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GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen einen Torsionsgelenkmechanismus, einen Rotoberarmmechanismus und einen freitragenden Drehmechanismus.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmlicherweise wird ein mit einem Gelenk versehener Roboterarmmechanismus auf verschiedenen Gebieten, wie beispielsweise als ein Industrieroboter, verwendet. Ein linearer Ausfahr- und Einfahrmechanismus, der von den Erfindern in der Praxis eingesetzt wurde, ist ein effektiver Mechanismus, der kein Ellbogengelenk eines mit einem Gelenk versehenen vertikalen Rotoberarmmechanismus benötigt, der einen linearen Ausfahr- und Einfahrmechanismus umfasst, und durch den das Platzieren des Roboters in die Nähe eines Arbeiters realisieren werden kann.
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Ein Armabschnitt, der den linearen Ausfahr- und Einfahrmechanismus bildet, wird durch Überlappen eines Stückstrangs, der durch biegbares Verbinden von flachen plattenförmigen Stücken gebildet wird, mit einem Stückstrang, der durch biegbares Verbinden von nutförmigen Stücken miteinander gebildet wird, ausgebildet. Ein Überlappungszustand des Armabschnitts wird durch ein hinteres Ende des Armabschnitts aufrechterhalten, der durch eine Rolleneinheit festgehalten wird, wobei der Armabschnitt zu diesem Zeitpunkt eine gewisse Steifigkeit aufweist.
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Ein Gelenkabschnitt ist an einer Spitze des Armabschnitts befestigt. Ein Endeffektor ist an dem Gelenkabschnitt angebracht. Der Gelenkabschnitt ist typischerweise mit drei Drehgelenken ausgestattet, die zu drei orthogonalen Achsen verbunden sind, um eine frei veränderbare Stellung des Endeffektors zu gewährleisten, wobei es wünschenswert ist, eine Vereinfachung der Struktur und eine Verringerung des Gewichts zu realisieren, sowie das Abfallen des Gelenkabschnitts zu verhindern.
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[Zitationsliste]
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[Patentliteratur]
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[Patentliteratur 1]
Japanisches Patent Nr. 5435679 -
[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Torsionsgelenkmechanismus, einen Rotoberarmmechanismus und einen freitragenden Drehmechanismus bereitzustellen, die eine Vereinfachung einer Struktur, eine Verringerung des Gewichts und eine Abfallsicherung realisieren.
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[Lösung des Problems]
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Ein Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen festen Zylinderabschnitt, eine Motoreinheit, die in dem festen Abschnitt untergebracht ist, und einen Drehabschnitt, der an einer Ausgangswelle der Motoreinheit befestigt ist. Ein ringförmiger Flanschabschnitt ragt an dem festen Abschnitt oder dem Drehabschnitt derart vor, dass er nach außen vorsteht. Ein oder zwei oder mehr Abfallsicherungsabschnitte sind an einer Endfläche des anderen des festen Abschnitts oder des Drehabschnitts in einer solchen Weise befestigt, dass der Flanschabschnitt zwischen dem einen oder den zwei oder mehr Abfallsicherungsabschnitten und der Endfläche des anderen des festen Abschnitts oder des Drehabschnitts angeordnet ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Außenansicht eines Rotoberarmmechanismus, der mit einem Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgestattet ist;
- 2 zeigt eine Ansicht einer Struktur des Rotoberarmmechanismus der 1 anhand grafischer Symbole;
- 3 zeigt eine Seitenansicht einer Innenstruktur des Rotoberarmmechanismus der 1;
- 4 zeigt ein Diagramm der Struktur des Rotoberarmmechanismus der 1 anhand grafischer Symbole;
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Struktur eines Verbindungsabschnitts eines Gelenkabschnitts und eines Armabschnitts der 3;
- 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Struktur eines Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
- 7 zeigt eine Seitenansicht des Torsionsgelenkmechanismus der 6;
- 8 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A in dem Torsionsgelenkmechanismus der 7;
- 9 zeigt eine Draufsicht einer Abfallsicherungsplatte des Torsionsgelenkmechanismus der 6;
- 10A, 10B und 10C zeigen Ansichten weiterer Beispiele der Abfallsicherungsplatte der 9; und
- 11 zeigt eine vertikale Schnittansicht einer weiteren Struktur des Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Nachfolgenden wird ein Torsionsgelenkmechanismus gemäß einer vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass der Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein einzelner Mechanismus (Gelenk) verwendet werden kann. In der nachfolgenden Erläuterung wird ein Rotoberarmmechanismus als ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Gelenk von einer Vielzahl von Gelenken aus einem Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist. Hierin wird ein mit einem Gelenk versehener vertikaler Rotoberarmmechanismus mit einem linearen Ausfahr- und Einfahrmechanismus als der Rotoberarmmechanismus beschrieben, wobei jedoch der Rotoberarmmechanismus auch ein anderer Typ eines Rotoberarmmechanismus sein kann. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Komponenten, die im Wesentlichen identische Funktionen und Strukturen aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und eine wiederholte Beschreibung der Elemente erfolgt nur, wenn dies notwendig ist.
