特開 2024-140244 回転駆動力伝達機構

(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】P2024140244

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】回転駆動力伝達機構

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/00 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

B25J17/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051290

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】野田 彩華

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 祐貴

(72)【発明者】

【氏名】石井 秀之

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707CY36

3C707HS27

3C707HT25

3C707HT36

(57)【要約】

【課題】コンパクトな構成を有すると共に、モータの回転軸の回転エネルギーを効率良く蓄積・解放することができる回転駆動力伝達機構を提供すること。
【解決手段】回転駆動源と、前記回転駆動源の回転を出力する出力軸との間に設けられた回転駆動力伝達機構であって、前記回転駆動源の回転中心軸及び前記出力軸と同一軸上に設けられ、前記回転駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するねじりコイルばねを有する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動源と、前記回転駆動源の回転を出力する出力軸との間に設けられた回転駆動力伝達機構であって、
前記回転駆動源の回転中心軸及び前記出力軸と同一軸上に設けられ、前記回転駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するねじりコイルばねを有する回転駆動力伝達機構。

【請求項2】

前記回転駆動力伝達機構は、前記ねじりコイルばねを収容するハウジングと、前記前記ハウジング内部に固定された固定モジュールとを有し、
前記ねじりコイルばねは、巻回部と、前記巻回部の両端に位置する直線部とを有し、
前記直線部は前記固定モジュールに固定されている請求項１に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項3】

前記固定モジュールは、前記ねじりコイルばねの前記直線部の円形断面を少なくとも３点で押さえる請求項２に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項4】

前記固定モジュールは、前記ねじりコイルの巻回部に挿入されて前記巻回部を支持するガイド部を有する請求項２に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項5】

前記固定モジュールは、前記ねじりコイルばねの前記直線部に係合する溝を有する請求項２に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項6】

前記固定モジュールは、第１固定部材と、前記第１固定部材に固定される第２固定部材とを有し、前記ねじりコイルばねの前記直線部は、前記第１固定部材と前記第２固定部材の間に挟持される請求項２に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項7】

前記第１固定部材は第１溝部を有し、前記第２固定部材は前記第１溝部に組み合わされる第２溝部を有し、前記第１固定部材に前記第２固定部材が固定されると、前記ねじりコイルばねの前記直線部は、前記第１溝部と前記第２溝部により挟持される請求項６に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項8】

前記第１固定部材に前記第２固定部材が固定された状態で、前記第１固定部材と記第２固定部材の間には隙間が形成される請求項７に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項9】

前記回転駆動力伝達機構はロボットの関節部に設けられ、
前記回転駆動源はモータであり、前記回転駆動源の回転を出力する出力軸は、前記関節部の出力軸である請求項８に記載の回転駆動力伝達機構。

【請求項10】

回転駆動源と、
前記回転駆動源の回転を出力する出力軸と、
前記回転駆動源と前記出力軸の間に設けられた、請求項１～９のいずれかに記載の回転駆動力伝達機構と、
前記出力軸の回転により回動するアームと、
を有するロボット。

【請求項11】

回転駆動力を生成する回転駆動源と、
前記回転駆動源の回転軸に接続された、請求項１～９のいずれかに記載の回転駆動力伝達機構と、
を有するアクチュエータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回転駆動力伝達機構に関し、例えば、ロボットの関節部に設けられて、アクチュエータの回転駆動力を関節部の出力軸に伝達する機構に関する。

【背景技術】

【0002】

関節を有するロボットとして、工業用ロボット、医療ロボット、介護ロボット等が知られている。ロボットの関節部を回動させるために、回転駆動力を生成するアクチュエータ（モータ）が関節部に設けられる。特許文献１には、モータを備えたロボット関節部が開示されている。
特許文献１のロボットの関節部は、モータ及び歯車列（変速機）で構成される動力伝達系統と、クラッチ及びねじりコイルばねで構成されるエネルギー蓄積・解放系統とを有している。コイルばねは、動力伝達系統に作用するエネルギー（トルク）を蓄積及び開放するための部材である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２６８５４号公報

