特許 7577638 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 19/02 20060101AFI20241028BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20241028BHJP

   F16D 41/067 20060101ALI20241028BHJP

【ＦＩ】

F16H19/02 G

B25J15/08 Z

F16D41/067

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021173279

(22)【出願日】2021-10-22

(65)【公開番号】P2023063032

(43)【公開日】2023-05-09

【審査請求日】2023-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】弁理士法人大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片桐 健一

(72)【発明者】

【氏名】竹村 佳也

【審査官】小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３５９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４５１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０３３８８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０３７７８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８０５３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １９／０２

Ｂ２５Ｊ １５／０８

Ｆ１６Ｄ ４１／０６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体と、前記基体に可動に支持された指部を構成する可動体と、を有するロボットハンドに設けられ、前記基体に対して伸展した伸展方向と、前記基体に対して屈曲した屈曲方向とのそれぞれに前記可動体を移動させるための駆動装置であって、
前記可動体が前記屈曲方向に変位すると弛み、前記可動体が前記伸展方向に変位すると引っ張られるように前記可動体に連結された第１ワイヤと、
前記可動体が前記屈曲方向に変位すると引っ張られ、前記可動体が前記伸展方向に変位すると弛むように前記可動体に連結された第２ワイヤと、
前記第１ワイヤが巻き取り及び送り出し可能に巻回された第１プーリと、
前記第２ワイヤが巻き取り及び送り出し可能に巻回された第２プーリと、
前記第１プーリを巻き取り方向及び送り出し方向に選択的に回転させる駆動源と、
前記第２ワイヤに張力を与える弛み取り機構と、
前記第２プーリの回転を前記第１プーリに伝達することなく、前記第１ワイヤを巻き取る方向の前記第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達することなく、前記第２プーリを前記第１プーリに対して空転させ、且つ、前記第１ワイヤを送り出す方向の前記第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達するように構成されたトルク伝達機構と、
前記第１ワイヤに張力を与える張力付与機構と、を有する駆動装置。

【請求項2】

前記第１プーリ及び前記第２プーリの間には、前記第２プーリを前記第１プーリに対して回転付勢する付勢装置が設けられ、
前記付勢装置により、前記第２ワイヤに張力を与える前記弛み取り機構が構成されている請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記第１プーリ及び前記第２プーリは同軸に配置され、
前記弛み取り機構はねじりばねを含む請求項２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記弛み取り機構は、前記第２プーリと前記基体との間に設けられ、前記第２プーリを巻き取り方向に付勢する請求項１に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記トルク伝達機構は、前記第１プーリに所定値以上のトルクが加えられていないときに、前記第２プーリの回転を許容する、請求項１～請求項４のいずれか１つの項に記載の駆動装置。

【請求項6】

前記トルク伝達機構は、
円柱状の受容空間を画定するとともに、同軸をなすように前記第１プーリに連結された外輪と、
円筒状の外周面を備え、前記受容空間に受容され、且つ、前記第２プーリに同軸をなすように連結された内輪と、
前記外輪の内周面に設けられ、前記外周面との間で周方向に沿って径方向の幅が狭くなるくさび隙間を形成するカム面と、
前記カム面と前記外周面との間に配置された円柱状のローラと、
前記ローラを前記くさび隙間に保持する保持器と、を備え、
前記第１プーリが前記第１ワイヤを送り出す方向に回転したときに、前記ローラが前記カム面と前記外周面との間に挟み込まれることによって、前記外輪と前記内輪とが連結され、
前記第１プーリが前記第１ワイヤを巻き取る方向に回転したときに、前記ローラは前記カム面及び前記外周面に対して相対回転可能となり、前記外輪と前記内輪とが相対回転可能となる請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットに設けられる駆動装置であって、特に、ワイヤ駆動型のロボットに用いられる駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボット等に用いられるワイヤ駆動型の多関節マニピュレータが知られている。特許文献１には、従来例として、ワイヤ・プーリ系で構成された関節を複数連結したマニピュレータが開示されている。

【0003】

特許文献１に記載のマニピュレータの各関節は、回転軸と、該回転軸に設けられて自由に回転可能な２個のプーリ（締め込みプーリ及び緩めプーリ）とで構成されている。各締め込みプーリのそれぞれには、締め込みワイヤが一巻きずつ巻かれており、この締め込みワイヤの先端は、指の先端位置に固定され、また、末端はモータ（駆動源）に巻かれている。このようにして、指の先端からモータまでの間が、各締め込みプーリを介して締め込みワイヤで連結されている。

【0004】

各緩めプーリのそれぞれは、締め込みワイヤとは逆方向に巻かれた緩めワイヤによって指の先端からばねまで連結されている。そして、締め込みワイヤをモータで巻き取ることにより、各関節が回転してマニピュレータが曲がるようになっている。緩めワイヤとばねは、曲がったマニピュレータを元の状態に復帰させる際に利用される。

【0005】

ワイヤ・プーリ系において、ワイヤ（ベルト）に適切な張力を付与するためのテンショナが公知である（例えば、特許文献２）。特許文献２のベルトテンショナはトーションばねによってベルトに向かって付勢されたピボットアームを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３―２１１３８３号公報

【文献】特開２００５―５０７０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載されたマニピュレータは、ばねの復元力によって関節が曲がった状態から真直な元の状態に戻されるため、関節が元の状態に戻りきらない虞がある。また、ばねによる復元力によって元に戻るため、マニピュレータの応答性が低いという問題がある。

