DE102018122538A1

DE102018122538A1 - Gear device for a machine with adjustable mechanical play

Info

Publication number: DE102018122538A1
Application number: DE102018122538.5A
Authority: DE
Inventors: Nikolai Steffen Enßlen; Tobias Eugen Ruff
Original assignee: Synapticon GmbH
Current assignee: Synapticon GmbH
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung (1) für eine Maschine, insbesondere für ein robotisches Gerät, mit einem Träger-Rotationselement (2); zumindest zwei Übertragungs-Rotationselementen (3a-3e), welche mit einem zugeordneten Gesamtspiel in das Träger-Rotationselement (2) eingreifen und zum Übertragen einer jeweiligen Kraft auf das Träger-Rotationselement (2) oder von dem Träger-Rotationselement (2) ausgebildet sind; sowie mit zumindest zwei Übertragungs-Antriebsmotoren (4a-4e), welche jeweils zum Antreiben jeweils eines der Übertragungs-Rotationselemente (3a-3e) ausgebildet sind; und mit einer Kontrolleinrichtung (5), welche ausgebildet ist, eine Rotationsposition des ersten oder zweiten Übertragungs-Rotationselements (3a-3e) relativ zu dem Träger-Rotationselement (2) oder dem anderen Übertragungs-Rotationselement (3a-3e) mittels dem jeweiligen zugeordneten Übertragungs-Antriebsmotor (4a-4e) einzeln einzustellen, um das Gesamtspiel auf einen von mehreren vorgegebbaren Werten einzustellen und so eine flexibel einsetzbare Getriebeeinrichtung (1) bereitzustellen, welche mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.The invention relates to a gear device (1) for a machine, in particular for a robotic device, with a carrier rotation element (2); at least two transmission rotation elements (3a-3e) which engage with an associated total play in the carrier rotation element (2) and are designed to transmit a respective force to the carrier rotation element (2) or from the carrier rotation element (2) ; and with at least two transmission drive motors (4a-4e), which are each designed to drive one of the transmission rotation elements (3a-3e); and with a control device (5) which is designed, a rotational position of the first or second transmission rotation element (3a-3e) relative to the carrier rotation element (2) or the other transmission rotation element (3a-3e) by means of the respective assigned one Adjust the transmission drive motor (4a-4e) individually in order to adjust the overall play to one of several predeterminable values and thus to provide a flexibly usable transmission device (1) which can be manufactured with little manufacturing effort.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für eine Maschine, insbesondere ein robotisches Gerät, bevorzugt für einen Roboterarm eines robotischen Gerätes, mit einem Träger-Rotationselement und zumindest zwei Übertragungs-Rotationselementen, welche mit einem zugeordneten Spiel in das Träger-Rotationselement eingreifen und zum Übertragen einer jeweiligen Kraft von dem jeweiligen Übertragungs-Rotationselement auf das Träger-Rotationselement oder von dem Träger-Rotationselement auf das jeweilige Übertragungs-Rotationselement ausgebildet sind.The invention relates to a gear device for a machine, in particular a robotic device, preferably for a robotic arm of a robotic device, with a carrier rotation element and at least two transmission rotation elements which engage with an associated play in the carrier rotation element and for transmitting a respective one Force are formed from the respective transmission rotation element on the carrier rotation element or from the carrier rotation element on the respective transmission rotation element.

Im Bereich der Automatisierung der robotischen Geräte und allgemein der Maschinen werden Getriebeeinrichtungen, insbesondere Untersetzungs- und/oder Übersetzungsgetriebeeinrichtungen eingesetzt. Die Getriebeeinrichtungen können dabei auch als eine integrierte Baueinheit („integrated drive“) mit Getriebeeinrichtung, einem oder mehreren elektrischen Antriebsmotoren, einer Positionssensoreinrichtung und einer Kontroll- oder Steuereinheit eingesetzt werden. Dabei ist das mechanische Spiel, welches sich in einer über eine solche Getriebeeinrichtung angetriebenen Bewegungsachse ergibt eine kritische Größe. Typischerweise sollte das Spiel in der oder den Bewegungsachsen sehr gering sein, entweder durchgängig oder zumindest über bestimmte Bereiche der Bewegung hinweg. Ein geringes mechanisches Spiel bringt den Vorteil mit sich, das die Bewegungsachse genau angesteuert werden kann.In the field of automation of robotic devices and in general of machines, gear devices, in particular reduction and / or step-up gear devices, are used. The gear devices can also be used as an integrated unit with a gear device, one or more electric drive motors, a position sensor device and a control or control unit. The mechanical play that results in a movement axis driven by such a transmission device is a critical variable. Typically, the play in the movement axis or axes should be very small, either continuously or at least over certain areas of the movement. A slight mechanical play brings with it the advantage that the movement axis can be controlled precisely.

Die Getriebeeinrichtungen, welche tatsächlich in den genannten Anwendungen zum Einsatz kommen, führen naturgemäß ein mehr oder weniger ausgeprägtes Spiel in die angetriebene Bewegungsachse ein. Dies ist in sehr vielen Anwendungen ein störender und unerwünschter Effekt, insbesondere im Bereich der Präzisionsrobotik. Über-/Untersetzungsgetriebe, welche mechanisch so konzipiert sind, dass das entsprechende Spiel minimiert ist, sind sehr teuer und aufwendig in der Produktion und/oder haben durch eine erhöhte Reibung eine geringe Effizienz, was wiederum ein störender und unerwünschter Effekt ist; Energieverbrauch sowie Hitzeerzeugung wird erhöht, und ein übertragenes Drehmoment verringert.The gear devices that are actually used in the applications mentioned naturally introduce a more or less pronounced play in the driven movement axis. This is a disturbing and undesirable effect in very many applications, particularly in the field of precision robotics. Reduction / reduction gears, which are mechanically designed so that the corresponding play is minimized, are very expensive and complex to produce and / or have a low efficiency due to increased friction, which in turn is a disturbing and undesirable effect; Energy consumption and heat generation are increased and transmitted torque is reduced.

Die US 2017/0175862 A1 zeigt allgemein einen Aufbau einer Untersetzungs- und/oder Übersetzungsgetriebeeinrichtung. Die WO 2016/084177 A1 zeigt einen Roboterarm, in welchem das Spiel einer Getriebeeinrichtung dadurch minimiert wird, dass konische Zahnräder über eine Federkraft parallel zur Rotationsachse aneinander gedrückt werden. In der CN 207093671 U wird ebenfalls eine Federkraft genutzt, um ein Spiel zu reduzieren, dort jedoch um ein Schneckenrad an eine Schnecke zu drücken.The US 2017/0175862 A1 generally shows a structure of a reduction and / or transmission gear device. The WO 2016/084177 A1 shows a robot arm in which the play of a gear device is minimized in that conical gears are pressed against one another via a spring force parallel to the axis of rotation. In the CN 207093671 U a spring force is also used to reduce play, but there to press a worm wheel against a worm.

Ein robotisches System mit einem gänzlich anderen Ansatz ist in der US 2011/0167946 A1 gezeigt, in welchem ein (mechanisches) Spiel über das gleichzeitige Verwenden von zwei Riemen bzw. Zahnrädern minimiert ist. Auch in der CN 107747624 A greifen gleichzeitig zwei auf einer gemeinsamen Achse sitzenden Antriebszahnräder gleichzeitig in ein großes angetriebenes Zahnrad ein. Dabei wird das Spiel minimiert, indem jeweils bei einem Antrieb in die eine Richtung nur das eine Antriebszahnrad mit der gemeinsamen Antriebsachse gekoppelt wird, bei einem Antrieb in die andere Richtung nur das andere Antriebszahnrad.A robotic system with a completely different approach is in the US 2011/0167946 A1 shown in which a (mechanical) play is minimized by the simultaneous use of two belts or gears. Also in the CN 107747624 A two drive gears seated on a common axis simultaneously mesh with a large driven gear. The play is minimized by only coupling one drive gearwheel to the common drive axis when driving in one direction, and only the other drive gearwhen driving in the other direction.

In der US 8,511,192 B2 wird das Auftreten von Spiel verhindert, indem ein Drehmomentunterschied zwischen zwei Antriebsmotoren jeweiliger, ein Zentralzahnrad antreibender Planetenzahnräder über einem Mindestwert und unter einem Maximalwert gehalten wird. Dafür wird ein Phasenunterschied zwischen den beiden Antriebsmotoren der Planetenzahnräder reduziert, wenn der Drehmomentunterschied über dem Maximalwert liegt, erhöht, wenn der Drehmomentunterschied unter dem Minimalwert liegt, und konstant gehalten, wenn der Drehmomentunterschied unter dem Maximalwert und über dem Minimalwert liegt.In the US 8,511,192 B2 The occurrence of play is prevented by keeping a torque difference between two drive motors of respective planetary gears driving a central gear above a minimum value and below a maximum value. For this purpose, a phase difference between the two drive motors of the planetary gears is reduced if the torque difference is above the maximum value, increased if the torque difference is below the minimum value, and kept constant if the torque difference is below the maximum value and above the minimum value.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare Getriebeeinrichtung bereitzustellen, welche mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.The invention has for its object to provide a flexible transmission device that can be manufactured with little manufacturing effort.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den unabhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments result from the independent patent claims, the description and the figures.

Ein Aspekt betrifft dabei eine Getriebeeinrichtung, insbesondere eine Untersetzungs- und/oder Übersetzungsgetriebeeinrichtung, für eine Maschine, insbesondere ein robotisches Gerät, bevorzugt für einen Roboterarm eines robotischen Gerätes. Eine derartige Getriebeeinrichtung kann auch ein Teil eines Getriebes sein oder selbst als Getriebe bezeichnet werden. Die Getriebeeinrichtung weist dabei ein Träger-Rotationselement und zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente auf. Die Übertragungs-Rotationselemente greifen dabei mit einem den zumindest zwei Übertragungs-Rotationselementen als Gesamtheit zugeordneten mechanischem Gesamtspiel in das Träger-Rotationselement mechanisch ein und sind zum Übertragen einer jeweiligen Kraft auf das Träger-Rotationselement und/oder von dem Träger-Rotationselement ausgebildet. Die Kraftübertragung kann insbesondere auch wahlweise von dem Übertragungs-Rotationselement beziehungsweise den Übertragungs-Rotationselementen auf das Träger-Rotationselement oder umgekehrt erfolgen. Das Gesamtspiel kann als das Spiel des Träger-Rotationselementes bei fixierten Übertragungs-Rotationselementen verstanden werden, also die Rotierbarkeit des Träger-Rotationselements um seine Rotationsachse bei fixierten Übertragungs-Rotationselementen. Das Träger-Rotationselement kann beispielsweise ein Hohlrad eines Planetengetriebes sein und die Übertragungs-Rotationselemente zugeordnete Planetenräder.One aspect relates to a gear device, in particular a reduction and / or step-up gear device, for a machine, in particular a robotic device, preferably for a robotic arm of a robotic device. Such a transmission device can also be part of a transmission or can itself be referred to as a transmission. The transmission device has a carrier rotation element and at least two transmission rotation elements. The transmission rotation elements engage mechanically with a mechanical total play assigned to the at least two transmission rotation elements as a whole in the carrier rotation element and are designed to transmit a respective force to the carrier rotation element and / or from the carrier rotation element. The power transmission can in particular also optionally from the transmission rotation element or the transmission rotation elements to the carrier rotation element or vice versa. The total play can be understood as the play of the carrier rotation element in the case of fixed transmission rotation elements, that is to say the rotatability of the carrier rotation element about its axis of rotation in the case of fixed transmission rotation elements. The carrier rotation element can be, for example, a ring gear of a planetary gear and the planetary gears assigned to the transmission rotation elements.

