DE102020118358A1 - Reduktionsgetriebe für ein Robotergelenk sowie Robotergelenk mit einem solchen Reduktionsgetriebe - Google Patents

Reduktionsgetriebe für ein Robotergelenk sowie Robotergelenk mit einem solchen Reduktionsgetriebe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reduktionsgetriebe (2) für ein Robotergelenk (1), umfassend eine drehbar angeordnete erste Welle (3) und eine koaxial und drehbar dazu angeordnete zweite Welle (4), wobei an einer Außenumfangsfläche (5) der zweiten Welle (4) wenigstens eine elektrische Leitung (6a, 6b) angeordnet ist, die mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die Außenumfangsfläche (5) der zweiten Welle (4) aufgebracht ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Robotergelenk (1) mit einem solchen Reduktionsgetriebe (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Reduktionsgetriebe für ein Robotergelenk. Ferner betrifft die Erfindung ein Robotergelenk mit einem solchen Reduktionsgetriebe.
  • Aus der JP 2015-093344 A geht eine Gelenkanordnung eines Roboters hervor, die ein hohles Teil aufweist, das zwischen einem zweiten Arm und einem ersten Arm vorgesehen und koaxial mit einer dritten Rotationsachse angeordnet ist. Ein innerer zylindrischer Körper mit einer Abschirmungseigenschaft für elektromagnetische Wellen wird mit einem Spiel in den hohlen Teil eingeführt. Ein Stromkabel ist in den inneren zylindrischen Körper eingeführt, wobei ein Steuersignalkabel zwischen einer äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Körpers und einer inneren Umfangsfläche des Hohlteils einführbar ist. Ein Einfluss elektromagnetischer Wellen auf das Steuersignalkabel ist unterdrückbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Reduktionsgetriebe mit einer verbesserten Leitungsführung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Reduktionsgetriebe für ein Robotergelenk umfasst eine angeordnete erste Welle und eine koaxial und drehbar dazu angeordnete zweite Welle, wobei an einer Außenumfangsfläche der zweiten Welle wenigstens eine elektrische Leitung angeordnet ist, die mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die Außenumfangsfläche der zweiten Welle aufgebracht ist. Mit anderen Worten ist die jeweilige elektrische Leitung als Beschichtung auf der äußeren Mantelfläche der zweiten Welle ausgebildet.
  • Das Beschichtungsverfahren zur Ausbildung der jeweiligen elektrischen Leitung ist bevorzugt ein vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, insbesondere basierend auf einer physikalischen Gasphasenabscheidung (im Englischen „physical vapour deposition“, kurz PVD). Insbesondere ist die jeweilige elektrische Leitung eine metallische PVD-Beschichtung, die beispielsweise durch Verdampfen, Sputtern oder weiterer geeigneter Verfahren auf die Oberfläche bzw. die Außenumfangsfläche der Welle aufgebracht ist. Je nach Anwendungsfall kann die Beschichtung ferner mittels Mikrostrukturbearbeitung nachbearbeitet oder nachbehandelt bzw. strukturiert werden. Die Beschichtung kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein und eine Gesamtstärke von etwa 10 µm aufweisen.
  • Infolge der Mikrostrukturierung ist mit der als jeweilige elektrische Leitung ausgebildeten Beschichtung somit auf der Mantelfläche der Welle ein Verschaltungsmuster ausgebildet, durch das ein oder mehrere gleiche oder verschiedene elektrische Signale hindurch gesendet werden kann bzw. können. Anders gesagt ist die jeweilige elektrische Leitung dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal von einem ersten Ende der zweiten Welle zum gegenüberliegenden zweiten Ende der zweiten Welle zu übermitteln. Dadurch kann zum einen die Anzahl der durch den Innenraum der zweiten Welle hindurchgeführten und als Kabel ausgebildeten Leitungen reduziert. Zum anderen können Signalleitungen, insbesondere Sensorsignal- oder Encodersignalleitungen, von Spannungszuleitungen des Roboters räumlich getrennt werden und so eine gegenseitige Beeinflussung von Signalen verhindert werden. Insbesondere wenn mehrere Leitungen im Hohlraum der Welle angeordnet sind, kann es bei einem vergleichsweise geringen Innendurchmesser der Welle und aufgrund einer gegenseitigen Beeinflussung der unterschiedlichen Signale zu Störungen und somit zur Verfälschung der Signale kommen, die im schlimmsten Fall eine Fehlfunktion und/oder Beschädigung des Roboterarms zur Folge haben können. Ein solches Phänomen wird im Englischen „Crosstalking“ (im Deutschen: „übersprechen“) genannt. Dies wird verhindert, indem eine oder mehrere elektrische Leitungen am Außenumfang der Welle angeordnet bzw. als Verschaltungsmuster aufgebracht werden.