【0008】

そこで、本発明は、基体に双方向に変位可能に接続された可動体を、一方向に変位させた後、的確かつ迅速に元の位置に戻すことができる駆動装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、基体（２）に対して負の方向と、前記負の方向と逆向きの正の方向とに可動に支持された可動体（３）を、前記負の方向及び前記正の方向それぞれに移動させるための駆動装置（１、１０１）であって、前記可動体が前記負の方向に変位すると弛み、前記可動体が前記正の方向に変位すると引っ張られるように前記可動体に連結された第１ワイヤ（７）と、前記可動体が前記負の方向に変位すると引っ張られ、前記可動体が前記正の方向に変位すると弛むように前記可動体に連結された第２ワイヤ（８）と、前記第１ワイヤが巻き取り及び送り出し可能に巻回された第１プーリ（１４）と、前記第２ワイヤが巻き取り及び送り出し可能に巻回された第２プーリ（１６）と、前記第１プーリを巻き取り方向及び送り出し方向に選択的に回転させる駆動源（５）と、前記第２ワイヤに張力を与える弛み取り機構（４６、１４６）と、前記第２プーリの回転を前記第１プーリに伝達することなく、前記第１ワイヤを巻き取る方向の前記第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達することなく、前記第２プーリを前記第１プーリに対して空転させ、且つ、前記第１ワイヤを送り出す方向の前記第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達するように構成されたトルク伝達機構（２０）と、を有する。

【0010】

この構成によれば、駆動源が第１ワイヤを巻き取る方向に第１プーリを回転させると、第１ワイヤが引っ張られて、可動体が負の方向に変位する。その後、駆動源が第１ワイヤを送り出す方向に第１プーリを回転させると、第２プーリが回転し、第２ワイヤが引っ張られて、可動体が正の方向に変位する。このように、駆動源による駆動によって第２ワイヤが引っ張られて可動体が元の位置に戻されるため、ばねによる復元力によって元の状態に戻す場合に比べて、可動体をより的確かつ迅速に元の位置に戻すことができる。

【0011】

上記構成において、好ましくは、前記第１ワイヤに張力を与える張力付与機構（４８）を含む。

【0012】

この構成によれば、第１ワイヤの弛みが防止できる。これにより、第１ワイヤに加わる張力の発振が防止できる。

【0013】

上記構成において、好ましくは、前記弛み取り機構（４６）は前記第１プーリ及び前記第２プーリの間に設けられ、前記第２プーリを前記第１プーリに対して回転付勢する。

【0014】

この構成によれば、駆動機構の小型化を図ることができる。

【0015】

上記構成において、好ましくは、前記第１プーリ及び前記第２プーリは同軸に配置され、前記弛み取り機構はねじりばねを含む。

【0016】

この構成によれば、弛み取り機構を簡素に構成することができる。

【0017】

上記構成において、好ましくは、前記弛み取り機構（１４６）は、前記第２プーリと前記基体との間に設けられ、前記第２プーリを巻き取り方向に付勢する。

【0018】

この構成によれば、駆動機構を簡素に構成することができる。

【0019】

上記構成において、好ましくは、前記トルク伝達機構は、前記第１プーリに所定値以上のトルクが加えられていないときに、前記第２プーリの回転を許容する。

【0020】

この構成によれば、駆動源が駆動していないときに、弛み取り機構によって、第２プーリを回転させることができる。これにより、第２ワイヤに弛みが生じることや、第２ワイヤに過度な張力が加わることを防止することができる。

【0021】

上記構成において、好ましくは、前記トルク伝達機構は、円柱状の受容空間（３７）を画定するとともに、同軸をなすように前記第１プーリに連結された外輪（２６）と、円筒状の外周面（２８Ｂ）を備え、前記受容空間に受容され、且つ、前記第２プーリに同軸をなすように連結された内輪（２８）と、前記外輪の内周面（２６Ｂ）に設けられ、前記外周面との間で周方向に沿って径方向の幅が狭くなるくさび隙間（４０）を形成するカム面（３９）と、前記カム面と前記外周面との間に配置された円柱状のローラ（３０）と、前記ローラを前記くさび隙間に保持する保持器（３２）と、を備え、前記第１プーリが前記第１ワイヤを送り出す方向に回転したときに、前記ローラが前記カム面と前記外周面との間に挟み込まれることによって、前記外輪と前記内輪とが連結され、前記第１プーリが前記第１ワイヤを巻き取る方向に回転したときに、前記ローラは前記カム面及び前記外周面に対して相対回転可能となり、前記外輪と前記内輪とが相対回転可能となる。

【0022】

この構成によれば、トルク伝達機構を、第１ワイヤを巻き取る方向の第１プーリの回転を第２プーリに伝達することなく、第２プーリを第１プーリに対して空転させ、且つ、第１ワイヤを送り出す方向の第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達するように構成できる。

【発明の効果】

【0023】

このように本発明によれば、基体に双方向に変位可能に接続された可動体を、一方向に変位させた後、的確かつ迅速に元の位置に戻すことができる駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１実施形態に係る駆動装置が設けられたロボットハンドの模式図

