DE102011051733B4

DE102011051733B4 - Mehrgelenkroboter mit elektrischer Aktuatorverdrahtung

Info

Publication number: DE102011051733B4
Application number: DE102011051733.2A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Ito
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: JP5540981B2; JP2012035372A; DE102011051733A1

Abstract

Ein Gelenksaktuator (10) enthält ein Motormodul (11) und eine an das Motormodul (11) montierte Leitungs- bzw. Verdrahtungseinheit (13). Eine obere Abdeckung (12) und eine Endabdeckung (13) sind jeweils an beiden Enden des Motormoduls (11) in axiale Richtung angeordnet. Die Steckverbinder (83 and 84) der Verdrahtungseinheit (13) sind jeweils an der oberen Abdeckung (12) und der Endabdeckung (14) angebracht. Ein flexibles Leiterplatinen-Kabel (FPC-Kabel) (83) der Verdrahtungseinheit (13) ist derart angeordnet, dass es um den äußeren Umfang eines Motorgehäuses (27) gewickelt ist. Die Verdrahtungseinheit (13) enthält eine Hülse (73), welche sich mit dem Motorgehäuse (27) dreht, das als Drehachse dient, und das FPC-Kabel (82) ist an die Hülse (73) fixiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrgelenksroboter, wie z. B. einen Mehrgelenksroboter für industrielle Zwecke, der zur Verwendung einer Mehrzahl von Gelenksaktuatoren konfiguriert ist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Mehrgelenksroboter werden in der Praxis als Industrieroboter eingesetzt. Als Konfigurationen werden verschiedene Technologien zum Installieren von elektrischen Leitungen für die Leistungszufuhr und sie Signalübertragung in Gelenksaktuatoren vorgeschlagen, die in Mehrgelenksrobotern verwendet werden.
Zum Beispiel offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung H6-79684 eine Konfiguration, bei der ein Abdeckelement auf drehbare Weise an einer äußeren Umfangsoberfläche einer Drehwelle einer Roboterhandgelenkssektion montiert ist.
Eine zylindrische Raumsektion ist zwischen der Drehwelle und dem Abdeckelement ausgebildet. Ein elektrischer Steckverbinder ist an der Seite des Abdeckelements angeordnet. Ein flaches Kabel, welches an dem elektrischen Steckverbinder an einem Ende verbunden ist, ist spiralenförmig innerhalb der zylindrischen Raumsektion gewickelt.
In Folge dieser Konfiguration kann, wenn sich die Roboterhandgelenkssektion dreht, die Torsion des elektrischen Drahts innerhalb des Roboterhandgelenks aufgenommen werden.
Zudem offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung JP H6-315879 A eine Konfiguration, bei der ein motorisiertes Drehgelenk für Roboter mit einer in axiale Richtung des Drehgelenks erstreckenden, hohlen Sektion angeordnet ist, und ein elektrischer Draht und eine Signalserviceleitung sind in der hohlen Sektion eingefügt.
Dadurch kann der elektrische Draht und die Signalserviceleitung vorteilhaft in einem Roboter mit einer Mehrzahl von Drehgelenksmodulen verlegt werden.
Bei der in der JP H06-79684 A offenbarten herkömmlichen Technologie ist der elektri- sche Steckverbinder zur Seite des Abdeckelements, welches die Drehwelle umgibt, angeordnet. Ein Ende des flachen Kabels ist an den elektrischen Steckverbinder verbunden.
Mit anderen Worten, diese Konfiguration führt das flache Kabel von der äußeren Umfangsoberfläche des Abdeckelements in senkrechte Richtung zu einer axialen Linie der Drehwelle hinaus. In diesem Fall führt das flache Kabel zur Seite des äußeren Umfangs des Abdeckelements hinaus und der elektrische Steckverbinder ragt nach außen.
Dadurch wirkt die Kompaktheit des Handgelenksaktuators reduziert. Die Kompaktheit des Aktuators ist bei Industrierobotern ausdrücklich erwünscht und somit werden Verbesserungen in dieser Hinsicht ebenfalls als notwendig erachtet.
Bei der in der JP H06-315879 A offenbarten herkömmlichen Technologie wird als Folge des Einfügen des elektrischen Drahts und der Signalserviceleitung in die in den mittleren Abschnitt des drehenden Gelenksmoduls ausgebildete hohle Sektion die Führung der elektrischen Leiter und dergleichen verbessert.
Jedoch verwendet diese Technologie die hohle Sektion des drehenden Gelenkmoduls als Leitungs- bzw. Verdrahtungsführung kaum. Die elektrische Leitung bzw. der elektrische Draht, die bzw. der selbst mit dem Motor des drehenden Gelenkmoduls verbunden ist, führt in Richtung der Seite des Gehäuses hinaus. In diesem Fall sind die elektrischen Drähte für einen Motor des drehenden Gelenks nicht als innere Drähte installiert.
Eine Konfiguration, bei welcher der elektrische Draht für einen Motor von der äußeren Umfangssektion des Gehäuses hinausführt, um sich in radiale Richtung auszudehnen, wird als mögliches Hindernis beim Erreichen der Kompaktheit betrachtet.
Zudem muss die Konfiguration, bei welcher der elektrische Draht derart angeordnet ist, dass er in die hohle Sektion eingefügt ist, nicht das Verwirren bzw. das Durcheinander des elektrischen Drahts und dergleichen während einer drehenden Bewegung des Drehgelenks verhindern.
Mit anderen Worten sind bei der in der JP H06-315879 A offenbarten Konfiguration ein Drehmechanismus und der elektrische Draht in dem drehenden Gelenksmodul separat angeordnet. Der elektrische Draht befindet sich in einer beliebigen Position und Zustand in der Peripherie des Drehmechanismus. Dadurch kann der elektrische Draht mit einem drehenden Abschnitt des drehenden Gelenkmoduls verwickelt bzw. verfangen werden.
Die DE 199 56 176 A1 betrifft einen Greif- oder Betätigungsarm mit mindestens zwei Gliedern, die jeweils mittels eines elektromotorischen Antriebs relativ zueinander und/oder zu einer Basis beweglich, insbesondere dreh- und/oder verschwenkbar sind, wobei die Antriebe zur Durchführung definierter Bewegungen der Glieder getrennt steuerbar sind und wobei weiter jeweils eine Sensoranordnung zur Ermittlung der Relativstellung zweier benachbarter Glieder vorgesehen ist. Dabei sind erfindungsgemäß die Antriebe als Antriebseinheiten ausgebildet, die jeweils mindestens einen Elektromotor, die zur Betätigung des Elektromotors notwendige Motorsteuerung, gegebenenfalls ein Getriebe und die Sensoranordnung aufweisen. Ferner sind die Antriebe sämtlicher Glieder seriell nach Art einer Busanordnung derart hintereinander geschaltet, dass die zur Betätigung der Antriebe notwendige Energie und die Steuersignale über die Busanordnung übertragbar sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der weiteren nebengeordneten und abhängigen Ansprüche.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mehrgelenksroboter zu schaffen, der eine verbesserte Installation der elektrischen Leitung bzw. Verdrahtung durch Verhindern von Verwirren der Leitung bzw. Verdrahtung zwischen den Aktuatoren zu schaffen, während eine Kompaktheit verwirklicht wird.
Wirksame Mittel zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems werden mit angegebenen Arbeitsabläufen, Effekten und dergleichen bei Bedarf beschrieben.
Ein Mehrgelenksroboter nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Mehrgelenksroboter mit einer Mehrzahl von Gelenksaktuatoren. Bei dem Mehrgelenksroboter enthält der Gelenksaktuator ein Motormodul und eine Leitungs- bzw. Verdrahtungseinheit.
Das Motormodul enthält einen Motor mit einem Rotor, der zum Drehen durch Erregen bzw. Bestromen angesteuert wird, ein Drehzahlreduzierer bzw. Untersetzungsgetriebe, das das Drehen des Rotors bei einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis reduziert, eine Bremsvorrichtung, die das Drehen des Rotors stoppt, und ein zylindrisches Motorgehäuse, das eine äußere Umfangsoberfläche aufweist, die im Wesentlichen konzentrisch zum Motor ist, und den Motor und die Bremsvorrichtung aufnimmt.
Die Verdrahtungseinheit weist eine elektrische Aktuatorverdrahtung auf, die zur Leistungszufuhr und Signalübertragung eines Robotersystems verwendet wird, und an das Motormodul montiert ist.
Das Motormodul ist an Endoberflächenelementen angeordnet, die beide Endsektionen in axiale Richtung verschließen bzw. abdichten. Ein Endoberflächenelement ist ein Ausgangsseiten-Endoberflächenelement, das sich mit einer Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes integral dreht.
Das andere Endoberflächenelement ist ein festes Seitenendoberflächenelement, das in das Motorgehäuse integriert ist.
Die elektrische Aktuatorverdrahtung weist Aktuatorsteckverbinder auf, die jeweils einen externen Verbindungsanschluss enthalten und jeweils an beiden Endsektionen der elektrischen Aktuatorverdrahtung angeordnet sind.
Die Aktuatorsteckverbinder sind jeweils an dem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement und dem festen Endoberflächenelement angebracht. Ein Verdrahtungszwischenabschnitt, der ein Zwischenabschnitt ist, ist zwischen den Steckverbindern derart angeordnet, dass er um einen äußeren Umfang des Motorgehäuses gewickelt ist.
Die Verdrahtungseinheit enthält ein rohrförmiges Element, das an der äußeren Umfangsseite des Motorgehäuses angeordnet ist, und sich mit den Motorgehäuse dreht, das als Drehachse während des Drehens der Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes dient. Ein Abschnitt der elektrischen Aktuatorverdrahtung ist an dem rohrförmigen Element fixiert.
Darüber hinaus ist ein Koppelarm derart angeordnet, dass er mit dem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement eines Gelenksaktuators und dem festen Seitenendoberflächenelement eines anderen Gelenksaktuators gekoppelt ist, und integral die zwei Gelenksaktuatoren verbindet.
