DE4314628C1

DE4314628C1 - Electrical rotary or swivelling unit for manipulator e.g. industrial robot

Info

Publication number: DE4314628C1
Application number: DE4314628A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl Ing Blesch; Wolfgang Wieland
Original assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Current assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Priority date: 1993-05-04
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: DE9306698U1

Abstract

The unit has the motor provided with at least one integrated fluid and/or electrical line in the form of connection drillings and discs (27, 28, 30). It contains precision roller bearings and a resolver or an optical encoder as a displacement measuring system. The motor is designed with an outer rotor and a hollow shaft (24).A separate servo-intensifier is provided and an electronic regulating speed, the acceleration or retardation and the torque. A rotary distributor (3) is rotatable about the fixed shaft of the distribution flange (23). Annular discs are located in the central bore of the distributor (3). An electric signal and power supply results across an integrated slip ring capsule. Sensors and other electrical units are accessible from the turntable (1).

Description

genus

Die Erfindung betrifft eine elektrische Dreh- oder Schwenkeinheit mit einem unmittelbar angetriebenen, bür stenlosen Motor mit einem als Stator dienenden Grundge häuse und einem Rotor, zur Verwendung an Schwenkvorrich tungen für Handhabungseinrichtungen, z. B. für Industrie roboter.The invention relates to an electric rotary or Swivel unit with a directly driven, bür free motor with a basic stator housing and a rotor, for use on swiveling device tions for handling devices, e.g. B. for industry robot.

State of the art

Bekannt sind Dreheinheiten oder Schwenkvorrichtungen für Handhabungseinrichtungen, z. B. für Industrieroboter, die fluidisch betätigt sind. Das Antriebssystem basiert in der Regel auf einem oder mehreren Arbeitskolben, die über eine Verzahnung in ein Ritzel eingreifen, welches auf ei ner Drehachse sitzt. In anderen Fällen werden Drehflü gelzylinder oder dergleichen eingesetzt, die unmittelbar durch das fluidische Medium eine Drehbewegung ausführen.Rotary units or swivel devices for are known Handling devices, e.g. B. for industrial robots that are actuated fluidically. The drive system is based on usually on one or more working pistons that over engage a toothing in a pinion, which on egg ner axis of rotation sits. In other cases, rotary flow gel cylinder or the like used immediately perform a rotational movement through the fluidic medium.

Nachteilig bei diesen bekannten Systemen ist, daß der Schwenkwinkel mechanisch auf einen bestimmten Bereich be grenzt ist (maximaler Kolbenverfahrweg) bzw. durch mecha nische Endanschläge auf einem bestimmten Schwenkwinkel begrenzt werden muß (Typ 90 Grad, 180 Grad, in Ausnahme fällen 270 Grad). Eine variable Schwenkwinkelverstellung ist in der Regel nur durch manuelles Verstellen der An schläge möglich. Ebenso lassen sich nicht mehrere und keine beliebigen Zwischenstellungen einstellen - DE-OS 33 06 480.A disadvantage of these known systems is that the Swivel angle mechanically be on a certain area is limited (maximum piston travel) or by mecha end stops at a certain swivel angle must be limited (type 90 degrees, 180 degrees, except fall 270 degrees). A variable swivel angle adjustment is usually only by manually adjusting the on strikes possible. Likewise, not several and do not set any intermediate positions - DE-OS 33 06 480.

Schwierigkeiten können auch die Durchführung von inte grierten Energiedurchführungen bereiten. In den meisten Fällen werden diese Schwenkvorrichtungen zwischen der Handhabungseinrichtung und dem Werkzeug eingesetzt. Bei dem Werkzeug kann es sich um eine oder um mehrere Greif einrichtungen handeln, welche in der Regel eine Druckmit telversorgung benötigen und mit Sensoren, z. B. zur Hub überwachung, ausgerüstet sind, die über elektrische Lei tungen angeschlossen werden müssen. Der Anschluß der Greifeinrichtung erfolgt üblicherweise mit Druckmittel versorgungseinleitungen (Schläuche) und elektrischen Ka beln, die dann die Schwenk- oder Drehbewegung mitmachen müssen. Hierbei kommt es oft zu Schlauchbrüchen, Leckagen und Kabelbruch. Auch können die äußeren Umgebungsbedin gungen wie aggressive Dämpfe oder Bohröle den Verschleiß prozeß durch die dauernde Bewegung noch beschleunigen. Solche Ausfälle führen zu erheblichen und kostspieligen Störungen im gesamten Prozeßablauf.Difficulties can also be the implementation of inte prepare energy feedthroughs. In most Cases, these swivels between the Handling device and the tool used. At the tool can be one or more grippers trade facilities, which usually have a pressure need tel supply and with sensors, for. B. to the hub surveillance, are equipped with electrical Lei lines must be connected. The connection of the Gripping device is usually done with pressure medium supply introductions (hoses) and electrical Ka who then take part in the swiveling or rotating movement have to. This often leads to hose breaks, leaks and cable break. The external environmental conditions conditions such as aggressive vapors or drilling oils wear accelerate the process by the constant movement. Such failures lead to significant and costly Disruptions in the entire process.

