(57)【要約】【課題】連結される２つの支持体を互いに対し相対的に高信頼性を以ってロックすることを可能にするモータ駆動式関節を提供すること。【解決手段】駆動モータと該駆動モータに伝動技術的に後置された伝動装置とロック装置とを有するプログラマブル自動運動装置の互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節。ロック装置は、直接的に駆動モータの従動軸を又は駆動モータの従動軸に相対回転不能に結合された係止手段をロックするよう構成されかつ配置される。従動軸は結合連結部によって伝動装置の駆動軸に相対回転不能に結合される。結合連結部は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルクが生成したとき、駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータと該駆動モータに伝動技術的に後置された伝動装置とロック装置とを有するプログラマブル自動運動装置の互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節であって、
ロック装置は、直接的に駆動モータの従動軸を又は駆動モータの従動軸に相対回転不能に結合された係止手段をロックするよう構成されかつ配置されており、
従動軸は、結合連結部によって、伝動装置の駆動軸に相対回転不能に結合されており、
結合連結部は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルクが生成したとき、駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容する、
モータ駆動式関節。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動式関節において、
前記予め設定される値は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に生成することが許される最大許容運転トルクに相当し、及び／又は、前記予め設定される値は、関節及び／又は伝動装置の損傷が起こらないように選択される、
モータ駆動式関節。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータ駆動式関節において、
ａ．駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、形状結合的結合及び／又は材料結合的結合であり、又は、
ｂ．駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、力結合的結合として実現され、かつ、該力結合的結合の完全な解離（すべり：Durchrutschen）が生じる前に、結合連結部が駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容するよう構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
駆動モータの従動軸と係止手段は互いに対しコアキシャルに配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸は互いに対しコアキシャルに配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
ａ．結合連結部は従動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には駆動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定されており、又は、
ｂ．結合連結部は駆動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には従動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定されている、
モータ駆動式関節。
【請求項７】
請求項６に記載のモータ駆動式関節において、
締付部材は、波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンドとして又はスリットが形成されたリングとして構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項８】
請求項１〜５の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
結合連結部はディスクブレーキを有する、
モータ駆動式関節。
【請求項９】
ａ．駆動軸に相対回転不能に結合されているブレーキディスクと、ブレーキディスクに作用しかつ直接的に又は間接的に従動軸において支持される制動力生成器とを有し、又は、
ｂ．従動軸に相対回転不能に結合されているブレーキディスクと、ブレーキディスクに作用しかつ直接的に又は間接的に駆動軸において支持される制動力生成器とを有する、
請求項８に記載のモータ駆動式関節。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータ駆動式関節において、
ブレーキディスクは、駆動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された連行装置（Mitnehmer）において軸方向に摺動可能に支持されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のモータ駆動式関節において、
ａ．制動力生成器は、ロック装置の作動状態において、摩擦要素をブレーキディスクに向かって軸方向に押圧し、又は、
ｂ．制動力生成器は、ロック装置の作動状態において、摩擦要素をブレーキディスクに向かって半径方向に押圧する、
モータ駆動式関節。
【請求項１２】
請求項９〜１１の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
制動力生成器は、少なくとも１つのマグネット、とりわけ永久磁石及び／又は電磁石、及び／又は、少なくとも１つのバネ要素、を有する、
モータ駆動式関節。
【請求項１３】
請求項９〜１２の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された係止手段は少なくとも１つの形状結合手段を有し、形状結合手段はロック装置の作動状態においてハウジング又はシャーシに対し相対的に回転不能な対応形状結合手段と形状結合的に協働する、
モータ駆動式関節。
【請求項１４】
請求項１３に記載のモータ駆動式関節において、
従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された部材は複数の形状結合手段、とりわけ複数の係合凹部（Rastausnehmungen）、を有し、形状結合手段は、従動軸の複数の回転位置への対応係止手段の嵌入が可能になるよう、配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載のモータ駆動式関節において、
形状結合手段は、少なくとも１つの係合凹部として又は半径方向に配向された係合凹部として構成され、
対応形状結合手段は半径方向に可動な係止ピンを有し、係止ピンの自由端はロック装置の作動状態において形状結合手段の係合凹部に嵌入する、
モータ駆動式関節。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
伝動装置は波動歯車装置として構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１７】
請求項１６に記載のモータ駆動式関節において、
波動歯車装置はカップ型歯車装置として構成されているか、又は、波動歯車装置はリング型歯車装置として構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、
ａ．駆動モータは２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、伝動装置は２つのハウジング部分の他方に配置されており、又は、
ｂ．伝動装置の一部分は２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、伝動装置の他の一部分は２つのハウジング部分の他方に配置されており、又は、
ｃ．伝動装置又は伝動装置の一部分は２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、ロック装置は２つのハウジング部分の他方に配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れかに記載のモータ駆動式関節において、
ａ．関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が運動する面が常に互いに対し平行に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成されており、又は、
ｂ．関節はヒンジ式関節（Scharniergelenk）として構成されており、又は、
ｃ．関節は、２つの支持体の一方が運動する面が２つの支持体の他方に対し常に直角に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れかに記載のモータ駆動式関節によって互いに対し相対的に可動に結合された２つの支持体を有する、プログラマブル自動運動装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプログラマブル自動運動装置において、
２つの支持体の一方は、駆動モータのステータ及び／又は駆動モータの駆動モータハウジングに直接的に又は間接的に相対回転不能に結合されており、
２つの支持体の他方は、伝動装置の従動要素（Abtriebselement）に相対回転不能に連結されている、
プログラマブル自動運動装置。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載のプログラマブル自動運動装置において、