  • Die zweite Welle ist über wengistens ein Lagerelement drehbar gegenüber der ersten Welle gelagert. An der zweiten Welle kann, je nach Ausbildung des Reduktionsgetriebes, ferner ein Flansch ausgebildet sein, mittels dessen die zweite Welle radial und/oder axial gegenüber einem Gehäuse des Reduktionsgetriebes abgestützt werden kann. Vorzugsweise ist die erste Welle als Eingangswelle des Reduktionsgetriebes ausgebildet, drehbar gelagert und rotiert, beispielsweise betätigt durch einen PCB-Motor, mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit. Die zweite Welle ist demgegenüber bevorzugt als Ausgangswelle des Reduktionsgetriebes ausgebildet und überträgt somit eine Antriebsleistung zumindest mittelbar auf einen mit dem Robotergelenk verbundenen Roboterarm. Um Bauraum des Reduktionsgetriebes einzusparen, ist die zweite Welle bevorzugt zumindest teilweise durch die wenigstens teilweise hohl ausgebildete erste Welle axial hindurchgeführt.
  • Ferner bevorzugt sind an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle eine Vielzahl von elektrischen Leitungen angeordnet. Die elektrischen Leitungen können separat als einzelne Beschichtungen auf die Außenumfangsfläche der zweiten Welle aufgebracht werden. Alternativ kann zunächst die gesamte Außenumfangsfläche der zweiten Welle beschichtet werden, wobei die Beschichtung anschließend mittels Mikrostrukturbearbeitung derart nachbearbeitet bzw. strukturiert wird, derart, dass eine Vielzahl von elektrischen Leitungen hergestellt werden, die ein Verschaltungsmuster bilden. Mithin wird die Beschichtung in den Zwischenräumen zwischen den elektrischen Leitungen entfernt oder derart strukturiert, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Signale der jeweiligen elektrischen Leitungen verhindert wird.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die elektrischen Leitungen im Wesentlichen axial sowie parallel zueinander. Jedoch ist auch eine beliebige, insbesondere schräge Anordnung der elektrischen Leitungen an der Außenumfangsfläche der Welle denkbar. Dabei sind die elektrischen Leitungen stets derart ausgebildet und zueinander angeordnet, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Signale verhindert wird.
  • Vorzugsweise ist wenigstens eine erste elektrische Leitung als Sensorsignalleitung und/oder wenigstens eine zweite elektrische Leitung als Erdungsleitung ausgebildet ist. Die Signalleitung bzw. die Signalleitungen ist bzw. sind insbesondere dazu ausgebildet, Sensorsignale von einem oder mehreren Sensoren und/oder Encodern des Roboters beispielsweise an eine Auswerte- und/oder Regelungseinheit zu übermitteln. Mittels der Erdungsleitung werden elektrische Ströme zumindest mittelbar in den Erdboden bzw. das Erdreich abgeleitet. Die insbesondere von der Signalleitung bzw. den Signalleitungen räumlich zu trennende Spannungszuleitung ist demgegenüber dazu ausgebildet, Spannungssignale einer Spannungsquelle an einen oder mehrere Aktuatoren, Motoren und/oder Steuer- und/oder Regelungseinheiten zu übermitteln.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere als Erdungsleitung ausgebildete zweite elektrische Leitungen sowie eine oder mehrere jeweilige als Signalleitung ausgebildete erste elektrische Leitung Beschichtung auf dem Außenumfang der zweiten Welle aufgebracht. Demgegenüber wird die jeweilige als Spannungszuleitung ausgebildete zweite elektrische Leitung als Kabel durch einen Hohlraum der Welle geführt. Mithin ist die Welle bevorzugt zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet. Dadurch wird eine ungewollte gegenseitige Beeinflussung des Sensorsignals der jeweiligen ersten elektrischen Leitung mit dem Spannungssignal des durch den Hohlraum der zweiten Welle geführten Kabels oder umgekehrt verhindert.
