机械手用单元组件

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技术领域
本发明涉及由自由连接、构成机械手用的多个单元组成的机械手用单元组 件，特别涉及包括机械手用关节单元等的机械手用单元组件，其关节单元通过 内置的电动机等旋转驱动装置，驱动露出于外部的旋转接头装置旋转，以驱动 可自由脱卸地连接在旋转接头装置上的其他外部要件旋转，从而实现关节的功 能。
技术背景
关于这样的机械手用关节单元，目前已有很多种，特公昭63～50155号公 报公布了一种典型例。该典型例如图20所示，关节单元1的构成是，装在内 侧外壳1a内部的内置减速机的电动机1b的输出旋转轴1c通过连接装置1d与 外侧外壳1e的内面连接，外侧外壳中心部用臂安装部1f安装在外侧外壳1e 沿输出旋转轴1c的外侧表面上，可在输出旋转轴1c的轴周围旋转，外侧外壳 1e的外周部分将内侧外壳1a的图中下方部分包覆成可相对旋转运转的状态， 在包覆该部分的外侧外壳1e的图中下方表面上，固定有外侧外壳外周部用臂 安装部1g，在内侧外壳1a的图中上方的外周部分表面，固定安装有内侧外壳 外周部用臂安装部1h，在输出旋转轴1c的相反侧、即图中右方的电动机1b的 端面上，固定安装有与输出旋转轴1c同轴地被驱动旋转的反馈单元用臂安装 部1i。在采用此种构成的现有关节单元1中，以图中X轴所示的输出旋转轴 1c为中心轴，外侧外壳中心部用臂安装部1f和反馈单元用臂安装部1i在与内 侧外壳1a的相对关系下受电动机1b的旋转驱动，外侧外壳外周部用臂安装部 1g与外侧外壳一体地在输出旋转轴1c的轴周围受电动机1b的旋转驱动，以遮 断沿外侧外壳1e外周部的旋转轨迹的状态，在旋转轨迹上相对固定安装在内 侧外壳1a上的内侧外壳外周部用臂安装部1h作接近、远离运动，由此，实现 在1轴驱动下可与正交的双轴方向连接的关节功能。
特开昭62～282886号公报公布了这种典型关节单元的连接构成例。根据 这一典型例，如图21所示，与上述特公昭63～50155号公报公布的构造相同 的关节单元2设有：分别对应外侧外壳中心部用臂安装部1f和反馈单元用臂 安装部1i的1对辊凸缘2a、2b；分别对应外侧外壳外周部用臂安装部1g与内 侧外壳外周部用臂安装部1h的一对节距凸缘2c、2d。一对节距凸缘2c、2d在 辊凸缘2a、2b的共同中心轴周围相对地被驱动旋转。关于此种关节单元自体 的连接形态，设想有如下几种情况：如图22(A)所示，将1对辊凸缘2a、2b 间的相对旋转运转将传递至外部要件；如图22(B)所示，将节距凸缘2c、2d 相互间在辊凸缘2a、2b的共同中心轴周围的转动运动传递至外部要件；如图 22(C)所示，将节距凸缘2d相对辊凸缘2b而在辊凸缘2a、2b的共同中心轴 周围的相对转动运动传递至外部要件，所以按上述任意的连接形态连接多个关 节单元2来组装成图23所示的多关节构造，即可实现多样化的多关节功能。
在现有这种关节单元中，人们不断致力于改善其构造以实现小型化，特开 平10～249755号公报就公布了一种典型的改善构造。根据该典型例，如图24 所示，关节单元3的构成是，电动机3a与多极减速齿轮组3b高密度收容于立 方体的外壳3c内，连接在最后一级减速齿轮上的输出旋转轴3d的两端部3e、 3f分别穿过外壳3c的两个互为相对的表面而露出于外部，连接在齿轮组3b的 中间级3g上的电位器3h也收容于外壳3c内。
目前多采用可自由弯曲状态下连接2个长臂的关节单元，关于这种关节单 元，实公平1～8308号公报公布了一种以增大弯曲角度范围的改良构造。在该 改良构造中，如图25所示，安装于第1长臂4与第2长臂5之间、将两臂4、 5连接成可自由弯曲状态的关节单元6内设有：轴接于驱动用电动机上的驱动 齿轮6a；由设于第1臂4上的第1轴销6b旋转自如地轴支承、与驱动齿轮6a 啮合的中间齿轮6c；在轴销6b的周围与中间齿轮6c一体地同方向旋转的第1 臂旋转齿轮6d；用第2臂上所设的第双轴销6e旋转自如地支承的旋转齿轮6h， 其上形成在180°的范围内与在第1臂旋转齿轮6d的180°范围形成的第1臂 旋转齿轮6f啮合的第2臂旋转齿轮6g。根据这种改良构造，在电动机的作用 下，驱动齿轮6a按图中所示逆时针方向旋转，第2臂旋转齿轮6h在第1臂旋 转齿轮6d的周围按图中逆时针方向公转，使关节单元6自身在图中逆时针方 向旋转，而此时第2臂旋转齿轮6h在图中的逆时针方向自转也会使第2臂5 在图中逆时针方向旋转，其结果，第2臂5对第1臂4的相对旋转角度变成关 节单元6自身旋转角度的2倍，因此一旦通过第1臂旋转齿轮6f与第2臂旋 转齿轮6g在180°范围的啮合而将关节单元6自身的旋转角度选定为180°， 第1、第2臂4、5间的相对旋转角度即为360°，实现弯曲角度的广角化。
此种技术背景下的机械手关节单元以及将这些关节单元组装而成的机械 手结构体存在下述问题，即：无法充分通过装置自身各要件的高密度安装而实 现小型化，不便于组装作业，无法确保自然的旋转运动功能，所以质量不高， 无法制成多样化的、多功能化的机械手结构体。
发明内容
本发明鉴于上述背景技术存在的小型化及高品质化、多样化等问题，提供 了这样一种机械手组件，机械手用关节单元的表面轮廓做成接头装置间隔距离 均等的骰子状立方体或单轴圆筒体或正交双轴圆筒状立方体，接头装置具有轴 周围等间隔等角度配置的定位用突起以及将其在轴周围配置于360°/2N位置 上的N个连接用螺孔，设有多个电动机等旋转驱动装置并通过1个中间齿轮协 调驱动，机械手单支杆在两端部，在轴周围每隔360°/2N的位置上设有N个嵌 合孔作为接头支承装置，该嵌合孔可与接头装置的N个定位用突起嵌合，机械 手用双支杆在两端部设有轴支孔等轴支座，可自由旋转地与在关节单元的外壳 表面上与接头装置互为相对地配置的支持销等轴支装置嵌合，机械手用L字形 支杆在两边部设有接头支承装置，机械手用双轴关节传动单元将与固定在外壳 上的机械手用关节单元的接头装置连接的输入接头旋转轴的旋转转换为与关 节单元隔开一定距离配置的输出接头旋转轴的旋转并传递，机械手用零度关节 传动单元将以自力相对固定于外壳上的输入接头固定轴而旋转的机械手用关 节单元的旋转转换为与关节单元隔开一定距离配置的输出接头旋转轴的旋转 并传递，通过使机械手用单元组件包括机械手用关节单元、机械手用单支杆、 机械手用双支杆、机械手用L字型支杆、机械手用双轴关节传动单元、机械手 用零度关节传动装，有利于通过高密度安装而实现小型化，便于组装作业，有 利于确保与生物相通的自然旋转运动功能，可构筑多种形态的、具有多种功能 的机械手结构体。
为解决上述课题，本发明的第1种创意，提出了下述技术方案1～3的发 明。
