DE112016004329T5

DE112016004329T5 - Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016004329T5
Application number: DE112016004329.5T
Authority: DE
Inventors: Naoki Marui; Hiroshi Isobe; Yukihiro Nishio; Seigo SAKATA
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-08-23
Also published as: JP2017110802A; JP6792390B2; US20180207800A1; US10828779B2

Abstract

Eine Diagnosevorrichtung kann für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung verwendet werden. Eine Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes kann über drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen derart mit der Verbindungsgliednabe auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt sein, dass die Lage der Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes geändert werden kann. Jeder der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen kann einem jeweiligen von Aktuatoren zugeordnet sein. Eine vorbestimmte Handlung kann unter einer vorbestimmten Bedingung durch Antreiben jedes der Aktuatoren ausgeführt werden. Eine Vorspannungsanlegevorrichtung kann bewirken, dass eine Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung angelegt wird. Eine Drehmomentdetektionsvorrichtung kann ein Antriebsmoment jedes der Aktuatoren, während eine Vorspannung angelegt wird, detektieren. Eine Bestimmungsvorrichtung kann bestimmen, ob das Drehmoment, das von der Drehmomentdetektionsvorrichtung detektiert wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Eine Benachrichtigungsvorrichtung kann über das Bestimmungsergebnis benachrichtigen.

Description

QUERVERWEIS AUF DIE VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 25. September 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-187735 , der am 16. Dezember 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-244948 und der am 21. September 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-184573 , auf deren Offenbarungen hier als Teil der vorliegenden Anmeldung in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung - beispielsweise eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung mit einem präzisen und weiten Betriebsbereich, der zur Verwendung bei medizinischen Vorrichtungen und industriellen Vorrichtungen usw. erforderlich ist, - wobei die Diagnosevorrichtung der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung eine exzellente Instandhaltbarkeit verleiht, indem sie die Diagnose von Abnutzung oder Schäden an Teilen der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung gestattet.
(Beschreibung der verwandten Technik)
In der Vergangenheit ist zur Bereitstellung einer Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung, die zu einem weiten Betriebsbereich, der bei medizinischen Vorrichtungen und industriellen Vorrichtungen usw. verwendet werden kann, in der Lage ist, eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der Verbindungsgliednaben auf der Seite des distalen Endes und der Seite des proximalen Endes über drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen derart gekoppelt sind, dass deren Lage geändert werden kann (siehe beispielsweise Patentschriften 1-4).
[Verwandte Schriften]
[Patentschrift]

[Patentschrift 1] Offengelegte JP-Patentveröffentlichung Nr. H10-014300
[Patentschrift 2] Offengelegte JP-Patentveröffentlichung Nr. 2000-134716
[Patentschrift 3] Offengelegte JP-Patentveröffentlichung Nr. 2000-094245
[Patentschrift 4] US-Patent Nr. 5893296

Für diese Art von Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung sind verschiedene Steuerverfahren vorgeschlagen worden. Jedoch ist das Konzept des Informieren eines Benutzers über den Abnutzungszustand von eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung bildenden Teilen - wie z. B. eines Zahnrads oder eines Lagers - bei Auftreten der Abnutzung der Teile noch nicht vorgeschlagen worden. Wenn die Abnutzung eines Zahnrads oder eines Lagers usw. fortschreitet und sobald es zu einem Bruch kommt, kann die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung möglicherweise nicht mehr betrieben werden und ein längerer Zeitraum kann für Wartungsarbeiten erforderlich werden. Somit ist es wünschenswert, dass eine potentielle Abnutzung von Teilen diagnostiziert werden kann und ein Benutzer darüber informiert werden kann, bevor die Vorrichtung, beispielsweise aufgrund des Brechens der Teile, betriebsunfähig wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das zuvor erwähnte Problem zu lösen, also eine Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung bereitzustellen, wobei die Diagnosevorrichtung die Instandhaltbarkeit der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung - die möglicherweise Spiel, wie z. B. Leerweg in einem Antriebsstrang davon, aufweist - durch akkurates Diagnostizieren des Abnutzungszustands von Teilen davon und Informieren eines Benutzers darüber, bevor die Vorrichtung, beispielsweise aufgrund des Brechens der Teile, betriebsunfähig wird, verbessern kann.
Bei einer Diagnosevorrichtung 51 für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 Folgendes: eine Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes; eine Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes; drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13, wobei die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes über drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 derart mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt ist, dass die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes geändert werden kann; und Lagesteuerungsaktuatoren 30, die beliebig dahingehend zusammenwirken, die Lage des distalen Endes, die als eine Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes definiert wird, bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes mit jedem der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13, die einem jeweiligen der Lagesteuerungsaktuatoren 30 zugeordnet sind, selektiv zu ändern, wobei jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 Folgendes umfasst: ein Endverbindungsgliedelement 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes schwenkgekoppelt ist; ein Endverbindungsgliedelement 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes schwenkgekoppelt ist; und ein Zwischenverbindungsgliedelement 11b, 12b oder 13b, das gegenüberliegende Enden aufweist, die mit dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite bzw. dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite schwenkgekoppelt sind.
Die Diagnosevorrichtung 51 hingegen umfasst Folgendes: eine Vorspannungsanlegevorrichtung 52, die dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass jeder der Aktuatoren 30 dahingehend angetrieben wird, eine Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 anzulegen; eine Drehmomentdetektionsvorrichtung 53, die dazu konfiguriert ist, ein Antriebsmoment jedes der Aktuatoren 30 zu detektieren; eine Bestimmungsvorrichtung 54, die dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, ob das Antriebsmoment jedes der Aktuatoren 30, das detektiert wird, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 eine vorbestimmte Handlung unter einer vorbestimmten Bedingung durchführt, in einem vorbestimmten Bereich liegt oder nicht; und eine Benachrichtigungsvorrichtung 56, die dazu konfiguriert ist, eine Benachrichtigung an eine Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 zu senden, wobei die Benachrichtigung ein von der Bestimmungsvorrichtung 54 bereitgestelltes Bestimmungsergebnis angibt. Es wird angemerkt, dass, obgleich der Begriff „Lage“ sowohl eine Position als auch eine Ausrichtung umfasst, im Folgenden einfach der Begriff „Position“ für denselben Zweck verwendet werden kann.
Die Positionierung der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 mit der zuvor erwähnten Konstruktion kann durch synchrones Betreiben der Aktuatoren 30 der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 erzielt werden. Beispielsweise kann bewirkt werden, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 die vorbestimmte Handlung unter der vorbestimmten Bedingung während normaler Betriebsbedingungen davon (d. h. während normaler Betriebsbedingungen von Teilen, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt) durchführt, so dass die Antriebsmomente während dieser Handlung gemessen werden können und im Voraus gespeichert werden können. Die Bestimmungsvorrichtung 54 kann diese Antriebsmomente, die detektiert werden, wenn dieselbe Handlung unter derselben Bedingung durchgeführt wird, mit dem Satz gespeicherter Drehmomente während normaler Betriebsbedingungen vergleichen und kann bestimmen, ob eine Abweichung dazwischen innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann ein Bestimmungsergebnis, das bei der Bestimmungsvorrichtung 54 bereitgestellt wird, an die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 senden. Die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann dazu konfiguriert sein, nur dann eine Benachrichtigung zu senden, wenn es nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 mit den drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 kann einen weiten Bereich von Lageänderungen sowie komplizierte Handlungen erzielen. Bei Zahnrädern oder anderen rotierenden Paaren und Mechanismen usw. können hingegen Leerweg, Lockerungen usw. auftreten. Die Auswirkung von solch einem Leerweg und solch einer Lockerung auf die Drehmomente kann, beispielsweise in Abhängigkeit davon, in welcher Lage sich jedes der Verbindungsglieder zu dem Zeitpunkt und/oder vor der Drehmomentdetektion befindet, beträchtlich variieren. Aus diesem Grund kann es schwierig sein, den Abnutzungszustand von Teilen lediglich durch Überwachen der Motordrehmomente akkurat zu bestimmen.
Somit kann die Vorspannungsanlegevorrichtung 52 gemäß der vorliegenden Erfindung bewirken, dass eine Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 angelegt wird, und zusätzlich dazu kann die Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 das Antriebsmoment jedes der Aktuatoren 30 detektieren, während die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung die vorbestimmte Handlung unter der vorbestimmten Bedingung durchführt. Die Bestimmungsvorrichtung 54 kann bestimmen, ob diese Antriebsmomente innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen oder nicht. Durch das Anlegen einer Vorspannung kann den Auswirkungen von Leerweg und Lockerung auf die Drehmomente entgegengewirkt werden. Es wird auch angemerkt, dass bei Vorliegen eines Abschnitts, bei dem Abnormalität auftritt, in der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 die Drehmomentabweichung von Drehmomenten während normaler Betriebsbedingungen tendenziell entlang mehr als einer Achse zur selben Zeit auftritt. Durch das Durchführen von Bestimmungen auf die zuvor erwähnte Art und Weise und das Senden eines Bestimmungsergebnisses an die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 ist es möglich, den Abnutzungszustand von Teilen, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, akkurat zu detektieren.
Weiterhin ist es, da jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11-13 einem jeweiligen der Aktuatoren 30 zugeordnet ist, möglich, den Abnutzungsstatus der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 genauer zu bestimmen. Anders ausgedrückt kann es, obgleich diese Art von Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtungen 1 auch unter Verwendung von zwei Aktuatoren konstruiert werden kann, schwierig sein, basierend auf der Detektion der Drehmomente der beiden Aktuatoren 30 zu identifizieren, welches Teil (welche Teile) Abnutzung zeigt (zeigen). Andererseits ist es, wenn jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 einem jeweiligen der Aktuatoren 30 zugeordnet ist, möglich, zu identifizieren, welcher der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 das abgenutzte Teil (die abgenutzten Teile) basierend darauf, welcher der Aktuatoren 30 diesem (diesen) zugeordnet ist, enthält, wodurch es möglich wird, den Abnutzungszustand genauer und einfacher zu detektieren.
