KR102425149B1 - 동일한 조인트 및 다기능 프로파일 부재를 갖는 매니퓰레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매니퓰레이터로서, 적어도 하나의 프로파일 부재를 상기 매니퓰레이터의 두 조인트 사이 및/또는 모터와 조인트 사이의 지지 연결 요소로서 포함하고, 상기 프로파일 부재는 내부 통로(81) 및 적어도 하나의 측면 수신홈을 포함하는 다기능 프로파일 부재의 형태이고, 축 형태인 적어도 하나의 추가의 다기능 프로파일 부재가 제공되며, 상기 두 개의 다기능 프로파일 부재는 적어도 프로파일 구성과 관련하여 적어도 부분적으로 동일(portion-wise of identical)한 구조이다.

Description

동일한 조인트 및 다기능 프로파일 부재를 갖는 매니퓰레이터

본 발명은 매니퓰레이터의 두 조인트 사이 및/또는 조인트와 그와 관련된 모터 사이의 지지 연결 요소로서 적어도 하나의 프로파일 부재를 포함하는 매니퓰레이터에 관한 것이다.

일반적으로 규정된 매니퓰레이터는 DE 20 2014 101 342 U1에서 알려져 있으며, 여기서 연결 요소는 중공(hollow)의 프로파일 부분의 형태로 되어 있고 매니퓰레이터의 상이한 구성과 관련하여 가능한 변형을 결코 허용하지 않는다.

본 발명의 목적은 단순한 구조로 다수의 설계 옵션을 제공하는 일반적인 종류의 매니퓰레이터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 독립 청구항 1, 2 및 20의 특징에 의해 얻어진다. 유익한 진보는 부가적인 청구항에 기술되어 있다. 프로파일 부재가 내부 통로 및 적어도 하나의 측면 수신홈을 구비한 다기능 프로파일 부재의 형태인 점, 축 형상의 다기능 프로파일 부재가 하나 이상 제공되는 점, 두 개의 다기능 프로파일 부재가 최소한 그들의 프로파일 구성과 관련하여 적어도 부분적으로 동일하다는 점에서 특정 목적은 이미 얻어졌다.

다기능 프로파일 부재의 사용으로 인해, 반대로 여기에 훨씬 자세히 기술되는 것처럼, 주어진 각각의 작업에 저렴하게 적응될 수 있는 매니퓰레이터의 다양한 구조를 쉽게 개발할 수 있다. 반면에, 시공과 조립을 단순화함에 따라 두 개의 청구된 다기능 프로파일 부재들은 적어도 그들의 프로파일 구성에 관해서는 동일한 구조이다. 프로파일 구성에 관한 구조적 아이덴티티는 두 다기능 프로파일 부재의 절대적 사이즈와 관련되지 않고 단면 형태 또는 단면 윤곽(contour)에만 관련된다. 구조적 아이덴티티란 두 다기능 프로파일 부재가 그들의 단면에 있어 적어도 유사하고 가급적 동일하다는 것을 의미한다. 그러나 그것들은 또한 합동, 즉 동등할 수 있다. 이에 더하여, 모터와 조인트 사이에 다기능 프로파일 부재가 제공되어 조인트에 대한 열적 영향이 적어도 최소화된다. 게다가 모터는 조인트에 대한 균형추(counterweight)를 형성할 수 있다. 게다가 모터는 어떠한 종류도 될 수 있고 각각의 용도에 적합한 요건만 만족시킬 수 있다. 이점, 그중에서도 필요한 라인의 수가 적기 때문에 사용된 모터는 브러시리스 dc 모터가 될 수 있다.

목적을 달성하는 다른 방법으로, 프로파일 부재가 내부 통로 및 측면 수신홈을 갖는 다기능 프로파일 부재의 형태인 것, 추가적인 톱니형 랙 형태의 다기능 프로파일 부재가 하나 이상 제공되는 것, 그리고, 두 개의 다기능 프로파일 부재가 적어도 단면 구성에 있어 동일한 구조인 것이 제안된다. 위에서 이미 언급된 가변성은 톱니형 프로파일(tooth profile)과 함께 확장된다.

매니퓰레이터의 추가 구성에서, 추가의 다기능 프로파일 부재는 매니퓰레이터의 두 조인트 사이, 조인트와 작업 헤드 사이 또는 조인트와 모터 사이의 지지 연결 요소의 형태일 수도 있다. 따라서, 이것은 매니퓰레이터의 안정성과 운용상의 경직성에도 기여할 수 있다. 다기능 프로파일 부재는 일반적으로 매니퓰레이터의 두 조인트 사이, 조인트와 작업 헤드 사이 또는 조인트와 모터 사이의 지지 연결 요소의 형태일 수 있다.

유리한 단순한 방식에서, 다기능 프로파일 부재는 적어도 기본 형태가 원형인 외부 윤곽을 각각 가질 수 있다. 적어도 기본 형태가 원형인 다기능 프로파일 부재의 외부 프로파일은 예를 들어 토크 전달에 사용하기 위해 다기능 프로파일 부재를 간단한 방법으로 회전 가능하도록 장착 가능하게 한다. 또한, 필요한 경우, 스퍼 기어와 같은 기어 요소가 클램핑 핏(clamping fit)의 수단과 같이 간단한 방법으로, 기본 형태가 원형인 적어도 하나의 외부 프로파일에 의해 예를 들면 추가 변속기 요소로서 장착될 수 있다. 다기능 프로파일 부재의 다중 사용 옵션은 지지 및 보강 연결 요소로서 사용하는 것 외에도 톱니형 랙의 형태가 될 수 있다는 사실에서도 분명해질 것이다.