モータ駆動式関節によって可動に結合された２つの支持体はロボットアームの部分である、
プログラマブル自動運動装置。
【請求項２３】
請求項２０〜２２の何れかに記載のプログラマブル自動運動装置において、
関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、
ａ．２つの支持体の一方は２つのハウジング部分の一方に固定的に結合されており、かつ、２つの支持体の他方は２つのハウジング部分の他方に固定的に結合されており、又は、
ｂ．２つのハウジング部分の一方は２つの支持体の一方の構成要素であり、又は、
ｃ．２つのハウジング部分の一方は２つの支持体の一方のハウジングの構成要素であり、かつ、２つのハウジング部分の他方は２つの支持体の他方のハウジングの構成要素である、
プログラマブル自動運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータと該駆動モータに伝動技術的に後置された伝動装置とロック装置とを有するプログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置の互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブル（プログラム制御可能な）ロボットシステムはＵＳ ８，６１４，５５９ Ｂ２から既知である。ロボットシステムは複数の個別アーム部分を有するロボットを含み、隣り合うアーム部分は夫々１つの関節によって互いに結合されている。ロボットシステムは、更に、少なくとも１つの関節内に、制御可能な駆動装置と該駆動装置を制御するための制御システムを含む。ロボットシステムは、更に、ユーザインターフェースを有し、これによって、ロボットシステムはプログラムされることができる。関節は、ハウジングと、該ハウジング内に配置されたモータシャフトを有するモータとを有し、モータシャフトはハウジングに対し相対的に回転する。ハウジング内には、更に、電磁石によって活性化（作動）可能な係止爪を有する安全ブレーキが配されている。係止爪は、活性化（作動）位置では、モータシャフトと直接的に摩擦結合的に結合する部材内に嵌入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ ８，６１４，５５９ Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、とりわけ障害発生（故障）時に、支持体（複数）を互いに対し相対的に（運動しないよう）高信頼性を以って（確実に）ロックすることを可能にする、プログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置のためのモータ駆動式関節を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題はモータ駆動式関節によって解決される。このモータ駆動式関節において、ロック装置は駆動モータの従動軸又は駆動モータの従動軸に相対回転（空転）不能に（回転固定的に：drehfest）結合された係止手段を直接的にロックするよう構成されかつ配置されており、従動軸は結合連結部によって伝動装置の駆動軸に相対回転不能に結合されており、結合連結部は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルク（回転モーメント）が生成したとき、駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
冒頭に記載した特許文献ＵＳ ８，６１４，５５９ Ｂ２から既知のプログラマブルロボットシステムの関節は、安全ブレーキによっては如何なる場合でも大きな信頼性で駆動モータの駆動回転を中断（停止）することができないという欠点を有することが、本発明に応じて見出された。寧ろ、従動軸は、安全ブレーキの活性化（作動）後でさえも、その摩擦力を克服して、更に回転し続け得る。本発明は、この問題を完全に取り除く。このため、有利な態様で、従動軸の動力伝達系において後続する部材のトルクインパルス（瞬間的トルクピークないし大トルク：Drehmomentspitzen）による損傷が効果的に回避されるが、これについては以下において更に詳細に説明する。
【０００７】
予め設定される値は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に生成することが許される最大許容運転トルクに相当する。（予め設定される）値は、とりわけ、安全余裕度（Sicherheitspolster；safety reserve）を実現するために、この値未満とすることも可能である。とりわけ、予め設定される値は、有利には、関節及び／又は伝動装置の損傷が起こらないように選択される。
【０００８】
本発明は、更に以下において詳細に説明するが、関節が互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、予め組み立てられた駆動モータが２つのハウジング部分の一方に配置されかつ予め組み立てられた伝動装置が２つのハウジング部分の他方に配置されるという極めて特別な更なる利点を有する。伝動装置の駆動モータへの連結は、そのような実施形態では、製造中に、結合連結部によって簡単に実現可能であり、これにより、関節の全製造プロセスは著しく単純化される。
【０００９】
既に説明したように、ロック装置は、従動軸をロックするために、該従動軸に直接的に係合することが、とりわけ可能である。例えば、従動軸は、係止ピン（これはとりわけ半径方向に可動である）の自由端が嵌入可能な係合凹部を有する。従動軸は、とりわけ、異なる回転位置における係止ピンの嵌入を可能にするために、複数の係合凹部を有する。
【００１０】
同様に既に説明したように、ロック装置が、駆動モータの従動軸に相対回転不能に結合された係止手段を、従って、従動軸をロックするために、この係止手段に直接的に係合することも、代替的に可能である。この場合、駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は形状結合的結合（結合されるべき両部材の対応する輪郭形状間の嵌め合いによる結合（蟻継式結合等）：Formschlussverbindung）及び／又は材料結合的結合（結合されるべき両部材の一方の材料による結合又は双方の材料間の結合による結合：Stoffschlussverbindung）であると、とりわけ有利である。駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、代替的に、力結合的結合（結合されるべき両部材間の力（摩擦力等）の作用による結合：Kraftschlussverbindung）として実現され、かつ、結合要素が駆動軸に対する従動軸の相対運動を可能にした後、該力結合的結合の完全な（滑りによる）解離（Durchrutschen）が生じるよう形成されていることも可能である。
【００１１】
結合のタイプとは独立に（の如何に拘わらず）、駆動モータの従動軸と係止手段は、特別な一実施形態では、互いに対しコアキシャルに配置されている。有利には、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸も互いに対しコアキシャルに配置されている。
【００１２】
有利な一実施形態では、結合連結部は従動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には駆動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定される。代替的に、その反対に、結合連結部は駆動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には従動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定されることも可能である。締付部材は、有利には、例えば波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンド（帯状物）として又はスリットが形成されたリングとして構成されることができる。
【００１３】
駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルクが生成したとき、結合連結部が駆動軸に対する従動軸の相対運動を可能にすることを達成するために、結合連結部は、特別な一実施形態では、ディスクブレーキを有する。とりわけ、駆動軸に―直接的に又は間接的に―相対回転不能に結合されており、かつ、従動軸において直接的に又は間接的に支持される制動力生成器と協働するブレーキディスクを備えることができる。代替的に、ブレーキディスクは、従動軸に―直接的に又は間接的に―相対回転不能に結合されることも可能であり、この場合、制動力生成器は、駆動軸において直接的に又は間接的に支持される。ブレーキディスクは、有利には、相対回転不能であるが、軸方向に摺動可能に駆動軸又は従動軸に結合された連行装置（Mitnehmer）に支持されることも可能である。
【００１４】
制動力生成器は、例えば、ロック装置の作動状態において、摩擦要素をブレーキディスクに向かって軸方向に又は半径方向に押圧するよう構成されることができる。とりわけ、このために、制動力生成器は、少なくとも１つのマグネット、とりわけ永久磁石及び／又は電磁石、及び／又は、少なくとも１つのバネ要素、を有することができる。特別な一実施形態では、ロック装置の解除のために、とりわけ電気的に活性化（作動）可能な、解除装置を備えることができる。例えば、解除装置は、摩擦要素がブレーキディスクから、とりわけ制動力生成装置の復元力（Rueckstellkraft）に抗して、引き離すことを可能にする電磁石を有することができる。
【００１５】
特別な一実施形態では、従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された係止手段は少なくとも１つの形状結合手段を有し、形状結合手段は、ロック装置の作動状態においてハウジング又はシャーシに対し相対的に回転不能な対応形状結合手段と形状結合的に協働する。
【００１６】
