DE102022120246A1 - Electromotive drive unit and robot arm - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit (1) umfassend eine Axialflussmaschine (2) mit einer angetriebenen Rotorwelle (3) und eine mit der Axialflussmaschine (2) über die Rotorwelle (3) drehmomentübertragend gekoppelte, nasslaufende Getriebeeinheit (4), wobei eine sich in radialer Richtung aus der Rotorwelle (3) hinaus erstreckende Schleuderscheibe (5) axial zwischen der Axialflussmaschine (2) und der Getriebeeinheit (4) drehfest an der Rotorwelle (3) angeordnet ist, wobei die Schleuderscheibe (5) so konfiguriert ist, dass sie im Betrieb der elektromotorischen Antriebseinheit (1) aus der Getriebeeinheit (4) in Richtung der Axialflussmaschine (2) austretendes Hydraulikfluid (6) zentrifugalkraftbewirkt radial nach außen schleudert.The invention relates to an electric motor drive unit (1) comprising an axial flux machine (2) with a driven rotor shaft (3) and a wet-running gear unit (4) which is coupled to the axial flux machine (2) via the rotor shaft (3) in a torque-transmitting manner, wherein a gear unit (4) is located in a radial direction The centrifugal disc (5), which extends in the direction out of the rotor shaft (3), is arranged non-rotatably on the rotor shaft (3) axially between the axial flux machine (2) and the gear unit (4), the centrifugal disc (5) being configured so that it is in operation the electromotive drive unit (1) from the gear unit (4) in the direction of the axial flow machine (2) is hurled radially outwards by centrifugal force.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit umfassend eine Axialflussmaschine mit einer angetriebenen Rotorwelle und eine mit der Axialflussmaschine über die Rotorwelle drehmomentübertragend gekoppelte, nasslaufende Getriebeeinheit. Die Erfindung betrifft ferner einen Roboterarm.The present invention relates to an electric motor drive unit comprising an axial flux machine with a driven rotor shaft and a wet-running gear unit coupled to the axial flux machine via the rotor shaft in a torque-transmitting manner. The invention further relates to a robot arm.
Moderne Roboter haben vielfältige Anwendungen, beispielsweise in der Industrie oder der Medizin. Industrieroboter sind als programmierbare Maschinen zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von industriellen Prozessen verwendet. Sie sind essentieller Bestandteil einer fortschreitenden Automatisierung.Modern robots have a wide range of applications, for example in industry or medicine. Industrial robots are commonly known as programmable machines for handling, assembling or machining workpieces and are used in a variety of industrial processes. They are an essential part of advancing automation.
In diesem Zusammenhang sind elektromotorische Antriebseinheiten bekannt geworden, in denen ein elektrischer Motor und eine Getriebeeinheit baulich zu einer Einheit zusammengefasst sind. Hierbei kommen häufig Axialflussmotoren kombiniert mit einem Wellengetriebe zum Einsatz.In this context, electric motor drive units have become known, in which an electric motor and a transmission unit are structurally combined into one unit. Axial flux motors combined with a shaft gear are often used here.
In der
Aus der
Die Getriebe in diesen Antriebseinheiten sind in der Regel nasslaufend, d.h. sie werden mit einem Getriebefett und/oder Getriebeöl geschmiert. Da in den genannten Roboteranwendungen, beispielsweise im medizinischen Bereich oder in Reinraumanwendungen, Austritte des Getriebefetts und/oder -öls nicht erlaubt sind, werden regelmäßig sehr hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Getriebeeinheit gestellt. Auch ein Eindringen des Getriebefetts und/oder -öls in die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten der Antriebseinheit muss ausgeschlossen sein, um einen fehlerfreien und stabilen Betrieb der Antriebseinheit zu gewährleisten.The gears in these drive units are usually wet-running, i.e. they are lubricated with gear grease and/or gear oil. Since leaks of gear grease and/or oil are not permitted in the robot applications mentioned, for example in the medical sector or in clean room applications, very high demands are regularly placed on the tightness of the gear unit. Penetration of gear grease and/or oil into the electrical or electronic components of the drive unit must also be prevented in order to ensure error-free and stable operation of the drive unit.