유리하게는, 측면 수신홈은 각각의 다기능 프로파일 부재의 종방향으로 가로질러 외측으로 개방될 수 있다. 그러한 방식으로 그들은 외부로부터 접근 가능하며, 이것은 특히 조립과 해체를 용이하게 한다.

매니퓰레이터의 추가 구성에서, 측면 수신홈은 주변으로 균일한 간격으로 떨어져 배치된다. 그 간격은 주변으로 적어도 실질적으로 동일할 수 있다. 주위에 인접한 외부 홈들은 기준점으로써 주변의 중심에서부터 주변에서 적어도 실질적으로 동일한 간격으로 다기능 프로파일 부재 상에 배치될 수 있다. 외부 홈은 계획된 사용 목적에 따라 구성이 다를 수 있다.

예를 들어, 제1 수신홈을 형성하는 수신홈은 다기능 프로파일 부재를 하우징에 고정하거나 및/또는 추가 구성 요소를 고정하기 위해 제공될 수 있고, 제2 수신홈 형태의 수신홈은 추가의 변속기 요소를 하우징에 대하여 및/또는 기어휠에 대하여 배치하도록 제공되거나, 및/또는 제3 수신홈을 형성하는 수신홈은 측정 요소에 제공될 수 있다.

예를 들어, 다기능 프로파일 부재를 하우징에 고정하거나 추가의 장치를 다기능 프로파일 부재에 고정하는 경우, 제2 수신홈 및/또는 제3 수신홈은 언더컷 구성이 될 수 있다. 특히, 단면 프로파일이 바람직하게 상호 결합되는 두 개의 제1 수신홈이 제공될 수 있다. 특히 제1 수신홈은 다기능 프로파일 부재의 종방향과 관하여 제2 수신홈에 대해 직경적으로(diametrally) 배열될 수 있다.

수신홈은 주변에서 서로 균등하게 간격을 둘 수 있다. 만일 두 개의 제1 수신홈이 있다면, 다시말해 총 네 개의 수신홈이 있다면, 수신홈은 종방향 축에 대하여 서로 교차 관계로 배열될 수 있다. 특히 종방향 축과 관련한 각각의 경우에서, 제3 수신홈은 제4 수신홈에 대하여 직경적으로 배열될 수 있다.

매니퓰레이터의 유리한 진보에서, 다기능 프로파일 부재의 내부 통로는 실질적으로 원형 단면일 수 있다. 그것은 축이 통로 내에서 보호되는 것과 함께, 바람직한 힘-기계적 관계에서, 원형 단면의 축을 통한 결합을 허용한다. 이에 더하여, 축의 직경은 내부 통로의 직경보다 작아서, 주어진 공간에 배열된 축은 가급적 미끄러짐의 크기 순서로 상기 통로 안에서 자유롭게 회전할 수 있다.

내부 통로는 윤활유를 공급받고, 그 통로를 통해 라인을 통과시키며 및/또는 재료를 절약하기 위한, 적어도 하나의 측면 세로형 챔버를 더 가질 수 있다.

매니퓰레이터의 추가 사양에서 각각의 다기능 프로파일 부재는 조인트의 피동측(driven side)과 구동측(drive side)에서 조인트에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 이것은, 이 두 다기능 프로파일 부재는 조인트에 대해 다른 기능을 수행할 수 있다는 것을 의미한다.

매니퓰레이터의 진전에 있어서, 조인트는 각각 모터와 변속기가 있는 모터 구동력을 가질 수 있다. 변속기는 변속기 회전축에 대하여 회전 가능한 기어휠과 추가의 변속기 요소를 가질 수 있다. 기어휠은 예를 들어 기어휠의 주변부를 결합하는 추가의 변속기 요소를 통해 추가의 변속기 요소에 작동적으로 연결될 수 있다. 추가의 변속기 요소의 경우, 변속기는 변속기 회전축에 대하여 간격을 갖는 작동축을 가질 수 있고, 추가의 변속기 요소는 하우징에 장착되는 방식으로 배열된다.

다기능 프로파일 부재는 변속기 회전축에 배치될 수 있다. 또한, 다기능 프로파일 부재는 각각의 관련된 조인트의 작동축에 배치될 수 있다. 특히, 다기능 프로파일 부재는 그 끝단에 기어휠을 결합할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 다기능 프로파일 부재는 작동축에 대해 접선적으로 배열되거나 또는 추가의 변속기 부재에 대해 끝단에 배치될 수 있다.

특히, 변속기는 웜 변속기(worm transmission)의 형태일 수 있다. 그러한 목적을 위해, 추가의 변속기 요소는 웜의 형태일 수 있고 작동축은 웜에 대한 구동축 형태일 수 있다. 구동축은 구동 단부와 결합되는 모터축의 축연장을 형성할 수 있다. 웜은 구동축에 비회전식으로(non-rotatably) 배열될 수 있다. 또한, 작동축은 바람직하게 수신부 또는 수신부 안에서 웜의 양측에 회전식으로 축상으로 장착될 수 있다. 구동축은 다기능 프로파일 부재에서 가이드되도록 배치될 수 있다. 웜 드라이브(worm drive)의 경우, 중공(hollow)의 프로파일 부재는 동시에(at and/or in same) 하우징에 대하여 비회전식으로(non-rotatably) 그리고 비교체식으로(non-displaceably) 배열될 수 있다. 그러한 목적을 위해, 하우징의 적절한 돌출부는 제1 수신홈 또는 제1 수신홈에 결합될 수 있으며, 이 경우 그 프로파일은 각각 관련된 수신홈의 언더컷 구성에 유리하게 맞춰진다. 구동축 상에서 웜의 축 비분리성(axial non-displaceability)을 향상하기 위해, 다기능 프로파일 부재는 웜의 영역에서 두 부분으로 나뉠 수 있으며, 이 부분들은 각가 웜을 향해 단부에 배열되고, 특히 구동축에 제공된 장착 수단을 통해 그 단부에서 웜에 대하여 가이드된다. 이 두 부분은 웜의 축 길이(axial extent)와 구동축 연장(drive shaft prolongation) 상에서 서로 간격을 두고 배열될 수 있다.

