DE202012005741U1

DE202012005741U1 - High precision drive unit

Info

Publication number: DE202012005741U1
Application number: DE201220005741
Authority: DE
Original assignee: Maxon Motor AG
Current assignee: Maxon International AG
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2013-09-13
Anticipated expiration: 2022-06-13

Abstract

Antriebseinheit (1) mit einem Elektromotor (2) und einem mehrstufigen Planetengetriebe (3), wobei das Planetengetriebe (3) ein drehfest mit dem Elektromotor (2) verbundenes Getriebegehäuse (4) umfasst, und wobei die Abtriebswelle des Planetengetriebes als Abtriebstopf (5) ausgebildet ist, welcher das Getriebegehäuse (4) zumindest teilweise umschließt und welcher mittels zweier zwischen Getriebegehäuse (4) und Abtriebstopf (5) angeordneter Lager (6) drehbar auf dem Getriebegehäuse (4) gelagert ist, wobei die beiden Lager (6) an entgegen gesetzten Enden des Abtriebstopfes (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abtriebstopf (5) über mehr als die Hälfte der Länge des Getriebegehäuses (4) erstreckt, wobei das Getriebegehäuse (4) am elektromotorseitigen Ende einen Getriebeflansch (7) umfasst.Drive unit (1) with an electric motor (2) and a multi-stage planetary gear (3), wherein the planetary gear (3) comprises a gear housing (4) rotatably connected to the electric motor (2), and wherein the output shaft of the planetary gear as output pot (5) is formed, which at least partially surrounds the gear housing (4) and which is rotatably mounted on the transmission housing (4) by means of two arranged between the gear housing (4) and output pot (5) bearing (6), wherein the two bearings (6) against set ends of the output pot (5) are arranged, characterized in that the output pot (5) over more than half the length of the transmission housing (4), wherein the transmission housing (4) at the electric motor side end comprises a transmission flange (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochpräzise Antriebseinheit, insbesondere für Robotikanwendungen, bestehend aus einem Elektromotor und einem mehrstufigen Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The present invention relates to a high-precision drive unit, in particular for robotics applications, consisting of an electric motor and a multi-stage planetary gear according to the preamble of independent claim 1.

Das Planetengetriebe umfasst ein drehfest mit dem Motor verbundenes Getriebegehäuse. Bei der gattungsgemäßen Antriebseinheit ist die Abtriebswelle des Planetengetriebes als Abtriebstopf ausgebildet, welcher das Getriebegehäuse zumindest teilweise umschließt und welcher mittels zweier zwischen Getriebegehäuse und Abtriebstopf angeordneter Lager drehbar auf dem Getriebegehäuse gelagert ist. Die beiden Lager sind an entgegen gesetzten Enden des Abtriebstopfes angeordnet. Diese Anordnung erlaubt die Aufnahme von Kippmomenten, die quer zur Längsachse der Antriebseinheit wirken, was bei Robotikanwendungen häufig der Fall ist.The planetary gear comprises a rotatably connected to the engine gear housing. In the generic drive unit, the output shaft of the planetary gear is designed as an output pot, which surrounds the gear housing at least partially and which is rotatably mounted on the gear housing by means of two arranged between the gear housing and output pot bearing. The two bearings are arranged at opposite ends of the output pot. This arrangement allows the absorption of tilting moments, which act transversely to the longitudinal axis of the drive unit, which is often the case in robotics applications.

An Antriebseinheiten, die in der Robotik zur Anwendung kommen, werden hohe Anforderungen gestellt. Häufig werden sehr leichte Antriebe benötigt, die zudem sehr kompakt sein müssen. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrt steht eine besonders leichte Bauweise an vorderster Stelle der Anforderungen. Es werden daher oft sehr leichte und leistungsschwache Elektromotoren eingesetzt. In der Regel müssen die Antriebe jedoch hohe Antriebsmomente bereitstellen. Die kleinen leistungsschwachen Elektromotoren werden daher üblicherweise mit mehrstufigen Planetengetrieben kombiniert, um die die erforderlichen Drehmomente bereitstellen zu können. Planetengetriebe bieten zudem den Vorteil einer besonders kompakten Bauweise.High demands are placed on drive units used in robotics. Frequently very light drives are needed, which must also be very compact. Particularly in the aerospace industry, a particularly lightweight design is at the forefront of the requirements. Therefore, very light and low-power electric motors are often used. As a rule, however, the drives must provide high drive torques. The small low-power electric motors are therefore usually combined with multi-stage planetary gears in order to provide the required torques. Planetary gears also offer the advantage of a particularly compact design.

Eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus EP 2210714 B1 bekannt. Diese Antriebseinheit besteht im Wesentlichen aus einem Außenläuferflachmotor und einem daran angesetzten vierstufigen Planetengetriebe. Die Motorwelle des Außenläuferflachmotors treibt das Sonnenrad der ersten Planetengetriebestufe an. Das Sonnenrad kämmt mit vier Planetenrädern, die ihrerseits mit einem hohlzylindrischen Hohlrad kämmen, welches gleichzeitig das Getriebegehäuse des Planetengetriebes bildet. Der Planetenträger der ersten Getriebestufe umfasst das Sonnenrad der zweiten Getriebestufe. Die Getriebestufen 2 bis 4 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die erste Getriebestufe. Die Planetenräder sämtlicher Getriebestufen kämmen mit dem gemeinsamen hohlzylindrischen Hohlrad. Der Planetenträger der vierten Getriebestufe ist als hohlzylindrischer Abtriebstopf ausgebildet, welcher das Hohlrad des Planetengetriebes auf halber Länge umschließt. Er ist auf dem Hohlrad des Planetengetriebes drehbar gelagert. Hierzu sind zwei Wälzlager zwischen der Innenwandung des Abtriebstopfes und dem Außenumfang des Hohlrads vorgesehen. Die beiden Wälzlager sind an entgegen gesetzten Enden des Abtriebstopfes angeordnet, so dass sich eines der beiden Wälzlager im Bereich der vierten Getriebestufe, und das andere im Bereich der dritten Getriebestufe befindet. Der Abtriebstopf kann das Hohlrad des Planetengetriebes nur auf halber Länge umschließen, da die zweite Hälfte des Planetengetriebes im Bereich der Getriebestufen 1 und 2 von einem sogenannten Stützring umgeben ist. Der Stützring ist erforderlich, um auftretende Kräfte auf ein mit dem Stützring verbundenes Karussell eines Manipulators zu übertragen.A drive unit of the type mentioned is, for example EP 2210714 B1 known. This drive unit essentially consists of an external rotor flat motor and an attached four-stage planetary gear. The motor shaft of the external rotor flat motor drives the sun gear of the first planetary gear stage. The sun gear meshes with four planet gears, which in turn mesh with a hollow cylindrical ring gear, which also forms the gear housing of the planetary gear. The planet carrier of the first gear stage comprises the sun gear of the second gear stage. The gear stages 2 to 4 are constructed substantially the same as the first gear stage. The planet gears of all gear stages mesh with the common hollow cylindrical ring gear. The planet carrier of the fourth gear stage is designed as a hollow cylindrical output pot, which surrounds the ring gear of the planetary gear halfway. It is rotatably mounted on the ring gear of the planetary gear. For this purpose, two roller bearings are provided between the inner wall of the output pot and the outer circumference of the ring gear. The two roller bearings are arranged at opposite ends of the output pot, so that one of the two bearings in the fourth gear stage, and the other is in the range of the third gear stage. The output pot can surround the ring gear of the planetary gear only halfway, since the second half of the planetary gear in the range of gear stages 1 and 2 is surrounded by a so-called support ring. The support ring is required to transfer occurring forces on a connected to the support ring carousel of a manipulator.

Die Lageranordnung des Abtriebstopfes der aus EP 2210714 B1 bekannten Antriebseinheit erlaubt bereits eine gute Aufnahme von Kippmomenten, die quer zur Längsachse der Antriebseinheit, und damit quer zur Rotationsachse des Abtriebstopfes, wirken. Um immer weiter steigenden Anforderungen in der Robotik gerecht zu werden, werden jedoch Antriebseinheiten benötigt, die noch höhere Kippmomente aufnehmen können.The bearing assembly of the output pot of EP 2210714 B1 known drive unit already allows a good absorption of tilting moments, which act transversely to the longitudinal axis of the drive unit, and thus transversely to the axis of rotation of the output pot. However, in order to meet ever-increasing requirements in robotics, drive units are required which can accommodate even higher tilting moments.