Die Getriebeeinrichtung weist auch zwei elektrische Übertragungs-Antriebsmotoren auf, welche jeweils zum Antreiben jeweils eines (insbesondere genau eines) der Übertragungs-Rotationselemente ausgebildet sind. Des weiteren weist die Getriebeeinrichtung eine, insbesondere elektronische, Kontrolleinrichtung auf, welche ausgebildet ist, eine Rotationsposition des ersten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem Träger-Rotationselement und/oder eine Rotationsposition des zweiten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem Träger-Rotationselement und/oder eine Rotationsposition des ersten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem zweiten Übertragungs-Rotationselement mittels dem jeweiligen zugeordneten Übertragungs-Antriebsmotor jeweils einzeln einzustellen, um das effektive Gesamtspiel mittels der Übertragungs-Antriebsmotoren auf einen von mehreren, d.h. zumindest zwei oder zumindest drei, verschiedenen vorgegebenen oder vorgebbaren Werten einzustellen, insbesondere auf einen durch eine Bedienperson und/oder automatisiert auf einem Modell basierend vorgebbaren Wert einzustellen. Zumindest einer der vorgebbaren Werte kann dabei insbesondere größer Null sein. Das Modell kann dabei in der Kontrolleinrichtung hinterlegt sein. Beispielsweise kann über das Modell einem oder mehreren jeweiligen vorgegebenen Werten für das Gesamtspiel jeweils ein oder mehrere Sets von Rotationspositionen für die Rotationselemente zugeordnet sein. Das oder die Sets können wiederum ein oder mehrere Rotationspositionen für eines oder mehrere der Rotationselemente beinhalten, da möglicherweise unterschiedliche Kombinationen von Rotationspositionen das gleiche Gesamtspiel nach sich ziehen können. Die Bedienperson kann den Wert auch, wie weiter unten beschrieben, mittelbar oder automatisiert vorgeben, beispielsweise in dem sie einen Betriebsmodus wählt, und basierend auf dem gewählten Betriebsmodus automatisch der Wert passend vorgegeben wird.The transmission device also has two electric transmission drive motors, which are each designed to drive one (in particular exactly one) of the transmission rotation elements. Furthermore, the transmission device has an, in particular electronic, control device which is designed to have a rotational position of the first transmission rotation element relative to the carrier rotation element and / or a rotational position of the second transmission rotation element relative to the carrier rotation element and / or Rotation position of the first transmission rotation element relative to the second transmission rotation element individually by means of the respective assigned transmission drive motor in order to adjust the effective total play by means of the transmission drive motors to one of several, ie Set at least two or at least three different, predetermined or predeterminable values, in particular to set a value that can be predefined by an operator and / or automatically based on a model. At least one of the specifiable values can in particular be greater than zero. The model can be stored in the control device. For example, one or more sets of rotation positions for the rotation elements can be assigned to one or more respective predetermined values for the overall game via the model. The set or sets can in turn contain one or more rotation positions for one or more of the rotation elements, since different combinations of rotation positions can possibly result in the same overall game. The operator can also specify the value, as described further below, indirectly or automatically, for example by selecting an operating mode, and the value is automatically specified appropriately based on the selected operating mode.

Die Kontrolleinrichtung kann eine zentrale Kontrolleinheit sein oder umfassen. Alternativ kann die Kontrolleinrichtung auch ein sogenanntes Master-Slave-System mit einer übergeordneten Kontrolleinheit, der Master-Kontrolleinheit, und mehreren untergeordneten Kontrolleinheiten, den Slave-Kontrolleinheiten oder Unter-Kontrolleinheiten, sein oder umfassen. Jede der Unter-Kontrolleinheiten ist dann einem der Übertragungs-Antriebsmotoren und damit einem Übertragungs-Rotationselemente zugeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kontrolleinheit nur die Unter-Kontrolleinheiten umfasst, welche ausgebildet sind, mit einer - dann externen - übergeordneten Kontrolleinheit gekoppelt zu werden. Das hat den Vorteil, dass ein standardisiertes Steuergerät, beispielsweise ein Standardrechner oder Personal Computer, PC, genutzt werden kann um die Getriebeeinrichtung und/oder die Maschine zu steuern, das zentrale Steuergerät aber nicht mit der Getriebeeinrichtung und/oder die Maschine zusammen vertrieben werden muss.The control device can be or comprise a central control unit. Alternatively, the control device can also be or comprise a so-called master-slave system with a higher-level control unit, the master control unit, and a plurality of lower-level control units, the slave control units or sub-control units. Each of the sub-control units is then assigned to one of the transmission drive motors and thus to a transmission rotation element. It can also be provided that the control unit only includes the sub-control units which are designed to be coupled to a - then external - higher-level control unit. This has the advantage that a standardized control device, for example a standard computer or personal computer, PC, can be used to control the transmission device and / or the machine, but the central control device does not have to be sold together with the transmission device and / or the machine ,

Die relative Rotationsposition kann dabei beispielsweise durch ein Verzögern der Rotation eines Übertragungs-Rotationselements im Vergleich zu der Rotation des oder eines anderen Übertragungs-Rotationselements (und damit mittelbar auch zu der Rotation des Träger-Rotationselementes) eingestellt werden. Alternativ kann die relative Rotationsposition aber beispielsweise auch durch ein Verzögern der Rotation eines Übertragungs-Rotationselements im Vergleich zu der Rotation des Träger-Rotationselementes (und damit mittelbar auch zu der Rotation des oder eines anderen Übertragungs-Rotationselements) eingestellt werden.The relative rotational position can be set, for example, by decelerating the rotation of a transmission rotation element in comparison to the rotation of the or another transmission rotation element (and thus indirectly also to the rotation of the carrier rotation element). Alternatively, however, the relative rotational position can also be set, for example, by decelerating the rotation of a transmission rotation element compared to the rotation of the carrier rotation element (and thus indirectly also to the rotation of the or another transmission rotation element).

Die Rotationsposition kann insbesondere durch die Position eines in das Träger-Rotationselement eingreifenden Eingriffselements des jeweiligen Übertragungs-Rotationselements, beispielsweise einen Zahns eines Planetenrads, relativ zu dem Träger-Rotationselement innerhalb eines mechanischen Einzelspiels des Übertragungs-Rotationselements im Träger-Rotationselement bestimmt sein. Das Einzelspiel eines Übertragungs-Rotationselements kann als das Spiel des jeweiligen Übertragungs-Rotationselements bei fixierten Träger-Rotationselement verstanden werden, also die Rotierbarkeit des jeweiligen Übertragungs-Rotationselements um seine Rotationsachse bei fixierten Träger-Rotationselement. So kann beispielsweise bei fixiertem Träger-Rotationselement aufgrund des Einzelspiels das Übertragungs-Rotationselement bei von Null verschiedenem Einzelspiel relativ zu dem Träger-Rotationselement bewegt werden. Die Rotationsposition gibt dabei an, in welcher der möglichen Positionen des Übertragungs-Rotationselements sich dieses befindet. Entsprechend kann die Rotationsposition auch als Phasenposition bezeichnet werden. Das Einzelspiel ist dabei bevorzugt das Spiel, welches dem jeweiligen Übertragungs-Rotationselement für sich beim Eingreifen in das Träger-Rotationselement zugeordnet werden kann. Die Rotationsachsen der Übertragungs-Rotationselement verlaufen hier bevorzugt parallel, sie können, gerade im Falle von Zykloidgetrieben oder Spannungswellengetrieben mit Kurvenscheiben oder elliptischen Scheiben/Flexspines als Übertragungs-Rotationselemente, auch identisch sein.The rotational position can in particular be determined by the position of an engaging element of the respective transmission rotation element engaging in the carrier rotation element, for example a tooth of a planet gear, relative to the carrier rotation element within a mechanical single play of the transmission rotation element in the carrier rotation element. The individual play of a transmission rotation element can be understood as the play of the respective transmission rotation element when the carrier rotation element is fixed, that is to say the rotatability of the respective transmission rotation element about its axis of rotation when the carrier rotation element is fixed. For example, when the carrier rotation element is fixed, the transfer rotation element can be moved relative to the carrier rotation element when the individual game differs from zero. The rotation position indicates in which of the possible positions of the transmission rotation element it is located. Accordingly, the rotational position can also be referred to as the phase position. The individual game is preferably the game which can be assigned to the respective transmission rotation element when it intervenes in the carrier rotation element. The axes of rotation of the transmission rotation element preferably run parallel here, they can, especially in the case of cycloid gears or stress wave gears Cam discs or elliptical discs / Flexspines as transmission rotation elements, also be identical.

Die Getriebeeinrichtung kann beispielsweise eine Planetengetriebeeinrichtung sein oder umfassen; das Träger-Rotationselement kann dann ein Hohlrad und die Übertragungs-Rotationselemente Planetenräder sein. Die Getriebeeinrichtung kann beispielsweise auch eine Spannungswellengetriebeeinrichtung sein oder umfassen; das Träger-Rotationselement kann dann ein Hohlrad und die Übertragungs-Rotationselemente elliptische Scheiben/Flexspines sein. Die Getriebeeinrichtung kann beispielsweise aber auch eine Ketten- oder Riemengetriebeeinrichtung sein oder umfassen; das Träger-Rotationselement kann dann eine Kette oder ein Riemen und die Übertragungs-Rotationselemente Ketten- oder Riemenritzel sein. Die Getriebeeinrichtung kann beispielsweise auch eine Zykloidgetriebeeinrichtung sein oder umfassen; das Träger-Rotationselement kann dann ein Bolzenring und die Übertragungs-Rotationselemente (bevorzugt parallel zueinander angeordnete) Kurvenscheiben sein. Es ist auch möglich, dass die Getriebeeinrichtung ein magnetisches Getriebe ist oder umfasst. Das Träger-Rotationselement kann dann ein magnetisches Zentralrad und die Übertragungs-Rotationselemente magnetische Planetenräder sein, welche über magnetische Wechselwirkungen mit dem Zentralrad gekoppelt sind.The gear device can be or comprise, for example, a planetary gear device; the carrier rotation element can then be a ring gear and the transmission rotation elements can be planet gears. The gear device can, for example, also be or comprise a voltage wave gear device; the carrier rotation element can then be a ring gear and the transmission rotation elements can be elliptical discs / flex spines. However, the transmission device can, for example, also be or comprise a chain or belt transmission device; the carrier rotation element can then be a chain or a belt and the transmission rotation elements can be chain or belt sprockets. The gear device can, for example, also be or comprise a cycloid gear device; the carrier rotation element can then be a bolt ring and the transmission rotation elements (preferably arranged parallel to one another) cam disks. It is also possible that the transmission device is or comprises a magnetic transmission. The carrier rotation element can then be a magnetic central gear and the transmission rotation elements can be magnetic planet gears, which are coupled to the central gear via magnetic interactions.

