特表 2025-504980 ロボットアームのアーム部分、ロボットアームのアーム部、及びロボットアーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-19

(54)【発明の名称】ロボットアームのアーム部分、ロボットアームのアーム部、及びロボットアーム

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/00 20060101AFI20250212BHJP

   B25J 18/00 20060101ALI20250212BHJP

【ＦＩ】

B25J17/00 E

B25J18/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024545758

(86)(22)【出願日】2023-01-31

(85)【翻訳文提出日】2024-09-25

(86)【国際出願番号】 EP2023052306

(87)【国際公開番号】W WO2023148159

(87)【国際公開日】2023-08-10

(31)【優先権主張番号】102022102347.8

(32)【優先日】2022-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522224955

【氏名又は名称】ニューラ ロボティクス ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＮＥＵＲＡ ＲＯＢＯＴＩＣＳ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】エゼキアス、ヨーゼフ

(72)【発明者】

【氏名】ビューラー、ヤン

(72)【発明者】

【氏名】ゲーツ、ヤニック

(72)【発明者】

【氏名】レーガー、ダーヴィト

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707CU05

3C707CX01

3C707CX03

3C707CX05

3C707CY03

3C707CY06

3C707CY12

3C707CY13

3C707CY29

3C707CY36

3C707HS27

3C707HT24

3C707HT25

3C707HT40

3C707KV01

(57)【要約】

本発明は、ロボットアームのアーム部分であって、部分長手軸と、少なくとも１つのアーム部分を作動させるための少なくとも１つのギヤードモータとを備え、ギヤードモータがモータと伝動装置とギヤードモータハウジングとを有し、アーム部分の支持構造が、部分長手軸に沿ったギヤードモータハウジングの領域において、少なくとも部分的にギヤードモータハウジングのみによって形成されているアーム部分に関する。また、本発明は、ロボットアームであって、第１の部分長手軸及び第１のギヤードモータを有する第１のアーム部分と、第１のアーム部分に隣接し、第２の部分長手軸及び第２のギヤードモータを有する第２のアーム部分と、を備え、第２のアーム部分が、第１の部分長手軸及び第２の部分長手軸に対して角度を付けてオフセットして配置された屈曲軸を中心として、第１のアーム部分に対して回転可能に支承されている、ロボットアームに関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアーム（１０）のアーム部分（１１）であって、部分長手軸（１４）と、前記少なくとも１つのアーム部分（１１）を作動させるための少なくとも１つのギヤードモータ（１６）とを備え、前記ギヤードモータ（１６）がモータ（１８）と伝動装置（２０）とギヤードモータハウジング（２２）とを有する、アーム部分において、
前記アーム部分の支持構造が、前記部分長手軸（１４）に沿った前記ギヤードモータハウジング（２２）の領域において、少なくとも部分的に前記ギヤードモータハウジング（２２）のみによって形成されている
ことを特徴とする、アーム部分。

【請求項2】

前記アーム部分（１１）が直線的に設計されている
ことを特徴とする、
請求項１に記載のアーム部分（１１）。

【請求項3】

前記ギヤードモータ（１６）の出力シャフト（３０）が前記部分長手軸（１４）に対して平行に配置されている
ことを特徴とする、
請求項１または２に記載のアーム部分（１１）。

【請求項4】

前記ギヤードモータ（１６）が中空シャフトとして設計されたモータシャフト（３４）を有する
ことを特徴とする、
請求項１～３のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）。

【請求項5】

前記伝動装置（２０）が３軸伝動装置として設計されている
ことを特徴とする、
請求項１～４のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）。

【請求項6】

別のギヤードモータ（１６）、及び／又は前記アーム部分（１１）を延長するための延長部品（３６）、及び／又は更なる機能モジュールを、前記部分長手軸（１４）に沿って前記アーム部分（１１）に配置可能である
ことを特徴とする、
請求項１～５のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）。

【請求項7】

ロボットアーム（１０）であって、請求項１～６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアーム部分（１１）を備えたロボットアーム。

【請求項8】

ロボットアーム（１０）のアーム部（１５）であって、
第２の部分長手軸（１４ｂ）と、
第２のギヤードモータ（１６ｂ）と、
第３のギヤードモータ（１６ｃ）と、
を含む第２のアーム部分（１１ｂ）と、
第４のギヤードモータ（１６ｄ）を含む、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に隣接する第３のアーム部分（１１ｃ）と、
を有し、
前記第３のギヤードモータ（１６ｃ）によって、前記第３のアーム部分（１１ｃ）を、前記第２の部分長手軸（１４ｂ）を中心として前記第２のアーム部分に対して作動可能である、アーム部。

【請求項9】

前記第２のアーム部分（１１ｂ）及び／又は前記第３のアーム部分（１１ｃ）はそれぞれ、請求項１～６のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）によって形成されている
ことを特徴とする、
請求項８に記載のアーム部（１５）。

【請求項10】

ロボットアーム（１０）であって、第１の部分長手軸（１４ａ）及び第１のギヤードモータ（１６ａ）を有する第１のアーム部分（１１ａ）と、
前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接し、第２の部分長手軸（１４ｂ）及び第２のギヤードモータ（１６ｂ）を有する第２のアーム部分（１１ｂ）、
又は
前記第２のアーム部分（１１ｂ）により前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接する、請求項８または９に記載のアーム部（１５）
と、を備え、
前記第２のアーム部分（１１ｂ）が、前記第１の部分長手軸（１４ａ）及び前記第２の部分長手軸（１４ｂ）に対して角度を付けてオフセットして配置された屈曲軸（３８）を中心として、前記第１のアーム部分（１１ａ）に対して回転可能に支承されている、ロボットアームにおいて、
前記第１のアーム部分（１１ａ）と前記第２のアーム部分（１１ｂ）がそれぞれ、請求項１～６のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）によって形成されていることを特徴とする、ロボットアーム。

【請求項11】

前記屈曲軸（３８）を中心に作用するトルクを、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に配置された駆動要素と前記第１の部分（１１ａ）に配置された従動要素とを有するアングル伝動装置によって、前記第２のアーム部分（１１ｂ）と前記第１のアーム部分（１１ａ）との間で伝達可能である
ことを特徴とする、
請求項１０の前提部又は請求項１０に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項12】

前記駆動要素が前記第２のギヤードモータ（１６ｂ）に配置され、前記従動要素が前記第１のアーム部分（１１ａ）に配置されている
ことを特徴とする、
請求項１１に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項13】

前記アングル伝動装置は、前記駆動要素を起点として減速比を有する
ことを特徴とする、
請求項１１～１２のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項14】

前記アングル伝動装置がかさ歯車伝動装置（４０）として形成されており、前記駆動要素が駆動かさ歯車（４２）によって形成され、前記従動要素が従動かさ歯車（１２）によって形成される
ことを特徴とする、
請求項１１～１３のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項15】

前記第２のアーム部分（１１ｂ）は、前記第１のアーム部分（１１ａ）が第１のフォーク突起（４８）及び第２のフォーク突起（５０）を含むフォーク状の第１の接続要素（４６）を有し、前記第２のアーム部分（１１ｂ）の第２の接続要素（５２）が前記第１のフォーク突起（４８）と前記第２のフォーク突起（５０）との間に配置されるように、前記屈曲軸（３８）を中心として第１のアーム部分（１１ａ）に対して支承されている
ことを特徴とする、
請求項１０の前提部又は請求項１０に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項16】

前記第２の接続要素（５２）は、第３のフォーク突起（５４）及び第４のフォーク突起（５６）を含むフォーク状に形成されており、前記第３のフォーク突起（５４）が前記第１のフォーク突起（４８）に対して支承され、前記第４のフォーク突起（５６）が前記第２のフォーク突起（５０）に対して支承されている
ことを特徴とする、
請求項１５に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項17】

前記第１の接続要素（４６）は、前記屈曲軸（３８）と前記第１の部分長手軸（１４ａ）とによって形成される仮想の第１平面に、及び／又は、前記第２の接続要素（５２）は、前記屈曲軸（３８）と前記第２の部分長手軸（１４ｂ）とによって形成される仮想の第２平面に、それぞれＵ字形の断面を有する
ことを特徴とする、
請求項１５または１６に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項18】