Eine weitere Antriebseinheit ist ferner aus US 2003/0220169 A1 bekannt. Die Antriebseinheit ist ähnlich aufgebaut wie die aus EP 2268939 B1 . Sie umfasst einen Antriebsmotor und ein fünfstufiges Planetengetriebe. Auch bei dieser Antriebseinheit ist ein Hohlrad vorgesehen, welches mit den Planetenrädern sämtlicher Getriebestufen in Eingriff steht, und welches gleichzeitig das Getriebegehäuse des Planetengetriebes bildet. Das Hohlrad ist nicht direkt an den Elektromotor angesetzt, sondern es ist mit einem weiteren Gehäuse verbunden, in dem auch der Elektromotor aufgenommen ist. Die aus US 2003/0220169 A1 bekannte Antriebseinheit erreicht daher nicht die Kompaktheit des aus EP 2268939 B1 bekannten Antriebs. Ferner ist der Abtriebstopf zwar mittels zweier Wälzlager auf dem Hohlrad des Planetengetriebes gelagert. Die beiden Wälzlager befinden sich jedoch nicht an entgegen gesetzten Enden des Abtriebstopfes. Eines der beiden Wälzlager befindet sich im Bereich der ersten Getriebestufe, das zweite im Bereich der Getriebestufe 4.Another drive unit is also off US 2003/0220169 A1 known. The drive unit has a similar structure to that of EP 2268939 B1 , It comprises a drive motor and a five-stage planetary gear. Also in this drive unit, a ring gear is provided, which is in engagement with the planetary gears of all gear stages, and which simultaneously forms the gear housing of the planetary gear. The ring gear is not attached directly to the electric motor, but it is connected to a further housing in which the electric motor is received. The drive unit known from US 2003/0220169 A1 therefore does not achieve the compactness of the drive known from EP 2268939 B1. Furthermore, the output pot is indeed mounted by means of two rolling bearings on the ring gear of the planetary gear. However, the two rolling bearings are not located at opposite ends of the output pot. One of the two rolling bearings is located in the region of the first gear stage, the second in the range of the gear stage 4th

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art bereitzustellen, die den steigenden Anforderungen in Bezug auf Kompaktheit, Präzision und Steifigkeit des Abtriebs gerecht wird, wobei die Antriebseinheit insbesondere zur Aufnahme von hohen Kippmomenten geeignet sein soll. Eine weitere Aufgabe der Erfindung stellt die Verringerung des Spiels der Antriebseinheit dar, und zwar sowohl des axialen Spiels als auch des rotatorischen Spiels.Object of the present invention is to provide a drive unit of the type mentioned, which meets the increasing requirements in terms of compactness, precision and rigidity of the output, the drive unit should be particularly suitable for receiving high tilting moments. Another object of the invention is to reduce the play of the drive unit, both of the axial play and the rotational play.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn sich der Abtriebstopf über mehr als die Hälfte der Länge des Getriebegehäuses erstreckt, wobei das Getriebegehäuse am elektromotorseitigen Ende einen Getriebeflansch umfasst. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten kann somit der Lagerabstand der beiden Lager zwischen Abtriebstopf und Getriebegehäuse erhöht werden, was wiederum die Aufnahme höherer Kippmomente erlaubt und die Steifigkeit des Abtriebs erhöht. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit baut dabei äußerst kompakt. Über den Getriebeflansch kann ein Manipulatorglied eines Roboterarms mit dem Getriebegehäuse verbunden werden. Der Getriebeflansch kann jedoch auch zur Verbindung des Getriebegehäuses mit dem Elektromotor ausgebildet sein. Vorzugsweise kommt ein Außenläufermotor zum Einsatz. Es sind jedoch auch Innenläufermotoren denkbar. Die Motorwelle, die Abtriebswelle des Getriebes, sowie sämtliche Achsen der Sonnenräder und Planetenträger des Planetengetriebes verlaufen koaxial. Der Getriebeflansch ist vorzugsweise einteilig mit dem eigentlichen Getriebegehäuse ausgeführt. Er kann auch als separates Bauteil ausgeführt und beispielsweise mit dem Getriebegehäuse verschraubt sein.The object is solved by the features of independent claim 1. Accordingly, then a solution of the invention is the task when the output pot extends over more than half the length of the transmission housing, wherein the transmission housing at the end of the electric motor comprises a transmission flange. Compared to the known from the prior art drive units thus the bearing distance between the two bearings between the output pot and gear housing can be increased, which in turn allows the recording of higher tilting moments and increases the rigidity of the output. The drive unit according to the invention builds extremely compact. About the transmission flange, a manipulator member of a robot arm can be connected to the transmission housing. However, the gear flange can also be designed to connect the gear housing to the electric motor. Preferably, an external rotor motor is used. However, internal rotor motors are also conceivable. The motor shaft, the output shaft of the transmission, and all axes of the sun gears and planet carrier of the planetary gear are coaxial. The gear flange is preferably made in one piece with the actual transmission housing. It can also be designed as a separate component and bolted to the transmission housing, for example.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Um die Steifigkeit des Abtriebs weiter zu verbessern und besonders hohe Kippmomente aufnehmen zu können, erstreckt sich der Abtriebstopf vorzugsweise über zumindest dreiviertel der Länge des Getriebegehäuses.In order to further improve the rigidity of the output and to be able to absorb particularly high tilting moments, the output pot preferably extends over at least three quarters of the length of the transmission housing.

