DE102019125706A1 - Swivel joint device for a robot and robot - Google Patents
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Abstract
Drehgelenkeinrichtung (100) für einen Roboter, die Drehgelenkeinrichtung (100) aufweisend ein erstes Gelenkelement (102) und ein zweites Gelenkelement (104) mit einer gemeinsamen Gelenkachse (108), um die das erste Gelenkelement (102) und das zweite Gelenkelement (104) zusammen drehbar und relativ zueinander verdrehbar sind, wobei zwischen dem ersten Gelenkelement (102) und dem zweiten Gelenkelement (104) eine Federvorrichtung (106) wirksam ist, wobei die Federvorrichtung (106) kurvengetriebeartig mit einem Kurvenfedermodul (112) und einem Abstützmodul (110) ausgeführt ist, und Roboter mit wenigstens einer derartigen Drehgelenkeinrichtung (100).Rotary joint device (100) for a robot, the rotary joint device (100) having a first joint element (102) and a second joint element (104) with a common joint axis (108) around which the first joint element (102) and the second joint element (104) are rotatable together and rotatable relative to one another, wherein a spring device (106) is effective between the first joint element (102) and the second joint element (104), the spring device (106) having a cam spring module (112) and a support module (110) is executed, and robots with at least one such swivel joint device (100).
Description
Die Erfindung betrifft eine Drehgelenkeinrichtung für einen Roboter, die Drehgelenkeinrichtung aufweisend ein erstes Gelenkelement und ein zweites Gelenkelement mit einer gemeinsamen Gelenkachse, um die das erste Gelenkelement und das zweite Gelenkelement zusammen drehbar und relativ zueinander verdrehbar sind, wobei zwischen dem ersten Gelenkelement und dem zweiten Gelenkelement eine Federvorrichtung wirksam ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Roboter.The invention relates to a rotary joint device for a robot, the rotary joint device having a first joint element and a second joint element with a common joint axis about which the first joint element and the second joint element can be rotated together and rotated relative to one another, with between the first joint element and the second joint element a spring device is effective. The invention also relates to a robot.
Aus dem Dokument „Friedl, Werner & Chalon, Maxime & Reinecke, Jens & Grebenstein, Markus. (2011). FAS A flexible Antagonistic spring element for a high performance over actuated hand. 1366 -1372. 10.1109/IROS.2011.6048177.“ ist ein antagonistischer Sehnenmechanismus bekannt, der wenig Bauraum erfordert, anpassbar ist. Energie absorbieren kann und einen geringen Energiebedarf aufweist. Der Mechanismus weist feste Seilscheiben, federbeaufschlagte Seilscheiben, sehnenartige Zugmittel und Auf-/Abwickler auf.From the document “Friedl, Werner & Chalon, Maxime & Reinecke, Jens & Grebenstein, Markus. (2011). FAS A flexible antagonistic spring element for a high performance over actuated hand. 1366-1372. 10.1109 / IROS.2011.6048177. ”, An antagonistic tendon mechanism is known that requires little installation space and is adaptable. Can absorb energy and has a low energy requirement. The mechanism has fixed sheaves, spring-loaded sheaves, string-like traction means and take-up / unwinding.
Die am 11.04.2019 angemeldete deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Drehgelenkeinrichtung strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Roboter strukturell und/oder funktionell zu verbessern.The invention is based on the object of structurally and / or functionally improving a swivel joint device mentioned at the beginning. In addition, the invention is based on the object of structurally and / or functionally improving a robot mentioned at the beginning.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Drehgelenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Roboter mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved with a swivel joint device with the features of claim 1. In addition, the object is achieved with a robot with the features of claim 14. Advantageous embodiments and / or developments are the subject matter of the subclaims.
