(57)【要約】  本発明は、２つの関節（１）間および／またはモータ（５）と関節（１）との間の支持接続要素として少なくとも１つのプロファイルを備えたマニピュレータに関する。単純な構成で多くの設計可能性をもたらすマニピュレータを提供するため、本発明によれば、プロファイルは、内部通路（８１）および少なくとも１つの側方受容溝を備えた多機能プロファイルとして設計されており、シャフトとして設計されるとともに少なくとも一部が少なくともプロファイル構成の観点で多機能プロファイルと構造的に同一であるか、または、ラックとして設計されるとともに少なくとも一部が少なくとも断面輪郭の観点で多機能プロファイルと構造的に同一である少なくとも１つの別の多機能プロファイルが設けられている。
2021518274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの関節間および／またはモータと関節との間の支持接続要素として少なくとも１つのプロファイル部材を備えたマニピュレータであって、前記プロファイル部材が、内部通路（８１）および少なくとも１つの側方受容溝を有する多機能プロファイル部材の形態であり、シャフトの形態の少なくとも１つの別の多機能プロファイル部材が設けられ、前記２つの多機能プロファイル部材が、少なくともそれぞれのプロファイル構成に関して、少なくとも部分的に同一構造である、マニピュレータ。
【請求項２】
２つの関節間またはモータと関節との間の支持接続要素として少なくとも１つのプロファイル部材を備えたマニピュレータであって、前記プロファイル部材が、内部通路（８１）および側方受容溝を有する多機能プロファイル部材の形態であり、歯付きラックの形態の少なくとも１つの別の多機能プロファイル部材が設けられ、前記２つの多機能プロファイル部材が、少なくともそれぞれの断面構成に関して、少なくとも部分的に同一構造である、マニピュレータ。
【請求項３】
前記別の多機能プロファイル部材が、マニピュレータ（Ｍ）の２つの関節（１）間または関節（１）とモータ（５）との間の支持接続要素である、請求項１または２に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
前記多機能プロファイル部材がそれぞれ、少なくとも基本形状が円形の外側輪郭を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項５】
前記側方受容溝が、前記各多機能プロファイル部材の長手方向に対して横方向外方に開放されるように設計された、請求項１から４のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項６】
前記側方受容溝が、少なくとも実質的に等間隔で周囲に配置された、請求項１から５のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項７】
前記多機能プロファイル部材（８）が、該多機能プロファイル部材（８）のハウジング（３）への固定および／もしくは付加的な構成要素の固定を行う少なくとも１つの第１の受容溝（８２）、別の伝達要素（４）のための第２の受容溝（８５）、ならびに／または測定要素のための第３の受容溝（８６）を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の受容溝（８２）および／または前記第２の受容溝（８５）がそれぞれ、アンダーカット構成である、請求項７に記載のマニピュレータ。
【請求項９】
前記多機能プロファイル部材（８）の長手軸（１）に関して互いに直径方向に配置された２つの第１の受容溝（８２）が設けられた、請求項７または８に記載のマニピュレータ。
【請求項１０】
前記受容溝（８２、８５、８６）が、前記多機能プロファイル部材（８）の前記長手軸（１）に関して相互交差関係で配置されており、それぞれの場合に前記長手軸に関して、前記第１の受容溝が、前記第２の受容溝に対して直径方向に配置され、前記第３の受容溝（８６）が、第４の受容溝に対して直径方向に配置された、請求項７から９のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１１】
前記内部通路（８１）が、実質的に円形断面である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１２】
前記内部通路（８１）が、潤滑剤の受容、ラインの通過、および／または材料の節約のための少なくとも１つの側方長手チャンバ（８７）を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１３】
前記多機能プロファイル部材がそれぞれ、被駆動側または駆動側で、それぞれと関連付けられた関節（１）に接続された、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１４】
関連する前記被駆動側および／または前記駆動側における少なくとも１つの関節（１）において、前記２つの多機能プロファイル部材の一方がそれぞれ、前記少なくとも１つの関節（１）に接続された、請求項１から１３のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１５】
前記関節（１）が、モータ（５）を備えた各モータ駆動部と、回転伝達軸（ｇ）の周りで回転可能な歯車（２）および別の伝達要素に動作接続された別の伝達要素を含み、前記回転伝達軸（ｇ）に対して離隔されるとともに前記別の伝達要素（４）を前記ハウジング（３）中または前記ハウジング（３）上に支持する動作軸（ｗ）を有する伝達装置（Ｇ）とを有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１６】
前記関連する関節（１）への導入位置にある前記第１の受容溝（８２）が、前記別の伝達部に向かって開放されるように配置された、請求項７または１５に記載のマニピュレータ。
【請求項１７】
前記多機能プロファイル部材が、前記回転伝達軸（ｇ）および／または前記関連する各関節（１）の前記動作軸（ｗ）に配置された、請求項１５または１６に記載のマニピュレータ。
【請求項１８】
