DE112021003192T5

DE112021003192T5 - Riemenantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112021003192T5
Application number: DE112021003192.9T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu KUME
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2023-04-20
Also published as: JPWO2022024977A1; US20230213088A1; CN115768999A; JP7425206B2; US11913525B2; WO2022024977A1

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird ein Lösen eines Riemens verhindert, selbst wenn ein Befestigungselement, das eine bewegungsseitige Riemenscheibe zur Einstellung eines interaxialen Abstands sichert, locker ist. Ein Einstellmechanismus, der einen interaxialen Abstand zwischen einer ersten Riemenscheibe und einer zweiten Riemenscheibe einstellt, ist versehen mit einem Lagerelement, dem die erste Riemenscheibe bereitgestellt ist, ersten und zweiten Langlöchern, die in einem Armteilkörper bereitgestellt sind, ersten Bolzen, die in die ersten Langlöcher eingeführt sind und die das Lagerelement an dem Armteilkörper befestigen, und zweiten Bolzen, die in die zweiten Langlöcher eingeführt sind und die das Lagerelement an dem Armteilkörper befestigen. Die ersten Langlöcher weisen eine erste Länge auf, die es dem Lagerelement ermöglicht, sich in Richtung der zweiten Riemenscheibe zu bewegen, bis der interaxiale Abstand einen Abstand erreicht, bei dem der Riemen zwischen der ersten und der zweiten Riemenscheibe aufgewickelt werden kann. Die zweiten Langlöcher weisen eine zweite Länge auf, die den interaxialen Abstand in einem solchen Abstand hält, dass der Zustand, in dem der Riemen zwischen der ersten und der zweiten Riemenscheibe aufgewickelt ist, nicht gelöst wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenantriebsvorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Stand der Technik wird ein Knickarmroboter, der eine Vielzahl von Armen aufweist, die vermittels Gelenken (Achsen) drehbar verbunden sind, zum Beispiel als Roboter zur Durchführung von Aufgaben wie etwa der Überführung und der Montage von Halbleiterteilen verwendet. Bei diesem Typ von Roboter wird eine Drehung einer antriebsseitigen Riemenscheibe durch einen Riemen an eine abtriebsseitige Riemenscheibe übertragen und ein drehbares Element wie etwa ein Arm wird durch die Drehung der abtriebsseitigen Riemenscheibe gedreht (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Patentdokument 1 offenbart einen Mechanismus, in dem ein interaxialer Abstand zwischen einem Paar Riemenscheiben durch Verschrauben einer der Riemenscheiben mittels eines Langlochs eingestellt werden kann und eine Spannung des Riemens eingestellt werden kann.
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-074067
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Gemäß einem solchen Mechanismus, in dem ein interaxialer Abstand zwischen einem Paar Riemenscheiben unter Verwendung eines Langlochs einstellbar ist, kann eine Spannung auf einen Riemen aufgebracht werden, indem der interaxiale Abstand reduziert, der Riemen um die beiden Riemenscheiben gewickelt und dann der interaxiale Abstand erhöht wird. Wenn eine Befestigungsschraube, die das Langloch durchdringt, locker ist, kann sich die Riemenscheibe jedoch bewegen, um den interaxialen Abstand zu reduzieren, und der Riemen kann sich von der Riemenscheibe lösen. Daher wird eine Technik angestrebt, die ein Lösen eines Riemens verhindern kann, selbst wenn eine Schraube, die eine bewegungsseitige Riemenscheibe zur Einstellung des interaxialen Abstands sichert, locker ist.
Mittel zur Lösung der Probleme
Eine Riemenantriebsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Riemenantriebsvorrichtung, die aufweist eine erste Riemenscheibe und eine zweite Riemenscheibe, die in einem Vorrichtungshauptkörper in einem vorbestimmten Abstand drehbar angeordnet sind, einen Riemen, der konfiguriert ist, um die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe gewickelt zu sein, und einen Einstellmechanismus, welcher der ersten Riemenscheibe bereitgestellt und konfiguriert ist, einen interaxialen Abstand zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe einzustellen, wobei der Einstellmechanismus aufweist ein Lagerelement, das die erste Riemenscheibe drehbar lagert, ein erstes Langloch, das in dem Vorrichtungshauptkörper und/oder dem Lagerelement bereitgestellt ist, wobei das erste Langloch eine Längenrichtung entlang einer interaxialen Richtung aufweist, die eine Drehachse der ersten Riemenscheibe und eine Drehachse der zweiten Riemenscheibe verbindet, ein erstes Befestigungselement, das einen Schaftabschnitt aufweist, der in das erste Langloch eingeführt ist und der das Lagerelement an dem Vorrichtungshauptkörper befestigt, ein zweites Langloch, das in dem Vorrichtungshauptkörper und/oder dem Lagerelement bereitgestellt ist, wobei das zweite Langloch eine Längenrichtung entlang der interaxialen Richtung aufweist, wobei das zweite Langloch kürzer als das erste Langloch ist, und ein zweites Befestigungselement, das einen Schaftabschnitt aufweist, der in das zweite Langloch eingeführt ist und der das Lagerelement an dem Vorrichtungshauptkörper befestigt, das erste Langloch eine erste Länge aufweist, die es dem Lagerelement ermöglicht, sich in Richtung der zweiten Riemenscheibe zu bewegen, bis der interaxiale Abstand zumindest einen Abstand erreicht, bei dem der Riemen um die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe gewickelt werden kann, und das zweite Langloch eine zweite Länge aufweist, die den interaxialen Abstand auf einen Abstand hält, bei dem verhindert wird, dass der um die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe gewickelte Riemen gelöst wird.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt kann ein Lösen eines Riemens verhindert werden, selbst wenn ein Befestigungselement, das eine bewegungsseitige Riemenscheibe zur Einstellung eines interaxialen Abstands sichert, locker ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters, der ein Handgelenkschwenkteil aufweist, das mit einer Riemenantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung versehen ist; 2 ist ein Schaubild zur Darstellung einer unteren Fläche des Handgelenkschwenkteils;
