DE102010018122B4 - Movement mechanism, in particular for the transmission of movements or forces or for guiding points of a body on certain tracks - Google Patents

Abstract

Bewegungsmechanismus (1), insbesondere zur Übertragung von Bewegungen oder Kräften oder zum Führen von Punkten eines Körpers (24) auf bestimmten Bahnen, bei dem auf einer stationären Achse (5) ein Steg (7) mit einem Endbereich (12) und zwei stationäre Räder (4) unabhängig voneinander drehbar gelagert sind, am gegenüberliegenden Endbereich (11) des Steges (7) mindestens eine weitere umlaufende Achse (3) fest an dem Steg (7) und orthogonal zu der stationären Achse (5) angeordnet ist, auf der umlaufenden Achse (3) zwei mit dieser Achse (3) umlaufende Räder (2) unabhängig voneinander drehbar auf der umlaufenden Achse (3) gelagert sind, über die stationären Räder (4) und die umlaufenden Räder (2) ein endloser Riemen (6), die jeweiligen Räder (4, 2) teilweise umschlingend, derart gespannt ist, dass der Riemen (6) immer abwechselnd über das erste der stationären Räder (4), dann über das erste der umlaufenden Räder (2), dann über das zweite der stationären...Movement mechanism (1), in particular for the transmission of movements or forces or for guiding points of a body (24) on certain tracks, in which a web (7) with an end region (12) and two stationary wheels on a stationary axis (5) (4) are rotatably mounted independently of one another, at the opposite end region (11) of the web (7) at least one further circumferential axis (3) is arranged fixedly on the web (7) and orthogonally to the stationary axis (5) on the circumferential one Axle (3) two wheels (2) rotating with this axis (3) are rotatably mounted independently of one another on the rotating axis (3), via the stationary wheels (4) and the rotating wheels (2) an endless belt (6), partially wrapping around the respective wheels (4, 2) so that the belt (6) always alternates over the first of the stationary wheels (4), then over the first of the rotating wheels (2), then over the second of the stationary wheels ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Bewegungsmechanismus, insbesondere zur Übertragung von Bewegungen oder Kräften oder zum Führen von Punkten eines Körpers auf bestimmten Bahnen.The invention relates to a movement mechanism, in particular for the transmission of movements or forces or for guiding points of a body on certain tracks.

In der Technik ist eine Vielzahl von Bewegungsmechanismen zur Erzeugung von geforderten Bewegungen bekannt. Je nach den geforderten Bewegungseigenschaften handelt es sich hierbei teilweise um kinematisch sehr komplexe Getriebe.In the art, a variety of movement mechanisms for generating required movements are known. Depending on the required movement properties, these are in some cases kinematically very complex gearboxes.

Für Positionieraufgaben reichen häufig schon weniger komplexe Getriebekonstruktionen, um z. B. die Positionierung eines Handhabungsgerätes in einem Arbeitsraum zu gewährleisten. Bei einer Vielzahl von Bewegungsaufgaben kommt es vor allem darauf an, den Aufbau des Getriebes möglichst einfach zu gestalten, um eine kostengünstige Herstellung und einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Auch sind Positioniergenauigkeit und Wiederholbarkeit der Bewegungen von hoher Bedeutung.For positioning often enough even less complex gear structures to z. B. to ensure the positioning of a handling device in a work space. In a variety of motion tasks, it is particularly important to make the construction of the transmission as simple as possible to ensure cost-effective production and reliable operation. Positioning accuracy and repeatability of movements are also very important.

Aus dem Fachbuch Stölting, H. D./Kallenbach, E. „Handbuch elektrische Kleinantriebe”, Hanser-Verlag, Seite 339 ist ein Kreuzantrieb bekannt, bei dem zwei senkrecht zueinander stehende Zahnradpaare über einen sich tordierenden Zahnriemen in drehender Verbindung miteinander stehen. Eine entsprechende Kinematik eines Winkelgetriebes ist auch aus dem Fachbuch von Thomas Nagel, „Zahnriemengetriebe”, Hanser-Verlag auf Seite 88 bekannt. Anwendungen derartiger Kreuzantriebe sind aber nicht beschrieben.From the textbook Stölting, H.D./Kallenbach, E. "Manual Electric Small Drives", Hanser-Verlag, page 339, a cross-drive is known in which two mutually perpendicular gear pairs via a tordierenden toothed belt in rotating connection with each other. A corresponding kinematics of an angle gear is also known from the textbook by Thomas Nagel, "Zahnriemengetriebe", Hanser Verlag on page 88. Applications of such cross drives are not described.