Grundsätzlich können sowohl Wälzlager als auch Gleitlager zwischen Abtriebstopf und Getriebegehäuse zum Einsatz kommen. Eine weiter verbesserte Aufnahme von Kippmomenten sowie ein äußerst geringes axiales Spiel werden jedoch dann erreicht, wenn die beiden Lager zwischen Abtriebstopf und Getriebegehäuse als gegeneinander verspannte Dünnringlager in O-Anordnung ausgeführt sind.In principle, rolling bearings as well as plain bearings between the output pot and the gearbox can be used. However, a further improved uptake of tilting moments and extremely low axial play are achieved when the two bearings between the output pot and the gearbox housing are designed as a thin-ring bearing tensioned against one another in an O-arrangement.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Elektromotor und Getriebegehäuse über ein Gewinde miteinander verbunden. Dadurch wird zum einen die kompakte Bauweise der Antriebseinheit weiter verbessert. Zum anderen erlaubt dies eine schnelle und einfache Montage. Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Getriebeflansch nicht zur Montage von Elektromotor und Getriebe benötigt wird und dadurch zur Anbindung eines Manipulatorgliedes zur Verfügung steht. Elektromotor und Manipulatorglied können unabhängig voneinander mit dem Getriebe verbunden oder auch ausgetauscht werden. Bevorzugt ist das Gewinde im Getriebegehäuse als Innengewinde, und am Elektromotor als Außengewinde ausgeführt.In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the electric motor and the gear housing are connected to one another via a thread. As a result, on the one hand, the compact design of the drive unit is further improved. On the other hand, this allows a quick and easy installation. A particular advantage results from the fact that the gear flange is not required for mounting of the electric motor and gear and is therefore available for connection of a manipulator member. Electric motor and manipulator member can be independently connected to the transmission or replaced. Preferably, the thread is in the gear housing as an internal thread, and executed on the electric motor as an external thread.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Planetenräder zumindest einer Stufe des Planetengetriebes jeweils zweigeteilt ausgeführt, wobei ein erster Teil des Planetenrads in dessen Umfangsrichtung gegenüber einem axial anschließenden zweiten Teil des Planetenrads vorgespannt ist. Dadurch wird die rotatorische Spielfreiheit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit erheblich verbessert. Die Vorspannung der zweigeteilten Planetenräder führt dazu, dass die Planetenräder spielfrei mit der Verzahnung von Hohlrad bzw. Sonnenrad kämmen. Ganz besonders bevorzugt wird die zweigeteilte und vorgespannte Ausführung der Planetenräder in der letzten Stufe des Planetengetriebes eingesetzt, da in dieser Stufe der Effekt der Spielverringerung am größten ist. Es können jedoch auch mehrere oder sämtliche Stufen des Planetengetriebes mit zweigeteilten und vorgespannten Planetenrädern ausgeführt werden.In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the planetary gears of at least one stage of the planetary gear are each designed in two parts, wherein a first part of the planetary gear is biased in its circumferential direction against an axially adjacent second part of the planetary gear. As a result, the rotational freedom of play of the drive unit according to the invention is considerably improved. The bias of the two-part planetary gears causes the planetary gears mesh with the teeth of ring gear or sun gear clearance. Most preferably, the two-part and preloaded design of the planet gears is used in the last stage of the planetary gear, since in this stage, the effect of game reduction is greatest. However, it is also possible to carry out several or all stages of the planetary gear with two-part and preloaded planetary gears.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abtriebstopf mittels Laserschweißen mit einem oder beiden Wälzlagern und/oder mit einem axial zwischen den Wälzlagern angeordneten, mitdrehenden Abstandsring verschweißt. Dadurch wird zum einen eine hohe Präzision der erfindungsgemäßen Antriebseinheit sichergestellt. Auch gestaltet sich die Montage der erfindungsgemäßen Antriebseinheit bei dieser Ausführungsform einfach, schnell und zudem kostengünstig. Als kostengünstige Alternative zur Verschweißung ist auch eine Verklebung möglich.In a further preferred embodiment of the present invention, the output pot is welded by means of laser welding to one or both rolling bearings and / or to a co-rotating spacer ring arranged axially between the rolling bearings. As a result, on the one hand a high precision of the drive unit according to the invention is ensured. Also, the assembly of the drive unit according to the invention in this embodiment, simple, fast and also inexpensive. As a cost-effective alternative to welding and a bond is possible.