3 ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines ersten Armteils des Handgelenkschwenkteils, das mit der Riemenantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung versehen ist;
4 ist eine Seitenansicht eines Armteilkörpers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Lagerelements, das eine erste Riemenscheibe lagert, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6 ist eine Vorderansicht der ersten Riemenscheibe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 3 dargestellten Einstellmechanismus;
8 ist eine Ansicht zur Darstellung einer Funktionsweise des Einstellmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die einen Zustand zeigt, in dem eine Spannung auf einen Riemen aufgebracht wird;
9 ist eine Ansicht zur Darstellung der Funktionsweise des Einstellmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die einen Zustand zeigt, in dem der Riemen aufgrund einer zweiten Riemenscheibe nicht gelöst ist;
10 ist eine Ansicht zur Darstellung der Funktionsweise des Einstellmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die einen Zustand zeigt, in dem der Riemen durch Entfernen eines zweiten Bolzens gelockert ist und der Riemen von der ersten Riemenscheibe entfernt werden kann; 11 ist ein Schaubild zur Erläuterung einer Gleichung zur Berechnung einer Länge eines Langlochs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und zeigt eine ideale Montageposition der Riemenscheibe;
12 ist ein Schaubild zur Erläuterung einer Gleichung zur Berechnung der Länge des Langlochs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und zeigt einen Zustand, in dem eine erste Riemenscheibe mit einem kleineren Durchmesser bewegt wird;
13 ist ein Schaubild zur Erläuterung einer Gleichung zur Berechnung der Länge des Langlochs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und zeigt einen Wälzkreisdurchmesser und einen Zahnkopfkreisdurchmesser der Riemenscheibe; und
14 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Gleichung zur Berechnung der Länge des Langlochs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Riemenspannung und einem Dehnungsprozentsatz des Riemens.

BEVORZUGTE BETRIEBSART ZUR VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das hier verwendete Wort „wesentlich/im Wesentlichen“ ist nicht dazu vorgesehen, einen Zustand, eine Größe, eine Richtung, eine Ausrichtung oder dergleichen genau anzugeben, sondern Bereiche einzuschließen, in denen Funktionen und Wirkungen des Zustands, der Größe, der Richtung, der Ausrichtung oder dergleichen erreichbar sind.
1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Erscheinungsbilds eines Industrie-Knickarmroboters 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Ansicht eines in 1 dargestellten Handgelenkschwenkteils 105 und bei Betrachtung von unten. Ein Knickarmroboter 100 ist ein Knickarmroboter, der eine Struktur mit einem 6-Achsen-Freiheitsgrad aufweist, aufweisend eine Basis 101, ein Schwenkteil 102, ein Unterarmteil 103, ein Oberarmteil 104, das Handgelenkschwenkteil 105, ein Handgelenkbiegeteil 106 und ein Handgelenkdrehteil 107.
Wie in 2 dargestellt weist das Handgelenkschwenkteil 105 eine Armumhüllung 105a auf. Die Armumhüllung 105a weist ein erstes Armteil 2A und ein zweites Armteil 2B auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Das erste Armteil 2A und das zweite Armteil 2B bilden jeweils Seitenplattenteile auf beiden Seiten der Armumhüllung 105a. 3 zeigt einen Zustand, in dem eine Längenrichtung E der Armumhüllung 105a im Wesentlichen horizontal verläuft. Wie in 3 dargestellt weist das erste Armteil 2A eine Riemenantriebsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf.
Das erste Armteil 2A weist einen Armteilkörper 30 auf, der in einer Vorne-Hinten-Richtung lang ist (in 3 entspricht die rechte Seite der Vorderseite und die linke Seite entspricht der Hinterseite). Der Armteilkörper 30 ist ein Beispiel eines Vorrichtungshauptkörpers. Das Handgelenkbiegeteil 106 ist in einem vorderen Endabschnitt des Armteilkörpers 30 bereitgestellt. Das Handgelenkbiegeteil 106 dreht sich in einer Richtung des Pfeils G, indem es eine nachstehend beschriebene zweite Riemenscheibe 20 dreht. Das Handgelenkbiegeteil 106 ist ein Beispiel eines Drehelements. Des Weiteren ist an einem distalen Ende des Handgelenkbiegeteils 106 das Handgelenkdrehteil 107 gelagert, das sich um eine Drehachse H als Drehmitte dreht. An einem distalen Ende des Handgelenkdrehteils 107 ist zum Beispiel eine Hand (nicht dargestellt) oder dergleichen montiert, mit der ein Teil wie etwa ein Halbleiterteil ergriffen wird.
