DE102009016854A1 - Engine transmission unit - Google Patents

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Abstract

Eine Motorgetriebeeinheit für Roboterelemente, insbesondere Fingerglieder einer Roboterhand, weist einen Rotor (16) auf, der von einem Stator (14) umgeben ist. Der Rotor (16) ist über Zwischenschaltung eines Getriebes (36) mit einer Abtriebswelle (34) verbunden. Erfindungsgemäß ist der Rotor (16) als Hohlwelle ausgebildet, so dass das Getriebe (36) zumindest teilweise innerhalb der Hohlwelle (16) angeordnet ist. Das Getriebe (36) ist hierbei vorzugsweise als Planetengetriebe ausgebildet.A motor gear unit for robot elements, in particular finger links of a robot hand, has a rotor (16) which is surrounded by a stator (14). The rotor (16) is connected via the interposition of a transmission (36) with an output shaft (34). According to the invention, the rotor (16) is designed as a hollow shaft, so that the gear (36) is at least partially disposed within the hollow shaft (16). The transmission (36) is preferably designed as a planetary gear.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorgetriebeeinheit, die beispielsweise für Roboterelemente, insbesondere für Fingerglieder einer Roboterhand geeignet ist.The The invention relates to a motor gear unit, for example for robot elements, especially for Phalanges of a robot hand is suitable.

In der Robotik bestehen Bestrebungen, um beispielsweise ein dem menschlichen Greifen ähnliches Greifen realisieren zu können, Einzelkomponente zu verkleinern. Zum Bewegen einzelner Roboterelemente wie Fingergliedern sind Antriebssysteme vorgesehen. Aufgrund der zunehmenden Anzahl von Freiheitsgraden wird eine zunehmende Anzahl von Antrieben benötigt. Beispielsweise werden pro Finger drei Antriebe benötigt, so dass eine Vierfingerhand zwölf Antriebe aufweist. Es ist gefordert, Antriebe zu. verwenden, die bei ausreichender Leistungsfähigkeit, insbesondere bei hohen Drehmomenten, dennoch einen möglichst geringen Bauraum aufweisen. Bekannte in der Robotik einsetzbare Rotorgetriebeeinheiten bauen axial relativ lang.In Robotics is an effort, for example, a human Grasping something similar To realize grasping, Single component to zoom out. To move individual robot elements like phalanges, drive systems are provided. Due to the increasing number of degrees of freedom becomes an increasing number needed by drives. For example, three drives are needed per finger, so that a four fingers hand twelve Having drives. It is required to drive too. use that with sufficient capacity, especially at high torques, but still possible have little space. Known in robotics usable Rotor gear units build axially relatively long.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motorgetriebeeinheit für Roboterelemente, insbesondere Fingerglieder von Roboterhänden zu schaffen, die einen möglichst geringen Bauraum aufweist.task the invention is a motor gear unit for robot elements, in particular to create phalanges of robotic hands, the one possible has low installation space.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution The object is achieved according to the invention by the features of the claim 1.

Die Motorgetriebeeinheit weist einen mehrere Permanentmagnete tragenden Rotor auf. Der Rotor ist von einem Statur bzw. Statorwicklungen umgeben. Der Rotor ist in einem Gehäuse über eine Lagereinrichtung, die beispielsweise zwei Kugellager aufweist, gelagert. Der Rotor ist unter Zwischenschaltung eines Getriebes mit einer Abtriebswelle verbunden. Um einen möglichst geringen Bauraum zu realisieren, weist die erfindungsgemäße Motorgetriebeeinheit einen Rotor mit Hohlwelle auf. Insbesondere ist der Rotor als Hohlwelle ausgebildet, so dass die Permanentmagnete an der Außenseite der Hohlwelle angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Vorsehen einer Hohlwelle als Rotor bzw. durch das Vorsehen eines Rotors, der eine Hohlwelle aufweist, ist es möglich, das Getriebe zumindest teilweise innerhalb der Hohlwelle anzuordnen, wobei es bevorzugt ist, das Getriebe vollständig innerhalb der Hohlwelle und insbesondere innerhalb des als Hohlwelle ausgebildeten Rotors anzuordnen. Hierdurch kann die Baulänge der Motorgetriebeeinheit erheblich reduziert werden, da das Getriebe in Längsrichtung in dem Rotor integriert ist.The Motor gear unit has a plurality of permanent magnets bearing Rotor on. The rotor is of a stature or stator windings surround. The rotor is in a housing via a bearing device, for example, has two ball bearings stored. The rotor is with the interposition of a transmission with an output shaft connected. To one as possible to realize low space, has the motor gear unit according to the invention a rotor with a hollow shaft. In particular, the rotor is a hollow shaft formed so that the permanent magnets on the outside the hollow shaft are arranged. The inventive provision of a hollow shaft as a rotor or by the provision of a rotor, a hollow shaft it is possible to arrange the transmission at least partially within the hollow shaft, it being preferred that the transmission be completely within the hollow shaft and in particular within the rotor designed as a hollow shaft to arrange. This allows the length of the motor gear unit be significantly reduced, since the transmission integrated in the longitudinal direction in the rotor is.