Die vorgeschlagene Getriebeeinrichtung kann auch jegliche andere Getriebeeinrichtung sein, welche mehr als einen Drehmomenteingang aufweist. Im Beispiel des Planetengetriebes sind so die Übertragungs-Antriebsmotoren als Drehmomenteingang jeweils mit einem der Planeten Zahnräder mechanisch gekoppelt. Jeder der Übertragungs-Antriebsmotoren kann als Drehmomenteingang für die Getriebeeinrichtung genutzt werden. Die Antriebsmotoren selber können dabei jegliche für präzises Positionieren geeignete Motoren sein, beispielsweise Gleichstrommotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren, Reluktanzmaschinen Permanentmagnet-Synchronmotoren, oder synchrone Wechselstrommotoren. Da erfindungsgemäß mehrere Motoren gleichzeitig aktiv sein können, können diese auch Drehmoment und Leistung kombinieren und daher eine geringere Baugröße und/oder ein geringeres Drehmoment und/oder eine geringere Leistung als in dem für angetriebene Bewegungsachsen in dem jeweiligen Bereich üblichen Motoren aufweisen. Dies gilt besonders, wenn die Anzahl der Übertragungs-Antriebsmotoren drei, vier oder mehr ist.The proposed transmission device can also be any other transmission device which has more than one torque input. In the example of the planetary gear, the transmission drive motors are each mechanically coupled as a torque input to one of the planetary gears. Each of the transmission drive motors can be used as a torque input for the transmission device. The drive motors themselves can be any motors suitable for precise positioning, for example direct current motors, brushless direct current motors, reluctance machines, permanent magnet synchronous motors, or synchronous alternating current motors. Since, according to the invention, several motors can be active at the same time, they can also combine torque and power and therefore have a smaller size and / or a lower torque and / or a lower power than in the motors customary for driven movement axes in the respective area. This is especially true when the number of transmission drive motors is three, four or more.

Die vorgeschlagene Getriebeeinrichtung ermöglicht über die Kontrolleinrichtung ein elektronisches Einstellen des mechanischen Gesamtspiels in der angetriebenen Bewegungsachse („actuated motion axis“) eines robotischen Gerätes. In Situationen, in welchen eine hohe Präzision erforderlich ist, kann mit der beschriebenen Getriebeeinrichtung das durch die Getriebeeinrichtung bedingte Gesamtspiel praktisch auf Null reduziert werden. In Situationen, in denen größere und oder schnellere Bewegungen erforderlich sind, kann das Gesamtspiel vergrößert werden, was auch eine Vergrößerung der Effizienz mit sich bringt. Die Kontrolleinrichtung kann das Gesamtspiel somit dynamisch einstellen. Dabei kann die Kontrolleinrichtung Motorstrom und/oder Drehmoment und/oder Geschwindigkeit und/oder Rotorposition und damit Rotationsposition der Übertragungs-Antriebsmotoren messen und/oder ermitteln und die jeweiligen Übertragungs-Antriebsmotoren entsprechend ansteuern oder kontrollieren. Insgesamt kann durch die vorgeschlagene Getriebeeinrichtung aus einem üblicherweise passiven Bauteil (wie die bekannten Über- oder Untersetzungsgetriebe) ein aktives Bauteil werden, dessen Eigenschaften variabel einstellbar sind und so die Einsatzmöglichkeiten der Maschine, in welcher die Getriebeeinrichtung zum Einsatz kommt, vervielfältigt.The proposed gear mechanism enables an electronic adjustment of the overall mechanical play in the driven movement axis (“actuated motion axis”) of a robotic device via the control device. In situations in which a high degree of precision is required, the total play caused by the gear device can be reduced to practically zero with the gear device described. In situations where larger and or faster movements are required, the overall game can be increased, which also increases efficiency. The control device can thus set the overall game dynamically. The control device can measure and / or determine motor current and / or torque and / or speed and / or rotor position and thus the rotational position of the transmission drive motors, and control or monitor the respective transmission drive motors accordingly. Overall, the proposed gear device can turn a usually passive component (such as the known step-up or step-down gear) into an active component, the properties of which can be variably adjusted, thus multiplying the possible uses of the machine in which the gear device is used.

In der Kontrolleinrichtung kann also zusätzlich zu bekannten Funktionen wie einer Drehmomentkontrolle und/oder Geschwindigkeitskontrolle und/oder Positionskontrolle auch eine Gesamtspielkontrolle oder -steuerung und eine Effizienzkontrolle oder -steuerung der Getriebeeinrichtung realisiert werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Übertragungs-Antriebsmotoren synchron betrieben werden, und, sobald eine Veränderung im Gesamtspiel erwünscht ist, dieses über eine Abweichung von der synchronen Rotation eingestellt wird. Beispielsweise kann so falls weniger Spiel erwünscht ist, eine Abweichung in der Rotationsposition der Motoren eingestellt werden um eine vorgegebene Kraft zwischen den Drehmomenteingängen hervorzurufen, welche das Gesamtspiel beispielsweise auf Null reduziert in dem zwei Übertragungs-Rotationselemente mittels einer verzögerten Rotation über das Träger-Rotationselement gegeneinander verspannt werden.In addition to known functions such as a torque control and / or speed control and / or position control, an overall play control or control and an efficiency control or control of the transmission device can also be implemented in the control device. This can be done, for example, in that the transmission drive motors are operated synchronously and, as soon as a change in the overall play is desired, this is set via a deviation from the synchronous rotation. For example, if less play is desired, a deviation in the rotational position of the motors can be set in order to produce a predetermined force between the torque inputs, which reduces the total play, for example, to zero in the two transmission rotation elements by means of a delayed rotation against one another via the carrier rotation element be tense.

Die vorgeschlagene Getriebeeinrichtung überwindet somit die bekannten Nachteile, welche bei über bekannte Über-/Untersetzungsgetriebe angetriebenen Bewegungsachsen auftreten und ermöglicht einen Betrieb sowohl mit hoher Präzision als auch mit hoher Effizienz. Da bei der vorgeschlagenen Getriebeeinrichtung nur verminderte Ansprüche an die Präzision der Einzelbauteile gestellt werden, sind sowohl Kosten für die Einzelkomponenten geringer als auch die Fertigung selbst aufgrund geringerer Ansprüche an die Präzision reduziert. Da die vorgeschlagene Getriebeeinrichtung mehrere Übertragungs-Antriebsmotoren nutzt, können diese jeweils kleiner ausgeführt werden als in den üblichen Über-/Untersetzungsgetrieben, in welchen ein einzelner großer Motor zum Einsatz kommt. Daher können die Gesamtdimensionen für ein gegebenes Drehmoment und eine gegebene Leistung verringert werden, da Bauraum effizienter genutzt werden kann. Überdies ist durch das einstellbare Gesamtspiel wie auch durch die Nutzung mehrerer Übertragungs-Antriebsmotoren auch der Verschleiß verringert. Durch die dezentrale Bauweise und das Steuerungskonzept ergeben sich Vorteile durch eine erhöhte Wärmeabfuhr, da die spezifische Oberfläche mehrerer kleiner Motoren höher ist als die ein zentralen Drehmomenterzeugers gleicher Leistung. Daher wird die thermische Überlastungsgrenze bei gleicher Belastung mit den kleinen Motoren später erreicht als bisher üblich. Dies ermöglicht auch eine leistungsfähige integrierte Baueinheit, wie sie im Folgenden beschrieben ist.The proposed gear mechanism thus overcomes the known disadvantages that occur with motion axes driven by known step-up / step-down gears and enables operation with both high precision and high efficiency. Since the proposed transmission device places only reduced demands on the precision of the individual components, both the costs for the individual components are lower and the production itself is reduced due to lower demands on the precision. Since the proposed transmission device uses several transmission drive motors, these can each be made smaller than in the usual step-up / step-down transmissions in which a single large motor is used. Therefore can the overall dimensions for a given torque and a given output can be reduced, since installation space can be used more efficiently. In addition, wear is reduced due to the adjustable total play as well as the use of multiple transmission drive motors. The decentralized design and the control concept result in advantages due to increased heat dissipation, since the specific surface area of several small motors is higher than that of a central torque generator with the same output. Therefore, the thermal overload limit will be reached later with the same load with the small motors than previously common. This also enables a powerful integrated unit, as described below.

Bevorzugt kann die Getriebeeinrichtung Teil einer integrierten Baueinheit sein, welche neben der Getriebeeinrichtung noch ein Gehäuse mit einem Abtrieb und/oder einem Antrieb sowie insbesondere eine Positionssensoreinrichtung umfasst. So kann als integrierte Baueinheit ein kompaktes, flexibel einsetzbares Einstufengetriebe bereitgestellt werden, bei welchem Gesamtspiel und Effizienz während des Betriebs dynamisch eingestellt oder vorgegeben werden kannThe transmission device can preferably be part of an integrated structural unit which, in addition to the transmission device, also comprises a housing with an output and / or a drive and in particular a position sensor device. In this way, a compact, flexibly usable single-stage transmission can be provided as an integrated structural unit, in which overall play and efficiency can be dynamically set or specified during operation

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontrolleinrichtung während des Betriebs der Getriebeeinrichtung zwischen zumindest zwei Betriebsmodi mit jeweils unterschiedlichem Gesamtspiel umschaltbar ist. Der Begriff „während des Betriebs“ kann hier als „bei bestimmungsgemäßem Gebrauch“ beispielsweise „während sich drehender Übertragungs- und/oder Träger-Rotationselemente“ verstanden werden. Das hat den Vorteil, dass in der Getriebeeinrichtung eine variable Steifigkeit, eine variable Dynamik, und somit letztlich, wie oben auch ausführlicher beschrieben, eine höhere Lebensdauer erreicht wird.In an advantageous embodiment it is provided that the control device can be switched between at least two operating modes, each with a different total play, during the operation of the transmission device. The term “during operation” can be understood here as “when used as intended”, for example “during rotating transmission and / or carrier rotation elements”. This has the advantage that variable stiffness, variable dynamics, and ultimately, as described in more detail above, a longer service life is achieved in the transmission device.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass in einem ersten Betriebsmodus die jeweiligen Rotationspositionen der Übertragungs-Rotationselemente derart eingestellt werden, dass in Rotationsrichtung der Übertragungs-Rotationselemente betrachtet zumindest ein Eingriffselement des ersten Übertragungs-Rotationselements der zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente mit einer in der Rotationsrichtung orientierten Flanke kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement anliegt und zumindest ein Eingriffselement des zweiten Übertragungs-Rotationselements der zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente mit einer entgegen der Rotationsrichtung orientierten Flanke kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement anliegt, um das Gesamtspiel zu minimieren.It is preferably provided that, in a first operating mode, the respective rotation positions of the transmission rotation elements are set in such a way that viewed in the direction of rotation of the transmission rotation elements, at least one engagement element of the first transmission rotation element of the at least two transmission rotation elements with a flank oriented in the direction of rotation frictionally abuts the carrier rotation element and at least one engagement element of the second transmission rotation element of the at least two transmission rotation elements with a flank oriented against the direction of rotation frictionally abuts the carrier rotation element in order to minimize the overall play.