前記アングル伝動装置の前記従動要素は、前記第１の接続要素（４６）の前記第１のフォーク突起（４８）及び／又は前記第２のフォーク突起（５０）に一体回転可能に接続されている
ことを特徴とする、
請求項１１～１４のいずれか一項及び請求項１５～１７のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項19】

前記第２の接続要素（５２）は、前記アングル伝動装置のためのハウジングを有する
ことを特徴とする、
請求項１１～１４のいずれか一項及び請求項１５～１８のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項20】

前記第２の接続要素（５２）は、前記従動要素の位置を検知するための角度センサ（６０）を有する
ことを特徴とする、
請求項１１～１４のいずれか一項及び請求項１５～１９のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項21】

前記ロボットアーム（１０）が第４のアーム部分（１１ｄ）を有し、前記第３のアーム部分（１１ｃ）は、前記第２の部分長手軸（１４ｂ）に対して角度を付けてオフセットして配置された第２の屈曲軸（３８ｂ）を中心として、前記第４のアーム部分（１１ｄ）に対して回転可能に支承されており、前記第４のアーム部分（１１ｄ）に対する前記第３のアーム部分（１１ｃ）の配置は、前記第１のアーム部分（１１ａ）に対する前記第２のアーム部分（１１ｂ）の配置に相当するように形成されている
ことを特徴とする、
前記第２のアーム部分（１１ｂ）により前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接する、請求項８または９に記載の前記アーム部（１５）を有する、請求項１０の前提部又は請求項１０に記載の、
又は前記第２のアーム部分（１１ｂ）により前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接する請求項８または９に記載の前記アーム部（１５）を有する、請求項１１～２０のいずれか一項に記載の、
ロボットアーム（１０）。

【請求項22】

前記第１のアーム部分（１１ａ）がベース（６２）に隣接し、前記第１のギヤードモータ（１６ａ）によって前記第１のアーム部分（１１ａ）を前記ベース（６２）に対して作動可能であり、前記第２のギヤードモータ（１６ｂ）によって前記第２のアーム部分（１１ｂ）を前記第１のアーム部分（１１ａ）に対して作動可能であり、前記第２のアーム部分（１１ｂ）が第３のギヤードモータ（１６ｃ）を有し、前記第３のギヤードモータによって、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に隣接する第３のアーム部分（１１ｃ）を前記第２のアーム部分（１１ｂ）に対して作動可能である
ことを特徴とする、
請求項１０の前提部、請求項１０、又は請求項１１～２１のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項23】

前記第１のアーム部分（１１ａ）は、前記第１の部分長手軸（１４ａ）を中心として、前記ベース（６２）に対して回転可能に支承され、前記第３のアーム部分（１１ｃ）は、前記第２の部分長手軸（１４ｂ）を中心として、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に対して回転可能に支承されている
ことを特徴とする、
請求項２２に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項24】

前記アーム部分（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの少なくとも１つに、可撓性のエネルギー放散カバー（６６）が配置されており、前記カバーは、前記ロボットアームを少なくとも部分的に覆う
ことを特徴とする、
請求項１～２３のいずれか一項に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項25】

前記カバー（６６）は、前記ロボットアーム（１０）にばね弾性的に支承されている
ことを特徴とする、
請求項２４に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項26】

前記カバー（６６）は、前記ロボットアーム（１０）の衝突を検出するための少なくとも１つのセンサを有する
ことを特徴とする、
請求項２４または２５に記載のロボットアーム（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットアームのアーム部分、ロボットアームのアーム部及びロボットアームに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボット、特に協働ロボットや認知ロボットについては、組立、キッチン、マッサージ、選別、ホテル、介護施設、家庭、サービスなどの産業において幅広い適用範囲が持続的に調査され開拓されている。

【0003】

協働及び認知ロボットは、通常、例えば柵などの保護装置なしで人間と共に作業し、協調する。したがって、このようなロボットには、人間の負傷のリスクを排除するために、安全に関して特に高い要求が課せられる。このようなロボットは、１つのロボットアームを有する単腕ロボットとして設計されることが多い。

【0004】

現在の技術水準では、そのようなロボットアームは角張り、角が多く（Ｗｉｎｋｅｌｉｇ）、異なったアーム部分が互いに対して支承されている回転軸の領域が非常に幅広に作られている。それによって設置空間が大きくなり、それにより必然的に人間と接触する可能性のある邪魔になる作用面が増え、したがって負傷の危険も高くなる。

【0005】

このようなロボットアームは、例えば、特許文献１、特許文献２、又は特許文献３から知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許第３５７２１９２号明細書

【特許文献2】欧州特許第１４３３５７６号明細書

【特許文献3】欧州特許第１８５４５９０号明細書

【発明の概要】

【0007】

協働及び認知ロボットに限らず、全く一般に、ロボットアームは細くて軽く、作業空間に対する自身の設置空間が占める割合が少なく、可能な限り直線的な構造を有することが望ましい。

【0008】

したがって、本発明は、作業空間に対して占める自身の設置空間が可能な限り少なくなるようにロボットアームを設計することを可能にするアーム部分を提供するという課題に基づいている。

【0009】

上記課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有するロボットアームのアーム部分によって解決される。
本発明は更に、作業空間に対して占める自身の設置空間が可能な限り少ないロボットアームの一部を提供するという課題に基づいている。

【0010】

この課題は、本発明によれば、請求項８の特徴を有するロボットアームのアーム部によって解決される。
本発明は更に、作業空間に対して占める自身の設置空間が可能な限り少なく、更に簡単かつ安価に製造可能であるロボットアームを提供するという課題に基づいている。

【0011】

この課題は、本発明によれば、請求項７の特徴を有するロボットアームによって解決される。同様に、この課題は、請求項１０、１１、１５、２１又は２２に記載のロボットアームによって解決される。

【0012】

本発明の有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項に記載されている。
本発明によるロボットアームのアーム部分は、部分長手軸と、少なくとも１つのアーム部分を作動させるための少なくとも１つのギヤードモータとを有する。ギヤードモータは、モータと伝動装置とギヤードモータハウジングとを有し、アーム部分の支持構造は、部分長手軸に沿ったギヤードモータハウジングの領域において、少なくとも部分的にギヤードモータハウジングのみによって形成されている。これにより、ギヤードモータハウジングの領域において、追加の支持要素を完全に省略することができる。したがって、本発明によるアーム部分は、従来技術に比べて小さい設置空間を有することができる。

【0013】

アーム部分は、３つの空間方向のうちの１つに、他の方向よりも長く延びることが好ましい。部分長手軸は、好ましくは、この空間方向に沿って向きが合わせられる。好ましくは、部分長手軸は直線として設計されている。特に好ましくは、アーム部分は、少なくとも部分的に実質的に円筒形である。ここで、及び以下において、作動という用語は、好ましくは駆動と制動の両方を含む。したがって、ギヤードモータはブレーキユニットも含むこともできる。更に、ギヤードモータは、特にギヤードモータの位置を決定するためのエンコーダユニットを有することができる。少なくとも１つのアーム部分を別のアーム部分又は周囲環境に対して作動させることができる。その場合、好ましくは、ロボットアームの別の部分に対して運動可能なロボットアームの部分が、アーム部分と称される。通常、アーム部分は、特に別のアーム部分又は周囲環境に対して２つの接続箇所で支承されている。アーム部分の支持構造は、好ましくは２つの接続箇所を互いに接続し、接続箇所間で力とトルクを伝達する役割を担う。

【0014】

アーム部分の支持構造は、部分長手軸に沿ったギヤードモータの領域において、少なくとも部分的にギヤードモータハウジングのみによって形成される。それによって、この領域において、「アーム部分の接続箇所間で力及びトルクを伝達する」機能をギヤードモータハウジングに組み込むことができる。したがって、アーム部分を、少なくともギヤードモータハウジングの領域に追加の支持要素がないように設計することができる。