【図2】第１実施形態に係る駆動装置のプーリモジュールの斜視図

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図

【図4】図３のＩＶ―ＩＶ断面図

【図5】ロールが（Ａ）ロール逃げ部に位置しているときと、（Ｂ）ローラ噛み込み部に位置しているときの図４の二点鎖線で囲まれた部分の拡大図

【図6】可動リンクが伸展位置にあるときの駆動装置の状態を説明するための模式図

【図7】屈曲側テンショナの縦断面図

【図8】屈曲側テンショナの伸長による屈曲側ワイヤへの張力付与を説明するための説明図

【図9】屈曲側テンショナの伸長による屈曲側ワイヤへの張力付与を説明するための説明図

【図10】可動リンクを伸展位置から屈曲位置に向けて変位させるときの駆動装置の状態を説明するための模式図

【図11】可動リンクを屈曲位置から伸展位置に向けて変位させるときに、屈曲ワイヤに弛みが生じた場合の駆動装置の状態を説明するための模式図

【図12】可動リンクを伸展位置から伸展方向に変位させるときに、屈曲ワイヤに弛みが生じた場合の駆動装置の状態を説明するための模式図

【図13】可動リンクが伸展位置にあるときに、伸展ワイヤが伸びるように塑性変形した場合の駆動装置の状態を説明するための模式図

【図14】第２実施形態に係る駆動装置が設けられたロボットハンドの模式図

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照して、本発明の２つの実施形態について詳細に説明する。

【0026】

＜＜第１実施形態＞＞
本発明に係る駆動装置１は、図１に示すように、所定の方向に延びる基体２と、基体２に対して回転可能に接続された可動リンク３（可動体）とを含むロボットハンドＨに設けられる。本実施形態では、基体２は前腕部分及び掌の一部を形成している。可動リンク３は指の付け根から第１関節までの部分（基節）を構成している。基体２と可動リンク３との接続部分は指の付け根部分に相当する。駆動装置１は可動リンク３を基体２に対して回転駆動させるために用いられる。以下、説明の便宜上、手首部分は伸びた状態に保持されるものとして、基体２の延在方向（前腕及び掌の延びる方向）を前後方向、基体２に対する可動リンク３の回転軸線Ｚの方向を左右方向（横方向）と規定する。

【0027】

駆動装置１は図１に示すように、可動リンク３を基体２の延在方向に沿って前方に延びる伸展位置（図１の二点鎖線参照）から回転軸線Ｚを中心として下方に向かって回転する屈曲位置（図１の実線参照）に回転駆動させることができる。また、駆動装置１は可動リンク３を屈曲位置から伸展位置に、すなわち、回転軸線Ｚを中心として上方に回転駆動させることができる。以下、回転軸線Ｚを中心とする伸展位置から屈曲位置への回転方向を屈曲方向（図１における反時計回り。負の方向ともいう）とし、回転軸線Ｚを中心とする屈曲位置から伸展位置への回転方向を伸展方向（図１における時計回り。正の方向ともいう）とする。図１に示すように、伸展方向は屈曲方向の逆向きであり、可動リンク３は基体２に対して回転軸線Ｚを中心とする双方向に回転可能となっている。

【0028】

このような駆動を行うため、図１及び図２に示すように、駆動装置１は、駆動源５と、プーリモジュール６と、屈曲ワイヤ７（第１ワイヤ）と、伸展ワイヤ８（第２ワイヤ）と、を備える。

【0029】

駆動源５は円柱状の回転軸１０（図３を参照）を有するモータによって構成されている。駆動源５は基体２に結合されて支持されている。駆動源５は回転軸１０をその軸線を中心とした右回り及び左回りのいずれか一方に選択的に回転させる。

【0030】

プーリモジュール６は、図１に示すように、基体２に支持されている。プーリモジュール６は図２に示すように、ハウジング１２と、ハウジング１２に支持された屈曲側プーリ１４（第１プーリ）及び伸展側プーリ１６（第２プーリ）と、カバー部材１８と、屈曲側プーリ１４と伸展側プーリ１６との間のトルク伝達を行うトルク伝達機構２０（図４も参照）とを含む。

【0031】

ハウジング１２は略方形をなす板状部材であり、基体２の左側面に結合されている。ハウジング１２には左右方向に貫通する円形の貫通孔１２Ａが設けられている。本実施形態では、図３に示すように、ハウジング１２の右側面には回転軸１０が貫通孔１２Ａを通過し、左方向に突出するように駆動源５が結合されている。基体２には左右方向に貫通する受容孔２Ａが設けられ、駆動源５が受容孔２Ａに受容されるように、ハウジング１２は基体２に固定されている。駆動源５は、ハウジング１２が基体２の左側面に結合されることによって、ハウジング１２を介して基体２に結合されて支持されている。

【0032】

図２に示すように、屈曲側プーリ１４は有底な円筒状をなしている。図３に示すように、屈曲側プーリ１４は軸線Ｘに沿って円柱状に凹む受容凹部１４Ａを備えている。屈曲側プーリ１４はその軸線Ｘが左右方向に延び、且つ、駆動源５の回転軸１０から離れる方向に向けて開口するように配置されている。本実施形態では、屈曲側プーリ１４は軸線Ｘが駆動源５の回転軸１０の回転軸線に重なるように配置され、その底壁１４Ｂにおいて直接、駆動源５の回転軸１０に連結されている。これにより、屈曲側プーリ１４は軸線Ｘを中心に回転可能にハウジング１２に支持されている。屈曲側プーリ１４の外周面には径方向内側に凹む第１溝部１４Ｃが設けられている。図２に示すように、第１溝部１４Ｃは屈曲側プーリ１４の外周面に沿って周方向全周に渡って延在している。

