(57)【要約】      （修正有）【課題】広範な相互運動を可能にする構造のロボット手首を提供する。【解決手段】第１の端部および第２の端部を含み、その第１の端部は、第１の軸ＩＶの周りに回転可能なロボット構成要素に配設されることを企図する第１の本体１２と、第１の端部および第２の端部を含み、その第１の端部は、第１の本体１２の第２の端部に、第１の軸ＩＶに対して傾斜した第２の軸Ｖの周りに回転可能に配設される第２の本体１４と、第１の端部および第２の端部を含み、その第１の端部は、第２の本体１４の第２の端部に、第２の軸Ｖに対して傾斜した第３の軸ＶＩの周りに回転可能に配設される第３の本体１６とを含む関節ロボット手首１０において、第１の軸ＩＶおよび第３の軸ＶＩは、共に、第２の軸Ｖに実質的に直交し、第１の軸および第３の軸は、当該ロボット手首の少なくとも１つの位置において実質的に互いに一致する。【選択図】図１
0003203245.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部および第２の端部を含む第１の本体（１２）であって、該第１の本体（１２）の前記第１の端部は、第１の軸（ＩＶ）の周りに回転可能なロボット構成要素に配設されることを企図するものと、
第１の端部および第２の端部を含む第２の本体（１４）であって、該第２の本体（１４）の前記第１の端部は、前記第１の本体（１２）の前記第２の端部に、前記第１の軸（ＩＶ）に対して傾斜した第２の軸（Ｖ）の周りに回転可能に配設されるものと、
第１の端部および第２の端部を含む第３の本体（１６）であって、該第３の本体（１６）の前記第１の端部は、前記第２の本体（１４）の前記第２の端部に、前記第２の軸（Ｖ）に対して傾斜した第３の軸（ＶＩ）の周りに回転可能に配設されるものと、を含む関節ロボット手首（１０）であって、
前記第１の軸（ＩＶ）および前記第３の軸（ＶＩ）は、共に、前記第２の軸（Ｖ）に実質的に直交し、前記第１の軸および前記第３の軸は、当該ロボット手首の少なくとも１つの位置において実質的に互いに一致し、
前記第１の本体は、前記第２の本体および前記第３の本体を向き、且つ、当該手首が配設された状態で実質的に前記第１の軸（ＩＶ）上に配置される第１の開口（２０）を備えるベースを有する実質的にエルボ型の部分（１８）を含み、
前記エルボ型の部分は、前記第１の開口（２０）の軸に対して横に並んで離れて配置されたオフセット部（２２）を保持し、該オフセット部の上には前記第１の本体の前記第２の端部が設けられており、
前記第２の本体は、前記第２の本体の前記第２の端部に相当し、実質的に前記第３の軸（ＶＩ）上に位置する第２の開口（２６）を有する片持ち梁部を含み、当該ロボット手首が配設された状態で、前記第１の開口および前記第２の開口は、当該ロボット手首の前記第３の本体（１６）に接続された装置の供給および／または制御のためのケーブルおよび／またはチューブによって横断され、
当該ロボット手首は、さらに、前記第２の本体（１４）および前記第３の本体（１６）の前記第２の軸（Ｖ）および前記第３の軸（ＶＩ）の周りのそれぞれの回転を駆動する手段を含み、
前記第２の本体（１４）および前記第３の本体（１６）の回転を駆動する手段は、
前記第１の本体（１２）の前記オフセット部（２２）に保持された第１のモータ（２８）と、
前記第１のモータ（２８）の出力軸の回転を前記第２の本体（１４）に伝達するための第１の伝動手段と、
前記第２の本体（１２）に保持された第２のモータ（３０）と
前記第２のモータ（３０）の出力軸の回転を前記第３の本体（１６）に伝達するための第２の伝動手段とを含み、
前記第１のモータ（２８）は、前記第１のモータの出力軸が前記第１の軸（ＩＶ）に対して０°から９０°の間で境界値を除く角度だけ傾斜するように、前記第１の本体の前記オフセット部（２２）に配設されていることを特徴とするロボット手首。
【請求項２】
前記第２のモータは、それ自身の出力軸が前記第３の出力軸に実質的に平行になるように、前記第２の本体の前記片持ち梁部（２４）に配設され、前記片持ち梁部は、前記第２のモータの前記出力軸が前記第３の軸（ＶＩ）に対して離され、前記第２の軸（Ｖ）に対して約９０°から２７０°の間、好ましくは９０°から１８０°の間の角度で延伸する方向に沿うような空間位置に、前記第２のモータを受け入れるのに適する、請求項１に記載のロボット手首。
