DE102009056671A1

DE102009056671A1 - Ebene Torsionsfeder

Info

Publication number: DE102009056671A1
Application number: DE102009056671A
Authority: DE
Inventors: Chris A. Hartland Ihrke; Adam H. Tulsa Parsons; Joshua S. League City Mehling; Bryan Kristian Webster Griffith
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: DE102009056671B4; JP5044627B2; US20100145510A1; JP2010139067A; US8176809B2

Abstract

Eine Torsionsfeder umfasst ein inneres Montagesegment. Konzentrisch um das innere Montagesegment ist ein äußeres Montagesegment angeordnet. Von dem inneren Montagesegment erstrecken sich mehrere Federbügel zum äußeren Montagesegment. Wenigstens ein Abschnitt jedes Federbügels erstreckt sich im Allgemeinen ringförmig um das innere Montagesegment.

Description

REGIERUNGSBETEILIGUNG
Die hier beschriebene Erfindung kann für Zwecke der US-Regierung (d. h. für nicht kommerzielle Zwecke) durch die US-Regierung hergestellt oder von ihr genutzt werden, ohne darauf oder dafür Lizenzgebühren zu bezahlen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Torsionsfeder und insbesondere auf eine Torsionsfeder zur Verwendung mit einem Roboterarm.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Roboter, insbesondere Roboterarme werden oftmals bei der Herstellung und Montage von Anlagen verwendet, um wiederholte Funktionen auszuführen. Die Roboterarme enthalten oftmals Gelenke, um einen Abschnitt des Roboterarms mit einem Weiteren zu verbinden, um die Fertigkeit des Roboterarms zu fördern und eine relative Bewegung zwischen den beiden Abschnitten zuzulassen. Dies umfasst gewöhnlich die Verwendung eines Drehgelenks, um einen Abschnitt eines Arms in Bezug auf einen weiteren Abschnitt zu bewegen. In das Gelenk eingebaute Federn können verwendet werden, um eine Nachgiebigkeit zwischen zwei Abschnitten des Arms zuzulassen. Die Federnachgiebigkeit oder -auslenkung kann gemessen werden, um das bei dem Gelenk ausgeübte Drehmoment zu bestimmen.
Die von dem Roboterarm ausgeführte Aufgabe bestimmt die Drehmoment- und Auslenkungsanforderungen des Roboterarms. Außerdem ist die Größe des Roboterarms durch die Arbeit, für die der Arm verwendet wird, und durch Größenbeschränkungen, die mit der Arbeitsumgebung einhergehen, bestimmt. Die Größe und die Kapazität der Torsionsfeder, die in dem Gelenk verwendet wird, sind daher ebenso von diesen Faktoren abhängig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Torsionsfeder für einen Roboterarm, die eine erhöhte Festigkeit und Auslenkung bei geringer Breite schaffen kann, erwünscht. Eine Torsionsfeder umfasst ein inneres Montagesegment. Ein äußeres Montagesegment ist um das innere Montagesegment konzentrisch angeordnet. Von dem inneren Montagesegment erstrecken sich mehrere Federbügel [engl.: splines] zu dem äußeren Montagesegment. Wenigstens ein Abschnitt jedes Federbügels erstreckt sich im Allgemeinen ringförmig um das innere Montagesegment.
Ein Roboterarm umfasst ein Robotergelenk mit wenigstens einer Antriebskomponente und einem Ausgangsglied, die am Robotergelenk angebracht sind. Die Torsionsfeder befindet sich zwischen dem Robotergelenk und dem Ausgangsglied des Roboterarms.
