(57)【要約】  本発明は、第１アセンブリ（４、５）と第２アセンブリ（３、６）を有し、第１アセンブリ（４、５）に対して第２アセンブリ（３、６）を移動可能にする軸受装置（２４、２５、５２、５３）が第１アセンブリ（４、５）に設けられたロボット１に関する。軸受装置（２４、２５、５２、５３）は第１締結要素（２６、２７、５４、５５）を備え、第２アセンブリ（３、６）は第２締結要素（３０、３１、６０、６１）を備え、第１締結要素（２６、２７、５４、５５）と第２締結要素（３０、３１、６０、６１）は互いに接続され、第１締結要素（２６、２７、５４、５５）と第２締結要素（３０、３１、６０、６１）は少なくとも一部が相補的になるように設計される。本発明はさらに、ロボット（１）の２つのアセンブリ（２、３、４、５、６）、特に２つのロボットアームの取付方法に関する。【選択図】図２
2022502270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アセンブリ（４、５）と、
第２アセンブリ（３、６）と、を有し、
前記第２アセンブリ（３、６）を前記第１アセンブリ（４、５）に対して移動可能にする軸受装置（２４、２５、５２、５３）が前記第１アセンブリ（４、５）に設けられたロボット（１）であって、
前記軸受装置（２４、２５、５２、５３）は第１締結要素（２６、２７、５４、５５）を備え、
前記第２アセンブリ（３、６）は第２締結要素（３０、３１、６０、６１）を備え、
前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）と前記第２締結要素（３０、３１、６０、６１）は互いに接続され、前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）と前記第２締結要素（３０、３１、６０、６１）は少なくとも一部が相補的になるよう構成されることを特徴とするロボット。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットであって、前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）及び前記第２締結要素（３０、３１、６０、６１）は互いに挿入可能であることを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のロボットであって、前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）又は前記第２締結要素（３０、３１、６０、６１）はレセプタクル（３２、３３、６２、６３）を形成し、前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）及び第２締結要素（３０、３１、６０、６１）の他方は凸部（２８、２９、５６、５７）を形成し、締結の際、前記凸部（２８、２９、５６、５７）は挿入方向（Ｅ）に前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）に挿入可能であることを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットであって、前記凸部（２８、２９、５６、５７）に対して前記挿入方向（Ｅ）にプレテンションを加えることが可能なプレテンション要素（４１）が設けられることを特徴とするロボット。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のロボットであって、前記レセプタクル（３２、３３）はガイドであり、前記凸部（２８、２９）はレールであることを特徴とするロボット。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のロボットであって、前記凸部（５６、５７）は少なくとも一部が目盛り環状になるように形成され、前記レセプタクル（６２、６３）は少なくとも一部が円弧状であることを特徴とするロボット。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のロボットであって、前記凸部（２８、２９）は前記挿入方向（Ｅ）に円錐状となるように形成されることを特徴とするロボット。
【請求項８】
上記請求項のいずれか一項に記載のロボットであって、前記第１アセンブリ（４、５）は第１ロボットアームであり、前記第２アセンブリ（３、６）は第２ロボットアームであり、前記第２ロボットアームは、軸方向（Ａ）に延出する旋回軸周りに旋回可能に前記第１ロボットアームに接続されることを特徴とするロボット。
【請求項９】
請求項８に記載のロボットであって、前記締結要素は、前記軸方向（Ａ）に対し略直角に互いに挿入可能なことを特徴とするロボット。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載のロボットであって、前記軸受装置（２４、２５）は、旋回軸周りに回転可能となるように前記第１ロボットアーム（５）に取り付けられる少なくとも１本のシャフト（３４、３５）を備え、前記第１締結要素（２６、２７）は前記シャフト（３４、３５）に締結される、又は、前記シャフト（３４、３５）と一体的に構成され、前記第２締結要素（３０、３１）は前記第２ロボットアーム（６）に設けられることを特徴とするロボット。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のロボットであって、前記第１ロボットアーム（５）は一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部（２２、２３）を有して構成され、前記第２ロボットアーム（６）は前記顎部（２２、２３）の間に取り付けられ、回転可能に取り付けられたシャフト（３４、３５）は両顎部（２２、２３）において同軸に設けられることを特徴とするロボット。
【請求項１２】