Den Anforderungen nach einer hohen Dichtigkeit stehen jedoch den Wirkungsgradanforderungen für Antriebseinheiten konträr entgegen.However, the requirements for high tightness are contrary to the efficiency requirements for drive units.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektromotorische Antriebseinheit mit einer hohen Dichtwirkung gegenüber dem Eintritt von Getriebefett und/oder -öl bereitzustellen, die auch einen hohen Wirkungsgrad mit geringen Reibungsverlusten aufweist. Es ist ferner die Aufgabe einen optimierten Roboterarm mit einer elektromotorischen Antriebseinheit zu realisieren.The object of the invention is therefore to provide an electric motor drive unit with a high sealing effect against the ingress of gear grease and / or oil, which also has a high level of efficiency with low friction losses. It is also the task to realize an optimized robot arm with an electric motor drive unit.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektromotorische Antriebseinheit umfassend eine Axialflussmaschine mit einer angetriebenen Rotorwelle und eine mit der Axialflussmaschine über die Rotorwelle drehmomentübertragend gekoppelte, nasslaufende Getriebeeinheit, wobei eine sich in radialer Richtung aus der Rotorwelle hinaus erstreckende Schleuderscheibe axial zwischen der Axialflussmaschine und der Getriebeeinheit drehfest an der Rotorwelle angeordnet ist, wobei die Schleuderscheibe so konfiguriert ist, dass sie im Betrieb der elektromotorischen Antriebseinheit aus der Getriebeeinheit in Richtung der Axialflussmaschine austretendes Hydraulikfluid zentrifugalkraftbewirkt radial nach außen schleudert.This object is achieved by an electromotive drive unit comprising an axial flux machine with a driven rotor shaft and a wet-running gear unit coupled to the axial flux machine via the rotor shaft in a torque-transmitting manner, with a centrifugal disk extending in the radial direction out of the rotor shaft in a rotationally fixed manner axially between the axial flux machine and the gear unit the rotor shaft is arranged, wherein the centrifugal disc is configured such that, during operation of the electromotive drive unit, it throws hydraulic fluid emerging from the gear unit in the direction of the axial flow machine radially outwards under the effect of centrifugal force.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Dichtwirkung ohne einen Reibkontakt des Dichtmittels, hier der Schleuderscheibe, erzielt werden kann. Hierdurch kann eine hohe Dichtwirkung und eine hohe Energieeffizienz der elektromotorischen Antriebseinheit gewährleistet werden.This has the advantage that the sealing effect can be achieved without frictional contact of the sealant, here the centrifugal disc. This ensures a high sealing effect and high energy efficiency of the electric motor drive unit.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are mentioned in the claim sentence and particularly preferred embodiments of the subject matter of the invention are described below.
Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM), wie sie in der elektromotorischen Antriebseinheit verwendet wird, ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet.The magnetic flux in an electric axial flux machine (AFM), as used in the electromotive drive unit, is axial to a rota in the air gap between the stator and rotor direction of the rotor of the axial flux machine.
Es gibt unterschiedliche Typen von Axialflussmaschinen. Ein bekannter Typ ist eine sogenannte I-Anordnung, bei der der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet ist und welche im Zusammenhang mit dieser Erfindung bevorzugt ist.There are different types of axial flow machines. A known type is a so-called I-arrangement, in which the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators, and which is preferred in the context of this invention.
Ein anderer bekannter Typ ist eine sogenannte H-Anordnung, bei der zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator-Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, sowohl eine oder mehrere Rotor-Stator-Konfigurationen des I-Typs sowie eine oder mehrere Rotor-Stator-Konfigurationen des H-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.Another known type is a so-called H arrangement, in which two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator. In principle, it is also possible for a plurality of rotor-stator configurations to be arranged axially next to one another as I-type and/or H-type. In this context, it would also be possible to arrange both one or more rotor-stator configurations of the I-type and one or more rotor-stator configurations of the H-type next to one another in the axial direction. In particular, it is also preferable that the rotor-stator configuration of the H-type and/or the I-type are each designed to be essentially identical, so that they can be put together in a modular manner to form an overall configuration. Such rotor-stator configurations can in particular be arranged coaxially with one another and connected to a common rotor shaft or to several rotor shafts.
Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann bevorzugt zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger bzw. Rotorkörper aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC-Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist.The rotor of an electric axial flux machine can preferably be designed, at least in part, as a laminated rotor. A laminated rotor is designed to be layered in the axial direction. The rotor of an axial flux machine can alternatively also have a rotor carrier or rotor body, which is correspondingly equipped with magnetic sheets and/or SMC material and with magnetic elements designed as permanent magnets.
Ein Rotorkörper weist in bevorzugter Weise ein Innenteil, über das der Rotor drehfest mit einer Welle verbindbar ist, und ein Außenteil auf, das den Rotor in radialer Richtung nach außen begrenzt. Der Rotorkörper kann zwischen Innenteil und Außenteil mit mehreren Rotorstreben ausgebildet sein, über das das Innenteil und das Außenteil miteinander verbunden sind und welches gemeinsam mit der radialen Außenfläche des Innenteils und der radialen Innenfläche des Außenteils einen Aufnahmeraum für die Aufnahme der Magnetelemente und der Flussleitelemente des Rotors bildet. Alternativ zu dem Aufnahmeraum können die Magnetelemente auf dem Rotorträger angeordnet bzw. aufgesetzt sein.A rotor body preferably has an inner part, via which the rotor can be connected to a shaft in a rotationally fixed manner, and an outer part, which delimits the rotor in the radial direction to the outside. The rotor body can be formed between the inner part and the outer part with a plurality of rotor struts, via which the inner part and the outer part are connected to one another and which, together with the radial outer surface of the inner part and the radial inner surface of the outer part, has a receiving space for receiving the magnetic elements and the flux guide elements of the rotor forms. As an alternative to the receiving space, the magnetic elements can be arranged or placed on the rotor carrier.
Ein Magnetelement kann als Permanentmagnet in Form eines Stabmagneten oder in Form kleinerer als Klötze ausgebildeter Magnetblöcke gebildet sein. Die Magnetelemente sind in der Regel in, an oder auf einem Rotorträger angeordnet. Das als Permanentmagnet ausgebildete Magnetelement eines Rotors einer Axialflussmaschine steht in Wechselwirkung mit einem rotierenden Magnetfeld welches durch die in der Regel mit einem Drehstrom beaufschlagten Statorwicklungspulen erzeugt ist.A magnetic element can be formed as a permanent magnet in the form of a bar magnet or in the form of smaller magnetic blocks designed as blocks. The magnetic elements are usually arranged in, on or on a rotor carrier. The magnetic element of a rotor of an axial flux machine, designed as a permanent magnet, interacts with a rotating magnetic field which is generated by the stator winding coils, which are generally supplied with a three-phase current.
Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.A rotatably mounted shaft of an electrical machine is referred to as a rotor shaft, to which the rotor or rotor body is coupled in a rotationally fixed manner.
Der Stator einer elektrischen Axialflussmaschine weist bevorzugt einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein.The stator of an electric axial flux machine preferably has a stator body with a plurality of stator windings arranged in the circumferential direction. The stator body can be designed in one piece or segmented in the circumferential direction.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erster scheibenförmiger Statorkörper und/oder ein zweiter scheibenförmiger Statorkörper als Leiterplatte, insbesondere als gedruckte Schaltung, welche auch als Printed-Circuit-Board PCB bezeichnet wird, ausgebildet sind, wodurch der Statorkörper besonders kompakt und kostengünstig herstellbar ist. Die Wicklung des Statorkörpers ist dabei einstückig mit der Leiterplatte ausgebildet. Die Leiterplatte ist bevorzugt eine Multilayer-Platine mit mehreren Kupferlagen, über die sich die Statorwicklungen erstrecken. Eine weitere mögliche Ausführungsform ist die Ausführung des Statorkörpers als Sandwich mehrerer Multilayer-Platinen. Die Leiterplatte ist bevorzugt aus einem Verbund aus Epoxyharz und Glasfaser gebildet.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that a first disk-shaped stator body and / or a second disk-shaped stator body are designed as a circuit board, in particular as a printed circuit, which is also referred to as a printed circuit board PCB, whereby the stator body is particularly compact and can be produced inexpensively. The winding of the stator body is formed in one piece with the circuit board. The circuit board is preferably a multilayer circuit board with several copper layers over which the stator windings extend. Another possible embodiment is to design the stator body as a sandwich of several multilayer boards. The circuit board is preferably formed from a composite of epoxy resin and glass fiber.