Die Drehgelenkeinrichtung kann einen Freiheitsgrad ƒ = 1 aufweisen. Die Drehgelenkeinrichtung kann dazu dienen, zwei Roboterglieder eines Roboters miteinander drehbeweglich zu verbinden.The swivel joint device can have a degree of freedom ƒ = 1. The swivel joint device can serve to connect two robot members of a robot to one another in a rotatable manner.
Das erste Gelenkelement kann einen ersten Verbindungsabschnitt aufweisen. Der erste Verbindungsabschnitt kann zur festen Verbindung mit einem ersten Roboterglied dienen. Der erste Verbindungsabschnitt kann eine flanschartige Form aufweisen. Das erste Gelenkelement kann einen ersten Aufnahmeabschnitt aufweisen. Das erste Gelenkelement kann ein antriebsseitiges Gelenkelement oder ein abtriebsseitiges Gelenkelement sein. Der erste Aufnahmeabschnitt kann zur Aufnahme des Abstützmoduls oder des Kurvenfedermoduls dienen.The first joint element can have a first connecting section. The first connection section can be used for a fixed connection to a first robot link. The first connecting portion can have a flange-like shape. The first joint element can have a first receiving section. The first joint element can be a drive-side joint element or a driven-side joint element. The first receiving section can serve to receive the support module or the cam spring module.
Das zweite Gelenkelement kann einen zweiten Verbindungsabschnitt aufweisen. Der zweite Verbindungsabschnitt kann zur festen Verbindung mit einem zweiten Roboterglied dienen. Der zweite Verbindungsabschnitt kann eine flanschartige Form aufweisen. Das zweite Gelenkelement kann einen zweiten Aufnahmeabschnitt aufweisen. Das zweite Gelenkelement kann ein abtriebsseitiges Gelenkelement oder ein antriebsseitiges Gelenkelement sein. Der zweite Aufnahmeabschnitt kann zur Aufnahme des Kurvenfedermoduls oder des Abstützmoduls dienen.The second joint element can have a second connecting section. The second connecting section can be used for a fixed connection to a second robot link. The second connecting section can have a flange-like shape. The second joint element can have a second receiving section. The second joint element can be an output-side joint element or a drive-side joint element. The second receiving section can serve to receive the cam spring module or the support module.
Der erste Aufnahmeabschnitt kann radial innerhalb des zweiten Aufnahmeabschnitts angeordnet sein. Der zweite Aufnahmeabschnitt radial außerhalb des zweiten Aufnahmeabschnitts angeordnet sein. Der erste Aufnahmeabschnitt und der zweite Aufnahmeabschnitt können axial ineinandergreifend angeordnet sein.The first receiving section can be arranged radially inside the second receiving section. The second receiving section can be arranged radially outside the second receiving section. The first receiving section and the second receiving section can be arranged axially interlocking.
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 Gelenkachse. „Axial“ entspricht dann einer Erstreckungsrichtung der Gelenkachse. „Radial“ ist dann eine zur Erstreckungsrichtung der Gelenkachse senkrechte und sich mit der Gelenkachse schneidende Richtung. „In Umfangsrichtung“ entspricht dann einer Kreisbogenrichtung um die Gelenkachse.Unless otherwise stated or the context does not indicate otherwise, the information “axial”, “radial” and “in the circumferential direction” refer to a direction in which the joint axis extends. “Axial” then corresponds to a direction of extension of the joint axis. “Radial” is then a direction perpendicular to the direction of extent of the joint axis and intersecting with the joint axis. “In the circumferential direction” then corresponds to a circular arc direction around the joint axis.