【0015】

アーム部分は直線的に設計されていることが好ましい。その場合、部分長手軸は、アーム部分の接続箇所を直線で互いに接続することができる。したがって、アーム部分は特に湾曲を有さないことができる。それによって、ロボットアームの省スペース的な構造を達成することができる。また、アーム部分の製造を簡略化することができる。したがって、特に、ロボットアームのモジュール構造形式をより容易に実現することができる。

【0016】

好ましくは、ギヤードモータの出力シャフトは、部分長手軸に対して平行に配置される。このような構成により、小さい設置空間を達成することができる。それによって、特に、ロボットアームが接続箇所の領域において幅広に作られ、多くの空間を占めることを回避できる。更に、従来のアーム部分の角の多い（ｗｉｎｋｌｉｇ）、多くの場合、角張った構造形式から逸脱でき、それによって特に負傷のリスクを軽減することができる。その場合、「平行」という用語は、好ましくは、出力シャフトと部分長手軸とが一致する、又は隣接して配置されることを含む。ギヤードモータのハウジングを円筒形に形成することができ、出力シャフトが一方の端面でギヤードモータのハウジングから出ることができる。

【0017】

本発明の一発展形態では、ギヤードモータは中空シャフトとして設計されたモータシャフトを有する。したがって、モータシャフトを、特にラインを挿通するために用いることができる。これによって、アーム部分をよりコンパクトな構造にすることができ、設置空間に関して更に最適化することができる。モータシャフトに通されるラインは、例えば電線、又は圧縮空気管路などの媒体を通すラインであることができる。

【0018】

伝動装置は３軸伝動装置として設計されることが好ましい。このような伝動装置は、小さな設置空間で大きな伝達比を実現できる。３軸伝動装置を、例えば遊星伝動装置、サイクロイド伝動装置、又は波動伝動装置として設計することができる。

【0019】

別のギヤードモータ及び／又はアーム部分を延長するための延長部品及び／又は更なる機能モジュールを、部分長手軸に沿ってアーム部分に配置することができる。別のギヤードモータ、延長部品、及び更なる機能モジュールは、アーム部分の構成要素をなすことが好ましい。別のギヤードモータを、ギヤードモータの各々がアーム部分を接続箇所のうちの１つに関して作動させ得るように配置することができる。延長部品を配置することによって、部分長手軸に沿ったアーム部分の長さをそれぞれの境界条件に適合させることができる。延長部品は、様々な長さで利用可能であることが好ましい。更なる機能モジュールの１つを、例えばギヤードモータ又はアーム部分の動作状態に関する情報を示すステータス表示モジュールによって形成することができる。更に、更なる機能モジュールのうちの１つを入力モジュールとして設計することができる。好ましくは、別のギヤードモータ、延長部品、及び更なる機能モジュールはそれぞれ、少なくとも部分的に部分長手軸に沿ってアーム部分の単独支持構造を形成する。

【0020】

本発明によるロボットアームは、少なくとも１つの上述のアーム部分を備えている。
ロボットアームのアーム部は、第２の部分長手軸と第２のギヤードモータと第３のギヤードモータとを含む、第２のアーム部分を備えている。アーム部はまた、第２のアーム部分に隣接する第３のアーム部分を備え、第３のアーム部分は第４のギヤードモータを有する。その場合、第３のギヤードモータによって、第３のアーム部分を、第２のアーム部分に対して第２の部分長手軸を中心として作動させることができる。このような配置は、多数の機能、特に駆動装置をアーム部に組み込むことを可能にする。したがって、アーム部には、特に駆動コンポーネントが高密度で存在することができる。駆動コンポーネントを、特に省スペース的にロボットアームに収容することができる。好ましくは、第２のギヤードモータ、第３のギヤードモータ、及び第４のギヤードモータは、第２の部分長手軸に沿って配置される。これらのギヤードモータの各々は、特に好ましくは第２の部分長手軸上に配置されるモータシャフトを有することができる。したがって、第２のギヤードモータ、第３のギヤードモータ、及び第４のギヤードモータを第２の部分長手軸に沿って一列に配置することができる。好ましくは、第３のモータは、第２のギヤードモータに隣接して、及び／又は第４のギヤードモータに隣接して配置される。

【0021】

第２のアーム部分及び／又は第３のアーム部分はそれぞれ前述したアーム部分によって形成され得る。
本発明によるロボットアームは、第１の部分長手軸及び第１のギヤードモータを有する第１のアーム部分を備えることができる。更に、ロボットアームは、第２の部分長手軸及び第２のギヤードモータを有し、第１のアーム部分に隣接する第２のアーム部分を有する。代替的に、ロボットアームは、第２のアーム部分により第１のアーム部分に隣接する、前述したアーム部を有する。どちらの代替例でも、第２のアーム部分は第１のアーム部分に対して、第１の部分長手軸及び第２の部分長手軸に対して角度を付けて（ｗｉｎｋｌｉｇ）オフセットして配置された屈曲軸を中心として回転可能に支承されている。その場合、第１のアーム部分及び第２のアーム部分はそれぞれ前述したアーム部分によって形成されている。好ましくは、屈曲軸は、第１の部分長手軸に対して、及び／又は第２の部分長手軸に対して直角のオフセットを有する。屈曲軸は、第１及び第２のアーム部分の外側に配置されることが好ましい。

【0022】

ロボットアームは、屈曲軸を中心に作用するトルクを、第２のアーム部分に配置された駆動要素と第１の部分に配置された従動要素とを有するアングル伝動装置（Ｗｉｎｋｅｌｇｅｔｒｉｅｂｅ）によって、第２のアーム部分と第１のアーム部分との間で伝達可能に設計され得る。それによって、少ない所要空間でトルクを第２のアーム部分から第１のアーム部分へ、及びその逆に伝達することができる。したがって、ロボットアームを、特に、屈曲軸の領域において場所をとり、角の多い構造がないように実現することができる。好ましくは、アングル伝動装置の駆動要素は、第２のギヤードモータの第２の出力シャフトに一体回転可能に接続されているか、又はこの第２の出力シャフトによって形成される。特に好ましい実施形態では、第２の出力シャフトを屈曲軸に対して角度を付けて、特に直角にオフセットして配置することができる。

【0023】

本発明の一実施形態では、駆動要素が第２のギヤードモータに配置され、従動要素は第１のアーム部分に配置される。したがって、第２のアーム部分を、第１のアーム部分に対して第２のアーム部分から作動させることができる。第１のアーム部分は、トルク伝達を実現できるようにするために、好ましくは従動要素のみを有していればよいため、ロボットアームを、特に第１のアーム部分に関して、それほど場所をとらない構造にすることができる。

【0024】

アングル伝動装置は、駆動要素を起点として減速比を有することができる。このようにして、屈曲軸に必要な高トルクを屈曲軸に直接生成することができ、それに対応して、第２のギヤードモータから見てその前に配置されるドライブトレインも、軽量で省スペース的に寸法設定することができる。

【0025】

本発明の好ましい実施形態では、アングル伝動装置がかさ歯車伝動装置（Ｋｅｇｅｌｒａｄｇｅｔｒｉｅｂｅ）として設計され、駆動要素は駆動かさ歯車伝動装置によって形成され、従動要素は従動かさ歯車によって形成される。かさ歯車伝動装置は、アングル伝動装置の容易で安価な実現である。

【0026】

本発明によるロボットアームでは、第１のアーム部分が、第１のフォーク突起及び第２のフォーク突起を含むフォーク状の第１の接続要素を有し、第２のアーム部分の第２の接続要素が第１のフォーク突起と第２のフォーク突起との間に配置されるように、第２のアーム部分を、屈曲軸を中心として第１のアーム部分に対して支承することができる。これによって、剛性の支承部と同時に小さい重量を実現することができる。好ましくは、第１のフォーク突起及び第２のフォーク突起はＵ字の２つの脚を形成する。

【0027】

第２の接続要素は、好ましくは、第３のフォーク突起及び第４のフォーク突起を含むフォーク状に形成されており、第３のフォーク突起を第１のフォーク突起に対して、及び第４のフォーク突起を第２のフォーク突起に対して、支承することができる。これにより、支承部を重量と剛性の点で更に向上させることができる。

