传动装置,特别是关节传动装置

申请号 CN200680036759.9 申请日 2006-08-08 公开(公告)号 CN101278144A 公开(公告)日 2008-10-01
申请人 顺科两合公司夹具和抓取工具厂; 发明人 安德列亚斯·霍克; 马蒂亚斯·哈格; 斯特凡·克佩;
摘要 本 发明 涉及一种传动装置(40),特别是关节传动装置,所述传动装置具有 基座 单元(42)和相对于基座单元环绕关节轴线(46;18)可旋转支承的旋转单元(44),其中所述基座单元具有特别是垂直于关节轴线可旋转传动的传动体(48;10),所述传动装置还具有两个可旋转支承且由传动体沿相反方向传动并且特别地彼此同轴设置的旋转件(54、56;14、16),其中每个旋转件在传动体旋转时驱动与其有效连接的耦联元件(60、62;30、32),其中两个耦联元件可旋转支承设置在旋转单元的 保持架 (68)上并互相有效连接,并且其中传动体与旋转件有效连接、旋转件与各自的耦联元件有效连接和/或两个耦联元件互相有效连接,使得保持架连同旋转单元在耦联元件传动时环绕关节轴线旋转。
权利要求

1.一种传动装置(40),特别是用于搬运系统的关节传动装置,具 有基座单元(42)和相对于所述基座单元环绕关节轴线(46;18)可旋 转支承的旋转单元(44),其中所述基座单元(42)具有可旋转传动的 传动体(48;10),
所述传动装置还具有两个可旋转支承且由所述传动体(48;10)沿 相反方向驱动的旋转件(54、56;14、16),其中每个旋转件(54、56; 14、16)在传动体(48;10)旋转时驱动耦联元件(60、62;30、32),
其中所述两个耦联元件(60、62;30、32)环绕各自的纵轴线(13、 15)彼此轴向平行地设置在所述旋转单元(44)的保持架(68)中,可 旋转支承所述保持架中并且互相直接相对旋转耦联地设置,并且
其中所述传动体(48;10)与所述旋转件(54、56;14、16)有效 连接、所述旋转件(54、56;14、16)与各自的耦联元件(60、62;30、 32)有效连接并且所述两个耦联元件(60、62;30、32)互相之间有效 连接,使得所述保持架(68)连同所述旋转单元(44)在耦联元件(60、 62;30、32)传动时环绕所述关节轴线(46;18)旋转。
2.如权利要求1所述的传动装置(40),其特征在于,所述旋转件 (54、56;14、16)由所述传动体(48;10)以不同的传动比驱动和/ 或所述两个耦联元件(60、62;30、32)由所述各自的旋转件(54、56; 14、16)以不同传动比驱动,和/或所述两个耦联元件(60、62;30、32) 之间的传动比不等于1。
3.如权利要求1或2所述的传动装置(40),其特征在于,所述两 个旋转件(54、56;14、16)构成为内齿轮,其中所述耦联元件(60、 62;30、32)分别与各自的内齿轮旋转耦联地设置在内齿轮的内圆周上。
4.如权利要求3所述的传动装置(40),其特征在于,所述两个内 齿轮(54、56;14、16)的内径和/或在内径上设有的内齿部是不同的。
5.如权利要求3或4所述的传动装置(40),其特征在于,所述耦 联元件(60、62;30、32)构成为轴段,所述轴段分别至少部分地通过 所述两个内齿轮(54、56;14、16)延伸并且所述轴段的自由端分别环 绕各自的纵轴线可旋转支承地设置在所述保持架(68)上。
6.如权利要求3、4或5所述的传动装置(40),其特征在于,所述 耦联元件(60、62;30、32)分别具有与配属于其的内齿轮(54、56; 14、16)有效连接的第一耦联区和与所述另一个耦联元件有效连接的第 二耦联区(70)。
7.如权利要求6所述的传动装置(40),其特征在于,一个耦联元 件(60、62)的两个耦联区彼此转化。