Durch das erfindungsgemäße Anordnen des Getriebes innerhalb der Hohlwelle des Rotors kann die axiale Baulänge der kompletten Einheit auf die reine Motorlänge reduziert werden. Der Außendurchmesser ist durch den Statoraußendurchmesser bestimmt und variiert von Baugröße zu Baugröße.By the arrangement according to the invention of the gear inside the hollow shaft of the rotor, the axial overall length the entire unit can be reduced to the pure motor length. The outer diameter is through the stator outer diameter determined and varies from size to size.

Besonders bevorzugt ist es, als Getriebe ein Planetengetriebe vorzusehen. Hierbei dient die Hohlwelle in besonders bevorzugter Ausführungsform als Hohlrad. An der Innenseite der Hohlwelle ist hierbei eine Verzahnung angeordnet, die mit Planeten des Planetengetriebes zusammenwirkt. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Abtriebswelle in die Hohlwelle ragt.Especially it is preferred to provide a gearbox as a planetary gear. Here, the hollow shaft is used in a particularly preferred embodiment as a ring gear. On the inside of the hollow shaft in this case is a toothing arranged, which interacts with planets of the planetary gear. It is preferred that the output shaft in the hollow shaft protrudes.

Beispielsweise kann die Abtriebswelle das Sonnenrad des Planetengetriebes tragen, wobei insbesondere das in die Hohlwelle ragende Ende der Abtriebswelle als Sonnenrad ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Abtriebswelle den Planetenträger tragen, wobei hierbei das Gehäuse das Sonnenrad trägt. Jedoch sind auch andere Differenzgetriebeaufbauformen den kbar.For example the output shaft can carry the sun gear of the planetary gear, in particular, the protruding into the hollow shaft end of the output shaft is designed as a sun gear. For example, the output shaft the planet carrier wear, in which case the housing wearing the sun gear. However, other differential gear designs are also kbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sonnenrad von der Abtriebswelle unabhängig. Hierbei kann das Sonnenrad beispielsweise von einem mit dem Gehäuse verbundenen Zapfen getragen werden, wobei das Sonnenrad vorzugsweise fest mit dem Zapfen verbunden ist. Die Kraft- und Drehmomentenübertragung von dem als Hohlrad dienenden Rotor auf die Abtriebswelle erfolgt über einen Planetenträger. Hierbei weist der Planetenträger in bevorzugter Ausführungsform Lagerzapfen auf, auf denen die Planeten frei drehbar gehalten sind. Der Planetenträger selbst, der insbesondere ringförmig ausgebildet sein kann, ist sodann fest mit der Abtriebswelle verbunden.at a preferred embodiment the invention, the sun gear of the output shaft is independent. in this connection For example, the sun gear may be engaged by a pin connected to the housing be worn, the sun gear preferably fixed to the pin connected is. The power and torque transmission of the as a ring gear Serving rotor on the output shaft via a planet carrier. in this connection points the planet carrier in a preferred embodiment journal on which the planets are held freely rotatable. The planet carrier itself, in particular annular may be formed, then firmly connected to the output shaft.

Zur Bauraumreduzierung ist es ferner vorteilhaft, die Lagerung des Rotors sowie der Abtriebswelle platzsparend anzuordnen. Vorzugsweise weist die Lagereinrichtung, die zur Lagerung des Rotors dient, zwei Lagerelemente auf, von denen zumindest eines innerhalb des Rotors angeordnet ist. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass dieses Lagerelement zwischen dem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor und dem mit dem Gehäuse verbundenen Zapfen angeordnet ist, der das Sonnenrad trägt. Das zweite Lagerelement zur Lagerung des Rotors kann an der Außenseite des Rotors angeordnet sein. Die Abtriebswelle ist vorzugsweise ebenfalls zumindest über ein Lagerelement innerhalb des Rotors gelagert. Das Lagerelement der Abtriebswelle ist somit zwischen der Abtriebswelle und zwischen dem Rotor angeordnet. Bevorzugt ist es hierbei, dass dieses Lagerelement der Abtriebswelle und das außerhalb des Rotors angeordnete Lagerelement des Rotors sich axial überdecken bzw. axial nicht zueinander versetzt angeordnet sind. Hierdurch ist eine einfache Kraftübertragung von der Abtriebswelle auf das Gehäuse möglich.to Space reduction, it is also advantageous to the storage of the rotor and to arrange the output shaft to save space. Preferably the bearing device, which serves to support the rotor, two bearing elements on, at least one of which is disposed within the rotor. It is particularly preferred that this bearing element between the rotor designed as a hollow shaft and connected to the housing Pin is arranged, which carries the sun gear. The second bearing element for supporting the rotor can be arranged on the outside of the rotor be. The output shaft is preferably also at least over a bearing element stored inside the rotor. The bearing element of the output shaft is thus arranged between the output shaft and between the rotor. Prefers It is here that this bearing element of the output shaft and the outside The rotor arranged bearing element of the rotor overlap axially or are not arranged axially offset from each other. hereby is a simple power transmission possible from the output shaft to the housing.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.Hereinafter, the invention with reference to a preferred embodiment with reference me explained in more detail on the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen schematischen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Motorgetriebeeinheit und 1 a schematic longitudinal section of a preferred embodiment of the motor gear unit according to the invention and