【0028】

第１の接続要素は、屈曲軸と第１の部分長手軸とによって形成される仮想の第１平面に、及び／又は第２の接続要素は、屈曲軸と第２の部分長手軸とによって形成される仮想の第２平面に、それぞれＵ字形の断面を有することができる。したがって、第１の接続要素及び／又は第２の接続要素は、好ましくはボウル状の断面を有する。これによって、接続要素の剛性を高めることができる。Ｕ字形を、一定の半径を有するように設計することができる。それにより、それぞれの接続要素の断面を球形に形成することができる。

【0029】

本発明の好ましい実施形態では、アングル伝動装置の従動要素は、第１の接続要素の第１のフォーク突起及び／又は第２のフォーク突起に一体回転可能に接続されている。このようにして、屈曲軸を中心としたトルクの伝達を設計上簡単に、かつ省スペース的に実現することができる。

【0030】

第２の接続要素がアングル伝動装置のためのハウジングを有することが特に好ましい。ハウジングを第２の接続要素に組み込むことができる。これによって、ロボットアームを、特に人との共同作業に関して、特に安全に設計することができる。

【0031】

本発明の一実施形態では、第２の接続要素は、従動要素の位置を検知するための角度センサを有することができる。それにより、特に第２のギヤードモータに配置されたエンコーダユニットと併せて、冗長であるため信頼できる位置測定を行うことができる。

【0032】

本発明の一発展形態では、ロボットアームは第４のアーム部分を有し、第３のアーム部分は、第２の部分長手軸に対して角度を付けてオフセットして配置された第２の屈曲軸を中心として、第４のアーム部分に対して回転可能に支承されており、第４のアーム部分に対する第３のアーム部分の配置は、第１のアーム部分に対する前記第２のアーム部分の配置に相当するように形成されている。この配置は、支承部と、互いに隣接するアーム部分間の作用接続のために必要なすべての要素を含むことができる。

【0033】

したがって、第２の屈曲軸を中心に作用するトルクが、第３のアーム部分に配置された駆動要素と第４のアーム部分に配置された従動要素とを有する第２のアングル伝動装置によって、第３のアーム部分と第４のアーム部分との間で伝達可能であるように、ロボットアームを形成することができる。好ましくは、第２のアングル伝動装置の駆動要素は、第４のギヤードモータの第４の出力シャフトに一体回転可能に接続されるか、又はこれによって形成される。特に好ましい実施形態では、第４の出力シャフトは、第２の屈曲軸に対して角度を付けて、特に直角にオフセットして配置することができる。

【0034】

本発明の一実施形態では、第２のアングル伝動装置の駆動要素は、第４のギヤードモータに配置され、第２のアングル伝動装置の従動要素は第４のアーム部分に配置されている。したがって、第４のアーム部分を、第３のアーム部分に対して第３のアーム部分から作動させることができる。第２のアングル伝動装置は、駆動要素を起点として減速比を有することができる。

【0035】

本発明の好ましい実施形態では、第２のアングル伝動装置はかさ歯車伝動装置として形成することができ、駆動要素を駆動かさ歯車によって、従動要素を従動かさ歯車によって形成される。

【0036】

本発明によるロボットアームでは、第４のアーム部分が、好ましくは第１の接続要素に相当する、第１のフォーク突起及び第２のフォーク突起を含むフォーク状の第４の接続要素を有するように、第３のアーム部分を、第２の屈曲軸を中心として第４のアーム部分に対して支承することができる。好ましくは、第４の接続要素の第１のフォーク突起と第２のフォーク突起との間に、好ましくは第２の接続要素に相当する第３のアーム部分の第３の接続要素が配置されている。好ましくは、第４の接続要素の第１のフォーク突起及び第２のフォーク突起はＵ字の２つの脚を形成する。

【0037】

第３の接続要素は、好ましくは第３のフォーク突起及び第４のフォーク突起を含むフォーク状に形成され、第３のフォーク突起を第４の接続要素の第１のフォーク突起に対して支承することができ、第４のフォーク突起を第２のフォークに対して支承することができる。

【0038】

第４の接続要素は、第２の屈曲軸と第４の部分長手軸とによって形成される仮想の第４平面に、及び／又は第３の接続要素は、第２の屈曲軸と第２の部分長手軸とによって形成される仮想の第３平面に、それぞれＵ字形の断面を有する。したがって、第３の接続要素及び／又は第４の接続要素は、ボウル状の断面を有することが好ましい。Ｕ字形を、一定の半径を有するように設計することができる。それにより、それぞれの接続要素の断面を球形に形成することができる。

【0039】

本発明の好ましい実施形態では、第２のアングル伝動装置の駆動要素は、第４の接続要素の第１のフォーク突起及び／又は第２のフォーク突起に一体回転可能に接続されている。第３の接続要素が第２のアングル伝動装置のためのハウジングを有することが特に好ましい。ハウジングを第３の接続要素に組み込むことができる。

【0040】

本発明の一実施形態では、第３の接続要素は、従動要素の位置を検知するための角度センサを有することができる。特に、第３のギヤードモータに配置されたエンコーダユニットと併せて、冗長であるため信頼できる位置計測を行うことができる。

【0041】

第１のアーム部分がベースに隣接し、第１のギヤードモータによって第１のアーム部分をベースに対して作動させることができ、第２のギヤードモータによって第２のアーム部分を第１のアーム部分に対して作動させることができ、第２のアーム部分が第３のギヤードモータを有し、第３のギヤードモータによって、第２のアーム部分に隣接する第３のアーム部分を第２のアーム部分に対して作動させることができるように、ロボットアームを形成することができる。その場合、ベースは、ロボットアームと周囲環境との間のインターフェースを形成することが好ましい。第１のアーム部分が好ましくは第１のギヤードモータのみを有することによって、第１のアーム部分を第１の部分長手軸に沿って非常に短く形成することができる。これによって、比較的小さな動きとわずかな労力で、ベースから遠いロボットアームの端により、ベース付近の点に到達できる。したがって、全体として、ロボットアームの設置空間と比べてその作業空間を更に拡大することができる。その場合、作業空間という用語は、ベースから遠いロボットアームの端によって到達できるすべてのポイントの全体を表す。

【0042】

本発明の一発展形態では、第１のアーム部分はベースに対して第１の部分長手軸を中心として回転可能に支承されており、第３のアーム部分は、第２のアーム部分に対して部分長手軸を中心として回転可能に支承されている。このような配置によって、ロボットアームの大きい作業空間を、同時に小さい設置空間で実現することができる。

【0043】

本発明の一発展形態では、ロボットアームのアーム部分のうちの少なくとも１つに、ロボットアームを少なくとも部分的に覆う可撓性のエネルギー放散カバーが配置されている。それによって、カバーの領域でロボットアームと周辺環境に位置する人又は物体との衝突が発生した場合、接触箇所に作用するエネルギーをロボットアームの側から迅速かつ効果的に放出すること、及び衝突する人又は物体へのエネルギーの作用、及びこれに伴う人若しくは物体の変形を最小化することができる。これによって、特にロボットアームを協働ロボットと共に使用する場合に、負傷の危険を軽減することができる。

【0044】

カバーがロボットアームにばね弾性的に支承されていることにより、この効果を増大することができる。特に、カバーを少なくとも１つの畳み折り部（Ｆａｌｚ）によってばね弾性的にロボットアームに支承することができる。

【0045】

カバーは、ロボットアームの衝突を検出するための少なくとも１つのセンサを有することができる。センサを、特に、接触センサ及び／又は近接センサ及び／又は変形センサとして設計され得る。接触センサは接触を検出し、それにより人又は物体との衝突を検出することができる。近接センサは、人又は物体への接近を、すでに衝突の前段階で検知することができる。変形センサは、衝突の結果としてのカバーの変形を検出することができる。前述した検出のうちの１つ又は複数の結果として、衝突又はその結末を回避及び／又は軽減するための措置を講じることができる。特に、ロボットアームの動きを即時中断させることができる。これによって、特にロボットアームを協働作業で使用する場合の安全性を更に向上させることができる。