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1 zeigt eine Außenansicht eines Rotoberarmmechanismus, der mit einem Torsionsgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgestattet ist. 2 zeigt eine Seitenansicht des Rotoberarmmechanismus der 1. 3 zeigt eine Seitenansicht einer Innenstruktur des Rotoberarmmechanismus der 1.
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Der Rotoberarmmechanismus umfasst eine Basis 1, einen Drehabschnitt (Stützabschnitt) 2, einen Hebe- und Senkabschnitt 4, einen Armabschnitt 5 und einen Handabschnitt 6. Der Drehabschnitt 2, der Hebe- und Senkabschnitt 4, der Armabschnitt 5 und der Handabschnitt 6 sind in dieser Reihenfolge von der Basis 1 ausgehend angeordnet. Eine Vielzahl von Gelenken J1, J2, J3, J4, J5 und J6 sind in dieser Reihenfolge von der Basis 1 ausgehend angeordnet. Der Drehgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Torsionsgelenk des vierten Gelenks J4 realisiert. Der Drehabschnitt 2, der einen Zylinderkörper bildet, ist typischerweise vertikal auf der Basis 1 befestigt. Der Drehabschnitt 2 nimmt das erste Gelenk J1 als ein Drehgelenk auf. Das erste Gelenk J1 umfasst eine Torsionsdrehachse RA1. Die Drehachse RA1 verläuft parallel zu einer vertikalen Richtung. Der Drehabschnitt 2 hat einen unteren Rahmen 21 und einen oberen Rahmen 22. Ein Ende des unteren Rahmens 21 ist mit einem festen Abschnitt des ersten Gelenks J1 verbunden. Das andere Ende des unteren Rahmens 21 ist mit der Basis 1 verbunden. Der untere Rahmen 21 ist mit einem zylinderförmigen Gehäuse 31 bedeckt. Der obere Rahmen 22 ist mit einem Drehabschnitt des ersten Gelenks J1 verbunden und dreht sich axial auf der Drehachse RA1. Der obere Rahmen 22 ist mit einem zylinderförmigen Gehäuse 32 bedeckt. Der obere Rahmen 22 dreht sich mit Bezug auf den unteren Rahmen 21 in Übereinstimmung mit der Drehung des ersten Gelenks J1, wodurch sich der Armabschnitt 5 horizontal dreht. In einem Innenraum des Drehabschnitts 2, der den Zylinderkörper bildet, ist ein erster und ein zweiter Stückstrang 51 und 52 des dritten Gelenks J3 als ein linearer Ausfahr- und Einfahrmechanismus, der später beschrieben wird, angeordnet.
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Der Hebe- und Senkabschnitt 4, der das zweite Gelenk J2 als ein Hebe- und Senkdrehgelenk aufnimmt, ist auf einem oberen Teil des Drehabschnitts 2 befestigt. Das zweite Gelenk J2 ist ein Biegedrehgelenk. Eine Drehachse RA2 des zweiten Gelenks 2 verläuft senkrecht zu der Drehachse RA1. Der Hebe- und Senkabschnitt 4 weist ein Paar von Seitenrahmen 23 als einen festen Abschnitt (Stützkörper) des zweiten Gelenks J2 auf. Die beiden zweiten Rahmen 23 sind mit dem oberen Rahmen 22 verbunden. Die beiden Seitenrahmen 23 sind mit einer sattelförmigen Abdeckung 33 bedeckt. Ein Zylinderkörper 24 als ein Drehabschnitt des zweiten Gelenks J2, der auch als ein Motorgehäuse verwendet wird, wird durch die beiden Seitenrahmen 23 gehalten. Ein Aussendemechanismus 25 ist an einer Umfangsfläche des Zylinderkörpers 24 befestigt. Der Aussendemechanismus 25 ist mit einer zylinderförmigen Abdeckung 34 bedeckt. Ein Spalt zwischen der sattelförmigen Abdeckung 33 und der zylinderförmigen Abdeckung 34 ist mit einer U-förmigen gefalteten Abdeckung 14 bedeckt, die einen U-förmigen Abschnitt aufweist. Die U-förmige gefaltete Abdeckung 14 fährt durch Folgen der Hebe- und Senkbewegungen des zweiten Gelenks J2 aus und ein.