  • Vorzugsweise ist die jeweilige zweite elektrische Leitung in Umfangsrichtung der zweiten Welle breiter ausgebildet ist als die jeweilige erste elektrische Leitung. Anders gesagt ist die jeweilige Erdungsleitung breiter ausgebildet als die jeweilige Signalleitung. Unter einer breiteren elektrischen Leitung ist zu verstehen, dass sich die Struktur der Beschichtung, die die jeweilige zweite elektrische Leitung ausbildet, in Umfangsrichtung über einen größeren Umfangsabschnitt der zweiten Welle erstreckt als die Struktur der Beschichtung, welche die jeweilige erste elektrische Leitung bildet.
  • Bevorzugt sind jede erste elektrische Leitung in Umfangsrichtung der zweiten Welle zwischen zwei zweiten elektrischen Leitungen angeordnet sind. Da die jeweilige zweite elektrische Leitung als Erdungsleitung ausgebildet ist, werden aufgrund der dadurch größeren Abstände zwischen den ersten elektrischen Leitungen unerwünschte Beeinflussungen und Störeffekte verhindert.
  • Ferner bevorzugt sind mindestens zwei zweite elektrische Leitungen über wenigstens eine auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle angeordnete Verbindungsleitung elektrisch miteinander verbunden. Die jeweilige Verbindungsleitung dient als Brücke, die um die jeweilige erste elektrische Leitung herumgeführt wird, um wenigstens zwei, vorzugsweise alle zweite elektrische Leitungen miteinander zu verbinden und somit die Erdungswirkung zu verbessern. Zudem wird dadurch eine ungewollte Beeinflussung der Signale der jeweiligen ersten elektrischen Leitung durch unterschiedliche Ströme in den Erdungsleitungen reduziert bzw. verhindert.
  • Es kann beispielsweise nur eine einzige Verbindungsleitung an einem axialen Ende der zweiten Welle bzw. am jeweiligen axialen Ende der Erdungsleitungen ausgebildet sein, die zwei, mehrere oder alle zweiten elektrischen Leitungen elektrisch miteinander verbindet. Dabei läuft die Verbindungsleitung im Wesentlichen wenigstens teilweise um die Welle herum, um zwei, mehrere oder alle zweiten elektrischen Leitungen bzw. Erdungsleitungen miteinander elektrisch zu verbinden. Alternativ kann an beiden axialen Enden der zweiten Welle bzw. an den axialen Enden der Erdungsleitungen eine jeweilige wenigstens teilweise umlaufende Verbindungsleitung ausgebildet sein, sodass eine, mehrere oder jede zweite elektrische Leitung an beiden axialen Enden mit einer jeweiligen Verbindungsleitung elektrisch verbunden ist. Die jeweilige Verbindungsleitung ist vorzugsweise auf die gleiche Weise und aus dem gleichen Material hergestellt, wie die jeweilige zweite elektrische Leitung.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die jeweilige elektrische Leitung über an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle angeordnete Anschlussmittel mit zumindest einer Relaiskarte elektrisch verbunden ist. Das Anschlussmittel dient als Verbindungsstück bzw. Verbindungsbereich zwischen der jeweiligen Relaiskarte und der jeweiligen elektrischen Leitung. Somit ist das Anschlussmittel sowohl mit der jeweiligen elektrischen Leitung als auch mit der Relaiskarte elektrisch verbunden und ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal von der jeweiligen elektrischen Leitung in die jeweilige Relaiskarte, oder umgekehrt, zu übermitteln.