Bekannt sind auch Schwenkvorrichtungen mit fluidischen Drehdurchführungen. Jedoch beschränken sich die Durchfüh rungen für elektrische Signale oder Stromversorgungslei tungen in der Regel auf ein Kabel, das durch eine vorhan dene Mittelbohrung geführt und bei ausreichender Baulänge in der Bohrung verdreht wird. In anderen Fällen ist das Kabel innerhalb der Bohrung starr geführt und wird erst nach dem Kabelaustritt aus der Einheit, also außerhalb der Schwenkvorrichtung, tordiert. Die Lebensdauer des Ka bels ist vom Schwenkwinkel der Einheit abhängig. Schwenk winkel über 180 Grad sind nur bei entsprechender Torsi onslänge ausführbar, meist außerhalb der Schwenkeinrich tung. Hier muß dann der Anwender für die Bewegungsfrei heit des Kabels sorgen - DE-OS 40 04 738.Swivel devices with fluidic are also known Rotary unions. However, the implementation is limited for electrical signals or power supply lines usually on a cable that is supported by an existing center bore and with sufficient overall length is twisted in the bore. In other cases it is Cable is rigidly guided within the hole and is only after the cable exit from the unit, i.e. outside the swivel device, twisted. The life of the Ka bels depends on the swivel angle of the unit. Pan Angles over 180 degrees are only with a corresponding torso ons length executable, mostly outside the swivel device tung. The user must then move freely care of the cable - DE-OS 40 04 738.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einheiten ist, daß sie nicht wartungs- und verschleißfrei sind. Bedingt durch das Antriebsprinzip müssen sie, je nach Belastung und Aufbereitung des fluidischen Mediums, in bestimmten Intervallen gewartet werden, z. B. durch Dichtungsaus tausch, Schmierung usw.Another disadvantage of the known units is that they are not maintenance and wear-free. Conditionally due to the drive principle, depending on the load and preparation of the fluid medium, in certain Intervals are maintained, e.g. B. by gasket exchange, lubrication etc.

Durch das fluidische Medium und den Abrieb der Dichtungen und der mechanischen Antriebsteile ist ein Einsatz unter Reinraumbedingungen überhaupt nicht oder nur mit großem Aufwand (Kapselung) möglich.Due to the fluid medium and the abrasion of the seals and the mechanical drive parts is an insert under Clean room conditions not at all or only with great Effort (encapsulation) possible.

Die Forderung, daß bei Energieausfall die augenblickliche Position der Schwenkvorrichtung beibehalten wird, kann von den bekannten Schwenkvorrichtungen nur bedingt erfüllt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung bei waagerechter Drehachse und einseitig hängender Last. Wird die Position nicht eingehalten, so kann beim Wiederanfah ren der Anlagen nicht von einer bestimmten Ausgangslage der Einheit ausgegangen werden, wodurch die Gefahr einer Kollision besteht. Eine bekannte Möglichkeit ist hier die Absicherung über ein entsperrbares Rückschlagventil, wo bei der Druck des fluidischen Mediums über einen gewissen Zeitraum erhalten bleibt. Die Funktion dieser Sicher heitseinrichtung ist sehr stark abhängig von der Dicht heit im Antriebssystem der Schwenkvorrichtung und daher nur bedingt zuverlässig. The requirement that the current Position of the swivel device can be maintained only limited by the known swivel devices be fulfilled. This is of particular importance in horizontal axis of rotation and one-sided hanging load. Becomes the position is not maintained, so when restarting the plants do not have a specific starting point of the unit, thereby reducing the risk of Collision exists. A well-known option here is that Protection via an unlockable check valve, where at the pressure of the fluid medium over a certain Period remains. The function of this sure Unit is very dependent on the density unit in the drive system of the swivel device and therefore only partially reliable.

Aus der US-PS 43 98 110 ist eine elektrische Dreh- oder Schwenkeinrichtung mit einem unmittelbar angetriebenen, bürstenlosen Motor mit einem als Stator dienenden Grundgehäuse und einem Rotor, zur Verwendung an Schwenkvor richtungen für Handhabungseinrichtungen vorbekannt, zum Beispiel für Indu strieroboter. Diese Vorrichtung weist jedoch keinerlei Durchführungen für fluidi sche oder elektrische Energie auf.From US-PS 43 98 110 is an electrical rotating or pivoting device with a directly driven, brushless motor with one as a stator serving basic housing and a rotor, for use on swiveling directions for handling devices previously known, for example for Indu training robot. However, this device has no bushings for fluidi electrical or electrical energy.

Die DE-OS 37 17 597 und die DE-OS 28 14 228 offenbaren getrennt vorgese hene Energiezuführungsmodule, wobei fluidische Energie über Drehdichtungen bzw. elektrische Energie über Schleifringkontakte über gegeneinander rotie rende Schnittstellen geführt werden. Anregungen, diese Energieübertragungs vorrichtungen in den Motor zu integrieren, sind auch diesen Entgegenhaltun gen nicht zu entnehmen.DE-OS 37 17 597 and DE-OS 28 14 228 disclose separately hene energy supply modules, wherein fluidic energy via rotary seals or electrical energy via slip ring contacts via rotating against each other interfaces. Suggestions, this energy transfer Integrating devices into the engine are also included in these references not to be removed.

task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektri sche Dreh- oder Schwenkeinheit derart auszubilden, daß die zum Stande der Technik gehörenden Nachteile restlos beseitigt werden.The invention has for its object an electrical cal rotary or swivel unit so that the disadvantages belonging to the prior art are complete be eliminated.

solution

Die Lösung wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebe nen Merkmale gelöst.The solution is given by the in claim 1 Features resolved.