Weiterhin sind aus der WO 2009/138731 A1 , der DE 698 13 753 T2 und der US 3 543 608 A Ausgestaltungen von Bewegungsmechanismen bekannt, die mittels umlaufender endloser Riemen räumlich angeordnete Räder antreiben.Furthermore, from the WO 2009/138731 A1 , of the DE 698 13 753 T2 and the US 3,543,608 A Embodiments of movement mechanisms known to drive by means of circulating endless belt spatially arranged wheels.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bewegungsmechanismus zur Übertragung von Bewegungen oder Kräften oder zum Führen von Punkten eines Körpers auf bestimmten Bahnen zur Verfügung zu stellen, der einfach aufgebaut und mit hoher Zuverlässigkeit zu betreiben ist.It is therefore an object of the present invention to provide a moving mechanism for transmitting motions or forces or for guiding points of a body on certain lanes, which is simple in construction and can be operated with high reliability.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the object according to the invention results from the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einem Bewegungsmechanismus, insbesondere zur Übertragung von Bewegungen oder Kräften oder zum Führen von Punkten eines Körpers auf bestimmten Bahnen. Bei dem erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus sind auf einer stationären Achse ein Steg mit einem Endbereich und zwei stationäre Räder unabhängig voneinander drehbar gelagert, am gegenüberliegenden Endbereich des Steges ist mindestens eine weitere umlaufende Achse fest an dem Steg und orthogonal zu der stationären Achse angeordnet, auf der umlaufenden Achse sind zwei mit dieser Achse umlaufende Räder unabhängig voneinander drehbar auf der umlaufenden Achse gelagert, über die stationären Räder und die umlaufenden Räder ist ein endloser Riemen, die jeweiligen Räder teilweise umschlingend, derart gespannt, dass der Riemen immer abwechselnd über das erste der stationären Räder, dann über das erste der umlaufenden Räder, dann über das zweite der stationären Räder und über das zweite der umlaufenden Räder wieder zurück zum ersten der stationären Räder läuft. Durch den Aufbau und die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' ist es möglich, abhängig von der Drehung und der Drehrichtung der stationären Räder die Drehung des Steges oder der umlaufenden Räder direkt zu beeinflussen. Bei einem hinsichtlich des Drehsinnes gleichsinnigen Antreiben der stationären Räder mit vorzugsweise gleich großen Winkelgeschwindigkeiten ergibt sich aufgrund der Kinematik des Bewegungsmechanismus' eine reine Drehung des Stegs ohne Eigendrehung der umlaufenden Räder um die umlaufende Achse. Werden hingegen die stationären Räder hinsichtlich des Drehsinnes gegensinnig angetrieben, insbesondere mit entgegengesetzt gleich großen Winkelgeschwindigkeiten, so resultiert hieraus eine gegenläufige Drehbewegung der umlaufenden Räder auf ihrer zusammen mit dem Steg unbeweglichen Achse, d. h. es bewegen sich nur die umlaufenden Räder ortsfest an dem ebenfalls ortsfesten Steg. Diese beiden Grenzfälle der Bewegung (nur der Steg dreht sich oder nur die umlaufenden Räder drehen sich um den ortsfesten Steg) kann durch Veränderung der Drehrichtungen und der Drehgeschwindigkeiten der beiden stationären Räder zu beliebigen Positionierbewegungen eines Koppelpunktes an den umlaufenden Rädern genutzt werden. So bewegt sich in weiterer Ausgestaltung ein mit einem der umlaufenden Räder fest verbundener Koppelpunkt bei einer beliebigen Drehbewegung der stationären Räder auf einer räumlichen Bahn, wobei die Summe aller möglichen Bahnen des Koppelpunktes die Oberfläche eines Torus ist. Innerhalb dieser Hüllfläche des Torus kann ein mit einem der umlaufenden Räder fest verbundener Koppelpunkt jeden Punkt auf der Hüllfläche des Torus erreichen und so z. B. einen mit einem der umlaufenden Räder verbundenen Gegenstand positionieren. Der Hauptvorteil des Bewegungsmechanismus' ist die Eigenschaft, eine räumliche zweiachsige Bewegung mittels zweier stationärer Antriebe durchführen zu können. Damit ist der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus mit dem Hexapod-Handhabungsgerät vergleichbar, der seine Popularität eben jener Eigenschaft verdankt. Als weiterer Vorteil ist die Linearität des Übertragungsverhaltens hervorzuheben, d. h. der Bewegungsmechanismus ist gleichförmig übersetzend ausgebildet. Die Auslegung einer zugehörigen Steuerung ist dadurch sehr einfach. Der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus besitzt primär als Führungs- bzw. Positioniergetriebe gute Eigenschaften. Hierbei können einerseits die stationären Räder angetrieben werden, um einen oder zwei mit den umlaufenden Rädern fest verbundene Koppelpunkt(e) zu positionieren. Andererseits kann auch ein Koppelpunkt auf seiner räumlichen Koppelfläche geführt und seine jeweilige Position an den Winkelstellungen der stationären Räder abgelesen werden. Ein Einsatz des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' ist z. B. in folgenden Bereichen denkbar: Positionieraufgaben, Handhabungsaufgaben, räumlicher Orientierungsausgleich, oszillierende bzw. taumelnde, vollständig umlaufende Drehbewegungen. Ebenfalls ist es denkbar, dass der Bewegungsmechanismus als Leistungsübertragungsgetriebe einsetzbar ist.The invention is based on a movement mechanism, in particular for the transmission of movements or forces or for guiding points of a body on certain paths. In the movement mechanism according to the invention on a stationary axis, a web with an end portion and two stationary wheels are rotatably supported independently, at the opposite end of the web at least one further circumferential axis is fixedly disposed on the web and orthogonal to the stationary axis, on the rotating axis two wheels rotating with this axle are independently rotatably mounted on the revolving axle, over the stationary wheels and the revolving wheels an endless belt, partially wrapping around the respective wheels, is stretched so that the belt always alternately over the first of the stationary wheels, then over the first of the revolving wheels, then over the second of the stationary wheels and over the second of the revolving wheels back to the first of the stationary wheels. Due to the structure and operation of the movement mechanism according to the invention ', it is possible to directly influence the rotation of the web or the rotating wheels, depending on the rotation and the direction of rotation of the stationary wheels. In a direction of rotation in the same sense driving the stationary wheels with preferably equal angular velocities results due to the kinematics of the movement mechanism 'a pure rotation of the web without rotation of the rotating wheels to the rotating axis. If, however, the stationary wheels are driven in opposite directions with respect to the direction of rotation, in particular with opposite equal angular velocities, this results in an opposite rotational movement of the revolving wheels on their immovable together with the web axis, ie only the revolving wheels move stationary on the also stationary web , These two limiting cases of the movement (only the web rotates or only the rotating wheels rotate around the stationary web) can be used by changing the directions of rotation and the rotational speeds of the two stationary wheels to arbitrary positioning movements of a crosspoint on the rotating wheels. Thus, in a further embodiment, a coupling point fixedly connected to one of the revolving wheels moves on an arbitrary rotational movement of the stationary wheels on a spatial path, the sum of all possible paths of the coupling point being the surface of a torus. Within this envelope surface of the torus, a crosspoint fixedly connected to one of the revolving wheels can reach any point on the envelope surface of the torus and so z. B. position an object connected to one of the revolving wheels. The main advantage of the movement mechanism is the property of being able to perform a spatial biaxial movement by means of two stationary drives. Thus, the movement mechanism according to the invention is comparable to the hexapod handling device, which owes its popularity just that property. Another advantage is the linearity of the transmission behavior to emphasize, ie the movement mechanism is uniformly translating formed. The design of an associated control is very simple. The movement mechanism of the invention has primarily as a guide or positioning good properties. Here, on the one hand, the stationary wheels are driven to position one or two fixed to the rotating wheels cross-coupling point (s). On the other hand, a crosspoint can be performed on its spatial coupling surface and its respective position can be read at the angular positions of the stationary wheels. An insert of the movement mechanism according to the invention 'is z. B. conceivable in the following areas: positioning tasks, handling tasks, spatial orientation compensation, oscillating or tumbling, completely rotating rotational movements. It is also conceivable that the movement mechanism can be used as a power transmission gear.

