(57)【要約】  本発明は、旋回軸を有するジョイント（１２、１２ａ）と、前記ジョイントに配設されたリンクと、前記旋回軸周りに前記リンクを旋回するためのモータ（２２、２２ａ）とを備えるロボットフィンガーまたはロボットアームのためのモータ駆動式ジョイント・リンク・ユニット（１０、１０ａ）に関する。本発明は、ジョイントが第１ジョイント部と、前記第１ジョイント部（２０、２ａ）に伝動装置を介して運動連結された、旋回軸周りに旋回可能の第２ジョイント部とを有し、第１ジョイント部に伝動装置を駆動するモータが旋回軸に対して横方向に配設されており、かつリンクが取付状態でモータが収容されている少なくとも片側で開いた中空体として形成されていることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ジョイント部（１４、１４ａ）および前記第１ジョイント部（１４、１４ａ）に伝動装置（１６、１６ａ）を介して運動連結された、旋回軸（１８、１８ａ）周りに旋回可能の第２ジョイント部（２０、１０ａ）を有するジョイント（１２、１２ａ）と、
前記ジョイント（１２／１２ａ）に配設された少なくとも片側で開いた中空体（２４、２５、２４ａ、２４ｂ）として形成されたリンク（２４、２５）と、
伝動装置（１６、１６ａ）を駆動しかつ旋回軸（１８）周りに前記リンク（２４、２５）（２４、２５）を旋回するためのモータ（２２、２２ａ）とを備えるロボットフィンガーまたはロボットアームのためのモータ駆動式ジョイント・リンク・ユニット（１０、１０ａ）において、モータ（２２、２２ａ）が中空体（２４、２５；２４ａ、２４ｂ）の内部に収容可能であるように前記リンク（２４、２５；２４ａ、２４ｂ）が中空に形成されているユニットであって、
前記リンク（２４、２５；２４ａ、２４ｂ）が少なくとも広範囲に同一に形成された前面を有し、かつ中空体が自由前面と共にフランジ部に載せることができるように、第１ジョイント部（２０、２０ａ）が旋回軸（１８、１８ａ）から離間する側に中空体（２４、２４ａ）を配設するためのジョイント（１２、１２ａ）に取り付けたモータ（２２、２２ａ）で前記モータ（２２、２２ａ）から半径方向に突出するフランジ部（２８、２８ａ）を有し、中空体（２４、２４ａ）または前記中空体（２４、２４ａ）に相当する別の中空体が選択的にその前面の１つと共に第２ジョイント部（２０、２０ａ）のフランジ部（２８、２８ａ）に載せることができるように、第２ジョイント部（２０、２０ａ）のフランジ部（２８、２８ａ）の形成が第１ジョイント部（１４、１４ａ）のフランジ部（２８、２８ａ）の形成に少なくとも相当することを特徴とするユニット。
【請求項２】
前記ジョイント部（１４、２０）の両方のフランジ部（２８）が中空体の前面に当接するための中央縦軸と垂直に延伸するそれぞれ１つの当接面（２９）を有することを特徴とする請求項１記載のユニット（１０）。
【請求項３】
前記ジョイント部（１４、２０）の内の少なくとも１つの当接面（２９）が半径方向に突出するジョイント部側の領域（３１）を制限することを特徴とする請求項２記載のユニット（１０）。
【請求項４】
突出するジョイント部側の領域（３１）が筒形および特に円筒形に形成されていることを特徴とする請求項３記載のユニット（１０）。
【請求項５】
前記旋回軸（１８）と前記第１ジョイント部（２０）の当接面の距離（ｘ）が前記旋回軸（１８）と前記第２ジョイント部（１４）の当接面の距離（ｙ）と等しいことを特徴とする請求項２、３又は４に記載のユニット（１０）。
【請求項６】
前記中空体（２４、２５）がその全長にわたって少なくとも広範囲に一定の断面を有する中空成形体として形成されていることを特徴とする請求項１〜５の少なくとも１項に記載のユニット（１０）。
【請求項７】
フランジ部が半径方向に中空体と同一平面上で閉鎖することを特徴とする請求項１〜６の少なくとも１項に記載のユニット（１０）。
【請求項８】
前記中空体（２４、２５）の中で電気接続手段がモータ（２２）の電気的供給および／または駆動のために導入されていることを特徴とする請求項１〜７の少なくとも１項に記載のユニット（１０）。
【請求項９】
