JP7536285B2

JP7536285B2 - Link mechanism

Info

Publication number: JP7536285B2
Application number: JP2020162209A
Authority: JP
Inventors: 和伸芹澤; 聡清水; 和司佐久間; 義規鈴木
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2024-08-20
Anticipated expiration: 2040-09-28
Also published as: JP2022054929A

Description

本発明は、関節部分において非接触電力伝送を行うリンク機構に関する。 The present invention relates to a link mechanism that transmits power non-contact at a joint.

近年、省力化のためにロボットアームを使用することが多くなっている。ロボットアームはモータやセンサを内蔵しているため、モータに電力を供給するための配線、モータを制御するための配線、センサからの情報を伝送するための配線などが用いられており、配線が極めて多い。また、ロボットアームには可動する部分があるため、度重なる屈曲による断線事故や、線噛みによる断線事故が多くなる。 In recent years, robot arms have become more common as a means of labor saving. Robot arms have built-in motors and sensors, and therefore require an extremely large amount of wiring, including wiring to supply power to the motors, wiring to control the motors, and wiring to transmit information from the sensors. In addition, because robot arms have moving parts, there are many accidents where wires break due to repeated bending or wires getting caught.

また、配線は実装スペースを圧迫すると共に、可動範囲を限定する要因にもなる。さらに、ロボットアームを製造する際に、配線ミスが発生する可能性もある。このように、ロボットアームの設計、製造、保守の面で、配線は様々なトラブルの原因になりうる。このようなトラブルを解消するため、ロボットアームなどの可動部分を含むリンク機構において、配線を無線化することが求められている。 In addition, wiring not only takes up space for mounting, but also limits the range of motion. Furthermore, there is a possibility of wiring errors occurring when manufacturing the robot arm. Thus, wiring can be the cause of various problems in the design, manufacture, and maintenance of robot arms. To eliminate such problems, there is a demand for wireless wiring in link mechanisms that include moving parts such as robot arms.

例えば、特許文献１では、一対のコイルを介してロボットアームの関節部分において、無線で電力伝送を行っている。そのような電力伝送を行うことによって、配線を減らすことができる。 For example, in Patent Document 1, power is transmitted wirelessly through a pair of coils at the joints of a robot arm. By transmitting power in this way, the amount of wiring can be reduced.

特開２０１９－１７６６９２号公報JP 2019-176692 A

非接触電力伝送で用いるコイルは、伝送する電力の大きさに応じて、好適な巻き数などが変化する。しかしながら、特許文献１に記載されたロボットアームでは、関節部分に電力伝送用のコイルが組み込まれているため、そのコイルを変更するのが容易ではないという問題があった。 The suitable number of turns of the coil used in contactless power transmission changes depending on the amount of power to be transmitted. However, in the robot arm described in Patent Document 1, the coil for power transmission is built into the joint, and there is a problem in that it is not easy to change the coil.

一般的に言えば、複数のリンクが関節によって連結されたリンク機構における関節部分での非接触電力伝送において、コイルの変更をより容易にしたいという要望があった。 Generally speaking, there has been a demand to make it easier to change coils in non-contact power transmission at joints in link mechanisms in which multiple links are connected by joints.

本発明は、上記状況に応じてなされたものであり、関節部分における非接触電力伝送に用いられるコイルを容易に変更することができるリンク機構を提供することを目的とする。 The present invention was made in response to the above situation, and aims to provide a link mechanism that allows easy replacement of the coil used for non-contact power transmission in the joint.

上記目的を達成するため、本発明の一態様によるリンク機構は、第１のリンクと、第１のリンクに関節によって連結された第２のリンクと、第１のリンクにおける第２のリンクとの連結箇所に着脱可能に取り付けられる送電側ボビンと、送電側ボビンに巻線が巻回された送電コイルと、第２のリンクにおける第１のリンクとの連結箇所に着脱可能に取り付けられる受電側ボビンと、受電側ボビンに巻線が巻回された受電コイルと、を備え、送電コイルから受電コイルに、非接触電力伝送で電力が伝送される、ものである。 To achieve the above object, a link mechanism according to one aspect of the present invention includes a first link, a second link connected to the first link by a joint, a power transmission side bobbin detachably attached to the connection point of the first link with the second link, a power transmission coil having a winding wound on the power transmission side bobbin, a power receiving side bobbin detachably attached to the connection point of the second link with the first link, and a power receiving coil having a winding wound on the power receiving side bobbin, and power is transmitted from the power transmission coil to the power receiving coil by non-contact power transmission.

このような構成により、送電側ボビン及び受電側ボビンが着脱可能になっているため、送電コイルや受電コイルを容易に交換することができる。そのため、例えば、用途や負荷に応じて、非接触電力伝送における効率が最適となるコイルを使用することができる。また、関節部分に設けられたコイルのボビンは、機械的な摩耗等が避けられないが、着脱可能とすることによって、メンテナンスが容易になるというメリットもある。 With this configuration, the power transmitting bobbin and the power receiving bobbin are detachable, so the power transmitting coil and the power receiving coil can be easily replaced. Therefore, for example, it is possible to use a coil that provides optimal efficiency in contactless power transmission depending on the application and load. In addition, although mechanical wear and the like is unavoidable for the bobbin of the coil provided in the joint portion, making it detachable has the advantage of making maintenance easier.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、送電側ボビン及び受電側ボビンがそれぞれ第１及び第２のリンクに取り付けられた際に、送電コイル及び受電コイルは、関節の軸方向において対面する配置となっていてもよい。 In addition, in a link mechanism according to one aspect of the present invention, when the power transmitting bobbin and the power receiving bobbin are attached to the first and second links, respectively, the power transmitting coil and the power receiving coil may be arranged to face each other in the axial direction of the joint.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、送電側ボビン及び受電側ボビンがそれぞれ第１及び第２のリンクに取り付けられた際に、送電コイル及び受電コイルは、一方のコイルの外周側に他方のコイルが位置する配置となっていてもよい。 In addition, in a link mechanism according to one aspect of the present invention, when the power transmitting bobbin and the power receiving bobbin are attached to the first and second links, respectively, the power transmitting coil and the power receiving coil may be arranged such that one coil is located on the outer periphery of the other coil.

このような構成により、関節の軸方向において、送電コイル及び受電コイルをよりコンパクトに配置することができるようになる。 This configuration allows the power transmission coil and power receiving coil to be arranged more compactly in the axial direction of the joint.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、送電側ボビン及び受電側ボビンはそれぞれ、外周側に巻線が巻回される筒状部を有しており、筒状部の外周面には、筒状部の軸方向に延びる溝が設けられており、送電コイル及び受電コイルの巻線の少なくとも一端は、溝を介して引き出されてもよい。 In addition, in a link mechanism according to one aspect of the present invention, the power transmitting bobbin and the power receiving bobbin each have a cylindrical portion around which a winding is wound, and a groove extending in the axial direction of the cylindrical portion is provided on the outer circumferential surface of the cylindrical portion, and at least one end of the winding of the power transmitting coil and the power receiving coil may be pulled out through the groove.

このような構成により、溝を介してコイルの巻線を引き出すことができるため、送電コイル及び受電コイルにおいて、軸方向の一端側に巻線の両端が存在するようにすることができる。また、コイルの引き出し線を溝に配置することができるため、その引き出し線の位置がずれることを防止することもできる。 This configuration allows the coil windings to be pulled out through the grooves, so that both ends of the windings are located on one axial end of the transmitting coil and receiving coil. In addition, because the coil pull-out wire can be placed in the grooves, it is also possible to prevent the pull-out wire from shifting position.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、筒状部の外周面には、複数の溝が設けられてもよい。 In addition, in the link mechanism according to one aspect of the present invention, a plurality of grooves may be provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion.

このような構成により、例えば、コイルの両端の引き出し線をそれぞれ異なる溝に配置することによって、コイルの巻き数を整数以外にすることもでき、コイルの巻き数の自由度が高まることになる。 With this configuration, for example, by placing the lead wires at both ends of the coil in different grooves, the number of turns in the coil can be made to be other than an integer, increasing the degree of freedom in the number of turns in the coil.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、筒状部の外周面と内周面との間に、軸方向に延びる貫通孔が設けられており、送電コイル及び受電コイルの巻線の少なくとも一端は、貫通孔を介して引き出されてもよい。 In addition, in a link mechanism according to one aspect of the present invention, a through hole extending in the axial direction is provided between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and at least one end of the windings of the power transmitting coil and the power receiving coil may be pulled out through the through hole.

