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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einem um eine Drehachse drehbaren schrägverzahnten Getriebemodul. Außerdem betrifft die Erfindung eine Robotervorrichtu ng.
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Aus dem Dokument
DE 28 28 809 A1 ist eine Sicherheitskupplung bekannt, bei der auf einer Nabe zwei Kupplungshälften angeordnet sind und eine Kupplungshälfte drehstarr mit der Nabe verbunden in Richtung auf die andere, relativ zur Nabe drehbare Kupplungshälfte federbeaufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupplungshälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, durch einen Kugelkäfig geführte Kugeln aufweist, die im eingerasteten Zustand zur Drehmomentübertragung von der einen zu der anderen Kupplungshälfte in Kugelsenkungen in den einander zugewandten Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen, wobei in einer der Kupplungshälften auf dem Kreis neben den Kugelsenkungen mit jeweils gleichem Winkelabstand zu den Kugelsenkungen mehr als doppelt so tiefe große Kugelsenkungen vorgesehen sind, und wobei zwischen den Kupplungshälften ein Axiallager vorgesehen ist, das im ausgerasteten Zustand die Kupplungshälften im Wesentlichen auf dem gleichen axialen Abstand zueinander hält wie im eingerasteten Zustand.
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Aus dem Dokument
DE 28 14 917 A1 ist eine Kugelbuchse bekannt für eine Längskugelführung für Wellen oder dergleichen, mit einem mehrere endlose Kugelschleifen enthaltenden Käfig, wobei die radial nach außen weisenden Öffnungen der Kugelkanäle der belasteten Kugelreihen jeweils durch Laufbahnen aufweisende Laufbahneinsätze abgedeckt sind, insbesondere mit einem Käfig, bei welchem die belasteten Kugelreihen von je zwei benachbarten Kugelschleifen jeweils paarweise nebeneinander angeordnet und durch einen gemeinsamen, zwei parallele Laufbahnen aufweisenden Laufbahneinsatz abgedeckt sind, bei der jeder Laufbahneinsatz aus einem dünnwandigen, biegeelastischen, in Dickenrichtung unnachgiebigen Material ausgebildet ist und durch die Kugeln wenigstens im Bereich der Laufbahn mit seiner der Laufbahn abgewandten Rückseite unmittelbar an die Wand der die Kugelbuchse umgebenden Gehäusebohrung andrückbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Getriebevorrichtung strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Robotervorrichtung strukturell und/oder funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Robotervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Getriebevorrichtung kann zur Anordnung in einem mechanischen Leistungsstrang dienen. Die Getriebevorrichtung kann zur Anordnung in einem Antrieb einer Robotervorrichtung dienen. Die Getriebevorrichtung kann dazu dienen, eine mechanische Leistung zu übertragen und/oder zu wandeln. Die Getriebevorrichtung kann dazu dienen, eine rotatorische Bewegung in eine lineare Bewegung zu wandeln. Die Getriebevorrichtung kann als Wälzgetriebe oder Schraubgetriebe ausgeführt sein. Die Getriebevorrichtung kann als Schneckengetriebe, Kronenradgetriebe oder Kegelradgetriebe ausgeführt sein. Ein Schneckengetriebe kann eine Schnecke und ein Schneckenrad aufweisen. Die Getriebevorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen.
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Die Schrägverzahnung des Getriebemoduls kann mithilfe von zur Drehachse nicht parallelen Zähnen gebildet sein. Die Schrägverzahnung des Getriebemoduls kann mithilfe wenigstens eines um die Drehachse gewundenen Schraubengangs gebildet sein.
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Das Getriebemodul kann ein erstes Getriebemodul sein. Die Getriebevorrichtung kann ein mit dem ersten Getriebemodul verzahntes weiteres Getriebemodul aufweisen. Das weitere Getriebemodul kann als Schneckenrad oder Zahnrad ausgeführt sein. Das erste Getriebemodul kann um eine erste Drehachse drehbar sein. Das weitere Getriebemodul kann um eine zweite Drehachse drehbar sein. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse können zueinander winklig, insbesondere rechtwinklig, angeordnet sein. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse können zueinander windschief angeordnet sein. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse können sich schneidend angeordnet sein. Das Getriebemodul, das erste Getriebemodul und/oder das weitere Getriebemodul können an dem Gehäuse gelagert sein.