【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、特許文献１のロボットの関節部では、モータ及び歯車列で構成される動力伝達系統と、クラッチ及びコイルばねで構成されるエネルギー蓄積・解放系統とが、並列に配置されている。つまり、モータ及び歯車列で構成される動力伝達系統の横に、クラッチ及びコイルばねで構成されるエネルギー蓄積・解放系統が配置される。その結果、モータ及び歯車列で構成される動力伝達系統を設けるスペースに加えて、クラッチ及びコイルばねで構成されるエネルギー蓄積・解放系統を設けるためのスペースが必要になり、ロボットの関節部を小型化することができない。また、エネルギー蓄積・解放系統が動力伝達系統に並列配置されているので、モータの回転軸とコイルばねの長手方向が平行になる。つまり、コイルばねは、モータの回転軸の回転エネルギーを蓄積・解放する際に、コイルばねに並列して回転するモータの回転軸の回転エネルギーを蓄積・解放することになり、効率的な回転エネルギーの蓄積・解放ができない。

【0005】

本発明は、上記した課題を解決するために、コンパクトな構成を有すると共に、モータの回転軸の回転エネルギーを効率良く蓄積・解放することができる回転駆動力伝達機構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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の１つの態様に係る回転駆動力伝達機構は、回転駆動源と、前記回転駆動源の回転を出力する出力軸との間に設けられた回転駆動力伝達機構であって、前記回転駆動源の回転中心軸及び前記出力軸と同一軸上に設けられ、前記回転駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するねじりコイルばねを有する。

【0007】

前記回転駆動力伝達機構は、前記ねじりコイルばねを収容するハウジングと、前記前記ハウジング内部に固定された固定モジュールとを有してもよい。前記ねじりコイルばねは、巻回部と、前記巻回部の両端に位置する直線部とを有してもよい。前記直線部は前記固定モジュールに固定されてもよい。

【0008】

好ましくは、前記固定モジュールは、前記ねじりコイルばねの前記直線部の円形断面を少なくとも３点で押さえる。
前記固定モジュールは、前記ねじりコイルの巻回部に挿入されて前記巻回部を支持（ガイド）するガイド部を有してもよい。
前記固定モジュールは、前記ねじりコイルばねの前記直線部に係合する溝を有してもよい。

【0009】

前記固定モジュールは、第１固定部材と、前記第１固定部材に固定される第２固定部材とを有してもよい。前記ねじりコイルばねの前記直線部は、前記第１固定部材と前記第２固定部材の間に挟持されてもよい。
前記第１固定部材は第１溝部を有してもよい。前記第２固定部材は前記第１溝部に組み合わされる第２溝部を有してもよい。好ましくは、前記第１固定部材に前記第２固定部材が固定されると、前記ねじりコイルばねの前記直線部は、前記第１溝部と前記第２溝部により挟持される。

【0010】

前記第１固定部材に前記第２固定部材が固定された状態で、好ましくは、前記第１固定部材と記第２固定部材の間に隙間が形成される。
前記回転駆動力伝達機構はロボットの関節部に設けられてもよい。前記回転駆動源はモータであってもよい。前記回転駆動源の回転を出力する出力軸は、前記関節部の出力軸であってもよい。

【0011】

本発明の他の態様によれば、回転駆動源と、前記回転駆動源の回転を出力する出力軸と、前記回転駆動源と前記出力軸の間に設けられた、上記した回転駆動力伝達機構と、前記出力軸の回転により回動するアームと、を有するロボットが提供される。

【0012】

本発明のさらに他の態様によれば、回転駆動力を生成する回転駆動源と、前記回転駆動源の回転軸に接続された、上記した回転駆動力伝達機構と、を有するアクチュエータ装置が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明の回転駆動力伝達機構は、コンパクトな構成を有すると共に、回転駆動源の回転エネルギーを効率良く蓄積・解放することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態のロボットの斜視図である。