Ein Verfahren zum Betreiben des Roboterarms umfasst das Anbringen des inneren Montagesegments der Torsionsfeder an der wenigstens einen Antriebskomponente innerhalb des Robotergelenks und das Anbringen des äußeren Montagesegments der Torsionsfeder an dem Ausgangsglied des Roboterarms. Das Verfahren umfasst ferner das Bewegen der wenigstens einen Antriebskomponente innerhalb des Robotergelenks, um das innere Montagesegment der Torsionsfeder relativ zu dem äußeren Montagesegment der Torsionsfeder zu drehen. Die relative Drehung veranlasst die mehreren Federbügel, sich elastisch zu verformen. Die Entlastung der wenigstens einen Komponente innerhalb des Robotergelenks ermöglicht den mehreren Federbügeln, in die nicht verformte Position zurückzukehren, und dem inneren Montagesegment der Torsionsfeder, in die ursprüngliche Drehposition zurückzukehren.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen ohne Weiteres aus der folgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und bester Arten zum Ausführen der vorliegenden Erfindung hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Roboterarms, der ein Robotergelenk und eine ebene Torsionsfeder enthält;
2 ist eine perspektivische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer ebenen Torsionsfeder zur Verwendung mit dem Roboterarm von 1;
3 ist eine Rückansicht der ersten Ausführungsform der ebenen Torsionsfeder zur Verwendung mit dem Roboterarm der 1 und 2;
4 ist eine zweite Ausführungsform einer ebenen Torsionsfeder zur Verwendung mit dem Roboterarm von 1; und
5 ist eine dritte Ausführungsform einer ebenen Torsionsfeder zur Verwendung mit dem Roboterarm von 1.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen in allen der mehreren Ansichten auf gleiche oder ähnliche Komponenten beziehen, veranschaulicht 1 schematisch einen Roboterarm 10, der ein Robotergelenk 12 und ein Ausgangsglied 14 enthält. An einem ersten Abschnitt 18 des Robotergelenks 12 ist eine Torsionsfeder 16 angebracht. Das Ausgangsglied 14 kann an der Torsionsfeder 16 angebracht sein, um den Roboterarm 10 zu bilden.
Die Torsionsfeder 16 besitzt ein inneres Montagesegment 22 und ein äußeres Montagesegment 24. In der gezeigten Ausführungsform ist das innere Montagesegment 22 ein Lochkreis, der durch eine erste Mehrzahl von Öffnungen 26 gebildet ist, wie in 2 gezeigt ist. Die erste Mehrzahl von Öffnungen 26 (in 2 gezeigt) entspricht Antriebskomponenten 28 in dem ersten Abschnitt 18 des Robotergelenks 12. Durch die erste Mehrzahl von Öffnungen 26 verlaufen Bolzen 30, um die Torsionsfeder 16 an den Antriebskomponenten 28 in dem Robotergelenk 12 zu befestigen. Das äußere Montagesegment 24 ist ebenfalls ein Lochkreis, der durch eine zweite Mehrzahl von Öffnungen 32 gebildet ist. Die zweite Mehrzahl von Öffnungen 32 entspricht einem Gliedmontagesegment 34. Die Bolzen 30 verlaufen durch die zweite Mehrzahl von Öffnungen 32, um das Ausgangsglied 14 an der Torsionsfeder 16 zu befestigen.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Torsionsfeder 16. Die Torsionsfeder 16 besitzt eine im Allgemeinen ebene Scheibenform. Die Torsionsfeder 16 hat einen Federdurchmesser 36 und eine Federdicke 38. Der Federdurchmesser 36 ist durch die Größe des Roboterarms 10 (in 1 gezeigt), mit dem die Torsionsfeder 16 verwendet wird, bestimmt. Das heißt, dass der Federdurchmesser 36 derart ist, dass die Größe der ersten Mehrzahl von Öffnungen den Antriebskomponenten 28 (in 1 gezeigt) entspricht und dass die Größe der zweiten Mehrzahl von Öffnungen 32 dem Gliedmontagesegment 34 (in 1 gezeigt) entspricht. Die Federdicke 38 kann variiert werden, um Kapazitätsanforderungen der Torsionsfeder 16 zu erfüllen. Eine typische Federdicke 38 in dieser Ausführungsform kann im Bereich von einem Achtel- bis zu einem Viertelzoll liegen. Eine Zunahme der Federdicke 38 bewirkt eine proportionale Zunahme der Steifigkeit der Torsionsfeder 16. Die Torsionsfeder 16 ist vorzugsweise aus martensitaushärtendem Stahl gebildet, der ein Stahlverbundwerkstoff ist, der im Vergleich zu vielen anderen Stählen und Stahlverbundwerkstoffen eine hohe Fließfestigkeit besitzt. Andere Materialien können jedoch ebenfalls verwendet werden, um die Torsionsfeder 16 zu bilden, einschließlich Stahl, Stahlverbundwerkstoffen und Kunststoffen. Der Fachmann auf dem Gebiet wäre in der Lage, das geeignete Material für die Bildung der Torsionsfeder 16 für die besondere Anwendung, in der sie verwendet werden soll, festzulegen.
