JP2015509694A - ロボット用の回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボット用の回転伝達装置（１０）に関する。回転伝達装置は、底面に中央の切欠（２２）を有し、周面に切欠（２４）を有する円筒状のステータ（２０）と、ロータ（３０）とを有している。該ロータ（３０）は、前記底面に設けられた前記中央の切欠（２２）に回転可能に収容されていて、ロータ（３０）の周面に切欠（３２）を有している。さらに、前記ステータ（２０）の周面に設けられた切欠（２４）によってガイドされている導線（２６）が設けられている。導線（２６）の一方の端部はロータ（３０）の周面（３７）に設けられた切欠（３２）に収容されており、ステータ（２０）とロータ（３０）との間の中間スペース（３４）に回転可能に収容された複数のガイドローラ（４０）が設けられている。回転伝達装置はさらに、ステータ（２０）を閉鎖し、ロータ（３０）の端面を（３１）を収容する中央の切欠（５４）を備えたカバー（５０）を有している。このカバー（５０）は、ロボットアームの端部に堅固に結合するために形成されており、ロータ（３０）はロボットアームの端部に設けられた駆動フランジにトルク伝達的に連結されている。導線（２６）の区分（２８）はステータ（２０）の内壁（２７）に沿って緩やかにガイドされていて、この区分（２８）は、導線（２６）が、一回転する角度にわたってロータ（３０）の回転に引張抵抗なく従動することができる長さを有している。

Description

本発明は、ロボットアームから、ロボットアームの回転部分へと導線をガイドする、ロボット用の回転伝達装置に関する。

ＤＥ３７１５９２１Ａ１号明細書には、限定された角度だけ互いに旋回可能又は回転可能であって、互いに枢着結合された２つの構成部分間でケーブルをガイドする装置が開示されている。この装置は、管状のエレメントを取り囲むハウジングを有する。ケーブルが、軸方向で管状のエレメントを通って延在しており、管状のエレメントに設けられた開口を通って管状のエレメントから外へとガイドされている。さらにケーブルは螺旋状にハウジングの内室内で延在していて、ハウジングに設けられた開口を通ってハウジングから外へとガイドされている。さらにケーブルは可撓性のガイドスリーブによって取り囲まれている。

ＷＯ２００５／１１２２１５Ａ１号明細書に開示されたケーブル接続のための回転伝達装置は、長手方向軸を有していて、該長手方向軸には分離プレートが配置されている。分離プレートと長手方向軸との間には、長手方向軸を中心とした分離プレートの回転を保証する軸受が取り付けられている。さらに、回転伝達装置は、螺旋状に長手方向軸に巻き付けられているケーブルを有している。さらに、分離プレートは、互いに隣接する分離プレート間で１つのケーブルを貫通ガイドする貫通孔を有している。この場合、ケーブルは僅かな側方の遊びを有している。

発明の開示
ロボット用の回転伝達装置が提案される。このロボット用の回転伝達装置は、ロボットアームの端部に位置していて、工具、センサ、制御装置、又はチェック装置、又は類似のものを支持している。回転伝達装置は、ほぼ円筒状でその底面に中央の切欠を備えたステータを有している。さらにステータの周面には切欠が形成されている。さらに、回転伝達装置は、ステータの底面に設けられた前記中央の切欠に収容されているロータを有している。このロータは、切欠が形成されている周面を有している。ステータの周面に設けられた切欠を通って導線が貫通案内されていて、この導線の一方の端部は、ロータの周面に設けられた切欠に収容されている。この場合、導線はステータとロータとの間の中間スペースを通って延在している。中間スペースにはさらに複数のガイドローラが収容されている。ステータはカバーによって閉鎖されていて、このカバーは中央の切欠を有しており、この切欠にはロータの端面が受容されている。この場合、カバーは、ロボットアームの端部に堅固に結合するために形成されており、ロータと、ロボットアームの端部に設けられた駆動フランジとの間はトルク伝達するように連結されることが保証されている。ステータではさらに、導線の一区分が内壁に沿って緩やかにガイドされている。この場合、この区分は、所定の回転角度だけロータが回転する際に引張抵抗なしに従動できる長さを有している。さらにガイドローラは周方向での回転運動に従動し、この際、固有の軸を中心にして回転する。この場合、ガイドローラは、周方向で回転運動に従動するほぼ環状のローラ支持体上でガイドされている。