Von Vorteil ist es, wenn die stationäre Achse in einem Gestell ortsfest gelagert ist. Damit lässt sich der Bewegungsmechanismus stationär verankert aufbauen und damit auch große Lasten oder Gewichte sicher abstützen. Weiterer Vorteil derartiger stationärer Antriebe ist es, dass diese nicht mitbewegt werden müssen, wie es z. B. bei seriellen Achsen üblicher Industrieroboter der Fall ist.It is advantageous if the stationary axis is mounted stationary in a frame. This allows the movement mechanism to be anchored in a stationary manner and thus safely supporting even large loads or weights. Another advantage of such stationary drives is that they do not have to be moved, as z. B. is the case with serial axes of conventional industrial robots.

In weiterer Ausgestaltung ist es denkbar, dass der Steg auf der stationären Achse etwa mittig angeordnet und beidseitig jeweils von einem stationären Rad umgeben ist. Sowohl der Steg als auch die vorzugsweise beidseitig des Stegs angeordneten stationären Räder sind dabei frei drehbar auf der stationären Achse gelagert, etwa mittels Gleitlagern, Wälzlagern oder dgl. und können sich dadurch unabhängig voneinander und unabhängig von der raumfest angeordneten stationären Achse drehen. Weiterhin ist es denkbar, dass der Steg an der umlaufenden Achse etwa mittig festgelegt und beidseitig jeweils von einem umlaufenden Rad umgeben ist. Der Steg und die umlaufende Achse sind dabei derart aneinander festgelegt, dass eine Relativbewegung von Steg und umlaufender Achse nicht möglich ist. Die vorzugsweise beidseitig des fest an der umlaufenden Achse festgelegten Stegs angeordneten umlaufenden Räder sind hingegen drehbar auf der umlaufenden Achse befestigt, z. B. wiederum über Gleitlager, Wälzlager oder dgl. Lagerungen. Dadurch können sich die umlaufenden Räder relativ zu dem an der umlaufenden Achse festgelegten Steg verdrehen.In a further embodiment, it is conceivable that the web is arranged approximately centrally on the stationary axis and is surrounded on both sides by a stationary wheel. Both the web and preferably arranged on both sides of the web stationary wheels are freely rotatably mounted on the stationary axis, such as by means of plain bearings, rolling bearings or the like. And can thereby rotate independently and independently of the fixed space stationary axis arranged. Furthermore, it is conceivable that the web is fixed approximately centrally on the revolving axis and is surrounded on both sides by a revolving wheel. The web and the circumferential axis are fixed to each other in such a way that a relative movement of the web and the circumferential axis is not possible. The preferably arranged on both sides of the fixed fixed to the circumferential axis web arranged peripheral wheels, however, are rotatably mounted on the rotating axis, z. B. in turn via plain bearings, bearings or the like. Storage. As a result, the rotating wheels can rotate relative to the web fixed to the rotating axis.

