JP4395180B2 - 運動変換装置 - Google Patents
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Description
また、モータ11のトルクTと引張り力Fの関係は、
線・条13としては、可撓性を有するとともに引張り強度に優れ適切な剛性をもちかつ繰り返し曲げに対する十分な耐久性をもつ高強度繊維たとえば、炭素繊維、Kevlar、ザイロン、ナイロン等を用いることができる。
また、線・条13の断面形状としては、円、多角形、または長方形(リボン)とすることができる。長方形(リボン)にすると、同じトルク対引張り力変換率でより大きな断面積とすることができ、伝達可能な力容量を増大させ得る。
線・条83の断面寸法を小さくしていくに従って、数式2に示すように、トルクを引張り力に変換する率(増幅率)を高くすることができる処から、線・条83の断面寸法を小さく(細く)すると、線・条83の抗張力が低下する。而して、引張り力の大きさが制限されることになり、回転駆動源の最大トルクを引張り力に変換できなくなる虞を生じる。そこで、複数の回転運動出力軸82を用いて、それぞれの回転運動出力軸82の端部の軸心部に少なくとも2本の線・条83の一端を固定し、他端を直線運動体84に固定するようにして、線・条83の本数を増大せしめて抗張力を大きくする。
回転運動出力軸82は、これをタイミングベルトによって回転駆動源から駆動するように構成することも勿論できる。
モータ出力:2.6W モータ直径:17mm モータ長さ:25mm
モータ最大回転数:8000rpm モータ定格トルク:4.2mNm
線・条の直径:0.25mm 線・条の材質:カーボンファイバー 線・条の本数:2 直線運動体における、回転運動出力軸心から半径方向の離隔距離A:7.5mm
トルク・力変換特性を図9に示す。最小0.65N/mNm、最大9.8N/mNm(平均3.5N/mNm)であった。さらに、直線運動速度は、モータ速度8000rpm時:28mm/s〜307mm/s(平均97mm/s)、
力(張力)は、モータトルク:4.2mNm時:11.34N〜130N(平均52.5N)であった。図8および図9示す関係は必ずしも線形性に優れたものではないが、直線運動体の変位を検出しフィードバックしてモータの回転数を制御系で正確なモデルを用いて補正することによって解決できる。
モータ出力:30W モータ直径:30mm モータ長さ:150mm
モータ最大回転数:3000rpm モータ定格トルク:100mNm
線・条の直径:1mm 線・条の材質:カーボンファイバー 線・条の本数:2 直線運動体における、回転運動出力軸心から半径方向の離隔距離A:30mm
トルク・力変換特性を図11に示す。最小0.65N/mNm、最大9.8N/mNm(平均3.5N/mNm)であった。さらに、直線運動速度は、モータ速度3000rpm時:32.5mm/s〜465mm/s(平均140mm/s)、
力(張力)は、モータトルク:100mNm時:65N〜980N(平均350N)であった。
2 減速機
3 傘歯車
4 プーリ
5 ワイヤ
6 関節
7 アーム
11 モータ
12 回転運動出力軸
13 線・条(ワイヤ)
14 直線運動体
15 圧縮ばね
A モータ出力軸心から線・条の他端固定部位までの距離
21 モータ
22 回転運動出力軸
23 線・条(ワイヤ)
24 直線運動体
25 圧縮ばね
51 モータ
52 回転運動出力軸
53 線・条(ワイヤ)
54 直線運動体
55 連結部材
61 モータ(直線運動体)
62 回転運動出力軸
63 線・条(ワイヤ)
64 固定部材
66 ころ
71 モータ
72 回転運動出力軸
73 線・条(ワイヤ)
74 直線運動体
75 引張ばね
76 関節
77 アーム
78 ワイヤ(可撓性条体)
79 プーリ
82 回転運動出力軸
83 線・条(ワイヤ)
84 直線運動体
92 トルク伝達用歯車
101 モータ
102 回転運動出力軸
103 線・条
104 直線運動体
1051 引張りばね
1052 引張りばね
1061 第1関節
1062 第2関節
1063 第3関節
111 モータ
112 回転運動出力軸
113 線・条
114 直線運動体
123 関節結合条
Claims (6)
- 少なくとも2本の線・条の一端を回転運動出力軸端の軸心部に固定するとともに、該線・条の他端を前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の、前記回転運動出力軸の軸心に関し対称となるとともに該軸心から所定距離A離隔する部位に固定し、
前記運動体の変位量xが、
前記回転運動出力軸の回転によって前記少なくとも2本の線・条に捩りを生ぜしめて前記回転運動出力軸の回転運動を前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の変位に変換し、また、前記運動体の変位を前記回転運動出力軸の回転運動に変換するよう構成してなる運動変換装置。 - 回転運動出力軸を両端に有する回転駆動源のそれぞれの回転運動出力軸端の軸心部に少なくとも2本の線・条それぞれの一端を固定するとともに、それぞれの他端を前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の、前記回転運動出力軸の軸心に関し対称となるとともに該軸心から所定距離A離隔する部位に固定し、
前記運動体の変位量xが、
前記回転運動出力軸の回転によって前記少なくとも2本の線・条に捩りを生ぜしめて前記回転運動出力軸の回転運動を前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の変位に変換し、また、前記運動体の変位を前記回転運動出力軸の回転運動に変換するよう構成してなる運動変換装置。 - それぞれ独立に駆動されるか又は、共通の回転駆動源からトルク伝達手段を介して同時に駆動される複数の回転運動出力軸端各々の軸心部に、少なくとも2本の線・条の一端を固定し、該線・条の他端を前記複数の回転運動出力軸端各々の軸心方向に沿う運動を行う運動体の、前記複数の回転運動出力軸の各々の軸心に関し対称となるとともに該軸心から所定距離A離隔する部位に固定し、
前記運動体の変位量xが、
前記回転運動出力軸の回転によって前記少なくとも2本の線・条に捩りを生ぜしめて前記回転運動出力軸の回転運動を前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の変位に変換し、また、前記運動体の変位を前記回転運動出力軸の回転運動に変換するよう構成してなる運動変換装置。 - 前記回転駆動源の一方の回転運動出力軸側の少なくとも2本の線・条を予め捩り込んでおき、他方の回転運動出力軸側の少なくとも2本の線・条に捩りを生ぜしめるとともに前記一方の回転運動出力軸側の少なくとも2本の線・条を巻き解き、
前記回転駆動源の両側における運動体に同方向、同変位量の変位を生起せしめるよう構成してなる請求項2記載の運動変換装置。 - 前記回転運動出力軸に回転角度センサを設け、前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体に変位量センサを設け、前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の位置制御および/または速度制御を行うよう構成してなる請求項1乃至請求項4何れかに記載の運動変換装置。
- 前記運動体に張力検出センサを設け、前記回転運動出力軸方向に沿う運動を行う運動体の力を制御するよう構成してなる請求項1乃至請求項4何れかに記載の運動変換装置。
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