このような構成により、例えば、溝及び貫通孔を介してコイルの巻線を引き出すことができるため、引き出し線の取り回しがより容易になるというメリットがある。 This configuration has the advantage that, for example, the coil windings can be pulled out through grooves and through holes, making it easier to handle the pull-out wires.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、筒状部において溝の内周側に貫通孔がそれぞれ設けられてもよい。 In addition, in the link mechanism according to one aspect of the present invention, through holes may be provided on the inner periphery of each groove in the cylindrical portion.

このような構成により、例えば、溝を介してボビンの一端側に引き出された引き出し線を、貫通孔を介して他端側に引き出すことができる。 With this configuration, for example, the lead wire that is pulled out to one end of the bobbin through the groove can be pulled out to the other end through the through hole.

また、本発明の一態様によるリンク機構では、送電側ボビンにおける軸方向の一端側の端面と、端面に対向する第１のリンクの面との一方には、関節の回転軸と同軸になるように送電側の環状電極が設けられており、他方には送電側ボビンが第１のリンクに取り付けられた場合に、送電側の環状電極に接触する電極が設けられており、受電側ボビンにおける軸方向の一端側の端面と、端面に対向する第２のリンクの面との一方には、関節の回転軸と同軸になるように受電側の環状電極が設けられており、他方には受電側ボビンが第２のリンクに取り付けられた場合に、受電側の環状電極に接触する電極が設けられてもよい。 In addition, in a link mechanism according to one aspect of the present invention, a ring-shaped electrode on the power transmission side is provided on one of the end face at one axial end of the power transmission bobbin and the face of the first link opposite the end face, so as to be coaxial with the rotation axis of the joint, and an electrode that contacts the ring-shaped electrode on the power transmission side when the power transmission bobbin is attached to the first link is provided on the other side, and a ring-shaped electrode on the power receiving side is provided on one of the end face at one axial end of the power receiving bobbin and the face of the second link opposite the end face, so as to be coaxial with the rotation axis of the joint, and an electrode that contacts the ring-shaped electrode on the power receiving side when the power receiving bobbin is attached to the second link may be provided on the other side.

このような構成により、ボビンをリンクに取り付ける際に、ボビンの角度を考慮しなくてもよくなり、取り付ける際の作業性がよくなる。 This configuration eliminates the need to consider the angle of the bobbin when attaching it to the link, making installation easier.

本発明の一態様によるリンク機構によれば、関節部分における非接触電力伝送に用いられるコイルを容易に変更することができるようになる。 The link mechanism according to one aspect of the present invention makes it possible to easily change the coil used for non-contact power transmission in the joint.

本発明の実施の形態によるリンク機構の構成を示す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a link mechanism according to an embodiment of the present invention; 同実施の形態によるリンク機構の関節部分を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing a joint portion of the link mechanism according to the embodiment. 同実施の形態における受電側ボビン及び取付部を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing a power receiving side bobbin and an attachment portion in the embodiment; 同実施の形態における受電側ボビンの平面図FIG. 3 is a plan view of a power receiving side bobbin according to the embodiment; 同実施の形態における受電側ボビンの底面図FIG. 4 is a bottom view of the power receiving side bobbin in the embodiment. 同実施の形態における受電側ボビンに設けられた環状電極を示す図FIG. 13 shows an annular electrode provided on a power receiving bobbin in the embodiment; 同実施の形態における取付部に設けられた電極を示す図FIG. 13 shows electrodes provided on the mounting portion in the embodiment. 同実施の形態における他の一例の受電側ボビン及び取付部を示す斜視図FIG. 13 is a perspective view showing another example of a power receiving side bobbin and an attachment portion in the embodiment; 同実施の形態によるリンク機構の関節部分の他の一例を示す断面図FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of a joint portion of the link mechanism according to the embodiment. 同実施の形態によるリンク機構の関節部分の他の一例を示す断面図FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of a joint portion of the link mechanism according to the embodiment.

以下、本発明によるリンク機構について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態によるリンク機構は、第１及び第２のリンクの関節部分に着脱可能な送電側ボビン及び受電側ボビンを有しており、その送電側ボビン及び受電側ボビンに巻線が巻回された送電コイル及び受電コイル間で、非接触電力伝送を行うものである。 The link mechanism according to the present invention will be described below using an embodiment. Note that in the following embodiments, components with the same reference numerals are the same or equivalent, and repeated description may be omitted. The link mechanism according to this embodiment has a power transmission side bobbin and a power receiving side bobbin that can be detached from the joints of the first and second links, and performs contactless power transmission between a power transmission coil and a power receiving coil having windings wound around the power transmission side bobbin and the power receiving side bobbin.

図１は、本実施の形態によるリンク機構１の構成を示す模式図である。図２は、リンク機構１の関節部分の構造を示す断面図である。なお、図２において、駆動手段１３の内部構造は省略している。図３Ａは、受電側ボビン２１、及び取付部２５を示す斜視図である。図３Ｂは、受電側ボビン２１の送電側ボビン１１と対向するフランジ部４２の端面を示す図である。図３Ｃは、受電側ボビン２１の第２のリンク２０側のフランジ部４３の端面を示す図である。なお、図３Ｃでは、環状電極５１、５２を取り外した状態のフランジ部４３を示している。図４Ａは、受電側ボビン２１における環状電極５１、５２の取り付けられたフランジ部４３を示す図である。図４Ｂは、受電側ボビン２１の装着時に環状電極５１、５２と接触する電極５３、５４を有する取付部２５を示す図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of the link mechanism 1 according to the present embodiment. Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of the joint portion of the link mechanism 1. Note that in Figure 2, the internal structure of the driving means 13 is omitted. Figure 3A is a perspective view showing the power receiving side bobbin 21 and the mounting portion 25. Figure 3B is a diagram showing an end face of the flange portion 42 of the power receiving side bobbin 21 facing the power transmitting side bobbin 11. Figure 3C is a diagram showing an end face of the flange portion 43 of the power receiving side bobbin 21 on the second link 20 side. Note that Figure 3C shows the flange portion 43 in a state where the annular electrodes 51 and 52 are removed. Figure 4A is a diagram showing the flange portion 43 to which the annular electrodes 51 and 52 of the power receiving side bobbin 21 are attached. Figure 4B is a diagram showing the mounting portion 25 having electrodes 53 and 54 that come into contact with the annular electrodes 51 and 52 when the power receiving side bobbin 21 is attached.

本実施の形態によるリンク機構１は、第１のリンク１０と、第１のリンク１０に着脱可能に取り付けられる送電側ボビン１１と、送電側ボビン１１に巻線が巻回された送電コイル１２と、第１のリンク１０に関節によって連結された第２のリンク２０と、第２のリンク２０に着脱可能に取り付けられる受電側ボビン２１と、受電側ボビン２１に巻線が巻回された受電コイル２２と、ハンド部３０とを備える。 The link mechanism 1 according to this embodiment includes a first link 10, a power transmission side bobbin 11 detachably attached to the first link 10, a power transmission coil 12 having a winding wound around the power transmission side bobbin 11, a second link 20 connected to the first link 10 by a joint, a power receiving side bobbin 21 detachably attached to the second link 20, a power receiving coil 22 having a winding wound around the power receiving side bobbin 21, and a hand unit 30.

なお、図１では、説明の便宜上、リンク機構１が、連結された２個のリンクを有する場合について説明するが、リンク機構１は、直列に連結された３個以上のリンクを有するものであってもよい。リンク機構１は、例えば、ロボットアームであってもよく、ロボットアーム以外であってもよい。後者の場合には、リンク機構１は、例えば、４足歩行ロボットの脚であってもよく、ヒューマノイドロボットの腕や脚であってもよく、クレーンなどのリンク機構であってもよい。なお、本実施の形態では、第１のリンク１０が基端側のリンクであり、第２のリンク２０が、第１のリンク１０の先端側に連結されたリンクであるとする。 For ease of explanation, FIG. 1 illustrates a case where the link mechanism 1 has two connected links, but the link mechanism 1 may have three or more links connected in series. The link mechanism 1 may be, for example, a robot arm, or may be something other than a robot arm. In the latter case, the link mechanism 1 may be, for example, the legs of a quadruped robot, the arms or legs of a humanoid robot, or a link mechanism such as a crane. In this embodiment, the first link 10 is the base end link, and the second link 20 is the link connected to the tip end of the first link 10.