技术方案1所述发明的构成是，如图1及图11所示，在具有表面轮廓的 关节外壳10a上设有输出旋转轴10b，该旋转轴10b以在互为相对的任意位置 上正交于表面轮廓的1个轴为中心轴q1并贯穿关节外壳10a的1个表面后向 外部露出，在关节外壳10a内，固定收容有电动机等旋转驱动装置17p，旋转 驱动装置17p的驱动轴17q上连接有减速装置17s、17t、17u、17v、17w、17x， 使驱动旋转轴17q的旋转减速后传递至输出旋转轴10b并旋转的输出旋转轴 10bg与共同中心轴的旋转接头装置10e一体旋转，在与输出旋转轴10b露出外 部的关节外壳10a的表面10c正交且互为相对的表面10f上的任意位置上，在 与表面10f正交且与输出旋转轴10b的共同中心轴q1相交的另一中心轴q2上 的表面10f上，固定设有与旋转接头装置10e形态相同的固定接头装置10g， 从输出旋转轴10b的共同中心轴q1与另一个中心轴q2的交点q0起沿中心轴 q1至旋转接头装置10e止的旋转接头装置间隔距离d、及从交点q0起沿中心 轴q2至固定接头装置10g止的固定接头装置距离d相等。
技术方案2所述发明的构成如图2所示，关节单元11的关节外壳11a的 表面轮廓为圆筒，该圆筒的中心轴q3即为输出旋转轴11e。
技术方案3所述发明的构成如图4所示，关节单元14的关节外壳14a的 表面轮廓为正交双轴圆筒状立方体，由以正交双轴的各轴为中心的等轴长2个 圆筒部分的交叉构成，1个圆筒体部分的中心轴q6即为输出旋转轴14b的中心 轴，另一个圆筒部分的中心轴q5为与输出旋转轴14b的中心轴相交的另一个 中心轴。
为解决上述课题，本发明的第2个创意提出了下述技术方案12～19的发 明。
技术方案12所述发明的构成如图7所示，旋转接头装置17e设有与输出 旋转轴17b共同的旋转轴q12，沿包围该中心轴q12的任意圆周以等间距在旋 转轴17b附近配置有N个定位突起171、17m，在以中心轴q12为中心将N个定 位突起171、17m的位置旋转360°/2N的位置上的输出旋转轴17b附近配置有 N个连接用螺孔17n、17o，与输出旋转轴17b一体旋转；固定接头装置17g在 与设有旋转接头装置17e的关节外壳17a的表面17c正交地互为相对的表面17f 上的任意位置上，具有与表面17f正交的另一个中心轴q11，在关节外壳17a 上，在沿着包围该中心轴q11的任意圆周上配置有与旋转接头装置17e形态相 同的装置，且相对关节外壳17a而固定。
技术方案13所述发明的构成具体如图7所示，旋转接头装置17e、固定接 头装置17g均设有2个定位用突起171、17m以及设在将该两个突起部的位置 旋转90°的位置上的2个连接用螺孔17n、17o。
技术方案16所述发明的构成是在技术方案1所述发明的构成中旋转接头 装置间隔距离d与固定接头装置间隔距离d相等的结构中，使技术方案12所 述发明构成中设有N个定位用突起171、17m和N个连接用螺孔17n、17o的旋 转接头装置17e与构造相同的固定接头装置17g协调运动。
技术方案17所述发明的构成，是在技术方案16所述发明构成中旋转接头 装置间隔距离d与固定接头装置间隔距离d相等的结构中，使技术方案5所述 发明构成中设有4个定位用突起171、17m和4个连接用螺孔17n、17o的旋转 接头装置17e与构造相同的固定接头装置17g协调运动。
技术方案18所述发明的构成是针对技术方案16所述发明的构成，即两个 接头装置间隔距离d相等，且使设有N个定位用突起171、17m和N个连接用 孔17n、17o的旋转接头装置17e与构造相同的固定接头装置17g协调运动， 或是针对技术方案7所述发明的构成，即两个接头装置间隔距离d相等，且使 设有4个定位用突起171、17m和4个连接用孔17n、17o的旋转接头装置17e 与构造相同的固定接头装置17g协调运动，再附加技术方案2所述发明构成中 的单轴圆筒表面轮廓。
技术方案19所述发明的构成是在技术方案16所述的两个接头装置17e、 17g具有N个要素的结构中，或是在技术方案7所述的两个接头装置17e、17g 具有4个要素的结构中，再附加技术方案3所述发明构成中的正交双轴圆筒状 立方体的表面轮廓。
为解决上述课题，本发明的第3个创意提出了下述技术方案22～27的发 明。
技术方案22所述发明的构成如图10所示，2个以上的电动机等旋转驱动 装置17p、17pp安装在以输出旋转轴17b为中心的关节外壳17a的内侧周边部， 2根以上的驱动旋转轴17q、17qq与输出旋转轴17b平行，配置于输出旋转轴 17b的周围的多个减速齿轮组、即减速装置17t、17u、17v、17w、17x将各旋 转驱动装置17p、17pp的驱动旋转轴17q、17qq的各自驱动齿轮17r、17rr与 输出旋转轴17b上的受动齿轮17x间啮合连接，使驱动旋转轴17q、17qq的旋 转减速后并传递至旋转轴17b，特别在技术方案11所述发明的构成中，中间齿 轮17s以1组齿与2个以上的旋转驱动装置17p、17pp各自的驱动齿轮17r、 17rr啮合，并在输出旋转轴17b的中心轴q12的周围旋转，以将驱动齿轮17q、 17qq的旋转传递至减速齿轮组17t、17u、17v、17w、17x。
技术方案24所述发明是在技术方案22所述发明的具有多个旋转驱动装置 17p、17pp的结构中，或在技术方案11所述发明的具有中间齿轮17s的结构中， 附加技术方案2所述发明构成中的单轴圆筒的表面轮廓。
技术方案25所述发明构成是在技术方案22所述发明的具有多个旋转驱动 装置17p、17pp的结构中，或是在技术方案23所述发明的具有中间齿轮17s 的构成中，附加技术方案3所述发明的正交双轴圆筒状立方体的表面轮廓。
技术方案26所述发明的构成如图1所示，是在技术方案22所述发明的具 有多个旋转驱动装置17p、17pp的构成中，将关节单元固定装置19a、19b、19c、 19d固定设在关节外壳的输出旋转轴10b所贯穿的1个表面10C上，从而可将 自身固定在双轴关节传动单元等其他装置上；在技术方案27所述发明的构成 中，双支杆用旋转接头对应支杆轴支装置21a安装在与设有旋转接头装置10e 的关节外壳10a的表面10c互为相对的表面10d上，露出于外部固定在旋转接 头装置10e的中心轴q1贯穿的位置，双支杆用固定接头对应支杆轴支装置21b， 安装在与设有固定接头装置10g的表面10f互为相对的表面10h上，露出于外 部固定在固定接头装置10g的中心轴q2所贯穿的位置，由此将图13所示的双 支杆23轴支承在各支杆轴支装置21a、21b而使之可相对关节外壳10a自由旋 转。
为解决上述课题，本发明的第4创意提出了下述技术方案6～8。
技术方案6所述发明的构成如图13及图7所示，单支杆22两端部设有接 头支承装置22a、22b，由此可在关节外壳17a的旋转接头装置17e或固定接头 装置17g上自由装拆连接，特别是技术方案7所述发明的构成中，接头支承装 置22a、22b针对关节外壳17a侧的各接头装置17e、17g上的N个定位用突起 171、17m，在端部，在以各接头装置17e、17g的中心轴q11、q12为中心旋转 360°/2N的各位置上设有可与上述突起准确嵌合的2N个嵌合孔18a1、18a2、 18a3、18a4，这些嵌合孔中，除了与N个定位用突起171、17m准确嵌合的N 个嵌合孔以外，另外N个嵌合孔与各接头装置17e、17g上的N个连接用螺孔 17n、17o对齐，且至少可在1个嵌合孔中进行螺接。
为解决上述课题，本发明第5创意提出了下述技术方案9～11。
技术方案9所述发明的构成如图14所示，由长条L字形板状刚体构成的L 字形支杆25的端部设有接头支承装置25a、25b，可关节外壳17a的各接头装 置17e、17g上自由装拆连接，特别是在技术方案21所述发明的构成中，附加 了技术方案17所述发明构成中设有4个嵌合孔的接头支承装置。