前記多機能プロファイル部材が、前記歯車（２）にその端面で係合する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１９】
前記多機能プロファイル部材が、モータ軸の延長部に配置された、請求項１から１８のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のマニピュレータ（Ｍ）用の多機能プロファイル部材（８）であって、内部通路（８１）と、基本形状が円形の外側輪郭と、多機能プロファイル部材の長手方向に対して横方向外方に開放された側方受容溝とを有する、多機能プロファイル部材。
【請求項２１】
請求項１から１２の少なくとも一項に記載の特性特徴によって特徴付けられた、請求項２０に記載の多機能プロファイル部材。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の多機能プロファイル部材のマニピュレータにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの関節間および／または関節とそれに関連付けられたモータとの間の支持接続要素として少なくとも１つのプロファイル部材を備えたマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言及される種類のマニピュレータが特許文献１により知られており、接続要素は、中空プロファイル部の形態であるが、マニピュレータの異なる構成に関して、変形の余地はほとんどない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国実用新案第２０２０１４１０１３４２号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、一般的に言及される種類のマニピュレータであって、単純な構造を有し、多くの設計オプションを利用可能にする、マニピュレータを提供することである。
【０００５】
本発明によれば、上記目的は、独立請求項１、２、および２０の特徴によって達成される。また、有利な展開を添付の特許請求の範囲に列挙する。指定の目的は、プロファイル部材が、内部通路および少なくとも１つの側方受容溝を有する多機能プロファイル部材の形態であり、シャフトの形態の少なくとも１つの別の多機能プロファイル部材が設けられ、２つの多機能プロファイル部材が、少なくともそれぞれのプロファイル構成に関して、少なくとも部分的に同一構造である点において、早くも達成される。
【０００６】
多機能プロファイル部材の使用によって、一方では、以下により詳しく説明する通り、所与の各タスクに対して低コストで適応可能なマニピュレータのさまざまな構成を容易に展開可能である。他方では、構成および組み立ての簡素化により、特許請求の範囲に係る２つの多機能プロファイル部材は、少なくともそれぞれのプロファイル構成に関して同一構造である。このプロファイル構成に関する構造の同一性は、２つの多機能プロファイル部材の絶対的サイズとは関連せず、断面形状または断面輪郭とのみ関連する。構造の同一性は、２つの多機能プロファイル部材が少なくとも類似しており、好ましくは、それぞれの断面に関して同一であることを意味する。ただし、両者は、適合すなわち同等ともなり得る。また、多機能プロファイル部材は、モータと関節との間にも設けられるため、関節に対する熱的影響が少なくとも最小限に抑えられる。さらに、モータは、関節に対するカウンターウェイトを構成し得る。さらに、モータは、如何なる種類も可能であり、個別の利用に適するという要件のみを満たし得る。必要なラインの数が少ないため、とりわけ好都合なことに、使用するモータとしては、ブラシレスＤＣモータが可能である。
【０００７】
目的を達成する代替方法においては、プロファイル部材が、内部通路および側方受容溝を有する多機能プロファイル部材の形態であり、歯付きラックの形態の少なくとも１つの別の多機能プロファイル部材が設けられ、２つの多機能プロファイル部材が、少なくともそれぞれの断面構成に関して同一構造であることが提案される。上述の変動性が歯のプロファイルによって拡張される。
【０００８】
マニピュレータの別の構成において、別の多機能プロファイル部材は、マニピュレータの２つの関節間、関節と作業ヘッドとの間、または関節とモータとの間の支持接続要素の形態も可能である。このため、マニピュレータの安定性および動作剛性にも寄与し得る。多機能プロファイル部材は一般的に、マニピュレータの２つの関節間、関節と作業ヘッドとの間、または関節とモータとの間の支持接続要素の形態が可能である。
【０００９】
有利となる簡単な様態において、多機能プロファイル部材はそれぞれ、少なくとも基本形状が円形の外側輪郭を有し得る。少なくとも基本形状が円形の多機能プロファイル部材の外側プロファイルによれば、多機能プロファイル部材を簡単な様態で回転可能に取り付けることによって、たとえばトルク伝達に使用可能となる。また、たとえば別の伝達要素として、締め付け嵌合等による簡単な様態においては、基本形状が円形の少なくとも１つの外側プロファイルにより、必要に応じて平歯車等のギア要素を取り付け可能である。また、支持および補強接続要素としての使用の他、歯付きラックの形態も可能である事実から、多機能プロファイル部材の複数の使用オプションが明らかとなるであろう。
【００１０】
側方受容溝は、各多機能プロファイル部材の長手方向に対して横方向外方に開放可能であるのが好都合である。このように、外部からアクセス可能なため、特に組み立ておよび解体が容易となる。
【００１１】
マニピュレータの別の構成において、側方受容溝は、等間隔の関係で周方向に配置される。この間隔は、周方向において、少なくとも実質的に同一とすることができる。多機能プロファイル部材上では、その外周中心を基準点として開始することにより、周方向において少なくとも実質的に等間隔で、周方向に隣り合う外側溝を配置可能である。外側溝は、それぞれの意図する使用目的に応じて、異なる構成が可能である。
【００１２】
一例として、多機能プロファイル部材のハウジングへの固定および／もしくは付加的な構成要素の固定を行う第１の受容溝を構成する受容溝、ハウジングおよび／もしくは歯車に対して別の伝達要素を位置決めする第２の受容溝の形態の受容溝、ならびに／または測定要素のための第３の受容溝を構成する受容溝を設けることができる。
