JP6903259B2 - 伝動装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、伝達装置及び方法に関する。

ロボットハンドのように多くの自由度が要求される装置では、自由度の数に応じた多数のアクチュエータが必要になる。多数のアクチュエータは、装置の重量・サイズの大型化を招く。

アクチュエータ数を減らすために、劣駆動機構が用いられることがある。しかし、劣駆動機構は、強い非線形性を有し、姿勢によって特性が大きく変化するため、姿勢制御は困難である（非特許文献１参照）。

また、自由度間に従属関係を持たせることで、少数アクチュエータで複数の自由度を制御することも行われている。しかし、自由度間の従属関係のような制約があると、特定の自由度のみを制御することが困難である。

岡山県立大学制御ロボット工学研究室，"劣駆動系の新しい非線形制御理論の構築とそのアクロバットロボッ ト制御への応用"，［online］、［平成２９年５月１日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://crl.cse.oka-pu.ac.jp/research_underactuate.html）

したがって、少数アクチュエータによる多自由度を、少ない制約下で実現することが望まれる。

本発明の一実施形態に係る伝動装置は、周期運動をする第１部材と、前記周期運動の軌道に沿って設けられた複数の第２部材と、前記周期運動において生じる慣性力の変化により、前記第１部材の周期運動の動力を前記第２部材に伝える伝動位置と前記第２部材に伝えない非伝動位置との間で変位するように前記第１部材に設けられた１以上の伝動部材と、前記周期運動の１周期の間において前記周期運動を加減速させる速度制御を実行して、前記周期運動の１周期の間において前記慣性力の変化を生じさせるコントローラと、を備える。

多軸アクチュエータの構成図である。 伝動装置の平面図である。 制御のためのフローチャートである。 回転会角速度及び第２部材（展開歯）突出量の変化を示す図である。 伝動の様子を示す説明図である。 伝動の様子を示す説明図である。 伝動の様子を示す説明図である。 第１変形例を示す図である。 第２変形例を示す図である。 第３変形例を示す図である。

［１．伝動装置及び方法］

（１）実施形態に係る伝動装置は、周期運動（Periodic motion）をする第１部材を備える。周期運動は、同じ状態が繰り返される運動であり、例えば、回転運動又は往復運動（振動）である。ここでは、運動の１回の繰り返しを１周期という。１周期の時間は、１周期毎に異なってもよい。例えば、周期運動が回転運動であれば、１周期は１回転であり、周期運動が往復運動であれば、１周期は１往復である。

実施形態に係る伝動装置は、前記周期運動の軌道に沿って設けられた複数の第２部材を備える。周期運動が回転運動であれば、周期運動の軌道は円軌道となり、周期運動が直線往復運動であれば、周期運動の軌道は直線軌道となる。第１部材の周期運動の動力を複数の第２部材それぞれに伝えることができるように、複数の第２部材は、周期運動の軌道に沿って設けられる。

実施形態に係る伝動装置は、１以上の伝動部材を備える。伝動部材は、第１部材の周期運動の動力を第２部材に伝える。伝動部材の数は、１つでもよいし、複数でもよい。複数の伝動部材の場合、１周期の間に複数回の動力伝達が可能となり、伝達効率が向上する。

伝動部材は、前記周期運動において生じる慣性力の変化により、伝動位置と非伝動位置との間で変位するように前記第１部材に設けられている。周期運動において生じる慣性力は、例えば、回転運動により伝動部材に生じる遠心力としての慣性力、又は、回転運動や往復運動中の加減速により運動方向に沿って生じる慣性力である。慣性力の変化は、周期運動の速度の変化によって生じる。伝動部材は、慣性力によって変位する。例えば、慣性力が大きくなることで、伝動部材が伝動位置に変位し、慣性力が小さくなることで、伝動部材が非伝動位置に変位することができる。

伝動位置は、前記第１部材の周期運動の動力を前記第２部材に伝える位置である。例えば、第１部材から第２部材への動力の伝達が第１部材と第２部材との接触により行われる場合、伝動位置は、第２部材に接触することができるように、第２部材に近づいた位置である。仮に、周期運動の１周期の間において、伝動部材が常に伝動位置にある場合には、複数の第２部材全てに、動力が伝えられる。