매니퓰레이터의 진전에 있어서, 변속기는 구동측(drive side)에 기어휠이 있고 피동측(driven side)에 추가의 변속기 요소가 있는 인버트된 웜 변속기의 형태가 될 수 있다. 특히, 다기능 프로파일 부재가 작동축을 형성하도록 제공될 수 있다. 웜 기어는 중공의 프로파일 부재 상에 비회전식으로(non-rotatably) 배열될 수 있다. 중공의 프로파일 부재는 차례로 수신부 또는 수신부 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 구동축 형태의 다기능 프로파일 부재에 더하여, 이것은 추가의 변속기 요소의 구동축으로서 통로 안에서 연장하는 추가의 구동축을 제공할 수 있는 가능성을 제공한다. 토크를 중공의 프로파일 부재에 전달하지 않으면, 구동축은 예를 들어, 토크를 인접한 조인트에 결합하기 위해, 조인트를 지나거나 통과하는 중공 프로파일 멤버를 통해 가이드될 수 있다. 기어휠은 주변의 수형 스레드(thread)를 가질 수 있고, 추가의 변속기 구성 요소는 상기 수형 스레드에 맞도록 스퍼 톱니형 배열(spur tooth arrangement)을 가질 수 있다. 다기능 프로파일 부재는 모터축의 연장으로서 배열될 수 있다. 이것은 커플링의 방식으로 그 끝에서 모터축에 비회전식으로 연결될 수 있다.

매니퓰레이터의 보다 유리한 실시예에서, 변속기는 선형 변속기의 형태일 수 있다. 특히, 기어휠은 스프로킷 형태일 수 있으며, 추가의 변속기 요소는 선형 요소, 특히 톱니형 랙 요소의 형태일 수 있다. 톱니형 랙 요소는 동시에 작동축을 형성할 수 있으며, 수신부에 선형적으로 대체 가능하게 배열될 수 있다. 유리한 발전에서, 선형 요소 특히 톱니형 랙 요소는 중공의 프로파일 부재의 제1 수신홈에 고정될 수 있으며, 설치 위치는 기어휠을 향해 개방되어 있다. 바람직하게, 선형 요소는 변함없이 수신홈 안의 자리에 배치된다. 바람직하게, 제2 수신홈은 구동축과 직경적으로 반대 관계에 있는 중공의 프로파일 부재의 외부에 배치된다.

가능한 변형의 수가 더욱 증가함에 따라, 조인트 전체 및/또는 변속기 구성요소가 각각 모듈 구조로 될 수 있다. 또한, 매니퓰레이터는 모듈 구조일 수 있다. 따라서, 매니퓰레이터는 모듈 구조로 인해 특히 조인트, 변속기, 다기능 프로파일 부재 및 모터와 같은 그 부품 내에서 다양한 변형 범위에서 모듈 구조 원리에 따라 쉽게 조립될 수 있다.

본 발명의 주제는 가장 단순한 구성에서 적어도 하나의 내부 통로, 기본 형태가 원형인 외부 윤곽, 및 다기능 프로파일 부재의 종방향으로 횡단하여 외측으로 개방된 종방향 수신홈을 갖는, 매니퓰레이터에 적합한 다기능 프로파일 부재이다.

유리한 실시예에서 다기능 프로파일 부재는 (어떤 조합이든) 여기에서 설명하는 바람직한 하나 이상의 특징을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 단순한 구조로 다수의 설계 옵션을 제공하는 일반적인 종류의 매니퓰레이터를 제공할 수 있다.

본 발명의 추가적인 세부 사항과 이점은 보호 범위를 제한함이 없이 이어지는 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대한 설명으로부터 명백해질 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 각각 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 일부로서 조인트의 실시예를 나타낸다.
도 2는 또 다른 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 추가적인 실시예의 종방향 단면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3b는 각각 도 2의 조인트에 대해 협력하는 변속기 부분의 측면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4b는 각각 또 다른 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 추가적인 실시예의 종방향 단면도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5b는 각각 매니퓰레이터의 다기능 프로파일 부재의 모습을 도시한다.
도 6은 추가의 측정 요소의 배열을 갖는 다기능 프로파일 부재의 사시도이다.
도 7은 다기능 프로파일 부재에 배치되는 톱니형 프로파일 부분의 사시도이다.
도 8은 다기능 프로파일 부재에 배치되는 센서 배열의 사시도이다.
도 9는 서로 연결된 3개의 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 추가적인 실시예의 종방향 단면도이다.
도 10a 내지 도 10b는 각각 서로 연결된 3개의 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 추가적인 실시예의 모습을 도시한다.
도 11은 각각 서로 연결된 6개의 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 추가적인 실시예의 모습을 도시한다.
도 12a 내지 도 12b는 서로 연결된 각각 5개 및 6개의 조인트를 갖는 매니퓰레이터의 추가적인 실시예의 모습을 각각 도시한다.

도 1 내지 도 12는 조인트(1)를 갖는 매니퓰레이터(M)의 각각의 실시예의 다양한 모습, 단면 모습 및 개별 모습을 도시한다. 도 1c 및 도 9에서 특히 볼 수 있듯이, 조인트(1)는 각각 변속기 회전축(g)에 대해 회전 가능한 기어휠(2)을 포함한다. 도 9에서 특히 볼 수 있듯이, 기어휠(2)은 어댑터(22)를 통해 조인트(1)의 하우징(3)에 있는 베어링(7)의 양측에 회전 가능하게 장착된다. 두개의 어댑터(22)는 각각 기어휠(2)의 단부면(21)으로부터 떨어진 그들의 측면(23)에서 변속기 회전축(9)에 대해 중심이고 암형 스레드(25)를 갖는 개구(24)를 갖는다. 하우징(3)은 추가의 변속기 요소(4)를 받기 위한 수신부(31)를 갖는다.