【００１３】
たとえば、多機能プロファイル部材のハウジングへの固定または他の機器の多機能プロファイル部材への固定のため、第２の受容溝および／または第３の受容溝は、アンダーカット構成にすることができる。特に、好ましくは断面プロファイルが相互に適合する２つの第１の受容溝を設けることができる。特に、第１の受容溝は、多機能プロファイル部材の長手方向に関して、第２の受容溝に対して直径方向に配置可能である。
【００１４】
受容溝は、周方向で互いに等間隔とすることができる。第１の受容溝が２つ存在する場合すなわち合計４つの受容溝が存在する場合、これらの受容溝は、長手軸に関して互いに交差関係で配置可能である。特に、それぞれの場合に長手軸に関して、第３の受容溝を第４の受容溝に対して直径方向に配置可能である。
【００１５】
マニピュレータの有利な展開において、多機能プロファイル部材の内部通路は、実質的に円形断面とすることができる。これにより、有利な機械的力関係においては、円形断面のシャフトが通路に保護された状態で、シャフトの係合が可能となる。また、所与の間隔、好ましくはスリップの大きさのオーダで配置されたシャフトが通路中で自由に回転し得るように、シャフトの直径を内部通路の直径未満にすることができる。
【００１６】
内部通路は、潤滑剤の受容、ラインの通過、および／または材料の節約のための少なくとも１つの側方長手チャンバをさらに有し得る。
【００１７】
マニピュレータの別の仕様においては、関節の被駆動側および駆動側において、各多機能プロファイル部材を関節に動作接続可能である。これは、２つの多機能プロファイル部材が関節に関して異なる機能を実行し得ることを意味する。
【００１８】
マニピュレータの一展開において、関節はそれぞれ、モータを備えたモータ駆動部および伝達装置を有し得る。伝達装置は、回転伝達軸の周りで回転可能な歯車および別の伝達要素を有し得る。歯車は、たとえば別の伝達要素が歯車の外周に係合することによって、別の伝達要素に動作接続可能である。別の伝達要素について、伝達装置は、回転伝達軸に対して離隔されるとともに別の伝達要素をハウジング中またはハウジング上に取り付け配置する動作軸を有し得る。
【００１９】
多機能プロファイル部材は、回転伝達軸に配置可能である。また、多機能プロファイル部材は、関連する各関節の動作軸に配置可能である。特に、多機能プロファイル部材は、歯車にその端部で係合可能である。この代替または追加として、多機能プロファイル部材は、動作軸に対して接線方向に配置することも可能であるし、別の伝達部材との関連で端部に配置することも可能である。
【００２０】
特に、伝達装置は、ウォームトランスミッションの形態が可能である。このため、別の伝達要素は、ウォームの形態が可能であり、動作軸は、ウォームの駆動軸の形態が可能である。駆動軸は、駆動端に結合されたモータ軸の軸方向延長部を構成可能である。ウォームは、動作軸上で回転不可能に配置可能である。また、動作軸は、好ましくは受容部上または受容部中のウォームの両側で、軸方向に回転可能に取り付け可能である。駆動軸は、多機能プロファイル部材中にガイドされるように配置可能である。ウォーム駆動の場合は、ハウジング上および／またはハウジング中でこれに対して、中空プロファイル部材を回転不可能かつ変位不可能に配置可能である。このため、ハウジングからの好適な突起が１つまたは複数の第１の受容溝中に係合可能であり、この場合、そのプロファイルは、それぞれに関連する受容溝のアンダーカット構成に対して適応されるのが好都合である。駆動軸上でのウォームの軸方向変位不可能性を向上させるため、多機能プロファイル部材は、ウォームの領域において２つの部分に分割可能であり、これらの部分はそれぞれ、特に駆動軸に対して設けられた取り付け手段により、ウォーム側の端部がウォームに関してガイドされる状態で配置される。これら２つの部分は、ウォームおよび駆動軸延長部の軸方向範囲にわたって、互いに離隔して配置可能である。
【００２１】
マニピュレータの一展開において、伝達装置は、駆動側に歯車を備え、被駆動側に別の伝達要素を備えた逆ウォームトランスミッションの形態が可能である。特に、多機能プロファイル部材が動作軸を構成するものと考えられる。ウォームギアは、中空プロファイル部材上で回転不可能に配置可能である。一方、中空プロファイル部材は、受容部上または受容部中に回転可能に取り付け可能である。これにより、駆動軸の形態の多機能プロファイル部材の他、別の伝達要素の駆動軸として通路中に延びた別の駆動軸を提供することも可能になる。中空プロファイル部材にトルクを伝達することなく、関節の通過または経由後に中空プロファイル部材を通じて駆動軸をガイドすることにより、たとえばトルクを隣り合う関節に送り込むことができる。歯車は、外周の雄ねじを有し、別の伝達構成要素は、この雄ねじに適応された平歯構成を有し得る。多機能プロファイル部材は、モータ軸の延長部として配置可能である。また、モータ軸への結合により、その端部で回転不可能に接続可能である。
【００２２】
マニピュレータの別の有利な実施形態において、伝達装置は、リニアトランスミッションの形態が可能である。特に、歯車は、スプロケットの形態が可能であり、別の伝達要素は、線形要素、特に歯付きラック要素の形態が可能である。歯付きラック要素は一方で、動作軸も構成可能であり、受容部上で線形変位可能に配置可能である。有利な展開において、線形要素、特に歯付きラック要素は、導入位置で歯車に向かって開放された中空プロファイル部材の第１の受容溝に固定可能である。線形要素は常に、受容溝中の適所に配置されるのが好ましい。第２の受容溝は、動作軸に対して直径方向に反対の関係である中空プロファイル部材の外側に配置されるのが好ましい。
【００２３】
考え得る変形の数をさらに増やすことによって、関節全体および／または伝達構成要素はそれぞれ、モジュール構造になると考えられる。また、マニピュレータは、モジュール構造が可能である。したがって、マニピュレータ、特にその構成要素（関節、伝達装置、多機能プロファイル部材、およびモータ等）は、モジュール構造のため、広範な変形を伴うモジュール構造の原理に従って容易に組み立て可能である。