Auf diese Weise ist es möglich, den Abnutzungszustand von Teilen der Vorrichtung - die möglicherweise Spiel, wie z. B. Leerweg in einem Antriebsstrang davon, aufweisen - akkurat zu diagnostizieren und einen Benutzer darüber zu informieren, bevor die Vorrichtung, beispielsweise aufgrund des Brechens der Teile, betriebsunfähig wird. Dies gestattet den Austausch der Teile, bevor die Vorrichtung betriebsunfähig wird, wodurch eine verbesserte Instandhaltbarkeit der Vorrichtung erzielt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung können die vorbestimmte Bedingung und die vorbestimmte Handlung eine Bedingung und eine Handlung, die je nach Bedarf beliebig definiert werden können, sein. Die vorbestimmte Bedingung kann jedoch beispielsweise mindestens eines von Folgendem umfassen: dass die Vorspannung angelegt ist; dass eine auf das Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite in der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 wirkende Last innerhalb eines definierten Bereichs liegt und dass eine Geschwindigkeit, mit der sich das Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite bewegt, innerhalb eines definierten Bereichs liegt, und die vorbestimmte Handlung kann eine von Folgendem umfassen: dass sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 einen vorbestimmten Pfad entlang bewegt und dass sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zwischen vorbestimmten Positionen bewegt. Wie zuvor beschrieben wurde, kann bewirkt werden, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 die vorbestimmte Handlung unter der vorbestimmten Bedingung während normaler Betriebsbedingungen von Teilen, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, durchführt, so dass die Antriebsmomente während dieser Handlung gemessen werden können und im Voraus gespeichert werden können. Entsprechend ist selbst dann, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 gerade eine Handlung durchführt, eine akkurate Bestimmung, ob eine Abnormalität möglich ist oder nicht, durch Vergleichen jener Antriebsmomente mit dem Satz von Drehmomenten während normaler Betriebsbedingungen, die zuvor bei Durchführung derselben Handlung unter derselben Bedingung detektiert wurden, möglich.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die vorbestimmte Bedingung umfassen, dass die Vorspannung angelegt ist, und die vorbestimmte Handlung kann umfassen, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert wird. Die Positionierung der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 mit der zuvor erwähnten Konstruktion kann durch synchrones Betätigen der Aktuatoren 30 der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 erzielt werden. Hier verringert sich, wenn eine Vorspannung im Voraus an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 angelegt wird, das Ausmaß der Vorspannung beispielsweise sobald Verschleiß bei konstituierenden Teilen davon, wie z. B. einem Zahnrad oder einem Lager, auftritt. Solch eine Verringerung des Ausmaßes der Vorspannung kann wiederum zu einer Verringerung des Drehmoments von beispielsweise den Motoren 30a der Aktuatoren 30, die die Verbindungsgliedmechanismen 11a bis 11c betätigen, führen.
Andererseits kann im Gegensatz zu dem soeben beschriebenen Fall, wenn ein Fremdkörper beispielsweise in einem Getriebe festsitzt, das Drehmoment zunehmen, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist. Wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist, kann die Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 das Antriebsmoment jedes der Aktuatoren 30 detektieren, während die Vorspannung daran angelegt wird. Somit kann das Drehmoment stets unter derselben Bedingung zu jedem Zeitpunkt detektiert werden. Eine Diagnosevorrichtung, die gemäß dieser Konstruktion ausgeführt ist, kann sich dies zunutze machen und das Antriebsmoment von beispielsweise den Motoren 30a der Aktuatoren 30 überwachen und kann bei Detektion einer Drehmomentverringerung oder Drehmomenterhöhung, die oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist, eine Benachrichtigung, wie z. B. eine Warnung über beispielsweise solch eine Drehmomentverringerung oder Drehmomenterhöhung, an die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 senden, die beispielsweise einen Touchscreen umfassen kann.
Bei der vorliegenden Erfindung kann jeder der Aktuatoren 30 einen Servomotor umfassen. Beispielsweise kann jeder der Aktuatoren 30 Folgendes umfassen: einen Drehaktuator, der einen elektrischen Servomotor umfasst; und einen Drehzahlreduktionsmechanismus 31, der dazu konfiguriert ist, eine Drehung bei einer Drehzahl zu erzeugen, die bezüglich der durch den Servomotor erzeugten Drehung untersetzt ist. Durch das derartige Auslegen jedes der Aktuatoren 30, dass sie einen Drehaktuator mit einem elektrischen Servomotor umfassen, kann die Betätigung mit ausgezeichneter Steuerbarkeit ausgeführt werden, während die zuvor erwähnte Abnormalitätsbestimmung auch akkurat durchgeführt werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Anlegen der Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 durch die Vorspannungsanlegevorrichtung 52 Positionieren der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 in einer Ausgangslage davon und Bewirken, dass an jedes von Paaren, die durch Bestandteile, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, gebildet werden, wobei die Bestandteile bezüglich einander als Reaktion auf eine Betätigung der Aktuatoren 30 beweglich sind, eine Kraft angelegt wird, so dass jedes bewegliche Element innerhalb eines Spiels in jedem der Paare näher an das andere Element gebracht wird, umfassen. Durch das Positionieren der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 in einer Ausgangslage davon und Anlegen einer Kraft an jedes der Paare, so dass ein Element innerhalb eines Spiels davon näher an das andere Element gebracht wird, kann das Antriebsmoment stets unter derselben Bedingung zu jedem Zeitpunkt detektiert werden, wodurch die Durchführung einer genaueren Bestimmung des Abnutzungszustand ermöglicht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Diagnosevorrichtung 51 ferner einen Speicher 55 umfassen, der dazu konfiguriert ist, die Anzahl an Malen, die von der Bestimmungsvorrichtung 54 als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, und die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann dazu konfiguriert sein, eine von dieser Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung zu senden, wenn die Anzahl an Malen, die als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, einen Schwellenwert überschreitet. Ein Anstieg des Antriebsmoments, der von der Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 detektiert wird, kann möglicherweise aufgrund gewisser zeitweiliger Faktoren auftreten. Wenn das detektierte Drehmoment jedoch häufig außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, ist es recht wahrscheinlich, dass die konstituierenden Teile eine Abnutzung, wie z. B. Verschleiß, aufweisen. Dadurch kann durch das Senden einer von dieser Benachrichtigung abweichenden Benachrichtigung - beispielsweise einer Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austauschen von Teilen ist, - wenn die Anzahl an Malen, die als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, einen Schwellenwert überschreitet, kann die Kenntnisnahme der Dringlichkeit des Austauschs von Teilen und dass es sich nicht lediglich um eine zeitweilige Abnormalität handelt, zuverlässig ermöglicht werden. Dies gestattet den Austausch von Teilen, bevor die Vorrichtung betriebsunfähig wird, wodurch eine verbesserte Instandhaltbarkeit der Vorrichtung erzielt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Diagnosevorrichtung 51 ferner einen Speicher 55 umfassen, der dazu konfiguriert ist, die Dauer eines Zeitraums, für den von der Bestimmungsvorrichtung 54 das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, zu speichern, und die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann dazu konfiguriert sein, eine von dieser Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung zu senden, wenn die Dauer des Zeitraums, für den das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, kürzer als ein Schwellenwert ist. Wie soeben beschrieben wurde, kann ein Anstieg des Antriebsmoments, der von der Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 detektiert wird, möglicherweise aufgrund gewisser zeitweiliger Faktoren erfolgen. Wenn das detektierte Drehmoment jedoch für einen relativ kurzen Zeitraum außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, ist es recht wahrscheinlich, dass die konstituierenden Teile eine Abnutzung, wie zum Beispiel Verschleiß, aufweisen. Dadurch kann durch das Senden einer von dieser Benachrichtigung abweichenden Benachrichtigung - beispielsweise einer Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austauschen von Teilen ist, - wenn die Dauer des Zeitraums, für den das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, kürzer als ein Schwellenwert ist, kann die Kenntnisnahme der Dringlichkeit des Austauschs von Teilen und dass es sich nicht lediglich um eine zeitweilige Abnormalität handelt, zuverlässig ermöglicht werden. Dies gestattet den Austausch von Teilen, bevor die Vorrichtung betriebsunfähig wird, wodurch eine verbesserte Instandhaltbarkeit der Vorrichtung erzielt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 einen Bedienungsbildschirm 57 umfassen, der mit einer Bedienungskonsole 59 zum Bedienen der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 ausgestattet ist. Bei solch einer Konfiguration kann eine die Abnutzung von Teilen angebende Benachrichtigung auf dem Bedienungsbildschirm 57 für die Bedienungskonsole 59 angezeigt werden. Auf diese Weise kann ein Benutzer der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 ohne Weiteres die die Abnutzung von Teilen angebende Benachrichtigung wahrnehmen.
Eine beliebige Kombination aus mindestens zwei Merkmalen, die in den anhängigen Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder den beiliegenden Zeichnungen offenbart werden, kann als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen werden. Insbesondere sollte jegliche Kombination aus mindestens zwei Ansprüchen aus den anhängigen Ansprüchen gleichermaßen als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet werden.
Figurenliste
In jedem Fall wird die vorliegende Erfindung anhand der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich. Jedoch werden die Ausführungsformen und die Zeichnungen nur zur Veranschaulichung und Erläuterung angeführt und sollen nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränkend verstanden werden, wobei dieser Schutzumfang durch die angehängten Ansprüche bestimmt wird. In den begleitenden Zeichnungen werden in sämtlichen der mehreren Figuren gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet, und:

1 ist ein Satz erläuternder Diagramme, der ein Blockdiagramm umfasst, das das allgemeine Konzept einer Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung und einen horizontalen Querschnitt der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Satz erläuternder Diagramme, der ein Blockdiagramm umfasst, das das allgemeine Konzept einer Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung und einen horizontalen Querschnitt der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der Ausführungsform von 1, bei der ein Teil der Ausführungsform modifiziert worden ist, darstellt;
3 ist ein Satz erläuternder Diagramme, der ein Blockdiagramm umfasst, das das allgemeine Konzept einer Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung und einen horizontalen Querschnitt der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation der Ausführungsform von 1, bei der ein Teil der Ausführungsform, der sich von jenem in 2 unterscheidet, modifiziert worden ist, darstellt;
4 zeigt einen Vorderaufriss der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung, der lediglich einen der Verbindungsgliedmechanismen davon darstellt;
5 zeigt einen Vorderaufriss der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung in einem Betriebszustand, der sich von jenem in 4 unterscheidet;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsgliedmechanismus der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung;
7 zeigt eine schematische Ansicht eines der Verbindungsgliedmechanismen der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung;
8 zeigt eine fragmentarische Querschnittsansicht der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung in vergrößertem Maßstab;
9 zeigt ein Ablaufdiagramm von Verfahrensschritten, die von der Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung durchgeführt werden können;
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels für Verfahrensschritte nach einem Initialisierungsschritt in der Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung;
11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Beispiels für Verfahrensschritte nach einem Initialisierungsschritt in der Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung;
12 zeigt eine Horizontalquerschnittsansicht eines weiteren Beispiels für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung, die der Steuerung der Diagnosevorrichtung übergeben werden kann;
13 zeigt einen Vorderaufriss eines der Verbindungsgliedmechanismen der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung;
14 zeigt eine perspektivische Ansicht der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung;
15 zeigt eine Horizontalquerschnittsansicht noch eines weiteren Beispiels für einen Parallelverbindungsgliedmechanismus, der der Steuerung der Diagnosevorrichtung übergeben werden kann;
16 zeigt eine fragmentarische Horizontalquerschnittsansicht des Parallelverbindungsgliedmechanismus in vergrößertem Maßstab; und
17 ist ein Diagramm, das die Motordrehmomentvariation für jede Achse darstellt, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung einen Abschnitt, bei dem Abnormalität auftritt, enthält.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 1 bis 11 beschrieben. Die dargestellte Diagnosevorrichtung 51 für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die zur Diagnose des Abnutzungszustands an und/oder möglicher Schäden von Teilen, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, verwendet wird. Die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1, die einer Diagnose unterzogen wird, kann einen Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A und eine Steuereinheit 50, die den Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A steuern kann, umfassen, wobei der Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A derjenige ist, auf dem die Diagnose basiert.
