DE102018113350A1 - Drive device with a transmission device for a robot - Google Patents
Drive device with a transmission device for a robot Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018113350A1 DE102018113350A1 DE102018113350.2A DE102018113350A DE102018113350A1 DE 102018113350 A1 DE102018113350 A1 DE 102018113350A1 DE 102018113350 A DE102018113350 A DE 102018113350A DE 102018113350 A1 DE102018113350 A1 DE 102018113350A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gear
- planetary
- drive device
- gears
- transmission device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
- F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
- F16H1/2863—Arrangements for adjusting or for taking-up backlash
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/17—Toothed wheels
- F16H55/18—Special devices for taking up backlash
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/12—Arrangements for adjusting or for taking-up backlash not provided for elsewhere
- F16H2057/126—Self-adjusting during operation, e.g. by a spring
- F16H2057/127—Self-adjusting during operation, e.g. by a spring using springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Roboter, umfassend eine elektrische Maschine (1), die über eine Antriebswelle (2) mit einer Getriebevorrichtung (3) wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung (3) eine erste und zweite Planetenstufe (4, 5) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (4) einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (6) aufweist, wobei die Planetenräder (6) des ersten Planetensatzes aus zwei axial benachbarten Zahnradhälften (6a, 6b) und einer axial zwischen den beiden Zahnradhälften (6a, 6b) angeordneten kreisringsegmentförmigen Torsionsfeder (11) ausgebildet sind, wobei ferner die Planetenräder (6) des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger (8a) angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad (9a) sowie mit einem ersten Hohlrad (10a) im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe (5) einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern (7) aufweist, wobei die Planetenräder (7) des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger (8b) angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad (9b) sowie mit einem zweiten Hohlrad (10b) im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle (2) drehfest mit dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (9a, 9b) verbunden ist, und wobei das erste Hohlrad (10a) drehfest mit dem zweiten Planetenträger (8b) verbunden ist.The invention relates to a drive device for a robot, comprising an electric machine (1) which is operatively connected via a drive shaft (2) to a transmission device (3), wherein the transmission device (3) has a first and second planetary stage (4, 5) wherein the first planetary stage (4) comprises a first planetary gear set with a plurality of planetary gears (6), the planet gears (6) of the first planetary gear set consisting of two axially adjacent gear halves (6a, 6b) and one axially between the two gear halves (6a, 6b) arranged annular ring-shaped torsion spring (11) are formed, further wherein the planetary gears (6) of the first planetary set are rotatably mounted on a first planet carrier (8a) and with a first sun gear (9a) and with a first ring gear (10a) meshing, wherein the second planetary stage (5) has a second planetary gearset with a plurality of planetary gears (7), wherein the planetary gears (7) of the second tarpaulin are rotatably mounted on a second planet carrier (8b) and are in meshing engagement with a second sun gear (9b) and with a second ring gear (10b), wherein the drive shaft (2) rotatably with the first and the second sun gear (9a, 9b) is connected, and wherein the first ring gear (10a) rotatably connected to the second planet carrier (8b) is connected.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für einen Roboter. Ferner betrifft die Erfindung einen Roboter, insbesondere einen Roboterarm mit einer solchen Antriebsvorrichtung.The invention relates to a drive device with a transmission device for a robot. Furthermore, the invention relates to a robot, in particular a robot arm with such a drive device.
Antriebsvorrichtungen für Roboter benötigen Präzisionsgetriebe, die im Wesentlichen spielfrei ausgebildet sind. Mit anderen Worten muss ein Zahneingriff zwischen zwei Zahnrädern derart ausgeführt sein, dass kein Spiel zwischen den Zahnflanken der Zahnräder vorliegt.Drive devices for robots require precision gears, which are formed substantially free of play. In other words, a tooth engagement between two gears must be designed such that there is no play between the tooth flanks of the gears.