Ein Abschnitt des mit dem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement gekoppelten Koppelarms und ein Abschnitt des mit dem festen Seitenendelement gekoppelten Koppelarms sind jeweils mit einem Armverbinder angeordnet, der die Aktuatorsteckverbinder verbindet.
Mit anderen Worten, bei dem Gelenksaktuator des Mehrgelenksroboters wird, wenn sich der Rotor als Folge der Motorbestromung bzw. -erregung dreht, das Drehen bei einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis mittels des Untersetzungsgetriebes reduziert. Die reduzierte Drehung wird zu dem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement übertragen und dreht das Ausgangsseiten-Endoberflächenelement.
In diesem Fall sind die Aktuatorsteckverbinder der elektrischen Aktuatorverdrahtung jeweils an das Ausgangsseiten-Endoberflächenelement und an das feste Seitenendoberflächenelement an der gegenüberliegenden Seite angebracht.
Als Begleiterscheinung mit dem röhrenförmigen Element der Verdrahtungseinheit, die sich mit den Motorgehäuse dreht, das als Drehachse dient, ist der an dem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement angebrachte Steckverbinder der Steckverbinder in gleiche Drehrichtung versetzt bzw. verschoben. Bei dieser Zeit bzw. Zeitpunkt verändern sich die relativen Drehpositionen der Steckverbinder.
Allerdings ist der Verdrahtungszwischenabschnitt der elektrischen Aktuatorverdrahtung derart angeordnet, dass er um den äußeren Umfang des Motorgehäuses gewickelt ist. Der Verdrahtungszwischenabschnitt nimmt den Veränderungsbetrag der relativen Positionen der Steckverbinder auf (Torsion der elektrischen Verdrahtung in Bezug auf axiale Rotorrichtung).
In diesem Fall sind die Aktuatorsteckverbinder jeweils an den Endoberflächenelementen angebracht und nicht ausgeweitet bzw. expandiert und in radiale Richtung des Motormoduls hinausgeführt. Dadurch kann das Hinausragen der Aktuatorsteckverbinder in radiale Richtung des Motormoduls minimiert werden.
Verglichen mit der in der JP H06-79684 A offenbarten herkömmlichen Technologie, bei der sowohl ein eine Drehwelle umgebendes Abdeckelement (entsprechend dem Motorgehäuse) als auch ein einen elektrischen Steckverbinder aufweisenden Block an der äußeren Seite des Abdeckelements in äußerer Umfangsrichtung bei der herkömmlichen Technologie angeordnet sind, sind bei der Konfiguration der vorliegenden Erfindung die Steckverbinder an der Endoberflächenseite des Motormoduls angeordnet.
Dadurch ist, falls die Größe des Motorgehäuses bei beiden Konfigurationen gleich ist, die Größe der äußeren Umfangsseite des Motormoduls bei der vorliegenden Erfindung kleiner. Dadurch kann ein Hinausragen an der äußeren Umfangsseite des Motorgehäuses verhindert werden, und eine Kompaktheit kann erreicht werden.
Ferner sind der Motor und die Bremsvorrichtung und die elektrische Aktuatorverdrahtung außerhalb und innerhalb des Motorgehäuses separat angeordnet. Mit anderen Worten, der Motor und die Bremsvorrichtung sind innerhalb des Motorgehäuses angeordnet. Die elektrische Aktuatorverdrahtung ist um die äußere Seite des Motorgehäuses gewickelt angeordnet.
Als Folge eines derartigen Aufbaus wie dieser, kann der Gesamtaktuator kompakt ausgestaltet werden.
Zum Beispiel sind, wenn eine Konfiguration verwendet wird, bei der ein Kabel um einen Rotor (Drehwelle) gewickelt ist, wie die in JP H06-79684 A , der Motor, die Brems- vorrichtung und der gewickelte Abschnitt des Kabels in axiale Richtung des Rotors ausgerichtet. Allerdings können solche Defekte bei der vorliegenden Erfindung verhindert werden sowie Kompaktheit erzielt werden.
Zudem wird eine Konfiguration als Konfiguration zum integralen Verbinden der Mehrzahl der Gelenksaktuatoren verwendet, bei der das Ausgangsseiten-Endoberflächenelement und das feste Seitenendoberflächenelement mittels eines Koppelarms gekoppelt sind. Eine mechanische Kopplung und eine elektrisch Kopplung einer Mehrzahl von Gelenksaktuatoren kann auf einfache Weise durch den Koppelarm ausgeführt werden.
Bei der Konfiguration tritt, wenn ein Gelenksaktuator gedreht wird, eine Bewegung des elektrischen Kabels, das zur Drehbewegung, nämlich einer Bewegung, bei der das elektrische Kabel gezogen oder entspannt wird, begleitet, lediglich bei der elektrischen Aktuatorverdrahtung (interner Verdrahtungsabschnitt) jeder Verdrahtungseinheit auf, und tritt nicht bei den anderen Kabeln auf. Dadurch können mechanische und elektrische Defekte, die auf Torsion und Verwirren bzw. Verwickeln der äußeren freigelegten Kabel zurückzuführen sind, verhindert werden.
Als Folge der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann eine Installation von elektrischer Verdrahtung durch Verhindern eines Verwirrens der Verdrahtung zwischen den Gelenksaktuatoren verbessert werden, während ein kompakterer Mehrgelenksroboter verwirklicht wird.
Bei einem Mehrgelenksroboter nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Aktuatorverdrahtung mit einem bandförmigen, flexiblen Leiterplatinen-Kabel (im Folgenden als FPC(fexible printed circuit)-Kabel bezeichnet) konfiguriert. Das FPC-Kabel weist eine Mehrzahl von Schaltkreisverdrahtungslinien auf, die eine Leistungszufuhr und eine Signalübertragung zu entsprechenden Motoren und Bremsvorrichtungen der Mehrzahl der Gelenksaktuatoren ermöglicht.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist das FPC-Kabel um das Motormodul gewickelt. Obgleich eine Kraft in Wicklungsrichtung des FPC-Kabels aufgebracht wird, da das FPC-Kabel eine flache Form aufweist, biegt und streckt sich die Deformation, wenn eine Kraft in Wicklungsrichtung aufgebracht wird, hauptsächlich in Kabeloberflächenrichtung.
Demgegenüber tritt, wenn ein lineares elektrisches Kabel verwendet wird, das sich in beliebige Richtung verformt, nicht ohne Weiteres ein Durcheinander während der Verformung auf. Zudem besteht im Allgemeinen das FPC-Kabel aus einem synthetischen Harzisolierungsfilm mit einer glatten Oberfläche.
Dadurch kann, selbst wenn sich der Gelenksaktuator des Mehrgelenksroboters bei hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl bewegt, das FPC-Kabel in einem vorteilhaften Zustand, wie die elektrische Aktuatorverdrahtung des Gelenksaktuators, beibehalten werden. Die Konfiguration der vorliegenden Erfindung ist sehr gut für den Mehrgelenksroboter geeignet.
Bei einem Mehrgelenksroboter gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung sind in dem Motormodul der Motor und die Bremsvorrichtung mit der inneren Seite des Motorgehäuses verbunden.
Eine elektrische Modulverdrahtung ist derart angeordnet, dass sie mit dem Motor und der Bremsvorrichtung verbunden ist und eine Leistungszufuhr und eine Signalübertragung dazu durchführt.
Die elektrische Modulverdrahtung ist mit der elektrischen Aktuatorverdrahtung mittels einer Verdrahtungsübertragungssektion verbunden. Eine der Mehrzahl der Schaltkreisverdrahtungsleitungen der elektrischen Aktuatorverdrahtung ist elektrisch mit der elektrischen Modulverdrahtung der Verdrahtungsübertragungssektion verbunden.
Bei einem Mehrgelenksroboter gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrzahl von FPC-Kabeln in dem Gelenksaktuator verwendet. Die Mehrzahl der FPC-Kabel ist um den äußeren Umfang des Motorgehäuses von innen nach außen in einem geschichteten Zustand gewickelt. Die Anzahl der Wicklungen unterscheidet sich von der Mehrzahl der FPC-Kabel.
Bei einem Mehrgelenksroboter gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist in dem Motormodul ein Stator zum Erzeugen von Drehkraft in dem Rotor derart angeordnet, dass er einem Abschnitt des Rotors in axiale Richtung zugewandt ist. Zudem sind das Untersetzungsgetriebe und die Bremsvorrichtung derart angeordnet, dass sie einen Bereich des Rotors in axiale Richtung zugewandt sind, der nicht dem Stator zugewandt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Bei den begleitenden Figuren zeigt:
1 eine äußere Form eines von vier Richtungen betrachteten Gelenksaktuator;
2 eine Explosionszeichnung von Hauptkonfigurationen des Gelenksaktuators;
3 eine Querschnittsansicht eines internen Aufbaus eines Motormoduls;
4 eine Querschnittsansicht einer Konfiguration einer Verdrahtungseinheit;
5A und 5B eine Konfiguration eines Kabelsatzes;
6A und 6B einen gewickelten Zustand eines FPC-Kabels;
7 eine Querschnittsansicht eines internen Aufbaus des Gelenksaktuators; und
8 eine Vorderansicht einer Konfiguration eines Mehrgelenksroboters.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine die vorliegende Erfindung bestimmende Ausführungsform wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Nach der vorliegenden Ausführungsform wird ein in einem Mehrgelenksroboter (Mehrachsenroboter) für industrielle Zwecke verwendeter Gelenksaktuator bestimmt.
Eine auf eine ähnliche Weise bei einer Mehrzahl von Gelenkssektionen nutzbare Konfiguration ist als Gelenksaktuator ausgebildet. Mit anderen Worten, der Gelenksaktuator jeder Gelenkssektion weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf. Eine zum Zusammensetzen der Anzahl von Gelenken in dem Roboter erforderliche Anzahl von Gelenksaktuatoren wird verwendet.