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Der Aussendemechanismus 25 hält ein Antriebszahnrad 56, eine Führungsrolle 57 und eine Rolleneinheit 58. Der Aussendemechanismus 25 dreht sich in Übereinstimmung mit der Axialdrehung des Zylinderkörpers 24, und der Armabschnitt 5, der durch den Aussendemechanismus 25 gestützt wird, hebt und senkt sich nach oben und unten.
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Das dritte Gelenk J3 wird durch linearen Ausfahr- und Einfahrmechanismus gebildet. Der lineare Ausfahr- und Einfahrmechanismus weist eine Struktur auf, die von den Erfindern neu entwickelt wurde und sich deutlich von einem sogenannten herkömmlichen Linearbewegungsgelenk hinsichtlich einer Bewegungsreichweite unterscheidet. Der Armabschnitt 5 des dritten Gelenks J3 ist biegbar, aber wenn der Armabschnitt 5 von dem Aussendemechanismus 25 an einem Fußabschnitt des Armabschnitts 5 entlang einer Mittelachse (einer Ausfahr- und Einfahrmittelachse RA3) nach vorne bewegt wird, wird ein Biegen des Armabschnitts 5 begrenzt und eine lineare Steifigkeit sichergestellt. Wenn der Armabschnitt 5 zurückgezogen wird, wird die Biegung wiederhergestellt. Der Armabschnitt 5 weist den ersten Stückstrang 51 und den zweiten Stückstrang 52 auf. Der erste Stückstrang 51 ist an eine Vielzahl von ersten Stücken 53, die biegbar verbunden sind, gebildet. Das erste Stück 53 ist in einer im Wesentlichen plattenförmigen Form ausgebildet. Die ersten Stücke 53 werden mit ersten Gelenkabschnitten 300 punktweise an Endabschnitten verbunden. Der zweite Stückstrang 52 ist aus einer Vielzahl von zweiten Stücken 54 gebildet. Das zweite Stück 54 ist zu einem nutförmigen Körper mit einem U-förmigen Querschnitt oder zu einem rohrförmigen Körper mit einem hohlen quadratförmigen Querschnitt gebildet. Die zweiten Stücke 54 sind biegbar mit zweiten Gelenkabschnitten 400 punktweise an Bodenplattenendabschnitten verbunden. Das Biegen des zweiten Stückstrangs 52 wird an einer Position begrenzt, an der Endflächen der Seitenplatten der zweiten Stücke 54 aneinander anliegen. An dieser Position ist der zweite Stückstrang 52 linear angeordnet. Die Einzelheiten des ersten und des zweiten Gelenkabschnitts 300 und 400 werden später beschrieben. Das vordere erste Stück 53 des ersten Stückstrangs 51 und das vordere zweite Stück 54 des zweiten Stückstrangs 52 sind durch ein Kopfstück 55 miteinander verbunden. Beispielsweise weist das Kopfstück 55 eine Form auf, die durch Kombinieren des ersten Stücks 53 und des zweiten Stücks 54 erhalten wird.