Der Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A kann Folgendes umfassen: eine Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes; eine Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes; und drei Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13, wobei die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes über drei Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 derart mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt ist, dass die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes geändert werden kann. Jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 umfasst Folgendes: ein Endverbindungsgliedelement 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes schwenkgekoppelt ist; ein Endverbindungsgliedelement 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes schwenkgekoppelt ist; und ein Zwischenverbindungsgliedelement 11b, 12b oder 13b, das gegenüberliegende Enden aufweist, die mit dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite bzw. dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements auf der distalen Seite 11c, 12c oder 13c schwenkgekoppelt sind. Jeder der drei Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 kann einem jeweiligen von elektrischen Aktuatoren 30 zugeordnet sein, die dahingehend zusammenwirken, die Lage des distalen Endes, die als eine Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes definiert wird, bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes beliebig zu ändern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 können die Aktuatoren 30 beispielsweise einen Drehaktuator - insbesondere einen Servomotor, der einen Motor 30a und einen Drehzahlreduzierer 30b umfasst, - umfassen und können über Motorfixierungselemente 32 fest an einem Sockel 2 befestigt sein. Drehzahlreduktionsmechanismen 31 können jeweils aus dem zuvor erwähnten Drehzahlreduzierer 30b eines jeweiligen der Aktuatoren 30 und einem Getriebedrehzahlreduzierer 33 gebildet sein.
Die Steuereinheit 50 kann eine Steuerung 50a zum Steuern des Motors 30a jedes der Aktuatoren 30 des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A gemäß einem Befehl, wie z. B. einem Positionierungsbefehl, von einer übergeordneten Steuereinheit (nicht gezeigt) oder gemäß einer eingegebenen Eingabe, wie z. B. einem Positionierungsbefehl, von einer Bedienungskonsole 59 darin umfassen. Der Positionierungsbefehl kann beispielsweise ein Befehl sein, der einen Zielkoordinatenwert der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes spezifiziert. Die Steuerung 50a kann ein Servo System für jede Achse (d. h. jeden einzelnen der Aktuatoren 30) mit Positionsrückmeldungsfunktion bereitstellen.
Nun wird die Diagnosevorrichtung 51 erläutert. Die Diagnosevorrichtung 51 kann in der Steuereinheit 50 implementiert sein. Es wird betont, dass im Folgenden eine speziellere Konfiguration des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A erörtert wird. Die Diagnosevorrichtung 51 kann eine Vorspannungsanlegevorrichtung 52, eine Drehmomentdetektionsvorrichtung 53, eine Bestimmungsvorrichtung 54 und eine Benachrichtigungsvorrichtung 56 umfassen.
Die Vorspannungsanlegevorrichtung 52 kann bewirken, dass der Motor 30a jedes der Aktuatoren 30 derart angetrieben wird, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 in eine Ausgangslage davon positioniert wird und eine Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 angelegt wird. Die Vorspannungsanlegevorrichtung 52 kann einen Befehl für dieses Anlegen der Vorspannung an die Steuerung 50a senden, so dass er durch die Steuerung 50a ausgeführt werden kann. Die Ausgangslage kann nach Bedarf beliebig definiert werden, und eine zur Diagnose der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 geeignete Lage - beispielsweise eine Lage, die das Anlegen der zuvor erwähnten Vorspannung ermöglicht, - kann gewählt werden. Das Anlegen der Vorspannung von der Vorspannungsanlegevorrichtung 52 kann Positionieren der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 in der zuvor erwähnten Ausgangslage davon und Bewirken, dass an jedes von Paaren, wie z. B. rotierenden Paaren, die durch Bestandteile (z. B. ein Zahnrad oder ein Lager), aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, gebildet werden, wobei die Bestandteile bezüglich einander als Reaktion auf eine Betätigung der Aktuatoren 30 beweglich sind, eine Kraft angelegt wird, so dass jedes bewegliche Element innerhalb eines Spiels in jedem der Paare näher an das andere Element gebracht wird, umfassen.
Wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist, kann die Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 ein Antriebsmoment des Motors 30a jedes der Aktuatoren 30 detektieren, während die Vorspannung daran angelegt wird. Die Detektion eines Antriebsmoments kann beispielsweise durch Erhalten eines Stromwerts, der von einem in einem Antriebskreis für jeden Motor 30a angeordneten Stromsensor (nicht gezeigt) erfasst wird, erzielt werden.
Die Bestimmungsvorrichtung 54 kann bestimmen, ob das Antriebsmoment, das von der Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 detektiert wird, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 eine vorbestimmte Handlung unter einer vorbestimmten Bedingung durchführt, in einem vorbestimmten Bereich liegt oder nicht. Der vorbestimmte Bereich kann geeignetermaßen basierend auf Versuchen oder konstruktionsgemäß definiert werden. Der vorbestimmte Bereich kann geeignetermaßen beispielsweise konstruktionsgemäß definiert werden. Der vorbestimmte Bereich kann durch lediglich Spezifizieren eines Schwellenwerts, der eine Obergrenze des Bereichs identifiziert, kennzeichnet, definiert werden. Die Bestimmungsvorrichtung 54 kann mehrere Kombinationen aus Folgendem speichern: der vorbestimmten Handlung; der vorbestimmten Bedingung und dafür verwendeten Werten. Beispielsweise kann die Bestimmungsvorrichtung 54 in dem Fall, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 dazu konstruiert ist, lediglich eine vorbestimmte Anzahl an Handlungen auszuführen, nur die entsprechende Anzahl solcher Kombinationen speichern. In dem Fall, dass eine oder mehrere spezifische Handlungen der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 für die auf der Drehmomentmessung basierende Abnormalitätsbestimmung verwendet werden können, kann die Bestimmungsvorrichtung 54 gleichermaßen lediglich die entsprechende Anzahl solcher Kombinationen speichern. Bei einem Bestimmungsschritt kann die Art der durchgeführten Handlung unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens identifiziert werden, und die Werte für diese bestimmte Art von Handlung können für die Bestimmung verwendet werden.
Die vorbestimmte Bedingung und die vorbestimmte Handlung können je nach Bedarf auf eine beliebige Art und Weise definiert werden. Jedoch kann die vorbestimmte Bedingung beispielsweise mindestens eine von Folgenden umfassen: dass die Vorspannung angelegt ist; dass eine auf das Endverbindungsgliedelement 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite in der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 wirkende Last innerhalb eines definierten Bereichs liegt; und dass eine Geschwindigkeit, mit der sich das Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite bewegt, innerhalb eines definierten Bereichs liegt, und die vorbestimmte Handlung kann eines von Folgendem umfassen: dass sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 einen vorbestimmten Pfad entlang bewegt. Wie zuvor beschrieben wurde, kann bewirkt werden, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 die vorbestimmte Handlung unter der vorbestimmten Bedingung während normaler Betriebsbedingungen von Teilen, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, durchführt, so dass die Antriebsmomente während dieser Handlung gemessen werden können und im Voraus gespeichert werden können. Dadurch ist selbst dann, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 gerade eine Handlung durchführt, eine akkurate Bestimmung, ob eine Abnormalität möglich ist oder nicht, durch Vergleichen jener Antriebsmomente mit dem Satz von Drehmomenten während normaler Betriebsbedingungen, die zuvor bei Durchführung derselben Handlung unter derselben Bedingung detektiert wurden, möglich. Es versteht sich, dass der Ausdruck „während dieser Handlung (d. h. der vorbestimmten Handlung)“, der in diesem Kontext verwendet wird, eine Positionierungshandlung umfasst.
Darüber hinaus kann die vorbestimmte Bedingung umfassen, dass die Vorspannung angelegt ist, und die vorbestimmte Handlung kann umfassen, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert wird.
Die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann eine Benachrichtigung in der Form eines von der Bestimmungsvorrichtung 54 bereitgestellten Bestimmungsergebnisses an eine Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 (Anzeige 58 in 1-3) senden, so dass sie auf der Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 angezeigt werden kann. Wie nachstehend beschrieben wird, kann die Benachrichtigungsvorrichtung 56 nicht nur dazu konfiguriert sein, solch eine Benachrichtigung zu senden, sondern kann des Weiteren die Funktion der Bestimmung, ob solch eine Benachrichtigung zu senden ist, in Abhängigkeit von den Umständen und/oder der Erzeugung eines Befehls beispielsweise zur Initialisierung haben. Die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 kann beispielsweise einen Bedienungsbildschirm 57 in einer Bedienungskonsole 59 umfassen, die an der Steuereinheit 50 angebracht sein kann. Der Bedienungsbildschirm 57 kann beispielsweise einen Berührungsbildschirm, wie z. B. ein LCD, umfassen und kann dahingehend konstruiert sein, ein Bild anzuzeigen sowie für die Steuerung 50a und weitere einzugebende Eingaben zu gestatten.
Die Diagnosevorrichtung 51 für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung mit der zuvor erwähnten Konfiguration kann einen Speicher 55 gemäß der Darstellung in 2 umfassen. Der Speicher 55 kann die „Anzahl an Malen“, die von der Bestimmungsvorrichtung 54 als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, speichern. Die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann eine von der zuvor erwähnten Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung - beispielsweise eine den Austausch von Teilen vorschlagende Benachrichtigung - senden, wenn die „Anzahl an Malen“, die als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, einen Schwellenwert überschreitet.
Des Weiteren kann für das Bestimmungskriterium ein „Zeitraum“ als ein Bestimmungskriterium anstatt der „Anzahl an Malen“ verwendet werden. Das bedeutet, dass der Speicher 55 die Dauer eines Zeitraums, für den von der Bestimmungsvorrichtung 54 das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, speichern kann. Die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann eine von der zuvor erwähnten Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung - beispielsweise eine den Austausch von Teilen vorschlagende Benachrichtigung - senden, wenn die Dauer des Zeitraums, für den das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, kürzer als ein Schwellenwert ist. Anders ausgedrückt kann die Benachrichtigungsvorrichtung 56 dazu konfiguriert sein, eine von der zuvor erwähnten Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung zu senden, wenn die Dauer des Zeitraums, für den das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, kürzer als ein Schwellenwert ist.