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In der geschlossenen Schaltstellung kann mithilfe des Getriebemoduls eine mechanische Leistung übertragbar sein. In der offenen Schaltstellung kann mithilfe des Getriebemoduls eine Übertragbarkeit einer mechanischen Leistung verhindert sein.
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Soweit nicht anders angegeben oder es sich aus dem Zusammenhang nicht anders ergibt, beziehen sich die Angaben „axial“, „radial“ und „in Umfangsrichtung“ auf eine Erstreckungsrichtung der Drehachse. „Axial“ entspricht dann einer Erstreckungsrichtung der Drehachse. „Radial“ ist dann eine zur Erstreckungsrichtung der Drehachse senkrechte und sich mit der Drehachse schneidende Richtung. „In Umfangsrichtung“ entspricht dann einer Kreisbogenrichtung um die Drehachse.
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Eine Axialkraft kann sich aufgrund einer Schrägverzahnung des Getriebemoduls ergeben. Das Getriebemodul kann von der geschlossenen Schaltstellung in die offene Schaltstellung schaltbar sein, wenn die Axialkraft einen vorbestimmten Wert übersteigt. Das Getriebemodul kann von der offenen Schaltstellung in die geschlossene Schaltstellung schaltbar sein, wenn die Axialkraft einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Das Getriebemodul kann eine Sicherheitskupplung bilden. Das Getriebemodul kann dazu dienen, eine mechanische Leistungsübertragung auf einen vorgegebenen Maximalwert zu begrenzen.
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Das Getriebemodul kann ein erstes Modulelement und ein zweites Modulelement aufweisen. Das erste Modulelement und das zweite Modulelement können axial relativ zueinander verlagerbar sein, um das Getriebemodul zwischen der geschlossenen Schaltstellung und der offenen Schaltstellung zu schalten. Das erste Modulelement und das zweite Modulelement können eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Das erste Modulelement und das zweite Modulelement können um die Drehachse zusammen drehbar und relativ zueinander verdrehbar sein. Das erste Modulelement und das zweite Modulelement können in der geschlossenen Schaltstellung zusammen drehbar sein. Das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil können in der offenen Schaltstellung relativ zueinander verdrehbar sein.
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Das erste Modulelement kann wellenförmig ausgeführt sein. Das zweite Modulelement kann hülsenförmig ausgeführt sein. Das zweite Modulelement kann an dem ersten Modulelement angeordnet sein. Das zweite Modulelement kann entlang des ersten Modulelements verschiebbar sein. Das zweite Modulelement kann um das erste Modulelements verdrehbar sein. Das zweite Modulelement kann als Schnecke ausgeführt sein. Das zweite Modulelement kann außenseitig wenigstens einen Schraubengang aufweisen. Das zweite Modulelement kann mit dem weiteren Getriebemodul verzahnt sein.
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Das erste Modulelement kann axial federvorgespannt sein. Das zweite Modulelement kann axial federvorgespannt sein. Die Getriebevorrichtung kann wenigstens eine Feder aufweisen, um das erste Modulelement und/oder das zweite Modulelement axial vorzuspannen. Die wenigstens eine Feder kann sich einerseits an dem ersten Modulelement und/oder an dem zweiten Modulelement und andererseits an einem Gehäuse der Getriebevorrichtung abstützen.
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Zwischen dem ersten Modulelement und dem zweiten Modulelement kann wenigstens ein Sperrelement angeordnet sein. Das wenigstens eine Sperrelement kann schaltstellungsabhängig wirksames sein. In der geschlossenen Schaltstellung kann das wenigstens eine Sperrelement wirksam sein. In der geschlossenen Schaltstellung kann das wenigstens eine Sperrelement das erste Modulelement und das zweite Modulelement miteinander drehfest verbinden. In der geschlossenen Schaltstellung kann das wenigstens eine Sperrelement das erste Modulelement und das zweite Modulelement miteinander in Umfangsrichtung formschlüssig verbinden. In der offenen Schaltstellung kann das wenigstens eine Sperrelement unwirksam sein. In der offenen Schaltstellung kann das wenigstens eine Sperrelement das erste Modulelement und das zweite Modulelement miteinander drehfrei verbinden. Das wenigstens eine Sperrelement kann zur gegenseitigen Lagerung des ersten Modulelements und des zweiten Modulelements dienen. Das wenigstens eine Sperrelement kann zur Linearlagerung und/oder zur Drehlagerung dienen.