Besonders bevorzugt ist es, dass der erste Statorkörper und/oder der zweite Statorkörper ringscheibenförmig ausgeformt sind/ist. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Statorkörper als Multilayer-PCB ausgeführt ist und/oder mehrere Trägerplatten schichtartig aneinander gestapelt angeordnet sind.It is particularly preferred that the first stator body and/or the second stator body are/is formed in the shape of an annular disk. According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that at least one of the stator bodies is designed as a multilayer PCB and/or several carrier plates are arranged stacked together in layers.
Die Getriebeeinheit kann bevorzugt ein Wellenzahnradgetriebe umfassen. Ein Wellenzahnradgetriebe besteht üblicherweise aus einem starren ersten Zahnrad, der sogenannten Circular-Spline, die eine Innenverzahnung aufweist. In diesem starren ersten Zahnrad ist üblicherweise ein zweites außenverzahntes und flexibles Zahnrad, die sogenannte Flex-Spline, angeordnet. Die Außenverzahnung steht mit der Innenverzahnung des starren ersten Zahnrads lokal in Eingriff. Der Durchmesser der Außenverzahnung ist etwas kleiner als die Innenverzahnung, auch besitzt die Innenverzahnung weniger Zähne als die Außenverzahnung. Vorgesehen ist ferner eine üblicherweise ovale Scheibe oder ähnliches, die als Wellengenerator fungiert und in dem flexiblen zweiten Zahnrad, also der Flex-Spline, angeordnet ist. Diese Scheibe ist mit einem externen Motor, gegebenenfalls über ein zwischengeschaltetes Getriebe, gekoppelt. Eine motorbedingte Drehung der Scheibe führt zu einer Deformation der Flex-Spline, die eine der Scheibenform entsprechende Form einnimmt. Hierüber wird der Eingriff der beiden Verzahnungen geändert, so dass es im Endeffekt zu einer übersetzten Rotationsbewegung der flexiblen Einheit, also der Flex-Spline, relativ zur starren, nicht bewegten Einheit, der Circular-Spline, kommt. Der Abtrieb erfolgt über die sich übersetzt drehende Flex-Spline.The transmission unit can preferably comprise a shaft gear transmission. A shaft gear transmission usually consists of a rigid first gear, the so-called circular spline, which has internal teeth. A second externally toothed and flexible gear, the so-called flex spline, is usually arranged in this rigid first gear. The external toothing is locally engaged with the internal toothing of the rigid first gear. The diameter of the external teeth is slightly smaller than the internal teeth, and the internal teeth also have fewer Teeth as the external teeth. A usually oval disk or similar is also provided, which functions as a wave generator and is arranged in the flexible second gear, i.e. the flex spline. This disk is coupled to an external motor, possibly via an intermediate gearbox. A rotation of the disc caused by the motor leads to a deformation of the flex spline, which takes on a shape corresponding to the shape of the disc. This changes the engagement of the two teeth, so that in the end there is a translated rotational movement of the flexible unit, i.e. the flex spline, relative to the rigid, non-moving unit, the circular spline. The output takes place via the flex spline, which rotates in translation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schleuderscheibe gemeinsam mit einem Gehäusebauteil der elektromotorischen Antriebseinheit einen ringförmigen Kanal definiert. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass das Hydraulikfluid auf einen definierten radialen Pfad geführt wird, der entsprechend weg von der Axialflussmaschine weist.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the centrifugal disk defines an annular channel together with a housing component of the electromotive drive unit. The advantage of this configuration is that the hydraulic fluid is guided along a defined radial path, which accordingly points away from the axial flow machine.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Gehäusebauteil gegenüber der Schleuderscheibe nicht rotierend angeordnet ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass das zentrifugalkraftbewirkt in radialer Richtung geschleuderte Hydraulikfluid beim Auftreffen an der stehenden Gehäusewand in Schwerkraftrichtung an dieser abfließt und so von der Axialflussmaschine fern gehalten wird.