JP2018526591A - 構造におけるトランスミッションの接続アセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動側構造（１４）と径方向内側に配置されたトランスミッションを封止するトランスミッション外輪（１２）との間の接続アセンブリであって、内部に接続要素（１８）を備える環状チャンバ（１６）がトランスミッション外輪（１２）と駆動側構造（１４）との間に構成され、環状チャンバ（１６）の軸方向の少なくとも一方側においてトランスミッション外輪（１２）と駆動側構造（１４）との間に周辺ガイド部（１７）が構成され、接続要素（１８）は周辺拡張部全体に間隔をおいて設けられた弾性的に変形可能な凸部（２６）を備えて、凸部（２６）が弾性的に変形するとトランスミッション外輪（１２）と駆動側構造（１４）との間に圧力ばめ接続を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動側構造と、径方向内側に配置された構造を封止するトランスミッション外輪との間の接続アセンブリに関する。このトランスミッションは、駆動側では駆動部によって、被駆動側では駆動軸によって、接続可能である。望ましい接続アセンブリは、機械製造の多くの分野、特にロボット工学において用いることができる。

ＤＥ１０２００５０２７２９０Ａ１より、請求項１のプリアンブルに記載の接続アセンブリが知られている。

本発明の課題は、駆動側構造と径方向内側に配置されたトランスミッションを封止するトランスミッション外輪との間の接続アセンブリであって、特に、トランスミッション外輪を構造内に簡単かつ素早くまたより経済的な、センタリングされた設置を行うことを可能とする接続アセンブリを提供することである。

本発明は、独立請求項の特徴の通りである。さらに好都合な実施形態および設計は、従属請求項の主題である。本発明のさらなる特徴、応用可能性、および利点は、以下の説明および図に示す本発明の例示的実施形態の説明の通りである。

本発明の課題の第１の局面は、駆動側構造と径方向内側に配置されたトランスミッションを封止するトランスミッション外輪との間の接続アセンブリであって、トランスミッション外輪と駆動側構造との間に接続アセンブリが形成された環状空間が設けられ、当該環状空間の軸方向の少なくとも一方側においてトランスミッション外輪と駆動側構造との間に周辺ガイド部が軸方向に構成される、接続アセンブリによって解決される。

本発明にかかる接続要素は、周辺拡張部全体に間隔をおいて設けられた弾性的に変形可能な凸部を有し、凸部が弾性的に変形するとトランスミッション外輪と駆動側構造との間に圧力ばめ接続を形成する。好ましくは、この凸部は、接続アセンブリの周辺領域全体に均一に分布している。

接続アセンブリは、生じる力を、トランスミッション外輪の周辺の凸部に対して、概ね均一に径方向に分配する。また、接続アセンブリは、トランスミッション外輪および駆動側構造の、異なる熱による材料の拡張を最大限に補う。トランスミッションの機械的過負荷は、トランスミッション外輪と駆動側構造との間の圧力ばめ接続により、無視される。このためには、接続要素（形状および材料特性）および環状空間（形状）を、所定トルクから始まって駆動側構造内でトランスミッション外輪の摺動が起こるよう、適切に選択しなければならない。

ここで、環状空間の両側の駆動側構造に周辺ガイド部が形成されて、トランスミッション外輪を径方向にガイドする。好都合には、構造の２つの周辺ガイド部は、環状の周辺ガイド部の縦軸に対して径方向に異なる距離をおいて分離されており、トランスミッション外輪は径方向に離間した周辺ガイド部を補完するよう形成される。言い換えると、トランスミッション外輪も、同様に、トランスミッション外輪の縦軸に対して径方向に異なる距離をおいて同じく分離されている２つの周辺面を有する。これによって、トランスミッション外輪に少なくとも２段のガイド部がもたらされる。このようにして接続アセンブリの重量を低減することができ、これはとりわけ軽量な装置の実現を可能とする。駆動側構造の凹部の領域において、好都合には、面取り挿入部が設けられる。面取りされた凹部により、トランスミッション外輪を駆動側構造に押し込んだときに、接続アセンブリが壊れない。