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Das wenigstens eine Sperrelement kann als Kugel ausgeführt sein. Das erste Modulelement kann wenigstens eine erste Führungsbahn für das wenigstens eine Sperrelement aufweisen. Die wenigstens eine erste Führungsbahn kann radial außenseitig an dem ersten Modulelement angeordnet sein. Das zweite Modulelement kann wenigstens eine zweite Führungsbahn für das wenigstens eine Sperrelement aufweisen. Die wenigstens eine zweite Führungsbahn kann radial innenseitig an dem ersten Modulelement angeordnet sein. Die wenigstens eine erste Führungsbahn und die wenigstens eine zweite Führungsbahn können laufbahnförmig und/oder rillenförmig ausgeführt sein.
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Die wenigstens eine erste Führungsbahn kann wenigstens einen Freigabeabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Freigabeabschnitt kann in Umfangsrichtung verlaufen. Der wenigstens eine Freigabeabschnitt kann der offenen Schaltstellung zugeordnet sein. Die wenigstens eine erste Führungsbahn kann wenigstens einen Sperrabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Sperrabschnitt kann axial verlaufen. Der wenigstens eine Sperrabschnitt kann der geschlossenen Schaltstellung zugeordnet sein. Die wenigstens eine zweite Führungsbahn kann axial verlaufen.
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Die Getriebevorrichtung kann eine Messvorrichtung zum Messen einer Verlagerung aufweisen. Die Messvorrichtung kann dazu dienen, ein Drehmoment zu bestimmen. Die Messvorrichtung kann dazu dienen, eine Verlagerung des ersten Modulelements und des zweiten Modulelements relativ zueinander zu messen. Die Messvorrichtung kann dazu dienen, eine Verlagerung des ersten Modulelements und des zweiten Modulelements zu messen. Die Messvorrichtung kann dazu dienen, einen Abstand zwischen dem ersten Modulelement und dem zweiten Modulelement zu messen. Die Messvorrichtung kann dazu dienen, einen Abstand zwischen dem ersten Modulelement oder dem zweiten Modulelement und einem Gehäuse zu messen. Die Messvorrichtung kann dazu dienen, einen Abstand zwischen dem ersten Modulelement oder dem zweiten Modulelement und einem Gehäuse zu messen. Mithilfe der Messvorrichtung kann eine axiale Verlagerung des ersten Modulelements und/oder des zweiten Modulelements messbar sein. Mithilfe der Messvorrichtung kann ausgehend von einer Verlagerung ein Drehmoment bestimmbar sein.
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Die Messvorrichtung kann wenigstens einen Wegsensor aufweisen. Der wenigstens eine Wegsensor kann ein Widerstandssensor, Induktivitätssensor, Kapazitätssensor, Lichtsensor, Impulssensor, Laufzeitsensor oder Triangulationssensor sein.
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Die Robotervorrichtung kann zum Betrieb in mechanisch sensiblen Umgebungen dienen. Die Robotervorrichtung kann dazu dienen, in überschneidenden Arbeitsbereichen mit Menschen zu arbeiten. Die Robotervorrichtung kann wenigstens einen Antrieb aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb kann zum Bewegen der Robotereinrichtung dienen. Der wenigstens eine Antrieb kann zum Betätigen eines Effektors dienen. Der wenigstens eine Antrieb kann einen Motor aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb kann eine Getriebevorrichtung aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb drehmomentgeregelt sein. Die Robotervorrichtung kann wenigstens ein Robotergelenk aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb kann an dem wenigstens einen Robotergelenk angeordnet sein.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Überlastschutz für Getriebe mit senkrecht stehenden Achsen. Bei Getrieben mit senkrecht stehenden Achsen, wie Schneckengetrieben oder schrägverzahnten Kronenrad- bzw. Kegelgetrieben, können aufgrund der Anordnung axiale Kräfte auftreten, beispielsweise auf eine Schneckenwelle, wenn ein Schneckenrad belastet wird.
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Diese Axialkraft kann über ein elastisches Element in eine axiale Verschiebung einer Buchse übersetzt werden. Eine auftretende lineare Bewegung kann durch Abwälzen von Kugeln, die evtl. in einem Käfig geführt sind, auf einer Führungswelle mit entsprechenden Nuten sichergestellt werden. Bei Überschreiten einer maximalen Axialkraft und damit Auslenkung können die Kugeln aus der Nut in axialer Richtung herauslaufen und dann auf der Welle frei drehen, d.h. es findet keine Drehmomentübertragung mehr statt.