前記中空体（２４、２５）が縦方向に延伸する前記中空体（２４、２５）のための連結棒収容部（３４）を前記ジョイント部（１４、２０）に対して付勢する連結棒（３２）を有することを特徴とする請求項１〜８の少なくとも１項に記載のユニット（１０）。
【請求項１０】
前記連結棒収容部（３４）が前記中空体（２４、２５）の全長にわたって延伸し、取付状態で前記連結棒（３２）が一方で前記第１ジョイント部（１４）を前記ジョイント（１２）に対向する前記中空体（２４、２５）の前面に対して、かつ他方では別の部材、特に上記請求項の少なくとも１項に記載の別のジョイント・リンク・ユニットのジョイント部を前記中空体（２４、２５）の他方の前面に対して付勢することを特徴とする請求項９記載のユニット（１０）。
【請求項１１】
前記連結棒（３２）の自由端が前記第１ジョイント部（１４）に又は別の部材に係留されており、かつ前記別の部材または前記ジョイント部（１４）に設けられた締付手段（４２）を介して縦方向に予緊張可能であることを特徴とする請求項１０記載のユニット（１０）。
【請求項１２】
前記締付手段（４２）が別の部材または前記ジョイント部（１４）に前記連結棒（３２）の縦軸に対して横方向に延伸する回転軸周りに回転可能に配設された締付要素（４２）を含み、前記締付要素（４２）の回転時に前記連結棒（３２）が締付要素側のガイド傾斜部を介して縦方向に締め付けられるように、前記締付要素が前記連結棒（３２）に設けられた締付ヘッド（３６）を背面把持することを特徴とする請求項１１記載のユニット（１０）。
【請求項１３】
前記中空体（２４、２４ａ）が前記中空体の自由端の領域の前記中空体の側面にネジ（５０）もしくは前記中空体（２４、２４ａ）の中央縦軸周りに回転可能に配設されたユニオンナットを設けており、かつ中空体が各ユニオンナット（５２）の回転によって付属のフランジ部（２８）に前記フランジ部（２８）に対する締め付けによって配設可能であるように、ジョイント部がフランジ部（２８）の領域で各フランジ部（２８）の中央縦軸周りに回転可能に配置されたユニオンナット（５２）もしくは中空体側のユニオンナットのためのネジが設けられていることを特徴とする請求項１〜１２の少なくとも１項に記載のユニット（１０）。
【請求項１４】
前記ユニオンナット（５２）がフランジ部側のストッパー（５４）の間に軸線方向に捕捉して配設されていることを特徴とする請求項１３記載のユニット（１０）。
【請求項１５】
それぞれ２つのジョイント（１４）の間に１つのリンク（２４、２５）が配設されている請求項１〜１４の少なくとも１項に記載の複数のジョイント・リンク・ユニット（１０）を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回軸を有するジョイントと、前記ジョイントに配設されたリンクと、前記旋回軸周りに前記リンクを旋回するためのモータとを備えるロボットフィンガーまたはロボットアームのためのモータ駆動式ジョイント・リンク・ユニットに関する。複数の順々に配設されたこの種のジョイント・リンク・ユニットのシステムは、たとえばロボットハンドおよび／またはロボットアームの単関節または多関節ロボットフィンガーを形成する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願公開１６４５３７４Ａ１から、たとえばジョイントに配設されたリンクが駆動可能のアクチュエータを介して移動される３つのロボットフィンガーを備えるロボットハンドが知られている。
【０００３】
独国特許出願公開１０３４６２７２Ａ１から、２つのジョイント部の間に設けられた円筒形の中空体がジョイント部上で押し開けられ、かつ固定要素を用いて半径方向へジョイント部に固定されているロボットハンドのためのフィンガーユニットが知られている。その際に個々のフィンガーリンクの直径は作動体から出発してフィンガー基部領域を経てフィンガー先端領域へ向かって減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開１７０４９７０Ａ１
【特許文献２】欧州特許出願公開１６４５３７４Ａ１
【特許文献３】独国特許出願公開１０３４６２７２Ａ１