好都合には、トランスミッションは、駆動側では、駆動部、電気モータ、油圧モータなどに接続することができ、被駆動側では、例えば被駆動機構に接続することができる。駆動および被駆動要素に対応する接続アセンブリは、必要に応じて、例えば筺体において選択されることになる。好都合には、トランスミッションは、軸トランスミッション、サイクロイド・トランスミッション、銀河トランスミッション、または遊星トランスミッションである。

圧力ばめ接続は、必要に応じて設定される静止摩擦にむけて設計される。これは、駆動側構造において、所定トルクを超えた場合にのみ、トランスミッション外輪の縦軸を中心とするトランスミッション外輪の摺動または回転運動が生じることを意味する。

望ましい接続アセンブリは、特に好都合にはロボットアームにおいて用いることができ、先行技術と比較すると、ロボットアームにおけるトランスミッション外輪の機械的組み込みがかなり容易なものとなっている。今日まで、ロボット工学においてこうした目的のために用いられてきたロボットアームのギアの接続は、ねじ接続であるが、これはロボット工学において用いられるタイプのトランスミッション（例えば軸トランスミッション）が単にねじ止め可能なものとして市販されているためである。その一方で、寸法安定性に対する高い要求のおかげで、使用されるトランスミッションのタイプでは、径方向の力からの影響が極めて小さい。トランスミッションの軸方向のねじ取り付けは径方向にはほとんど力を与えないが、トランスミッション外輪が圧縮されたときの構成要素におけるほんの少しの公差の狂いですら、用いられるトランスミッション部品の組み合わせの双方に互いに多大な影響を与える。こうした理由により、現在のところ、トランスミッションは圧入ではなくねじ止めされている。先行技術において用いられる接続と比較すると、望ましい接続アセンブリは低重量である。また、望ましい接続アセンブリは、ロボットアームの設計を小型化することができ、これにより、ロボットアームの力学や感度を向上させることが可能となる。加えて、先行技術で用いられるねじ接続または用いられるねじのサイズダウンは接続の安定性を損なうため、望ましい接続アセンブリのスケーラビリティが先行技術に比べて向上する。また、望ましい接続アセンブリは、より丈夫なものとなる。これは、望ましい接続アセンブリでは、ロボットアームのトランスミッションの接続／組み込みに用いられる部品の数がより少ないことに加えて、誤差感受性、摩耗、破断が最終的に低減されるからである。

好都合には、駆動側構造は、縦軸に沿った周辺ガイド部の運動を妨げるような、トランスミッション外輪の軸方向ガイド部を有する。

好都合には、環状空間は、駆動側構造の周辺側凹部として構成される。代替的に、環状空間は、トランスミッション外輪の周辺側凹部として構成される。

接続アセンブリの厚みは、好都合には、（トランスミッション外輪が取り付けられていないときには）環状空間に組み込まれる接続アセンブリが環状空間を径方向に乗り越えるよう、非取り付け状態において環状空間の深さよりも厚くなっている。トランスミッション外輪の面取り挿入部（上述）は、環状空間内にこの環状空間を乗り越える接続要素がすでに配置されている構造に対して、トランスミッション外輪の軸方向挿入を容易なものとするものである。面取り挿入部は、トランスミッション外輪を環状空間へ連続的に軸方向挿入する際に、引っかかりが生じないように環状空間を乗り越える接続要素を押圧する。

好都合には、トランスミッション外輪には駆動側軸受フランジをセンタリングする凹部が形成される。凹部は、特に、駆動側軸受フランジのガイドに用いられる。

接続要素は、好都合には、弾性的性質を有する。好都合には、接続要素は、離間して径方向に拡張した凸部を有する閉鎖または開放帯部として、帯形状に構成される。好都合には、全ての凸部は、環状空間への帯部の取り付け状態および環状空間の縦軸に対して、径方向外側に向って帯部に沿って拡張する。