係止手段は、有利には、例えばリングとして、制動されるべき伝動装置部材に対しコアキシャルに配置されることができる。
【００１７】
係止手段は、形状結合手段として、例えば少なくとも１つの凹部を有することが可能であり、この凹部には、例えば繰り出し可能な係止ピンとして構成された、対応形状結合手段が嵌入することができる。有利には、係止手段は、複数の形状結合手段、例えば複数の凹部を有することが可能であり、これらの形状結合手段は、従動軸の複数の回転位置への対応係止手段の嵌入が可能になるよう、配置される。
【００１８】
格別に有利な一実施形態では、形状結合手段は、少なくとも１つの係合凹部として又は半径方向に配向された係合凹部として構成され、対応形状結合手段は半径方向に可動な係止ピンを有し、係止ピンの自由端はロック装置の作動状態において形状結合手段の係合凹部に嵌入する。
【００１９】
格別に有利な一実施形態では、伝動装置は波動歯車装置として構成される。そのような実施形態は、可動支持体（複数）の互いに対する極めて精密な（位置）調節が可能になるという格別な利点を有する。これに関し、歯車波動装置は遊びがなく（がたつきがなく）、そのため、駆動モータによって生成されるトルクは、とりわけ方向転換（反転）する場合にも、支持体（複数）の相応の相対運動に直接的に変換されることができる。代替的に、伝動装置は、例えば遊星歯車装置として又はサイクロイド歯車装置として構成されることも可能である。
【００２０】
特別な一実施形態では、関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、駆動モータは２つのハウジング部分の一方に配置され、かつ、伝動装置は２つのハウジング部分の他方に配置される。代替的に又は付加的に、伝動装置の一部分が２つのハウジング部分の一方に配置され、かつ、伝動装置の他の一部分が２つのハウジング部分の他方に配置されること、或いは、ロック装置が伝動装置と又は少なくとも伝動装置の直接的に制動されるべき部材と同じハウジング部分に配置されることも可能である。この実施形態は、これらのハウジング部分が対称的に及び／又は構造的に同一に及び／又は同じ大きさに構成可能であるという格別な利点を有する。とりわけ、関節部材の１つが格別に重厚に（klobig）構成される必要はない。なぜなら、駆動モータのすべての構成要素も伝動装置及びロック装置のすべての構成要素も収容しなければならないからである。
【００２１】
特別な実施形態では、ロック装置は、その都度選択されている切換え状態が、電力供給装置が機能停止（故障）する又はスイッチオフされている場合であっても、高信頼性で（確実に）維持され続けるように、構成される。例えば、ロック装置は、このために、永久磁石装置を有することが可能であり、この永久磁石装置は、ロック部材を、解放位置からロック位置への切換えが行われた切換え工程後、ロック位置に維持し、及び、該永久磁石装置は、ロック部材を、ロック位置から解放位置への切換えが行われた切換え工程後、解放位置に維持するが、切換装置は、切換え工程の際に、永久磁石装置によって生成された磁界に切換磁界（Umschaltmagnetfeld：解放位置からロック位置への又はその反対への切換え（スイッチング）を引き起こすための追加の磁界）を重ね合わせる。
【００２２】
そのようなロック装置は、調節された切換え状態（ロック位置又は解放位置）が、ロック部材がその都度他方の切換え状態へ切換えられるまでの間、永久磁石装置によって高信頼度で（確実に）維持されるため、電力供給装置に依存することなく双安定的である（２つの状態をとることができる：bistabil）という利点を有する。
【００２３】
そのような実施形態の格別な一利点は、２つの支持体の長手方向中心軸が運動する面が互いに対しより短い距離（より小さい間隔）を有することができる点にある。このことは、運転時に少なくとも支持体（複数）の一方に対してより小さいねじりトルクが作用するという更なる特別な利点を有する。支持体（複数）は、従って、よりスリムな（filigraner）及び／又はより構造空間節約的な寸法形状に構成されることができる。
【００２４】
とりわけ、一方のハウジング部分は２つの支持体の一方と直接的に又は間接的に強固に結合されるよう構成かつ配置されることができ、他方のハウジング部分は２つの支持体の他方と直接的に又は間接的に強固に結合されるよう構成かつ配置されることができる。代替的に、第１支持体のハウジングが付加的に第１ハウジング部分としても機能すること及び／又は第２支持体のハウジングが付加的に第２ハウジング部分としても機能することも可能である。
【００２５】
特別な一実施形態では、関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が運動する面が常に互いに対し平行に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成される。他の一実施形態では、関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が常に互いに対し直角に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成される。
【００２６】
とりわけ、関節はヒンジ式関節（Scharniergelenk）として構成されることができる。ヒンジ式関節は、１つの、とりわけ１つのみの、自由度での回転運動（回動）を可能にする関節として理解されるものである。
【００２７】
本発明に応じたモータ駆動式関節によって互いに対し相対的に可動に結合された２つの支持体を有するプログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置は、格別に有利である。この場合、２つの支持体の一方が駆動モータのステータ及び／又は駆動モータの駆動モータハウジングに直接的に又は間接的に相対回転不能に結合され、他方、２つの支持体の他方が伝動装置の従動要素（Abtriebselement）に相対回転不能に連結されることは、とりわけ有利であり得る。
【００２８】
モータ駆動式関節によって可動に結合された２つの支持体は例えばロボットアームの部分であることが可能である。
【００２９】
本発明の対象は、図面に例示的かつ模式的に記載されており、以下に各図を用いて説明されるが、同じ要素又は同様に作用する要素は異なる実施例においても大抵は同じ図面参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節の第１実施例。
【図２】互いに対し相対的に運動可能な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節の第２実施例。
【実施例】
【００３１】
図１は、プログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置（Bewegungsautomat）の第１支持体２と第２支持体３とを関節結合するためのモータ駆動式関節（ジョイント）１の第１実施例を示す。モータ駆動式関節１は、従動軸５を有する駆動モータ４と、該駆動モータ４に伝動技術的に後置された伝動装置６を含む。伝動装置６は波動歯車装置（Spannungswellengetriebe）として構成されている。
【００３２】
モータ駆動式関節１は第１ハウジング部分２４と第２ハウジング部分２２を有する。第１ハウジング部分２４は第１支持体２と固定的に結合しており、他方、第２ハウジング部分２２は第２支持体３と固定的に結合している。代替的に、第１支持体のハウジングが付加的に第１ハウジング部分２４としても機能すること及び／又は第２支持体のハウジングが付加的に第２ハウジング部分２２としても機能することも可能である。
【００３３】
この実施例では、駆動モータ４は第１ハウジング部分２４内に配置されており、他方、伝動装置６は第２ハウジング部分２２内に配置されている。
【００３４】
モータ駆動式関節１は、更に、従動軸５を又は駆動モータ４の従動軸５に相対回転（空転）不能に（回転固定的に：Drehfest）結合された係止手段（Sperrmittel）２０を直接的にロックするよう構成されかつ配置されたロック装置（Feststellvorrichtung）１６を有する。ロック装置１６は、とりわけ、関節を例えば緊急時及び／又は修理時に硬直化するために用いることができる。係止手段２０は、係止リングとして構成されており、及び、形状結合的に（formschluessig）及び／又は材料結合的に（stoffschluessig）従動軸５に結合されている。係止位置では、半径方向に可動な係止ピン１８が、係止手段２０の係合凹部１９に嵌り込む。係止ピン１８は、リフティングマグネット（Hubmagnet）２５によって半径方向に運動することができる。ロック装置１６を解除するために、係止ピン１８の自由端は半径方向に係合凹部１９の中から外に移動される。係止手段２０はその外周部に分散的に配置された複数の係合凹部１９を有するため、異なる回転移置における係止ピン１８の嵌入が可能である。ロック装置１６は、ホルダ２３によって第１ハウジング部分２４に相対回転不能に結合されている。
【００３５】
従動軸５は、結合連結部（Verbindungskupplung）２６によって相対回転不能に伝動装置６の駆動軸２７に結合されている。これ（この結合）は、駆動モータ４の従動軸５と伝動装置６の駆動軸２７との間に予め設定される又は予め設定可能な値を超えるトルク（回転モーメント）が発生したとき結合連結部２６が駆動軸２７に対する従動軸５の相対運動を可能にする（許容する）ようなものである。結合連結部は、摩擦結合（結合されるべき両部材の対応面間の摩擦力による結合：reibschluessig）的結合を形成するが、駆動軸２７がその内部において従動軸５の一方の端部が締付部材２８によって力結合（即ち摩擦結合：kraftschluessig）的に固定される（verankert）前端面側凹部を有する形態で実現されている。締付部材２８は、波状の及びシリンダ状に湾曲されたバンド状（帯状）金属薄板として構成されている。
【００３６】