Besonders einfach ist die Kinematik des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus', wenn die stationären Räder und die umlaufenden Räder jeweils denselben Durchmesser aufweisen. Dann bewirkt eine Umdrehung eines der stationären Räder genau eine Umdrehung einer der umlaufenden Räder, sofern man möglichen Schlupf aufgrund des Riementriebs vernachlässigt. In anderer Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass die stationären Räder und die umlaufenden Räder jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so dass zwischen Antriebsdrehung und Abtriebsdrehung eine Übersetzung einstellbar ist. Abhängig von dem Durchmesserverhältnis zwischen stationären Rädern und umlaufenden Rädern ist dabei eine Übersetzung z. B. einer Antriebsdrehung ins Schnelle oder ins Langsame möglich, also eine Übersetzung oder eine Untersetzung.Particularly simple is the kinematics of the movement mechanism according to the invention 'when the stationary wheels and the rotating wheels each have the same diameter. Then, one turn of one of the stationary wheels causes exactly one revolution of one of the revolving wheels, as long as possible slip due to the belt drive is neglected. In another embodiment, it is also conceivable that the stationary wheels and the rotating wheels each have a different diameter, so that between transmission rotation and output rotation, a translation is adjustable. Depending on the diameter ratio between stationary wheels and rotating wheels while a translation z. B. a drive rotation to fast or slow, so a translation or a reduction.

In weiterer Ausgestaltung kann der Riemen ein Rundriemen, ein Flachriemen oder ein Zahnriemen sein.In a further embodiment, the belt may be a round belt, a flat belt or a toothed belt.

Die konstruktive Ausbildung des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' kann zunächst in der Art des Riemens variieren. Der Rundriemen wird während des Betriebs nicht tordiert, was als Vorteil angeführt werden kann. Nachteilig ist der nicht schlupffreie Betrieb. Weitere Riemenvarianten sind der ebenfalls schlupfanfällige Flachriemen, sowie der schlupffreie Zahnriemen. Hier muss der Riemen in den freien Abschnitten zwischen den in Abfolge überlaufenen stationären Rädern und den umlaufenden Rädern jeweils eine Verdrehung um 90° vollführen. Dabei ist besonders bei Zahnriemen auf einen hinreichenden Achsabstand zu achten. Der verwendete Riementrieb bringt weitere Vorteile bei Betriebsgeräuschen, Leichtbau, Schmiermittelfreiheit und Miniaturisierung. Grundsätzlich lässt sich der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus mit allen drei Riemenvarianten betreiben, welche bei unterschiedlichen Einsatzfällen jeweilige Vorteile besitzen. Die Forderung einer hohen Positioniergenauigkeit spricht beispielsweise für den Einsatz von Zahnriemen. Handhabungsvorgänge mit Kraft- oder Momentenbegrenzung dagegen für Flach- oder Rundriemen.The structural design of the movement mechanism according to the invention may initially vary in the type of belt. The round belt is not twisted during operation, which can be cited as an advantage. The disadvantage is not slip-free operation. Other belt variants are the slip-prone flat belts, as well as the slip-free timing belt. Here the belt must rotate 90 ° in the free sections between the sequentially overrun stationary wheels and the revolving wheels. It is important to pay attention to a sufficient center distance especially with timing belts. The belt drive used brings further advantages in terms of operating noise, lightweight construction, freedom from lubricant and miniaturization. In principle, the movement mechanism according to the invention can be operated with all three belt variants, which have respective advantages in different applications. The requirement of a high positioning accuracy speaks for example for the use of timing belts. Handling operations with force or torque limitation, however, for flat or round belts.