Die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 kann an einer von der Steuereinheit 50 entfernten Stelle vorgesehen sein, wie in 3 gezeigt wird. Beispielsweise kann die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 in einem anderen Raum, als dem Raum, in dem die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 installiert ist, - beispielsweise in einem zentralen Steuerraum - vorgesehen sein und kann sogar eine Bildanzeigevorrichtung, wie z. B. auf einem Computer, der mit einem Weitbereichskommunikationsnetz wirkverbunden ist, umfassen.
Es wird ein Überblick über den Betrieb der Diagnosevorrichtung 51 mit der zuvor erwähnten Konfiguration gegeben. Bei der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 nimmt, wenn eine Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 im Voraus angelegt wird, das Ausmaß der Vorspannung ab, sobald Abnutzung, wie z. B. Verschleiß, bei konstituierenden Teilen davon, wie z. B. einem Zahnrad oder einem Lager, auftritt. Solch eine Abnahme des Ausmaßes der Vorspannung kann wiederum zu einer Verringerung des Drehmoments, beispielsweise der Motoren 30a der Aktuatoren 30, die die Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 betätigen, führen. Insbesondere kann die Positionierung der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 durch synchrones Betreiben von drei Motoren 30a erzielt werden. Somit kann, wenn konstituierende Teile davon eine Abnutzung aufweisen, das Motordrehmoment davon abnehmen, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist. Andererseits kann, wenn ein Fremdkörper beispielsweise in einem Zahnrad festsitzt, das Drehmoment zunehmen, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist.
Die Diagnosevorrichtung 51 für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 kann sich solch eine Drehmomentänderung zunutze machen und durch die Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 das Drehmoment der Motoren 30a der Aktuatoren 30 überwachen. Bei Detektion in der Bestimmungsvorrichtung 54 einer Drehmomentverringerung oder Drehmomenterhöhung, die oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 positioniert ist, kann die Bestimmungsvorrichtung 54 eine Benachrichtigung, wie z. B. eine Warnung über beispielsweise solch eine Drehmomentverringerung oder Drehmomenterhöhung, an die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 senden, die beispielsweise einen Touchscreen umfassen kann. Wenn solch eine Drehmomentverringerung oder Drehmomenterhöhung häufig auftritt, kann eine Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austauschen von Teilen ist, an die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 gesendet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
Die Diagnosevorrichtung 51 für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 kann vor einer anfänglichen Betätigung der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 nach der Beendigung ihrer Montage einen Initialisierungsschritt durchführen, bei dem ein Bezugsdrehmoment bei einer Anfangsposition der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 festgelegt werden kann. Beispielsweise kann bewirkt werden, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 in einer vorbestimmten Position positioniert wird, so dass eine feste Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes erhalten wird - insbesondere so dass die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes gegen ein gewisses Objekt gedrückt wird. Der Initialisierungsschritt kann erneut durchgeführt werden, wenn das Drehmoment der Motoren 30a während der nachfolgenden Nutzung über oder unter den vorbestimmten Bereich hinausgeht, so dass das Bezugsdrehmoment neu festgelegt werden kann.
Wenn innerhalb eines vorbestimmten Betriebszeitraums häufig eine Drehmomenterhöhung oder eine Drehmomentverringerung der Motoren auftritt und der Initialisierungsschritt zumindest eine gewisse Anzahl von Malen durchgeführt worden ist, kann bestimmt werden, dass eine Abnutzung oder Abnormalität von Teilen vorliegt, und eine Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austausch von Teilen ist, kann erzeugt werden, um einen Benutzer zum Austausch von Teilen anzuregen. Durch das Informieren eines Benutzers, dass es Zeit zum Austausch von Teilen ist, vor dem Eintreten des Brechens von beispielsweise einem Zahnrad, ist ein Austausch von Teilen möglich, bevor die Vorrichtung betriebsunfähig wird, wodurch eine verbesserte Instandhaltbarkeit der Vorrichtung erzielt wird. Solch eine Benachrichtigung kann zu dem Bedienungsbildschirm 57 in der Bedienungskonsole 59 für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 gesendet werden, wodurch es für einen Benutzer besser erkennbar gemacht wird.
Nun wird ein bestimmtes Beispiel für den Betrieb der Diagnosevorrichtung 51 mit der zuvor erwähnten Konfiguration in Verbindung mit 9 bis 11 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 9 kann der Servomotor der Steuerung 50a als Reaktion auf einen Befehl von der in 1 dargestellten Vorspannungsanlegevorrichtung 52 aktiviert werden (Schritt R1), und eine vorbestimmte Handlung kann ausgeführt werden (Schritt R2). Die vorbestimmte Handlung kann umfassen, dass sich die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 einen definierten Pfad entlang bewegt, oder kann eine Positionierungshandlung der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes in eine vorbestimmte Position umfassen. Sobald durch die Steuerung 50a detektiert wird, dass die vorbestimmte Handlung beendet ist - beispielsweise die Bewegung an dem äußeren Ende des definierten Pfads beendet ist - oder die Positionierungshandlung beendet ist, kann das Drehmoment jedes der Motoren 30a durch die Drehmomentdetektionsvorrichtung 53 gemessen werden (Schritt R3).
Die Bestimmungsvorrichtung 54 kann bestimmen, ob das Drehmoment jedes der Motoren 30a außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht (Schritt R4). Die Benachrichtigungsvorrichtung 56 kann, wenn das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, einen Zählwert eines Zählers (nicht gezeigt), der die Anzahl an Malen, bei denen eine Drehmomentabnormalität detektiert worden ist, (Drehmomentabnormalitätsdetektionsmale) zählt, um 1 inkrementieren (Schritt R5) und kann eine Benachrichtigung über die Drehmomentabnormalität an die Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 senden, so dass sie darauf angezeigt werden kann (Schritt R6). Dies liegt darin begründet, dass an diesem Punkt noch angenommen werden kann, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zu normalen Betriebsvorgängen fähig ist. Wenn das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren bei Schritt R4 zur Bestimmung des Motordrehmoments innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wird möglicherweise keine Benachrichtigung über eine Drehmomentabnormalität gesendet (Schritt R7).
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, dem zum Senden einer Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austauschen von Teilen ist, als Funktion der Häufigkeit der zuvor erwähnten Detektion und mithilfe des in 2 dargestellten Speichers 55 gefolgt werden kann. Während die Benachrichtigung über die Drehmomentabnormalität angezeigt wird (Schritt S1) kann ein Initialisierungsschritt durchgeführt werden (Schritt S2). Der Initialisierungsschritt kann das erneute Festlegen eines Bezugsdrehmoments an einer Ausgangsposition der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 beinhalten. Das Drehmoment jedes der Motoren 30A kann gemessen werden (Schritt S3), und es kann bestimmt werden, ob das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht (Schritt S4). Wenn bestimmt wird, dass das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wird die zuvor erwähnte Benachrichtigung über die Drehmomentabnormalität möglicherweise abgebrochen oder wird möglicherweise nicht angezeigt (Schritt S8).
Wenn bestimmt wird, dass das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, kann der Zählwert des Zählers (nicht gezeigt), der die Anzahl an Malen, bei denen eine Drehmomentabnormalität detektiert worden ist, (Drehmomentabnormalitätsdetektionsmale) zählt, um 1 inkrementiert werden (Schritt S5). Es kann bestimmt werden, ob die inkrementierte Anzahl an Malen solch einer Detektion von Drehmomentabnormalität über einer festgelegten Anzahl liegt oder nicht (Schritt R6). Wenn bestimmt worden ist, dass sie nicht darüber liegt, kann die Benachrichtigung über die Drehmomentabnormalität weiterhin angezeigt werden (Schritt S9). Wenn in Schritt S6 für die zuvor erwähnte Bestimmung bestimmt worden ist, dass sie darüber liegt, kann eine Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austauschen von Teilen ist, auf der Benachrichtigungsinhaltsanzeige 58 angezeigt werden (Schritt S7).
Mit einer derartigen Reihenfolge von Verfahrensschritten kann bestimmt werden, ob es Zeit zum Austauschen von Teilen (wie z. B. einem Zahnrad oder einem Lager), aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 zusammensetzt, ist oder nicht, wodurch die angemessene Erzeugung einer Benachrichtigung, die das Austauschen von Teilen anregt, ermöglicht wird.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm, dem zur Bestimmung, ob eine Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austauschen von Teilen ist, als Funktion der Dauer eines Zeitraums, während dem eine Drehmomentabnormalität verzeichnet werden kann, gesendet werden sollte oder nicht, gefolgt werden kann. Zunächst kann ein Initialisierungsschritt (d. h. das erneute Festlegen eines Bezugsdrehmoments bei einer Ausgangslage der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1) durchgeführt werden (Schritt T1). Dann kann die Messung der Dauer eines Zeitraums, während dem eine Drehmomentabnormalität verzeichnet werden kann, (d. h. die Messung eines Drehmomentabnormalitätszeitraums) beginnen (Schritt D2), und der Servomotor der Steuerung 50a kann aktiviert werden (Schritt T3). Damit kann eine vorbestimmte Handlung (z. B. eine Bewegung entlang einem vorbestimmten Pfad oder einer Positionierungshandlung) ausgeführt werden (Schritt T4), und bei Beendigung der vorbestimmten Handlung kann die Messung des Drehmoments jedes der Motoren 30a ausgeführt werden (Schritt T5).
Bei Vorliegen eines Abschnitts, bei dem Abnormalität auftritt, in der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 ist das Auftreten einer Drehmomentabweichung von den Drehmomenten während normaler Betriebsbedingungen entlang mehr als einer Achse zur selben Zeit wahrscheinlich, wie bei einem beispielhaften Versuch von 17, die die Drehmomentvariation entlang drei Achsen darstellt, wahrscheinlich. Aus diesem Grund kann - unter allen der Motoren 30a - bestimmt werden, ob das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht (Schritt T6). Wenn das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, kann die Messung der Dauer eines Zeitraums, während dem eine Drehmomentabnormalität verzeichnet werden kann, fortgeführt werden (Schritt T11), und das Verfahren kann zu Schritt T3 zurückkehren, bei dem der Servomotor aktiviert werden kann.
Es wird angemerkt, dass 17 ein Diagramm ist, das ein Beispiel für eine Drehmomentvariation der Motoren 30a (MOTOR 1 bis MOTOR 3), wenn es einen Abschnitt, bei dem Abnormalität auftritt, gibt, zusammen mit deren Drehmomentvariation während normaler Betriebsbedingungen darstellt.
