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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkstruktur für einen Roboter, der einen Hohlraumstrukturarm, ein Gehäuse, das Trägerabschnitte zum schwenkbaren Tragen des Arms bildet, und einen Motor, der bewirkt, dass der Arm geschwenkt wird, umfasst.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Im Stand der Technik ist eine Gelenkstruktur für einen Roboter bekannt, bei der ein Paar von Trägerabschnitten, die in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet sind, einen Arm schwenkbar tragen, wobei der Arm dazwischen gehalten wird, oder eine so genannte Gelenkstruktur zweiseitig tragender Art.
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Eine derartige Gelenkstruktur umfasst einen Hohlraumstrukturarm und ein U-förmiges Gehäuse, das ein Paar von Trägerabschnitten bildet, die in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet sind, wobei ein Ende des Arms dazwischen gehalten wird, und den Arm durch das Paar von Trägerabschnitten schwenkbar trägt, wie in der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. H08-141968 offenbart.
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3 ist eine Schnittansicht einer Gelenkstruktur für einen Roboter aus dem Stand der Technik. Wie in 3 abgebildet, bildet ein U-förmiges Gehäuse 10 ein Paar von Trägerabschnitten A und B, die in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet sind, wobei ein Arm 14 dazwischen gehalten wird, und trägt den Arm 14 durch das Paar von Trägerabschnitten um eine Schwenkachse X herum schwenkbar. In einem Innenraum des Gehäuses 10 und des Arms 14 ist eine Drehvorrichtung aufgenommen, die bewirkt, dass der Arm 14 geschwenkt wird. Als Drehvorrichtung werden ein Motor 15 und ein Reduktionsgetriebe 17, wie etwa in 3 abgebildet, verwendet. Wie in 3 abgebildet, befindet sich jede Drehachse des Motors 15 und des Reduktionsgetriebes 17 auf einer Achse, die mit der Schwenkachse X identisch ist.
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Wie in 3 abgebildet, ist der Motor 15 an einem Wandabschnitt 14a von den gegenüberliegenden Wänden des Arms 14 im Innenraum des Arms 14 eingebaut. Ferner ist ein anderer Wandabschnitt 14b des Arms 14 mit einem Öffnungsabschnitt 14c gebildet, und ein Hohllager 16 befindet sich in dem Öffnungsabschnitt 14c. Ein zylindrischer Hohlwellenabschnitt 10a ist in das Hohllager 16 eingesetzt. Der Hohlwellenabschnitt 10a ist in dem Gehäuse 10 gebildet, und die Mittelachse des Hohlwellenabschnitts 10a fällt mit der Schwenkachse X des Arms 14 zusammen. Ferner ist der Innendurchmesser des Hohlwellenabschnitts 10a ausgestaltet, um größer als der Außendurchmesser des Motors 15 zu sein, so dass der Motor 15 in den Hohlwellenabschnitt 10a gehen kann, wodurch es möglich ist, den Motor 15 einzubauen oder auszutauschen. Somit muss in dem Maße, wie der Außendurchmesser des Motors 15 zunimmt, auch der Innendurchmesser D des hohlen Abschnitts des Hohlwellenabschnitts 10a und die Größe des Hohllagers 16 zunehmen.
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Im Allgemeinen steigen die Kosten des Hohllagers in dem Maße an, wie die Lagergröße zunimmt. Für den Fall eines Handgelenks eines Roboters, wie in der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. Hei8-141968 offenbart, wird der Außendurchmesser des Motors zum Antreiben der Gelenkachse relativ klein, so dass die Größe des Hohllagers relativ klein sein kann.
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Für ein Gelenk, wie etwa ein Ellbogengelenk oder ein Schultergelenk, auf das eine größere Last ausgeübt wird als auf das Handgelenk, ist es jedoch notwendig, einen Motor zu verwenden, der größer ist als derjenige, der für das Handgelenk verwendet wird. Folglich nimmt die Größe des Hohllagers zu, und somit steigen auch die Kosten des Hohllagers an. Ein derartiges Problem kommt zustande, wenn die Gelenkstruktur, die in der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. H08-141968 offenbart wird, auf ein anderes Gelenk als das Handgelenk eines Roboters angewendet wird.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vertikal-Knickarmroboter abbildet. Wie in 4 abgebildet, ist eine Hand 41 zum Ergreifen eines Werkstücks W an einem distalen Ende eines Arms des Vertikal-Knickarmroboters montiert. Die Gelenke des Arms können ein Handgelenk 42, ein Ellbogengelenk 43 und ein Schultergelenk 44 umfassen. Der Motor zum Antreiben der Gelenkachse des Ellbogengelenks 43, des Schultergelenks 44 oder dergleichen ist im Vergleich zu dem Motor zum Antreiben der Gelenkachse des Handgelenks 42 häufig größer.