技术方案10所述发明的构成如图14(B)所示，设于L型支杆25两边部 25A、25B中一个边部25A上的接头支承装置25a所连接的各接头装置17e、17g 的中心轴q13与另一个边部25B自体间的间隔距离与图1所示的接头装置间隔 距离d相等，这样，作旋转运动的关节单元17D即可相对不作旋转的关节单元 17E而在共同的中心轴q13的周围自然旋转运转。
技术方案11所述发明的构成如图14所示，设于L型支杆25的两边部25A、 25B的接头支承装置25a具有技术方案17所述的N个嵌合孔。
为解决上述课题，本发明的第6个创意提出了下述技术方案28～30。
技术方案28所述发明的构成如图15所示，旋转自如地轴支承于长条平板 状立方体的外壳26a一端部的输入接头旋转轴26b通过设于此处的输入接头旋 转轴连接装置26b1、26b1而可脱卸地与关节单元17B的旋转接头装置17e连 接并受其的旋转驱动，接头旋转转换装置26c、26d、26e将输入接头旋转轴26b 的旋转转换为规定的旋转速度、旋转方向的旋转，并传递给在沿外壳26a的长 度方向离开输入接头旋转轴26b一定距离的外壳26a另一端部旋转自如地轴支 的输出旋转轴26f，使通过输出接头旋转轴连接装置26f1、26f1而将输出旋转 轴26f与固定接头装置17g可脱卸地连接的另一个关节单元17C进行旋转运动， 这样，如图16所示，通过将不与关节单元17C的旋转接头装置17e的中心轴 q18的中心q16周围的关节单元17B的旋转接头装置17e的旋转转换为与中心 轴q18正交的中心轴17周围的输出接头旋转轴27f，进而转换为关节单元17C 的旋转，由此在正交的双轴q17、q18上进行关节单元17C的滚动动作与俯仰 运动，特别是在技术方案29所述发明的构成中，关节单元间隔距离成为接头 装置间隔距离d的2倍值的最小关节单元间隔距离Do2，在技术方案24所述发 明的构成中，接头旋转转换装置26c、26d、26e将输入接头旋转轴26d的旋转 转换为等速同方向的旋转，并传递至输出旋转轴26f。
为解决上述课题，本发明的第7个创意提出了下述技术方案31、32。
技术方案31所述发明构成如图17所示，固定于长条平板状立方体的外壳 27a一端部的输入接头固定轴27b和通过设于此处的输入接头固定轴连接装置 27b1、27b1而可脱地连接的关节单元17B的旋转接头装置17e，在与可脱卸地 连接在关节外壳17a的关节单元固定装置19a、19b、19c、19d上的关节外壳 连接装置28之间相对地被旋转驱动，旋转自由地轻柔插入输入接头固定轴27b 的关节外壳连接装置28的环状外齿齿轮28e相对输入接头固定轴27b作相对 旋转，正反向旋转转换装置27c、27d、27f以规定速度将该相对旋转转换为相 反方向的旋转，并将其传递至在沿外壳27a的长度方向离开输入接头固定轴27b 规定间隔距离的外壳27a另一端部旋转自如地轴支承的输出接头旋转轴27f， 使通过输出接头旋转轴连接装置27f1、27f1而将输出旋转轴27f与固定接头 装置17g可脱卸地连接的另一个关节单元17C进行旋转运动，这样，在输入接 头固定轴27b的中心轴q19周围的关节单元17B上的旋转接头装置17e的逆时 针方向180°的公转就伴随输出接头旋转轴27f的中心轴q20周围的另一个关 节单元17C的逆时针方向180°自转，结果，就以关节单元17B的旋转接头装 置17e的角度位置为基准，实现在另一个关节单元17C上的360°(0°)逆时 针方向旋转，特别是在技术方案26所述发明的构成中，关节单元间隔距离成 为接头装置间隔距离d的2倍值的最小关节单元间隔距离Do2。
为解决上述课题，本发明的第8个创意提出了下述技术方案33。
技术方案33所述发明的构成如图19所示，机械手用单元组件包括：关节 单元17A、17B、17C；单支杆22；双支杆23；L型支杆25；双轴关节传动单元 26；零度关节传动单元27。
附图的简单说明
图1～图6为第1创意的发明。
图1为立方体的关节单元的立体图；
图2为单轴圆筒体的关节单元的立体图；
图3(A)为立方体的关节的旋转运动的说明图；
图3(B)为单轴圆筒体的关节单元的旋转运动的说明图；
图4为正交双轴圆筒状立方体的关节单元的立体图；
图5(A)为单轴圆筒体的关节单元的旋转运动的说明图；
图5(B)为正交双轴圆筒状立方体的旋转运动的说明图；
图6(A)为正交双轴圆筒体的立体说明图；
图6(B)为由正交双轴圆筒体的2个圆筒体部分的交叉部位构成的正交双 轴圆筒状立方体的表面轮廓的立体图。
图7～图8为第2创意的发明。
图7为关节单元的旋转接头装置与固定接头装置的立体图；
图8(A)～图8(D)为关节单元的旋转接头装置与连接杆的旋转接头支 承装置的连接状态的立体说明图。
图9～图12为第3创意的发明。
图9(A)为关节单元的平面剖视图；
图9(B)为关节单元的侧面剖视图；
图10为关节单元内部的立体图；
图11为关节单元内部主要部分的立体图；
图12为单一电动机的关节单元内部的立体图；
图13为第4创意的发明，是单支杆、双支杆的立体图；
图14为第5创意的发明，是L型支杆的立体图；
图15～图16为第5创意的发明。
图15(A)为双轴关节传动单元的分解立体图；
图15(B)为双轴关节传动单元的立体图；
图16(A)～图16(C)为使用双轴关节传动单元时的旋转运动的立体说 明图；
图16(D)为使用连接杆时的旋转运动的立体说明图；
图17～图18为第6创意的发明，
图17(A)为零度关节传动单元的分解立体图；
图17(B)为零度关节传动单元的立体图；
图18(A)～图18(B)为使用零度关节传动单元时的旋转运动的立体说 明图；
图18(C)～图18(D)为使用连接杆时旋转运动的立体说明图。
实施发明的最佳形态
参照图1～图6说明一下作为本发明第1创意的技术方案1～3所述发明的 最佳实施形态。关节单元10如图1所示，收容于骰子状外观的立方体的关节 外壳10a内，设有输出旋转轴10b，通过齿轮组等减速装置接受固定在关节外 壳10a上的电动机等旋转驱动装置的旋转驱动。输出旋转轴10b以在关节外壳 10a的表面轮廓上互为相对的任意位置上与1对表面10c、10d正交的1个轴为 中心轴q1而穿过该外壳的1个表面10c且露出于外部，在该输出旋转轴上， 设有通过与其一体旋转而相对关节外壳10a的表面10c旋转的旋转接头装置 10e。在关节外壳10a上的一对互为相对的表面10f、10h中的一个表10f上， 固定着不能旋转的固定接头装置10g，该一对表面10f、10h与有输出旋转轴 10b露出于外部的表面10c正交，固定接头装置10g具有在表面10f上与该表 面正交且与输出旋转轴10b的共同中心轴q1相交的另一个中心轴q2且与旋转 接头装置10e的形态相同。如果将与输出旋转轴10b共同的中心轴q1与另一 个中心轴q2间的交点q0定义，则从该义点q0起沿中心轴q1至旋转接头装置 10d止的旋转接头装置间隔距离d与从该交点q0起沿另一个中心轴q2至固定 接头装置10g止的固定接头装置间隔距离d相等。