Besonders bevorzugt ist der Abtriebstopf entlang einer an seinem Außenumfang umlaufenden Nut mit dem Wälzlager und/oder mit dem Abstandsring verschweißt, wobei die Schweißnaht den Nutgrund durchdringt. Dadurch wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit erheblich vereinfacht. Der Abtriebstopf kann einfach auf die Lageranordnung aufgeschoben werden und wird anschließend von Außen mit der Lageranordnung verschweißt. Die Schweißverbindung ist dabei durchgeschweißt.Particularly preferably, the output pot is welded along a circumferential groove on its outer circumference with the rolling bearing and / or with the spacer ring, wherein the weld penetrates the groove bottom. As a result, the production of the drive unit according to the invention is considerably simplified. The output pot can be easily pushed onto the bearing assembly and is then welded from the outside to the bearing assembly. The welded connection is welded through.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Getriebegehäuse durch ein gemeinsames Hohlrad für sämtliche Stufen des Planetengetriebes gebildet. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit wird dadurch äußerst günstig. Zudem gestaltet sich auch die Montage äußerst einfach. Das Hohlrad kann jedoch auch mehrteilig ausgeführt sein. Auch ist es denkbar, dass die Hohlräder der einzelnen Getriebestufen in einer gemeinsamen Hülse bzw. einem gemeinsamen Getriebegehäuse aufgenommen sind. In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the transmission housing is formed by a common ring gear for all stages of the planetary gear. The preparation of the drive unit according to the invention is thereby extremely favorable. In addition, the assembly is extremely simple. However, the ring gear can also be designed in several parts. It is also conceivable that the ring gears of the individual gear stages are accommodated in a common sleeve or a common gear housing.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst dass Planetengetriebe exakt drei Stufen. Es hat sich herausgestellt, dass sich mit einem dreistufigen Planetengetriebe die Anforderungen in Bezug auf Präzision und Spielfreiheit optimal erfüllen lassen, und gleichzeitig die hohen erforderlichen Drehmomente bereitgestellt werden können. Antriebseinheiten mit dreistufigem Planetengetriebe sind zudem relativ kostengünstig zu realisieren.In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the planetary gear comprises exactly three stages. It has been found that with a three-stage planetary gear can meet the requirements for precision and freedom from play optimally, and at the same time the high required torques can be provided. Drive units with three-stage planetary gear are also relatively inexpensive to implement.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.A preferred embodiment of the present invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1, bestehend aus einem Elektromotor 2 und einem dreistufigen Planetengetriebe 3. Elektromotor und Getriebe sind koaxial zur gemeinsamen Achse 8 angeordnet. Der Elektromotor 2 ist lediglich schematisch dargestellt. Vorzugsweise kommt bei der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ein Außenläufermotor zum Einsatz. Es kann aber auch Innenläufermotor verwendet werden.The 1 shows a longitudinal section through a drive unit according to the invention 1 , consisting of an electric motor 2 and a three-stage planetary gear 3 , Electric motor and gearbox are coaxial with the common axis 8th arranged. The electric motor 2 is shown only schematically. Preferably, an external rotor motor is used in the drive unit according to the invention. But it can also be used internal rotor motor.