Wenn bestimmt wird, dass das Drehmoment von einer definierten Anzahl oder mehr der Motoren 30a außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, kann eine Benachrichtigung über Drehmomentabnormalität angezeigt werden (Schritt T7), und die Dauer eines Zeitraums, während dem eine Drehmomentabnormalität verzeichnet werden kann, (Drehmomentabnormalitätszeitraum) kann gespeichert werden (Schritt T8). Danach kann daraufhin bestimmt werden, ob die Dauer eines Zeitraums, während dem eine Drehmomentabnormalität verzeichnet werden kann, (Drehmomentabnormalitätszeitraum) kürzer als eine spezifizierte Dauer ist oder nicht (Schritt T9). Die spezifizierte Dauer kann im Voraus auf einen Wert festgelegt werden, der gemäß der Konstruktion angemessen definiert wird. Wenn sie genauso lang oder länger als die gewisse definierte Dauer ist, kann die Messung der Dauer eines Zeitraums, während dem eine Drehmomentabnormalität verzeichnet werden kann, (Drehmomentabnormalitätszeitraum) zurückgesetzt werden (Schritt T12), und das Verfahren kann zu dem Schritt T1 zurückkehren, bei dem der Initialisierungsschritt durchgeführt werden kann. Wenn sie kürzer als die spezifizierte Dauer ist, kann eine Benachrichtigung, dass es Zeit zum Austausch von Teilen ist, angezeigt werden (Schritt T10).
Durch das Durchführen jener Verfahrensschritte, die in 10 oder 11 dargestellt werden, ist es möglich, einen Benutzer äußerst zuverlässig und vor dem Brechen von beispielsweise einem Zahnrad oder einem zahnradähnlichen Teil darüber zu informieren, dass es Zeit zum Austausch von Teilen ist. Somit kann der Austausch von Teilen durchgeführt werden, bevor die Vorrichtung betriebsunfähig wird, wodurch eine stärker verbesserte Instandhaltbarkeit der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 erzielt wird.
Es wird ein besonderes Beispiel für die Konstruktion der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 beschrieben. Die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1 kann einen Verbindungsmechanismus 3 umfassen, über den ein Befestigungsglied 4 am distalen Ende (4), an dem beispielsweise ein medizinisches Instrument befestigt werden kann, mit dem Sockel 2 derartig gekoppelt werden kann, dass die Lage des Befestigungsglieds 4 am distalen Ende geändert werden kann. Der Verbindungsmechanismus 3 kann Folgendes umfassen: eine Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes, die über einen Abstandshalter 5 an dem Sockel 2 fest befestigt sein kann; eine Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes, die an dem Befestigungsglied 4 am distalen Ende fest befestigt sein kann; und drei Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 (die im Folgenden durch „11 bis 13“ gekennzeichnet werden können), über die die Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes miteinander gekoppelt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass in 4 lediglich ein einziger Verbindungsgliedmechanismus 11 sichtbar ist.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Verbindungsmechanismus 3 der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung 1. Jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13, aus denen sich der Verbindungsmechanismus 3 zusammensetzt, können Folgendes umfassen: ein Endverbindungsgliedelement 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite (das im Folgenden durch „11a bis 13a“ gekennzeichnet werden kann); ein Zwischenverbindungsgliedelement 11b, 12b oder 13b (das im Folgenden durch „11b bis 13b“ gekennzeichnet werden kann); und ein Endverbindungsgliedelement 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite (das im Folgenden durch „11c bis 12c“ gekennzeichnet werden kann), wodurch ein Kettenverbindungsmechanismus mit drei Verbindunggliedern gebildet wird, der vier rotierende Paare aufweist. Das Endverbindungsgliedelement 11a bis 13a auf der proximalen Seite kann L-förmig sein und kann an einem Basisende davon mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite an dem proximalen Ende schwenkgekoppelt sein. Das Verbindungsgliedelement 11c bis 13c an dem Ende auf der distalen Seite kann L-förmig sein und kann an einem Basisende davon mit der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite an dem distalen Ende schwenkgekoppelt sein. Das Zwischenverbindungsgliedelement 11b bis 13b kann gegenüberliegende Enden aufweisen, die mit einem freien Ende (Spitzenende) des Endverbindungsgliedelements 11a bis 13a auf der proximalen Seite bzw. einem freien Ende (Spitzenende) des Endverbindungsgliedelements 11c bis 13c auf der distalen Seite schwenkgekoppelt sein können.
Jedes der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite und der Endverbindungsgliedelemente 11c bis 13c auf der distalen Seite können so ausgeführt sein, dass sie eine kugelförmige Verbindungsgliedstruktur aufweisen. Jeweilige Mittelpunkte PA und PC von kugelförmigen Verbindunggliedern (4 und 5), die durch jeweilige drei Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 definiert werden, fallen zusammen, und jeweilige Abstände, die von den jeweiligen drei Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 bezüglich der Mittelpunkte PA und PC von kugelförmigen Verbindunggliedern definiert werden, können auch zusammenfallen. Die Achsen der rotierenden Paare, die als Verbindungen zwischen dem Endverbindungsgliedelement 11a bis 13a und dem Zwischenverbindungsgliedelement 11b bis 13b und zwischen dem Endverbindungsgliedelement 11c bis 13c und dem Zwischenverbindungsgliedelement 11b bis 13b dienen, können sich in einem gewissen Schnittwinkel überschneiden oder können parallel zueinander verlaufen.
Somit können die drei Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 geometrisch identische Formen aufweisen. Geometrisch identische Formen bedeutet, dass die jeweiligen Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13, wenn die Verbindungsgliedelemente 11a bis 13a, 11b bis 13b und 11c bis 13c davon in jeweilige geometrische Modelle umgewandelt werden, die durch gerade Linien definiert werden, dahingehend zusammenwirken, eine derartige Form zu bilden, dass ein Segment davon auf der Seite des proximalen Endes und ein Segment davon auf der Seite des distalen Endes bezüglich einem Mittelpunkt der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b symmetrisch zueinander sind. 7 zeigt schematisch einen der Verbindungsgliedmechanismen 11, der durch gerade Linien dargestellt wird.
Jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 bei der erweiterten Ausführungsform kann eine drehsymmetrische Ausführung aufweisen, bei der die Positionsbeziehung zwischen einer Kombination aus der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und des Endverbindungsgliedelements 11a bis 13a auf der proximalen Seite einerseits und einer Kombination aus der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und dem Endverbindungsgliedelement 11c bis 13c auf der distalen Seite andererseits derart ist, dass erstere und letztere bezüglich einer Mittelachse A (6) des Zwischenverbindungsgliedelements 11b bis 13b drehsymmetrisch zueinander sind. 4 stellt einen Zustand dar, bei dem eine Mittelachse B der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und eine Mittelachse C der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes kollinear sind, wohingegen 5 einen Zustand darstellt, bei dem die Mittelachse C der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes einen vorbestimmten Betriebswinkel zur Mittelachse B der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes eingenommen hat. Der Abstand D zwischen dem Mittelpunkt PA des kugelförmigen Verbindungsglieds auf der Seite des proximalen Endes und dem Mittelpunkt PC des kugelförmigen Verbindungsglieds auf der Seite des distalen Endes kann selbst bei Änderung der Lage jedes der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 unverändert bleiben.
Sowohl die Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes als auch die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes können eine hexagonale Prismenform aufweisen und können sechs Seitenflächen 16 (6) aufweisen, die eine Außenperipheriefläche davon bilden. Über drei der Seitenflächen 16, die durch eine Seitenfläche voneinander beabstandet sind, können die Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite und die Endverbindungsgliedelemente 11c bis 13c auf der distalen Seite mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes bzw. der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes schwenkgekoppelt sein.
1 enthält in einem unteren Teil der Figur eine Horizontalquerschnittsansicht, die Verbindungen zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11a bis 13a auf der proximalen Seite darstellt. 8 stellt einen fragmentarischen Querschnitt von 1 dar. Von der Seitenfläche 16 (6) der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes können Wellenabschnitte 18 (8) vorragen. Innenringe (nicht gezeigt) von Lagern 17 in einer Doppelreihenanordnung (6) können an jedem der Wellenabschnitte 18 passend befestigt sein, und Außenringe (nicht gezeigt) der Lager 17 können in einem Ende der gegenüberliegenden Enden - d. h., einem Ende, das zu der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes weist, - eines jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite passend befestigt sein. Somit können die Innenringe an der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes gesichert sein und die Außenringe können sich zusammen mit dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite drehen. Die Lager 17 können beispielsweise ein Kugellager, wie z. B. ein Rillenkugellager oder ein Schrägkugellager, umfassen und können durch Festziehen einer Mutter 19 mit einem vorbestimmten Ausmaß an daran angelegter Vorspannung in Position gesichert werden. Statt der Verwendung von Kugellagern in einer Doppelreihenanordnung, wie bei dem dargestellten Beispiel, können die Lager 17 ein Rollenlager oder ein Gleitlager umfassen. Analoge Ausführungen können auf die Verbindungen zwischen der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11c bis 13c auf der distalen Seite angewendet werden.
Des Weiteren kann bei den Verbindungen zwischen den Endverbindungsgliedelementen 11a bis 13a auf der proximalen Seite und den Zwischenverbindungsgliedelementene 11b bis 13b eine gegenseitige Schwenkkopplung durch Lager 20 in einer Doppelreihenanordnung umgesetzt werden. Das bedeutet, dass Außenringe (nicht gezeigt) der Lager 20 in das jeweilige der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite passend befestigt sind und Innenringe (nicht gezeigt) der Lager 20 auf einen Wellenabschnitt 21, der einem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b zugeordnet sein kann, passend befestigt ist. Es wird betont, dass in 1 und 8 lediglich die Verbindung zwischen einem der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite und einem der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b sichtbar ist. Die Lager 20 können beispielsweise ein Kugellager, wie z. B. ein Rillenkugellager oder ein Schrägkugellager, umfassen und können durch Festziehen einer Mutter 22 mit einem vorbestimmten Ausmaß an daran angelegter Vorspannung in Position gesichert werden. Statt der Verwendung von Kugellagern in einer Doppelreihenanordnung, wie bei dem dargestellten Beispiel, können die Lager 20 ein Rollenlager oder ein Gleitlager umfassen. Analoge Ausführungen können auf die Verbindungen zwischen den Endverbindungsgliedelementen 11c bis 13c auf der distalen Seite und den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b bis 13b angewendet werden.