【0033】

本実施形態では、図３に示すように、屈曲側プーリ１４は駆動源５の回転軸１０に連結されていたが、この態様には限定されない。屈曲側プーリ１４が軸線Ｘを中心として回転可能にハウジング１２に支持され、駆動源５が軸線Ｘを中心として双方向に選択的に屈曲側プーリ１４を回転駆動する態様であればいかなる態様であってもよい。例えば、屈曲側プーリ１４が歯車等を介して駆動源５の回転軸１０に接続されて、駆動源５が軸線Ｘを中心として双方向に選択的に歯車を回転させることによって、屈曲側プーリ１４を双方向に選択的に回転駆動してもよい。本実施形態では、屈曲側プーリ１４のハウジング１２の側の端部外周面と、ハウジング１２の貫通孔１２Ａの内周面との間には、ベアリング２２が設けられている。

【0034】

図２に示すように、伸展側プーリ１６は所定の軸線を中心とする筒状をなしている。図３に示すように、伸展側プーリ１６は円筒状をなす主部１６Ａと、主部１６Ａから同軸をなして突出する円筒状の突出部１６Ｂとを備えている。主部１６Ａの外径は屈曲側プーリ１４の外径と概ね同一であり、伸展側プーリ１６は屈曲側プーリ１４と同軸をなすように配置されている。主部１６Ａの外周面には径方向内側に凹む第２溝部１６Ｃが設けられている。図２に示すように、第２溝部１６Ｃは伸展側プーリ１６の外周面に沿って周方向全周に渡って延在している。

【0035】

図２に示すように、カバー部材１８は屈曲側プーリ１４及び伸展側プーリ１６を左側から覆うように配置されて、ハウジング１２の左側面に締結されている。これにより、カバー部材１８は屈曲側プーリ１４及び伸展側プーリ１６の左方への離脱を防止している。図３に示すように、カバー部材１８の右側面には左方向に円柱状に凹み、伸展側プーリ１６の突出部１６Ｂを受容する凹部１８Ａが設けられている。突出部１６Ｂと凹部１８Ａの内周面との間にはベアリング２４が設けられ、伸展側プーリ１６はハウジング１２（すなわち、可動リンク３）に軸線Ｘを中心とする回転可能に支持されている。

【0036】

トルク伝達機構２０は屈曲側プーリ１４を伸展側プーリ１６に対して周方向一方向回り（図４における反時計回り。以下、順方向）に回転させるべく屈曲側プーリ１４に加わる周方向一方向回りのトルクのみを伸展側プーリ１６に伝達し、両者間のそれ以外のトルクの伝達を行わないように構成されている。トルク伝達機構２０は、屈曲側プーリ１４を伸展側プーリ１６に対して周方向他方向回り（図４における時計回り。以下、逆方向）に回転させるべく屈曲側プーリ１４に加わる周方向他方向回りのトルクの伸展側プーリ１６に伝達しない。更に、トルク伝達機構２０は、伸展側プーリ１６を屈曲側プーリ１４に対して回転させるべく、伸展側プーリ１６に加わるいずれの方向のトルクを屈曲側プーリ１４に伝達しない。すなわち、トルク伝達機構２０は、入力軸（屈曲側プーリ１４）に加わる順方向のトルクのみが出力軸（伸展側プーリ１６）に伝達され、出力軸から入力軸にトルクが伝達されないワンウェイクラッチ（又は、トルクダイオード（登録商標）ともいう）に相当するものである。

【0037】

トルク伝達機構２０の例が図４及び図５に詳細に示されている。但し、図４及び図５に示すトルク伝達機構２０は例示に過ぎず、他の公知の方法によって実現されてもよい。

【0038】

本実施形態では、トルク伝達機構２０は、図４に示すように、外輪２６と、内輪２８と、ローラ３０と、保持器３２と、センタリングばね３４と、スイッチングばね３６とを有している。

【0039】

外輪２６は略円筒状の部材であり、屈曲側プーリ１４と同軸に配置され、屈曲側プーリ１４の受容凹部１４Ａに収容されている。外輪２６は屈曲側プーリ１４に連結され、屈曲側プーリ１４の回転に応じて、軸線Ｘを中心に回転する。第１本実施形態では、屈曲側プーリ１４には受容凹部１４Ａの内周面から径方向外側に凹み、屈曲側プーリ１４の外周面に達する係止孔１４Ｄが設けられている。外輪２６には径方向外側に突出し、係止孔１４Ｄに嵌合する係止突部２６Ａが設けられている。係止孔１４Ｄに係止突部２６Ａが嵌め合うことによって、屈曲側プーリ１４と外輪２６とが一体となって軸線Ｘを中心に回転する。

【0040】

内輪２８もまた略円筒状の部材であり、伸展側プーリ１６と同軸に配置されて、伸展側プーリ１６に連結されている（図３参照）。内輪２８の外径は外輪２６の内径よりも小さく、内輪２８は外輪２６の内孔内部に位置している。換言すれば、外輪２６はその内部に内輪２８を受容する円柱状の受容空間３７を画定し、内輪２８はその受容空間３７に受容されている。

【0041】

図４に示すように、外輪２６の内周面２６Ｂには径外方に凹む複数の凹部３８が設けられている。凹部３８は外輪２６の内周面２６Ｂの周方向複数箇所に設けられている。凹部３８はそれぞれ同形状をなしている。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、凹部３８は周方向一方向（反時計回り。以下、順方向）に向かって内輪２８の外周面２８Ｂから離れるように傾斜するカム面３９によって画定されている。カム面３９と内輪２８の外周面２８Ｂとの間には、周方向他方向（時計回り。以下、逆方向）に向かって径方向の幅が狭くなるくさび隙間４０が形成されている。

