DE3444420C2 - - Google Patents
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- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwenkantrieb für die Arme
von Industrierobotern oder dergleichen Handhabungsgeräten
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Schwenkantrieb dieser Art ist bekannt durch die DE 33 03 555 A1,
bei diesem ist beidseitig des Motors symmetrisch ein Planetengetriebe
angeordnet. Der z. B. als Drehstromasynchronmotor ausgebildete
Motor ist dabei innerhalb des einen Gelenkteiles enthalten, wo
bei das Statorsystem des Motors fest mit diesem Gelenkteil ver
bunden ist, während das Rotorsystem relativ dazu für den Antrieb
der beidseitigen Planetengetriebe und damit für den Schwenkantrieb
des anderen Gelenkteiles drehbar ist. Das Rotorsystem hat einen
sich über die gesamte Länge des Stators durchgehend erstreckenden
Rotor. Dadurch bedingt ist das Justieren der beidseitigen Planeten
getriebe, unabhängig von deren Ausbildung, sehr schwierig. Beide
Getriebe müssen außerordentlich genau zusammengebaut sein. Nach
teilig ist ferner, daß sich hierbei eine ungleichmäßige Last
verteilung ergibt. Denn das Lastmoment wirkt zunächst über ein
Getriebe auf einer Seite auf beide Gelenkteile, und damit zunächst
einseitig, bis auch das zweite Getriebe auf der anderen Achsseite
unter Last steht. Dies führt zu Verspannungen der Gelenkteile und
zu Torsionsbelastungen im Bereich des Motors und der Planetenge
triebe. Mit Rücksicht darauf hat man daher die Räder der
Planetengetriebe schrägverzahnt, was aufwendig und teuer
ist. Außer der ungleichmäßigen Lastverteilung ist nach
teilig, daß die Montage, Justierung, sowie sonstigen
Paßarbeiten bei dieser bekannten Vorrichtung außerordent
lich aufwendig und daher teuer sind.
Ein Motorabtrieb mit zwei koaxialen, axial nebeneinander angeordneten Abtriebsteilen
ist für sich bekannt durch die DE 26 06 807 B2. Bei diesem handelt es sich aber um
einen Fahrzeugantrieb, bei dem jeder der beiden Radsätze von je einem Antriebsteil
angetrieben wird, und zwar mit unterschiedlicher Drehzahl.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkan
trieb der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu
schaffen, der zu einem automatischen Spielausgleich und
zu gleichmäßiger Lastverteilung führt, wobei Montage,
Justierung und sonstige Paßarbeiten wesentlich einfacher
und billiger als bei dem bekannten Schwenkantrieb sind.
Die Aufgabe ist bei einem Schwenkantrieb der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art gemäß der Erfindung durch die
Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.
Dieser grundsätzliche Erfindungsgedanke besagt, daß der den
jeweiligen Motorabtrieb und Antrieb des axial benachbarten
Untersetzungsgetriebes bildende Teil des Motors - also
entweder das Statorsystem bei demgegenüber feststehenden
Rotorsystem oder das Rotorsystem bei demgegenüber fest
stehenden Statorsystem - aus zwei koaxialen, axial neben
einander angeordneten und voneinander unabhängigen Ab
triebsteilen - also aus zwei axial benachbarten Statoren
bzw. Rotoren - gebildet ist, die in ihrer Bemessung je
weils gleich sind, so daß nach wie vor die Symmetrie ge
wahrt ist. Mithin ist der Motorabtrieb - Stator oder Rotor -
in zwei einzelne, gleich große und selbständige Hälften
unterteilt. Dies führt automatisch zu einem Spielausgleich
und zu gleichmäßiger Lastverteilung. Es liegt jeweils die
antreibende Zahnflanke jedes beidseitigen Untersetzungs