Die Riemenantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20, die an dem Armteilkörper 30 angebracht sind, einen Riemen 40, der um die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 gewickelt ist, und einen Einstellmechanismus 50 auf.
Auf einer Seitenfläche des Armteilkörpers 30 ist ein Gehäuseabschnitt 31 bereitgestellt. Der Gehäuseabschnitt 31 ist mit einer Abdeckung (nicht dargestellt) abgedeckt. Die erste Riemenscheibe 10, die zweite Riemenscheibe 20 und der Riemen 40 sind in dem mit der Abdeckung abgedeckten Gehäuseabschnitt 31 untergebracht. 4 zeigt den Armteilkörper 30, bei dem die erste Riemenscheibe 10, die zweite Riemenscheibe 20 und der Riemen 40 von dem Gehäuseabschnitt 31 entfernt sind.
Die erste Riemenscheibe 10 ist als Antriebsriemenscheibe konfiguriert. Die zweite Riemenscheibe 20 ist als Abtriebsriemenscheibe konfiguriert. Der Riemen 40 ist um die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 gewickelt und überträgt die Drehung der ersten Riemenscheibe 10 an die zweite Riemenscheibe 20. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 Zahnsynchronriemenscheiben. Der Riemen 40 ist ein Zahnsynchronriemen, der mit Zähnen der ersten Riemenscheibe 10 und denen der zweiten Riemenscheibe 20 in Wirkverbindung steht. In den anderen Zeichnungen als 13 sind keine Zähne dargestellt.
Die erste Riemenscheibe 10 ist in einem Mittelabschnitt des Armteilkörpers 30 in einer Längenrichtung angeordnet. Die Längenrichtung des Armteilkörpers 30 ist dieselbe wie die Längenrichtung E des ersten Armteils 2A und wird im Folgenden ggfs. auch als die Längenrichtung E des Armteilkörpers 30 bezeichnet. Wie in 5 dargestellt ist die erste Riemenscheibe 10 an einem nachstehend beschriebenen Lagerelement 52 des Einstellmechanismus 50 drehbar gelagert. Das Lagerelement 52 ist in 3 an einer Rückfläche des Armteilkörpers 30 befestigt. Eine Drehachse der ersten Riemenscheibe 10, die an dem Lagerelement 52 drehbar gelagert ist, erstreckt sich durch ein Loch 30a des Armteilkörpers 30. Wie in 6 dargestellt weist die erste Riemenscheibe 10 auf ihren axial gegenüberliegenden Seiten Flanschabschnitte 14 auf, die benachbart zu einer Umfangsfläche 12 bereitgestellt sind und konfiguriert sind, ein Lösen des Riemens 40 zu verhindern. Die erste Riemenscheibe 10 wird durch eine in 5 dargestellte Antriebseinheit 19 drehangetrieben, die einen Motor aufweist.
Die zweite Riemenscheibe 20 ist in einem vorderen Endabschnitt des Armteilkörpers 30 angeordnet. Ein Wickeldurchmesser für den Riemen 40 der zweiten Riemenscheibe 20 ist geringfügig größer als der der ersten Riemenscheibe 10. Die zweite Riemenscheibe 20 ist an einer scheibenförmigen Lagerplatte 21 drehbar gelagert. Die Lagerplatte 21 beinhaltet ein Untersetzungsgetriebe, das die Drehung der zweiten Riemenscheibe 20 verzögert und die Drehung an das Handgelenkbiegeteil 106 überträgt. Die Lagerplatte 21 ist in 3 mit einer Vielzahl von Befestigungsbolzen 22 an der Rückfläche des Armteilkörpers 30 befestigt. Eine Drehachse der zweiten Riemenscheibe 20 erstreckt sich durch ein Loch 30b des Armteilkörpers 30. Der Armteilkörper 30 weist darin Einführungslöcher 30c auf, durch welche die Vielzahl von Befestigungsbolzen 22 eingeführt sind. Analog zu der ersten Riemenscheibe 10 weist die zweite Riemenscheibe 20 ebenso auf ihren axial gegenüberliegenden Seiten Flanschabschnitte auf, die benachbart zu einer Umfangsfläche bereitgestellt sind und konfiguriert sind, ein Lösen des Riemens 40 zu verhindern. Die Drehung der zweiten Riemenscheibe 20 wird vermittels des Riemens 40 durch die durch die Antriebseinheit 19 angetriebene erste Riemenscheibe 10 gebremst.
Wie in 3 dargestellt ist in einem Zustand, in dem das erste Armteil 2A im Wesentlichen horizontal liegt, die erste Riemenscheibe 10 unterhalb der zweiten Riemenscheibe 20 angeordnet. Eine interaxiale Richtung, die durch eine gerade Linie F dargestellt ist (im Folgenden ggfs. auch als interaxiale Richtung F bezeichnet), welche die Drehachse der ersten Riemenscheibe 10 und die Drehachse der zweiten Riemenscheibe 20 verbindet, ist relativ zu der Längenrichtung E des ersten Armteils 2A geringfügig nach oben und nach vorne geneigt.