【0042】

ローラ３０は円柱状をなしている。ローラ３０はそれぞれ外輪２６の内周面２６Ｂ及び内輪２８の外周面２８Ｂの間に形成されたくさび隙間４０において左右方向に延びるように配置されている。

【0043】

保持器３２は円筒状をなしている。保持器３２は外輪２６の内周面２６Ｂと内輪２８の外周面２８Ｂとの間に配置されている。図４に示すように、保持器３２は外輪２６及び内輪２８と同軸をなしている。保持器３２には、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、左端端部の凹部３８に対応する位置にそれぞれ、軸線方向に凹むポケット３２Ａが形成されている。保持器３２はローラ３０を所定のポケット３２Ａ内に保持する。

【0044】

くさび隙間４０の周方向一方向側（反時計回り側）にはカム面３９と内輪２８の外周面２８Ｂとが十分離れたローラ逃げ部４０Ａが設けられている。図５（Ａ）に示すように、ローラ３０がローラ逃げ部４０Ａに収容されると、ローラ３０は各軸線を中心として回転自在となり、外輪２６と内輪２８とが相対回転自在となる。よって、屈曲側プーリ１４と伸展側プーリ１６とは相対回転自在となる。

【0045】

カム面３９の周方向他方向側にはカム面３９と内輪２８の外周面２８Ｂとが十分近接したローラ噛み込み部４０Ｂが設けられている。図５（Ｂ）に示すように、ローラ３０がローラ噛み込み部４０Ｂに向かって移動し、カム面３９と内輪２８の外周面２８Ｂとの間に噛み込まれると、外輪２６と内輪２８とが連結する。よって、屈曲側プーリ１４及び伸展側プーリ１６が連結する。

【0046】

センタリングばね３４は、図４に示すように、外輪２６（すなわち、屈曲側プーリ１４）と保持器３２とを接続するばねであり、ローラ３０がローラ逃げ部４０Ａに収容されるように付勢する。スイッチングばね３６は保持器３２及びハウジング１２の間に設けられた板バネによって構成され、保持器３２に回転に抗する摺動抵抗を加える。本実施形態では、プーリモジュール６に４つのスイッチングばね３６が設けられているが、図４にはそのうちの１つのみが図示されている。但し、本発明はスイッチングばね３６の数には限定されない。

【0047】

屈曲側プーリ１４にセンタリングばね３４に抗するように周方向一方向（順方向）に向くトルクが加わり、屈曲側プーリ１４が伸展側プーリ１６に対して周方向一方向（順方向）に回転すると、外輪２６が周方向一方向（順方向）に回転する、このとき、スイッチングばね３６によって保持器３２の位置が保持されて、ローラ３０がローラ噛み込み部４０Ｂに噛み込む。これにより、屈曲側プーリ１４が伸展側プーリ１６に連結し、屈曲側プーリ１４に加わるトルクが伸展側プーリ１６に伝達される。

【0048】

屈曲側プーリ１４に加わるトルクが解除されると（すなわち、屈曲側プーリ１４に所定値以上のトルクが加えられていないとき）、センタリングばね３４の付勢力によって、屈曲側プーリ１４と保持器３２とが相対回転し、ローラ３０はローラ逃げ部４０Ａに戻る。これにより、伸展側プーリ１６は屈曲側プーリ１４に対して相対回転可能となり、伸展側プーリ１６の回転が許容される。

【0049】

屈曲側プーリ１４に周方向他方向（逆方向）に向くトルクが加わると、屈曲側プーリ１４が伸展側プーリ１６に対して周方向他方向（逆方向）に回転する。このとき、スイッチングばね３６による摺動抵抗により、保持器３２の位置が保持されて、ローラ３０がローラ逃げ部４０Ａに収容され、左右方向を軸線とする回転可能な状態となる。これにより、屈曲側プーリ１４が伸展側プーリ１６に対して相対回転自在となり、屈曲側プーリ１４の周方向他方向（逆方向）回りのトルクの伸展側プーリ１６への伝達が防止される。

【0050】

伸展側プーリ１６（すなわち、内輪２８）に周方向一方向又は周方向他方向のいずれかに向くトルクが加わった場合には、スイッチングばね３６によって保持器３２の位置が保持され、ローラ３０は左右方向を軸線とする回転可能にローラ逃げ部４０Ａに収容された状態に維持される。そのため、伸展側プーリ１６に加わるトルクの屈曲側プーリ１４への伝達が防止される。

【0051】

図１に示すように、屈曲ワイヤ７は線状部材によって構成されている。屈曲ワイヤ７（第１ワイヤ）は一端側において、可動リンク３が屈曲方向（負の方向）に変位すると弛み、可動リンク３が伸展方向（正の方向）に変位すると引っ張られるように可動リンク３に連結されている。屈曲ワイヤ７は他端側において、巻き取り及び送り出し可能に屈曲側プーリ１４に巻回されて、屈曲側プーリ１４に固定されている。

【0052】

伸展ワイヤ８は線状部材によって構成されている。伸展ワイヤ８（第２ワイヤ）は一端側において、可動リンク３が屈曲方向（負の方向）に変位すると引っ張られ、可動リンク３が伸展方向（正の方向）に変位すると弛むように可動リンク３に連結されている。伸展ワイヤ８は他端側において巻き取り及び送り出し可能に伸展側プーリ１６に巻回されて、伸展側プーリ１６に固定されている。

