(57)【要約】  本発明は、トランスミッション（Ｇ）を伴うモータ（５）を有するマニピュレータ（Ｍ）のための、回転軸（ｇ）の周りに回転できるギアホイール（２）を備えるアーム結合部に関し、ギアホイール（２）は、アーム結合部（１）のハウジング（３）に回転可能に装着され、ギアホイール（２）の端側（２１）のうちの少なくとも一方においてアダプタ（２２）を有し、アダプタ（２２）は、ギアホイール（２）の端側（２１）から離れる方を向く側（２３）において、回転軸（ｇ）に対して中心にある開口（２４）を有し、中心開口部（２４）は、単純な構造、容易な組み立て、ならびに、構築および用途の観点から数多くのバリエーションの可能性の目的のために、雌ネジ（２５）を有する。
2021518273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスミッション（Ｇ）を伴うモータ（５）を有するマニピュレータ（Ｍ）のためのアーム結合部（１）であって、
該アーム結合部（１）が、回転軸（ｇ）の周りに回転可能なギアホイール（２）を有し、
該ギアホイール（２）が、前記アーム結合部（１）のハウジング（３）に回転可能に取り付けて配置され、前記ギアホイール（２）の端部（２１）のうちの少なくとも一方においてアダプタ（２２）を有し、
前記ギアホイール（２）の前記端部（２１）から遠い方の側において、前記アダプタ（２２）が、前記回転軸（ｇ）に関して中心にある開口部（２４）を有し、
該中心にある前記開口部（２４）が雌ネジ（２５）を有する、アーム結合部。
【請求項２】
前記ハウジング（３）が、さらなるギア要素（４）を受け入れるための受入部分（３１）を有し、該さらなるギア要素（４）が、前記回転軸（ｇ）に対して横断する方向に配置されて前記ギアホイール（２）の周囲に動作的に連結される、請求項１に記載のアーム結合部。
【請求項３】
その２つの端部（２１）において、前記ギアホイール（２）が前記アダプタ（２２）を有し、２つの前記アダプタ（２２）を介して前記ハウジング（３）に回転可能に装着される、請求項１または２に記載のアーム結合部。
【請求項４】
前記ギアホイール（２）の前記端部（２１）から遠い方の側において、２つの前記アダプタ（２２）の両方が、それぞれ、前記回転軸（ｇ）に関して中心にあり、雌ネジ（２５）を有する開口部（２４）を備える、請求項３に記載のアーム結合部。
【請求項５】
前記ギアホイール（２）および／もしくは前記さらなるギア要素（４）が前記ハウジング（３）に対してそれぞれ遊びなしで配置され、ならびに／または、
前記ギアホイール（２）および前記さらなるギア要素（４）が互いに遊びなしで作用するように配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載のアーム結合部。
【請求項６】
前記さらなるギア要素（４）が、動作軸（ｗ）を有し、
該動作軸（ｗ）が、前記回転軸（ｇ）に対して離間方向（ａ）に離間され、前記動作軸（ｗ）を用いることで、前記さらなるギア要素（４）が、前記ハウジング（３）の前記受入部分（３１）の中に、または前記受入部分（３１）に装着される、請求項２から５のいずれか一項に記載のアーム結合部。
【請求項７】
前記回転軸（ｇ）と前記動作軸（ｗ）とが、前記動作軸（ｗ）と前記回転軸（ｇ）との間で前記離間方向（ａ）に延びる間隔に対して垂直に延びる平面と平行に配置され、
前記ギアホイール（２）と前記さらなるギア要素（４）とが、前記離間方向（ａ）に関して軸方向に遊びのないことを調節するために、前記離間方向（ａ）において互いに対して移動可能に配置される、請求項６に記載のアーム結合部。
【請求項８】
前記ギアホイール（２）のための軸受手段が、前記ハウジング（３）と関連付けられる第１軸受輪（７１）と、前記ギアホイール（２）と関連付けられる第２軸受輪（７２）とを有し、
前記離間方向（ａ）に関して軸方向に前記遊びのないことの調節は、前記離間方向（ａ）において動作し、調節力（Ｋ）が前記ギアホイール（２）から前記さらなるギア要素（４）に向かう方向において前記第１軸受輪（７１）へと結び付けられ得るのに用いられる傾斜面（Ｓ）によってもたらされる、請求項７に記載のアーム結合部。
【請求項９】
調節のために、前記離間方向（ａ）に対して横向きで前記ハウジング（３）に移動可能に装着され、前記調節力（Ｋ）の発生によって前記傾斜面（Ｓ）上で滑動する調節要素（６１）が設けられる、請求項８に記載のアーム結合部。
【請求項１０】
前記調節要素（６１）が、円錐状の作用端（６４）を有するネジボルトの形態であり、前記作用端（６４）によって、前記ネジボルトは、前記第１軸受輪（７１）に設けられた前記傾斜面（Ｓ）において前記離間方向（ａ）に対して横向きに滑動する、請求項９に記載のアーム結合部。
【請求項１１】
前記トランスミッションが、ウォームギア（２６）とウォーム（４１）とを有するウォームトランスミッション（Ｇ１）の形態であり、
前記さらなるギア要素（４）がウォーム（４１）の形態であり、前記動作軸（ｗ）が駆動シャフト（５１）の形態であり、前記駆動シャフト（５１）において前記ウォーム（４１）は回転不可能に配置され、前記駆動シャフト（５１）は前記受入部分（３１）における、または前記受入部分（３１）の中の前記ウォーム（４１）の両側において軸方向で回転可能に装着される、請求項６から１０のいずれか一項に記載のアーム結合部。
【請求項１２】
前記駆動シャフト（５１）が、前記受入部分（３１）で、および／または前記受入部分（３１）の中で、前記受入部分（３１）に対して回転不可能および変位不可能に配置される中空形状部材（８）において案内されて配置される、請求項１１に記載のアーム結合部。
【請求項１３】
前記中空形状部材（８）が、少なくとも前記ウォーム（４１）の軸方向の延長方向にわたって互いから離間される、第１部分（８３）と第２部分（８４）とを有し、
前記ウォーム（４１）における前記ウォームギア（２６）の係合の、前記動作軸（ｗ）の方向に関して軸方向に遊びのないことの調節のための少なくとも前記第１部分（８３）は、前記ウォーム（４１）に向かう調節装置（６）の設定ユニット（６７）によって軸方向に移動可能に配置される、請求項１２に記載のアーム結合部。
【請求項１４】
前記中空形状部材（８）の前記第１部分（８３）は、一端が前記設定ユニット（６７）において支持され、他端が、前記設定ユニット（６７）から前記ウォーム（４１）に向かう方向に対して前軸受である軸受において支持され、
前記中空形状部材（８）の前記第２部分は、一端が、前記設定ユニット（６７）から前記ウォーム（４１）に向かう方向に対して後軸受である軸受（７）において支持され、他端は、設けられたクランプ要素（６５）によって前記受入部分（３１）において支持される、請求項１３に記載のアーム結合部。
【請求項１５】
前記設定ユニット（６７）が、前記動作軸（ｗ）に対して軸方向である、前記駆動シャフト（５１）の自由端がその中に突出して回転可能に装着される有底開口（６６）を有し、
前記端部において前記中空形状部材（８）の前記第１部分（８３）に圧し掛かる前記設定ユニット（６７）は、前記ウォーム（４１）に向かう方向に軸方向に捩じ込み可能な前記受入部分（３１）に配置される、請求項１３または１４に記載のアーム結合部。
【請求項１６】
前記トランスミッション（Ｇ）が、駆動側のギアホイール（２）と被駆動側のさらなるギア要素（４）とを有する逆ウォームトランスミッション（Ｇ２）の形態であり、
前記動作軸（ｗ）が、モータシャフト（５２）のような駆動シャフト（５１）の通過のための内部通路（８１）を有する駆動可能な中空形状部材（８）の形態であり、
前記ウォームギア（２６）が、前記中空形状部材（８）において回転不可能に配置され、
前記中空形状部材（８）が、前記受入部分（３１）に、または前記受入部分（３１）の中に回転可能に装着される、請求項６から１０のいずれか一項に記載のアーム結合部。
【請求項１７】
前記トランスミッション（Ｇ）が線形トランスミッション（Ｇ３）の形態であり、
前記ギアホイール（２）が平歯構成（４２）の形態であり、
前記さらなるギア要素（４）が歯付きラック要素（４３）の形態である、請求項１６に記載のアーム結合部。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアーム結合部（１）を備えるマニピュレータ。
【請求項１９】
連結位置において配置された連結装置（９）によって力が係止され、動きが係止され、および／または案内で動作的に一体に連結される、少なくとも２つのアーム結合部（１）が設けられる、請求項１８に記載のマニピュレータ。
【請求項２０】
少なくとも２つの前記アーム結合部（１）が、回転軸（ｇ）に対して相互に同軸で一列にされた関係で配置され、
相互に対向する端部（２１）のそれぞれが、前記回転軸（ｇ）に対して中心にある開口部（２４）を有する、請求項１９に記載のマニピュレータ。
【請求項２１】
連結位置において、少なくとも２つの前記アーム結合部（１）が、平行なコネクタ（９１）を有する連結装置（９）によって、前記トランスミッション（Ｇ）に対して垂直な平面に対して平行で相互に離間した位置関係で、前記回転軸（ｇ）と同軸に配置される、請求項１９または２０に記載のマニピュレータ。
【請求項２２】
２つの前記アーム結合部（１）の前記回転軸（ｇ）が、内部コネクタ（９２）の形態で径方向内側に配置された平行なコネクタ（９１）を介してそれぞれ回転不可能に一体に連結されることによって、２つの前記アーム結合部（１）が固定的に連結され、
２つの前記アーム結合部（１）の前記ハウジング（３）のそれぞれが、外部コネクタ（９３）の形態である径方向外側の平行なコネクタ（９１）を介して、回転不可能に連結される、請求項２１に記載のマニピュレータ。
【請求項２３】
２つの前記アーム結合部（１）が、前記回転軸（ｇ）に対して横向きに延びる、横コネクタ（９６）の形態である平行なコネクタ（９１）を介して回転可能に連結され、
前記横コネクタ（９６）が、径方向内側に配置された端部（９６１）で、２つの前記アーム結合部（１）の一方の前記回転軸（ｇ）に回転不可能に、特には回転不可能および変位不可能に連結され、さらに、径方向外側に配置された端部（９６２）で、一方の前記アーム結合部（１）の前記ハウジング（３）に滑動または転動する関係で連結され、他方の前記アーム結合部（１）の前記ハウジング（３）に固定的に連結される、請求項２１に記載のマニピュレータ。
【請求項２４】
２つの前記アーム結合部（１）は、前記２つのアーム結合部（１）の前記回転軸（ｇ）が、内部コネクタ（９２）の形態での径方向内側に配置される平行なコネクタ（９１）を介して固定的に連結されることと、前記２つのアーム結合部（１）の前記ハウジング（３）が外部コネクタ（９３）の形態での径方向外側の平行なコネクタ（９１）を介して連結されることとによって、他方の前記アーム結合部（１）において、前記一方のアーム結合部（１）の回転案内手段（Ｖ３）を構成するように連結されており、