Die Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13, die in 6 dargestellt werden, können so ausgeführt sein, dass die Winkel und Längen der Wellenabschnitte 18 (8) der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes zu jenen der Wellenabschnitte 18 der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes identisch sind und die geometrischen Formen jener Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a neben der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes zu den geometrischen Formen jener Endverbindungsgliedelemente 11c bis 13c neben der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes identisch sind und des Weiteren bei den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b bis 13b die Form der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und die Form der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes identisch sind. Bei derartigen Konfigurationen kann, wenn die Winkelpositionsbeziehung zwischen den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b bis 13b und jenen Endverbindungsgliedelementen 11a bis 13a, die mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt sind, der Winkelpositionsbeziehung zwischen den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b bis 13b und jenen Endverbindungsgliedelementen 11c bis 13c, die mit der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes gekoppelt sind, entspricht, eine Kombination aus der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11a bis 13a auf der proximalen Seite eine Bewegung vollziehen, die aufgrund der resultierenden geometrischen Symmetrien zu der einer Kombination aus der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11c bis 13c auf der distalen Seite identisch ist. Wenn beispielsweise die Übertragung einer Drehung von der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes auf die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes durch Definieren jeweiliger Drehachsen, die mit den Mittelachsen B und C davon koaxial sind, in der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes durchgeführt wird, drehen sich die Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes durch identische Winkel mit einer konstanten Geschwindigkeit, wodurch ein Gleichlaufgelenk gebildet wird. Eine Symmetrieebene jedes der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b - wenn solch einer Drehung mit konstanter Drehzahl möglich ist - kann als eine Symmetrieebene konstanter Geschwindigkeit bezeichnet werden.
Somit können durch das Anordnen mehrerer Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13, die geometrisch identische Formen aufweisen, entlang einem gemeinsamen Umfang und durch dahingehendes Konfigurieren der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13, sich dieselbe Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und dieselbe Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes zu teilen, die mehreren Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 nur dann kohärent bewegt werden können, wenn die Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b jeweils in der Symmetrieebene konstanter Geschwindigkeit positioniert sind. Auf diese Weise ist eine Drehung mit konstanter Geschwindigkeit unabhängig von dem Betriebswinkel, der von der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes eingenommen wird, möglich.
Durch das Verwenden einer Lagerstruktur zur Konstruktion von Drehzonen in den vier rotierenden Paaren in jedem der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 - das bedeutet die Verbindung zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und einem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite, die Verbindung zwischen der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und einem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11c bis 13c auf der distalen Seite, die Verbindung zwischen dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite und einem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b und die Verbindung zwischen dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11c bis 13c auf der distalen Seite und dem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b - ist es möglich, den Reibungswiderstand an den Verbindungen zur Erzielung eines geringeren Drehwiderstands darin zu reduzieren, wodurch eine gleichmäßigere Leistungsübertragung sichergestellt wird, wobei gleichzeitig die Dauerhaftigkeit davon verbessert wird.
Durch das Ausführen des Verbindungsmechanismus 3 auf diese Art und Weise kann der Bewegungsbereich der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes vergrößert werden. Beispielsweise kann ein Höchstwert des Biegewinkels θ (d. h. ein maximaler Biegewinkel) zwischen der Mittelachse C der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und der Mittelachse B (6) der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes bis zu ungefähr ±90° erreichen. Des Weiteren kann der Drehwinkel φ der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes zur Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes im Bereich von 0° bis 360° liegen. Der Biegewinkel θ soll einen Winkel angeben, in dem die Mittelachse C der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Mittelachse B der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes - bei Betrachtung auf einer vertikalen Ebene - geneigt ist. Der Drehwinkel φ soll einen Winkel angeben, in dem die Mittelachse C der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes zur Mittelachse B der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes - bei Betrachtung auf einer horizontalen Ebene - geneigt ist.
Jeder der drei Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 kann mit einem jeweiligen der Aktuatoren 30 und einem jeweiligen der Drehzahlreduktionsmechanismen 31 versehen sein. Obgleich in Verbindung mit 1 und 8 lediglich auf einen Aktuator 30 und einen Drehzahlreduktionsmechanismus 31, die einem der Verbindungsgliedmechanismen 11 zugeordnet sind, Bezug genommen wird, kann dieselbe Beschreibung auch auf jene, die den anderen Verbindungsgliedmechanismen 12 und 13 zugeordnet sind, zu treffen.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 können die Aktuatoren 30 einen Drehaktuator umfassen - insbesondere einen Servomotor 30a, der mit einem Drehzahlreduzierer 30b ausgestattet ist - und können über die Motorbefestigungsglieder 32 fest an dem Sockel 2 befestigt sein. Die Drehzahlreduktionsmechanismen 31 können jeweils aus dem Drehzahlreduzierer 30b eines jeweiligen der Aktuatoren 30 und einem Getriebedrehzahlreduzierer 33 gebildet sein.
Gemäß der Darstellung in 8 kann der Getriebedrehzahlreduzierer 33 ein kleineres Zahnrad 36, das mit einer Ausgangswelle 30c des jeweiligen der Aktuatoren 30 über eine Kupplung 35 drehgekoppelt ist, und ein größeres Zahnrad 37, das dahingehend an einem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite gesichert ist, mit dem kleineren Zahnrad 36 kämmend in Eingriff zu stehen, umfassen. In dem dargestellten Beispiel können sowohl das kleinere Zahnrad 36 als auch das größere Zahnrad 37 Stirnräder sein, und insbesondere liegt das größere Zahnrad 37 in Form eines Sektorzahnrads mit einer daran ausgebildeten sektorförmigen Peripheriefläche mit Zähnen vor. Das größere Zahnrad 37 kann einen Teilkreisradius aufweisen, der kürzer als der des kleineren Zahnrads 36 ist, und somit kann eine Drehung der Ausgangswelle 30c des jeweiligen der Aktuatoren 30 dadurch auf das jeweilige der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite übertragen werden, dass es in Drehung um eine Achse O1 des rotierenden Paars zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite mit einer Drehzahl gedreht wird, die bezüglich jener der Drehung der Ausgangswelle 30c untersetzt ist. Das Untersetzungsverhältnis kann größer gleich 10 betragen.
Der Teilkreisradius des größeren Zahnrads 37 kann größer gleich der Hälfte der Armlänge L des jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite sein. Die Armlänge L kann als ein Abstand von einem axialen Mittelpunkt P1 der Achse O1 des rotierenden Paars zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite zu einem Punkt P3 sein. Der Punkt P3 wird andererseits durch Projizieren eines axialen Mittelpunkts P2 einer Achse O2 des rotierenden Paars zwischen dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite und einem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b auf eine Ebene, die sich senkrecht zu der Achse O1 des rotierenden Paars zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite erstreckt und durch den axialen Mittelpunkt P1 davon verläuft, erzeugt. Im Falle der erörterten Ausführungsform ist der Teilkreisradius des größeren Zahnrads 37 so ausgelegt, dass er größer gleich der Armlänge L ist. Dies kann zur Erzielung eines hohen Untersetzungsverhältnisses vorteilhaft sein.
Das kleinere Zahnrad 36 kann Folgendes umfassen: einen mit Zähnen versehenen Abschnitt 36a, der mit dem größeren Zahnrad 37 kämmend in Eingriff steht; und Wellenabschnitte 36b, die von dem mit Zähnen versehenen Abschnitt 36a an gegenüberliegenden Seiten des mit Zähnen versehenen Abschnitts 36a vorragen. Die Wellenabschnitte 36b können jeweils durch Lager 40 in Doppelreihenanordnung drehbar gestützt werden, wobei die Lager 40 in einem Drehstützelement 39 angeordnet sein können, das auf dem Sockel 2 installiert ist. Die Lager 40 können beispielsweise ein Kugellager, wie z. B. ein Rillenkugellager oder ein Schrägkugellager, umfassen. Statt der Verwendung von Kugellagern in einer Doppelreihenanordnung, wie bei dem dargestellten Beispiel, können die Lager 40 ein Rollenlager oder ein Gleitlager umfassen. Eine Ausgleichsscheibe (nicht gezeigt) kann zwischen Außenringen (nicht gezeigt) der Lager 40 in Doppelreihenanordnung angeordnet sein, und eine auf einen jeweiligen der Wellenabschnitte 36b geschraubte Mutter 41 kann zum Anlegen einer Vorspannung an die Lager 40 festgezogen werden. Die Außenringe der Lager 40 können in das Drehstützelement 39 pressgepasst sein.
Das größere Zahnrad 37 kann eine von dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite separate Komponente sein und kann durch Verbindungselemente 42, wie z. B. Bolzen, an dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite lösbar angebracht sein.
Eine Drehachse O3 des jeweiligen der Aktuatoren 30 und eine Drehachse O4 des kleineren Zahnrads 36 können zueinander koaxial sein. Diese Drehachsen O3 und O4 können sich parallel zu der Achse O1 des rotierenden Paars zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite erstrecken und können sich des Weiteren auf selber Höhe von dem Sockel 2 wie die Achse O1 befinden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann die Steuereinheit 50 eine CNC-Steuereinheit sein, und die Steuerung 50a in der Steuereinheit 50 kann die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes durch Wählen beispielsweise des Biegewinkels θ (6) und des Drehwinkels φ (6) definieren. Des Weiteren können jeweilige Schwenkwinkel βn (β1 und β2 in 6) der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite durch beispielsweise einen Codierer (nicht gezeigt) detektiert werden. Alternativ dazu kann ein Codierer (nicht gezeigt), der jedem der Aktuatoren 30 zugeordnet sein kann, zur Detektion der Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes verwendet werden. Es besteht eine Korrelation zwischen dem Biegewinkel θ und dem Drehwinkel φ einerseits und den jeweiligen Schwenkwinkeln βn andererseits, so dass einer von ersterem und letzterem von dem anderen abgeleitet werden kann.
Zur Änderung der Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes können Steuerzielwerte für die Schwenkwinkel βn der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite gemäß dem, was von der Steuerung 50a als die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes (oder eine Koordinatenposition davon) definiert wird, berechnet werden. Die Schwenkwinkel βn können die Betriebsstellungen der Aktuatoren 30 darstellen. Die Schwenkwinkel βn können unter Verwendung einer inversen Transformation der unten beschriebenen Gleichung 1 berechnet werden. Die inverse Transformation kann eine Transformation zur Berechnung der Schwenkwinkel βn der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite aus dem Biegewinkel θ und dem Drehwinkel φ beinhalten. $cos (θ/2) sin β n - sin (θ/2) sin (φ+δ n) cos β+ sin (γ/2) = 0$
In der Gleichung gibt γ (6) einen Winkel an, der zwischen der Achse O2 des rotierenden Paars zwischen einem der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite und einem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b einerseits und einer Achse O5 des rotierenden Paars zwischen einem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11c bis 13c auf der distalen Seite und dem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b bis 13b andererseits definiert wird. δn (δ1, δ2 und δ3 in 6) gibt einen Umfangstrennungswinkel jedes der Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite zu einem der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite, das als ein Bezugswert gewählt wird, an.