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Der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52 werden durch eine Rolle 59 gegeneinandergedrückt und überlappen sich, wenn der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52 durch die Rolleneinheit 58 des Aussendemechanismus 25 verlaufen. Durch die Überlappung weisen der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52 eine Linearsteifigkeit auf und bilden den säulenförmigen Armabschnitt 5. Hinter der Rolleneinheit 58 ist das Antriebszahnrad 56 mit der Führungsrolle 57 angeordnet. Das Antriebszahnrad 56 ist mit einer nicht dargestellten Motoreinheit verbunden. Die Motoreinheit erzeugt Energie zum Drehen des Antriebszahnrads 56. Ein lineares Zahnrad ist entlang einer Verbindungsrichtung in einer Mitte einer Breite einer Innenfläche des ersten Stücks 53 ausgebildet, d. h., an einer Fläche auf einer Seite, auf der das erste Stück 53 das zweite Stück 54 überlappt. Lineare Zahnräder, die benachbart zueinander sind, wenn die näheren ersten Stücke 53 linear ausgerichtet sind, sind linear miteinander verbunden und bilden ein langes lineares Zahnrad. Das Antriebszahnrad 56 greift in das lineare Zahnrad des ersten Stücks 53 ein, das durch die Führungsrolle 57 gedrückt wird. Die linearen Zahnräder, die linear verbunden sind, bilden einen Zahnstangenmechanismus mit dem Antriebszahnrad 56. Wenn das Antriebszahnrad 56 vorwärts dreht, werden der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52 von der Rolleneinheit 58 nach vorne bewegt. Wenn das Antriebszahnrad 56 rückwärts dreht, werden der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52 hinter die Rolleneinheit 58 zurückgezogen. Der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52, die zurückgezogen werden, werden zwischen der Rolleneinheit 58 und dem Antriebszahnrad 56 voneinander getrennt. Der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52, die getrennt sind, werden jeweils in biegbare Zustände zurückgeführt. Der erste und der zweite Stückstrang 51 und 52, die in biegbare Zustände zurückkehren, biegen sich beide in eine gleiche Richtung (nach innen) und werden vertikal in dem Drehabschnitt 2 aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt wird der erste Stückstrang 51 in einem Zustand untergebracht, in dem erste Stückstrang 51 im Wesentlichen parallel zu dem zweiten Stückstrang 52 ausgerichtet ist.
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Der Handabschnitt 6 ist an einer Spitze des Armabschnitts 5 befestigt. Der Handabschnitt 6 ist mit dem vierten bis sechsten Gelenk J4 bis J6 ausgestattet. Das vierte bis sechste Gelenk J4 bis J6 weist jeweils Drehachsen RA4 bis RA6 auf, die drei orthogonale Achse bilden. Das vierte Gelenk J4 ist ein Torsionsgelenk, das auf der vierten Drehachse RA4 dreht, die im Wesentlichen mit der Ausfahr- und Einfahrmittelachse RA3 übereinstimmt, und durch Drehen des Gelenks J4 wird ein Endeffektor schwenkbar gedreht. Das fünfte Gelenk J5 ist ein Biegedrehgelenk, das sich auf der fünften Drehachse RA5 dreht, die senkrecht zu der vierten Drehachse RA4 angeordnet ist, und durch Drehen des fünften Gelenks J5 wird der Endeffektor nach vorne und nach hinten geschwenkt. Das sechste Gelenk J6 ist ein Torsionsgelenk, das sich auf der sechsten Drehachse RA6 dreht, die senkrecht zu der vierten Drehachse RA4 und der fünften Drehachse RA5 angeordnet ist, und der Endeffektor wird axial durch Drehen des sechsten Gelenks J6 gedreht.
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Der Endeffektor ist an einem Adapter 7 befestigt, der an einem unteren Teil eines Drehabschnitts des sechsten Gelenks J6 des Kantenabschnitts vorgesehen ist. Der Endeffektor ist ein Abschnitt, der die Funktion aufweist, mit Hilfe eines Roboters direkt an ein zu bearbeitendes Objekt (ein Werkstück) zu arbeiten, wobei je nach Aufgabe verschiedene Werkzeuge, wie beispielsweise ein Greifabschnitt, ein Vakuumsaugabschnitt, ein Mutternbefestigungswerkzeug, eine Schweißpistole und eine Sprühpistole verfügbar sind. Der Endeffektor wird durch das erste, zweite und dritte Gelenk J1, J2 und J3 zu einer beliebigen Position bewegt und durch das vierte, fünfte und sechste Gelenk J4, J5 und J6 in eine beliebige Stellung gebracht. Insbesondere ermöglicht eine Länge einer Ausfahr- und Einfahrstrecke des Armabschnitts 5 des dritten Gelenks J3, dass der Endeffektor ein Objekt in einem weiten Bereich von einer Position in der Nähe der Basis 1 bis zu einer Position entfernt von der Basis 1 erreicht. In dem dritten Gelenk J3 sind die linearen Ausfahr- und Einfahrbewegungen und die Länge der Ausfahr- und Einfahrstrecke, die durch den linearen Ausfahr- und Einfahrmechanismus realisiert werden, der das dritte Gelenk J3 bildet, Eigenschaften, die sich von dem herkömmlichen Linearbewegungsgelenk unterscheiden.