第１及び第２のリンク１０、２０は、例えば、直線状に延びた棒状の形状を有するものであってもよい。なお、第１及び第２のリンク１０、２０の長手方向の長さは、例えば、同じであってもよく、または、異なっていてもよい。また、第１のリンク１０の基端側は、例えば、他のリンクに接続されていてもよく、または、ベースなどに固定されていてもよい。 The first and second links 10, 20 may have, for example, a rod-like shape extending in a straight line. The longitudinal lengths of the first and second links 10, 20 may be, for example, the same or different. The base end side of the first link 10 may be, for example, connected to another link, or may be fixed to a base or the like.

第１のリンク１０は、駆動手段１３と、制御回路１４と、送電側ボビン１１が着脱可能に取り付けられる取付部１５と、関節の回転軸である軸部材１６と、リンク部材１８とを備える。第２のリンク２０は、駆動手段２３と、制御回路２４と、受電側ボビン２１が着脱可能に取り付けられる取付部２５と、ハンド部３０の回転軸である軸部材２６と、円筒カバー２７と、リンク部材２８とを備える。リンク部材１８、２８は、直線状に延びた形状を有しており、例えば、第１及び第２のリンク１０、２０の筐体であってもよい。 The first link 10 includes a driving means 13, a control circuit 14, an attachment portion 15 to which the power transmission side bobbin 11 is detachably attached, an axis member 16 which is the rotation axis of the joint, and a link member 18. The second link 20 includes a driving means 23, a control circuit 24, an attachment portion 25 to which the power reception side bobbin 21 is detachably attached, an axis member 26 which is the rotation axis of the hand portion 30, a cylindrical cover 27, and a link member 28. The link members 18, 28 have a shape that extends linearly, and may be, for example, the housings of the first and second links 10, 20.

送電側ボビン１１は、第１のリンク１０における第２のリンク２０との連結箇所に着脱可能に取り付けられる。本実施の形態では、送電側ボビン１１が、第１のリンク１０の取付部１５に着脱可能に取り付けられる場合について主に説明する。送電コイル１２は、非接触電力伝送で用いられる送電用のコイルである。 The power transmission side bobbin 11 is detachably attached to the connection point of the first link 10 with the second link 20. In this embodiment, the case where the power transmission side bobbin 11 is detachably attached to the attachment portion 15 of the first link 10 will be mainly described. The power transmission coil 12 is a power transmission coil used in contactless power transmission.

受電側ボビン２１は、第２のリンク２０における第１のリンク１０との連結箇所に着脱可能に取り付けられる。本実施の形態では、受電側ボビン２１が、第２のリンク２０の取付部２５に着脱可能に取り付けられる場合について主に説明する。受電コイル２２は、非接触電力伝送で用いられる受電用のコイルである。 The power receiving bobbin 21 is removably attached to the connection point of the second link 20 with the first link 10. In this embodiment, the case where the power receiving bobbin 21 is removably attached to the attachment portion 25 of the second link 20 will be mainly described. The power receiving coil 22 is a coil for receiving power used in contactless power transmission.

送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ第１及び第２のリンク１０、２０に装着された際に、送電コイル１２及び受電コイル２２は、図１、図２で示されるように、関節の軸方向、すなわち軸部材１６の長手方向において、対面する配置となっていてもよい。送電コイル１２及び受電コイル２２は、例えば、中心軸が関節の軸と同軸になると共に、関節の軸方向において、所定の間隔だけ離れていてもよい。そのように送電コイル１２及び受電コイル２２が配置されることによって、送電コイル１２から受電コイル２２に、非接触電力伝送で電力が伝送されることになる。すなわち、送電コイル１２から送電された電力が、受電コイル２２で受電されることになる。 When the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the first and second links 10 and 20, respectively, the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 may be arranged to face each other in the axial direction of the joint, i.e., the longitudinal direction of the shaft member 16, as shown in Figures 1 and 2. The power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 may, for example, have central axes coaxial with the axis of the joint and be spaced apart by a predetermined distance in the axial direction of the joint. By arranging the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 in this manner, power is transmitted from the power transmission coil 12 to the power receiving coil 22 by non-contact power transmission. In other words, the power transmitted from the power transmission coil 12 is received by the power receiving coil 22.

なお、送電コイル１２と受電コイル２２との間で行われる非接触電力伝送の方式は問わない。その非接触電力伝送の方式は、例えば、電磁誘導方式や磁界共振方式などの磁界結合方式であってもよく、非接触電力伝送のその他の方式であってもよい。 The method of contactless power transmission between the power transmitting coil 12 and the power receiving coil 22 is not important. The method of contactless power transmission may be, for example, a magnetic field coupling method such as an electromagnetic induction method or a magnetic field resonance method, or may be another method of contactless power transmission.

また、送電コイル１２と受電コイル２２との間で非接触電力伝送と共に、制御信号などの通信も行われてもよい。なお、この通信は、送電コイル１２から受電コイル２２に対して行われてもよく、または、その逆であってもよい。このように、関節部分において制御信号などの通信も非接触で行われることによって、制御信号等の伝送のための配線も不要となり、リンク機構１におけるさらなるワイヤレス化を実現することができる。 In addition to the non-contact power transmission between the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22, communication of control signals and the like may also be performed. This communication may be performed from the power transmission coil 12 to the power receiving coil 22, or vice versa. In this way, communication of control signals and the like is also performed non-contact at the joint portion, eliminating the need for wiring for transmitting control signals and the like, and achieving further wirelessization of the link mechanism 1.

駆動手段１３は、第１のリンク１０の基端側または先端側の関節を回転させる。本実施の形態では、駆動手段１３が、先端側の関節を回転させる場合について主に説明する。駆動手段１３は、例えば、モータ等であってもよい。なお、駆動手段１３は、軸部材１６を直接回転させてもよく、プーリやベルト、ギヤ、減速機などを介して回転させてもよい。 The driving means 13 rotates the joint on the base end or tip end of the first link 10. In this embodiment, the case where the driving means 13 rotates the joint on the tip end side will be mainly described. The driving means 13 may be, for example, a motor. The driving means 13 may rotate the shaft member 16 directly, or may rotate it via a pulley, belt, gear, reducer, etc.

制御回路１４は、駆動手段１３に電力を供給する。また、制御回路１４は、送電コイル１２から、先端側の第２のリンク２０に電力を送電する。具体的には、電力が送電コイル１２から第２のリンク２０の受電コイル２２に非接触で伝送される。制御回路１４は、駆動手段１３を駆動するための電力、及び第２のリンク２０に送電する電力を、例えば、ベースなどを介して商用電源から受け取ってもよく、または、第１のリンク１０の基端側に接続されている他のリンクから、非接触電力伝送によって受電してもよい。後者の場合には、制御回路１４は、非接触電力伝送によって受電した電力について、電圧や電流の調整を行って、駆動手段１３や送電コイル１２に供給してもよい。なお、制御回路１４は、例えば、受電した交流電力を一度、直流に変換してから、電圧や電流の調整を行ってもよい。また、例えば、駆動手段１３が直流モータである場合には、直流電力が駆動手段１３に送られてもよい。また、駆動手段１３がパルスモータや交流モータである場合には、制御回路１４は、直流電力を交流電力に変換して駆動手段１３に送ってもよい。 The control circuit 14 supplies power to the driving means 13. The control circuit 14 also transmits power from the power transmission coil 12 to the second link 20 at the tip side. Specifically, power is transmitted from the power transmission coil 12 to the power receiving coil 22 of the second link 20 in a non-contact manner. The control circuit 14 may receive power for driving the driving means 13 and power to be transmitted to the second link 20 from a commercial power source, for example, via a base, or may receive power by non-contact power transmission from another link connected to the base end side of the first link 10. In the latter case, the control circuit 14 may adjust the voltage and current of the power received by non-contact power transmission and supply it to the driving means 13 and the power transmission coil 12. The control circuit 14 may, for example, convert the received AC power into DC once and then adjust the voltage and current. Also, for example, when the driving means 13 is a DC motor, DC power may be sent to the driving means 13. Furthermore, if the driving means 13 is a pulse motor or an AC motor, the control circuit 14 may convert DC power to AC power and send it to the driving means 13.

軸部材１６は、関節の回転軸である。送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１を交換可能にするため、軸部材１６は、例えば、第２のリンク２０、または駆動手段１３に対して着脱可能に取り付けられてもよい。 The shaft member 16 is the rotation axis of the joint. To make the power transmitting side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 interchangeable, the shaft member 16 may be detachably attached to, for example, the second link 20 or the driving means 13.