本発明の好ましい構成では、導線は、電気的な導線及び／又はデータケーブル及び／又は光学ファイバ及び／又は流体管路として形成されている。さらに導線はフラットケーブルとして形成されていても良い。さらに、回転伝達装置は、複数の導線がステータに収容されていて、これらの導線はそれぞれ、ステータの周面に設けられた固有の切欠を通ってガイドされるように形成されて良い。この場合、ステータの周面に設けられた切欠はスリット状に形成されていて、好適には、ステータの周面を同じ大きさの周面区分に分割する互いに同じ角度間隔を有している。さらに、ガイドローラは、ロータとステータとの間の中間スペース内で回転可能に軸に支持されていて良い。この場合、ステータ内に挿入されている環状のローラ支持体上に複数の軸が設けられている。さらに、ロータとステータとの間の中間スペースを通ってガイドされている少なくとも１つの導線は、ステータ若しくはロータの外周面に切欠の領域でそれぞれクランププレートによって取り付けられている。

本発明の好適な構成では、回転伝達装置が、ステータの外周面に形成されているケーブルハウジングを有している。ケーブルハウジングでは、ステータから出た導線がまとめられてガイドされ、ロボットの前方に位置する配線に接続される。この場合、ケーブルハウジングの領域でステータから出ない導線は、ステータの外周面に沿ってケーブルハウジングへとガイドされる。

本発明の特に好ましい構成では、ステータとロータとの間に位置する導線の区分の長さは、±３６０°にわたるロータの回転に導線が引張抵抗なく従動できるような長さで構成されている。

さらに、ステータ内壁及び／又はロータの周面及び／又はガイドローラの周面は、導線と接着により連結するように形成されていて良い。

本発明の別の好適な構成では、回転伝達装置が少なくとも５つのガイドローラを有している。

発明の効果
本発明によるロボット用の回転伝達装置は、例えば制御機器、センサ、工具のような構成部分を互いに導線を介して接続する手段を提供する。この場合、この接続は、ロボットアームの回転可能な端部を介して延在している。この場合、導線は機械的に最小限の負荷しか受けず、複数の導線が使用される構成では、導線の絡まりやもつれは阻止される。導線は、複数の導線の動きを相互に妨げないような整列状態に留まる。この場合、ロボットアームの回転可能な端部は、回転方向での高い運動自由度を有している。

複数のガイドローラは、導線の簡単かつ効果的なガイドを保証している。ロータによる導線の巻き付けの際には特に、ステータの内壁に沿った導線の戻しガイドがガイドローラによって保証される。ガイドローラは中間スペースを限定し、様々な導線を分離し、導線の絡まりやもつれを阻止する。さらに、導線の柔軟性により、ロータの回転運動に対するスムーズな従動及びロータの周面、ガイドローラの周面、ステータの内壁に対して殆ど負荷なしに接触することができる。

本発明による回転伝達装置は様々なタイプの導線を収容することができ、ロボットアームに結合することができる。導線は、電気的な導線又はデータケーブル又は光学ファイバ又は流体管路又はこれらの組み合わせとして形成することができる。従って、幅広い使用多様性が保証されている。別の好ましい形式では、導線はフラットケーブルとして形成されていて、これにより、ステータの内壁への、ロータの周面への、ガイドローラの周面への導線の接触を改善させることができる。これにより、上記構成部分の上述した有利な作用はさらに向上される。

さらに提案された回転伝達装置は複数の導線を収容することができ、導線のために、ステータ及びロータに相当する数の切欠を設けることができる。この場合、各導線に、ステータ及びロータに設けられたそれぞれ１つの個別の切欠が配設されている。さらに切欠のスリット状の構成により、導線を互いに隣接して配置しほぼ接線方向でステータ内に導入することができ、ステータの内壁に直接接触させることができる。これにより、ケーブル破損又は導線におけるよどみにつながる、例えば屈曲のような変形は回避される。さらに、スリット状の切欠をステータの外周面に、ステータの周方向において等間隔で、若しくはステータの中心点に関して同じ角度間隔で配置することにより、ステータの内室を効率的に利用することができる。さらにこの場合、導線は、運転中に最大の間隔を有し、これにより、ステータの内壁において、２つの導線が互いに重なって位置する領域は最小になる。これにより、導線の長い区分が運転中に互いに擦れ合い、摩耗することが阻止される。