Mithilfe der Federvorrichtung kann eine mechanische Leistung zwischen dem ersten Gelenkelement und dem zweiten Gelenkelement übertragbar sein. Mithilfe der Federvorrichtung kann eine mechanische Leistung ungleichförmig übertragbar sein. Das Kurvenfedermodul und das Abstützmodul können miteinander in kraftschlüssigem und/oder formschlüssigem Kontakt stehen. Das Kurvenfedermodul kann eine vorgebebene Kurve aufweisen. Das Kurvenfedermodul kann einerseits an dem ersten Gelenkelement, insbesondere an dem ersten Aufnahmeabschnitt, und andererseits an dem Abstützmodul wirksam sein. Das Kurvenfedermodul und das Abstützmodul können gegeneinander federkraftbeaufschlagt sein. Das Kurvenfedermodul kann zumindest abschnittsweise federelastisch sein. Das Kurvenfedermodul kann zumindest abschnittsweise relativ zu dem Abstützmodul auslenkbar sein. Das Kurvenfedermodul kann zumindest abschnittsweise radial auslenkbar sein.With the aid of the spring device, mechanical power can be transmitted between the first joint element and the second joint element. With the aid of the spring device, mechanical power can be transmitted non-uniformly. The curve spring module and the support module can be in force-locking and / or form-locking contact with one another. The curve spring module can have a predetermined curve. The curve spring module can on the one hand on the first joint element, in particular on the first receiving portion, and on the other hand on the Support module be effective. The curve spring module and the support module can be acted upon by spring force against one another. The curve spring module can be resilient at least in sections. The curve spring module can be deflected at least in sections relative to the support module. The cam spring module can be radially deflectable at least in sections.
Das Abstützmodul kann zumindest abschnittsweise federelastisch sein. Das Abstützmodul kann zumindest abschnittsweise relativ zu dem Kurvenfedermodul auslenkbar sein. Das Abstützmodul kann zumindest abschnittsweise radial auslenkbar sein.The support module can be resilient at least in sections. The support module can be deflectable at least in sections relative to the curve spring module. The support module can be radially deflectable at least in sections.
Das Kurvenfedermodul kann wenigstens eine als Kurventräger dienende Formfeder aufweisen. Die wenigstens eine Formfeder kann aus einem Federblech hergestellt sein. Die wenigstens eine Formfeder kann aus einem streifenförmigen Federblech hergestellt sein. Das Kurvenfedermodul kann mehrere Formfedern aufweisen. Die Formfedern können miteinander verbunden sein. Die Formfedern können miteinander kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Die Formfedern können miteinander in ringartiger Anordnung verbunden sein. Die Formfedern können miteinander umlaufend geschlossen verbunden sein.The cam spring module can have at least one shaped spring serving as a cam carrier. The at least one shaped spring can be made from a spring plate. The at least one shaped spring can be made from a strip-shaped spring plate. The curve spring module can have several shaped springs. The shaped springs can be connected to one another. The shaped springs can be non-positively, positively and / or cohesively connected to one another. The shaped springs can be connected to one another in a ring-like arrangement. The shaped springs can be connected to one another in a circumferentially closed manner.
Das Abstützmodul kann wenigstens ein Abstützelement aufweisen. Das Abstützmodul kann einen Träger für das wenigstens eine Abstützelement aufweisen. Der Träger kann eine plattenartige oder rahmenartige Form aufweisen. Der Träger kann mit dem ersten Gelenkelement um die Gelenkachse drehbar sein. Das wenigstens eine Abstützelement kann ein Abrollelement aufweisen. Das wenigstens eine Abstützelement kann ein Drehlager aufweisen. Das Abrollelement kann eine Abrollachse aufweisen. Die Abrollachse und die Gelenkachse können zueinander parallel sein. Die Abrollachse und die Gelenkachse können voneinander beabstandet sein. Das Abrollelement kann an dem Träger um die Abrollachse drehbar angeordnet sein.The support module can have at least one support element. The support module can have a carrier for the at least one support element. The carrier can have a plate-like or frame-like shape. The carrier can be rotatable with the first joint element about the joint axis. The at least one support element can have a rolling element. The at least one support element can have a pivot bearing. The rolling element can have a rolling axis. The roll axis and the hinge axis can be parallel to one another. The roll axis and the hinge axis can be spaced from one another. The rolling element can be arranged on the carrier so as to be rotatable about the rolling axis.