Wie in 5 und 7 dargestellt weist der Einstellmechanismus 50 auf das Lagerelement 52, das die erste Riemenscheibe 10 drehbar lagert, eine Vielzahl von ersten Langlöchern 61 und zweiten Langlöchern 62, die in dem Armteilkörper 30 bereitgestellt sind, einen ersten Bolzen 71, der in jedes erste Langloch 61 eingeführt ist, und einen zweiten Bolzen 72, der in jedes zweite Langloch 62 eingeführt ist. Der erste Bolzen 71 ist ein Beispiel eines ersten Befestigungselements und der zweite Bolzen 72 ist ein Beispiel eines zweiten Befestigungselements. Der erste Bolzen 71 und der zweite Bolzen 72 weisen dieselbe Größe auf.
Das Lagerelement 52 ist ein Plattenmaterial, das zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist. In 7 ist das Lagerelement 52 an der Rückfläche des Armteilkörpers 30 befestigt. Das Lagerelement 52 ist mit den ersten Bolzen 71 und den zweiten Bolzen 72 an dem Armteilkörper 30 befestigt.
In 4 sind zwei erste Langlöcher 61 in der Vorne-Hinten-Richtung oberhalb des Lochs 30a angeordnet. Die zwei ersten Langlöcher 61 weisen eine kollineare Längenrichtung auf, die sich im Wesentlichen parallel zu der Längenrichtung E des Armteilkörpers 30 erstreckt. Daher weisen, wenn die Längenrichtung E des Armteilkörpers 30 im Wesentlichen horizontal verläuft, die zwei ersten Langlöcher 61 die Längenrichtung auf, die sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Der erste Bolzen 71 ist in jedes der zwei ersten Langlöcher 61 eingeführt. Wenn der Armteilkörper 30 so gedreht wird, dass er im Wesentlichen horizontal liegt, sodass sich die Längenrichtung der zwei ersten Langlöcher 61 in der im Wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt, ist es unwahrscheinlich, dass eine Situation auftritt, in der das Lagerelement 52 und die erste Riemenscheibe 10 aufgrund von Schwerkraft entweder zu der vorderen oder der hinteren Richtung hin vorgespannt sind. Aus diesem Grund ist es einfach, eine nachstehend beschriebene Spannung des Riemens 40 einzustellen.
Wie in 5 dargestellt sind in dem Lagerelement 52 zwei erste Schraubenlöcher 54 ausgebildet, in welche die ersten Bolzen 71 eingeschraubt sind. Ein ringförmiges erstes Dichtungselement 81, welches das erste Langloch 61 umgibt, ist um jedes der zwei ersten Schraubenlöcher 54 angeordnet. Jeder erste Bolzen 71 weist einen Schaftabschnitt 71a mit einem darauf ausgebildeten Gewinde auf und der Schaftabschnitt 71a ist von einer Seite des Gehäuseabschnitts 31 des Armteilkörpers 30 in das ihm zugeordnete erste Langloch 61 eingeführt und in das ihm zugeordnete erste Schraubenloch 54 des Lagerelements 52 eingeschraubt.
Wie in 4 dargestellt sind insgesamt zwei zweite Langlöcher auf Seiten des Lochs 30a ausgebildet: eines auf einer Vorderseite und das andere auf einer Hinterseite des Lochs 30a (der rechten und der linken Seite in 4). In einem Zustand, in dem der Armteilkörper 30 im Wesentlichen horizontal liegt, befindet sich das vordere zweite Langloch 62 oberhalb einer Mitte des Lochs 30a und das hintere zweite Langloch 62 befindet sich unterhalb der Mitte des Lochs 30a. Die zwei zweiten Langlöcher 62 weisen eine Längenrichtung auf, die im Wesentlichen parallel zu dem ersten Langloch 61 verläuft. Der zweite Bolzen 72 ist in jedes der zwei zweiten Langlöcher 62 eingeführt.
Wie in 7 dargestellt befinden sich die vorderen und hinteren zweiten Langlöcher 62 in der Nähe der geraden Linie F, welche die interaxiale Richtung angibt, welche die Drehachse der ersten Riemenscheibe 10 und die Drehachse der zweiten Riemenscheibe 20 verbindet. In der Seitenansicht sind jeweils zwei zweite Langlöcher 62 auf beiden Seiten der geraden Linie F angeordnet. Konkret umfassen die zwei vorderen und hinteren zweiten Langlöcher 62 das vordere zweite Langloch 62, das sich in einem oberen Bereich befindet, und das hintere zweite Langloch 62, das sich in einem unteren Bereich der virtuellen Ebene Fa befindet, wobei der obere und der untere Bereich durch eine virtuelle Ebene Fa getrennt sind, welche die gerade Linie F durchläuft. Das zweite Langloch 62 kann vollständig mit einer Auflagefläche eines Kopfs des zweiten Bolzens 72 abgedeckt sein. Mit einer solchen Anordnung kann die erste Riemenscheibe 10 stabil befestigt sein, wobei die zweiten Bolzen 72 in das vordere bzw. das hintere zweite Langloch 62 eingeführt sind.