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Um das zuvor erwähnte Kostenproblem zu vermeiden, wurde eine Gelenkstruktur vorgeschlagen, bei der das U-förmige Gehäuse 10 derart aus zwei Komponenten gebildet ist, dass es teilbar ist. 5 ist eine Schnittansicht einer Gelenkstruktur, die ein derartiges teilbares U-förmiges Gehäuse 10 umfasst. Dabei sind in 5 Komponenten, welche die gleichen wie in 3 abgebildet sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Mit Bezug auf 5 besteht das U-förmige Gehäuse 10 aus einer ersten L-förmigen Komponente 11 und einer zweiten I-förmigen Komponente 12, die mit Bolzen 13 verschraubt sind. Die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 sind in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet, wobei der Arm 14 dazwischen gehalten wird, und tragen den Arm 14 um die Schwenkachse X. Insbesondere ist die zweite Komponente 12 mit einem zylindrischen Hohlwellenabschnitt 12a gebildet. Der Hohlwellenabschnitt 12a wird in das Hohllager 16 eingesetzt, das in einem Öffnungsabschnitt 14c des anderen Wandabschnitts 14b des Arms 14 vorhanden ist. Ferner fällt die Mittelachse des Hohlwellenabschnitts 12a mit der Schwenkachse X des Arms 14 zusammen.
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Mit dieser Struktur ist es möglich, die zweite Komponente 12 von der ersten Komponente 11 abzunehmen, indem man die Bolzen 13 löst. Nach dem Abnehmen der zweiten Komponente 12 kann auch das Hohllager 16 von dem Öffnungsabschnitt 14c des Arms 14 aus abgenommen werden. Somit ist es möglich, den Motor 15 von dem Öffnungsabschnitt 14c aus einzubauen oder auszutauschen, indem einfach der Innendurchmesser des Öffnungsabschnitts 14c größer als der Außendurchmesser des Motors 15 gemacht wird.
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Mit anderen Worten ist es bei der in 5 abgebildeten Gelenkstruktur aus dem Stand der Technik nicht notwendig, den Innendurchmesser des Hohllagers 16 und des Hohlwellenabschnitts 12a größer als den Außendurchmesser des Motors 15 zu machen. Somit ist es möglich, die Größe des Hohllagers 16 zu bestimmen, ohne vom Außendurchmesser des Motors 15 abhängig zu sein.
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Die Außenhülle eines Roboters besteht jedoch im Allgemeinen aus einem Gusswerkstoff. Somit wird das Gehäuse 10 dadurch gebildet, dass die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12, die jeweils aus einem Gussmaterial bestehen, mit den Bolzen 13 kombiniert werden. Mit dieser Struktur verringert sich die Steifigkeit des Gehäuses 10 im Vergleich zu einer Struktur, bei der das Gehäuse 10 ganz aus einer einzigen Gusskomponente besteht.
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Da ferner das Gehäuse 10 dadurch gebildet wird, dass die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 miteinander kombiniert werden, entsteht auch das Problem, dass die Teilungslinie an der Außenhüllenoberfläche des Roboters zunimmt, so dass sich das Aussehen des Roboters verschlechtert.