8.如权利要求1或2所述的传动装置(40),其特征在于,所述两 个旋转件(14、16)具有外部齿轮段(37、38),其外圆周与所述耦联 元件(30、32)共同作用。
9.如权利要求8所述的传动装置(40),其特征在于,所述两个外 部齿轮段的外径和/或外径上的外部齿轮齿部是不同的。
10.如前述权利要求中任一项所述的传动装置(40),其特征在于, 用于旋转单元旋转的所述保持架(68)可旋转支承地设置在所述基座单 元上和/或所述旋转件(54、56)上。
11.如前述权利要求中任一项所述的传动装置(40),其特征在于, 所述传动体(48;10)作为锥形小齿轮设置在所述两个旋转件之间,其 中所述两个旋转件构成为与锥形小齿轮啮合锥齿轮
12.如前述权利要求中任一项所述的传动装置(40),其特征在于, 所述传动体作为摩擦轮构成在所述两个旋转件之间,其中所述两个旋转 件构成为由摩擦轮传动的摩擦盘。
13.如前述权利要求中任一项所述的传动装置(40),其特征在于, 所述两个旋转件(54、56;30、32)与所述耦联元件(60、62;30、32) 和/或两个耦联元件互相通过齿部或者摩擦面旋转耦联。
14.如前述权利要求中任一项所述的传动装置(40),其特征在于, 在所述基座单元(42)上设置有至少一个与所述旋转件(54、56;14、 16)运动耦联的用于支承所述旋转件的支承体(82)。
15.如前述权利要求中任一项所述的传动装置(40),其特征在于, 所述两个耦联元件与所述关节轴线(46;18)轴向平行地设置。
16.如前述权利要求中至少一项所述的传动装置(40),其特征在于, 所述旋转单元(44)和/或所述保持架(68)具有相对于所述关节轴线 (46)径向和/或轴向设置的用于设置其他组件的耦联段(78)。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种传动装置,特别是用于搬运系统的关节传动装置, 具有基座单元和相对于基座单元环绕关节轴线可旋转支承的旋转单元。 这种关节传动装置例如应用在自动化技术或者机器人技术中,例如为了 功能可靠地实现搬运系统的定位运动或者抓取运动。

背景技术

DE 32 30 648 C2公开了一种具有两个后置行星齿轮组的度转向 传动装置,其中通过一个传动轴沿相反方向驱动两个沿一个轴设置的盘 形齿轮。
GB 442 462公开了一种行星齿轮传动机构,其中通过一个传动轴沿 相反方向驱动两个沿一个轴设置的锥齿轮。在这里锥齿轮具有与圆柱齿 轮啮合小齿轮。圆柱齿轮本身通过锥形小齿轮互相运动耦联。
GB 922 005公开了一种变速器,其中通过一个输入轴沿相反方向驱 动两个沿一个轴设置的冠形齿轮。在这里两个冠形齿轮通过彼此相对的 太阳轮互相直接运动耦联。

发明内容

因而本发明的目的在于,提供一种传动装置,其结构紧凑、实现高 传动比并具有高功率密度
该目的通过一种具有权利要求1特征的传动装置得以实现。通过这 种设置可以实现结构非常紧凑的传动装置单元,其具有高传动比并可以 传递很大的。由于将传动体的旋转运动分配到两个旋转件上并由于两 个耦联元件彼此相对有效连接,依据本发明可以在小的结构空间上取得 所述的优点。
有利的是,在这种情况下传动体与关节轴线垂直设置,从而达的 与传动体可耦联的传动轴同样垂直于关节轴线设置并且与传动体的旋 转轴线同轴或者轴向平行地设置。
为了取得传动装置的高传动比,各个传动装置部件的有效连接依据 三个彼此独立且可以互相自由组合的方案实现:
a)传动体与两个旋转件之间的传动比是不同的,
b)旋转件与各自相关联的耦联元件之间的传动比是不同的,以及
c)两个耦联元件互相之间的传动比不等于1。