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Die Führung, auf der die Kugelbuchse läuft, kann nicht durchgehend genutet sein, sondern durch Absätze ein Freilaufen erlauben, d.h. nicht nur eine translatorische Bewegung, sondern auch eine Rotation der Buchse um die Führungswelle. Der Freilaufbereich kann nur bei Überschreitung der maximalen Axialkraft bzw. des maximalen Drehmoments erreichbar sein. Eine Rücktreibbarkeit des Getriebes vorausgesetzt, kann dann eine Rotation der Buchse um die Führungswelle auftreten aufgrund des anliegenden Drehmoments und ein Antrieb und ein Abtrieb können entkoppelbar sein. Eine Linearführung kann gleichzeitig eine Sicherheitskupplung sein.
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Im Anwendungsfall eines typischen Robotergelenks können elastische Elemente nicht nur zum Schutz vor Überlast, sondern insbesondere auch zur Messung des anliegenden Drehmoments über die Auslenkung des elastischen Elements verwendet werden. Im Falle eines der oben genannten Getriebe kann das elastische Element zum Umwandeln der Axialkraft in eine axiale Verschiebung durch Messung dieser Verschiebung auch zur Bestimmung des Drehmoments verwendet werden. Das elastische Element kann also eine Doppelfunktion erfüllen und sowohl zur Drehmomentmessung als auch letztendlich zum Schutz vor zu großem Drehmoment über die richtige Form der Wellenführung eingesetzt werden.
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Mit der Erfindung wird ein Aufwand, wie Bauaufwand, Herstellungsaufwand, Kostenaufwand und/oder Wartungsaufwand, reduziert. Eine Funktionalität und/oder werden/wird erhöht. Ein Bauraumbedarf und/oder eine Masse werden/wird reduziert. Überlastbedingte Schäden werden vermieden. Eine drehmomentbasierte Regelung und/oder Steuerung wird ermöglicht. Ein besonderer Sensorschutz kann entfallen. Eine Dynamik kann verbessert werden. Ein Energiebedarf kann reduziert werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 eine Getriebevorrichtung mit einem zwischen einer geschlossenen Schaltstellung und einer offenen Schaltstellung schaltbaren ersten Getriebemodul und einem zweiten Getriebemodul,
- 2 ein Getriebemodul einer Getriebevorrichtung mit einem ersten Modulelement und einem axial relativ dazu verlagerbaren zweiten Modulelement in einer geschlossenen Schaltstellung,
- 3 ein Getriebemodul einer Getriebevorrichtung mit einem ersten Modulelement und einem axial relativ dazu verlagerbaren zweiten Modulelement in einer offenen Schaltstellung und
- 4 ein Getriebemodul einer Getriebevorrichtung mit einem ersten Modulelement, einem axial relativ dazu verlagerbaren zweiten Modulelement und Sperrelementen.
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1 zeigt eine als Schneckengetriebe ausgeführte Getriebevorrichtung 100 mit einem zwischen einer geschlossenen Schaltstellung und einer offenen Schaltstellung schaltbaren ersten Getriebemodul 102 und einem zweiten Getriebemodul 104. Die Getriebevorrichtung 100 dient in einem Antrieb einer Robotervorrichtung zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung und zum Begrenzen einer mechanischen Leistungsübertragung auf einen vorgegebenen Maximalwert.
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Das erste Getriebemodul 102 ist als Schnecke ausgeführt und um eine erste Drehachse 106 drehbar. Das zweite Getriebemodul 104 ist als Schneckenrad ausgeführt und um eine zweite Drehachse 108 drehbar. Die erste Drehachse 106 und die zweite Drehachse 108 sind zueinander windschief und rechtwinklig angeordnet. Das erste Getriebemodul 102 und das zweite Getriebemodul 104 sind miteinander schräg verzahnt.
