JP2013056419A - サーボ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直列に接続することを可能にし、かつ配線の複雑度および構造を組み立てる際の難度を低減可能なサーボ装置を提供する。
【解決手段】サーボ１０およびコネクタ７０を備える。サーボ１０は、ハウジング、駆動部、メス接続部およびオス接続部を備える。駆動部は、ハウジング内に装着され、出力軸を有する。メス接続部はハウジング内に装着され、メスサーボ端子を有し、サーボメス端子は駆動部の出力軸に接続され、出力軸に駆動され回転可能である。オス接続部はハウジング内に装着され、オス接続部とメス接続部とは駆動部の向かい合う両側に位置付けられ、かつ電気的に接続される。コネクタ７０は、固定座と、固定座に装着されたオス伝動部と、固定座に装着されたメス伝動部とを備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ロボット用サーボ装置に関し、詳しくは互いに直列に接続可能なサーボ、および、これに用いられるコネクタに関するものである。

ＲＣサーボは、主にラジコン玩具の角度定位制御、例えばラジコン船の船舵またはセイルの角度、ラジコンカーの方向舵、ラジコン飛行機の昇降舵または補助翼などに応用されている。特にこの数年、ロボット製品において数多くのＲＣサーボの組み合わせによる設計は見掛けられるようになっている。

従来の設計を採用する場合、二つのサーボの間をケーブルによって接続し、かつ数多くのねじによって固定する必要がある。このような直列固定方式は配線の複雑度が高いだけでなく、構造を組み立てる際の難度を増大させ、ロボット製品の設計を制限するという事態を招く。

本発明の主な目的は、直列に接続することを可能にし、かつ配線の複雑度および構造を組み立てる際の難度を低減可能なサーボ装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、二つのサーボを平行に配置し、かつ逆方向に回転させることを可能にするサーボ装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明によるサーボ装置はサーボおよびコネクタを備える。サーボは、ハウジング、駆動部、メス接続部およびオス接続部を備える。駆動部は、ハウジング内に装着され、出力軸を有する。メス接続部はハウジング内に装着され、メスサーボ端子を有し、サーボメス端子は駆動部の出力軸に接続され、出力軸に駆動され回転可能である。オス接続部はハウジング内に装着され、オス接続部とメス接続部とは駆動部の向かい合う両側に位置付けられ、かつ電気的に接続される。オス接続部はサーボオス端子を有し、サーボオス端子とメス接続部のサーボメス端子とは互いに対応し、かつ別の一つのサーボのメス接続部のサーボメス端子の接続に用いられる。
ハウジングは、放熱カバーおよび二つのキャップを有し、二つのキャップがそれぞれ放熱カバーの両端に固定されかつオス接続部およびメス接続部に被さる。
オス接続部に被さるキャップは内周面に突出部を有し、サーボメス端子は外周面にキャップの突出部に対応する陥没溝を有する。
オス接続部は、駆動部を制御するための回路板を有し、回路板はサーボオス端子の配置に用いられ、メス接続部のサーボメス端子に電気的に接続される。サーボとコネクタとは脱着可能である。

一つのサーボのサーボオス端子およびサーボメス端子をそれぞれ別のサーボのサーボメス端子およびサーボオス端子に接続することによって、複数のサーボの直列接続および電気的接続を完成させ、配線および組み立ての過程を簡単化することが可能なだけでなく、様々なロボット製品の需要に対応することが可能である。

上述の目的を達成するために、本発明によるコネクタは、固定座と、固定座に装着されたオス伝動部と、固定座に装着されたメス伝動部とを備える。オス伝動部は第一歯車およびコネクタオス端子を有し、コネクタオス端子は第一歯車に接続され、上述したサーボのサーボメス端子との接続に用いられる。メス伝動部は第二歯車およびコネクタメス端子を有し、第二歯車は第一歯車と噛み合い、コネクタメス端子は第二歯車に接続され、上述したサーボのサーボオス端子との接続に用いられる。

