ARTICULATED ROBOT JOINT DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR

Abstract: 1. Apparatus for generating pivoting movements, especially for the arms of industrial robots, for manufacturing equipment or the like, having a first joint half (16) and a second joint half (34) which are connected pivotally movably about a pivot axis (18), having at least one motor (12) of high density of energy which is accommodated with its rotor (11) and its stator (13) in an aperture (14) whithin one of the two joint halves (16, 34), the one motor part, for example the stator (13), being firmly connected with the one joint half, while the other motor part, for example the rotor (11), is rotatable in relation to the joint half (16) which accomodates the motor (12), and having a troque-increasing reduction transmission apparatus, the input of which is driven by the rotating motor part, for example the rotor (11), ant the output of which is firmly connected with the other joint half (34), characterized in that the motor (12) comprises a reduction transmission apparatus of like nature on each of the two axial sides which are both arranged symmetrically and coaxially in relation to the motor (12), in that each reduction transmission apparatus is formed as an epicyclic gear, in that the rotating motor part, especially the rotor (11), carries a coaxial drive-output shaft (27, 28) on each of the two sides which is formed at the same time as drive-input shaft for the reduction transmission apparatus allocated to each side and directly drives this apparatus, and in that on the drive-output shaft (27) at least on one side a code disc (29) is fixedly arranged and rotates therewith and with the code disc (29) there is associated at least one measured-value detector (31, 32) co-operating therewith, which is firmly connected with one joint half (16, 34).

Description: Vorrichtung zur Erzeugung von Schwenkbewegungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 7ur Erzeugung von Schwenkbewegungen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-OS 22 28 598) ist konstruktiv nicht durchgebildet. Sie enthält einen elektrischen Scheibenläufermotor mit dem Scheibenläufer axial benachbartem Permanentmagneten und ferner ein konstruktiv nicht weiter ausgeführtes Untersetzungsgetriebe, wobei diese Elemente in einer kapselartigen Aufnahme der einen Gelenkhälfte eines solchen, aus zwei gelenkig verbundenen Teilen bestehenden Manipulators untergebracht sind. Diese Gelenkhälfte hat etwa Trommelform mit auf beiden Axialseiten angeordneten Axialwänden, wobei die andere Gelenkhälfte aus einer diese Trommel auf der ganzen Axiallänge durchsetzenden Hohlwelle besteht, durch die zugleich elektrische Verso#rgungs- und Steuerleitungen hindurchgeführt sind. Das vom Scheibenläufer angetriebene Untersetzungsgetriebe bildet einen ausserordentlich grossen, sich axial an den. Scheibenläufer anschliessenden Block mit sehr grossen Abmessungen sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung. Das Untersetzungsgetriebe benötigt hier ein Vielfaches des Platzbedarfes, den der Elektromotor hat. Auf diese Weise baut die Vorrichtung sehr breit. Man muss aufpassen und konstruktiv Vorsorge treffen, dass der an die eine Gelenkhälfte anschliessendeArm nicht an demieni@en streift, an dem die andere Gelenkhälfte sitzt. Ausserdem ergeben sich hierbei relativ grosse Massen, so dass bei der Ausbildung des Motors als Elektromotor die Anfahrströme hoch sind. Ausserdem bringen die Massen Verzögerungen mit sich und führen zu Schwinungen. Deswegen muss man die über Gelenkhälften