【0053】

屈曲ワイヤ７の可動リンク３への固定位置Ｐ１は、伸展ワイヤ８の可動リンク３への固定位置Ｐ２に比べて、可動リンク３の回転軸線Ｚを中心として周方向に見て屈曲方向の側に位置している。

【0054】

トルク伝達機構２０の順方向は屈曲側プーリ１４の屈曲ワイヤ７を送り出す方向に設定されている。換言すれば、トルク伝達機構２０は屈曲側プーリ１４の屈曲ワイヤ７を送り出す方向のトルクを伸展側プーリ１６に伝達し、伸展ワイヤ８を巻き取る方向に伸展側プーリ１６を回転させる。トルク伝達機構２０は屈曲側プーリ１４の屈曲ワイヤ７を巻き取る方向のトルクを伸展側プーリ１６に伝達せず、また、伸展側プーリ１６を回転させる方向のトルクを屈曲側プーリ１４に伝達しない。

【0055】

屈曲側プーリ１４が屈曲ワイヤ７を巻き取る方向（以下、巻き取り方向）に回転し、屈曲ワイヤ７が引っ張られると、可動リンク３は基体２に対して屈曲方向に回転する。これにより、伸展ワイヤ８もまた、可動リンク３によって引っ張られる。一方、伸展側プーリ１６が伸展ワイヤ８を巻き取る方向に回転し、伸展ワイヤ８が引っ張られると、可動リンク３は基体２に対して伸展方向に回転する。これにより、屈曲ワイヤ７もまた、可動リンク３によって引っ張られる。

【0056】

図６に示すように、伸展ワイヤ８には伸展側テンショナ４６（弛み取り機構）が設けられている。伸展側テンショナ４６は、伸展ワイヤ８を巻き取る方向に伸展側プーリ１６を回転付勢する付勢装置であり、伸展ワイヤ８の弛みを除去する。本実施形態では、図３に示すように、伸展側テンショナ４６は一端において屈曲側プーリ１４に、他端において伸展側プーリ１６にそれぞれ掛け止めされたねじりばねによって構成されている。このように、屈曲側プーリ１４及び伸展側プーリ１６が同軸をなすように配置されているため、伸展側テンショナ４６は両者の間に設けられたねじりばねによって簡素に構成することが可能である。伸展側テンショナ４６は屈曲側プーリ１４と伸展側プーリ１６との間に設けられた差動テンショナに相当する。伸展側テンショナ４６はそのストロークによらず、伸展ワイヤ８に概ね一定の引き戻し力（張力）を加えるとよい。

【0057】

本実施形態では、可動リンク３が伸展位置にあるときにも、伸展側テンショナ４６は伸展側プーリ１６を回転させ、伸展ワイヤ８に張力を付与するよい。可動リンク３が伸展位置にあるときにも、伸展側テンショナ４６は自然長よりも長く、伸展側プーリ１６を巻き取り方向に付勢している。

【0058】

図１に示すように、屈曲ワイヤ７には屈曲側テンショナ４８（張力付与機構）が設けられている。屈曲側テンショナ４８は屈曲ワイヤ７に弛みが生じたときに、屈曲ワイヤ７が通過すべき部分の形状を変更して、屈曲ワイヤ７に張りを持たせる装置である。

【0059】

本実施形態では、図１に示すように、屈曲ワイヤ７にはケーシング５０が設けられている。ケーシング５０は２種類のチューブ５０Ａ、５０Ｂからなる。チューブ５０Ａ、５０Ｂはそれぞれ円筒状をなしている。チューブ５０Ａ、５０Ｂは交互に列をなして並ぶように配置されている。屈曲ワイヤ７はそれぞれのチューブ５０Ａ、５０Ｂの内部を通過している。屈曲側テンショナ４８は筒状をなす部材であり、隣接するチューブ５０Ａの間に配置されている。屈曲ワイヤ７は屈曲側テンショナ４８の内部を通過している。

【0060】

図７に示すように、屈曲側テンショナ４８は、有底な円筒状の第１円筒部材４８Ａと、有底な円筒状の第２円筒部材４８Ｂと、圧縮コイルばね４８Ｃとを備えている。第１円筒部材４８Ａは開口側から第２円筒部材４８Ｂの内孔に挿入されている。圧縮コイルばね４８Ｃは、第２円筒部材４８Ｂの内部に収容され、第１円筒部材４８Ａと第２円筒部材４８Ｂとを互いに離反する方向に付勢している。第１円筒部材４８Ａ及び第２円筒部材４８Ｂの底壁にはそれぞれ屈曲ワイヤ７を挿通させるための貫通孔が設けられている。屈曲ワイヤ７は第１円筒部材４８Ａ、第２円筒部材４８Ｂ及び圧縮コイルばね４８Ｃの内部を通過している。

【0061】

ケーシング５０の可動リンク３側の端部と屈曲側プーリ１４の側の端部とはそれぞれ基体２に固定具５０Ｃによって固定されている。図６に示すように、屈曲ワイヤ７に張力が加わっているときには、圧縮コイルばね４８Ｃは可動リンク３側の端部と屈曲側プーリ１４の側の端部によって圧縮されている。屈曲ワイヤ７に弛みが生じると、圧縮コイルばね４８Ｃが伸びる。これにより、図８に示すように、屈曲ワイヤ７に張力が加わっているときに比べて、屈曲ワイヤ７が通過すべき部分の長さ（経路長）が長くなるようにケーシング５０が屈曲変形し、屈曲ワイヤ７に張りが生じ、張力が付与される。