前記外部コネクタ（９３）は、一方の前記アーム結合部（１）の前記ハウジング（３）に回転不可能に連結され、他方の前記アーム結合部（１）の前記ハウジング（３）に滑動または転動するように連結される、請求項２１に記載のマニピュレータ。
【請求項２５】
前記平行なコネクタ（９１）が、相互に対向する中心開口部の一方、または、両方の向かい合う中心開口部へとトルクを伝達する関係において係合するように、連結位置において適合される限り、それぞれの係合について、前記平行なコネクタ（９１）は、前記連結位置において、前記平行なコネクタ（９１）がそれぞれの関連する前記中心開口部（２４）の前記雌ネジ（２５）へと係合する雄ネジ（２７）を有する端部を有する、請求項１８から２４のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項２６】
前記中心開口部（２４）の前記雌ネジ（２５）と前記端部の前記雄ネジ（９５）との遊びのないネジ係合について、ボルトまたはネジ要素（６８１）のような少なくとも１つの阻止要素（６８）が設けられ、
該阻止要素（６８）が、相互に係合する前記雌ネジ（２５）と前記雄ネジ（９５）との間で前記回転軸（ｇ）に対して軸方向に導入される、請求項２５に記載のマニピュレータ。
【請求項２７】
前記アーム結合部（１）と、前記アーム結合部（１）と関連付けられる前記モータ（Ｍ）とが、相互に間隔を空けた位置で配置される、請求項１８から２６のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項２８】
モジュール構造のものであり、モジュールの原理に従って個別のモジュールから組み立てることができる、請求項１８から２７のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータのためのアーム結合部と、アーム結合部を有するマニピュレータとに関する。マニピュレータのためのアーム結合部は、回転軸を中心に回転可能なギアホイールを有する。ギアホイールは、アーム結合部のハウジングに回転可能に装着されて配置されており、ギアホイールの端の少なくとも一方にアダプタが設けられている。ギアホイールの端部から遠い方の側において、アダプタは、回転軸に対して中心にある開口部を有する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な種類のアーム結合部は、特許文献１に開示されており、ギアホイールは、中心開口部を有するアダプタを介して駆動出力側においてハウジングに装着されたウォームギアの形態になっている。この構造は複雑である。さらに、この構造は、アーム結合部の構造および使用に関して、延いては、このようなアーム結合部を伴うマニピュレータの構造および使用に関して、実質的に変形の選択肢を何も提供しない。
【０００３】
同じくウォームギアが取り付けられた、特許文献２による別のアーム結合部では、その構成は、スペーサ部分へ接続するための、より明確には、スペーサ部分の長手方向断面に対して横向きで接続するための、ウォームギアへの駆動出力側において複雑な構造で配置されたターンテーブルを有する。ここでも、単純なバリエーションの可能性を許さないデザインとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国実用新案第２０２０１４１０１３４２号明細書
【特許文献２】独国実用新案第２０２０１６１０１２５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、一般的な種類のアーム結合部、または、一般的な種類のアーム結合部を備えたマニピュレータを、それらのアーム結合部およびマニピュレータが、より簡単な構造を有し、組み立てがより容易であり、構造および可能な使用に関してより多くのバリエーションの可能性を提供するような方法で発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、目的は請求項１の特徴によって達成される。有利な発展は従属項において記載されている。目的は、中心開口部が雌ネジを有することにおいてすでに達成されている。
【０００７】
以下でより詳細に記載されているように、雌ネジは、アーム結合部と、例えば、マニピュレータの隣接するアーム結合部のギアホイールおよび／またはハウジングとの、迅速で安全かつ容易な接続の可能性を提供する。さらに、可能なバリエーションの拡張として、ギアホイールを直接的に駆動するためにモータのモータシャフトへの連結を行うことが可能である。このようにして、２つの隣接するアーム結合部の間で、さらには次の１つのアーム結合部と隣接するアーム結合部との間で、特定の種類の連結を行うことができる。これにより、連結されたアーム結合部同士の間での特定の相対移動、アーム結合部からアーム結合部へのトルク伝達形態、および／またはトルクの伝達を許容する。
【０００８】
アダプタの雌ネジにおいて、雄ネジを有する構成要素とのネジ係合を用いることで、構成要素とギアホイールとの間の動作連結を行うことが可能である。例えば、その構成要素は、さらなるアーム結合部の一部、または、結合部軸に作用するモータの一部であり得る。
【０００９】
本発明の有利な発展では、ハウジングは、さらなるギア要素を受け入れるための受入部分を有し得る。そのさらなるギア要素は、回転軸に対して横断する方向に配置され得る。さらなるギア要素は、ギアホイールの周囲に動作的に連結され得る。これにより、ギアホイールとさらなるギア要素とで、トルクの変換のためのトランスミッションを形成する。ギアホイールの周囲は、例えば、周囲のネジ山、または、平歯もしくは傘歯の構成のような歯の構成を有し得る。周囲の設計は、ギアホイールとさらなる駆動要素とによって構築されるトランスミッションのそれぞれの種類に依存する。これは、以下において例を用いてさらに詳細に記載されている。
【００１０】
ギアホイールの装着は、例えば滑り軸受、具体的には複列玉軸受といった玉軸受、またはころ軸受のような、任意の適切な軸受を用いてもたらされ得る。有利には、プラスチックの滑り軸受といったプラスチック軸受が装着の目的のために使用され得る。すでに知られているように、プラスチック軸受は潤滑剤を使用せず、そのためメンテナンスフリーとできる。ギアホイールは、軸方向において変位不可能に保持されるような方法で装着されてもよい。装着は、円周方向へのギアホイールの自由な動きを許容するラジアル−アキシアル軸受を用いてもたらされ得る。
【００１１】
アダプタは、回転軸の周りに回転可能にハウジングに装着され得る。伝達構成要素の装着は、アダプタを用いることのみによってもたらされ得る。アダプタは、個別の構成要素、好ましくは、一体品の構成要素であり得る。アダプタは、ギアホイールに機械的または一体に連結でき、具体的には、材料で接合される関係で連結できる。雌ネジを備えるアダプタは、ギアホイールに少なくとも回転不可能に連結されて配置でき、具体的には、ギアホイールと固定または一体品で配置され得る。中心開口部は、円形の断面のものとでき、回転軸の方向においてギアホイールへと導入され得る。具体的には、中心開口部は外部からアクセス可能である。
【００１２】
知られているように、一般的な定義によれば、トルクは、回転軸を用いてではなく対照的に回転シャフトを用いて、回転シャフトに装着されているギアホイールのような伝達構成要素へと伝達される。しかしながら、通常の言語の用法に基づいて、トルクが回転と共に伝達できる場合であっても、以下において回転軸が参照される。そのため、シャフトまたはスピンドルとしての回転軸の実際の機能が、その文脈から派生する。
【００１３】
ハウジングという用語が、アーム結合部が構築されるフレーム構造またはベース構造も含むことは、理解されるものである。
【００１４】
ギアホイールは、その２つの端においてアダプタを有することができ、２つのアダプタを介してハウジングにおいて回転可能に装着できる。具体的には、ギアホイールの装着は、回転軸に対して対称にもたらされ得る。ギアホイールは、回転の伝達軸との関係において、回転軸の両端において、それぞれのアダプタを介してハウジングに回転可能に装着できる。ギアホイールの両側における軸受は同じ構成のものであり得る。
【００１５】
具体的には、両方のアダプタは、ギアホイールの端から遠い方の側において、雌ネジを有する開口部をそれぞれ有することができ、開口部は回転軸との関係において中心にある。２つ以上のアーム結合部を備えるマニピュレータを構築するために、ギアホイールの両端において軸方向で隣接するアーム結合部への動作可能な接続を確立し得る。その接続は、モータの回転軸のようなトルク軸、および／または、延在部、結合手段、または器具のような他の構成要素との関係においても行うことができる。それらの接続の選択肢は、一方の側に可能な動作接続用の選択肢を選択し、他方の側に別の可能な動作接続用の選択肢を選択することで組み合わされてもよい。
【００１６】
ギアホイールおよび／またはさらなるギア要素はハウジングおよび／またはギアホイールと遊びのない関係でそれぞれ配置され、さらなるギア要素は遊びのないことと協働するように配置されることは有利であるとみなされる。遊びのないことは、高レベルの動作の滑らかさと、動作中のトランスミッションの摩耗の低減とを達成することを可能にする。遊びのないことは、例えば、それぞれの協働する構成要素の間での摩耗のために起こった遊びを補償するために、再調節または設定できるようになっていてもよい。調節装置が、ハウジングに対するギアホイールおよび／またはさらなるギア要素の遊びのない構成のために有利に設計され得る。さらに、または、加えて、調節装置は、互いに対するギアホイールおよびさらなるギア要素の遊びのない構成のために供することができる。
【００１７】
アーム結合部の発展において、さらなるギア要素は、回転軸に対して離間方向において離間した動作軸を有する。その動作軸を用いることで、さらなるギア要素はハウジングの受入部分の中に装着されて配置され得る。具体的には、動作軸は回転軸に対して横向きで配置され得る。構造的に単純な様態では、動作軸は、回転軸に対して垂直であり得る。回転軸と動作軸とは交差しないような方法で配置され得る。具体的には、回転軸と動作軸とは平面に対して平行に配置され得る。
【００１８】
平面は、動作軸と回転軸との間で離間方向に延びる間隔に対して垂直に延び得る。離間方向は、回転軸に対して径方向に延びることができ、より明確には、ギアホイールからさらなるギア要素に向けて延びることができる。
【００１９】
ギアホイールとさらなるギア要素とは、互いに対して移動可能に配置でき、離間方向における遊びのないことを、離間方向に関して軸方向で調節するために固定的に配置され得る。離間方向における遊びの調節のための相対的な移動は、ギアホイールおよび／またはハウジングに対するさらなるギア要素の変位によってもたらされ得る。
【００２０】