上述したことにより、コネクタオス端子は一つの上述したサーボのサーボメス端子の駆動を受けて回転すると同時に第一歯車を回転させることが可能である。第一歯車は第二歯車を連動させる。コネクタメス端子は第二歯車の回転によって接続した別の一つの上述したサーボのサーボオス端子とともに別の一つのサーボを逆方向に回転させる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態を別の方向から見た状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による二つのサーボが組み立てられた後の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の使用に応じるコネクタを示す斜視図である。 本発明の一実施形態の使用に応じるコネクタを別の方向からを見た状態を示す斜視図である。 図６の分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるサーボとコネクタとが組み立てられた後の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の使用に応じるコネクタを示す斜視図である。 図９の一部分を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による二つのサーボとコネクタとが組み立てられた後の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるサーボと二つのコネクタとが組み立てられた後の状態を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態によるサーボ装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるサーボ装置は、図１１に示すように、サーボ１０およびコネクタ７０を備える。
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態によるサーボ１０は、ハウジング２０、駆動部３０、メス接続部３６およびオス接続部３８を備える。

ハウジング２０は、放熱カバー２２および二つのキャップ２４、２６を有する。二つのキャップ２４、２６はそれぞれ放熱カバー２２の両端に固定される。図３に示すように、キャップ２４は内周面に突出部２４２を有する。

駆動部３０は、ハウジング２０内に装着され、放熱カバー２２によって覆われ、かつモーター３２と、モーター３２に接続される減速歯車３４とを有する。モーター３２は出力軸３２２を有する。

メス接続部３６は、ハウジング２０内に装着され、キャップ２６によって覆われ、かつ可変抵抗器３６２およびメス端子３６４を有する。可変抵抗器３６２はモーター３２の出力軸３２２を貫通させる。メス端子３６４は可変抵抗器３６２に配置され、かつ可変抵抗器３６２に電気的に接続され、モーター３２の出力軸３２２に接続されるため、出力軸３２２の駆動を受けて回転することが可能である。メス端子３６４は外周面に突出部２４２に対応する陥没溝３６６を有する。

オス接続部３８は、ハウジング２０内に装着され、キャップ２４によって覆われる。オス接続部３８とメス接続部３６とは駆動部３０の向かい合う両側に位置付けられる。オス接続部３８は回路板３８２およびオス端子３８４を有する。回路板３８２はメス接続部３６の電気的接続に用いられ、オス端子３８４は回路板３８２に配置され、メス端子３６４に対応する。

以上は本実施形態によるサーボ１０の詳細な構造についての説明である。続いて本実施形態の使用過程および特徴について説明する。

図１から図４に示すように、二つのサーボ１０ａ、１０ｂを接続する際、まず一つのサーボ１０ａの突出部２４２と別の一つのサーボ１０ｂの陥没溝３６６とを互いに対応させ、そののち二つのサーボ１０ａ、１０ｂのオス端子３８４とメス端子３６４とを互いに接続させる。続いてサーボ１０ｂのモーター３２はメス端子３６４を回転させる際、別の一つのサーボ１０ａのオス端子３８４との接続関係によってサーボ１０ａを回転させることが可能である。上述した通り、本実施形態によるサーボ１０は別の部品を必要とせず、二つ以上の直列接続を達成することが可能なだけでなく、直列接続の同時に構造、信号および電力の接続を完成させることが可能であるため、本実施形態によるサーボ１０は配線の複雑度および構造を組み立てる際の難度を確実に低減し、かつロボット製品に適用する際に生じた悩ましさを大幅に減少させることが可能となる。

本実施形態は、様々なロボット製品上の各部位関節の需要、例えば肩部または肘部などの部位に応じ、サーボ１０の接続方式に変化を加えるため、前述したサーボ１０の使用に応じる二つのコネクタ７０を提供する。

図５に示すように、本実施形態の比較例によるコネクタ４０は、メス垂直伝動部５０およびオス垂直伝動部６０を有する垂直回転コネクタである。

図６および図７に示すように、メス垂直伝動部５０は第一座体５２およびメス端子５４を有する。第一座体５２は基板５２２および二つの向かい合う側板５２４、５２６を有する。基板５２２は一つの側面がメス端子５４に接続されるため、第一座体５２はメス端子５４を同調作動させることが可能である。二つの側板５２４、５２６はそれぞれ基板５２２の側面に接続される。一つの側板５２４は内側に枢軸５６を有し、別の一つの側板５２６は内側に嵌合溝５８を有する。メス端子５４は上述したサーボ１０のオス端子３８４の接続に用いられ、かつ外周面に陥没溝５４２を有する。上述したサーボ１０の突出部２４２は陥没溝５４２に差し込まれる。