Wie in 5 dargestellt sind in dem Lagerelement 52 zwei zweite Schraubenlöcher 56 ausgebildet, in die jeweils der zweite Bolzen 72 eingeschraubt ist. In 5 ist ein (hinteres) zweites Schraubenloch 56 unsichtbar, da es hinter der ersten Riemenscheibe 10 verborgen ist. Ein ringförmiges zweites Dichtungselement 82, welches das zweite Langloch 62 umgibt, ist um jedes von zwei zweiten Schraubenlöchern 56 angeordnet. Jeder zweite Bolzen 72 weist einen Schaftabschnitt 72a mit einem darauf ausgebildeten Gewinde auf und der Schaftabschnitt 72a ist von der Seite des Gehäuseabschnitts 31 des Armteilkörpers 30 in das zweite Langloch 62 eingeführt und in das zweite Schraubenloch 56 des Lagerelements 52 eingeschraubt.
Der erste Bolzen 71, der in das erste Langloch 61 eingeführt ist, ist an dem ersten Schraubenloch 54 festgezogen und der zweite Bolzen 72, der in das zweite Langloch 62 eingeführt ist, ist an dem zweiten Schraubenloch 56 festgezogen, wodurch das Lagerelement 52 an dem Armteilkörper 30 befestigt ist.
Jedes des ersten Dichtungselements 81 und des zweiten Dichtungselements 82 ist zwischen dem Armteilkörper 30 und dem Lagerelement 52 sandwichartig angeordnet und haftet an dem Armteilkörper 30 und dem Lagerelement 52. Das erste Dichtungselement 81 umgibt das erste Langloch 61 und dichtet es ab und das zweite Dichtungselement 82 umgibt das zweite Langloch 62 und dichtet es ab. Dadurch wird ein Fremdmaterial daran gehindert, von den Langlöchern 61 und 62 in die Seite des Gehäuseabschnitts 31 oder eine Seite der Antriebseinheit 19 einzutreten.
Das erste Langloch 61 unterscheidet sich in seiner Länge von dem zweiten Langloch 62 und das erste Langloch 61 ist länger als das zweite Langloch 62. Die Länge des ersten Langlochs 61 beträgt zum Beispiel ungefähr das 1,5-Fache bis 4,0-Fache eines Schraubendurchmessers des ersten Bolzens 71 und des zweiten Bolzens 72. Die Länge des zweiten Langlochs 62 beträgt zum Beispiel ungefähr das 0,5-Fache bis 1,2-Fache des Schraubendurchmessers des ersten Bolzens 71 und des zweiten Bolzens 72.
Es sei angemerkt, dass das zweite Langloch 62 eine Länge aufweisen kann, die vollständig mit der Auflagefläche des Kopfs des zweiten Bolzens 72 abgedeckt ist.
Durch Lockern der ersten Bolzen 71 und der zweiten Bolzen 72, mit denen das Lagerelement 52 an dem Armteilkörper 30 befestigt ist, kann die erste Riemenscheibe 10 zusammen mit dem Lagerelement 52 in der Längenrichtung E (Vorne-Hinten-Richtung) des Armteilkörpers 30 bewegt werden. Das Lagerelement 52 bewegt sich in der Längenrichtung E des Armteilkörpers 30 in einer solchen Weise, dass der Schaftabschnitt 71a jedes ersten Bolzens 71 durch das erste Langloch 61 geführt wird und der Schaftabschnitt 72a jedes zweiten Bolzens 72 durch das zweite Langloch 62 geführt wird. Wenn sich die erste Riemenscheibe 10 in der Vorne-Hinten-Richtung bewegt, wird ein Trennungsabstand der ersten Riemenscheibe 10 zu der zweiten Riemenscheibe 20, das heißt ein interaxialer Abstand L zwischen den beiden Riemenscheiben 10 und 20, verschoben.
Somit kann in der vorliegenden Ausführungsform die erste Riemenscheibe 10 in der interaxialen Richtung F bewegt werden, indem sie in der Längenrichtung E des Armteilkörpers 30 bewegt wird. Dies liegt daran, dass obwohl die interaxiale Richtung F in Bezug auf die Längenrichtung E geringfügig geneigt ist, ein Grad der Neigung so geringfügig ist, dass er keinerlei Hindernis für einen funktionellen Aspekt des Einstellmechanismus 50 verursacht, und die interaxiale Richtung F im Allgemeinen entlang der Längenrichtung E verläuft. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden, dass die Längenrichtung des ersten Langlochs 61 und des zweiten Langlochs 62 entlang der interaxialen Richtung F verläuft.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Langloch 61 eine erste Länge auf, die es dem die erste Riemenscheibe 10 lagernden Lagerelement 52 ermöglicht, sich in Richtung der zweiten Riemenscheibe 20 zu bewegen, bis der interaxiale Abstand L zwischen der ersten Riemenscheibe 10 und der zweiten Riemenscheibe 20 zumindest einen Abstand erreicht, bei dem eine Aufgabe des Aufwickelns des Riemens 40 zwischen den Riemenscheiben 10 und 20 erfolgen kann. In der vorliegenden Ausführungsform weist das zweite Langloch 62 eine zweite Länge auf, die den interaxialen Abstand L zwischen der ersten Riemenscheibe 10 und der zweiten Riemenscheibe 20 auf einen Abstand hält, bei dem verhindert wird, dass der um die Riemenscheiben 10 und 20 gewickelte Riemen 40 gelöst wird.