相対的な移動性は調節の目的のためだけに提供され、その点において、互いに対して遊びなしで配置されるため、遊びの方向における相対的な移動性を必然的に伴わない。好ましくは、間隔は動作軸と回転軸との間の最小間隔である。有利には、調節または設定は、離間方向において動作する傾斜平面における滑動での移動を用いてもたらされ得る。好ましくは、ギアホイールのみが、ハウジングに対して、調節方向における調節のために移動可能に配置される。さらなるギア要素は、調節方向における直線運動に関して、ハウジングに対して静的に配置され得る。
【００２１】
ギアホイールのための軸受は、ハウジングと関連付けられる第１の軸受輪と、ギアホイールと関連付けられる第２の軸受輪とをそれぞれ有し得る。離間方向との関係において軸方向の遊びの自由度を調節するために、調節力が、ギアホイールからさらなるギア要素に向かう方向における傾斜面を介して第１の軸受輪へと結び付けられ得る。傾斜面は、さらなるギア要素への離間方向に方向成分を有する面法線を適切に有し得る。傾斜面は、離間方向に対して好ましくは一定の傾斜角で傾斜されて配置され得る。傾斜角は、４５°以下、３０°以下、または１０°以下であり得る。好ましくは、傾斜角は、滑動運動に自己係止効果を提供するように寸法決めされている。周知のように、自己係止のための必須条件は、互いに圧し合うかまたは接触している２つの部材の滑りまたは回転を妨げることになる、滑動中の摩擦によって引き起こされる抵抗が、前記部材同士のこのような相対的な滑動の移動に抗する静摩擦以下であることである。
【００２２】
ハウジングに移動可能に装着される少なくとも１つの調節要素は、調節装置の一部として提供され得る。具体的には、調節要素は、ハウジングにおいて離間方向に対して横向きで移動可能に配置でき、具体的には固定され得る。個別の要素は傾斜面において滑動でき、調節力を発生させる。その目的のために、調節要素および／または第１の軸受輪は、それぞれ、滑動が生じる傾斜面を有することができる。
【００２３】
構造的に有利な単純な実施形態では、調節要素は、円錐形の作業端を有するネジボルトの形態とすることができ、この作業端によって、ネジボルトは、第１の軸受輪に設けられた合致する調節凹部へと、調節方向に対して横向きに滑動する。有利には、機械的な力の観点から、ネジボルトと調節凹部とは、第１の軸受輪の領域の高さに位置決めでき、その領域は、さらなるギア要素からギアに向かう方向との関係において、上部の領域である。好ましくは、その領域は第１の軸受輪の最上部領域である。ネジボルト自体は、ハウジングにおけるネジの移動性で、好ましくはハウジングとの自己係止ネジ係合で配置され得る。傾斜モーメントを回避するために、それぞれの調節要素は、遊びのないことの調節がギアホイールの両側においてもたらされ得るように、ギアホイールの両側に設けられ得る。
【００２４】
アーム結合部のさらなる仕様において、さらなるギア要素が、動作軸の方向において線形に移動可能に配置され得る、および／または、ハウジングのそれぞれの受入部分において動作軸の周りに回転可能に配置され得る。さらなるギア要素は、相対的な線形移動のための歯付きラックのような線形要素の形態であり得る。ギアホイールと共に、線形トランスミッションを提供できる。動作軸の周りに回転可能である実施形態の場合には、さらなるギア要素は、例えば、ウォームトランスミッションのためのウォームの形態、または、逆ウォームトランスミッションのための平歯車の形態であり得る。
【００２５】
動作軸に対して軸方向である遊びの自由度の設定のために、さらなるギア要素は、動作軸の方向におけるハウジングに対する位置において可変となるように配置され得る。位置における変化は、例えば、所定の遊びのない装着構成から生じる逸脱を補償するために、公差の積み重ねにより組み立てるとき、および／または、摩耗により動作するときのみ、若干の範囲で移動することができるが、必ずしも移動する必要があるわけではない。
【００２６】
トランスミッションがウォームギアおよびウォームを備えたウォームトランスミッションの形態にあるとき、さらなるギア要素はウォームの形態となることができ、動作軸は駆動シャフトの形態となることができる。ウォームは動作軸において回転不可能に配置され得る。さらに、動作軸は、好ましくは受入部分における、または受入部分の中のウォームの両端において軸方向で回転可能に装着され得る。軸受は、それぞれの端においてウォームを軸方向で支持できる。従来の通り、ウォームギアは歯の構成を有し得、具体的には、ウォームのネジ山に合致する螺旋状の歯の構成を有し得る。
【００２７】
駆動シャフトは中空形状部材において案内されるように配置され得る。これは駆動シャフトのための保護も提供する。この目的のために、中空形状部材は、駆動シャフトのための好ましくは中央通路を有することができ、通路は、好ましくは、中空形状部材の長手方向中央で延びる。この構成において、中空形状部材は、理想的にはトルクをアーム結合部に繋げることなく、保護の目的だけのために、具体的には、駆動シャフトを中空形状部材に通すために供することができる。駆動シャフトは、通路における径方向の滑りを伴って配置され得る。ウォーム駆動部の場合、中空形状部材は、受入部上、および／または受入部分内で、受入部分に対して回転不可能および変位不可能に配置され得る。駆動シャフトは中空形状部材に取り付けられ得る。
【００２８】
中空形状部材は、少なくともウォームの軸方向の範囲にわたって互いから離間して配置される２つの部分、すなわち、第１の部分と第２の部分とを有し得る。少なくとも第１の部分は、ウォームに向かう調節装置の提供された設定ユニットを用いて、駆動シャフトにおけるウォームの軸方向の遊びの自由度の設定のために軸方向に移動可能に配置され得る。軸方向の移動可能性は、ギアホイールおよびさらなるギア要素の動作連結の遊びの調節と関連して以前にすでに述べられているように、同様に補償される遊びの大きさの程度で変化することができる。この遊びは設定ユニットの調節によって排除させることができる。
【００２９】
２つの部分は、ウォームから離れる方を向く端部領域において、受入部分において反対方向にそれぞれ配置され得る。特に、中空形状部材の第１の部分は、設定ユニットにおける一端と、ネジに向けて反対の関係で配置される設定ユニットの他端とに装着され得る。設定ユニットはさらに受入部分に装着され得る。対応して、中空形状部材の第２の部分は、その一端がネジに向かい、その他端が反対の関係で受入部分にある状態で装着され得る。中空形状部材の第１の部分は、設定ユニットを介して支持でき、中空形状部材の第２の部分は、受入部分に設けられたクランプ要素によって支持されてもよく、該クランプ要素は、動作軸との関係においてハウジングにおける当接部に軸方向で捩じ込まれる。従来通り、クランプ要素は、２つの軸方向のスリーブ、すなわち径方向内側のスリーブと径方向外側のスリーブとを有し得、円錐状のネジ山を用いてネジ係合されている。捩じ込みが進むにつれて、外側のスリーブは、中空形状部材における内側のスリーブを介して増加する押圧力を及ぼし、これは中空形状部材との摩擦係合をもたらし得る。その場合、中空形状部材は、ハウジングに捩じ込まれるクランプ要素を用いてハウジングに固定される。押圧力が発生しない場合、ハウジングに捩じ込まれるクランプ要素は滑り軸受として機能する。
【００３０】
ウォームは、特に圧入によって、軸方向に変位不可能な関係で駆動シャフトに配置され得る。遊びのない部分同士の間隔は、ウォームおよび駆動シャフトの装着の軸方向の範囲と正確に等しくあり得る。
【００３１】
設定ユニットは、さらなるギア要素との関係において、動作軸の方向において動作することができる。遊びの自由度を調節するために、設定ユニットは、中空形状部材の第１の部分を、その装着手段を介して、中空形状部材の第１の部分から中空形状部材の第２の部分に向かう方向において、軸方向にウォームに当てて押し付けるように設計され得る。特に、中空形状部材の第１の部分は、その一端が設定ユニットにおいて支持され、その他端が、設定ユニットからウォームに向かう方向に関して前軸受である装着構成の軸受において支持され得る。中空形状部材の第２の部分は、その一端が、設定ユニットからウォームに向かう方向に関して後軸受である軸受において支持される状態で、対応するように支持され得る。その点において、他端は、提供されているクランプ要素を用いて受入部分において支持され得る。
【００３２】
したがって、中空形状部材の２つの部分の軸方向の間隔は、ウォームの軸方向の範囲だけでなく、中空形状部材における駆動シャフトの前軸受および後軸受の軸方向の範囲も含み得る。好ましくは、クランプ要素および／または設定ユニットのネジ山は自己係止ネジ山である。
【００３３】
アーム結合部の特定の構成において、設定ユニットは、動作軸に対して軸方向に有底開口部を有し得る。駆動シャフトには、軸方向の有底開口部へと自由に突出する自由端が配置され得る。設定ユニットは、一方において受入部分に固定でき、他方において、例えば、端において、動作軸に関して前軸受上に載り、中空形状部材に変位可能に装着されるスリーブのような構成要素を有し得る。設定ユニットの提供された設定手段を用いて、スリーブは、遊びがなくなるまで、前軸受の軸方向の変位でウォームにさらに押し付けられ得る。特に、設定ユニットは袋ナットの様態で設計され得る。有利には、設定手段は外部から作動可能であり得る。設定手段は、ネジ係合を伴う伝達手段を有し得る。ネジ係合は自己係止であり得る。
【００３４】
ネジ要素を回転させることにより、前軸受を軸方向に変位させて遊びがなくなるまで、所与の遊びを設定することができる。例えば遊びが摩耗のために生じるときに再調節が必要な場合、生じた遊びは設定手段の作動によって再び容易に解消できる。
【００３５】
アーム結合部の別の発展では、トランスミッションは、逆ウォームトランスミッションとして設計され得る。逆ウォームトランスミッションでは、通常のウォームトランスミッションとは異なり、さらなるギア要素はギアホイールによって駆動され得る。特に、動作軸がモータシャフトのような駆動シャフトを受け入れるための内部通路を伴う駆動可能な中空形状部材の形態にあることが提供され得る。ギアホイールは中空形状部材において回転不可能に配置され得る。中空形状部材はさらに受入部分上に、または受入部分の中に移動可能に装着され得る。これにより、駆動シャフトとしての中空形状部材に加えて、通路内に延びるさらなる駆動シャフトを設けることができ、これは、理想的にはトルクを中空形状部材に伝達することなく、例えばトルクを隣接するアーム結合部へと繋げるためにアーム結合部を超えて中空形状部材によって案内される可能性を提供する。
【００３６】
ギアホイールは、周方向の雄ネジを有することができ、さらなる伝達構成要素は、雄ネジに適合される平歯構成を有し得る。雄ネジを有するギアホイールは、さらなる伝達構成要素における平歯構成とネジ係合している。好ましくは、ウォームトランスミッションでは、ウォームギアとして設計されたさらなるギア要素の雄ネジのネジピッチは、逆ウォームトランスミッションにおける「ウォーム」の形態にあるギアホイールの雄ネジのネジピッチより大きく、具体的には約１．５倍〜４倍大きい。構造上の理由により、逆ウォームトランスミッションにおける小さいネジピッチの結果として、可及的に起こる遊びは、ウォームトランスミッションの場合における遊びよりさらに小さくできる。