図５および図７に示すように、オス垂直伝動部６０は、第二座体６２、オス端子６４および伝動ユニット６６を有する。第二座体６２は二つの向かい合う穿孔６２２を有し、一つの穿孔６２２は第一座体５２の側板５２４の枢軸５６に被さり、別の一つの穿孔６２２は第一座体５２の側板５２６の嵌合溝５８に対応するため、第一座体５２と第二座体６２とは互いに対応し、回転することが可能である。オス端子６４は回転可能なように第二座体６２内に配置され、上述したサーボ１０のメス端子３６４の接続に用いられ、かつ突出部６４２を有する。突出部６４２は前述したサーボ１０のメス端子３６４の陥没溝３６６に差し込まれる。伝動ユニット６６は第二座体６２内に装着され、伝動歯車６７および冠状歯車６８を有する。伝動歯車６７はオス端子６４に接続されるため、伝動歯車６７とオス端子６４とは同調回転することが可能である。冠状歯車６８は軸部６８２と歯部６８４を有する。軸部６８２は第二座体６２の穿孔６２２を貫通して第一座体５２の嵌合溝５８内に嵌合され、歯部６８４は伝動歯車６７と噛み合うため、冠状歯車６８は伝動歯車６７の伝動を受けて回転すると同時に第一座体５２を垂直方向に回転させることが可能である。

図１、図２、図５および図７に示すように、コネクタ４０と上述した二つのサーボ１０とを連結する際、メス垂直伝動部５０のメス端子５４に一つのサーボ１０のオス端子３８４を差し込み、そののちオス垂直伝動部６０のオス端子６４に別の一つのサーボ１０のメス端子３６４を差し込む。続いてサーボ１０のモーター３２を起動してメス端子３６４を回転させる。このときサーボ１０のメス端子３６４はオス垂直伝動部６０のオス端子６４との接続関係によってオス垂直伝動部６０のオス端子６４を回転させる。オス垂直伝動部６０のオス端子６４が回転する際、伝動歯車６７はオス端子６４とともに同調回転すると同時に冠状歯車６８を回転させる。第一座体５２は冠状歯車６８とともに同調回転し、かつ回転過程においてメス垂直伝動部５０のメス端子５４とサーボ１０のオス端子３８４との接続関係によって図８に示すように二つのサーボ１０を互いに対応させ、垂直方向に回転させることが可能である。

図９および図１０に示すように、本実施形態によるコネクタ７０は、固定座７２、オス平行伝動部７４およびメス平行伝動部７６を有する平行回転コネクタである。

オス平行伝動部７４は、固定座７２内に装着され、第一歯車７４２およびオス端子７４４を有する。オス端子７４４は第一歯車７４２に接続され、上述したサーボ１０のメス端子３６４の接続に用いられる。オス端子７４４は突出部７４６を有する。突出部７４６は上述したサーボ１０のメス端子３６４の陥没溝内３６６に差し込まれる。

メス平行伝動部７６は、オス平行伝動部７４と並列するように固定座７２に装着され、かつ第二歯車７６２およびメス端子７６４を有する。第二歯車７６２は第一歯車７４２と噛み合い、メス端子７６４は第二歯車７６２に接続され、上述したサーボ１０のオス端子３８４の接続に用いられる。メス端子７６４は陥没溝７６６を有する。上述したサーボ１０の突出部２４２は陥没溝７６６に差し込まれる。

図１、図２、図９および図１０に示すように、コネクタ７０と上述した二つのサーボ１０とを連結する際、メス平行伝動部７６のメス端子７６４に一つのサーボ１０のオス端子３８４を差し込み、そののちオス平行伝動部７４のオス端子７４４に別の一つのサーボ１０のメス端子３６４を差し込む。続いてサーボ１０のモーター３２の駆動によってメス端子３６４を回転させる。このときサーボ１０のメス端子３６４はオス平行伝動部７４のオス端子７４４との接続関係によってオス平行伝動部７４のオス端子７４４を回転させる。オス平行伝動部７４のオス端子７４４が回転する際、第一歯車７４２はオス端子７４４とともに同調回転すると同時に第二歯車７６２を回転させる。このときメス平行伝動部７６のメス端子７６４は第二歯車７６２に伴って回転し、かつ回転過程においてサーボ１０のオス端子３８４との接続関係によって二つのサーボ１０を逆方向に回転させることが可能である。