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Wie zuvor besteht bei der Gelenkstruktur für den Roboter, der in der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. H08-141968 offenbart wird, das Problem, dass die Kosten des Hohllagers in dem Maße ansteigen, wie der Außendurchmesser des Motors zunimmt. Um dieses Problem zu vermeiden, gibt es eine Struktur, bei der das U-förmige Gehäuse, das den Arm an den beiden Enden trägt, aus zwei Komponenten derart gebildet wird, dass es teilbar ist, wie in
5 abgebildet. Bei dieser Struktur besteht jedoch das Problem, dass sich die Steifigkeit des Gehäuses und das Aussehen des Roboters verschlechtern.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Gelenkstruktur für einen Roboter bereit, bei dem sich die Steifigkeit eines Gehäuses, das schwenkbar einen Arm trägt, und das Aussehen des Roboters nicht verschlechtern und trotz einer Zunahme des Außendurchmessers eines Motors kein Kostenanstieg verursacht wird.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gelenkstruktur für einen Roboter bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
einen Hohlstrukturarm;
ein U-förmiges Gehäuse, das ein Paar von Trägerabschnitten bildet, die in einer gegenüberliegenden Beziehung zueinander angeordnet sind, wobei der Arm dazwischen gehalten wird, wobei das Gehäuse den Arm mit dem Paar von Trägerabschnitten um eine Schwenkachse herum schwenkbar trägt;
einen Motor, der in einem Innenraum des Arms aufgenommen ist und an einem Wandabschnitt des Arms neben einem Trägerabschnitt des Paars von Trägerabschnitten befestigt ist, wobei der Motor bewirkt, dass der Arm im Verhältnis zu dem einen Trägerabschnitt um die Schwenkachse geschwenkt wird;
ein Hohllager, das in einem ersten Öffnungsabschnitt eingesetzt ist, der in dem anderen Wandabschnitt des Arms neben dem anderen Trägerabschnitt des Paars von Trägerabschnitten gebildet ist, wobei eine Mittelachse des Hohllagers mit der Schwenkachse zusammenfällt; und
einen Hohlwellenabschnitt, der einen Innenring des Hohllagers trägt, das in den ersten Öffnungsabschnitt eingesetzt ist,
wobei:
der Hohlwellenabschnitt im Verhältnis zu einem Wandabschnitt des Gehäuses abnehmbar befestigt ist, der neben dem anderen Wandabschnitt des Arms liegt und den anderen Trägerabschnitt bildet, und der Wandabschnitt mit einem zweiten Öffnungsabschnitt gebildet ist, der das Hohllager und den Motor durch diesen hindurchgehen lässt,
der erste Öffnungsabschnitt derart gebildet ist, dass der Motor hindurchgehen kann, und
ein hohler Abschnitt des Hohlwellenabschnitts gebildet ist, um kleiner als der Motor zu sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gelenkstruktur für einen Roboter bereitgestellt, bei der die Gelenkstruktur für den Roboter gemäß dem ersten Aspekt ferner einen Lageradapter umfasst, der mit einem dritten Öffnungsabschnitt gebildet ist, wobei der Lageradapter in den ersten Öffnungsabschnitt eingesetzt wird und abnehmbar an dem Arm befestigt ist, und wobei das Hohllager in den dritten Öffnungsabschnitt eingesetzt wird und der zweite Öffnungsabschnitt derart gebildet ist, dass das Hohllager, der Motor und der Lageradapter durch diesen hindurchgehen können.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gelenkstruktur für einen Roboter bereitgestellt, bei der die Gelenkstruktur für den Roboter gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ferner ein Reduktionsgetriebe umfasst, das die Drehzahl des Motors reduziert, wobei das Reduktionsgetriebe in einem Innenraum des Gehäuses aufgenommen ist und an einem Wandabschnitt des Arms befestigt ist, und wobei sich jede Drehachse des Motors und des Reduktionsgetriebes auf einer Achse befindet, welche die gleiche wie die Schwenkachse ist.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gelenkstruktur für einen Roboter bereitgestellt, bei der das Gehäuse aus einer einzigen Komponente in der Gelenkstruktur für den Motor gemäß einem von den ersten bis dritten Aspekten besteht.
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Diese Ziele, Merkmale und Vorteile, sowie andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus einer ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die in den beiliegenden Zeichnungen abgebildet sind, hervorgehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht, die eine Gelenkstruktur für einen Roboter gemäß einer ersten Ausführungsform abbildet.
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2 eine Schnittansicht, die eine Gelenkstruktur für einen Roboter gemäß einer zweiten Ausführungsform abbildet.
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3 eine Schnittansicht einer Gelenkstruktur für einen Roboter aus dem Stand der Technik.
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4 eine perspektivische Ansicht eines gattungsgemäßen Vertikal-Knickarmroboters.
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5 eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel einer Gelenkstruktur für einen Roboter aus dem Stand der Technik abbildet.