Wenn sich Zahnräder eines Getriebes im Leerlauf befinden oder von einer Drehrichtung in eine andere Drehrichtung wechseln, kann es unter anderem zu störenden Geräuschen aufgrund eines Spiels zwischen aufeinanderstoßender Zahnflanken der Zahnräder kommen. Spiel zwischen den Zahnflanken von Zahnrädern ist in Präzisionsgetrieben, die beispielsweise für Robotik Anwendungen vorgesehen sind, unerwünscht.If gears of a transmission are idle or change from one direction of rotation to another, it may result, inter alia, disturbing noises due to a game between abutting tooth flanks of the gears. Backlash between tooth flanks of gears is undesirable in precision gears, which are for example intended for robotics applications.
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung mit einer Getriebevorrichtung für einen Roboter zu schaffen, wobei die Antriebsvorrichtung nicht nur im Wesentlichen spielfrei und kompakt gebaut sein soll, sondern auch ein hohes Übersetzungsverhältnis aufweisen soll. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object of the present invention is to provide a drive device with a transmission device for a robot, wherein the drive device should not only be built substantially free of play and compact, but also should have a high transmission ratio. The object is solved by the subject matter of
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für einen Roboter umfasst eine elektrische Maschine, die über eine Antriebswelle mit einer Getriebevorrichtung wirkverbunden ist, wobei die Getriebevorrichtung eine erste und zweite Planetenstufe aufweist, wobei die erste Planetenstufe einen erste Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des ersten Planetensatzes aus zwei axial benachbarten Zahnradhälften und einer axial zwischen den beiden Zahnradhälften angeordneten kreisringsegmentförmigen Torsionsfeder ausgebildet sind, wobei ferner die Planetenräder des ersten Planetensatzes drehbar an einem ersten Planetenträger angeordnet sind und mit einem ersten Sonnenrad sowie mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die zweite Planetenstufe einen zweiten Planetensatz mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei die Planetenräder des zweiten Planetensatzes drehbar an einem zweiten Planetenträger angeordnet sind und mit einem zweiten Sonnenrad sowie mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff stehen, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem ersten und dem zweiten Sonnenrad verbunden ist, und wobei das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden ist. Mithin ist die Getriebevorrichtung als Präzisionsgetriebe ausgebildet und aufgrund der kompakten Anordnung von lediglich zwei Planetensätzen zur Verwendung in einem Roboter, insbesondere einem Roboterarm vorgesehen.The inventive drive device for a robot comprises an electric machine, which is operatively connected via a drive shaft with a transmission device, wherein the transmission device comprises a first and second planetary stage, wherein the first planetary stage comprises a first planetary gear set with a plurality of planetary gears, wherein the planetary gears of the first planetary gear set two axially adjacent gear halves and an axially disposed between the two gear halves annular segment-shaped torsion spring are formed, further wherein the planetary gears of the first planetary set are rotatably mounted on a first planet carrier and are in meshing engagement with a first sun gear and a first ring gear, wherein the second planetary stage a having second planetary gear set with a plurality of planetary gears, wherein the planetary gears of the second planetary gear set are rotatably arranged on a second planet carrier and with a second sun gear and are in meshing engagement with a second ring gear, wherein the drive shaft is rotatably connected to the first and the second sun gear, and wherein the first ring gear is rotatably connected to the second planet carrier. Thus, the transmission device is designed as a precision gear and provided due to the compact arrangement of only two planetary gear sets for use in a robot, in particular a robot arm.
Unter dem Begriff „wirkverbunden“ ist zu verstehen, dass zwei Getriebeelemente direkt miteinander verbunden sein können, oder dass sich zwischen zwei Getriebeelemente noch weitere Getriebeelemente befinden, beispielsweise ein oder mehrere Wellen oder Zahnräder. Zwei miteinander im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem Zahnrad sind beispielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Planetenrad eines Planetensatzes zu verstehen. The term "operatively connected" is to be understood that two transmission elements may be directly connected to each other, or that there are other transmission elements between two transmission elements, for example, one or more shafts or gears. Two meshing gears are provided for transmitting torque and rotational speed from one gear to the other gear. Under a gear, for example, a sun gear, a ring gear and a planetary gear of a planetary gear set to understand.
