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    • 专利摘要:

    公开号:WO1985003753A1
    申请号:PCT/DE1985/000050
    申请日:1985-02-21
    公开日:1985-08-29
    发明作者:Hasso Beyer
    申请人:Hasso Beyer；
    IPC主号:B25J17-00
    专利说明:
    [0001] Mechanischer Drehantrieb
    [0002] Die Erfindung betrifft einen mechanischen Drehantrieb, vorzugsweise einen UnterSetzungsantrieb, insbesondere für Industrieroboter, beispielsweise einen Manipulator¬ armdrehantrieb, mit einer Antriebs- und einer Abtriebs¬ seite, einer Antriebswelle und mindestens zwei, auf der Antriebswelle angeordneten, gegeneinander verspannten Getrieben, vorzugsweise Untersetzungsgetrieben.
    [0003] Bei Industrierobotern, Manipulatoren und dergleichen, ist man bestrebt, von einem Aufstellungsort des Industrie¬ roboters bzw. des Manipulators aus in einem möglichst großen räumlichen Bereich Arbeitspunkte erreichen zu
    [0004] TZBLATT können. Insbesondere von mehrachεigen, beispielsweise 6-achsigen Manipulatoren wird auch verlangt, Operationen an Werkstücken auszuführen, die in Bezug auf den Stand¬ ort des Manipulators eine hinterschnittene Form aufweisen, wobei gleichzeitig eine hohe wiederholbare Positionier- genauigkeit gefordert ist. Ein wesentliches Problem bei der Erreichung der geforderten wiederholbaren Positionier¬ genauigkeit ist in den Drehantrieben der Manipulatorachsen vorhandenes Spiel, das sich mit der Anzahl der Achsen summiert und über die Ausladung der Manipulatorarme über¬ setzt wird.
    [0005] Bei einem bekannten Drehantrieb der eingangs genannten Art (vergleiche DE-OS 31 15061) sind die Getriebe zur Erreichung einer möglichst spielfreien Untersetzung auf der Antriebsseite über die Antriebswelle torsionselastisch verbunden und auf der Abtriebsseite unmittelbar mit dem über das Getriebe in Drehbewegung versetzbaren Manipulator¬ arm verbunden, der torsionssteif ausgeführt ist, so daß insgesamt auf der Abtriebsseite eine torsionssteife Kopp¬ lung der Untersetzungsgetriebe gegeben ist. Die torsions¬ elastische Kopplung der Getriebe auf der Antriebsse'ite des Drehantriebs ist mit dem Nachteil verbunden, daß ins¬ besondere bei einseitigem Antrieb des Drehantriebs Bewe- gungsungleichförmigkeiten in Abhängigkeit von der Dreh¬ richtung auftreten, die in Bezug auf die Positioniergenauig¬ keit zu unerwünscht großen Schwankungen führen. Diesem Nach¬ teil kann man zwar dadurch begegnen, daß man die Drehmoments¬ einleitung auf die Antriebswelle mittig vorsieht, was jedoch insbesondere bei einem Industrieroboter zu konstruk¬ tiv relativ aufwendigen Lösungen führt und auch in Bezug auf War ungsfreundlichkeit nachteilig ist. Um gleichwohl einen einseitigen Antrieb der Antriebswelle vorzusehen, muß daher die Antriebswelle in besonderer Weise ausgestal¬ tet sein, um bei beiden Drehrichtungen einen jeweils glei¬ chen, in Bezug auf die Untersetzungsgetriebe wirksamen Tor- sionsv.'inkel einzustellen.
    [0006] Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen mecha¬ nischen Drehantrieb, insbesondere für einen Industrie¬ roboter, anzugeben, mit dem eine hohe Positioniergenauig¬ keit erreichbar ist, der aber gleichwohl konstruktiv möglichst einfach aufgebaut und auch möglichst kosten¬ günstig herstellbar ist.
    [0007] Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist erfindungsgemäß zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Getriebever¬ spannung auf der Antriebsseite über eine torsionssteife und auf der Abtriebsseite über eine torsionselastische Kopplung ausgeführt ist.