非伝動位置は、前記第１部材の周期運動の動力を前記第２部材に伝えない位置である。例えば、第１部材から第２部材への動力の伝達が第１部材と第２部材との接触により行われる場合、非伝動位置は、第２部材に接触しないように、第２部材から離れた位置である。仮に、周期運動の１周期の間において、伝動部材が常に非伝動位置にある場合には、複数の第２部材のいずれにも、動力は伝えられない。

実施形態に係る伝動装置は、コントローラを備える。コントローラは、前記周期運動の１周期の間において前記周期運動を加減速させる速度制御を実行する。周期運動を加減速させることで、周期運動において生じる慣性力を変化させることができる。１周期の間における慣性力の変化により、伝動部材の変位を１周期の間において生じさせることができる。１周期の間において、伝動部材が伝動位置にあるときには第２部材へ動力が伝えられ、伝動部材が非伝動位置にあるときには第２部材へ動力が伝えられないため、周期運動の軌道に沿って設けられた複数の第２部材への選択的な動力の伝達が可能である。なお、繰り返し生じる複数の周期のすべてにおいて、周期運動の加減速が生じる必要はなく、いずれかの周期において加減速が生じれば足りる。例えば、加減速は２以上の周期毎に発生してもよい。

（２）前記周期運動は、前述のように、往復運動でもよいが、回転運動であるのが好ましい。

（３）前記１以上の伝動部材は、前記回転運動の回転方向に沿って第１部材に設けられた複数の伝動部材であるのが好ましい。複数の伝動部材によって、動力が第２部材へ効率的に伝えられる。

（４）前記複数の伝動部材及び前記複数の第２部材は、前記伝動位置にある前記複数の伝動部材が、独立して動作すべき複数の第２部材に対して同時に伝動状態とならないように配置されているのが好ましい。この場合、伝動装置が複数の伝動部材を備えていても、複数の伝動部材が、独立して動作すべき複数の第２部材に対して同時に伝動状態となるのを防止できる。

（５）前記コントローラは、前記複数の第２部材のうち、伝動対象として指定された第２部材には動力が伝えられ、伝動対象として指定されていない第２部材には動力が伝えられないように、前記速度制御を実行することができる。

（６）前記コントローラは、前記コントローラ外部から前記伝動対象の指定を受け付けるように構成されているのが好ましい。

（７）実施形態に係る方法は、周期運動をする第１部材から、前記第１部材に設けられた伝動部材を介して、前記周期運動の軌道に沿って設けられた複数の第２部材へ動力を伝える方法である。この方法においては、前記周期運動の１周期の間において、前記周期運動を加減速させることで、前記伝動部材に生じる慣性力が変化し、前記周期運動の１周期の間において、前記伝動部材が、前記慣性力の前記変化により、動力を前記第２部材に伝える伝動位置と前記第２部材に伝えない非伝動位置との間を変位する。

［２．伝動装置を備えた多軸アクチュエータ］

図１は、複数の回転軸１２３を備えた多軸アクチュエータ１０の一例を示している。図１の多軸アクチュエータ１０は、ケーシング１００内に、１軸アクチュエータ１４０と伝動装置１０１とを備える。１軸アクチュエータ１４０は、一つの回転軸１４１を有し、例えば、電動モータである。

伝動装置１０１は、アクチュエータ１４０の回転軸１４１を入力軸として有し、複数の回転軸１２３を出力軸として有している。伝動装置１０１は、１軸アクチュエータ１４０の回転動力によって、複数の回転軸１２３それぞれを独立に回転させることができる。実施形態の多軸アクチュエータ１０は、１軸アクチュエータ１４０を一つしか備えていないが、複数の回転軸１２３を独立に回転させることができるため、複数の１軸アクチュエータ１４０と同様に機能することができる。なお、図１において、回転軸１２３の数は、３であるが、２でもよいし、３よりも多くてもよい。

伝動装置１０１は、入力軸である回転軸１４１に連結された回転体（第１部材）１１０を備える。回転体１１０は、アクチュエータ１４０によって回転する。図示の回転体１１０は、円盤状に形成されており、その中心が、回転軸１４１の先端に取り付けられている。回転体１１０の外周部には、複数の伝動部材（展開歯）１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄが設けられている。図１において伝動部材の数は、４つであるが、その数は特に限定されない。伝動部材については後述する。