根据对传动装置所提出的结构要求,a)、b)和c)中所述的方案为了 取得旋转件环绕旋转轴线的旋转运动可以单个或者互相组合地实现。
特别地耦联元件的旋转运动的传动比可以仅具有微小的差别,这样 最终使旋转单元相对于基座单元旋转。
依据本发明的改进方案,两个旋转件构成为内齿轮,其中耦联元件 分别与各自的内齿轮旋转耦联地设置在内齿轮的圆周上。在这里耦联元 件这样设置,使得其一方面环绕其本身的、与关节轴线轴向平行的纵轴 线旋转并且另一方面环绕关节轴线旋转。在传动体旋转时,耦联元件以 行星的方式环绕其本身纵轴线旋转并且在内齿轮的内圆周上运动。通过 这种构成,实现一种结构非常紧凑的传动装置,因为通过耦联元件在内 齿轮上运行,充分利用内齿轮径向内部的结构空间。
在这种情况下特别的是,两个内齿轮的内径至少略微不同。由此可 以实现旋转单元相对于基座单元旋转。
依据本发明另一有利的实施方式,耦联元件构成为轴段,轴段分别 至少部分地通过两个内齿轮延伸并且轴段自由端分别可旋转支承地设 置在保持架上。由此达到耦联元件有益和节省结构空间的支承结构。
在这种情况下耦联元件分别具有与配属于其的内齿轮有效连接的 第一耦联区和与所述另一个耦联元件有效连接的第二耦联区。因而耦联 元件的两个耦联区可以构成为相同的或者不同的。在耦联区相同构成的 情况下,可以想到两个耦联区彼此转化,从而可以简化耦联元件的制造 并因此能以更低的成本制造耦联元件。
依据本发明的另一实施方式,两个旋转件具有外部齿轮段,其外圆 周与耦联元件共同作用。这种实施方式与采用内齿轮的实施方式相比的 优点是,旋转件可以支承在其旋转轴线的区域内。相应的耦联元件在所 述外圆周上运行。在这里两个外部齿轮段的外径可以是不同的。
此外依据本发明有利的是,用于旋转单元旋转的保持架可旋转支承 在基座单元上。因为保持架旋转,所以通过保持架在基座单元上的相应 支承,可以通过保持架旋转整个旋转单元。
在需要通过传动装置传递较大力的情况下,传动体作为锥形小齿轮 设置在两个旋转件之间,其中两个旋转件构成为与锥形小齿轮啮合的锥 齿轮。依据本发明也可以设有其他的旋转耦联。例如,传动体作为摩擦 轮构成在两个旋转件之间,其中两个旋转件构成为由摩擦轮传动的摩擦 盘。在这种情况下摩擦轮例如可以设置在一个与旋转盘的旋转轴线垂直 或者倾斜的平面上。
本发明的另一实施方式的特征在于,两个旋转件与耦联元件和/或两 个耦联元件互相通过齿部或者摩擦面旋转耦联。特别是在需要传递较大 力的情况下建议设置齿部。
对于各个可自转的且通过齿部互相运动耦联的旋转部件来说,可以 使用具有不同多个齿的齿部。例如可以想到,在旋转件构成为内齿轮的 实施方式中,一个内齿轮内圆周的齿多于或少于另一个内齿轮的内圆周 的齿。
为了支承由传动体传动的旋转件,依据本发明可以想到,在基座单 元上设置有至少一个与旋转件运动耦联的支承体。在这种情况下支承体 特别地可旋转地支承并跟随旋转件的旋转运动。支承体特别地相对于传 动体相同地构成,其中支承体不必通过另一个部件传动,而是仅跟随旋 转件的旋转运动。有利的是,在旋转件的圆周上设有多个支承体、特别 是彼此等距地设有多个支承体。由此在基座单元与旋转单元之间可以传 递特别大的力。
在耦联元件彼此轴向平行和/或与关节轴线轴向平行设置的情况下, 得到传动装置一种有利的和紧凑的结构。
此外有利的是,旋转单元和/或保持架具有相对于关节轴线径向和/ 或轴向设置的用于设置其他组件的耦联段。其它组件例如是隔离件和/ 或夹紧件和/或其他传动装置和/或传动单元。
附图说明
本发明的其他优点和有利的实施形式参阅下面的说明,其中借助于 附图所示的实施例对本发明进行详细介绍和说明。其中:
图1示出一个传动体的示意图,其具有两个与传动体旋转耦联的旋 转件,两个旋转件作为依据本发明的关节传动装置的部件;