さらに、ステータとロータとの間の中間スペースにおける、互いに同じ角度間隔を有した複数の回転可能なガイドローラによって、ステータの内室の効率的な利用が保証される。ロータの周面に沿ってガイドされている導線は、均一な間隔を置いて配置されたガイドローラによって中断なくガイドされて、ロータの周面からの解離が阻止されている。ロータの周面から解離し、ループの形で中間スペース内に延在する導線は、ステータによって把持され、連行されることがある。これにより導線の損傷が生じ、ひいては回転伝達装置の機能性を損なう恐れがある。均一な角度間隔を有したガイドローラの配置により、回転伝達装置の堅牢性は高まる。さらに、少なくとも５つのガイドローラを使用することにより、回転伝達装置の安定的かつスムーズな操作が可能になる。

ガイドローラが、環状のローラ支持体上に位置するそれぞれ１つの軸に支持されている本発明による回転伝達装置の構成により、簡単な組み付けが可能になる。この場合、環状のローラ支持体上の複数のガイドローラは、ステータに取り付けられるとすぐに最終組付け位置を取る。組み付け中、回転伝達装置の機能性をチェックすることができる。組み付けエラーの場合に、回転伝達装置を手間をかけて再度開放する必要はない。本発明による回転伝達装置は、簡単に装備替えすることができ、これにより使用の柔軟度は向上する。さらにローラ支持体は、ガイドローラの互いに同じ角度間隔を保証し、回転するガイドローラが互いに接触するのを阻止する。運転中、回転するガイドローラが互いに接触すると、相互移動するガイドローラの周面は摩擦を引き起こし、この摩擦により回転伝達装置の均一かつスムーズな回転は損なわれる。

さらに、導線を、ステータ及び／又はロータの外周面に固定するためのクランププレートは、回転伝達装置の高い堅牢性及び高い許容誤差を保証する。クランププレートは、ステータとロータとの間に位置する導線の区分の引張抵抗を軽減する。このような引張力は、前方に位置するケーブルガイドにより生じることがある。さらに、クランププレートによる導線の固定により、回転伝達装置の作動時にロータが、ロータ又はステータの切欠内に引き込まれることが阻止される。導線の引込みは、導線の損傷又は破壊の高いリスクと結びついている。導線で破壊や損傷が生じると、これは、ロボットの故障につながる。

さらに、導線がステータの内壁に沿ってステータへの進入からロータへの進入まで同じ周方向で設けられている回転伝達装置の構成が好適である。これによりステータ内のスペースは効率的に利用される。さらに、ステータの外側で延在する導線の区分は、ケーブルハウジングの領域でステータの外周面に沿ってガイドされている。これにより導線の所属の端部は簡単に固定することができ、カバーされ接触される。この場合、ケーブルハウジングの内部に、ケーブルハウジングの外面に取り付けられている標準的なコネクタに連結される接点個所が設けられていると特に好ましい。これにより、導線を介して接続されるセンサ、又は制御機器、又は工具をロボットに接続するコンパクトなインターフェースが形成される。

回転伝達装置の別の好ましい形式では、回転伝達装置が、±３６０°の回転角度にわたって引張抵抗なしに回転することができるように形成されている。±３６０°の回転角度はロボットに、幅広い操作多様性を可能にする作業範囲を提供する。

別の好ましい構成では、ステータ内壁、及び／又はロータの周面、及び／又はガイドローラの周面が、接触の際に導線と接着により連結するように形成されていることにより、ステータ内壁からの、及び／又はロータの周面からの、及び／又はガイドローラの周面からの導線の解離が阻止される。