【特許文献４】米国特許出願公開２００４１９３３１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の基礎に置かれている課題は、特に外部の影響から保護され、コンパクトに構成され、かつ非常に柔軟かつ多面的に使用可能である高性能のジョイント・リンク・ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有するモータ駆動式ジョイント・リンク・ユニットによって解決される。このユニットは、前記ジョイントが第１ジョイント部と、前記第１ジョイント部に伝動装置を駆動するモータが旋回軸に対して横方向に配設可能である前記第１ジョイント部と伝動装置を介して運動連結された、旋回軸周りに旋回可能の第２ジョイント部とを有し、かつリンクが取付状態でモータが収容可能である少なくとも片側で開いた中空体として形成されていることを考慮する。中空体として形成されたリンク内へのモータの収容の可能性によって、前記モータは一方で付加的な取付スペースを要求せず、かつ他方では外部の影響から保護して収容されている。モータ軸は、その際に中空体縦軸と平行に延伸し、もしくは中空体縦軸の領域にある。このモータ軸は、好ましくはジョイントの領域で終了し、かつそこでジョイント部が旋回軸周りに互いに運動されるジョイント伝動装置を駆動する。ジョイント伝動装置として、特にＤＥ１０２００５０４２７１６に記載されているような伝動装置を使用することができる。
【０００７】
第１ジョイント部に中空体を配設するために、第１ジョイント部は旋回軸から離間する側に半径方向にモータから突出するフランジ部を有する。中空体は、好ましくは対応する前面と共に前記フランジ部に載せることができる。良好な密閉作用を達成するために、前記中空体と前記フランジ部との間に密閉要素、たとえばシールリングが配設されることを考慮することができる。このようなフランジ部を設けることによって、好ましくは第１ジョイント部に中空体の密閉した配設を実現することができ、その結果、中空体の中に粉塵または水分が侵入できない。フランジ部に配設されたモータのモータ軸は、好ましくはフランジ部を把持し、かつ伝動装置の入力軸と回転連結されている。モータ軸の軸は、好ましくは中空体の中央縦軸にあり、またはそれと平行に延伸する。
【０００８】
さらに本発明に従って、第２ジョイント部が旋回軸から離間する側に別の部材を配設するためのフランジ部を有することが有利である。
【０００９】
この別の部材は、特に基体たとえばハンド基体とすることができる。中空体として形成されたリンクを含むジョイントは、この場合、第２ジョイント部のフランジ部を介して前記基体に固定することができる。さらに、別の部材が端体として、たとえばロボットフィンガーの指頭として形成されることも考えられる。別の部材は中空体に相当する別の中空体として形成してもよい。ジョイントはその場合２つのリンクもしくは前記リンクを形成する中空体の間に配設されている。さらに、別の部材が第１または第２ジョイント部に相当する別のジョイントの別のジョイント部であることが考えられる。従って、この場合、２つのジョイントは直接互いに隣接して配設されている。
【００１０】
第１ジョイント部のフランジ部の形成は、好ましくは少なくとも広範囲に第２ジョイント部のフランジ部の形成に相当する。それによってジョイント部への様々な可能な部材の配設時に非常に高い柔軟性が可能になる。
【００１１】
さらに、両方のジョイント部のフランジ部が中空体の前面に当接するための中央縦軸と垂直に延伸するそれぞれ１つの当接面を有することを考慮することができる。この種の当接面は各中空体に対する所定のストッパーを形成する。
【００１２】
特に、第２ジョイント部に設けられた当接面が半径方向に突出するジョイント部側の領域を制限することが考えられる。それによって各ジョイント部で中空体の芯合せした配置を達成することができる。突出するジョイント部側の領域は、その際に筒形および特に円筒形に形成することができる。
【００１３】