【図2】図１のロボットの関節部の断面図である。

【図3】図２のねじりコイルばね、第１固定モジュール及び第２固定モジュールの斜視図である。

【図4】図３の第１固定モジュールの第１固定部材の斜視図である。

【図5】図３の第１固定モジュールの第２固定部材を示す図である。

【図6】ねじりコイルばねの直線部を把持する第１固定部材と第２固定部材の端面図である。

【図7】実施形態の効果を説明するための比較例の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。尚、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で変更及び修正等をすることが可能である。

【0016】

本発明の実施形態を図１～図６に基づいて説明する。図１は、２つのアーム１２及び１４を有する多関節ロボット１０を示している。多関節ロボット１０は、以下の記載ではロボット１０と称する。

【0017】

図１に示すように、ロボット１０は、基台（ベースジョイント）２０の上に設けられている。ロボット１０は、基台２０から上方に延びる支持部１１と、支持部１１の上端に設けられた第１アーム１２と、第１アーム１２の先端に接続された第２アーム１４と、第２アーム１４の先端に設けられたエンドエフェクタ１６とを有している。

【0018】

符号J１は支持部１１の中心軸を示し、符号Ｊ２は第１アーム１２の回転中心軸を示し、符号Ｊ３は第２アーム１４の回転中心軸を示し、符号Ｊ４はエンドエフェクタ１６の回転中心軸を示している。

【0019】

第１アーム１２は、第１関節部１３により回転中心軸Ｊ２回りに回動される。第１関節部１３の内部には、第１アーム１２を駆動するためのアクチュエータ等が設けられている。第２アーム１４は第２関節部１５により回転中心軸Ｊ３回りに回動される。第２関節部１５の内部には、第２アーム１４を駆動するためのアクチュエータ等が設けられている。エンドエフェクタ１６は第３関節部１７により回転中心軸Ｊ４回りに回動される。第３関節部１７の内部には、エンドエフェクタ１６を駆動するためのアクチュエータ等が設けられている。尚、支持部１１も、中心軸Ｊ１回りに回転可能な構成としてよい。

【0020】

ロボット１０には、電源（図示せず）からケーブル（図示せず）を介して電力が供給される。また、ロボット１０には、制御装置（図示せず）からケーブルまたは無線を介して制御信号が供給される。ロボット１０の第１アーム１２、第１関節部１３、第２アーム１４、第２関節部１５、エンドエフェクタ１６及び第３関節部１７は、それぞれ、制御装置から受信する制御信号に基づいて動作する。

【0021】

次に、ロボット１０の第１関節部１３、第２関節部１５及び第３関節部１７について説明する。尚、３つの関節部１３、１５及び１７はほぼ同様な構造を有しているので、以下の記載では、第２関節部１５を説明し、第１関節部１３及び第３関節部１７の説明は省略する。

【0022】

図２は第２関節部１５の内部構造を示した断面図である。
図２に示すように、第２関節部１５のハウジング２２の内部には、駆動源であるアクチュエータ３０が設けられている。アクチュエータ３０は、例えば、ステップモータであり、回転駆動源と称してもよい。アクチュエータ３０は、第２関節部１５のハウジング２２内部の第１プレート部材２４に取り付けられている。

【0023】

アクチュエータ３０は出力軸３２を有する。出力軸３２は、第１プレート部材２４の開口部２４ａを通って、図２において左方向に延びている。出力軸３２はカップリング３４を介して減速機４０の入力軸４２に接続されている。アクチュエータ３０の出力軸３２と、減速機４０の入力軸４２は同軸上に配置されている。減速機４０の入力軸４２には、エンコーダ４４が付設されている。エンコーダ４４は、減速機４０の入力軸４２の回転数を検出する。エンコーダ４４は、ハウジング２２内部の第２プレート部材２５に取り付けられている。尚、第１プレート部材２４と第２プレート部材２５は、複数本（図２では２本）の接合部材２８ａにより接合されている。