Die Orientierung der Flanke kann hier beispielsweise durch einen senkrecht auf der Flanke von dem Eingriffselement fortzeigenden Normalenvektor bestimmt werden. Da derartige Flanken, beispielsweise bei Zahnrädern als Flanken eines jeweiligen Zahnes, typischerweise nicht eben sind, können auch Flanken, deren Normalenvektoren von der Rotationsrichtung um einen vorgegebenen Betrag, beispielsweise +/-30° oder +/-10°, abweichen als in Rotationsrichtung orientiert betrachtet werden.The orientation of the flank can be determined here, for example, by a normal vector pointing perpendicularly on the flank from the engagement element. Since such flanks, for example in the case of gearwheels as flanks of a respective tooth, are typically not flat, flanks whose normal vectors deviate from the direction of rotation by a predetermined amount, for example +/- 30 ° or +/- 10 °, can also be oriented in the direction of rotation to be viewed as.

Es können im ersten Betriebsmodus also die Übertragungs-Rotationselemente gegeneinander verspannt werden. Der erste Betriebsmodus kann auch als ein „Positionier-Modus“ bezeichnet werden. Dabei heben sich die Einzelspiele der einzelnen Übertragungs-Rotationselemente auf, da sie in der geschilderten Konfiguration in entgegengesetzter Richtung vorliegen. Das ideale Minimal-Gesamtspiel in dem ersten Betriebsmodus ist somit Null. Das hat den Vorteil einer variabel einstellbaren Steifigkeit sowie einer guten Rücktreibbarkeit, welche diesen Betriebsmodus besonders für kooperative oder kollaborative Robotergeräte geeignet macht, da schon vergleichsweise geringe Widerstände wie sie beispielsweise bei einem Kontakt mit einer menschlichen Bedienperson auftreten, durch entsprechende Sensoreinrichtungen, insbesondere an dem oder den Antriebsmotoren, detektiert werden können. Diese Sensoreinrichtungen können hier Teile Getriebeeinrichtung sein oder aber auch von der Bedienperson aus betrachtet in einer Kraftübertragungskette hinter der Getriebeeinrichtung. Als kollaborative und/oder kooperative Robotergeräte können hier Robotergeräte bezeichnet werden, welche einen Arbeitsbereich mit einer oder mehreren Bedienpersonen teilen, also potenziell mit diesen in physischen Kontakt kommen.In the first operating mode, the transmission rotation elements can thus be braced against one another. The first operating mode can also be referred to as a “positioning mode”. The individual games of the individual transmission rotation elements cancel each other out because they are in the opposite configuration in the configuration described. The ideal minimum total play in the first operating mode is therefore zero. This has the advantage of a variably adjustable stiffness and good reversibility, which makes this operating mode particularly suitable for cooperative or collaborative robot devices, since comparatively low resistances, such as those that occur when in contact with a human operator, by appropriate sensor devices, in particular on the or the drive motors can be detected. These sensor devices can here be parts of the gear device or, viewed by the operator, in a power transmission chain behind the gear device. Collaborative and / or cooperative robotic devices can be referred to here as robotic devices that share a work area with one or more operators, that is, potentially come into physical contact with them.

Des weiteren kann vorgesehen sein, dass in einem zweiten Betriebsmodus die jeweiligen Rotationspositionen der Übertragungs-Rotationselemente derart eingestellt werden, dass in Rotationsrichtung der Übertragungs-Rotationselemente betrachtet jeweils zumindest ein Eingriffselement des ersten Übertragungs-Rotationselements der zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente und zumindest ein Eingriffselement des zweiten Übertragungs-Rotationselements der zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente je mit einer in der Rotationsrichtung orientierten Flanke oder aber je mit einer entgegen der Rotationsrichtung orientierten Flanke kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement anliegt, sodass die Eingriffselemente der unterschiedlichen Übertragungs-Rotationselemente beide mit einer in oder beide mit einer entgegen der Rotationsrichtung orientierten Flanke an dem Träger-Rotationselement anliegen, um das Gesamtspiel zu maximieren. In dieser Konfiguration liegen also die Einzelspiele in der gleichen Richtung vor, das ideale maximale Gesamtspiel entspricht also dem Wert des kleineren Einzelspiels. Das hat den Vorteil, dass der Verschleiß reduziert wird und gerade bei großen oder schnellen Bewegungen die Getriebeeinrichtung effizient betrieben werden kann. Der zweite Betriebsmodus kann auch als ein „Beschleunigungs-Modus“ bezeichnet werden.Furthermore, it can be provided that, in a second operating mode, the respective rotational positions of the transmission rotation elements are set in such a way that, in the direction of rotation of the transmission rotation elements, at least one engagement element of the first transmission rotation element of the at least two transmission rotation elements and at least one engagement element of the second transmission rotation element of the at least two transmission rotation elements each with a flank oriented in the direction of rotation or each with a flank oriented against the direction of rotation rests non-positively on the carrier rotation element, so that the engagement elements of the different transmission rotation elements both with one or both bear against the carrier rotation element with a flank oriented counter to the direction of rotation in order to maximize the overall play. In this configuration, the single games are in the same direction, so the ideal maximum overall game corresponds to the value of the smaller single game. This has the advantage that the wear is reduced and especially with large or rapid movements the gear device can be operated efficiently. The second operating mode can also be referred to as an “acceleration mode”.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass in einem dritten Betriebsmodus die jeweiligen Rotationspositionen der Übertragungs-Rotationselemente derart eingestellt werden, dass in Rotationsrichtung der Übertragungs-Rotationselemente betrachtet zumindest ein Eingriffselement des ersten Übertragungs-Rotationselements der zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente im Falle eines Haupt-Kraftübertrags vom ersten Übertragungs-Rotationselements auf das Träger-Rotationselement (also falls das Träger-Rotationselement durch das Übertragungs-Rotationselement angetrieben wird) mit einer in der Rotationsrichtung orientierten Flanke kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement anliegt und im Falle eines Haupt-Kraftübertrags vom Träger-Rotationselement auf das erste Übertragungs-Rotationselement (also falls das Träger-Rotationselement das Übertragungs-Rotationselement antreibt) mit einer entgegen der Rotationsrichtung orientierten Flanke kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement anliegt, und dabei zumindest ein Eingriffselement des zweiten Übertragungs-Rotationselements der zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente mit keiner Flanke kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement anliegt um das Gesamtspiel auf einen gewünschten Wert zwischen einem vorgegebenen Maximalwert und einem vorgegebenen Minimalwert einzustellen bzw. als einen solchen gewünschten Wert vorzugeben. Der Haupt-Kraftübertrag kann hier als der im bestimmungsgemäßen Gebrauch vorgesehene ideale Kraftübertrag verstanden werden.It can also be provided that in a third operating mode the respective rotation positions of the transmission rotation elements are set such that, in the direction of rotation of the transmission rotation elements, at least one engagement element of the first transmission rotation element of the at least two transmission rotation elements in the case of a main power transmission from first transmission rotation element on the carrier rotation element (i.e. if the carrier rotation element is driven by the transmission rotation element) with a flank oriented in the direction of rotation is non-positively on the carrier rotation element and in the case of a main power transmission from the carrier rotation element the first transmission rotation element (ie if the carrier rotation element drives the transmission rotation element) with a flank oriented against the direction of rotation non-positively on the carrier rotation element lies, and at least one engagement element of the second transmission rotation element of the at least two transmission rotation elements with no flank is non-positively on the carrier rotation element in order to set the overall play to a desired value between a predetermined maximum value and a predetermined minimum value or as such a desired one Specify value. The main power transmission can be understood here as the ideal power transmission provided for its intended use.

Tatsächlich kann beispielsweise im ersten Betriebsmodus durch das Verspannen der Übertragungs-Rotationselemente ein weiterer Kraftübertrag auftreten, welcher ein von der Getriebeeinrichtung zu übertragendes Drehmoment verringert. Von diesem weiteren Kraftübertrag unterscheidet sich der Haupt-Kraftübertrag. Das hat den Vorteil, dass stets ein ideales Gesamtspiel einstellbar ist. Beispielsweise können so gerade bei mehreren Rotation Übertragung Elementen mehrere erste Übertragungs-Rotationselemente genutzt werden, um die Gesamtkraft zu übertragen, und ein einzelnes verbleibendes zweites Übertragungs-Rotationselement genutzt werden um das Gesamtspiel einzustellen und zu optimieren.In fact, in the first operating mode, by tensioning the transmission rotation elements, a further power transmission can occur, which reduces a torque to be transmitted by the transmission device. The main power transmission differs from this further power transmission. This has the advantage that an ideal overall game can always be set. For example, in the case of a plurality of rotation transmission elements, a plurality of first transmission rotation elements can be used to transmit the total force, and a single remaining second transmission rotation element can be used to set and optimize the overall play.

Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass das Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi, insbesondere zwischen dem ersten Betriebsmodus und einem anderen, beispielsweise dem zweiten, Betriebsmodus basierend auf einem (bevorzugt in der Kontrolleinrichtung) hinterlegten Modell erfolgt. Insbesondere kann das Modell eine Massenträgheit eines mit der Getriebeeinrichtung, beispielsweise mit dem Träger-Rotationselement, gekoppelten Antriebsstrangs, beispielsweise eines Roboterarms berücksichtigen. Durch das Modell kann eine zeitliche Abfolge des Schaltens von einem in einen anderen Betriebsmodus vorgegeben werden. So kann beispielsweise bei einem Bewegen eines Roboterarms von Position A in Position B bei Verwendung der beschriebenen Getriebeeinrichtung diese im Positionier-Modus den Roboterarm in Position A halten. Während einer Anfangsbeschleunigung des Roboterarms (und damit der Getriebeeinrichtung) kann nun in einen Beschleunigungsmodus geschaltet werden, da auf Grund der Massenträgheit des Roboterarms (und der Getriebeeinrichtung) selbst bei einem von Null verschiedenen Gesamtspiel der Getriebeeinrichtung die durch die Getriebeeinrichtung während der Bewegung bestimmte Position des Roboterarmes spielfrei eingestellt ist. Nähert sich der Roboterarm der Position B bis auf einen vorgegebenen Wert, kann auf den Positionier-Modus umgeschaltet werden, um Position B spielfrei zu erreichen. Vorteilhaft ist wenn die Getriebeeinrichtung bei einer Beschleunigung welche größer ist als eine Minimalbeschleunigung in einem Beschleunigungs-Modus betrieben wird und bei einer Beschleunigung welche kleiner ist als die Minimalbeschleunigung in dem Positionier-Modus. Die Minimalbeschleunigung kann in Abhängigkeit von der Massenträgheit eines mit der Getriebeeinrichtung anzutreibenden oder angetriebenen Antriebsstranges vorgegeben oder vorgebbar sein.In particular, it can also be provided that the switching between different operating modes, in particular between the first operating mode and another, for example the second, operating mode takes place on the basis of a model (preferably in the control device). In particular, the model can take into account an inertia of a drive train, for example a robot arm, which is coupled to the transmission device, for example to the carrier rotation element. The model can be used to specify a chronological sequence of switching from one operating mode to another. For example, when moving a robot arm from position A in position B when using the described transmission device, the robot arm is in position in the positioning mode A hold. During an initial acceleration of the robot arm (and thus the transmission device), it is now possible to switch to an acceleration mode, since, due to the inertia of the robot arm (and the transmission device), even with a non-zero total play of the transmission device, the position of the transmission device determined by the transmission device during the movement Robot arm is set free of play. If the robot arm approaches position B up to a predetermined value, you can switch to the positioning mode to reach position B without play. It is advantageous if the transmission device is operated at an acceleration which is greater than a minimum acceleration in an acceleration mode and at an acceleration which is less than the minimum acceleration in the positioning mode. The minimum acceleration can be predetermined or predeterminable depending on the inertia of a drive train to be driven or driven by the transmission device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontrolleinrichtung in einem Lernmodus betreibbar ist, in welchem unterschiedliche Rotationspositionen zumindest eines der Übertragungs-Rotationselemente eingestellt werden und anhand eines jeweils in den unterschiedlichen Rotationspositionen gemessenen Messwerts für Drehmoment und/oder Motorstrom ein Wert für das tatsächliche Gesamtspiel, insbesondere ein Wert für das maximale tatsächliche Gesamtspiel, berechnet und insbesondere abgespeichert wird. Dabei ist die Kontrolleinrichtung insbesondere ausgebildet, die Rotationsposition des ersten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem Träger-Rotationselement und/oder die Rotationsposition des zweiten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem Träger-Rotationselement in Abhängigkeit der abgespeicherten jeweils eingestellten Rotationspositionen und/oder Messwerte für Drehmoment und/oder Motorstrom und/oder den Wert für das maximale Gesamtspiel einzustellen, bevorzugt in Abhängigkeit der Relation von Rotationsposition und/oder des Messwerts für Drehmoment bzw. Motorstrom und/oder das maximale Spiel einzustellen.In a further advantageous embodiment, it is provided that the control device can be operated in a learning mode in which different rotation positions of at least one of the transmission rotation elements are set and a value for the actual value based on a measured value for torque and / or motor current measured in the different rotation positions Total game, in particular a value for the maximum actual total game, is calculated and in particular stored. In this case, the control device is designed, in particular, the rotation position of the first transmission rotation element relative to the carrier rotation element and / or the rotation position of the second transmission rotation element relative to the carrier rotation element as a function of the stored respectively set rotation positions and / or measured values for torque and / or to set the motor current and / or the value for the maximum total play, preferably as a function of the relation of the rotational position and / or the measured value for torque or motor current and / or to set the maximum play.

Das hat den Vorteil, dass ein tatsächliches Gesamtspiel bestimmt wird, was eine verbesserte Steuerung ermöglicht. Auch werden so geringere Fertigungstoleranzen für die Getriebeeinrichtung nötig, da die Kontrolleinrichtung die entsprechenden Rotationspositionen bzw. das maximale Gesamtspiel einzeln für die tatsächlich verbauten Komponenten nach deren Verbau bestimmen kann und im Vorhinein weniger genau einprogrammiert werden müssen. Auch kann, wie im folgenden spezifiziert, Verschleiß überwacht und kompensiert werden.This has the advantage that an actual overall game is determined, which enables improved control. So will be fewer Manufacturing tolerances for the gear unit are necessary, since the control device can determine the corresponding rotational positions or the maximum total play individually for the components actually installed after their installation and must be programmed less precisely beforehand. As specified below, wear can also be monitored and compensated for.

Es kann nämlich vorgesehen sein, dass der Lernmodus in oder während einem weiteren Betriebsmodus aktivierbar ist, insbesondere in dem ersten Betriebsmodus und/oder in dem zweiten Betriebsmodus und/oder in dem dritten Betriebsmodus. Damit kann während des Betriebs, also bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Getriebeeinrichtung, gelernt werden und die während des weiteren Betriebsmodus angeforderten und/oder eingenommenen Rotationspositionen können im Rahmen des Lernmodus genutzt werden. Der Lernmodus kann somit im Hintergrund aktiv sein, ohne den weiteren Betriebs beeinträchtigen. Bevorzugt kann der Lernmodus auch in vorgegebenen Intervallen aktiviert werden und oder im Lernmodus vorgegebenen sein, in vorgegebenen Intervallen den Wert für das Gesamtspiel zu berechnen und/oder beispielsweise bestimmte Rotationspositionen, welche während des weiteren Betriebsmodus nicht eingenommen wurden, einzustellen, um die erforderlichen Werte zu messen.It can namely be provided that the learning mode can be activated in or during a further operating mode, in particular in the first operating mode and / or in the second operating mode and / or in the third operating mode. This allows learning during operation, that is to say when the transmission device is used as intended, and the rotational positions requested and / or assumed during the further operating mode can be used in the course of the learning mode. The learning mode can thus be active in the background without affecting further operation. The learning mode can preferably also be activated at predetermined intervals and or can be predetermined in the learning mode to calculate the value for the overall game at predetermined intervals and / or, for example, to set certain rotational positions which were not assumed during the further operating mode in order to add the required values measure up.

Das hat den Vorteil, dass auch während des Betriebs stets korrekte Werte in der Kontrolleinrichtung hinterlegt sein können. Überdies ist auch eine planende oder vorhersagende Wartung („predictive maintenance“) möglich, also eine Überwachung der Veränderung der entsprechenden Werte, beispielsweise des Wertes für das maximale Gesamtspiel. Im Rahmen einer solchen vorhersagenden Wartung kann dann beispielsweise bei Über- oder Unterschreiten eines entsprechenden Grenzwerts eine Warnung ausgegeben werden, wie im folgenden geschildert.This has the advantage that correct values can always be stored in the control device even during operation. In addition, planning or predictive maintenance is also possible, ie monitoring the change in the corresponding values, for example the value for the maximum overall game. In the context of such predictive maintenance, a warning can then be issued, for example, if a corresponding limit value is exceeded or undershot, as described below.

Es kann nämlich auch vorgesehen sein, dass die Kontrolleinrichtung ausgebildet ist, den berechneten und oder abgespeicherten Wert für das Gesamtspiel mit einem vorgegebenen ersten Grenzwert zu vergleichen (erstes Vergleichen), und/oder den Wert für das Gesamtspiel mehrmals, insbesondere in vorgegebenen Intervallen, zu berechnen und bei dem Berechnen für das Gesamtspiel einen Veränderungswert abzuleiten und dabei den Veränderungswert mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert zu vergleichen (zweites Vergleichen), sowie in Abhängigkeit von einem jeweiligen Ergebnis des (ersten und/oder zweiten) Vergleichens eine jeweilige Warnung auszugeben. Beispielsweise kann so eine Warnung ausgegeben werden, wenn der berechnete und/oder abgespeicherte und/oder abgeleitete Wert größer ist als der Grenzwert oder aber wenn dieser Wert kleiner ist als der Grenzwert. Es ist hier auch möglich, die Einzelspiele zu vermessen und zu überwachen, beispielsweise indem die möglichen Rotationspositionen des zu vermessenden Übertragungs-Rotationselements bei fixiertem Träger-Rotationselement bestimmt werden. Damit wird die oben genannte vorhersagende Wartung realisiert.It can also be provided that the control device is designed to compare the calculated and or stored value for the overall game with a predetermined first limit value (first comparison), and / or the value for the overall game several times, in particular at predetermined intervals calculate and derive a change value for the overall game while comparing the change value with a predetermined second limit value (second comparison), and issue a respective warning depending on a respective result of the (first and / or second) comparison. For example, a warning can be issued if the calculated and / or stored and / or derived value is greater than the limit value or if this value is less than the limit value. It is also possible here to measure and monitor the individual games, for example by determining the possible rotational positions of the transmission rotation element to be measured when the carrier rotation element is fixed. This implements the predictive maintenance mentioned above.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontrolleinrichtung in einem Explorationsmodus betreibbar ist, in welchem unterschiedliche Beschleunigungen zumindest eines der Übertragungs-Rotationselemente eingestellt werden und anhand eines jeweils bei den unterschiedlichen eingestellten Beschleunigungen gemessenen Messwerts für tatsächliche Beschleunigung und/oder Drehmoment und/oder Geschwindigkeit und/oder Motorstrom bei diesem oder einem anderen Übertragungs-Rotationselements ein Wert oder eine Wertemenge für die Massenträgheit eines von der Getriebevorrichtung angetriebenen Antriebsstranges, insbesondere für die Massenträgheit eines von der Getriebevorrichtung angetriebenen Roboterarms, berechnet und insbesondere abgespeichert wird.In a further advantageous embodiment, it is provided that the control device can be operated in an exploration mode in which different accelerations of at least one of the transmission rotation elements are set and on the basis of a measured value for actual acceleration and / or torque and / or measured at the different set accelerations Speed and / or motor current in this or another transmission rotation element is a value or a quantity for the inertia of a drive train driven by the transmission device, in particular for the inertia of a robot arm driven by the transmission device, is calculated and in particular stored.