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Ausführliche Beschreibung
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Es folgt nun eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. In den beiliegenden Zeichnungen sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Um das Verständnis zu erleichtern, wird der Maßstab der Zeichnungen willkürlich geändert. Ferner werden Komponenten, welche die gleichen wie bei der in 5 abgebildeten Gelenkstruktur aus dem Stand der Technik sind, unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Schnittansicht, welche die Gelenkstruktur für den Roboter gemäß der ersten Ausführungsform abbildet.
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Wie in 1 abgebildet, umfasst die Gelenkstruktur für den Roboter gemäß der ersten Ausführungsform einen Hohlraumstrukturarm 14 und ein U-förmiges Gehäuse 10, das ein Paar von Trägerabschnitten A und B bildet, die in einer gegenüberliegenden Beziehung zueinander angeordnet sind, wobei ein Endabschnitt des Arms 14 dazwischen gehalten wird. Das Gehäuse 10 trägt den Arm 14 mit dem Paar dieser Trägerabschnitte A und B schwenkbar.
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In dem Innenraum des Gehäuses 10 und des Arms 14 ist eine Drehvorrichtung aufgenommen, die bewirkt, dass der Arm 14 schwenkt. Als Drehvorrichtung werden ein Motor 15 und ein Reduktionsgetriebe 17 bereitgestellt, wie etwa in 1 abgebildet.
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Wie in 1 abgebildet, ist der Motor 15 im Innenraum des Arms 14 aufgenommen und an einem Wandabschnitt 14a von gegenüberliegenden Wänden des Arms 14 eingebaut. Genauer gesagt ist ein ringförmiger Adapter 18 mit Bolzen an einer Oberfläche des Wandabschnitts 14a befestigt, die dem Innenraum des Arms 14 zugewandt ist, und der Motor 15 ist mit Bolzen an dem Adapter 18 befestigt. Der Wandabschnitt 14a des Arms 14 ist ein Wandabschnitt neben einem Trägerabschnitt A des Paars von Trägerabschnitten A und B des U-förmigen Gehäuses 10.
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An der anderen Oberfläche des Wandabschnitts 14a ist das Reduktionsgetriebe 17 befestigt. Als Reduktionsgetriebe 17 kann ein Planetengetriebe, ein Cyclo-(eingetragenes Warenzeichen)Reduktionsgetriebe, eine Wellengetriebevorrichtung oder dergleichen verwendet werden. Ein derartiges Reduktionsgetriebe 17 ist aus einem Ausgangsabschnitt 17a, einem Eingangsabschnitt 17b und einem ortsfesten Abschnitt 17c konfiguriert. In 1 ist jede Form des Ausgangsabschnitts 17a, des Eingangsabschnitts 17b und des ortsfesten Abschnitts 17c des Reduktionsgetriebes 17 schematisch abgebildet.
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Der Ausgangsabschnitt 17a des Reduktionsgetriebes 17 ist mit einem Bolzen an der anderen Oberfläche des Wandabschnitts 14a befestigt. In den Eingangsabschnitt 17b des Reduktionsgetriebes 17 wird die Ausgabe des Motors 15 eingegeben, so dass die Anzahl der Umdrehungen des Motors 15 an das Reduktionsgetriebe 17 übertragen wird. Der ortsfeste Abschnitt 17c des Reduktionsgetriebes 17 ist mit einem Bolzen an der inneren Oberfläche des Gehäuses 10 befestigt.
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Wenn bei der zuvor beschriebenen Konfiguration der Motor 15 gedreht wird, wird die Drehzahl des Motors 15 durch das Reduktionsgetriebe 17 reduziert und an den Arm 14 übertragen. Auf diese Art und Weise wird der Arm 14 im Verhältnis zu dem Gehäuse 10 um eine Schwenkachse X herum geschwenkt.
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Dabei besteht der Grund dafür, dass der Motor 15 an dem Adapter 18 befestigt ist, darin, eine gegenseitige Störung zwischen dem Motor 15 und dem Bolzen 19, mit dem der Ausgangsabschnitt 17a des Reduktionsgetriebes 17 an dem Wandabschnitt 14a des Arms 14 befestigt ist, zu verhindern. Somit ist die Dicke des Adapters 18 größer als die des Kopfes des Bolzens 19. Die Form des Adapters 18 ist nicht auf eine Ringform eingeschränkt, sondern kann eine beliebige Form sein, die in der Lage ist, den Zweck zu erfüllen, eine Störung des Motors 15 mit dem Bolzen 19 zu verhindern.