【請求項３】
第１のかさ歯車（３２）が前記第１のモータ（２８）の出力軸に配設され、第１のシャフト（３６）に保持された第２のかさ歯車（３４）に係合し、前記第１のシャフトは、前記第２の軸（Ｖ）の周りに回転可能に前記オフセット部（２２）に配設され、前記第２の本体（１４）の回転を駆動するのに適する、請求項１に記載のロボット手首。
【請求項４】
前記第２の本体（１４）と前記第１のシャフト（３６）との間に、前記第１のシャフトと同軸で、前記第１のシャフトを前記第２の本体に回転接続するのに適した減速手段が設置されている、請求項３に記載のロボット手首。
【請求項５】
前記第２のモータの出力軸は、第１の歯付リム（４４）に係合するピニオン（４２）に接続され、前記第１の歯付リム（４４）は、前記片持ち梁部（２４）に前記第１の軸（ＩＶ）の周りに回転可能に配設され、且つ、前記第３の本体（１６）に回転固定され、当該ロボット手首が配設された状態で、前記歯付リム（４４）が前記ケーブルおよび／またはチューブ（Ｃ）に横断される、請求項２に記載のロボット手首。
【請求項６】
前記第２のモータ（３０）は、前記第２のモータ（３０）の出力軸を前記ピニオン（４２）に回転接続する減速手段（４６）を介して、前記片持ち梁部に取り付けられている、請求項５に記載のロボット手首。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、
第１の端部および第２の端部を含む第１の本体であって、該第１の本体の前記第１の端部は、第１の軸の周りに回転可能なロボット構成要素に配設されることを企図するものと、
第１の端部および第２の端部を含む第２の本体であって、該第２の本体の前記第１の端部は、前記第１の本体の前記第２の端部に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸の周りに回転可能に配設されるものと、
第１の端部および第２の端部を含む第３の本体であって、該第３の本体の前記第１の端部は、前記第２の本体の前記第２の端部に、前記第２の軸に対して傾斜した第３の軸の周りに回転可能に配設されるものと、を含む形式の関節ロボット手首であって、
前記第１の軸および前記第３の軸は、共に、前記第２の軸に実質的に直交し、前記第１の軸および前記第３の軸は、当該ロボット手首の少なくとも１つの位置において実質的に互いに一致し、
前記第１の本体は、前記第２の本体および前記第３の本体に向かって配向されて、当該手首が配設された状態で実質的に前記第１の軸上に配置される第１の開口をそのベースに有する、実質的にエルボ型の部分を含み、
前記エルボ型の部分は、前記第１の開口の軸に対して横に並んで離れて配置され、その上に前記第１の本体の前記第２の端部が設けられたオフセット部を保持し、
前記第２の本体は、前記第２の本体の前記第２の端部に相当し、当該ロボット手首が配設された状態で、前記第１の開口および前記第２の開口が当該ロボット手首の前記第３の本体に接続された装置の供給および／または制御のためのケーブルおよび／またはチューブによって横断される状態で、実質的に前記第３の軸上に位置する第２の開口を有する片持ち梁部を含み、
当該ロボット手首は、さらに、前記第２の本体および前記第３の本体の前記第２の軸および前記第３の軸の周りのそれぞれの回転を駆動する手段を含み、
前記第２の本体および前記第３の本体の回転を駆動する手段は、
前記第１の本体に保持された第１のモータと、
前記第１のモータの出力軸の回転を前記第２の本体に伝達するための第１のギア手段と、
前記第２の本体に保持された第２のモータと、