Gemäß dem Einstellmechanismus 50 der vorliegenden Ausführungsform wird, da das erste Langloch 61 und das zweite Langloch 62 die oben beschriebenen Längen aufweisen, der Riemen 40 in die folgenden drei Zustände versetzt.
Wie in 8 dargestellt werden, wenn eine zweckmäßige Spannung auf den Riemen 40 aufgebracht wird, die ersten Bolzen 71 und die zweiten Bolzen 72 an Positionen fixiert, von denen aus die Bolzen in Bezug auf das erste Langloch 61 bzw. das zweite Langloch 62 sowohl nach vorne als auch nach hinten bewegt werden können (erster Zustand). Wie in 9 dargestellt gelangen zum Beispiel, wenn die ersten Bolzen 71 und die zweiten Bolzen 72 lose sind und sich die erste Riemenscheibe 10 nach vorne bewegt hat, die zweiten Bolzen 72 jeweils mit einem inneren Rand eines vorderen Endes des zweiten Langlochs 62 in Wirkverbindung und eine weitere Vorwärtsbewegung wird eingeschränkt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Riemen 40 nicht von den Riemenscheiben 10 und 20 gelöst, obwohl er in einem gewickelten Zustand um die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 lose ist (zweiter Zustand). Wenn die zweiten Bolzen 72 in dem Zustand entfernt werden, in dem die ersten Bolzen 71 wie in 10 dargestellt gelockert sind, kann sich die erste Riemenscheibe 10 nach vorne bewegen, bis die ersten Bolzen 71 jeweils mit einem inneren Rand eines vorderen Endes des ersten Langlochs 61 in Wirkverbindung gelangen (dritter Zustand). In diesem Zustand kann die Aufgabe des Aufwickelns des Riemens 40 zwischen der ersten Riemenscheibe 10 und der zweiten Riemenscheibe 20 und um diese erfolgen.
Hierbei wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Berechnung einer zweckmäßigen Länge des zweiten Langlochs 62 veranschaulicht. 11 zeigt ideale Montagepositionen einer Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser (entsprechend der ersten Riemenscheibe 10) und einer Riemenscheibe mit großem Durchmesser (entsprechend der zweiten Riemenscheibe 20). 12 zeigt einen Zustand, in dem die erste Riemenscheibe in der interaxialen Richtung F um L1 bewegt wird. 13 zeigt einen Zustand, in dem ein Riemen als Synchronriemen mit einer Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser als Synchronriemenscheibe in Wirkverbindung steht.
In 11 und 12, wenn L einen ungefähren interaxialen Abstand (mm) angibt, D2 einen Durchmesser (mm) einer großen Riemenscheibe (zweite Riemenscheibe) angibt, und
D1 einen Durchmesser (mm) einer kleinen Riemenscheibe (erste Riemenscheibe) angibt, sind L, D2 und D1 an der Montageposition der Riemenscheibe durch die Konstruktion bestimmt und ein ungefährer Umfang R des Riemens zu diesem Zeitpunkt ist dargestellt durch: $R \approx 2 L + {π (D 2 + D 1) / 2} + {(D 2 - D 1) \times (D 2 - D 1) / 4 L} .$
Wie in 12 dargestellt gibt die Tatsache, ob der Riemen von der Riemenscheibe gelöst ist oder nicht, wenn sich die Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser um die Länge L1 bewegt, an, ob ein ungefährer Umfang R2 des Riemens um einen Kreis, der durch Addieren einer Höhe h von Riemenzähnen (siehe 13) zu der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser ermittelt wird, länger ist als ein in 11 dargestellter ungefährer Umfang R1 des Riemens an der idealen Montageposition der Riemenscheibe (R2 > R1).
Um einen Wälzkreisdurchmesser PD und einen Zahnkopfkreisdurchmesser OD der Riemenscheibe zu ermitteln, die in 13 dargestellt sind,
wenn P eine Riementeilung (Teilung von Riemenzähnen) (mm) angibt,
N eine Anzahl an Zähnen der Riemenscheibe angibt, und PLD einen Abstand zwischen einer Riementeilungslinie (BPL) des Riemens und einer Unterfläche des Zahns angibt, wird der Wälzkreisdurchmesser ermittelt durch $PD = (P \times N) / π,$
und wird der Zahnkopfkreisdurchmesser ermittelt durch $OD = PD - (2 \times PLD) .$
Wenn eine Beziehung zwischen einer Riemenspannung und einem Dehnungsprozentsatz des Riemens wie in einem in 14 dargestellten Diagramm ermittelt wird, ist ein Einstellspielraum L2 einer erforderlichen Riemenspannung gegeben durch L2 = α × L/100, wobei L3 einen Einstellspielraum für die geometrische Toleranz angibt, und
α einen erforderlichen Dehnungsprozentsatz des Riemens angibt. Daraus ergibt sich, dass wenn ein Wert, der zu R1 = R2 führt, als L1 definiert ist, sofern das zweite Langloch so ausgelegt ist, dass es erfüllt: $L2 + L3 < L1,$
verhindert wird, dass der Riemen von der Riemenscheibe gelöst wird.