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4 zeigt eine Struktur des Rotoberarmmechanismus anhand grafischer Symbole. In dem Rotoberarmmechanismus werden durch das erste Gelenk J1, das zweite Gelenk J2 und das dritte Gelenk J3, die die drei Hauptachsen bilden, drei Positionsfreiheitsgrade realisiert. Ferner werden durch das vierte Gelenk J4, das fünfte Gelenk J5 und das sechste Gelenk J6, die die drei Gelenkachsen bilden, drei Stellungsfreiheitsgrade realisiert. Wie in 4 gezeigt, ist die Drehachse RA1 des ersten Gelenks J1 in einer vertikalen Richtung vorgesehen. Die Drehachse RA2 des zweiten Gelenks J2 ist in einer horizontalen Richtung vorgesehen. Das zweite Gelenk J2 ist mit Bezug auf zwei Richtungen versetzt, die die Drehachse RA1 und eine Achse orthogonal zu der Drehachse RA1 mit Bezug auf das erste Gelenk J1 umfassen. Die Drehachse RA2 des zweiten Gelenks J2 schneidet sich nicht mit der Drehachse RA1 des ersten Gelenks J1. Die Bewegungsachse RA3 des dritten Gelenks J3 ist in einer senkrechten Richtung mit Bezug auf die Drehachse RA2 vorgesehen. Das dritte Gelenk J2 ist mit Bezug auf zwei Richtungen versetzt, d.h., in Richtung der Drehachse RA1 und einer Achse orthogonal zu der Drehachse RA1 mit Bezug auf das zweite Gelenk J2. Die Drehachse RA3 des dritten Gelenks J3 schneidet sich nicht mit der Drehachse RA2 des zweiten Gelenks J2. Ein Biegegelenk der drei Hauptachsen der Vielzahl von Gelenken J1 bis J6 wird durch das lineare Ausfahr- und Einfahrgelenk J3 ersetzt, das zweite Gelenk J2 wird in die zwei Richtungen mit Bezug auf das erste Gelenk J1 versetzt und das dritte Gelenk J3 wird in die zwei Richtungen mit Bezug auf das zweite Gelenk J2 versetzt, sodass der Rotoberarmmechanismus der Robotervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform strukturell eine Singularitätsstellung beseitigt.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Struktur eines Verbindungsabschnitts des Kantenabschnitts und des Armabschnitts 5 in 3. Ein fester Abschnitt 61 des vierten Gelenks J4 ist als ein Torsionsgelenk mit dem vorderen Block 55 des Armabschnitts 5 verbunden. Der feste Abschnitt 61 ist typischerweise zylindrisch ausgebildet, kann jedoch auch eine Röhrenform mit einem rechteckigen Querschnitt oder eine Röhrenform mit einem polygonalen Querschnitt, der fünf Seiten oder mehr aufweist, oder eine längliche Zylinderform oder eine elliptische Zylinderform aufweisen. Hierin wird der feste Abschnitt 61 als zylindrisch beschrieben und wird im Nachfolgenden als ein Zylinderrahmen bezeichnet.
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Der vordere Block 55 ist typischerweise ein quadratischer röhrenförmiger Körper, der einer Außenform, die durch Überlappen der ersten und zweiten Stücke 53 und 54 erhalten wird, sehr ähnlich ist. An einer Spitze des vorderen Blocks 55 steht ein ringförmiger Flansch 56 nach außen vor. Der feste Abschnitt des vierten Gelenks J4 ist ein Zylinderrahmen 61 mit einer Zylinderform. An vorderen und hinteren Enden des Zylinderrahmens 61 sind jeweils ringförmige Flansche (Flanschabschnitte 62 und 63) angeordnet, die nach außen vorstehen. Der Flansch 62 am hinteren Ende des Zylinderrahmens 61 ist mit dem Flansch 56 des vorderen Blocks 55 durch Schrauben und Muttern verbunden, wodurch der Zylinderrahmen 61 (der feste Abschnitt des vierten Gelenks J4) an der Spitze des Armabschnitts 5 befestigt wird. Ein Innenraum des Zylinderrahmens 61, der an der Spitze des Armabschnitts 5 befestigt ist, verläuft zu einem Innenraum des vorderen Blocks 55. In den hohlen Teilen, die sich durchgehend zueinander erstrecken, ist eine Motoreinheit 64, die aus einem Motor zur Erzeugung von Energie zum Antreiben des vierten Gelenks J4 und einem Getriebe gebildet ist, untergebracht. Die Motoreinheit 64 wird in den Zylinderrahmen 61 eingepasst und befestigt. Eine Struktur, in der die Motoreinheit 64 des vierten Gelenks J4 in den Innenräumen von dem Armabschnitt 5 durch den Zylinderrahmen 61 (der feste Abschnitt des vierten Gelenks J4) untergebracht ist, trägt verglichen mit der Struktur, bei der die Motoreinheit 64 an einer Außenumfangsfläche des Zylinderrahmens 61 befestigt ist, und einer Struktur, in der die Motoreinheit 64 mit einer Seite des Drehabschnitts befestigt ist, auf diese Weise zu einer Verringerung der Größe und des Gewichts des vierten Gelenks J4 bei. Dies verringert eine Last aufgrund eines Moments, das auf die Rolleneinheit 58 ausgeübt wird, die den Armabschnitt 5 stützt. Eine Ausgangswelle 65 der Motoreinheit 64 ist direkt mit einem streifenförmigen Rahmen 61, der beispielsweise als ein Drehabschnitt des vierten Gelenks J4 dient, verbunden. Die direkte Verbindung der Ausgangswelle 65 der Motoreinheit 64 mit der Drehplatte (Drehabschnitt) 66 kann die Notwendigkeit einer Drehgelenkstruktur zwischen dem Zylinderrahmen (fester Abschnitt) 61 und der Drehplatte (Drehabschnitt) 66 beseitigen und die Struktur des vierten Gelenks J4 vereinfachen.