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Ferner befindet sich jede Drehachse des Motors 15 und des Reduktionsgetriebes 17 auf einer Achse, welche die gleiche wie die Schwenkachse X des Arms 14 ist. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Anzahl der Komponenten eines Kraftübertragungsmechanismus zu minimieren, der die Kraft des Motors 15 auf den Arm 14 überträgt.
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Ein Trägerabschnitt A des Gehäuses 10 ist mit einem ein Öffnungsabschnitt 10b gebildet, der das Reduktionsgetriebe 17 durch diesen hindurchgehen lässt, und der Öffnungsabschnitt 10b ist durch eine erste Abdeckung 20 geschlossen.
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Ferner ist ein Öffnungsabschnitt 14c in dem anderen Wandabschnitt 14b des Arms 14 gebildet, der sich neben dem anderen Trägerabschnitt B befindet (d. h. der Wandabschnitt 14b gegenüber dem Wandabschnitt 14a, an dem der Motor 15 und das Reduktionsgetriebe 17 befestigt sind). In dem Öffnungsabschnitt 14c ist ein Hohllager 16 mit einem Lagereinbauelement 21 eingebaut.
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Das Lagereinbauelement 21 umfasst einen Hohlwellenabschnitt 21a, der einen Innenring des Hohllagers 16 trägt, und einen Flanschabschnitt 21b, der das Lagereinbauelement 21 abnehmbar an dem Gehäuse 10 befestigt.
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Das Lagereinbauelement 21 befindet sich in dem Innenraum des Gehäuses 10. Der Flanschabschnitt 21b ist abnehmbar an dem Wandabschnitt 10c des Gehäuses 10 befestigt, der sich neben dem anderen Wandabschnitt 14b des Arms 14 befindet, und bildet den anderen Trägerabschnitt B. Insbesondere ist der Flanschabschnitt 21b an der Innenwandoberfläche des Gehäuses 10 mit einem Bolzen derartig befestigt, dass jede Mittelachse des Hohllagers 16 und des Hohlwellenabschnitts 21a mit der Schwenkachse X des Arms 14 zusammenfällt.
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Ferner weist der Hohlwellenabschnitt 21a eine vorbestimmte axiale Länge auf, so dass das Hohllager 16, das von dem Hohlwellenabschnitt 21a getragen wird, in dem Öffnungsabschnitt 14c in einem Zustand aufgenommen wird, in dem der Flanschabschnitt 21b an der Innenwandoberfläche des Gehäuses 10 befestigt ist, wie zuvor beschrieben. In dem Wandabschnitt 10c des Gehäuses 10, an dem der Flanschabschnitt 21b befestigt ist, ist ein Öffnungsabschnitt 10d gebildet, damit das Hohllager 16, das von dem Hohlwellenabschnitt 21a getragen wird, durch diesen hindurchgehen kann. Mit der obigen Konfiguration kann der Arm 14 anhand des Hohllagers 16 im Verhältnis zu dem Gehäuse 10 um die Schwenkachse X herum geschwenkt werden.
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Dabei ist das in 1 abgebildete Hohllager 16 in der Form eines Wälzlagers abgebildet, doch bei der vorliegenden Erfindung kann auch ein Gleitlager als Hohllager 16 verwendet werden.
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Ferner sind der Außenring des Hohllagers 16 und die innere Umfangsfläche des Öffnungsabschnitts 14c des Arms 14 anhand von Spielpassung lose miteinander gekoppelt. Dabei sind der Innenring des Hohllagers 16 und der Hohlwellenabschnitt 21a des Lagereinbauelements 21 durch Presspassung fest miteinander gekoppelt. Wenn somit das Lagereinbauelement 21 von dem Wandabschnitt 10c des Gehäuses 10 abgenommen wird, wird auch das Hohllager 16 aus dem Öffnungsabschnitt 14c des Arms 14 zusammen mit dem Lagereinbauelement 21 abgenommen. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsabschnitt 14c des Arms 14 derart gebildet, dass der Motor 15 durch diesen hindurchgehen kann, und der Öffnungsabschnitt 10d des Gehäuses 10 ist derart gebildet, dass der Motor 15 und das Hohllager 16 durch diesen hindurchgehen können. Auf diese Art und Weise kann der Außendurchmesser des Hohllagers 16 so groß sein, dass das Hohllager 16 in den Öffnungsabschnitt 14c eingepasst werden kann, der einen notwendigen Mindestinnendurchmesser aufweist, damit der Motor 15 durch diesen hindurchgehen kann. Mit anderen Worten kann bei der vorliegenden Erfindung der Innendurchmesser des Hohllagers 16 eingestellt sein, um kleiner als der des Motors 15 zu sein; somit ist der hohle Abschnitt des Hohlwellenabschnitts 21a gebildet, um kleiner als der Motor 15 zu sein.