【0062】

本実施形態では、伸展ワイヤ８もまた一部においてケーシング５２に収容されている。

【0063】

次に、このように構成した駆動装置１の動作について説明する。

【0064】

図６には可動リンク３が伸展位置にあるときの模式図が示されている。可動リンク３が伸展位置にあるときに、駆動源５が屈曲側プーリ１４を巻き取り方向（時計回り）に回転させると、屈曲側プーリ１４に接続された屈曲ワイヤ７が巻き取られ、屈曲ワイヤ７が引っ張られる。これにより、図９に示すように、可動リンク３が図１及び図７に示す屈曲方向（反時計回り）に回転し、屈曲位置となる。このとき、屈曲側プーリ１４は駆動源５によって巻き取り方向に回転され、且つ、送り出し方向が順方向に設定されているため、トルク伝達機構２０によって屈曲側プーリ１４のトルクが伸展側プーリ１６に伝達されない。

【0065】

可動リンク３が屈曲方向に回転すると、伸展ワイヤ８は可動リンク３によって引っ張られて、伸展側プーリ１６は送り出し方向に(時計回り)に回転する。すなわち、屈曲側プーリ１４は駆動源５の駆動力によって能動的に回転するのに対して、伸展側プーリ１６は伸展ワイヤ８に引っ張られて、従動的に回転する。このとき、伸展側テンショナ４６は、伸展側プーリ１６の送り出し方向の回転に抗するように付勢し、伸展ワイヤ８に弛みが発生するのを防止するとともに、伸展ワイヤ８を張った状態に維持する。

【0066】

可動リンク３が屈曲位置にあるときに、駆動源５が屈曲側プーリ１４を送り出し方向に回転させると、送り出し方向は順方向に相当するため、トルク伝達機構２０を介して駆動源５から屈曲側プーリ１４に加えられたトルクが伸展側プーリ１６に伝達される。これにより、図１０に示すように、伸展側プーリ１６は巻き取り方向に回転し、伸展ワイヤ８を巻き取る。これにより、可動リンク３は伸展方向に回転し、図９に示す伸展位置となる。

【0067】

可動リンク３の伸展方向への回転によって、屈曲ワイヤ７の可動リンク３側の端部が可動リンク３の伸展によって引っ張られる。また、屈曲側プーリ１４は駆動源５によって送り出し方向に回転しているため、屈曲ワイヤ７が屈曲側プーリ１４から可動リンク３側に向けて送り出される。送り出される量が多くなると、屈曲ワイヤ７に弛みが生じる虞がある。

【0068】

屈曲ワイヤ７に弛みが生じると、図１１に示すように、屈曲側テンショナ４８が伸びて、ケーシング５０が変形し、屈曲ワイヤ７の通過すべき経路の長さが長くなる。これにより、屈曲ワイヤ７が張った状態（張力が加わった状態）に維持される。

【0069】

本実施形態では、可動リンク３が伸展位置にあるときに、駆動源５が屈曲側プーリ１４を送り出し方向に回転させると、トルク伝達機構２０を介して駆動源５から屈曲側プーリ１４に加えられたトルクが伸展側プーリ１６に伝達される。これにより、図１２に示すように、伸展側プーリ１６は巻き取り方向に回転し、伸展ワイヤ８を巻き取る。すなわち、屈曲側プーリ１４及び伸展側プーリ１６は共に駆動源５からの駆動力によって能動的に回転する。これにより、可動リンク３はより伸展方向に回転する。このとき、可動リンク３に瞬時的に加わる荷重等によって、屈曲ワイヤ７に瞬時的な伸長（弾性伸び）が生じた場合には、屈曲側テンショナ４８が伸長し、屈曲ワイヤ７が張った状態（張力が加わった状態）に維持される。

【0070】

次に、このように構成した駆動装置１の効果について説明する。

【0071】

屈曲側プーリ１４が巻き取り方向に回転した後、屈曲側プーリ１４を送り出し方向に回転すると、トルク伝達機構２０によって伸展側プーリ１６に巻き取り方向に回転するようにトルクが加わる。これにより、伸展ワイヤ８が駆動源５によって発生するトルクによって回転する伸展側プーリ１６によって巻き取られる。そのため、付勢力によって伸展ワイヤ８を引っ張って、可動リンク３を伸展位置に戻す場合に比べて、可動リンク３がより迅速かつ的確に伸展位置に戻る。

【0072】

本実施形態では、屈曲ワイヤ７に屈曲側テンショナ４８が設けられているため、屈曲ワイヤ７の弾性伸びによる弛みが防止される。これにより、ワイヤ伝達駆動系の伝達剛性を高めることができるため、張力の発振等の不安定性を抑えることができる。

【0073】

駆動源５が停止し、屈曲側プーリ１４に巻き取り方向及び送り出し方向のいずれの方向のトルクが加わっていないときには、センタリングばね３４の付勢力によって、屈曲側プーリ１４と保持器３２とが相対回転し、ローラ３０はローラ逃げ部４０Ａに戻る。これにより、伸展側プーリ１６は屈曲側プーリ１４に対しての相対回転が許容される。