In weiterer Ausgestaltung ist es bei Verwendung von Zahnriemen als Riemen denkbar, dass der Zahnriemen zwei zueinander um 90° versetzte Verzahnungen aufweist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Zahnriemen nicht tordiert werden muss, um nacheinander in den freien Abschnitten zwischen den in Abfolge überlaufenen stationären Rädern und den umlaufenden Rädern die üblicherweise nur eine Verzahnung eines herkömmlichen Zahnriemens in Eingriff mit den jeweiligen Verzahnungen der Räder zu bringen. Statt dessen kämmen die Verzahnungen der stationären Räder mit einer der beiden Verzahnungen eines derartigen Zahnriemens eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus', während die Verzahnungen der umlaufenden Räder mit der dazu senkrecht angeordneten anderen Verzahnung eines derartigen Zahnriemens kämmen. Hierdurch wird verhindert, dass der Zahnriemen tordiert, so dass die Torsionsbelastung eines derartigen Zahnriemens deutlich reduziert oder verhindert wird.In a further embodiment, when using a toothed belt as a belt, it is conceivable for the toothed belt to have two toothings offset by 90 ° with respect to each other. In this way it can be ensured that the toothed belt does not have to be twisted, in order successively in the free sections between the continuous overflowed stationary wheels and the revolving wheels usually only one toothing a conventional toothed belt to engage with the respective teeth of the wheels. Instead, mesh the teeth of the stationary wheels with one of the two teeth of such a toothed belt of a movement mechanism 'according to the invention, while meshing the teeth of the revolving wheels with the other teeth arranged perpendicularly such a toothed belt. This prevents the toothed belt from twisting, so that the torsional load of such a toothed belt is significantly reduced or prevented.

In weiterer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass an dem einen Ende des Steges zwei umlaufende Achsen angeordnet sind, die zueinander V-förmig um einen Winkelbetrag versetzt sind. Dabei können weiterhin die umlaufenden Räder jeweils einzeln auf den zwei getrennten Achsen angeordnet sein, die an den zueinander versetzten Enden des Steges an den Enden des Steges festgelegt sind. Die umlaufenden Räder müssen nicht notwendigerweise auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein. Vielmehr können ihre Achsen einen Winkel einschließen. Der Steg nimmt dann eine V-förmige Gestalt an.In a further embodiment, it is also conceivable that two circumferential axes are arranged at one end of the web, which are offset from each other in an V-shape by an angular amount. In this case, furthermore, the revolving wheels can each be arranged individually on the two separate axes, which are fixed at the staggered ends of the web at the ends of the web. The revolving wheels do not necessarily have to be arranged on a common axis. Rather, their axes can include an angle. The bridge then assumes a V-shaped shape.

Weiterhin müssen die umlaufenden Räder nicht um eine mit den stationären Rädern zusammenfallende Achse drehen. Vielmehr kann der Steg sogar ganz wegfallen und eine kardanische Bewegung der nicht stationären Räder realisiert werden. Das Übertragungsverhalten ist in diesem Falle allerdings nicht mehr linear und der Mechanismus verliert seine Eigenschaft der gleichförmigen Übersetzung.Furthermore, the rotating wheels do not have to rotate about an axis coincident with the stationary wheels. Rather, the bridge can even drop completely and a gimbal movement of the non-stationary wheels can be realized. However, the transfer behavior in this case is no longer linear and the mechanism loses its characteristic of uniform translation.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the movement mechanism according to the invention 'shows the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 – Koordinaten und Winkel eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus', 1 Coordinates and angles of a movement mechanism according to the invention,

2 – Kräfte und Drehmomente eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus', 2 Forces and torques of a movement mechanism according to the invention,

3 – grundsätzlicher Aufbau eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' in einer ersten Grundkonfiguration mit einem endlosen Flachriemen und stationären sowie umlaufenden Rädern unterschiedlichen Durchmessers, 3 Basic construction of a movement mechanism according to the invention in a first basic configuration with an endless flat belt and stationary and revolving wheels of different diameters,

4 – der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus gemäß 3 mit aus den Bewegungsmöglichkeiten der umlaufenden Räder sich ergebender torusförmiger Bewegungsbahn, 4 - The movement mechanism according to the invention according to 3 with toroidal trajectory resulting from the movement possibilities of the revolving wheels,

5 – der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus gemäß 3 mit angedeuteter Verdrehung allein des Steges bei gleichsinniger Drehung der stationären Räder, 5 - The movement mechanism according to the invention according to 3 with indicated rotation alone of the web in the same direction rotation of the stationary wheels,

6 – der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus gemäß 3 mit einem endlosen Zahnriemen und gezahnten umlaufenden sowie stationären Rädern, 6 - The movement mechanism according to the invention according to 3 with an endless toothed belt and toothed rotating and stationary wheels,

7 – eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' mit stationären sowie umlaufenden Rädern gleichen Durchmessers, 7 An embodiment of a movement mechanism according to the invention with stationary and revolving wheels of the same diameter,

8 – der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus gemäß 3 mit an den stationären Rädern und dem Gestell angeordneten Antriebsmotoren, 8th - The movement mechanism according to the invention according to 3 with drive motors arranged on the stationary wheels and the frame,