图2示出两个旋转件,其分别与一个作为依据本发明的关节传动装 置部件的耦联元件旋转耦联;
图3示出根据图1的具有不同直径的旋转件的示意图;
图4示出与图2相应具有不同内径旋转件的示意图;
图5示出具有依据本发明的关节传动装置的具有不同耦联元件的旋 转件的另一实施方式;
图6示出依据本发明的关节传动装置另一实施方式的立体外观图;
图7示出图6关节传动装置的纵向剖视图;以及
图8示出图7纵向剖视图的横向剖视图。

具体实施方式

图1至5示意性示出依据本发明的关节传动装置不同的组件。
图1示出一个可通过马达驱动的传动体10,传动体的轴凸缘12与 由马达特别是电动马达驱动的轴旋转耦联。在这里传动体10构成为锥 齿轮,其具有用于与两个彼此同轴设置的旋转件14、16旋转耦联的倾 斜伸展的齿部或者摩擦面。因而两个旋转件14、16的旋转轴线18与传 动体10的旋转轴线11正交地设置。旋转件14、16同样构成为锥齿轮 形,具有与旋转轴线18倾斜伸展的齿部或摩擦面。
在传动体10沿箭头20所示旋转方向旋转时,两个旋转件14、16 沿箭头22、24所示的不同方向旋转。
在未示出传动体10的图2中,两个旋转件14、16构成为内齿轮。 在一个内齿轮14的内圆周26上和另一内齿轮16的内圆周28上,分别 旋转耦联地设置有绕相应的纵轴线13、15可旋转支承的耦联元件30、 32。在这里两个耦联元件30、32例如可以通过齿部或者摩擦面与相应 的内圆周有效连接。
旋转件14或16环绕旋转轴线18的旋转运动使耦联元件30或32 环绕其各自的纵轴线13或15进行旋转运动。
此外如从图2所看到的那样,两个耦联元件30、32互相有效连接。 在这种情况下它们可以通过摩擦面或者齿部互相旋转耦联。
在旋转件14沿旋转方向22旋转时,通过耦联元件30与旋转件14 的旋转耦联,耦联元件30环绕其纵轴线13沿箭头34所示的旋转方向 旋转。相应地在旋转件16旋转时,耦联元件32环绕其纵轴线15沿旋 转方向36旋转。依据本发明该结构构成为,使得两个耦联元件30、32 的纵轴线13、15在旋转件14、16旋转时改变它们相对于旋转轴线18 的位置,其中两个耦联元件可旋转设置在图1至5中未示出的保持架上。
图3示出一种实施方式,其中从传动体10到两个旋转件14、16的 传动比是不同的。由此在传动体10旋转时沿相反方向的旋转件14、16 达到不同的转速。在相应于图2的其他结构中,耦联元件30、32按照 行星的方式运动,它们分别环绕其自身的纵轴线13、15旋转,附加地 环绕轴18旋转。已经提到的在图1至5中未示出的保持架同样环绕旋 转轴线18旋转,其中保持架容纳耦联元件30、32。则旋转轴线18是关 节轴线,其中保持架是环绕关节轴线18旋转的旋转单元的部件。
为了使旋转件14和16达到不同的转速,传动体10的旋转轴线不 必相对于旋转轴线18相差90°的角度,如图3所示。依据本发明,在正 交设置的情况下也可以取得不同的转速,例如通过在传动体10和旋转 件14、16上设有齿部,其中旋转件14的齿部与旋转件16的齿部构成 为不同的。
在图4中,两个耦联元件30、32的纵轴线13、15环绕旋转轴线18 的相对运动通过耦联元件30、32相对于分别配属于旋转件14、16的不 同传动比实现。在如图2和图4所示在设置为内齿轮时,这一点可以通 过两个内齿轮14、16的不同内径26、28实现。在图4中,内齿轮14 的内径26大于内齿轮16的内径28。如果为了旋转耦联在内圆周26、 28上设有齿部并相应地在耦联元件上设有与旋转件14的齿部啮合的对 应齿部,那么两个耦联元件30、32环绕旋转轴线18的相对运动可以通 过至少略有不同的齿部实现。在这种情况下可以想到,耦联元件侧的齿 部是相同的,并且内圆周26、28上分别设有大量不同齿的齿部。