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Das erste Getriebemodul 102 weist ein erstes Modulelement 110 und ein zweites Modulelement 112 auf. Das erste Modulelement 110 ist wellenförmig ausgeführt. Das zweite Modulelement 112 ist hülsenförmig ausgeführt und an dem ersten Modulelement 110 angeordnet. Das zweite Modulelement 112 ist entlang des ersten Modulelements 110 verschiebbar und mithilfe wenigstens einer Feder 114 axial vorgespannt. Durch Verschieben des zweiten Modulelements 112 ist das erste Getriebemodul 102 zwischen der geschlossenen Schaltstellung und der offenen Schaltstellung schaltbar.
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In der geschlossenen Schaltstellung sind das erste Modulelement 110 und das zweite Modulelement 112 miteinander drehfest verbunden und zusammen drehbar. In der offenen Schaltstellung sind das erste Modulelement 110 und das zweite Modulelement 112 voneinander drehfrei gelöst und relativ zueinander verdrehbar.
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Bei einem Antrieb des zweiten Modulelements 112 in Drehrichtung 116 wird das zweite Modulelement 112 mit einer in Erstreckungsrichtung der ersten Drehachse 106 gerichteten Axialkraft entgegen einer Vorspannkraft der Feder 114 beaufschlagt. Wenn die Axialkraft die Vorspannkraft der Feder 114 übersteigt verschiebt sich das zweite Modulelement 112 und das erste Getriebemodul 102 schaltet ausgehend von der geschlossenen Schaltstellung in die offene Schaltstellung. Wenn die Axialkraft die Vorspannkraft der Feder 114 wieder unterschreitet, verschiebt sich das zweite Modulelement 112 wieder zurück und das erste Getriebemodul 102 schaltet von der offenen Schaltstellung wieder in die geschlossene Schaltstellung.
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2 zeigt ein Getriebemodul 200, wie erstes Getriebemodul 102 gemäß 1, in einer geschlossenen Schaltstellung im Längsschnitt und Querschnitt. 3 zeigt das Getriebemodul 200 in einer offenen Schaltstellung im Längsschnitt.
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Zwischen dem ersten Modulelement 202 und dem zweiten Modulelement 204 sind als Kugeln ausgeführte Sperrelemente, wie 206, angeordnet. In der in 2 gezeigten geschlossenen Schaltstellung sind die Sperrelemente 206 wirksam und verbinden das erste Modulelement 202 und das zweite Modulelement 204 miteinander drehfest. In der in 3 gezeigten offenen Schaltstellung sind die Sperrelemente 206 unwirksam und verbinden das erste Modulelement 202 und das zweite Modulelement 204 miteinander drehfrei. Die Sperrelemente 206 dienen auch zur gegenseitigen Lagerung des ersten Modulelements 202 und des zweiten Modulelements 204.
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Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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4 zeigt ein Getriebemodul 300, wie erstes Getriebemodul 102 gemäß 1 oder Getriebemodul 200 gemäß 2 und 3, in isometrischer Ansicht. Das erste Modulelement 302 weist radial außenseitig laufbahnförmige erste Führungsbahnen, wie 304, für die Sperrelemente 306 auf. Das zweite Modulelement 308 weist radial innenseitig laufbahnförmige zweite Führungsbahnen, wie 310, für die Sperrelemente 306 auf.
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Die ersten Führungsbahnen 304 weisen in Umfangsrichtung verlaufende Freigabeabschnitte, wie 312, die der offenen Schaltstellung zugeordnet sind, und axial verlaufende Sperrabschnitte, wie 314, die der geschlossenen Schaltstellung zugeordnet sind, auf. Die zweiten Führungsbahnen 310 verlaufen axial. Die Sperrelemente 306 sind in einem Käfig 316 geführt.
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Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
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Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Getriebevorrichtung
- 102
- erstes Getriebemodul
- 104
- zweites Getriebemodul
- 106
- erste Drehachse
- 108
- zweite Drehachse
- 110
- erstes Modulelement
- 112
- zweites Modulelement
- 114
- Feder
- 116
- Drehrichtung
- 200
- Getriebemodul
- 202
- erstes Modulelement
- 204
- zweites Modulelement
- 206
- Sperrelement
- 300
- Getriebemodul
- 302
- erstes Modulelement
- 304
- erste Führungsbahn
- 306
- Sperrelement
- 308
- zweites Modulelement
- 310
- zweite Führungsbahn
- 312
- Freigabeabschnitt
- 314
- Sperrabschnitt
- 316
- Käfig
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2828809 A1 [0002]
- DE 2814917 A1 [0003]