軸部材１６は、例えば、磁性体の部材であってもよく、そうでなくてもよい。軸部材１６が磁性体の部材である場合には、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ第１及び第２のリンク１０、２０に装着された際に、軸部材１６が送電コイル１２及び受電コイル２２の中心に位置することが好適である。磁性体である軸部材１６は、送電コイル１２から受電コイル２２に非接触電力伝送が行われる際に両コイルの結合を促進するコアとなる。なお、磁性体である軸部材１６は、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性体であってもよく、それらの合金であってもよく、その他の磁性体であってもよい。コイルの結合を促進する観点からは、磁性体としてフェライトを用いることが好適である。一方、フェライトは強度が低いため、フェライトを樹脂で覆った棒状の部材を、軸部材１６として用いてもよい。フェライトを覆う樹脂は、高強度であることが好適である。強度の高い樹脂は特に限定されるものではないが、例えば、エンジニアリング・プラスチック、スーパーエンジニアリング・プラスチック等であってもよい。 The shaft member 16 may be, for example, a magnetic member, or may not be. When the shaft member 16 is a magnetic member, it is preferable that the shaft member 16 is located at the center of the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 when the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the first and second links 10 and 20, respectively. The magnetic shaft member 16 becomes a core that promotes the coupling of both coils when non-contact power transmission is performed from the power transmission coil 12 to the power receiving coil 22. The magnetic shaft member 16 may be, for example, a ferromagnetic material such as iron, cobalt, or nickel, an alloy thereof, or another magnetic material. From the viewpoint of promoting the coupling of the coils, it is preferable to use ferrite as the magnetic material. On the other hand, since ferrite has low strength, a rod-shaped member in which ferrite is covered with resin may be used as the shaft member 16. It is preferable that the resin covering the ferrite has high strength. The high-strength resin is not particularly limited, but may be, for example, engineering plastic, super engineering plastic, etc.

なお、第２のリンク２０の駆動手段２３、及び制御回路２４は、駆動手段２３が先端側のリンクではなく、ハンド部３０を回転させる以外は、第１のリンク１０の駆動手段１３、及び制御回路１４と同様のものであり、それらの説明を省略する。また、第２のリンク２０の先端側にも他のリンクが関節によって連結されている場合には、駆動手段２３によって先端側の関節が回転されてもよく、第２のリンク２０から先端側のリンクに非接触電力伝送が行われてもよい。 The drive means 23 and control circuit 24 of the second link 20 are similar to the drive means 13 and control circuit 14 of the first link 10, except that the drive means 23 rotates the hand unit 30 rather than the tip-side link, and so a description of them will be omitted. In addition, if another link is connected to the tip side of the second link 20 by a joint, the tip-side joint may be rotated by the drive means 23, and non-contact power transmission may be performed from the second link 20 to the tip-side link.

次に、第１のリンク１０側の送電側ボビン１１、送電コイル１２、及び取付部１５、並びに第２のリンク２０側の受電側ボビン２１、受電コイル２２、及び取付部２５についてより詳細に説明する。なお、送電側ボビン１１、送電コイル１２、及び取付部１５と、受電側ボビン２１、受電コイル２２、及び取付部２５とは、実質的に同様のものであるため、ここでは、受電側ボビン２１、受電コイル２２、及び取付部２５について主に説明する。 Next, the power transmission side bobbin 11, the power transmission coil 12, and the mounting portion 15 on the first link 10 side, and the power receiving side bobbin 21, the power receiving coil 22, and the mounting portion 25 on the second link 20 side will be described in more detail. Note that the power transmission side bobbin 11, the power transmission coil 12, and the mounting portion 15 are substantially similar to the power receiving side bobbin 21, the power receiving coil 22, and the mounting portion 25, so the power receiving side bobbin 21, the power receiving coil 22, and the mounting portion 25 will be mainly described here.

図３Ａで示されるように、受電側ボビン２１は、外周側に巻線２２ａが巻回される筒状部４１と、筒状部４１の軸方向における両端にそれぞれ設けられたフランジ部４２、４３とを有する。受電コイル２２は、例えば、巻線２２ａの整列巻きによって形成されてもよく、他の巻き方によって形成されてもよい。本実施の形態では、筒状部４１、及びフランジ部４２、４３が円筒形状である場合について主に説明する。受電側ボビン２１には、筒状部４１の軸方向に延びる中心貫通孔２１ａが設けられている。筒状部４１の軸方向とは、円筒形状である筒状部４１の中心軸の方向である。受電側ボビン２１が第２のリンク２０の取付部２５に装着された際に、軸部材１６が中心貫通孔２１ａを通ることになる。 3A, the power receiving bobbin 21 has a cylindrical portion 41 around which the winding 22a is wound, and flange portions 42, 43 provided at both ends of the cylindrical portion 41 in the axial direction. The power receiving coil 22 may be formed, for example, by aligned winding of the winding 22a, or may be formed by other winding methods. In this embodiment, the case where the cylindrical portion 41 and the flange portions 42, 43 are cylindrical is mainly described. The power receiving bobbin 21 has a central through hole 21a extending in the axial direction of the cylindrical portion 41. The axial direction of the cylindrical portion 41 is the direction of the central axis of the cylindrical portion 41. When the power receiving bobbin 21 is attached to the attachment portion 25 of the second link 20, the shaft member 16 passes through the central through hole 21a.

筒状部４１の外周面２１ｂには、筒状部４１の軸方向に延びる溝４４が複数設けられている。本実施の形態では、６個の溝４４が外周面２１ｂに均等な間隔で設けられている場合、すなわち筒状部４１の中心軸方向から見た際に中心軸を中心として溝４４が６０度ごとに設けられている場合について主に説明するが、溝４４の個数は、例えば、１個でもよく、または、２個以上の任意の個数であってもよい。例えば、８個の溝４４が、筒状部４１の中心軸を中心として４５度ごとに設けられていてもよい。また、外周面２１ｂに複数の溝４４が設けられている場合に、それらの間隔は均等であってもよく、または、そうでなくてもよい。溝４４は、例えば、半円柱形状であってもよく、その他の形状であってもよい。溝４４の両端はそれぞれ、フランジ部４２の孔４６、及びフランジ部４３の孔４７に繋がっている。したがって、受電側ボビン２１の軸方向の一端側の端面から、他端側の端面までが、溝４４、及び溝４４の両端の孔４６、４７を介して繋がることになる。受電コイル２２の巻線２２ａの少なくとも一端は、溝４４を介して引き出されてもよい。図３Ａでは、受電コイル２２の一端側の引き出し線２２ｂが、溝４４及び孔４６を介してフランジ部４２側の端面に引き出され、他端側の引き出し線２２ｃが、溝４４の端部及び孔４７を介してフランジ部４３側の端面に引き出される場合について示している。 A plurality of grooves 44 extending in the axial direction of the cylindrical portion 41 are provided on the outer peripheral surface 21b of the cylindrical portion 41. In this embodiment, the case where six grooves 44 are provided at equal intervals on the outer peripheral surface 21b, that is, the case where the grooves 44 are provided at 60 degrees around the central axis when viewed from the central axis direction of the cylindrical portion 41, will be mainly described, but the number of grooves 44 may be, for example, one, or any number of two or more. For example, eight grooves 44 may be provided at 45 degrees around the central axis of the cylindrical portion 41. In addition, when a plurality of grooves 44 are provided on the outer peripheral surface 21b, the intervals between them may be equal or may not be equal. The grooves 44 may be, for example, semi-cylindrical or may have other shapes. Both ends of the groove 44 are connected to the hole 46 of the flange portion 42 and the hole 47 of the flange portion 43, respectively. Therefore, the end face on one axial end of the power receiving bobbin 21 is connected to the end face on the other axial end via the groove 44 and the holes 46, 47 at both ends of the groove 44. At least one end of the winding 22a of the power receiving coil 22 may be drawn out through the groove 44. FIG. 3A shows a case where the lead wire 22b on one end of the power receiving coil 22 is drawn out to the end face on the flange portion 42 side via the groove 44 and the hole 46, and the lead wire 22c on the other end is drawn out to the end face on the flange portion 43 side via the end of the groove 44 and the hole 47.