【0046】

以下の図をもとにして本発明の実施例を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】第１の姿勢における複数のアーム部分を有するロボットアームの第１の例示的実施形態の斜視図である。

【図1a】図１の図示に参照番号を追加した図である。

【図2a】アーム部分の一部及び従動かさ歯車の分解図である。

【図2b】図４ａに示されるアセンブリの斜視断面図である。

【図3】図１に示される例示的実施形態の第２のアーム部分及び隣接するアーム部分のフォーク状の接続要素の斜視図である。

【図4】第２の姿勢における図１に示すロボットアームの斜視断面図である。

【図4a】図４の図示に参照符号を追加した図である。

【図5】ロボットアームの第２の例示的実施形態の斜視図である。

【図6a】第３の姿勢における図１に示すロボットアームの図である。

【図6b】図６ａに示すロボットアームと同じ姿勢における従来技術のロボットアームの図である。

【図7a】部分Ａに印が付けられた、図６ｂに示すロボットアームの断面図である。

【図7b】図７ａに示す断面の、図７ａにおいて印が付けられた部分Ａの図である。

【図8a】カバーを有するロボットアームの第３の例示的実施形態の斜視図である。

【図8b】図８ａに示されるカバーの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

図１～図８ｂは、様々な例示的実施形態を示す。同じ及び機能的に同じ部品には、同じ参照符号が使用される。
図１は、複数のアーム部分１１を備えたロボットアーム１０の第１の例示的実施形態を示す。図２ａには、アーム部分１１のうちの１つの一部が従動かさ歯車１２と共に示されている。アーム部分１１は、部分長手軸１４と、アーム部分１１を作動させるためのギヤードモータ１６とを有する。図２ｂに示すように、ギヤードモータ１６は、モータ１８と伝動装置２０とギヤードモータハウジング２２とを有し、アーム部分１１の支持構造は、部分長手軸１４に沿ったギヤードモータハウジング２２の領域において、少なくとも部分的にギヤードモータハウジング２２のみによって形成されている。

【0049】

特に図３からわかるように、アーム部分１１は、３つの空間方向のうちの１つに、他の空間方向よりも長く延びることができる。部分長手軸１４は、好ましくはこの空間方向に沿って向きが合わせられ、直線として設計されている。特に好ましくは、アーム部分１１は、少なくとも部分的に実質的に円筒形に形成されている。

【0050】

ギヤードモータ１６はブレーキユニット２４を含むことができる（図２ｂ）。更に、ギヤードモータ１６は、特にギヤードモータ１６の位置を決定するためのエンコーダユニット２６を有することができ、図２ｂにはギヤードモータハウジング２２の空の部分のみが示されている。

【0051】

アーム部分１１を別のアーム部分１１又は周囲環境に対して作動させることができる。通常、アーム部分１１は、２つの接続箇所２８で、特に別のアーム部分１１に対して、又は周囲環境に対して支承されている。アーム部分１１の支持構造は、好ましくは２つの接続箇所２８を互いに接続し、接続箇所２８間で力とトルクを伝達する役割を担う。

【0052】

部分長手軸１４に沿ったギヤードモータハウジング２２の領域において、アーム部分１１の支持構造は、少なくとも部分的にギヤードモータハウジング２２のみによって形成される。それによって、「アーム部分１１の接続箇所２８間で力とトルクを伝達する」機能を、この領域においてギヤードモータハウジング２２に組み込むことができる。したがって、アーム部分１１を、少なくともギヤードモータハウジング２２のこの領域において追加の支持要素がないように設計することができる。

【0053】

このような追加の支持要素は、例えば、図６ｂに示すような追加のロボットハウジング２１９であり得る。図６ａがロボットアーム１０を示すのに対して、図６ｂには従来技術のロボットアーム２１０が示されている。ロボットアーム２１０は、アーム部分２１１を有する。従来のロボットアーム２１０では、そこで使用されるギヤードモータ２１６が、それぞれのアーム部分２１１の支持構造を形成するロボットハウジング２１９にそれぞれ配置されている。図７ａは、従来のロボットアーム２１０の断面図を示す。特に、図７ｂに拡大して示される細部Ａは、従来のロボットアーム２１０では、ギヤードモータ２１６がギヤードモータハウジング２２２を有することを示す。ギヤードモータハウジング２２２は、ギヤードモータハウジング２２２を完全に取り囲むロボットハウジング２１９に対して支持されている。２つの接続箇所を互いに接続し、アーム部分の接続箇所２２８間で力とトルクを伝達する支持構造は、ギヤードモータハウジング２２２の領域においてロボットハウジング２１９によって形成される。したがって、ギヤードモータ２１６の領域において、支持構造は、ロボットハウジング２１９によって形成される。

【0054】

特に図３に示すように、アーム部分１１は直線的に形成されることが好ましい。その場合、部分長手軸１４は、アーム部分１１の接続箇所２８を直線で互いに接続することができる。したがって、アーム部分１１を、特に湾曲がないようにすることができる。それによって、図６ａと図６ｂに示されるロボットアーム１０、２１０の比較が示すように、ロボットアーム１０は、格段に場所をとらないように設計できるが、これに対して従来技術のロボットアーム２１０は、とりわけ湾曲した設計のアーム部分２１１によって格段に幅広に作られている。

【0055】

図２ｂの断面図は、ギヤードモータ１６の出力シャフト３０が、好ましくは部分長手軸１４と平行に配置されていることを示す。このような配置により、特に、ロボットアーム１０が接続箇所２８の領域において幅広に作られ、多くの空間を占めることを回避できる。説明のために、図６ｂを参照されたい。そこに示されるロボットアーム２１０は、特に接続箇所２２８の領域において、ロボットアーム１０と比べて特に場所をとる構造となっている。ギヤードモータハウジング２２は円筒形に形成でき、出力シャフト３０は端面３２でギヤードモータハウジング２２から出ることができる。

【0056】

ギヤードモータ１６は、中空シャフトとして設計されたモータシャフト３４を有することができる。したがって、モータシャフト３４を特にラインを挿通するために用いることができる。モータシャフト３４に通されるラインは、例えば、電線、又は圧縮空気ラインなどの媒体を通すラインであることができる。伝動装置２０は、好ましくは３軸伝動装置として、特に好ましくは遊星伝動装置として設計されている。

【0057】

アーム部分１１には、アーム部分１１を延長するための延長部品３６を部分長手軸１４に沿って配置することができる。延長部品３６は様々な長さで利用可能であることが好ましい。延長部品３６は、アーム部分１１の構成要素をなすことが好ましい。

【0058】

延長部品３６は、部分長手軸１４に沿って、特にギヤードモータハウジング２２に隣接し、少なくとも部分的にアーム部分１１の単独支持構造を形成することができる。
図１、図４、図６ａに示されるロボットアーム１０は、第１の部分長手軸１４ａと第１のギヤードモータ１６ａとを有する、第１のアーム部分１１ａを有することができる。更に、ロボットアーム１０は、第２の部分長手軸１４ｂと第２のギヤードモータ１６ｂとを有する、第１のアーム部分１１ａに隣接する第２のアーム部分１１ｂを有することができる。第２のアーム部分１１ｂは、更に、第３のギヤードモータ１６ｃを有することができる。第２のアーム部分１１ｂは、アーム部１５の構成要素であることができ、このアーム部は、第２のアーム部分１１ｂの他に、第２のアーム部分１１ｂに隣接する第３のアーム部分１１ｃを含み、第３のアーム部分は第４のギヤードモータ１６ｄを有している。その場合、第３のアーム部分１１ｃは、第３のギヤードモータ１６ｃによって、第２の部分長手軸１４ｂを中心として、第２のアーム部分１１ｂに対して作動可能である（特に図４ｂを参照）。