【0024】

減速機４０の入力軸４２は、第２プレート部材２５の開口部２５ａを通って、図２において右方向に延びている。減速機４０はハウジング２２内部の第３プレート部材２６に取り付けられている。減速機４０は、例えば、遊星歯車等から構成されており、所定の減速比で、回転を伝達する。減速機４０の本体（遊星歯車等）は、第３プレート部材２６の左側に位置している。第２プレート部材２５と第３プレート部材２６は、複数本（例えば、４本）の接合部材２８ｂにより接合されている。尚、図２には、複数本の接合部材２８ｂのうちの２本が示されている。

【0025】

本実施形態では、減速機４０と、第２関節部１５の出力軸５０との間に、ねじりコイルばね６０が設けられている。ねじりコイルばね６０の中心軸と、減速機４０の入力軸４２と、第２関節部１５の出力軸５０は、同軸上に配置されている（直列配置されている）。また、本実施形態では、ねじりコイルばね６０の右端部を減速機４０に繋げる第１固定モジュール７０と、ねじりコイルばね６０の左端部を第２関節部１５の出力軸５０に繋げる第２固定モジュール８０とが設けられている。ねじりコイルばね６０の右端部は第１固定モジュール７０に固定さていれる。ねじりコイルばね６０の左端部は第２固定モジュール８０に固定されている。第１固定モジュール７０はボルト７１により、減速機４０に固定されている。第２固定モジュール８０は、第２関節部１５の出力軸５０に固定されている。

【0026】

第２関節部１５の出力軸５０の右端部５０ａは第２固定モジュール８０に接続されており、第２関節部１５の出力軸５０の左端部５０ｂは第２アーム１４の基部（下端）に接続されている。軸受３６は、ハウジング２２の外壁である第４プレート部材２７の開口部２７ａに取り付けられている。軸受３６と第２固定モジュール８０の間には、ナット３７が設けられており、軸受３６はナット３７により支持されている。第２関節部１５の出力軸５０は、軸受３６により、ハウジング２２に対して回転可能に支持されている。第３プレート部材２６と第４プレート部材２７は、複数本（例えば、４本）の接合部材２９により接合されている。尚、図２には、複数本の接合部材２９のうちの２本が示されている。

【0027】

アクチュエータ（モータ）３０が回転すると、アクチュエータ３０の出力軸３２の回転がカップリング３４を介して減速機４０に伝達される。減速機４０において回転数を下げて、トルクを上げ、当該トルク（回転）を、第１固定モジュール７０を介してねじりコイルばね６０に伝達する。ねじりコイルばね６０の回転は、第２固定モジュール８０を介して第２関節部１５の出力軸５０に伝達される。第２関節部１５の出力軸５０が回転すると、第２アーム１４の下端が回転する（図１の回転中心軸J３を中心に回転する）。第２関節部１５の出力軸５０は、回転駆動源（アクチュエータ３０）の回転を出力する出力軸であり、第２関節部１５は、当該出力軸と回転駆動源の間に設けられた回転駆動力伝達機構であると言える。

【0028】

図３は第１固定モジュール７０と、第２固定モジュール８０と、これら２つの固定モジュール７０、８０の間に設けられたねじりコイルばね６０とを示している。第１固定モジュール７０は、第１固定部材７２と第２固定部材７４を有している。第２固定部材７４は、ボルト７６により、第１固定部材７２に取り付けられている。第１固定モジュール７０は、第１固定部材７２と第２固定部材７４により、ねじりコイルばね６０の右端部６０ａを挟持することにより、ねじりコイルばね６０の右端部（直線部）６０ａを固定する。符号７４ｃは第２固定部材７４の右側面を指している。