Vorzugsweise ist der erste Planetenträger an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung stationär festgelegt. Mithin ist der Planetenträger drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Bevorzugt ist das zweite Hohlrad mit einer Abtriebswelle der Getriebevorrichtung wirkverbunden. Insbesondere ist die Antriebswelle auf einer gemeinsamen Achse mit der Abtriebswelle angeordnet. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle sind axial benachbart zueinander angeordnet.Preferably, the first planet carrier is fixed to a housing of the transmission device stationary. Consequently, the planet carrier is rotatably connected to the housing. Preferably, the second ring gear is operatively connected to an output shaft of the transmission device. In particular, the drive shaft is arranged on a common axis with the output shaft. The drive shaft and the output shaft are arranged axially adjacent to each other.
Bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Mithin ist die Antriebswelle als Rotorwelle ausgebildet.Preferably, the electric machine has a stator and a rotor, wherein the rotor is non-rotatably connected to the drive shaft. Thus, the drive shaft is designed as a rotor shaft.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine erste Getriebeübersetzung in der ersten Planetenstufe ungleich einer zweiten Getriebeübersetzung in der zweiten Planetenstufe ist. Beispielsweise ist die erste Getriebeübersetzung derart gewählt, dass eine Drehzahl der Antriebswelle von 1000 Umdrehungen pro Minute zu einer Drehzahl des ersten Hohlrades von 360 Umdrehungen pro Minute führt. Ergänzend zu dieser ersten Getriebeübersetzung ist die zweite Getriebeübersetzung beispielsweise derart gewählt, dass die Drehzahl der Antriebswelle von 1000 Umdrehungen pro Minute und die Drehzahl des ersten Hohlrades von 360 Umdrehungen pro Minute zu einer Drehzahl der Abtriebswelle von 40 Umdrehungen pro Minute führt. Insbesondere beträgt die erste Getriebeübersetzung 0,36, wobei die zweite Getriebeübersetzung 0,5 beträgt.The invention includes the technical teaching that a first gear ratio in the first planetary stage is not equal to a second gear ratio in the second planetary stage. For example, the first gear ratio is chosen such that a rotational speed of the drive shaft of 1000 revolutions per minute leads to a rotational speed of the first ring gear of 360 revolutions per minute. In addition to this first gear ratio, the second gear ratio, for example, selected such that the speed of the drive shaft of 1000 revolutions per minute and the speed of the first ring gear of 360 revolutions per minute leads to a speed of the output shaft of 40 revolutions per minute. In particular, the first gear ratio is 0.36, wherein the second gear ratio is 0.5.
Vorzugsweise weist die jeweilige Torsionsfeder zwischen deren umfangsseitig sich gegenüberliegenden Federenden einen Spalt auf, in den zwei jeweils einem der beiden Zahnradhälften zugeordnete Nocken eingreifen, von denen der eine Nocken einem der beiden Federenden und der andere Nocken dem anderen Federende zugeordnet ist. Wenn die beiden Zahnradhälften gegeneinander verdreht werden, drücken beide Nocken die Federenden unter einer Vergrößerung des Spaltes elastisch auseinander. Mithin werden die beiden Zahnradhälften bei einem Zahneingriff mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad, in Umfangsrichtung verspannt, um ein Getriebespiel zu vermeiden.Preferably, the respective torsion spring has a gap between its circumferentially opposite spring ends, into which two cams each associated with one of the two gear halves engage, of which one cam is assigned to one of the two spring ends and the other cam is assigned to the other spring end. When the two gear halves are rotated against each other, press both cams, the spring ends under an enlargement of the gap elastically apart. Thus, the two gear halves are braced in a tooth engagement with the ring gear and the sun gear in the circumferential direction to avoid a backlash.