多軸アクチュエータ１０は、内部コントローラ１５０を備える。コントローラ１５０は、１軸アクチュエータ１４０に接続されており、アクチュエータ１４０を制御する。コントローラ１５０は、アクチュエータ１４０の動作を制御するため、アクチュエータ１４０に回転指令信号を与える。回転指令信号は、例えば、アクチュエータ１４０の回転の角速度を指定する信号、及び回転量を指定する信号を含む。コントローラ１４０は、アクチュエータ１４０から、アクチュエータ１４０の回転角を示す信号を取得し、アクチュエータ１４０の回転角を監視する。

コントローラ１５０は、アクチュエータ１４０の速度制御により、複数の回転軸１２３それぞれの回転を制御することができる。コントローラ１５０は、外部コントローラ１５０から与えられた制御信号に基づいて、複数の回転軸１２３それぞれの回転を制御する。

外部コントローラ２０は、複数の回転軸１２３の回転を制御するための制御信号を内部コントローラ１５０へ送信する。制御信号は、回転対象２１、回転量２２、回転角速度２３などを示す。回転対象２１は、複数の回転軸１２３のうち、回転させたい１又は複数の回転軸１２３である。回転量２２は、回転対象２１である回転軸１２３が回転すべき量を示し、例えば、回転数及び／又は回転角で表される。回転角速度２３は、回転対象２１である回転軸１２３の角速度を示す。内部コントローラ１５０は、制御信号に基づいて、アクチュエータ１４０の速度制御を実行する。

図２にも示すように、伝動装置１０１は、出力軸である複数の回転軸１２３それぞれを回転させる複数の受動歯車（第２部材）１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを備えている。複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃそれぞれは、ケーシング１００内部において、回転軸１２３の軸方向中途に設けられている。受動歯車１２０ａ〜１２０ｃは、回転軸１２３が取り付けられる本体１２１と、本体１２０の外周に設けられた複数の歯１２２と、を備えている。なお、複数の回転軸１２３それぞれは、下端がケーシング１００内に設けられた支持部材１６０に回転自在に支持され、上端は、ケーシング１００から上方に突出している。

受動歯車１２０ａ〜１２０ｃは、回転体１１０の回転中心１４１と同じ位置の中心を持ち、回転体１１０よりも径が大きい仮想的な円４００上に設けられている。円４００は、回転体１１１０の回転運動の円軌道３００と同心の円であり、円軌道３００に沿っている。なお、図１において複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃの数は、回転軸１２３の数と同じ３であるが、回転軸１２３の数に応じた任意の数とすることができる。複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃの配置については後述する。

図２において、４つの伝動部材１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄは、回転体１１０の周方向に等間隔に配置されている。つまり、図２において、周方向に隣接する伝動部材間の角度差は３６０°／４＝９０°である。

各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、例えば棒状部材であり、長手方向一端側である基部に設けられた軸１３１ａによって、回転体１１０の外周部に支持されている。軸１３１ａは、回転軸１４１と平行である。各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、軸１３１ａまわりに回転することで、長手方向他端側である先端１３１ｂが、第１位置と第２位置との間で変位する。

第１位置は、先端１３１ｂが、回転体１１０の外周部よりも径内方にある位置である。図２において、第１位置にある伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは実線で示されている。第２位置は、先端１３１ｂが、回転体１１０の外周部よりも径外方にある位置である。図２において、第２位置にある伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは２点鎖線で示されている。

各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、第１位置へ向けて付勢部材１３２により付勢されている。付勢部材１３２は、例えば、バネ機構である。バネ機構１３２は、外力が加わっていなければ、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄの先端１３１ｂが第１位置に来るように、軸１３１ａに取り付けられている。

各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄに対して、先端１３１ｂが第２位置へ向かう外力が加わると、軸１３１ａを中心として反時計まわりに回転して、先端１３１ｂが第２位置へ変位する。先端１３１ｂが第２位置へ来ると、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、回転体１１０の外周部から径外方に突出した状態となる。第２位置にある伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃに噛み合って、回転体１１０の回転動力を、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃに伝えることができる。つまり、第２位置にある伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、伝動位置にある。