schwenkbeweglich gekoppelten Arme sehr steif ausbilden, was zu erhöhten Massen führt. Dies alles gilt sowohl bei Knickachsen als auch bei Handachsen. Bei Knickachsen wird der Winkel wie bei einem Ellenbogen ver ändert während bei Handachsen der Winkel wie bei einer Längsdrehung um ein Handgelenk verändert wird. Da Vorrichtungen bekannter Art ausladend bauen, kann man sie schlecht schützen, z.B. durch einen Faltenbalg. Man kann nur unter hohem Aufwand explosionsgeschützte Antriebe realisieren. Die Leistungsdichte bekannter Vorrichtungen ist niedrig oder, anders formuliert, der Platzbedarf ist hoch. Ausserdem ergeben sich Lagerprobleme und erheblicher Aufwand für die Lagerung. Dennoch ist ein grösseres Spiel nicht zu vermeiden. Andere bekannte Vorrichtungen dieser Art bauen sehr breit. Hierbei sitzt aussen am Gelenk das Getriebe und noch weiter aussen der Antriebsmotor. Wenn eine solche Vorrichtung symmetrisch sein soll, dann hat diese links und rechts vom Gelenk zunächst je ein Getriebe und zusätzlich neben dem Getriebe jeweils noch einen zugeordneten Motor. Der Aufwand ist sehr gross, da zwei Antriebsmotoren und zwei Getriebe nötig sind. Ferner führt dies zu hohen Gewichten und Massen. Diese Nachteile wurden aber bisher bei hier in Rede stehenden Vorrichtungen in Kauf genommen, weil man nur auf diese Weise auch sehr hohe Schwenkmomente erzeugen konnte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die eine hohe Leistungsdichte bei geringem Platzbe darf hat und prinzipiell sowohl bei Knickachsen als auch Handachsen verwendet werden kann. Dabei sollen ein sehr massearmer Aufbau und auch eine weitgehend spielfreie, zumindest aber sehr spielarme Anordnung möglich sein. Ferner soll die Vorrichtung einen möglichst geringen Aufwand erfordern, nur aus wenig Teilen bestehen und dennoch hinsichtlich der Untersetzungsgetriebevorrichtung eine hohe Untersetzung möglich machen, ferner kleine Radialabmessungen und/oder Axialabmessungen haben und trotz gedrängter Bauweise sehr hohe Schwenkmomente ermöglichen. Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art gemäss der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemässe Ausgestaltung führt zu einem symmetrischen Antrieb, der sehr platzsparend ist und durch die Symmetrieeigenschaft optimal dimensioniert werden kann. Die Vorrichtung benötigt nur wenig Einzelteile und macht dennoch eine grosse Untersetzung möglich, wobei ferner alle Voraussetzungen dafür geschaffen sind, in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung sehr klein und platzsparend zu bauen. Trotz gedrängter Bauweise sind extrem grosse Schwenkmomente erzeugbar. Ausserdem ist eine einfache Montage und eine betriebssichere Funktion gewährleistet. Die hohe Untersetzung bei raumsparender Bauweise ist gepaart mit günstiger Einleitung und Ausleitung von Kräften. Eventuelle Unsymmetrien zwischen beiden Umlaufgetrieben und diese antreibendem Motor dazwischen werden vom Getriebe und/oder der Welle oder geeigneten sonstigen Mitteln aufgenommen. Mithin ist eine in hohem Masse spielarme und sehr genau ar beitende Vorrichtung erreicht. Die symmetrische Anordnung vermeidet Gelenktordierungen und verhindert -daher Schwingungen in Richtung der Gelenkachse. Weitere vorteilhafte Massnahmen ergeben sich aus Anspruch 2. Hierdurch vermeidet man voluminöse, massebehaftete Zu leitungen für einen an sich ebenfalls möglichen Hydraulikmotor. Ferner vermeidet man bei den insbesondere genannten Elektromotoren Zuleitung von Energie zum Rotor, was zur Funkenbildung führen würde und den Explosionsschutz erschweren würde, der z.B. bei Lackieranlagen