Zwischen dem inneren Montagesegment 22 und dem äußeren Montagesegment 24 erstrecken sich mehrere Federbügel 40. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Federbügel 40 vorhanden. Die Anzahl von Federbügeln 40 kann anhand der Leistungskapazität, die für die Torsionsfeder 16 erforderlich ist, variiert werden. Beispielsweise kann eine Zunahme der Anzahl von Federbügeln 40 die Federkonstante der Torsionsrate 16 erhöhen, jedoch die Drehnachgiebigkeit der Torsionsfeder 16 verringern. Der Fachmann auf dem Gebiet wäre in der Lage, die richtige Anzahl von Fe derbügeln 40 zu bestimmen, um die für eine besondere Anwendung erwünschte Leistungskapazität der Torsionsfeder 16 zu erzielen.
Die Federbügel 40 sind am inneren Montagesegment 22 an einem ersten Abschnitt 42 befestigt und am äußeren Montagesegment 24 an einem zweiten Abschnitt 44 befestigt. Für jeden Federbügel 40 ist der erste Abschnitt 42 an dem inneren Montagesegment 22 an einer anderen Umfangsposition als jener Position, an der der zweite Abschnitt 44 an dem äußeren Montagesegment 24 befestigt ist, befestigt. Der erste Abschnitt 42 erstreckt sich von dem inneren Montagesegment 22 radial auswärts zu einem Mittelabschnitt 46. Der zweite Abschnitt 44 erstreckt sich vom äußeren Montagesegment 24 radial einwärts zu dem Mittelabschnitt 46. Der Mittelabschnitt 46 erstreckt sich im Allgemeinen ringförmig um den Umfang des inneren Montagesegments 22 und innerhalb des Umfangs des äußeren Montagesegments 24. In 2 erstrecken sich die Federbügel 40 im Uhrzeigersinn von dem inneren Montagesegment 22 zu dem äußeren Montagesegment 24.
Die Federbügel 40 besitzen jeweils eine Federbügelbreite 48. Die Federbügelbreite 48 verändert sich längs des Mittelabschnitts 46. Die Federbügelbreite 48 nimmt bei Annäherung des Mittelabschnitts 46 an den ersten Abschnitt 42 und an den zweiten Abschnitt 44 zu und ist in der Mitte des Mittelabschnitts 46 geringer. Durch Erhöhen oder Erniedrigen der durchschnittlichen Federbügelbreite 48 kann die Federkonstante der Torsionsfeder 16 geändert werden. Der Fachmann auf dem Gebiet wäre in der Lage, die geeignete Federkonstante und die geeignete Federbügelbreite 48 für eine besondere Anwendung der Torsionsfeder 16 zu bestimmen.
3 zeigt eine Torsionsfeder 16 von einer gegenüberliegenden Seite 50. Das heißt, dass 2 eine erste Seite 52 veranschaulicht und 3 eine gegenüberliegende Seite 50 veranschaulicht. In 2 verlaufen die Federbügel 40 im Uhrzeigersinn vom inneren Montagesegment 22 zum äußeren Montagesegment 24. In 3 verlaufen die Federbügel 40 im Gegenuhrzeigersinn vom inneren Montagesegment 22 zum äußeren Montagesegment 24. Die Torsionsfeder 16 kann am Roboterarm 10 (in 1 gezeigt) in der Weise montiert sein, dass die erste Seite 52 oder die gegenüberliegende Seite 50 mit dem Gliedmontagesegment 34 in Kontakt ist.