回転体１１０は、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが径外方に突出した状態からさらに反時計まわりに回転することを防止するストッパ１３４を備えている。ストッパ１３４は、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが反時計まわりに回転してストッパ１３４に当たることで、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄのそれ以上の回転を阻止する。

各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄに対して反時計まわりに回転させる外力が加わっている間は、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが径外方に突出した状態が維持される。一方、外力が小さくなる又は無くなると、付勢部材１３２によって、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄの先端は、第１位置に復帰する。第１位置にある伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃから離れた状態にあり、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃとの噛み合いが生じないため、回転動力１１０の回転動力を、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃに伝えない。つまり、第１位置にある伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、非伝動位置にある。

図２において、回転体１１０が回転すると、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄには、回転体１１０の径外方に向かう遠心力が働く。遠心力は、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄを、第２位置へ向けて変位させる慣性力となる。遠心力が付勢部材１３２による付勢力よりも大きくなるように、回転体１１０が十分に高速で回転すると、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、付勢力に抗して第２位置へ変位し、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃとの噛み合いが可能となる。回転体１００が十分に低速で回転又は回転停止すると、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、付勢力により第１位置へ復帰し、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃとの噛み合いが生じなくなる。

なお、回転体１１０の回転速度の加減速を急激に行うと、加減速時の加速度の絶対値が大きくなる。遠心力のほか、加速度も伝動部材１３０ａ〜１３０ｄに慣性力を生じさせ、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄの変位を促進する。このため、回転体１１０の回転速度の加減速を急激に行うほど、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄの変位を迅速に行うことができる。各付勢部材の特性（バネ特性）は、同じでもよいし、異なっていてもよい。

図２において、受動歯車１２０ａ〜１２０ｃは、円４００上において、周方向に等間隔ではなく、不等間隔に配置されている。受動歯車１２０ａ〜１２０ｃの配置は、複数の伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃに同時に噛み合わない配置になっている。このような配置は、複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃが同時に回転してしまうことを回避するために有用である。

受動歯車１２０ａ〜１２０ｃの配置を、より具体的に説明する。図２には、回転体１１０の中心と４つの伝動部材１３０ａ〜１３０ｄそれぞれとを通る２本の仮想線Ａが示されている。図２には、この仮想線Ａ上には、一つの受動歯車１２０ｂしか配置されておらず、他の受動歯車１２０ａ，１２０ｂは、仮想線Ａから周方向に離れた位置にある。つまり、伝動部材１３０ａを通る仮想線Ａの角度を０°とすると、仮想線Ａは、０°，９０°，１８０°，２７０°を通る。受動歯車１２０ａは、０°から時計回りに３０°の位置に配置され、受動歯車１２０ｂは０°から時計回りに９０°の位置に配置され、受動歯車１２０ｃは０°から時計回りに２４０°の位置に配置されている。

仮想線Ａ上（０°，９０°，１８０°，２７０°）に複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃが配置されていると、複数の伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃに同時に噛み合ってしまうが、図２では、それが回避されている。

さらに、図２には、仮想線Ａの間を周方向に等分割する仮想線Ｂ，Ｃが示されている。仮想線Ｂ上には、一つの受動歯車１２０ｃだけが配置され、仮想線Ｃ上には、一つの受動歯車１２０ａだけが配置されている。このような配置により、複数の伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、いずれか一つの受動歯車に噛み合っているときには、他の受動歯車には噛み合わなくなる。これにより、受動歯車同士の従属関係が生じず、複数の回転軸１２３を独立して回転させることができる。なお、一つの回転軸１２３が、複数の受動歯車によって回転駆動される場合、それらの受動歯車は従属関係が生じてもよく、同一の仮想線上に配置されていてもよい。

図３は、内部コントローラ１５０によるアクチュエータ１４０の制御手順を示している。図３のステップＳ１０において、コントローラ１５０は、外部コントローラ２０から与えられた回転対象２１を示す信号に基づいて、複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃのうち、回転対象となる受動歯車１２０ａ〜１２０ｃ（回転軸１２３）を設定する。回転対象となる受動歯車１２０ａ〜１２０ｃがどれであるかによって、回転体１１０の１回転中のどこで加減速するかが変化する。なお、ここでは、図５に示す受動歯車１２０ａが、回転対象であり、他の受動歯車１２０ｂ、１２０ｃは回転対象ではないものとする。