【0059】

好ましくは、第２のギヤードモータ１６ｂ、第３のギヤードモータ１６ｃ、及び第４のギヤードモータ１６ｄは、第２の部分長手軸１４ｂに沿って配置されている。ギヤードモータ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの各々のモータシャフト３４は、第２の部分長手軸１４ｂ上に配置されることが特に好ましい。したがって、第２のギヤードモータ１６ｂ、第３のギヤードモータ１６ｃ、及び第４のギヤードモータ１６ｄを第２の部分長手軸１４ｂに沿って一列に配置することができる。好ましくは、第３のギヤードモータ１６ｃは、第２のギヤードモータ１６ｂに隣接して、及び第４のギヤードモータ１６ｄに隣接して、配置される。

【0060】

第２のアーム部分１１ｂを、第１の部分長手軸１４ａ及び第２の部分長手軸１４ｂに対して直角にオフセットして配置された屈曲軸３８を中心として回転可能に、第１のアーム部分１１ａに対して支承することができる。その場合、第１のアーム部分１１ａ、第２のアーム部分１１ｂ及び第３のアーム部分１１ｃはそれぞれ、前述したアーム部分１１によって形成されている。屈曲軸３８は、第１のアーム部分１１ａ及び第２のアーム部分１１ｂの外側に配置されることが好ましい。

【0061】

ロボットアーム１０を、屈曲軸３８を中心に作用するトルクが、第２のアーム部分１１ｂに配置された駆動かさ歯車４２と第１の部分１１ａに配置された従動かさ歯車１２とを有するかさ歯車伝動装置４０として設計されたアングル伝動装置によって、第２のアーム部分１１ｂと第１のアーム部分１１ａとの間で伝達可能であるように、設計することができる（特に図４参照）。かさ歯車伝動装置４０は、図２ａ及び図２ｂに特に良好に見えるように示されている。したがって、ロボットアーム１０を、特に屈曲軸３８の領域において、場所をとる角の多い構造のないように実現することができる。駆動かさ歯車４２は、好ましくは、第２のギヤードモータ１６ｂの第２の出力シャフト３０ｂを形成する。第２の出力シャフト３０ｂは、屈曲軸３８に対して角度を付けて、特に直角にオフセットして配置することができる。

【0062】

このような配置の、特に必要な設置空間に対する効果は、この場合も図６ａに示すロボットアーム１０と図６ｂに示す従来技術のロボットアーム２１０とを比較すると明らかである。ロボットアーム２１０は、屈曲軸２３８の領域においてかなり幅広に作られている。図７ａと図７ｂの断面図は設計上の背景を示す。かさ歯車伝動装置４０のようなアングル伝動装置は存在しない。これに対して、ギヤードモータ２１６は、ギヤードモータ２１６の出力シャフト２３０が屈曲軸２３８と平行に配置されるように、屈曲軸２３８上に配置されている。

【0063】

好ましくは、駆動かさ歯車４２は第２のギヤードモータ１６ｂに配置され、従動かさ歯車１２は第１のアーム部分１１ａに配置されている。これにより、第２のアーム部分１１ｂを、第１のアーム部１１ａに対して第２のアーム部分１１ｂから作動させることができる。

【0064】

特に、駆動かさ歯車４２と従動かさ歯車１２の直径比をもとにして明らかになるように、かさ歯車伝動装置４０は、駆動かさ歯車１２を起点として減速比を有することができる。このようにして、屈曲軸３８に必要な高トルクを屈曲軸３８に直接発生させることができ、それに対応して、第２のギヤードモータ１６ｂから見てその前に配置されたドライブトレイン、特に伝動装置２０を軽量かつ省スペース的に寸法設定することができる。

【0065】

図１に示すように、第１のアーム部分１１ａが、第１のフォーク突起４８及び第２のフォーク突起５０を含む第１の接続要素４６を有し、第１のフォーク突起４８と第２のフォーク突起５０との間に第２のアーム部分１１ｂの第２の接続要素５２が配置されるように、第２のアーム部分１１ｂを、屈曲軸３８を中心として第１のアーム部分１１ａに対して支承することができる。好ましくは、第１のフォーク突起４８と第２のフォーク突起５０は、Ｕ字の２つの脚を形成する。従動かさ歯車１２は、好ましくは第１のフォーク突起４８に一体回転可能に接続される。

【0066】

第２の接続要素５２は、好ましくは、第３のフォーク突起５４及び第４のフォーク突起５６を含むフォーク状に形成されており、第３のフォーク突起５４を第１のフォーク突起４８に対して、及び第４のフォーク突起５６を第２のフォーク突起５０に対して、支承することができる。

【0067】

第２の接続要素５２がかさ歯車伝動装置４０のためのハウジングを有することが特に好ましい。図２ａ及び図２ｂからわかるように、かさ歯車伝動装置４０のためのハウジングを第２の接続要素５２に組み込むことができる。第２の接続要素５２は、従動かさ歯車１２の位置を検知するための角度センサ６０を有することができる。

【0068】

第１の接続要素４６は、屈曲軸３８と第１の部分長手軸１４ａとによって形成される仮想の第１平面にＵ字形の断面を有することができる。したがって、第１の接続要素は、好ましくはボウル状の断面を有する。

【0069】

図５に示すように、ロボットアームを、屈曲軸３８を中心に駆動又は制動するトルクが屈曲軸３８上に配置された駆動ユニットによって提供されるように、設計することができる。その場合、駆動ユニット５８を第１のフォーク突起４８と第２のフォーク突起５０との間に配置することができ、これら自体も第３のフォーク突起５４と第４のフォーク突起５６との間に配置することができる。更に、図５の配置は、第１の接続要素４６の他に、第２の接続要素５２もＵ字形断面を、好ましくは屈曲軸３８と第２の部分長手軸１４ｂとによって形成される仮想の第２平面上に有することができる。Ｕ字形状を、これが一定の半径を有するように設計することができる。それにより、第１の接続要素４６及び第２の接続要素５２の断面をそれぞれ球形に形成することができる。

【0070】

特に図１及び図４からも、図１ａ及び図４ａの対応する参照符号により分かるように、ロボットアームは第４のアーム部分１１ｄを有することができ、第３のアーム部分１１ｃは、第２の部分長手軸１４ｂを中心として角度を付けて、特に直角にオフセットして配置された第２の屈曲軸３８を中心として、第４のアーム部分１１ｄに対して回転可能に支承されている。好ましくは、その場合、第４のアーム部分１１ｄに対する第３のアーム部分１１ｃの配置は、第１のアーム部分１１ａに対する第２のアーム部分１１ｂの配置に相当するように設計されている。この配置は、支承部と、互いに隣接するアーム部分間の作用接続のために必要なすべての要素を含むことができる。

【0071】

したがって、ロボットアーム１０を、第２の屈曲軸３８ｂを中心に作用するトルクが、第２のかさ歯車伝動装置４０ｂを介して第３のアーム部分１１ｃと第４のアーム部分１１ｄとの間で伝達可能であるように、設計することができる。第２のかさ歯車伝動装置４０ｂは、好ましくはかさ歯車伝動装置４０に相当し、したがって同様に駆動かさ歯車４２と従動かさ歯車１２とを有することができる。第２のかさ歯車伝動装置４０ｂの駆動かさ歯車４２は第３のアーム部分１１ｃに配置され、第２かさ歯車伝動装置４０ｂの従動かさ歯車１２は第４のアーム部分１１ｄに配置されることが好ましい。

【0072】

図２ｂの図示によれば、第２のかさ歯車伝動装置４０ｂの駆動かさ歯車４２を第４のギヤードモータ１６ｃに配置することができ、第２のアングル伝動装置４０ｂの従動かさ歯車１２を第４のアーム部分１１ｄに配置することができる。これにより、図４に示すように、第３のアーム部分１１ｃに対して、第４のアーム部分１１ｄを第３のアーム部分１１ｃから作動させることができる。