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(Mechanismus, um ein Herabfallen zu verhindern)
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Der Handabschnitt 6 wird mit Bezug auf den Armabschnitt 5 durch die Ausgangswelle 65 der Motoreinheit 64 gehalten, die direkt mit dem Drehabschnitt des vierten Gelenks J4 verbunden ist. Dadurch tritt das Problem auf, dass der Handabschnitt 6 von dem Armabschnitt 5 abfallen kann, indem die Ausgangswelle 65 aus altersbedingten Verschleiß oder dergleichen bricht, während die Struktur des vierten Gelenks J4, wie zuvor beschrieben, vereinfacht wird. Das vierte Gelenk J4 umfasst als Drehgelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Abfallsicherungsmechanismus bzw. Herabfallverhinderungsmechanismus, der verhindert, dass der Drehabschnitt mit Bezug auf den festen Abschnitt abfällt.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Struktur des Torsionsgelenkmechanismus J4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 7 zeigt eine Seitenansicht des Torsionsgelenkmechanismus J4 der 6. 8 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in dem Torsionsgelenkmechanismus J4 der 7. 9 zeigt eine Draufsicht der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 des Drehgelenkmechanismus J4 der 6.
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Der Abfallsicherungsmechanismus umfasst ein Paar von Abfallsicherungsabschnitten 67-1 und 67-2. Das Paar von Abfallsicherungsabschnitten 67-1 und 67-2 ist an einer hinteren Endfläche (der Seite des Drehabschnitts des vierten Gelenks J4) der Drehplatte 66 befestigt. Die Abfallsicherungsabschnitte 67-1 und 67-2 sind aus den Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 und den L-förmigen Halteplatten 69-1 und 69-2, die an der Drehplatte 66 befestigt sind, gebildet. Tatsächlich sind die Abfallsicherungsabschnitte 67-1 und 67-2 jeweils aus einer Metallplatte gebildet, die an zwei Stellen in entgegengesetzte Richtungen rechtwinklig gebogen sind. Kantenabschnitte der Spitzen der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 sind zu einer konkaven Bogenform ausgebildet, die einen Teil eines konzentrischen Kreises mit einer Außenumfangsfläche des Zylinderrahmens 61 bildet. Ein Mittelpunktwinkel des Bogens ist typischerweise ein Winkel, der aus einem Bereich von 60 Grad bis 120 Grad ausgewählt wird. Die Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 weisen jeweils eine Breite auf, die einem Mittelpunktwinkel eines Bogens eines Kantenabschnitts an der Spitze entspricht. Hintere Enden der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 sind mit Spitzen der Halteplatten 69-1 und 69-2 verbunden. Breiten der Halteplatten 69-1 und 69-2 sind im Wesentlichen gleich den Breiten der hinteren Endabschnitte der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2. Höhen der Halteplatten 69-1 und 69-2 sind größer als ein Abstand von der hinteren Endfläche der Drehplatte 66 zu einer hinteren Endfläche des Flansches 63 des Zylinderrahmens 61. Hintere Endabschnitte der Halteplatten 69-1 und 69-2 werden durch Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, an der Drehplatte 66 befestigt, um dadurch das Paar von Abfallsicherungsabschnitten 67-1 und 67-2 an der Drehplatte 66 zu befestigen.