次に図面につき本発明を説明する。

回転伝達装置を、部分的に組み付けた状態で示す斜視図である。 回転伝達装置の概略的な分解図である。 カバーを外した状態で示す回転伝達装置の平面図である。

発明の実施の形態
図１にはステータ２０が示されており、該ステータ内にはロータ３０が収容されている。このためにステータ２０は、その底面に中央の切欠２２を有しており、この切欠２２ではロータ３０が回転可能に支持されている。ステータ２０は周面に、スリット状に形成されている切欠２４を有している。このスリット状の切欠２４を通して、フラットケーブルとして形成することができる導線２６がガイドされている。さらに、導線２６は、ステータ２０の周面に設けられた切欠２４にほぼ接線方向で進入する。従って導線２６における屈曲は阻止され、損傷、例えばケーブルの破損は阻止される。導線２６はクランププレート５６によって切欠２４に固定されている。さらに導線２６は、ステータ２０への入口と、ロータ３０に設けられた切欠３２への収容部との間で所定の領域において、ステータ２０の内壁２７に接触している。さらに導線２６は、緩やかに同じ周方向４６で敷設されている。ステータ２０とロータ３０との間にはガイドローラ４０を収容するために形成された中間スペース３４が存在している。ガイドローラ４０は見易さのため図１には示されていない。さらに、２つの導線２６から成る導線区分２８がステータ内壁２７に隣接している。ここでは２つの導線２６が重なって位置していてオーバラップ区分３５を形成している。ロータ３０の端面３１には機械的なインターフェース３３が形成されていて、回転伝達装置１０が運転中に接続されるロボットアームの端部に設けられた駆動フランジとのトルク伝達結合を保証している。ロータ３０は複数の切欠３２を有しており、この切欠３２ではそれぞれ１つの導線２６が収容されている。この場合、ロータ３０の周面３７はクランププレート５６を収容するために形成されている。

図２には、組み付けられた回転伝達装置の概略的な分解図が示されている。

ステータ２０はカバー５０によって閉鎖されている。このカバー５０は中央の切欠５４を有しており、この切欠５４にはロータ３０の端面３１が回転可能に受容されている。カバー５０は周面の一区分に固定個所５８を有しており、この固定個所５８によってカバー５０はステータ２０とケーブルハウジング５２とに結合することができる。ステータ２０とロータ３０との間の中間スペース３４にはガイドローラ４０が配置されている。ガイドローラ４０は軸４２に回転可能に支持されており、これらの軸４２はローラ支持体４４上に形成されている。ローラ支持体４４はこの場合、カバー５０に向かう側で支持されている。中間スペース３４においてステータ２０からロータ３０まで案内されている導線２６は、２つのガイドローラ４０間で延在する、図２では見えない区分を有している。この場合、導線２６は、ステータ内壁２７に接する区分２８からロータ３０に設けられた切欠３２まで延在している。ロータ３０が回転運動する際には、導線２６は１つのガイドローラ４０に接触する。これにより、ガイドローラ４０とステータ２０の内壁２７との間で導線２６のガイドされた巻き付きが保証されている。さらにガイドローラ４０のガイドにより、ロータ３０によって導線２６を巻付ける際に、ステータ２０とロータ３０との間の中間スペース３４において導線２６のもつれ又は絡まりは生じない。ステータ内壁２７に接する導線区分２８では、ガイドローラ４０がステータ内壁２７からの導線２６の解離を阻止している。さらにガイドローラ４０は、ロータ３０の周面３７からの導線２６の解離を阻止する。

ステータ２０の外側で延在する導線の区分は、ケーブルハウジング５２の領域でステータ２０の外周面２９に沿ってガイドされている。ケーブルハウジング５２の領域では、導線２６の端部がまとめられてガイドされて、ケーブルハウジング５２内で接触している。ケーブルハウジング５２は外面に、導線２６に接続される接続部を有している。これらの接続部は、導線２６とロボットアームとの間の接続を形成する。ケーブルハウジング５２は、運転中不動であって、ロボットアームに設けられた配線と導線２６とを接続するインターフェースを成している。

図３には、開かれた回転伝達装置１０の平面図が示されている。ステータ２０の真ん中にはロータ３０が回転可能に収容されている。導線２６はステータ周面２９に設けられた切欠２４から中間スペース３４へと進入している。この場合、導線２６は接線方向の入口６２で中間スペース３４内に進入しており、同じ周方向４６で延在している。導線２６はステータ２０においてガイドローラ４０によってガイドされていて、これらのガイドローラ４０はそれぞれ１つの軸４２に回転可能に支持されている。軸４２はリング状のローラ支持体４４に形成されていて、このローラ支持体４４は図３ではガイドローラ４０を隠している。さらにこれらの軸４２とガイドローラ４０とは互いに同じ角度間隔６４を有している。ガイドローラ４０に沿って導線２６がステータ２０の内壁２７から解離し、２つのガイドローラ４０の間で、周方向４６とは逆方向でロータ３０に向かって延在している導線延在部６０がある。