Die Drehgelenkanordnung kann planetengetriebeartig ausgeführt sein. Das Kurvenfedermodul kann dann einen Hohlrad entsprechen. Der Träger kann dann einem Planetenträger entsprechen. Das wenigstens eine Abstützelement kann dann einem Planeten entsprechen.The swivel joint arrangement can be designed in the manner of a planetary gear. The curve spring module can then correspond to a ring gear. The carrier can then correspond to a planet carrier. The at least one support element can then correspond to a planet.
Das Abstützmodul kann dem ersten Gelenkelement zugeordnet sein. Das Kurvenfedermodul kann dem zweiten Gelenkelement zugeordnet sein. Das Kurvenfedermodul kann dem ersten Gelenkelement zugeordnet sein. Das Abstützmodul kann dem zweiten Gelenkelement zugeordnet sein.The support module can be assigned to the first joint element. The curve spring module can be assigned to the second joint element. The curve spring module can be assigned to the first joint element. The support module can be assigned to the second joint element.
Mithilfe der Federvorrichtung können/kann eine vorgegebene Federfunktion und/oder ein vorgegebener Drehmomentverlauf dargestellt sein. Die Federfunktion und/oder der Drehmomentverlauf können/kann in einem Drehmoment-Auslenkung-Diagramm darstellbar sein. Das Drehmoment kann ein zwischen dem ersten Gelenkelement und dem zweiten Gelenkelement übertragbares Drehmoment sein. Die Auslenkung kann eine Auslenkung des Kurvenfedermoduls, insbesondere der wenigstens einen Formfeder, sein. Das übertragbare Drehmoment kann von einer Auslenkung des Kurvenfedermoduls, insbesondere der wenigstens einen Formfeder, abhängig sein. Das übertragbare Drehmoment kann mit einer Auslenkung des Kurvenfedermoduls, insbesondere der wenigstens einen Formfeder, änderbar sein.With the aid of the spring device, a predefined spring function and / or a predefined torque curve can be represented. The spring function and / or the torque curve can / can be represented in a torque-deflection diagram. The torque can be a torque that can be transmitted between the first joint element and the second joint element. The deflection can be a deflection of the cam spring module, in particular of the at least one shaped spring. The torque that can be transmitted can be dependent on a deflection of the cam spring module, in particular of the at least one shaped spring. The transmittable torque can be changed with a deflection of the cam spring module, in particular the at least one shaped spring.
Die Federfunktion kann wenigstens einen Wirkabschnitt aufweisen. Der Wirkabschnitt kann bei einem Betrieb der Drehgelenkeinrichtung unterhalb eines vorgegebenen Maximalmoments wirksam sein. Die Federfunktion kann wenigstens einen Überlastabschnitt aufweisen. Der Überlastabschnitt kann bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalmoments wirksam sein. Die Federfunktion kann wenigstens eine Totpunktposition aufweisen. Die wenigstens eine Totpunktposition kann zwischen dem wenigstens einen Wirkabschnitt und dem wenigstens einen Überlastabschnitt angeordnet sein. Der Überlastabschnitt kann auch als Übertotunktabschnitt bezeichnet werden. Die Federfunktion kann wenigstens eine Rastposition aufweisen. Die wenigstens eine Rastposition kann zwischen dem wenigstens einen Überlastabschnitt und dem wenigstens einen Wirkabschnitt angeordnet sein. Damit kann die Drehgelenkeinrichtung kann eine Überlastkupplung bilden. Die Federfunktion kann periodisch aufeinanderfolgend mehrere Wirkabschnitte, mehrere Totpunktpositionen, mehrere Überlastabschnitte und mehrere Rastpositionen aufweist. Die Wirkabschnitte und die Überlastabschnitte können abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sein. Die Wirkabschnitte und die Überlastabschnitte können auch als Funktionsabschnitte bezeichnet werden.The spring function can have at least one active section. The active section can be effective when the swivel joint device is operating below a predetermined maximum torque. The spring function can have at least one overload section. The overload section can be effective when a predetermined maximum torque is exceeded. The spring function can have at least one dead center position. The at least one dead center position can be arranged between the at least one active section and the at least one overload section. The overload section can also be referred to as the over-dead point section. The spring function can have at least one latching position. The at least one latching position can be arranged between the at least one overload section and the at least one active section. The swivel joint device can thus form an overload clutch. The spring function can periodically have several active sections, several dead center positions, several overload sections and several detent positions. The active sections and the overload sections can be arranged alternately one after the other. The active sections and the overload sections can also be referred to as functional sections.