伝動装置６は、相対回転不能に駆動軸２７に結合された駆動要素７即ちウェーブジェネレータ（Wellengenerator）を有する。ウェーブジェネレータは、半径方向に可撓な（弾性変形可能な）転動ベアリング８によって、半径方向に可撓性の（弾性変形可能な）外歯付きブッシュ（Buechse）９内において支持される。ブッシュ９は伝動装置６の中間要素１０を形成する。駆動要素７は、楕円状に構成されており、その楕円形状を半径方向に可撓性の転動ベアリング８を介して半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９へ伝達する。ブッシュ９は、この楕円の長軸に沿って対向する両側部において、堅固な（非可撓性の）内歯付き第１支持リング１１と噛合する。第１支持リング１１は、第２ハウジング部分２２を介して相対回転不能に第２支持体３に結合されている。第１支持リング１１は、とりわけ、半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９と同じ歯数を有してもよい。
【００３７】
更に、伝動装置６は、堅固な（非可撓性の）内歯付き第２支持リング１２を有する。第２支持リング１２は、同様に、半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９と噛合する。第２支持リング１２は半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９よりもより多くの歯数を有するため、駆動要素７が回転すると、自動的に、半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９に対し相対的な第２支持リング１２の相対回転運動が引き起こされる。
【００３８】
第２支持リング１２は、第１ハウジング部分２４を介して、可動の第１支持体２に相対回転不能に結合されている。
【００３９】
駆動モータ４は、ステータ１３とロータ１４を含む。ロータ１４は、相対回転不能に従動軸５に結合されている。駆動モータハウジング１５は、相対回転不能に第１ハウジング部分２４に固定されている。ステータ１３は、位置固定的に（定置的に）駆動モータハウジング１５内に配置されている。
【００４０】
駆動モータ４によって駆動要素７は回転させられ、これにより、第１支持体２に結合された第２支持リング１２の相対回転運動が引き起こされ、その結果、第１支持体２と第２支持体３は互いに対し相対的に運動することになる。
【００４１】
図２は、プログラマブル自動運動装置の第１支持体２と第２支持体３とを関節結合するためのモータ駆動式関節１の第２実施例を示す。
【００４２】
この実施例では、駆動モータ４と伝動装置６の一部分及びロック装置１６が第１ハウジング部分２４内に配置されており、他方、伝動装置６の他の部分が第２ハウジング部分２２内に配置されている。
【符号の説明】
【００４３】
１      モータ駆動式関節
２      第１支持体
３      第２支持体
４      駆動モータ
５      （駆動モータ４の）従動軸（出力軸）
６      伝動装置
７      駆動要素
８      半径方向に可撓性の転動ベアリング
９      半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ
１０    中間要素
１１    第１支持リング
１２    第２支持リング
１３    ステータ
１４    ロータ
１５    駆動モータハウジング
１６    ロック装置
１７    従動要素（Abtriebselement）
１８    係止ピン
１９    係合凹部
２０    係止手段
２１    係止リング
２２    第２ハウジング部分
２３    ホルダ
２４    第１ハウジング部分
２５    リフティングマグネット
２６    結合連結部
２７    （伝動装置６の）駆動軸（入力軸）
２８    締付部材
【図１】
2019514711.tif 000003
【図２】
2019514711.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月17日(2018.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ（４）と該駆動モータ（４）に伝動技術的に後置された伝動装置（６）とロック装置（１６）とを有するプログラマブル自動運動装置の互いに対し相対的に可動な２つの支持体（２、３）を結合するためのモータ駆動式関節（１）であって、
ロック装置は（１６）、直接的に駆動モータ（４）の従動軸（５）を又は駆動モータ（４）の従動軸（５）に相対回転不能に結合された係止手段（２０）をロックするよう構成されかつ配置されており、
従動軸（５）は、結合連結部（２６）によって、伝動装置（６）の駆動軸（２７）に相対回転不能に結合されており、
結合連結部（２６）は、駆動モータ（４）の従動軸（５）と伝動装置（６）の駆動軸（２７）の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルクが生成したとき、駆動軸（２７）に対する従動軸（５）の相対運動を許容し、
ａ．結合連結部（２６）は従動軸（５）に前端面側凹部を有し、該凹部には駆動軸（２７）の一端部が、波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンドとして又はスリットが形成されたリングとして構成された締付部材（２８）によって力結合的に固定されており、又は、
ｂ．結合連結部（２６）は駆動軸（２７）に前端面側凹部を有し、該凹部には従動軸（５）の一端部が、波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンドとして又はスリットが形成されたリングとして構成された締付部材（２８）によって力結合的に固定されている、
モータ駆動式関節。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動式関節（１）において、
前記予め設定される値は、駆動モータ（４）の従動軸（５）と伝動装置（６）の駆動軸（２７）の間に生成することが許される最大許容運転トルクに相当し、及び／又は、前記予め設定される値は、関節（１）及び／又は伝動装置（６）の損傷が起こらないように選択される、
モータ駆動式関節。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータ駆動式関節（１）において、
ａ．駆動モータ（４）の従動軸（５）と係止手段（２０）との相対回転不能な結合は、形状結合的結合及び／又は材料結合的結合であり、又は、
ｂ．駆動モータ（４）の従動軸（５）と係止手段（２０）との相対回転不能な結合は、力結合的結合として実現され、かつ、該力結合的結合の完全な解離（すべり：Durchrutschen）が生じる前に、結合連結部（２６）が駆動軸（２７）に対する従動軸（５）の相対運動を許容するよう構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のモータ駆動式関節（１）において、
ａ．駆動モータ（４）の従動軸（５）と係止手段（２０）は互いに対しコアキシャルに配置されており、及び／又は、
ｂ．駆動モータ（４）の従動軸（５）と伝動装置（６）の駆動軸（２７）は互いに対しコアキシャルに配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のモータ駆動式関節（１）において、
従動軸（５）又は従動軸（５）に相対回転不能に結合された係止手段（２０）は少なくとも１つの形状結合手段を有し、形状結合手段はロック装置の作動状態においてハウジング又はシャーシに対し相対的に回転不能な対応形状結合手段と形状結合的に協働する、
モータ駆動式関節。
【請求項６】
請求項５に記載のモータ駆動式関節（１）において、
従動軸（５）又は従動軸（５）に相対回転不能に結合された部材は複数の形状結合手段、とりわけ複数の係合凹部（Rastausnehmungen）（１９）、を有し、形状結合手段は、従動軸（５）の複数の回転位置への対応係止手段の嵌入が可能になるよう、配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のモータ駆動式関節（１）において、
形状結合手段は、少なくとも１つの係合凹部（１９）として又は半径方向に配向された係合凹部（１９）として構成され、
対応形状結合手段は半径方向に可動な係止ピン（１８）を有し、係止ピン（１８）の自由端はロック装置（１６）の作動状態において形状結合手段の係合凹部（１９）に嵌入する、
モータ駆動式関節。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載のモータ駆動式関節（１）において、
伝動装置（６）は波動歯車装置として構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項９】
請求項８に記載のモータ駆動式関節（１）において、
波動歯車装置はカップ型歯車装置として構成されているか、又は、波動歯車装置はリング型歯車装置として構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載のモータ駆動式関節（１）において、
関節（１）は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分（２２、２４）を有し、
ａ．駆動モータ（４）は２つのハウジング部分（２２、２４）の一方に配置されており、かつ、伝動装置（６）は２つのハウジング部分（２２、２４）の他方に配置されており、又は、
ｂ．伝動装置（６）の一部分は２つのハウジング部分（２２、２４）の一方に配置されており、かつ、伝動装置（６）の他の一部分は２つのハウジング部分（２２、２４）の他方に配置されており、又は、
ｃ．伝動装置（６）又は伝動装置（６）の一部分は２つのハウジング部分（２２、２４）の一方に配置されており、かつ、ロック装置（１６）は２つのハウジング部分（２２、２４）の他方に配置されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のモータ駆動式関節（１）において、