前記第２のモータの出力軸の回転を前記第３の本体に伝達するための第２のギア手段とを含む、関節ロボット手首に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のタイプのロボット手首は、例えば、欧州特許出願ＥＰ１８２９６５２Ａ１に開示されている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案の課題は、特に、手首の最善の操作性を補償するために、手首を形成する多様な本体が互いに対し本体自身の広範な相互運動を可能にする構造に構成されている、よりコンパクトで負荷の少ない構造を提供することにより、このタイプのロボット手首を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、請求項１の特徴を有するロボット手首の提供によって達成される。
【０００５】
実用新案登録請求の範囲は、本考案に関して提供される技術的示唆の全体像を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ここに説明するロボット手首の第１実施形態の斜視図である。
【図２】図１のロボット手首の図１と反対側の視点からの斜視図である。
【図３】図１のロボット手首の正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線により略示した長手方向断面に沿った断面図である。
【図５】ここに説明するロボット手首の第２実施形態の斜視図である。
【図６】図５のロボット手首の正面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線により略示した長手方向断面に沿った断面図である。
【考案を実施するための形態】
【０００７】
本考案は、これより、添付した図面を参照して、純粋に非限定的例示の方法として説明される。
【０００８】
以下の説明において、多様な具体的細部は、実施形態の理解のために説明される。実施形態は、例えば、１以上の具体的細部を省略して、或いは、他の方法、構成要素または材料等を通じて提供される。
【０００９】
他の場合、公知の構造、材料または操作は、実施形態の多様な局面の膨大な記載を避けるために、図示または説明されない。
【００１０】
このため、ここでは利便のためだけに参照され、権利範囲または実施形態の範囲を画定するものではない。
【００１１】
図において、参照番号１０は、関節ロボット手首を示す。当業者に知られているように、このタイプのロボット手首は、ロボット構成要素に設置され、工具または他の操作装置を備え、手首自体の表面に直接接続されたケーブルおよび／またはチューブを介して供給または制御されるものである。これらのケーブルおよび／またはチューブは、線状に図示され、符号Ｃで示されている。それらは、ロボット手首の「ハーネス」と呼ばれるものを画定し、ロボット手首は、一度ケーブルおよび／またはチューブがその上に配設されると、「ハーネス付」であると認められる。これらの局面は、それら自体が従来通りであるため、ここでは詳細に議論せず、本考案の手首を説明するために必要な範囲のみ説明する。
【００１２】
手首１０は、第１の端部１２’および第２の端部３２を有する第１の本体１２を含む。第１の端部１２’は、第１の軸ＩＶの周りに回動可能なロボット構成要素（不図示）に設置されるべきものである。
【００１３】
手首１０は、さらに、第１の端部４２および第２の端部２４を有する第２の本体１４を含む。第１の端部４２は、本体１２の端部３２に、第１の軸ＩＶに対して傾斜した第２の軸Ｖの周りに回動可能に配設される。
【００１４】
さらに、ロボット手首１０は、第１の端部および１６”で示す第２の端部を有する第３の本体１６を含む。図示するように、好ましくは、第３の本体１６は、手首に接続した工具のケーブルおよび／またはチューブが横断できる環状の本体であり、その端部１６”は、その上に前記工具の接続に適した座が形成された表面を有する。
【００１５】
本体１６の第１の端部は、本体１４の第２の端部２４に、第２の軸Ｖに対して傾斜した第３の軸ＶＩの周りに回動可能に配設されている。軸ＩＶおよびＶＩは、第２の軸Ｖに対して略９０度の角度を形成する（換言すると、軸ＩＶおよびＶＩの両方は、軸Ｖに実質的に直交する）。図示するように、ロボット手首の所定の空間姿勢において、これらの軸は、実質的に互いに一致する。特に、図示した配置は、手首の図示した配置に対する軸ＩＶの周りの回転の結果によってのみ変位させられる手首の全ての姿勢において維持される。