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the housing component is arranged in a non-rotating manner relative to the centrifugal disk. This can ensure that the hydraulic fluid thrown in the radial direction by centrifugal force flows off in the direction of gravity when it hits the stationary housing wall and is thus kept away from the axial flow machine.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Schleuderscheibe an ihrem radial äußeren Ende einen in Richtung der Getriebeeinheit weisenden konusförmigen Abschnitt besitzt. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass sich hierdurch die Dichtwirkung der Schleuderscheibe weiter optimieren lässt.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the centrifugal disk has a conical section pointing in the direction of the gear unit at its radially outer end. The advantageous effect of this design is that the sealing effect of the centrifugal disc can be further optimized.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Schleuderscheibe mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden, hohlzylindrischen Abschnitt drehfest verbunden ist, aus dem sich die Schleuderscheibe radial nach außen erstreckt. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass die Schleuderscheibe besonders einfach auf die Rotorwelle aufgesetzt werden kann. Die Schleuderscheibe kann dabei grundsätzlich mit verschiedenen Verbindungstechniken an die Rotorwelle angebunden sein, wie beispielsweise Verpressen, Verschweißen, Verkleben oder dergleichen.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the centrifugal disk is connected in a rotationally fixed manner to a hollow cylindrical section which extends in the axial direction and from which the centrifugal disk extends radially outwards. In this way, the effect can be achieved in particular that the centrifugal disc can be placed particularly easily on the rotor shaft. The centrifugal disk can basically be connected to the rotor shaft using various connection techniques, such as pressing, welding, gluing or the like.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Schleuderscheibe und der hohlzylindrische Abschnitt einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Herstellung des Bauteils fertigungs- und kostentechnisch besonders günstig ist.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the centrifugal disk and the hollow cylindrical section are designed in one piece, in particular monolithically. The advantage of this configuration is that the production of the component is particularly favorable in terms of production and costs.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Schleuderscheibe und der hohlzylindrische Abschnitt zweistückig ausgebildet sind. Durch die zweiteilige Ausführung können Kosten eingespart und die Montage vereinfacht werden.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the centrifugal disk and the hollow cylindrical section are designed in two pieces. The two-part design saves costs and simplifies assembly.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass in axialer Richtung zwischen der Schleuderscheibe und der Getriebeeinheit ein Wälzlager zur Lagerung der Rotorwelle gegenüber dem Gehäusebauteil angeordnet ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass das Lager durch das im Getriebe befindliche Fett mit geschmiert wird und als zusätzliche Barriere gegen Fettaustritt wirkt.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that a roller bearing for supporting the rotor shaft relative to the housing component is arranged in the axial direction between the centrifugal disk and the gear unit. The advantage that can be achieved in this way is that the bearing is lubricated by the grease in the gearbox and acts as an additional barrier against grease escape.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass in axialer Richtung zwischen dem Wälzlager und der Schleuderscheibe keine Dichtung vorgesehen ist. Hierdurch kann eine besonders hohe Energieeffizienz der Antriebseinheit unterstützt werden.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that no seal is provided in the axial direction between the roller bearing and the centrifugal disk. This can support a particularly high energy efficiency of the drive unit.
Das Hydraulikfluid im Sinne dieser Anmeldung kann ein Getriebefett oder ein Getriebeöl sein. Insbesondere kann ein Hydraulikfluid auch einen oder mehrere Bestandteile eines Getriebefetts umfassen.The hydraulic fluid in the sense of this application can be a gear grease or a gear oil. In particular, a hydraulic fluid can also include one or more components of a gear grease.