    [0008] Die erfindungsgemäße Maßnahme, die Getriebeverspannung auf der Abtriebsseite torsionselastisch auszuführen, führt zu dem überraschenden Vorteil, daß hier konstruktiv sehr einfache Maßnahmen zu dem gewünschten Ergebnis führen. Auf der Abtriebsseite ist eine symmetrische Abgabe des auf der Antriebsseite eingeleiteten Drehmoments nicht mehr problematisch, da die Drehmomentaufteilung auf der Antriebs¬ seite vorgenommen ist und abtriebsseitig bei beiden Unter¬ setzungsgetrieben das gleiche Drehmoment ansteht, bei praktisch gleichen Verdrehwinkeln der Antriebswelle unab¬ hängig von der Drehrichtung der Antriebswelle. Da so¬ nach von der Antriebswelle mit Ausnahme der Torsionsstei- figkeit keine besonderen Anforderungen zu erfüllen sind, kann als Antriebswelle ein insbesondere werkstoffmäßig und fertigungsmäßig einfaches und damit kostengünstiges Maschinenteil Verwendung finden.
    [0009] Wie auch zuvor schon angedeutet, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Antriebswelle einseitig mit einem Antriebsdrehmoment beaufschlagt wird. In konkre¬ ter Realisierung kann beispielsweise ein einseitig mit der
    [0010] Ersatzbfaff Antriebswelle verbundener Antriebsmotor vorgesehen sein, oder aber kann das Drehmoment über eine Kraf über ragung mittels eines Zahnriemens eingeleitet werden, wozu auf der Antriebswelle noch ein entsprechendes Antriebsritzel vorgesehen ist.
    [0011] Die aufgezeigte, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe läßt sich in besonders vorteilhafter Weise dadurch lösen, daß als Untersetzungsgetriebe ein Harmonic-Drive-Getriebe verwendet wird. Harmonic-Drive-Getriebe sind als solche im Stand der Technik bekannt, wozu lediglich beispiels-_ weise auf "Gear Handbook, Ist Edition, McGraw-Hill Book Company, Inc., 1962, Seiten 3 - 35 bis 3 - 44, verwiesen wird. Derartig Harmonic-Drive-Getriebe weisen als wesent¬ liche Elemente einen innenverzahnten starren Ring (circular spline) , einen außenverzahnten flexiblen Zylinder (flex- spline) und einen elliptischen Innenkörper auf. Grundsätz¬ lich kann bei einem Harmonic-Drive-Getriebe, wenn der elliptische Innenkörper mit der Antriebsseite verbunden ist, abtriebsseitig der flexspline festgehalten sein und der circular spline sich bewegen, wie auch der circular spline festgehalten sein und der flexspline sich bewegen kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt der circular spline festgehalten und an dem flexspline das Abtriebsmoment abgenommen. Damit wird die Eigenschaft des Harmonic-Drive-Getriebes genutzt, daß mit dem flex¬ spline, der von der Eigenart des Getriebes her als flexibles Bauteil ausgelegt ist, ein torsionselastisches Element zur Verfügung steht.
    [0012] Die Verspannung der Untersetzungsgetriebe kann in einfacher Weise dadurch durchgeführt werden, daß die Antriebsräder bzw. die elliptischen Innenkörper auf der Antriebswelle gegeneinander verdreht werden. Besondere Maßnahmen zur Verεpannung der Getriebe gegeneinander sind darάt nicht erforderlich.
    [0013] Im folgenden wird die Erfindung noch anhand einer ledig¬ lich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert, auf der zeigt
    [0014] Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines erfin¬ dungsgemäßen Drehantriebes und
    [0015] Fig. 2 eine teilweise Ansicht eines erfindungsge- äßen Drehantriebes in größerer konstrukti¬ ver Einzelheit.
    [0016] Dargestellt und beschrieben ist ein im ganzen mit 8 be¬ zeichneter mechanischer Drehantrieb, mit dem bei dem ge¬ zeigten Ausführungsbeispiel durch ein über einen Antriebsmotor 9 aufgebrachtes Drehmoment über die Untersetzungsgetriebe 2 und 3 ein Manipulatorarm 10 rotatorisch bewegt wird.
    [0017] Antriebsseitig, also über die Antriebswelle 1 sind die Untersetzungsgetriebe 2, 3 torsionssteif und abtriebs- seitig über die Hohlwellen 11 torsionselastisch miteinander gekoppelt, so daß sich im Verspannungszustand die vorstehend näher erläuterten Vorteile ergeben.