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Daher kann gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform im Vergleich zu der Gelenkstruktur (siehe 3), bei der es notwendig ist, dass der Motor 15 durch den hohlen Abschnitt des Hohlwellenabschnitts 21a geht, wenn der Motor 15 eingebaut oder ausgetauscht wird, ein kleineres Hohllager als Hohllager 16 ausgewählt werden. Folglich ist es möglich, die Kosten des Lagers, das für die Gelenkstruktur des Roboters benötigt wird, sowie die Kosten des Roboters zu reduzieren.
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Zudem ist es auch möglich, das Volumen des hohlen Abschnitts des Hohlwellenabschnitts 21a zu verringern, wodurch die Steifigkeit der Gelenkwelle verbessert wird, da es nicht notwendig ist, dass der Motor 15 durch den hohlen Abschnitt des Hohlwellenabschnitts 21a geht, wenn der Motor 15 eingebaut oder ausgetauscht wird. Dabei wird bei der ersten Ausführungsform ein Kabel 22 (in der Zeichnung als punktierte Linie dargestellt) zum Antreiben des Motors 15 durch den hohlen Abschnitt des Hohlwellenabschnitts 21a des Lagereinbauelements 21 hindurch verlegt.
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Ferner ist der andere Trägerabschnitt B des Gehäuses 10 mit einem Öffnungsabschnitt 10e gebildet, durch den der Motor 15, das Hohllager 16 und das Lagereinbauelement 21 hindurchgehen können, und der Öffnungsabschnitt 10e wird mit einer zweiten Abdeckung 23 verschlossen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Motor 15, das Hohllager 16 und das Lagereinbauelement 21 an dem Arm 14 zu befestigen, indem sie durch das Gehäuse 10 gegeben werden.
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Ferner ist es gemäß der ersten Ausführungsform auch nicht notwendig, das U-förmige Gehäuse 10 aus zwei Gusskomponenten zu bilden, um es teilbar zu machen, wie bei der in 5 abgebildeten Gelenkstruktur aus dem Stand der Technik. Mit anderen Worten wird das U-förmige Gehäuse 10 gemäß der ersten Ausführungsform aus einer einzigen Gusskomponente gebildet. Somit ist es im Vergleich zu der Gelenkstruktur aus dem Stand der Technik (5) möglich, die Steifigkeit des Gehäuses 10 zu verstärken und dabei gleichzeitig eine Verschlechterung des Aussehens des Roboters zu vermeiden.
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Zweite Ausführungsform
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Es folgt eine Beschreibung einer Änderung der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Die Komponenten, welche die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es werden hauptsächlich Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform beschrieben.
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2 ist eine Schnittansicht, die eine Gelenkstruktur für einen Roboter gemäß der zweiten Ausführungsform abbildet.
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Bei der zweiten Ausführungsform, wie in 2 abgebildet, wird ein ringförmiger Lageradapter 24 zwischen dem Hohllager 16 und dem Arm 14 bereitgestellt. Der Lageradapter 24 ist mit einem Öffnungsabschnitt 24a gebildet, um das Hohllager 16 darin einzupassen. Zudem ist der Lageradapter mit einem Flanschabschnitt 24b gebildet, um den Lageradapter 24 an dem Umfangsabschnitt des Öffnungsabschnitts 14c des Arms 14 mit Bolzen zu sichern.
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Ferner sind der Außenring des Hohllagers 16 und die innere Umfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts 24c des Lageradapters 24 anhand von Spielpassung lose miteinander gekoppelt. Dabei sind der Innenring des Hohllagers 16 und der Hohlwellenabschnitt 21a des Lagereinbauelements 21 anhand von Presspassung fest miteinander gekoppelt. Wenn somit das Lagereinbauelement 21 von dem Wandabschnitt 10c des Gehäuses 10 abgenommen wird, ergibt es sich, dass das Hohllager 16 ebenfalls aus dem Öffnungsabschnitt 24a des Lageradapters 24 zusammen mit dem Lagereinbauelement 21 abgenommen wird. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsabschnitt 14c des Arms 14 derart gebildet, dass der Motor 15 durch diesen hindurchgehen kann, und der Öffnungsabschnitt 10d des Gehäuses 10 ist derart gebildet, dass der Motor 15, das Hohllager 16 und der Lageradapter 24 durch diesen hindurchgehen können.