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Die beiden Abfallsicherungsabschnitte 67-1 und 67-2 sind an der hinteren Endfläche der Drehplatte 66 derart befestigt, dass die Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 und die Drehplatte 66 den Flansch 63 an der Spitze des Zylinderrahmens 61 dazwischen aufnehmen. Die Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 sind parallel zu einem Querschnitt des Zylinderrahmens 61 und in einer symmetrischen Positionsbeziehung zu einer Mittelachse des Zylinderrahmens 61 befestigt, wobei der Zylinderrahmen 61 zwischen den Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 angeordnet ist. Die Kantenabschnitte der Bogenform der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 sind der Außenumfangsfläche des Zylinderrahmens 61 zugewandt. Zwischen den Kantenabschnitten an der Spitze der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 und der Außenumfangsfläche des Zylinderrahmens 61 bleibt ein kleiner Spalt bestehen.
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Gemäß dem zuvor beschriebenen Abfallsicherungsmechanismus wird selbst dann, wenn die Ausgangswelle 65 aus irgendeinem Grund bricht, die Bewegung der Drehplatte 66 um eine Axialrichtung des Zylinderrahmens 61 durch die Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 eingeschränkt, die an der Drehplatte 66 befestigt sind, die an dem Flansch 63 an der Spitze des Zylinderrahmens 61 anliegt. Die bogenförmigen Kantenabschnitte an der Spitze der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2, die an der Drehplatte 66 befestigt sind, bedecken den Außenumfang des Zylinderrahmens 61 innerhalb eines beliebigen Winkelbereichs eines Bereichs von 120 Grad bis 240 Grad, vorzugsweise bei mehr als 180 Grad, wodurch die Bewegung der Drehplatte 66 in eine Radialrichtung des Zylinderrahmens 61 ebenfalls eingeschränkt ist. Dementsprechend wird ein Abfallen der Drehplatte (Drehabschnitt) 66 von dem Zylinderrahmen (fester Abschnitt) 61 durch die Abfallsicherungsabschnitte 67-1 und 67-2 verhindert. Das Abfallen des Kantenabschnitts von dem Armabschnitt 5 wird vermieden.
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Es sollte beachtet werden, dass der Abfallsicherungsmechanismus nicht auf den zuvor beschrieben beschränkt ist. 10A bis 10C zeigen Ansichten weiterer Beispiele der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 der 9. Hier ist der Mittelpunktwinkel des Bogens des Kantenabschnitts der Spitze der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 typischerweise jeweils ein Winkel, der aus dem Bereich von 60 Grad bis 120 Grad ausgewählt wird, aber der Mittelpunktwinkel des Bogens kann auch mehr als 120 Grad betragen. Wenn der Mittelpunktwinkel des Bogens nur innerhalb des Bereichs von 120 Grad bis zu einem Winkel von weniger als 180 Grad liegt, können die Mittelpunktwinkel der Bögen der Kantenabschnitte der Spitzen der Abfallsicherungsplatten 68-1 und 68-2 geringfügig kleiner als 180 Grad sein, wie beispielsweise in 10A gezeigt.
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Ferner wurde der Abfallsicherungsmechanismus so beschrieben, dass er das Paar von Abfallsicherungsabschnitten 67-1 und 67-2 umfasst, wobei er jedoch auch einen einzigen Abfallsicherungsabschnitt oder drei oder mehr Abfallsicherungsabschnitte aufweisen kann. Wie in 10B gezeigt, kann der Abfallsicherungsmechanismus einen einzelnen Abfallsicherungsabschnitt 67-3 aufweisen. Ein Mittelpunktwinkel eines Bogens eines Kantenabschnitts einer Spitze einer Abfallsicherungsplatte 68-3 ist ein Winkel, der aus einem Bereich von mehr als 180 Grad, aber weniger als 360 Grad ausgewählt wird, und ist vorzugsweise ein Winkel, der notwendig ist, dass ein linearer Abstand L von einem Ende zu dem anderen Ende des Bogens kürzer als ein Durchmesser R des Zylinderrahmens 61 ist. Wie in 10C gezeigt, kann der Abfallsicherungsmechanismus drei Abfallsicherungsabschnitte 67-4, 67-5 und 67-6 umfassen. Die Abfallsicherungsabschnitte 67-4, 67-5 und 67-6 sind in gleichen Abständen auf einem konzentrischen Kreis des Zylinderrahmens 61 vorgesehen. In den Abfallsicherungsplatten 68-4, 68-5 und 68-6 müssen die Kantenabschnitte an den Spitzen davon keine Bogenform aufweisen, und ihre Breiten können klein sein.