請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のロボットであって、前記第２ロボットアーム（３）は一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部（５８、５９）を有して形成され、前記第１ロボットアーム（４）は前記顎部（５８、５９）の間に取り付けられ、前記第１ロボットアーム（４）に配置された少なくとも１本のシャフト（６４、６５）の各端部は前記第１ロボットアーム（４）の両外側において同軸に設けられることを特徴とするロボット。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載のロボットであって、前記少なくとも１本のシャフト（３４、３５）は中空シャフトとして構成され、少なくとも１本のケーブル及び／又は少なくとも１本の締付ねじ（４６、４７）が前記中空シャフトの内部を貫通することを特徴とするロボット。
【請求項１４】
ロボット（１）の２つのアセンブリ（２、３、４、５、６）、特に２つのロボットアームの取付方法であって、
第１アセンブリ（４、５）に凸部（２８、２９、５６、５７）を設け、
第２アセンブリ（３、６）にレセプタクル（３２、３３、６２、６３）を設け、
前記凸部（２８、２９、５６、５７）は前記第１アセンブリに対し、又は、前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）は前記第２アセンブリに対し、旋回軸周りに回転可能であり、
前記凸部（２８、２９、５６、５７）を前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）に直線挿入方向（Ｅ）に挿入し、
前記凸部（２８、２９、５６、５７）を前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）内で締結することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記凸部（２８、２９、５６、５７）を前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）内で締結する際、前記挿入方向（Ｅ）にプレテンションすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１アセンブリと第２アセンブリを備えるロボットであって、第２アセンブリを第１アセンブリに対して移動させることができる軸受装置が第１アセンブリに設けられたロボットに関する。また、本発明は、ロボットの２つのアセンブリ、特に２つのロボットアーム、の取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
組み立て時又はメンテナンス作業の一部として各ロボットのアセンブリを接続する際、軸受を組み立て時に挿入して設置しなければならないことが多い。このことは、互いに正確に位置決めされなければならない多くの個々の部品を伴う複雑な組立工程につながる。あるいは、２つのアセンブリの一方に軸受をしっかりと組み込んでもよい。しかしながら、これにはアセンブリを非常に正確に相対的に位置決めしなければならず、特に、各種アセンブリの回転軸を互いに正確に位置合わせする必要がある。その結果、難しい組立工程が同様に生じる。
【０００３】
隣接するアセンブリの接続部材に締結された回転可能なディスクを有するサーボドライバを備える人型ロボット用のアームが、ＣＮ２０７７１０８２２Ｕで知られている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、ロボットの簡易化された組立工程を可能にしつつも、互いに相対移動可能なアセンブリの位置合わせにおいて高い精度を確保するという目的を有する。
【０００５】
本発明は、第１アセンブリと、第２アセンブリとを有し、第２アセンブリを第１アセンブリに対して移動可能にする軸受装置が第１アセンブリに設けられたロボットを提供し、本発明によれば、軸受装置は第１締結要素を備え、第２アセンブリは第２締結要素を備え、第１及び第２締結要素は、特に取り外し可能に、互いに接続され、第１及び第２締結要素は一部が相補的になるように設計される。これにより、第１及び第２アセンブリは迅速かつ容易に互いに取り付け可能となる。各アセンブリは組立済みの構成要素として提供され、締結要素を用いて容易かつ迅速に接合されアセンブリ全体を形成してもよい。少なくとも一部が相補的な締結要素による締結により、遊びがない剛性の軸受装置をアセンブリの相対動作可能に実現することができ、さらにはアセンブリを互いに正確に位置合わせできる。
【０００６】
特に軸受装置が第１アセンブリにすでに設置されていることから、２つのアセンブリの組立工程の際、追加部品はほとんどあるいは全く導入される必要がない。さらに、締結要素は一部が相補的であるため、２つのアセンブリ又は個々の締結要素をそれぞれ互いに複雑に位置合わせする手間を省くことができる。というのは、相補的な形状により締結要素の相対位置が互いに規定されるからである。また、これにより、特に軸受装置が特定の軸を中心とする旋回軸受装置である場合、締結要素しいてはアセンブリはセルフセンタリングが可能となる。
【０００７】
軸受装置は、第１締結要素が第１アセンブリに回転可能に取り付けられるように構成されると有利である。この回転可能な軸受装置は、第１アセンブリに対し第２アセンブリを制御して回転させることができるように、特に駆動部が設けられてもよい。そのために、センサが軸受装置に設けられ、特にアセンブリの相対回転に関し、制御部にフィードバック信号を供給してもよい。
【０００８】
一実施形態において、第１及び第２締結要素は互いに挿入されてもよい。特に、相補面が互いに接触するまで締結要素が互いに挿入されてもよい。例えば、所望の位置に挿入性を規制するストッパが設けられてもよい。
【０００９】
第１又は第２締結要素はレセプタクルである又はレセプタクルを形成し、第１及び第２締結要素の他方は凸部であり、締結用の凸部はレセプタクルに挿入方向に挿入されると有利である。それらの相補形状により、凸部及びレセプタクルは、遊びのない嵌合及び締結要素の正確な位置決めを可能にする。特に、第１締結要素はレセプタクルを形成し、第２締結要素は凸部を形成する。他の実施形態では、第２締結要素はレセプタクルを形成し、第１締結要素は凸部を形成する。凸部は、特に各アセンブリの側面又は内面を超えて突出し、他の実施形態では、凸部は凹状の領域に設けられてもよい。