ａ．関節（１）は、２つの支持体（２、３）の一方が運動する面と２つの支持体（２、３）の他方が運動する面が常に互いに対し平行に配向されるよう、該２つの支持体（２、３）を結合するよう、構成されており、又は、
ｂ．関節（１）はヒンジ式関節（Scharniergelenk）として構成されており、又は、
ｃ．関節（１）は、２つの支持体（２、３）の一方が運動する面が２つの支持体（２、３）の他方に対し常に直角に配向されるよう、該２つの支持体（２、３）を結合するよう、構成されている、
モータ駆動式関節。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかに記載のモータ駆動式関節（１）によって互いに対し相対的に可動に結合された２つの支持体（２、３）を有する、プログラマブル自動運動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラマブル自動運動装置において、
２つの支持体（２、３）の一方は、駆動モータ（４）のステータ（１３）及び／又は駆動モータ（４）の駆動モータハウジングに直接的に又は間接的に相対回転不能に結合されており、
２つの支持体（２、３）の他方は、伝動装置（６）の従動要素（１７）に相対回転不能に連結されている、
プログラマブル自動運動装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のプログラマブル自動運動装置において、
モータ駆動式関節（１）によって可動に結合された２つの支持体（２、３）はロボットアームの部分である、
プログラマブル自動運動装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４の何れかに記載のプログラマブル自動運動装置において、
関節（１）は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分（２２、２４）を有し、
ａ．２つの支持体（２、３）の一方は２つのハウジング部分（２２、２４）の一方に固定的に結合されており、かつ、２つの支持体（２、３）の他方は２つのハウジング部分（２２、２４）の他方に固定的に結合されており、又は、
ｂ．２つのハウジング部分（２２、２４）の一方は２つの支持体（２、３）の一方の構成要素であり、又は、
ｃ．２つのハウジング部分（２２、２４）の一方は２つの支持体（２、３）の一方のハウジングの構成要素であり、かつ、２つのハウジング部分（２２、２４）の他方は２つの支持体（２、３）の他方のハウジングの構成要素である、
プログラマブル自動運動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータと該駆動モータに伝動技術的に後置された伝動装置とロック装置とを有するプログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置の互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブル（プログラム制御可能な）ロボットシステムはＵＳ ８，６１４，５５９ Ｂ２から既知である。ロボットシステムは複数の個別アーム部分を有するロボットを含み、隣り合うアーム部分は夫々１つの関節によって互いに結合されている。ロボットシステムは、更に、少なくとも１つの関節内に、制御可能な駆動装置と該駆動装置を制御するための制御システムを含む。ロボットシステムは、更に、ユーザインターフェースを有し、これによって、ロボットシステムはプログラムされることができる。関節は、ハウジングと、該ハウジング内に配置されたモータシャフトを有するモータとを有し、モータシャフトはハウジングに対し相対的に回転する。ハウジング内には、更に、電磁石によって活性化（作動）可能な係止爪を有する安全ブレーキが配されている。係止爪は、活性化（作動）位置では、モータシャフトと直接的に摩擦結合的に結合する部材内に嵌入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ ８，６１４，５５９ Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、とりわけ障害発生（故障）時に、支持体（複数）を互いに対し相対的に（運動しないよう）高信頼性を以って（確実に）ロックすることを可能にする、プログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置のためのモータ駆動式関節を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題はモータ駆動式関節によって解決される。このモータ駆動式関節において、ロック装置は駆動モータの従動軸又は駆動モータの従動軸に相対回転（空転）不能に（回転固定的に：drehfest）結合された係止手段を直接的にロックするよう構成されかつ配置されており、従動軸は結合連結部によって伝動装置の駆動軸に相対回転不能に結合されており、結合連結部は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルク（回転モーメント）が生成したとき、駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容し、
ａ．結合連結部は従動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には駆動軸の一端部が、波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンドとして又はスリットが形成されたリングとして構成された締付部材によって力結合的に固定されており、又は、
ｂ．結合連結部は駆動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には従動軸の一端部が、波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンドとして又はスリットが形成されたリングとして構成された締付部材によって力結合的に固定されている（形態１・基本構成）。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
冒頭に記載した特許文献ＵＳ ８，６１４，５５９ Ｂ２から既知のプログラマブルロボットシステムの関節は、安全ブレーキによっては如何なる場合でも大きな信頼性で駆動モータの駆動回転を中断（停止）することができないという欠点を有することが、本発明に応じて見出された。寧ろ、従動軸は、安全ブレーキの活性化（作動）後でさえも、その摩擦力を克服して、更に回転し続け得る。本発明は、この問題を完全に取り除く。このため、有利な態様で、従動軸の動力伝達系において後続する部材のトルクインパルス（瞬間的トルクピークないし大トルク：Drehmomentspitzen）による損傷が効果的に回避されるが、これについては以下において更に詳細に説明する。
【０００７】
予め設定される値は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に生成することが許される最大許容運転トルクに相当する。（予め設定される）値は、とりわけ、安全余裕度（Sicherheitspolster；safety reserve）を実現するために、この値未満とすることも可能である。とりわけ、予め設定される値は、有利には、関節及び／又は伝動装置の損傷が起こらないように選択される。
【０００８】
本発明は、更に以下において詳細に説明するが、関節が互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、予め組み立てられた駆動モータが２つのハウジング部分の一方に配置されかつ予め組み立てられた伝動装置が２つのハウジング部分の他方に配置されるという極めて特別な更なる利点を有する。伝動装置の駆動モータへの連結は、そのような実施形態では、製造中に、結合連結部によって簡単に実現可能であり、これにより、関節の全製造プロセスは著しく単純化される。
【０００９】
既に説明したように、ロック装置は、従動軸をロックするために、該従動軸に直接的に係合することが、とりわけ可能である。例えば、従動軸は、係止ピン（これはとりわけ半径方向に可動である）の自由端が嵌入可能な係合凹部を有する。従動軸は、とりわけ、異なる回転位置における係止ピンの嵌入を可能にするために、複数の係合凹部を有する。
【００１０】
同様に既に説明したように、ロック装置が、駆動モータの従動軸に相対回転不能に結合された係止手段を、従って、従動軸をロックするために、この係止手段に直接的に係合することも、代替的に可能である。この場合、駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は形状結合的結合（結合されるべき両部材の対応する輪郭形状間の嵌め合いによる結合（蟻継式結合等）：Formschlussverbindung）及び／又は材料結合的結合（結合されるべき両部材の一方の材料による結合又は双方の材料間の結合による結合：Stoffschlussverbindung）であると、とりわけ有利である。駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、代替的に、力結合的結合（結合されるべき両部材間の力（摩擦力等）の作用による結合：Kraftschlussverbindung）として実現され、かつ、結合要素が駆動軸に対する従動軸の相対運動を可能にした後、該力結合的結合の完全な（滑りによる）解離（Durchrutschen）が生じるよう形成されていることも可能である。
【００１１】
結合のタイプとは独立に（の如何に拘わらず）、駆動モータの従動軸と係止手段は、特別な一実施形態では、互いに対しコアキシャルに配置されている。有利には、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸も互いに対しコアキシャルに配置されている。
【００１２】