【0029】

第２固定モジュール８０は、第３固定部材８２と第４固定部材８４を有している。第４固定部材８４は、ボルト８６により、第３固定部材８２に取り付けられている。ボルト８６は、第３固定部材８２の貫通孔８５ｂに螺合する。第２固定モジュール８０は、第３固定部材８２と第４固定部材８４により、ねじりコイルばね６０の左端部６０ｂ（図２）を挟持することにより、ねじりコイルばね６０の左端部６０ｂを固定する。本実施形態では、第１固定モジュール７０と第２固定モジュール８０は、ほぼ同じ構造を有している。つまり、第１固定部材７２は第３固定部材８２とほぼ同じ構造を有しており、第２固定部材７４と第４固定部材８４はほぼ同じ構造を有している。

【0030】

図４は第１固定部材７２の斜視図である。図５（ａ）は第２固定部材７４の斜視図であり、図５（ｂ）は第２固定部材７４の正面図であり、図５（ｃ）は第２固定部材７４の上面図であり、図５（ｄ）は第２固定部材７４の底面図であり、図５（ｅ）は第２固定部材７４の右側面図であり、図５（ｆ）は第２固定部材７４の背面図である。図６は、第２固定部材７４を第１固定部材７２にボルト７６で固定することにより、第１固定部材７２と第２固定部材７４の間にねじりコイルばね６０を固定した状態を示す図である。

【0031】

以下、図２～図６を参照して、第１固定モジュール７０の構造を詳細に説明する。
図４に示すように、第１固定モジュール７０の第１固定部材７２は、円形部７３と、円形部７３から接線方向に延びる延出部７５とを有する。延出部７５は略台形の板状部分である。以下の説明において、第１固定部材７２がねじりコイルばね６０と接触する面を、第１固定部材７２の内側面と称し、反対側の面を第１固定部材７２の外側面と称する。また、円形部７３及び延出部７５についても、同じ意味で、内側面と外側面という表現を使用する。

【0032】

図４に示すように、第１固定部材７２の円形部７３の外周部７３ａには、第１固定部材７２の内側面から外側面に向けて貫通する複数（１０個）の貫通孔７３ｂが形成されている。また、第１固定部材７２の延出部７５の２つの外縁部７５ａには、第１固定部材７２の内側面から外側面に向けて貫通する複数（４個）の貫通孔７５ｂが形成されている。貫通孔７５ｂには雌ネジが切られており、ボルト７６（図３）により第２固定部材７４を第１固定部材７２に取り付ける際、ボルト７６の雄ネジ部が貫通孔７５ｂの雌ネジに螺合する。延出部７５の外縁部７５ａにより規定される面は、第２固定部材７４が第１固定部材７２に取り付けられると第１固定部材７２が第２固定部材７４と対向する面であり、以下の説明において、第１固定部材７２の対向面７２ａと称する場合がある。

【0033】

図４に示すように、第１固定部材７２の円形部７３の内側面は、外周部７３ａと、外周部７３ａにほぼ囲まれた内周部７３ｃとを有する。円形部７３の内周部７３ｃは凹部となっている。以下の説明では、内周部７３ｃを第１凹部７３ｃと称する場合がある。円形部分７３の内周部７３ｃの中央には、中空円筒形状のガイド部７７が設けられている。ガイド部７７は、ねじりコイルばね６０の巻回部６０ｃに挿入されて、巻回部６０ｃの動きを支持（ガイド）する。本実施形態では、ガイド部７７は円形部７３と一体的に形成されている。図２及び図３から分かるように、ガイド部７７はねじりコイルばね６０の長手方向に延びている。また、第２固定モジュール８０のガイド部８７も、ねじりコイルばね６０の長手方向に延びている。ガイド部７７及びガイド部８７は、ねじりコイルばね６０の巻回部６０ｃの内部に延びている。ガイド部７７とガイド部７８の外径は同じである。ガイド部７７及びガイド部７８の外径は、ねじりコイルばね６０の巻回部６０ｃの内径より小さい。つまり、本実施形態では、ガイド部７７及びガイド部８７は、所定の遊び（径方向の隙間）を持って、巻回部６０ｃに内挿されている。