【００２４】
また、特許請求の範囲に係る発明の主題は、マニピュレータに適した多機能プロファイル部材でもあり、その最も単純な構成において、少なくとも１つの内部通路と、基本形状が円形の外側輪郭と、多機能プロファイル部材の長手方向に対して横方向外方に開放された側方受容溝とを有する。
【００２５】
有利な実施形態において、多機能プロファイル部材は、好適な特徴として上述した特徴のうちの１つまたは複数を（任意の組み合わせで）有する。
【００２６】
本発明の他の詳細および利点については、添付の図面を参照することによって、好適な一実施形態の説明による保護の範囲に対する制限なく、以下に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】関節を備えたマニピュレータの一部としての関節の一実施形態を示した図である。
【図１Ｂ】関節を備えたマニピュレータの一部としての関節の一実施形態を示した図である。
【図１Ｃ】関節を備えたマニピュレータの一部としての関節の一実施形態を示した図である。
【図２】別の関節を備えたマニピュレータの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図３Ａ】図２の関節に対する協働伝達部の側面図である。
【図３Ｂ】図２の関節に対する協働伝達部の側面図である。
【図４Ａ】別の関節を備えたマニピュレータの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図４Ｂ】別の関節を備えたマニピュレータの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図５Ａ】マニピュレータ用の多機能プロファイル部材を示した図である。
【図５Ｂ】マニピュレータ用の多機能プロファイル部材を示した図である。
【図６】測定要素を付加的に配置した多機能プロファイル部材の斜視図である。
【図７】多機能プロファイル部材に配置する歯付きプロファイル部の斜視図である。
【図８】多機能プロファイル部材に配置するセンサ構成の斜視図である。
【図９】一体的に結合された３つの関節を備えたマニピュレータの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図１０Ａ】一体的に結合された３つの関節を備えたマニピュレータの別の実施形態を示した図である。
【図１０Ｂ】一体的に結合された３つの関節を備えたマニピュレータの別の実施形態を示した図である。
【図１１】一体的に結合された６つの関節を備えたマニピュレータの別の実施形態を示した側面図である。
【図１２Ａ】一体的に結合された５つの関節を備えたマニピュレータの別の実施形態を示した図である。
【図１２Ｂ】一体的に結合された６つの関節を備えたマニピュレータの別の実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１〜図１２は、関節１を備えたマニピュレータＭの各実施形態のさまざまな図、断面図、および個々の図を示している。特に図１Ｃおよび図９に見られるように、関節１はそれぞれ、回転伝達軸ｇの周りで回転可能な歯車２を有する。特に図９に見られるように、歯車２は、関節１のハウジング３中の軸受７におけるアダプタ２２によって、両側で回転可能に取り付けられている。２つのアダプタ２２はそれぞれ、歯車２の端面２１から離れたそれぞれの側部２３において、回転伝達軸ｇを中心とし、雌ねじ２５を有する開口２４を有する。ハウジング３は、別の伝達要素４を受容する受容部３１を有する。
【００２９】
別の伝達要素４は、動作軸ｗ上で回転伝達軸ｇの横方向（ここでは、垂直方向）に配置されている。動作軸ｗは、回転伝達軸ｇに対して間隔方向ａに離隔された状態で位置決めされている。回転伝達軸ｇ、間隔方向ａ、および動作軸ｗは、互いに垂直に配置されている。伝達要素４は、歯車２の外周に動作接続されている。歯車２および別の伝達要素４は、関節１に送り込まれるモータトルクを伝達する伝達装置Ｇを構成する。モータ５は、関連する各関節１に対して離隔された状態で配置されている。
【００３０】
図１および図１０を参照すると、関節１の伝達装置Ｇは、ウォームギア２６の形態の被駆動側の歯車２およびウォーム４１の形態の駆動側の別の伝達要素４を備えたウォームトランスミッションＧ１として構成されている。ここで、動作軸ｗは、モータ５によって直接駆動される駆動軸５１である。ウォーム４１は、駆動軸５１上で締め付け嵌合にて配置されている。図１Ｃに見られるように、駆動軸５１は、多機能プロファイル部材８の中心の内部通路８１に保護およびガイドされた状態で配置されている。内部通路８１は、その基本形状が実質的に円形の断面である。ここでは、内部通路８１中への側方開放によって、たとえば潤滑剤の受容、ラインの通過、および／または材料の節約のための２つの長手チャンバ８７が内部通路８１に関して側方に存在する。長手チャンバ８７は、多機能プロファイル部材８の全長にわたって延びている。長手チャンバ８７は、それぞれの断面に関して、内部通路８１を拡大する。長手チャンバ８７は、第２の受容溝８５と第３の受容溝８６との間の接続ラインに関して、鏡像対称関係にて設計および配置されている。
【００３１】
多機能プロファイル部材８は、受容部に固定接続されている。多機能プロファイル部材８は、関節１とモータ５との間の支持接続要素として配置されている。関節１の本実施形態において、中空プロファイル部材８は、保護、ガイド、および補強として機能し、特に、モータ５と関節１との間のマニピュレータＭの部分の使用剛性に関する補強として機能する。駆動軸５１はさらに、受容部３１における各軸受７により、ウォーム４１の両側で動作軸ｗに対して軸方向に回転可能に取り付けられている。
【００３２】
中空プロファイル部材８自体は、受容部３１に対して回転不可能かつ変位不可能に配置されている。このため、中空プロファイル部材８の両側２３には、中空プロファイル部材８を回転不可能に取り付ける受容部３１上のアンカー突起が係合する第１の受容溝８２またはアンダーカット構成が設けられている。
【００３３】
