DD243072A1

DD243072A1 - WAELZMOTOR

Info

Publication number: DD243072A1
Application number: DD28059285A
Authority: DD
Inventors: Hans-Jochen Seidel; Dieter Will; Siegfried Recklies; Rolf Hubert
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1987-02-18
Also published as: DE3629752A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Waelzmotor mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen, wie z. B. Kolben, deren translatorischen Bewegung ueber Getriebe, wie z. B. einem Taumelring, in eine rotatorische Bewegung gewandelt wird, vorzugsweise fuer Industrieroboter und Manipulatoren. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Waelzmotor mit hoher Verfahrgeschwindigkeit und hoher Aufloesung bei der Positionierung anzugeben. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe ausgehend von einem Waelzmotor gemaess dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch geloest, dass in den Verbindungen jedes Arbeitselements mit dem Druckmittel und mit der Atmosphaere jeweils ein weiteres Ventil angeordnet ist. Fig. 1The invention relates to a roller motor with several arranged around an axis working elements, such. B. piston whose translational movement via gear, such. As a wobble ring is converted into a rotational movement, preferably for industrial robots and manipulators. The object of the invention is to provide a rolling motor with high travel speed and high resolution in the positioning. According to the invention, this object is achieved starting from a rolling motor according to the preamble of claim, characterized in that in each case a further valve is arranged in the compounds of each working element with the pressure medium and with the atmosphere. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Wälzmotor mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen, wie z. B. Kolben, deren translatorische Bewegung über Getriebe, wie z.B. einen Taumelring, in eine rotatorische Bewegung gewandelt wird, vorzugsweise für Industrieroboter und Manipulatoren.The invention relates to a roller motor with several arranged around an axis working elements, such. As pistons whose translational motion via transmission, such. a wobble ring is converted into a rotational movement, preferably for industrial robots and manipulators.

Characteristic of the known technical solutions

Für den Antrieb von Industrieroboterund Manipulatoren werden bereits Wälzmotoren der o.g. Art eingesetzt. Die Forderungen an die druckmittelbetriebenen Arbeitselemente sind in dem Zusammenhang stark angestiegen. Sie beziehen sich sowohl auf die Verfahrgeschwindigkeiten (Verfahrstrategie), als auch auf die Anzahl der möglichen Zwischenpositionen bei höchsten Positioniergenauigkeiten. Unter diesem Gesichtspunkt ist die gesamte.Entwicklung der Servo- und Proportionaltechnik in der Fluidik, die Entwicklung von Lageregel- und Abschaltkreisen für pneumatische und hydraulische Antriebe und natürlich auch für den Einsatz von Schrittmotoren zu sehen. Der hier behandelte Wälzmotor ist ein druckmittelbetriebener, vorzugsweise pneumatischer, rotatorischer Schrittmotor.For the drive of industrial robots and manipulators already rolling motors of o.g. Kind used. The demands on the fluid-operated work elements have risen sharply in this context. They relate both to the travel speeds (travel strategy) and to the number of possible intermediate positions with the highest positioning accuracies. From this point of view, the entire development of servo and proportional technology in fluidics, the development of position control and shutdown circuits for pneumatic and hydraulic drives and, of course, the use of stepper motors can be seen. The Wälzmotor treated here is a fluid-operated, preferably pneumatic, rotary stepper motor.

Es wurde bereits'ein rotatorischer Schrittmotor vorgeschlagen, bei dem die radial um eine Achse angeordneten Arbeitselemente in Verbindung zu einem hoch übersetzenden Getriebe, bestehend aus zwei Zahn- bzw. Reibrädern gering unterschiedlichen Wälzkreisdurchmessers, stehen.A rotary stepping motor has already been proposed, in which the working elements disposed radially about an axis are connected in connection with a highly translating gear consisting of two toothed or friction wheels with a small pitch circle diameter.

Die Arbeitselemente werden bei diesen und anderen Wälzmotoren nacheinander angesteuert und verdrehen das Antriebsrad dabei um einen Schritt, der dem durch das Getriebe untersetzten Winkel zwischen d.en beiden benachbarten bzw. nacheinander angesteuerten Arbeitselementen entspricht. In Verbindung mit dem hochauflösendeh Getriebe kann mit diesem Wälzmotor eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht werden. Bei einer maximalen Ansteuerfrequenz von ca. 40Hz pro Wegeventil ist die Verfahrgeschwindigkeit allerdings sehr klein. Bei gleicher Positioniergenauigkeit kann sie nur erhöht werden, wenn eine große Zahl von Arbeitselementen vorgesehen und während des „Eilgangs" davon nur jeder zweite oder dritte angesteuert wird. Abgesehen vom Aufwand sind dieser Lösung enge konstruktive Grenzen gesetzt.The working elements are controlled in succession in these and other Wälzmotoren and rotate the drive wheel thereby by one step, which corresponds to the under-geared by the angle between the two adjacent or successively controlled working elements. In conjunction with the high-resolution gearbox, high positioning accuracy can be achieved with this roller motor. At a maximum drive frequency of approx. 40Hz per directional control valve, however, the travel speed is very small. With the same positioning accuracy, it can only be increased if a large number of working elements are provided and during the "rapid traverse" of which only every second or third is activated.