好都合には、凸部は、帯部に沿ってまたは帯部のサブ領域のみに、均一に分布するように配置される。好都合には、凸部は、それぞれ接続要素の取り付け状態において径方向反対方向に延びる帯部のサブ領域に配置される。好都合には、凸部は、接続要素のサブ領域に広がる。好都合には、凸部は、円弧形状に構成される。

接続アセンブリの別の発展形として、接続要素は、周方向に波状またはギザギザした構成で形成される。また、好都合には、接続要素は、閉リングまたは開リングとして構成される。

好都合には、接続アセンブリに、多様な形状および／または材料からなる交換可能な接続要素を取り付けて、トランスミッション外輪と駆動筐体とで異なる摺動トルクを設定することができる。このようにして、同じ接続アセンブリを、様々な動作状況向けに構成することができる。

トランスミッション外輪の寸法決めは、例えば厚み、ジオメトリックデザイン、または材料に関しては、好都合には接続要素に対して径方向に作用する力によるトランスミッション外輪の機械的変形を無視または少なくとも可能な限り無視することができるように、具体的な動作用途および駆動側構造の構成によって選択される。

本発明の別の局面は、ロボット関節ユニットまたはロボットアームであって、上で説明した接続アセンブリを１以上備えるロボット関節ユニットまたはロボットアームに関する。

さらなる利点、特徴、および詳細は、任意で図面を関連して、以下の少なくとも一例示的実施形態の詳細な説明に見ることができる。同一、類似、および／または等しい機能を果たす要素には、同一の参照符号が付けられている。

図１は、望ましい接続アセンブリの例示的実施形態の縦断面図である。 図２は、図１の接続アセンブリの詳細図である。 図３は、接続要素の例示的実施形態である。

図１に、駆動側構造１４と径方向内側に配置されたトランスミッションを封止するトランスミッション外輪１２との間の、望ましい接続アセンブリ１０の例示的実施形態の模式図を示す。ここで、駆動側構造１４は、中空要素として構成される。トランスミッション外輪１２と駆動側構造１４との間に、内部に接続要素１８が配置された環状チャンバ１６が設けられる。環状チャンバ１６は、駆動側構造１４の周辺側くぼみとして構成される。接続要素１８は、弾性的性質を備え、ばね鋼からなり、離間して径方向に拡張した凸部２６（図３参照）を有する開放帯部として構成される。凸部２６が弾性的に変形すると、トランスミッション外輪１２と駆動側構造１４との間に圧力ばめ接続が形成される。ここで、帯部に沿った凸部２６は、全て、環状チャンバ１６内の接続要素１８の装着状態および接続アセンブリ１０の中心軸（不図示）に対して径方向内側に拡張している。また、接続アセンブリは、トランスミッション外輪１２と駆動側構造１４との間の、環状チャンバ１６に対して軸方向かつ両側に、周辺ガイド部１７を有する。

図２に、図１の接続アセンブリ１０の詳細図を示し、これについて述べる。環状チャンバ１６の両側に周辺ガイド部１７が構成され、環状チャンバ１６が駆動側構造１４の周辺側凹部として構成され、さらに、２つの周辺ガイド部１７とトランスミッション外輪１２との間に凹部２２が形成され、凹部２２の領域に面取り挿入部２４が構成されることを指摘しておく。よって、凹部は２段のガイド部を実現する。これを補うものとして、駆動側構造１４に凹部２３が形成され、凹部の領域に面取り挿入部２５が構成される。

図３に、本発明にかかる接続要素１８の例示的実施形態を示す。接続要素１８は、弾性的材料からなる開放帯部として構成される。接続要素１８は、内帯面に沿って、内向きの凸部を有する。