【００１６】
本明細書において、２つの軸または直線の間の直交する状態という場合、これは、線または軸が互いに交差し、且つ、互いに直角である場合と、線または軸が互いに交差しないが、それらに平行な共通の平面への射影が互いに略９０度の角度を形成する場合との両方を指すことを注記する。
【００１７】
さらに詳しくは、第１の本体１２は、そのベースに、第２の本体１４および第３の本体１６に面する第１の開口２０を有する実質的にエルボ型の部分１８を含む。手首を設置した状態で、開口２０は、芯が実質的に軸ＩＶに一致する。さらに、エルボ型の部分は、第１の本体１２の前記第２の端部に相当し、開口２０の軸に対して実質的に横に並んで且つ間隔を空けて配置されたオフセット部２２を保持する。このオフセット部には、第２の本体１４が第２の軸Ｖの周りに回転可能に配設されている。第２の本体は、さらに、第２の本体１４の前記第２の端部に相当し、第３の軸ＶＩと実質的に同心の第２の開口２６を有する片持ち梁部２４を有する。ロボットに配設したハーネス付の状態で、第１の開口２０および第２の開口２６は、両方とも、第３の本体１６に接続した工具のケーブルおよび／またはチューブＣによって横断されている。図１で視認できるように、部分１８および２２により画定される全体構造によって、ケーブルおよび／またはチューブがロボット手首の横方向の全体寸法の中に保持されるように、ケーブルおよび／またはチューブの経路が形成されて、それらが手首自身の動作に干渉することを防止する。さらに、ロボットの配設されたハーネス付の状態において、ケーブルおよび／またはチューブＣは、それらの長さの一部が実施的に軸ＩＶに沿って、長さの他の部分が実質的に軸ＶＩに沿って延伸する。この状態は、ロボット手首の操作の間にケーブルに作用する捻りおよび曲げ応力を最小限に低減することを提供する。
【００１８】
ここに説明するロボットにおいて、第２の本体および第３の本体の回転の駆動手段は、手首自身の構造に直接配設されている。特に、駆動手段は、第１の本体１２のオフセット部２２により保持され、第２の本体１４の回転を駆動するのに適した第１のモータ２８を含む。駆動手段は、第２の本体１６により保持され、第３の本体１６の回転を駆動するのに適した第２のモータ３０をさらに含む。以下に詳細に説明するように、これらの駆動手段は、前記第１のモータ２８の出力軸の回転を前記第２の本体に伝達する第１のギア手段と、第２のモータ３０の出力軸の回転を第３の本体１６に伝達する第２のギア手段とをさらに含む。
【００１９】
ここに説明するロボット手首において、第１のモータ２８は、第１の本体１２のオフセット部２２に配設され、その出力軸が第１の軸ＩＶに平行でも直角でもなく、逆に、第１のもモータの出力軸が、０°から９０°の間の両境界値を含まない角度だけ、第１の軸ＩＶに対して傾斜するように、配向されている。典型的には、第１のモータ２８は、その径方向および軸方向の寸法の大部分がエルボ型のオフセット部２２を含めた部分１８の径方向および軸方向の全体の寸法の中に収まるように、第１の軸ＩＶに対して配置される。図示した例では、モータ２８は、上述の全体の寸法の中に完全に収まっている。
【００２０】
ここに説明するロボット手首において、第１の軸ＩＶおよび第２の軸Ｖは、実質的に１つの同一平面に含まれる。第１のモータ２８は、好ましくは第１の本体１２のオフセット部２２に、前記第１のモータ２８の出力軸が第１の軸ＩＶおよび第２の軸Ｖにより画定される平面に実質的に含まれるように配設されている（図３および４並びに図６および７）。さらに、第１のモータ２８は、その出力軸が第１の軸ＩＶに対して０°から９０°の間の境界値を除く角度で傾斜するように、オフセット部２２に配設される。より好ましくは、第１のモータ２８の出力軸は、第１の軸ＩＶに対して５°から３０°の間の角度だけ傾斜している。多様な実施形において、図示するように、オフセット部２２は、特に、上述の形態にモータ２８を受け入れるように配置されるが、他の実施形態では、オフセット部は、公知の形式であり、そのような形態にモータ２８を配設するための好ましい手段が設けられてもよい。