【００３７】
アーム結合部のさらに有利な構成では、線形トランスミッションの一部として、ギアホイールはスプロケットの形態にあり、さらなるギア要素は線形要素の形態であり、具体的には歯付きラック要素の形態であることが提供され得る。歯付きラック要素は、同時に、動作軸を形成でき、受入部分において線形に変位可能に配置され得る。有利な発展では、線形要素、具体的には歯付きラック要素は、設置位置においてギアホイールに向けて開いている中空形状部材において受入溝に配置することができる。その場合、受入溝は、線形要素が、動作軸の方向において変位不可能に配置され、動作軸との関係において周方向に配置されるように、線形要素に合致させられ得る。好ましくは、線形要素は不変位置において受入溝に配置される。
【００３８】
中空形状部材は、可能性のあるバリエーションの増加という点でも有利でもある、多機能形状部材の形態でもあり得る。
【００３９】
その目的のために、前述したように、中空形状部材は、線形トランスミッションの形態におけるトランスミッションにおいて、線形要素、具体的には、歯付きラック部分のための受入溝を有することができ、この受入溝は設置位置においてギアホイールに向けて開口している。中空形状部材の有利な特徴としてすでに記載されているように、中空形状部材の長手方向に延びる可及的な通路状の貫通開口、または、駆動シャフトもしくはモータ駆動シャフトのための内部通路は、中空形状部材の有利な特徴としてすでに記載されている。
【００４０】
また、中空形状部材は、移動センサもしくは磁気テープのようなセンサ要素、および／または、制御部、および／または、センサ要素のための供給配線を受け入れるためのさらなる受入溝を有し得る。好ましくは、さらなる受入溝が、中空形状部材の動作軸の径方向で反対側の外側に配置される。また、中空形状部材は、線形移動を制限するための当接装置を有してもよく、例えば線形トランスミッションまたはウォームトランスミッションについて、具体的には、中空形状部材をハウジングの受入部分に回転不可能に結び付けるための固定要素のための横方向にアンダーカットされた受入溝を有する。その目的のために、例えば、関連する受入溝の断面に適合したアンカー要素が設けられてもよく、アンカー要素は、少なくとも横方向の受入溝のうちの１つにおいて、変位可能に配置され、具体的には、その受入溝において固定可能に配置される。このようなアンカー要素を用いることで、中空形状部材は、ハウジングに対して回転不可能および変位不可能にも保持され得る。
【００４１】
本発明の目的を達成するために、および、バリエーションの可能性を高めるために、構造のさらに特に有利な単純化において、アーム結合部全体および／またはギア要素はそれぞれモジュール構造のものであることが提供され得る。駆動構成要素およびさらなる駆動要素は個別のモジュール構成要素であり得る。それらモジュール構成要素は、ギアホイールの支持手段がその目的のために変更される必要なく、ウォームトランスミッション、逆ウォームトランスミッション、または平歯車トランスミッションのような所与の種類のトランスミッションを製作するため、トランスミッションを形成するように組み合わせられる。同様の検討は、モジュール構成要素の形態での関連するアダプタに当てはまり、モジュール構成要素は、有利には、記載された種類のトランスミッションのために広く使用できるような設計のものとできる。
【００４２】
この方法では、モジュール構成要素は、容易に交換可能であり、互いと異なってもよい。すぐに明らかとなるように、このようなモジュール構造は安価である。例えば、モジュール構造システムに、異なる種類のトランスミッション、異なるトランスミッションの大きさ、ハウジング、カバーもしくは末端要素のようなハウジング部分、アダプタ、および／または中空形状部材のモジュール構成要素を提供することが可能である。
【００４３】
アーム結合部は、モータ手段によって駆動可能となるように設計され得る。アーム結合部は、電気モータと、モータトルクの変換のためのトランスミッションとを伴うモータ駆動部の一部であり得る。その目的のために、関連するモータは、アーム結合部との関係において離間して配置され得る。モータはトランスミッションから遠くに配置され得る。これは、アーム結合部自体を構造的により小さくして、したがってより持ち運びしやすく保つことができ、また、モータによって発生させられる廃熱が、あったとしても、アーム結合部にわずかしか作用できないという利点を有する。有利には、トランスミッションはモータによって直接的に駆動され得る。具体的には特定の記載から分かるように、モータトルクは、例えば駆動スピンドルを用いて、ギアホイールまたはさらなるギア要素へと伝達され得る。
【００４４】
さらなる利点は、最大トルクならびに動作電圧の種類およびレベルのような所与の条件に基づいて選択され得る一連の異なるモータが使用に適していることである。有利には、モータはブラシレス直流モータの形態であり得る。
【００４５】
特に有利には、以前および以後に記載されている実施形態のうちの１つによるアーム結合部を少なくとも１つ有するマニピュレータが提供され得る。具体的には、マニピュレータは、互いと動作関係で配置される少なくとも２つのアーム結合部を有し得る。少なくとも２つのアーム結合部の構造上の構成は、少なくともギアホイールおよびさらなるギア要素まで同じであり得る。
【００４６】
少なくとも２つのアーム結合部は互いに機械的に連結され得る。２つのアーム結合部は、力での動作、運動での動作、および／または案内での動作の関係で、連結装置を用いて連結位置において相互連結され得る。少なくとも２つのアーム結合部は、回転軸に関して、互いに対向して同軸で一列にされた関係で配置され得る。具体的には、少なくとも２つのアーム結合部は、共通の回転軸の周りに回転可能に装着され得る。少なくとも２つのアーム結合部は、回転軸との関係において、それらアーム結合部の端において互いに対向する関係で配置され得る。その目的のために、互いに対向するアーム結合部の端面は中心開口部をそれぞれ有し得る。中心開口部は互い一列にされた関係で配置され得る。具体的には、少なくとも２つのアーム結合部の中心開口部は同じ構成のものであり得る。
【００４７】
連結装置は平行なコネクタを有することができ、それらコネクタを用いることで、連結位置における少なくとも２つのアーム結合部は、相互に平行な関係において、回転軸に対して垂直な平面に関して配置され、互いに対して変位不可能に軸方向で保持される。連結位置における平行なコネクタは、少なくとも２つのアーム結合部の離間した平行な位置決めのために、および／または、少なくとも２つのアーム結合部を連結することのために供することができる。また、平行なコネクタを用いることで、少なくとも２つのアーム結合部と、加えて、さらに直接的または間接的に隣接するアーム結合部とは、平行な離間した関係で保持され、連結され得る。具体的には、平行なコネクタは、回転軸に対して少なくとも実質的に回転対称であり得る。
【００４８】
有利には、連結装置は、連結位置における平行なコネクタがアーム結合部の所与の構成要素と機能的および動作的に係合するように設計され得る。マニピュレータのさらなる設計仕様では、内部コネクタの形態において少なくとも１つの径方向内側に配置された平行なコネクタが、隣接するアーム結合部の端において互いに対向する中心開口部へとトルク伝達する関係で係合することが、回転軸に関してそれぞれ提供され得る。また、外部コネクタの形態で径方向外向きに配置された平行なコネクタが、端と端とを接して隣接する関係でのアーム結合部のハウジングにおける係合のために設計されて設けられ得る。また、回転軸に対して横向きに延び、横コネクタの形態である平行なコネクタが設けられてもよく、その平行なコネクタは、その端において別のアーム結合部に隣接するアーム結合部のハウジングと、アーム結合部の中心開口部へと径方向内側へのトルク伝達の関係で係合するように適合され、中心開口部に対して径方向で離間される。
【００４９】
一方のアーム結合部の回転の伝達軸から他方のアーム結合部の回転の伝達軸へのトルクの伝達が、２つのアーム結合部の連結を介してもたらされることが提供され得る。その目的のために、２つのアーム結合部のハウジングと２つのアーム結合部の回転軸とはそれぞれ一体に固定して連結される。有利な単純な様態では、２つのアーム結合部の回転軸は、内部コネクタを介して回転不可能に一体に連結でき、２つのアーム結合部のハウジングは、外部コネクタを介して回転不可能に連結され得る。
【００５０】
あるいは、２つのアーム結合部の間の連結は回転連結の形態であってもよい。回転連結では、２つのアーム結合部の一方の回転軸に作用するトルクは、他方のアーム結合部のハウジングへと伝達され得る。具体的には、２つのアーム結合部が、回転軸に対して横向きに延びる横コネクタを用いて回転可能に一体に連結されることが提供され得る。横コネクタは、２つのアーム結合部の一方の回転軸に、径方向内側の端部で、回転不可能な関係において、具体的には、回転不可能かつ変位不可能な関係において、連結され得る。また、径方向外側の端部を有する横コネクタは、一方のアーム結合部のハウジングに滑動または転動可能に連結でき、他方のアーム結合部のハウジングに固定的に連結できる。このようにして、一方のアーム結合部のハウジングは、滑動または転動可能な関係で横コネクタの径方向外側端部分に圧し掛かることができる。
【００５１】
マニピュレータのさらなる実施形態では、少なくとも２つのアーム結合部は、他方のアーム結合部上に一方のアーム結合部のための回転案内手段を形成するように互いに連結されていてもよい。具体的には、回転軸の周りに回転させられるアーム結合部は他方のアーム結合部上で案内され得る。具体的には、案内手段によって引き起こされ得る摩擦損失を除き、これは、一方のアーム結合部から他方のアーム結合部へのトルクの実質的な伝達なしで起こり得る。例えば、摩擦表面におけるテフロン（登録商標）被覆のような通常の方策が、摩擦を低減するために提供され得る。平行なコネクタによる有利に単純な様態では、２つのアーム結合部の回転軸は、内部コネクタの形態で径方向内側に配置された平行なコネクタを用いることと、外部コネクタの形態での径方向外側に配置された平行なコネクタが、他方のアーム結合部のハウジングに滑動または転動で移動可能な関係で、一方のアーム結合部のハウジングに回転不可能に連結されることとによって、固定的に連結できる。あるいは、回転案内手段を提供するための外部コネクタは、一方のアーム結合部のハウジングに滑動および転動能に連結でき、他方のアーム結合部のハウジングに回転不可能に連結できる。
【００５２】
内部コネクタを介した回転軸の回転不可能な連結は、回転案内手段において、２つのアーム結合部が一体に軸方向で保持されることを第一に提供する。回転案内手段では、一方のアーム結合部は、他方のアーム結合部上において、つまり、他方のアーム結合部のハウジング上において、回転案内手段の回転で案内される。さらに、生じる可能性のある摩擦損失を除いて、トルクは他方のアーム結合部に伝達されない。これの結果は、例えば他方のアーム結合部の伝達は、例えばモータトルクに繋がることについて、なおも「自由」であるということである。