ウォームギア２６のウォーム４１中への係合のため、中空プロファイル部材８は、２つの部分すなわち第１の部分８３および第２の部分８４を有する。２つの部分８３、８４は、中空プロファイル部材８およびウォーム４１の軸方向範囲を支持する２つの軸受７で、動作軸ｗに対して軸方向に駆動軸５１の範囲全体にわたって、互いに離隔して配置されている。２つの部分８３、８４はそれぞれ、関連する軸受７において端部でウォーム４１に向かって、すなわち、それぞれの場合に設定ユニットからウォーム４１、前軸受７３、および後軸受７４への方向に対して、端部と係合し、ウォーム４１から離れた他端により受容部３１でそれぞれが支持されている。
【００３４】
図１Ｃで右側に配置された第２の部分８４は、締め付け要素６５により支持されている。作動位置においては、第２の部分８４に対して半径方向外方に摩擦係止関係にて周方向に進む。締め付け要素６５はさらに、受容部３１上でねじ込み可能に配置されている。締め付け要素は、このような設計のため、受容部３１での前進ねじ込みにより、これに対応して増大する半径方向の摩擦力を第２の部分８４に周方向に及ぼし、この用途においては、第２の部分８４との摩擦係合を生じる。これにより、多機能プロファイル部材８は、ここでは締め付け要素６５およびその固定のためのキャリアとして機能する。
【００３５】
図１Ｃで左側に配置された第１の部分８３は、ウォームギア２６とウォーム４１との間の動作接続における動作軸の軸方向の遊びを調整する設定ユニット６７に対して、その支持端が力伝達関係の状態で進む。設定ユニット６７は、遊びの調整のため、設定ユニット６７からウォーム４１への方向の軸方向に、前軸受７３に対して中空プロファイル部材８の第１の部分８３を押圧する調整機器６７１を有し、次に調整機器６７１は遊びが存在しない限りウォーム４１に対し押圧され得る。このように、多機能プロファイル部材は一方において、設定ユニット６７の一部として用いられるようにも機能する。
【００３６】
図２は、マニピュレータＭの一部として関節１を示した回転伝達軸ｇに関する断面図である。ここで、伝達装置Ｇは、逆ウォームトランスミッションＧ２の形態である。ここでは、ウォームトランスミッションＧ１とは逆に、駆動側では歯車２によってトルクが送り込まれ、被駆動側では別の伝達要素４によってトルクが動作軸ｗに送り出される。この逆構成に対応して、図３Ａおよび図３Ｂに見られるように、歯車２は、外周の雄ねじ２７を有し、別の伝達部４は、平歯構成４２を有する。このように被駆動側の多機能プロファイル部材８は、動作軸ｗを構成する。平歯車２８は、中空プロファイル部材８上に固定配置されている。このため、別の伝達部４の平歯車２８には、アンカー要素４５が設けられており、摩擦係止関係および／または能動係止関係にて、多機能プロファイル部材８のアンダーカット構成の第１の受容溝８２中に係合する。したがって、ここでは、多機能プロファイル部材８が第２の伝達要素４のキャリアとして機能する。別の伝達要素４が多機能プロファイル部材８に回転不可能に搭載されることにより、多機能プロファイル部材８は、その使用可能性の拡張として、別の伝達要素４のトルクを受けるとともに伝達する限りにおいて、シャフトになる。ここで、多機能プロファイル部材８は、２つの軸方向に相互離隔した締め付け要素６５によってハウジング３に回転可能に取り付けられている。多機能プロファイル部材８は、その回転可能な取り付けのため、基本形状が円形の外側プロファイルを有する。図２は、たとえば２つの関節１、より具体的には、図２の左側の関節１の別の伝達要素４および／または図２の右側の関節１の歯車２に対して、多機能プロファイル部材８をその端部でトルク伝達関係にて接続する可能性を図式的に示している。
【００３７】
関節の本実施形態において、逆ウォームトランスミッションＧ２の構成に前述の内部通路８１は不要である。これにより、たとえばトルクを離れた関節１に伝達する別の駆動軸５１なく、ラインのような他の構成要素または図２に例示するような関節１のための別の駆動軸５１を保護状態で中空プロファイル部材８に通過させるオプションを利用可能となる。
【００３８】
図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれ、ここでは伝達装置ＧがリニアトランスミッションＧ３の形態である限りにおいて、関節１の別の実施形態を示している。リニアトランスミッションＧ３を提供するため、歯車２は、平歯車２８の形態であり、別の伝達要素４は、歯付きラック要素４３の形態である。導入位置の歯付きラック要素４３は、多機能プロファイル部材８の第２の受容溝８５に固定された状態で配置されている。したがって、多機能プロファイル部材８は、別の使用可能性において、リニアトランスミッションＧ３の線形構成要素になる。また、多機能プロファイル部材８は、動作軸ｗとして機能する。
【００３９】
第２の受容溝８５は、導入位置で歯車２に向かって開放され、歯付きラック要素４３および平歯車２８をねじ係合させる。歯付きラック要素４３は、中空プロファイル部材に回転不可能かつ変位不可能に搭載されており、導入位置において、アンダーカット構成に適応されたフット４４により第１の受容溝８２中に係合する。また、歯付きラック要素４３の両側には、中空プロファイル部材８上で締め付け嵌合にて配置され、歯付きラック要素４３が軸方向に進む対象となる締め付け要素６５が設けられている。このように、歯付きラック要素４３は、受容溝８４において軸方向に変位不可能に保持されている。
【００４０】
図２に見られるように、多機能プロファイル部材８により取り付けられた締め付け要素６５はそれぞれ、２つの同軸スリーブすなわち相互に対向する円錐ねじによってねじ係合した半径方向内側スリーブ６５１および半径方向外側スリーブ６５２を有する。ウォームトランスミッションＧ１の場合のように、多機能プロファイル部材８がハウジング３に対して固定保持される場合は、前進ねじ込みによる組み立てを目的として、多機能プロファイル部材に対する摩擦係止係合が発生するまで、外側スリーブ６５２により内側スリーブ６５１が押圧される。逆トランスミッションＧ２の場合のように回転軸受手段が必要な場合またはリニアトランスミッションＧ３の場合のように多機能プロファイル部材８の線形変位可能性が必要な場合は、好ましくは自己係止動作により隣接状態となるまで、２つのスリーブ６５１、６５２自体をねじ込み可能である。図２に見られるように、この隣接は、半径方向突起７２を有し、変位不可能かつ回転不可能な関係にて多機能プロファイル部材８の半径方向内方に係合する外周締め付けリング７１によって実現可能である。