Zunächst wird eine Konfiguration des Gelenksaktuators beschrieben. 1 stellt ein Diagramm einer äußeren Form eines Gelenksaktuators bei Betrachtung von vier Richtungen dar, und 2 stellt eine Explosionszeichnung von Hauptkonfigurationen des Gelenksaktuators 10 dar.
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält der Gelenksaktuator 10 hauptsächlich ein Motormodul 11, eine an einer Endseite (Ausgangsendseite) des Motormoduls 11 angeordnete obere Abdeckung 12, eine ungefähr zylindrische Verdrahtungseinheit 13, die an der äußeren Umfangsseite des Motormoduls 11 derart angeordnet ist, um das Motormodul 11 abzudecken, und eine an der anderen Endseite (festen Endseite) des Motormoduls 11 angeordnete Endabdeckung 14.
Der Gelenksaktuator 10 ist durch Komponenten 11 bis 14, die in axiale Richtung montiert sind, ausgebildet und durch eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln 15 und 16 wie Schrauben und dergleichen integriert. Die obere Abdeckung 12 und die Endabdeckung 14 entsprechen den Endoberflächenelementen, die beide Endsektionen des Motormoduls 11 in axiale Richtung abschließen.
Als Nächstes werden die Konfigurationen der Komponenten 11 bis 14 des Gelenksaktuators 10 ausführlich beschrieben. Zunächst wird eine Konfiguration des Motormoduls 11 beschrieben. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines internen Aufbaus des Motormoduls 11.
Das Motormodul 11, das als ein Servomotor enthaltendes Untersetzungsgetriebe konfiguriert ist, sieht eine Drehzahlreduzierungsfunktion zum Reduzieren einer Motordrehzahl bei einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis vor. Zudem sieht das Motormodul 11 eine Bremsfunktion und eine Dreherfassungsfunktion vor. Ein Rotor 21 ist in einem Rotationszentrum bzw. Drehmitte des Motormoduls 11 angeordnet.
Eine Reduktionssektion 22, eine Drehantriebssektion 23, eine Bremssektion 24 und eine Dreherfassungssektion 25 sind nacheinander von der Ausgangsseite (linke Endseite in 3) entlang einer axialen Linienrichtung des Rotors 21 angeordnet. Die Drehantriebssektion 23 und die Bremssektion 24 sind innerhalb eines im Wesentlichen zylindrischen Motorgehäuses 27 aufgenommen.
Dadurch ist basierend auf ein äußeres Erscheinen des Motormoduls 11 die Reduktionssektion 22 an einer Endseite des Motorgehäuses 27 angeordnet und die Dreherfassungssektion 25 ist an der anderen Endseite (siehe 2) angeordnet.
Das Motorgehäuse 27 weist eine zylindrische Form auf, die zu dem Rotor 21 konzentrisch ist und eine perfekte kreisförmige, äußere Umfangsoberfläche aufweist. Eine äußere Flanschsektion 27a, die sich außerhalb des Motorgehäuses 27 erstreckt, ist an einer Endseite (Reduktionssektion 22-Seite) des Motorgehäuses 27 ausgebildet, und ein innerer Flansch 27b, der sich innerhalb des Motorgehäuses 27 erstreckt, ist an der anderen Endseite (Dreherfassungssektion 25-Seite) ausgebildet.
Eine Öffnungssektion 27c ist an der inneren Seite der inneren Flanschsektion 27b in radiale Richtung ausgebildet. Ein Durchmesser (äußerer Durchmesser) des zylindrischen Abschnitts des Motorgehäuses 27 ist D1. Auf ähnliche Weise wie der mittlere zylindrische Abschnitt weist die äußere Flanschsektion 27a ebenfalls eine perfekte zylindrische, äußere Umfangsoberfläche mit einem Durchmesser (äußerer Durchmesser) D2 auf.
Der Rotor 21 ist eine feste Struktur mit einer zylindrischen Querschnittssektion. Die äußere Umfangsoberfläche des Rotors 21 ist entlang der Axiallinienrichtung mit mehrfachen Schritten ausgebildet.
Die Drehantriebssektion 23 ist derart konfiguriert, dass eine größere Durchmessersektion 21a mit einer größeren äußeren Durchmesserdimension als andere Sektionen bei der ungefähren Mitte des Rotors 21 in axiale Richtung ausgebildet ist. Ein Permanentmagnet 31 ist auf der äußeren Umfangsseite der großen Durchmessersektion 21a montiert.
Ein Stator 32 zum Erzeugen von Rotationskraft im Motor 21 ist an der äußeren Umfangsseite des Permanentmagneten derart angeordnet, dass er vom Permanentmagneten 31 umgeben ist. Der Stator 32 ist an dem zylindrischen Abschnitt des Motorgehäuses 27 mittels Presssitz darin befestigt.
Der Rotor 21 ist drehbar bei Betrachtung aus der Axialrichtung an zwei Stellen durch Lager 34 und 35 gelagert. Die Lager 34 und 35 sind als abgedichtete Lager konfiguriert, die jeweils mit einem Abdichtungselement (nicht gezeigt) an einer Gleitfläche mit dem Rotor 21 angeordnet sind. Die Lager 34 und 35 nehmen die große Durchmessersektion 21a des Rotors 21 von beiden Seiten sandwichartig auf.
Von den zwei Lagern 34 und 35 wird das Lager 34 an der Reduktionssektion 22-Seite durch einen Lagerhalter bzw. die Lageraufnahme 36 gelagert, die an die äußere Flanschsektion 27a des Motorgehäuses 27 fixiert ist. Der Lagerhalter 36 weist die gleiche äußere Durchmesserdimension als die äußere Flanschsektion 27a auf.
Eine Einstellausnahmesektion 36a, bei der die Lager eingestellt werden, ist bei einer Durchgangsöffnungssektion in dem Mittelabschnitt des Lagerhalters 36 ausgebildet. Bei der Einstellausnahmesektion 36a ist eine Tellerfeder 37 zwischen der radialen Richtung der Endoberfläche (Endoberfläche, die sich in axiale Richtung senkrecht zur Rotor 21-Achse erstreckt) davon und dem Lager 34 angeordnet ist.
Die Tellerfeder 37 ist ein Vorspannmittel zum Vorspannen des Lagers 34 in Richtung der großen Durchmessersektion 21a des Rotors 21. Eine Belastung in axiale Richtung wird auf den Rotor 21 durch die Tellerfeder 37 aufgebracht. In diesem Fall kann, selbst wenn der Rotor 21 sich in axiale Richtung als Folge des Wärmeeffekts oder dergleichen ausweitet oder schwindet, der Betrag des Ausweitens oder Schwindens durch die Tellerfeder 37 aufgenommen werden.
Der Lagerhalter 36 ist zwischen der Reduktionssektion 22 und der Drehantriebssektion 23 angeordnet. Eine Ölabdichtung 38 ist an der Reduktionssektion 22-Seite angeordnet. Das Eindringen von Staub und Öl von außerhalb kann durch die Öldichtung 38 unterdrückt werden.
Das Lager 35 an der Bremssektion 24-Seite ist durch einen Bremshauptkörper 41 gelagert, der als Bremssektion 24 angeordnet ist. Der Bremshauptkörper 41 ist an dem Motorgehäuse 27 durch eine Schraube oder dergleichen fixiert.
Der Bremshauptkörper 41 umgibt den Rotor 21 mit dem darin eingefügten Rotor 21. Das Lager 35 ist zwischen der inneren Umfangssektion des Bremshauptkörpers 41 und der äußeren Umfangssektion des Rotors 21 angeordnet. Bei der Öffnungssektion 27c des Motorgehäuses 27 ist eine Druckplatte 42 angeordnet, die an den Bremshauptkörper 41 durch eine Schraube oder dergleichen fixiert ist.
Die Position des Lagers 35 in Rotor 21-Achsenrichtung ist durch einen gestuften Abschnitt (gestufter Lagerhalterabschnitt) fixiert, der an der äußeren Umfangssektion des Rotors 21 und der Druckplatte 42 ausgebildet ist.
Gemäß der Tragstruktur des Rotors 21 sind beide Seiten, welche die große Durchmessersektion 21a aufnehmen, die dem Stator 32 zugewandt ist, kleine Durchmessersektionen mit einem kleineren Durchmesser als die große Durchmessersektion 21a. Die kleinen Durchmessersektionen werden durch die Lager 34 und 35 gelagert.
Dadurch kann eine Vergrößerung der äußeren Durchmesserdimension des Rotors 21 verhindert bzw. unterdrückt werden. Zudem kann die radiale Belastung und Schubbelastung des Rotors 21 durch zwei Lager 34 und 35 und der Tellerfeder 37 vorteilhaft aufgenommen werden.
Die Bremssektion 24 ist als elektromagnetische Bremsvorrichtung konfiguriert. Die Bremssektion 24 ermöglicht oder verhindert das Drehen des Rotors 21, je nach Bestromungszustand des Bremshauptkörpers 41.
Insbesondere sind die rotorseitigen Außenzähne 44 in dem Rotor derart angeordnet, dass sie in Richtung der äußeren Umfangsseite des Rotors 21 herausragen.
Die bremsseitigen Innenzähne 45 sind in der Bremssektion 24 angeordnet. Die bremsseitigen Innenzähne 45 sind geeignet, die rotorseitigen Außenzähne 44 zu verriegeln bzw. festzusetzen, und sich in axiale Richtung des Rotors 21 zurück und vor zu bewegen, je nach Bestromungszustand des Bremshauptkörpers 41.
Die bremsseitigen Innenzähne 45 sind mit den rotorseitigen Außenzähnen 44 (des in 3 gezeigten Zustandes) verriegelt bzw. festgesetzt, wenn der Bremshauptkörper 41 nicht bestromt bzw. erregt wird, und die Bremssektion 24 in einem Brems-An-Zustand (konstant Brems-AN) gehalten wird.