本発明のもう１つの態様は、旋回軸と第１ジョイント部の当接面の距離が旋回軸と第２ジョイント部の当接面の距離と等しいことを考慮する。このような対称的な構造によって個々の部材を簡単な方法で互いに組み合わせることができ、それぞれ旋回軸と所定の距離を維持することができる。
【００１４】
特に、ジョイントから離間する中空体の側が少なくとも広範囲にジョイントに対向する中空体の側と同一に形成されている場合に有利である。それによって１つの中空体に、たとえば２つの同一のジョイントを配設することができる。その限りにおいて、それによってジョイントに中空体を配設する際に増大した構成自由度も生じる。
【００１５】
このようなものとしての中空体は、好ましくは中空成形体として形成されている。この中空成形体はその際に少なくとも広範囲に円筒形に形成することができる。フランジ部は半径方向に中空体と同一平面上で閉鎖することができる。それによってジョイントとリンクとの間に中断しない移行領域が生じる。
【００１６】
モータの電気的供給および／または駆動のために、好ましくは中空体の中に電気接続手段が配設されている。この電気接続手段が中空体の内部、特にジョイントの内部でも延伸することによって前記手段は外部の影響から保護されて配設されている。
【００１７】
中空体は本発明のもう１つの態様に従って縦方向に延伸する中空体のための連結棒収容部をジョイント部に対して付勢する連結棒を有することができる。従って、中空体はこの種の連結棒によって簡単かつそれにもかかわらず好適な方法で対応するジョイント部に配設することができる。
【００１８】
連結棒収容部は、その際に好ましくは中空体の全長にわたって延伸し、連結棒は取付状態で一方で第１ジョイント部をジョイントに対向する中空体の前面に対して、かつ他方では別の部材を中空体の他方の前面に対して付勢する。この種の配列は、連結棒が一方で連結棒収容部の中に保護されて配設されている長所を有する。他方では、中空体に固定手段が好ましくは一方で第１ジョイント部にかつ他方では別の部材に係合するので、連結棒のための前記固定手段は設ける必要がない。
【００１９】
その際に連結棒の自由端が第１ジョイント部または別の部材に固定して係留されており、かつ別の部材または第１ジョイント部に設けられた締付手段を介して縦方向に予緊張可能である場合に有利である。締付手段として、たとえば連結棒に設けられた付属の固定ナットを備えたネジ部を使用することができる。
【００２０】
もちろん締付手段が別の部材またはジョイント部に連結棒の縦軸に対して横方向に延伸する回転軸周りに回転可能に配設された締付要素を含み、前記締付要素の回転時に連結棒が締付要素側のガイド傾斜部を介して縦方向に締め付けられるように、前記締付要素が連結棒に設けられた締付ヘッドを背面把持する場合に有利である。この種の配置は、縦方向にそのために非常に少ない取付スペースのみを提供する必要がある長所を有する。さらに、締付要素は連結棒の縦方向に対して横方向に延伸するので、前記締付要素は好適に近接して配設することができる。このようなものとしての締付要素は、その際に好ましくは対応して家具製造から知られている締付手段から形成することができる（ＧＢ２２７７９７３Ａ；ＤＥ９４２１９１２Ｕ１参照）。
【００２１】
さらに、中空体が前記中空体の自由端の領域の前記中空体の側面にネジもしくは前記中空体の中央縦軸周りに回転可能に配設されたユニオンナットを設けており、かつ中空体が各ユニオンナットの回転によって付属のフランジ部にフランジ部に対する締め付けによって配設可能であるように、ジョイント部がフランジ部の領域で各フランジ部の中央縦軸周りに回転可能に配置されたユニオンナットもしくは中空体側のためのネジが設けられていることが考えられる。それによって単に１つの要素すなわちユニオンナットの操作によってジョイントに中空要素の機能安全な配設を提供することができる。その際にユニオンナットは特に互いに軸線方向に離間したストッパーの間に軸線方向に捕捉して配設することができる。
【００２２】