2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1. 2 a schematic sectional view taken along the line II-II in 1 ,

Die erfindungsgemäße Motorgetriebeeinheit für Roboterelemente insbesondere Fingerglieder einer Roboterhand weist ein Gehäuse 10 auf, das mit einem Gehäusedeckel 12 verschlossen ist. Innerhalb des im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Gehäuses 10 ist ein Stator 14 angeordnet, wobei der Stator 14 im Gehäuse 10 fixiert ist. Innerhalb des ringförmigen Stators 14 ist ein Rotor 16 angeordnet. Der Rotor 16 ist als Hohlwelle ausgebildet und trägt an seiner Außenseite 18 Permanentmagnete 20.The motor gear unit according to the invention for robot elements, in particular phalanges of a robot hand, has a housing 10 on top, that with a housing cover 12 is closed. Within the substantially cylindrically shaped housing 10 is a stator 14 arranged, the stator 14 in the case 10 is fixed. Within the annular stator 14 is a rotor 16 arranged. The rotor 16 is designed as a hollow shaft and carries on its outside 18 permanent magnets 20 ,

Der Rotor 16 ist über eine Lagereinrichtung, die zwei Lagerelemente 22, 24 aufweist, in dem Gehäuse 10, 12 drehbar gelagert. Das erste Lagerelement 22 ist hierbei innerhalb des Rotors 16 angeordnet und auf einem Zapfen 26, der mit dem Gehäusedeckel 12 verbunden oder einstückig ausgebildet ist, fixiert. Zwischen dem Lagerelement 22 und einer Innenseite 28 des Rotors 16 können Kommutierungsmagnete 30 angeordnet sein, die mit Hallsensoren 32 zusammenwirken.The rotor 16 is about a storage facility, the two bearing elements 22 . 24 in the housing 10 . 12 rotatably mounted. The first bearing element 22 is here inside the rotor 16 arranged and on a cone 26 that with the housing cover 12 connected or integrally formed fixed. Between the bearing element 22 and an inside 28 of the rotor 16 can be commutation magnets 30 be arranged with Hall sensors 32 interact.

Das zweite Lagerelement 24 ist an der Außenseite 18 des Rotors 16 angeordnet.The second bearing element 24 is on the outside 18 of the rotor 16 arranged.

Der Rotor 16 dient nicht unmittelbar als Abtriebswelle. Vielmehr ist zwischen dem Rotor 16 und einer Abtriebswelle 34 ein Getriebe 36 angeordnet. Das Getriebe 36 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Planetengetriebe ausgebildet. Hierzu weist der Rotor bzw. die Hohlwelle 16 an ihrer Innenseite 28 eine Verzahnung auf, so dass zumindest ein Teil der Hohlwelle 16 als Hohlrad fungiert. In die Verzahnung des Hohlrades greifen im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Planeten 38 ein. Die Verzahnung der Planeten 38 greift ferner in eine Verzahnung eines Sonnenrades 40 ein. Das Sonnenrad 40 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf dem Zapfen 26, der auch das Lagerelement 22 trägt, angeordnet, insbesondere fixiert. Zur Kraft- und Drehmomentübertragung von dem Rotorelement 16 auf die Abtriebswelle 34 sind die Planeten 38 über einen Planetenträger 42 miteinander verbunden. Der Planetenträger 42 ist drehfest mit der Abtriebswelle 34 verbunden und weist drei Lagerzapfen 44 auf, die jeweils zur Lagerung eines Planetens 38 dienen.The rotor 16 does not serve directly as an output shaft. Rather, between the rotor 16 and an output shaft 34 a gearbox 36 arranged. The gear 36 is formed in the illustrated embodiment as a planetary gear. For this purpose, the rotor or the hollow shaft 16 on the inside 28 a toothing on, so that at least part of the hollow shaft 16 acts as a ring gear. In the toothing of the ring gear engage in the illustrated embodiment, three planets 38 one. The gearing of the planets 38 also engages in a toothing of a sun gear 40 one. The sun wheel 40 is in the illustrated embodiment on the pin 26 who also has the bearing element 22 carries, arranged, in particular fixed. For force and torque transmission from the rotor element 16 on the output shaft 34 are the planets 38 over a planet carrier 42 connected with each other. The planet carrier 42 is non-rotatable with the output shaft 34 connected and has three journals 44 on, each for storage of a planet 38 serve.