Im Betrieb wird das innere Montagesegment 22 durch die Antriebskomponenten 28 des Robotergelenks 12 aktiv gedreht. Die Drehung des inneren Montagesegments 22 durch die Antriebskomponenten 28 veranlasst das äußere Montagesegment 24 und das nachfolgende Ausgangsglied 14 des Roboterarms 10 zu einer Drehung, falls auf das Ausgangsglied 14 keine äußeren Kräfte wirken. Falls jedoch äußere Kräfte auf das Ausgangsglied 14 wirken, verformen sich die Federbügel 40 elastisch, wodurch eine relative Bewegung zwischen dem inneren Montagesegment 22 und dem äußeren Montagesegment 24 der Torsionsfeder 16 hervorgerufen wird, wie durch Pfeile 62 in den 2 und 3 angegeben ist. Die Wegnahme des Nettodrehmoments zwischen der Antriebskomponente 28 und dem Ausgangsglied 14 ermöglicht den Federbügeln 40, in ihre nicht verformte Position zurückzukehren.
Die Federbügel 40 lassen eine relative Drehbewegung zwischen dem inneren Montagesegment 22 und dem äußeren Montagesegment 24 zu. Von dem inneren Montagesegment 22 stehen Ansätze 54 radial nach außen vor. Wenn das innere Montagesegment 22 relativ zu dem äußeren Montagesegment 24 gedreht wird, können die Ansätze 54 mit (nicht gezeigten) Verlängerungen am Ausgangsglied 14 in Kontakt gelangen, um für die Torsionsfeder 16 einen erzwungenen Anschlag zu schaffen. In der gezeigten Ausführungsform kann die Torsionsfeder 16 beispielsweise um 5 Grad ausgelenkt werden, wenn die maximale Drehmomentlast auf das innere Montagesegment 22 ausgeübt wird. Um eine weitere Auslenkung zu verhindern, würden die Ansätze 54 bei einer Auslenkung von 5 Grad mit den Verlängerungen am Ausgangsglied 14 des Roboterarms 10 in Kontakt gelangen.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Torsionsfeder 116. Die Torsionsfeder 116 arbeitet auf ähnliche Weise wie oben beschrieben. Die Torsionsfeder 116 besitzt ein inneres Montagesegment 122 und ein äußeres Montagesegment 124. In der gezeigten Ausführungsform ist das innere Montagesegment 122 ein Lochkreis, der durch eine erste Mehrzahl von Öffnungen 126 gebildet ist. Das äußere Montagesegment 124 ist ebenfalls ein Lochkreis, der durch eine zweite Mehrzahl von Öffnungen 132 gebildet ist.
Die Torsionsfeder 116 besitzt eine Form einer im Allgemeinen ebenen Scheibe. Die Torsionsfeder 116 definiert einen Federdurchmesser 136 und eine Federdicke. Der Federdurchmesser 136 ist durch die Größe des Lochkreises, der durch die zweite Mehrzahl von Öffnungen 132 gebildet ist, bestimmt. Die Federdicke kann variiert werden, um die Kapazitätsanforderungen der Torsionsfeder 116 zu erfüllen. Eine Zunahme der Federdicke bewirkt eine proportionale Zunahme der Steifigkeit der Torsionsfeder 116.
Die Federbügel 140 sind am inneren Montagesegment 122 an einem ersten Abschnitt 142 befestigt und am äußeren Montageabschnitt 124 an einem zweiten Abschnitt 144 befestigt. Für jeden Federbügel 140 ist der erste Abschnitt 142 am inneren Montagesegment 122 an einer anderen Umfangsposition als jener, an der der zweite Abschnitt 144 am äußeren Montagesegment 124 befestigt ist, befestigt. Der erste Abschnitt 142 erstreckt sich vom inneren Montagesegment 122 radial auswärts zu einem Mittelabschnitt 146. Der zweite Abschnitt 144 erstreckt sich vom äußeren Montagesegment 124 radial einwärts zu dem Mittelabschnitt 146. Der Mittelabschnitt 146 verläuft im Allgemeinen ringförmig um den Umfang des inneren Montagesegments 122 und innerhalb des Umfangs des äußeren Montagesegments 124. Die Federbügel 140 an der Torsionsfeder 116 verlaufen im Uhrzeigersinn vom inneren Montagesegment 122 zum äußeren Montagesegment 124.