  • Die jeweilige Relaiskarte dient dazu, ein Signal über das jeweilige Anschlussmittel in die jeweilige elektrische Leitung einzuleiten oder ein Signal von der jeweiligen elektrischen Leitung zu empfangen und zu verarbeiten. Die jeweilige Relaiskarte kann an einem Ende der zweiten Welle angeordnet sein und über das jeweilige Anschlussmittel mit der jeweiligen elektrischen Leitung elektrisch verbunden sein. Ferner ist denkbar, dass zwei Relaiskarten vorgesehen sind, die je an einem der axialen Enden der zweiten Welle angeordnet und über die jeweilige elektrische Leitung miteinander verbunden sind. Die jeweilige Relaiskarte ist ferner dazu ausgebildet, die jeweilige elektrische Leitung mit externen elektrischen Leitungen zu verbinden, die im Reduktionsgetriebe weitergeführt oder aus dem Reduktionsgetriebe herausgeführt werden, beispielsweise zu einer Steuerungseinheit des Robotergelenks oder des Roboters. Nach einem Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Relaiskarte kreisförmig ausgebildet und weist Verbindungsmittel zum Anschluss der jeweiligen externen Leitungen an die Relaiskarte auf. Anders gesagt ist die jeweilige Relaiskarte insbesondere ringförmig ausgebildet.
  • Das jeweilige Anschlussmittel ist vorzugsweise mittels eines Beschichtungsverfahrens wenigstens teilweise auf die jeweilige elektrische Leitung aufgebracht. Das Anschlussmittel ist somit ebenfalls als Beschichtung ausgebildet, die aus einem leitfähigen Material ausgebildet ist, um die Verbindung zwischen der jeweiligen elektrischen Leitung und der Relaiskarte zu verbessern. Insbesondere sind bei mindestens zwei Relaiskarten die Anschlussmittel einer elektrischen Leitung identisch ausgebildet, um eine fehlerfreie Zuordnung der elektrischen Leitungen zu gewährleisten. Dazu können an den Anschlussmitteln beispielsweise Markierungen vorgesehen werden.
  • Das jeweilige Anschlussmittel weist bevorzugt wenigstens eine Aussparung auf. Dies dient einer verbesserten stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Relaiskarte und der jeweiligen elektrischen Leitung. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Relaiskarte und dem Anschlussmittel wird beispielsweise mittels Löten erzeugt. Die Aussparung ist bevorzugt in der Mitte des jeweiligen Anschlussmittels ausgebildet. Um einen Anschluss der jeweiligen elektrischen Leitung an die Relaiskarte zu gewährleisten und eine Montage zu beschleunigen, sind mehrere, bevorzugt alle Anschlussmittel identisch ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist die jeweilige elektrische Leitung in radialer Richtung zwischen der zweiten Welle und einer Isolationsschicht angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die jeweilige elektrische Leitung wenigstens teilweise von einer Isolationsschicht bedeckt. Dadurch wird die jeweilige elektrische Leitung vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt. Die Isolationsschicht ist beispielsweise derart ausgebildet, dass die gesamte Außenmantelfläche der zweiten Welle von der Isolationsschicht umschlossen ist, wobei die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen sowie das bzw. die Anschlussmittel in radialer Richtung zwischen der Isolationsschicht und der Welle angeordnet sind. Es ist alternativ denkbar, die Außenumfangsfläche der Welle nur teilweise mit der Isolationsschicht zu bedecken. Insbesondere kann die Isolationsschicht derart ausgebildet sein, dass die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen von der Isolationsschicht vollständig bedeckt und geschützt sind, wobei wenigstens ein Anschlussmittel, vorzugsweise alle Anschlussmittel nicht von der Isolationsschicht bedeckt sind. Vorteilhaft dabei ist, dass dadurch der Anschluss der elektrischen Leitung bzw. die elektrischen Leitungen an die jeweilige Relaiskarte verbessert wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Robotergelenk für einen Roboter umfasst ein Reduktionsgetriebe der vorher beschriebenen Art. Das Robotergelenk verbindet wenigstens zwei Segmente eines Roboterarms miteinander, wobei im Robotergelenk außerdem wenigstens ein Aktuator und/oder eine Sensorik vorgesehen ist, um den Roboterarm zu bewegen bzw. eine aktuelle Position des Roboterarms im Raum und/oder eine Belastung des Roboterarms zu erfassen.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Hierbei zeigt
    • 1 eine stark schematische Ansicht eines Roboterarms eines Roboters,
    • 2 eine schematische Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Reduktionsgetriebes,
    • 3 eine schematische Draufsicht einer Welle des erfindungsgemäßen Reduktionsgetriebes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, und
    • 4 eine schematische Perspektivdarstellung der teilweise dargestellten Welle gemäß 3.