9 – eine andere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus', bei dem an einem Ende des Steges zwei umlaufende Achsen angeordnet sind, die zueinander V-förmig um einen Winkelbetrag versetzt sind, 9 Another embodiment of a movement mechanism according to the invention, in which two circumferential axes are arranged at one end of the web and offset by an angle in relation to one another in a V-shaped manner,

10 – eine andere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' mit einer kardanischen Anordnung der stationären Räder an der stationären Achse, 10 Another embodiment of a movement mechanism according to the invention with a gimbal arrangement of the stationary wheels on the stationary axis,

11 – schematische Darstellung eines Einsatzbeispiels eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' als Bewegungseinrichtung eines Flugsimulators, 11 A schematic representation of an application example of a movement mechanism according to the invention as a movement device of a flight simulator,

12 – schematische Darstellung eines Einsatzbeispiels eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' für das Positionieren und Greifen von Gegenständen mit einem Handhabungsgerät. 12 - Schematic representation of an application example of a movement mechanism according to the invention 'for the positioning and gripping of objects with a handling device.

In den Figuren sind verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen, im Ganzen mit der Sachnummer 1 bezeichneten Bewegungsmechanismus' dargestellt und beschrieben. Erläuterungen zum Aufbau und zur Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 beziehen sich auf die verschiedenen Varianten des Bewegungsmechanismus' 1, wobei gleiche Sachnummern gleiche Sachverhalte bezeichnen und daher für alle Figuren gelten, sofern nicht ausdrücklich entsprechende Abweichungen beschrieben sind. In the figures, various embodiments of the invention, as a whole with the item number 1 designated movement mechanism 'shown and described. Explanations on the structure and operation of the movement mechanism according to the invention ' 1 refer to the different variants of the movement mechanism 1 , where same part numbers designate the same facts and therefore apply to all figures, unless expressly deviations are described.

Anhand von 3 soll im Folgenden der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 beschrieben werden. In der 3 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 in einer ersten Grundkonfiguration mit einem endlosen Flachriemen 6 und stationären sowie umlaufenden Rädern 4, 2 unterschiedlichen Durchmessers dargestellt. Der Bewegungsmechanismus 1 ist hier schematisch aufgebaut auf einer Grundplatte 9 und einem darauf senkrecht nach oben abstehenden Gestell 8, an dessen oberen Enden die Achse 5 der stationären Räder 4 und des Stegs 7 festgelegt ist. Die stationäre Achse 5 ist selbst drehfest, z. B. in dem Gestell eingeschrumpft oder eingepresst, in dem Gestell 8 gehalten. Steg 7 mit seinem der stationären Achse 5 zugewandten Endbereich 12 und die beidseitig des Steges 7 angeordneten stationären Räder 4 können sich zu der Achse 5 etwa über Wälzlagerungen 10 spielfrei und leichtgängig in Richtung der Drehbewegungen 13 und unabhängig voneinander verdrehen. Die stationären Räder 4 weisen dabei eine Profilform auf, dass ein endloser Flachriemen 6 über die stationären Räder 4 gelegt werden kann.Based on 3 the following is the basic structure of the movement mechanism according to the invention 1 to be discribed. In the 3 is the basic structure of a movement mechanism according to the invention ' 1 in a first basic configuration with an endless flat belt 6 and stationary and rotating wheels 4 . 2 shown in different diameters. The movement mechanism 1 is here schematically constructed on a base plate 9 and a vertically upstanding stand 8th , at the upper ends of the axis 5 the stationary wheels 4 and the jetty 7 is fixed. The stationary axis 5 is self-rotatable, z. B. Shrunk or pressed in the frame, in the frame 8th held. web 7 with its stationary axis 5 facing end region 12 and the two sides of the bridge 7 arranged stationary wheels 4 can become the axis 5 about rolling bearings 10 backlash-free and smooth in the direction of the rotational movements 13 and rotate independently of each other. The stationary wheels 4 have a profile shape that an endless flat belt 6 over the stationary wheels 4 can be placed.

Der im wesentlichen längserstreckte und an der stationären Achse 5 drehbar gelagerte Steg 7 trägt an seinem anderen Endbereich 11 eine weitere umlaufende Achse 3, die allerdings drehfest an dem Endbereich 11 des Steges 7 festgelegt, z. B. in den Steg eingeschrumpft oder eingepresst ist und die Verdrehung 13 um die stationäre Achse 5 herum mitmacht. Beidseitig des von den stationären Rädern 4 weg weisenden Endbereichs 11 des Steges 7 sind zwei umlaufende Räder 2 auf der umlaufenden Achse 3, etwa wieder über Wälzlagerungen 10 unabhängig voneinander drehbar und leichtgängig gelagert. Die umlaufende Achse 3 und die stationäre Achse 5 stehen hierbei orthogonal zueinander und um die Länge des Steges 7 versetzt zueinander.The substantially elongated and on the stationary axis 5 rotatably mounted bridge 7 wears on his other end area 11 another revolving axis 3 , however, non-rotatable at the end 11 of the footbridge 7 determined, z. B. Shrunk or pressed into the web and the rotation 13 around the stationary axis 5 join in On both sides of the stationary wheels 4 pointing away end area 11 of the footbridge 7 are two revolving wheels 2 on the rotating axis 3 , again about rolling bearings 10 independently rotatable and smoothly mounted. The rotating axis 3 and the stationary axis 5 are orthogonal to each other and the length of the bridge 7 offset each other.