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Bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform (1) ist es notwendig, dass der Außenring des Hohllagers 16 und der Öffnungsabschnitt 14c derart gebildet sind, dass der Motor 15 durch diesen hindurchgehen kann, um zueinander zu passen. Dagegen ist es bei der in 2 abgebildeten zweiten Ausführungsform nur notwendig, dass der Außenring des Hohllagers 16 und der Lageradapter 24 zueinander passen. Mit anderen Worten kann der Außendurchmesser des Hohllagers 16 eine Größe aufweisen, die es ermöglicht, das Hohllager 16 in den Öffnungsabschnitt 24c des Lageradapters 24 einzupassen, der in den Öffnungsabschnitt 14c eingesetzt wird, der einen notwendigen Mindestinnendurchmesser aufweist, damit der Motor 15 durch diesen hindurchgehen kann.
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Somit kann gemäß der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu der Gelenkstruktur der ersten Ausführungsform (1) ein kleineres Hohllager als Hohllager 16 ausgewählt werden. Folglich ist es möglich, die Kosten des Lagers, das für die Gelenkstruktur des Roboters benötigt wird, sowie die Kosten des Roboters zu reduzieren.
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Ferner ist es nicht notwendig, das U-förmige Gehäuse 10 aus zwei Gusskomponenten zu bilden, um es teilbar zu machen, wie bei der in 5 abgebildeten Gelenkstruktur aus dem Stand der Technik. Da das U-förmige Gehäuse 10 aus einer einzigen Gusskomponente gebildet werden kann, besteht kein Problem, dass sich die Steifigkeit des Gehäuses 10 und das Aussehen des Roboters verschlechtern.
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Vorteil der Erfindung
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Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Paar von Trägerabschnitten durch ein U-förmiges Gehäuse gebildet und ist in einer gegenüberliegenden Beziehung zueinander mit einem Arm angeordnet, in dem ein Motor aufgenommen ist, der dazwischen gehalten wird, und der Arm wird von dem Paar von Trägerabschnitten schwenkbar getragen. Ein erster Öffnungsabschnitt ist in einem anderen Wandabschnitt des Arms gebildet, der neben dem anderen Trägerabschnitt eines derartigen Paars von Trägerabschnitten liegt, und ein Hohllager wird in den ersten Öffnungsabschnitt eingesetzt. Der Innenring des Hohllagers wird von einem Hohlwellenabschnitt getragen, und der Hohlwellenabschnitt ist abnehmbar an einem Wandabschnitt des Gehäuses befestigt, der sich neben dem anderen Wandabschnitt des Arms befindet und den anderen Trägerabschnitt bildet.
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Der Wandabschnitt des Gehäuses, der den anderen Trägerabschnitt bildet, ist mit einem zweiten Öffnungsabschnitt gebildet, der das Hohllager und den Motor durch diesen hindurchgehen lässt, und der erste Öffnungsabschnitt ist derart gebildet, dass der Motor durch diesen hindurchgehen kann. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Hohlabschnitt des Hohlwellenabschnitts gebildet, um kleiner als der Motor zu sein, so dass der Motor in dem Gehäuse nicht durch den hohlen Abschnitt des Hohlwellenabschnitts hindurch entnommen werden kann, sondern der Hohlwellenabschnitt an dem Wandabschnitt des Gehäuses angebracht und davon gelöst werden kann. Durch das Entnehmen des Hohlwellenabschnitts von dem Wandabschnitt des Gehäuses ist es somit möglich, das Hohllager in dem ersten Öffnungsabschnitt durch den zweiten Öffnungsabschnitt zu entnehmen, und es ist auch möglich, den Motor in dem Arm durch den ersten Öffnungsabschnitt und den zweiten Öffnungsabschnitt hindurch zu entnehmen.