추가의 변속기 요소(4)는 작동축(w) 상에서 변속기 회전축(g)을 가로질러, 여기서는 수직으로 배열된다. 작동축(w)은 변속기 회전축(g)에 대하여 이격 방향(a)으로 이격되어 배치된다. 변속기 회전축(g), 이격 방향(a) 및 작동축(w)은 서로 수직으로 배열된다. 변속기 요소(4)는 기어휠(2)의 주변부에 작동적으로 연결된다. 기어휠(2) 및 추가의 변속기 요소(4)는 조인트(1)와 결합되는 모터 토크의 전달을 위한 변속기(G)를 형성한다. 모터(5)는 각각 관련된 조인트(1)에 대하여 간격을 두고 배열된다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 조인트(1)의 변속기(G)는 기어휠(2)이 웜 기어(26)의 형태로 피동측(driven side)에 있고, 추가의 변속기 요소(4)가 웜(41)의 형태로 구동측(drive side)에 있는 웜 변속기(G1)로서 구성된다. 여기서 작동축(w)은 모터(5)에 의해 직접 구동되는 구동축(51)이다. 웜(41)은 구동축(51) 상의 클램핑 핏(clamping fit)에 배열되어 있다. 도 1c에서 볼 수 있듯이 구동축(51)은 다기능 프로파일 부재(8)의 중앙 내부 통로(81)에서 배열되고, 보호되며 안내된다. 내부 통로(81)는 그 기본 형태가 실질적으로 원형 단면이다. 내부 통로(81) 안으로 측면으로 열면, 여기에는 예컨대 윤활유를 공급받거나, 그것을 통해 라인을 통과시키거나 및/또는 재료를 절약하기 위한 2개의 종방향 챔버(87)가 내부 통로(81)와 관련하여 측면으로 제공된다. 종방향 챔버(87)는 다기능 프로파일 부재(8)의 전체 길이 상에서 연장된다. 그들의 단면과 관련하여, 종방향 챔버(87)는 내부 통로(81)를 확장한다. 그들은 제2 수신홈(85)과 제3 수신홈(86) 사이의 연결선에 대하여 거울-이미지 대칭 관계(mirror-image symmetrical relationship)로 설계 및 배치된다.

다기능 프로파일 부재(8)는 수신부에 고정적으로 연결된다. 다기능 프로파일 부재(8)는 조인트(1)와 모터(5) 사이에서 지지 연결 요소로서 배치된다. 이 조인트(1)의 실시예에서 중공의 프로파일 부재(8)는 모터(5)와 조인트(1) 사이의 매니퓰레이터(M) 부분의 보호, 안내 및 보강, 특히 강성 사용(use stiffness)에 관한 보강으로서 기능한다. 구동축(51)은 수신부(31)의 각각의 베어링(7)을 통해, 웜(41)의 양측의 구동축(w)에 대하여 축방향으로 회전 가능하게 장착된다.

중공 프로파일 부재(8) 자체는 수신부(31)에 대해 비회전식으로(non-rotatably) 그리고 비대체적으로(non-displaceably) 배열된다. 이러한 목적에서, 중공 프로파일 부재(8)의 양쪽 23에 제공된 것은 제1 수신홈(82) 또는, 중공 프로파일 부재(8)를 비회전식으로 장착하기 위해 앵커 돌출부(anchor projections)를 수신부(31)에 결합시키는 언더컷 구성이다.

웜 기어(26)를 웜(41)에 결합하기 위해, 중공 프로파일 부재(8)는 두 부분, 즉, 제1 부분(83)과 제2 부분(84)을 갖는다. 두 부분 83, 84는 2개의 베어링(7)에서 중공의 프로파일 부재(8) 및 웜(41)의 축 길이(axial extent)를 지지하는 구동축(51)의 전 길이에 걸쳐서, 구동축(w)에 대하여 축 방향으로, 서로 떨어져 배치된다. 두 부분 83, 84는 그들의 단부에서 이와 관련된 베어링(7)에서 각각 웜(41)을 향하는 단부와 결합한다. 즉, 설정 유닛에서 웜(41), 전방 베어링(73) 및 후방 베어링(74)을 향하는 방향에 대한 각 경우에서, 이들은 각각 수신부(31)에서 웜(41)으로부터 떨어진 그들의 다른 단부와 함께 지지된다.

도 1c의 우측에 배열된 제2 부분(84)은 클램핑 요소(65)를 통해 지지된다. 작동 위치에서, 그것은 제2 부분(84)에 대해 방사상으로 외측을 향하는 주변의 마찰적 잠금 관계(frictionally locking relationship)를 지탱한다. 클램핑 요소(65)는 수신부(31)에 나사 결합 방식으로 배열된다. 그래서 클램핑 요소는 수신부(31)에 점진적인 나사 결합함으로써 제2 부분(84)에 대해 상응하게 증가하는 주변의 반경 방향 마찰력을 가하도록 설계된다. 따라서, 다기능 프로파일 부재(8)는 클램핑 요소(65) 및 이를 고정하기 위한 캐리어로서 기능한다.