Anschließend wird als Begleiterscheinung mit dem bestromten bzw. erregten Bremshauptkörper 41 die Sperrung der bremsseitigen Innenverzahnung 45 mit den rotorseitigen Außenzähnen 44 freigegeben, und die Bremssektion 24 geht zu einem Brems-AUS-Zustand über.
Die Dreherfassungssektion 25 ist mit einem Encoder konfiguriert und gibt Pulssignale basierend auf der Drehposition des Rotors 21 aus. Die Dreherfassungssektion 25 weist eine an einer Endsektion des Rotors 21 durch eine Schraube angebrachte Encoderplatte 47 und eine die Encoderplatte 47 umgebende, schützende Abdeckung 48 auf.
Die Motormodulkabel (elektrische Modulverdrahtung) 51, die mit dem Stator 32 der Drehantriebssektion 23 verbunden sind, der Bremshauptkörper 41 der Bremssektion 24 und der Encoder der Dreherfassungssektion 25 führen die Leistungszufuhr und Signalübertragung zu jeder der verbundenen Sektionen aus.
Jedes Motormodulkabel 51 ist von dem Motorgehäuse 27 oder der schützenden Abdeckung 48 nach außen geführt. Ein Motormodulsteckverbinder 52 ist an der oberen Endseite jedes Kabels 51 angebracht. Von den Motormodulkabeln 51 sind die mit dem Starter 32 verbundenen Motormodulkabel 51 und der Bremshauptkörper 41 an der Innenseite des Motorgehäuses 27 angeordnet.
Die Reduzierungssektion 22 ist derart konfiguriert, dass eine Untersetzungsgebtriebeeinheit 61 an die äußere obere Endseite des Rotors 21 gekoppelt ist. Die Untersetzungsgetriebeeinheit 61 ist eine Drehzahlreduktionsvorrichtung mit einem Harmonic-Drive(registrierte Marke)-Aufbau.
Die Untersetzungsgetriebeeinheit 61 reduziert das Drehen des Rotors 21 bei einem vorbestimmten Untersetzungsgetriebeverhältnis bzw. Drehzahlreduktionsverhältnis (wie z. B. 1/100) und gibt die Drehung aus. Die äußere Durchmesserdimension der Untersetzungsgetriebeeinheit 81 ist größer als die des zylindrischen Abschnitts des Motorgehäuses 27, und die gleiche als jene der äußeren Flanschsektion 27a des Motorgehäuses 27 und des Lagerhalters 36.
Insbesondere enthält die Untersetzungsgetriebeeinheit 61 einen Wellengenerator 62, der durch ein an der äußeren Peripherie einer elliptischen Nocke montiertes Kugellager konfiguriert ist, ein dünner und elastisch verformbarer, flexibler Zahnring (flexibles Zahnrad) 63, der an der äußeren Seite des Wellengenerators 62 angeordnet ist, und einen an der äußeren Seite des flexiblen Zahnrings 63 angeordneten, starren, ringförmig zylindrischen Zahnring (inneres Zahnrad) 64, der eine Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes 61 ist.
Zahlreiche äußere Zähne sind an der äußeren Umfangssektion des flexiblen Zahnrings 63 ausgebildet. Eine Anzahl von Innenzähnen, die um eine vorbestimmte Anzahl (wie z. B. zwei) größer ist als die Anzahl der Außenzähne des flexiblen Zahnrings 63, ist an der inneren Umfangssektion des zylindrischen Zahnrings 64 ausgebildet.
Die Außenzähne des flexiblen Zahnrings 63 und die Innenzähne des zylindrischen Zahnrings 64 kämmen bei einem Längsachsenabschnitt (Nockenspitzenabschnitt) des Wellengenerators 62 ab. Ein aus einem Querrollenlager bestehendes Lager 65 ist integral an der äußeren Seite des zylindrischen Zahnrings 64 angeordnet.
Eine Kupplung 67 ist durch eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln 66, wie z. B. Schrauben, an einem Mittelabschnitt des Wellengenerators 62 fixiert. Die Kupplung 67 ist ebenfalls an die obere Endsektion des Rotors 21 fixiert. Das Lager 65 ist an den Lagerhalter 36 durch eine Mehrzahl an Befestigungsmittel 68, wie z. B. Schrauben, fixiert.
In der konfigurierten Reduzierungssektion 22, wie vorstehend beschrieben, dreht sich der Wellengenerator 62, wenn sich der Rotor 21 dreht, integral mit dem Rotor 21. Die Drehung wird an dem zylindrischen Zahnring 64 mittels des flexiblen Zahnrings 63 übermittelt.
Dadurch dreht sich der zylindrische Zahnring 64 bei einer Drehzahl, die von der Drehung des Rotors 21 bei einem vorbestimmten Untersetzungsgetriebeverhältnis reduziert wird.
Als Nächstes wird eine Konfiguration der Verdrahtungseinheit 13 beschrieben. 4 ist eine Querschnittsansicht einer inneren Konfiguration der Verdrahtungseinheit 13.
Die Verdrahtungseinheit 13 verwirklicht eine Leistungszufuhr und eine Signalübertragung eines Robotersystems. Insbesondere ermöglicht die Verdrahtungseinheit 13 die Leistungszufuhr und die Signalübertragung über eine Mehrzahl von Leitungen, die der Mehrzahl der in dem Mehrgelenksroboter angeordneten Gelenksaktuatoren 10 entsprechen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Verdrahtungseinheit 13 in der Lage die Leistungszufuhr und die Signalübertragung für ein Maximum von acht Gelenksaktuatoren 10 innerhalb des Mehrgelenksrobotors durchzuführen.
Die Verdrahtungseinheit 13 ist hauptsächlich durch einen Einheitshauptkörper 71 und der Verdrahtungsabdeckung 72 konfiguriert. 2 zeigt den Einheitshauptkörper 71 und die Verdrahtungsabdeckung 72 in einem getrennten Zustand. Der Einheitshauptkörper 71 weist eine ungefähr zylindrische Hülse bzw. Röhre 73 auf, die an das Motorgehäuse 27 des Motormoduls 11 montiert ist.
Der Durchmesser (innerer Durchmesser) der Hülse 73 ist D3, der eine Summe des Durchmessers D1 des Motorgehäuses 27 und einem winzigen Spiel ist. Das winzige Spiel bzw. Betrag des Spiels ist ein Gleitspiel, das erforderlich ist, um das Drehen der Hülse 73 zu ermöglichen, wenn die Hülse 73 an das Motorgehäuse 27 montiert ist. Ein Gleitlager kann in einer Gleitsektion zwischen dem Motorgehäuse 27 und der Hülse 73 angeordnet sein.
Eine Endoberfläche 73a der Hülse 73 ist eine Kontaktoberfläche, die mit der äußeren Flanschsektion 27a in Kontakt kommt, wenn die Hülse 73 an das Motorgehäuse 27 (siehe 7) montiert ist. Der Durchmesser (äußerer Durchmesser) der Endoberfläche 73a ist D4, der die gleiche Dimension wie der Durchmesser D2 der äußeren Flanschsektion 27a des Motorgehäuses 27 ist.
Eine Kabelfixiersektion zum Fixieren eines Abschnitts eines Kabelsatzes 81, wie nachfolgend beschrieben, ist in der Hülse 73 in einem Bereich in Umfangsrichtung angeordnet.
Die Kabelfixiersektion besteht aus einer in einem Bereich der äußeren Umfangsseite der Röhre 73 ausgebildeten Aussparungssektion 73b und einer von der Aussparungssektion 73b in axiale Richtung der Hülse 73 erstreckenden Vorsprungssektion 73c.
Ein Verbindungsbehälter 74 ist in der Kabelfixiersektion angeordnet, wodurch ein Speicherraum S innerhalb des Verbindungsbehälters 74 ausgebildet ist.
Der Einheitshauptkörper 71 enthält den Kabelsatz 81, der als elektrische Aktuatorverdrahtung dient, welche die Leistungszufuhr und die Signalübertragung zu dem Motormodul 11 ausführt.
Der Kabelsatz 81 weist ein flexibles, bedrucktes Schaltkreis-(FPC)-Kabel 82 und an beiden Seiten des FPC-Kabels 82 angeordnete Steckverbinder 83 und 84 auf.
Das FPC-Kabel 82 besteht aus einem FPC-Blatt bzw. -Blech, in dem ein elektrischer Schaltkreis durch eine Kupferfolie oder dergleichen an einem länglichen Isolierfilm aus synthetischem Harz oder dergleichen und mit einer vorbestimmten Breite ausgebildet ist. Das FPC-Kabel 82 entspricht einem Verdrahtungszwischenabschnitt.
Das FPC-Kabel 82 ist in der Lage eine gewöhnliche Busleitung für die Mehrzahl (vier gemäß der vorliegenden Ausführungsform) der Gelenksaktuatoren 10 auszubilden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere der Einheitshauptkörper 71 unter Verwendung von zwei Kabelsätzen 81 konfiguriert. In Folge der Steckverbinder 83 und 84 ist das FPC-Kabel 82 von dessen eigenem Aktuator elektrisch mit dem FPC-Kabel 82 eines anderen Aktuators verbunden.
Die Details des Kabelsatzes 81 werden mit Bezug auf 5A und 5B beschrieben. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kabelsatzes 81 bevor er an den Einheitshauptkörper 71 montiert wird. 5B zeigt eine Draufsicht eines Zustands, bei dem das FPC-Kabel 82 in einer planaren Form erstreckt ist.
Das FPC-Kabel 82 ist mit einer gewundenen Sektion 82a ausgeformt, die zu einer Spirale gewunden ist, und nicht gewundene Sektionen 82b, die zu beiden Enden der gewundenen Sektion 82a ausgebildet sind und sich in Richtungen senkrecht zur gewundenen Sektion 82a erstrecken.
Bei einem Zustand, bei dem die gewundene Sektion 82a gewunden ist, führen die nicht gewundenen Sektionen 82b, welche die gewundene Sektion 82a von beiden Seiten sandwichartig aufnehmen, nach außen (siehe 5A). Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist in 5B der Abschnitt des FPC-Kabels 82, der die gewundene Sektion 82a darstellt, schraffiert bzw. schattiert.