Zur Ansteuerung der Wälzmotoren sind die Arbeitselemente über ein Drei-Zwei-Wegeventil mit dem Druckmittel oder mit der Atmosphäre verbunden. Normalerweise wird nach dem Anschluß des benachbarten Arbeitselements an das Druckmittel das zuvor am Druckmittel anliegende von diesem getrennt und an die Atmosphäre angeschlossen. Es ist aber auch bekannt, einen sogenannten Halbschritt auszuführen, indem das erste Arbeitselement erst dann vom Druckmittel getrennt wird, wenn der Druck im zweiten Arbeitselement den Druckmitteldruck erreicht hat. Die Kombination dieser beiden Ansteuerarten erlaubt eine Verdoppelung der Positioniergeschwindigkeit.To control the rolling motors, the working elements are connected via a three-two-way valve with the pressure medium or with the atmosphere. Normally, after the connection of the adjacent working element to the pressure medium, the pressure previously applied to the pressure medium separated from this and connected to the atmosphere. However, it is also known to carry out a so-called half-step in that the first working element is only separated from the pressure medium when the pressure in the second working element has reached the pressure medium pressure. The combination of these two types of control allows a doubling of the positioning speed.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein druckmittelbetriebener Wälzmotor, der vorteilhaft in Dreh- bzw. Schwenkachsen von Industrieroboter und Manipulatoren eingesetzt werden kann,The aim of the invention is a fluid-operated Wälzmotor, which can be used advantageously in rotary or pivot axes of industrial robots and manipulators,

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wälzmotor mit hoher Verfahrgeschwindigkeit und hoher Auflösung bei der Positionierung anzugeben.The object of the invention is to provide a roller motor with high travel speed and high resolution in the positioning.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einem Wälzmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch gelöst, daß in den Verbindungen jedes Arbeitselements mit dem Druckmittel und mit der Atmosphäre jeweils ein weiteres Ventil angeordnet ist.According to the invention this object is achieved on the basis of a roller motor according to the preamble of claim, characterized in that in each case a further valve is arranged in the compounds of each working element with the pressure medium and with the atmosphere.

Wie im Ausführungsbeispiel näher gezeigt, werden durch das vorzeitige Schließen der Verbindung des Arbeitselements mit dem Druckmittel während des Einströmens des Druckmittels in das Arbeitselement bzw. der des Arbeitselements mit der Atmosphäre während des Ausströmens des Druckmittels aus dem Arbeitselement eine theoretisch beliebige Zahl von Zwischenpositionen erreicht, die jeweils durch ein bestimmtes Verhältnis der Drücke in zwei benachbarten Arbeitselementen gekennzeichnet sind.As shown in more detail in the exemplary embodiment, a theoretically arbitrary number of intermediate positions are achieved by the premature closing of the connection of the working element with the pressure medium during the inflow of the pressure medium into the working element or the working element with the atmosphere during the outflow of the pressure medium from the working element, each characterized by a certain ratio of the pressures in two adjacent working elements.

Diese Zwischenpositionen können in Abhängigkeit von einem Programm zeitgesteuert werden. Eine Lageregelung oder eine Steigerung bzw. Regelung in Abhängigkeit vom Druck in den Arbeitselementen sind ebenso realisierbar.These intermediate positions may be timed depending on a program. A position control or an increase or regulation as a function of the pressure in the working elements are also feasible.

Ausführungsbeispielembodiment

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Lösung mit einem Zwei-Zwei-Wegeventil, Fig. 2: eine Ausführung mit einem Proportionalventil.Fig. 1: a solution according to the invention with a two-two-way valve, Fig. 2: an embodiment with a proportional valve.

Das Arbeitselement 1 wird in der ersten Ausführung über ein Zwei-Zwei-Wegeventil 4 und ein Drei-Zwei-Wegeventil 5 entweder mit dem Druckmittel 2 oder mit der Atmosphäre 3 verbunden.The working element 1 is connected in the first embodiment via a two-two-way valve 4 and a three-two-way valve 5 either with the pressure medium 2 or with the atmosphere 3.

Für die Überbrückung eines größeren Weges wird das Drei-Zwei-Wegeventil wie üblich gesteuert. Das Zwei-Zwei-Wegeventil ist offen. Zur Positionierung wird das Zwei-Zwei-Wegeventil geschlossen, noch ehe der Druckmittel- bzw. der Atmosphäredruck erreicht ist. Dadurch ist es möglich, Zwischenpositionen anzufahren. Das Zwei-Zwei-Wegeventil wird dabei beispielsweise in Abhängigkeit von einem Meßgeber, der die Lage des Motors mit einer vorgegebenen Lage vergleicht, gesteuert.To bridge a larger path, the three-way valve is controlled as usual. The two-way valve is open. For positioning, the two-two-way valve is closed, even before the pressure medium or the atmospheric pressure is reached. This makes it possible to approach intermediate positions. The two-two-way valve is controlled, for example, in response to a measuring sensor which compares the position of the motor with a predetermined position.

In der zweiten Ausführung befindet sich zwischen dem Arbeitselement 1 und dem Drei-Zwei-Wegeventil 5 ein Proportional ventil 6, dessen Strömungsquerschnitt zur Positionierung stetig verändert wird.In the second embodiment is located between the working element 1 and the three-two-way valve 5, a proportional valve 6, the flow cross section for positioning is changed continuously.

Claims

Invention claim:

A rolling-element motor having a plurality of working elements arranged around an axis, such as e.g. Piston whose translational movement via gear, such. As a wobble ring is converted into a rotational movement and connected via a three-two-way valve (5) after activation with the pressure medium (2) or with the atmosphere (3), characterized in that in the compounds of each working element with the pressure medium and with the atmosphere in each case a further valve is arranged.

2. Rolling motor according to item 1, characterized in that between the working element (1) and the three-two-way valve (5), a two-two-way valve (4) is arranged.

3. Rolling motor according to item!, Characterized in that between the working element (1) and the three-two-way valve (5), a controllable throttle (6) is arranged.