    [0018] Die Antriebswelle 1 ist im Rahmen der vorliegenden Erfin¬ dung ein einfaches Serienbauteil, das sich lediglich durch eine hohe Torsionssteifigkeit auszeichnet.
    [0019] Wie in Fig. 2 in größerer Einzelheit zu erkennen ist, sind bei dem Ausführungsbeispiel die Untersetzungsger triebe 2 bzw. 3 als Harmonic-Drive-Getriebe 4 ausgestal¬ tet, die als wesentliche Elemente einen innenverzahnten Ring bzw. circular spline 5, einen außenverzahnten flexib¬ len Zylinder bzw. flexspline 6 und einen elliptischen Innenkörper 7 aufweisen. Der flexspline 6 ist zur abtriebs- seitigen Übertragung des Drehmoments ausgenutzt, wodurch sich die beschriebene torsionselastische Kopplung zwischen den Manipulatorarm 10 und dem Harmonic-Drive-Getriebe 4 ergibt.
    [0020] Der elliptische Innenkörper 7 kann auf der Antriebswelle 1 verdreht und in beliebiger Stellung gegen einen ortsfest - über eine Paßfeder 11 auf der Antriebswelle 1 vorgesehene Feststellhülse 12 arretiert werden, womit die angespro¬ chene Verspannung der Untersetzungsgetriebe 2, 3 gegeneinan¬ der in einfacher Weise durchzuführen ist.
    [0021] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß eine Nabe 13 der Feststellhülse 12 mit bspw. zwei kreisbogenförmigen Langlöchern 14 versehen ist, und zusätzlich eine Klemm¬ scheibe 15 vorgesehen ist, mit deren Hilfe dann die Feststellhülse 12 bzw. die Nabe 13 der Feststellhülse 12 reibschlüssig mit Hilfe etwa einer Verspannungsschraube 16 gegenüber dem elliptischen Innenkörper 7 gehaltert werden kann.
    [0022] Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Er indung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausge¬ staltungen von Bedeutung sein.
    [0023] Ersafzbfati
    权利要求:
    Claims A n s p r ü c h e
    1. Mechanischer Drehantrieb, vorzugsweise Untersetzungs¬ antrieb, insbesondere für Industrieroboter, beispiels¬ weise Manipulatorarmdrehantrieb, mit einer Antriebs- und einer Abtriebsseite, einer Antriebswelle und mindestens zwei, auf der Antriebswelle angeordneten, gegeneinander verspannten Getrieben, vorzugsweise Untersetzungsgetrie¬ ben, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeverspannung auf der Antriebsseite über eine torsionssteife und auf der Abtriebsseite über eine torsionselaistische Kopplung durchgeführt ist.
    2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) einseitig mit einem Antriebs¬ drehmoment beaufschlagt ist..
    3. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Untersetzungsgetriebe (2, 3) ein Harmonic-Drive-Getriebe (4) verwendet ist , mit einem innenverzahnten starren Ring (circular spline) (5) , einem außenverzahnten flexiblen Zylinder (flexspline) (6) und einem elliptischen Innenkörper (7) , und daß der flex¬ spline (6) zur abtriebsseitigen torsionselastischen An- kopplung dient.
    &βafa /a#
    4. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannung der Getriebe (2, 3) durch Verdrehen der Antriebsräder bzw. der elliptischen Innenkörper (7) auf der Antriebswelle (1) durchzuführen ist.
    5. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß eine Klemmscheibe (15) vor¬ gesehen ist und eine Nabe (13) der Feststellhülse (12) mit mindestens einem kreisbogenförmigen Langloch (14) versehen ist, und daß die Verspannung der Getriebe (2, 3) durch reibschlüssige Festsetzung der Nabe (13) mittels einer Verspannungsschraube (16) od. dgl. durchzuführen ist.
    Ersafeb/aft BEZUGSZEICHENLISTE
    Antriebswelle 1 Getriebe 2 Getriebe 3 Harmonic-Drive-Getriebe 4 circular spline 5 flexspline 6 Innenkörper 7 Drehantrieb 8 Antriebsmotor 9 Manipulatorarm 10 Paßfeder 11 Feststellhülse 12 Nabe 13 Langloch 14 Klemmscheibe . 15 Verspannungsschraube 16
    Ersatzblatt
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-08-29| AK| Designated states|Designated state(s): SU US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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