Die Steckverbinder 83 und 84 weisen jeweils Schaltkreisplatinen 83a und 84a bestehend aus einer Isolierschaltkreisplatine, Relaissteckverbinder 83b und 84b, die jeweils an den Schaltkreisplatinen 83a und 84a angeordnet sind, und externe Verbindungsanschlüsse 83c und 84c, die sich jeweils von den Relaissteckverbindern 83b und 84b erstrecken, auf.
Wie in 4 dargestellt, ist der Kabelsatz 81 an den Einheitshauptkörper 81 montiert, sodass der gewundene Abschnitt 82 des FPC-Kabels 82 und die Hülse 73 in axiale Richtung der Hülse 73 ausgerichtet werden.
In diesem Fall ist ein Basisabschnitt (Schnittstellenabschnitt zwischen der gewundenen Sektion 82a und der nicht gewundenen Sektion 82b) einer nicht gewundenen Sektion 82b des FPC-Kabels 82 an eine FPC-Klemme (FPC-Halteelement) 86 angebracht.
Die FPC-Klemme 86 ist an die Hülse 73 und den Verbindungsbehälter 74 fixiert, wodurch das FPC-Kabel 82 an die Hülse 73 angebracht ist.
6A und 6B zeigen Diagramme zum Erläutern eines Zustands, bei dem das FPC-Kabel 82 gewunden ist. 6A und 6B zeigen jeweils die zwei Kabelsätze 81. Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist das Motorgehäuse 27 durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
Bei einem der zwei Kabelsätze 81, wie in 6A gezeigt, ist das FPC-Kabel 82 um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 mit einem Wicklungswinkel von 63° (Anzahl der Windungen = eine Runde) gewickelt.
Bei dem anderen Kabelsatz 81 ist das FPC-Kabel 82 um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 mit einem Wicklungswinkel von 540° (Anzahl der Windungen = eineinhalb Runden) gewickelt. Mit anderen Worten, die FPC-Kabel 82 weisen eine unterschiedliche Anzahl von Windungen auf (Anzahl der Runden, um den äußeren Umfang des Motorgehäuses).
Der Gelenksaktuator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in der Lage, sich sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung in Bezug auf einen Anfangszustand zu drehen (Zustand, wie in 6A und 6B gezeigt). Eine Drehausgabesektion (obere Abdeckung 12) dreht in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung innerhalb eines Winkels von ±θ. Zum Beispiel θ = 170°.
In diesem Fall ändert sich die Position des Steckverbinders 83 (Drehposition in Drehumfangsrichtung), wenn sich die Drehausgabesektion (obere Abdeckung 12) dreht, innerhalb eines Bereichs von –θ bis +θ. Als Begleiterscheinung verändern sich die relativen Positionen der zwei Steckverbinder 83 und 84.
Bei dem FPC-Kabel 82 ist die Kabellänge der gewundenen Sektion 82a unter Annahme, dass der Wicklungswinkel zunehmen wird (die Drehausgabesektion wird in +θ Richtung zunehmen), eingestellt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das in 6A dargestellte FPC-Kabel 82 eine Länge auf, die etwa eineinhalb Runden beträgt. Das in 6B dargestellte FPC-Kabel 82 weist eine Länge auf, die etwa zwei Runden beträgt.
Zurückkehrend auf die Erläuterung von 4 sind zwei FPC-Kabel 82 in dem äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 bei einem innenseitigen bzw. inneren und außenseitigen bzw. äußeren überlappenden Zustand angeordnet. Die zylindrische Verdrahtungsabdeckung 72 ist an der äußeren Umfangsseite des Windungsabschnitts 82 jedes FPC-Kabels 82 angebracht, um die gewundene Sektion 82 zu umgeben.
In diesem Fall ist die gewundene Sektion 82a des FPC-Kabels 82 innerhalb der Verdrahtungsabdeckung 72 angeordnet. Infolge der eingestellten Verdrahtungsabdeckung 72 werden Maßnahmen zum Schutze und Staubbeständigkeit des FPC-Kabels 82 erhalten. Die Verdrahtungsabdeckung 72 ist an der Endabdeckung 14 anstatt der Hülse 73 fixiert. Die Hülse 73 dreht sich relativ zur Verdrahtungsabdeckung 72.
Bei einem Zustand, bei dem der Kabelsatz 81 an die Hülse 73 angebracht ist, sind die nicht gewundene Sektion 82b des FPC-Kabels 82 und der Steckverbinder 83 (insbesondere ein Abschnitt des Steckverbinders 83) innerhalb des Speicherraums S aufgenommen. Ein Abschnitt des Steckverbinders 83 der äußeren Verbindungsanschluss 83c-Seite ragt von dem Verbindungsbehälter 74 nach außen. Die entsprechenden Steckverbinder 83 der zwei Kabelsätze 81 sind in vertikaler Reihe angeordnet.
Andererseits sind die zwei Steckverbinder 84 an der gegenüberliegenden Seite der Hülse 73 in Umfangsrichtung auseinander verteilt bzw. angeordnet. Mit anderen Worten, die zwei Steckverbinder 84 sind an Positionen angeordnet, die jeweils zur dazwischenliegenden Mittelachse der Hülse 73 zugewandt sind.
Eine Kopplungsschaltkreisplatinensektion (Verdrahtungsübertragungssektion) 87 zum elektrischen Verbinden des in dem Motormodul 11 (siehe 3) angeordneten Motormodulkabels 51 mit dem FPC-Kabel 82 ist in dem Steckverbinder 84 angeordnet.
Die Kopplungsschaltkreisplatinensektion 87 sieht eine Übertragungsfunktion bzw. Zuordnungsfunktion zum Übertragen bzw. Zuordnen jeder einer Mehrzahl von in dem FPC-Kabel 82 angeordneten Schaltkreisverdrahtungsleitungen zu dem Motormodulkabel 51 (siehe 3) und eine elektrische Verbindung dazu vor. Zudem ist eine Verbindungsöffnungssektion 87a zum Verbinden des Motormodulsteckverbinders 52 in der Kopplungsschaltkreisplatinensektion 87 ausgebildet.
Als Folge des Motormodulsteckverbinders 52, der mit die Kopplungsschaltkreisplatinensektion 87 verbunden ist, selbst wenn das FPC-Kabel 82 eine Mehrzahl von Schaltkreisverdrahtungsleitungen aufweist, ist eine der Schaltkreisverdrahtungsleitungen elektrisch mit dem Motormodulkabel 51 verbunden, und die Leistungszufuhr und die Signalübertragung wird zu jeder Sektion des Motormoduls 11 (Drehantriebssektion 23, Bremssektion 24 und Dreherfassungssektion 25) ausgeführt.
Nachfolgend ist eine Öffnungssektion 12a zum Anbringen des Steckverbinders 83 in der oberen Abdeckung 12, die in der Ausgangsseiten-Endoberflächensektion des Motormoduls 11 (siehe 1) angeordnet ist, ausgebildet. Eine Öffnungssektion 14a zum Anbringen des Steckverbinders 84 ist in der Endabdeckung 14 ausgebildet, die an der festen Seitenendoberflächensektion des Motormoduls 11 (siehe 1) angeordnet ist.
Als Nächstes wird der durch die vorstehend beschriebenen Komponenten konfigurierte Gelenksaktuator 10 erneut beschrieben. 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer inneren Konfiguration des Gelenksaktuators 10.
Mit anderen Worten, 7 zeigt einen Zustand, bei dem die in 4 beschriebene Verdrahtungseinheit 13 an das in 3 beschriebene Motormodul 11 montiert ist, und die obere Abdeckung 12 und die Endabdeckung 14 sind jeweils an die Endsektionen davon angebracht.
Bei dem in 7 gezeigten Gelenksaktuator 10 ist die obere Abdeckung 12 mit dem zylindrischen Zahnring 64 der Untersetzungsgetriebeeinheit 61 des Motormoduls 11 durch die Befestigungsmittel 15 gekoppelt. Die Verdrahtungseinheit 13 ist an die äußere Umfangsseite des Motorgehäuses 27 montiert. Bei diesem Zustand ist der Einheitshauptkörper 71 der Verdrahtungseinheit 13 an die obere Abdeckung 12 fixiert.
In diesem Fall ist die Untersetzungsgetriebeeinheit 61 zwischen der oberen Abdeckung 12 und der Hülse 73 des Einheitshauptkörpers 71 sandwichartig aufgenommen. Der Steckverbinder 83 der Verdrahtungseinheit 13 ist durch die Öffnungssektion 12a der oberen Abdeckung 12 eingefügt.
Eine Mehrzahl von Drehbegrenzungsschrauben 88 zum Begrenzen eines Drehbereichs der oberen Abdeckung 12 ist an dem festen Abschnitt (Lager 65 nach der vorliegenden Ausführungsform) der Untersetzungsgetriebeeinheit 61 angeordnet. Die obere Abdeckung 12 ist in der Lage, sich innerhalb eines Drehbereichs (z. B. 340°) von einer Drehbegrenzungsschraube 88 zu einer anderen Drehbegrenzungsschraube 88 zu drehen.
An der gegenüberliegenden Seite der oberen Abdeckung 12 ist die Endabdeckung 14 durch Befestigungsmittel, wie z. B. Schrauben, angebracht. In diesem Fall ist die Endabdeckung 14 derart angebracht, dass sie an einer inneren Vorsprungssektion 14b den Encoder umgibt. Die Verdrahtungsabdeckung 72 ist zwischen der Endabdeckung 14 und der Hülse 73 der Verdrahtungseinheit 13 sandwichartig aufgenommen.
Bei der zwischen dem Motorgehäuse 27 und der Verdrahtungsabdeckung 72 ausgebildeten ringförmigen Raumsektion sind die zwei FPC-Kabel 82 derart angeordnet, dass sie um das Motorgehäuse gewickelt sind. Der Motormodulsteckverbinder 52 ist mit der Kopplungsschaltkreisplatinensektion 87 des Steckverbinders 84 gekoppelt.