  • Gemäß 1 ist ein Roboterarm 10 eines - hier nur teilweise dargestellten - Roboters stark schematisiert und vereinfacht gezeigt. Der Roboterarm 10 weist vorliegend ein Robotergelenk 1 mit einem darüber gelenkig verbundenen ersten und zweiten Roboterarmsegment 11a, 11b auf.
  • Im Robotergelenk 1 ist gemäß 2 ein Reduktionsgetriebe 2 angeordnet, das eine Antriebsleistung an eines der Roboterarmsegmente 11a, 11b überträgt. Dazu umfasst das Reduktionsgetriebe 2 eine drehbar gelagerte erste Welle 3 und eine koaxial dazu angeordnete und ebenfalls drehbar gelagerte zweite Welle 4. Die erste Welle 3 ist beispielsweise zumindest mittelbar von einem - hier nicht gezeigten - PCB-Motor drehangetrieben, wobei die zweite Welle 4 zumindest mittelbar mit einer - hier nicht gezeigten - Ausgangswelle des Reduktionsgetriebes 2 wirkverbunden ist, die wiederum mit einem der Roboterarmsegmente 11a, 11 b wirkverbunden ist. Zudem ist die zweite Welle 4 durch die vorliegend vollständig hohl ausgebildete erste Welle 3 abschnittsweise axial hindurchgeführt.
  • Die zweite Welle 4 ist als Hohlwelle ausgebildet und über ein erstes Lagerelement 12 relativ zur ersten Welle 3 drehbar gelagert. Des Weiteren weist die zweite Welle 4 einen Flansch 13 mit einem radialen Abschnitt 13a und einem axialen Abschnitt 13b auf, wobei ein zweites Lagerelement 15 im Bereich des axialen Abschnitts 13b vorgesehen ist, um die zweite Welle 4 gegenüber einem Gehäuse 14 des Reduktionsgetriebes 2 radial und axial abzustützen sowie drehbar dazu zu lagern.
  • Wie 2 in Verbindung mit 3 und 4 zeigt, sind an einer Außenumfangsfläche 5 der Welle 4 eine Vielzahl von elektrischen Leitungen 6a, 6b angeordnet. Die elektrischen Leitungen 6a, 6b sind mittels eines PVD-Beschichtungsverfahrens auf die Außenumfangsfläche 5 aufgebracht, wobei die PVD-Beschichtung durch nachgelagerte Mikrostrukturbearbeitung derart nachbearbeitet und strukturiert wird, dass die elektrischen Leitungen 6a, 6b erzeugt werden und ein Verschaltungsmuster bilden. Beispielsweise wird zur Erzeugung der elektrischen Leitungen 6a, 6b die Beschichtung in den Zwischenräumen zwischen den elektrischen Leitungen 6a, 6b wenigstens teilweise abgetragen bzw. entfernt. Die elektrischen Leitungen 6a, 6b erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander sowie parallel zur Längsrichtung der zweite Welle 4. An beiden axialen Enden der elektrischen Leitungen 6a, 6b sind Anschlussmittel 8 ausgebildet, die ebenfalls mittels eines Beschichtungsverfahrens hergestellt werden, und als Verbindung zwischen der jeweiligen elektrischen Leitung 6a, 6b und einer jeweiligen Relaiskarte 9a, 9b dienen. Die Anschlussmittel 8 sind sogenannte Pads, die aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, um die elektrische Verbindung zwischen der jeweiligen elektrischen Leitung 6a, 6b und der jeweiligen Relaiskarte 9a, 9b zu verbessern. Mithin weist das Reduktionsgetriebe 2 zwei Relaiskarten 9a, 9b auf, die die elektrischen Leitungen 6a, 6b mit externen elektrischen Leitungen 16 verbinden.