以上、本発明の詳細を好適な例示的実施形態により図示し説明したが、本発明は開示された例に限定されるものではなく、当業者には、ここから本発明の保護の範囲から逸脱することなくその他の変形例を導き出すことも可能である。したがって、変形例の可能性が複数存在することは明らかである。同様に、例えば指定された実施形態は、本発明の保護の範囲、応用の選択肢、または構成等を限定するものとして理解されるべきものではなく、事実上単なる例示にすぎないことも明らかである。本発明の説明および図の説明は、どちらかといえば、当業者が例示的実施形態を具体的に実施することができるようにするものであり、開示された本発明の概念についての知識を有する当業者には、例えば本明細書の説明においてさらに説明されるように、例示的実施形態において指定される個々の要素の機能または配置等について、請求項およびその法的な対応部分によって規定される保護の範囲を逸脱することなく、数多くの変更を行うことが可能となる。

１０：接続アセンブリ
１２：トランスミッション外輪
１３：トランスミッション外輪の凹部
１４：駆動側構造
１６：環状チャンバ
１７：周辺ガイド部
１８：接続要素
２２：トランスミッション外輪の凹部
２３：駆動側構造の凹部
２４：トランスミッション外輪の挿入部
２５：駆動側構造の挿入部
２６：凸部

Claims (10)

1. 駆動側構造（１４）と径方向内側に配置されたトランスミッションを封止するトランスミッション外輪（１２）との間の接続アセンブリであって、
   環状チャンバ（１６）の軸方向の少なくとも一方側において、前記トランスミッション外輪（１２）と駆動側構造（１４）との間に周辺ガイド部（１７）が構成され、
   接続要素（１８）は、周辺拡張部全体に間隔をおいて設けられた弾性的に変形可能な凸部（２６）を有し、前記凸部（２６）の弾性的変形を受けて前記トランスミッション外輪（１２）と前記駆動側構造（１４）との間に圧力ばめ接続を形成する、接続アセンブリにおいて、
   前記トランスミッション外輪（１２）と前記駆動側構造（１４）との間に、内部に前記接続要素（１８）を有する環状チャンバ（１６）が構成され、
   前記駆動側構造（１４）の２個の前記周辺ガイド部（１７）の間に凹部（２３）が構成されることを特徴とする、接続アセンブリ。
2. 請求項１に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記周辺ガイド部（１７）は前記環状チャンバ（１６）の両側に構成されることを特徴とする接続アセンブリ。
3. 請求項１または２に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記環状チャンバ（１６）は前記駆動側構造（１４）の周辺側凹部として構成されることを特徴とする接続アセンブリ。
4. 請求項１または２に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記環状チャンバ（１６）は前記トランスミッション外輪（１２）の周辺側凹部として構成されることを特徴とする接続アセンブリ。
5. 請求項１に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記駆動側構造（１４）の前記凹部（２３）の領域に、面取り挿入部（２４）が設けられることを特徴とする接続アセンブリ。
6. 請求項５に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記凹部（２３）は、前記トランスミッション外輪（１２）に少なくとも２段のガイド部をもたらすことを特徴とする接続アセンブリ。
7. 先行する請求項のいずれか一項に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記トランスミッション外輪（１２）において、凹部（１３）は駆動側軸受フランジをセンタリングするよう構成されることを特徴とする接続アセンブリ。
8. 先行する請求項のいずれか一項に記載の接続アセンブリ（１０）であって、前記接続要素（１８）は、離間して径方向に拡張した凸部（２６）を有する帯状に規定されることを特徴とする接続アセンブリ。
9. ロボット関節ユニットであって、先行する請求項のいずれか一項に記載の接続アセンブリ（１０）を備えるロボット関節ユニット。
10. ロボットアームであって、先行する請求項のいずれか一項に記載の接続アセンブリ（１０）を備えるロボットアーム。
    

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