getriebes immer an der entsprechenden gegenüberliegenden
Zahnflanke des Zahnrades an, mit dem der Zahneingriff be
steht, so daß bereits im Augenblick des Starts von den
beidseitigen Untersetzungsgetrieben jeweils exakt das
gleiche Drehmoment übertragen werden kann, und nicht zu
nächst das eine Untersetzungsgetriebe unter Last steht
und sich damit eine einseitige Belastung mit auszugleichen
dem Torsionsmoment ergibt, bis hiernach auch das andere
Getriebe unter Last steht. Aus diesen Gründen ergibt sich
eine gleichmäßige Kraftübertragung. Dadurch entfällt die Ge
fahr etwaiger Verspannungen der Gelenkteile und etwaiger ungleicher
Torsionsbelastungen. Getriebeseitig kann auf eine Schrägverzahnung
verzichtet werden, wodurch jedes Untersetzungsgetriebe wesentlich
einfacher und billiger wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen 2-11. Durch die Lagerung des Wellenab
schnittes innerhalb der Hohlwelle ist eine axial kompakte
Anordnung geschaffen, so daß sich die Axialabmessungen
nicht ändern. Die Wellenlagerung innerhalb der Hohlwelle
braucht allein etwaige Relativverdrehung beim Spielaus
gleich zwischen den beiden Untersetzungsgetrieben aufzu
nehmen. Die Druckausgleichsfeder bewirkt das beidseitige
Anstellen der jeweiligen Rotorwellen im Gelenkteil,
der auch den Motor enthält, lagernden Wellenlager. Zugleich
ist über die Druckausgleichsfeder ein Ausgleich der beiden
Wellenlager gegeben. Die Kugel vermeidet eine etwaige
Reibung und damit Torsionsbeanspruchung sowie Verschleiß.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht
eines Schwenkantriebes.
Der nur schematisch gezeigte Schwenkantrieb dient als Ge
lenkantrieb zur Erzeugung von Schwenkbewegungen bei
Armen von Industrierobotern oder dergleichen Hand
habungsgeräten.
Der Schwenkantrieb weist zwei Gelenkteile 10 und 50 auf, die
um eine gemeinsame Schwenkachse 11 schwenkbeweglich mit
einander verbunden sind. Zur Schwenklagerung beider Gelenk
teile 10 und 50 aneinander dienen beidseitige Lager 12 und
13. Der jeweilige Außenring 14 bzw. 15 des Lagers 12 bzw.
13 sitzt fest in einem Stirndeckel 20, 21 des einen Ge
lenkteiles 10, während der Innenring 16 bzw. 17 des je
weiligen Lagers 12 bzw. 13 fest auf einer Scheibe 16 bzw.
19 sitzt, die fest mit dem anderen Gelenkteil 50 verbunden
ist. Dieser Gelenkteil 50 ist etwa gabelförmig und nimmt
zwischen seinen beidseitigen Wänden 51, 52 den anderen
Gelenkteil 10 auf.
Dieser andere Gelenkteil 10 hat ein praktisch geschlossenes
Gehäuse 22, das an beiden Stirnseiten mittels der Stirn
deckel 20, 21 abgeschlossen ist und zwischen beiden Stirn
deckeln 20, 21 verspannte, etwa achsparallele Wände 23
aufweist, die zusammen einen Innenraum 24 begrenzen.
In diesem Innenraum 24 des einen Gelenkteiles 10 ist ein
Motor 25 enthalten, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem Drehstromasynchronmotor gebildet ist. Bei einem
anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der
Motor 25 dagegen z. B. aus einem pneumatischen oder hy
draulischen Antriebsmotor, der ebenso wie der gezeigte
Drehstromasynchronmotor ein äußeres Statorsystem 26 und ein
inneres Rotorsystem 27 aufweist. Die Mittelachse des Motors
25 fällt mit der Schwenkachse 11 zusammen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Statorsystem 26
fester Bestandteil des Gehäuses 22, relativ zu diesem also
undrehbar. Dagegen ist das Rotorsystem 27 im Gehäuse 22
relativ zu diesem und zum Statorsystem 26 drehbar, wobei
der Abtrieb des Motors 25 vom Rotorsystem 27 gebildet ist.
Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind
dagegen die Verhältnisse vertauscht. Das Rotorsystem ist
relativ zum Gehäuse 22 fest, während dessen Statorsystem
relativ zum Gehäuse 22 und zum Rotorsystem umläuft. Auch
bei einem hydraulischen oder pneumatischen Motor können
die Verhältnisse so beschaffen sein.
Auf beiden Axialseiten des Motors 25 ist jeweils ein
Untersetzungsgetriebe 28 bzw. 28′ angeordnet, das jeweils
als Planetengetriebe ausgebildet ist, dessen Zentrum eben
falls mit der Schwenkachse 11 zusammenfällt. Der Antrieb
des jeweiligen Untersetzungsgetriebes 28, 28′ erfolgt vom
Motorabtrieb, hier also vom Rotorsystem 27, während der
Abtrieb jedes Untersetzungsgetriebes 28, 28′ auf den Ge
lenkteil 50 erfolgt, mit dem der abtreibende Getriebeteil
fest verbunden ist.
Der Motorabtrieb, der wie erläutert entweder vom Rotorsystem.
27 oder, in Umkehrung und nicht gezeigt, vom Statorsystem
26 erfolgen kann, ist aus zwei koaxialen, axial nebenein
ander angeordneten und voneinander unabhängigen Abtriebs
teilen 29 und 30 gebildet, von denen jeder Abtriebsteil 29
und 30 unabhängig vom anderen das zugeordnete, axial be
nachbarte Untersetzungsgetriebe 28 bzw. 28′ antreibt.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem der Motorab
trieb vom Rotorsystem 27 des Motors 25 gebildet ist, sind
die beiden koaxialen Abtriebsteile 29 und 30 aus zwei axial
nebeneinander angeordneten, voneinander unabhängigen Rotoren
27a und 27b gebildet.
Wie ersichtlich, ist diesen beiden axialen, voneinander un
abhängigen Rotoren 27a und 27b ein beiden gemeinsamer Stator
26a zugeordnet, der sich axial über die Summe der Längen
beider Rotoren 27a, 27b erstreckt.
Die mit dem Rotor 27a feste Rotorwelle 31 ist zumindest
teilweise und auf einem Abschnitt, der dem anderen, axial
benachbarten Rotor 27b zugewandt ist, als Hohlwelle 32 aus
gebildet. Die am anderen Rotor 27b feste Rotorwelle 33 er
streckt sich mit einem Wellenabschnitt 34 in die Hohlwelle
32 hinein, in der sie mittels zweier Lager 35, 36 gelagert
ist.
Ferner ist im Inneren der Hohlwelle 32 eine axiale Druck
ausgleichsfeder 37 aufgenommen, die sich mit einem Ende
direkt an der Rotorwelle 31 abstützt und die mit ihrem
anderen Ende über eine Kugel 38 am Stirnende der anderen
Rotorwelle 33, und zwar des Wellenabschnittes 34 dieser,
abgestützt ist. Die Lager 35, 36 dienen allein zur Lagerung
für die Relativdrehung zwischen beiden Rotoren 27a und 27b,
und zwar zum Spielausgleich. Die Druckausgleichsfeder 37
erzeugt eine in beide Richtungen der Schwenkachse 11 ge
richtete Anstellkraft für beidseitige Lager 39 und 40, mit
tels denen die Rotorwelle 31 bzw. 33 im jeweiligen Stirn
deckel 20 bzw. 21 des Gelenkteiles 10 umlaufend gelagert ist.