【００５３】
平行なコネクタは、それぞれの係合を提供するために、連結位置において向かい合う中心開口部の一方または両方の開口部へとトルク伝達するように係合するように設計される限り、それぞれの中心開口部の雌ネジに適合された雄ネジを有する端部を有し得る。連結位置において、２つのネジ山は、互いへとトルク伝達する関係で係合する。その目的のために、ネジ連結を作り出すための適切な捩じ込み移動が当接部のおかげで制限できる。これに対応して、内部コネクタは、２つのアーム結合部の回転不可能な連結を作り出すために、軸方向で隣接する２つのアーム結合部の、設置位置において互いに対向する中心開口部への係合のための雄ネジを備える部分を各々有する２つの自由端を有することができる。回転不可能な連結では、一方の結合部のギアホイールから他方の結合部のギアホイールへのトルクの直接的な伝達が実施できる。
【００５４】
雄ネジに対する雌ネジの相対回転が連結位置において阻止されることは、特有の利点として見なされる。具体的には、雌ネジと雄ネジとは互いに固定される。これは、中心開口部の雌ネジとのネジ係合にある雄ネジを有する部分の、回転軸との関係において遊びのない構成を可能にする。具体的には、ボルト、ピン、またはネジ要素のような少なくとも１つの阻止要素が、中心開口部の雌ネジと端部分の雄ネジとの遊びのないネジ係合のために提供され得る。連結部分における阻止要素は、回転軸との関係において軸方向に、２つの相互係合するネジの間で同じ合致する阻止開口部へと導入されるように配置され得る。阻止開口部は、両方のネジのそれぞれに同一の半円形の溝を設けることによって製作でき、それによって、２つの溝は、２つのネジ山の所与の相対回転位置において円形の阻止開口を提供するように一体になる。端部は、連結位置に到達するように、当接部に対して遊びのないように中心開口部へと捩じ込まれ得る。そのため、阻止要素は２つのネジの間に導入され得る。阻止要素は、ネジの阻止係合によって、遊びのない回転不可能な連結を可能にする。好ましくは、阻止要素が所定位置へと捩じ込まれることで、中心開口部を有する２つの構成要素はそれらの端において互いに対して捩じ込まれる。
【００５５】
阻止要素は、両方のネジと交差する回転軸と平行に導入できる。２つのネジ山との関係において、ネジ係合状態にある雄ネジと雌ネジとが回転軸に関して径方向で重なり合うオーバーラップ領域を設けることが可能である。オーバーラップ領域は、中心開口部の円筒形状に対応する中空円筒形のものであり得る。
【００５６】
例えば、ネジ連結において遊びのないことが摩耗のために失われる場合、２つの構成要素はもはやそれらの端において遊びのない関係で互いに圧し掛かっていないことによって、阻止要素を解放することができ、遊びなしに構成要素互いに捩じ込み、延いては阻止要素をネジ山同士の間に再導入させることができる。
【００５７】
好ましくは、例えば６個または８個といった複数の阻止開口部が設けられ、これらは好ましくは連結位置において周方向に等間隔に配置され、さらに、回転軸に関して同じ半径上に配置される。阻止開口部を構成する溝の数は、阻止開口部を形成するために溝が再び一体になる位置である再調節のための回転位置に到達するのに必要な回転角度を減少させる。
【００５８】
有利な実施形態では、マニピュレータはモジュール構造のものであり得る。個別のモジュールは、例えば、それら自体でのアーム結合部、モータ、具体的にはギアホイールまたはさらなる伝達構成要素といったトランスミッションへのトルクの伝達のためのモータシャフト、ハウジング、ギアホイール、さらなる伝達構成要素、アダプタ、平行なコネクタのようなさらなる連結構成要素のようなアーム結合部のそれぞれ個別の構成要素、および／または中空形状部材であり得る。
【００５９】
本発明のさらなる詳細および利点は、保護の範囲を制限することなく、添付の図面を参照する好ましい実施形態の説明から、以下で明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１Ａ】アーム結合部の実施形態の図である。
【図１Ｂ】アーム結合部の実施形態の図である。
【図１Ｃ】アーム結合部の実施形態の図である。
【図２Ａ】図１のアーム結合部と同様であるが調節装置を伴うアーム結合部のさらなる実施形態の図である。
【図２Ｂ】図１のアーム結合部と同様であるが調節装置を伴うアーム結合部のさらなる実施形態の図２ＡのＡ−Ａ矢視図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの部分拡大図である。
【図３】トルク伝達で連結されたモータを伴うアーム結合部のさらなる実施形態の図である。
【図４】トルク伝達で連結されたモータを伴うアーム結合部のさらなる実施形態の図である。
【図５】トルク伝達で連結されたモータを伴うアーム結合部のさらなる実施形態の図である。
【図６】図１〜図５の協働する伝達部材を個別に示した側面図である。
【図７】アーム結合部のさらなる実施形態の回転軸との関係における断面図であり、ここでは逆ウォームトランスミッションを伴っている。
【図８】図７の伝達部材の協働の個別の図を伴う側面図である。
【図９】図７の伝達部材の協働の個別の図を伴う側面図である。
【図１０】ここでは線形トランスミッションを伴うアーム結合部のさらなる実施形態の側面図である。
【図１１】図１０のアーム結合部の回転軸に関する断面図である。
【図１２Ａ】中空形状部材を示す図であり、磁気テープを伴う構造を示す。
【図１２Ｂ】中空形状部材の図である。
【図１３】図１１のアーム結合部のための歯付きラック形状部材の斜視図である。
【図１４】ハウジングに固定され得るセンサ手段の斜視図である。
【図１５】ここではモータシャフトのための端案内挿入体を伴う、図１のアーム結合部の実施形態の側面図である。
【図１６】図１５のアーム結合部の回転の伝達軸に関する長手方向のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１７】図１６に示されている部分Ｊの拡大した縮尺での図である。
【図１８Ａ】図１５の案内挿入体の構成要素のうちの１つの図である。
【図１８Ｂ】図１５の案内挿入体の構成要素のうちの１つの図である。
【図１８Ｃ】図１５の案内挿入体の構成要素のうちの１つの図である。
【図１８Ｄ】図１５の案内挿入体の構成要素のうちの１つの図である。
【図１９】マニピュレータの実施形態の、２つの固定的に相互連結されたアーム結合部ＩＶおよびＶの斜視図である。
【図２０Ａ】図１９のアーム結合部の側面図である。
【図２０Ｂ】図１９のアーム結合部の長手方向の断面図である。
【図２１Ａ】図１８の２つのアーム結合部のハウジングを回転不可能に連結するための外部コネクタの図である。
【図２１Ｂ】図１８の２つのアーム結合部のハウジングを回転不可能に連結するための外部コネクタの図である。
【図２２】図１８の２つのアーム結合部の２つの回転結合軸を固定的に連結するための内部コネクタの斜視図である。
【図２３】マニピュレータのさらなる実施形態の２つの回転可能に相互連結されたアーム結合部ＩおよびＩＩの断面図である。
【図２４Ａ】図２３の２つのアーム結合部の回転連結のための横コネクタの図である。
【図２４Ｂ】図２３の２つのアーム結合部の回転連結のための横コネクタの図である。
【図２５Ａ】アーム結合部ＩおよびＩＩが一体に回転可能に連結され、アーム結合部ＩＩおよびＩＩＩが回転案内する関係で一体に連結されている、マニピュレータのさらなる実施形態の３つの相互に連結されたアーム結合部Ｉ〜ＩＩＩの斜視図である。
【図２５Ｂ】アーム結合部ＩおよびＩＩが一体に回転可能に連結され、アーム結合部ＩＩおよびＩＩＩが回転案内する関係で一体に連結されている、マニピュレータのさらなる実施形態の３つの相互に連結されたアーム結合部Ｉ〜ＩＩＩの長手方向の断面図である。
【図２６Ａ】アーム結合部ＩＩおよびＩＩＩの間で回転案内手段を実施するための外部コネクタのさらなる実施形態の図である。
【図２６Ｂ】アーム結合部ＩＩおよびＩＩＩの間で回転案内手段を実施するための外部コネクタのさらなる実施形態の図である。
【図２７】マニピュレータのさらなる実施形態の２つの固定的に相互連結されたアーム結合部ＩＶおよびＶの斜視図である。
【図２８】アーム結合部Ｖと平行に回転可能な追加のアーム結合部Ｖを伴う、図２７の長手方向の断面図である。
【図２９Ａ】端にモータトルクが伝達されるように結合されている、図２５に示されている回転可能に相互連結された２つのアーム結合部ＩおよびＩＩの斜視図である。
【図２９Ｂ】端にモータトルクが伝達されるように結合されている、図２５に示されている回転可能に相互連結された２つのアーム結合部ＩおよびＩＩの長手方向の断面図である。
【図３０】図２５Ａおよび図２５Ｂに示されている３つのアーム結合部と、図２８に示されている３つのアーム結合部とを伴うマニピュレータのさらなる実施形態の側面図である。
【図３１】図２８に示されている３つのアーム結合部と、図２３に示されている２つのアーム結合部とを伴うマニピュレータのさらなる実施形態の長手方向の断面図である。
【図３２Ａ】モータを用いて連続して駆動される３つのアーム結合部を伴うマニピュレータのさらなる実施形態の側面図である。
【図３２Ｂ】モータを用いて連続して駆動される３つのアーム結合部を伴うマニピュレータのさらなる実施形態の長手方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本明細書では、上、下、前、後、右、および左のような場所を記載するためのすべての用語は、他に定められていない場合、それぞれの図自体において示される通りの意味である。図１〜図１８は、これに限定されることなく、マニピュレータＭのためのアーム結合部１の可能な実施形態を異なる図および部分図で示している。図１９〜３２は、一体に組み合わされ、動作的に一体に連結されているアーム結合部１を有するマニピュレータＭの可能な実施形態を示している。アーム結合部１の複数のさらなる組合せおよび結合が可能であり、それらも保護の範囲に含まれることになるのは直ちに明らかである。
【００６２】
具体的には図１、図２、図５、図８、図１１、図１６、図２０Ｂ、図２５Ｂ、図２８、図２９Ｂ、および図３２Ｂから分かるように、アーム結合部１は、回転軸ｇの周りに回転可能であるギアホイール２を各々有する。ギアホイール２は、アーム結合部１のハウジング３において回転可能に装着されている。図に示されたアーム結合部１の実施形態では、アーム結合部１の両方の端２１においてそれぞれのアダプタ２２を有している。ギアホイール２は、２つのアダプタ２２を用いたそれぞれの軸受７を介して、すなわち、回転軸ｇとの関係において両側において、ハウジング３に回転可能に配置されている。図１８Ａおよび図１８Ｂは、ここでは独立した構成要素であるアダプタ２２の個別の図を各々示している。あるいは、アダプタ２２のうちの少なくとも一方は、ギアホイール２に一体的に連結されてもよい。
【００６３】
２つのアダプタ２２は、ギアホイール２の端２１から離れる方を向く側面２３と、回転軸ｇに関して中心であり、雌ネジ２５を有する開口部２４とを各々有する。少なくとも、２つのアダプタ２２の一方だけに中心開口部２４を設けることも可能である。図１８Ａおよび図１８Ｂが示すように、アダプタ２２は各々、軸方向に突出した、円筒形状の押込み突起２２１を有し、突起２２１は、半径上に配置され、周方向で等間隔に配置され、取付位置において、ギアホイール２に設けられた、対応するプラグ開口部２２２へと軸方向にそれぞれ係合する。突起２２１を有するアダプタがギアホイールの両側に設けられているため、開口部２２２は貫通開口の形態をとり、取付位置において、対応する突起２２１が両側からそれら貫通開口部へとそれぞれ係合する。アダプタ２２およびギアホイール２は全体として、それぞれ、回転軸ｇに関して回転対称である。
【００６４】
ハウジング３は、さらなるギア要素４を収容するための受入部分３１を有する。さらなるギア要素４は、動作軸ｗ上で回転軸ｇに対して横切る方向で配置されている。動作軸ｗは回転軸ｇと離間して配置されている。さらなるギア要素４は、動作軸ｗを介して受入部分３１に装着して配置されている。図示されたアーム結合部１の実施形態では、両方の軸、つまり動作軸ｗと回転軸ｇとは、動作軸ｗと回転軸ｇとの間の間隔に対して垂直な方向に延びる平面と互いに平行に、かつ離間した関係で延びており、前記間隔は離間方向ａに延びている。この場合の間隔は、２つの軸の間の最小の距離である。回転軸ｇと動作軸ｗとは交差していない。
【００６５】
ギア要素４は、ギアホイール２の周囲に動作的に連結され得る。ギアホイール２とさらなるギア要素４とは、アーム結合部１へと繋げられたモータトルクの伝達のためのトランスミッションＧを形成している。モータ５自体は、それぞれ関連付けられたアーム結合部１から離間されて配置されている。
【００６６】
ギアホイール２とさらなるギア要素４とは、離間方向ａに関して軸方向で互いに対して遊びなしで作用するように配置されている。その目的のために、ギアホイール２とさらなるギア要素４とは離間方向ａにおいて互いに対して移動可能に配置される。遊びの自由度を設定するために、図示されたアーム結合部１の実施形態では、ギアホイール２だけが、離間方向ａにおいてハウジング３に対して移動可能に調節装置６を用いて配置されている。ここで相対的な移動は、さらなるギア要素４に向かう離間方向ａにおけるギアホイール２の変位によってもたらされる。
【００６７】
調節装置６は、ギアホイール２の軸受７またはギアホイール２のアダプタ２２に取り付けられており、アダプタ２２を介してギアホイール２が装着されている。ギアホイール２は、ハウジング３にに設けられた軸受７を介して、ギアホイール２のアダプタ２２の軸方向両側に回転可能に装着されている。軸受７は、ハウジング３に割り当てられ、ここでは回転軸ｇに関して外側に配置される第１軸受輪または軌道輪７１と、ギアホイール２に割り当てられ、回転軸ｇに関して内側に配置される第２軸受輪または軌道輪７２とを各々有する。調節の目的のために、さらなるギア要素４に向かう離間方向ａに作用する調節力Ｅが、第１軸受輪７１の少なくとも一方へと繋げられる。有利には、機械的な力の実行の観点から、ここでは、調節力Ｅが、２つの第１軸受輪７１を介して、ギアホイール２の変位のためにギアホイール２に加えられることが提供される。
【００６８】
その目的のために、調節力Ｋが、調節装置６によって離間方向ａに関して径方向に発生し、その調節力Ｋは、離間方向ａにおいて動作的な傾斜面Ｓにおける滑動を用いて、それぞれ関連付けられた第１軸受輪７１内へと導入され、離間方向ａにおいてさらなるギア要素４に向かう方向へと転換される。傾斜面は、ここでは離間方向ａに対して同じ傾斜の度でそれぞれ配置され、その角度はここでは６０°未満である。この目的のために、各々の第１軸受輪７１のために、離間方向ａに関して、第１軸受輪７１に向かう径方向において、調節開口部６２において可変位置でハウジング３に配置される調節要素６１が設けられている。調節開口部６２は、回転軸ｇの上方、より具体的には、回転軸の周りで延びる半径の最上点に配置されている。このようにして、それぞれの第１軸受輪７１は、機械的な力の観点から有利な様態では、その最上点において調節力Ｅを同時に受ける。調節要素６１は、雄ネジを備えたネジ山付きシャフト６３を有し、その雄ネジによって、シャフト６３は調節開口部６２において雌ネジとネジ係合している。そのネジ係合はセルフロック式である。調節要素６１は、傾斜面Ｓを有する円錐形の作用端６４でハウジング３内へと突出しており、作用位置において、第１軸受輪７１の調節凹部６２１に設けられた傾斜面Ｓに圧し掛かる。このようにして、ギアホイール２は、遊びのない関係で伝達部分に圧し掛かるまで、離間方向ａの傾斜面Ｓの作用の下で、調節要素６１のネジ移動でさらなるギア要素４に押し付けられ得る。作用端６４の係合のために、作用端６４に合致させられ、延いては傾斜面Ｓも有する開口部が、第１軸受輪７１上に設けられる。
【００６９】
また、トランスミッションＧを保護するために、ハウジング３の一部として、回転軸ｇに関して同軸上に、輪状開口部３３を有する環状のカバー３２が、軸方向においてギアホイール２の両側にそれぞれ設けられている。カバー３２はハウジング３の外側に径方向外側で固定される。機能的に必要な場合、カバー３２には中央輪状開口３３が設けられており、中央輪状開口３３によって、それぞれに関連付けられた中心開口３４部は、覆われていないままであるか、または、少なくとも外部からアクセス可能である。輪状開口部３３は、モータシャフト５２、および／または中空形状部材８における駆動シャフト５１、具体的には滑り軸受のために用いることができる。輪状開口部３３の大きさは、例えば、シャフト５１、５２または中空形状部材８のそれぞれの直径における支持のためにといった、それぞれの目的に最小限となるように設計され得る。また、図２Ｂおよび図２Ｃから分かるように、カバー３２は調節開口部６２を有してもよく、調節開口部６２では、上述の調節要素６１が、外部からアクセス可能に配置され、カバー３２において捩じ込み移動可能に装着される。
【００７０】
さらなるギア要素４は、動作軸ｗとの関係において、ギアホイール２に関して軸方向に遊びなしで配置される。図１〜図６に示されたアーム結合部の実施形態では、トランスミッションＧは、ウォームギア２６の形態での出力側のギアホイール２と、ウォーム４１の形態での入力側のさらなるギア要素４とを伴うウォームトランスミッションＧ１の形態である。ウォームギア２６とウォーム４１とは、アーム結合部１の他の部分がねじ係合されていない状態で、図６に示されている。ウォームギア２６のウォーム４１と合致する通常の螺旋状の歯の構成２６１がはっきりと見られる。図５から分かるように、動作軸ｗは、ここではモータ５によって直接的に駆動される駆動シャフト５１である。ウォーム４１は、駆動シャフト５１にクランプ嵌合した状態で駆動シャフト５１に配置されている。
【００７１】
図５から分かるように、駆動シャフト５１は中空形状部材８において保護されて配置され、より明確には、中空形状部材８に設けられた中央内部通路８１に配置されている。駆動シャフト５１はさらに、受入部分３１におけるそれぞれの軸受７を介して、ウォーム４１の両側において動作軸ｗに関して軸方向で回転可能に装着されている。さらなるギア要素４を、動作軸ｗに関して軸方向で遊びのない関係で装着し、延いては、ギアホイール２およびさらなるギア要素４の動作軸ｗに関して軸方向で遊びのない相互作用で装着するための調節は、ギアホイール２およびさらなるギア要素４の相互作用のための前述した調節と同様にもたらされ、このような相互作用は、離間方向ａに関して軸方向で遊びがない。しかしながら、ここでは、動作軸ｗに対する軸方向でのギアホイール２の変位は、その軸受７を介してもたらされる。中空形状部材８自体は、受入部分３１に対して回転不可能および変位不可能に配置される。その目的のために、中空形状部材８の両側に、アンダーカット受入溝８２が設けられており、そこに、受入部分３１に設けられたアンカー突起が中空形状部材８の回転不可能な装着のために係合されるである。
【００７２】
中空形状部材８は、２つの部分、つまり、第１部分８３と第２部分８４とに分割される。第１部分８３と第２部分８４は、駆動シャフト５１を中空形状部材８において支持する２つの軸受７とウォーム４１の軸方向の、動作軸ｗに対する軸方向の延長線上で互いから離間して配置されている。その結果、ウォーム４１の周りの領域はウォームギア２６に対して外部からアクセス可能である。加えて、動作軸ｗの方向に関して軸方向で遊びがない限り、ギアホイール２とさらなるギア要素４との間の動作連結の構造的に複雑でない調節が可能とされる。第１部分８３と第２部分８４は、それらの端において、それらと関連付けられた軸受７において、ウォーム４１に向けてそれらの端、すなわち、設定ユニットからウォーム４１に向かう方向に関して、前軸受７３および後軸受７４と係合し、それにより、ウォーム４１から遠い他方の端において、受入部分３１でそれぞれ支持されている。
【００７３】
図５において右に配置されている第２部分８４は、クランプ要素６５によって支持されている。作用位置では、クランプ要素６５は、周方向で摩擦係止する関係で第２部分８４に径方向外側で圧し掛かる。クランプ要素６５は受入部分３１に捩じ込み可能にさらに配置される。クランプ要素６５は、受入部分３１における漸進的な捩じ込みにより、対応して増加する径方向の摩擦力を第２部分８４の周囲に及ぼし、本出願では、これが第２部分８４との摩擦係合を引き起こすように設計されている。
【００７４】
図５において左に配置されている第１部分８３は、その支持された端で、力を伝達する関係で設定ユニット６７に圧し掛かる。ユニットは、動作軸ｗの方向において、受入部分３１に捩じ込み可能に配置されている。設定ユニットは調節装置６７１を有し、調節装置６７１によって、第１部分８３が中空形状部材８における軸方向の変位で前軸受７３に押し付けることができ、そのため軸受は、遊びがなくなるまでさらなるギア要素に押し付けられる。このようにして、ギアホイール２とさらなるギア要素４との間の動作連結における軸方向の遊びは排除できる。例えば図４から分かるように、調節装置６７１は、外側からアクセス可能な袋ナットの回転によって作動可能である。設定ユニット６７は、動作軸ｗに対して軸方向であり、駆動シャフト５１が端において中へと突出するがそこで自由なままである有底開口６６を有する。自由なままであるというのは、有底開口６６の内部において有底開口６６に圧し掛からないことを意味する。
【００７５】
ギアホイール２およびウォーム４１の形態でのさらなるギア要素４のための上述の軸受７は、アーム結合部１の図示された実施形態においてころ軸受の形態に各々なっているが、本発明はそれに限定されず、任意の他の適切な形態の軸受が使用できる。あるいは、軸受のうちの少なくとも一部は、有利には潤滑剤のない、具体的にはプラスチックの滑り軸受である、滑り軸受の形態でそれぞれあり得る。