Nachfolgend ist die Endabdeckung 14 mit einem größeren Durchmesser als der äußere Durchmesser des zylindrischen Abschnitts (Abschnitt, bei dem die Hülse 73 montiert ist) des Motorgehäuses 27 ausgebildet.
Die Öffnungssektion 14a, in der der Steckverbinder 84 eingefügt und eingestellt ist, ist unter Verwendung eines Überhangabschnitts der Endabdeckung 14 mit einem größeren Durchmesser als das Motorgehäuse 27 ausgebildet. Der Steckverbinder 84 der Verdrahtungseinheit 13 ist in die Öffnungssektion 14a der Endabdeckung 14 eingefügt.
In dem konfigurierten Gelenksaktuator 10, wie vorstehend beschrieben, werden die Leistungszufuhr und die Signalübertragung zu dem Stator 32 der Drehantriebssektion 23 und des Bremshauptkörpers 41 der Bremssektion 24 durch das Motormodulkabel 51 und der FPC-Kabel 82 ausgeführt.
Die Ausgabe der Erfassungssignale vom Encoder der Dreherfassungssektion 25 wird ähnlich durch das Motormodulkabel 51 und den FPC-Kabeln 82 ausgeführt. Die Operation des Gelenksaktuators 10 wird basierend auf der Leistungszufuhr und der Signalübertragung gesteuert.
Nachfolgend dreht sich, wenn sich der Rotor 21 des Motormoduls 11 dreht, die obere Abdeckung 12 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung mit dem zylindrischen Zahnring 64, der als Abtriebswelle der Untersetzungsgetriebeeinheit 61 dient, und die Verdrahtungseinheit 13 dreht sich mit dem Motorgehäuse 27, das als Drehachse dient.
Zu diesem Zeitpunkt ändern sich die relativen Drehpositionen der Steckverbinder 83, 84, die jeweils in der oberen Abdeckung 12 und der Endabdeckung 14 angeordnet sind.
Allerdings wird, wegen der um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 gewickelten FPC-Kabeln 82, der Änderungsbetrag der relativen Position der Steckverbinder 83 und 84 (Torsion von FPC-Kabeln 82 in Bezug auf die axiale Richtung des Rotors 21) aufgenommen.
Als Nächstes wird ein Beispiel einer Konfiguration eines Mehrgelenksroboters unter Verwendung des Gelenksaktuators 10 beschrieben. 8 zeigt eine Vorderansicht einer Konfiguration eines Mehrgelenksroboters 90.
8 zeigt ein Beispiel eines Drei-Achsen-Horizontal-Mehrgelenksroboters (dreigelenkshorizontaler Gelenksarmroboter [SCARA-Roboter]).
Allerdings kann mit dem Gelenksaktuator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der elektrischen Leitungen in dem Robotersystem ein Maximum von acht Leitungen bzw. Linien sein, was eine Konstruktion von Mehrgelenksrobotern mit vier oder mehr Achsen ermöglicht.
Zudem kann die vorliegende Erfindung ebenfalls in einem vertikalen Mehrgelenksroboter anstatt in dem horizontalen Mehrgelenksroboter implementiert sein.
Der Mehrgelenksroboter 90 enthält drei Gelenksaktuatoren 10. Die drei in vertikale Richtung erstreckenden Achsen J1, J2 und J3 sind jeweils als Rotationsachsen des Gelenksaktuators 10 eingestellt. Insbesondere enthält der Mehrgelenksroboter 90 einen Standfuß bzw. Basis 91, die an einer Roboterinstallationsposition fixiert ist.
Ein erster Gelenksaktuator 10a ist an dem Standfuß 91 mit dem nach oben zugewandten Ausgangsende (obere Abdeckungs 12-Seite) und dem nach unten zugewandten festen Ende (Endabdeckungs 14-Seite) installiert.
Zusätzlich zu dem ersten Gelenksaktuator 10a sind ein zweiter Gelenksaktuator 10b und ein dritter Gelenksaktuator 10c angeordnet. Der erste Gelenksaktuator 10a und der zweite Gelenksaktuator 10b sind durch einen gekröpften Kopplungsarm 92 gekoppelt. Der zweite Gelenksaktuator 10b und der dritte Gelenksaktuator 10c sind durch einen flachen Kopplungsarm 93 gekoppelt.
Der zweite Gelenksaktuator 10b ist mit dem nach oben zugewandten Ausgangsende (obere Abdeckungs 12-Seite) und dem nach unten zugewandten festen Ende (Endabdeckungs 14-Seite) installiert. Der dritte Gelenksaktuator 10c ist mit dem nach unten zugewandten Ausgangsende (obere Abdeckungs 12-Seite) und dem nach oben zugewandten festen Ende (Endabdeckungs 14-Seite) eingestellt bzw. festgelegt.
Eine Handsektion 94, die ein Werkzeug zum Greifen eines zu befördernden Objekts oder dergleichen aufweist, ist an dem Ausgangsende (obere Abdeckungs 12-Seite) des dritten Gelenksaktuators 10c angebracht.
Eine elektrische Konfiguration des Mehrgelenksroboters 90 ist wie folgt. Eine Standfußsteckverbindung 95 ist in einer Befestigungssektion des Standfußes 91 zum Befestigen des ersten Gelenksaktuators 10a angeordnet.
Als Folge des ersten Gelenksaktuators 10a, der an dem Standfuß 91 montiert ist, ist die Standfußsteckverbindung 95 elektrisch mit dem Steckverbinder 84 des ersten Gelenksaktuators 10a verbunden.
Zudem sind die Armsteckverbinder 96 und 97 jeweils in Abschnitten des Kopplungsarms 92, der den ersten und zweiten Gelenksaktuator 10a und 10b koppelt, angeordnet. Als Folge des Kopplungsarms 92, der mit dem ersten und zweiten Gelenksaktuator 10a und 10b gekoppelt ist, sind die Armsteckverbinder 96 und 97 jeweils mit den Steckverbindern 83 und 84 des ersten und zweiten Gelenksaktuators 10a und 10b elektrisch gekoppelt.
Auf ähnliche Weise sind jeweils die Steckverbinder 98 und 99 in Abschnitten des Kopplungsarms 93 angeordnet, der mit dem zweiten und dritten Gelenksaktuator 10b und 10c gekoppelt ist.
Als Folge des Kopplungsarms 93, der mit dem zweiten und dritten Gelenksaktuator 10b und 10c gekoppelt ist, sind jeweils die Steckverbinder 98 und 99 elektrisch mit den Steckverbindern 83 und 84 des zweiten und dritten Gelenksaktuators 10a und 10b verbunden.
Ferner ist ein Steckverbinder 10 in einem Abschnitt der mit dem dritten Gelenksaktuator 10c gekoppelten Handsektion 94 ausgebildet. Als Folge der Handsektion 94, die mit dem dritten Gelenksaktuator 10 gekoppelt ist, ist der Steckverbinder 100 elektrisch mit dem Steckverbinder 83 gekoppelt.
Der Kopplungsarm 92 ist mit einer Armverdrahtung 101 ausgestattet, die die Steckverbinder 96 und 97 elektrisch verbindet. Der Kopplungsarm 93 ist mit einer Armverdrahtung 102 ausgestattet, die die Steckverbinder 98 und 99 elektrisch verbindet.
Ähnlich zu der elektrischen Verdrahtung (elektrische Aktuatorverdrahtungen) des Gelenksaktuators 10, sind die Armverdrahtungen 101 und 102 durch FPC-Kabel konfiguriert. Die Mehrzahl der elektrischen Pfadleitungen, die durch FPC-Kabel ausgebildet sind, enthalten Leistungszufuhr- und Signalübertragungspfade zu der Handsektion 94.
Bei dem konfigurierten Mehrgelenksroboter 90, wie vorstehend beschrieben, sind die drei Gelenksaktuatoren 10a bis 10c mechanisch in Reihe gekoppelt. Unter den drei Gelenksaktuatoren 10a bis 10c ist in Folge der Bewegung des ersten Gelenksaktuators 10a der ersten Stufe der zweite Gelenksaktuator 10b in der Mittelstufe versetzt bzw. verschoben.
Als Folge der Bewegung des zweiten Gelenksaktuators 10b ist der dritte Gelenksaktuator 10c der hinteren Stufe versetzt bzw. verschoben.
Als Reihen von elektrischen Leitungen (Busleitung) vom Standfuß 91 zur Handsektion 94, gilt folgendes: die FPC-Kabel 82 des ersten Gelenksaktuators 10a zur Armverdrahtung 101 zu den FPC-Kabeln 82 des zweiten Gelenksaktuators 10b zur Armverdrahtung 102 zu den FPC-Kabeln 82 des dritten Gelenksaktuators 10c. Durch die Busleitung werden die Leistungszufuhr und die Signalübertragung zu jedem Aktuator ausgeführt.
In diesem Fall werden die FPC-Kabel 82 jedes Gelenksaktuators 10a bis 10c als gemeinsame Busleitung für alle Aktuatoren (die Handsektion 94 enthaltend) verwendet.
In dem Mehrgelenksroboter 90 sind die in den Gelenksaktuatoren 10a bis 10c angeordneten Kabel alle innere Verdrahtungen. Die in den Kopplungsarmen 92 und 93 angeordneten Kabel sind im Wesentlichen alle innere Verdrahtungen.
Bei der Konfiguration in 8 ist die Armverdrahtung 101 nahe der festen Endsektion des zweiten Gelenksaktuators 10b nach außen freiliegend bzw. ausgesetzt. Allerdings tritt ein Verwickeln bzw. Verwirren der Kabel und dergleichen, das auf das Drehen zurückzuführen ist, nicht auf, da der freiliegende Abschnitt kein Bereich ist, bei dem die Drehung auftritt.