Nach der Berechnung der Steuerzielwerte für die Schwenkwinkel βn kann die Abgabe jedes der Aktuatoren 30 durch eine Rückmeldungssteuerung unter Verwendung eines Signals von einem Lagedetektor (nicht gezeigt) gesteuert werden, so dass die Ist-Schwenkwinkel βn die Steuerzielwerte erreichen können. Auf diese Weise kann bewirkt werden, dass sich die Endverbindungsgliedelemente 11a bis 13a auf der proximalen Seite aller Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 zur Änderung der Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes schwenkend durch ausgewählte Schwenkwinkel βn drehen.
12 bis 14 zeigen ein weiteres bestimmtes Beispiel für den Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A (1), der derjenige sein kann, auf dem die Diagnose von der Diagnosevorrichtung 51 basiert. Die grundlegenden Merkmale des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1B, die dort gezeigt werden, sind zu jenen des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A, der bereits in Verbindung mit 1 bis 8 erörtert worden ist, identisch. Das bedeutet, dass die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes über drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt sein kann, so dass die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes geändert werden kann. Elektrische Aktuatoren 30 können vorgesehen sein, die dahingehend zusammenwirken, die Lage des distalen Endes, die als eine Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes definiert wird, beliebig zu ändern, wobei jeder der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 einem jeweiligen der elektrischen Aktuatoren 30 zugeordnet ist. Jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 kann Folgendes umfassen: ein Endverbindungsgliedelement 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes schwenkgekoppelt ist; ein Endverbindungsgliedelement 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes schwenkgekoppelt ist; und ein Zwischenverbindungsgliedelement 11b, 12b oder 13b, das gegenüberliegende Enden aufweist, die mit dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite bzw. dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite schwenkgekoppelt sind. Weiterhin können die Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 bei Umwandlung in jeweilige geometrische Modelle, die durch gerade Linien definiert werden, dahingehend zusammenwirken, eine derartige Form zu bilden, dass ein Segment davon auf der Seite des proximalen Endes und ein Segment davon auf der Seite des distalen Endes bezüglich einem Mittelpunkt der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b, 12b und 13b symmetrisch zueinander sind.
Es versteht sich, dass jene Merkmale mit Ausnahme jener, die nachstehend erörtert werden, dieselben wie jene des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A, die bereits in Verbindung mit 1 bis 8 erwähnt wurden, sind.
Unter Bezugnahme auf 14 kann die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes Folgendes umfassen: ein flaches plattenförmiges Element 60 am distalen Ende, das einen mit einer kreisförmigen Durchgangsbohrung 60a darin ausgebildeten Mittelpunkt aufweist; und drei Schwenkwellenverbindungselemente 64, die um die in dem Element 60 am distalen Ende ausgebildete Durchgangsbohrung 60a herum angeordnet sind und die in gleichmäßigen Abständen umfangsmäßig voneinander beabstandet sind. Der Mittelpunkt der Durchgangsbohrung 60a kann sich auf einer Mittelachse QB der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes befinden. Schwenkwellen 72, von denen jeder eine Achse aufweist, die die Mittelachse QB der Verbindungsgliednabe schneidet, können jeweils mit einem jeweiligen der Schwenkwellenverbindungselemente 64 schwenkgekoppelt sein. Ein jeweiliges der Endverbindungsgliedelemente 11c, 12c und 13c auf der distalen Seite kann an einem Ende der gegenüberliegenden Enden davon mit einer jeweiligen der Schwenkwellen 72 der Verbindungsgliednabe 15 verbunden sein. Das jeweilige der Endverbindungsgliedelemente 11c, 12c und 13c auf der distalen Seite kann an dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden davon mit einer jeweiligen der Schwenkwellen 75 verbunden sein. Die jeweilige der Schwenkwellen 75 kann mit einem Ende der gegenüberliegenden Enden eines jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b schwenkgekoppelt sein. Die jeweilige der Schwenkwellen 72 der Verbindungsgliednabe 15 und die jeweilige der Schwenkwellen 75 des jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b können - jeweils über zwei Lager (nicht gezeigt) - mit dem jeweiligen der Schwenkwellenverbindungselemente 64 bzw. dem einen Ende der gegenüberliegenden Enden des jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b, 12b und 13b schwenkgekoppelt sein.
Es wird nun die Konstruktion der Endverbindungsgliedelemente 11a, 12a, 13a und 11c, 12c und 13c in Verbindung mit 12 bis 14 beschrieben. Da die Endverbindungsgliedelemente 11a, 12a und 13a auf der proximalen Seite und die Endverbindungsgliedelemente 11c, 12c und 13c auf der distalen Seite identisch ausgeführt sind, wird lediglich - beispielhaft - auf eines der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite Bezug genommen. Unter Bezugnahme auf 12 kann das eine Endverbindungsgliedelement 11a in dem Parallelverbindungsgliedmechanismus 1B ein einziges gekrümmtes Element 61 und insgesamt vier Schwenkwellenstützelemente 62, die jeweils an gegenüberliegenden Enden des gekrümmten Elements 61 auf radial äußeren Seitenflächen sowie radial inneren Seitenflächen davon an dem gekrümmten Element 61 fixiert sind, umfassen. Die vier Schwenkwellenstützelemente 62 weisen möglicherweise identische Formen auf.
Die Schwenkwelle 75 kann an einem Ende der gegenüberliegenden Enden des einen Endverbindungsgliedelements 11a durch zwei der Schwenkwellenstützelemente 62 gestützt werden, und ein jeweiliges der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b kann mit der Schwenkwelle 75 schwenkverbunden sein. Die Schwenkwelle 72 kann an dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des einen Endverbindungsgliedelements 11a durch die anderen beiden der Schwenkwellenstützelemente 62 gestützt werden, und die Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes kann mit der Schwenkwelle 72 schwenkverbunden sein. Bei jeder dieser Schwenkverbindungen kann bzw. können ein Lager bzw. Lager, wie z. B. ein Wälzlager bzw. Wälzlager, zwischengelagert angeordnet sein.
Ähnlich den vorstehenden Ausführungsformen kann jeder der Lagesteuerungsaktuatoren 30 einen Motor 30a und einen Drehzahlreduzierer 30b umfassen. Eine Ausgangswelle 30c des Drehzahlreduzierers 30b kann eine planare Flanschfläche 63 aufweisen, die sich senkrecht zu einer Mittelachse der Ausgangswelle 30c erstreckt. Die Ausgangswelle 30c kann an der Flanschfläche davon über einen Abstandshalter 65 mit einem der Schwenkwellenstützelemente 62 durch einen Bolzen gekoppelt sein, wobei sich eines der Schwenkwellenstützelemente 62 auf einer radial äußeren Seite des zuvor erwähnten einen Endverbindungsgliedelements 11a auf der proximalen Seite befindet.
15 und 16 zeigen noch ein weiteres bestimmtes Beispiel für den Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A (1), der derjenige sein kann, auf dem die Diagnose der Diagnosevorrichtung 51 basiert. Die grundlegenden Merkmale des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1C, die dort gezeigt werden, sind zu jenen des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A, der bereits in Verbindung mit 1 bis 8 erörtert worden ist, identisch. Das bedeutet, dass die Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes über drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt sein kann, so dass die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes geändert werden kann. Elektrische Aktuatoren 30 können vorgesehen sein, die dahingehend zusammenwirken, die Lage des distalen Endes, die als eine Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes definiert wird, beliebig zu ändern, wobei jeder der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 einem jeweiligen der elektrischen Aktuatoren 30 zugeordnet ist. Jeder der Verbindungsgliedmechanismen 11 bis 13 kann Folgendes umfassen: ein Endverbindungsgliedelement 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes schwenkgekoppelt ist; ein Endverbindungsgliedelement 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes schwenkgekoppelt ist; und ein Zwischenverbindungsgliedelement 11b, 12b oder 13b, das gegenüberliegende Enden aufweist, die mit dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite bzw. dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite schwenkgekoppelt sind. Weiterhin können die Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 bei Umwandlung in jeweilige geometrische Modelle, die durch gerade Linien definiert werden, dahingehend zusammenwirken, eine derartige Form zu bilden, dass ein Segment davon auf der Seite des proximalen Endes und ein Segment davon auf der Seite des distalen Endes bezüglich einem Mittelpunkt der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b, 12b und 13b symmetrisch zueinander sind. Es versteht sich, dass jene Merkmale mit Ausnahme jener, die nachstehend erörtert werden, dieselben wie jene des Parallelverbindungsgliedmechanismus 1A, die bereits in Verbindung mit 1 bis 8 erwähnt wurden, sind.
16 zeigt eine Querschnittsansicht, die die rotierenden Paare zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11a, 12a und 13a auf der proximalen Seite sowie eines der rotierenden Paare zwischen den Endverbindungsgliedelementen 11a, 12a und 13a auf der proximalen Seite und den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b, 12b und 13b darstellt. Die Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes kann eine Durchgangsbohrung 95 aufweisen, die sich in der zuvor erwähnten axialen Richtung erstreckt und kann des Weiteren radiale in Verbindung stehende Bohrungen 81 aufweisen, die mit einer Außenperipherie der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes in Verbindung stehen können, wobei die radialen in Verbindung stehenden Bohrungen 81 in der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes an drei Umfangsstellen davon ausgebildet sind. Jedes der Wellenelemente 83 kann durch zwei Lager 82, die in einer jeweiligen der in Verbindung stehenden Bohrungen 81 angeordnet sind, drehbar gestützt werden. Ein äußerer Endabschnitt jedes der Wellenelemente 83 kann dahingehend von der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes radial vorragen, einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 83a bereitzustellen, und ein jeweiliges der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite kann mit dem ein Gewinde aufweisenden Abschnitt 83a gekoppelt sein und kann durch Festziehen einer Mutter 84 in Position gesichert werden.
Die Lager 82 können beispielsweise ein Wälzlager, wie z. B. ein Brillenkugellager, umfassen. Außenringe (nicht gezeigt) der Lager 82 können in einer Innenperipherie einer jeweiligen der in Verbindung stehenden Bohrungen 81 passend befestigt sein, und Innenringe (nicht gezeigt) der Lager 82 können auf einer Außenperipherie eines jeweiligen der Wellenelemente 83 passend befestigt sein. Ein Anschlagring 85 kann ein Heruntergleiten der Außenringe verhindern. Des Weiteren kann ein Abstandshalter 86 zwischen den Innenringen einerseits und dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite andererseits zwischengelagert sein. Die Anziehkraft der Mutter 84 kann über das jeweilige der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite und den Abstandshalter 86 zum Anlegen einer vorbestimmten Vorspannung an die Lager 82 auf die Innenringe übertragen werden.