Auf die Motorwelle 16 des Elektromotors 2 ist das Sonnenrad 9.1 der ersten Getriebestufe des dreistufigen Planetengetriebes 3 aufgesetzt. Es kämmt mit drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Planetenrädern 10.1 der ersten Getriebestufe, die im Planetenträger 11.1 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 10.1 kämmen ihrerseits mit der Innenverzahnung des Hohlrads 4, welches gleichermaßen das Getriebegehäuse des Planetengetriebes darstellt. Von den drei Planetenrädern 10.1 der ersten Getriebestufe sind in der Schnittdarstellung lediglich zwei Planetenräder gezeigt, wobei das obere Planetenrad geschnitten dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass anstatt drei Planetenrädern pro Stufe auch vier oder mehr Planetenräder vorgesehen werden können. Die Planetenräder können auch ungleichmäßig über den Umfang verteilt sein.On the motor shaft 16 of the electric motor 2 is the sun wheel 9.1 the first gear stage of the three-stage planetary gear 3 placed. It meshes with three evenly distributed over the circumference arranged planetary gears 10.1 the first gear stage in the planet carrier 11.1 are rotatably mounted. The planet wheels 10.1 in turn mesh with the internal teeth of the ring gear 4 which equally represents the gear housing of the planetary gear. Of the three planet wheels 10.1 the first gear stage, only two planet gears are shown in the sectional view, wherein the upper planetary gear is shown in section. It should be noted that instead of three planet wheels per stage and four or more planetary gears can be provided. The planetary gears can also be distributed unevenly over the circumference.

Der Planetenträger 11.1 der ersten Getriebestufe ist drehfest mit dem Sonnenrad 9.2 der zweiten Getriebestufe verbunden. Diese ist im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die erste Getriebestufe. Aufgrund der größeren Belastungen sind lediglich die Planetenräder 10.2 der zweiten Getriebestufe etwas breiter ausgeführt. Auch die Planetenräder 10.2 der zweiten Getriebestufe kämmen mit der Innenverzahnung des Hohlrads 4, welches gleichermaßen das Getriebegehäuse des Planetengetriebes bildet. Die Planetenräder 10.2 der zweiten Getriebestufe sind in dem Planetenträger 11.2 drehbar gelagert. Dieser wiederum ist drehfest mit dem Sonnenrad 9.3 der dritten und letzten Getriebestufe des Planetengetriebes verbunden. Die letzte Getriebestufe umfasst im konkreten Ausführungsbeispiel vier Planetenräder 10.3 anstatt der in den ersten beiden Getriebestufen verwendeten drei Planetenräder. Die Planetenräder 10.3 sind zudem zweigeteilt ausgeführt und umfassen jeweils einen ersten Teil 10.3.1 und einen zweiten Teil 10.3.2. Beide Teile weisen jeweils eine Außenverzahnung auf, mit der die Planetenräder sowohl in die Verzahnung des Sonnenrads 9.3 als auch in die Verzahnung des Hohlrads 4 eingreifen. Die beiden Planetenradteile 10.3.1 und 10.3.2 sind mittels der Federstäbe 12 in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt. Die Federstäbe 12 sind sowohl in dem ersten Teil 10.3.1 als auch in dem zweiten Teil 10.3.2 jeweils in einer Bohrung aufgenommen. Es sind mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Federstäbe 12 vorgesehen. Der Lochkreis der Bohrungen des ersten Teils 10.3.1 ist gegenüber dem Lochkreis der Bohrungen im zweiten Teil 10.3.2 in Umfangsrichtung leicht versetzt, wenn die Außenverzahnung des ersten Teils 10.3.1 mit der Außenverzahnung 10.3.2 fluchtet. Durch den Eingriff der Verzahnungen der beiden Teile 10.3.1 und 10.3.2 in die Verzahnungen von Sonnenrad 9.3 und Hohlrad 4 werden die Federstäbe 12 somit auf Biegung beansprucht. Die dadurch entstehende Vorspannung sorgt dafür, dass ein spielfreier Eingriff zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad bzw. dem Hohlrad besteht. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 ist dadurch äußerst präzise. Drehpositionen können sehr genau angefahren werden. Die Antriebseinheit 1 umfasst dazu ferner einen nicht dargestellten Positionsgeber.The planet carrier 11.1 the first gear stage is non-rotatable with the sun gear 9.2 connected to the second gear stage. This is essentially the same structure as the first gear stage. Due to the larger loads are only the planet gears 10.2 the second gear stage running slightly wider. Also the planet wheels 10.2 the second gear mesh with the internal teeth of the ring gear 4 which equally forms the gear housing of the planetary gear. The planet wheels 10.2 the second gear stage are in the planet carrier 11.2 rotatably mounted. This in turn is rotatable with the sun gear 9.3 connected to the third and final gear stage of the planetary gear. The last gear stage comprises in the concrete embodiment, four planetary gears 10.3 instead of the three planet gears used in the first two gear stages. The planet wheels 10.3 are also designed in two parts and each comprise a first part 10.3.1 and a second part 10.3.2 , Both parts each have an outer toothing, with the planetary gears in both the teeth of the sun gear 9.3 as well as in the toothing of the ring gear 4 intervention. The two planetary gear parts 10.3.1 and 10.3.2 are by means of spring bars 12 braced against each other in the circumferential direction. The spring bars 12 are both in the first part 10.3.1 as well as in the second part 10.3.2 each recorded in a hole. There are several evenly distributed over the circumference spring bars 12 intended. The bolt circle of the holes of the first part 10.3.1 is opposite the hole circle of the holes in the second part 10.3.2 slightly offset in the circumferential direction, if the external toothing of the first part 10.3.1 with the external teeth 10.3.2 flees. Through the engagement of the teeth of the two parts 10.3.1 and 10.3.2 in the gears of sun gear 9.3 and ring gear 4 become the spring bars 12 thus claimed to bending. The resulting bias ensures that there is a backlash-free engagement between the planetary gears and the sun gear or the ring gear. The drive unit according to the invention 1 This makes it extremely precise. Turning positions can be approached very accurately. The drive unit 1 also includes a position sensor, not shown.