Der Flachriemen 6, der aber auch als Rundriemen oder auch wie in 6 dargestellt als Zahnriemen ausgebildet sein kann, verläuft dabei endlos in der dargestellten Weise über die stationären Räder 4 und die umlaufenden Räder 2, wobei der Flachriemen 6 immer im Wechsel von einem ersten stationären Rad 4 zu einem ersten umlaufenden Rad 2, zu dem zweiten stationären Rad 4 und von da zu dem zweiten umlaufenden Rad 2 und zurück zu dem ersten stationären Rad 4 verläuft. Dabei ist der Flachriemen 7 hinsichtlich seiner Länge derart ausgelegt, dass er unter Spannung an den stationären und umlaufenden Rädern 2, 4 anliegt und damit ein entsprechendes Drehmoment zwischen den Rädern übertragen kann.The flat belt 6 , but also as a round belt or as in 6 represented as a toothed belt can be formed, runs endlessly in the manner shown on the stationary wheels 4 and the revolving wheels 2 , where the flat belt 6 always alternating from a first stationary bike 4 to a first revolving wheel 2 , to the second stationary wheel 4 and from there to the second revolving wheel 2 and back to the first stationary bike 4 runs. Here is the flat belt 7 in terms of its length designed such that it under tension on the stationary and rotating wheels 2 . 4 is applied and thus can transmit a corresponding torque between the wheels.

Die Wirkungsweise des Bewegungsmechanismus' 1 lässt sich nun kurz so beschreieben, dass bei einer gleichsinnigen Drehung beider stationären Räder 4 sich allein der Steg 7 um die stationäre Achse 5 verdreht, wie dies in der 5 als punktierte Darstellung einer verdrehten Anordnung der umlaufenden Räder 2 und des verdrehten Steges 7' angedeutet ist. Die Drehbewegung der stationären Räder 4 wird dabei über den Flachriemen 6 in Laufrichtung 15 des Flachriemens 6 und dann auf die umlaufenden Räder 2 und damit auf den Steg 7 übertragen. Bei einer gegensinnigen Drehung beider stationären Räder 4 hingegen verdrehen sich allein die umlaufenden Räder 2 um die umlaufende Achse 3, der Steg 7 hingegen steht unverändert relativ zu der stationären Achse 5 fest. Es ist damit durch einen entsprechenden Antrieb der stationären Räder 4 möglich, gezielt eine Bewegung eines Punktes an den umlaufenden Rädern 2 zu bewirken, der insgesamt auf einem Torus 27 als Hüllkurve aller derartiger Konfigurationen eines Koppelpunktes liegen kann, der in der 4 um den Bewegungsmechanismus 1 herum punktiert eingezeichnet ist. Der Durchmesser des Querschnittes des Torus 27 entspricht dabei etwa dem Durchmesser der umlaufenden Räder 2, der Radius des Torus dem Abstand der beiden Achsen 3, 5. Innerhalb dieses Torus 27 kann ein Koppelpunkt an den umlaufenden Rädern 2 durch eine Kombination der Drehbewegung 13 jedes der beiden stationären Räder 4 eingestellt werden. Umgekehrt kann bei einer fremd vorgegebenen Bewegung eines Koppelpunktes an den umlaufenden Rädern 2 an der jeweiligen Drehstellung der stationären Räder 4 die jeweilige Lage des Koppelpunktes abgelesen werden.The mode of action of the movement mechanism 1 can now be described briefly so that in the same direction rotation of both stationary wheels 4 alone the footbridge 7 around the stationary axis 5 twisted like this in the 5 as a dotted representation of a twisted arrangement of the rotating wheels 2 and the twisted bridge 7 ' is indicated. The rotational movement of the stationary wheels 4 is doing over the flat belt 6 in the direction of travel 15 of the flat belt 6 and then on the revolving wheels 2 and thus on the jetty 7 transfer. With an opposite rotation of both stationary wheels 4 on the other hand, only the revolving wheels twist 2 around the rotating axis 3 , the bridge 7 however, it is unchanged relative to the stationary axis 5 firmly. It is thus by a corresponding drive of the stationary wheels 4 possible, specifically a movement of a point on the rotating wheels 2 to effect the total on a torus 27 may lie as an envelope of all such configurations of a crosspoint, in the 4 around the movement mechanism 1 is dotted around dotted. The diameter of the cross section of the torus 27 corresponds approximately to the diameter of the rotating wheels 2 , the radius of the torus is the distance between the two axes 3 . 5 , Within this torus 27 can be a crosspoint on the rotating wheels 2 by a combination of the rotary motion 13 each of the two stationary wheels 4 be set. Conversely, in a foreign given movement of a crosspoint on the rotating wheels 2 at the respective rotational position of the stationary wheels 4 the respective position of the crosspoint can be read.