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Ferner wurde zuvor beschrieben, dass das Paar von Abfallsicherungsabschnitten 67-1 und 67-2 an dem Drehabschnitt (Drehplatte) 66 montiert sind, und dass der ringförmige Körper (Flansch) 63 an dem festen Abschnitt (Zylinderrahmen) 61 montiert ist, wobei jedoch, wie in 11 gezeigt, die beiden Abfallsicherungsabschnitte 70-1 und 70-2 an dem befestigten Abschnitt (Zylinderrahmen) 61 montiert sein können und ein kreisförmiger Körper (Flansch) 74 am Drehabschnitt (Drehplatte) 66 montiert sein kann. Der kreisförmige Körper 74 wird über eine Basis 73 in Zylinderform derart befestigt, dass er leicht von der hinteren Endfläche der Drehplatte 66 beabstandet ist. Abfallsicherungsplatten 71-1 und 71-2 sind beabstandet von der Spitze des Zylinderrahmens 61 über die Halteplatten 72-1 und 72-2 derart befestigt, dass sie von der Spitze des Zylinderrahmens 61 nach vorne vorstehen. Kantenabschnitte an Spitzen der Abfallsicherungsplatten 71-1 und 71-2 weisen jeweils eine konkave Bogenform auf, die einen Teil eines konzentrischen Kreises mit einer Außenumfangsfläche der Zylinderbasis 73 bildet. Ein Mittelpunktwinkel des Bogens ist typischerweise ein Winkel, der aus einem Bereich von 60 Grad bis 120 Grad ausgewählt wird. Die Abfallsicherungsplatten 71-1 und 71-2 weisen jeweils eine Breite auf, die dem Mittelpunktwinkel des Bogens des Kantenabschnitts an der Spitze davon entspricht.
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Das Paar von Abfallsicherungsabschnitten 70-1 und 70-2 sind an der Spitze des Zylinderrahmens 61 derart befestigt, dass die Abfallsicherungsplatten 71-1 und 71-2 zwischen der Drehplatte 66 und dem kreisförmigen Körper 74 angeordnet sind.
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Mit einer solchen Struktur kann durch die Abfallsicherungsabschnitte 70-1 und 70-2 verhindert werden, dass die Drehplatte (Drehabschnitt) 66 von dem Zylinderrahmen (fester Abschnitt) 61 abfällt, selbst wenn die Ausgangswelle 65 aus irgendeinem Grund bricht, und somit wird ein Herabfallen des Handabschnitts 6 von dem Armabschnitt 5 verhindert.
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Ferner ist die Abfallsicherungsstruktur nicht nur auf den Torsionsgelenkmechanismus anwendbar, sondern kann auch auf einen sogenannten freitragenden Drehmechanismus angewendet werden, der einen Drehabschnitt freitragend drehbar mit Bezug auf den festen Abschnitt hält. Das heißt, der kreisförmige Körper ist am festen Abschnitt oder dem Drehabschnitt vorgesehen, und einer oder zwei oder mehr Abfallsicherungsabschnitte sind an einer Endfläche des anderen des festen Abschnitts und des Drehabschnitts derart befestigt, dass der kreisförmige Körper zwischen dem einen oder den zwei oder mehr Abfallsicherungsabschnitten und der Endfläche des anderen des festen Abschnitts und des Drehabschnitts angeordnet ist.
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Während zuvor bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, dienen diese Ausführungsformen lediglich als Beispiel und sollen den Umfang der Erfindungen nicht einschränken. Die hierin beschriebenen neuen Verfahren und Systeme können in einer Vielzahl anderer Formen verkörpert sein; ferner können verschiedene Weglassungen, Substitutionen und Änderungen in der Form der hierin beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindungen abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen umfassen, die in den Umfang und Geist der Erfindungen fallen.
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Bezugszeichenliste
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5 ... Armabschnitt, 53 ... erstes Stück, 54 ... zweites Stück, 55 ... vorderer Block, 6 ... Handabschnitt, 61 ... Zylinderrahmen (fester Abschnitt des vierten Gelenks J4), 56, 62, 63 ... Flansch (Flanschabschnitt), 64 ... Motoreinheit, 65 ... Ausgangswelle, 66 ... Drehplatte (Drehabschnitt des vierten Gelenks J4), 67-1, 67-2 ... Abfallsicherungsabschnitt, 68-1, 68-2 ... Abfallsicherungsplatte, 69-1, 69-2 ... Stützrahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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