Die Federvorrichtung kann rotationssymmetrisch aufgebaut sein. Um eine Montierbarkeit m zu gewährleisten, kann eine Anzahl nf der Formfedern gleich oder größer sein als eine Anzahl na der Abstützmodule und ein Verhältnis von Anzahl der Formfedern zu Anzahl der Abstützmodule kann eine natürliche Zahl ergeben.The spring device can be constructed to be rotationally symmetrical. To ensure mountability m, a number n f of shaped springs can be equal to or greater than a number n a of support modules and a ratio of the number of shaped springs to the number of support modules can result in a natural number.
Für die Federvorrichtung kann
- m: Montierbarkeit
- nf: Anzahl der Formfedern
- na: Anzahl der Abstützmodule
- m: mountability
- n f : number of shaped springs
- n a : number of support modules
Bei einem Betrieb der Drehgelenkeinrichtung kann ein mechanischer Leistungsfluss von dem ersten Drehgelenkelement über die Abstützelemente und die die Formfedern zu dem zweiten Drehgelenkelement erfolgen.When the swivel joint device is in operation, a mechanical power flow can take place from the first swivel joint element via the support elements and the shaped springs to the second swivel joint element.
Abhängig von einer Verdrehung des ersten Gelenkelements und des zweiten Gelenkelements relativ zueinander bzw. von einer Auslenkung des Abstützmoduls und des Kurvenfedermoduls relativ zueinander kann sich ein Rückstellmoment τ(φ) als Summe aller Rückstellkräfte
Das Rückstellmoment kann durch eine Federblechdicke, Federblechhöhe, ein Federmaterial, eine Anzahl radial platzierter Formfedern und deren Gestalt, sowie eine Anzahl von Abstützelementen, deren Teildurchmesser auf dem Träger und/oder einen Abrollelementdurchmesser bestimmt sein. Aus genannten konstruktiven Parametern können eine Periodizität, eine Amplitude, ein Verlauf und/oder eine Ausprägung der Funktionsabschnitte bestimmt sein. Die Wirkabschnitte können ein spezifisches Verhalten während eines regulären Betriebs der Drehgelenkeinrichtung bestimmen und mit einer linearen oder nichtlinearen Kennlinien ausgelegt sein. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalmoments kann ein Übergang von den Wirkabschnitten zu den Überlastabschnitten erfolgen, wobei die Abstützelemente „durchrutschen“, nachfolgend nun an der nächstgelegenen Formfedern anliegen und sich wieder an den Wirkabschnitten der nächsten Periode befinden, sodass der reguläre Betrieb wieder aufgenommen werden kann.The restoring moment can be determined by a spring plate thickness, spring plate height, a spring material, a number of radially placed shaped springs and their shape, as well as a number of support elements, their partial diameter on the carrier and / or a rolling element diameter. A periodicity, an amplitude, a course and / or an expression of the functional sections can be determined from the construction parameters mentioned. The active sections can determine a specific behavior during regular operation of the swivel joint device and can be designed with linear or non-linear characteristic curves. If a specified maximum torque is exceeded, a transition from the active sections to the overload sections can take place, with the support elements "slipping through", now resting on the nearest shaped springs and being located again on the active sections of the next period, so that regular operation can be resumed.
