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公開番号2025130514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027735
出願日2024-02-27
発明の名称回転機構
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類F16H 19/02 20060101AFI20250901BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】多自由度の回転を実現する簡易な構成の回転機構を提供する。
【解決手段】回転機構1は、球体10と球体10を通る第1軸Ax1まわりに回転させる第1駆動ユニット14と、球体10を通る第2軸Ax2まわりであって球体10とともに第1軸Ax1まわりに回転可能で第2軸Ax2まわりに回転させる第2駆動ユニット16とを備える。球体10は外表面10aに、第1歯部10bと、第2歯部10cとを有し、第1歯部10bは、外表面10aに沿って並び、第2軸Ax2まわりに回転した回転体形状の複数の歯10dを含み、第2歯部10cは、第2軸Ax2を環囲し外表面10aに沿って並ぶ複数の歯10eを有し、第1駆動ユニット14は第1歯部10bに接触し球体10を第1軸Ax1まわりに回転させ、第2駆動ユニット16は球体10とともに第1軸Ax1まわりに回転可能で球体10の第2歯部10cに接触し球体10を第2軸Ax2まわりに回転させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
球体と、
前記球体を、前記球体を通る第１軸まわりに回転させる第１駆動ユニットと、
前記球体を、前記球体を通る第２軸まわりであって前記球体とともに前記第１軸まわりに回転する第２軸まわりに回転させる第２駆動ユニットと、
を備え、
前記球体は、外表面に、第１歯部と、第２歯部と、を有し、
前記第１歯部は、前記第２軸を含む仮想平面において前記外表面に沿って並ぶ複数の歯であって、前記第２軸まわりに回転した回転体形状の複数の歯を含み、
前記第２歯部は、前記第２軸を環囲するように前記外表面に沿って並ぶ複数の歯を有し、
前記第１駆動ユニットは、前記球体の前記第１歯部に接触して前記球体を第１軸まわりに回転させ、
前記第２駆動ユニットは、前記球体とともに前記第１軸まわりに回転可能であり、前記球体の前記第２歯部に接触して前記球体を第２軸まわりに回転させる回転機構。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記第２歯部は、前記第１歯部と重なり合う請求項１に記載の回転機構。
【請求項３】
前記第１駆動ユニットは、前記第１歯部に噛み合い可能な歯部を有する複数Ｎ
１
（Ｎ
１
は２以上の整数）個の駆動部材を有し、前記Ｎ
１
個の駆動部材はそれぞれ、隣接する駆動部材に対して（０以上の整数＋１／Ｎ
１
）ピッチずれて前記第１歯部に対向配置され、前記Ｎ
１
個の駆動部材を順々に前記第１歯部に向かって並進移動させて前記第１歯部に接触させることにより、前記球体を前記第１軸まわりに回転させ、
前記第２駆動ユニットは、前記第２歯部に噛み合い可能な歯部を有する複数Ｎ
２
（Ｎ
２
は２以上の整数）個の駆動部材を有し、前記Ｎ
２
個の駆動部材はそれぞれ、隣接する駆動部材に対して（０以上の整数＋１／Ｎ
２
）ピッチずれて前記第２歯部に対向配置され、前記Ｎ
２
個の駆動部材を順々に前記第２歯部に向かって並進移動させて前記第２歯部に接触させることにより、前記球体を前記第２軸まわりに回転させる請求項１に記載の回転機構。
【請求項４】
前記球体、第１駆動ユニット、および第２駆動ユニットはそれぞれ、すべての構成部品が非金属製である請求項３に記載の回転機構。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転機構に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、２自由度の回転を実現する回転機構を開示する。この回転機構は、内部の球と外側の球殻の両方にモータが配置され、歯車を用いて相手に動力を伝達することで、内部の球を直交する２軸周りに回転させる。つまり、歯車の歯と歯の噛み合いにより動力を伝達するため、確実に大きな動力を伝達することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
多田隈建二郎、齋藤寛人、阿部一樹、羽尾伸之介、多田隈理一郎、「２自由度を有する球状全方向駆動歯車機構の研究」、日本ロボット学会誌Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ．９、ｐｐ６２７－６３８、２０１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の回転機構は、比較的、構成が複雑である。複雑な構成は、コストの増加を招く。また、複雑な構成は、信頼性の低下など、性能に影響を与える。
【０００５】
本開示はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的の１つは、多自由度の回転を実現する、より簡易な構成の回転機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転機構は、球体と、球体を、球体を通る第１軸まわりに回転させる第１駆動ユニットと、球体を、球体を通る第２軸まわりであって球体とともに第１軸まわりに回転する第２軸まわりに回転させる第２駆動ユニットと、を備える。球体は、外表面に、第１歯部と、第２歯部と、を有する。第１歯部は、第２軸を含む仮想平面において外表面に沿って並んだ複数の歯であって、第２軸まわりに回転した回転体形状の複数の歯を含む。第２歯部は、第１軸を含む仮想平面において外表面に沿って並んだ複数の歯を有する。第１駆動ユニットは、球体の第１歯部に接触して球体を第１軸まわりに回転させ、第２駆動ユニットは、球体とともに第１軸まわりに回転可能であり、球体の第２歯部に接触して球体を第２軸まわりに回転させる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、多自由度の回転を実現する、より簡易な構成の回転機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態に係る回転機構の斜視図である。
図１の回転機構の平面図である。
図１の回転機構の断面図である。
図１の回転機構の断面図である。
図５（ａ）～（ｃ）は、図１の回転機構の動作原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示の本質的なものであるとは限らない。
【００１０】
図１～４は、実施の形態に係る回転機構１を示す図である。図１は回転機構１の斜視図であり、図２は回転機構１の上面図であり、図３は図２の回転機構１のＡ－Ａ線断面図であり、図４は図３の回転機構１のＢ－Ｂ線断面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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