Die beiden als Planetengetriebe ausgebildeten Untersetzungs
getriebe 28, 28′ sind völlig gleichartig ausgebildet und
spiegelbildlich, bezogen auf die Symmetrieachse 41, ange
ordnet. Einzelheiten sind daher allein am Beispiel des in
der Zeichnung linken Untersetzungsgetriebes 28 nachfolgend
näher erläutert. Im Zentrum des Untersetzungsgetriebes 28
befindet sich ein zur Rotorwelle 31 koaxiales Sonnenrad 42,
das fest mit der Rotorwelle 31 verbunden, beim gezeigten
Ausführungsbeispiel direkt daran angearbeitet, ist. Das
Sonnenrad 42 bildet den Antrieb des Untersetzungsgetriebes
28. Es kämmt mit z. B. mehreren Planetenrädern 43, 44, die
in einem mit einer Innenverzahnung 45 versehenen Hohlrad
46 umlaufen. Beide sind gleich in den Stirndeckel 20 einge
arbeitet. Die Planetenräder 43, 44 sind jeweils drehbar auf
Bolzen 47, 48 gelagert, die fest an der Scheibe 18 ange
ordnet sind. Die Scheibe 18 bildet den umlaufend angetrie
benen Stegteil des Planetengetriebes, und dabei dessen Ab
trieb.
Wird der Motor 25 erregt, so laufen die beiden Rotoren 27a
und 27b in der einen oder anderen Richtung um, unter auto
matischem Spielausgleich. Jeder Rotor 27a, 27b treibt dabei
das axial benachbarte, zugeordnete Untersetzungsgetriebe 28
bzw. 28′ an. Durch den Antrieb des Sonnenrades 42 werden
die Planetenräder 43, 44 angetrieben, die auf ihren Bolzen
47, 48 und innerhalb der Innenverzahnung 45 des festen
Hohlrades 46 umlaufen. Dies hat eine Antriebsbewegung der
den Planetensteg oder Planetenradträger bildenden Scheibe
18 zur Folge, und zwar mit deutlicher Untersetzung ins
Langsame. Aufgrund dessen wird der Gelenkteil 50 relativ
zum anderen Gelenkteil 10 geschwenkt.
Durch die Aufteilung des Rotorsystems 27 in zwei vonein
ander unabhängige einzelne, axial benachbarte Rotoren
27a und 27b ergibt sich eine gleichmäßige Lastverteilung.
Von weiterem Vorteil ist, daß die Montage, Justierung und
die sonstigen Arbeiten bei dieser Vorrichtung auf diese
Weise wesentlich einfacher und kostengünstiger sind. Ein
besonderer Torsionsausgleich zwischen beiden Planetengetrieben entfällt,
so daß diese wesentlich einfacher und billiger werden.
Die Montage ist deswegen besonders einfach, weil bei der
Vorrichtung automatisch ein Spielausgleich erfolgt. Außer
dem ist gewährleistet, daß bei beiden Untersetzungsgetrie
ben 28, 28′ jeweils die antreibende Getriebeflanke des
Sonnenrades immer an entsprechender gegenüberliegender
Zahnradflanke anliegt, so daß bei Start des Motors 25
von beiden Untersetzungsgetrieben 28 und 28′ dasselbe
Drehmoment übertragen wird. Die Kraftübertragung erfolgt
daher gleichmäßiger. Die beiden Lager 35, 36 sind als
umlaufende Lager nicht belastet. Sie dienen vielmehr allein
dazu, eine Relativdrehung beim Spielausgleich zwischen den
beiden Untersetzungsgetrieben 28, 28′ vorzunehmen. Mittels
der Druckausgleichsfeder 37 werden die beidseitigen Lager
39, 40 angestellt, wobei auch diesbezüglich ein Axialaus
gleich erreicht ist. Im Falle eines Torsionsausgleiches
muß zuerst von der angetriebenen Seite das Torsionsdreh
moment überwunden werden, bis das andere Untersetzungsge
triebe anliegt, was bei kurzer und schneller Rotationszeit
zum Vorteil wird.