wichtig ist. Der Elektromotor kann in dieser Form dann gemäss der Speisefrequenz gesteuert oder geregelt werden, was bei vielen Anwendungsfällen von Vorteil ist. Auch die Ausbildung als Käfigläufer-Asynchronmotor vermeidet eine Funkenbildung. Durch die Merkmale im Anspruch 3 erreicht man bei nur wenig Einzelteilen eine grosse Untersetzung und dies bei sehr kompakter Bauweise mit sehr kleinem Platzbedarf. Durch die Merkmale in den Ansprüchen 4 bis 8 werden folgende Vorteile erreicht. Zum einen benötigt man wenig Teile und erhält eine hohe Untersetzung, bei sehr schmaler Bauweise und trotz Verschachtelung sehr einfacher Montage. Zum anderen ergibt sich vor allem auch durch die Ausbildung des Hohlrades nach Anspruch 8 eine steife Ausführung, die hohe Kräfte aufnehmen kann. Eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 9 und mit den eigenständig erfinderischen Merkmalen im Kennzeichnungsteil des Anspruch 9 hat folgende Vorteile. Auf diese Weise lässt sich ein Spiel ohne weiteres kompensieren. Selbst ein nicht so steifes Gelenk kann so weit belastet und ausgefahren werden, dass evtl. durch nicht so hohe Steifigkeiten auftretende Verbiegungen gleichwohl kompensiert werden. Die hierfür eingesetzte Messvorrichtung ist einfach, billig und platzsparend. In den Ansprüchen 10 bis 12 sind vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstandes enthalten. Auf diese Weise lassen sich auch Unsymmetrien, die durch Schrägverzahnung oder nachgiebige Torsionswelle zwischen beiden Umlaufge trieben aufgenommen werden, schnell und mit hoher Dynamik ausgleichen. Auf diese Weise kann der in der symmetrischen Anordnung beidseitiger Umlaufgetriebe liegende Vorteil voll genutzt werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 13. Optische Messwertaufnehmer haben den Vorteil hoher Auflösung. Magnetische Messwertaufnehmer haben den Vorteil wesentlich grösserer Unempfindlichkeit verglichen mit optischen Systemen. Weitere vorteilhafte Massnahmen, die insbesondere als Ausgestaltungen zu den Ansprüchen 1 bis 8 vorteilhaft sind, ergeben sich aus den Ansprüchen 14 bis 16. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln durch die symmetrische Anordnung die Belastung gleichmässig auf beide Gelenkhälften verteilt. Es versteht sich, da3 das nachgiebige Verhalten als Torsionswelle durch entsprechende Auslegung nach Festigkeitsgesichtspunkten oder z.B. als Gestaltung als Hohlwelle od.dgl. problemlos erreichbar ist. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung eines Planetengetriebes ergibt sich aus Anspruch 17 mit den vorteilhaften Weiterbildungen in den Ansprüchen 18 bis 20. Ein solches Planetengetriebe baut axial extrem klein und ermöglicht gleichwohl hohe Untersetzungen. Vorteilhaft ist ferner dass die Anzahl der Lagerstellen hierdurch noch weiter reduziert werden kann. Als Planetenrad, das beiden Hohlrädern zugeordnet ist, kann ein einziges,axial durchgehendes Planetenrad zum Einsatz kommen, wenn beide Hohlräder gleiche Durchmesser haben, jedoch Zähnezahlunterschiede, z.B. von 1, besitzen. Statt dessen ist auch die Ausbildung gemäss Anspruch 20 vorteilhaft. Weitere Einzelheiten uncl Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung in der Aus bildung als Knickachse, gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild, Fig. 3 einen schematischen Schnitt, etwa entspre chend Fig. 1, der linken Seite einer Vorrich tung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt einen Rotor 11 eines Elektromotors 12, der einen Stator 13 aufweist. Der Elektromotor 12 befindet sich in einer kreiszylindrischen Ausnehmung 14 