筒状部４１の外周面２１ｂと内周面２１ｃとの間には、筒状部４１の軸方向に延びる貫通孔４５が設けられていてもよい。すなわち、貫通孔４５が、筒状部４１の側壁内（筒壁内）に設けられていてもよい。その貫通孔４５の両端は、受電側ボビン２１の軸方向の両端面、すなわちフランジ部４２、４３の端面に開口していてもよい。また、図３Ｂ、図３Ｃで示されるように、貫通孔４５は、それぞれ溝４４と同数設けられており、筒状部４１において、溝４４の内周側に貫通孔４５がそれぞれ設けられていてもよい。このように、溝４４、及びその両端側の孔４６、４７と、溝４４の内周側の貫通孔４５とを用いて、例えば、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃで示されるように、溝４４を介してフランジ部４２側にガイドされた引き出し線２２ｂを、その溝４４の内周側の貫通孔４５を介してフランジ部４３側に引き出すことができ、受電コイル２２の巻線２２ａの両端を、受電側ボビン２１の一端側にまとめることができる。また、溝４４が存在することによって、筒状部４１の外周面２１ｂにおいて、軸方向の全体にわたって巻線２２ａを巻回しなくてもよいことになる。すなわち、筒状部４１の外周面２１ｂにおいて巻線２２ａを任意の回数だけ巻回し、その後に溝４４を介して巻線２２ａの端部を引き出すことができる。また、筒状部４１の外周面２１ｂに複数の溝４４が設けられている場合には、受電コイル２２の巻線２２ａの巻き数を、整数以外にすることもできる。例えば、巻き数を１０．５回や１０．３回などにすることもできる。また、引き出し線２２ｂを溝４４に配置することによって、引き出し線２２ｂの位置ずれを防止することもできる。また、引き出し線２２ｂがフランジ部４２側において折り返されることによって、引き出し線２２ｂがフランジ部４２において長さ方向にずれないようにすることができ、引き出し線２２ｂまたは巻線２２ａの取り回しが容易になる。なお、引き出し線２２ｂ、２２ｃのずれを防止するため、例えば、引き出し線２２ｂ、２２ｃを、粘着テープや接着剤などを用いて固定してもよい。 Between the outer peripheral surface 21b and the inner peripheral surface 21c of the cylindrical portion 41, a through hole 45 extending in the axial direction of the cylindrical portion 41 may be provided. That is, the through hole 45 may be provided in the side wall (inside the cylindrical wall) of the cylindrical portion 41. Both ends of the through hole 45 may open to both end faces in the axial direction of the power receiving side bobbin 21, i.e., the end faces of the flange portions 42 and 43. Also, as shown in Figures 3B and 3C, the through holes 45 are provided in the same number as the grooves 44, and the through holes 45 may be provided on the inner peripheral side of the grooves 44 in the cylindrical portion 41. In this way, by using the groove 44, the holes 46 and 47 on both ends thereof, and the through hole 45 on the inner periphery side of the groove 44, for example, as shown in Figures 3A, 3B, and 3C, the lead wire 22b guided to the flange portion 42 side through the groove 44 can be drawn to the flange portion 43 side through the through hole 45 on the inner periphery side of the groove 44, and both ends of the winding 22a of the power receiving coil 22 can be gathered at one end side of the power receiving side bobbin 21. In addition, the presence of the groove 44 means that the winding 22a does not need to be wound over the entire axial direction on the outer periphery surface 21b of the cylindrical portion 41. In other words, the winding 22a can be wound an arbitrary number of times on the outer periphery surface 21b of the cylindrical portion 41, and then the end of the winding 22a can be drawn out through the groove 44. In addition, when a plurality of grooves 44 are provided on the outer periphery surface 21b of the cylindrical portion 41, the number of turns of the winding 22a of the power receiving coil 22 can be other than an integer. For example, the number of turns can be 10.5 or 10.3. Also, by arranging the lead wire 22b in the groove 44, it is possible to prevent the lead wire 22b from shifting. Also, by folding back the lead wire 22b on the flange portion 42 side, it is possible to prevent the lead wire 22b from shifting in the length direction at the flange portion 42, making it easier to handle the lead wire 22b or the winding 22a. Note that in order to prevent the lead wires 22b and 22c from shifting, the lead wires 22b and 22c may be fixed using, for example, an adhesive tape or adhesive.

なお、図３Ｂで示されるように、フランジ部４２の端面には、複数の貫通孔４５及び複数の孔４６の開口部を繋ぐように、溝部４８が設けられている。したがって、孔４６や貫通孔４５を介して引き出し線２２ｂをガイドする際にも、端面から外側に引き出し線２２ｂが飛び出ることがないようにすることができる。そのため、例えば、第１及び第２のリンク１０、２０の関節が回転する際に受電側ボビン２１のフランジ部４２側の端面が他の構成、例えば、後述する中板３２と擦れる場合であっても、引き出し線２２ｂが擦り切れないようにすることができる。 As shown in FIG. 3B, a groove 48 is provided on the end face of the flange portion 42 to connect the openings of the multiple through holes 45 and the multiple holes 46. Therefore, even when the lead wire 22b is guided through the hole 46 or the through hole 45, the lead wire 22b does not protrude outward from the end face. Therefore, for example, even if the end face of the flange portion 42 side of the power receiving side bobbin 21 rubs against another structure, such as the middle plate 32 described later, when the joints of the first and second links 10 and 20 rotate, the lead wire 22b can be prevented from wearing out.

また、図３Ｃで示されるように、フランジ部４３の端面には、複数の貫通孔４５の開口部を繋ぐ円環状の溝部４９と、複数の孔４７の開口部を繋ぐ円環状の溝部５０とが設けられている。そして、図４Ａで示されるように、溝部４９の開口を覆うように円環状の環状電極５１が設けられ、溝部５０の開口を覆うように円環状の環状電極５２が設けられている。環状電極５１、５２は、受電側ボビン２１が取付部２５に取り付けられた際に、関節の回転軸と同軸となってもよい。すなわち、環状電極５１、５２の中心が、関節の回転軸上となってもよい。なお、引き出し線２２ｂの端部は、環状電極５１に接続され、引き出し線２２ｃの端部は、環状電極５２に接続されているものとする。また、環状電極５１、５２は、フランジ部４３の端面と同一面上となるように設けられた平面状の電極であってもよい。 3C, the end face of the flange portion 43 is provided with an annular groove portion 49 connecting the openings of the plurality of through holes 45, and an annular groove portion 50 connecting the openings of the plurality of holes 47. As shown in FIG. 4A, an annular electrode 51 is provided to cover the opening of the groove portion 49, and an annular electrode 52 is provided to cover the opening of the groove portion 50. The annular electrodes 51 and 52 may be coaxial with the rotation axis of the joint when the power receiving side bobbin 21 is attached to the attachment portion 25. That is, the centers of the annular electrodes 51 and 52 may be on the rotation axis of the joint. The end of the lead wire 22b is connected to the annular electrode 51, and the end of the lead wire 22c is connected to the annular electrode 52. The annular electrodes 51 and 52 may be planar electrodes provided so as to be on the same plane as the end face of the flange portion 43.

取付部２５には、受電側ボビン２１のフランジ部４３が嵌め込まれる円柱形状の凹部２５ａが設けられている。その凹部２５ａにフランジ部４３が嵌め合わされることによって、受電側ボビン２１が第２のリンク２０に装着される。なお、円柱形状の凹部２５ａの軸方向の長さは、フランジ部４３の軸方向の長さと同じであってもよい。また、フランジ部４３の軸方向の長さが、フランジ部４２の軸方向の長さよりも長くなっているため、受電側ボビン２１が取付部２５に取り付けられた際に、より安定することになる。なお、フランジ部４２、４３の軸方向の長さは同じであってもよい。 The mounting portion 25 is provided with a cylindrical recess 25a into which the flange portion 43 of the power receiving bobbin 21 is fitted. The flange portion 43 is fitted into the recess 25a, thereby mounting the power receiving bobbin 21 to the second link 20. The axial length of the cylindrical recess 25a may be the same as the axial length of the flange portion 43. Furthermore, since the axial length of the flange portion 43 is longer than the axial length of the flange portion 42, the power receiving bobbin 21 becomes more stable when attached to the mounting portion 25. The axial lengths of the flange portions 42 and 43 may be the same.

受電側ボビン２１が取付部２５に取り付けられた場合に、受電側ボビン２１は、例えば、取付部２５に対して相対的に移動可能となっていてもよく、または、そうでなくてもよい。前者の場合には、フランジ部４３は、凹部２５ａに単に挿入されるだけであって、受電側ボビン２１は、関節の回転等に応じて取付部２５に対して動くことになる。一方、後者の場合には、受電側ボビン２１が取付部２５に取り付けられた際には、両者は相対的に移動しないことになる。この場合には、例えば、ボルトやスナップフィットなどを用いて受電側ボビン２１が第２のリンク２０に着脱可能に装着されてもよく、凹部２５ａの内周面に設けられたねじ溝に、フランジ部４３の外周面に設けられたねじ山を螺合させることによって、受電側ボビン２１が第２のリンク２０に着脱可能に装着されてもよく、その他の方法によって受電側ボビン２１が第２のリンク２０に着脱可能に装着されてもよい。 When the power receiving side bobbin 21 is attached to the attachment portion 25, the power receiving side bobbin 21 may or may not be movable relative to the attachment portion 25. In the former case, the flange portion 43 is simply inserted into the recess 25a, and the power receiving side bobbin 21 moves relative to the attachment portion 25 in response to the rotation of the joint. On the other hand, in the latter case, when the power receiving side bobbin 21 is attached to the attachment portion 25, the two do not move relative to each other. In this case, for example, the power receiving side bobbin 21 may be detachably attached to the second link 20 using a bolt or a snap fit, or the power receiving side bobbin 21 may be detachably attached to the second link 20 by screwing a screw thread provided on the outer peripheral surface of the flange portion 43 into a screw groove provided on the inner peripheral surface of the recess 25a, or the power receiving side bobbin 21 may be detachably attached to the second link 20 by other methods.