【００１０】
ある実施形態では、凸部に対し挿入方向にプレテンションを加えることが可能なプレテンション要素が設けられる。プレテンション要素は、特に、凸部に対するプレテンションを伴って動作する、プレテンションプレート、プレテンションスリーブ、又はプレテンションブラケットである。プレテンションは例えば、弾性要素、ねじ、又はクリップによって構成されてもよい。特に、プレテンション要素はレセプタクルの相補形状を完全にし、レセプタクルとプレテンション要素が周方向に凸部に対し略相補的となる。プレテンション要素により、特に締結要素を正確に位置決めするとともに、互いに堅固に保持することが可能となる。
【００１１】
レセプタクルは、特にガイドであってもよく、凸部はレールであってもよい。相補形状は、挿入方向に沿った自由な位置決めが可能になるよう、例えば挿入方向に垂直な面にのみ存在してもよい。しかしながら、あるいは、挿入方向のガイドとレールの位置決めを一意的に規定するストッパ又は他の同様な相補形状が設けられてもよい。
【００１２】
一実施形態において、凸部は少なくとも一部が目盛り環状になるように形成され、レセプタクルは少なくとも一部が円弧状になるように形成される。そして、目盛り環状の凸部と円弧状の相補的なレセプタクルが互いに接触すると、これにより主に締結要素又はアセンブリ間の互いの並進的な位置決めがそれぞれ規定され、その際回転による微調整がなお可能であってもよい。しかしながら、あるいは、さらに回転位置を規定するストッパが設けられてもよい。ストッパは、特に円弧の周方向から外れるように延出する当接面によって、例えば、円弧に直接接する接線方向の面によって形成されてもよい。
【００１３】
一実施形態において、凸部は挿入方向に円錐状となるように形成されてもよい。これにより、対応するように構成された相補的なレセプタクルに凸部を容易に挿入することができ、それらが互いに完全に接触すると凸部がレセプタクルに堅固に嵌合される。また、レセプタクルにおける凸部の位置は予め正確に定められる。
【００１４】
一実施形態において、第１アセンブリは第１ロボットアームであり、第２アセンブリは第２ロボットアームであり、第２ロボットアームは、軸受の軸方向に延出する旋回軸周りに旋回可能に第１ロボットアームに接続される。あるいは、第１アセンブリ又は第２アセンブリはロボットのベース又はグリッパでもよく、第１及び第２アセンブリの他方はロボットアームでもよく、各アセンブリはそれぞれ相対的に回転又は旋回可能に互いに接続される。こうして本発明に係る取り外し可能な締結を、ロボットの全ての構成要素又はアセンブリそれぞれの間に用いることができ、このような用途はロボットの軸において有利である。
【００１５】
特に、締結要素は旋回軸に略直角に互いに挿入されてもよい。これにより、ロボットアームの省スペース化及び人間工学的な搭載性が実現される。
【００１６】
軸受装置は、旋回軸周りに回転可能となるように第１ロボットアームに取り付けられる少なくとも１本のシャフトを備え、第１締結要素はシャフトに締結される、又は、シャフトと一体になって一体的に形成され、第２締結要素は第２ロボットアームに設けられると有利である。こうして第１締結要素はシャフトと共回転することができ、その結果、第１ロボットアームに対する第２ロボットアームの動作が実現又は実施可能となる。このために、回転可能に取り付けられたシャフトは、特に、駆動され、かつ／又は、回転センサを設けられてもよく、これにより互いに相対的な各ロボットアームの制御動作が可能となる。レセプタクルが少なくともある一部においてシャフトに相補的な形状を示す場合、第１締結要素とその凸部は、特にシャフトによって形成されてもよい。このことはシャフトの直径が大きい場合や中空シャフトの場合に特に有益である。というのは、力嵌め接続によりシャフトとレセプタクルとの間の相対回転を確実に防止できるからである。
【００１７】
一実施形態において、ロボットアームは一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部を有して構成され、第２ロボットアームはこれらの顎部の間に取り付けられ、回転可能に取り付けられたシャフトは両顎部において同軸に設けられる。こうして、第２ロボットアームを配置・締結できる領域が顎部の間に設けられる。
【００１８】
第１締結要素は回転可能に取り付けられた各シャフトに設けられ、第２ロボットアームの両側で締結要素に係合可能だと有利である。特に、シャフトの片側又は両側は、プレテンションをシャフトの軸受装置それぞれに加えるため軸方向に変位可能である。各シャフトは１つのそれぞれのピボット軸受だけでは支持可能だが静的に規定されないため、２本のシャフトと第２ロボットアームを備え、静的に規定されるように取り付けられた回転体は第２ロボットアームを設けることによって初めて形成される。こうして、第２ロボットアームと各シャフトは、関節回転体を形成することができる。したがって、各シャフトはそれぞれ１つの軸受で取り付けられているに過ぎず、各シャフトの規定された取付は第２ロボットアームを導入し締結することによって初めて可能となる。あるいは、１本につき２つのピボット軸受、又は、例えば２列アンギュラ玉軸受といった、特に、軸方向に互いに隣り合って配置された２セットの転がり要素を有する複列ピボット軸受でも、両シャフトを静的に規定されるように取り付けることが可能である。
【００１９】
別の実施形態では、第２ロボットアームは一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部を有して構成されてもよく、第１ロボットアームはこれらの顎部の間に取り付けられ、第１ロボットアームに回転可能に取り付けられた少なくとも１本のシャフトの２つの端部は第１ロボットアームの両外側において同軸に設けられる。特に、第１ロボットアームに回転可能に取り付けられたシャフトは一体的に構成、又は、ロボットアームの両外側それぞれに互いに独立して設けられた２本のシャフトを備えてもよい。後者の場合、各シャフトを第２ロボットアームに締結するだけで、それぞれのシャフトを静的に規定されるように再度取り付けることできる。