在图2所示的实施形态中，关节单元11在设有中心轴q3的单轴圆筒体的 关节外壳11a上，具有与该中心轴q3共同的中心轴的输出旋转轴11b在单独 圆筒体的一个端面11c上露出于外部，在该输出旋转轴11b上设有旋转接头装 置11e。设于连接杆12一端部的旋转接头支承装置12a可脱卸地与旋转接头装 置11e连接。在另一个关节单元13的关节外壳13a上，在与设有旋转接头装 置13e的单轴圆筒体一个端面13c以及与此相对的另一个端面13d正交的单轴 圆筒体的周围表面13f上，固定有与旋转接头装置11e同一形态的固定接头装 置13g。设于连接杆12另一端的固定接头支承装置12b可自由脱卸地与关节单 元13的固定接头装置13g连接。一旦关节单元11的旋转接头装置11e在输出 旋转轴11b的驱动下旋转，连接杆12的旋转接头装置12a即在输出旋转轴11b 的中心轴q3的周围旋转，使连接杆12自身在旋转输出轴11b的中心轴q3的 周围旋转，由此使通过固定接头支承装置12b和固定接头装置13g而与连接杆 12连接的另一个单轴圆筒体的关节单元13保持该关节单元的输出旋转轴的中 心轴q4与关节单元11的单轴圆筒体的中心轴q3正交的状态，同时在关节单 元11的输出旋转轴11b的中心轴q3的周围旋转。此时，如图3(A)所示，作 旋转运动的关节外壳13a上固定接头装置13g侧的周围表面13f的平面投影图 形为正方形13A，这一正方形13A随着连接杆12在中心轴q3周围的旋转，如 正方形13B、13C……所示那样移动，所以一系列正方形13A、13B、13C……面 对旋转中心轴q3的一边、即关节外壳13a的单轴圆筒体的周围表面13f的部 分的旋转轨迹画出一圆筒空间20R。另一方面，如将不作旋转的关节外壳11a 上旋转接头装置11e侧的端面11c的平面投影图形假设为与作旋转运动的关节 外壳13a的正方形13A、13B、13C……相等的正方形20A，则作为正方形20A 的4个角部20Aa，与图3(A)所示的不作旋转运动的关节外壳的立方体的中 心轴q3平行的4个棱线与圆筒空间20R内接。在此，关于不旋转的关节外壳 的立方体外部的空间、即图3(A)中圆筒空间20R中的阴影线部分，可以说是 为了避免固定的立方体的关节外壳与相对其作旋转运动的单轴圆筒体的关节 外壳13a之间在旋转轨迹相互干扰而在固定的关节外壳外部白白浪费的空间。 而如图2所示，当不作旋转运动的关节外壳11a和作旋转运动的关节外壳13a 均为单轴圆筒体时，与图3(A)相当的平面投影图为图3(B)。在图3(B) 的构成中，通过使被关节外壳13a的单轴圆筒体的周围表面13f部分的旋转轨 迹所画出的圆筒空间逐渐接近不作旋转运动的关节外壳11a的单轴圆筒体上旋 转接头装置11e侧的端面11c的平面投影图形、即圆形11S，可以消除图3(A) 中阴影线部分那样的在关节外壳11a外部白白浪费的空间。在此，使关节外壳 13a的周围表面13f部分的旋转轨迹所画出的圆筒空间逐渐接近关节外壳11a 的圆筒体意味着，图3(A)中固定的立方体的关节外壳的输出旋转轴上的中心 轴q3的位置与在另一个圆筒体的关节外壳13a的输出旋转轴上的中心轴q4上 对于该外壳13a的固定接头装置13g的位置上的周围表面13f的投影对应位置 之间的关节单元间隔距离D1所对应的图3(B)中的关节单元间隔距离被最小 化为最小关节单元间隔距离Do1。
在图4所示的实施形态中，关节单元14是在设有2个正交中心轴q5、q6 的正交双轴圆筒体的关节外壳14a上，具有与中心轴q5共同的中心轴的固定 接头装置14g在正交双轴圆筒体的1个端面14f上露出于外部。在具有平行于 1个端面14f及与之相对的另一端面14h的中心轴q6的正交双轴圆筒体中一个 圆筒体的周围表面的端面14c上，在该中心轴q6的周围固定设有与固定接头 装置14g形态相同的旋转接头装置14e。设于双轴连动单元15的一个端部的旋 转接头支承装置15a可脱卸地与旋转接头装置14e连接，关节单元14的外壳 14a固定于双轴连动单元15的外壳15a上。在另一个关节单元16的正交双轴 圆筒体的关节外壳16a上，中心轴q8平行于正交双轴圆筒体的1个端面16c 及与之相对的另一端面16d，端面16c上设有与中心轴q7同一中心轴的旋转接 头装置16e，在正交双轴圆筒体中具有中心轴q8的一个圆筒体的周围表面的端 面16f上、在该中心轴q8的周围，设有与旋转接头装置16e形态相同的固定 接头装置16g，在该固定接头装置16g上可脱卸地连接着可相对旋转地轴支承 于双轴连动单元15的外壳15a上的固定接头支承装置15b。双轴连动单元15 的旋转接头支承装置15a在中心轴q6的周围相对外壳15c旋转，与此连动， 该连动单元15的固定接头支承装置15b被驱动旋转，所以关节单元16在该连 动单元15与固定在连动单元上的关节单元14的相对关系中，在中心轴q8周 围作旋转运动。此时，一旦如图5(A)所示，作旋转运动的关节外壳16a上固 定接头装置16g侧的端面16f的平面投影图形为图2中单轴圆筒体那样的正方 形16A，不作旋转运动的关节外壳14a的旋转接头装置14e的端面14c的平面 投影图形同样也为图2的单轴圆筒体那样的圆形14A，则随着正方形16A在中 心轴q8的周围旋转，就如同正方形16A、16B……那样移动，所以，作为正方 形16A的4个角部16Aa出现于图5(A)的4个棱线的旋转轨迹画出了圆筒空 间16R，该4个棱线平行于与关节外壳16a的单轴圆筒体的中心轴q7正交的固 定接头装置16g的中心轴q8。作旋转运动的关节外壳16a上固定接头装置16g 侧的端面16f的平面投影图形、即正方形16A、16B与上述圆筒空间16R内接。 在图5(A)中，圆筒空间16R中的阴影线部分是为避免在关节外壳16a的单轴 圆筒体作旋转运动时该关节外壳16a的端面16f的平面投影图形的正方形16A、 16B……与不作旋转运动的关节外壳14a的端面14c的平面投影图形、即圆形 14A之间在旋转轨迹上相互影响而在该外壳16a的外部白白浪费的空间。而当 不作旋转运动的关节外壳14a和作旋转运动的关节外壳16a都是如图4所示的 正交双轴圆筒体时，与图5(A)相当的平面投影图为图5(B)。在图5(B) 的构成中，通过使由平行于作旋转运动的外壳16a的单轴圆筒体的中心轴q8 的4个棱线的旋转轨迹所画出的图5(A)中的圆筒空间16R逐渐接近关节外壳 16a的正交双轴圆筒体中1个轴的圆筒体的固定接头装置16g侧的端面16f的 平面图形、即用图形16S表示的圆筒空间，可消除图5(A)中阴影线部分所示 的关节外壳16a的外部浪费的空间。在此，使圆筒空间16R逐渐接近圆筒空间 16S意味着，图5(A)中单轴圆筒体的关节外壳16a的输出旋转轴上的中心轴 q7的位置与另一个单轴圆筒体的关节外壳14a的中心轴q6的位置之间的关节 单元间隔距离D2所对应的图5(B)中的关节单元间隔距离被最小化为最小关 节单元间隔距离Do2。图6(A)为这种场合的设有正交双轴的圆筒体的立体图， 由设有1个中心轴q9的圆筒体Q9和设有与中心轴q9正交的另一个中心轴q10 的另1个圆筒体Q10合体构成。图6(B)表示将由这两个圆筒体Q9、Q10的交 叉部分构成的正交双轴圆筒状立方体的表面轮廓连接构成封闭表面的立体图， 是图4所示的2个关节单元14、16的关节外壳14a、16a的表面形状例示。