  • Jedes Anschlussmittel 8 weist im Zentrum eine Aussparung 17 auf, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlussmittel 8 und der jeweiligen Relaiskarte 9a, 9b zu verbessern. Vorliegend wird jedes Anschlussmittel 8 mittels Löten mit der dazugehörigen Relaiskarte 9a, 9b verbunden. Die Aussparung 17 verstärkt somit die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Anschlussmitteln 8 und der jeweiligen Relaiskarte 9a, 9b. Die erste Relaiskarte 9a ist vorliegend am radialen Abschnitt 13a des Flansches 13 der zweiten Welle 4 angeordnet. Die zweite Relaiskarte 9b ist an einem dem ersten Lagerelement 12 gegenüberliegenden Ende der zweiten Welle 4 drehfest an der zweiten Welle 4 angeordnet. Die zweite Welle 4 ist vorliegend derart ausgebildet, dass sie ausgehend von einer Ausgangsposition im und gegen den Uhrzeigersinn um etwa 360° rotieren kann.
  • An der Außenumfangsfläche 5 der zweiten Welle 4 sind in Umfangsrichtung abwechselnd je eine erste elektrische Leitung 6a als Signalleitung und eine zweie elektrische Leitung 6b als Erdungsleitung angeordnet. Aus perspektivischen sind in 3 zwei erste elektrische Leitungen 6a als Signalleitung und drei zweite elektrische Leitungen 6b als Erdungsleitung und in 4 zwei erste elektrische Leitungen 6a als Signalleitung und nur zwei zweite elektrische Leitungen 6b als Erdungsleitung abgebildet. Somit ist jede erste elektrische Leitung 6a ist in Umfangsrichtung jeweils zwischen zwei zweiten elektrischen Leitungen 6b angeordnet, wodurch eine ungewollte gegenseitige Beeinflussung der Sensorsignale verhindert wird. Aus Sicherheitsgründen ist im Hohlraum 18 der zweiten Welle 4 wenigstens eine - hier nicht dargestellte - Spannungszuleitung angeordnet, wobei durch eine Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Leitungen 6a, 6b an der Außenumfangsfläche 5 der zweiten Welle 4 die Anzahl der Leitungen im Hohlraum 18 der zweiten Welle 4 reduziert und daraus folgend eine ungewollte Beeinflussung der Sensorsignale mit dem Spannungssignal der Spannungszuleitung, oder umgekehrt, verhindert wird.
  • Die vorliegende Anordnung der elektrischen Leitungen 6a, 6b ist exemplarisch. In diesem Verschaltungsmuster sind die elektrischen Leitungen 6a, 6b gleichmäßig um die zweite Welle 4 herum angeordnet bzw. ausgebildet, was hier aus perspektivischen Gründen nicht vollständig dargestellt ist. Je nach Ausbildung der elektrischen Leitungen 6a, 6b und der jeweiligen Signalart kann auch eine alternative Anordnung der elektrischen Leitungen 6a, 6b zueinander und an der zweiten Welle 4 sinnvoll oder vorteilhaft sein.
  • Die Signalleitungen sind dazu ausgebildet, Sensorsignale eines oder mehrerer Sensoren zu übermitteln. Zudem können Signale eines Encoders übermittelt werden. Die Spannungszuleitung bzw. die Spannungszuleitungen ist zur elektrischen Versorgung eines oder mehrerer Aktuatoren, Motoren und/oder Steuereinrichtungen vorgesehen, wohingegen die Erdungsleitungen zur Ableitung von elektrischen Strömen in den Erdboden ausgebildet sind. Die Signale werden über die jeweiligen elektrischen Leitungen 6a, 6b zwischen den beiden Relaiskarten 9a, 9b übermittelt.
  • Im vorliegenden Beispiel sind die zweiten elektrischen Leitungen 6b in Umfangsrichtung der zweiten Welle 4 breiter ausgebildet ist als die ersten elektrischen Leitungen 6a. Zudem sind die zweiten elektrischen Leitungen 6b, das heißt die Erdungsleitungen, an ihren axialen Enden über eine jeweilige umlaufend an der Außenumfangsfläche 5 der zweiten Welle 4 angeordneten Verbindungsleitung 7 elektrisch miteinander verbunden. Jede erste elektrische Leitung 6a sowie jede zweite elektrische Leitung 6b ist separat über ein jeweiliges Anschlussmittel 8 mit der jeweiligen Relaiskarte 9a, 9b elektrisch verbunden.