【0034】

図４に示すように、延出部７５の中央部７５ｃ（２つの外縁部７５ａに挟まれた部分）には、延出部７５の延出方向と同じ方向に延びる凹部が形成されている。以下の説明では、中央部７５ｃを第２凹部７５ｃと称する場合がある。円形部７３の第１凹部７３ｃと延出部７２ｂの第２凹部７５ｃは連続しており、第１凹部７３ｃと第２凹部７５ｃにより１つの溝７８が形成さている。第２凹部７５ｃは、断面がＵ字状の溝（Ｕ溝）である。

【0035】

図５に示すように、第２固定部材７４は、第２固定部材７４を第１固定部材７２に固定するためのボルト７６が貫通する貫通孔７４ａを４つ有する。４つの貫通孔７４ａは、第１固定部材７２の４つの貫通孔７５ｂ（図４）に対応している。また、第２固定部材７４は、第１固定部材７２に対向する面７４ｂにＶ溝（断面がＶ字状の溝）７９を有する。

【0036】

図３及び図４から分かるように、ねじりコイルばね６０の右端部６０ａは、ねじりコイルばね６０の巻回部（胴部）６０ｃから延びる直線部である。ねじりコイルばね６０の右端部６０ａは、溝７８に係合しており（ねじりコイルばね６０の直径方向の半分程度が溝７８に収容されており）、溝７８の第２凹部７５ｃに沿って延びて、第１固定モジュール７０の延出部７５の先端７５ｄに至っている。図３及び図６に示すように、溝７８に収容されていないねじりコイルばね６０の直径方向の半分程度（図６のねじりコイルばね６０の上側半分程度）は、第２固定部材７４のＶ溝７９に係合している。ねじりコイルばね６０の右端部６０ａは、ボルト７６により第２固定部材７４を第１固定部材７２に固定することにより、第１固定部材７２に対して固定される。Ｕ溝７８とＶ溝７９の組み合わせを溝と称してもよい。この場合、固定モジュール７０は、ねじりコイルばね６０の直線部６０ａに係合する溝（Ｕ溝７８、Ｖ溝７９）を有すると言える。

【0037】

尚、図６に示すように、本実施形態では、ボルト７６により第２固定部材７４を第１固定部材７２に固定した状態において、第２固定部材７４の面７４ｂと第１固定部材７２の対向面７２ａとの間に、隙間（クリアランス）Ｃが形成されている。つまり、第２固定部材７４の面７４ｂは、第１固定部材７２の対向面７２ａと接触していない。これは、ねじりコイルばね６０の直径と、Ｕ溝７８及びＶ溝７９との関係が所定の関係を有しているからである。所定の関係とは、図６のように、ねじりコイルばね６０が第１固定部材７２と第２固定部材７４に挟まれて固定された状態で、ねじりコイルばね６０の断面の上半分の２箇所６０ｄ、６０ｅがＶ溝７９に接触し、ねじりコイルばね６０の断面の下半分の１箇所６０ｆがＵ溝７８に接触するという関係である。このような関係が成立すれば、ねじりコイルばね６０は、第１固定部材７２と第２固定部材７４の間で、断面で見て３点でしっかりと固定される。もしボルト７６により第２固定部材７４を第１固定部材７２に固定した状態において、第２固定部材７４の面７４ｂと第１固定部材７２の対向面７２ａとの間に隙間Ｃが形成されず、面７４ｂと対向面７２ａが接触すると、ねじりコイルばね６０はＵ溝７８とＶ溝７９により形成される空間内で動くことができ、第２固定部材７４を第１固定部材７２に取り付けても、ねじりコイルばね６０は第１固定部材７２と第２固定部材７４により固定されないことになる。