有利な一実施形態では、結合連結部は従動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には駆動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定される。代替的に、その反対に、結合連結部は駆動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には従動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定されることも可能である。締付部材は、有利には、例えば波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンド（帯状物）として又はスリットが形成されたリングとして構成されることができる。
【００１３】
駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルクが生成したとき、結合連結部が駆動軸に対する従動軸の相対運動を可能にすることを達成するために、結合連結部は、特別な一実施形態では、ディスクブレーキを有する。とりわけ、駆動軸に―直接的に又は間接的に―相対回転不能に結合されており、かつ、従動軸において直接的に又は間接的に支持される制動力生成器と協働するブレーキディスクを備えることができる。代替的に、ブレーキディスクは、従動軸に―直接的に又は間接的に―相対回転不能に結合されることも可能であり、この場合、制動力生成器は、駆動軸において直接的に又は間接的に支持される。ブレーキディスクは、有利には、相対回転不能であるが、軸方向に摺動可能に駆動軸又は従動軸に結合された連行装置（Mitnehmer）に支持されることも可能である。
【００１４】
制動力生成器は、例えば、ロック装置の作動状態において、摩擦要素をブレーキディスクに向かって軸方向に又は半径方向に押圧するよう構成されることができる。とりわけ、このために、制動力生成器は、少なくとも１つのマグネット、とりわけ永久磁石及び／又は電磁石、及び／又は、少なくとも１つのバネ要素、を有することができる。特別な一実施形態では、ロック装置の解除のために、とりわけ電気的に活性化（作動）可能な、解除装置を備えることができる。例えば、解除装置は、摩擦要素がブレーキディスクから、とりわけ制動力生成装置の復元力（Rueckstellkraft）に抗して、引き離すことを可能にする電磁石を有することができる。
【００１５】
特別な一実施形態では、従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された係止手段は少なくとも１つの形状結合手段を有し、形状結合手段は、ロック装置の作動状態においてハウジング又はシャーシに対し相対的に回転不能な対応形状結合手段と形状結合的に協働する。
【００１６】
係止手段は、有利には、例えばリングとして、制動されるべき伝動装置部材に対しコアキシャルに配置されることができる。
【００１７】
係止手段は、形状結合手段として、例えば少なくとも１つの凹部を有することが可能であり、この凹部には、例えば繰り出し可能な係止ピンとして構成された、対応形状結合手段が嵌入することができる。有利には、係止手段は、複数の形状結合手段、例えば複数の凹部を有することが可能であり、これらの形状結合手段は、従動軸の複数の回転位置への対応係止手段の嵌入が可能になるよう、配置される。
【００１８】
格別に有利な一実施形態では、形状結合手段は、少なくとも１つの係合凹部として又は半径方向に配向された係合凹部として構成され、対応形状結合手段は半径方向に可動な係止ピンを有し、係止ピンの自由端はロック装置の作動状態において形状結合手段の係合凹部に嵌入する。
【００１９】
格別に有利な一実施形態では、伝動装置は波動歯車装置として構成される。そのような実施形態は、可動支持体（複数）の互いに対する極めて精密な（位置）調節が可能になるという格別な利点を有する。これに関し、歯車波動装置は遊びがなく（がたつきがなく）、そのため、駆動モータによって生成されるトルクは、とりわけ方向転換（反転）する場合にも、支持体（複数）の相応の相対運動に直接的に変換されることができる。代替的に、伝動装置は、例えば遊星歯車装置として又はサイクロイド歯車装置として構成されることも可能である。
【００２０】
特別な一実施形態では、関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、駆動モータは２つのハウジング部分の一方に配置され、かつ、伝動装置は２つのハウジング部分の他方に配置される。代替的に又は付加的に、伝動装置の一部分が２つのハウジング部分の一方に配置され、かつ、伝動装置の他の一部分が２つのハウジング部分の他方に配置されること、或いは、ロック装置が伝動装置と又は少なくとも伝動装置の直接的に制動されるべき部材と同じハウジング部分に配置されることも可能である。この実施形態は、これらのハウジング部分が対称的に及び／又は構造的に同一に及び／又は同じ大きさに構成可能であるという格別な利点を有する。とりわけ、関節部材の１つが格別に重厚に（klobig）構成される必要はない。なぜなら、駆動モータのすべての構成要素も伝動装置及びロック装置のすべての構成要素も収容しなければならないからである。
【００２１】
特別な実施形態では、ロック装置は、その都度選択されている切換え状態が、電力供給装置が機能停止（故障）する又はスイッチオフされている場合であっても、高信頼性で（確実に）維持され続けるように、構成される。例えば、ロック装置は、このために、永久磁石装置を有することが可能であり、この永久磁石装置は、ロック部材を、解放位置からロック位置への切換えが行われた切換え工程後、ロック位置に維持し、及び、該永久磁石装置は、ロック部材を、ロック位置から解放位置への切換えが行われた切換え工程後、解放位置に維持するが、切換装置は、切換え工程の際に、永久磁石装置によって生成された磁界に切換磁界（Umschaltmagnetfeld：解放位置からロック位置への又はその反対への切換え（スイッチング）を引き起こすための追加の磁界）を重ね合わせる。
【００２２】
そのようなロック装置は、調節された切換え状態（ロック位置又は解放位置）が、ロック部材がその都度他方の切換え状態へ切換えられるまでの間、永久磁石装置によって高信頼度で（確実に）維持されるため、電力供給装置に依存することなく双安定的である（２つの状態をとることができる：bistabil）という利点を有する。
【００２３】
そのような実施形態の格別な一利点は、２つの支持体の長手方向中心軸が運動する面が互いに対しより短い距離（より小さい間隔）を有することができる点にある。このことは、運転時に少なくとも支持体（複数）の一方に対してより小さいねじりトルクが作用するという更なる特別な利点を有する。支持体（複数）は、従って、よりスリムな（filigraner）及び／又はより構造空間節約的な寸法形状に構成されることができる。
【００２４】
とりわけ、一方のハウジング部分は２つの支持体の一方と直接的に又は間接的に強固に結合されるよう構成かつ配置されることができ、他方のハウジング部分は２つの支持体の他方と直接的に又は間接的に強固に結合されるよう構成かつ配置されることができる。代替的に、第１支持体のハウジングが付加的に第１ハウジング部分としても機能すること及び／又は第２支持体のハウジングが付加的に第２ハウジング部分としても機能することも可能である。
【００２５】
特別な一実施形態では、関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が運動する面が常に互いに対し平行に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成される。他の一実施形態では、関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が常に互いに対し直角に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成される。
【００２６】
とりわけ、関節はヒンジ式関節（Scharniergelenk）として構成されることができる。ヒンジ式関節は、１つの、とりわけ１つのみの、自由度での回転運動（回動）を可能にする関節として理解されるものである。
【００２７】
本発明に応じたモータ駆動式関節によって互いに対し相対的に可動に結合された２つの支持体を有するプログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置は、格別に有利である。この場合、２つの支持体の一方が駆動モータのステータ及び／又は駆動モータの駆動モータハウジングに直接的に又は間接的に相対回転不能に結合され、他方、２つの支持体の他方が伝動装置の従動要素（Abtriebselement）に相対回転不能に連結されることは、とりわけ有利であり得る。
【００２８】
モータ駆動式関節によって可動に結合された２つの支持体は例えばロボットアームの部分であることが可能である。
【００２９】
ここに、本発明の好ましい形態を示す。
（形態１）上記基本構成参照。
（形態２）形態１のモータ駆動式関節において、前記予め設定される値は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に生成することが許される最大許容運転トルクに相当し、及び／又は、前記予め設定される値は、関節及び／又は伝動装置の損傷が起こらないように選択されることが好ましい。
（形態３）形態１又は２のモータ駆動式関節において、
ａ．駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、形状結合的結合及び／又は材料結合的結合であり、又は、
ｂ．駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、力結合的結合として実現され、かつ、該力結合的結合の完全な解離（すべり：Durchrutschen）が生じる前に、結合連結部が駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容するよう形成されていることが好ましい。
（形態４）形態１〜３の何れかのモータ駆動式関節において、
ａ．駆動モータの従動軸と係止手段は互いに対しコアキシャルに配置されており、及び／又は、