回転伝達装置１０の構成部分は簡単に接近可能であり簡単に取り外し及びチェック可能である。図３に示した組み付け状態では、回転伝達装置１０の簡単な機能性チェックが可能である。場合によっては生じる組み付けエラーは簡単に検出でき、解消することができる。

Claims (18)

1. 底面に中央の切欠（２２）を備えたステータ（２０）と、前記底面に設けられた前記中央の切欠（２２）に回転可能に収容されたロータ（３０）と、少なくとも１つの導線（２６）とを有する、特にロボット用の回転伝達装置（１０）であって、
   前記導線（２６）の一区分（２８）が、前記ステータ（２０）の内壁（２７）に沿って緩やかにガイドされており、前記区分（２８）は、前記導線（２６）が、所定の回転角度で行われる前記ロータ（３０）の回転に引張抵抗なしに従動できるような長さを有していることを特徴とする、回転伝達装置。
2. 前記ステータ（２０）は周面に切欠（２４）を有している、請求項１記載の回転伝達装置。
3. 前記ロータ（３０）は周面（３７）に切欠（３２）を有している、請求項１又は２記載の回転伝達装置。
4. 前記導線（２６）は、前記ステータ（２０）の周面に設けられた前記切欠（２４）を通ってガイドされていて、前記導線（２６）の一方の端部が、前記ロータ（３０）の前記周面（３７）に設けられた前記切欠（３２）に収容されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
5. 回転伝達装置（１０）は複数のガイドローラ（４０）を有しており、該ガイドローラ（４０）は、前記ステータ（２０）と前記ロータ（３０）との間の中間スペース（３４）に回転可能に収容されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
6. 当該回転伝達装置（１０）にはカバー（５０）が設けられており、該カバー（５０）は前記ステータ（２０）を閉鎖し、前記ロータ（３０）の端面を収容する中央に設けられた切欠（５４）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
7. 前記カバー（５０）は、ロボットアームの端部に堅固に結合するために形成されており、前記ロータ（３０）は、前記ロボットアームの前記端部に設けられた駆動フランジにトルク伝達するように連結されている、請求項６記載の回転伝達装置。
8. 前記導線（２６）は少なくとも１つの電気的な導線及び／又は少なくとも１つのデータケーブル及び／又は少なくとも１つの光学ファイバ及び／又は少なくとも１つの流体管路である、請求項１から７までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
9. 前記導線（２６）はフラットケーブルとして形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
10. 複数の導線（２６）が前記ステータ（２０）に収容されており、各導線（２６）はそれぞれ固有の切欠（２４）を通って前記ステータ（２０）内へとガイドされていて、前記ロータ（３０）に設けられたそれぞれ固有の切欠（３２）に収容されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
11. 前記切欠（２４）は、前記ステータ（２０）の周面にスリット状に形成されていて、互いに同じ間隔を有している、請求項１０記載の回転伝達装置。
12. 複数のガイドローラ（４０）が、前記ステータ（２０）と前記ロータ（３０）との間の中間スペース（３４）に回転可能に収容されており、互いに同じ角度間隔（６４）を置いて配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
13. 少なくとも１つのガイドローラ（４０）が、環状のローラ支持体（４４）上に位置している軸（４２）に回転可能に支持されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
14. 組み付け可能なクランププレート（５６）が、前記ステータ（２０）のかつ／又は前記ロータ（３０）の外周面に、前記切欠（２４，３２）の領域で取り付けられており、前記クランププレート（５６）により少なくとも１つの導線（２６）が固定されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
15. 前記導線（２６）は前記内壁（２７）に同じ周方向（４６）で隣接している、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
16. 前記ステータ（２０）の外側に位置する少なくとも１つの導線（２６）の一区分（２８）が、前記ステータ（３０）の外周面（２９）に接触してケーブルハウジング（５２）まで通じており、該ケーブルハウジングは少なくとも１つの導線（２６）の端部に接触しかつカバーするために形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
17. 前記導線が引張抵抗なしに、前記ロータの回転に従動できることを保証する回転角度は±３６０°である、請求項１から１６までのいずれか１項記載の回転伝達装置。
18. 前記導線（２６）が導線延在部（６０）において、ガイドローラ（４０）に沿って周方向（４６）で前記ステータ（２０）の内壁（２７）から解離し、２つのガイドローラ（４０）の間で、前記周方向（４６）とは逆方向で前記ロータ（３０）に向かって延在している、請求項１から１７までのいずれか１項記載の回転伝達装置。

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