以下参照图7～图8说明作为本发明第2创意的技术方案12～19的发明的 最佳实施形态。在关节单元17的关节外壳17a的一个端面17c上，输出旋转 轴17b露出，在输出旋转轴17b上设有旋转接头装置17e，旋转接头装置17e 由可相对一个端面17d旋转的轴承17k轴支承。旋转接头装置17e设有：相对 输出旋转轴17b的中心轴q12而轴对称地配置于输出旋转轴17b周围的2个定 位用突起171、17m；在输出旋转轴17b的周围，以同一中心轴q12为中心，配 置于将上述2个定位用突起171、17m旋转90°的位置上的2个连接用螺孔17n、 17o。在连接杆18的一个端部设有连接旋转接头装置17e的旋转接头支承装置 18a，利用旋转接头装置18a与旋转接头装置17e连接，由此在输出旋转轴17b 的中心轴q12周围以90°为单位以不同角度将连接杆18可脱卸地安装在关节 外壳17a上。这里的旋转接头支承装置18a在连接杆18上1个端部的中央位 置，在与该连接杆正交的的中心轴q13周围，以90°角度差配置有4个嵌合孔 18a1、18a2、18a3、18a4。在将连接杆18组装在关节外壳17a上时，如果使 连接杆18上的旋转接头支承装置18a的中心轴q13与关节外壳17上的旋转接 头装置17e的中心轴q12对齐，则作为旋转接头支承装置18a的4个嵌合孔 18a1、18a2、18a3、18a4中互为相对的1对嵌合孔18a1、18a3就可与作为旋 转接头装置17e的、互为相对配置的1对定位用突起171、17m嵌合，4个嵌合 孔中互为相对配置的另一对嵌合孔18a2、18a4和作为旋转接头装置17e的、 互为相对配置的1对连接用螺孔17n、17o可通过特别的连接用螺钉18a5、18a6 进行螺接。组装时，为了用针对关节外壳17a的以90°为单位的相对角度设定 连接杆18姿势，可以如图8(A)所示，将旋转接头装置17e的2个定位用突 起171、17m分别嵌入旋转接头装置18a的2个嵌合孔18a1、18a3，并使旋转 接头装置17e的2个连接用螺孔17n、17o分别对齐旋转接头装置18a的2个 嵌合孔18a2、18a4，再用连接用螺钉18a5、18a6螺接，也可如图8(B)所示， 将旋转接头支承装置17e的2个定位用突起171、17m分别嵌入旋转接头支承 装置18a的2个嵌合孔18a4、18a2，并将旋转接头装置17e的2个连接用螺孔 17n、17o分别对齐旋转接头支承装置18a的2个嵌合孔18a1、18a3，并用连 接用螺钉18a5、18a6螺接，也可图8(C)所示，将旋转接头装置17e的2个 定位用突起171、17m分别嵌合于旋转接头支承装置18a的2个嵌合孔18a3、 18a1，将旋转接头装置17e的2个连接用螺孔17n、17o分别对齐旋转接头支 承装置18a的2个嵌合孔18a4、18a2，并用连接用螺钉18a5、18a6螺接。也 可如图8(D)所示，将旋转接头装置17e的2个定位用突起171、17m分别嵌 合旋转接头支承装置18a的2个嵌合孔18a2、18a4，将旋转接头装置17e的2 个连接用螺孔17n、17o对齐旋转接头装置18a的2个嵌合孔18a3、18a1，再 用连接用螺钉18a5、18a6螺接。上述说明是关于图7所示关节单元17的旋转 接头装置17e与连接杆18的旋转接头支承装置18a间的连接，当然也适用于 在与旋转接头装置17e的中心轴q12正交的另一个中心轴q11上的端面17f上 所设的固定接头装置17g与连接杆18的固定接头支承装置18b之间(或与同 一形态的旋转接头支承装置18a之间)的连接。
具体地说，上述说明是如图7所示的设有2个定位用突起171、17m与2 个连接用螺孔17n、17o的所谓“四点”构造的旋转接头装置17e以及位置形 态相同的固定接头装置17g，但例示的“四点”构造也可任意变形为“多点” 构造。普通构造的旋转接头装置只要具备如下结构即可：设有沿围住输出旋转 轴的中心轴的任意圆周以等距间隔配置于输出旋转轴附近的N个定位用突起， 并在输出旋转轴旁边，在以输出旋转轴的中心轴为中心将N个定位用突起的位 置旋转360°/2N后的位置上配置针对N个定位用突起，设有在以输出旋转轴的 中心轴为中心旋转360°/2N的各位置上对齐、嵌合用的2N个嵌合孔，在这些 2N个嵌合孔中，除了与上述N个定位用突起对齐、嵌合的N个嵌合孔以外，另 外N个嵌合孔与旋转接头装置上的N个连接用螺孔对齐，且至少在其中1个嵌 合孔中可通过连接用螺钉进行螺接。同样，普通构造的固定接头装置只要具备 如下结构即可：除了是围住与输出旋转轴的中心轴正交的另一个中心轴的周围 配置以外均与旋转接头装置相同、且可连接于与上述旋转接头装置同一形态的 固定接头装置的普通构造的固定接头支承装置也与旋转接头支承装置形态相 同。
下面参照图9～图12说明一下第3个创意的技术方案22～27的发明。所 述发明的最佳实施形态。关节单元17的正交双轴圆筒体的关节外壳17a内固 定有作为旋转驱动装置的2个电动机17p、17pp，2个电动机的各驱动旋转轴 17q、17qq上的2个驱动齿轮17r、17rr与1个中间齿轮17s的受动齿嵌合， 中间齿轮17s的驱动齿与第3段减速齿轮17t的受动齿嵌合，该齿轮17t的驱 动齿与第4段减速齿轮17u的受动齿嵌合，该齿轮17u的驱动齿与第5段减速 齿轮17v的受动齿嵌合，该齿轮17v的驱动齿与第6段减速齿轮17w的受动齿 嵌合，该齿轮17w的驱动齿与第7段的减速齿轮17x的受动齿嵌合，这样，为 了将作为旋转驱动装置的电动机17p、17pp的旋转减速后传递至输出旋转轴17e 而配置于输出旋转轴17e的中心轴q12的周围，以通过收容于关节外壳17a内 的多个减速齿轮组构成减速装置，作为旋转驱动装置的2个电动机17p、17pp 自身也收容于同一关节外壳17a内，在以该外壳17a内的输出旋转轴17b为中 心的内侧周边部，安装有与该输出旋转轴17b平行的2根驱动旋转轴17q、17qq。 最终段的减速齿轮17x的中心轴q12是关节外壳17a的正交双轴圆筒体的中心 轴上的输出旋转轴17b的中心轴，在该齿轮17x上连着以中心轴q12为共同中 心轴的旋转接头装置17e。2个电动机17p、17pp的2个驱动齿轮17r、17rr 如果受驱动旋转，该驱动齿轮17r、17rr即协调驱动中间齿轮17s，与此连动， 最终段的减速齿轮17x、乃至旋转接头装置17e在与电动机17p、17pp的旋转 相同的方向受到减速旋转驱动。在图9～图11所示的构成中，2个电动机17p、 17pp的2个驱动齿轮17r、17rr与1个中间齿轮17s的受动齿的1组齿嵌合， 但也可如图12所示，根据机械性外部负荷而可采用缺省2个电动机17p、17pp 中任一个的(图示中缺省电动机17pp)的构造。