【００２０】
少なくとも１本のシャフトは中空シャフトとして構成され、少なくとも１本のケーブル及び／又は少なくとも１本の締付ねじが中空シャフトの内部を貫通していると有利である。これにより、コンパクトな設計が可能になると共に、各種モータの作動、センサの読み出し、及び／又は、エンドエフェクタの電力供給や制御のために設けられうるケーブルの保護が可能となる。
【００２１】
したがって、本発明によれば、軸受のプレテンションを容易に調整可能である。さらに、本発明に係る構成で回転動作の規制を防止することができる。アセンブリの締結はメンテナンス不要であり、他の構成要素をメンテナンスする際に容易に分解でき、その後組み立て直すことができる。さらに、軸受のプレテンションが設定可能であり、その後稼働寿命にわたって持続する。本発明に係るモジュール同士の締結も高度な剛性を特徴とする。
【００２２】
第１及び／又は第２アセンブリは、いくつかの平行板同士がスペーサと共に接着された板構造として構成されると有利である。スペーサは特に平行板に直角に配置されるさらに別の板からなってもよい。特に、平行板及びそれらに直角に配置される板はスロット歯部で接続される。１つのアセンブリに対し２枚の板が互いに平行にスペーサで締結されてもよく、締結要素は軸方向外側で板間又は板に設けられる。アセンブリが間隔をあけて延出する顎部を有して構成される場合、４枚の平行板が顎部の側方境界を形成するように設けられてもよい。その場合、締結要素はそれぞれ内側の板間又はその内側に設けられてもよい。あるいは、顎部は各々１枚の板のみで形成されてもよい。さらに、板間の解放側を覆うためにカバー要素が用いられる。カバーは、特に板に直角に配置される。その場合、板を用いることによって、特にロボットアームの形状をしたアセンブリの内側の輪郭だけでなく外側の輪郭も両方規定してもよい。
【００２３】
本発明はさらに、ロボットの２つのアセンブリ、特に２つのロボットアームの取付方法であって、第１アセンブリに凸部を設け、第２アセンブリにレセプタクルを設け、凸部は第１アセンブリに対し、又は、レセプタクルは第２アセンブリに対し、旋回軸周りに回転可能である方法に関する。本発明によれば、凸部はレセプタクル内に直線挿入方向に挿入され、凸部はレセプタクル内で締結される。
【００２４】
凸部をレセプタクル内で締結することは、特に挿入方向に直角に延出するねじによって行われてもよい。その際、レセプタクル及び凸部に設けられた円形の開口又は孔が互いに位置合わせされる。特に、ストッパ又は他の相補締結要素が位置合わせに用いられてもよい。
【００２５】
凸部をレセプタクル内で締結する際、特に挿入方向にプレテンションする。その際、凸部はレセプタクルに相補的になるように構成されてもよく、プレテンションにより相補的な構成要素が嵌合するように互いに押し込まれ、堅固な嵌合が所定の位置で得られてもよい。さらに、プレテンションにより遊びの解消が得られる。さらに、しかしながら、凸部を旋回軸の軸方向に挿入後、ピボット軸受をプレテンションするために、さらにプレテンションを加えることも可能である。
【００２６】
本発明に係る方法の場合、各アセンブリを予め組み立てておき、互いに押し付けられて締結するだけで組み付けられるようにしてもよい。この際、旋回軸のための軸受は、特に予めプレテンションされて提供されてもよく、そうでない場合は、特にレールの形状の凸部が、特にレセプタクルの形状のガイドに接続された後に、別々にプレテンションされてもよい。
【００２７】
次に、以下の図で表される実施形態を用いて本発明をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る、接続されたアセンブリからなるロボットを示す。
【図２】本発明に係るロボットの一実施形態における、接続前の２つのアセンブリの斜視図を示す。
【図３】接続状態の図２のアセンブリを示す。
【図４】軸受装置の領域における、図３に係る第１及び第２アセンブリを通る断面図を示す。
【図５】凸部の形状をした軸受の第１締結要素を示す。
【図６】接続前の本発明に係るロボットの一実施形態における２つのアセンブリの斜視図を示す。
【図７】接続状態の図６のアセンブリを通る断面図を示す。
【図８】凸部を形成する図６及び図７の締結要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示すロボット１は、互いに締結されるいくつかのアセンブリ、すなわち、垂直軸周りに回転可能なベース２と、ピボットアーム３と、上側支持アーム４と、下側支持アーム５と、多関節アーム６とを備える。後述のアーム３、４、５、６は、シリアルキネマティックに従って順に配置される。
【００３０】
図示されるロボット１は６軸ロボットである。ベース２の回転のための垂直軸はロボット１の第１軸を表す。ロボット１の第２軸を規定する第１関節７は、ベース２とピボットアーム３の間に設けられる。ロボット１の第３軸を規定する第２関節７は、ピボットアーム３と上側支持アーム４の間に設けられる。ロボット１の第４軸を規定する第３関節９は、上側支持アーム４と下側支持アーム５の間に設けられる。第３関節９の回転軸は支持アーム４、５の延出方向にあるため、支持アーム４、５はそれ自体が回転可能である。ロボット１の第５軸を規定する第４関節１０は、支持アーム５と多関節アーム６の間に設けられる。グリッパ（図示されず）又は異なる作業要素の形状のエンドエフェクタは、多関節アーム６に対してロボット１の第６軸周りに回転可能である。
【００３１】
関節７、８により、ピボットアーム３及び支持アーム４、５は、それぞれロボット１の略水平な第２及び第３軸周りに旋回可能である。第３及び／又は第４関節９、１０の駆動モータは、純粋なシリアルキネマティックを有する場合と同様に、直接又はギアを介して関節に設けられる。ギアは駆動ベルトでもよい。
【００３２】