図４Ｂで示されるように、取付部２５の凹部２５ａにおける底面２５ｃの中心には、軸部材１６が通る中心貫通孔２５ｂが設けられている。また、底面２５ｃには、受電側ボビン２１が取付部２５に取り付けられた際に、環状電極５１、５２にそれぞれ接触する電極５３、５４が設けられている。電極５３、５４は、環状電極５１、５２の周方向の一部に相当する箇所に設けられており、環状電極５１、５２側に付勢されていることが好適である。受電側ボビン２１が取付部２５に取り付けられた際に、電極５３、５４と、環状電極５１、５２とがそれぞれ確実に接触するためである。そのため、電極５３、５４は、例えば、板バネ状の電極であってもよい。電極５３、５４は、配線によって制御回路２４に接続されていてもよい。このように、環状電極５１、５２と、電極５３、５４とが接触することによって、受電コイル２２が第２のリンク２０と電気的に接続されるため、受電側ボビン２１を中心軸周りに任意の角度となるように取付部２５に取り付けることができ、受電側ボビン２１を取付部２５に取り付ける際の作業性が向上することになる。なお、受電側ボビン２１や取付部２５の電極以外の部分は、例えば、樹脂によって構成されてもよい。 4B, a central through hole 25b through which the shaft member 16 passes is provided at the center of the bottom surface 25c of the recess 25a of the mounting portion 25. In addition, electrodes 53 and 54 are provided on the bottom surface 25c, which contact the annular electrodes 51 and 52, respectively, when the power receiving side bobbin 21 is attached to the mounting portion 25. The electrodes 53 and 54 are provided at locations corresponding to parts of the circumferential direction of the annular electrodes 51 and 52, and are preferably biased toward the annular electrodes 51 and 52. This is to ensure that the electrodes 53 and 54 and the annular electrodes 51 and 52 are in contact with each other reliably when the power receiving side bobbin 21 is attached to the mounting portion 25. Therefore, the electrodes 53 and 54 may be, for example, leaf spring-shaped electrodes. The electrodes 53 and 54 may be connected to the control circuit 24 by wiring. In this way, the ring electrodes 51, 52 contact the electrodes 53, 54, and thus the power receiving coil 22 is electrically connected to the second link 20, so that the power receiving bobbin 21 can be attached to the attachment portion 25 at any angle around the central axis, improving the workability when attaching the power receiving bobbin 21 to the attachment portion 25. Note that the power receiving bobbin 21 and the portions of the attachment portion 25 other than the electrodes may be made of, for example, resin.

ここでは、受電側ボビン２１側に環状電極５１、５２が設けられており、取付部２５側に、電極５３、５４が設けられている場合について説明したが、逆であってもよい。例えば、取付部２５側に環状電極が設けられており、受電側ボビン２１側における、環状電極の周方向の一部に相当する箇所に電極が設けられていてもよい。このように、受電側ボビン２１における軸方向の一端側の端面（例えば、フランジ部４３側の端面）と、その端面に対向する第２のリンク２０の面（例えば、取付部２５の底面２５ｃ）との一方に、関節の回転軸と同軸になるように環状電極が設けられており、他方には受電側ボビン２１が第２のリンク２０に取り付けられた場合に、環状電極に接触する電極が設けられていてもよい。 Here, the case where the annular electrodes 51 and 52 are provided on the power receiving bobbin 21 side and the electrodes 53 and 54 are provided on the attachment portion 25 side has been described, but the reverse is also possible. For example, the annular electrode may be provided on the attachment portion 25 side, and an electrode may be provided on the power receiving bobbin 21 side at a location corresponding to a part of the circumferential direction of the annular electrode. In this way, an annular electrode may be provided on one of the end face on one end side of the axial direction of the power receiving bobbin 21 (e.g., the end face on the flange portion 43 side) and the face of the second link 20 facing the end face (e.g., the bottom surface 25c of the attachment portion 25) so as to be coaxial with the rotation axis of the joint, and an electrode that contacts the annular electrode when the power receiving bobbin 21 is attached to the second link 20 may be provided on the other side.

なお、受電コイル２２と第２のリンク２０との電気的な接続は、環状電極、及び環状電極に接触する電極以外を用いて実現されてもよい。例えば、受電コイル２２の巻線２２ａの両端が、取付部２５の凹部２５ａなどに設けられた端子に手作業で接続されることによって、受電コイル２２と第２のリンク２０とが電気的に接続されてもよい。 The electrical connection between the power receiving coil 22 and the second link 20 may be realized using something other than the annular electrode and an electrode that contacts the annular electrode. For example, the power receiving coil 22 and the second link 20 may be electrically connected by manually connecting both ends of the winding 22a of the power receiving coil 22 to terminals provided in the recess 25a of the mounting portion 25, etc.

図２で示されるように、送電コイル１２及び受電コイル２２が関節の軸方向において対面するように送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１が取付部１５、２５にそれぞれ装着された際に、送電側ボビン１１と受電側ボビン２１との間に、乾性潤滑剤の塗布された円盤状の中板３２が配置されてもよい。なお、中板３２の中心には、軸部材１６が通過する孔が設けられているものとする。また、装着された送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ取付部１５、２５に対して相対的に移動可能となっている場合には、中板３２は、送電側ボビン１１と受電側ボビン２１との間のスペーサとして用いられてもよい。一方、装着された送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ取付部１５、２５に対して相対的に移動可能となっていない場合には、中板３２はなくてもよい。 As shown in FIG. 2, when the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the attachment parts 15 and 25, respectively, so that the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 face each other in the axial direction of the joint, a disk-shaped middle plate 32 coated with a dry lubricant may be disposed between the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21. Note that a hole through which the shaft member 16 passes is provided at the center of the middle plate 32. In addition, when the attached power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are movable relative to the attachment parts 15 and 25, respectively, the middle plate 32 may be used as a spacer between the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21. On the other hand, when the attached power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are not movable relative to the attachment parts 15 and 25, respectively, the middle plate 32 may not be provided.

また、取付部２５の凹部２５ａと反対側の面は、リンク部材２８に固定されているものとする。また、送電側ボビン１１、送電コイル１２、取付部１５、受電側ボビン２１、受電コイル２２、取付部２５を覆うように、円筒カバー２７が設けられている。円筒カバー２７は、軸方向の一端がリンク部材２８、または取付部２５に取り付けられてもよい。また、リンク部材１８に固定された取付部１５のリンク部材１８側の端部の外周側には、周方向に沿って窪み部１５ａが設けられており、円筒カバー２７の第１のリンク１０側の端部には、その窪み部１５ａに嵌るように、内周側に突出した突出部２７ａが周方向に沿って設けられていてもよい。なお、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１を交換することができるように、円筒カバー２７は、例えば、リンク部材２８に着脱可能に取り付けられていてもよい。 The surface of the mounting portion 25 opposite to the recess 25a is fixed to the link member 28. A cylindrical cover 27 is provided to cover the power transmission side bobbin 11, the power transmission coil 12, the mounting portion 15, the power receiving side bobbin 21, the power receiving coil 22, and the mounting portion 25. One end of the cylindrical cover 27 in the axial direction may be attached to the link member 28 or the mounting portion 25. A recess 15a is provided along the circumferential direction on the outer periphery of the end of the mounting portion 15 fixed to the link member 18 on the link member 18 side, and a protrusion 27a protruding to the inner periphery may be provided along the circumferential direction on the end of the first link 10 side of the cylindrical cover 27 so as to fit into the recess 15a. The cylindrical cover 27 may be detachably attached to the link member 28, for example, so that the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 can be replaced.