Im Hinblick auf das rotierende Paar zwischen dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite und einem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b kann das jeweilige der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b an gegenüberliegenden Enden davon jeweilige in Verbindung stehende Löcher 88, die darin ausgebildet sind, aufweisen, und zwei Lager 89 können in jedem der in Verbindung stehenden Löcher 88 angeordnet sein. Ein Wellenabschnitt 90 eines freien Endes (Spitzenendes) des jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a auf der proximalen Seite kann durch jene Lager 89 drehbar gestützt werden. Die Lager 89 können durch Festziehen einer Mutter 92 in Position gesichert werden, wobei ein Abstandshalter 91 dazwischen zwischengelagert ist.
Die Lager 89 können beispielsweise ein Wälzlager, wie z. B. ein Brillenkugellager, umfassen. Außenringe (nicht gezeigt) des Lagers 89 können in einer Innenperipherie eines jeweiligen der in Verbindung stehenden Löcher 88 passend befestigt sein, und Innenringe (nicht gezeigt) des Lagers 89 können an einer Außenperipherie des Wellenabschnitts 90 passend befestigt sein. Ein Anschlagring 93 kann ein Heruntergleiten der Außenringe verhindern. Die Mutter 92 kann auf einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 90a eines freien Endes des Schaftabschnitts 90 aufgeschraubt sein. Die Anziehkraft der Mutter 92 kann über den Abstandshalter 91 zum Anlegen einer vorbestimmten Vorspannung an die Lager 89 auf die Innenringe übertragen werden.
Obgleich bei der vorstehenden Erörterung lediglich auf die rotierenden Paare zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11a auf der proximalen Seite sowie eines der rotierenden Paare zwischen den Endverbindungsgliedelementen 11a auf der proximalen Seite und den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b Bezug genommen wurde, können dieselben Ausführungen auch auf die rotierenden Paare zwischen der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und den Endverbindungsgliedelementen 11c auf der distalen Seite sowie die rotierenden Paare zwischen den Endverbindungsgliedelementen 11c auf der distalen Seite und den Zwischenverbindungsgliedelementen 11b angewendet werden (d. h. sie werden nicht gezeigt).
Auf diese Weise ist es durch das Anordnen von Lagern 82 oder 89 in den vier rotierenden Paaren in jedem der Verbindungsgliedmechanismen 11, 12 und 13 - das bedeutet das rotierende Paar zwischen der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes und einem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite, das rotierende Paar zwischen der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes und einem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite, dem rotierenden Paar zwischen dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite und einem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b, 12b oder 13b und das rotierende Paar zwischen dem jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11c, 12c oder 13c auf der distalen Seite und dem jeweiligen der Zwischenverbindungsgliedelemente 11b, 12b oder 13b - möglich, den Reibungswiderstand an jedem der rotierenden Paare zur Erzielung eines geringeren Drehwiderstands darin zu reduzieren, wodurch eine gleichmäßigere Leistungsübertragung sichergestellt wird, wobei gleichzeitig die Dauerhaftigkeit davon verbessert wird.
Da jeder der Aktuatoren 30 zu Drehung angetrieben wird, kann die Drehung davon über ein Paar Kegelräder 96 und 97 (15) auf ein jeweiliges der Wellenelemente 83 übertragen werden, um den Winkel eines jeweiligen der Endverbindungsgliedelemente 11a, 12a oder 13a auf der proximalen Seite zu der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes zu ändern. Dadurch kann die Lage der Verbindungsgliednabe 15 auf der Seite des distalen Endes bezüglich der Verbindungsgliednabe 14 auf der Seite des proximalen Endes (die im Folgenden als „Lage am distalen Ende“ bezeichnet werden kann) herbeigeführt werden.
Die Parallelverbindungsgliedmechanismen 1A bis 1C gemäß den vorstehenden Ausführungsformen können alle potentielles Spiel, wie z. B. Leerweg, in einem Pfad, entlang dem die Antriebskraft der Aktuatoren 30 übertragen werden kann, aufweisen. Somit wird durch Durchführen der Diagnose unter Verwendung einer Diagnosevorrichtung 51, die gemäß einer der zuvor erwähnten Ausführungsformen ausgeführt ist, der Abnutzungszustand von Teilen davon akkurat diagnostiziert, und ein Benutzer wird über die Diagnose informiert, bevor die Vorrichtung aufgrund von beispielsweise Brechen der Teile betriebsunfähig wird. Dadurch kann die Instandhaltbarkeit eines Parallelverbindungsgliedmechanismus vorteilhaft und effektiv verbessert werden.
Obgleich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gezeigt und beschrieben worden sind, sind für den Fachmann bei Lektüre der hierin dargelegten Beschreibung zahlreiche Varianten und Modifikationen, ohne Abweichung von dem offensichtlichen Schutzumfang und Gedanken der Erfindung, ohne Weiteres ersichtlich. Demgemäß sollten solche Varianten und Modifikationen als in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, der durch die anhängigen Ansprüche definiert wird, mit eingeschlossen ausgelegt werden.
Bezugszeichenliste

1: .... Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung
1A, 1B, 1C: .... Parallelverbindungsgliedmechanismus
11, 12, 13: .... Verbindungsgliedmechanismus
11a, 12a, 13a: .... Endverbindungsgliedelement auf der proximalen Seite
11b, 12b, 13b: .... Zwischenverbindungsgliedelement
11c, 12c, 13c: .... Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite
14: .... Verbindungsgliednabe auf der Seite des proximalen Endes
15: .... Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes
30: .... Aktuator
31: .... Drehzahlreduktionsmechanismus
50: .... Steuereinheit
52: .... Vorspannungsanlegevorrichtung
53: .... Drehmomentdetektionsvorrichtung
54: .... Bestimmungsvorrichtung
55: .... Speicher
56: .... Benachrichtigungsvorrichtung
57: .... Bedienungsbildschirm
59: .... Bedienungskonsole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015187735 [0001]
JP 2015244948 [0001]
JP 2016 [0001]
JP H10014300 [0003]
JP 2000134716 [0003]
JP 2000094245 [0003]
US 5893296 [0003]

Claims

Diagnosevorrichtung für eine Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung, wobei die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Verbindungsgliednabe auf der Seite des proximalen Endes; eine Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes; drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen, wobei die Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes über die drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen derart mit der Verbindungsgliednabe auf der Seite des proximalen Endes gekoppelt ist, dass die Lage der Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes geändert werden kann; und Lagesteuerungsaktuatoren, die beliebig dahingehend zusammenwirken, die Lage des distalen Endes, die als eine Lage der Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes definiert wird, bezüglich der Verbindungsgliednabe auf der Seite des proximalen Endes selektiv zu ändern, wobei jeder der drei oder mehr Verbindungsgliedmechanismen einem jeweiligen der Lagesteuerungsaktuatoren zugeordnet ist, wobei jeder der Verbindungsgliedmechanismen Folgendes umfasst: ein Endverbindungsgliedelement auf der proximalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe auf der Seite des proximalen Endes schwenkgekoppelt ist; ein Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite, das gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende der gegenüberliegenden Enden mit der Verbindungsgliednabe auf der Seite des distalen Endes schwenkgekoppelt ist; und ein Zwischenverbindungsgliedelement, das gegenüberliegende Enden aufweist, die jeweils mit dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements auf der proximalen Seite und dem anderen Ende der gegenüberliegenden Enden des Endverbindungsgliedelements auf der distalen Seite schwenkgekoppelt sind, wobei die Diagnosevorrichtung Folgendes umfasst: eine Vorspannungsanlegevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass jeder der Aktuatoren dahingehend angetrieben wird, eine Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung anzulegen; eine Drehmomentdetektionsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Antriebsmoment jedes der Aktuatoren zu detektieren; eine Bestimmungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, ob das Antriebsmoment jedes der Aktuatoren, das detektiert wird, wenn die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung eine vorbestimmte Handlung unter einer vorbestimmten Bedingung durchführt, in einem vorbestimmten Bereich liegt; und eine Benachrichtigungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Benachrichtigung an eine Benachrichtigungsinhaltsanzeige zu senden, wobei die Benachrichtigung ein von der Bestimmungsvorrichtung bereitgestelltes Bestimmungsergebnis angibt.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung mindestens eines von Folgendem umfasst: dass die Vorspannung angelegt ist; dass eine auf das Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite in der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung wirkende Last innerhalb eines definierten Bereichs liegt; und dass eine Geschwindigkeit, mit der sich das Endverbindungsgliedelement auf der distalen Seite bewegt, innerhalb eines definierten Bereichs liegt, und die vorbestimmte Handlung umfasst, dass sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung einen vorbestimmten Pfad entlang bewegt.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung umfasst, dass die Vorspannung angelegt ist, und die vorbestimmte Handlung umfasst, dass die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung positioniert wird.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei jeder der Aktuatoren einen elektrischen Servomotor umfasst.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Anlegen der Vorspannung an die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung durch die Vorspannungsanlegevorrichtung Positionieren der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung in einer Ausgangslage davon und bewirken, dass an jedes von Paaren, die durch Bestandteile, aus denen sich die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung zusammensetzt, gebildet werden, wobei die Bestandteile bezüglich einander als Reaktion auf eine Betätigung der Aktuatoren beweglich sind, eine Kraft angelegt wird, so dass jedes bewegliche Element innerhalb eines Spiels in jedem der Paare näher an das andere Element gebracht wird, umfasst.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, die ferner Folgendes umfasst: einen Speicher, der dazu konfiguriert ist, die Anzahl an Malen, die von der Bestimmungsvorrichtung als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, zu speichern, wobei die Benachrichtigungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, eine von dieser Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung zu senden, wenn die Anzahl an Malen, die als außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegend bestimmt worden sind, einen Schwellenwert überschreitet.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, die ferner Folgendes umfasst: einen Speicher, der dazu konfiguriert ist, die Dauer eines Zeitraums, für den von der Bestimmungsvorrichtung das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, zu speichern, wobei die Benachrichtigungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, eine von dieser Benachrichtigung abweichende Benachrichtigung zu senden, wenn die Dauer des Zeitraums, für den das Liegen außerhalb des vorbestimmten Bereichs bestimmt wurde, kürzer als ein Schwellenwert ist.
Diagnosevorrichtung für die Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Benachrichtigungsinhaltsanzeige einen Bedienungsbildschirm umfasst, der mit einer Bedienungskonsole zum Bedienen der Verbindungsgliedbetätigungsvorrichtung ausgestattet ist.