第１関節７及び第２関節８のための駆動動作はそれぞれ、４節リンク機構１１、１２、１３、及び１４を介して伝達される。
【００３３】
第１の４節リンク機構１１及び第２の４節リンク機構１２は、後者がベース２に対して旋回できるように、ピボットアーム３に駆動動作を伝達するため直列に配置される。第１の４節リンク機構１１は、図１ではベース２に隠れているが、第１駆動モータによって旋回可能であるとともにリンク１５に関節で繋がっており、第１の４節リンク機構１１のリンク１５を駆動する第１クランクを備える。リンク１５は、第１の４節リンク機構１１のロッカアーム１６に関節で繋がり、それを駆動する。それと同時に、ロッカアーム１６は第２の４節リンク機構１２のクランクを形成し、第２の４節リンク機構１２のリンク１７に関節で繋がり、それを駆動する。第２の４節リンク機構１２のロッカアーム１８は、ピボットアーム３に強固に接続しており、後者の旋回動作時に一緒に共回転する。ロッカアーム１８及びピボットアーム３は一体的に形成されてもよい。特に、ロッカアーム１８及びピボットアーム３は、第１関節７に対してロッカを形成する。第１の４節リンク機構１１のクランクは、軸方向に変位不可に駆動シャフトを介してベース２のモータ又はギアにフランジ取付されてもよい。また、ギアは駆動ベルト等でもよい。同様に、ロッカアーム１６は軸方向に変位不可となるようにベース２に取り付けられてもよい。ひいては、関節７におけるロッカアーム１８の軸受装置も軸方向に変位不可であってもよい。
【００３４】
支持アーム４、５をピボットアーム３に対して旋回させるための駆動動作は、第３の４節リンク機構１３及び第４の４節リンク機構１４を介して、ベース２の第２駆動モータによって支持アーム４、５に伝達される。第２駆動モータは、ベース２の内部に配置されているため図１で視認できないが、第３の４節リンク機構１３のリンク１９に関節で繋がっており、それを駆動する、第３の４節リンク機構１３のクランクを旋回させる。リンク１９は、第３の４節リンク機構１３のロッカアーム２０に関節で繋がり、それを駆動する。それと同時に、ロッカアーム２０は、第４の４節リンク機構１４のリンク２１に関節で繋がり、それを駆動する、第４の４節リンク機構１４のクランクである。ロッカアーム２２及び支持アーム４は、第２関節７に対してロッカ状に強固に接続する。特に、第４の４節リンク機構１４のロッカアーム２２は上側支持アーム５と一体的に形成される。第１の４節リンク機構１３のクランクは、軸方向に変位不可となるように、ベース２のモータ又はギアに駆動シャフトを介してフランジ取付されてもよい。ギアは駆動ベルト等でもよい。ロッカアーム２０は、軸方向に変位不可となるように、ピボットアーム３に取り付けられてもよい。ひいては、第２関節８におけるロッカアーム２２の軸受装置も軸方向に変位不可であってもよい。
【００３５】
図２から図５に示されるように、下側支持アーム５は、本発明に係るロボット１の一実施形態に係る多関節アーム６の形状の第２アセンブリに接続される第１アセンブリを形成しており、下側支持アーム５における多関節アーム６は旋回軸周りに軸方向Ａに旋回可能である。
【００３６】
下側支持アーム５は、第１締結要素２６、２７を旋回軸周りに軸方向Ａに回転可能にする軸受装置２４、２５がそれぞれ設けられた外側顎部２２、２３を備える。第１締結要素２６、２７は凸部２８、２９を形成する。多関節アーム６は、軸方向Ａの外側にそれぞれ、レセプタクル３２、３３として構成される第２締結要素３０、３１を備える。凸部２８、２９の領域における第１締結要素２６、２７は、第２締結要素３０、３１のレセプタクル３２、３３に相補的となるように構成される。したがって、図３に示されるように、凸部２８、２９は、多関節アーム６を下側支持アーム５に接続する際、レセプタクル３２、３３にぴったりとはまるように配置されてもよい。
【００３７】
図４の断面図によれば、第１締結要素２６、２７は、下側支持アーム５の顎部２２、２３に回転可能に取り付けられたシャフト３４、３５に配置される。シャフト３４、３５は互いに位置合わせされており、軸方向Ａに同軸回転可能である。シャフト３４、３５はそれぞれ、顎部２２、２３の軸方向外側付近にあるピボット軸受３６、３７、特に、アンギュラ転がり軸受に支持される。顎部２２、２３の軸方向内側にはそれぞれ筒状開口３８、３９が設けられており、その中をシャフト３４、３５が顎部２２、２３の内部に向かって軸方向に突出している。第１締結要素２６、２７は、シャフト３４、３５の軸方向内端に、すなわち、特に、シャフト３４、３５の対向側の円周に沿ってシャフト３４、３５及び第１締結要素２６、２７に設けられた、図５に示される円形の開口４０を介してねじ止めすることにより締結される。
【００３８】
凸部２８、２９がレセプタクル３２、３３に完全に挿入されると、プレテンションプレートの形状のプレテンション要素４１がねじによって多関節アーム６に設けられ、第１締結要素２６、２７が第２締結要素３０、３１のレセプタクル３２、３３に挿入方向Ｅに押し込まれる。特に、プレテンション要素４１は凸部２８、２９の対向面に接触しているが、凸部２８、２９に対して挿入方向Ｅに力を加えるだけでなく、軸方向Ａへの凸部２８、２９の固定及び／又はプレテンションを確実にするために、例えば段差の形状の相補的構成を設けてもよい。
【００３９】
軸受ブッシュ４２、４３がシャフト３４、３５の軸方向外端の領域に設けられ、少なくとも軸方向Ａにピボット軸受３６、３７の位置を規定してもよい。特に、軸受ブッシュ４２、４３の位置は、ピボット軸受３６、３７のプレテンションを調整するために軸方向Ａに設定されてもよい。このことは、シャフト３４、３５が多関節アーム６と共に一体的に回転可能なユニットをなすという理由で可能である。特に、軸受ブッシュ４２、４３の軸方向位置が軸受ブッシュ４２、４３を下側支持アーム５に締付するねじ４４、４５によって調整されることによって軸方向Ａのプレテンションが設定されてもよい。特に、軸受ブッシュ４２、４３は下側支持アーム５の片側のみに設けられてもよく、ピボット軸受３６は位置調整できないように支持アーム５における反対側に直接受け止められてもよい。
【００４０】