einer ersten Gelenkhälfte 16. Die Ausnehmung 14 ist symmetrisch zur Halbebene 17, die senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 1 steht. In dieser Halbebene 17 soll die Vorrichtung arbeiten. Der Rotor 11, der Stator 13 und die Ausnehmung 14 liegen koaxial zu einer geometrischen Querachse 18. Die Ausnehmung 14 hat Seitenwände 19, 21. Diese sind in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene von-Fig. 1 und die geometrische Querachse 18 durchdringend geteilt, so dass ein Gehäusedeckel entsteht, der von unten gegen die obere Hälfte der Seitenwände 19, 21 geschraubt werden kann. Dieser Deckel 22 geht mit seiner halbzylindrischen Querwand 23 in die geteilten Seitenwände. 19, 21 über. Die Seitenwände 19, 21 haben koaxial zur geometrischen Querachse 18 Lager 24, 26, welche die linke Welle 27 und die rechte Welle 28 des Rotors 11 lagern. Der Stator 13 ist fest mit der ersten Gelenkhälfte 16 verbunden. AuBer- halb, links von der Seitenwand 19, ist eine Kodescheibe oder Strichscheibe 29 zur Wegemassverkörperung drehfest auf der Welle 27 befestigt. Mit der Seitenwand 19, d.h. starr mit der ersten Gelenkhälfte 16, ist ein erster Messwertaufnehmer in Form eines optischen oder magnetischen Abtastkopfes 31 starr befestigt, der die Kodierung der Strichscheibe 29 lesen kann. Ein zweiter entsprechender Abtastkopf 32, der ebenfalls der Strichscheibe 29 zugeordnet ist, ist starr mit einem Vorsprung 33 einer zweiten Gelenkhälfte 34 verbunden. Die Lage des ersten Abtastkopfes 31 stellt also die Lage der ersten Gelenkhälfte 16 dar. Dieser Abtastkopf dient zusammen mit der Strichscheibe 29 zur Rotor positionswinkelmessung. Die Lage des zweiten Abtastkopfes 32 stellt die Lage der zweiten Gelenkhälfte 34 dar. Der zweite Abtastkopf 32 dient zusammen mit der Strichscheibe 29 und dem ersten Abtastkopf 31 zur direkten Gelenkwinkelstellungsmessung. Links trägtdie Welle 27 ein zentrales Zahnrad 36. Dieses Zahnrad 36 kämmt mit einem Planetenrad 37, das einstückig aus einem grösseren Planetenteilrad 38 und einem kleineren Planetenteilrad 39 besteht. Mit einer Welle 41 ist das Planetenrad 37 drehbar an einer zur geometrischen Querachse 18 koaxialen Scheibe 40 gelagert, die den sogenannten Planetenträger oder Steg bildet und die einen nach links gehenden. koaxialen Zapfen 42 aufweist, der drehfest mit einer linken Aussenwange 43 der zweiten Gelenkhälfte 34 verbunden ist. Die linke Aussenwange 44 der ersten Gelenkhälfte 16 liegt näher an der Halbebene 17. Im nach unten weisenden Endbereich ist sie über ein Lager 46 schwenkbar auf dem Zapfen 42 gelagert. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist einwärts von der AuBenwange 44 eine Ausnehmung 47 vorgesehen und einwärts von der Aussenwange 43 eine Ausnehmung 48 vorgesehen. Den wesentli chen Teil hierin nimmt ein Hohlrad 49 ein, dessen Ouerschn#itt gemäss Fig. 1 C-förmig ist. -An der Stelle 51 ist das Hohlrad 49 fest mit der ersten Gelenkhälfte 16 verbunden. Im Boden 52 des Hohlrades 49 ist koaxial ein Lager 53 vorgesehen, das eine Relativdrehbarkeit um den Zapfen 42 ermöglicht. Der Umfangsrand 54 des Hohlrades 49 verläuft koaxial. In dem durch den Boden 52 und den Umfangsrand 54 definierten Raum läuft die Scheibe 40, die den Pla netenradsteg bildet. Der Umfangsrand 54 geht an seinem rechten Endbereich in einen koaxialen, nach innen weisenden Flansch 56 über, der an seinem Innenumfang 57 Zähne trägt, die mit dem Planetenteilrad 39 kämmen. Wie man aus Fig. 1 erkennt, sind rechts von der Seitenwand 21 alle diejenigen Teile identisch vorgesehen, die soeben beschrieben wurden, mit Ausnahme