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回動機構

国内特許コード P120007893
整理番号 S2011-0312
掲載日 2012年9月5日
出願番号 特願2011-021474
公開番号 特開2012-161846
登録番号 特許第5937783号
出願日 平成23年2月3日(2011.2.3)
公開日 平成24年8月30日(2012.8.30)
登録日 平成28年5月20日(2016.5.20)
発明者
  • 森田 寿郎
  • 山田 泰之
出願人
  • 学校法人慶應義塾
発明の名称 回動機構
発明の概要 【課題】 任意の方向に任意の大きさの重力を加えることと同等になるように、作動リンクに付勢力を与えることで、作動リンクがいかなる作業姿勢であっても安定姿勢となる回動機構を提供する。
【解決手段】 回動機構1は、鉛直方向上方に延びる鉛直支持部材3と、鉛直支持部材3に回動可能に支持されると共に、鉛直支持部材3に対して所定の角度に設定可能な傾斜支持部材5と、鉛直支持部材3に回動可能に支持される作動リンク6と、傾斜支持部材5と作動リンク6とを連結する弾性部14を含む連結部10と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


物資運搬作業、土木作業、組み付け作業等では、垂直平面内で回動する作動リンクを備えた機器が広く利用されている。これらの機器の作動リンクは、水平ないし斜め上方に向けられて使用されることが多い。しかしながら、作動リンクは重力によって常に鉛直下向きの姿勢へと付勢されているので、動力を切断した場合には作動リンクが鉛直下向きの安定姿勢を目指して落下する。このため、作動リンクには常に重力にさからった駆動力を加える必要がある。駆動力を発生させる方法としては、目標の作業姿勢にサーボ機構を用いて安定化させるのが一般的であるが、作業姿勢によって作業精度や駆動効率が低下することがある。そこで、ばねやリンク機構を用いて機構的に任意の作業姿勢に安定化させて、作業精度や駆動効率を向上する技術が用いられている(特許文献1参照)。

産業上の利用分野


本発明は、例えば、マニピュレータ、荷役機械、建設機械、ロボットアーム、ヒューマノイド等に用いる回動機構に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
鉛直方向上方に延びる鉛直支持部材と、
前記鉛直支持部材に回動可能に支持されると共に、前記鉛直支持部材に対して所定の角度に設定可能な傾斜支持部材と、
前記鉛直支持部材に回動可能に支持される作動リンクと、
前記傾斜支持部材と前記作動リンクとを連結する弾性部を含む連結部と、
を有し、
以下の式(1)乃至式(5)を満足することを特徴とする回動機構。
【数1】


ただし、
kは、前記弾性部の弾性率、
mは、前記作動リンクの重心位置にかかる質量、
gは、前記作動リンクの重心位置の重力加速度、
lは、前記傾斜支持部材が前記鉛直支持部材に支持される点を中心とし、前記中心から前記重心位置までの距離、
pは、前記傾斜支持部材が前記鉛直支持部材に支持される点を中心とし、前記中心から前記作動リンクと前記連結部とを連結する作用点までの距離、
hは、前記傾斜支持部材が前記鉛直支持部材に支持される点を中心とし、前記中心から前記傾斜支持部材が前記連結部を支持する基点までの距離、
θ1は、前記傾斜支持部材の前記鉛直支持部材に対する角度、
αは、補償倍率、
βは、水平面に対する前記作動リンクの角度、
γは、仮想重力
である。

【請求項2】
前記弾性部は、バネを含むことを特徴とする請求項に記載の回動機構。

【請求項3】
前記連結部は、
一方を前記基点に支持され、他方を前記バネの一方に連結されるワイヤと、
前記バネの他方を前記作動リンクに取り付ける取付部と、
前記作動リンクに支持され、前記作用点を含む前記ワイヤの引張方向を変換する方向変換部材と、
を有することを特徴とする請求項に記載の回動機構。

【請求項4】
前記連結部は、
一方を前記作動リンクに回動可能に支持され、他方を前記バネの一方と連結される連結アームと、
前記バネの他方と連結され、前記基点で前記傾斜支持部材に回動可能に支持されると共に前記連結アームを摺動可能に支持するスライダと、
を有することを特徴とする請求項に記載の回動機構。

【請求項5】
前記連結部は、
一方を前記傾斜支持部材に回動可能に支持され、他方を前記バネの一方と連結される連結アームと、
前記バネの他方と連結され、前記作用点で前記作動リンクに回動可能に支持されると共に前記連結アームを摺動可能に支持するスライダと、
を有することを特徴とする請求項に記載の回動機構。

【請求項6】
前記弾性部は、流体を含むことを特徴とする請求項に記載の回動機構。

【請求項7】
前記連結部は、
前記傾斜支持部材に回動可能に支持される作動シリンダと、
一方に前記作動シリンダ内を摺動する作動ピストンを有し、他方で前記作動リンクに回動可能に支持される作動ロッドと、
一方で流体で満たされた前記作動シリンダの一方の作動シリンダ室と連結される作動用管路と、
前記作動シリンダ室とは断面積が異なり前記作動用管路の他方と連結される流体で満たされた一方の補償シリンダ室を有する補償シリンダと、
一方に前記補償シリンダ内を摺動する補償ピストンを有する補償ロッドと、
前記補償ロッドの他方を支持すると共に、前記バネの一方を支持する可動部と、
前記補償シリンダを支持すると共に、前記バネの他方を支持する固定部と、
を有することを特徴とする請求項に記載の回動機構。

【請求項8】
前記連結部は、
一方で前記他方の作動シリンダ室と連結される第1駆動用管路と、
一方で前記他方の補償シリンダ室と連結される第2駆動用管路と、
前記第1駆動用管路の他方と前記第2駆動用管路の他方と接続される駆動用流体回路と、
を有することを特徴とする請求項に記載の回動機構。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011021474thum.jpg
出願権利状態 登録
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