Die oben beschriebene vorliegende Ausführungsform stellt die folgenden Wirkungen bereit. Die Riemenantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist auf die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20, die in dem Armteilkörper 30 in einem vorbestimmten Abstand drehbar angeordnet sind, den Riemen 40, der konfiguriert ist, um die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 gewickelt zu sein, das Handgelenkbiegeteil 106, das durch die Drehung der zweiten Riemenscheibe 20 gedreht wird, und den Einstellmechanismus 50, welcher der ersten Riemenscheibe 10 bereitgestellt und konfiguriert ist, den interaxialen Abstand L zwischen der ersten Riemenscheibe 10 und der zweiten Riemenscheibe 20 einzustellen. Der Einstellmechanismus 50 weist auf das Lagerelement 52, das die erste Riemenscheibe 10 drehbar lagert, das erste Langloch 61, das in dem Armteilkörper 30 bereitgestellt ist, wobei das erste Langloch die Längenrichtung entlang der interaxialen Richtung F aufweist, welche die Drehachse der ersten Riemenscheibe und die Drehachse der zweiten Riemenscheibe verbindet, den ersten Bolzen 71, der den Schaftabschnitt 71a aufweist, der in das erste Langloch 61 eingeführt ist und der das Lagerelement 52 an dem Armteilkörper 30 befestigt, das zweite Langloch 62, das in dem Armteilkörper 30 bereitgestellt ist, wobei das zweite Langloch die Längenrichtung entlang der interaxialen Richtung F aufweist, wobei das zweite Langloch 62 kürzer als das erste Langloch 61 ist, und den zweiten Bolzen 72, der den Schaftabschnitt 72a aufweist, der in das zweite Langloch 62 eingeführt ist und der das Lagerelement 52 an dem Armteilkörper 30 befestigt, das erste Langloch 61 die erste Länge aufweist, die es dem Lagerelement 52 ermöglicht, sich in Richtung der zweiten Riemenscheibe 20 zu bewegen, bis der interaxiale Abstand L zumindest den Abstand erreicht, bei dem der Riemen 40 um die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 gewickelt werden kann, und das zweite Langloch 62 die zweite Länge aufweist, die den interaxialen Abstand L auf einen Abstand hält, bei dem verhindert wird, dass der um die erste Riemenscheibe 10 und die zweite Riemenscheibe 20 gewickelte Riemen 40 gelöst wird.
Mit diesem Merkmal steht, selbst wenn sowohl der erste Bolzen 71 als auch der zweite Bolzen 72 gelockert sind, der zweite Bolzen 72 mit dem inneren Rand der Vorderseite des zweiten Langlochs 62 in Wirkverbindung, sodass der interaxiale Abstand L zwischen den Riemenscheiben 10 und 20 auf den Abstand gehalten wird, bei dem verhindert wird, dass der Riemen 40 gelöst wird. Somit kann der Riemen 40 daran gehindert werden, von den Riemenscheiben 10 und 20 gelöst zu werden. Folglich wird die zweite Riemenscheibe 20 in einem Zustand gehalten, in dem sie durch den Riemen 40 gebremst wird, und das Handgelenkbiegeteil 106 kann daran gehindert werden, sich aufgrund von Schwerkraft zusammen mit der zweiten Riemenscheibe 20 zu drehen. Das zweite Langloch 62 ist kürzer als die ersten Langlöcher 61 und demnach können im Unterschied zu einem Fall, in dem das zweite Langloch 62 so lang wie das erste Langloch 61 ist, ein Bearbeitungsloch 30d und ein zusätzliches Element 80 und dergleichen in der Nähe des zweiten Langlochs 62 dicht angeordnet werden. Aus diesem Grund kann die Dicke des Armteilkörpers 30 in einem höheren Maße reduziert werden und der Armteilkörper 30 kann kompakt gestaltet werden.
In der Riemenantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Einstellmechanismus 50 ferner das ringförmige erste Dichtungselement 81, welches das erste Langloch 61 umgibt, und das ringförmige zweite Dichtungselement 82 auf, welches das zweite Langloch 62 umgibt, und jedes des ersten Dichtungselements 81 und des zweiten Dichtungselements 82 ist zwischen dem Armteilkörper 30 und dem Lagerelement 52 sandwichartig angeordnet.
Mit diesem Merkmal kann Fremdmaterial daran gehindert werden, von jedem der Langlöcher 61 und 62 in die Seite des Gehäuseabschnitts 31 oder die Seite der Antriebseinheit 19 einzutreten. Insbesondere kann, da das zweite Dichtungselement 82 kürzer ist, das zweite Dichtungselement 82 kleiner als das erste Dichtungselement 81 gestaltet werden.
In der Riemenantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Einstellmechanismus 50 eine Vielzahl von ersten Langlöchern 61 auf und die Vielzahl von ersten Langlöchern 61 erstrecken sich parallel und kollinear zueinander.
Mit diesem Merkmal bewegt sich die erste Riemenscheibe 10 reibungslos in der Vorne-Hinten-Richtung entlang der Vielzahl von ersten Langlöchern 61, was die Einstellung des interaxialen Abstands L einfach macht.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das zweite Langloch 62 vollständig mit der Auflagefläche des Kopfs des zweiten Bolzens 72 abgedeckt sein.