作为上述旋转驱动装置的2个电动机17p、17pp与作为减速装置的多段齿 轮组17r、17s、17t、17u、17v、17w、17x的全部构成要素既可收容于图1所 示的接头装置间隔距离d的2倍边长的骰子状立方体的关节外壳10a内，也可 收容于图2的设有圆筒的表面轮廓、该圆筒的中心轴q3为与输出旋转轴11b 共同的中心轴q3、图1中接头装置间隔距离d的2倍轴长的单轴圆筒体的关节 外壳11a内，也可收容于图4所示的正交双轴圆筒状立方体的关节外壳14a内， 该关节外壳14a具有分别以正交双轴q5、q6为中心轴、由图6(A)所示的接 头装置间隔距离d的2倍的等轴长的2个圆筒体Q9、Q10部分交叉部位构成的、 如图6(B)所示的正交双轴圆筒状立方体的表面轮廓，这2个圆筒体Q9、Q10 中的一个圆筒体Q9的中心轴q9与固定接头装置14g的中心轴q5通用，另一 个圆筒体Q10的中心轴q10与该中心轴q5所交的另一个中心轴q6通用。在这 些例示的关节外壳中，如图1中清楚显示的关节外壳的基本形状、即骰子状立 方体所示，输出旋转轴10b贯通并露出于外部，在旋转接头装置10e所处的一 个表面1c上的4个角部分别穿设有4个固定用螺孔19a、19b、19c、19d，构 成将关节单元10自身固定于后述的双轴关节传动单元以至零度关节传动单元 等外部要件上用的关节单元固定装置，在旋转接头装置10e的中心轴q 1穿过 的、与设有旋转接头装置10e的表面10c互为相对的关节外壳10a的表面10d 的位置上，以露出于外部的状态突设有旋转接头装置对应轴支销21a，对关节 单元10自身，构成用旋转接头装置旋转自如地轴支承后述双支杆的双支杆用 旋转接头对应支杆轴支装置，在固定接头装置10g的中心轴q2贯通的、与设 有固定接头装置10g的表面10f互为相对的关节外壳10a的表面10h上，以露 出于外部的状态突设有固定接头装置对应支持销21b，对关节单元10自身，构 成用固定接头装置旋转自如地轴支承后述双支杆的双支杆用固定接头对应支 杆轴支装置。
下面参照图13说明一下本发明的第4创意的技术方案6～8的最佳实施形 态。图13中再次出现了图7中的关节单元17，设于图中的关节单元17、17A、 17B、17C上的双支杆用旋转接头对应支杆轴支装置21a和双支杆用固定接头对 应支杆轴支装置21b对应图1的关节单元10上所设的双支杆用旋转接头对应 支杆轴支装置21a和双支杆用固定接头对应支杆轴支装置21b，分别具有同一 形态和相同的功能。如图13(A)所示，在长条板状刚体构成的单支杆22的一 个端部，穿设有4个嵌合孔，作为与图7所示的连接杆18上的旋转接头支承 装置18a形态相同、功能一样的旋转接头支承装置22a，可通过连接用螺钉可 拆卸地连接在关节单元17A的旋转接头装置17e上。单支杆22的另一端部穿 设有2个嵌合孔，作为与图7所示连接杆18上的固定接头支承装置18b形态 相同、功能一样的接头支承装置22b，可通过连接用螺钉可脱卸地连接在关节 单元17B的固定接头装置17g上。如图13(B)所示，通过将这样的单支杆22 组装在2个关节单元17A、17B上，即可仅通过单支杆22将这些关节单元17A、 17B之间连接，也可根据机械性条件的必要性，同时装设双支杆23。再来看图 13(A)，在由长条板状刚体构成的双支杆23的一个端部穿设有作为轴支承装 置23a的轴支孔，可脱卸且可自由旋转地与作为关节单元17A的旋转接头对应 轴支装置21a的轴支销嵌合。如图13(B)所示，通过将双支杆23装在2个关 节单元17A、17B上，便可通过用单支杆22和双支杆23双方的连接而将关节 单元17A、17B之间连接。并且，在图示例中，关节单元17B的旋转接头装置 17e与关节单元17C的接头装置17g之间通过后述的双轴关节传动单元连接， 在关节单元17C的旋转接头装置17e上，通过与单支杆22的旋转接头支承装 置22a相同的旋转接头支承装置24a连接着后面所述的踏板24。
下面参照图14说明一下本发明第5创意的技术方案9～11的最佳实施形 态。在图14(A)中再次对图7所示的关节单元17进行了图示，在设于图中1 个关节单元17D上的固定接头装置17g上，通过连接用螺钉25b1可脱卸地连 接设于L字形支杆25的1个端部的固定接头装置25b，在设于L字形支杆25 的另一个端部的旋转接头支承装置25a上，通过连接用螺钉25b1可脱卸连接 设于另一个关节单元17E上的旋转接头装置17e。L字形支杆25自身由长条L 字形的刚体构成，包括设有固定接头支承装置25b的1个端部而延伸的一个边 部25B和包括设有旋转接头支承装置25a的另一个端部而延伸的另一边部25A 正交相连。1个边部25B的固定接头支承装置25b与另一边部25A的旋转接头 支承装置25a形态相同，譬如二者均可与图7所示的作为连接杆18上的旋转 接头支承装置18a的4个嵌合孔18a1、18a2、18a3、18a4同等。并且，图中 的2个连接杆18A、18B与图7所示的相同，一个连接杆18A的旋转接头支承 装置18a可通过连接用螺钉18a1连接在1个关节单元17D的旋转接头装置17e 上，另一个连接杆18B的固定接头支承装置18b可通过连接用螺钉18b 1连接 在另一个关节单元17E的固定接头装置17g上。图14(B)为将上述各部件组 装后的立体图，如图中的辅助线所示，L字形支杆25的1个边部25A的旋转接 头支承装置25a的中心轴q13与另一个边部25B自身间的间隔距离设定为图1 所示接头装置间隔距离d。通过设定这样的间隔距离，从图14(B)便可清楚 地知道，通过L字形支杆25相互连接的2个关节单元17D、17E在图中的顶部 表面之间、底部表面之间、与中心轴q14、q15正交的1对侧面之间沿着以两 个关节单元15D、15E的共同中心轴q13为中心轴的圆筒的外圆周作相对旋转 运动，所以实现了在共同中心轴上的自然旋转。具体一点说，1个边部25B的 固定接头支承装置25b的中心轴q14与另一个边部25A自身间的间隔距离可设 定为接头装置间隔距离d，与连接杆18B的固定接头支承装置18b连接的关节 单元17E的固定接头装置17g的中心轴q15与L字形支杆25的1个边部25A 间的间隔距离可设定为接头装置间隔距离d。
下面参照图15～图16说明一下本发明的第6创意一技术方案28～30所述 的发明最佳实施形态。双轴关节传动装置26具有长条平板状立方体的外壳26a。 外壳26a收容有下述部件：在中心轴q16上以自由旋转的状态由外壳26所支 持、贯穿该外壳的2个表面(图中的顶面与底面)而露出于外部的输入接头旋 转轴26b；以自由旋转的状态由外壳26支持、并与输入接头旋转轴26b啮合的 中间齿轮26d；在中心轴q17上以自由旋转的状态由外壳26所支持的、贯穿该 外壳的2个表面(图中为顶面与底面)而露出于外部、轴周围的受动齿轮26e 与中间齿轮26d啮合的输出接头旋转轴26f。在输入接头旋转轴26b上，与图 7所示的旋转接头支承装置18a的4个嵌合孔18a1～18a4形态相同的嵌合孔穿 过该轴26b中心，连通外壳26a的顶面与底面，通过连接用螺钉26b1，可脱卸 地与图15(A)下方所示的关节单元17B上的旋转接头装置17e连接。通过这 里的输入接头旋转轴26b中的嵌合孔与连接用螺钉26b1构成输入接头旋转连 接装置。在输出接头旋转轴26f上，与图7所示的旋转接头支承装置18b的4 个嵌合孔形态相同的嵌合孔穿过该轴26f，将外壳26a的顶面与底面之间连通， 通过连接用螺钉26f1而可脱卸地与图15(A)下方所示的关节单元17C上的旋 转接头装置17g连接。