【００４１】
図５Ａおよび図５Ｂは、多機能プロファイル部材８の斜視図および断面図である。多機能プロファイル部材８はそれぞれ、その上述した部分８３、８４と同様に、一体として構成されている。これらは、好ましくは押し出しプロファイルのバーから、それぞれ必要な長さを与えるように切断可能である。多機能プロファイル部材という用語は、所与の断面プロファイル構成のバーのみを意味する。多機能プロファイル部材という用語には、その上に配置された考え得る構成要素も機器も含まない。
【００４２】
図５Ａおよび図５Ｂは、受容溝の上述の配置および構成を明らかに示している。図７は、フット４４が関連する第２の受容溝８５のアンダーカット構成に適応された歯付きラック要素４３のみを示している。図６に示すように、第３の受容溝８６には、歯付きラック要素４３の変位移動を測定するため、ここでは磁気ストリップＭａの形態の線形測定要素が配置されている。磁気ストリップの磁界の変化により生成される移動測定信号を受信して処理する機器である好適なセンサ手段Ｒを図８に示す。これは、半殻形状であり、動作軸ｗを中心として受容部３１に固定されている。
【００４３】
図９〜図１２は、マニピュレータＭのさまざまな構成を示しており、この場合は、最大６つの関節１の一体的な機能的動作接続によって、マニピュレータＭを構成する。これらは、一例として関節１を一体的に組み合わせるための考え得るオプションである。マニピュレータＭとしては、特に関節アームロボットが可能である。マニピュレータＭは、理想的には６軸マニピュレータＭの形態である。
【００４４】
図６〜図１２においては、共通伝達軸Ｇに対して同軸に、平行離隔関係にて最大５つの関節１が配置されている。これらは、接続機器９によって互いに平行離隔関係にて保持されている。図９に示すように、３つの関節１を有するグループが共通回転伝達軸ｇ上に配置されており、図９の左側の関節１がウォームトランスミッションＧ１を有し、その他２つの関節１がそれぞれリニアトランスミッションＧ３を有する。ウォームトランスミッションＧ１を有する関節１によって、隣り合う関節１の歯車２にトルクが送り込まれる。トルクを伝達するリニアトランスミッションＧ３を間に挟んだその他２つの関節１の間に多機能プロファイル部材８が配置されている。多機能プロファイル部材８は、各接続取り付け具５３によって、２つの関節１の端部の歯車２に回転不可能かつ変位不可能に接続されている。したがって、この場合、多機能プロファイル部材８は、リニアトランスミッションＧ３を有する２つの関節１間のトルク伝達軸として機能する。
【００４５】
図１０Ａおよび図１０Ｂはそれぞれ、動作軸ｗに関して連続的に配置され、それぞれが同一構造のウォームトランスミッションＧ１を有する３つの関節１を備えたマニピュレータＭの別の実施形態を示している。関節１は、多機能プロファイル部材８の個々の第２の部分８４によって、互いに離隔して保持されている。図１の実施形態と同様に、端部が多機能プロファイル部材８の第１の部分８４として終端し、３つのすべての関節１のウォームトランスミッションＧ１を駆動する共通駆動軸５１がこれら第２の部分８４を通過している。
【００４６】
図１１のマニピュレータＭの実施形態においては、機能的関係の観点から、関節１を第１のグループＵ１および第２のグループＵ２に分割可能であり、図１１の上部に配置された第２のグループＵ２は、図９を参照して説明済みである。第２のグループＵ２は、基部Ｂに固定されている。第１のグループＵ１の２つの外側関節１はそれぞれ、歯付きラック要素４３が組み込まれた多機能プロファイル部材８によって、図１１の上部に配置されたモータ５に接続されており、各多機能プロファイル部材８を通過する駆動軸５１（ここでは不可視）によって、それぞれと関連する外側関節１にトルクが伝達される。リニアトランスミッションＧ３を有する２つの関節１によって、歯付きラック要素４３が組み込まれたそれぞれと関連する多機能プロファイル部材８は、線形に変位する。これら２つの関節１の歯車２がここでは駆動軸部５４によって回転不可能に一体接続されていることから、これら２つの関連する多機能プロファイル部材８は、互いに同期して変位する。また、第１のグループＵ１の中心に配置された関節１には、リニアトランスミッションＧ３（ここでは不可視）が備えられており、これによって、関節１を通過する多機能プロファイル部材８は線形に変位する。
【００４７】
図１２Ａおよび図１２Ｂはそれぞれ、ここでは５つの関節１および６つの関節１を備えたマニピュレータＭの別の実施形態の断面図および基部Ｂに対する下面図である。図１２Ｂに示す底面図において、多機能プロファイル部材８に嵌入された歯付きラック要素４３は、関連する各関節１の歯車２側に対向するため、隠れた状態である。また、関節１は、２つのグループＵ２、Ｕ３に分割可能である。両グループＵ２、Ｕ３の関節１は、回転伝達軸ｇ上に同軸配置されている。
【００４８】
ここでは、左側のグループが言及済みの第２のグループＵ２である。中空プロファイル部材８にそれぞれ取り付けられた歯付きラック要素４３は、互いに平行に保持された状態で同期して線形に変位することから、図１２に示すように、横方向バー９９による一体的な固定接続によって安定化可能である。
【００４９】
図１２の右側のグループＵ３に含まれる図１２の右側の関節１において、多機能プロファイル部材８は、ここでは上部に配置された関連するモータ５を別の個々の関節１に接続している。この場合、図１２Ａにおいて破線で示すように、モータ５により駆動される駆動軸５１は、多機能プロファイル部材８において、図１２Ａの右側の関節１を通過するものと考えられる。駆動軸５１は、関節１に設けられた接続取り付け具５３を通過し、下方に配置された個々の関節１の歯車に対してトルク伝達関係にて接続される。個々の関節１は、ここでは隠れた状態であるものの、歯付きラック要素４３を備えて接続された多機能プロファイル部材８が間接的に向かうリニアトランスミッション（Ｇ３）を有する。
【００５０】