【0038】

ボルト７６により第２固定部材７４を第１固定部材７２に固定した状態において、第２固定部材７４と第１固定部材７２の間に、クリアランスＣが形成されるようにすると、ねじりコイルばね６０の直径が大きくなっても、ねじりコイルばね６０を第１固定部材７２と第２固定部材７４の間にしっかりと固定することができる。

【0039】

次に、第２関節部１５の動作について説明する。
図２に示したように、ねじりコイルばね６０の長手方向（中心軸）は第２関節部１５の出力軸５０と一致している。つまり、ねじりコイルばね６０と出力軸５０は同軸上に配置されている。よって、ロボット１０の第２アーム１４に意図しない力が作用して、当該力により出力軸５０が回転した場合（例えば、ねじりコイルばね６０を絞る方向に出力軸５０が回転した場合）、ねじりコイルばね６０は縮径しながら当該回転（トルク）を吸収・蓄積することができる。本実施形態では、このようなトルク蓄積を少ない部品（ねじりコイルばね６０）で達成することができる。また、ねじりコイルばね６０の巻回部６０ｃはガイド部７７、８７に外挿されているので、ねじりコイルばね６０が縮径する際に、ガイド部７７、８７にガイドされながら縮径する。よって、ねじりコイルばね６０の縮径動作がガイド部７７、８７の長手方向中心軸からずれない。つまり、ねじりコイルばね６０の縮径動作が安定して行われる。
尚、上記の記載において、意図しない力が第２アーム１４に作用してねじりコイルばね６０が縮径動作する場合を説明したが、意図しない力によりねじりコイルばね６０が拡径動作する場合も、上記した記載と同様に、ねじりコイルばね６０により当該力を蓄積・開放することができる。

【0040】

本実施形態では、ねじりコイルばね６０がガイド部７７、７８の外周で縮径する場合、第２関節部１５の出力軸５０の回転角度がモータ３０の出力軸３２の回転角度に対して、例えば、９０度以上ずれることを許容できるように構成されている。つまり、モータ３０に対して第２アーム１４が意図せずに回動してしまう場合に、９０度以上の回動（ねじり）を許容できるように構成されている。上記した意図しない力が作用した後に当該力が作用しなくなると、ねじりコイルばね６０に蓄積されたエネルギーは、ねじりコイルばね６０の拡径動作により滑らかに開放される。

【0041】

ねじりコイルばね６０の右端部６０ａは第１固定部材７２のＵ溝７８と第２固定部材７４のＶ溝７９に係合して動けないようになっているので、上記したねじりコイルばね６０の縮径動作の際に、ねじりコイルばね６０の右端部６０ａはガタつくことがない。ねじりコイルばね６０の左端部６０ｂも、第３固定部材８２のＵ溝（図示せず）と第４固定部材８４のＶ溝（図示せず）に係合して移動不可になっているので、上記したねじりコイルばね６０の縮径動作の際に、ねじりコイルばね６０の左端部６０ｂはガタつくことがない。

【0042】

図６に示したように、ねじりコイルばね６０の外周面と固定部品（第１固定モジュール７０）が３点（６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ）で接触することにより、モータ（駆動源）３０から大きなトルクがねじりコイルばね６０に作用した場合でも、安定したねじりコイルばね６０の固定が実現される。また、第１固定部材７２と第２固定部材７４の間には隙間Ｃがあるので、ねじりコイルばね６０の外径の寸法のばらつきを許容した上で、ねじりコイルばね６０の端部６０ａ、６０ｂをしっかりと固定することが出来る。

【0043】

本実施形態の第２関節部１５を使用すれば、モータ３０が第２アーム１４を回動している間に、意図しない力（逆トルク）が第２アーム１４に作用した場合に、当該意図しない力をねじりコイルばね６０により吸収しながら、モータ３０による第２アーム１４の駆動を滑らかに行うことができる。つまり、意図しない力が第２アーム１４に作用した場合であっても、モータ３０からの動力を、ガタなく第２アーム１４に伝達することができる。従って、第２アーム１４のスムーズな動きが保証される。