Das in die Hohlwelle 16 ragende Ende der Abtriebswelle 34 ist erfindungsgemäß über ein Lagerelement 45 gelagert, das zwischen der Innenseite der Hohlwelle 16 und der Außenseite der Abtriebswelle 34 angeordnet ist.That in the hollow shaft 16 projecting end of the output shaft 34 is according to the invention via a bearing element 45 stored between the inside of the hollow shaft 16 and the outside of the output shaft 34 is arranged.

Claims (11)

Motorgetriebeeinheit für Roboterelemente, insbesondere Fingerglieder, mit einem mehrere Permanentmagnete (20) tragenden Rotor (16), einen dem Rotor (16) umgebenden Stator (14), einer den Rotor (16) in einem Gehäuse (10, 12) lagernden Lagereinrichtung (22, 24), einer mit dem Rotor (16) verbundenen Abtriebswelle (34) und einem zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle (34) angeordneten Getriebe (36), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) eine Hohlwelle aufweist und das Getriebe (36) zumindest teilweise innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist.Motor gear unit for robot elements, in particular phalanges, with a plurality of permanent magnets ( 20 ) bearing rotor ( 16 ), a rotor ( 16 ) surrounding stator ( 14 ), one the rotor ( 16 ) in a housing ( 10 . 12 ) storage facility ( 22 . 24 ), one with the rotor ( 16 ) connected output shaft ( 34 ) and one between the rotor and the output shaft ( 34 ) arranged gear ( 36 ), characterized in that the rotor ( 16 ) has a hollow shaft and the transmission ( 36 ) is at least partially disposed within the hollow shaft. Motorgetriebeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (34) vollständig innerhalb der Hohlwelle (16) angeordnet ist.Motor transmission unit, characterized in that the transmission ( 34 ) completely within the hollow shaft ( 16 ) is arranged. Motorgetriebeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (34) als Planetengetriebe ausgebildet ist.Motor transmission unit according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission ( 34 ) is designed as a planetary gear. Motorgetriebeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (16) zur Ausbildung eines Hohlrades an einer Innenseite (28) eine Verzahnung aufweist.Motor gear unit according to claim 3, characterized in that the rotor shaft ( 16 ) for forming a ring gear on an inner side ( 28 ) has a toothing. Motorgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (34) in die Hohlwelle (16) ragt.Motor gear unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the output shaft ( 34 ) in the hollow shaft ( 16 protrudes. Motorgetriebeeinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Sonnenrad (40) und dem Hohlrad insbesondere drei Planeten (38) vorgesehen sind, die vorzugsweise über einen gemeinsamen Planetenträger (42) gehalten sind.Motor gear unit according to claim 4 or 5, characterized in that between a sun gear ( 40 ) and the ring gear in particular three planets ( 38 ) are provided, preferably via a common planet carrier ( 42 ) are held. Motorgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (34) mit dem Planetenträger (42), insbesondere fest verbunden ist.Motor gear unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the output shaft ( 34 ) with the planet carrier ( 42 ), in particular firmly connected. Motorgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (22, 24) zumindest ein innerhalb des Rotors (16) angeordnetes Lagerelement (22) aufweist.Motor gear unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bearing device ( 22 . 24 ) at least one within the rotor ( 16 ) arranged bearing element ( 22 ) having. Motorgetriebeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (22) an einem mit dem Gehäuse (10, 12) verbundenen Zapfen (26) angeordnet ist.Motor gear unit according to claim 8, characterized in that the bearing element ( 22 ) at one with the housing ( 10 . 12 ) connected pins ( 26 ) is arranged. Motorgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (40) auf einen mit dem Gehäuse (10, 12) verbundenen Zapfen (26) angeordnet, insbesondere fest mit diesem verbunden ist.Motor gear unit according to one of claims 6 to 9, characterized in that the sun gear ( 40 ) on one with the housing ( 10 . 12 ) connected pins ( 26 ) is arranged, in particular firmly connected thereto. Motorgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (34) zumindest teilweise in dem Rotor (16) über ein Lagerelement (45) gelagert ist.Motor gear unit according to one of claims 1 to 10, characterized in that the output shaft ( 34 ) at least partially in the rotor ( 16 ) via a bearing element ( 45 ) is stored.
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