冒頭に挙げた課題は、複数の本発明に係るジョイント・リンク・ユニットを有するシステムによっても解決され、それぞれ２つのジョイントの間に１つのリンクもしくは中空体が配設され、および／または２つのジョイントが直接並設されている。このようなシステムは、モジュール方式で形成することができ、かつ個々の構成要素すなわちジョイントおよびリンクは広範囲に任意の順序で、設定された把持課題に応じて配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】取り外した状態における本発明に係る第１ジョイント・リンク・ユニットである。
【図２】図１記載の２つの本発明に係るジョイント・リンク・ユニットと、もう１つのリンクとを含むシステムである。
【図３】図１記載の２つのジョイント・リンク・ユニットである。
【図４】本発明に係るジョイント・リンク・ユニットの第２実施形態を含むシステムである。
【図５】図４記載のシステムの側面図の一部分図である。
【図６】本発明に係るジョイント・リンク・ユニットの第３実施形態を含むシステムである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のその他の詳細および有利な態様は図面に表した本発明の実施形態がより詳しく記載かつ説明されている以下の明細書から読み取ることができる。
【００２５】
図１にジョイント・リンク・ユニット１０が示されている。ユニット１０は、第１ジョイント部１４と、該第１ジョイント部１４に伝動装置１６を介して連結された、旋回軸１８回りに旋回可能の第２ジョイント部２０とを含むジョイント１２を含む。第１ジョイント部１４に旋回軸１８と垂直に配設されたモータ２２が取り付けられている。モータ２２は、その際に回転するモータ２２により両方のジョイント部１４、２０が旋回軸１８周りに互いに向かってまたは互いに離れて旋回されるように伝動装置１６と連結されている。
【００２６】
ユニット１０は、さらに中空成形体状の中空体２４として形成されたリンクを含む。中空体２４はその中心領域に中空体２４の縦方向に中空体２４を通して延伸する中空空間２６を有する。中空体２４と共にジョイント１２を取り付けるために、中空体２４はその縦方向に、モータ２２が中空空間２６の中に収容されるようにジョイント部１４に取り付けられる。
【００２７】
そのために、ジョイント部１４は、取付状態で中空体２４の前面、特にシールリングの中間連結下に完全に密閉して当接する、モータ２２を半径方向に突出する、ジョイント部の中央縦軸と垂直に延伸する当接面２９を備えるフランジ部２８を設けている。
【００２８】
第２ジョイント部２０も旋回軸１８から離間する側にもう１つの部材を配設するために設けられている当接面２９を備えるフランジ部３０を有する。別の部材として、特に図２に示しているように、中空体２４に相当するもう１つの中空体２５が考慮される。他方では、別の部材として、図３に示したように、第２ジョイント１４のジョイント部２０を考慮することができる。たとえば基体は端体のような別の部材も同様に使用することができる。
【００２９】
特に図１から明らかなように、旋回軸１８と第１ジョイント部２０の当接面２８の距離ｘは旋回軸１８と第２ジョイント部１４の当接面２９の距離ｙと等しい。特にジョイント部２０に、当接面２９を軸線方向に突出するジョイント部側の円筒形の領域３１が設けられている。
【００３０】
ジョイント部１４に中空体２４を固定するために、図１に４つの連結棒３２が示されている。中空体２４は合計４つのその中央縦軸と平行に延伸する完全に中空体２４の中に設けられた連結棒収容部３４を有する。連結棒３２は取付状態で、連結棒３２に設けられた締付ヘッド３６がジョイント部１４に設けられた締付収容部３８に係合するように連結棒収容部３４を把持する。締付ヘッド３６は取付状態で連結棒３２の縦軸に対して横方向に延伸する回転軸４０回りに回転可能に配設された締付要素４２と共働する。締付要素４２はその側面に、付属の軸４０周りの締付要素４２の回転時に締付ヘッド３６が軸線方向に締付収容部３８の中に引き込まれかつ固定されるように、ガイド傾斜部を備える締付ヘッド３６を背面把持する締付ヘッド収容部を有する。締付要素４２の回転のために前記締付要素は、ねじ回しのためのスロットも有する。
【００３１】