도 1c의 왼쪽에 배열된 제1 부분(83)은 플레이 조정(adjustment of a play)을 위하여 힘-전달 관계에서 그 지지 단부로 설정 유닛(67)에 대항하여 지탱한다. 웜 기어(26)와 웜(41) 사이의 작동 연결에서 작동축에 관하여 축을 이룬다. 설정 유닛(67)은 플레이 조정을 위한 조정 장치(671)를 구비하며, 이로 인해 중공 프로파일 부재(8)의 제1 부분(83)이 설정 유닛(67)에서 웜(41)을 향하는 방향에서 축상으로 전면 베어링(73)에 대해 가압될 수 있고, 차례로 웜(41)에 대하여 작동(play)에서 자유로워질 때까지 가압될 수 있다. 그러한 방법으로 다기능 프로파일 부재는 동시에 설정 유닛(67)의 일부로 사용되는 추가적 기능을 갖는다.

도 2는 변속기 회전축(g)과 관련하여 매니퓰레이터(M)의 일부로서 조인트(1)를 보여주는 단면도이다. 변속기(G)는 여기에서 인버트된 변속기(G2)의 형태이다. 여기의 웜 변속기(G1)와 반대로, 여기에서 토크는 기어휠(2)을 통해 구동측에서 커플 인(coupled in)되고 추가의 변속기 요소(4)를 통해 피동측에서 작동축에 커플 아웃(coupled out)된다. 반대에 대응하는 도 3a 내지 도 3b에서 볼 수 있듯이, 기어휠(2)은 주변의 수형 스레드(27)를 갖고 추가의 변속기 부분(4)은 스퍼 톱니 배열(spur tooth arrangement)(42)을 갖는다. 따라서, 다기능 프로파일 부재(8)는 피동측에서 작동축(w)을 형성한다. 스퍼 기어(28)는 중공의 프로파일 부재(8)에 고정되게 배치된다. 그러한 목적을 위해, 추가의 변속기 부분(4)의 스퍼 기어(28)에서 제공되는 것은 앵커 요소(45)이다. 앵커 요소(45)에 의해 마찰적 잠금 관계(frictionally locking relationship) 및/또는 긍적적 잠금 관계(positively locking relationship)에서 다기능 프로파일 부재(8)의 언더컷 제1 수신홈(82)에 결합된다. 따라서, 여기서 다기능 프로파일 부재(8)는 제2 변속기 요소(4)의 캐리어로서 기능한다. 추가 변속기 요소(4)가 다기능 프로파일 부재(8)에 비회전적으로 장착됨에 따라, 다기능 프로파일 부재(8)는, 그 가능한 활용의 확장에 있어서, 다기능 프로파일 부재(8)가 추가 변속기 요소(4)의 토크를 수신하고 전송하는 한에 있어서는 축이 된다. 다기능 프로파일 부재(8)는 두개의 축 방향으로 상호 떨어진 클램핑 요소(65)를 통해 하우징(3)에 회전 가능하게 장착된다. 회전식 장착을 위해, 다기능 프로파일 부재(8)는 기본 형태가 원형인 외부 프로파일을 가지고 있다. 도 2는 다기능 프로파일 부재(8)를 그 단부에서 토크 전달 관계에서 예를 들어 두 개의 조인트(1)에 연결할 가능성, 보다 구체적으로 도 2의 왼쪽의 조인트(1)의 추가의 변속기 요소(4) 및/또는 도 2의 오른쪽의 조인트(1)의 기어휠(2)에 연결할 가능성을 도해하여 나타낸다.

상기 조인트의 실시예에서, 앞서 언급한 내부 통로(81)는 인버트된 웜 변속기(G2)를 구성하기 위해 필요하지 않다. 그것은, 도 2에서 예시의 방법으로 나타난 바와 같이, 토크를 조인트(1)에 전달하는 추가의 구동축(51) 없이, 라인이나 추가의 구동축(51), 예를 들어 원격 조인트(1)와 같은 다른 구성요소를 그렇게 함으로써 보호되는 중공의 프로파일 부재(8)를 통해 통과하는 옵션을 제공한다.

도 4a 내지 도 4b는 여기에서 변속기(G)가 선형 변속기(G3)의 형태인 한, 조인트(1)의 추가 실시예를 각각 도시한다. 선형 변속기(G3)를 제공하기 위해 기어휠(2)은 스퍼 기어(28)의 형태이고 추가의 변속기 요소(4)는 톱니형 랙 요소(43)의 형태이다. 톱니형 랙 요소(43)의 설치 위치는 다기능 프로파일 부재(8)의 제2 수신홈(85)에 고정되어 배열된다. 따라서, 다기능 프로파일 부재(8)의 추가적인 가능한 사용은 선형 변속기(G3)의 선형의 구성요소가 된다. 또한, 다기능 프로파일 부재(8)는 작동축(w)으로서 기능한다.

제2 수신홈(85)은 톱니형 랙 요소(43)와 스퍼 기어(28)의 나사산 결합을 위한 설치 위치에서 기어휠(8)을 향해 개방된다. 톱니형 랙 요소(43)는 중공의 프로파일 부재에 비회전식으로(non-rotatably) 및 비대체적으로(non-displaceably) 장착된다. 설치 위치에서 이것은 언더컷 구성에 맞는 풋(44)을 통해 제1 수신홈(82)에 체결된다. 또한, 톱니형 랙 요소(43)의 양쪽에 제공되는 것은 중공 프로파일 부재(8)에 클램핑 핏으로 배열되는 클램핑 요소(65)이고, 톱니형 랙 요소(43)가 클램핑 요소(65)에 대해 축방향으로 지탱한다. 그러한 방식으로 톱니형 랙 요소(43)는 수신홈(84)에서 축 방향으로 비대체적으로 고정된다.