Die Federbügel 140 besitzen jeweils eine Federbügelbreite 148. Die Federbügelbreite 148 verändert sich längs des Mittelabschnitts 146. Die Federbügelbreite 148 nimmt bei Annäherung des Mittelabschnitts 146 an den ersten Abschnitt 142 und an den zweiten Abschnitt 144 zu, während sie in der Mitte des Mittelabschnitts 146 geringer ist. Die Federbügel 140 besitzen im Vergleich zu den Federbügeln 40 von 2 eine verringerte durchschnittliche Federbügelbreite 148. Wie oben diskutiert worden ist, kann durch Erhöhen oder Verringern der durchschnittlichen Federbügelbreite 148 die Federkonstante der Torsionsfeder 116 geändert werden. Der Fachmann auf dem Gebiet wäre in der Lage, die geeignete Federkonstante und die geeignete Federbügelbreite 148 für eine besondere Anwendung der Torsionsfeder 116 zu bestimmen.
Im Betrieb wird das innere Montagesegment 122 durch die Antriebskomponenten 28 des Robotergelenks 12 aktiv gedreht, um es relativ zum äußeren Montagesegment 124 zu bewegen, wie durch den Pfeil 162 angegeben ist. Die Federbügel 140 lassen die relative Drehbewegung zu. Von dem inneren Montagesegment 122 stehen Ansätze 154 radial auswärts vor. Wenn das innere Montagesegment 122 relativ zu dem äußeren Montagesegment 124 gedreht wird, können die Ansätze 154 mit (nicht gezeigten) Verlängerungen am Ausgangsglied 14 in Kontakt gelangen, um für die Torsionsfeder 16 einen erzwungenen Anschlag zu schaffen.
5 ist eine weitere Ausführungsform einer Torsionsfeder 216. Die Torsionsfeder 216 arbeitet auf ähnliche Weise wie oben beschrieben. Die Torsionsfeder 216 besitzt ein inneres Montagesegment 222 und ein äußeres Montagesegment 224. In der gezeigten Ausführungsform ist das innere Montagesegment 222 ein Lochkreis, der durch eine erste Mehrzahl von Öffnungen 226 gebildet ist. Das äußere Montagesegment 224 ist ebenfalls ein Lochkreis, der durch eine zweite Mehrzahl von Öffnungen 232 gebildet ist.
Die Torsionsfeder 216 besitzt eine im Allgemeinen ebene Scheibenform. Die Torsionsfeder 216 definiert einen Federdurchmesser 236 und eine Federdicke. Der Federdurchmesser 236 ist anhand der Größe des Lochkreises, der durch die zweite Mehrzahl von Öffnungen 226 gebildet ist, bestimmt. Die Federdicke kann variiert werden, um die Kapazitätsanforderungen der Torsionsfeder 216 zu erfüllen. Eine Zunahme der Federdicke bewirkt eine proportionale Zunahme der Steifigkeit der Torsionsfeder 216.
Die Federbügel 240 sind am inneren Montagesegment 222 an einem ersten Abschnitt 242 befestigt und am äußeren Montagesegment 224 an einem zweiten Abschnitt 244 befestigt. Für jeden Federbügel 240 ist der erste Abschnitt 242 am inneren Montagesegment 222 an einer anderen Umfangsposition als jener, an der der zweite Abschnitt 244 am äußeren Montagesegment 224 befestigt ist, befestigt. Der erste Abschnitt 242 erstreckt sich von dem inneren Montagesegment 222 radial auswärts zu einem Mittelabschnitt. Der zweite Abschnitt 244 erstreckt sich von dem äußeren Montagesegment 224 radial einwärts zu dem Mittelabschnitt 246. Der Mittelabschnitt 246 erstreckt sich im Allgemeinen ringförmig um den Umfang des inneren Montagesegments 222 und innerhalb des Umfangs des äußeren Montagesegments 224. Die Federbügel 240 an der Torsionsfeder 216 verlaufen im Uhrzeigersinn vom inneren Montagesegment 222 zum äußeren Montagesegment 224.