Die Drehgelenkeinrichtung kann ein lineares Federverhalten aufweisen. Die Drehgelenkeinrichtung kann ein nichtlineares Federverhalten aufweisen. Die Drehgelenkeinrichtung kann ein periodisches Federverhalten aufweisen. Die Drehgelenkeinrichtung kann bei einem Verdrehen des ersten Gelenkelements und des zweiten Gelenkelements relativ zueinander bzw. bei einer Auslenkung des Abstützmoduls und des Kurvenfedermoduls relativ zueinander können wenigstens ein Wirkabschnitt, wenigstens eine Totpunktposition, wenigstens einen Überlastabschnitt und/oder wenigstens eine Rastposition durchlaufen. Die Drehgelenkeinrichtung kann bei einem Verdrehen des ersten Gelenkelements und des zweiten Gelenkelements relativ zueinander bzw. bei einer Auslenkung des Abstützmoduls und des Kurvenfedermoduls relativ zueinander periodisch wiederholend einen Wirkabschnitt, eine Totpunktposition, einen Überlastabschnitt und eine Rastposition durchlaufen. Die Totpunktposition kann ein instabile Position sein. Die Rastposition kann ein stabile Position sein. Die Rastposition kann ein Vorzugsposition sein.The swivel joint device can have a linear spring behavior. The swivel joint device can have a non-linear spring behavior. The swivel joint device can have a periodic spring behavior. The swivel joint device can pass through at least one active section, at least one dead center position, at least one overload section and / or at least one latching position when the first joint element and the second joint element are rotated relative to one another or when the support module and the cam spring module are deflected relative to one another. When the first joint element and the second joint element are rotated relative to one another or when the support module and the cam spring module are deflected relative to one another, the rotary joint device can periodically repeat an active section, a dead center position, an overload section and a latching position. The dead center position can be an unstable position. The locking position can be a stable position. The locking position can be a preferred position.
Bei einem Verdrehen des ersten Gelenkelements und des zweiten Gelenkelements relativ zueinander kann das Gesamtmoment τ(φ) periodisch zwischen einem positiven Maximalwert und einem negativen Maximalwert, der auch als Minimalwert bezeichnet werden kann, mit Nulldurchgang wechseln. Ausgehend von einem Nulldurchgang kann bei einem Verdrehen des ersten Gelenkelements und des zweiten Gelenkelements relativ zueinander bzw. bei einer Auslenkung des Abstützmoduls und des Kurvenfedermoduls relativ zueinander in dem wenigstens einen Wirkabschnitt eine mechanische Leistung übertragen werden. Bei Erreichen eines positiven Maximalwerts entsprechend einem vorgegebenen Maximalmoment entsprechend der wenigstens einen Totpunktposition kann ein Übergang zu wenigstens einem Überlastbereich erfolgen. Nach Überschreiten des positiven Maximalwerts entsprechend dem vorgegebenen Maximalmoment entsprechend der wenigstens einen Totpunktposition kann der wenigstens eine Überlastbereich ohne wesentliche mechanische Leistungsübertragung durchlaufen werden, wobei das Gesamtmoment τ(φ) zunächst auf einen negativen Maximalwert bzw. Minimalwert abfällt und nachfolgend wieder bis zu einer Rastposition im Nulldurchgang ansteigt. Bei einem Verdrehen des ersten Gelenkelements und des zweiten Gelenkelements relativ zueinander kann wieder ein Wirkabschnitt folgen.When the first joint element and the second joint element are rotated relative to one another, the total moment τ (φ) can change periodically between a positive maximum value and a negative maximum value, which can also be referred to as the minimum value, with a zero crossing. Starting from a zero crossing, mechanical power can be transmitted in the at least one active section when the first joint element and the second joint element are rotated relative to one another or when the support module and the cam spring module are deflected relative to one another. When a positive maximum value is reached corresponding to a predetermined maximum torque corresponding to the at least one dead center position, a transition to at least one overload range can take place. After exceeding the positive maximum value corresponding to the predetermined maximum torque corresponding to the at least one dead center position, the at least one overload area can be passed through without significant mechanical power transmission, the total torque τ (φ) initially falling to a negative maximum value or minimum value and then again to a detent position in Zero crossing increases. When the first joint element and the second joint element are rotated relative to one another, an active section can follow again.