Claims (11)
1. Schwenkantrieb für die Arme von Industrierobotern oder
dergleichen Handhabungsgeräten, mit zwei um eine
gemeinsame Schwenkachse (11) schwenkbeweglich verbundenen
Gelenkteilen (10, 50), von denen der eine (10) im Inneren (24)
einen aus einem Statorsystem (26) und einem Rotorsystem (27)
bestehenden Motor (25) enthält, dessen Mittelachse mit der
Schwenkachse (11) zusammenfällt, und mit auf beiden Axialseiten
des den Motorabtrieb bildenden Statorsystems (26) oder Rotor
systems (27) angeordneten Untersetzungsgetrieben (28, 28′),
deren Antrieb vom Motorabtrieb erfolgt und deren Abtrieb mit
dem anderen Gelenkteil (50) fest verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Motorabtrieb aus zwei
koaxialen, axial nebeneinander angeordneten und voneinander
unabhängigen Abtriebsteilen (29, 30) gebildet ist, von denen
jeder Abtriebsteil (29, 30) unabhängig vom anderen das zuge
ordnete, axial benachbarte Untersetzungsgetriebe (28, 28′) an
treibt.
2. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorabtrieb vom Rotorsystem
(27) des Motors (25) gebildet ist und daß die beiden
koaxialen Abtriebsteile (29, 30) aus zwei axial neben
einander angeordneten, voneinander unabhängigen Rotoren
(27a, 27b) gebildet sind.
3. Schwenkantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß den beiden axialen, voneinander
unabhängigen Rotoren (27a, 27b) ein beiden gemeinsamer
Stator (26a) zugeordnet ist.
4. Schwenkantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß im axialen Zwischen
raum zwischen beiden Rotoren (27a, 27b), insbesondere
zwischen deren beiden Rotorwellen (31, 33), eine axiale
Druckausgleichsfeder (37) angeordnet ist.
5. Schwenkantrieb nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Druckausgleichsfeder
(37) mit einem Ende am einen Rotor (27a), insbesondere
dessen Rotorwelle (31), und mit ihrem anderen Ende
über eine Kugel (38) am anderen Rotor (27b), insbeson
dere dessen Rotorwelle (37), abgestützt ist.
6. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 2-5, da
durch gekennzeichnet, daß die Rotor
welle (31) des einen Rotors (27a) zumindest teilweise
und auf einem Abschnitt, der dem anderen axial benach
barten Rotor (27b) zugewandt ist, als Hohlwelle (32)
ausgebildet ist, in der ein Wellenabschnitt (34) der
Rotorwelle (33) des anderen Rotors (27b) aufgenommen
ist.
7. Schwenkantrieb nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Wellenabschnitt (34)
mittels mindestens einem Lager (35, 36) innerhalb der
Hohlwelle (32) gelagert ist.
8. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 4-7, da
durch gekennzeichnet, daß die Druck
ausgleichsfeder (37), ggf. auch deren Kugel (38), im
Inneren der Hohlwelle (32) angeordnet ist.
9. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1-8, da
durch gekennzeichnet, daß der Motor
(25) aus einem Drehstromasynchronmotor gebildet ist.
10. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1-9, da
durch gekennzeichnet, daß die beiden,
jeweils einem Abtriebsteil (29, 30), insbesondere
einem Rotor (27a, 27b), zugeordneten Untersetzungsge
triebe (28, 28′) jeweils als Planetengetriebe ausge
bildet sind.
11. Schwenkantrieb nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß jeder Abtriebsteil (29, 30),
insbesondere Rotor (27a, 27b), ein koaxiales Sonnenrad
(42) antreibt, das mit mindestens einem Planetenrad
(43, 44) kämmt, welches in einem fest mit dem den Motor
(25) enthaltenden Gelenkteil (10) verbundenen Hohlrad
(46) umläuft, wobei das mindestens eine Planetenrad
(43, 44) an einem den Abtrieb bildenden Stegteil (18)
drehbar gehalten ist, der fest mit dem anderen Gelenk
teil (50) verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843444420 DE3444420A1 (de) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | Vorrichtung zur erzeugung von schwenkbewegungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843444420 DE3444420A1 (de) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | Vorrichtung zur erzeugung von schwenkbewegungen |
Publications (2)
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DE3444420C2 true DE3444420C2 (de) | 1992-12-03 |
Family
ID=6251992
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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-
1984
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Also Published As
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