第３のグループＵ３に含まれる図１２Ａの右側の関節１は、逆ウォームトランスミッションＧ２を有する。図２および図３に関して説明した通り、逆ウォームトランスミッションＧ２の場合、別の伝達要素４は、駆動出力側に配置され、ここでは駆動入力側にある歯車２により駆動され、ここでは多機能プロファイル部材８上に回転不可能に搭載されることで、同様に駆動される。このように、多機能プロファイル部材８は一方で、シャフトとしても機能する。多機能プロファイル部材８は、ここでは右側にあるモータ５の（逆ウォームトランスミッションＧ２により伝達された）トルクを受け、接続取り付け具５３によって、下方に配置された個々の関節１のハウジング３に送り込むため、関節１が多機能プロファイル部材８の周りで回転する。図１２の左側の関節１は、下方に向かうモータ５によって駆動されるウォームトランスミッションＧ１を有する。これが第３のグループＵ３の右側の関節１のハウジング３にトルクを送り込むため、モータ５が接続された右側の関節１はこのようにして、回転伝達軸ｇの周りで回転する。
【符号の説明】
【００５１】
１  関節
２  歯車
２１  端部
２２  アダプタ
２３  側部
２４  開口
２５  雌ねじ
２６  ウォームギア
２７  雄ねじ
２８  平歯車
２９  外部歯構成
３  ハウジング
３１  受容部
４  別の伝達要素
４１  ウォーム
４２  平歯構成
４３  歯付きラック要素
４４  フット
４５  アンカー要素
５  モータ
５１  駆動軸
５２  モータ軸
５３  接続取り付け具
５４  駆動軸部
６５  締め付け要素
６５１  内側スリーブ
６５２  外側スリーブ
６７  設定ユニット
６７１  調整機器
７  軸受
７１  締め付けリング
７２  突起
７３  前軸受
７４  後軸受
８  中空プロファイル部材
８１  内部通路
８２  第１の受容溝
８３  第１の部分
８４  第２の部分
８５  第２の受容溝
８６  第３の受容溝
８７  長手チャンバ
９  接続機器
９９  横方向バー
ａ  間隔方向
ｇ  回転伝達軸
ｗ  動作軸
Ｂ  基部
Ｇ  伝達装置
Ｇ１  ウォームトランスミッション
Ｇ２  逆ウォームトランスミッション
Ｇ３  リニアトランスミッション
Ｍ  マニピュレータ
Ｍａ  磁気ストリップ
Ｒ  センサ手段
Ｓ  傾斜面
Ｕ１  第１のグループ
Ｕ２  第２のグループ
Ｕ３  第３のグループ
Ｖ  接続機器
【図１Ａ】
2021518274.tif 000003
【図１Ｂ】
2021518274.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
2021518274.tif 000006
【図３Ａ】
2021518274.tif 000007
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2021518274.tif 000009
【図４Ｂ】
2021518274.tif 000010
【図５Ａ】
2021518274.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図６】
2021518274.tif 000013
【図７】
2021518274.tif 000014
【図８】
2021518274.tif 000015
【図９】
2021518274.tif 000016
【図１０Ａ】
2021518274.tif 000017
【図１０Ｂ】
2021518274.tif 000018
【図１１】
2021518274.tif 000019
【図１２Ａ】
2021518274.tif 000020
【図１２Ｂ】
2021518274.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月8日(2021.1.8)
【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】
２つの関節間および／またはモータと関節との間の支持接続要素として少なくとも１つのプロファイル部材を備えたマニピュレータであって、前記プロファイル部材が、内部通路（８１）および少なくとも１つの側方受容溝を有する多機能プロファイル部材の形態であり、シャフトの形態の少なくとも１つの別の多機能プロファイル部材が設けられ、前記２つの多機能プロファイル部材が、少なくともそれぞれのプロファイル構成に関して、少なくとも部分的に同一構造である、マニピュレータ。
【請求項２】
２つの関節間またはモータと関節との間の支持接続要素として少なくとも１つのプロファイル部材を備えたマニピュレータであって、前記プロファイル部材が、内部通路（８１）および側方受容溝を有する多機能プロファイル部材の形態であり、歯付きラックの形態の少なくとも１つの別の多機能プロファイル部材が設けられ、前記２つの多機能プロファイル部材が、少なくともそれぞれの断面構成に関して、少なくとも部分的に同一構造である、マニピュレータ。
【請求項３】
前記別の多機能プロファイル部材が、マニピュレータ（Ｍ）の２つの関節（１）間または関節（１）とモータ（５）との間の支持接続要素である、請求項１または２に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
前記多機能プロファイル部材がそれぞれ、少なくとも基本形状が円形の外側輪郭を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項５】
前記側方受容溝が、前記各多機能プロファイル部材の長手方向に対して横方向外方に開放されるように設計された、請求項１から４のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項６】
前記側方受容溝が、少なくとも実質的に等間隔で周囲に配置された、請求項１から５のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項７】