第１締結要素２６、２７を第２締結要素３０、３１に締結する際、シャフト３４、３５の中心を延出し、第２締結要素３０、３１にねじ込まれる締付ねじ４６、４７がさらに設けられてもよい。こうして、シャフト３４、３５と、第１締結要素２６、２７と、第２締結要素３０、３１との間に遊びがない軸方向の堅固な接続が実現されてもよい。特に、締付ねじ４６、４７は、第１締結要素２６、２７の開口４８、４９を貫通する。第１締結要素２６、２７はさらに、シャフト２４，２５における軸方向内端の外径に対応する内径を有する円周ウェブ５０、５１を備え、これにより第１締結要素２６、２７に対するシャフト２４、２５の堅固な接続が強化される。
【００４１】
したがって、下側支持アーム５と多関節アーム６の接続は、外側に配置された、下側支持アーム５の形状のアセンブリが、それぞれレールとなる凸部２８、２９を有する第１締結要素２６、２７を備えるように構成される。多関節アーム６の形状の内側に配置されたアセンブリは、第２締結要素３０、３１を備え、それらのレセプタクル３２、３３はガイドを形成する。第１締結要素２６、２７は、別個の構成要素として構成され、アセンブリが取り付けられると、シャフト３４、３５に強固に接続される。シャフト３４、３５は中空シャフトとして構成される。例えば、前述の実施形態で述べたように、ケーブル及び／又は締付ねじ４６、４７は、中空シャフトを貫通してもよい。凸部２８、２９がレセプタクル３２、３３に挿入された後、締付ねじ４６、４７は各アセンブリを接続する。あるいは、又は、さらに、凸部２８、２９は、挿入方向Ｅにプレテンション力を加えるプレテンション要素４１によってレセプタクル３２、３３に規定されてもよい。さらに、２つのアセンブリ５、６が接続されると、軸受装置２４、２５は、軸受用受ブッシュ４２、４３によって軸方向Ａにプレテンションされてもよい。これによっても、アセンブリ５、６を互いに位置合わせすることができる、又は、軸受ブッシュ４２、４３が両側に設けられる場合、アセンブリの位置を軸方向Ａに調整することができる。レセプタクル３２、３３は、ねじによる締結によってもたらされる力嵌め接続（Ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｓｓ（ｆｏｒｃｅ−ｆｉｔ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ））に加え、アセンブリ５、６を互いに正確に位置合わせする組み立て時に押込み嵌め接続（Ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｆｉｔ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ））されるように、円錐形に形成される。
【００４２】
本発明に係るロボットにおける、図２から図５で説明される２つのアセンブリの接続は、ロボット１の第４関節１０のアセンブリである下側支持アーム５と多関節アーム６の間に設けるだけでなく、ロボット１の他の関節や他のタイプのロボットに設けられてもよい。特に、対応する構成が、アセンブリであるピボットアーム３をアセンブリであるベース２に締結するためにロボットの第１関節７に設けられてもよく、アセンブリである上側支持アーム４をアセンブリであるピボットアーム３上に締結するためにロボット１の第２関節８に設けられてもよく、又は、上側支持アーム４と下側支持アーム５の間の第３関節９に設けられてもよい。第３関節９の構成によれば、特に、凸部が１つだけ上側又は下側支持アーム４、５に設けられ、レセプタクルが１つだけ上側及び下側支持アーム４、５の他方に設けられる。
【００４３】
ロボット１におけるアセンブリの別の締結が、上側支持アーム４の形状の第１アセンブリをピボットアーム３の形状の第２アセンブリに締結する例を用いて、図６から図８に示される。上側支持アーム４にはその両側に、内向きの凸部５６、５７を形成する第１締結要素５４、５５を備える軸受アセンブリ５２、５３が設けられる。
【００４４】
ピボットアーム３の形状の第２アセンブリは、レセプタクル６２、６３が設けられた第２締結要素６０、６１に相当する、平行に延出する２つの顎部５８、５９を備える。
【００４５】
図７の断面図に示されるように、各凸部５６、５７はそれぞれ関連付けられたレセプタクル６２、６３に挿入される。そして、第１締結要素５４、５５及び第２締結要素６０、６１は一緒にねじ止めされてもよい。軸受アセンブリ５２、５３はそれぞれ、上側支持アーム４に固定して接続され、かつ、ピボット軸受６６、６７を介して第１締結要素５４、５５が回転可能に取り付けられたシャフト６４、６５を備える。軸方向Ａのピボット軸受６６、６７のプレテンションを調整可能なプレテンションブッシュ６８が片側又は両側に設けられてもよい。
【００４６】
第１締結要素５５は図８における軸方向Ａの上面図に示される。その下側領域にある凸部５７は目盛り環状に実体化されており、したがって、円弧としてのレセプタクル６３の構成に対し相補的である。さらに、凸部は、第２締結要素６１の当接面７０に当接することにより、ストッパとして凸部５７とレセプタクル６３の相対回転を防ぐ、図８に示される当接面６９を備えてもよい。当接面６９、７０は接線方向に延出、又は、円弧の円周方向に対して角度をなして延出する。
【００４７】
図６から図８に係る実施形態において、凸部５６、５７は、上側支持アーム４の形状の内側アセンブリ上の外側領域に延出する。特に、凸部５６、５７は、軸方向外側に配置された第１締結要素５４、５５上の軸方向内側に設けられる。シャフト６４、６５は、連続シャフトが代わりに設けられてもよいが、それぞれ中実シャフトとして別個に構成される。締結要素５４、５５、６０、６１が一緒に摺動すると、アセンブリ３及び４はねじ接続によって外側から締結される。そして、軸受装置がプレテンションブッシュ６８によってプレテンションされてもよい。これによっても、各アセンブリを互いに位置合わせすることができる。位置決めは、締結要素５４、５５におけるピボット軸受６６、６７の軸受座によって実施される。レセプタクル６２、６３は、力嵌め接続に加え、アセンブリ同士を正確に位置合わせする押込み嵌めが取付工程時のねじを用いた締結作業により生じるように、一部が円弧として実現されるガイドである。締付ねじは、外側から第１締結要素５４、５５を介して、軸方向Ａに第２締結要素６０、６１にねじ込まれる。