【0073】

図１及び図４に示すように、ロボットアーム１０では、第３のアーム部分１１ｃを、第４のアーム部分１１ｄがフォーク状の第４の接続要素４６ｂを有するように、第２の屈曲軸３８ｂを中心として第４のアーム部分１１ｄに対して支承することができる。対応する参照番号は図１ａ及び図４ａに記されている。第４の接続要素４６ｂは、好ましくは、第１の接続要素４６に相当する。したがって、第４の接続要素も、Ｕ字の２つの脚を形成する、第１のフォーク突起４８と第２のフォーク突起５０とを有することができる。第３のアーム部分１１ｃの第３の接続要素５２ｂを、第４の接続要素４６ｂの第１のフォーク突起４８と第２のフォーク突起５０との間に配置することができる。好ましくは、第４の接続要素の第１のフォーク突起及び第２のフォーク突起はＵ字の２つの脚を形成する。

【0074】

第３の接続要素５２ｂは、第２の接続要素５２に相当するように設計されていることが好ましい。したがって、特にフォーク状に設計することができる。したがって、第３の接続要素５２ｂも、第３のフォーク突起５４と第４のフォーク突起５６とを有することができる。その場合、第３のフォーク突起５４を第４の接続要素４６ｂの第１のフォーク突起４８に対して、及び第４のフォーク突起５６を第４の接続要素４６ｂの第２のフォーク突起５０に対して、支承することができる。

【0075】

第４の接続要素４６ｂは、第２の屈曲軸３８ｂと第４の部分長手軸１４ｄとによって形成される仮想の第４平面に、及び第３の接続要素５２ｂは、第２の屈曲軸３８ｂと第２の部分長手軸１４ｂとによって形成される仮想の第３平面に、それぞれＵ字形の断面を有することができる。したがって、第３の接続要素５２ｂと第４の接続要素４６ｂがボウル状の断面を有することが好ましい。

【0076】

図１、図４、図６に示されるロボットアーム１０を、第１のアーム部分１１ａがベース６２に隣接し、第１のギヤードモータ１６ａによって第１のアーム部分１１ａをベース６２に対して作動可能であるように、設計することができる。その場合、第２のアーム部分１１ｂは、第２のギヤードモータ１６ｂによって、第１のアーム部分１１ａに対して作動させることができる。更に、第２のアーム部分１１ｂが第３のギヤードモータ１６ｃを有することができ、この第３のギヤードモータによって、第２のアーム部分１１ｂに隣接する第３のアーム部分１１ｃを、第２のアーム部分１１ｂに対して作動させることができる。その場合、ベース６２は、ロボットアーム１０と周囲環境との間のインターフェースを形成することが好ましい。第１のアーム部分１１ａが、好ましくは第１のギヤードモータ１６ａのみを有することによって、第１のアーム部分を、第１の部分長手軸１４ａに沿って非常に短く形成することができる。それによって、比較的小さな動きとわずかな労力で、ベース６２から遠いロボットアーム１０の端６４により、ベース６２付近の点に到達できる。

【0077】

第１のアーム部分１１ａは、好ましくは、第１の部分長手軸１４ａを中心として、ベース６２に対して回転可能に支承されている。第３のアーム部分１１ｃは、好ましくは、第２の部分長手軸１４ｂを中心として、第２のアーム部分１１ｂに対して回転可能に支承されている。

【0078】

図８ａに示すように、ロボットアーム１０を少なくとも部分的に覆う可撓性のエネルギー放散カバー６６を、ロボットアーム１０のアーム部分１１、１１ａ、１１ｂの少なくとも１つに配置することができる。これによって、特にロボットアーム１０を協働ロボットと共に使用する場合に、負傷の危険を軽減することができる。

【0079】

カバー６６がロボットアーム１０にばね弾性的に支承されていることにより、この効果を増大させることができる。特に、カバー６６は、少なくとも１つの畳み折り部６８によってロボットアーム１０にばね弾性的に支承することができる。図８ｂにカバー６６のみが示されている。

【0080】

カバー６６は、ロボットアームの衝突を検出するための、図８ａ及び図８ｂに図示されない少なくとも１つのセンサを有することができる。それによって、特にロボットアーム１０を共同作業で使用する場合の安全性を更に向上させることができる。

【符号の説明】

【0081】

１０ ロボットアーム
１１ アーム部分
１１ａ 第１のアーム部分
１１ｂ 第２のアーム部分
１１ｃ 第３のアーム部分
１１ｄ 第４のアーム部分
１２ 従動かさ歯車
１４ 部分長手軸
１４ａ 第１の部分長手軸
１４ｂ 第２の部分長手軸
１４ｄ 第４の部分長手軸
１５ アーム部
１６ ギヤードモータ
１６ａ 第１のギヤードモータ
１６ｂ 第２のギヤードモータ
１６ｃ 第３のギヤードモータ
１６ｄ 第４のギヤードモータ
１８ モータ
２０ 伝動装置
２２ ギヤードモータハウジング
２４ ブレーキユニット
２６ エンコーダユニット
２８ 接続箇所
３０ 出力シャフト
３０ｂ 第２の出力シャフト
３２ 端面
３４ モータシャフト
３６ 延長部品
３８ 屈曲軸
３８ｂ 第２の屈曲軸
４０ かさ歯車伝動装置
４０ｂ 第２のかさ歯車伝動装置
４２ 駆動かさ歯車
４６ 第１の接続要素
４６ 第４の接続要素
４８ 第１のフォーク突起
５０ 第２のフォーク突起
５２ 第２の接続要素
５２ｂ 第３の接続要素
５４ 第３のフォーク突起
５６ 第４のフォーク突起
５８ 駆動ユニット
６０ 角度センサ
６２ ベース
６４ 遠い端
６６ カバー
６８ 畳み折り部
２１０ ロボットアーム（従来技術）
２１１ アーム部分（従来技術）
２１６ ギヤードモータ（従来技術）
２１９ ロボットハウジング
２２２ ギヤードモータハウジング
２２８ 接続箇所
２３０ 出力シャフト
２３８ 屈曲軸

【図1】

【図1a】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図4a】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図8a】

【図8b】

【手続補正書】

【提出日】2024-11-08

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアーム（１０）のアーム部分（１１）であって、部分長手軸（１４）と、前記少なくとも１つのアーム部分（１１）を作動させるための少なくとも１つのギヤードモータ（１６）とを備え、前記ギヤードモータ（１６）がモータ（１８）と伝動装置（２０）とギヤードモータハウジング（２２）とを有する、アーム部分において、
前記アーム部分の支持構造が、前記部分長手軸（１４）に沿った前記ギヤードモータハウジング（２２）の領域において、少なくとも部分的に前記ギヤードモータハウジング（２２）のみによって形成されている
ことを特徴とする、アーム部分。

【請求項2】

前記アーム部分（１１）が直線的に設計されている
ことを特徴とする、
請求項１に記載のアーム部分（１１）。

【請求項3】

前記ギヤードモータ（１６）の出力シャフト（３０）が前記部分長手軸（１４）に対して平行に配置されている
ことを特徴とする、
請求項１に記載のアーム部分（１１）。

【請求項4】

前記ギヤードモータ（１６）が中空シャフトとして設計されたモータシャフト（３４）を有する
ことを特徴とする、
請求項１に記載のアーム部分（１１）。

【請求項5】

前記伝動装置（２０）が３軸伝動装置として設計されている
ことを特徴とする、
請求項１に記載のアーム部分（１１）。

【請求項6】

別のギヤードモータ（１６）、及び／又は前記アーム部分（１１）を延長するための延長部品（３６）、及び／又は更なる機能モジュールを、前記部分長手軸（１４）に沿って前記アーム部分（１１）に配置可能である
ことを特徴とする、
請求項１に記載のアーム部分（１１）。

【請求項7】

ロボットアーム（１０）であって、請求項１～６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアーム部分（１１）を備えたロボットアーム。

【請求項8】

ロボットアーム（１０）のアーム部（１５）であって、
第２の部分長手軸（１４ｂ）と、
第２のギヤードモータ（１６ｂ）と、
第３のギヤードモータ（１６ｃ）と、
を含む第２のアーム部分（１１ｂ）と、
第４のギヤードモータ（１６ｄ）を含む、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に隣接する第３のアーム部分（１１ｃ）と、
を有し、
前記第３のギヤードモータ（１６ｃ）によって、前記第３のアーム部分（１１ｃ）を、前記第２の部分長手軸（１４ｂ）を中心として前記第２のアーム部分に対して作動可能である、アーム部。