通过这里的输入接头旋转轴26f中的嵌合孔与连接用螺 钉26f1来构成输出接头旋转轴连接装置。在外壳26a的输入接头旋转轴26d 的驱动齿轮26c的四周，穿设配置有作为关节单元固定支承装置的4个贯通孔 19a1、19b1、19c1、19d1，可与图15(A)中下方所示的关节单元17B上的关 节单元固定装置、即固定用用螺孔19a、19b、19c、19d配合，在输入接头旋 转轴26b与旋转接头装置17e连接在一起的状态下，通过将固定用螺钉19a2、 19b2、19c2、19d2穿过贯通孔19a1、19b1、19c1、19d1螺入固定用螺孔19a、 19b、19c、19d，而将关节单元17B固定在外壳26a上。固定在外壳26上的关 节单元17B的旋转轴接头17e一旦在图中受到逆时针方向的旋转驱动，输入接 头旋转轴26b也一体地在中心轴16的周围作逆时针方向旋转，与此连动，中 间齿轮26d作顺时针方向旋转，再与此连动，输出接头旋转轴26f在中心轴q17 的周围逆时针方向旋转，使关节单元17C的固定接头装置17g与输出接头旋转 轴26f一体旋转，所以关节单元17C整体在与双轴关节传动单元26的相对关 系下，在中心轴q17的周围作逆时针方向旋转。在图15(A)所示的构成中， 通过输入接头旋转轴26b的周围的驱动齿轮26c、中间齿轮26d、输出接头旋 转轴26f的在中心轴q17周围的受动齿轮26e而构成接头旋转转换装置，如果 这些齿轮直径、齿数相同，则输入接头旋转轴26b的旋转被转换成等速同方向 的旋转后传至输出接头旋转轴26f，但也可通过这些齿轮构成的选择而将旋转 变速后传递。旋转方向也可相反。图15(B)为通过螺钉26a1关闭外壳26a、 将图15(A)所示的各部件装在该外壳26b内后的构成的立体图。从图中的辅 助线便可清楚地知道，输入接头旋转轴26b的中心轴q16与输出接头旋转轴26f 的中心轴q17间的外壳26a的长度方向间隔距离可缩短至最小关节单元间隔距 离，此时，连接在输入接头旋转轴26b上的关节单元17B、连接在输出接头旋 转轴26f上的关节单元17C均具有均等的接头装置间隔距离d，只要是图4所 示的正交双轴圆筒状立方体，这里的最小关节单元间隔距离Do2即为接头装置 间隔距离d的2倍。而在另外的场合，与输入接头旋转轴26b和输出接头旋转 轴26f连接的各关节单元具有均等的接头装置间隔距离d，只要是图2所示的 单轴圆筒体，这里的最小关节单元间隔距离Do1大于接头装置间隔距离d的2 倍。
图16为抽出图13中的2个关节单元17B、17C后表示的立体图，关节单 元17B的旋转接头装置17e连接在双轴关节传动单元26的输入接头旋转轴26b 上，关节单元17C的固定接头装置17g连接在双轴关节传动单元26的接头旋 转轴26f上。一旦关节单元17C的旋转接头装置17e在旋转接头装置17e的中 心轴q18的周围受到图中顺时针方向的旋转驱动，则如图16(B)所示，通过 旋转接头支承装置24a连接在旋转接头装置17e上的踏板24在中心轴q18的 周围在顺时针方向受到旋转驱动，从而使踏板24作爪前部24b上升的滚动动 作。另一方面，一旦关节单元17B的旋转接头装置17e在该旋转接头装置17e 的中心轴q16的周围受到顺时针方向的旋转驱动，双轴关节传动单元26的输 入接头旋转轴26b即在该中心轴q19的周围作顺时针方向旋转，该装置26的 输出接头旋转轴26f在中心轴q17的周围顺时针方向旋转，如图16(C)所示， 通过固定接头装置17g连接在该旋转轴26f上的关节单元17C在该中心轴q17 的周围顺时针方向旋转，结果是整个踏板24在中心轴q17的周围顺时针方向 旋转，从而确保踏板24的俯仰运动。在利用上述双轴关节传动单元26进行的 转动动作时，其特点是踏板24的滚动动作的中心轴q18与踏板24的俯仰运动 的中心轴q17在交点q00处正交，正在是由于这一特征，踏板24的动作象动 物的脚部动作一样自然。这一特征的由来是，利用双轴关节传动单元26，将关 节单元17B的旋转接头装置17e在中心轴q16周围的旋转转换为关节单元17c 的固定接头装置17q在中心轴q17周围的旋转，换言之，将不与中心轴18正 交转动作的中心轴q16在图中下拉至与中心轴18正交的旋转动作的中心轴 q17。
反之，如图16(D)所示，如果关节单元17B的旋转接头装置17e与关节 单元17c的固定接头装置17g之间通过图7所示的连接杆18等非运动部件连 接，则随着关节单元17B的旋转接头装置17e的旋转，关节单元17C就通过连 接杆18而在关节单元17B一方的旋转接头装置17e的中心轴q16的周围受到 旋转驱动。此时，踏板24在中心轴q18周围的滚动动作与图16(B)所示相同， 其结果，踏板24的俯仰运动在不与滚动动作的中心轴q18正交的中心轴q16 的周围进行，所以踏板24的旋转动作就不自然。
参照图17～18说明一下本发明第7创意——技术方案31、32所述发明的 最佳实施形态。零度关节传动单元27设于长条平板状立方体的外壳27a上。 外壳27a内收容有下述部件：在中心轴q19上贯穿该外壳的2个表面、即图中 的顶面与底面两表面且露出于外部、固定在该外壳上的输入接头固定轴27b； 以自由旋转的状态由外壳27a支持、面向设于输入接头固定轴27b外围的环状 沟27g的第1中间齿轮27c；以自由旋转的状态由外壳27a支持、与第1中间 齿轮27c啮合的第2中间齿轮27d；在中心轴q20上以自由旋转的状态由外壳 27a支持、贯穿该外壳的2个表面、即图中的顶面与底面两表面后露出于外部、 轴周围的受动齿轮27e与第2中间齿轮27d啮合的输出接头旋转轴27f。这里 的第1中间齿轮27c、第2中间齿轮27d、输出接头旋转车27f的受动齿轮27e 构成了旋转反转转换装置，通过该装置，如后面所述，将环状驱动齿轮28e的 旋转以规定速度转换为反向旋转。在输入接头固定轴27d上，与图15所示输 入接头旋转轴26b上的4个嵌合孔形态相同的嵌合孔穿过该轴27，将外壳27a 的顶面与底面连通，并利用连接用螺钉27b1，可脱卸地连接在图17(A)下方 所示关节单元17b上的旋转接头装置17e上。这里的输入接头固定轴27d中的 嵌合孔与连接用螺钉27b1构成了输入接头固定轴连接装置。在输入接头旋转 轴27f上，与图15所示输入接头旋转轴26b上的4个嵌合孔形态相同的嵌合 孔穿过该轴27f，将外壳27a的顶面与底面连通，并利用连接用螺钉27f1可脱 卸地连接在图17(A)下方所示关节单元17C上的固定接头装置17g上。这里 的输出接头旋转轴27f中的嵌合孔与连接用螺钉27f1构成了输出接头旋转轴 连接装置。针对图17(A)下方的作为关节单元17B上的关节单元固定装置的 4个固定用螺孔19a、19b、19c、19d，在作为关节外壳连接装置的由正方形板 状刚体构成的连接板28的4个角部对齐地穿设有4个连接孔28a、28b、28c、 28d，该连接板28可利用普通方法安装在该关节单元17B设有旋转接头装置17e 的端面上。在连接板28的在图中上面的中央部，连接有环状驱动齿轮28e，该 环状驱动齿轮28e设有环状外齿，在环状外齿的内侧中心部设有将该连接板28 在图中的上下面之间连通的圆筒状空间。