【００４８】
凸部５６、５７は、円弧と直線上の当接面６９の組み合わせとして構成される。円弧の押込み嵌めにより、軸と当接面６９の正確な位置決めが確保され、回転防止ロックを実現する。
【００４９】
図６から図８に示される２つのアセンブリの締結は、ロボット１の第２関節８以外の関節で用いられてもよく、また、他のロボットに用いられてもよい。特に、対応する締結がアセンブリであるベース２とアセンブリであるピボットアーム３の間にあるロボット１の第１関節７、上側支持アーム４と下側支持アーム５の間にある第３関節９、又は、下側支持アーム５と多関節アーム６の間にあるロボット１の第４関節１０に用いられてもよい。
【００５０】
レセプタクル及び凸部は、押込み嵌めによって位置合わせ可能な任意の相補形状をとってもよい。前述の実施形態では、円錐形に先細る形状や目盛り環形状が例としてすでに示された。さらに、ダブテールガイド等が用いられてもよい。凸部とレセプタクルの押込み嵌め及び／又は力嵌めは、レセプタクル又は凸部が機械的に広げられて又はクランプされることによって組み立て時にのみ設定されてもよい。
【００５１】
締結要素の締結は、先の実施形態のようにねじ接続によって実施されてもよい。しかしながら、ねじ接続を行わず、クランプ力だけで凸部をレセプタクルに取り付けてもよい。この際、凸部は、特に、レセプタクルに押し込まれてもよい。さらに別の可能性としては、接着により永久的な接続が行われてもよい。しかしながら、その場合、締結要素が取り外し可能に締結された実施形態とは対照的に、単純には分解されない。
【００５２】
軸受装置のシャフトに接続された締結要素が強固に接続されると有利である。実施形態において、凸部の形状をした各締結要素は、シャフトに堅く接続された。しかしながら、あるいは、レセプタクルの形状をした締結要素がシャフトに堅く接続されてもよい。前述の実施形態のように、シャフト及び締結要素は、互いに締結される別個の構成要素として構成されてもよいし、一体的な構成要素からなってもよい。
【００５３】
軸受装置が予め形成され、アセンブリでプレテンションされてもよい。または、前述の実施形態で示されるように、締結要素が締結された後でのみ、プレテンションが行われてもよい。好適なタイプの軸受がピボット軸受全てに用いられてもよく、例えば、任意のタイプの転がり軸受及び／又は滑り軸受が挙げられる。特に、軸受装置は、第１及び第２締結要素が締結された後でのみ静的に規定される。それ以前は、軸受装置は規定されなくてもよい。
【００５４】
図２から図５の第１実施形態によれば、軸受装置は第１アセンブリ５の軸方向外側の顎部２２、２３に設けられ、第１締結要素２６、２７は凸部２８、２９として、第２締結要素３０、３１はレセプタクル３２、３３として、内側の第２アセンブリの軸方向両外側に構成される。
【００５５】
図６から図８に係る実施形態において、軸受装置は、第２アセンブリ３の２つの顎部５８、５９内に軸方向に配置される第１アセンブリ４に設けられる。第１締結要素５４、５５は、第１アセンブリ４に対し回転可能、かつ、第２アセンブリ３の顎部５８、５９のレセプタクル６２、６３に受け入れられる凸部５６、５７として構成される。図７によれば、第１締結要素５４、５５は、シャフト６４、６５に対して回転可能に取り付けられる。しかしながら、あるいは、シャフト６４、６５が第１アセンブリ４に対して回転可能に取り付けられてもよく、第１締結要素５４、５５がシャフト６４、６５に固定して配置されてもよい。このことは、２つの個別のシャフト６４、６５の代わりに連続したシャフトを用いた設計において特に有利である。
【００５６】
さらに別の実施形態では、レセプタクルが、第１締結要素として、すなわち第１アセンブリの軸方向外側か、第１アセンブリによって形成されうる顎部内の軸方向両内側に、回転可能に取り付けられてもよい。
【００５７】
本発明によれば、２つのロボットアセンブリは、レセプタクル（例えばガイド）と凸部（例えばレール）からなるシステムを用いて設計されてもよい。その場合、レセプタクルは一方のアセンブリの一部であり、凸部は他方のアセンブリの一部である。一般に、２つの凸部が一方のアセンブリに設けられ、２つのレセプタクルが他方のアセンブリに設けられ、互いに挿入される。しかしながら、あるいは、一方のアセンブリにレセプタクルを１つだけ設け、他方のアセンブリに凸部を設けることも可能である。特に、一方のアセンブリは他方のアセンブリ内の一部に設けられる。その場合、凸部は外側アセンブリの内側か内側アセンブリの外側のいずれかに設けられてもよく、ガイドがその代わりにそれぞれ内側アセンブリの外側か外側アセンブリの内側に設けられてもよい。凸部かレセプタクルのいずれかが各々のアセンブリに対して回転可能でもよい。つまり、２つの締結要素の一方である凸部又はレセプタクルが回転可能に取り付けられ、そのためにアクシスベアリングを含むと有利である。アクシスベアリングは２つのアセンブリが接合する前に静的に規定されてもよいし、あるいは、まだ静的に規定されず、２つのアセンブリが組み立てられて初めて静的に規定されてもよい。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年11月18日(2020.11.18)
【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】
第１アセンブリ（４、５）と、
第２アセンブリ（３、６）と、を有し、
前記第１アセンブリ（４、５）は第１ロボットアームであり、前記第２アセンブリ（３、６）は第２ロボットアームであり、前記第２ロボットアームは、軸方向（Ａ）に延出する旋回軸周りに旋回可能に前記第１ロボットアームに接続され、
前記第２ロボットアーム（３、６）を前記第１ロボットアーム（４、５）に対して移動可能にする軸受装置（２４、２５、５２、５３）が前記第１ロボットアーム（４、５）に設けられたロボット（１）であって、