コントローラ１５０は、ステップＳ１１において、アクチュエータ１４０を動作させ、回転体１１０を等速で時計回りに回転させる。ステップＳ１１の等速回転は、図４（ａ）におけるＳ１１及び図５（ａ）に対応する。このとき、回転体１１０の回転角速度は、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが第１位置（非伝動位置）を維持する程度に十分に低い。このため、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、第１位置（非伝動位置）にある。

コントローラ１５０は、ステップＳ１２において、等速回転している各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、回転対象の受動歯車１２０ａの直前位置に来たか否かを、回転体１１０の回転角に基づいて判定する。伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、回転対象の直前位置にある場合、コントローラ１５０は、ステップＳ１３において、回転体１１０の回転を加速させる（図４のＳ１３参照）。

例えば、図５（ａ）に示す回転体１１０の回転角を０°とすると、回転対象の受動歯車１２０ａは、３０°の位置にある。そこで、コントローラ１５０は、図４（ａ）に示すように、３０°の手間で、回転体１１０を加速させる。加速により生じる遠心力の増大及び反時計回りの慣性力の増大により、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、展開して回転体１１０から突出し、第２位置（伝動位置）に変位する（図４（ｂ）参照）。

コントローラ１５０は、ステップＳ１４において、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが第２位置（伝動位置）を維持するように、回転体１１０を加速後の速度で時計回りに等速回転させる（図４のＳ１４参照）。これにより、３０°の位置にある伝動部材１３０ａは、同じく３０°の位置にある受動歯車１２０ａに噛み合い、受動歯車１２０ａを反時計回りに回転させる。これにより、受動歯車１２０ａに設けられた回転軸１２３が回転する。

コントローラ１５０は、ステップＳ１５において、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが回転対象の受動歯車１２０ａを通過して、受動歯車１２０ａの直後に来たか否かを、回転体１１０の回転角に基づいて判定する。伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、回転対象の直後位置にある場合、コントローラ１５０は、ステップＳ１６において、回転体１１０の回転を減速させる（図４のＳ１６参照）。

例えば、コントローラ１５０は、図４（ａ）に示すように、３０°の直後で、回転体１１０を減速させる。減速による遠心力の減少及び時計回りの慣性力の増大により、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、第１位置（非伝動位置）に変位し（図４（ｂ）参照）、回転体１１０側へ収納される（図５（ｃ）参照）。図５（ｄ）（ｅ）に示すように、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、受動歯車１２０ｂ，１２０ｃ近傍を通過するときには、第１位位置（非伝動位置）にあるため、受動歯車１２０ｂ、１２０ｃには回転は伝わらない。

コントローラ１５０は、回転対象の受動歯車１２０ａに接続された回転軸１２３の回転角速度が、外部コントローラ２０から与えられた回転角速度２３になるように、回転体１１０の速度を適宜調整する。また、コントローラ１５０は、回転軸１２３の回転量が、外部コントローラ２０から与えられた回転量２２にあると、回転を終了させる（ステップＳ１７）。なお、コントローラ１５０は、外部コントローラ２０から回転停止指示あれば強制的に回転を停止させることもできる。

図２の伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、回転体１１０に９０°間隔で設けられているため、以上の動作は、回転体１１０の９０°回転毎に生じる。すなわち、図４（ａ）（ｂ）に示すように、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、３０°付近のほか、１２０°付近、２１０°付近、３００°付近において、第２位置（伝動位置）に変位し、４つの伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、順番に、受動歯車１２０ａだけを選択的に回転させる。すなわち、受動歯車１２０ｂ，１２０ｃは回転せず、受動歯車１２０ａだけが独立して回転する。なお、受動歯車１２０ａは、厳密には間欠的に回転するが、回転体１１０を十分に高速に回転させることで、実質的な連続回転も可能である。

このように、上記実施形態によれば、回転体１１０の１回転の間に、回転体１１０の加減速が生じ、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄの変位が生じ、伝動状態と非伝動状態とを切り替えることができる。