Die Planetenräder 10.3 der dritten und letzten Getriebestufe sind drehbar in dem Planetenträger 11.3 gelagert. Dieser bildet den hohlzylindrisch ausgebildeten Abtriebstopf 5 der erfindungsgemäßen Antriebseinheit bzw. ist mit diesem fest verbunden. Der hohlzylindrische Abtriebstopf 5 umschließt das Planetengetriebe nahezu auf voller Länge. Er ist mittels der beiden Dünnringlager 6 drehbar auf dem Hohlrad 4 des Planetengetriebes gelagert. Eines der beiden Dünnringlager ist am Ende des dreistufigen Planetengetriebes im Bereich der dritten Getriebestufe angeordnet, das zweite im Bereich der ersten Getriebestufe. Der große Lagerabstand erlaubt die Aufnahme hoher auf den Abtriebstopf wirkender Kippmomente. Für die optimale Aufnahme der Kippmomente sind die beiden Dünnringlager 6 gegeneinander verspannt in O-Anordnung ausgeführt. Das rechte Dünnringlager liegt an einer Stufe 18 in der Außenkontur des Hohlrads 4 an. Die Lageranordnung umfasst ferner einen Abstandsring 13, der zwischen die äußeren Lagerschalen der beiden Dünnringlager eingesetzt ist. Zur Verspannung der beiden Dünnringlager dient der Fixierring 15, welcher von links auf das Hohlrad 4 bis zum linken Dünnringlager aufgeschoben und anschließend mit dem Hohlrad verschweißt wird. Der Abtriebstopf 5 liegt mit seiner Innenwandung an den beiden Lagern und an dem Abstandsring 13 an. Er ist mit diesem verschweißt und zwar an der an seinem Außenumfang umlaufenden Nut 14. Die Verschweißung erfolgt mittels Laserschweißen. Dabei wird eine Schweißnaht erzeugt, die den Nutgrund der umlaufenden Nut 14 durchdringt. Die Schweißnaht ist in der Abbildung nicht dargestellt.The planet wheels 10.3 the third and last gear stage are rotatable in the planet carrier 11.3 stored. This forms the hollow cylinder trained output pot 5 the drive unit according to the invention or is firmly connected to this. The hollow cylindrical output pot 5 encloses the planetary gear nearly full length. He is using the two thin ring bearings 6 rotatable on the ring gear 4 stored the planetary gear. One of the two thin ring bearings is arranged at the end of the three-stage planetary gear in the third gear stage, the second in the range of the first gear stage. The large bearing distance allows the absorption of high acting on the output pot tilting moments. For optimum absorption of the tilting moments, the two thin-ring bearings 6 braced against each other in O arrangement. The right thin ring bearing is located on a step 18 in the outer contour of the ring gear 4 at. The bearing assembly further includes a spacer ring 13 , which is inserted between the outer bearing shells of the two thin-ring bearings. To clamp the two thin ring bearings is the fixing ring 15 , which from the left on the ring gear 4 pushed to the left thin ring bearing and then welded to the ring gear. The output pot 5 lies with its inner wall on the two bearings and on the spacer ring 13 at. He is welded to this and that at the circumferential groove on its outer circumference 14 , The Welding is done by laser welding. In this case, a weld is generated, the groove bottom of the circumferential groove 14 penetrates. The weld is not shown in the picture.