前記軸受装置（２４、２５、５２、５３）は第１締結要素（２６、２７、５４、５５）と、回転可能に取り付けられたシャフト（３４、３５、６４、６５）と、を備え、
前記第２ロボットアーム（３、６）は第２締結要素（３０、３１、６０、６１）を備え、
前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）又は前記第２締結要素（３０、３１、６０、６１）はレセプタクル（３２、３３、６２、６３）を形成し、前記第１締結要素（２６、２７、５４、５５）及び第２締結要素（３０、３１、６０、６１）の他方は凸部（２８、２９、５６、５７）を形成し、締結の際、前記凸部（２８、２９、５６、５７）は挿入方向（Ｅ）に前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）に挿入可能であり、
前記凸部（２８、２９）は前記挿入方向（Ｅ）に円錐状となるように形成され、
前記第１ロボットアーム（５）は一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部（２２、２３）を有して構成され、前記第２ロボットアーム（６）は前記顎部（２２、２３）の間に取り付けられ、回転可能に取り付けられた前記シャフト（３４、３５）は両顎部（２２、２３）において同軸に設けられるか、又は、
前記第２ロボットアーム（３）は一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部（５８、５９）を有して形成され、前記第１ロボットアーム（４）は前記顎部（５８、５９）の間に取り付けられ、前記第１ロボットアーム（４）に配置された前記シャフト（６４、６５）のうちの少なくとも１本の各端部は前記第１ロボットアーム（４）の両外側において同軸に設けられることを特徴とするロボット。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットであって、前記凸部（２８、２９、５６、５７）に対して前記挿入方向（Ｅ）にプレテンションを加えることが可能なプレテンション要素（４１）が設けられることを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のロボットであって、前記レセプタクル（３２、３３）はガイドであり、前記凸部（２８、２９）はレールであることを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のロボットであって、前記凸部（５６、５７）は少なくとも一部が目盛り環状になるように形成され、前記レセプタクル（６２、６３）は少なくとも一部が円弧状であることを特徴とするロボット。
【請求項５】
上記請求項のいずれか一項に記載のロボットであって、前記締結要素は、前記軸方向（Ａ）に対し略直角に互いに挿入可能なことを特徴とするロボット。
【請求項６】
上記請求項のいずれか一項に記載のロボットであって、前記シャフト（３４、３５）は旋回軸周りに回転可能となるように前記第１ロボットアーム（５）に取り付けられ、前記第１締結要素（２６、２７）は前記シャフト（３４、３５）に締結される、又は、前記シャフト（３４、３５）と一体的に構成されることを特徴とするロボット。
【請求項７】
上記請求項のいずれか一項に記載のロボットであって、少なくとも１本のシャフト（３４、３５）は中空シャフトとして構成され、少なくとも１本のケーブル及び／又は少なくとも１本の締付ねじ（４６、４７）が前記中空シャフトの内部を貫通することを特徴とするロボット。
【請求項８】
ロボット（１）の２つのロボットアームである２つのアセンブリ（５、６）の取付方法であって、
一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部（２２、２３）を有して構成される第１ロボットアーム（５）に、回転可能に取り付けられたシャフト（３４、３５）が同軸に設けられた凸部（２８、２９）を設け、
第２ロボットアーム（６）にレセプタクル（３２、３３）を設け、
前記ロボットアーム（５）の前記顎部（２２、２３）の間に前記第２ロボットアーム（６）を取り付け、
前記凸部（２８、２９）は前記第１ロボットアーム（５）に対し旋回軸周りに回転可能であり、
前記凸部（２８、２９）を前記レセプタクル（３２、３３）に直線挿入方向（Ｅ）に挿入し、前記凸部（２８、２９）は前記挿入方向（Ｅ）に円錐状となるように形成され、
前記凸部（２８、２９）を前記レセプタクル（３２、３３）内で締結することを特徴とする方法。
【請求項９】
ロボット（１）の２つのロボットアームである２つの軸受装置（２、３、４）の取付方法であって、
第１ロボットアーム（４）に、前記第１ロボットアーム（４）に配置されたシャフト（６４、６５）のうちの少なくとも１本の各端部が両外側において同軸に設けられた凸部（５６、５７）を設け、
一端に、平行かつ間隔をあけて延出する２つの顎部（５８、５９）を有して構成された第２ロボットアーム（３）にレセプタクル（６２、６３）を設け、
前記凸部（５６、５７）は前記第１ロボットアーム（４）に対し旋回軸周りに回転可能であり、
前記第２ロボットアーム（３）の前記顎部（５８、５９）の間に前記第１ロボットアーム（４）を取り付け、
前記凸部（５６、５７）を前記レセプタクル（６２、６３）に直線挿入方向（Ｅ）に挿入し、前記凸部（２８、２９）は前記挿入方向（Ｅ）に円錐状となるように形成され、
前記凸部（５６、５７）を前記レセプタクル（６２、６３）内で締結することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の方法であって、前記凸部（２８、２９、５６、５７）を前記レセプタクル（３２、３３、６２、６３）内で締結する際、前記挿入方向（Ｅ）にプレテンションすることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2022502270.tif 000011
2022502270.tif 000012
2022502270.tif 000013
2022502270.tif 000014
2022502270.tif 000015