図４（ｃ）（ｄ）及び図６は、２つの受動歯車１２０ａ，１２０ｃが回転対象であり、受動歯車１２０ｂが回転対象でない場合を示している。この場合、回転体１１０は、図４（ｃ）及び図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、３０°直前で加速し、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが第２位置へ立ち上がり、６０°直後で減速し、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄが、第１位置へ復帰する。回転体１１０が３０°位置にあるときに、伝動部材１３０ａが受動歯車１２０ａへ回転を伝え、回転体１１０が６０°位置にあるときに、伝動部材１３０ｃが受動歯車１２０ｃへ回転を伝える。これにより、回転対象である受動歯車１２０ａ，１２０ｃが回転する。各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、受動歯車１２０ｂ近傍を通過するときには第１位置にあるため、受動歯車１２０ｂには回転は伝わらない。

図７は、３つの受動歯車１２０ａ〜１２０ｃ全てが回転対象である場合を示している。この場合、回転体１１０は、加速した後、等速状態を維持することで、各伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、第２位置を維持し、３つの受動歯車１２０ａ〜１２０ｃ全てに噛み合い、回転を伝える。

［３．変形例］

図８は、伝動装置１０１の第１変形例を示している。図８の伝動装置１０１では、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄから第２部材１２０ａ〜１２０ｃへの動力伝達は、噛み合いではなく、摩擦によって行われる。このため、第２部材１２０ａ〜１２０ｃは、外周が伝動部材１３０ａ〜１３０ｄと摩擦接触する本体１２１を備え、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、第２部材１２０ａ〜１２０ｃと摩擦接触する接触子１３５を備えている。第１変形例は、動力伝達が摩擦による点以外は、図１〜図７に示す伝動装置１０１と同様である。

図９は、伝動装置１０１の第２変形例を示している。第２変形例では、第２部材である受動歯車１２０は、仮想的な円４００上において周方向に等間隔（１２０°間隔）に配置され、伝動部材１３０ａ〜１３０ｄは、回転体１１０の周方向に不等間隔で配置されている。図９においても、回転体１１０内に、（受動歯車の数＝３）×（伝動部材の数＝３）＝９本の仮想線Ａ，Ｂ，Ｃを示した。３本の仮想線Ａは、周方向に１２０°間隔であり、３本の仮想線Ａ上には、３つの受動歯車１２０が配置されている。伝動部材１３０ａは、３本の仮想線Ａのうちの１本の仮想線Ａ上に配置されている。仮想線Ｂ，Ｃは、仮想線Ａ間を周方向に等分している。伝動部材１３０ｂは、３本の仮想線Ｂのうちの１本の仮想線Ｂ上に配置され、伝動部材１３０ｃは、３本の仮想線Ｃのうちの１本の仮想線Ｃ上に配置されている。

図９のような配置でも、図２の配置と同様に、複数の伝動部材１３０ａ〜１３０ｃが、複数の受動歯車１２０ａ〜１２０ｃに同時に噛み合うのを防止できる。

図１０は、伝動装置１０１の第３変形例を示している。第３変形例では、第１部材１１１０は、周期運動として、直線往復運動をする。第３変形例では、第１部材１１１０を直線運動させるためのアクチュエータ１１４０が設けられている。第１部材１１１０は、アクチュエータ１１４０によって、直線的な軌道１３００上を往復動する。第２部材１２０ア、１２０ｂは、軌道３００に沿った仮想的な直線１４０１，１４０２上に配置されている。直線１４０１，１４０２は、軌道１３００に対して平行である。

受動歯車１２０ａは、直線１４０１上に設けられ、受動歯車１２０ｂは、直線１４０２上に設けられている。第１部材１１１０部材には、第１部材１１１０の移動方向への加速により、移動方向とは逆方向に生じる慣性力により受動歯車１２０側の位置（第２位置）へ立ち上がる伝動部材１３０が設けられている。伝動部材１３０は、図示しない付勢部材（例えば、図２の付部材１３２と同様）によって、受動歯車１２０から離れた位置（第１位置）側へ付勢されている。