【請求項9】

前記第２のアーム部分（１１ｂ）及び／又は前記第３のアーム部分（１１ｃ）はそれぞれ、請求項１～６のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）によって形成されている
ことを特徴とする、
請求項８に記載のアーム部（１５）。

【請求項10】

ロボットアーム（１０）であって、第１の部分長手軸（１４ａ）及び第１のギヤードモータ（１６ａ）を有する第１のアーム部分（１１ａ）と、
前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接し、第２の部分長手軸（１４ｂ）及び第２のギヤードモータ（１６ｂ）を有する第２のアーム部分（１１ｂ）、
又は
前記第２のアーム部分（１１ｂ）により前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接する、請求項８に記載のアーム部（１５）
と、を備え、
前記第２のアーム部分（１１ｂ）が、前記第１の部分長手軸（１４ａ）及び前記第２の部分長手軸（１４ｂ）に対して角度を付けてオフセットして配置された屈曲軸（３８）を中心として、前記第１のアーム部分（１１ａ）に対して回転可能に支承されている、ロボットアームにおいて、
前記第１のアーム部分（１１ａ）と前記第２のアーム部分（１１ｂ）がそれぞれ、請求項１～６のいずれか一項に記載のアーム部分（１１）によって形成されていることを特徴とする、ロボットアーム。

【請求項11】

前記屈曲軸（３８）を中心に作用するトルクを、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に配置された駆動要素と前記第１の部分（１１ａ）に配置された従動要素とを有するアングル伝動装置によって、前記第２のアーム部分（１１ｂ）と前記第１のアーム部分（１１ａ）との間で伝達可能である
ことを特徴とする、
請求項１０に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項12】

前記駆動要素が前記第２のギヤードモータ（１６ｂ）に配置され、前記従動要素が前記第１のアーム部分（１１ａ）に配置されている
ことを特徴とする、
請求項１１に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項13】

前記アングル伝動装置は、前記駆動要素を起点として減速比を有する
ことを特徴とする、
請求項１１に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項14】

前記アングル伝動装置がかさ歯車伝動装置（４０）として形成されており、前記駆動要素が駆動かさ歯車（４２）によって形成され、前記従動要素が従動かさ歯車（１２）によって形成される
ことを特徴とする、
請求項１１に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項15】

前記第２のアーム部分（１１ｂ）は、前記第１のアーム部分（１１ａ）が第１のフォーク突起（４８）及び第２のフォーク突起（５０）を含むフォーク状の第１の接続要素（４６）を有し、前記第２のアーム部分（１１ｂ）の第２の接続要素（５２）が前記第１のフォーク突起（４８）と前記第２のフォーク突起（５０）との間に配置されるように、前記屈曲軸（３８）を中心として第１のアーム部分（１１ａ）に対して支承されている
ことを特徴とする、
請求項１０に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項16】

前記第２の接続要素（５２）は、第３のフォーク突起（５４）及び第４のフォーク突起（５６）を含むフォーク状に形成されており、前記第３のフォーク突起（５４）が前記第１のフォーク突起（４８）に対して支承され、前記第４のフォーク突起（５６）が前記第２のフォーク突起（５０）に対して支承されている
ことを特徴とする、
請求項１５に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項17】

前記第１の接続要素（４６）は、前記屈曲軸（３８）と前記第１の部分長手軸（１４ａ）とによって形成される仮想の第１平面に、及び／又は、前記第２の接続要素（５２）は、前記屈曲軸（３８）と前記第２の部分長手軸（１４ｂ）とによって形成される仮想の第２平面に、それぞれＵ字形の断面を有する
ことを特徴とする、
請求項１５に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項18】

前記第２のアーム部分（１１ｂ）は、前記第１のアーム部分（１１ａ）が第１のフォーク突起（４８）及び第２のフォーク突起（５０）を含むフォーク状の第１の接続要素（４６）を有し、前記第２のアーム部分（１１ｂ）の第２の接続要素（５２）が前記第１のフォーク突起（４８）と前記第２のフォーク突起（５０）との間に配置されるように、前記屈曲軸（３８）を中心として第１のアーム部分（１１ａ）に対して支承されており、
前記アングル伝動装置の前記従動要素は、前記第１の接続要素（４６）の前記第１のフォーク突起（４８）及び／又は前記第２のフォーク突起（５０）に一体回転可能に接続されている
ことを特徴とする、
請求項１１に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項19】

前記屈曲軸（３８）を中心に作用するトルクを、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に配置された駆動要素と前記第１の部分（１１ａ）に配置された従動要素とを有するアングル伝動装置によって、前記第２のアーム部分（１１ｂ）と前記第１のアーム部分（１１ａ）との間で伝達可能であり、
前記第２の接続要素（５２）は、前記アングル伝動装置のためのハウジングを有する
ことを特徴とする、
請求項１５に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項20】

前記屈曲軸（３８）を中心に作用するトルクを、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に配置された駆動要素と前記第１の部分（１１ａ）に配置された従動要素とを有するアングル伝動装置によって、前記第２のアーム部分（１１ｂ）と前記第１のアーム部分（１１ａ）との間で伝達可能であり、
前記第２の接続要素（５２）は、前記従動要素の位置を検知するための角度センサ（６０）を有する
ことを特徴とする、
請求項１５に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項21】

前記ロボットアーム（１０）が第４のアーム部分（１１ｄ）を有し、前記第３のアーム部分（１１ｃ）は、前記第２の部分長手軸（１４ｂ）に対して角度を付けてオフセットして配置された第２の屈曲軸（３８ｂ）を中心として、前記第４のアーム部分（１１ｄ）に対して回転可能に支承されており、前記第４のアーム部分（１１ｄ）に対する前記第３のアーム部分（１１ｃ）の配置は、前記第１のアーム部分（１１ａ）に対する前記第２のアーム部分（１１ｂ）の配置に相当するように形成されている
ことを特徴とする、
前記第２のアーム部分（１１ｂ）により前記第１のアーム部分（１１ａ）に隣接する、請求項８に記載の前記アーム部（１５）を有する、請求項１０に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項22】

前記第１のアーム部分（１１ａ）がベース（６２）に隣接し、前記第１のギヤードモータ（１６ａ）によって前記第１のアーム部分（１１ａ）を前記ベース（６２）に対して作動可能であり、前記第２のギヤードモータ（１６ｂ）によって前記第２のアーム部分（１１ｂ）を前記第１のアーム部分（１１ａ）に対して作動可能であり、前記第２のアーム部分（１１ｂ）が第３のギヤードモータ（１６ｃ）を有し、前記第３のギヤードモータによって、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に隣接する第３のアーム部分（１１ｃ）を前記第２のアーム部分（１１ｂ）に対して作動可能である
ことを特徴とする、
請求項１０に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項23】

前記第１のアーム部分（１１ａ）は、前記第１の部分長手軸（１４ａ）を中心として、前記ベース（６２）に対して回転可能に支承され、前記第３のアーム部分（１１ｃ）は、前記第２の部分長手軸（１４ｂ）を中心として、前記第２のアーム部分（１１ｂ）に対して回転可能に支承されている
ことを特徴とする、
請求項２２に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項24】

前記アーム部分（１１、１１ａ、１１ｂ）のうちの少なくとも１つに、可撓性のエネルギー放散カバー（６６）が配置されており、前記カバーは、前記ロボットアームを少なくとも部分的に覆う
ことを特徴とする、
請求項１に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項25】

前記カバー（６６）は、前記ロボットアーム（１０）にばね弾性的に支承されている
ことを特徴とする、
請求項２４に記載のロボットアーム（１０）。

【請求項26】

前記カバー（６６）は、前記ロボットアーム（１０）の衝突を検出するための少なくとも１つのセンサを有する
ことを特徴とする、
請求項２４または２５に記載のロボットアーム（１０）。

【国際調査報告】