도 2로부터 볼 수 있듯이, 다기능 프로파일 부재(8)를 통해 장착된 클램핑 요소(65)는 각각 2개의 동축의 슬리브, 즉, 상호 마주보는 원뿔 나사산을 통해 나사산 결합되는 내부 슬리브(651) 및 방사 방향의 외부 슬리브(652)를 갖는다. 웜 변속기(G1)의 경우와 같이, 다기능 프로파일 부재(8)가 하우징 3에 대해 고정적으로 고정되어 있는 경우, 점진적인 나사 결합을 이용하는 조립 목적을 위하여, 내부 슬리브(651)는 다기능 프로파일 부재에 마찰 잠금 결합(frictionally locking engagement)이 발생할 때까지 외부 슬리브(651)에 의해 눌린다. 인버트된 변속기(G2)의 경우와 마찬가지로 회전 베어링 수단이 필요한 경우나, 또는 선형 변속기(G)3와 같이 다기능 프로파일 부재(8)의 선형 변위성(linear displaceability)이 필요한 경우에, 두개의 슬리브(651, 652)는 접합 상태(abutment condition)가 될 때까지 스스로, 바람직하게는 자기 잠금 동작(self locking action)을 통해 나사 결합될 수 있다. 도 2에서 알 수 있듯이, 상기 접합은 방사형 돌출부 72를 가진 주변 클램핑 링(71)에 의해 구현될 수 있으며, 비회전식(non-rotatably) 및 비대체적(non-displaceably) 관계에서 다기능 프로파일 부재(8)에 방사 방향에서 내향으로 결합된다.

도 5a 및 도 5b는 다기능 프로파일 부재(8)의 사시도 및 단면도를 보여준다. 위에서 설명한 부분 83 및 84와 같이 다기능 프로파일 부재(8)는 각각 한 조각으로 만들어진다. 각각 필요한 길이를 제공하기 위해 이들 부분은 바람직하게 돌출된 프로파일 바로부터 길이로 절단될 수 있다. 다기능 프로파일 부재라는 용어는 단지 주어진 단면 프로파일 구성의 바를 의미한다. 다기능 프로파일 부재라는 용어는 거기에 배열되는 가능한 구성 요소나 장치를 포함하지 않는다.

도 5a 및 도 5b는 위에서 설명한 수신홈의 배열과 구성을 명확하게 도시한다. 도 7은 제2 수신홈(85)과 결합되는 제2 수신홈(85)의 언더컷 구성에 맞는 풋(44)을 갖는 톱니형 랙 요소(43)를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 톱니형 랙 요소(43)의 변위 이동을 측정하기 위한 제3 수신홈(86)에 배열된 것은, 여기서는 자석 스트립(Ma)의 형태인 선형 측정 요소이다. 자석 스트립의 자기장의 변화에 의해 발생하는 이동 측정 신호를 수신하고 처리하기 위한 장치인 적합한 센서 수단(R)이 도 8에 도시되어 있다. 그것은 반각(half-shell) 형상이고, 작동축(w)에 관해서 중앙에서 수신부(31)에 고정된다.

도 9 내지 도 12는 매니퓰레이터(M)의 다른 구성을 보여준다. 이 경우 최대 6개의 조인트(1)가 기능적으로 작동적으로 함께 연결되어 매니퓰레이터(M)를 구성한다. 이들은 조인트(1)를 함께 결합하기 위한 예시로서 가능한 옵션들이다. 매니퓰레이터(M)는 특히 조인트 암 로봇일 수 있다. 이상적으로 매니퓰레이터(M)는 6축 매니퓰레이터(M)의 형태이다.

도 6 내지 도 12에서 최대 5개의 조인트(1)가 공통의 변속기 축(G)에 대하여 동축으로 배열되어 있고, 병렬 위치된 관계에 있다. 그들은 연결 장치(9)를 통해 서로 병렬로 위치하는 관계로 유지된다. 도 9에 나타낸 것처럼, 3개의 조인트(1)를 가진 그룹이 공통의 변속기 회전축(g) 상에 배치되는데, 여기서 도 9의 왼쪽에 있는 조인트(1)는 웜 변속기(G1)을 갖고, 나머지 2개의 조인트(1)는 각각 선형 변속기(G3)를 가진다. 토크는 웜 변속기(G1)을 갖는 조인트(1)에 의해 거기에 인접한 조인트(1)의 기어휠(2)에 결합된다. 다기능 프로파일 부재(8)는 두 조인트(1) 사이의 토크 전달을 위해 선형 변속기(G3)를 갖는 다른 두 조인트(1) 사이에 배치된다. 다기능 프로파일 부재(8)는 각각의 연결 마운팅(53)에 의해 단부에서 두 조인트(1)의 기어휠(2)에 비회전적으로 비대체적으로 연결된다. 따라서, 이 경우 다기능 프로파일 부재(8)는 선형 변속기(G3)를 갖는 두 조인트(1) 사이의 토크 전달 축으로서 기능한다.

도 10A에서 10B는 각각 작동축(w)과 관련하여 연속적으로 배열되어 있고 각각 웜 변속기(G1)를 갖는 3개의 조인트(1)를 갖는 매니퓰레이터(M)의 추가 실시예를 도시한다. 조인트(1)의 웜 변속기(G1)는 구조가 동일하다. 조인트(1)는 다기능 프로파일 부재(8)의 개별 제2 부분(84)에 의해 서로 간격을 두고 유지된다. 도 1의 실시예와 유사하게, 제2 부분(84)을 통과하는 것은 공통의 구동축(51)이다. 공통의 구동축(51)은 일단이 다기능 프로파일 부재(8)의 제1 부분에서 끝나고, 모든 세 개의 조인트(1)의 웜 변속기(G1)를 구동한다.