der Strichscheibe 29, der Abtastköpfe 31, 32 und des Vorsprunges 33. Sie brauchen deshalb nicht erneut beschrieben zu werden. Eine Schaltung, mit der die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung betrieben werden kann, zeigt Fig. 2. Man sieht dort den Drehstrommotor 12, seine Welle 27, die Strichscheibe 29, den ersten Abtastkopf 31. Es folgt dann das Getriebe. Zeichnerisch anders aber funktionell gleich ist nun die Strichscheibe 29 auf der Abtriebswelle des Getriebes vorgesehen und mit ihr arbeitet der zweite Abtastkopf 32 zusammen. Dies macht auch zugleich deutlich, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Strichscheibe spart. Ganz links ist die Last 58 symbolisch angedeutet. Der Abtastkopf 31 misst zusammen mit der Strichscheibe 29 den Wert #Mist' d.h. die Ist-Winkellage des Rotors 11. Der zweite Abtastkopf 32 misst zusammen mit der Strichscheibe 29 die direkte Gelenkwinkelstellung, d.h. die Winkel lage 6Bist, d.h. die Ist-Winkellage der Gelenkhälfte-16 (=A) zur Gelenkhälfte 34 (=6). Beim Soll-Ist-Vergleich links oben steht AS an, d.h. der Wert des Winkels, um den sich eine Gelenkhälfte 16 gegen über der anderen Gelenkhälfte 34 gedreht hat. In dem linken oberen Block ist der Regel-Algorithmus eingegeben, ge mäss dem geregelt werden soll. Der Wert AF gibt den Offset an. Wirkt keine Kraft, dann ist ZiF = Null. Wirkt eine Kraft, dann wird durch die Differenz der beiden Winkel ein Kraft-Offset ermittelt. Die Störgrösse AF wird dem Ausgang des Regel-Algorithmus aufgeschaltet und der Motorsystem-Entkopplung eingegeben. Motorsystem-Entkopplungen sind an sich bekannt. Die Motorsystem-Entkopplung erzeugt für den Drehstrommotor 12 Soll-Werte für die Phasenströme, die den Umrichter steuern. Dieser lässt dann Strom und Spannung des Drei-Phasennetzes so als Phasen-Ist-Ströme zum Drehstrommotor 12 gelangen, wie dies in Anbetracht des Regel-Algorithmus der Last, der Steifigkeit, des Getriebespiels usw. notwendig ist. Wie Fig. 2 aufzeigt, könnte man in Abwandlung den Rotor 11 zum Stator machen und den Stator 13 zum Rotor. Allerdings müsste man dann mit Hohlwellen arbeiten, was den Aufbau evtl. komplizieren würde. Gestrichelt ist eine Recheneinrichtung angedeutet, die aus den Messsignalen des ersten und zweiten Abtastkopfes 31,3z das auf das Gelenk mit den Gelenkhälften 16 und 34 wirkende Drehmoment berechnet, das zur Erhöhung der Dynamik in der Regelung verwendet wird. Die Recheneinrichtung erzeugt am Ausgang die Störgrösse SF als Differenzwinkel, der sich wie folgt ermittelt. Der Gelenkwinkel 6AB wird ist als Differenz der Signale der beiden Abtastköpfe 31, 32 gebildet. Davon wird der mit der Getriebeübersetzung multi plizierte - bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch dividierte -Rotorpositionswinkel 6 ist abgezogen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen um 100 grössere Bezugszeichen verwendet, so dass dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist. In Fig. 3 ist lediglich ein auf der linken Seite an die Welle 127 des Rotors anschliessendes Planetengetriebe anderer Gestaltung gezeigt. Das Planetengetriebe weist einen Planetenradträger 140' auf, der drehfest mit der Welle 127 verbunden und direkt von dieser angetrieben ist. Der Planetenradträger 140 weist zwei im axialen Abstand voneinander einstückig verbundene Stege oder Scheiben 160, 161 auf, zwischen denen ein Planetenrad 137 mittels in jedem Steg 160, 161 auf gleicher Höhe angeordneten Lagern drehbar gelagert ist. Das Planetenrad 137 besteht aus zwei koaxialen, drehfest verbundenen, z.B. einstückigen, Planetenrädern 