ｂ．駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸は互いに対しコアキシャルに配置されていることが好ましい。
（形態５）形態１〜４の何れかのモータ駆動式関節において、従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された係止手段は少なくとも１つの形状結合手段を有し、形状結合手段はロック装置の作動状態においてハウジング又はシャーシに対し相対的に回転不能な対応形状結合手段と形状結合的に協働することが好ましい。
（形態６）形態５のモータ駆動式関節において、従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された部材は複数の形状結合手段、とりわけ複数の係合凹部（Rastausnehmungen）、を有し、形状結合手段は、従動軸の複数の回転位置への対応係止手段の嵌入が可能になるよう、配置されていることが好ましい。
（形態７）形態５又は６のモータ駆動式関節において、形状結合手段は、少なくとも１つの係合凹部として又は半径方向に配向された係合凹部として構成され、
対応形状結合手段は半径方向に可動な係止ピンを有し、係止ピンの自由端はロック装置の作動状態において形状結合手段の係合凹部に嵌入することが好ましい。
（形態８）形態１〜７の何れかのモータ駆動式関節において、伝動装置は波動歯車装置として構成されていることが好ましい。
（形態９）形態８のモータ駆動式関節において、波動歯車装置はカップ型歯車装置として構成されているか、又は、波動歯車装置はリング型歯車装置として構成されていることが好ましい。
（形態１０）形態１〜９の何れかのモータ駆動式関節において、関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、
ａ．駆動モータは２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、伝動装置は２つのハウジング部分の他方に配置されており、又は、
ｂ．伝動装置の一部分は２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、伝動装置の他の一部分は２つのハウジング部分の他方に配置されており、又は、
ｃ．伝動装置又は伝動装置の一部分は２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、ロック装置は２つのハウジング部分の他方に配置されていることが好ましい。
（形態１１）形態１〜１０の何れかのモータ駆動式関節において、
ａ．関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が運動する面が常に互いに対し平行に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成されており、又は、
ｂ．関節はヒンジ式関節（Scharniergelenk）として構成されており、又は、
ｃ．関節は、２つの支持体の一方が運動する面が２つの支持体の他方に対し常に直角に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成されていることが好ましい。
（形態１２）形態１〜１１の何れかのモータ駆動式関節によって互いに対し相対的に可動に結合された２つの支持体を有するプログラマブル自動運動装置も好ましい。
（形態１３）形態１２のプログラマブル自動運動装置において、
２つの支持体の一方は、駆動モータのステータ及び／又は駆動モータの駆動モータハウジングに直接的に又は間接的に相対回転不能に結合されており、
２つの支持体の他方は、伝動装置の従動要素に相対回転不能に連結されていることが好ましい。
（形態１４）形態１２又は１３のプログラマブル自動運動装置において、モータ駆動式関節によって可動に結合された２つの支持体はロボットアームの部分であることが好ましい。
（形態１５）形態１２〜１４の何れかのプログラマブル自動運動装置において、関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、
ａ．２つの支持体の一方は２つのハウジング部分の一方に固定的に結合されており、かつ、２つの支持体の他方は２つのハウジング部分の他方に固定的に結合されており、又は、
ｂ．２つのハウジング部分の一方は２つの支持体の一方の構成要素であり、又は、
ｃ．２つのハウジング部分の一方は２つの支持体の一方のハウジングの構成要素であり、かつ、２つのハウジング部分の他方は２つの支持体の他方のハウジングの構成要素であることが好ましい。
本発明の対象は、図面に例示的かつ模式的に記載されており、以下に各図を用いて説明されるが、同じ要素又は同様に作用する要素は異なる実施例においても大抵は同じ図面参照符号が付されている。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節の第１実施例。
【図２】互いに対し相対的に運動可能な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節の第２実施例。
【実施例】
【００３１】
図１は、プログラマブル（プログラム制御可能な）自動運動装置（Bewegungsautomat）の第１支持体２と第２支持体３とを関節結合するためのモータ駆動式関節（ジョイント）１の第１実施例を示す。モータ駆動式関節１は、従動軸５を有する駆動モータ４と、該駆動モータ４に伝動技術的に後置された伝動装置６を含む。伝動装置６は波動歯車装置（Spannungswellengetriebe）として構成されている。
【００３２】
モータ駆動式関節１は第１ハウジング部分２４と第２ハウジング部分２２を有する。第１ハウジング部分２４は第１支持体２と固定的に結合しており、他方、第２ハウジング部分２２は第２支持体３と固定的に結合している。代替的に、第１支持体のハウジングが付加的に第１ハウジング部分２４としても機能すること及び／又は第２支持体のハウジングが付加的に第２ハウジング部分２２としても機能することも可能である。
【００３３】
この実施例では、駆動モータ４は第１ハウジング部分２４内に配置されており、他方、伝動装置６は第２ハウジング部分２２内に配置されている。
【００３４】
モータ駆動式関節１は、更に、従動軸５を又は駆動モータ４の従動軸５に相対回転（空転）不能に（回転固定的に：Drehfest）結合された係止手段（Sperrmittel）２０を直接的にロックするよう構成されかつ配置されたロック装置（Feststellvorrichtung）１６を有する。ロック装置１６は、とりわけ、関節を例えば緊急時及び／又は修理時に硬直化するために用いることができる。係止手段２０は、係止リングとして構成されており、及び、形状結合的に（formschluessig）及び／又は材料結合的に（stoffschluessig）従動軸５に結合されている。係止位置では、半径方向に可動な係止ピン１８が、係止手段２０の係合凹部１９に嵌り込む。係止ピン１８は、リフティングマグネット（Hubmagnet）２５によって半径方向に運動することができる。ロック装置１６を解除するために、係止ピン１８の自由端は半径方向に係合凹部１９の中から外に移動される。係止手段２０はその外周部に分散的に配置された複数の係合凹部１９を有するため、異なる回転移置における係止ピン１８の嵌入が可能である。ロック装置１６は、ホルダ２３によって第１ハウジング部分２４に相対回転不能に結合されている。
【００３５】
従動軸５は、結合連結部（Verbindungskupplung）２６によって相対回転不能に伝動装置６の駆動軸２７に結合されている。これ（この結合）は、駆動モータ４の従動軸５と伝動装置６の駆動軸２７との間に予め設定される又は予め設定可能な値を超えるトルク（回転モーメント）が発生したとき結合連結部２６が駆動軸２７に対する従動軸５の相対運動を可能にする（許容する）ようなものである。結合連結部は、摩擦結合（結合されるべき両部材の対応面間の摩擦力による結合：reibschluessig）的結合を形成するが、駆動軸２７がその内部において従動軸５の一方の端部が締付部材２８によって力結合（即ち摩擦結合：kraftschluessig）的に固定される（verankert）前端面側凹部を有する形態で実現されている。締付部材２８は、波状の及びシリンダ状に湾曲されたバンド状（帯状）金属薄板として構成されている。
【００３６】
伝動装置６は、相対回転不能に駆動軸２７に結合された駆動要素７即ちウェーブジェネレータ（Wellengenerator）を有する。ウェーブジェネレータは、半径方向に可撓な（弾性変形可能な）転動ベアリング８によって、半径方向に可撓性の（弾性変形可能な）外歯付きブッシュ（Buechse）９内において支持される。ブッシュ９は伝動装置６の中間要素１０を形成する。駆動要素７は、楕円状に構成されており、その楕円形状を半径方向に可撓性の転動ベアリング８を介して半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９へ伝達する。ブッシュ９は、この楕円の長軸に沿って対向する両側部において、堅固な（非可撓性の）内歯付き第１支持リング１１と噛合する。第１支持リング１１は、第２ハウジング部分２２を介して相対回転不能に第２支持体３に結合されている。第１支持リング１１は、とりわけ、半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９と同じ歯数を有してもよい。
【００３７】
更に、伝動装置６は、堅固な（非可撓性の）内歯付き第２支持リング１２を有する。第２支持リング１２は、同様に、半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９と噛合する。第２支持リング１２は半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９よりもより多くの歯数を有するため、駆動要素７が回転すると、自動的に、半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ９に対し相対的な第２支持リング１２の相対回転運動が引き起こされる。