Das hat den Vorteil, dass die Kontrolleinrichtung nicht a priori, beispielsweise bei der Herstellung der Getriebeeinrichtung, auf eine bestimmte Verwendung, beispielsweise einen bestimmten Antriebsstrang, festgelegt werden muss, sondern flexibel auch in a priori unbekannten Szenarien die oben im Kontext Berücksichtigung der Massenträgheit beschriebenen Vorteile erreicht werden können.This has the advantage that the control device does not have to be determined a priori, for example in the manufacture of the transmission device, for a specific use, for example a specific drive train, but also flexibly in a priori unknown scenarios the advantages described above in the context of inertia can be achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung zumindest eine Positionsensoreinrichtung zum Erfassen oder Messen der Rotationsposition eines jeweiligen Übertragungs-Rotationselements oder des Träger-Rotationselements aufweist. Insbesondere weist die Getriebeeinrichtung zumindest zwei oder mehr Positionsensoreinrichtungen zum Erfassen oder Messen der Rotationsposition zumindest zweier jeweiliger oder mehrerer jeweiliger, bevorzugt aller jeweiliger Übertragungs-Rotationselemente oder zumindest eines jeweiligen oder mehrerer jeweiliger Übertragungselements und des Träger-Rotationselements auf. Dabei weist die Positionsensoreinrichtung bevorzugt einen Lagegeber für das Übertragungs-Rotationselement beziehungsweise die Übertragungs-Rotationselemente und/oder das Träger-Rotationselement auf. Die Positionsensoreinrichtung kann jeweils beispielsweise einen oder mehrere Sensoren an den Antriebsmotoren oder am Getriebeabgang, also mit dem Übertragungs-Rotationselement oder dem Träger-Rotationselement gekoppelte Sensoren, aufweisen. In diesem Fall ist durch das zumindest redundante Vorhandensein der Lagegeber oder Sensoren eine Plausibilisierung der entsprechenden Sensordaten möglich. Daher ist diese Konfiguration für sicherheitsrelevante Aufgaben sehr gut geeignet, die Getriebeeinrichtung ist also nochmals flexibler einsetzbar. Weist die Getriebeeinrichtung keine Positionseinrichtung auf, so kann die Kontrolleinrichtung die Position der jeweiligen Rotoren der Antriebsmotoren über Stromsensoren und eine entsprechende Auswertung der Signale dieser Stromsensoren bestimmen. Die Positionsensoreinrichtung liefert hier jedoch den Vorteil einer erhöhten Genauigkeit.In a further advantageous embodiment it is provided that the transmission device has at least one position sensor device for detecting or measuring the rotational position of a respective transmission rotation element or of the carrier rotation element. In particular, the transmission device has at least two or more position sensor devices for detecting or measuring the rotational position of at least two respective or more respective, preferably all respective transmission rotation elements or at least one respective or more respective transmission element and the carrier rotation element. The position sensor device preferably has a position transmitter for the transmission rotation element or the transmission rotation elements and / or the carrier rotation element. The position sensor device can each have, for example, one or more sensors on the drive motors or on the transmission outlet, that is to say sensors coupled to the transmission rotation element or the carrier rotation element. In this case, the at least redundant presence of the position sensors or sensors makes the corresponding ones plausible Sensor data possible. This configuration is therefore very well suited for safety-relevant tasks, so the gear mechanism can be used even more flexibly. If the transmission device has no position device, the control device can determine the position of the respective rotors of the drive motors via current sensors and a corresponding evaluation of the signals of these current sensors. Here, however, the position sensor device provides the advantage of increased accuracy.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind oder umfassen die Übertragungs-Rotationselemente und/oder das Träger-Rotationselement jeweils Zahnräder, wobei die zugeordneten Eingriffselemente jeweils Zähne sind oder umfassen. Insbesondere sind oder umfassen die Übertragungs-Rotationselemente außenverzahnte Stirnzahnräder und oder das Träger-Rotationselement ein innenverzahntes Stirn Zahnrad. Da spielfreie Getriebeeinrichtungen mit Zahnrädern besonders aufwendig herzustellen sind und in Betrieb einen besonders großen Verschleiß mit sich bringen sind dort die geschilderten Ausführungsformen besonders vorteilhaft.In a particularly preferred embodiment, the transmission rotation elements and / or the carrier rotation element are or comprise gears in each case, the associated engagement elements in each case being or comprising teeth. In particular, the transmission rotation elements are or comprise externally toothed spur gears and or the carrier rotation element is an internally toothed spur gear. Since backlash-free gear devices with gears are particularly complex to manufacture and, in operation, involve a particularly large amount of wear, the described embodiments are particularly advantageous there.

Ein anderer Aspekt betrifft ein Planetengetriebe mit einer Getriebeeinrichtung nach einer der beschriebenen Ausführungsformen, wobei insbesondere ein äußeres Hohlrad oder Sonnenrad das Träger-Rotationselement ist oder umfasst und/oder jeweilige Umlaufräder oder Planetenräder je ein Übertragungs-Rotationelement sind oder umfassen, also Teil davon sind.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein robotisches Gerät oder einen Roboterarm eines robotischen Gerätes mit einer der beschriebenen Getriebeeinrichtungen oder einem solchen Planetengetriebe.Another aspect relates to a planetary gear with a gear device according to one of the described embodiments, in particular an outer ring gear or sun gear being or comprising the carrier rotation element and / or respective planet gears or planet gears each being or comprising a transmission rotation element, that is to say being part of it.
Another aspect relates to a robotic device or a robotic arm of a robotic device with one of the described gear devices or such a planetary gear.

Ein zusätzlicher Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Getriebeeinrichtung für ein robotisches Gerät, wobei die Getriebeeinrichtung ein Träger-Rotationselement und zumindest zwei Übertragungs-Rotationselemente aufweist und die Übertragungs-Rotationselemente mit einem zugeordneten mechanischen Gesamtspiel in das Träger-Rotationselement eingreifen und zum Übertragen einer jeweiligen Kraft von dem entsprechenden Übertragungs-Rotationselement auf das Träger-Rotationselement und/oder von dem Träger-Rotationselement auf das entsprechende Übertragungs-Rotationselemente ausgebildet sind.An additional aspect relates to a method for operating a transmission device for a robotic device, the transmission device having a carrier rotation element and at least two transmission rotation elements, and the transmission rotation elements engaging with an associated mechanical total play in the carrier rotation element and for transmitting a respective one Force are formed by the corresponding transmission rotation element on the carrier rotation element and / or by the carrier rotation element on the corresponding transmission rotation element.

Das Verfahren umfasst oder beinhaltet dabei den Verfahrensschritt eines Einstellens einer Rotationsposition des ersten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem Träger-Rotationselement und/oder einer Rotationsposition des zweiten Übertragungs-Rotationselements relativ zu dem Träger-Rotationselement getrennt (oder unabhängig) von der Rotationsposition des jeweils anderen Übertragungs-Rotationselements mittels eines dem jeweiligen Übertragungs-Rotationselement zugeordneten Übertragungs-Antriebsmotors durch eine Kontrolleinrichtung zum Einstellen eines effektiven Gesamtspiels auf einen von mehreren (unterschiedlichen) vorgegebenen oder vorgebbaren Werten. Die Rotationsposition des jeweiligen Übertragungs-Rotationselements kann auch relativ zu dem anderen Übertragungs-Rotationselement eingestellt werden (damit nur mittelbar relativ zu dem Träger-Rotationselement), beispielsweise wenn die genaue Position des Träger-Rotationselements explizit nicht explizit bekannt ist.The method comprises or includes the method step of setting a rotational position of the first transmission rotational element relative to the carrier rotational element and / or a rotational position of the second transmission rotational element relative to the carrier rotational element separately (or independently) from the rotational position of the other Transmission rotation element by means of a transmission drive motor assigned to the respective transmission rotation element by a control device for setting an effective total play to one of several (different) predetermined or predefinable values. The rotational position of the respective transmission rotation element can also be set relative to the other transmission rotation element (thus only indirectly relative to the carrier rotation element), for example if the exact position of the carrier rotation element is explicitly not explicitly known.

Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens entsprechen den Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der beschriebenen Getriebeeinrichtung.Advantages and advantageous embodiments of the method correspond to the advantages and advantageous embodiments of the transmission device described.

Ein anderer Aspekt betrifft auch eine Kontrolleinrichtung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens oder für eine der geschilderten Getriebeeinrichtung in bzw. für das geschilderte Planetengetriebe oder das robotisches Gerät bzw. den Roboterarm. Schließlich betrifft ein Aspekt auch ein Computerprogrammprodukt, welches beim Ausführen des Programms durch einen Computer diesen veranlasst das geschilderte Verfahren auszuführen oder die Kontrolleinrichtung einer der geschilderten Getriebeeinrichtungen oder des geschilderten Planetengetriebes oder des geschilderten robotischen Gerätes bzw. des geschilderten Roboterarms zu umfassen oder zu sein.Another aspect also relates to a control device for carrying out the described method or for one of the described gear devices in or for the described planetary gear or the robotic device or the robot arm. Finally, one aspect also relates to a computer program product which, when the program is executed by a computer, causes the computer to carry out the described method or to include or to be the control device of one of the described transmission devices or the described planetary gear or the described robotic device or the described robot arm.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations, without the scope of the invention leave. Embodiments of the invention are thus also to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but can be derived from the explanations explained and can be generated by separate combinations of features. Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. In addition, versions and combinations of features, in particular those explained above, are to be regarded as disclosed which go beyond or differ from the combinations of features set out in the references of the claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Getriebeeinrichtung für ein robotisches Gerät;
2a eine erste Detailansicht der beispielhaften Ausführungsform aus 1;
2b eine zweite Detailansicht der beispielhaften Ausführungsform aus 1;
3a einen Ausschnitt aus 2a; und
3b einen Ausschnitt aus 2b.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. Show it:

1 an exemplary embodiment of a transmission device for a robotic device;
2a a first detailed view of the exemplary embodiment from 1 ;
2 B a second detailed view of the exemplary embodiment from 1 ;
3a a cut out 2a ; and
3b a cut out 2 B ,

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Getriebeeinrichtung für ein robotisches Gerät in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Getriebeeinrichtung 1 weist dabei vorliegend ein als Hohlrad ausgeführtes Träger-Rotationselement 2 auf. Überdies weist die Getriebeeinrichtung 1 zumindest zwei, vorliegend fünf, Übertragungs-Rotationselemente 3a bis 3e auf, welche in diesem Beispiel als Planetenzahnräder ausgeführt sind. Die Übertragungs-Rotationselemente 3a bis 3e greifen mit einem zugeordneten Gesamtspiel in das Träger-Rotationselement 2 ein und sind zum Übertragen einer jeweiligen Kraft auf das Träger-Rotationselement 2 oder von dem Träger-Rotationselement 2 ausgebildet. Den Übertragungs-Rotationselementen 3a bis 3e sind hier die Übertragungs-Antriebsmotoren 4a bis 4e zugeordnet, welche zum Antreiben der jeweiligen Übertragungs-Rotationselemente 3a bis 3e ausgebildet sind.In 1 An exemplary embodiment of a transmission device for a robotic device is shown in a perspective view. The transmission device 1 here has a carrier rotation element designed as a ring gear 2 on. In addition, the transmission device 1 at least two, in the present case five, transmission rotation elements 3a to 3e on, which are designed in this example as planetary gears. The transmission rotation elements 3a to 3e reach into the carrier rotation element with an assigned total play 2 and are for transmitting a respective force to the carrier rotating element 2 or from the carrier rotating member 2 educated. The transmission rotation elements 3a to 3e here are the transmission drive motors 4a to 4e assigned to drive the respective transmission rotation elements 3a to 3e are trained.