Some advantages

Die elektrische Dreh- oder Schwenkeinheit besteht im we sentlichen aus einem direktangetriebenen, bürstenlosen Motor, der mit einer integrierten fluidischen oder elek trischen Durchführung versehen ist.The electrical rotating or swiveling unit consists of substantial from a directly driven, brushless Motor with an integrated fluidic or elec trical implementation is provided.

Der Motor beinhaltet ein Präzisions-Rollenlager und einen Resolver oder optischen Encoder als Wegmeßsystem, einge baut in ein kompaktes Gehäuse. Bei dem Motor handelt es sich um einen Außenläufer mit einer Hohlwelle (Hohlwellenmotor). Die hohe Steifigkeit der Kreuz-Rollen lager, die den Motor tragen, und das hohe Antriebsmoment erlauben es, die Last unmittelbar an den Motor angreifen zu lassen. Es ist nicht notwendig, zusätzliche Lager oder Kupplungen zu verwenden.The motor includes a precision roller bearing and one Resolver or optical encoder as position measuring system builds in a compact housing. The engine is is an external rotor with a hollow shaft (Hollow shaft motor). The high rigidity of the cross rollers bearings that support the motor and the high drive torque allow the load to attack the motor directly allow. There is no need for additional bearings or To use couplings.

Ebenso beinhaltet das System keinerlei Getriebe oder me chanische Antriebsteile, wodurch der Drehantrieb absolut spielfrei sowie verschleiß- und wartungsfrei ist.Likewise, the system does not include any gears or me Chan drive parts, which makes the rotary drive absolutely backlash-free and wear and maintenance-free.

Durch einen separaten Servoverstärker und eine Regelelek tronik läßt sich die Winkelstellung, die Verfahrgeschwin digkeit, die Beschleunigung sowie die Verzögerung und das Motordrehmoment regeln. Jede beliebige Winkelstellung und jeder beliebige Schwenkwinkel ist somit vorgebbar und wird mit sehr hoher Genauigkeit erreicht, ohne daß mecha nische Verstellungen oder Modifikationen durchgeführt werden müssen. Dadurch, daß der Antrieb selbst schon eine Drehbewegung durchführt, ist keine Schwenkwinkelbegren zung vorhanden, d. h. der Antrieb kann endlos in beiden Richtungen drehen. With a separate servo amplifier and a control electronics The angular position, the travel speed, can be tronic speed, acceleration and deceleration and that Control engine torque. Any angular position and any swivel angle can thus be specified and is achieved with very high accuracy without mecha African adjustments or modifications carried out Need to become. Because the drive itself is already a Performing a rotary movement is not a limitation of the swivel angle tongue available, d. H. the drive can be endless in both Turn directions.

Der Motor ist mit seiner feststehenden Bodenseite auf ein Grundgehäuse montiert, in dem sich die Steckverbinder für die Energieversorgungen und die Signalleitungen des Mo tors befinden sowie die Anschlüsse für die Durchführung des Druckmittels und der elektrischen Signale.The engine is on with its fixed bottom side Basic housing mounted in which the connectors for the power supplies and the signal lines of the Mo tors are located as well as the connections for the implementation of the pressure medium and the electrical signals.

In der Mittelbohrung des Motors ist eine fluidische Ener giedurchführung eingebaut. Sie besteht aus einem Vertei lerflansch, der an der feststehenden Bodenseite des Mo tors befestigt ist und einem Drehverteiler, der über den Drehteller über den rotierenden Außenläufer verbunden ist. Die Druckmittelanschlüsse am Grundgehäuse werden über Rohr- oder Schlauchleitungen zum feststehenden Ver teilerflansch geführt, wo sie auf dem Umfang des Vertei lerflansches in separaten Bohrungen enden. Um die fest stehende Achse des Verteilerflansches rotiert der Dreh verteiler. In der Mittenbohrung des Drehverteilers befin den sich Ringkanäle, in welche die Bohrungen des Vertei lerflansches münden. In jeden Ringkanal mündet jeweils ein Kanal der Druckmitteldurchführung. Die einzelnen Ringkanäle sind durch umlaufende Dichtungen druckmittel dicht voneinander getrennt. Das Druckmittel wird also durch den stillstehenden Verteilerflansch in den rotie renden oder hin- und herschwenkenden Drehverteiler abge führt.A fluidic ener is in the center bore of the engine built-in bushing. It consists of a distribution lerflansch, which on the fixed bottom side of the Mo tors is attached and a rotary distributor, which over the Turntable connected via the rotating external rotor is. The pressure medium connections on the basic housing are via pipe or hose lines to the fixed ver divider flange, where they are on the circumference of the distribution end in separate holes. To the firm the rotating axis of the distributor flange rotates distributor. Located in the center hole of the rotary distributor the ring channels into which the bores of the distribution lerflansches open. In each ring channel opens a channel of the pressure medium feedthrough. The single ones Ring channels are pressure medium due to circumferential seals closely separated. So the pressure medium through the stationary distributor flange in the rotie rotating or swiveling rotary distributor leads.

Die Anzahl der Kanäle und Druckmittelanschlüsse kann im Rahmen der technischen Möglichkeiten beliebig groß sein. Ebenso ist die Flußrichtung des fluidischen Mediums be liebig.The number of channels and pressure medium connections can be in Any size within the scope of the technical possibilities. Likewise, the direction of flow of the fluidic medium is lovely.

Die elektrische Signal- und Energiedurchführung erfolgt über eine integrierte Schleifringkapsel. Auf dem Rotor der Schleifringkapsel befindet sich für jede elektrische Leitung ein umlaufender Schleifring. Am Starter befinden sich Bürsten, z. B. aus Edelmetall, die jeweils mit einem Schleifring im Eingriff stehen. Der elektrische Strom wird also über das Anschlußkabel und den Steckverbinder in den Stator oder Schleifringkapsel eingeschweißt und dort über die Bürsten auf die rotierenden oder hin- oder herschwenkenden Schleifringe übertragen. Der Rotor der Schleifringkapsel steht über die Kabeldurchführung mit dem rotierenden Drehverteiler in Verbindung. Der Stator ist über ein Trägerteil mit dem feststehenden Verteiler flansch verbunden. In der Hohlwelle der Kabeldurchführung werden dann die einzelnen Kabel, jeweils von einem Schleifring kommend, zu einem Steckverbinder geführt. Er ist an der Oberseite des Drehverteilers befestigt und vom Drehteller her zugänglich, für den Anschluß von Sensoren oder elektischen Einheiten.The electrical signal and energy is carried out via an integrated slip ring capsule. On the rotor the slip ring capsule is for each electrical Line a rotating slip ring. Are on the starter brushing, e.g. B. made of precious metal, each with a Slip ring are engaged. The electric current is about the connection cable and the connector welded into the stator or slip ring capsule and there over the brushes on the rotating or back or transferring slip rings. The rotor of the Slip ring capsule stands over the cable entry the rotating distributor. The stator is via a support part with the fixed distributor flange connected. In the hollow shaft of the cable entry then the individual cables, one each Slip ring coming, led to a connector. He is attached to the top of the rotary distributor and from Turntable accessible for the connection of sensors or electrical units.

Die Drehmitteldurchführung und die elektrische Durchfüh rung schränken die Möglichkeiten der Dreheinheiten nicht ein, eine endlose Drehbewegung durchzuführen und jeden beliebigen Schwenkwinkel einzunehmen. Es sind keine au ßenliegenden, bewegten Leitungen und Schläuche mehr not wendig.The rotating medium bushing and the electrical bushing The possibilities of the rotating units are not restricted one to perform an endless rotation and everyone take any swivel angle. There are no au external, moving lines and hoses are more necessary agile.

Further inventive configurations

Die elektrische Dreh- oder Schwenkeinheit kann wahlweise mit oder ohne Bremse ausgerüstet werden. Ist eine Absi cherung der Position bei Energieausfällen nicht notwendig, dann kann die Dreheinheit ohne Bremse geliefert werden. Zusätzlich entfällt der Zwischenflansch unter dem Gehäuse und es wird eine kürzere Kabeldurchführung eingesetzt. Damit kann die Bauhöhe der Einheit erheblich reduziert werden. Wird die Dreh- und Schwenkeinheit mit Bremse aus geführt, dann befindet sich im Grundgehäuse der elektri schen Dreh- und Schwenkeinheit eine Permanentmagnet bremse, die im abgeschalteten Zustand oder bei Energie ausfall eingreift und die augenblickliche Position der Einheit hält. Die Haltekraft der Bremse ist so ausgelegt, daß sie die angegebene Nennlast der jeweiligen Dreh- oder Schwenkeinheit in jeder beliebigen Position halten kann, und zwar ohne irgendwelche Raststellungen. Im feststehen den Teil der Bremse befindet sich ein Dauermagnet, der von einer Spule umschlossen ist. Auf der rotierenden Welle befindet sich die Bremsscheibe, die durch den Dau ermagneten angezogen und auf einer Reibfläche gedrückt wird. Durch die Reibung wird ein Haltemoment wirksam. Wird die Spule von einem elektrischen Strom geschlossen, so erzeugt sie ein Magnetfeld, das dem des Dauermagneten entgegenwirkt und den Reibschluß aufhebt. Die Bremse ist dann gelöst. Der feststehende Teil der Bremse ist am Ver teilerflansch befestigt. Die Bremsscheibe sitzt auf der Achse der rotierenden Kabeldurchführung - Patentanspruch 2 und 3. The electrical rotating or swiveling unit can be selected can be equipped with or without a brake. Is an Absi position in the event of energy failures necessary, then the turntable can be used without a brake to be delivered. In addition, there is no intermediate flange under the case and it will be a shorter one Cable entry used. This allows the overall height of the Unit significantly reduced become. The turning and swiveling unit with brake is off then the electri is in the basic housing a rotating magnet brake that when switched off or when energy failure intervenes and the current position of the Unity holds. The holding force of the brake is designed that they have the specified nominal load of the respective rotary or Can hold the swivel unit in any position and without any rest positions. I'm fixed the part of the brake is a permanent magnet that is enclosed by a coil. On the rotating The shaft is the brake disc through the dhow magnet attracted and pressed on a friction surface becomes. A holding torque becomes effective due to the friction. If the coil is closed by an electrical current, so it creates a magnetic field that that of the permanent magnet counteracts and eliminates the friction. The brake is on then solved. The fixed part of the brake is on the ver divider flange attached. The brake disc sits on the Axis of the rotating cable bushing - claim 2 and 3.

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 4 ermöglicht eine abgedichtete Hülse den Einsatz der Dreh- oder Schwenkeinheit in stark verschmutzten Bereichen, sowie unter Spritzwasser. Es kann damit die Schutzart IP 67 er reicht werden. Alle Bauelemente der Einheit sind abge dichtet, lediglich der Luftspalt zwischen feststehendem Grundgehäuse und rotierendem Motor muß durch die Hülse abgedichtet werden.In the embodiment according to claim 4 enables a sealed sleeve using the rotary or Swivel unit in heavily soiled areas, as well under splashing water. It can therefore provide protection class IP 67 be enough. All components of the unit are abge seals, only the air gap between the fixed Basic housing and rotating motor must go through the sleeve be sealed.

Ohne Hülse eignet sich die Einheit für den Einsatz im Reinraum (Klasse 10).Without a sleeve, the unit is suitable for use in Clean room (class 10).

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 5 dient ein in tegrierter Sensor als Referenz für den Nullpunkt der Dreh- oder Schwenkeinheit, falls dies erforderlich ist. Über eine Vorrichtung wird die Position des Drehtellers zum Grundgehäuse fixiert und der Schaltpunkt des Sensors durch Verdrehen der Kabeldurchführung eingestellt.In the embodiment according to claim 5, an in integrated sensor as reference for the zero point of the Rotating or swiveling unit if necessary. The position of the turntable is determined by a device fixed to the basic housing and the switching point of the sensor by turning the cable entry.

Bei allen Ausführungsformen kann der Drehteller demon tiert werden, ohne daß die Einheit zerlegt werden muß. Dadurch, daß der Steckverbinder für die elektrische Durchführung und die Kanäle für die fluidische Durchfüh rung im Drehverteiler angeordnet sind, ist es sehr ein fach möglich, den Drehteller zu demontieren oder auszu tauschen. Lediglich die Abdichtung der Luftkanäle ist zu beachten. Der Kunde kann so sein gewünschtes Anschlußbild im Drehteller vorsehen.In all embodiments, the turntable can demon be tiert without the disassembly of the unit. The fact that the connector for the electrical Execution and the channels for the fluidic implementation tion are arranged in the rotary distributor, it is a very possible to disassemble or remove the turntable To deceive. Only the sealing of the air ducts is closed note. The customer can thus create the desired connection diagram provide in the turntable.

Des weiteren kann der Aufbau der erfindungsgemäßen Dreh- oder Schwenkeinheit modular ausgeführt werden - Pa tentanspruch 6. Werden andere Drehmomente gefordert, so ist es möglich, einen Motor der gleichen Baureihe mit einem anderen Drehmoment einzusetzen. Ebenso wird die Halte kraft der Bremse entsprechend der Nennlast vorgesehen. Durch diese Modularität ist eine kostengünstige Herstel lung der Teile möglich.Furthermore, the structure of the rotary or modular swivel unit - Pa claim 6. If other torques are required, then it is possible to use an engine of the same series with a use different torque. Likewise, the stop provided by the brake according to the nominal load. This modularity makes it an inexpensive product parts possible.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, the invention is - partly schematic - illustrated by an embodiment. Show it:

Fig. 1 eine Dreh- oder Schwenkeinheit im Längs schnitt; Figure 1 is a rotary or swivel unit in longitudinal section.

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 und Fig. 2 is a plan view of Fig. 1 and

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles X der Fig. 1. Fig. 3 is a view in the direction of arrow X in FIG. 1.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Drehteller bezeichnet, der über mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilt an geordnete Schrauben 2 mit einem Drehverteiler 3 fest, aber lösbar, verbunden ist.The reference numeral 1 designates a turntable, which is fixedly but releasably connected to a rotary distributor 3 via several screws 2 evenly distributed over the circumference.

Der Drehteller 1 besitzt einen nach innen gerichteten Ringkragen 4, der durch eine Dichtung 5 gegenüber einer Hülse 6 druckmitteldicht abgedichtet ist. Die Hülse 6 weist zu diesem Zweck eine ringförmige Nut auf, in der sich die Dichtung 5 befindet. Die Dichtung 5 kann z. B. ein O-Ring sein.The turntable 1 has an inwardly directed annular collar 4 , which is sealed by a seal 5 against a sleeve 6 in a pressure-tight manner. For this purpose, the sleeve 6 has an annular groove in which the seal 5 is located. The seal 5 can, for. B. be an O-ring.

An ihrem der Dichtung 5 abgekehrten Endabschnitt weist die Hülse 6 im Abstand von ihrer Stirnseite eine weitere Nut auf, in der sich ebenfalls eine Dichtung 7 befindet, die an der Oberfläche eines stillstehenden Grundgehäuses 8 anliegt. Die Dichtung 7 ist ebenfalls druckmitteldicht.At its end section facing away from the seal 5 , the sleeve 6 has a further groove at a distance from its end face, in which there is also a seal 7 which bears on the surface of a stationary basic housing 8 . The seal 7 is also pressure-tight.

Mit dem Bezugszeichen 9 ist ein Rotor eines als Hohlwel lenmotor ausgebildeten Elektromotors bezeichnet, das durch den Drehteller 1 einerseits, die Hülse 6 und das Grundgehäuse 8 andererseits gekapselt ist. Der Drehteller 1, die Hülse 6 und das Grundgehäuse 8 besitzen an ihren jeweils nach außen weisenden Mantelflächen zylindrische Grundgestalt, so daß die gesamte elektrische Dreh- und Schwenkeinheit eine zylindrische Gestaltung aufweist.Reference number 9 denotes a rotor of an electric motor designed as a hollow shaft motor, which is encapsulated by the turntable 1 on the one hand, the sleeve 6 and the basic housing 8 on the other hand. The turntable 1 , the sleeve 6 and the basic housing 8 have a cylindrical basic shape on their respective outwardly facing lateral surfaces, so that the entire electrical rotating and pivoting unit has a cylindrical design.

Mit 10 ist ein Zwischenflansch bezeichnet, der durch meh rere über den Umfang verteilt angeordnete Schrauben 11 mit dem Grundgehäuse 8 fest, aber lösbar, verbunden ist. Der Zwischenflansch 10 greift mit einem zylindrischen Ringkragen 12 in einen Raum 13 des Grundgehäuses 8 ein. Die Mantelfläche des Raumes 13 ist ebenfalls zylindrisch.With 10 , an intermediate flange is designated, which is fixed, but releasably, connected to the basic housing 8 by a plurality of screws 11 distributed over the circumference. The intermediate flange 10 engages with a cylindrical ring collar 12 in a space 13 of the basic housing 8 . The outer surface of the room 13 is also cylindrical.

Der Ringkragen 12 weist eine im Abstand von seiner dem Raum 13 zugekehrten Stirnseite angeordnete Ringnut auf, in der sich eine Dichtung 14 befindet. Dadurch wird der Zwischenflansch 10 gegenüber dem Innenraum 13 druckmit teldicht abgedichtet.The annular collar 12 has an annular groove which is arranged at a distance from its end face facing the space 13 and in which a seal 14 is located. Thereby, the intermediate flange 10 to the inner space 13 is sealed pressure with teldicht.

Mit 15 ist ein Anschraubteller bezeichnet, während 16 eine Kapselung für Schleifringe darstellt. Vorliegend sind in der Kapselung 16 zwölf Schleifringe angeordnet. 15 denotes a screw-on plate, while 16 represents an encapsulation for slip rings. In the present case, twelve slip rings are arranged in the encapsulation 16 .

Das Bezugszeichen 17 bezeichnet ein Trägerteil, das mit einem Zwischenstück 18 in eine rohrförmige Kabeldurchfüh rung 19 eingreift. Die Kabeldurchführung 19 besitzt im Abstand von ihrem dem Trägerteil 17 zugekehrten Ende eine Nut, in der sich eine Dichtung 20 befindet, durch die die Kabeldurchführung 19 gegenüber dem Zwischenstück 18 druckmitteldicht abgedichtet ist.The reference numeral 17 denotes a carrier part which engages with an intermediate piece 18 in a tubular cable bushing 19 . The grommet 19 has 17 end facing a groove, a seal is in the 20 through which the cable bushing 19 relative to the intermediate piece 18 sealed in a pressure-tight manner at a distance from their said support member.

Mit Abstand zu dem Trägerteil 17 ist eine rotierende Scheibe 21 einer Magnetbremse veranschaulicht. Der fest stehende Permanentmagnet mit Spule ist in dem Bremsenteil 22 angeordnet, das sich mit axialem Spaltabstand zu der rotierenden Scheibe 21 befindet.A rotating disk 21 of a magnetic brake is illustrated at a distance from the carrier part 17 . The fixed permanent magnet with coil is arranged in the brake part 22 , which is located at an axial gap distance from the rotating disk 21 .

Mit 23 ist ein Verteilerflansch bezeichnet, der wie der Drehverteiler 3 eine Hohlwelle 24 des Elektromotors durchgreift. Koaxial zu der Hohlwelle 24 sind der Dreh teller 1, der Drehverteiler 3, die Hülse 6, das Grundge häuse 8, die Kabeldurchführung 19, der Verteilerflansch 23, die rotierende Scheibe 21, das feststehende Bremsen teil 22 und die Kapselung 16 mit den Schleifringen ange ordnet. 23 with a distributor flange is designated, which, like the rotary distributor 3, extends through a hollow shaft 24 of the electric motor. Coaxial with the hollow shaft 24 are the rotary plate 1 , the rotary distributor 3 , the sleeve 6 , the Grundge housing 8 , the cable bushing 19 , the distributor flange 23 , the rotating disk 21 , the fixed braking part 22 and the encapsulation 16 with the slip rings arranges.

Die Kabeldurchführung 19 ist rohrförmig gestaltet und weist in ihrem Innern ineinander übergehende Bohrungsab schnitte 25 und 26 auf.The cable bushing 19 is tubular and has intersecting Bohrungsab sections 25 and 26 in its interior.

Durch den Verteilerflansch 23 verlaufen mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Kanäle, von denen lediglich ein Kanal 27 in der Zeichnung mit einem Bezugszeichen be zeichnet ist. Der korrespondierende, damit in Verbindung zu bringende Anschlußkanal in dem Drehverteiler 3 ist mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet. Dieser Anschlußkanal 28 mündet an der Stirnseite eines Flansches 29 des Drehver teilers 3 aus. Hier befinden sich entsprechende Anschluß bohrungen 30, die nach außen ausmünden. Mit der Anschluß bohrung 30 oder dergleichen können geeignete Druckluftan schlüsse verbunden sein.Through the distributor flange 23 run a plurality of channels distributed over the circumference, of which only one channel 27 is indicated in the drawing with a reference numeral be. The corresponding connection channel in the rotary distributor 3, which is to be connected therewith, is designated by the reference numeral 28 . This connection channel 28 opens out on the end face of a flange 29 of the rotary distributor 3 . There are corresponding connection bores 30 which open outwards. With the connection bore 30 or the like, suitable compressed air connections can be connected.

Bei 31 ist ein Steckverbinder für eine Elektrodurchfüh rung vorhanden (nicht dargestellt).At 31 there is a connector for an electrical lead-through (not shown).

Wie man aus Fig. 1 erkennt, sind der Kanal 27 und der An schlußkanal 28 durch Dichtungen 32 und 33 gegenüber dem Verteilerflansch 23 abgedichtet. Die rechte Darstellung (in der Zeichnungsebene in Fig. 1 gesehen) zeigt die An schlußmöglichkeit von insgesamt acht Anschlüssen. Mit all den nicht dargestellten Kanälen entsprechend dem Ka nal 27 sind entsprechende Anschlußkanäle entsprechend dem Anschlußkanal 28 druckmittelleitend verbunden. Diesen Kanälen sind Dichtungen zugeordnet, wie die Dichtungen 32 und 33. Selbstverständlich kann die Anzahl der Kanäle und Anschlußkanäle größer oder kleiner als dies in der Zeich nung dargestellt ist, sein; sie kann auch erheblich mehr als acht oder erheblich weniger als acht Kanäle und An schlußkanäle umfassen.As can be seen from Fig. 1, the channel 27 and the connection channel 28 are sealed by seals 32 and 33 against the distributor flange 23 . The right representation (seen in the drawing level in Fig. 1) shows the connection possibility of a total of eight connections. With all the channels, not shown, corresponding to the channel 27 , corresponding connecting channels are connected in a pressure-medium-conducting manner in accordance with the connecting channel 28 . Seals, such as seals 32 and 33, are assigned to these channels. Of course, the number of channels and connecting channels can be larger or smaller than that shown in the drawing; it can also comprise considerably more than eight or considerably less than eight channels and connection channels.

Der Verteilerflansch 23 umfaßt ein rohrförmiges An schlußteil und einen damit materialmäßig einstückig ver bundenes flanschförmiges Teil, in dem ein Nullpunktsensor 34 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Kabeldurchführung 19 ist ein entsprechendes Gegen stück zu dem Nullpunktsensor 34 angeordnet.The distributor flange 23 comprises a tubular connection part and a material-related ver thus connected flange-shaped part in which a zero point sensor 34 is arranged. On the opposite surface of the cable bushing 19 , a corresponding counter piece to the zero point sensor 34 is arranged.

Der Anschraubteller 15 weist über seinen Umfang verteilt mehrere Bohrungen 35 auf. Im übrigen ist der Anschraub teller 15 durch mehrere über seinen Umfang verteilt ange ordnete Schrauben 36 mit dem Zwischenflansch 10 fest, aber lösbar, und durch eine Dichtung 37 abgedichtet ver bunden. The screw plate 15 has a plurality of bores 35 distributed over its circumference. For the rest, the screw plate 15 is distributed by several screws 36 distributed over its circumference with the intermediate flange 10 fixed, but releasable, and sealed by a seal 37 a related party.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, weist die gesamte Schwenk- und Dreheinheit ein topfförmiges, zylindrisches Äußeres auf, die sehr kompakt baut, da alle wesentlichen Teile koaxial ineinander gesteckt sind.As can be seen from Fig. 1, the entire pivoting and rotating unit has a cup-shaped, cylindrical exterior, which is very compact, since all essential parts are coaxially inserted into each other.

Bei 38, 39 und 40 sind Anschlüsse für den Elektromotor und für die Bremse vorgesehen.At 38 , 39 and 40 connections for the electric motor and for the brake are provided.

Mit 41 ist ein Rollenlager bezeichnet.With 41 a roller bearing is designated.

BezugszeichenlisteReference list

1 Drehteller
2 Schrauben
3 Drehverteiler
4 Ringkragen
5 Dichtung
6 Hülse
7 Dichtung
8 Grundgehäuse
9 Rotor
10 Zwischenflansch
11 Schrauben
12 Ringkragen
13 Raum
14 Dichtung
15 Anschraubteller
16 Kapselung, Schleifringkapselung
17 Trägerteil
18 Zwischenstück
19 Kabeldurchführung
20 Dichtung
21 Scheibe, rotierende der Bremse
22 Bremsenteil
23 Verteilerflansch
24 Hohlwelle
25 Bohrungsabschnitt
26 Bohrungsabschnitt
27 Kanal
28 Anschlußkanal
29 Flansch
30 Anschlußbohrung
31 Steckverbinder
32 Dichtung
33 Dichtung
34 Nullpunktsensor
35 Bohrung
36 Schrauben
37 Dichtung
38 Anschluß
39 Anschluß
40 Anschluß
41 Rollenlager
X Ansichtsrichtung 1 turntable
2 screws
3 rotary distributors
4 ring collars
5 seal
6 sleeve
7 seal
8 basic housing
9 rotor
10 intermediate flange
11 screws
12 ring collar
13 room
14 seal
15 screw-on plates
16 encapsulation, slip ring encapsulation
17 support part
18 intermediate piece
19 Cable entry
20 seal
21 disc, rotating the brake
22 brake part
23 distributor flange
24 hollow shaft
25 bore section
26 bore section
27 channel
28 connection channel
29 flange
30 connection hole
31 connectors
32 seal
33 seal
34 zero point sensor
35 hole
36 screws
37 seal
38 connection
39 connection
40 connection
41 roller bearings
X view direction

Claims

1. Electrical rotating or pivoting unit with a directly driven, brushless motor with a stator serving as the basic housing ( 8 ) and a rotor ( 9 ), for use on Schwenkvorrich lines for handling devices, for. B. for industrial robots, wherein

a) the motor is provided with at least one integrated fluidic and / or electrical lead-through in the form of connecting bores and channels ( 27 , 28 , 30 );
b) the motor is provided as an external rotor with a hollow shaft ( 24 ) (hollow shaft motor);
c) a separate servo amplifier and control electronics for regulating the angular position, the rotational speed and the acceleration, as well as the deceleration and the torque are provided;
d) the motor with its fixed bottom side is mounted on the basic housing ( 8 ), in which there are connectors for the power supplies and the signal lines of the motor, as well as the connections for the passage of the pressure medium and the electrical signals;
e) the fluidic energy feedthrough is arranged in the hollow shaft ( 24 ) in such a way that a distributor flange ( 23 ) which is fastened to the fixed bottom side of the motor and a rotary distributor ( 3 ) are provided which are connected via a turntable ( 1 ) is connected to the rotating external rotor;
f) pressure medium connections are guided on the base housing (8) via pipes or hoses to the fixed manifold flange (23) where they terminate on the circumference of the manifold flange (23) in separate wells;
g) the rotary distributor ( 3 ) can be rotated about the fixed axis of the distributor flange ( 23 );
h) in the center bore of the rotary distributor ( 3 ) there are ring channels into which holes of the distributor flange ( 23 ) open;
i) in each ring channel one channel of the pressure medium lead-through opens and the individual ring channels are sealed against one another by circumferential lines (pressure medium-tight);
j) the electrical signal and power feedthroughs capsule with an integrated slip ring (16) is carried out such that on the ro tor the Schleifringkapselung (16) of each electrical lead is assigned a circumferential slip ring, while there are on the stator brushes with the respective slip ring are engaged;
k) the rotor of the slip ring encapsulation ( 16 ) is connected via a cable bushing ( 19 ) to the rotating distributor ( 3 ) and the stator is connected to the fixed distributor flange ( 23 ) via a carrier part;
l) the cable feedthrough ( 19 ) passes through the hollow shaft ( 24 ) coaxially and through the cable feedthrough ( 19 ) electrical leads are passed, each coming from a slip ring to a connector ( 31 ), the connector ( 31 ) on the Top of the rotary distributor ( 3 ) is attached and is accessible from the turntable ( 1 ) for the connection of sensors or electrical units.

2. Electrical rotary or swivel unit according to claim 1, characterized in that there is a permanent magnet brake ( 21 , 22 ) in the basic housing ( 8 ) which engages in the switched-off state or in the event of a power failure and holds the current position of the unit.

3. Electrical rotating or pivoting unit according to claim 2, characterized in that there is a permanent magnet ( 22 ) in the fixed part of the brake, which is enclosed by a coil, while on the rotating hollow shaft ( 24 ) there is a brake disc ( 21 ), which is attracted by the permanent magnet ( 22 ) and can be pressed onto a friction surface in the event of a power failure or when the power is switched off, the brake disc ( 21 ) being attached to the axis of the rotating cable duct ( 19 ).

4. Electrical rotary or swivel unit according to claim 1 or one of the following, characterized in that a sealed sleeve ( 6 ) encapsulates the unit against dirt and splash water.

5. Electrical rotary or swivel unit according to claim 1 or one of the following, characterized in that an integrated zero point sensor ( 34 ) for determining the zero point of the rotating unit is arranged in such a way that the switching point of the sensor ( 34 ) by rotating the cable entry ( 19 ) is adjustable.

6. Electric rotating or swiveling unit according to An saying 1 or one of the following, characterized thereby records that the unit is modular.