도 11의 매니퓰레이터(M)의 실시예에서, 조인트(1)는 그들의 기능적 관계의 관점에서 제1 그룹 U1과 제2 그룹 U2로 나뉠 수 있다. 여기서 도 11의 상단에 배열된 제2 그룹 U2는 도 9를 참조하여 이미 설명되었다. 제2 그룹 U2는 베이스(B)에 고정되어 있다. 제1 그룹 U1의 두개의 외부 조인트(1)는 각각 통합된 톱니형 랙 요소(43)를 갖는 다기능 프로파일 부재(1)을 통해 도 11의 상부에 배열된 모터(5)에 연결되고, 이 조인트의 토크는 각각의 다기능 프로파일 부재(8)를 통과하는 구동축(51)(여기서는 보이지 않음)을 통해 각각 연관된 외부 조인트(1)로 전달된다. 선형 변속기(G3)를 갖는 두 조인트(1)에 의해, 통합된 톱니형 랙 요소(43)를 갖는 각각의 연관된 다기능 프로파일 부재(8)는 선형적으로 교체된다. 이 두 조인트(1)의 기어휠(2)이 여기에 구동축 부분(53)을 통해 비회전식으로 연결되어 있기 때문에, 두 개의 관련된 다기능 프로파일 부재(8)는 서로 동시에 위치된다. 제1 그룹 U1의 중앙으로 배열된 조인트(1)에는 선형 변속기(G3)(여기서는 보이지 않음)도 장착되어 있는데, 이 조인트(1)를 통과하는 다기능 프로파일 부재(8)가 선형적으로 배치된다.

도 12a와 도 12b는 매니퓰레이터(M)의 추가 실시예의 단면도와 베이스(B)에 대하여 아래에서 보는 모습을 도시하고, 여기에는 각각 5개와 6개의 조인트가 있다. 도 12b에 표시된 저면도에서 다기능 프로파일 부재(8) 안에 맞는 톱니형 랙 요소(43)는 각각의 연관된 조인트(1)의 기어휠(2)을 향하면서 감추어진다. 조인트(1)는 두 그룹 U2 및 U3로 나뉠 수 있다. U2 및 U3 두 그룹의 조인트(1)는 변속기 회전축(g)상에 동축으로 배열된다.

왼쪽에 있는 그룹은 이미 언급된 제2 그룹 U2이다. 중공의 프로파일 부재(8)에 각각 장착된 톱니형 랙 요소(43)는 서로 평행하게 고정된 상태에서 동시에 선형적으로 위치하고, 그 후 도 12에 도시된 바와 같이 이들의 안정화를 위해 가로 바(99)를 통해 서로 고정적으로 연결될 수 있다.

도 12의 오른쪽에 있는 그룹 U3의 조인트(1)에서, 다기능 프로파일 부재(8)는 여기서 상부에 배열된 연관된 모터(5)를 추가적인 개별 조인트(1)에 연결한다. 이 경우, 도 12a에서 파선으로 도시된 바와 같이, 모터(5)에 의해 구동되는 구동축(51)이 도 12a 우측의 조인트(1)를 통해 다기능 프로파일 부재(8)를 통과한다. 이것은 하방으로 배열된 개별 조인트(1)의 기어휠에 토크 전달 관계로 연결되도록 조인트(1)에 제공된 연결 마운팅(53)을 통과한다. 이 개별 조인트(1)는 선형 변속기(G3)를 가지며, 선형 변속기(G3)는 여기에는 감추어져 있고, 톱니형 랙 요소(43)를 갖는 연결된 다기능 프로파일 부재(8)가 선형 변속기(G3)를 간접적으로 가리킨다.

도 12a의 오른쪽에 있는 제3 그룹 U3의 조인트(1)는 인버트된 웜 변속기(G3)를 갖는다. 인버트된 웜 변속기(G2)의 경우에 도 2 및 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 추가의 변속기 요소(4)는 구동 출력 측에 배치되고, 여기에 구동 입력 측에 있는 기어휠(2)에 의해 구동되며, 다기능 프로파일 부재(8)상에서 비회전적으로 전달되며, 동일하게 구동된다. 따라서, 다기능 프로파일 부재(8)는 축으로서 동시에 기능한다. 다기능 프로파일 부재(8)는 여기에서는 우측에 있는 모터(5)의 토크를 수신하고, 토크는 인버트된 웜 변속기(G2)를 통해 전달되며, 연결 마운팅(53)을 통해 이것을 하방으로 배열된 개별 조인트(1)의 하우징 3에 결합하고, 여기서 조인트(1)는 다기능 프로파일 부재(8)에 대하여 회전한다. 도 12 왼쪽의 조인트(1)는 하방으로 가리키는 모터(5)에 의해 구동되는 웜 변속기(G1)를 구비한다. 이것은 제3 그룹 U3의 우측 조인트(1)의 하우징(3)에 토크를 결합하여, 그러한 방식으로 연결된 모터(5)를 갖는 우측 조인트(1)는 변속기 회전축(g)에 대하여 회전된다.