图5示出另一种依据本发明可想到的设置。一方面,图5中的两个 旋转件14、16分别设有外齿轮段37、38,它们与耦联元件30、32旋转 耦联。另一方面,两个耦联元件30、32互相的有效连接构成为,使得 相关的传动比不等于1。在旋转件14、16旋转的情况下,得到耦联元件 30、32的旋转轴线13、15环绕轴18的相对运动。
为了简化的原因,图4和5中未示出传动体10。
图6至8所示的依据本发明的关节传动装置包括基座单元42和环 绕关节轴线46旋转支承的旋转单元44。基座单元42包括垂直于关节轴 线46旋转地支承并可由马达轴驱动的传动体48,其旋转轴线采用附图 标记50标注。为了驱动传动体48,例如在基座单元上可以固定有传动 单元。
特别是如图7和8的剖视图所示,传动体48具有锥形小齿轮52, 其沿相反的旋转方向驱动两个旋转地支承且沿关节轴线46同轴设置的 旋转件54、56。在这里两个旋转件54、56构成为具有彼此面对的齿部 的锥齿轮,这些齿部与传动体48的齿部啮合。此外旋转件54、56构成 为内齿轮,其在其轴向外圆周上通过相应的轴承元件58可旋转地支承。
此外关节传动装置40具有两个耦联元件60、62,其中耦联元件60 与旋转件54的内圆周有效连接,使得耦联元件60在旋转件54环绕本 身的轴线旋转时被旋转地驱动。耦联元件62相应地与旋转件56的内圆 周旋转耦联。为了使旋转件54、56与耦联元件60、62之间旋转耦联, 旋转件54、56的内圆周具有齿部,其与耦联元件60、62外圆周上的齿 部64、66啮合。构成为轴形的耦联元件60、62各自的自由端以环绕其 自身的纵轴线可旋转支承的方式设置在保持架68上。在耦联元件60、 62的中间区域内,两个耦联元件60、62通过一个共用的啮合区70互相 旋转耦联。正如从图7所看到的那样,与旋转件54的内圆周有效连接 的耦联元件60齿部64的啮合区转入到与另一耦联元件62有效连接的 齿部64的区域70内。与旋转件56有效连接的耦联元件62齿部66的 啮合区相应地转入到与另一耦联元件60的齿部64啮合的啮合区70内。
整体上U形构成的保持架68在其平行伸展的臂74和76上具有用 于可旋转支承耦联元件60和62自由端的轴承元件72。在保持架的连接 两个臂74和76的区域上,保持架68具有用于设置其他组件的耦联段 78。保持架68在其沿关节轴线46的方向轴向外部区域上利用两个外壳 件80覆盖。依据本发明可以想到,在外壳件80上同样设有用于设置其 他组件的耦联段。
如果传动体48由马达驱动,那么两个旋转件54、56以相同的转速 沿相反的方向旋转。在这种情况下,两个旋转件具有彼此面对的相同的 外锥形齿部。两个旋转件54和56的内齿部有利地仅相差一个齿。由此 并且由于耦联元件60、62共同的旋转耦联,耦联元件60、62的纵轴线 环绕关节轴线46进行相对运动。由于耦联元件60、62支承在保持架上, 所以在传动体48旋转的情况下,保持架环绕关节轴线46运动。特别地 由保持架68、臂74、76以及两个外壳件80形成的旋转单元44最终相 对于基座单元42环绕轴46进行旋转运动。
为了更好地支承两个旋转件54、56,基座单元42上总共设有四个 支承体82。在这种情况下支承体82包括与锥形小齿轮52相应可旋转支 承的锥齿轮84,旋转件54、56的齿部在锥齿轮84上运行。
取代如图6至8所介绍的齿部,也可以设有相应的摩擦体或摩擦面。
根据所介绍的关节传动装置40的结构,可以提供一种关节传动装置, 其可通过与关节轴线46垂直传动的传动体48驱动,该关节传动装置结构 非常紧凑、具有非常高的传动比并且可以传递非常大的力。
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