Am rechten Ende des Hohlrads 4 ist ein Getriebeflansch 7 ausgebildet, mittels dessen das Planetengetriebe mit einem nicht dargestellten Manipulatorglied eines Roboterarms verschraubt werden kann. Der Getriebeflansch ermöglicht eine äußerst kompakte Bauweise und eröffnet zudem die Möglichkeit, das Manipulatorglied schnell vom Getriebegehäuse abzunehmen bzw. auszutauschen. Vorzugsweise liegt der entsprechende Flansch des Manipulatorglieds in der Darstellung links am Getriebeflansch 7 an. So können die beiden Bauteile leicht miteinander verschraubt werden.At the right end of the ring gear 4 is a gearbox flange 7 formed, by means of which the planetary gear can be screwed to a manipulator member of a robot arm, not shown. The gearbox flange allows an extremely compact design and also opens up the possibility of quickly removing or replacing the manipulator member from the gearbox housing. Preferably, the corresponding flange of the manipulator member is in the illustration on the left of the gear flange 7 at. Thus, the two components can be easily bolted together.

Planetengetriebe 3 und Elektromotor 2 sind über das Gewinde 19 drehfest miteinander verbunden. Dadurch kann auch der Elektromotor auf einfache Weise ausgetauscht werden. Das mit dem Getriebegehäuse verbundene Manipulatorglied muss dazu nicht demontiert werden.planetary gear 3 and electric motor 2 are about the thread 19 rotatably connected. As a result, the electric motor can be exchanged in a simple manner. The manipulator member connected to the transmission housing does not have to be disassembled for this purpose.

Der Abtriebstopf 5 kann mit einem weiteren Manipulatorglied des Roboters verbunden werden. Zur Montage sind im Abtriebstopf die Gewindelöcher 17 vorgesehen.The output pot 5 can be connected to another manipulator member of the robot. For installation, the threaded holes are in the output pot 17 intended.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2210714 B1 [0004, 0005]
US 2003/0220169 A1 [0006]
EP 2268939 B1 [0006]

Claims

Drive unit ( 1 ) with an electric motor ( 2 ) and a multi-stage planetary gear ( 3 ), wherein the planetary gear ( 3 ) a rotationally fixed with the electric motor ( 2 ) associated transmission housing ( 4 ), and wherein the output shaft of the planetary gear as output pot ( 5 ) is formed, which the transmission housing ( 4 ) at least partially surrounds and which by means of two between transmission housing ( 4 ) and output pot ( 5 ) arranged bearings ( 6 ) rotatably mounted on the transmission housing ( 4 ), the two bearings ( 6 ) at opposite ends of the output pot ( 5 ) are arranged, characterized in that the output pot ( 5 ) over more than half the length of the transmission housing ( 4 ), wherein the transmission housing ( 4 ) at the end of the electric motor a gearbox flange ( 7 ).

Drive unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the output pot ( 5 ) over at least three quarters of the length of the transmission housing ( 4 ).

Drive unit ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the two bearings ( 6 ) between the output pot ( 5 ) and transmission housing ( 4 ) are designed as mutually braced thin-ring bearings in O arrangement.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric motor ( 2 ) and transmission housing ( 4 ) via a thread ( 19 ) are interconnected.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the planetary gears ( 10.1 . 10.2 . 10.3 ) at least one stage of the planetary gear ( 3 ) are each made in two parts, with a first part ( 10.3.1 ) of the planetary gear ( 10.3 ) in its circumferential direction with respect to an axially adjoining second part ( 10.3.2 ) of the planetary gear ( 10.3 ) is biased.

Drive unit ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the planet gears ( 10.3 ) of the last stage of the planetary gear ( 3 ) are each divided into two and biased executed.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the output pot ( 5 ) by laser welding with one or both bearings ( 6 ) and / or with an axially between the bearings ( 6 ), co-rotating spacer ring ( 13 ) is welded.

Drive unit ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the output pot ( 5 ) along a circumferential groove on its outer circumference ( 14 ) with the warehouse ( 6 ) and / or with the spacer ring ( 13 ) is welded, wherein the weld penetrates the groove bottom.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the transmission housing ( 4 ) by a common ring gear ( 4 ) for all stages of the planetary gear ( 3 ) is formed.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the planetary gear ( 3 ) comprises exactly three stages.