138, 139, von denen das letztere einen grösseren Durchmesser als das Planetenrad 138 aufweist. Das Planetenradgetriebe weist ferner zwei axial benachbarte Hohlrader 149, 149' auf. Das Planetenrad 138 kämmt mit der Innenverzahnung des Hohlrades 149. Das andere Planetenrad 139 kämmt mit der Innenverzahnung des Hohlrades 149'. Das Hohlrad 149 ist fest mit der einen Gelenkhälfte 116 verbunden, während das andere Hohlrad 149' fest mit der anderen Gelenkhälfte 134 verbunden ist. Das eine Hohlrad 149, das mit dem Planetenrad 138 kämmt, ist fester Teil eines trommelförmigen Gehäuses 150, welches in die Ausnehmung 148 hineinragt, die zwischen der linken Aussenwange 143 und dem rechten Vorsprung 133 gebildet ist. Dieses Gehäuse 150 ist fest mit der Gelenkhälfte. 116 verbunden, die entsprechend Fig. 1 den Motor aufnimmt. Der die Ausnehmung 148 enthaltende Teil ist fest mit der anderen Gelenkhälfte 134 verbunden. Das andere Hohlrad 149', das fest mit der den Motor nicht tragenden Gelenkhälfte 134 verbunden ist, ist innerhalb des Gehäuses 150 mit dem anderen Hohlrad 149 angeordnet unter relativer Drehbarkeit dazwischen. Bei Antrieb über die Welle 127 wird der Planetenträger 140' gleicher Drehrichtung angetrieben. Beide Planetenräder 138, 139 laufen in den zugeordneten Hohlrädern 149, 149' um, ¯ so dass eine Relativdrehung zwischen der am Gehäuse 150 festen einen Gelenkhälfte 116 und der mit dem Hohlrad 149' drehfest verbundenen anderen Gelenkhälfte 134 erfolgt. Der Drehlagerung dienen zwei in axialem Abstand angeordnete Lager 146, 146'. Bei beiden Ausführungsformen kann die zwischen den beidseitigen Umlaufgetrieben verlaufende Welle des Rotors des Motors als nachgiebig, die Abtriebskräfte symmetrierende Welle, insbesondere als Torsionswelle, ausgebildet sein. Eine solche ist in der Lage. ein zwischen beiden Gelenkhälften wirkendes Moment durch Torsion auszugleichen. Beispielsweise wird die Welle als Hohlwelle gestaltet oder für diese Nachgiebigkeit nach Festigkeitsgesichtspunkten entsprechend ausgelegt. Statt dessen kann der Ausgleich auch dadurch geschehen, dass bei mindestens einem der beidseitig symmetrisch plazierten Umlaufgetriebe zumindest ein miteinander in Zahneingriff stehendes Zahnradpaar eine Schrägverzahnung aufweist. Derartige schräg verzahnte Getriebeteile bewirken ebenfalls eine axiale Symmetrierung unter Vermeidung einer Tordierung des Gelenkes.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Erzeugung von Schwenkbewegungen, insbesondere für die Arme von Industrierobotern, für Fertigungseinrichtun gen o. dgl., mit einer ersten Gelenkhälfte (16) und einer zweiten Gelenkhälfte (34), die um eine Schwenkachse (18) schwenkbeweglich verbunden sind, mit mindestens einem Motor (12) hoher Energiedichte, der mit seinem Rotor (11) und seinem Stator (13) in einer Ausnehmung (14) innerhalb einer der bei den Gelenkhälften (16, 34) aufgenommen ist, wobei der eine Motorteil, z.B. der Stator (13)1fest mit der einen Gelenkhälfte verbunden ist, während der andere Motorteil, z.B. der Rotor (11), in Bezug auf die den Motor (12) aufnehmende eine Gelenk hälfte (16) drehbar ist, und mit einer drehmomenterhöhenden Untersetzungsgetriebevorrichtung, deren Eingang vom umlaufen den Motorteil, z.B. dem Rotor (11)angetrieben ist und deren Ausgang fest mit der anderen Gelenkhälfte (34) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Motor (12) auf beiden Axialseiten je eine Untersetzungsgetriefievor- richtung gleicher Art aufweist, die beide symmetrisch und ko axial zum Motor (12) angeordnet sind, und dass jede Unter sstzungsgetriebevorrichtung als Umlaufgetriebe ausgebildet ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Motor (12) als Elek tromotor, insbesondere als vorzugsweise permanenterreg ter Synchronmotor oder als Käfigläufer-Asynchronmotor, ausgebildet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Umlaufgetriebe als Planetengetriebe oder Harmonic-Drive-Getriebe ausge bildet ist. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes Umlaufgetriebe, insbesondere Planetengetriebe, ein vom umlaufenden Motorteil angetriebenes Zahnrad (36) aufweist, das auf zumindest ein Planetenrad i373 ar beitet, dessen Hohlrad (49) fest mit derjenigen Gelenk hälfte (16) verbunden ist, die den Motor (12) enthält, dass das Planetenrad (37) einen Planetenradsteg (40) mit einer Welle (42) antreibt, die koaxial zum Motor (12) angeordnet und drehfest mit der anderen, den Motor (12) nicht enthaltenden Gelenkhälfte (34) verbunden ist, und dass diese über das Planetenrad (37) angetriebene Welle (42) die Lagerwelle für die den Motor (12) enthaltende Gelenkhälfte (16) bildet, die mittels zumindest eines Lagers (46, 53) auf der Welle (42) schwenkbar gelagert ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stator (13) drehfest in der einen, den Motor (12) aufnehmenden Gelenkhälfte (16) gehalten ist und dass die Welle (27) des Rotors (11) das das mindestens eine Planetenrad (37) antreibende Zahnrad (36) trägt. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zahnrad (35) mit mehreren Planetenrädern (37) kämmt, die ihrerseits mit dem Hohlrad (49) kämmen, wobei sich die Planetenräder (37) auf dem Zahnrad (36) abwälzen. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Pla netenrad (37) aus zwei zueinander koaxialen, starr miteinander verbundenen Planeten-Teilrädern (38, 39) besteht, von denen das Planetenteilrad (38) mit dem grösseren Durchmesser mit dem Zahnrad (36) und das andere Planetenteilrad C391 mit dem Hohlrad (49) kämmt. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Hohl rad (49) im axialen Querschnitt C-Profil hat und im Boden t52) des C ein koaxiales Lager (53) sitzt, das von der Welle (42), die über das mindestens eine Pla netenrad t37) angetrieben ist, durchsetzt ist und eines der Lager zur Schwenklagerung der einen, den Motor (12) aufnehmenden Gelenkhälfte (16) bildet. 9. Vorrichtung zur Erzeugung von Schwenkbewegungen, insbe sondere für die Arme von Industrierobotern, für Ferti gungseinrichtungen o.dgl., mit einer ersten Gelenkhälfte (16) und einer zweiten Gelenkhälfte (34), die um eine Schwenkachse (18) schwenkbeweglich verbunden sind, mit mindestens einem Motor (12) hoher Energiedichte, der mit seinem Rotor (11) und seinem Stator (13) in einer Ausnehmung (14) innerhalb einer der beiden Gelenkhälften (16, 34) aufgenommen ist, wobei der eine Motorteil, z.B. der Stator (13), fest mit der einen Gelenkhälfte verbun den ist, während der andere Motorteil, z.B. der Rotor (11), in Bezug auf die den Motor (12) aufnehmende eine Gelenkhälfte (16) drehbar ist, und mit einer drehmoment erhöhenden Untersetzungsgetriebevorrichtung, deren Ein gang vom umlaufenden Motorteil, z.B. dem Rotor (11), an- getrieben ist und deren Ausgang fest mit der anderen Ge lenkhälfte (34) verbunden ist, insbesondere nach An spruch 1 oder folgenden, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens eine auf der Welle (27) des Ro tors (11) auf einer Seite fest angeordnete und mit der Welle (27) umlaufende Kodescheibe (29) und durch min destens einen mit der Kodescheibe (29) zusammenwirken den Messwertaufnehmer (31, 32),der fest mit einer Gelenk hälfte (16, 34) verbunden ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Messwertaufnehmer (31), der fest mit derjenigen Gelenkhälfte (16) verbunden ist, an der der Stator (13) fest angeordnet ist, und der zusammen mit der Kodescheibe (29) der Messung des Rotorpositionswin kels dient. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen weiteren Messwertaufnehmer (32), der ebenfalls mit der Kodescheibe (29) zusammenwirkt und der fest mit der anderen, den Motor (12) nicht enthal tenden Gelenkhälfte (34) verbunden ist und zusammen mit der Kodescheibe (29) und dem ersten Messwertaufneh mer (31) zur direkten Gelenkwinkelstellungsmessung dient. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine mit beiden Messwertaufnehmern (31, 32) verbundene Auswerteschaltung und Regeleinrichtung, die aus den Messwertsignalen des ersten und zweiten Messwertaufnehmers (31, 32) das auf das Gelenk wirkende Drehmoment berechnet und dieses durch di rekte gegensinnige Aufschaltung auf die Motorstellgrösse kompensiert. oder aber ausregelt. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Messwertaufnehmer (31, 32) als optischer oder magne tischer Messwertaufnehmer ausgebildet ist. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zwischen den beidseitigen Umlaufgetrieben verlaufende Welle (27, 127) des Rotors (11) als nachgiebige, die Abtriebskräfte symmetrierende Welle ausgebildet ist. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die nachgiebige Welle als Torsionswelle ausgebildet ist. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei mindestens einem der beiden Umlaufgetriebe zumindest ein miteinander in Zahneingriff stehendes Zahnradpaar eine Schrägverzahnung aufweist. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3 oder nach einem der Ansprüche 14 - 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes Umlaufgetriebe, ins besondere Planetengetriebe, einen vom umlaufenden Motor teil angetriebenen Planetenradträger (140'), zwei axial benachbarte Hohlräder (149, 149') und zumindest ein mit den Hohlrädern (149, 149') in Zahneingriff stehendes, am Planetenradträger (140') drehbar gehaltenes Plane tenrad (137) aufweist und dass das eine Hohlrad (149) fest mit der einen Gelenkhälfte (116) und das andere Hohlrad (149') fest mit der anderen Gelenkhälfte (134) verbunden ist. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eines der beiden Hohl räder (149) fester Teil eines trommelförmigen Gehäuses (150) ist, das mittels zweier in axialem Abstand von einander angeordneter Lager (146, 146') in Bezug auf die andere Gelenkhälfte (134) gelagert ist. 19. Vorrichtung nach Anspruch 1ss, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das eine Hohlrad (149') > das mit der den Motor nicht tragenden Gelenkhälfte (134) fest verbunden ist, innerhalb des das andere Hohl rad (149) enthaltenden Gehäuses (150) angeordnet ist, wel ches fest mit der den Motor enthaltenden anderen Ge lenkhälfte (116) verbunden ist. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Planetenträger (140) zwei in axialem Abstand voneinan der angeordnete, fest miteinander verbundene Stege oder Scheiben (160, 161) aufweist, zwischen denen zumindest ein Planetenrad (137) bzw. ein aus zwei koaxialen Planetenrädern (138, 139) mit vorzugsweise unterschiedlichen Durchmessern bestehendes Paar ange ordnet ist, dessen Einzelräder (136, 139) jeweils mit einem zugeordneten Hohlrad (149 bzw. 149') in Eingriff stehen.

Inventors: VOGT, GUNTHER, DIPL.-ING., WURST, KARL-HEINZ, DIPL.-ING., Vogt, Günther, Dipl.-Ing.
Applicants: MULLER, ARNOLD
Application year: 1984
Main classification: B25J17
IPC codes: B25J17, B25J9, H02K7