【0074】

このとき、伸展側テンショナ４６は伸展ワイヤ８を伸ばすように、伸展側プーリ１６を回転付勢している。そのため、伸展ワイヤ８が疲労伸びなどによって塑性変形し、その全長が変化した場合であっても、図１３に示すように、伸展側テンショナ４６の付勢力によって伸展側プーリ１６が回転し、伸展ワイヤ８に生じる弛みを抑えることができる。これにより、ワイヤ伝達駆動系の伝達剛性を高めることができるため、張力の発振等の不安定性を抑えることができ、疲労伸びなどによる制御性の低下を防止することができる。

【0075】

トルク伝達機構２０を、屈曲側プーリ１４が送り出し方向に回転したときに、伸展側プーリ１６と屈曲側プーリ１４を連結させるロックタイプのワンウェイクラッチによって構成することも考えられる。この場合には、伸展側プーリ１６に巻き取り方向のトルクが加わったときにも、伸展側プーリ１６と屈曲側プーリ１４とが連結（ロック）される。可動リンク３が屈曲位置から伸展位置に戻るときには、屈曲側テンショナ４８の伸長により、屈曲ワイヤ７及び伸展ワイヤ８の塑性伸びや弾性変形による伸長が吸収される。そこで、屈曲側テンショナ４８を伸長した状態から元の状態に戻すため、駆動源５により、屈曲側プーリ１４を巻き取り方向に回転させ、屈曲ワイヤ７を巻き戻す場合がある。これにより、伸展ワイヤ８が可動リンク３により引っ張られて、過度な張力が加わることがある。

【0076】

そこで、本発明では、駆動源５が停止し、屈曲側プーリ１４に巻き取り方向及び送り出し方向のいずれの方向のトルクが加わっていないときには、伸展側プーリ１６が屈曲側プーリ１４に対して相対回転自在となっている。これにより、伸展側テンショナ４６の付勢力によって伸展側プーリ１６が回転し、伸展ワイヤ８に過度な張力が加わることが防止できる。また、伸展側プーリ１６は、逆向きにも回転自在であるため、弛みが生じることも防止される。よって、伸展ワイヤ８を適度に張った状態（すなわち、適度に張力が付与された状態）に維持することが可能である。

【0077】

＜＜第２実施形態＞＞
第２実施形態に係る駆動装置１０１は、伸展側テンショナ１４６の構成が第１実施形態と異なり、他の構成は第１実施形態と同様であるため、他の構成については説明を省略する。

【0078】

第２実施形態においても、伸展側テンショナ１４６は伸展ワイヤ８を巻き取るように伸展側プーリ１６を付勢する付勢装置である。但し、伸展側テンショナ１４６は、図１４に示すように、一端において伸展側プーリ１６に、他端においてハウジング１２に固定された付勢装置（ばね）によって構成されている。

【0079】

このように構成した駆動装置１０１の効果について説明する。伸展側テンショナ１４６は第１実施形態と同様に、伸展側プーリ１６を伸展ワイヤ８が引っ張られる方向（すなわち、図１４の反時計回り）に回転付勢する。そのため、伸展ワイヤ８を適度に張った状態に保つことができる。

【0080】

第２実施形態の駆動装置１０１は、伸展側テンショナ１４６を、伸展側プーリ１６を伸展ワイヤ８が引っ張る方向に付勢するように簡素に構成することができる。一方、上記第１実施形態では、伸展側テンショナ１４６は屈曲側プーリ１４及び前記伸展側プーリ１６の間に設けられ、伸展側プーリ１６を屈曲側プーリ１４に対して回転付勢する。このように、伸展側テンショナ１４６の一端をハウジング１２や基体２に固定する必要がなく、屈曲側プーリ１４と伸展側プーリ１６との間に収容することができるため、駆動装置１０１の小型化を図ることができる。

【0081】

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。また、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、所定の手順など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更することができる。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

【0082】

上記実施形態に記載したトルク伝達機構２０は一例に過ぎない。屈曲側プーリ１４から伸展側プーリ１６に順方向のトルクのみが伝えられ、屈曲側プーリ１４から伸展側プーリ１６への逆方向のトルクと、伸展側プーリ１６から屈曲側プーリ１４へのトルクとの伝達が禁止される態様であれば、トルク伝達機構２０はいかなる態様のものであってもよい。

【0083】

上記実施形態の駆動装置１、１０１は、伸展側テンショナ４６、１４６と屈曲側テンショナ４８とを備えていたが、屈曲側テンショナ４８は必須ではなく、省略されてもよい。

【0084】

上記実施形態では駆動装置１、１０１がロボットハンドＨに適用された例について記載したが、この態様には限定されない。駆動装置１、１０１は、基体２と、基体２に直線又は曲線に沿った双方向（正の方向、負の方向）とに変位可能に連結された可動体を駆動させるために用いられてもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ ：第１実施形態に係る駆動装置
２ ：基体
３ ：可動リンク（可動体）
５ ：駆動源
６ ：プーリモジュール
７ ：屈曲ワイヤ（第１ワイヤ）
８ ：伸展ワイヤ（第２ワイヤ）
１４ ：屈曲側プーリ（第１プーリ）
１６ ：伸展側プーリ（第２プーリ）
２０ ：トルク伝達機構
２６ ：外輪
２６Ｂ ：内周面
２８ ：内輪
２８Ｂ ：外周面
３０ ：ローラ
３２ ：保持器
３７ ：受容空間
３９ ：カム面
４０ ：くさび隙間
４６ ：伸展側テンショナ（弛み取り機構）
４８ ：屈曲側テンショナ（張力付与機構）
１０１ ：第２実施形態に係る駆動装置
１４６ ：伸展側テンショナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】