Eine Kontrolleinrichtung 5 ist elektrisch mit den hier fünf Übertragungs-Antriebsmotoren 4a bis 4e gekoppelt und ausgebildet, eine Rotationsposition eines ersten Übertragungs-Rotationselements 4a relativ zu dem Träger-Rotationselement 2 und eine Rotationsposition des zweiten Übertragungs-Rotationselements 4b relativ zu dem Träger-Rotationselement 2 mittels dem jeweiligen zugeordneten Übertragungs-Antriebsmotor 4a, 4b einzeln einzustellen, um so das Gesamtspiel auf einen vorgegebenen Wert einzustellen. Da im vorliegenden Beispiel drei weitere Übertragungs-Rotationselemente 3c bis 3e mit jeweiligen Übertragungs-Antriebsmotoren 4c bis 4e vorhanden sind, ist die Kontrolleinrichtung 5 um das Gesamtspiel auf den vorgegebenen Wert einzustellen in diesem Beispiel auch ausgebildet eine jeweilige Rotationsposition des dritten, vierten und fünften Übertragungs-Rotationselements 3c bis 3e relativ zu dem Träger-Rotationselement 2 mittels dem jeweiligen zugeordneten Übertragungs-Antriebsmotor 4c bis 4e einzeln einzustellen.A control device 5 is electric with the five transmission drive motors here 4a to 4e coupled and formed, a rotational position of a first transmission rotation element 4a relative to the carrier rotation element 2 and a rotation position of the second transmission rotation member 4b relative to the carrier rotation element 2 by means of the respective assigned transmission drive motor 4a . 4b individually to set the overall game to a predetermined value. Because in the present example three further transmission rotation elements 3c to 3e with respective transmission drive motors 4c to 4e the control device is in place 5 in order to set the total play to the predetermined value in this example, a respective rotational position of the third, fourth and fifth transmission rotation element is also formed 3c to 3e relative to the carrier rotation element 2 by means of the respective assigned transmission drive motor 4c to 4e set individually.

In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Kontrolleinrichtung 5 eine übergeordnete Kontrolleinheit 5x, beispielsweise einen PC als Master-Kontrolleinheit, sowie jeweilige untergeordnete Kontrolleinheiten 5a bis 5e, welche als Unter- oder Slave-Kontrolleinheiten je direkt mit den jeweiligen Antriebsmotoren 4a bis 4e gekoppelt sind. Vorliegend sind die Unter-Kontrolleinheiten 5a bis 5e über einen Bus mit der übergeordneten Kontrolleinheit 5x gekoppelt, es sind aber auch andere Kopplungsarten möglich. Alternativ kann die Kontrolleinrichtung 5 auch eine zentrale Kontrolleinheit aufweisen, welche dann direkt mit den Antriebsmotoren 4a bis 4e gekoppelt ist, um diese anzusteuern.In the embodiment shown, the control device comprises 5 a higher-level control unit 5x , for example a PC as a master control unit, as well as respective subordinate control units 5a to 5e , which as sub or slave control units each directly with the respective drive motors 4a to 4e are coupled. The sub-control units are present 5a to 5e via a bus with the higher-level control unit 5x coupled, but other types of coupling are also possible. Alternatively, the control device 5 also have a central control unit, which then directly with the drive motors 4a to 4e is coupled to control them.

Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebeeinrichtung 1 auch jeweilige als Positionswertgeber ausgeführte Positionssensoreinrichtungen 6a bis 6e zum Erfassen der Rotationsposition der jeweils zugeordneten Übertragungs-Rotationselemente 3e bis 3e auf.In the present example, the transmission device 1 also respective position sensor devices designed as position value transmitters 6a to 6e for detecting the rotational position of the respectively assigned transmission rotation elements 3e to 3e on.

Die Übertragungs-Antriebsmotoren 4a bis 4e können auch auf einem gemeinsamen Träger befestigt sein und dann beispielsweise zusammen mit den restlichen Komponenten der Getriebeeinrichtung 1 und einem Gehäuse, in welchem beispielsweise ein mit dem Träger-Rotationselement 2 gekoppelter Abtrieb vorgesehen ist, eine integrierte Baueinheit bilden.The transmission drive motors 4a to 4e can also be attached to a common carrier and then, for example, together with the remaining components of the transmission device 1 and a housing in which, for example, one with the carrier rotating member 2 coupled output is provided to form an integrated unit.

Die Funktionsweise der Getriebeeinrichtung wird im Folgenden anhand der 2a mit 2b und 3a mit 3b erläutert. Dabei zeigt 2a vorliegend beispielhaft das Zusammenwirken von dem ersten Übertragungs-Rotationselements 3a mit dem Träger-Rotationselement 2 und 2b beispielhaft das Zusammenwirken von dem zweiten Übertragungs-Rotationselements 3b mit dem Träger-Rotationselement 2.The mode of operation of the transmission device is explained below using the 2a explained with 2b and 3a with 3b. It shows 2a in the present example, the interaction of the first transmission rotation element 3a with the carrier rotation element 2 and 2 B the interaction of the second transmission rotation element, for example 3b with the carrier rotation element 2 ,

Die weiteren Übertragungs-Rotationselemente 3c-3e können beispielsweise jeweils entweder analog dem ersten oder analog dem zweiten Übertragungs-Rotationselement 3a, 3b betrieben werden. Soll beispielsweise eine große Kraft von den Übertragungs-Rotationselementen 3a-3e auf das Träger-Rotationselement 2 übertragen werden, können die Übertragungs-Rotationselemente 3c-3e entsprechend der in 2a mit 3a gezeigten Arbeitsweise der ersten Übertragungs-Rotationselement 3a genutzt werden, um mit dem ersten Übertragungs-Rotationselement 3a eine Haupt- oder Antriebskraft zu übertragen und das Träger-Rotationselement 2 anzutreiben. Es können aber beispielsweise auch nur drei Übertragungs-Rotationselemente 3a, 3c, 3e für das Übertragen der Antriebskraft genutzt werden, und zwei Übertragungs-Rotationselemente 3b, 3d um sicherzustellen, dass das gewünschte Gesamtspiel eingehalten wird.The other transmission rotation elements 3c - 3e can each, for example, either analog to the first or analog to the second transmission rotation element 3a . 3b operate. For example, you want a large force from the transmission rotation elements 3a - 3e on the carrier rotation element 2 can be transmitted, the transmission rotation elements 3c - 3e according to the in 2a 3a shows the operation of the first transmission rotation element 3a be used to with the first transmission rotation element 3a to transmit a main or driving force and the carrier rotating member 2 drive. However, it is also possible, for example, to use only three transmission rotation elements 3a . 3c . 3e be used for the transmission of the driving force, and two transmission rotation elements 3b . 3d to ensure that the desired overall game is maintained.

Vorliegend zeigt das Beispiel einen ersten beispielhaften Betriebsmodus, bei welchem die jeweiligen Rotationspositionen derart eingestellt werden, dass in Rotationsrichtung R der Übertragungs-Rotationselemente betrachtet ein Eingriffselement 31a des ersten Übertragungs-Rotationselements 3a mit einer in der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 32a (3a) an dem Träger-Rotationselement 2, genauer der entgegengesetzt orientierten Flanke 22' (3a) eines Gegen-Eingriffselement des 21' des Träger-Rotationselements 2 eingreift. Ein Eingriffselement 31b des zweiten Übertragungs-Rotationselements 3b liegt dabei mit einer entgegen der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 32b' (3b) an der entsprechenden entgegengesetzt orientierten Flanke 22 (3b) des Gegen-Eingriffselements 21' (3b) an dem Träger-Rotationselement 2 an.In the present case, the example shows a first exemplary operating mode, in which the respective rotational positions are set in this way are considered that in the direction of rotation R of the transmission rotation elements an engagement element 31a of the first transmission rotation element 3a with a flank oriented in the direction of rotation R. 32a ( 3a) on the carrier rotating member 2 , more precisely the oppositely oriented flank 22 ' ( 3a) a counter-engagement element of the 21 ' of the carrier rotation element 2 intervenes. An engagement element 31b of the second transmission rotation element 3b lies with a flank oriented against the direction of rotation R. 32b ' ( 3b) on the corresponding oppositely oriented flank 22 ( 3b) of the counter-engagement element 21 ' ( 3b) on the carrier rotating member 2 on.

Die Details sind hier in den 3a und 3b, welche jeweils die Ausschnitte Aa, Ab zeigen, dargestellt.The details are here in the 3a and 3b , each of which shows the excerpts Aa, Ab.

In 3a ist in diesem Beispiel das erste Übertragungs-Rotationselement 3a mit dem in das Träger-Rotationselement 2 eingreifenden Eingriffselement 31a dargestellt. Dabei liegt die in der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 32a des Übertragungs-Rotationselements 3a zum Übertragen der Antriebskraft an der entgegen der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 22' des Gegen-Eingriffselements 21' kraftschlüssig an dem Träger-Rotationselement 2 an. Entsprechend ist der Abstand Ba zwischen der Flanke 32a und der Flanke 22' vorliegend null. Der Abstand Ba' zwischen der entgegen der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 32a' des ersten Übertragungs-Rotationselements 3a und einer in der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 22 eines weiteren Gegen-Eingriffselements 21 des Träger-Rotationselements 2 ist vorliegend von Null verschieden. Die Summe der beiden Abstände Ba und Ba' bestimmt hier das Einzelspiel des ersten Übertragungs-Rotationselements 3a gegenüber dem Träger-Rotationselement 2.In 3a is the first transfer rotation element in this example 3a with the in the carrier rotation element 2 engaging engaging element 31a shown. The is in the direction of rotation R oriented flank 32a of the transfer rotation element 3a for transferring the driving force in the opposite direction of rotation R oriented flank 22 ' of the counter-engagement element 21 ' non-positively on the carrier rotation element 2 on. The distance Ba between the flanks is corresponding 32a and the flank 22 ' here zero. The distance Ba ' between the opposite of the direction of rotation R oriented flank 32a ' of the first transmission rotation element 3a and one in the direction of rotation R oriented flank 22 another counter-engagement element 21 of the carrier rotation element 2 is different from zero in the present case. The sum of the two distances Ba and Ba ' determines the single game of the first transfer rotation element 3a opposite the carrier rotation element 2 ,

In 3b ist analog das zweite Übertragungs-Rotationselement 3b mit dem in das Träger-Rotationselement 2 eingreifenden Eingriffselement 31b dargestellt. Im Gegensatz zu dem ersten Übertragungs-Rotationselement 3a liegt hier die entgegen der Rotationsrichtung R orientierte Flanke 32' an einer in Rotationsrichtung R orientierten Flanke 22 eines Gegen-Eingriffselements 21 Strich des Träger-Rotationselements 2 an. Dementsprechend ist in diesem Beispiel der Abstand Bb' zwischen der Flanke 22 und der Flanke 32b' null. Analog zu dem Abstand Ba'in 3a ist dann hier der Abstand Bb zwischen der in Rotationsrichtung orientierten Flanke 32b des Eingriffselements 31b und der entgegen der Rotationsrichtung R orientierten Flanke 22' des Gegen-Eingriffselements 21 größer als null. Auch hier bestimmt die Summe der beiden Abstände Bb und Bb' das Einzelspiel des zweiten Übertragungs-Rotationselements 3B gegenüber dem Träger-Rotationselement 2.In 3b is analogously the second transmission rotation element 3b with the in the carrier rotation element 2 engaging engaging element 31b shown. In contrast to the first transmission rotation element 3a here lies the opposite of the direction of rotation R oriented flank 32 ' on one in the direction of rotation R oriented flank 22 a counter-engaging element 21 Line of the carrier rotation element 2 on. Accordingly, the distance is in this example bb ' between the flank 22 and the flank 32b ' zero. Analogous to the distance Ba ' in 3a then here is the distance bb between the flank oriented in the direction of rotation 32b the engaging element 31b and the opposite of the direction of rotation R oriented flank 22 ' of the counter-engagement element 21 greater than zero. Here, too, determines the sum of the two distances bb and bb ' the single game of the second transfer rotation element 3B opposite the carrier rotation element 2 ,