図１０（ａ）に示すように、第１部材１１１０を受動歯車１２０ａの直前で加速させることで、伝動部材１３０が第２位置へ展開し、伝動部材１３０と受動歯車１２０ａとが噛み合い、第１部材１１１０の直線移動運動が、受動歯車１２０ａへ回転運動として伝えられる。第１部材１１１０を受動歯車１２０ａの直後で減速させることとで、伝動部材１３０が第１位置へ復帰する。これにより、第１部材１１１０が受動歯車１２０ｂの近傍を通過しても、受動歯車１２０ｂへは動力が伝えられない。

図１０（ｂ）に示すように、第１部材１１１０を受動歯車１２０ｂの近傍で、低速で通過させ、受動歯車１２０ｂの直前で加速させることで、伝動部材１３０が第２位置へ展開し、伝動部材１３０と受動歯車１２０ｂとが噛合い、受動歯車１２０ｂが回転する。

図１０（ｃ）に示すように、第１部材１１１０を受動歯車１２０ａの直前で加速させることで、伝動部材１３０が第２位置へ展開し、伝動部材１３０と受動歯車１２０ａとが噛み合い、第１部材１１１０の直線移動運動が、受動歯車１２０ａへ回転運動として伝えられる。第１部材１１１０を受動歯車１２０ａの直後で減速させたのち、受動歯車１２０ｂの直前で再び加速させることで、伝動部材１３０が第２位置へ展開し、伝動部材１３０と受動歯車１２０ｂとが噛合い、受動歯車１２０ｂが回転する。

図１０（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、第１部材１１１０が図の右端までくると、左端に戻り、上記の動作を繰り返す。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、複数の伝動部材１３０それぞれに設けられた付勢部材の特性（バネ特性）を異ならせておくことで、複数の伝動部材が異なる速度又は加速度で第２位置（伝動位置）へ変位するようにすることも可能である。

１０ 多軸アクチュエータ
２０ 外部コントローラ
１０１ 伝動装置
１１０ 第１部材（回転体）
１２０ａ 第２部材（受動歯車）
１２０ｂ 第２部材（受動歯車）
１２０ｃ 第２部材（受動歯車）
１３０ａ 伝動部材
１３０ｂ 伝動部材
１３０ｃ 伝動部材
１３０ｄ 伝動部材
１４０ アクチュエータ
１５０ コントローラ
３００ 軌道

Claims (7)

1. 周期運動をする第１部材と、
   前記周期運動の軌道に沿って設けられた複数の第２部材と、
   前記周期運動において生じる慣性力の変化により、前記第１部材の周期運動の動力を前記第２部材に伝える伝動位置と前記第２部材に伝えない非伝動位置との間で変位するように前記第１部材に設けられた１以上の伝動部材と、
   前記周期運動の１周期の間において前記周期運動を加減速させる速度制御を実行して、前記周期運動の１周期の間において前記慣性力の変化を生じさせるコントローラと、
   を備える伝動装置。
2. 前記周期運動は、回転運動である請求項１に記載の伝動装置。
3. 前記１以上の伝動部材は、前記回転運動の回転方向に沿って第１部材に設けられた複数の伝動部材である請求項２に記載の伝動装置。
4. 前記複数の伝動部材及び前記複数の第２部材は、前記伝動位置にある前記複数の伝動部材が、独立して動作すべき複数の第２部材に対して同時に伝動状態とならないように配置されている請求項２に記載の伝動装置。
5. 前記コントローラは、前記複数の第２部材のうち、伝動対象として指定された第２部材には動力が伝えられ、伝動対象として指定されていない第２部材には動力が伝えられないように、前記速度制御を実行する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の伝動装置。
6. 前記コントローラは、前記コントローラ外部から前記伝動対象の指定を受け付けるように構成されている
   請求項５に記載の伝動装置。
7. 周期運動をする第１部材から、前記第１部材に設けられた伝動部材を介して、前記周期運動の軌道に沿って設けられた複数の第２部材へ動力を伝える方法であって、
   前記周期運動の１周期の間において、前記周期運動を加減速させることで、前記伝動部材に生じる慣性力が変化し、
   前記周期運動の１周期の間において、前記伝動部材が、前記慣性力の前記変化により、動力を前記第２部材に伝える伝動位置と前記第２部材に伝えない非伝動位置との間を変位する
   方法。

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