【００７６】
図７は、アーム結合部１の別の実施形態の回転軸ｇに関する断面図である。トランスミッションＧは、ここでは逆ウォームトランスミッションＧ２の形態になっている。ウォームトランスミッションＧ１とは逆に、ここでは、トルクは駆動側においてギアホイール２を介して導入され、駆動出力側においてトランスミッションからさらなるギア要素４を用いて動作軸ｗへと伝達される。それに応じて、図８および図９から分かるように、平歯車の形態でのギアホイール２は、周方向に雄ネジ２７を有し、さらなるギア要素４は平歯構成４２を有する。ここでは駆動出力側にある中空形状部材８は動作軸ｗを形成している。さらなるギア要素４は、中空形状部材８において回転不可能に配置されている。中空形状部材８は、受入部分３１において、軸方向で相互に離間した２つのクランプ要素６５を介して回転可能に支持されている。クランプ要素６５は、ここでは、中空形状部材８をクランプすることなく案内および支持のために供される。上述したように、中空形状部材８は内部通路８１を有する。内部通路８１は、図７に示されたアーム結合部の実施形態における逆ウォームトランスミッションＧ２を形成するために必要とされないので、配線のような他の構成要素、または、図３１に例示されているように、遠い方のアーム結合部のためのさらなる駆動シャフト５１は、さらなる駆動シャフト５１がトルクをアーム結合部１へと伝達することなく、中空形状部材８を通過させられ得る。
【００７７】
図１０および図１１はアーム結合部１のさらなる実施形態の図を各々示しており、図１２および図１３は、この実施形態の個別の構成要素を各々示している。線形トランスミッションＧ３の一部として、ギアホイール２は平歯車２８の形態であり、さらなるギア要素４は歯付きラック要素４３の形態である。歯付きラック要素４３は動作軸ｗを形成している。歯付きラック要素４３は、設置位置においてギアホイールの方に開放している第１の受入溝８４において設置位置で配置されている。第１の受入溝８４は、アンダーカット受入溝８２のように、アンダーカットの構成のものである。設置位置では、歯付きラック要素４３は、アンダーカット構成に適合された脚部４４を介して第１の受入溝８４へと係合し、それによって中空形状部材に軸方向で回転不可能および径方向で変位不可能に装着される。また、クランプ要素６５が歯付きラック要素４３の両側に設けられ、クランプ要素６５は中空形状部材８にクランプ嵌めで配置され、歯付きラック要素４３がその端において軸方向で圧し掛かる。このようにして、歯付きラック要素４３は受入溝８４において軸方向で変位不可能に保持される。第１の受入溝８４は、ギアホイール２への歯係合のためにギアホイール２に向けて開放されて配置されている。
【００７８】
図１２Ａおよび図１２Ｂは中空形状部材８の斜視図および断面図を示している。中空形状部材８を回転不可能に配置するための上述のアンダーカット受入溝８２と上受入溝８５に加えて、下受入溝８６が測定要素を受け入れるために下側に設けられており、この場合、例として、移動測定のための磁気テープＭａがここでは配置されている。移動測定のための関連するセンサ手段Ｒが、図１４に例示されており、センサ手段は、半殻の形のものであり、受入部分３１において中央で動作軸ｗに関して固定されるように適合されている。
【００７９】
図１９〜図２６Ｂは、少なくとも２つのアーム結合部１の間の連結の３つの基本的な形態の側面図、断面図、および個別の図を示している。少なくとも２つのアーム結合部１は、端において回転軸ｇに対して同軸に、相互に平行な関係で配置されている。少なくとも２つのアーム結合部１は、少なくと対向する端面において中心開口部２４を各々有し、２つの開口部２４は相互に一列で配置されている。少なくとも２つのアーム結合部１はマニピュレータＭの実施形態の一部である。アーム結合部１同士の間で連結を行うために、平行なコネクタ９１を有する連結装置９があり、コネクタ９１を用いることで、アーム結合部１同士は、平行に互いから離間して配置され、共通の回転軸ｇの周りに回転可能に装着される。
【００８０】
図１９〜図２１において、２つのアーム結合部１は、固定された連結ＶＩを形成して一体に固定的に連結されており、すなわち、少なくとも２つのアーム結合部１のハウジング３と少なくとも２つのアーム結合部１のギアホイール２とはそれぞれ回転不可能に一体に連結されている。その目的のために、２つのアーム結合部１の２つの回転軸ｇは、内部コネクタ９２の形態とされた径方向内側の平行なコネクタ９１によって一体に回転不可能に連結されている。また、２つのアーム結合部１のハウジング３は、外部コネクタ９３の形態での径方向外側の平行なコネクタ９１を用いて一体に連結されている。そのため、トルクが一方のアーム結合部１の回転軸ｇに加えられるとき、トルクは他方のアーム結合部１の回転軸ｇへと直接的に伝達され、より明確には、１：１の比で伝達される。同じことが、アーム結合部１のハウジング３へとトルクを繋げること、および、他方のアーム結合部１のハウジング３へのトルクの伝達に当てはまる。
【００８１】
内部コネクタ９２と外部コネクタ９３とは、図２１Ａおよび図２１Ｂと図２２とにおける個別の図でそれぞれ示されている。内部コネクタ９２は、両端においてそれぞれの雄ネジ２７を備えた細長い形状のものであり、雄ネジ２７によって、２つの相互連結されたアーム結合部１の対向する２つの開口部２４に回転不可能に係合する。外部コネクタ９３は環状のものであり、２つのアーム結合部１は、軸方向の延長線上に、相互に離間して保持される。また、周囲において軸方向の両端で、径方向に等間隔で配置された押込み突起９４が設けられ、設置位置において、ハウジング３において対応するように設けられたプラグ開口へと軸方向で係合する。２つのアーム結合部１は、内部コネクタ９２によって軸方向で一体に保持され、外部コネクタ９３に軸方向で押し付けられ保持される。
【００８２】
雌ネジ２５と雄ネジ９５とのネジ係合の回転を防ぐために、両方のアーム結合部１に関して、ここでは各々がネジ要素６８１の形態である複数の同一の阻止要素６８が、相互係合する雌ネジ２５と雄ネジ９５のオーバーラップ領域へと軸方向で捩じ込まれて、それによって雌ネジ２５と雄ネジ９５の相対回転を阻止することがそれぞれ提供される。これにより、２つの相互連結されるアーム結合部１が軸方向で変位不可能および回転不可能に確実に保持される。
【００８３】
ここでは８個であるネジ要素６８１は、半径上に配置され、周方向に等間隔に配置されている。各ネジ要素６８１と関連付けられるのは、相互係止する雌ネジ２５と雄ネジ９５の間の阻止開口部６９である。阻止開口部６９を提供するために、半円形の断面を有する軸方向の溝６９１が、それぞれの阻止開口部６９ごとに雌ネジ２５と雄ネジ９５に設けられており、２つの軸方向の溝６９１は、ネジ係合において、一方が他方の上方において、雌ネジ２５と雄ネジ９５の所与の相対的な回転位置において移動させられ、その一方が他方の上方の位置において、軸方向の溝６９１同士は、円形の阻止開口部６９を少なくとも１つ提供するために互いを補完する。このように、組み立てるときには、２つのアーム結合部１は、２つの開口部の雌ネジ２５と雄ネジ９５が最も低い可能な予応力を掛けることで遊びのない関係で互いへと係合し、また、さらなる段階においてネジ要素６８１をそれぞれの関連付けられる阻止開口部６９へと捩じ込ませるために、軸方向の溝６９１がそれぞれの阻止開口部６９を形成するために組み合わさるような程度まで、外部コネクタ９３を介して、および、２つの中心開口部２４における内部コネクタのネジ係合を介して、それらアーム結合部１の間隔を伴って一体に捩じ込まれる。同じ手順により、例えば遊びが摩耗のため動作中に起こるとき、遊びは排除でき、その目的のために、第一に、２つの開口部２４の一方のネジ要素６８１が緩められる必要がある。
【００８４】
したがって、遊びのないネジ係合の調節は、段階的にもたらされ、つまり、ここでは８個の阻止要素６８で、４５°の回転角度での間隔にわたって延びている。したがって、遊びの調節または遊びのないことが実施できる精度は、とりわけ阻止要素６８の数に依存する。相互係止する雌ネジ２５と雄ネジ９５のネジ係合に関する遊びのないことの調節の種類は、マニピュレータＭの以下に記載される他の実施形態でも用いられる。
【００８５】
図２３を参照すると、２つのアーム結合部１は回転可能に一体に結合されており、回転軸ｇに関して回転連結Ｖ２を形成している。回転連結Ｖ２はここでは横コネクタ９６によってもたらされた。横コネクタ９６はクランク状に曲げられた形のものであり、径方向内側でネジ山の付けられたスリーブ状の端部分９６１で、軸方向で変位不可能である一方のアーム結合部１のギアホイール２の中心開口部２４の雌ネジ２５へと、径方向内側で軸方向のネジ係合で係合する。ここでも、上述した調節装置を用いて、阻止要素６８を用いて、ネジ係合は、遊びのないことを調節した後、雌ネジ２５の相対回転を防止するために阻止される。他方の径方向外側の端部分９６２により、横コネクタ９６は、他方のアーム結合部１のハウジング３に径方向外側で軸方向において固定的に連結されている、すなわち、図２４Ａにおけるネジ開口部９８において見られるように、捩じ込まれると、２つのアーム結合部１は、横コネクタ９６の外側端領域の軸方向の延長にわたって間隔を空けてて保持される。
【００８６】
この方法では、一方のアーム結合部１のギアホイール２によって横コネクタ９６へと導入されるトルクは、２つのアーム結合部１がトルク伝達において回転軸ｇに関して互いに対して回転するように、他方のアーム結合部１のハウジングに伝達され得る。２つのアーム結合部１の相対回転において起こる摩擦損失を最小限にするために、横コネクタ９６と一方のアーム結合部１のハウジング３との間において径方向外側では、横コネクタ９６は、横方向および軸方向で一方のアーム結合部１の方を向き、一方のアーム結合部１だけが横コネクタ９６において径方向外側に圧し掛かる滑動面９７を有する。
【００８７】
例を用いると、連結のさらなる形態である、２つの相互連結されたアーム結合部１のための回転案内手段Ｖ３の形態を説明するために、図２５および図２６が参照させられる。回転案内手段Ｖ３では、２つの相互連結されたアーム結合部１は、互いに対して回転させられ、互いに対して案内させられる。しかしながら、その相対的な移動は受動的であり、すなわち、回転移動は２つのアーム結合部の一方から能動的に生じない。これに対し、回転連結Ｖ２の場合、回転移動は２つの相互連結されたアーム結合部１の一方によって能動的に作り出される。図２５Ａおよび図２５Ｂは、３つの相互に連結されたアーム結合部１を伴うマニピュレータＭのさらなる実施形態を示している。図をより明確にするために、アーム結合部１には、ローマ数字Ｉ〜ＩＩＩが追加的に付されている。図２５Ｂに示されているように、アーム結合部Ｉは右に配置されており、アーム結合部ＩＩＩは左に配置されており、アーム結合部ＩＩはアーム結合部ＩとＩＩＩとの間の中央に配置されている。アーム結合部Ｉ〜ＩＩＩの図２５Ａに示された動作軸ｗとここでは平行である長手方向の断面図から分かるように、上述されている回転連結Ｖ２は、アーム結合部Ｉとアーム結合部ＩＩとの間に設けられており、アーム結合部ＩはウォームトランスミッションＧ１を有し、アーム結合部ＩＩは線形トランスミッションを有する。この構成では、トルクはアーム結合部Ｉのギアホイール２からアーム結合部ＩＩのハウジング３へと繋げられ、それによってアーム結合部ＩＩはアーム結合部Ｉに対して回転させられる。２つのアーム結合部ＩＩおよびＩのギアホイール２は、内部コネクタ９２を用いて互いに対して回転不可能および変位不可能に連結されている。そのため、アーム結合部ＩＩの線形トランスミッションＧ３の平歯車２８は内部コネクタ９２を介して回転させられ、平歯車２８は、駆動出力側において歯付きラック要素４３と噛み合い、動作軸ｗの方向において線形に移動する。