Die Federbügel 240 besitzen jeweils eine Federbügelbreite 248. Die Federbügelbreite 248 verändert sich längs des Mittelabschnitts 246. Die Federbügelbreite 248 nimmt bei Annäherung des Mittelabschnitts 246 an den ersten Abschnitt 242 und an den zweiten Abschnitt 244 zu, während sie in der Mitte des Mittelabschnitts 246 geringer ist. Wie oben diskutiert, kann durch Erhöhen oder Verringern der durchschnittlichen Federbügelbreite 248 die Federkonstante der Torsionsfeder 216 geändert werden. Der Fachmann auf dem Gebiet wäre in der Lage, die geeignete Federkonstante und die geeignete Federbügelbreite 248 für eine besondere Anwendung der Torsionsfeder 216 zu bestimmen.
Im Betrieb wird das innere Montagesegment 222 relativ zu dem äußeren Montagesegment 224 gedreht, wie durch den Pfeil 262 angegeben ist. Die Federbügel 240 lassen die relative Drehbewegung zu.
Von den Federbügeln 240 stehen Ansätze 254 radial auswärts vor. Kerben 260, die im äußeren Montagesegment 224 vorhanden sind, schaffen einen Anschlag, um eine unerwünschte Auslenkung der Torsionsfeder 216 zu verhindern. Wenn das innere Montagesegment 222 relativ zu dem äußeren Montagesegment 224 gedreht wird, können die Ansätze 254 mit den Kerben 260 in Kontakt gelangen, um für die Torsionsfeder 216 einen erzwungenen Anschlag zu schaffen. Das innere Montagesegment 222 kann im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn relativ zu dem äußeren Montagesegment 224 gedreht werden und die Kerben 260 schaffen für die Ansätze 254 in beiden Drehrichtungen einen erzwungenen Anschlag. Dieses Merkmal schafft einen erzwungenen Anschlag für die Torsionsfeder, ohne Abwandlungen oder Hinzufügungen an anderen Komponenten des Roboterarms 10 zu erfordern.
Obwohl die besten Arten für die Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, wird der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Torsionsfeder, die umfasst: ein inneres Montagesegment; ein äußeres Montagesegment, das konzentrisch um das innere Montagesegment angeordnet ist; und mehrere Federbügel, die sich von dem inneren Montagesegment zu dem äußeren Montagesegment erstrecken, wobei sich wenigstens ein Abschnitt jedes Federbügels teilweise ringförmig um das innere Montagesegment erstreckt.
Torsionsfeder nach Anspruch 1, wobei jeder der Federbügel ferner umfasst: einen ersten Abschnitt, der sich radial einwärts zu dem inneren Montagesegment erstreckt; einen zweiten Abschnitt, der sich radial auswärts zu dem äußeren Montagesegment erstreckt; und einen Mittelabschnitt, der sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, wobei sich der Mittelabschnitt in einer teilweise ringförmigen Richtung um das innere Montagesegment erstreckt.
Torsionsfeder nach Anspruch 1, die ferner mehrere Ansätze umfasst, die von den Federbügeln radial auswärts vorstehen, wobei die mehreren Ansätze nach einem vorgegebenen Betrag einer relativen Bewegung zwischen dem inneren Montagesegment und dem äußeren Montagesegment mit dem äußeren Montagesegment in Kontakt gelangen.
Torsionsfeder nach Anspruch 1, die ferner mehrere Kerben umfasst, die durch das äußere Montagesegment gebildet sind, wobei die mehreren Ansätze nach einem vorgegebenen Betrag einer relativen Bewegung zwischen dem inneren Montagesegment und dem äußeren Montagesegment jeweils mit einer Entsprechenden der mehreren Kerben in Kontakt gelangen, wobei vorzugsweise die relative Bewegung zwischen dem inneren Montagesegment und dem äußeren Montagesegment in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erfolgt.