Mit diesem Merkmal kann ein Bereich der Auflagefläche, an dem der zweite Bolzen 72 beim Befestigen gegen den Armteilkörper 30 gedrückt wird, größer sein als der des ersten Bolzens 71, der in das erste Langloch 61 eingeführt ist, und die Befestigungsfestigkeit kann erhöht werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obenstehende Ausführungsform beschränkt und kann zweckmäßig modifiziert werden. Zum Beispiel sind in der obenstehenden Ausführungsform die ersten Langlöcher 61 und die zweiten Langlöcher 62 in dem Armteilkörper 30 bereitgestellt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Jedes der Langlöcher 61 und 62 kann in dem Armteilkörper 30 und/oder dem Lagerelement 52 bereitgestellt sein. Konkret können die Langlöcher 61 und 62 in dem Lagerelement 52 bereitgestellt sein oder können in sowohl dem Lagerelement 52 als auch dem Armteilkörper 30 bereitgestellt sein. Die Bolzen werden als die Befestigungselemente verwendet, es können jedoch andere Befestigungselemente wie etwa Nieten anstelle der Bolzen verwendet werden. Die Riemenscheiben 10, 20 und der Riemen 40 sind als die Zahnsynchronriemenscheibe und der Synchronriemen konfiguriert, können jedoch eine flache Riemenscheibe und ein Flachriemen sein, die jeweils eine glatte Umfangsfläche aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Riemenantriebsvorrichtung
10: erste Riemenscheibe
20: zweite Riemenscheibe
30: Armteilkörper (Vorrichtungshauptkörper)
40: Riemen
50: Einstellmechanismus
52: Lagerelement
61: erstes Langloch
62: zweites Langloch
71: erster Bolzen (erstes Befestigungselement)
71a: Schaftabschnitt des ersten Bolzens
72: zweiter Bolzen (zweites Befestigungselement)
72a: Schaftabschnitt des zweiten Bolzens
81: erstes Dichtungselement
82: zweites Dichtungselement
100: Knickarmroboter
106: Handgelenkbiegeteil (Drehelement)
F: interaxiale Richtung
L: interaxialer Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016074067 [0003]

Claims

Riemenantriebsvorrichtung, aufweisend: eine erste Riemenscheibe und eine zweite Riemenscheibe, die in einem Vorrichtungshauptkörper in einem vorbestimmten Abstand drehbar angeordnet sind, einen Riemen, der konfiguriert ist, um die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe gewickelt zu sein, und einen Einstellmechanismus, welcher der ersten Riemenscheibe bereitgestellt und konfiguriert ist, einen interaxialen Abstand zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe einzustellen, wobei der Einstellmechanismus aufweist: ein Lagerelement, das die erste Riemenscheibe drehbar lagert, ein erstes Langloch, das in dem Vorrichtungshauptkörper und/oder dem Lagerelement bereitgestellt ist, wobei das erste Langloch eine Längenrichtung entlang einer interaxialen Richtung aufweist, die eine Drehachse der ersten Riemenscheibe und eine Drehachse der zweiten Riemenscheibe verbindet, ein erstes Befestigungselement, das einen Schaftabschnitt aufweist, der in das erste Langloch eingeführt ist und der das Lagerelement an dem Vorrichtungshauptkörper befestigt, ein zweites Langloch, das in dem Vorrichtungshauptkörper und/oder dem Lagerelement bereitgestellt ist, wobei das zweite Langloch eine Längenrichtung entlang der interaxialen Richtung aufweist, wobei das zweite Langloch kürzer als das erste Langloch ist, und ein zweites Befestigungselement, das einen Schaftabschnitt aufweist, der in das zweite Langloch eingeführt ist und der das Lagerelement an dem Vorrichtungshauptkörper befestigt, das erste Langloch eine erste Länge aufweist, die es dem Lagerelement ermöglicht, sich in Richtung der zweiten Riemenscheibe zu bewegen, bis der interaxiale Abstand zumindest einen Abstand erreicht, bei dem der Riemen um die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe gewickelt werden kann, und das zweite Langloch eine zweite Länge aufweist, die den interaxialen Abstand auf einen Abstand hält, bei dem verhindert wird, dass der um die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe gewickelte Riemen gelöst wird.
Riemenantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einstellmechanismus ferner aufweist: ein ringförmiges erstes Dichtungselement, welches das erste Langloch umgibt, und ein ringförmiges zweites Dichtungselement, welches das zweite Langloch umgibt, und jedes des ersten Dichtungselements und des zweiten Dichtungselements zwischen dem Vorrichtungshauptkörper und dem Lagerelement sandwichartig angeordnet ist.
Riemenantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Einstellmechanismus das erste Langloch eine Vielzahl von ersten Löchern aufweist, und sich die Vielzahl von ersten Langlöchern parallel und kollinear zueinander erstrecken.
Riemenantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe jeweils eine Synchronriemenscheibe sind, und der Riemen ein Synchronriemen ist, der mit der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe in Wirkverbindung steht.
Riemenantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorrichtungshauptkörper einen Armteilkörper eines Knickarmroboters umfasst und die zweite Riemenscheibe ein Drehelement des Knickarmroboters dreht.
Riemenantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Befestigungselement ein Bolzen ist und das zweite Langloch vollständig mit einer Auflagefläche eines Kopfs des Bolzens abdeckbar ist.