Da im gezeigten Beispiel als mögliche Ausführungsform des ersten Betriebsmodus das erste Übertragungs-Rotationselement 3a mit in Rotationsrichtung R orientierter Flanke 32a, das zweite Übertragungs-Rotationselement 3b jedoch mit entgegen Rotationsrichtung R orientierten Flanke 32b' an dem Träger-Rotationselement 2 anliegt, weist dieses mit den dargestellten Rotationspositionen gegenüber den Übertragungsrotationselementen 3a, 3b und folglich insgesamt ein Gesamtspiel von null auf. Bei Antrieb des Träger-Rotationselements 2 durch die Übertragungsrotationselemente 3a-3e in Rotationsrichtung R kann im gezeigten Beispiel durch das erste Übertragungs-Rotationselement 3a eine Antriebskraft auf das Träger-Rotationselement 2 ausgeübt werden (und nicht durch das zweite Übertragungs-Rotationselement 3b). In einer gleich wirkenden Variante des ersten Betriebsmodus könnten beispielsweise die Abstände Ba' und Bb null sein und die Abstände Ba und Bb' von Null verschieden: dann kann bei Antrieb in Rotationsrichtung R analog die Antriebskraft durch das zweite Übertragungs-Rotationselement 3b übertragen werden (und nicht durch das erste Übertragungs-Rotationselement 3a).Since in the example shown, the first transmission rotation element is a possible embodiment of the first operating mode 3a with in the direction of rotation R oriented flank 32a , the second transmission rotation element 3b but with the opposite direction of rotation R oriented flank 32b ' on the carrier rotating member 2 is present, this points with the rotational positions shown relative to the transmission rotation elements 3a . 3b and consequently a total game from zero. When driving the carrier rotation element 2 through the transmission rotation elements 3a - 3e in the direction of rotation R can in the example shown by the first transmission rotation element 3a a driving force on the carrier rotating member 2 are exerted (and not by the second transfer rotation element 3b) , In a variant of the first operating mode having the same effect, the distances could, for example Ba ' and bb be zero and the distances Ba and bb ' other than zero: then when driving in the direction of rotation R analogously the driving force by the second transmission rotation element 3b be transmitted (and not by the first transmission rotation element 3a) ,

Da Abstände Ba, Ba', Bb, Bb' die Rotationspositionen der jeweiligen Übertragungs-Rotationselemente 3a, 3b relativ zum Träger-Rotationselement 2 und damit auch zum jeweiligen anderen Übertragungs-Rotationselement 3b, 3a bestimmen und zugleich auch das Gesamtspiel des Träger-Rotationselements 2 gegenüber den Übertragungs-Rotationselementen 3a, 3b, kann durch das einzelne Einstellen der jeweiligen Rotationspositionen auch das Gesamtspiel eingestellt werden. So kann beispielsweise für die beiden gezeigten Übertragungs-Rotationselemente 3a, 3b durch ein Erhöhen des Abstands Bb' um einen Betrag X, welcher zwischen null und dem dargestellten maximalen Wert des Abstandes Bb liegt, das Gesamtspiel auf diesen Betrag X eingestellt werden. Somit kann bei der Wahl geeigneter, das heißt (beispielsweise unter Zuhilfenahme von Positionssensoreinrichtungen oder Lagegebern) ausreichend genau positionierbarer Übertragungs-Antriebsmotoren 4a, 4b für die Übertragungs-Rotationselemente 3a, 3b das Gesamtspiel der Getriebeeinrichtung 1 dynamisch, also im laufenden Betrieb, auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.Because distances Ba . Ba ' . bb . bb ' the rotation positions of the respective transmission rotation elements 3a . 3b relative to the carrier rotation element 2 and thus also to the respective other transmission rotation element 3b . 3a determine and at the same time the overall play of the carrier rotation element 2 versus the transmission rotation elements 3a . 3b , the overall game can also be set by individually setting the respective rotational positions. For example, for the two transmission rotation elements shown 3a . 3b by increasing the distance bb ' by an amount X , which is between zero and the maximum value of the distance shown bb the total game is at this amount X can be set. Thus, when selecting suitable, that is to say (for example with the aid of position sensor devices or position sensors), transfer drive motors which can be positioned sufficiently precisely can be selected 4a . 4b for the transmission rotation elements 3a . 3b the total play of the gear device 1 dynamically, i.e. during operation, can be set to a predetermined value.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2017/0175862 A1 [0004]
WO 2016/084177 A1 [0004]
CN 207093671 U [0004]
US 2011/0167946 A1 [0005]
CN 107747624 A [0005]
US 8511192 B2 [0006]

Claims

Gear device (1) for a robotic device, in particular for a robotic arm of a robotic device, with - a carrier rotation element (2); and - at least two transmission rotation elements (3a-3e) which engage with an associated total play in the carrier rotation element (2) and for transmitting a respective force to the carrier rotation element (2) or from the carrier rotation element (2) are trained; characterized by - at least two transmission drive motors (4a-4e) which are each designed to drive one of the transmission rotation elements (3a-3e); and a control device (5) which is designed to determine a rotational position of the first or second transmission rotation element (3a-3e) relative to the carrier rotation element (2) or the other transmission rotation element (3a-3e) by means of the respective associated one Set the transmission drive motor (4a-4e) individually in order to set the overall play to one of several predeterminable values.

Gear device (1) after Claim 1 , characterized in that the control device (5) can be switched between at least two operating modes, each with a different total play, during the operation of the transmission device (1).

Gear device (1) after Claim 2 , characterized in that in a first operating mode the respective rotation positions are set such that viewed in the direction of rotation (R) of the transmission rotation elements (3a-3e) - an engagement element (31a) of the first transmission rotation element (3a) with one in the Flank (32a) oriented in the direction of rotation (R) abuts the carrier rotation element (2) and - an engagement element (31b) of the second transmission rotation element (3b) with a flank (32b ') oriented counter to the direction of rotation (R) on the carrier -Rotational element (2) is applied to minimize the overall game.

Gear device (1) after Claim 2 or 3 , characterized in that the respective rotational positions are set in a second operating mode, that viewed in the direction of rotation (R) of the transmission rotation elements (3a-3e) - in each case one engagement element (31a) of the first transmission rotation element (3a) and one engagement element ( 31b) of the second transmission rotation element (3b) with an edge (32a, 32b) oriented in the direction of rotation (R) or with an edge (32a ', 32b') oriented against the direction of rotation (R) on the carrier rotation element ( 2) to maximize the overall game.

Gear device (1) after Claim 2 or 3 or 4 , characterized in that in a third operating mode the respective rotational positions are set such that viewed in the direction of rotation (R) of the transmission rotation elements (3a-3e) - an engagement element (31a) of the first transmission rotation element (3a) in the event of a power transmission from the first transmission rotation element (3a) to the carrier rotation element (2) with an edge (32a) oriented in the direction of rotation (R) on the carrier rotation element (2) and in the case of a power transmission from the carrier rotation element (2) bears on the first transmission rotation element (3a) with an edge (32a ') oriented counter to the rotation direction (R) on the carrier rotation element (2); and thereby - an engagement element (31b) of the second transmission rotation element (3b) with no flank bears against the carrier rotation element (2) in order to set the overall play to a desired value between a maximum value and a minimum value.

Gear device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (5) can be operated in a learning mode in which different rotational positions of at least one of the transmission rotation elements (3a-3e) are set and in each case in the different rotational positions measured value for torque and / or motor current, a value for the total play, in particular a value for the maximum total play, is calculated and in particular stored, and in particular the control device (5) is designed to relate the rotation position of the first transmission rotation element (3a) the carrier rotation element (2) and / or the rotational position of the second transmission rotation element (3b) relative to the carrier rotation element (2) as a function of the stored, respectively set rotational positions and / or measured values for torque and / or motor current and / or value for d set the maximum total play.

Gear device (1) after Claim 6 , characterized in that the learning mode can be activated in a further operating mode, in particular in the first operating mode and / or in the second operating mode and / or in the third operating mode.

Gear device (1) after Claim 6 or 7 , characterized in that the control device (5) is designed to - compare the calculated and / or stored value for the overall game with a predetermined first limit value; and / or - calculate the value for the overall game several times and derive a change value for the overall game and compare the change value with a predetermined second limit value; and - issue a warning depending on a respective result of the comparison.

Gear device (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one position sensor device (6a-6e) for detecting the rotational position of a respective transmission rotation element (3a-3e) or the carrier rotation element (2), the position sensor device (6a-6e ) preferably has a position encoder.

Gear device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission rotation elements (3a-3e) and / or the carrier rotation element (2) are or comprise gears, in particular the transmission rotation elements (3a-3e) externally toothed Gears and / or the carrier rotation element (2) an internally toothed gear.

Planetary gear with a gear device (1) according to one of the preceding claims, wherein in particular an outer ring gear comprises the carrier rotation element (2) and / or respective planet gears each comprise a transmission rotation element (3a-3e).

Robotic device or robotic arm of a robotic device with a gear device (1) according to one of the Claims 1 to 10 or a planetary gear Claim 11 ,

Method for operating a transmission device (1) for a robotic device, the transmission device (1) comprising: - a carrier rotation element (2); and - at least two transmission rotation elements (3a-3e) which engage with an associated total play in the carrier rotation element (2) and for transmitting a respective force to the carrier rotation element (2) or from the carrier rotation element (2) are trained; characterized by the method step: - Setting a rotational position of the first or two transmission rotation element (3a-3e) relative to the carrier rotation element (2) or the other transmission rotation element (3a-3e) by means of the respective transmission rotation element (3a -3e) assigned transmission drive motor (4a-4e) by a control device (5) for setting the overall play to one of several predeterminable values.

Control device (5) for performing the method of Claim 13 or for a gear device (1) according to Claims 1 to 10 or for a planetary gear Claim 11 or for a robotic device or robotic arm Claim 12 ,

Computer program product which, when the program is executed by a computer, causes the method to follow Claim 13 execute or a control device (5) of a gear device (1) according to Claims 1 to 10 or a planetary gear Claim 11 or a robotic device or robot arm Claim 12 to include.