【0044】

尚、上記の記載において、第２アーム１４を回転させる第２関節部１５の構成・動作を説明したが、第１アーム１２を回転させる第１関節部１３の構成・動作も第２関節部１５と同様である。エンドエフェクタ１６を回転させる第３関節部１７の構成・動作も第２関節部１５と同様である。

【0045】

図７は実施形態の効果を説明するための比較例の構成を示す図である。本発明の実施形態の第２関節部１５では、図２に示したように、モータ３０の出力軸３２と、減速機（歯車列）４０の入力軸４２と、コイルばね６０と、第２関節部１５の出力軸（負荷）５０が同軸上に配置（直列配置）されている。これに対し、図７のようにモータ１２５と歯車列１２７と負荷（関節部の出力軸）が同軸上に配置され、クラッチ１３１及びコイルばね１２９が並列配置されている構成では、モータ１２５及び歯車列１２７で構成される動力伝達系統の横に、クラッチ１３１及びコイルばね１２９で構成されるエネルギー蓄積・解放系統が配置される。その結果、モータ１２５及び歯車列１２７で構成される動力伝達系統を設けるスペースに加えて、クラッチ１３１及びコイルばね１２９で構成されるエネルギー蓄積・解放系統を設けるためのスペースが必要になる。また、負荷から動力伝達系統に意図しないトルク（エネルギー）が作用した場合、当該エネルギーは動力伝達系統に直列配置されていないコイルばね１２９の縮径動作・拡径動作により吸収（蓄積）・解放されないので、当該エネルギーを効率良く蓄積・解放することができず、動力伝達系統が損傷するおそれがある。本実施形態の第２関節部１５では、ねじりコイルばね６０がモータ３０の出力軸３２と第２関節部１５の出力軸５０との間に直列配置され、モータ３０の出力軸３２と第２関節部１５の出力軸５０との間に作用するトルク（エネルギー）を直列的に蓄積・解放するので、効率良く、当該エネルギーを蓄積・開放することができる。

【0046】

尚、本実施形態は、図示した構成に限定されない。例えば、減速機４０は設けなくてもよい。また、図６では、ねじりコイルばね６０は、その外周面の３箇所６０ｄ、６０ｅ、６０ｆで第１固定モジュール７０（第１固定部材７２と第２固定部材７４）に接触していたが、ねじりコイルばね６０が第１固定モジュール７０と接触する箇所は４以上でもよい。第１固定部材７２に形成された溝７８の断面形状はＵ字状ではなくてもよい（例えば、Ｖ字状でもよい）。第２固定部材７４に形成された溝７９の断面形状はＶ字状でなくてもよい（例えば、Ｕ字状でもよい）。
ガイド部７７の直径はガイド部８７の直径と等しくなくてもよい。

【0047】

ロボット１０は、例えば、工業用ロボット、医療ロボット、介護ロボット等である。本実施形態の関節部１３、１５、１７をロボット１０に使用すると、しなやかな動きを行うことができる。医療ロボットや介護ロボットの場合（あるいは、デリケートな動きが求められる工業用ロボットの場合）、しなやかな動きが求められるので、本実施形態の関節部を使用すると有利である。

【0048】

アクチュエータ３０と、アクチュエータ３０に接続された第２関節部１５とにより、アクチュエータ装置が構成される。

【符号の説明】

【0049】

１０…ロボット
１２…第１アーム
１３…第１関節部
１４…第２アーム
１５…第２関節部
１６…エンドエフェクタ
１７…第３関節部
３０…アクチュエータ（モータ）
３２…アクチュエータの出力軸
４０…減速機
５０…第２関節部１５の出力軸
６０…ねじりコイルばね
７０…第１固定モジュール
７２…第１固定部材
７４…第２固定部材
７８…Ｕ溝
７９…Ｖ溝
８０…第２固定モジュール
８２…第３固定部材
８４…第４固定部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】