上述した通り、本実施形態では、設計された部位の需要に応じて本実施形態によるサーボを別々に平行回転コネクタと結合させることによって設計上の変化を増加させることが可能なだけでなく、三者を結合させて図１２に示したアームを構成することが可能である。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０ ・・・サーボ、
２０ ・・・ハウジング、
２２ ・・・放熱カバー、
２４ ・・・キャップ、
２６ ・・・キャップ、
３０ ・・・駆動部、
３２ ・・・モーター、
３４ ・・・減速歯車部、
３６ ・・・メス接続部、
３８ ・・・オス接続部、
４０ ・・・コネクタ、
５０ ・・・メス垂直伝動部、
５２ ・・・第一座体、
５４ ・・・メス端子、
５６ ・・・枢軸、
５８ ・・・嵌合溝、
６０ ・・・オス垂直伝動部、
６２ ・・・第二座体、
６４ ・・・オス端子、
６６ ・・・伝動ユニット、
６７ ・・・伝動歯車、
６８ ・・・管状歯車、
７０ ・・・コネクタ、
７２ ・・・固定座、
７４ ・・・オス平行伝動部、
７６ ・・・メス平行伝動部、
２４２・・・突出部、
３２２・・・出力軸、
３６２・・・可変抵抗器、
３６４・・・メス端子（サーボメス端子）、
３６６・・・陥没溝、
３８２・・・回路板、
３８４・・・オス端子（サーボオス端子）、
５２２・・・基板、
５２４・・・側板、
５２６・・・側板、
５４２・・・陥没溝、
６２２・・・穿孔、
６４２・・・突出部、
６８２・・・軸部、
６８４・・・歯部、
７４２・・・第一歯車、
７４４・・・オス端子（コネクタオス端子）、
７４６・・・突出部、
７６２・・・第二歯車、
７６４・・・メス端子（コネクタメス端子）、
７６６・・・陥没溝。

Claims (2)

1. ハウジング、
   前記ハウジング内に装着され、出力軸を有する駆動部、
   前記ハウジング内に装着され、サーボメス端子を有し、当該サーボメス端子は前記駆動部の出力軸に接続され、前記出力軸に駆動され回転可能であるメス接続部、および、
   前記ハウジング内に装着され、前記メス接続部とともに前記駆動部の向かい合う両側に位置付けられると同時に前記メス接続部に電気的に接続され、かつ前記サーボメス端子に対応するサーボオス端子を有するオス接続部を有するサーボと、
   固定座、
   当該固定座に装着され、前記サーボメス端子への接続に用いられるコネクタオス端子および第一歯車を有し、前記コネクタオス端子は前記第一歯車に接続されるオス伝動部、および、
   前記オス伝動部と並列するように前記固定座に装着され、前記サーボオス端子への接続に用いられるコネクタメス端子および第二歯車を有し、前記第二歯車は前記第一歯車と噛み合い、前記コネクタメス端子は前記第二歯車に接続されるメス伝動部を有する平行回転コネクタであるコネクタとを備え、
   前記ハウジングは、放熱カバーおよび二つのキャップを有し、二つの前記キャップがそれぞれ前記放熱カバーの両端に固定されかつ前記オス接続部および前記メス接続部に被さり、
   前記オス接続部に被さる前記キャップは内周面に突出部を有し、前記サーボメス端子は外周面に前記キャップの前記突出部に対応する陥没溝を有し、
   前記オス接続部は、駆動部を制御するための回路板を有し、当該回路板は前記サーボオス端子の配置に用いられ、前記メス接続部の前記サーボメス端子に電気的に接続され、
   前記サーボと前記コネクタとが脱着可能であることを特徴とするサーボ装置。
2. 前記コネクタオス端子は、突出部を有し、前記コネクタメス端子は前記コネクタオス端子の前記突出部に対応する陥没溝を有することを特徴とする請求項１に記載のサーボ装置。

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