【００８８】
外部コネクタ９３も備えられる。図２６Ａおよび図２６Ｂから分かるように、回転連結Ｖ２の場合にあるように、押込み突起９４が駆動出力端に設けられている一方で、滑動面９７が駆動入力端に設けられている。換言すると、外部コネクタ９３は、各々の場合で、アーム結合部ＩＩのハウジング３に径方向外側で回転不可能に連結されており、アーム結合部ＩＩＩのハウジング３に回転で滑動して移動可能に連結されている。アーム結合部ＩＩがアーム結合部Ｉによって能動的に回転させられるとき、アーム結合部ＩＩは、同時に、アーム結合部ＩＩＩにおいて回転で滑動して移動可能に案内される。
【００８９】
図２７〜図２８および図２９Ａ〜図２９Ｂは、アーム結合部１を連結するための３つのさらなる可能な選択肢を示しており、それらのアーム結合部１は、ウォーム駆動部Ｇ１を用いて駆動入力側においてそれぞれ駆動される。図２７に示された２つのアーム結合部１は図２８に示されており、図２９Ａに示された２つの２つのアーム結合部Ｉは図２９Ｂに示されており、各々の場合で長手方向の断面図で示されている。それらに従って、図２７〜図２９において左に示されたアーム結合部１はウォーム駆動部Ｇ１を有している。ウォーム駆動部Ｇ１のウォーム４１は、アーム結合部１との関係において離間して配置されたモータ５によって駆動される。また、左手のアーム結合部１に隣接するアーム結合部１は、図２８に示されているように、線形トランスミッションＧ３を有する。２つの隣接するアーム結合部は、一方のアーム結合部１のウォームギア２６から他方のアーム結合部１の平歯車２８へと繋げられるトルクが線形トランスミッションＧ１を用いて歯付きラック要素４３の線形移動へと変換されるように、図２８に示されているように固定された連結Ｖ１を用いて一体に連結されている。
【００９０】
図２８に示されたマニピュレータＭの実施形態は、線形トランスミッションＧ３を伴う他方のアーム結合部１に対して離間して配置された線形トランスミッションＧ３を伴うさらなるアーム結合部１を有している。他方のアーム結合部１へのトルク連結のために、この構成は、間隔にわたって架橋する駆動シャフト部５４を有する。駆動シャフト部５４は、２つの線形トランスミッションＧ３がウォームトランスミッションＧ１を介して同期して駆動されるように、２つの線形トランスミッションＧ３の平歯車２８に回転不可能に連結されている。駆動シャフト部５４は、アーム結合部１の対向する中心開口部３４におけるそれぞれの連結要素５３を用いて、両端において回転可能に装着されている。その目的のために、雄ネジ２７を有する連結要素５３は、それぞれ関連付けられた中心開口部３４の雌ネジ２５と上述したような遊びのないネジ係合にある。その連結要素５３は、図１８Ｃおよび図１８Ｄにおける個々の図において例を用いて示されている。
【００９１】
図２９Ａおよび図２９Ｂに示したマニピュレータＭの実施形態は、ウォームトランスミッションＧ１を伴うアーム結合部１に、回転軸ｇとの関係において端部においてモータシャフト５２と結合され、結合器５５を用いて駆動シャフト５１に連結されるさらなるモータ５を有する。駆動シャフト５１は、ウォームトランスミッションＧ１を伴うアーム結合部１を、トルクをそのアーム結合部１に伝達することなく延びる。２つの相互連結されたアーム結合部１は、上述したように２つのアーム結合部１から遠い方の中心開口部２４において支持される。この場合、アーム結合部１は逆ウォームトランスミッションＧ２のギアホイール２に回転不可能に連結される。したがって、中空形状部材８はさらなるモータ５を介して回転において設定される。
【００９２】
図３０に示されたマニピュレータＭの実施形態では、機能的な関係の視点から、アーム結合部１は第１のグループＵ１と第２のグループＵ２とに分割でき、図３０で下に示されている第１のグループＵ１は図２５を参照してすでに説明されており、図３０で上に配置されている第２のグループＵ２は図２８を参照してすでにより詳細に説明されている。それらから外れて、第２のグループのアーム結合部１はここでは基部Ｂに装着されており、第１のグループのアーム結合部１はマニピュレータＭの作用ヘッド側に配置されている。第２のグループでは、駆動シャフト部５４によって離間されている２つのアーム結合部１と、延いては、中空形状部材８にそれぞれ配置されている関連する歯付きラック要素４３とは、平行に同期して移動する。中空形状部材８の上部に配置された自由端に設けられているのは、それぞれ関連付けられた中空形状部材において案内される駆動シャフトへとトルクを繋げ、それを介して第１のグループの２つの外側の結合部１を駆動するそれぞれのモータ５である。マニピュレータＭの広範囲の移動が、アーム結合部１のおかげで可能とされることは明らかである。
【００９３】
図３１に示されたマニピュレータＭの実施形態では、使用されるアーム結合部１は２つのグループＵ２、Ｕ３へと同じく分割できる。一方のグループは、図３１において左に配置されているすでに述べた第２のグループＵ２である。中空形状部材８にそれぞれ装着された歯付きラック要素４３は、互いと平行に保持された同期して線形に変位させられるため、図３１に示されているように、それらの安定化のために横棒材９９を用いて一体に固定的に連結され得る。両方のグループＵ２、Ｕ３のアーム結合部１は、回転軸ｇと同軸に配置されている。
【００９４】
他方のグループＵ２の２つのアーム結合部１の間には、図２３との関係においてすでに上で説明した回転連結Ｖ２があり、図３１において左にあるアーム結合部１は、図３１において右にあるアーム結合部１を駆動する。左のアーム結合部１はウォーム駆動部Ｇ１が設けられ、右におけるアーム結合部１には逆ウォームトランスミッションＧ２が設けられている。右のアーム結合部１を通過させられる中空形状部材８は、右のアーム結合部１の逆ウォームトランスミッションＧ２を用いて駆動させられ、次いで右のアーム結合部１は、端において、回転軸ｇに関してトルク伝達で係合するモータ５に結合されている。また、さらなるモータ５は、端において中空形状部材８に結合され、ここではさらに示されていない目的のために中空形状部材８において案内される駆動シャフト５１を駆動する。駆動シャフト５１は、中空形状部材８において隠されて配置されているため、破線によって示されているだけである。
【００９５】
互いと直接的に隣接している２つのグループＵ２、Ｕ３の２つのアーム結合部１の間には、それらのハウジング３が外部コネクタ９３およびネジ連結Ｖ４を用いて回転不可能にトルク伝達なしで一体に連結される限り、まだ記載されていない連結のさらなる形態がある。
【００９６】
図３２を参照すると、マニピュレータＭは、３個で指示されるようなトルク伝達に関して連続して配置された実質的に同一の構造の３つのアーム結合部１を有し、各々のアーム結合部１はウォームトランスミッションＧ１を有し、ウォームトランスミッションＧ１のウォーム４１は、アーム結合部１を通過する単一の駆動シャフト５１によって駆動される。
【００９７】
ギアホイール２およびさらなるギア要素４のような伝達構成要素は、本明細書で記載されたすべての実施形態におけるアーム結合部１が、安価に組み立てられ、複雑にならずに交換できるようなモジュール構成のものである。マニピュレータＭ、モータ５、アーム結合部１、中空形状部材８、および／または、具体的には、様々な変形および大きさでの伝達構成要素である構成要素は、各々モジュール構造のものであり、そのため容易に組み立ておよび交換することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１  アーム結合部
２  ギアホイール
２１  端部
２２  アダプタ
２２１  押込み突起
２２２  押込み開口
２２３  案内挿入体
２３  側面
２４  開口部
２５  雌ネジ
２６  ウォームギヤ
２６１  螺旋状の歯の構成
２７  雄ネジ
２８  平歯車
２９  外部の歯の構成
３  ハウジング
３１  受入部分
３２  カバー
３３  輪状開口
４  さらなるギア要素
４１  ウォーム
４２  平歯構成
４３  歯付きラック要素
４４  脚部
４５  アンカー要素
５  モータ
５１  駆動シャフト
５２  モータシャフト
５３  連結装着
５４  駆動シャフト部分
５５  結合器
６  調節装置
６１  調節要素
６２  調節開口部
６２１  調節凹部
６３  ネジ山付きシャフト
６４  作用端
６５  クランプ要素
６５１  内ネジスリーブ
６５２  外ネジスリーブ
６６  有底開口
６７  設定ユニット
６７１  設定装置
６８  阻止要素
６８１  ネジ要素
６９  阻止開口部
６９１  溝
７  軸受
７１  第１軸受輪
７２  第２軸受輪
７３  前軸受
７４  後軸受
８  中空形状部材
８１  内部通路
８２  アンダーカット受入溝
８３  第１部分
８４  第２部分
８５  上受入溝
８６  下受入溝
９  連結装置
９１  平行なコネクタ
９２  内部コネクタ
９２１  内部ネジ連結
９３  外部コネクタ
９４  押込み突起
９５  雄ネジ
９６  横コネクタ
９６１  内側端領域
９６２  外側端領域
９７  滑動面
９８  ネジ開口部
９９  横棒材
ａ  離間方向
ｇ  回転軸
ｗ  動作軸
Ｂ  基部
Ｅ  調節力
Ｇ  トランスミッション
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  線形トランスミッション
Ｍ  マニピュレータ
Ｍａ  磁気テープ
Ｒ  センサ手段
Ｓ  傾斜面
Ｖ１  固定された連結
Ｖ２  回転連結
Ｖ３  回転案内手段
Ｖ４  ネジ連結
Ｕ１  第１のグループ
Ｕ２  第２のグループ
Ｕ３  第３のグループ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2021518273.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【国際調査報告】
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