Torsionsfeder nach Anspruch 1, wobei eine Federbügelbreite und/oder eine Federbreite und/oder eine Federdicke und/oder eine Anzahl von Federbügeln eine Federkonstante der Torsionsfeder und die maximale Belastbarkeit für die Torsionsfeder bestimmen.
Roboterarm, der umfasst: ein Robotergelenk mit wenigstens einer Antriebskomponente; ein Ausgangsglied, das am Robotergelenk angebracht ist; eine Torsionsfeder, die sich zwischen der wenigstens einen Antriebskomponente und dem Ausgangsglied befindet, wobei die Torsionsfeder umfasst: ein inneres Montagesegment, das mit der wenigstens einen Antriebskomponente verbunden ist; ein äußeres Montagesegment, das konzentrisch um das innere Montagesegment angeordnet ist, wobei das äußere Montagesegment mit dem Ausgangsglied verbunden ist; und mehrere Federbügel, die sich von dem inneren Montagesegment zu dem äußeren Montagesegment erstrecken, wo bei sich wenigstens ein Abschnitt jedes Federbügels teilweise ringförmig um das innere Montagesegment erstreckt.
Roboterarm nach Anspruch 6, wobei jeder der Federbügel ferner umfasst: einen ersten Abschnitt, der sich radial einwärts zu dem inneren Montagesegment erstreckt; einen zweiten Abschnitt, der sich radial auswärts zu dem äußeren Montagesegment erstreckt; und einen Mittelabschnitt, der sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, wobei sich der Mittelabschnitt in einer teilweise ringförmigen Richtung um das innere Montagesegment erstreckt, und/oder wobei eine Federbügelbreite und/oder eine Federbreite und/oder eine Federdicke und/oder eine Anzahl von Federbügeln eine Federkonstante für die Torsionsfeder und eine maximale Belastbarkeit für die Torsionsfeder bestimmen.
Roboterarm nach Anspruch 6, der ferner mehrere Ansätze umfasst, die von den Federbügeln radial auswärts vorstehen, wobei die mehreren Ansätze nach einem vorgegebenen Betrag einer relativen Bewegung zwischen dem inneren Montagesegment und dem äußeren Montagesegment mit dem äußeren Montagesegment in Kontakt gelangen, und/oder ferner mehrere Kerben umfasst, die durch das äußere Montagesegment gebildet sind, wobei die mehreren Ansätze nach einem vorgegebenen Betrag einer relativen Bewegung zwischen dem inne ren Montagesegment und dem äußeren Montagesegment jeweils mit einer Entsprechenden der mehreren Kerben in Kontakt gelangen, wobei vorzugsweise die relative Bewegung zwischen dem inneren Montagesegment und dem äußeren Montagsegment in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Roboterarms, das umfasst: Anbringen eines inneren Montagesegments einer Torsionsfeder an wenigstens einer Antriebskomponente innerhalb eines Robotergelenks; Anbringen eines äußeren Montagesegments der Torsionsfeder an einem Ausgangsglied des Robotergelenks; Bewegen der wenigstens einen Antriebskomponente innerhalb des Robotergelenks, um das innere Montagesegment der Torsionsfeder relativ zu dem äußeren Montagesegment der Torsionsfeder aus einer Anfangsposition in eine gedrehte Position zu drehen, wobei die relative Drehung bewirkt, dass sich mehrere Federbügel elastisch verformen; und Entlasten der wenigstens einen Antriebskomponente innerhalb des Robotergelenks, um den mehreren Federbügeln zu ermöglichen, in eine nicht verformte Position zurückzukehren, und dem inneren Montagesegment der Torsionsfeder zu ermöglichen, in die Anfangsposition zurückzukehren.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Bewegung der wenigstens einen Antriebskomponente ferner das Herstellen eines Kontakts zwischen wenigstens einem Ansatz an der Torsionsfeder und wenigstens einem Anschlag an der Torsionsfeder umfasst, um eine weitere Drehung des inneren Montagesegments relativ zu dem äußeren Montagesegment zu verhindern.