を制御することによって、ハンド部を直交する２軸を中心に自在に回動させることができる。

【0038】

図１０に示すように、ハンド部４０は、ワークを把持する把持機構４２を具えることができる。把持機構４２は、ワイヤ等によって作動するように構成すればよい。

【0039】

以上に説明したように、本発明によれば、アーム部に偏荷重が掛かり難く、コンパクトで、手首部を自在且つ確実に回動させることができる伸縮アーム装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0040】

１０ 伸縮アーム装置
１２ 基体
１６ 第一水平軸
２０ アーム部
２２ 第二水平軸
３０ 手首部
３２ 基部
３４ 第一手首部かさ歯車
３６ 第一手首部かさ歯車
３８ ハンド部かさ歯車
３９ ハンド部取付部
５４ 第一入力ギア
５６ 第二入力ギア
５８ 第三入力ギア
６４ 第一中継ギア
６６ 第二中継ギア
６８ 第三中継ギア
７０ 第一デファレンシャルギア機構
７２ 第一かさ歯車
７４ 第一対向かさ歯車
７６ 第一ピニオンギア
７８ 第一ピニオンキャリア
８０ 第二デファレンシャルギア機構
８２ 第二かさ歯車
８４ 第二対向かさ歯車
８６ 第二ピニオンギア
８８ 第二ピニオンキャリア
９０ 第三デファレンシャルギア機構
９２ 第三かさ歯車
９４ 第三対向かさ歯車
９６ 第三ピニオンギア
９８ 第三ピニオンキャリア
１００ 第一遊星歯車機構
１０２ 第一サンギア
１０４ 第一リングギア
１０６ 第一プラネタリギア
１０８ 第一プラネタリキャリア
１１０ 第二遊星歯車機構
１１２ 第二サンギア
１１４ 第二リングギア
１１６ 第二プラネタリギア
１１８ 第二プラネタリキャリア
Ｍ１ 第一モータ
Ｍ２ 第二モータ
Ｍ３ 第三モータ
Ｍ４ 第四モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】