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Da der Hohlwellenabschnitt somit konfiguriert ist, um angebracht und gelöst werden zu können, kann der Außendurchmesser des Hohllagers eine Größe aufweisen, die es ermöglicht, das Hohllager in den ersten Öffnungsabschnitt einzupassen, der einen notwendigen Mindestinnendurchmesser aufweist, damit der Motor durch diesen hindurchgehen kann. Mit anderen Worten kann der Innendurchmesser des Innenrings des Hohllagers und der des hohlen Abschnitts des Hohlwellenabschnitts kleiner als der Außendurchmesser des Motors sein.
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Somit kann gemäß der ersten Ausführungsform im Vergleich zu der Gelenkstruktur (siehe 3), bei der es notwendig ist, den Motor durch den hohlen Abschnitt des Hohlwellenabschnitts hindurch zu geben, wenn der Motor eingebaut oder ausgetauscht wird, ein kleineres Hohllager ausgewählt werden. Folglich ist es möglich, die Kosten des Lagers, das für die Gelenkstruktur für den Roboter notwendig ist, sowie die Kosten des Roboters zu reduzieren.
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Ferner ist es gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, das U-förmige Gehäuse aus zwei Gusskomponenten zu bilden, um es teilbar zu machen, wie bei der in 5 abgebildeten Gelenkstruktur nach dem Stand der Technik. Mit anderen Worten kann das U-förmige Gehäuse aus einer einzigen Gusskomponente gebildet sein. Somit ist es möglich, die Kosten des Roboters zu reduzieren, ohne die Steifigkeit des Gehäuses zu verringern und das Aussehen des Roboters zu verschlechtern, im Gegensatz zu der in 5 abgebildeten Gelenkstruktur aus dem Stand der Technik.
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Ferner ist gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Gelenkstruktur für den Roboter gemäß der ersten Ausführungsform noch mit einem Lageradapter versehen, der mit einem dritten Öffnungsabschnitt gebildet ist. Der Lageradapter wird in den ersten Öffnungsabschnitt eingesetzt und abnehmbar an dem anderen Wandabschnitt des Arms befestigt. Ferner wird das Hohllager in den dritten Öffnungsabschnitt eingesetzt, und der zweite Öffnungsabschnitt ist derart gebildet, dass das Hohllager, der Motor und der Lageradapter durch diesen hindurchgehen können. Da der Lageradapter somit zwischen dem ersten Öffnungsabschnitt und dem Hohllager bereitgestellt wird, kann der Außendurchmesser des Hohllagers eine Größe aufweisen, die es ermöglicht, das Hohllager in den dritten Öffnungsabschnitt des Lageradapters einzupassen, der in den ersten Öffnungsabschnitt eingesetzt wird, der einen notwendigen Mindestdurchmesser aufweist, damit der Motor durch diesen hindurchgehen kann.
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Somit kann gemäß dem zweiten Aspekt im Vergleich zu dem ersten Aspekt ein kleineres Hohllager ausgewählt werden, so dass die Kosten des Roboters weiter reduziert werden können.
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Ferner befindet sich gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung bei der Gelenkstruktur für den Roboter, bei welcher der Motor in dem Arm aufgenommen und befestigt ist und ein Reduktionsgetriebe, das die Drehzahl des Motors reduziert, in dem Gehäuse aufgenommen und befestigt ist, jede Drehachse des Motors und des Reduktionsgetriebes auf einer Achse, welche die gleiche wie die Schwenkachse des Arms ist. Durch das derartige Anordnen des Motors und des Reduktionsgetriebes ist es möglich, die Anzahl von Komponenten eines Kraftübertragungsmechanismus zu minimieren, der die Kraft des Motors auf den Arm überträgt.
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Ferner besteht gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung das U-förmige Gehäuse, das den Arm schwenkbar trägt, aus einer einzigen Komponente. Somit kann man verhindern, dass die Steifigkeit des Gehäuses abnimmt und sich das Aussehen des Roboters verschlechtert, im Vergleich zu einem Fall, bei dem das U-förmige Gehäuse aus einer Kombination einer Vielzahl von Gusskomponenten besteht.
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Obwohl vorstehend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und die zuvor beschriebenen Ausführungsformen können zu diversen Formen, Strukturen und Materialien in einem gewissen Ausmaß geändert werden, ohne den Gedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Entsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf eine Gelenkachse eines Roboters anwendbar sondern auch auf eine beliebige Struktur, die ein Gehäuse umfasst, das einen Motor aufnimmt, und einen Wellenabschnitt, der ein Lager trägt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 08-141968 [0003, 0007, 0015]
- JP 8-141968 [0006]