次に、リンク機構１の動作について説明する。制御回路１４に供給された電力は、送電コイル１２及び受電コイル２２を介して制御回路２４に供給される。また、制御回路１４から供給された電力に応じて、駆動手段１３は、軸部材１６を回転させる。その結果、関節部分において、第２のリンク２０が第１のリンク１０に対して回転されることになる。また、制御回路２４に供給された電力は、駆動手段２３に供給される。そして、駆動手段２３が軸部材２６を回転させることによって、ハンド部３０が回転されることになる。 Next, the operation of the link mechanism 1 will be described. The power supplied to the control circuit 14 is supplied to the control circuit 24 via the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22. Furthermore, the driving means 13 rotates the shaft member 16 in response to the power supplied from the control circuit 14. As a result, the second link 20 is rotated relative to the first link 10 at the joint portion. Furthermore, the power supplied to the control circuit 24 is supplied to the driving means 23. The driving means 23 then rotates the shaft member 26, thereby rotating the hand unit 30.

また、例えば、ハンド部３０が消費電力の多い別のエンドエフェクタに交換されることによって、または、第２のリンク２０の先端側にさらに別のリンクが接続されることによって、第１のリンク１０から第２のリンク２０により多くの電力を伝送しなければならなくなった場合には、送電コイル１２及び受電コイル２２を交換することになる。そのような場合には、まず、円筒カバー２７や軸部材１６を取り外し、その後に、取付部１５、２５からそれぞれ送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１を取り外す。なお、コイルの巻線の両端が、取付部１５、２５側の端子に接続されている場合には、その接続を外してもよい。そして、新しい構成に応じた送電コイル１２及び受電コイル２２がそれぞれ巻回された送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１を、取付部１５、２５に取り付ける。その後、軸部材１６や円筒カバー２７を装着することによって、送電コイル１２及び受電コイル２２の交換が完了することになる。 In addition, for example, when the hand unit 30 is replaced with another end effector that consumes more power, or when another link is connected to the tip side of the second link 20, and more power must be transmitted from the first link 10 to the second link 20, the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 are replaced. In such a case, the cylindrical cover 27 and the shaft member 16 are first removed, and then the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are removed from the mounting parts 15 and 25, respectively. Note that if both ends of the coil winding are connected to terminals on the mounting parts 15 and 25, the connections may be disconnected. Then, the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 on which the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 are wound according to the new configuration are attached to the mounting parts 15 and 25. After that, the shaft member 16 and the cylindrical cover 27 are attached, and the replacement of the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 is completed.

以上のように、本実施の形態によるリンク機構１によれば、関節部分において非接触電力伝送によって電力を伝送できるため、関節部分における電力伝送用の配線が不要になる。また、非接触電力伝送用のコイルが、リンクに対して取り外し可能に設けられている送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１に巻回されていることによって、リンク機構１の先端側において必要とされる電力量が変わることなどに応じて、非接触電力伝送用のコイルを簡単に交換することができる。例えば、リンクがユニット化されており、任意の個数のリンクを直列に連結できる場合には、基端側のリンク間で伝送される電力の方が、先端側のリンク間で伝送される電力より大きくなければならないが、本実施の形態によるリンク機構１では、各関節において、伝送される電力量に応じた適切なコイルとなるようにすることができる。また、送電側ボビン１１や受電側ボビン２１が摩耗した場合にも、それらを簡単に交換することができる。したがって、メンテナンスが容易になり、リンク機構１の機械寿命を延ばすことができる。 As described above, according to the link mechanism 1 of this embodiment, power can be transmitted by non-contact power transmission at the joints, so that wiring for power transmission at the joints is not required. In addition, the coil for non-contact power transmission is wound around the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 that are removably provided on the links, so that the coil for non-contact power transmission can be easily replaced according to changes in the amount of power required at the tip side of the link mechanism 1. For example, when the links are unitized and any number of links can be connected in series, the power transmitted between the links on the base end side must be greater than the power transmitted between the links on the tip side. However, in the link mechanism 1 of this embodiment, it is possible to provide an appropriate coil for the amount of power to be transmitted at each joint. In addition, even if the power transmission side bobbin 11 or the power receiving side bobbin 21 wears out, they can be easily replaced. This makes maintenance easier and extends the mechanical life of the link mechanism 1.

なお、本実施の形態では、筒状部４１において、溝４４の内周側にそれぞれ貫通孔４５が設けられている場合について説明したが、そうでなくてもよい。溝４４の内周側以外の箇所に貫通孔が設けられていてもよい。また、溝４４の個数と、貫通孔４５の個数とは同じでなくてもよい。例えば、貫通孔４５の個数は、溝４４の個数よりも少なくてもよい。この場合には、例えば、溝４４及び孔４６を介してフランジ部４２側の端面にガイドされた引き出し線２２ｂは、その孔４６に近い貫通孔４５を介してフランジ部４３側の端面に引き出されてもよい。 In this embodiment, the case where the through holes 45 are provided on the inner periphery of each groove 44 in the cylindrical portion 41 has been described, but this is not necessary. Through holes may be provided at locations other than the inner periphery of the groove 44. Furthermore, the number of grooves 44 and the number of through holes 45 do not have to be the same. For example, the number of through holes 45 may be less than the number of grooves 44. In this case, for example, the lead wire 22b guided to the end face on the flange portion 42 side via the groove 44 and the hole 46 may be drawn out to the end face on the flange portion 43 side via the through hole 45 close to the hole 46.

また、本実施の形態では、巻線２２ａの一端がフランジ部４３側に引き出される際に、フランジ部４２側の端面、及び貫通孔４５を介して引き出される場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１は、貫通孔４５を有していなくてもよい。この場合には、例えば、図５で示されるように、巻線２２ａの引き出し線２２ｂは、巻線２２ａの内周側の溝４４を介してフランジ部４３側に引き出され、フランジ部４３の孔４７を介してフランジ部４３の端面側に引き出されてもよい。この場合には、フランジ部４２には、孔４６や溝部４８が設けられていなくてもよい。 In addition, in this embodiment, the case where one end of the winding 22a is pulled out to the flange portion 43 side is mainly described as being pulled out through the end face on the flange portion 42 side and the through hole 45, but this is not necessarily the case. The power transmitting side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 do not have to have the through hole 45. In this case, for example, as shown in FIG. 5, the pull-out wire 22b of the winding 22a may be pulled out to the flange portion 43 side through a groove 44 on the inner periphery side of the winding 22a, and may be pulled out to the end face side of the flange portion 43 through a hole 47 in the flange portion 43. In this case, the flange portion 42 does not have to be provided with a hole 46 or a groove portion 48.

また、本実施の形態では、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１が軸方向の両端にフランジ部４２、４３等を有する場合について説明したが、そうでなくてもよい。送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１が軸方向の両端にフランジ部が設けられていなくてもよい。この場合には、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１は、筒状部４１のみを有していてもよい。なお、その筒状部４１の外周面２１ｂに１個または２個以上の溝４４が設けられていてもよいことは上記のとおりである。また、筒状部４１の外周面２１ｂに溝４４が設けられていなくてもよい。この場合には、筒状部４１の外周面２１ｂまたは内周面２１ｃにおいて、コイルの引き出し線を粘着テープや接着剤などで固定してもよい。 In addition, in this embodiment, the case where the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 have flange portions 42, 43, etc. at both ends in the axial direction has been described, but this is not necessary. The power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 do not have to have flange portions at both ends in the axial direction. In this case, the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 may have only the cylindrical portion 41. As described above, one or more grooves 44 may be provided on the outer peripheral surface 21b of the cylindrical portion 41. Also, the grooves 44 may not be provided on the outer peripheral surface 21b of the cylindrical portion 41. In this case, the coil lead wire may be fixed to the outer peripheral surface 21b or inner peripheral surface 21c of the cylindrical portion 41 with adhesive tape or adhesive.

また、本実施の形態では、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１が、取付部１５、２５を介して第１及び第２のリンク１０、２０にそれぞれ装着される場合について説明したが、そうでなくてもよい。第１及び第２のリンク１０、２０はそれぞれ取付部１５、２５を有していなくてもよい。この場合には、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１は、別の方法によって、それぞれ第１及び第２のリンク１０、２０に着脱可能に設けられてもよい。受電側ボビン２１は、例えば、スナップフィットなどによってリンク部材２８に着脱可能に取り付けられてもよい。 In addition, in this embodiment, the case where the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the first and second links 10 and 20 via the attachment parts 15 and 25, respectively, has been described, but this is not necessarily the case. The first and second links 10 and 20 do not have to have the attachment parts 15 and 25, respectively. In this case, the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 may be removably attached to the first and second links 10 and 20, respectively, by another method. The power receiving side bobbin 21 may be removably attached to the link member 28, for example, by snap fitting or the like.