  • Darüber hinaus ist die Außenumfangsfläche 5 der Welle 4 von einer - hier nicht näher gezeigten - Isolationsschicht teilweise bedeckt. Anders gesagt ist die jeweilige elektrische Leitung 6a, 6b in radialer Richtung zwischen der Welle 4 und einer Isolationsschicht angeordnet, um die elektrischen Leitungen 6a, 6b vor äußeren Einflüssen und mechanischer Beschädigung zu schützen. Lediglich die Anschlussmittel 8 sind nicht von einer Isolationsschicht bedeckt, um eine optimale Kontaktierung und Verbindung der Anschlussmittel 8 mit der jeweiligen Relaiskarte 9a, 9b zu gewährleisten. Ferner ist möglich, auch die Zwischenräume zwischen elektrischen Leitungen 6a, 6b zur Einsparung von Rohstoffen nicht mit einer Isolationsschicht zu bedecken.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Robotergelenk
    2
    Reduktionsgetriebe
    3
    Erste Welle
    4
    Zweite Welle
    5
    Außenumfangsfläche
    6a, 6b
    elektrische Leitung
    7
    Verbindungsleitung
    8
    Anschlussmittel
    9a, 9b
    Relaiskarte
    10
    Roboterarm
    11a, 11b
    Roboterarmsegment
    12
    Erstes Lagerelement
    13
    Flansch
    13a
    Radialer Abschnitt des Flansches
    13b
    Axialer Abschnitt des Flansches
    14
    Gehäuse des Reduktionsgetriebes
    15
    Zweites Lagerelement
    16
    Externe elektrische Leitungen
    17
    Aussparung
    18
    Hohlraum der zweiten Welle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015093344 A [0002]

Claims (10)

  1. Reduktionsgetriebe (2) für ein Robotergelenk (1), umfassend eine drehbar angeordnete erste Welle (3) und eine koaxial und drehbar dazu angeordnete zweite Welle (4), wobei an einer Außenumfangsfläche (5) der zweiten Welle (4) wenigstens eine elektrische Leitung (6a) angeordnet ist, die mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die Außenumfangsfläche (5) der zweiten Welle (4) aufgebracht ist.
  2. Reduktionsgetriebe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenumfangsfläche (5) der Welle (4) eine Vielzahl von elektrischen Leitungen (6a, 6b) angeordnet sind.
  3. Reduktionsgetriebe (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste elektrische Leitung (6a) als Sensorsignalleitung und/oder wenigstens eine zweite elektrische Leitung (6b) als Erdungsleitung ausgebildet ist.
  4. Reduktionsgetriebe (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige zweite elektrische Leitung (6b) in Umfangsrichtung der zweiten Welle (4) breiter ausgebildet ist als die jeweilige erste elektrische Leitung (6a).
  5. Reduktionsgetriebe (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede erste elektrische Leitung (6a) in Umfangsrichtung der zweiten Welle (4) zwischen zwei zweiten elektrischen Leitungen (6b) angeordnet sind.
  6. Reduktionsgetriebe (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zweite elektrische Leitungen (6b) über wenigstens eine auf der Außenumfangsfläche (5) der zweiten Welle (4) angeordnete Verbindungsleitung (7) elektrisch miteinander verbunden sind.
  7. Reduktionsgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige elektrische Leitung (6a, 6b) über an der Außenumfangsfläche (5) der zweiten Welle (4) angeordnete Anschlussmittel (8) mit zumindest einer Relaiskarte (9a) elektrisch verbunden ist.
  8. Reduktionsgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Anschlussmittel (8) mittels eines Beschichtungsverfahrens wenigstens teilweise auf die jeweilige elektrische Leitung (6a, 6b) aufgebracht ist.
  9. Reduktionsgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige elektrische Leitung (6a, 6b) in radialer Richtung zwischen der zweiten Welle (4) und einer Isolationsschicht angeordnet ist.
  10. Robotergelenk (1) für einen Roboter, umfassend ein Reduktionsgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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DE102022128419B4 (de) 2022-10-27 2024-05-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe für einen Roboter sowie Roboter mit einem Wellgetriebe

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