【００３８】
第２支持リング１２は、第１ハウジング部分２４を介して、可動の第１支持体２に相対回転不能に結合されている。
【００３９】
駆動モータ４は、ステータ１３とロータ１４を含む。ロータ１４は、相対回転不能に従動軸５に結合されている。駆動モータハウジング１５は、相対回転不能に第１ハウジング部分２４に固定されている。ステータ１３は、位置固定的に（定置的に）駆動モータハウジング１５内に配置されている。
【００４０】
駆動モータ４によって駆動要素７は回転させられ、これにより、第１支持体２に結合された第２支持リング１２の相対回転運動が引き起こされ、その結果、第１支持体２と第２支持体３は互いに対し相対的に運動することになる。
【００４１】
図２は、プログラマブル自動運動装置の第１支持体２と第２支持体３とを関節結合するためのモータ駆動式関節１の第２実施例を示す。
【００４２】
この実施例では、駆動モータ４と伝動装置６の一部分及びロック装置１６が第１ハウジング部分２４内に配置されており、他方、伝動装置６の他の部分が第２ハウジング部分２２内に配置されている。
【００４３】
ここに、本発明の態様を付記する。
（態様１）駆動モータと該駆動モータに伝動技術的に後置された伝動装置とロック装置とを有するプログラマブル自動運動装置の互いに対し相対的に可動な２つの支持体を結合するためのモータ駆動式関節。
ロック装置は、直接的に駆動モータの従動軸を又は駆動モータの従動軸に相対回転不能に結合された係止手段をロックするよう構成されかつ配置されており、
従動軸は、結合連結部によって、伝動装置の駆動軸に相対回転不能に結合されており、
結合連結部は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に予め設定される値又は予め設定可能な値を超えるトルクが生成したとき、駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容する。
（態様２）上記のモータ駆動式関節において、前記予め設定される値は、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸の間に生成することが許される最大許容運転トルクに相当し、及び／又は、前記予め設定される値は、関節及び／又は伝動装置の損傷が起こらないように選択される。
（態様３）上記のモータ駆動式関節において、
ａ．駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、形状結合的結合及び／又は材料結合的結合であり、又は、
ｂ．駆動モータの従動軸と係止手段との相対回転不能な結合は、力結合的結合として実現され、かつ、該力結合的結合の完全な解離（すべり：Durchrutschen）が生じる前に、結合連結部が駆動軸に対する従動軸の相対運動を許容するよう形成されている。
（態様４）上記のモータ駆動式関節において、駆動モータの従動軸と係止手段は互いに対しコアキシャルに配置されている。
（態様５）上記のモータ駆動式関節において、駆動モータの従動軸と伝動装置の駆動軸は互いに対しコアキシャルに配置されている。
（態様６）上記のモータ駆動式関節において、
ａ．結合連結部は従動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には駆動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定されており、又は、
ｂ．結合連結部は駆動軸に前端面側凹部を有し、該凹部には従動軸の一端部が締付部材によって力結合的に固定されている。
（態様７）上記のモータ駆動式関節において、締付部材は、波形の及び／又は弾性的な及び／又はシリンダ状に湾曲されたバンドとして又はスリットが形成されたリングとして構成されている。
（態様８）上記のモータ駆動式関節において、結合連結部はディスクブレーキを有する。
（態様９）上記のモータ駆動式関節において、
ａ．駆動軸に相対回転不能に結合されているブレーキディスクと、ブレーキディスクに作用しかつ直接的に又は間接的に従動軸において支持される制動力生成器とを有し、又は、
ｂ．従動軸に相対回転不能に結合されているブレーキディスクと、ブレーキディスクに作用しかつ直接的に又は間接的に駆動軸において支持される制動力生成器とを有する。
（態様１０）上記のモータ駆動式関節において、ブレーキディスクは、駆動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された連行装置（Mitnehmer）において軸方向に摺動可能に支持されている。
（態様１１）上記のモータ駆動式関節において、
ａ．制動力生成器は、ロック装置の作動状態において、摩擦要素をブレーキディスクに向かって軸方向に押圧し、又は、
ｂ．制動力生成器は、ロック装置の作動状態において、摩擦要素をブレーキディスクに向かって半径方向に押圧する。
（態様１２）上記のモータ駆動式関節において、制動力生成器は、少なくとも１つのマグネット、とりわけ永久磁石及び／又は電磁石、及び／又は、少なくとも１つのバネ要素、を有する。
（態様１３）上記のモータ駆動式関節において、従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された係止手段は少なくとも１つの形状結合手段を有し、形状結合手段はロック装置の作動状態においてハウジング又はシャーシに対し相対的に回転不能な対応形状結合手段と形状結合的に協働する。
（態様１４）上記のモータ駆動式関節において、従動軸又は従動軸に相対回転不能に結合された部材は複数の形状結合手段、とりわけ複数の係合凹部（Rastausnehmungen）、を有し、形状結合手段は、従動軸の複数の回転位置への対応係止手段の嵌入が可能になるよう、配置されている。
（態様１５）上記のモータ駆動式関節において、形状結合手段は、少なくとも１つの係合凹部として又は半径方向に配向された係合凹部として構成され、
対応形状結合手段は半径方向に可動な係止ピンを有し、係止ピンの自由端はロック装置の作動状態において形状結合手段の係合凹部に嵌入する。
（態様１６）上記のモータ駆動式関節において、伝動装置は波動歯車装置として構成されている。
（態様１７）上記のモータ駆動式関節において、波動歯車装置はカップ型歯車装置として構成されているか、又は、波動歯車装置はリング型歯車装置として構成されている。
（態様１８）上記のモータ駆動式関節において、関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、
ａ．駆動モータは２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、伝動装置は２つのハウジング部分の他方に配置されており、又は、
ｂ．伝動装置の一部分は２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、伝動装置の他の一部分は２つのハウジング部分の他方に配置されており、又は、
ｃ．伝動装置又は伝動装置の一部分は２つのハウジング部分の一方に配置されており、かつ、ロック装置は２つのハウジング部分の他方に配置されている。
（態様１９）上記載のモータ駆動式関節において、
ａ．関節は、２つの支持体の一方が運動する面と２つの支持体の他方が運動する面が常に互いに対し平行に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成されており、又は、
ｂ．関節はヒンジ式関節（Scharniergelenk）として構成されており、又は、
ｃ．関節は、２つの支持体の一方が運動する面が２つの支持体の他方に対し常に直角に配向されるよう、該２つの支持体を結合するよう、構成されている。
（態様２０）上記のモータ駆動式関節によって互いに対し相対的に可動に結合された２つの支持体を有するプログラマブル自動運動装置。
（態様２１）上記のプログラマブル自動運動装置において、２つの支持体の一方は、駆動モータのステータ及び／又は駆動モータの駆動モータハウジングに直接的に又は間接的に相対回転不能に結合されており、
２つの支持体の他方は、伝動装置の従動要素（Abtriebselement）に相対回転不能に連結されている。
（態様２２）上記のプログラマブル自動運動装置において、モータ駆動式関節によって可動に結合された２つの支持体はロボットアームの部分である。
（態様２３）上記のプログラマブル自動運動装置において、関節は互いに対し相対的に可動な２つのハウジング部分を有し、
ａ．２つの支持体の一方は２つのハウジング部分の一方に固定的に結合されており、かつ、２つの支持体の他方は２つのハウジング部分の他方に固定的に結合されており、又は、
ｂ．２つのハウジング部分の一方は２つの支持体の一方の構成要素であり、又は、
ｃ．２つのハウジング部分の一方は２つの支持体の一方のハウジングの構成要素であり、かつ、２つのハウジング部分の他方は２つの支持体の他方のハウジングの構成要素である。
【符号の説明】
【００４４】
１      モータ駆動式関節
２      第１支持体
３      第２支持体
４      駆動モータ
５      （駆動モータ４の）従動軸（出力軸）
６      伝動装置
７      駆動要素
８      半径方向に可撓性の転動ベアリング
９      半径方向に可撓性の外歯付きブッシュ
１０    中間要素
１１    第１支持リング
１２    第２支持リング
１３    ステータ
１４    ロータ
１５    駆動モータハウジング
１６    ロック装置
１７    従動要素（Abtriebselement）
１８    係止ピン
１９    係合凹部
２０    係止手段
２１    係止リング
２２    第２ハウジング部分
２３    ホルダ
２４    第１ハウジング部分
２５    リフティングマグネット
２６    結合連結部
２７    （伝動装置６の）駆動軸（入力軸）
２８    締付部材
【国際調査報告】
2019514711.tif 000005
2019514711.tif 000006
2019514711.tif 000007
2019514711.tif 000008