また、本実施の形態では、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ第１及び第２のリンク１０、２０に取り付けられた際に、送電コイル１２及び受電コイル２２が対面する配置となっている場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ第１及び第２のリンク１０、２０に取り付けられた際に、送電コイル１２及び受電コイル２２は、一方のコイルの外周側に他方のコイルが位置する配置となってもよい。この場合に、両コイルは、例えば、同軸となっていてもよく、または、そうでなくてもよい。図６は、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ取付部１５、２５に取り付けられた際に、受電コイル２２の外周側に、送電コイル１２が位置する配置となっている関節部分の一例を示す断面図である。図６では、送電コイル１２及び受電コイル２２は、同軸になっている。この場合には、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１は、それぞれ取付部１５、２５との相対的な位置が変化しないように装着されることが好適である。なお、図６では、受電コイル２２の外周側に、送電コイル１２が位置する配置となっている場合について示しているが、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ取付部１５、２５に取り付けられた際に、送電コイル１２の外周側に、受電コイル２２が位置する配置となっていてもよい。このように、一方のコイルの外周側に他方のコイルが位置する配置となっている場合には、関節部分において、関節の軸方向の長さをより短くすることもできうる。 In addition, in this embodiment, the case where the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 are arranged to face each other when the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the first and second links 10 and 20, respectively, has been mainly described, but this is not necessary. When the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the first and second links 10 and 20, respectively, the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 may be arranged such that one coil is located on the outer periphery of the other coil. In this case, both coils may be, for example, coaxial, or may not be. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a joint portion in which the power transmission coil 12 is located on the outer periphery of the power receiving coil 22 when the power transmission side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the attachment parts 15 and 25, respectively. In FIG. 6, the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 are coaxial. In this case, it is preferable that the power transmitting side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached so that their relative positions with respect to the attachment parts 15, 25 do not change. Note that FIG. 6 shows an arrangement in which the power transmitting coil 12 is located on the outer periphery of the power receiving coil 22, but when the power transmitting side bobbin 11 and the power receiving side bobbin 21 are attached to the attachment parts 15, 25, respectively, the power receiving coil 22 may be located on the outer periphery of the power transmitting coil 12. In this way, when one coil is located on the outer periphery of the other coil, the axial length of the joint can be made shorter at the joint portion.

また、図７で示されるように、駆動手段１３を、送電側ボビン１１及び取付部１５の中心貫通孔の内部に配置してもよい。このように、送電側ボビン１１及び受電側ボビン２１がそれぞれ着脱可能に第１及び第２のリンク１０、２０に取り付けられており、また、適切な非接触電力伝送を実現することができるのであれば、関節部分の構成は、上記説明に限定されるものではなく、種々の構成を考えることができる。 Also, as shown in FIG. 7, the driving means 13 may be disposed inside the central through-hole of the power transmitting bobbin 11 and the mounting portion 15. In this way, as long as the power transmitting bobbin 11 and the power receiving bobbin 21 are detachably attached to the first and second links 10, 20, respectively, and appropriate non-contact power transmission can be realized, the configuration of the joint portion is not limited to the above description, and various configurations are possible.

また、本実施の形態では、受電側ボビン２１の筒状部４１が円筒形状であり、その筒状部４１の外周面２１ｂに巻線２２ａが巻回されることによって、円筒形状の受電コイル２２が形成される場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。筒状部４１は、例えば、多角筒形状であってもよい。なお、多角筒形状の軸方向に垂直な断面における筒壁の形状は、例えば、正三角形状、正方形状、正五角形状、正六角形状などの正多角形状であってもよい。送電側ボビン１１についても同様である。 In addition, in this embodiment, the cylindrical portion 41 of the power receiving bobbin 21 is cylindrical, and the winding 22a is wound around the outer circumferential surface 21b of the cylindrical portion 41 to form the cylindrical power receiving coil 22. However, this is not essential. The cylindrical portion 41 may be polygonal, for example. The shape of the cylindrical wall in a cross section perpendicular to the axial direction of the polygonal cylindrical shape may be a regular polygon, such as an equilateral triangle, square, regular pentagon, or regular hexagon. The same is true for the power transmitting bobbin 11.

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible, and it goes without saying that these are also included within the scope of the present invention.

以上より、本発明の一態様によるリンク機構によれば、コイルを容易に変更できるという効果が得られ、関節において非接触電力伝送を行うリンク機構として有用である。 As described above, the link mechanism according to one aspect of the present invention has the advantage that the coil can be easily changed, making it useful as a link mechanism for non-contact power transmission in a joint.

１リンク機構
１０第１のリンク
１１送電側ボビン
１２送電コイル
２０第２のリンク
２１受電側ボビン
２２受電コイル
４４溝
４５貫通孔
５１、５２環状電極
５３、５４電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 link mechanism 10 first link 11 power transmitting bobbin 12 power transmitting coil 20 second link 21 power receiving bobbin 22 power receiving coil 44 groove 45 through hole 51, 52 ring-shaped electrodes 53, 54 electrodes

Claims

A first link;
a second link connected to the first link by a joint;
a power transmission side bobbin detachably attached to a connection portion of the first link and the second link;
a power transmission coil having a winding wound around the power transmission side bobbin;
a power receiving side bobbin detachably attached to a connection portion of the second link with the first link;
a power receiving coil having a winding wound around the power receiving side bobbin,
The power transmission side bobbin is
a cylindrical portion around which a winding is wound;
and a cylindrical flange portion provided at each of both ends in an axial direction of the tubular portion,
the first link has an attachment portion provided with a cylindrical recess to which one flange portion of the power transmission side bobbin is detachably attached,
The receiving side bobbin is
a cylindrical portion around which a winding is wound;
and a cylindrical flange portion provided at each of both ends in an axial direction of the tubular portion,
the second link has an attachment portion provided with a cylindrical recess to which one flange portion of the power receiving side bobbin is detachably attached,
A link mechanism in which power is transmitted from the power transmitting coil to the power receiving coil by non-contact power transmission.

The link mechanism according to claim 1, wherein when the power transmitting bobbin and the power receiving bobbin are attached to the first and second links, respectively, the power transmitting coil and the power receiving coil are arranged to face each other in the axial direction of the joint.

The link mechanism according to claim 1, wherein when the power transmission side bobbin and the power receiving side bobbin are attached to the first and second links, respectively, the power transmission coil and the power receiving coil are arranged such that one coil is positioned on the outer periphery of the other coil.

A first link;
a second link connected to the first link by a joint;
a power transmission side bobbin detachably attached to a connection portion of the first link and the second link;
a power transmission coil having a winding wound around the power transmission side bobbin;
a power receiving side bobbin detachably attached to a connection portion of the second link with the first link;
a power receiving coil having a winding wound around the power receiving side bobbin,
each of the power transmitting side bobbin and the power receiving side bobbin has a cylindrical portion around which a winding is wound,
A groove extending in an axial direction of the cylindrical portion is provided on an outer circumferential surface of the cylindrical portion,
At least one end of a winding of the power transmitting coil and the power receiving coil is drawn out through the groove ,
A link mechanism in which power is transmitted from the power transmitting coil to the power receiving coil by non-contact power transmission .

The link mechanism according to claim 4, wherein a plurality of the grooves are provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion.

The link mechanism according to claim 4 or 5, wherein a through hole extending in the axial direction is provided between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and at least one end of the windings of the power transmission coil and the power receiving coil are pulled out through the through hole.

The link mechanism according to claim 6, wherein the through holes are provided on the inner periphery of the grooves in the cylindrical portion.

A first link;
a second link connected to the first link by a joint;
a power transmission side bobbin detachably attached to a connection portion of the first link and the second link;
a power transmission coil having a winding wound around the power transmission side bobbin;
a power receiving side bobbin detachably attached to a connection portion of the second link with the first link;
a power receiving coil having a winding wound around the power receiving side bobbin,
a power transmission side annular electrode is provided on one of an end face at one axial end of the power transmission side bobbin and a face of the first link facing the end face, the end face being coaxial with a rotation axis of the joint, and an electrode is provided on the other of the end face which comes into contact with the power transmission side annular electrode when the power transmission side bobbin is attached to the first link,
a power receiving side annular electrode is provided on one of an end face at one axial end of the power receiving side bobbin and a face of the second link opposing the end face, so as to be coaxial with a rotation axis of the joint, and an electrode is provided on the other of the end face which comes into contact with the power receiving side annular electrode when the power receiving side bobbin is attached to the second link ,
A link mechanism in which power is transmitted from the power transmitting coil to the power receiving coil by non-contact power transmission .