Bevorzugt sind die beiden Zahnradhälften des jeweiligen Planetenrades im Wesentlichen identisch ausgebildet, wobei der jeweilige Nocken einstückig mit der jeweiligen Zahnradhälfte verbunden ist. Ferner bevorzugt weist die Torsionsfeder ein im Wesentlichen rechteckförmiges Querschnittsprofil auf, das kreisbogenförmig um eine Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades herum angeordnet ist. Mithin ist die Torsionsfeder C-förmig ausgebildet.Preferably, the two gear halves of the respective planet gear are formed substantially identical, wherein the respective cam is integrally connected to the respective gear half. Further, preferably, the torsion spring has a substantially rectangular cross-sectional profile, which is arranged in a circular arc around an axis of rotation of the respective planetary gear. Thus, the torsion spring is C-shaped.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen
-
1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, und -
2 eine schematische Querschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Planetenrades des ersten Planetensatzes.
-
1 a simplified schematic representation to illustrate the structure of a drive device according to the invention, and -
2 a schematic cross-sectional view illustrating the structure of a planetary gear of the first planetary gear set.
Gemäß
Die Getriebevorrichtung
Die zweite Planetenstufe
Die Antriebswelle
Nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- elektrische Maschineelectric machine
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Getriebevorrichtungtransmission device
- 44
- erste Planetenstufefirst planetary stage
- 55
- zweite Planetenstufesecond planetary stage
- 66
- Planetenradplanet
- 6a, 6b6a, 6b
- Zahnradhälftegear half
- 77
- Planetenradplanet
- 8a, 8b8a, 8b
- Planetenträgerplanet carrier
- 9a, 9b9a, 9b
- Sonnenradsun
- 10a, 10b10a, 10b
- Hohlradring gear
- 1111
- Torsionsfedertorsion spring
- 1212
- Gehäusecasing
- 1313
- Statorstator
- 1414
- Rotorrotor
- 1515
- Achseaxis
- 1616
- Abtriebswelleoutput shaft
- 17a, 17b17a, 17b
- Nockencam
- 1818
- Lagerbolzenbearing bolt
- 19a, 19b19a, 19b
- Gleitlagerbuchseplain bearing bush
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015206063 A1 [0004, 0018]DE 102015206063 A1 [0004, 0018]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018113350.2A DE102018113350A1 (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Drive device with a transmission device for a robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018113350.2A DE102018113350A1 (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Drive device with a transmission device for a robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018113350A1 true DE102018113350A1 (en) | 2019-12-05 |
Family
ID=68576154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018113350.2A Ceased DE102018113350A1 (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Drive device with a transmission device for a robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018113350A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015206063A1 (en) | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Gear for a gear transmission |
-
2018
- 2018-06-05 DE DE102018113350.2A patent/DE102018113350A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015206063A1 (en) | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Gear for a gear transmission |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MULZER, Florian: Systematik hoch übersetzender koaxialer Getriebe. München : TU München, 2009. S. 143. - ISBN (keine ISBN) * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016216802B3 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102017107803B3 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102017104019B3 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102018101270A1 (en) | Drive device with an electric machine | |
DE102018117206A1 (en) | Electric final drive device with torque vectoring unit | |
DE102016223110B3 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102014213146A1 (en) | Drive arrangement with a continuously variable transmission and a rolling differential with two gears | |
DE102017111042B4 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102017111036B4 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102016216804A1 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102017115358A1 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102018101410B3 (en) | Drive device with an electric machine and a Hohlradtopf | |
DE102015217198A1 (en) | Electric drive unit for a motor vehicle | |
DE102017111040B4 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102010001748A1 (en) | Planetary gear and use of the same | |
DE102018131505A1 (en) | Drive device for a motor vehicle | |
DE102018111798A1 (en) | Drive device with an electric machine | |
DE102018113350A1 (en) | Drive device with a transmission device for a robot | |
DE102017114483A1 (en) | Planetary gear for a motor vehicle | |
DE102018126590A1 (en) | Planetary gear for a robot | |
DE102018132224A1 (en) | Planetary gear for a robot | |
DE102014215700A1 (en) | Electromechanical actuator for a roll stabilizer | |
DE102019204234A1 (en) | Transmission device for a motor vehicle | |
DE102018131625A1 (en) | Planetary gear for a robot gear arrangement | |
WO2019042490A1 (en) | Drive device for a motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |