WO2025237828A1 - Zykloidische antriebseinheit - Google Patents

Zykloidische antriebseinheit

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WO2025237828A1
WO2025237828A1 PCT/EP2025/062709 EP2025062709W WO2025237828A1 WO 2025237828 A1 WO2025237828 A1 WO 2025237828A1 EP 2025062709 W EP2025062709 W EP 2025062709W WO 2025237828 A1 WO2025237828 A1 WO 2025237828A1
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cycloidal
disk
drive
drive unit
actuators
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PCT/EP2025/062709
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Inventor
Andreas Keibel
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KUKA Deutschland GmbH
Original Assignee
KUKA Deutschland GmbH
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Publication date
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    • H02K41/065—Nutating motors
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
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    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew

Definitions

  • the present invention relates to a drive unit for a cycloidal drive, a drive module for a cycloidal drive, a cycloidal drive, as well as a method for controlling the aforementioned and a computer program or computer program product.
  • the object of the present invention is in particular to improve a cycloidal gear.
  • Claims 9 and 10 provide for a drive module and a cycloidal drive, respectively, which can be controlled, in particular, according to a method described herein; claims 12 and 13 provide for a system and a computer program and a computer program product for carrying out a method described herein.
  • the dependent claims relate to advantageous embodiments.
  • a drive unit for a cycloidal drive comprises a stator disk, wherein the stator disk in particular has an n-part cycloidal profile arranged circumferentially, more specifically at a right angle to the radius of the stator disk, and in particular such that the cycloidal profile is continuous, i.e., that the cycloidal profile is continuous circumferentially and in particular has no step that could impede and/or prevent wobbling.
  • the cycloidal disk and/or the stator disk is axially wobbling-prone and/or supported.
  • the drive unit has at least three actuators, in particular electromagnetically actuated actuators, wherein the actuators The actuators are each configured to actuate the cycloidal disk and/or the stator disk in the axial direction, in particular to wobble the cycloidal disk and/or the stator disk.
  • the at least three actuators are arranged circumferentially, preferably evenly distributed around the circumference.
  • the stator disk has an n+k-part cycloidal profile and the cycloidal disk has an n-part cycloidal profile.
  • this makes it possible, in one embodiment, to dissipate heat more quickly and/or effectively for the at least three actuators, and in particular for at least one of their parts, and furthermore, in particular for their electromagnet(s), and to make them more easily accessible.
  • this also makes it possible for the actuators not to be confined to a single installation space, and in particular not to have to be arranged in a central opening.
  • this also allows the actuators to be designed larger, and in particular, for more powerful actuators to be used, especially compared to actuators arranged in a central opening of the drive unit.
  • the proposed drive unit aims to ensure that the cylindrical disk is, at least substantially, constantly engaged with the stator disk in a sector, which is in particular controllable, thereby resulting in, in particular, a frictional connection.
  • a forced rotation of the same is or can be generated in one embodiment, so that a combined wobbling/rotational motion results, of which, in particular, only the rotational motion is or can be transmitted to an output shaft, in particular by the wobbling cycloidal disk being in engagement with the output shaft, in particular such that the wobbling motion is not transmitted, but the rotational motion is.
  • the stator disk of the drive unit has at least three segments, to which, in particular, at least one actuator is assigned, especially on each segment.
  • an actuator is arranged on the at least three segments, especially on each segment. This makes it possible in one embodiment for the segments of the stator disk to be actuated individually, in particular independently of each other, or to be actuated, or, in particular, to be set up for this purpose with the help of the actuators (or their control).
  • At least one of the actuators in particular one of the at least three actuators, is configured to actuate electromagnetically; wherein, in one embodiment, the cycloidal disk comprises a magnetic material configured to be magnetically actuated by the actuator, in particular axially wobbled. In one embodiment, the cycloidal disk additionally or alternatively (to the magnetic material) comprises at least three permanent magnets configured to be electromagnetically actuated by the actuator, in particular axially wobbled. In one embodiment, the at least three actuators are configured to actuate electromagnetically, in particular the at least three permanent magnets, such that the cycloidal disk and/or the stator disk wobbles. In one embodiment, the at least three actuators, in particular, at least substantially, all actuators of the drive unit, are configured to actuate electromagnetically.
  • this allows for a higher field strength for actuation, particularly because the arrangement of the drive unit, especially the at least three actuators of the drive unit, particularly in the axial direction, allows for the use of larger actuators than with an arrangement within a central opening of the drive unit, where the actuators are limited to the size of the opening.
  • it is advantageously possible to select or use actuators of at least substantially any length or size.
  • the arrangement of the at least three actuators in one embodiment allows for better heat dissipation from the electromagnets than, in particular, compared to actuators arranged within a central opening, where the heat must escape through the cycloidal region.
  • the thermal management of the drive unit can be improved.
  • the stator disk has at least four, and in particular at least six, segments, wherein two of the segments are magnetically connected to each other via the actuators arranged on the respective pair of segments, and/or can be connected, such that an electromagnet with a north pole and a south pole, and in particular a closed magnetic flux, is formed from one of the pair of segments to the other.
  • a rotating magnetic field can be realized in this way, particularly by clever control of the actuators, which attracts the cycloidal disk onto the stator disk, and both sides are thus (always) engaged at a point where, in particular, the torque of the unit can be applied.
  • this allows the drive unit to be actuated more easily, in particular by wobbling.
  • this allows a wobbling motion to be achieved with a smaller number of actuators, in particular by wobbling the corresponding parts of the drive unit, or by achieving a stronger wobbling motion with fewer actuators than with a drive unit that wobbles radially and in which the actuators are arranged in a central opening.
  • the stator disk has segments that subdivide or divide the stator disk in the circumferential direction and/or in the radial direction.
  • At least one actuator of the at least three actuators is configured to mechanically actuate the cycloidal disk and/or the stator disk, in particular to cause it to wobble axially, and in particular to actuate the stator disk, in particular at least one of the at least three segments, linearly, in particular mechanically, in the axial direction, further in particular independently, so that the cycloidal disk is or can be brought into wobbling motion axially.
  • this allows the drive unit to be mechanically actuated in one version. This makes it possible, in one version, to that the drive unit can be operated with different actuators.
  • the drive unit has different actuators, particularly differing in their actuation method.
  • the drive unit has at least one electromagnetic actuator and at least one mechanical actuator, in particular a linear actuator.
  • this advantageously enables a wobbling motion, particularly through a combination of different types of actuation.
  • this advantageously allows the drive unit to continue operating even if one type of actuator fails, and/or allows the drive unit to be roughly wobbled using one type of actuator and then fine-tuned using another type of actuator.
  • this allows the drive unit to be operated with better precision.
  • the cycloidal disk has a central opening, in particular a rigid central opening.
  • This opening can be configured as a hollow shaft extending through the entire drive unit, and in particular through the entire drive module, without impairing the function of the drive unit or drive module.
  • the central opening is coaxial with the axis of rotation; in particular, the center of the opening lies on the axis of rotation of the drive unit.
  • the central opening configured as a hollow shaft has bearing points for the stator disk and/or the cycloidal disk.
  • this advantageously allows cabling to be routed through the drive unit, particularly through the central opening or feedthrough. Furthermore, in one embodiment, this enables a less obtrusive and/or more aesthetically pleasing design, especially by allowing cabling to be routed through the opening or feedthrough.
  • this allows the surfaces of the robot, which is equipped with or includes a drive unit described herein, to be designed with smoother surfaces, particularly without protrusions, especially when the drive module is used in a cobot, and especially compared to drive units without a central opening.
  • Robot and examples involving robots are to be understood here without limitation of generality.
  • the cycloidal disk has an output shaft, in particular having a central opening, wherein the output shaft is configured such that the cycloidal disk is axially wobble-free in a section of the output shaft and that a torque of the cycloidal disk is transmissible in this section of the output shaft, in particular to it.
  • the output shaft has, for this purpose, particularly axial grooves.
  • the cycloidal disk has pins for this purpose, which are designed, in particular, for bearing in the grooves of the output shaft.
  • the wobbling cycloidal disk engages radially on its inner surface with the output shaft, which in one embodiment is designed as a hollow shaft and/or can be a hollow shaft.
  • This output shaft in particular a hollow shaft, has, in one embodiment, axially oriented grooves on its outer surface with which pins of the wobbling cycloidal disk engage.
  • the cycloidal disk and/or the output shaft, in particular the hollow shaft has coupling elements designed to create a force-fit connection between the cycloidal disk and the output shaft, in particular such that a wobble component of the rotational movement of the cycloidal disk is filtered out.
  • this allows torque to be transmitted (better) in one version.
  • the drive unit has at least one sensor which is specifically designed to record drive data describing a wobbling motion of the cycloidal disk.
  • this allows the position, in particular the orientation, of the cycloidal disk and/or the stator disk to be known or determinable, or for the sensor to be used or be used for this purpose.
  • this allows the cycloidal disk and/or the stator disk of the drive unit to be actuated more precisely, in particular to be wobbled, and in particular, the actuators can be more easily or better tuned using the at least one sensor, and in particular, a higher torque can be achieved.
  • a drive module for a cycloidal drive has at least two drive units as described herein, wherein the at least two drive units are arranged on a common axis of rotation and/or have a common output shaft.
  • the drive module alternatively or additionally comprises a drive unit as described in particular herein, and has on an axially opposite side of the at least three actuators a further, in particular analogous, stator disk and a further, in particular analogous, cycloidal disk, wherein at least one of the at least three actuators is further configured to actuate the further stator disk and the further cycloidal disk in the axial direction, in particular wherein the at least one actuator is simultaneously the actuator of the further stator disk and/or the further cycloidal disk.
  • the drive module can be operated in such a way that a resulting force from the wobbling motion(s) is or can be canceled out. This can be the case in one embodiment, If the two drive units of the drive module are operated in such a way that the wobble motion is formed in opposite directions in the axial direction (during operation of the drive module), or if (at least one) actuator(s) cause the first and a subsequent disk to wobble, these disks are also wobbled axially in opposite directions.
  • no resulting wobble torque exists outside the cycloidal drive or motor, or advantageously, a first wobble torque is at least substantially canceled out by the subsequent wobble torque; in particular, vibrations are thereby reduced in one embodiment.
  • a cycloidal drive comprises at least one drive unit or drive module as described herein.
  • the cycloidal drive comprises at least one means for operating the at least one drive unit and/or the at least one drive module, in particular a controller, and further, in particular, a controller for actuating the at least three actuators.
  • this allows for a more compact drive in one embodiment, which is particularly easy to maintain.
  • heat dissipation from the cycloidal drive is advantageously simpler, especially because the actuators are more easily accessible and do not have to dissipate their heat through the drive.
  • a method for controlling a drive unit and/or a drive module for a cycloidal drive in particular for controlling a cycloidal drive
  • the method comprises determining the position of a cycloidal disk and/or determining the position of an output, in particular an output shaft.
  • the method comprises controlling the at least one actuator, in particular based on the determined position of the cycloidal disk and/or the determined position of the output.
  • the cycloidal disk is positioned and/or moved by controlling the at least one actuator, in particular such that a A wobbling motion is created and/or maintained, especially when accelerated or decelerated.
  • this makes it possible to control the drive unit and/or the drive module, in particular the cycloidal drive, with greater positional accuracy, in particular to determine or know the position of the cycloidal disk and/or the output, especially the output shaft.
  • a system for operating and/or monitoring a drive unit in particular a drive unit for a multi-axis machine, and/or a drive module, in particular a drive module for a multi-axis machine, and/or a cycloidal drive, in particular a cycloidal drive for a multi-axis machine
  • the system is configured to perform, or is used for, a method described herein.
  • the system comprises means for determining the position of a cycloidal disk and/or means for determining the position of an output, in particular an output shaft, preferably at least one sensor configured to determine the position(s) and/or orientation, in particular of the respective elements.
  • the system comprises means for controlling the at least one actuator, in particular at least one controller.
  • an axial cycloidal drive can be provided, where "axial" refers in particular to the direction of the wobbling motion, which has or can have the advantages mentioned herein.
  • a multi-axis machine can be controlled more easily, especially with a higher torque, particularly compared to cycloidal drives whose actuators act in a radial direction.
  • maintenance of the multi-axis machine can be simplified, especially through more easily accessible parts of the cycloidal drive, and in particular, a longer maintenance interval can be designed.
  • a device can be configured as hardware and/or software, in particular comprising at least one processing unit, preferably a microprocessor unit (CPU), graphics processing unit (GPU), or the like, which is connected to a storage and/or bus system via data or signals, and/or includes one or more programs or program modules.
  • the processing unit can be configured to execute instructions implemented as a program stored in a storage system, to acquire input signals from a data bus, and/or to output signals to a data bus.
  • a storage system can comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state, and/or other non-volatile media.
  • the program can be configured such that it embodies or is capable of executing the methods described herein, enabling the processing unit to perform the steps of such methods and thus, in particular, to operate or monitor the drive unit, in particular the drive module, and further, in particular, the cycloidal drive.
  • a computer program product may, in one embodiment, include a storage medium, in particular a computer-readable and/or non-volatile medium, for storing a program or instructions, or with a program or instructions stored thereon.
  • a system or a controller in particular a computer or an arrangement of several computers, causes the system or the controller, in particular the computer(s), to execute a procedure described herein or one or more of its steps, or the program or instructions are configured for this purpose.
  • one or more, in particular all, steps of the procedure are fully or partially computer-implemented, or one or more, in particular all, steps of the procedure are fully or partially automated, in particular by the system or its means.
  • the system features a multi-axis machine, in particular a robot.
  • Fig. 1 a drive unit according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 the drive unit of Fig. 1 in a different view
  • Fig. 3 a detailed view of the drive unit of Figures 1 and 2;
  • Fig. 4 a drive unit according to a further embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 a drive module according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 a flowchart to illustrate a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a drive unit 1 with a cycloidal disk 2 and a stator disk 3, as well as actuators 4.
  • the drive unit 1 has a central opening 4, which in the illustrated embodiment is designed as a hollow shaft, which is attached to its The outer circumference has grooves in the axial direction in which the cycloidal disk 2 is mounted to wobble.
  • the rotation of the hollow shaft, which is used here as the output, is in the plane of the blade, or rather, the axis of rotation is perpendicular to the plane of the blade.
  • the actuators 4 are arranged such that the cycloidal disk 2 is actuated in the axial direction and is set into a wobbling motion, which is (also) in the axial direction.
  • stator disk 3 has segments 6a-n, to each of which an actuator 4 is assigned, or on which, in particular, an actuator 4 is arranged.
  • the segments 6a-n have a shape with which an n-part cycloidal profile can be actuated continuously in the circumferential direction with respect to an engagement in the cycloidal profile of the cycloidal disk.
  • Fig. 2 shows the drive unit 1 from Figure 1 in a side view.
  • the axial arrangement of the actuators 4 is evident, in particular that the cycloidal disk 2 and/or the stator disk 3 can be actuated or wobbled in the axial direction.
  • Fig. 3 shows a view of the embodiment of Figures 1 and 2, in which the cycloidal disk 2 is hidden. This reveals the cycloidal profile of the segments 6a-n of the stator disk 3, which, in one embodiment, overlaps depending on the direction of rotation, particularly due to the shape of the segments 6a-n, in particular so that an, at least substantially, continuous engagement of the cycloidal profile of the stator disk 3 with the cycloidal profile of the cycloidal disk 2 is or can be made possible.
  • Fig. 4 shows a drive unit 1 according to a further embodiment, wherein the segments of the stator disk 3 have radially and circumferentially subdivided segments 6a'-n'.
  • the actuators 4 in Fig. 4 on the right-hand side have a yoke 8 that connects the actuators 4 in such a way that a magnetic flux is directed over the two actuators 4 and the cycloidal disk 2 can be actuated (more effectively) by this means.
  • the other actuators 4 can, in one embodiment, also be connected via a yoke 8, in particular in pairs, and furthermore, in pairs in the radial direction.
  • the radial separation of the segments 6a-n and the segments 6a'-n' causes, in one embodiment, that the magnetic flux for an actuation from a segment 6a to segment 6a' is directed via the actuators 4 or can be directed or vice versa.
  • Fig. 5 shows a drive module 7 according to one embodiment.
  • the actuators 4 in particular by means of a stator disk 3 and a further stator disk 3', actuate both a first cycloidal disk 2 and a further cycloidal disk 2'.
  • the wobbling motion can be designed such that a resultant force from the wobbling motion(s) of the disks 2, 2', 3, 3' is or can be canceled out.
  • the drive module 7 can be cooled and/or maintained more easily due to the arrangement of the actuators 4, particularly because of the (good) accessibility of the actuators.
  • Fig. 6 shows a flowchart illustrating one embodiment of the method.
  • the method includes determining the position S10 of a cycloidal disk 2, in particular, in one embodiment, the position of a stator disk 3.
  • the method further includes determining the position S20 of an output of the drive unit 1 or determining the position S20 of an output of the drive module 7.
  • the method further includes controlling S30 of the at least one actuator 4, in particular based on the determined position(s).
  • Fig. 6 also indicates that the method is or can be repeated (dashed arrows), in particular (in one embodiment) continuously or discontinuously, especially during operation of the drive unit 1.

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Abstract

Antriebseinheit (1) für einen Zykloidenantrieb, umfassend eine Statorscheibe (3, 3'), wobei die Statorscheibe (3, 3') ein n-teiliges Zykloidenprofil aufweist, das in Umfangsrichtung angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Zykloidenprofil übergangslos ausgebildet ist; eine Zykloidenscheibe (2, 2'), wobei die Zykloidenscheibe (2, 2') in Umfangsrichtung ein Zykloidenprofil aufweist, das n+k- teilig oder n-k-teilig ausgebildet ist; wobei n eine natürliche Zahl und K=1 oder eine natürliche Zahl größer 1 ist, wobei die Zykloidenscheibe (2, 2') und/oder die Statorscheibe (3, 3') axial taumelbar ist; und wenigstens drei Aktuatoren (4), wobei die Aktuatoren (4) jeweils dazu eingerichtet sind, die Zykloidenscheibe (2, 2') und/oder die Statorscheibe (3, 3') in axialer Richtung zu aktuieren, so dass sich eine kombinierte Taumel-/Drehbewegung ergibt, von der insbesondere die Drehbewegung an eine Abtriebswelle weitergegeben wird.

Description

Beschreibung
Zykloidische Antriebseinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Zykloidenantrieb, ein Antriebsmodul für ein Zykloidenantrieb, einen Zykloidenantrieb, sowie ein Verfahren zum Steuern der vorgenannten als auch ein Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere ein Zykloidengetriebe zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9, 10 stellen ein Antriebsmodul bzw. einen Zykloidenantrieb unter Schutz, die bzw. das insbesondere nach einem hier beschriebenen Verfahren gesteuert werden kann; Ansprüche 12, 13 ein System bzw. Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebseinheit für einen Zykloidenantrieb bereitgestellt. In einer Ausführung weist die Antriebseinheit eine Statorscheibe auf, wobei die Statorscheibe insbesondere ein n-teiliges Zykloidenprofil aufweist, das in Umfangsrichtung angeordnet ist, weiter insbesondere im rechten Winkel zum Radius der Statorscheibe, insbesondere derart, dass das Zykloidenprofil übergangslos ausgebildet ist, d.h. dass das Zykloidenprofil in Umfangsrichtung durchgängig ist und insbesondere keine Stufe aufweist, die ein Taumeln behindern und/oder verhindern könnte. In einer Ausführung weist die Antriebseinheit eine Zykloidenscheibe auf, wobei die Zykloidenscheibe in Umfangsrichtung, also insbesondere senkrecht zum Radius, ein Zykloidenprofil aufweist, das n+k-teilig oder n-k-teilig ausgebildet ist; wobei n eine natürliche Zahl und k=1 oder eine natürliche Zahl größer 1 ist, vorzugsweise 1 oder 2. In einer Ausführung ist die Zykloidenscheibe und/oder die Statorscheibe axial taumelbar und/oder gelagert. In einer Ausführung weist die Antriebseinheit wenigstens drei Aktuatoren, insbesondere als elektromagnetisch aktuiert ausgebildete Aktuatoren, auf, wobei die Aktuatoren insbesondere jeweils dazu eingerichtet sind, die Zykloidenscheibe und/oder die Statorscheibe in axialer Richtung zu aktuieren, insbesondere um die Zykloidenscheibe und/oder die Statorscheibe zu taumeln. In einer Ausführung sind die wenigstens drei Aktuatoren in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. In einer Ausführung weist die Statorscheibe ein n+k- teiliges Zykloidenprofil und die Zykloidenscheibe ein n-teiliges Zykloidenprofil auf.
Vorteilhafterweise kann hierdurch (insbesondere durch die hierin beschriebene Antriebseinheit), in einer Ausführung, ermöglicht werden, dass die wenigstens drei Aktuatoren, insbesondere wenigstens eines ihrer Teile, weiter insbesondere deren Elektromagnet(e), schnell(er) und/oder besser entwärmt werden können, insbesondere einfacher zugänglich sind. In einer Ausführung kann hierdurch ferner ermöglicht werden, dass die Aktuatoren nicht auf einen Bauraum begrenzt sind, insbesondere nicht in einer zentralen Öffnung angeordnet werden müssen. In einer Ausführung kann hierdurch ferner ermöglicht werden, dass die Aktuatoren groß/größer ausgelegt werden können, insbesondere starke/stärkere Aktuatoren verwendet werden können, insbesondere verglichen mit in einer zentralen Öffnung der Antriebseinheit angeordneten Aktuatoren. In einer Ausführung wird mit der vorgeschlagenen Antriebseinheit der Zweck verfolgt, dass die Zyloidenscheibe in einem, insbesondere steuerbaren, Sektor, zumindest im Wesentlichen, ständig mit der Statorscheibe in Eingriff ist, wodurch sich insbesondere eine bzw. die Kraftschlüssigkeit ergibt. Durch das Taumeln der mit der Statorscheibe im Eingriff befindlichen Zykloidenscheibe wird bzw. kann, in einer Ausführung, auch eine zwangsgeführte Rotation derselben erzeugt (werden), so dass sich eine kombinierte Taumel-/Drehbewegung ergibt, von der, insbesondere nur, die Drehbewegung an eine Abtriebswelle weitergegeben wird bzw. werden kann, insbesondere indem die taumelnde Zykloidenscheibe mit der Abtriebswelle im Eingriff ist, insbesondere derart, dass die Taumelbewegung nicht übertragen wird, wohl aber die Rotationsbewegung.
In einer Ausführung weist die Statorscheibe der Antriebseinheit wenigstens drei Segmente auf, denen insbesondere wenigstens ein Aktuator zugeordnet ist, insbesondere jeweils. In einer Ausführung ist an den wenigstens drei Segmenten, insbesondere jeweils, ein Aktuator angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung ermöglicht werden, dass die Segmente der Statorscheibe einzeln, insbesondere unabhängig voneinander, aktuiert werden bzw. aktuiert werden können, bzw., insbesondere mithilfe der Aktuatoren (bzw. deren Steuerung) dazu eingerichtet sind.
In einer Ausführung ist wenigstens einer der Aktuatoren, insbesondere einer der wenigstens drei Aktuatoren, dazu eingerichtet, elektromagnetisch zu aktuieren; wobei, in einer Ausführung, die Zykloidenscheibe ein magnetisches Material aufweist, das dazu eingerichtet ist, magnetisch von dem Aktuator aktuiert, insbesondere axial getaumelt, zu werden. In einer Ausführung weist die Zykloidenscheibe zusätzlich oder alternativ (zum magnetischen Material) wenigstens drei Permanentmagnete auf, die dazu eingerichtet sind von dem Aktuator elektromagnetisch aktuiert, insbesondere axial getaumtelt, zu werden. In einer Ausführung sind die wenigstens drei Aktuatoren dazu eingerichtet, elektromagnetisch zu aktuieren, insbesondere die wenigstens drei Permanentmagnete derart zu aktuieren, dass die Zykloidenscheibe und/oder die Statorscheibe taumelt. In einer Ausführung sind die wenigstens drei Aktuatoren, insbesondere, zumindest im Wesentlichen, alle Aktuatoren der Antriebseinheit, dazu eingerichtet, elektromagnetisch zu aktuieren.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, eine höhere Feldstärke zur Aktuierung ermöglicht werden, insbesondere weil durch die Anordnung der Antriebseinheit, insbesondere der wenigstens drei Aktuatoren der Antriebseinheit, insbesondere in axialer Richtung, größere Aktuatoren verwendet werden können als vergleichsweise mit einer Anordnung innerhalb einer zentralen Öffnung der Antriebseinheit, bei der die Aktuatoren auf die Größe der Öffnung beschränkt sind. Insbesondere kann, in einer Ausführung, vorteilhafterweise eine, zumindest im Wesentlichen, beliebige Länge bzw. Größe der Aktuatoren gewählt werden bzw. verwendet werden. Ferner kann durch die Art und Weise der Anordnung der wenigstens drei Aktuatoren, in einer Ausführung, eine bessere Entwärmung der Elektromagnete erreicht werden, als insbesondere verglichen mit innerhalb einer zentralen Öffnung angeordneten Aktuatoren, bei denen die Wärme durch den Zykloidenbereich entweichen muss. Vorteilhafterweise kann, in einer Ausführung, ein Wärmemanagement der Antriebseinheit verbessert werden. In einer Ausführung weist die Statorscheibe wenigstens vier, insbesondere wenigstens sechs, Segmente auf, wobei jeweils zwei der Segmente magnetisch miteinander über die an den jeweils zwei Segmenten angeordneten Aktuatoren derart verbunden sind und/oder verbindbar sind, so dass ein Elektromagnet mit Nordpol und Südpol, insbesondere ein geschlossener magnetischer Fluss vom einen der jeweils zwei Segmente in das andere der jeweils zwei Segmente ausgebildet wird bzw. werden kann. In einer Ausführung ist auf diese Weise durch, insbesondere geschickte, Ansteuerung der Aktuatoren ein umlaufendes Magnetfeld realisierbar, das die Zykloidenscheibe auf die Statorscheibe zieht und beide Seiten auf diese Weise (stets) an einer Stelle im Eingriff sind, an der insbesondere das Drehmoment der Einheit aufgebracht werden kann bzw. wird.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, ermöglicht werden, dass die Antriebseinheit einfach(er) aktuiert, insbesondere getaumelt, werden kann. In einer Ausführung kann hierdurch ermöglicht werden, dass mit einer kleine(re)n Anzahl an Aktuatoren eine Taumelbewegung erreicht werden kann, insbesondere die entsprechenden Teile der Antriebseinheit getaumelt werden können oder dass eine starke/stärkere Taumelbewegung mithilfe von weniger Aktuatoren erreicht werden kann, als verglichen mit einer Antriebseinheit die radial taumelt und bei der die Aktuatoren in einer zentralen Öffnung angeordnet sind.
In einer Ausführung weist die Statorscheibe Segmente auf, die die Statorscheibe in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung unterteilen bzw. aufteilen.
In einer Ausführung ist wenigstens ein Aktuator der wenigstens drei Aktuatoren dazu eingerichtet, die Zykloidenscheibe und/oder die Statorscheibe mechnisch zu aktuieren, insbesondere axial zu taumeln, insbesondere dazu eingerichtet ist, die Statorscheibe, insbesondere wenigstens eines der wenigstens drei Segmente, linear, insbesondere mechanisch, in axialer Richtung, weiter insbesondere unabhängig, zu aktuieren, so dass die Zykloidenscheibe axial in Taumelbewegung gebracht wird bzw. werden kann.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, die Antriebseinheit mechanisch aktuiert werden. Hierdurch kann, in einer Ausführung, ermöglicht werden, dass die Antriebseinheit mit unterschiedlichen Aktuatoren betrieben werden kann bzw. betreibbar ist.
In einer Ausführung weist die Antriebseinheit unterschiedliche, insbesondere unterschiedlich in der Art und Weise der Aktuierung, Aktuatoren auf. In einer Ausführung weist die Antriebseinheit wenigstens einen elektromagnetischen Aktuator auf und wenigstens einen mechanischen Aktuator, insbesondere Linear-Aktuator, auf.
Hierdurch kann, in einer Ausführung, vorteilhafterweise eine Taumelbewegung durch, insbesondere eine Kombination von, unterschiedliche(n) Arten von Aktuierung ermöglicht werden. In einer Ausführung kann hierdurch vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass die Antriebseinheit beim Ausfall einer Aktuatorart weiter betreibbar ist und/oder dass die Antriebseinheit mithilfe einer Aktuatorart grob angetaumelt wird bzw. werden kann und mit der anderen Aktuatorart fein abgestimmt wird bzw. werden kann. Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, die Antriebseinheit (besser) abgestimmt betrieben werden.
In einer Ausführung weist die Zykloidenscheibe eine zentrale Öffnung, insbesondere eine starre zentrale Öffnung, auf. Diese kann in einer Ausführung als Hohlwelle ausgeführt sein, die durch die, insbesondere gesamte, Antriebseinheit, insbesondere durch das, weiter insbesondere gesamte, Antriebsmoduls, hindurch ausgebildet ist, insbesondere ohne die Funktion der Antriebseinheit oder des Antriebsmoduls zu beeinträchtigen. Die zentrale Öffnung ist in einer Ausführung koaxial mit der Rotationsachse, insbesondere liegt in einer Ausführung der Mittelpunkt der Öffnung auf der Rotationsachse der Antriebseinheit. In einer Ausführung weist die als Hohlwelle ausgebildete zentrale Öffnung Lagerstellen für die Statorscheibe und/oder die Zykloidenscheibe auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass Verkabelung durch die Antriebseinheit, insbesondere durch die zentrale Öffnung bzw. Durchführung, hindurch verlegt werden kann bzw. verlegt ist. Ferner kann in einer Ausführung hierdurch ein störkonturärmeres und/oder ästhetischeres Design ermöglicht werden, insbesondere dadurch, dass durch die Öffnung bzw.
Durchführung, insbesondere bei mehrachsigen Maschinen und/oder Robotern mit insbesondere sequenziellen Achsen, Bauteile und/oder Verkabelungen nicht nach außen verlagert werden müssen, sondern ästhetisch(er) in der Öffnung bzw. Durchführung untergebracht und/oder durch diese hindurchgeführt werden können. Ein Verlagern von Massen, insbesondere dieser Bauteile und/oder Verkabelungen, nach „innen“ ermöglicht es in einer Ausführung vorteilhafterweise geringe(re) Trägheitsmomente zu realisieren. Speziell im Bereich von kollaborativen Robotern, die auch als Cobot bekannt sind, ist in einer Ausführung ein ästhetische(re)s Aussehen bzw. Design von Vorteil für eine direkte(re) Interaktion eines Nutzers mit dem Roboter. In einer Ausführung kann hierdurch ermöglicht werden, dass die Oberflächen des Roboters, der mit einer hierin beschriebenen Antriebseinheit ausgestattet ist bzw. diese umfasst, glatt(er)e, insbesondere ohne Ausbuchtungen, gestaltete Oberflächen ausgebildet werden können, insbesondere wenn das Antriebsmodul in einem Cobot eingesetzt wird bzw. ist, insbesondere verglichen mit Antriebseinheiten ohne zentrale Öffnung. „Roboter“ und Beispiele mit Robotern sind hierin ohne Einschränkung der Allgemeinheit zu verstehen.
In einer Ausführung weist die Zykloidenscheibe eine Abtriebswelle auf, insbesondere aufweisend eine/die zentrale Öffnung, wobei die Abtriebswelle dazu eingerichtet ist, dass die Zykloidenscheibe in einem Abschnitt der Abtriebswelle axial taumelbar ist und dass ein Drehmoment der Zykloidenscheibe im Abschnitt der Abtriebswelle, insbesondere auf diese, übertragbar ist. In einer Ausführung weist die Abtriebswelle hierfür, insbesondere axiale, Nuten auf. In einer Ausführung weist die Zykloidenscheibe hierfür Zapfen auf, die insbesondere für eine Lagerung in den Nuten der Abtriebswelle ausgebildet sind. In einer Ausführung ist die taumelnde Zykloidenscheibe in radialer Richtung auf ihrer Innenseite im Eingriff mit der Abtriebswelle, die in einer Ausführung als Hohlwelle ausgebildet ist und/oder eine Hohlwelle sein kann. Diese Abtriebswelle, insbesondere Hohlwelle, weist, in einer Ausführung, auf ihrer Außenseite Nuten in axialer Richtung auf, mit denen sich Zapfen der taumelnden Zykloidenscheibe im Eingriff befinden. In einer Ausführung weist die Zykloidenscheibe und/oder die Abtriebswelle, insbesondere die Hohlwelle, Kopplungselemente auf, die dazu eingerichtet sind, eine kraftschlüssig Verbindung zwischen Zykloidenscheibe und Abtriebswelle herzustellen, insbesondere derart, dass eine Taumelkomponente der Drehbewegung der Zykloidescheibe herausgefiltert wird. Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ein Drehmoment (besser) übertragen werden.
In einer Ausführung weist die Antriebseinheit wenigstens einen Sensor auf, der insbesondere dazu eingerichtet ist, Antriebsdaten zu erfassen, die eine Taumelbewegung der Zykloidenscheibe beschreiben.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, ermöglicht werden, dass eine Position, insbesondere eine Lage, der Zykloidenscheibe und/oder der Statorscheibe bekannt ist oder ermittelbar ist bzw. der Sensor hierfür verwendet wird bzw. werden kann. Hierdurch kann, in einer Ausführung, die Zykloidenscheibe und/oder die Statorscheibe der Antriebseinheit genau(er) aktuiert, insbesondere getaumelt werden, insbesondere können die Aktuatoren mithilfe des wenigstens einen Sensors einfach(er) bzw besser abgestimmt werden, insbesondere ein hohes/höheres Drehmoment erreicht werden.
Nach einer Ausführung der Erfindung wird ein Antriebsmodul für einen Zykloidenantrieb bereitgestellt. In einer Ausführung weist das Antriebsmodul wenigstens zwei hierin beschriebene Antriebseinheiten auf, wobei die wenigstens zwei Antriebseinheiten auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind und/oder eine gemeinsame Abtriebswelle aufweisen.
In einer Ausführung weist das Antriebsmodul, alternativ oder zusätzlich, eine Antriebseinheit auf, wie insbesondere hierin beschrieben, und weist auf einer axial gegenüberliegenden Seite der wenigstens drei Aktuatoren eine weitere, insbesondere analoge, Statorscheibe und eine weitere, insbesondere analoge, Zykloidenscheibe auf, wobei wenigstens einer der wenigstens drei Aktuatoren ferner dazu eingerichtet ist, die weitere Statorscheibe und die weitere Zykloidenscheibe in axialer Richtung zu aktuieren, insbesondere wobei der wenigstens eine Aktuator gleichzeitig der Aktuator der weiteren Statorscheibe und/oder der weiteren Zykloidenscheibe ist.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, das Antriebsmodul derart betrieben werden, dass eine resultierende Kraft der Taumelbewegung(en) aufgehoben wird bzw. werden kann. Dies kann, in einer Ausführung, der Fall sein, wenn die beiden Antriebseinheiten des Antriebsmoduls derart betrieben werden, dass die Taumelbewegung in axialer Richtung entgegengesetzt ausgebildet wird (im Betrieb des Antriebsmoduls) oder dass im Falle von (wenigstens einem) Aktuator(en), (der) die eine erste und eine weitere Scheiben (taumelt) taumeln, diese (ebenfalls) axial in entgegengesetzte Richtung getaumelt werden. Vorteilhafterweise existiert, in einer Ausführung, kein resultierendes Taumelmoment außerhalb des Zykloidenantriebs bzw. Motors bzw. wird vorteilhafterweise ein erstes Taumelmoment vom weiteren Taumelmoment, zumindest im Wesentlichen, aufgehoben, insbesondere werden Vibrationen hierdurch, in einer Ausführung, reduziert.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Zykloidenantrieb bereitgestellt. In einer Ausführung weist der Zykloidenantrieb wenigstens eine hierin beschriebene Antriebseinheit oder ein hierin beschriebenes Antriebsmodul auf. In einer Ausführung weist der Zykloidenantrieb wenigstens ein Mittel zum Betreiben der wenigstens einen Antriebseinheit und/oder des wenigstens einen Antriebsmoduls auf, insbesondere eine Steuerung, weiter insbesondere eine Steuerung zum Aktuieren der wenigstens drei Aktuatoren.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, ein kompakte(re)r Antrieb bereitgestellt werden, der insbesondere einfach(er) wartbar ist. Weiterhin ist, in einer Ausführung, vorteilhafterweise eine Entwärmung des Zykloidenantriebs einfach(er), insbesondere weil die Aktuatoren frei(er) zugänglich sind, insbesondere ihre Wärme nicht durch den Antrieb abgeben müssen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit und/oder eines Antriebsmoduls für einen Zykloidenantrieb, insbesondere zum Steuern eines Zykloidenantriebs, bereitgestellt. In einer Ausführung weist das Verfahren ein Ermitteln einer Position einer bzw. der Zykloidenscheibe und/oder ein Ermitteln einer Position eines abtrieb, insbesondere einer Abtriebswelle, auf. In einer Ausführung weist das Verfahren ein Ansteuern des wenigstens einen Aktuators auf, insbesondere basierend auf der ermittelten Position der Zykloidenscheibe und/oder der ermittelten Position des Abtriebs. In einer Ausführung wird die Zykloidenscheibe durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktuators positioniert und/oder bewegt, insbesondere derart, dass eine Taumelbewegung entsteht und/oder aufrechterhalten wird, insbesondere beschleunigt oder abgebremst wird.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, ermöglicht werden, dass die Antriebseinheit und/oder das Antriebsmoduls, insbesondere der Zykloidenantrieb, (positions)genau(er) gesteuert werden können, insbesondere eine Lage der Zykloidenscheibe und/oder des Abtrieb, insbesondere der Abtriebswelle, ermittelt werden kann bzw. bekannt ist.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Betreiben und/oder Überwachen einer Antriebseinheit, insbesondere einer Antriebseinheit für eine mehrachsige Maschine, und/oder eines Antriebsmoduls, insbesondere eines Antriebsmoduls für eine mehrachsige Maschine, und/oder eines Zykloidenantriebs, insbesondere eines Zykloidenantriebs für eine mehrachsige Maschine, bereitgestellt. In einer Ausführung ist das System zum Durchführen eines hierin beschriebenen Verfahrens eingerichtet bzw. wird hierfür verwendet. In einer Ausführung weist das System Mittel zum Ermitteln einer Position einer Zykloidenscheibe und/oder Mittel zum Ermitteln einer Position eines Abtriebs, insbesondere einer Abtriebswelle, auf, vorzugsweise wenigstens einen Sensor, der zum Ermitteln der Position(en) und/oder einer Lage, insbesondere der jeweiligen Elemente, eingerichtet ist. In einer Ausführung weist das System Mittel zum Ansteuern des wenigstens einen Aktuators auf, insbesondere wenigstens eine Steuerung.
Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung, ein axialer Zykloidenantrieb, wobei sich “axial“ insbesondere auf die Richtung der Taumelbewegung bezieht, zur Verfügung gestellt werden, der insbesondere hierin genannte Vorteile aufweist bzw. aufweisen kann. Hierdurch kann, in einer Ausführung, eine mehrachsige Maschine einfach(er) gesteuert werden, insbesondere mit einem größeren Drehmoment, insbesondere verglichen mit Zykloidenantrieben, deren Aktuatoren in radialer Richtung wirken. Vorteilhafterweise kann hierdurch, in einer Ausführung eine Wartung der mehrachsigen Maschine vereinfacht werden, insbesondere durch einfach(er) zugängliche Teile des Zykloidenantriebs, insbesondere ein Wartungsintervall größer ausgelegt sein. Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere wenigstens eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Antriebseinheit, insbesondere das Antriebsmoduls, weiter insbesondere den Zykloidenantrieb, betreiben bzw. überwachen kann.
Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere computerlesbares und/oder nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. von Anweisungen bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm bzw. mit darauf gespeicherten Anweisungen aufweisen, insbesondere sein. In einer Ausführung veranlasst ein Ausführen dieses Programms bzw. dieser Anweisungen durch ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer oder eine Anordnung von mehreren Computern, das System bzw. die Steuerung, insbesondere den bzw. die Computer, dazu, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen, bzw. sind das Programm bzw. die Anweisungen hierzu eingerichtet.
In einer Ausführung sind ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise computerimplementiert bzw. werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel. In einer Ausführung weist das System eine mehrachsige Maschine, insbesondere einen Roboter, auf.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 : eine Antriebseinheit nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig.2: die Antriebseinheit von Fig. 1 in einer anderen Ansicht;
Fig. 3: eine Detailansicht der Antriebseinheit der Figuren 1 und 2;
Fig. 4: eine Antriebseinheit nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5: ein Antriebsmoduls nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6: ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können insbesondere als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Fig. 1 zeigt eine Antriebseinheit 1 mit einer Zykloidenscheibe 2 und einer Statorscheibe 3, sowie Aktuatoren 4. Die Antriebseinheit 1 weist eine zentrale Öffnung 4 auf, die in der gezeigten Ausführung als Hohlwelle ausgeführt ist, die an ihrem äußeren Umfang Nuten in axialer Richtung aufweist in denen die Zykloidenscheibe 2 taumelbar gelagert ist. Die Rotation der Hohlwelle, die hier als Abtrieb verwendet wird, ist in der Blattebene bzw. die Rotationsachse ist senkrecht zur Blattebene. Die Aktuatoren 4 sind derart angeordnet, dass die Zykloidenscheibe 2 in axialer Richtung aktuiert wird und in eine Taumelbewegung versetzt wird bzw. werden kann, die (ebenfalls) in axialer Richtung ist. Ferner weist die Statorscheibe 3 Segmente 6a-n auf, denen (jeweils) ein Aktuator 4 zugerodnet ist bzw. an denen, insbesondere jeweils, ein Aktuator 4 angeordnet ist. Die Segmente 6a-n weisen dabei, in einer Ausführung, eine Form auf, mit der ein n-teiliges Zykloidenprofil in Umfangsrichtung unterbrechungslos, in Bezug auf einen Eingriff im Zykloidenprofil der Zykloidenscheibe, aktuiert werden kann bzw. wird.
Fig. 2 zeigt die Antriebseinheit 1 von Figur 1 in einer Seitenansicht. In dieser Ansicht ist die axiale Anordnung der Aktuatoren 4 ersichtlich, insbesondere dass die Zykloidenscheibe 2 und/oder die Statorscheibe 3 in axialer Richtung aktuierbar sind bzw. taumelbar sind.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Ausführungsform der Figuren 1 und 2, bei der die Zykloidenscheibe 2 ausgeblendet ist. Hierdurch ist das Zykloidenprofil der Segmente 6a-n der Statorscheibe 3 erkennbar, das, in einer Ausführung, drehrichtungsabhängig, insbesondere durch die Form der Segmente 6a-n, überlappt, insbesondere so dass ein, zumindest im Wesentlichen, kontinuierlicher Eingriff des Zykloidenprofils der Statorscheibe 3 in das Zykloidenprofil der Zykloidenscheibe 2 ermöglicht wird bzw. werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Antriebseinheit 1 nach einer weiteren Ausführung, wobei die Segmente der Statorscheibe 3 in radialer und in Umfangsrichtung unterteilte Segmente 6a‘-n‘aufweisen. Die Aktuatoren 4 in Fig. 4 auf der rechten Seite weisen ein Joch 8 auf, das die Aktuatoren 4 derart verbindet, dass ein Magnetfluss über die beiden Aktuatoren 4 gelenkt wird und die Zykloidenscheibe 2, insbesondere hierdurch, (besser) aktuiert werden kann bzw. wird. Die anderen Aktuatoren 4 können, in einer Ausführung, ebenfalls über ein Joch 8 verbunden sein, insbesondere paarweise, weiter insbesondere paarweise in radialer Richtung. Die radiale Trennung der Segmente 6a-n und der Segmente 6a‘-n‘ bewirkt, in einer Ausführung, dass der magnetische Fluss für eine Aktuierung von einem Segment 6a zum Segment 6a‘ über die Aktuatoren 4 gelenkt wird bzw. werden kann oder vice versa.
Fig. 5 zeigt ein Antriebsmodul 7 nach einer Ausführung. Hierbei aktuieren die Aktuatoren 4, insbesondere mithilfe einer Statorscheibe 3 und einer weiteren Statorscheibe 3‘, sowohl eine erste Zykloidenscheibe 2 als auch eine weitere Zykloidenscheibe 2‘. Die Taumelbewegung kann dabei derart ausgebildet sein bzw. werden, dass eine resultierende Kraft der Taumelbewegung(en) der Scheiben 2, 2‘, 3, 3‘ aufgehoben wird bzw. werden kann. Das Antriebsmodul 7 kann durch seine Anordnung der Aktuatoren 4 insbesondere einfach(er) entwärmt werden und/oder gewartet werden, insbesondere durch die (gute) Erreichbarkeit der Aktuatoren.
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführung des Verfahrens. Das Verfahren weist ein Ermitteln einer Position S10 einer Zykloidenscheibe 2, insbesondere, in einer Ausführung, einer Position einer Statorscheibe 3, auf. Das Verfahren weist ferner ein Ermitteln einer Position S20 eines Abtriebs der Antriebseinheit 1 oder ein Ermitteln einer Position S20 eines Abtriebs des Antriebsmoduls 7. Das Verfahren weist ferner ein Ansteuern S30 des wenigstens einen Aktuators 4 auf, insbesondere basierend auf der oder den ermittelten Positionen. Ferner ist in Fig. 6 angedeutet, dass das Verfahren, insbesondere während des Betriebs der Antriebseinheit 1 , wiederholt wird bzw. werden kann (gestrichelte Pfeile), insbesondere (in einer Ausführung) kontinuierlich oder diskontinuierlich.
In der vorliegenden Offenbarung impliziert „weist ein X auf“ allgemein keine abschließende Aufzählung, sondern ist eine Kurzform von „weist wenigstens ein X auf“ und umfasst auch „weist zwei oder mehr X auf“ sowie „weist außer X auch Y auf“. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezuqszeichenliste
1 Antriebseinheit
2, 2‘ Zykloidenscheibe 3, 3‘ Statorscheibe
4 Aktuatoren
5 zentrale Öffnung
6a-n, 6a‘-n’ Segmente
7 Antriebsmodul 8 Joch

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit (1 ) für einen Zykloidenantrieb, umfassend:
- eine Statorscheibe (3, 3‘), wobei die Statorscheibe (3, 3‘) ein n-teiliges Zykloidenprofil aufweist, das in Umfangsrichtung angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Zykloidenprofil übergangslos ausgebildet ist;
- eine Zykloidenscheibe (2, 2‘), wobei die Zykloidenscheibe (2, 2‘) in Umfangsrichtung ein Zykloidenprofil aufweist, das n+k-teilig oder n-k-teilig ausgebildet ist; wobei n eine natürliche Zahl und K=1 oder eine natürliche Zahl größer 1 ist, wobei die Zykloidenscheibe (2, 2‘) und/oder die Statorscheibe (3, 3‘) axial taumelbar ist; und
- wenigstens drei Aktuatoren (4), wobei die Aktuatoren (4) jeweils dazu eingerichtet sind, die Zykloidenscheibe (2, 2‘) und/oder die Statorscheibe (3, 3‘) in axialer Richtung zu aktuieren.
2. Antriebseinheit (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorscheibe (3, 3‘) wenigstens drei Segmente (6a-n, 6a‘-n‘) aufweist, denen jeweils wenigstens ein Aktuator (4) zugeordnet ist.
3. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der wenigstens drei Aktuatoren (4) dazu eingerichtet ist, elektromagnetisch zu aktuieren; wobei die Zykloidenscheibe (2, 2‘) ein magnetisches Material aufweist, das dazu eingerichtet ist, magnetisch von dem wenigstens einen Aktuator (4) aktuiert, insbesondere axial getaumelt, zu werden; und/oder wobei die Zykloidenscheibe (2, 2‘) wenigstens drei Permanentmagnete aufweist, die dazu eingerichtet sind von dem Aktuator (4) elektromagnetisch aktuiert, insbesondere axial getaumtelt, zu werden.
4. Antriebseinheit (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorscheibe (3, 3‘) wenigstens sechs Segmente (6a-n, 6a‘-n‘) aufweist, wobei jeweils zwei der Segmente (6a-n, 6a‘-n‘) magnetisch miteinander über die an den jeweils zwei Segmenten (6a-n, 6a‘-n‘) angeordneten Aktuatoren (4) derart verbunden sind, dass ein Elektromagnet mit Nordpol und Südpol und ein geschlossener magnetischer Fluss vom einen der jeweils zwei Segmente (6a-n, 6a‘-n‘) in das andere der jeweils zwei Segmente (6a-n, 6a‘-n‘) ausgebildet wird.
5. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Aktuator (4) der wenigstens drei Aktuatoren (4) dazu eingerichtet ist, die Zykloidenscheibe (2, 2‘) und/oder die Statorscheibe (3, 3‘) axial zu taumeln, insbesondere dazu eingerichtet ist, die Statorscheibe (3, 3‘), insbesondere wenigstens eines der wenigstens drei Segmente (6a-n, 6a‘-n‘), linear in axialer Richtung, insbesondere unabhängig, zu aktuieren, so dass die Zykloidenscheibe (2, 2‘) axial in Taumelbewegung gebracht wird.
6. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zykloidenscheibe (2, 2‘) eine zentrale Öffnung (5), insbesondere eine starre zentrale Öffnung, aufweist.
7. Antriebseinheit (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Öffnung (5) eine Abtriebswelle aufweist, wobei die Abtriebswelle dazu eingerichtet ist, dass die Zykloidenscheibe (2, 2‘) in einem Abschnitt der Abtriebswelle axial taumelbar ist und ein Drehmoment der Zykloidenscheibe (2, 2‘) im Abschnitt der Abtriebswelle übertragbar ist.
8. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) wenigstens einen Sensor umfasst, der insbesondere dazu eingerichtet ist, Antriebsdaten zu erfassen, die eine Taumelbewegung der Zykloidenscheibe (2, 2‘) beschreiben.
9. Antriebsmodul (7) für einen Zykloidenantrieb, umfassend wenigstens zwei Antriebseinheiten (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Antriebseinheiten (1) auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, insbesondere eine gemeinsame Abtriebswelle aufweisen; oder wobei eine Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf einer axial gegenüberliegenden Seite der wenigstens drei Aktuatoren (4) eine weitere, insbesondere analoge, Statorscheibe (3, 3‘) und eine weitere, insbesondere analoge, Zykloidenscheibe (2, 2‘) aufweist, wobei die wenigstens drei Aktuatoren (4) ferner dazu eingerichtet sind, die weitere Statorscheibe (3, 3‘) und die weitere Zykloidenscheibe (2, 2‘) in axialer Richtung zu aktuieren.
10. Zykloidenantrieb, aufweisend eine Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 oder ein Antriebsmodul (7) nach dem vorhergehenden Anspruch.
11. Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit (1) und/oder eines Antriebsmoduls (7) für einen Zykloidenantrieb, insbesondere eines Zykloidenantriebs, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst:
- Ermitteln einer Position einer Zykloidenscheibe (2, 2‘); und/oder
- Ermitteln einer Position eines Abtriebs der Antriebseinheit (1 ) oder des Antriebsmoduls (7);
- Ansteuern des wenigstens einen Aktuators (4), derart, dass die Zykloidenscheibe (2, 2‘) positioniert und/oder bewegt wird, basierend auf der ermittelten Position der Zykloidenscheibe (2, 2‘) und/oder der ermittelten Position des Abtriebs.
12. System zum Betreiben und/oder Überwachen einer Antriebseinheit (1), insbesondere einer Antriebseinheit (1) für eine mehrachsige Maschine, und/oder eines Antriebsmoduls (7), insbesondere eines Antriebsmoduls (7) für eine mehrachsige Maschine, und/oder eines Zykloidenantriebs, insbesondere eines Zykloidenantriebs für eine mehrachsige Maschine, das zur Durchführung eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Anspruch eingerichtet ist.
13. Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, wobei das Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, insbesondere auf einem computerlesbaren und/oder nicht-flüchtigen Speichermedium gespeicherte, Anweisungen enthält, die bei der Ausführung durch einen oder mehrere Computer oder ein System nach Anspruch 12 den oder die Computer oder das System dazu veranlassen, ein Verfahren nach Anspruch 11 durchzuführen.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2275827A (en) * 1940-07-02 1942-03-10 Belmont Radio Corp Electric motor
US3644764A (en) * 1967-08-30 1972-02-22 Mesur Matic Electronics Corp Harmonic drive for digital step motor
US9124150B2 (en) * 2013-07-12 2015-09-01 The Boeing Company Active-active redundant motor gear system
US20160172928A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 The Boeing Company Reluctance Motor with Virtual Rotor
DE10028964B4 (de) * 2000-06-10 2023-11-30 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Antrieb, umfassend ein Taumelgetriebe

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3341725A (en) * 1965-07-15 1967-09-12 John F Gifford Electric motor having a nutative element
DE102009021540B4 (de) * 2008-10-30 2015-09-10 Leantec Motor Gmbh & Co. Kg Transversalflussmotor als Außenläufermotor und Antriebsverfahren
US9768664B2 (en) * 2015-05-21 2017-09-19 The Boeing Company Balanced eccentric gear design and method
US10203022B2 (en) * 2015-11-04 2019-02-12 The Boeing Company Elliptically interfacing wobble motion gearing system and method
US10574109B2 (en) * 2016-04-28 2020-02-25 The Boeing Company Permanent magnet biased virtual elliptical motor
US10267383B2 (en) * 2017-05-03 2019-04-23 The Boeing Company Self-aligning virtual elliptical drive
DE102022116169A1 (de) * 2022-06-29 2024-01-04 Christoph Böld Antrieb und verfahren zum betreiben eines antriebes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2275827A (en) * 1940-07-02 1942-03-10 Belmont Radio Corp Electric motor
US3644764A (en) * 1967-08-30 1972-02-22 Mesur Matic Electronics Corp Harmonic drive for digital step motor
DE10028964B4 (de) * 2000-06-10 2023-11-30 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Antrieb, umfassend ein Taumelgetriebe
US9124150B2 (en) * 2013-07-12 2015-09-01 The Boeing Company Active-active redundant motor gear system
US20160172928A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 The Boeing Company Reluctance Motor with Virtual Rotor

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