【００２１】
多様な実施形態において、図示するように（特に図４および７に示す）、モータ２８の出力軸は、シャフト３６によって保持されたかさ歯車３４に係合するかさ歯車３２を保持する。シャフト３６は、シャフト３６に対して同軸の減速手段４０を介して第２の軸Ｖの周りに回転可能に、オフセット部２２に配設される。特に、減速手段４０は、オフセット部２２の開口２２’のエッジに、スリーブ４３によって固定される。減速手段４０自体に、第２の本体１４が固定されている。減速手段４０は、シャフト３６を第２の本体に回転接続するのに適する。
【００２２】
特に図３および６を参照すると、第２のモータ３０は、第２の本体１４の片持ち梁部２４に、それ自身の出力軸が実質的に第３の軸ＶＩと平行に配設されている。さらに、片持ち梁部２４は、第２のモータ３０の出力軸が第３の軸ＶＩに対して離れて、第２の軸Ｖに対して９０°から２７０°の間の、好ましくは９０°から１８０°の間の角度で延伸する方向に沿うような空間位置になるように、第２のモータ３０を受け入れるのに適する。第２のモータを上記配置に固定する手段は、この目的に適する公知の如何なる形式のものであってもよい。
【００２３】
図１から４の実施形態において、片持ち梁部２４は、第２のモータ３０の出力軸が第３の軸ＶＩに対して離れて、第２の軸Ｖに対して９０°またはそれより僅かに大きな角度で延伸する方向に沿うような空間位置になるように、第２のモータ３０を受け入れるのに適する。図５から７に示す実施形態において、片持ち梁部２４は、第２のモータ３０の出力軸が第３の軸ＶＩに対して離れて、第２の軸Ｖに対して約１８０°の角度で延伸する方向に沿うような空間位置になるように、第２のモータ３０を受け入れるのに適する。
【００２４】
上述の実施形態の両方において、モータ３０の出力軸は、歯付リム４４に係合するピニオン４２に接続されている。歯付リム４４は、片持ち梁部２４に第３の軸ＶＩの周りに回転可能に配設され、第３の本体１６に回転接続されている。多様な実施形態において、それらが図示されているように、ロボット手首が「ハーネス付」の状態において、歯付リム４４は、ケーブルおよび／またはチューブＣによって横断されている。多様な実施形態において、図示されたもののように、モータ３０は、減速手段４６を介して片持ち梁部２４に取り付けられる。減速手段４６は、ピニオン２４を備えるモータ３０の出力軸に回転接続されている。
【００２５】
上記観点から、第２の本体および第３の本体への、それぞれ、軸Ｖおよび軸ＶＩの周りの回転としての運動の伝達は、以下に説明するように達成される。
【００２６】
第１のモータ２８を駆動するとき、歯車３２は、シャフト３６に保持された歯車３４に係合することで、シャフト３６の回転を駆動する。シャフト３６は、トルクの増幅と、最終的に第２の本体１４への回転を伝達とを行う減速手段４３に運動を伝達する。
【００２７】
第２のモータ３０を駆動するとき、トルクの増幅を行う減速手段４６は、歯車４４に係合することにより、最終的に第３の本体１６の回転を駆動するピニオン４２に運動を伝達する。
【００２８】
最後に、上述のモータ２８および３０、並びに減速手段４６および４３は、それらがロボットの分野で従来使用されている如何なる種類のものでもよいため、ここでは詳細に説明しないことを注記する。同様に、図示した構造の詳細のいくつかは、説明の無用な複雑化を避けるために説明されないが、とにかく、それらは当業者には自明である。
【００２９】
当然に、本考案の原則は同じまま、構造および実施形態の詳細は、純粋に非限定的例示の方法として説明したものに対して、添付の実用新案登録請求の範囲に記載した本考案の範囲から逸脱することなく、広く変形してもよい。
【図１】
0003203245.tif 000003
【図２】
0003203245.tif 000004
【図３】
0003203245.tif 000005
【図４】
0003203245.tif 000006
【図５】
0003203245.tif 000007
【図６】
0003203245.tif 000008
【図７】
0003203245.tif 000009