连接板28以旋转接头装置17e可相 对环状齿轮28e旋转、且该旋转接头装置17e收容于环状外齿的内侧中心部的 圆筒状空间内的状态安装在该关节单元17B上。这样，装在关节单元17B上的 连接板28就以确保环状齿轮28e相对输入接头固定轴27b旋转、且确保环状 齿轮28e的环状外齿与第1中间齿轮的啮合的状态使该环状齿轮28e缓慢插入 输入接头固定轴27b外沿的环状沟27g，以此状态进一步组装在外壳27a上。 固定在外壳27a上的关节单元17B的旋转接头装置17e一旦受到图中逆时针方 向的旋转驱动，即在与连接板28的相对关系下，该旋转接头装置17e与外壳 27a的输入接头固定轴27b一体地在中心轴q19的周围作逆时针方向旋转，随 着该旋转，外壳27a的中心轴q20上的关节单元17C在中心轴q19的周围向逆 时针方向作公转运动。在此期间，在固定于关节单元17B上的环状齿轮28e的 环状外齿上作逆时针方向啮合转动的第1中间齿轮27c作逆时针方向旋转，使 输出接头旋转轴27f在中心轴q20的周围逆时针方向旋转，其结果，关节单元 17c在中心轴q19的周围逆时针方向公转，同时，在中心轴q20的周围逆时针 方向自转。在图17(A)所示构成中，输入接头固定轴27b的中心轴q19周围 的环状齿轮18e、第1中间齿轮27c、第2中间齿轮27d、输出接头旋转轴27f 的中心轴q20周围的受动齿轮27e构成了接头旋转装置，在图示例中，关节单 元17B的旋转接头装置17e的旋转被转换为等速、同方向的旋转后传递至输出 接头旋转轴20f，所以，旋转接头装置17e在中心轴q19周围的逆时针180° 公转伴随有输出接头旋转轴27f在中心轴q20周围的逆时针180°自转，其结 果，如果以旋转接头装置17e为基准，就在输出接头旋转轴27f上得到360° (0°)的逆时针方向旋转。但是，也可通过设定这些齿轮构成，任意改变旋转 速度并加以传递。
图17(B)为通过螺钉27a1关闭外壳27a，将图17(A)所示的各部件装 入外壳27a内后的立体图。从图中辅助线便可清楚地知道，只要入接头固定轴 27b的中心轴q19与输入接头旋转轴27f的中心轴q20间的外壳27a的长度方 向距离缩短至最小关节单元间隔距离Do2，这里的最小关节单元间隔距离Do2 就等于接头装置间隔距离d的2倍。图18为将图17所示的构成装入机械臂的 使用例的立体说明图。如图18(A)所示，在关节单元17B的旋转接头装置17g 上连接有零度关节传动单元27的输入接头固定轴27b，在该零度关节传动单元 27的输出接头旋转轴27f上连接有关节单元17C的固定接头装置17g。在关节 单元17B的固定接头装置17g上，通过连接杆18连接其他装置，在关节单元 17C的旋转接头装置17e上，通过L型支杆25连接其他装置。如果关节单元 17B的旋转接头装置17e只在图中顺时针方向旋转90°，整个零度关节传动单 元27就在关节单元17B的旋转接头装置7e的周围只顺时针方向旋转90°，并 使关节单元17c相应地公转，在此期间，如图18(B)所示，零度关节传动单 元27的输出接头旋转轴27f只顺时针旋转90°，并使关节单元17C在旋转轴 27f的周围相应地自转，所以，如果以关节单元17B的固定接头装置17g上所 连接的连接杆18的角度位置为基准，则可使关节单元17C的旋转接头装置17e 上所连接的L型支杆25的角度位置旋转180°，即旋转至两构件18、25平行 的角度位置。此时，也可利用关节单元17B的旋转接头装置17e的逆时针方向 90°旋转而引起的关节单元17C的逆时针方向90°旋转，所以可以以连接杆18 的角度位置为基准得到360°(0°)的旋转角度位置。
相反，如图18(C)所示，如果关节单元17B与关节单元17C不是通过零 度关节传动单元27，而是通过连接杆18一类非动力部件连接，则随着关节单 元17B的旋转接头装置17e的顺时针方向旋转，在旋转接头装置17e的周围， 固定在连接杆18上的关节单元只顺时针方向公转。因此，由于图18(A)所示 的构件间相互干扰，在以连接在关节单元17B的固定接头装置17g上的连接杆 18为基准时，连接在关节单元17c的旋转接头装置17e上的L型支杆25的360 °(0°)旋转会被阻止。
下面参照图19说明一下本发明第8创意——技术方案33所述发明的最佳 实施形态。图19所示结构体通过机械手用单元组件组装而成。这里例示的机 械手用单元组件装置包括：图1、图2、图4及图7所示机械手用关节单元10、 11、13、14、16、17；图7所示的机械手用连接杆18；图13所示的单支杆22、 双支杆23；图14所示的机械手用L型支杆25；图15所示的机械手用双轴关 节传动单元26；图17所示的机械手用零度关节传动单元27；图13及图16所 示的机械手用踏板24，通过适当组装这里所述机械手用单元组件中的各种装 置，可得到不同形态、不同功能的机械手。
工业上利用的可能性
本发明的第1创意提供了这样一种关节单元，即：通过将关节单元的表面 轮廓做成接头装置间隔距离均等的骰子状立方体或单轴圆筒体或正交双轴圆 筒状立方体，可通过收容于关节外壳内的各部件的高密度安装来实现小型化， 同时，通过关节外壳旋转轨迹的相互接近，可提高旋转运动功能。
本发明的第2创意提供了这样一种关节单元，即：接头装置设有在轴四周 以等间隔、等角度配置的N个定位用突起以及配置于轴四周将这些突起旋转 360°/2N后的位置上的N个连接用螺孔，从而易于在各种角度将其他构件装在 接头装置上，提高了组装作业的便利性。
本发明的第3创意提供了这样一种关节单元，即：通过设置多个通过1个 中间齿轮协调驱动电动机等的旋转驱动装置，可将小形分散的多个驱动装置高 密度地分散配置于关节外壳内，从而有利于通过高密度安装来实现关节的小型 化。
本发明第4创意提供了这样一种单支杆和双支杆，单支杆在两端部在轴四 周旋转360°/2N的各位置上设有可嵌入接头装置的N个定位用突起的N个嵌合 孔作为接头支承装置。双支杆在两端部设有可自由旋转地与在关节单元的外壳 表面上面对接头装置配置的轴支销等轴支装置嵌合的轴支孔等轴支承装置，从 而易于连接在关节单元上，提高了关节单元的组装作业便利性。
本发明的第5创意提供了L型的支杆，即：通过在L型支杆的两边部设有 接头支承装置，易于连接在关节单元上，从而提高了关节单元的组装作业便利 性。
本发明第6创意提供了这样一种双轴关节传动单元，即：通过将固定在外 壳上的关节单元的接头装置上所连接的输入接头旋转轴的旋转转换为隔开关 节间隔距离配置的输出接头旋转轴的旋转后加以传递，实现关节单元在正交双 轴上的滚动与前进动作，改善关节的旋转运动功能。
本发明第7创意提供了这样一种零度关节传动单元。即：相对固定在外壳 上的输入接头固定轴，将通过自力相对旋转的关节单元的旋转转换为隔开关节 间隔距离配置的输出接头旋转轴的旋转后传递，实现关节单元相互间的360。 (0°)旋转，改善了关节单元的旋转运动功能。
本发明第8创意提供了这样一种机械手用单元组件，机械手用单元组件包 括：关节单元、单支杆、双支杆、L型支杆、双轴关节传动单元、零度关节传 动单元，从而实现了机械手结构体形态与功能的多样化。这样的机械手用单元 组件在产业上具有很高的利用价值。