Die elektromotorische Antriebseinheit kann insbesondere auch als eine vormontierte Gelenkarm-Einheit für einen Roboterarm ausgebildet sein, wobei dann ein elektrischer Motor, ein Wellgetriebe, eine Abtriebslagerung und ein optional integrierter Drehmomentsensor eine bauliche Einheit bilden.The electromotive drive unit can in particular also be designed as a pre-assembled articulated arm unit for a robot arm, in which case an electric motor, a wave gear, an output bearing and an optionally integrated torque sensor form a structural unit.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch einen Roboterarm für einen Roboter umfassend eine elektromotorische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1-9.Finally, the object of the invention can also be achieved by a robot arm for a robot comprising an electromotive drive unit according to one of claims 1-9.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using figures without restricting the general idea of the invention.
Es zeigt:
-
1 Elektromotorische Antriebseinheit in einer schematischen Axialschnittdarstellung und -
2 einen Roboterarm mit einer elektromotorischen Antriebseinheit in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Darstellung.
-
1 Electromotive drive unit in a schematic axial sectional view and -
2 a robot arm with an electric motor drive unit in a perspective, partially cutaway view.
Die
Eine sich in radialer Richtung aus der Rotorwelle 3 hinaus erstreckende Schleuderscheibe 5 ist axial zwischen der Axialflussmaschine 2 und der Getriebeeinheit 4 drehfest an der Rotorwelle 3 angeordnet. Die Schleuderscheibe 5 ist so konfiguriert, dass sie im Betrieb der elektromotorischen Antriebseinheit 1 aus der Getriebeeinheit 4 in Richtung der Axialflussmaschine 2 austretendes Hydraulikfluid 6 zentrifugalkraftbewirkt radial nach außen schleudert, was sich gut anhand der Pfeile in der
Die Schleuderscheibe 5 definiert gemeinsam mit einem Gehäusebauteil 7 der elektromotorischen Antriebseinheit 1 einen ringförmigen Kanal 8, wobei das Gehäusebauteil 7 gegenüber der Schleuderscheibe 5 jedoch nicht rotierend angeordnet ist. Hierdurch kann auf das Gehäusebauteil 7 geschleuderte Hydraulikfluid 6 an diesem schwerkraftbewirkt abfließen.The
Wie in der
Die Schleuderscheibe 5 ist mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden, hohlzylindrischen Abschnitt 11 drehfest verbunden ist, aus dem sich die Schleuderscheibe 5 radial nach außen erstreckt. Der Abschnitt 11 ist seinerseits drehfest mit der Rotorwelle 3 verbunden, beispielsweise durch eine Presspassung. In der gezeigten Ausführungsform sind die Schleuderscheibe 5 und der hohlzylindrische Abschnitt 11 einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet. Der Rotor 15 der Axialflussmaschine 2 kann radial außerhalb des Abschnitts 11 liegen und mit diesem drehmomentübertragend verbunden sein. Grundsätzlich wäre es natürlich auch denkbar, dass der Rotor 15 und die Rotorwelle 3 ohne die Zwischenschaltung des Abschnitts 11 direkt miteinander verbunden sind.The
In axialer Richtung zwischen der Schleuderscheibe 5 und der Getriebeeinheit 4 ist ein Wälzlager 12 zur Lagerung der Rotorwelle 3 gegenüber dem Gehäusebauteil 7 angeordnet. Ersichtlich ist aus der
Schließlich zeigt die
Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse der Rotorwelle 3. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The terms “radial”, “axial”, “tangential” and “circumferential direction” used in this application always refer to the axis of rotation of the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- AntriebseinheitDrive unit
- 22
- AxialflussmaschineAxial flow machine
- 33
- RotorwelleRotor shaft
- 44
- GetriebeeinheitGear unit
- 55
- Schleuderscheibeslingshot disc
- 66
- HydraulikfluidHydraulic fluid
- 77
- GehäusebauteilHousing component
- 88th
- Kanalchannel
- 99
- EndeEnd
- 1010
- AbschnittSection
- 1111
- AbschnittSection
- 1212
- Wälzlagerroller bearing
- 1313
- RoboterarmRobot arm
- 1414
- Roboterrobot
- 1515
- Rotorrotor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102018103221 A1 [0004]DE 102018103221 A1 [0004]
- DE 102019105760 A1 [0005]DE 102019105760 A1 [0005]
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