Für die Federvorrichtung kann
-
-
- τ(φ): Gesamtdrehmoment
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- τ (φ): total torque
Der Roboter kann ein mobiler Roboter, ein autonomer Roboter, ein Industrieroboter, ein Medizinroboter, ein Serviceroboter, ein Spielzeugroboter, ein Erkundungsroboter und/oder ein humanoider Roboter sein. Der Roboter kann wenigstens ein erstes Roboterglied und wenigstens ein zweites Roboterglied aufweisen. Das wenigstens eine erste Roboterglied und das wenigstens ein zweite Roboterglied können miteinander gelenkig verbunden sein. Das wenigstens eine erste Roboterglied und das wenigstens ein zweite Roboterglied können miteinander mithilfe der wenigstens einen Drehgelenkeinrichtung verbunden sein. Das erste Gelenkelement kann mit dem ersten Roboterglied fest verbunden sein. Das zweite Gelenkelement kann mit dem zweiten Roboterglied fest verbunden sein.The robot can be a mobile robot, an autonomous robot, an industrial robot, a medical robot, a service robot, a toy robot, an exploration robot and / or a humanoid robot. The robot can have at least one first robot limb and at least one second robot limb. At least the first The robot link and the at least one second robot link can be connected to one another in an articulated manner. The at least one first robot member and the at least one second robot member can be connected to one another with the aid of the at least one swivel joint device. The first joint element can be firmly connected to the first robot link. The second joint element can be firmly connected to the second robot link.
Die Drehgelenkeinrichtung kann außerdem in Prothesen, in der Orthopädie, in der Automobilindustrie, in Landmaschinen, in mobilen Drohnen und/oder im allgemeinen Maschinenbau verwendet werden.The swivel joint device can also be used in prostheses, in orthopedics, in the automotive industry, in agricultural machinery, in mobile drones and / or in general mechanical engineering.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Rollenkupplung mit definiertem periodischem Federverhalten. Es kann ein Mechanismus mit periodischem Federverhalten (linear oder nichtlinear) verwendet werden, dessen simultane Funktion der einer Überlastkupplung entspricht. Der Mechanismus kann sich einer speziellen Kurvenform im elastischen Element bedienen in Gestalt einer Formfeder. Durch die Wahl einer Federblechdicke/-höhe, einem Federmaterial, einer Anzahl radial platzierter Formfedern und deren Gestalt sowie einer Anzahl von Planeten, deren Teildurchmesser auf einem Träger und einem Rollendurchmesser können eine Periodizität, eine Amplitude, ein Verlauf und eine Ausprägung von Funktionsbereiche gestaltet werden. Zwischen Kontaktpartnern kann eine reine Rollreibung vorgesehen sein.In summary and in other words, the invention thus results, inter alia, in a roller clutch with a defined periodic spring behavior. A mechanism with periodic spring behavior (linear or non-linear) can be used, the simultaneous function of which corresponds to that of an overload clutch. The mechanism can use a special curve shape in the elastic element in the form of a shaped spring. By choosing a spring plate thickness / height, a spring material, a number of radially placed shaped springs and their shape as well as a number of planets, their partial diameters on a carrier and a roller diameter, a periodicity, an amplitude, a course and a characteristic of functional areas can be designed . Pure rolling friction can be provided between contact partners.