Mit anderen Worten, alles, das was bezüglich den in den Kopplungsarmen 92 und 93 angeordneten Kabeln erforderlich ist, ist, dass die in dem zumindest drehenden Abschnitt angeordneten Kabel innere Verdrahtungen sind.
Gemäß der vorstehend ausführlich beschriebenen vorliegenden Ausführungsform können die folgenden hervorragenden Effekte erreicht werden.
Bei dem Gelenksaktuator 10 ist das FPC-Kabel 82 um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 gewickelt und die Torsion des FPC-Kabels 82 während des Verdrehens des Rotors 21 wird vorteilhaft aufgenommen.
Zudem sind jeweils die Steckverbinder 83 und 84 des Kabelsatzes 81 an der oberen Abdeckung 12 und der Endabdeckung 14 angebracht, die Endoberflächenelemente des Gelenksaktuators 10 sind.
Dadurch kann, verglichen mit einer Konfiguration, bei der die Steckverbinder 83 und 84 erweitert werden und in radiale Richtung (äußere Umfangsrichtung) des Motormoduls 11 hinaus führen, der Vorsprung der Steckverbinder 83 und 84 in radiale Richtung minimiert werden.
Ferner sind die Drehantriebssektion 23 und die Bremssektion 24 und die FPC-Kabel 82 getrennt innerhalb und außerhalb des Motorgehäuses 72 angeordnet.
Mit anderen Worten, die Drehantriebssektion 23 und die Bremssektion 24 sind innerhalb des Motorgehäuses 72 angeordnet und die FPC-Kabel 82 sind derart angeordnet, dass sie um die äußere Umfangsseite des Motorgehäuses 27 gewickelt sind. Als Folge eines zweischichtigen Aufbaus, wie z. B. dieser, kann der Gesamtgelenksaktuator 10 kompakter gestaltet werden.
Zudem sind in diesem Fall neu entwickelte oder gestaltete kompakte Motoren, Bremsen und dergleichen nicht erforderlich, um einen kompakteren Gelenksaktuator 10 zu erreichen.
Bei dem Mehrgelenksroboter 90 sind die Kopplungsarme 92 und 93 jeweils mit der oberen Abdeckung 12 und der Endabdeckung 14 jedes Gelenksaktuators 10 gekoppelt.
Ferner sind die Reihen der elektrischen Pfade in dem Mehrgelenksroboter 90 (Robotersystem) durch Armsteckverbinder 96 bis 99, die in den Kopplungsarmen 92 und 93 angeordnet sind, ausgebildet.
Dadurch kann eine mechanische Kopplung und eine elektrische Kopplung einer Mehrzahl von Gelenksaktuatoren 10 auf einfache Weise durch die Kopplungsarme 92 und 93 ausgeführt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration tritt, wenn sich jeder Drehgelenksaktuator 10 dreht, eine Torsion in den elektrischen Kabeln, welche die Drehbewegung begleiten, lediglich in der elektrischen Aktuatorverdrahtung (inneren Verdrahtung innerhalb des Gelenksaktuators 10) in jeder Verdrahtungseinheit 13 auf. Die Torsion tritt nicht bei anderen Kabeln auf.
Dadurch können mechanische und elektrische Defekte, die auf Torsion und einer Verwirrung bzw. Verwickeln von äußeren freiliegenden Kabeln zurückzuführen sind, verhindert werden.
In Folge der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann eine Installation der elektrischen Verdrahtung durch Verhindern von Verwirren der Verdrahtung zwischen den Gelenksaktuatoren verbessert werden, während ein kompakterer Mehrgelenksroboter verwirklicht wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Konfiguration, bei der die Kabel durch die Steckverbinder 83 und 84 lediglich in axiale Richtung des Motormoduls 11 hinausführen, für den Gelenksaktuator 10 gemäß der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft betrachtet, bei der die äußere Umfangsseite des Motormoduls 11 als Drehachse der Verdrahtungseinheit 13 dient.
Das als elektrische Aktuatorverdrahtung des Robotersystems verwendete FPC-Kabel 82 weist eine Mehrzahl von Schaltkreisverdrahtungsleitungen entsprechend der Mehrzahl von Gelenksaktuatoren 10 auf. Dadurch kann die Konfiguration der elektrischen Leitungen erheblich vereinfacht werden.
Zudem kann in dem Mehrgelenksroboter der Gelenksaktuator 10 auf einfache Weise bei Verwendung des gemeinsamen FPC-Kabels 82 innerhalb eines Bereichs hinzugefügt werden, der die Anzahl der Leitungen beträgt, über die die Leistungszufuhr und Signalübertragung durch das FPC-Kabel 82 ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus können in Folge des FPC-Kabels 82, das als elektrische Aktuatorverdrahtung verwendet wird, die folgenden Effekte erreicht werden. Zum Beispiel ist, verglichen mit einer Konfiguration, bei der ein flaches Kabel (flaches, flexibles Kabel [FFC]), da das FPC-Kabel dünner als das flache Kabel ist, der Aufbau einer Kontaktoberfläche zwischen den FPC-Kabeln 82 schwieriger als der des flachen Kabels, um eine Langlebigkeit mit dieser Dünnheit zu erreichen.
Das Gleiten tritt aufgrund der Härte auf einfache Weise auf, wenn die FPC-Kabel 82 in Kontakt miteinander kommen. Somit können die FPC-Kabel 82 als unwahrscheinlich angesehen werden, um verwickelt bzw. verwirrt zu werden, selbst wenn sie als Verdrahtung verwendet werden, die um einen Abschnitt gewickelt sind, der sich bei einer hohen Drehzahl, wie z. B. ein Robotergelenk, dreht. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit gegenüber Verwirren der Verdrahtung verbessert werden.
Zudem ist das FPC-Kabel 82 selbst eine Schaltkreisplatine trotz ihrer Dünnheit. Dadurch ist ein Aufbringen übermäßiger Belastung in radiale Richtung des gewundenen Abschnitts des FPC-Kabels 82 nicht wünschenswert.
In dieser Hinsicht ist es in der Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform dem FPC-Kabel 82 erlaubt, eine Bewegung in äußerer Umfangsseite des Motorgehäuses 27 zu machen, wodurch die Belastung während des Motorantriebs reduziert wird.
Bei Industrierobotern sollten in Bezug auf Produktionseffizienz stoppende Operationen des Roboters zum Reparieren und dergleichen so gut wie möglich vermieden werden. Da die Wahrscheinlichkeit des ein Versagen auslösenden FPC-Kabels 82 gering ist, ist die Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls mit Bezug auf einer zunehmenden Produktionseffizienz erwünscht.
Da die Verdrahtungseinheit 13 mit einer Mehrzahl (zwei gemäß der vorliegenden Ausführungsform, aber können auch drei oder mehr sein) der FPC-Kabel 82 angeordnet ist, ist eine weitere Zunahme der Anzahl der Schaltkreisverdrahtungsleitungen möglich.
In diesem Fall kann, da das FPC-Kabel 82 dünn und flexibel ist, eine Mehrzahl von FPC-Kabeln 82 um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 in einem geschichteten Zustand gewickelt werden.
Eine Mehrzahl von FPC-Kabeln 82 kann installiert sein, selbst bei begrenztem Installationsraum des Motormoduls 11 (die zwischen dem Motorgehäuse 27 und der Verdrahtungsabdeckung 72 ausgebildeten ringförmigen Raumsektion).
Bei der die Mehrzahl der FPC-Kabel 82 verwendeten Konfiguration unterscheidet sich die Anzahl der Wicklungen (Wicklungswinkel) unter den FPC-Kabeln 82, und die entsprechenden Steckverbinder 84 an der Endabdeckungs 14-Seite der FPC-Kabel 82 sind derart angeordnet, dass sie auseinander verteilt bzw. versetzt sind.
Dadurch kann eine Zunahme der Dimension in radiale Richtung des Gelenksaktuators 10 an der Endabdeckungs 14-Seite verhindert werden.
Bei der Konfiguration, bei der sich die Anzahl der Windungen jedes FPC-Kabels 82 (Anzahl der Windungen um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27) unterscheiden, wenn sich jedes FPC-Kabel 82 in eine die Anzahl der Wicklungen erhöhende Richtung oder eine die Anzahl der Wicklungen reduzierende Richtung durch Drehen des Rotors 21 verbiegt (dreht), unterscheidet sich der Betrag der Verschiebung in radiale Richtung, die zur Drehbewegung dazugehören, in jedem FPC-Kabel 82.
Dadurch wird angenommen, dass sich das Drehverhalten jedes FPC-Kabels 82, unterscheidet. In diesem Fall bewegt sich in Folge der Rotor 21-Drehung die Mehrzahl der FPC-Kabel 82 in der Kabelwicklungssektion sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung weg und nahe zueinander zu. Dadurch können Defekte, wie z. B. das Kabelzusammenstecken verhindert werden.
Bei dem Motormodul 11 ist das Motormodulkabel 51, das die Leistungszufuhr und die Signalübertragung zu der Drehantriebssektion 23 und der Bremssektion 24 ausführt, elektrisch mit den FPC-Kabeln 82 in dem Steckverbinder 84 der Verdrahtungseinheit 13 verbunden.
Ferner ist eine der Mehrzahl der Schaltkreisverdrahtungsleitungen des FPC-Kabels 82 zu dem Motormodulkabel 51 des Steckverbinders 84 zugeordnet.
Dadurch können die Leistungszufuhr und die Signalübertragung vorteilhaft zu der Drehantriebssektion 23 und der Bremssektion 24 jedes Aktuators ausgeführt werden, zu denen die Leistungszufuhr und Signalübertragung ausgeführt werden, während das FPC-Kabel 82 mit einer Mehrzahl von Schaltkreisverdrahtungsleitungen verwendet wird.