締付ヘッド３６から離間する連結棒３２の自由端は、ジョイント１２から離間する中空体２４の前面に対して作用するかまたはジョイント１２から離間する中空体２４の側に配設された部材に係留することができる。この種の部材は、上述のように、特にもう１つの、ジョイント１２に対応して構成されたジョイント１２とすることができる。
【００３２】
モータ２２の電流供給および駆動のために、中空空間２６の中に図示しない電気ケーブルを配設することができる。さらにジョイント１２の内部に、特にもう１つのジョイントのモータに電流を供給するためにジョイント部１４から他方のジョイント部２０へ導通するリード線を設けることができる。
【００３３】
図２に、図１に記載の２つのユニット１０が示されており、両方のジョイント１２もしくはそれらの各モータ２２に無いジョイント部２０が中空体２４に相当する中空体２５を介して互いに連結されている。中空体２５に両方のジョイント１２を固定するために特に連結棒３２が使用され、これは図１により詳しく記載されている。中空体２４の互いに離間する自由端に、本発明により別の部材、たとえば別のジョイント１２を配設することができる。
【００３４】
他方、図３に示しているように、２つのジョイント１２もしくはモータ２２をもたない各ジョイント部２２が中空体２５の中間連結なしに直接並設されることを考慮することができる。
【００３５】
図２および３から明らかになるように、中空体２４、２５の中央縦軸は１つの線に沿ってジョイント１２の１８０°位置に配設されている。
【００３６】
全フランジ部２０、２８が互いに対応して形成されており、その結果、ジョイント１２および付属の中空体２４、２５の配設の広範囲な任意の組合せを実施できることが特に有利である。全体として特にロボットフィンガーまたはロボットアームのために非常に柔軟かつ適合能力のあるモジュールシステムが生じる。
【００３７】
図４および５に示した本発明の第２実施形態は、軸１８周りに旋回可能の２つのジョイント部１４および２０を有するジョイント・リンク・ユニットを示す。図１ないし３に相当する部材の実施形態は対応する参照符号で表示されている。モータ２２が中空体２４の内部に、しかも中空体２４の内壁と離間して中空体２４の中に配設されていることも明らかに識別される。ジョイント部２０のフランジ部２８に、ジョイント部１４のフランジ部２８に取り付けられた中空体２４よりも軸線方向に短く形成された中空体２４ａが配設されている。中空体２４ａは、そのフランジ部２８から離間する前面と共にリンク１２ａのジョイント部２０ａのフランジ部２８に配設されている。このリンク１２ａのジョイント部１４ａに中空体２４ｂが固定されたフランジ部２４ａが設けられている。リンク１２ａを旋回するための駆動装置としてジョイント１２ａのジョイント部１４ａに連結されているモータ２２ａが設けられている。その際、モータ２２ａは、中空体２４ｂの内部に配設されず、旋回軸１８ａの方向に配設されている。
【００３８】
図４および５から明らかなように、フランジ部２８および２８ｂは中空成形体２４、２４ａおよび２４ｂの外部輪郭と同一平面上で閉鎖する。
【００３９】
図６に示した本発明に係るシステムは、中空体２４および２４ａが外部表面の領域のその自由前面に取り囲むネジ５０を設けていることによって、図１〜３および図４、５記載のシステムから区別される。フランジ部２８および２８ａにネジ５０と共働するユニオンナット５２が取り付けられている。ユニオンナット５２は、その際に半径方向に延伸するフランジ部側のストッパー５４の間で軸線方向に捕捉されて配設されている。従って、対応する方向へのユニオンナット５２の回転によってそれぞれ付属の中空体２４、２５は前記中空体に対向するフランジ部２８の前面に対して固定されている。フランジ部２８上に回転可能に配設されたユニオンナット５２によって、中空体２４および２４ａは簡単な方法でジョイント１２に取り付けることができる。
【図１】
2010507493.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2010507493.tif 000008
2010507493.tif 000009
2010507493.tif 000010
2010507493.tif 000011