1: 조인트 2: 기어휠 21: 엔드
22: 어댑터 23: 측면 24: 개구
25: 암형 스레드 26: 웜 기어 27: 수형 스레드
28: 스퍼 기어 29: 외부 톱니 배열
3: 하우징 31: 수신부 4: 추가의 변속기 요소
41: 웜 42: 스퍼 톱니 배열
43: 톱니형 랙 요소 44: 풋 45: 앵커 요소
5: 모터 51: 구동축 52: 모터축
53: 연결 마운팅 54: 구동축 부분 65: 클램핑 요소
651: 내부 슬리브 652: 외부 슬리브 67: 설정 유닛
671: 조정 장치 7: 베어링 71: 클램핑 링
72: 돌출부 73: 전면 베어링 74: 후면 베어링
8: 중공의 프로파일 부재
81: 내부 통로 82: 제1 수신홈 83: 제2 수신홈
84: 제2 부분 85: 제1 수신홈 86: 제3 수신홈
87: 종방향 챔버 9: 연결 장치 99: 가로 바
a: 이격 방향 g: 변속기 회전축 w: 작동축
B: 베이즈 G: 변속기 G1: 웜 변속기
G2: 인버트된 웜 변속기 G3: 선형 변속기 M: 매니퓰레이터
Ma: 자기장 스트립 R: 센서 수단 S: 경사진 평면
U1: 제1 그룹 U2: 제2 그룹 U3: 제2 그룹
V: 연결 장치

Claims (22)

1. 매니퓰레이터로서,
   적어도 하나의 다기능 프로파일 부재(8)를 상기 매니퓰레이터의 두 조인트(1) 사이 또는 상기 매니퓰레이터의 조인트와 상기 조인트(1)에 결합된 모터(5) 사이의 지지 연결 요소로서 포함하고,
   상기 다기능 프로파일 부재(8)는 원형인 외부 윤곽, 제1 수신홈(82), 제2 수신홈(85) 및 내부 통로(81)를 포함하고, 상기 수신홈(82, 85)은 다기능 프로파일 부재(8)의 종방향에서 측면으로 연장되고 다기능 프로파일 부재(8)의 종방향으로 횡단하여 외측으로 개방되도록 설계되며,
   적어도 하나의 추가의 다기능 프로파일 부재가 제공되며, 상기 두 개의 다기능 프로파일 부재는 프로파일 구성과 관련하여 적어도 부분적으로 동일(portion-wise of identical)한 구조이고,
   상기 두 조인트(1) 또는 하나의 조인트(1)는 독립적으로 각각 변속기 회전축(g)을 중심으로 회전 가능하고 각 조인트(1)의 하우징(3)에 배열되는 기어휠(2)과, 하우징(3)의 수신부(31)에 배치된 추가의 변속기 요소(4)를 가지고, 상기 기어휠(2) 및 상기 추가의 변속기 요소(4)는 변속기(G)를 형성하는데, 변속기(G)는 피동측(driven side)에 기어휠(2)로서의 웜 기어(26) 및 구동측(drive side)에 추가의 변속기 요소(4)로서의 웜(41)을 포함하며, 상기 웜(41)은 상기 다기능 프로파일 부재의 내부 통로(81)로 안내되도록 배치된 구동축(51) 상에 회전 불가능하게 배치되고, 상기 다기능 프로파일 부재는 제1 수신홈(82)에 의해 하우징에 회전 불가능하고 변위 불가능하게 부착되며, 추가의 다기능 프로파일 부재는 축이 되도록 설계되고,
   또는, 상기 변속기는 인버트된 웜 변속기(G2)가 되도록 설계되고, 웜 변속기(G2)는 구동측에 기어휠(2)로서의 웜 기어 및 웜 변속기의 피동측에 추가의 변속기 요소(4)로서의 웜을 포함하며, 상기 웜은 추가의 다기능 프로파일 부재에 회전 불가능하게 배열되고 제2 수신홈(85)에 의해 추가의 다기능 프로파일 부재에 고정되며, 상기 추가의 다기능 프로파일은 축이 되도록 설계되고,
   또는, 이에 의해 상기 변속기는 선형 변속기(G3)가 되도록 설계되고, 선형 변속기(G3)는 기어 휠(2)로서의 스프로킷 및 추가의 변속기 요소(4)로서의 톱니형 랙 요소(43)를 포함하며, 설치 위치에서, 상기 스프로킷을 향해 개방된 제1 수신홈(82)에 불변하게 배치되는,
   매니퓰레이터.
2. 제1항에 있어서,
   측면 수신홈은 적어도 실질적으로 동등 간격으로 주변으로 배열되는 것인,
   매니퓰레이터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 제1 수신홈(82) 또는 제2 수신홈(85)은 각각 언더컷 구성인 것인,
   매니퓰레이터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 다기능 프로파일 부재(8)의 세로축(1)에 대하여 서로 직경적으로 배열되는 두 개의 제1 수신홈(82)이 제공되는 것인,
   매니퓰레이터.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   측정 요소를 위한 제3 수신홈(86)을 제공하는 것인,
   매니퓰레이터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 수신홈(82, 85, 86)은 상기 다기능 프로파일 부재(8)의 세로축(1)에 대하여 서로 교차된 관계로 배열되고, 각각의 경우에 세로축에 관하여 제1 수신홈은 제2 수신홈에 관하여 직경적으로 배열되고, 제3 수신홈(86)은 제4 수신홈에 관하여 직경적으로 배열되는 것인,
   매니퓰레이터.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 내부 통로(81)는 실질적으로 단면이 원형인, 매니퓰레이터.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 내부 통로(81)는 윤활유를 받고, 통로를 통해 라인을 통과시키거나 또는 재료를 절약하기 위한 적어도 하나의 측면 종방향 챔버(87)를 포함하는 것인,
   매니퓰레이터.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 다기능 프로파일 부재는 구동측 또는 피동측에서 각각 연관된 조인트(1)에 연결되는 것인,
   매니퓰레이터.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    구동측 또는 피동측의 적어도 하나의 조인트(1)에서, 2개의 다기능 프로파일 부재 중 각각의 하나가 적어도 하나의 조인트(1)에 연결되는 것인,
    매니퓰레이터.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다기능 프로파일 부재는 각각 연관된 조인트(1)의 변속기 회전축(g) 또는 작동축(x)에 배치되는 것인,
    매니퓰레이터.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다기능 프로파일 부재는 그 단부면에서 상기 기어휠(2)을 연결하는 것인,
    매니퓰레이터.
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