Die Endabdeckung 14 ist mit einem größeren Durchmesser als der äußere Durchmesser des zylindrischen Abschnitts des Motorgehäuses 27 (Abschnitt, bei dem die Hülse 73 montiert ist) ausgebildet. Die Öffnungssektion 14a, in welcher der Steckverbinder 84 eingefügt und angeordnet ist, ist in der Endabdeckung 14 derart ausgebildet, dass eine Öffnung in dem überhängenden Abschnitt mit einem größeren Durchmesser als das Motorgehäuse 27 ausgebildet ist.
Dadurch kann bei einer Konfiguration, bei der das FPC-Kabel 82 um den äußeren Umfang des Motorgehäuses 27 gewickelt ist, der in der Endsektion des FPC-Kabels 82 angeordnete Steckverbinder 84 auf einfache Weise angebracht sein.
Bei dem Motormodul 11 ist der Stator 32 derart angeordnet, dass er einem Abschnitt des Rotors 21 in Axialrichtung zugewandt ist. Die Reduzierungssektion 22 (Untersetzungsgetriebeeinheit 61) und die Bremssektion 24 (Bremshauptkörper 41) sind derart angeordnet, dass sie einen Bereich des Rotors 21 in axialer Richtung zugewandt sind, der nicht dem Stator 32 zugewandt ist.
Dadurch können der Stator 32, die Untersetzungsgetriebeeinheit 61 und der Bremshauptkörper 41 kompakt auf eine konzentrische Weise zum Rotor 21 zu der Mitte angeordnet sein. Dadurch kann, verglichen mit einer Konfiguration, bei der diese Komponenten auf verschiedenen Achsen angeordnet sind, die Kompaktheit des gesamten Gelenksaktuators verwirklicht werden.
Zudem kann, da der dem Stator 32 zugewandten Abschnitt des Rotors 21 einen großen Durchmesser aufweist und die verbleibenden Abschnitte einen kleinen Durchmesser aufweisen, die Größenzunahme in Radialrichtung verhindert werden, während die Drehbarkeit als Motormodul 11 sichergestellt wird.
Bei dem Gelenksaktuator 10 können das Motormodul 11, die obere Abdeckung 12, die Verdrahtungseinheit 13 und die Endabdeckung 14, welche die Komponenten des Drehgelenksaktuators 10 sind, durch eine Mehrzahl von Befestigungsmittel, wie z. B. Bolzen und Schrauben, befestigt sein und können durch Lösen der Befestigungsmittel getrennt werden.
Dadurch kann in dem Gelenksaktuator 10 die mit dem Motormodul 11 zu kombinierende Verdrahtungseinheit 13 auf einfache Weise verändert werden und dergleichen.
Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von Verdrahtungseinheiten 13 mit unterschiedlichen FPC-Kabelinstallationsaspekten (insbesondere eine Mehrzahl von Verdrahtungseinheiten 13 mit einer unterschiedlichen Anzahl von FPC-Kabeln 82, oder eine Anzahl von Schaltkreiseverdrahtungen des FPC-Kabels 82) erstellt werden, und die Verdrahtungseinheiten 13 können ausgetauscht werden.
[Andere Ausführungsformen]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beschreibung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt und kann z. B. wie folgt erreicht werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Drehantriebssektion 23 (Motor) und die Bremssektion 24 innerhalb des Motorgehäuses 27 in dem Motormodul 11 aufgenommen.
Allerdings kann die Untersetzungsgetriebeeinheit 61 innerhalb des Motorgehäuses 27 zusammen mit der Drehantriebssektion 23 und der Bremssektion 24 aufgenommen sein.
Eine Reduzierungsvorrichtung vom Typ eines Planetengetriebes kann als Untersetzungsgetriebe bzw. Drehzahlreduzierer des Motormoduls 11 verwendet werden, anstatt der Reduzierungsvorrichtung mit einem Harmonik-Drive-Aufbau.
Bei der Verdrahtungseinheit 13 kann lediglich ein einzelnes FPC-Kabel 82 angeordnet sein. Alternativ können drei oder mehr FPC-Kabel 82 angeordnet sein.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das FPC-Kabel 82 als elektrische Aktuatorverdrahtung verwendet.
Allerdings kann die elektrische Aktuatorverdrahtung verändert werden. Zum Beispiel kann das FFC als elektrische Aktuatorverdrahtung bestehend aus rechteckigen Leitern, welche parallel angebracht sind, verwendet werden.
Alternativ kann ein Kabelbaum bestehend aus einer Mehrzahl von linearen Leitern verwendet werden.

Claims

Mehrgelenksroboter (90) mit einer Mehrzahl von Gelenksaktuatoren (10) mit: dem Gelenksaktuator (10), aufweisend: ein Motormodul (11), das einen Motor mit einem Rotor (21) aufweist, der zum Drehen durch elektrische Erregung angesteuert wird; ein Untersetzungsgetriebe (61), das die Drehzahl des Rotors (21) bei einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis reduziert; eine Bremsvorrichtung (24), die das Drehen des Rotors (21) stoppt; und ein zylinderförmiges Motorgehäuse (27), das eine äußere Umfangsoberfläche aufweist, die im Wesentlichen konzentrisch zu dem Rotor (21) ist und den Motor und die Bremsvorrichtung (24) aufnimmt; wobei eine Verdrahtungseinheit (13), die eine elektrische Aktuatorverdrahtung (81) aufweist, der zur Leistungszufuhr und Signalübertragung eines Robotersystems verwendet wird und an das Motormodul (11) montiert ist; wobei das Motormodul (11) zwischen Endoberflächenelementen (12, 14) angeordnet ist, die beide Endsektionen in axialer Richtung abschließen, wobei ein Endoberflächenelement ein Ausgangsseiten-Endoberflächenelement (12) ist, das sich integral mit einer Abtriebswelle (64) des Untersetzungsgetriebes (61) dreht, und das andere Endoberflächenelement ein festes Seitenendoberflächenelement (14) ist, das in dem Motorgehäuse (27) integriert ist; die elektrische Aktuatorverdrahtung (81) Aktuatorstecker (83, 84) aufweist, die jeweils einen äußeren Verbindungsanschluss (83c, 84c) enthalten und entsprechend in beiden Endsektionen der elektrischen Aktuatorverdrahtung (81) angeordnet sind, wobei die Aktuatorstecker (83, 84) entsprechend an das Ausgabeseiten-Endoberflächenelement (12) und das feste Seitenendoberflächenelement (14) in axialer Richtung zum Motormodul (11) verlaufend angebracht sind, und einen Verdrahtungszwischenabschnitt (82) aufweist, der ein Zwischenabschnitt zwischen den Steckern (83, 84) ist, der um einen äußeren Umfang des Motorgehäuses (27) gewickelt ist; die Verdrahtungseinheit (13), die ein röhrenförmiges Element (73) aufweist, das an der äußeren Umfangsseite des Motorgehäuses (27) angeordnet ist, und sich mit dem Motorgehäuse (27) dreht, das als Drehachse während des Drehens der Abtriebswelle (64) des Untersetzungsgetriebes (61) dient, und ein Abschnitt der elektrischen Aktuatorverdrahtung (81) ist an dem röhrenförmigen Element (73) fixiert; ein Koppelarm (92; 93) derart angeordnet ist, dass er mit einem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement (12) eines Gelenksaktuators (10a; 10b) und mit den festen Seitenendoberflächenelement (14) des anderen Gelenksaktuators (10b; 10c) gekoppelt ist und die zwei Gelenksaktuatoren (10a, 10b; 10b, 10c) integral verbindet; und ein mit dem Ausgangsseiten-Endoberflächenelement (12) gekoppelter Abschnitt des Koppelarms (92; 93) und ein mit dem festen Endoberflächenelement (14) gekoppelter Abschnitt des Koppelarms (92; 93), die jeweils an einem Armstecker (96, 97) angeordnet sind, die Aktuatorstecker (83, 84) verbindet.
Mehrgelenksroboter (90) nach Anspruch 1, wobei die elektrische Aktuatorverdrahtung (81) mit einem bandförmigen flexiblen Leiterplatine(FPC)-Kabel (82) konfiguriert ist, und das FPC-Kabel (82) eine Mehrzahl von Schaltkreisverdrahtungslinien aufweist, die die Leistungszufuhr und Signalübertragung zu den entsprechenden Motoren und Bremsvorrichtungen (24) der Mehrzahl von Gelenksaktuatoren (10) ermöglicht.
Mehrgelenksroboter (90) nach Anspruch 2, wobei der Motor und die Bremsvorrichtung (24) mit der inneren Seite des Motorgehäuses (27) in dem Motormodul (11) verbunden sind; eine elektrische Modulverdrahtung (51) derart angeordnet ist, dass sie mit dem Motor und der Bremsvorrichtung (24) verbunden ist, und die Leistungszufuhr und die Signalübertragung dazu ausführt; die elektrische Modulverdrahtung (51) mit der elektrischen Aktuatorverdrahtung (81) mittels einer Verdrahtungsübertragungssektion (87) verbunden ist; und eine der Mehrzahl von Schaltkreisverdrahtungslinien der elektrischen Aktuatorverdrahtung (81) ist elektrisch mit der elektrischen Modulverdrahtung (51) in der Verdrahtungsübertragungssektion (87) verbunden.
Mehrgelenksroboter (90) nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Mehrzahl von FPC-Kabel (82) in dem Gelenksaktuator (10) verwendet wird; die Mehrzahl der FPC-Kabel (82) um den äußeren Umfang des Motorgehäuses (27) in von innen nach außen geschichteten Zustand gewickelt ist; und die Anzahl der Wicklungen sich von der Mehrzahl der FPC-Kabel (82) unterscheiden.
Mehrgelenksroboter (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Stator (32) zum Erzeugen von Rotationskraft in dem Rotor (21) des Motormoduls (11) derart angeordnet ist, dass er einem Abschnitt des Rotors (21) in Axialrichtung zugewandt ist; und das Untersetzungsgetriebe (61) und die Bremsvorrichtung (24) derart angeordnet sind, dass sie einen Bereich des Rotors (21) in Axialrichtung zugewandt sind, der nicht dem Stator (32) zugewandt ist.