前記多機能プロファイル部材（８）が、該多機能プロファイル部材（８）のハウジング（３）への固定および／もしくは付加的な構成要素の固定を行う少なくとも１つの第１の受容溝（８２）、別の伝達要素（４）のための第２の受容溝（８５）、ならびに／または測定要素のための第３の受容溝（８６）を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の受容溝（８２）および／または前記第２の受容溝（８５）がそれぞれ、アンダーカット構成である、請求項７に記載のマニピュレータ。
【請求項９】
前記多機能プロファイル部材（８）の長手軸（１）に関して互いに直径方向に配置された２つの第１の受容溝（８２）が設けられた、請求項７または８に記載のマニピュレータ。
【請求項１０】
前記受容溝（８２、８５、８６）が、前記多機能プロファイル部材（８）の前記長手軸（１）に関して相互交差関係で配置されており、それぞれの場合に前記長手軸に関して、前記第１の受容溝が、前記第２の受容溝に対して直径方向に配置され、前記第３の受容溝（８６）が、第４の受容溝に対して直径方向に配置された、請求項７から９のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１１】
前記内部通路（８１）が、実質的に円形断面である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１２】
前記内部通路（８１）が、潤滑剤の受容、ラインの通過、および／または材料の節約のための少なくとも１つの側方長手チャンバ（８７）を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１３】
前記多機能プロファイル部材がそれぞれ、被駆動側または駆動側で、それぞれと関連付けられた関節（１）に接続された、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１４】
関連する前記被駆動側および／または前記駆動側における少なくとも１つの関節（１）において、前記２つの多機能プロファイル部材の一方がそれぞれ、前記少なくとも１つの関節（１）に接続された、請求項１３に記載のマニピュレータ。
【請求項１５】
前記関節（１）が、モータ（５）を備えた各モータ駆動部と、回転伝達軸（ｇ）の周りで回転可能な歯車（２）および別の伝達要素に動作接続された別の伝達要素を含み、前記回転伝達軸（ｇ）に対して離隔されるとともに前記別の伝達要素（４）をハウジング（３）中またはハウジング（３）上に支持する動作軸（ｗ）を有する伝達装置（Ｇ）とを有する、請求項１３又は１４に記載のマニピュレータ。
【請求項１６】
前記多機能プロファイル部材（８）が、該多機能プロファイル部材（８）の前記ハウジング（３）への固定および／もしくは付加的な構成要素の固定を行う少なくとも１つの第１の受容溝（８２）、前記別の伝達要素（４）のための第２の受容溝（８５）、ならびに／または測定要素のための第３の受容溝（８６）を有し、前記関連する関節（１）への導入位置にある前記第１の受容溝（８２）が、前記伝達要素（４）に向かって開放されるように配置された、請求項１５に記載のマニピュレータ。
【請求項１７】
前記多機能プロファイル部材が、前記回転伝達軸（ｇ）および／または前記関連する各関節（１）の前記動作軸（ｗ）に配置された、請求項１５または１６に記載のマニピュレータ。
【請求項１８】
前記多機能プロファイル部材が、前記歯車（２）にその端面で係合する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１９】
前記多機能プロファイル部材が、モータ軸の延長部に配置された、請求項１から１８のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のマニピュレータ（Ｍ）用の多機能プロファイル部材（８）であって、内部通路（８１）と、基本形状が円形の外側輪郭と、多機能プロファイル部材の長手方向に対して横方向外方に開放された側方受容溝とを有する、多機能プロファイル部材。
【請求項２１】
請求項１から１２の少なくとも一項に記載の特性特徴によって特徴付けられた、請求項２０に記載の多機能プロファイル部材。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の多機能プロファイル部材のマニピュレータにおける使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図２は、マニピュレータＭの一部として関節１を示した回転伝達軸ｇに関する断面図である。ここで、伝達装置Ｇは、逆ウォームトランスミッションＧ２の形態である。ここでは、ウォームトランスミッションＧ１とは逆に、駆動側では歯車２によってトルクが送り込まれ、被駆動側では別の伝達要素４によってトルクが動作軸ｗに送り出される。この逆構成に対応して、図３Ａおよび図３Ｂに見られるように、歯車２は、外周の雄ねじ２７を有し、別の伝達要素４は、平歯構成４２を有する。このように被駆動側の多機能プロファイル部材８は、動作軸ｗを構成する。平歯車２８は、中空プロファイル部材８上に固定配置されている。このため、別の伝達要素４の平歯車２８には、アンカー要素４５が設けられており、摩擦係止関係および／または能動係止関係にて、多機能プロファイル部材８のアンダーカット構成の第１の受容溝８２中に係合する。したがって、ここでは、多機能プロファイル部材８が第２の伝達要素４のキャリアとして機能する。別の伝達要素４が多機能プロファイル部材８に回転不可能に搭載されることにより、多機能プロファイル部材８は、その使用可能性の拡張として、別の伝達要素４のトルクを受けるとともに伝達する限りにおいて、シャフトになる。ここで、多機能プロファイル部材８は、２つの軸方向に相互離隔した締め付け要素６５によってハウジング３に回転可能に取り付けられている。多機能プロファイル部材８は、その回転可能な取り付けのため、基本形状が円形の外側プロファイルを有する。図２は、たとえば２つの関節１、より具体的には、図２の左側の関節１の別の伝達要素４および／または図２の右側の関節１の歯車２に対して、多機能プロファイル部材８をその端部でトルク伝達関係にて接続する可能性を図式的に示している。
【国際調査報告】
2021518274.tif 000022
2021518274.tif 000023
2021518274.tif 000024
2021518274.tif 000025