Mit der Erfindung werden eine Nachgiebigkeit und ein Überlastschutz ermöglicht. Schädigungen werden vermieden. Ein Bauraumbedarf wird reduziert. Toleranzanforderungen werden reduziert. Ein Aufwand, wie Konstruktionsaufwand, Anpassungsaufwand, Kostenaufwand und/oder Kalibrierungsaufwand wird reduziert. Ein Arbeitsbereich, eine Auslegungsfreiheit und/oder eine Belastbarkeit werden erhöht. Eine Hysterese wird reduziert.The invention enables compliance and overload protection. Damage is avoided. A space requirement is reduced. Tolerance requirements are reduced. An effort such as construction effort, adjustment effort, cost effort and / or calibration effort is reduced. A work area, a freedom of design and / or a load capacity are increased. A hysteresis is reduced.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
-
1 eine Drehgelenkeinrichtung mit einem antriebsseitigen Gelenkelement, einem abtriebsseitigen Gelenkelement und einer kurvengetriebeartigen Federvorrichtung mit einem Kurvenfedermodul und einem Abstützmodul, -
2 eine Kinematik einer Drehgelenkeinrichtung mit einem antriebsseitigen Gelenkelement, einem abtriebsseitigen Gelenkelement und einer kurvengetriebeartigen Federvorrichtung mit einem Kurvenfedermodul und einem Abstützmodul und -
3 einen Drehmomentverlauf an einer Drehgelenkeinrichtung mit einem antriebsseitigen Gelenkelement, einem abtriebsseitigen Gelenkelement und einer kurvengetriebeartigen Federvorrichtung mit einem Kurvenfedermodul und einem Abstützmodul.
-
1 a swivel joint device with a drive-side joint element, a driven-side joint element and a cam gear-like spring device with a cam spring module and a support module, -
2 a kinematics of a swivel joint device with a drive-side joint element, a driven-side joint element and a cam gear-like spring device with a cam spring module and a support module and -
3rd a torque curve on a swivel joint device with a drive-side joint element, a driven-side joint element and a cam gear-like spring device with a cam spring module and a support module.
Die Drehgelenkeinrichtung
Das Kurvenfedermodul
Das Abstützmodul
Das Kurvenfedermodul
Bei einem Betrieb der Drehgelenkeinrichtung kann ein mechanischer Leistungsfluss von dem ersten Drehgelenkelement
Bei Überschreiten des vorgegebenen Maximalmoments
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf
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.In particular, optional features of the invention are referred to as “can”. Accordingly, there are also developments and / or exemplary embodiments of the invention which additionally or alternatively have the respective feature or the respective features.
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.If necessary, isolated features can also be selected from the feature combinations disclosed here and used in combination with other features to delimit the subject matter of the claim, dissolving any structural and / or functional relationship that may exist between the features.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- GelenkvorrichtungHinge device
- 102102
- erstes Gelenkelementfirst joint element
- 104104
- zweites Gelenkelementsecond joint element
- 106106
- FedervorrichtungSpring device
- 108108
- GelenkachseJoint axis
- 110110
- AbstützmodulSupport module
- 112112
- KurvenfedermodulCurve spring module
- 114114
- FormfederShaped spring
- 116116
- FormfederShaped spring
- 118118
- Trägercarrier
- 120120
- AbstützelementSupport element
- 122122
- Federfunktion, DrehmomentverlaufSpring function, torque curve
- 124124
- WirkabschnittEffective section
- 126126
- MaximalmomentMaximum torque
- 128128
- ÜberlastabschnittOverload section
- 130130
- RastpositionenLocking positions
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102019109590 [0003]DE 102019109590 [0003]
Claims (14)
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DE102019125706.9A DE102019125706B4 (en) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Swivel joint device for a robot and robot |
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DE102019125706.9A DE102019125706B4 (en) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Swivel joint device for a robot and robot |
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