Die Kinematik bzw. die Bewegungscharakteristik und die Belastungsgröße des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 sollen nun anhand der 1 und 2 näher analysiert werden.The kinematics or the movement characteristics and the load size of the movement mechanism according to the invention 1 should now be based on the 1 and 2 be analyzed in more detail.

Nach der üblichen Definition eines Getriebes ist der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus 1 in erster Linie ein Führungsgetriebe, obwohl der Einsatz als Übertragungsgetriebe möglich und in bestimmten Einsatzfällen sinnvoll ist. Dies erscheint etwas ungewöhnlich, da doch Riemengetriebe traditionell primär zur Kraft-, Moment- bzw. Leistungsübertragung eingesetzt wurden und werden.After the usual definition of a transmission is the movement mechanism according to the invention 1 primarily a guide gear, although the use as a transmission gear possible and in particular Use cases makes sense. This seems somewhat unusual since belt transmissions have traditionally been and will be used primarily for force, torque and power transmission.

Eine Betrachtung des vorliegenden Mechanismus als Übertragungsgetriebe führt zu einer Zuordnung zu gleichförmig übersetzenden Getrieben. Wählt man die Lage der Achsen 3, 5 in den Gelenken des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 als Ordnungsmerkmal, so erfolgt eine Zuordnung zu den räumlichen Getrieben im Gegensatz zu ebenen und sphärischen Getrieben. Eine Freiheitsgradbetrachtung des Bewegungsmechanismus' 1 resultiert im Gesamtfreiheitsgrad F = 2. Es liegt also insbesondere kein zwangläufiges Getriebe im früheren Sinne (F = 1) vor. Hinsichtlich der Getriebetopologie liegt eine 6-gliedrige räumliche, geschlossene kinematische Kette vor.A consideration of the present mechanism as a transmission gear leads to an assignment to uniformly translating gears. If you choose the position of the axes 3 . 5 in the joints of the movement mechanism according to the invention 1 as an order feature, it is assigned to the spatial gears in contrast to planar and spherical gears. A degree of freedom of movement mechanism 1 results in the total degree of freedom F = 2. Thus, in particular, there is no compulsory gear in the earlier sense (F = 1). Regarding the gear topology, there is a 6-unit spatial, closed kinematic chain.

Hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse ist unter Bezugnahme auf 1 folgendes anzumerken:
Wenn gemäß 1 die Winkel φ₁ und φ₂ vorgegeben sind, ergeben sich für die Winkel ψ und θ die linearen Abhängigkeiten

welche als Übersetzungsverhältnisse interpretiert werden können. Wegen der Linearität der Winkelabhängigkeiten ist der Bewegungsmechanismus 1 ein gleichförmig übersetzendes Getriebe.Regarding the gear ratios is with reference to 1 note the following:
If according to 1 the angles φ ₁ and φ _{2 are} given, resulting for the angles ψ and θ, the linear dependencies

which can be interpreted as translation ratios. Because of the linearity of the angle dependencies is the movement mechanism 1 a uniformly translating gearbox.

Wegen des Freiheitsgrades F = 2 bewegt sich ein mit einem der umlaufenden Räder 2 fest verbundener Punkt p auf einer räumlichen Fläche. Diese Fläche ist die Oberfläche des Torus 27.Because of the degree of freedom F = 2 moves with one of the rotating wheels 2 firmly connected point p on a spatial surface. This surface is the surface of the torus 27 ,

Die Funktion der Koppelfläche ergibt sich aus der mathematischen Gleichung des zugehörigen Torus 27

und führt hier unter Beachtung der Beziehungen (1) und (2) zur Koppelflächengleichung

mit dem vereinbarten Koordinatensystem gemäß 1. Für den Sonderfall R = r gilt

The function of the coupling surface results from the mathematical equation of the associated torus 27

and here leads to the coupling surface equation taking into account the relationships (1) and (2)

with the agreed coordinate system according to 1 , For the special case R = r applies

Hinsichtlich der Kräfte und Momente an dem erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus 1 ist unter Bezugnahme auf 2 folgendes anzumerken:
In einer einfachen Betrachtung werden die Kräfte in den Abschnitten des Riemens 6 sowie die notwendigen Momente in den angetriebenen stationären Rädern 4 untersucht. Hierzu wird ein quasistatischer Zustand angenommen, weswegen dynamische Kräfte und Massenträgheiten nicht berücksichtigt werden. Weiterhin bleiben Schwerkraft- und Reibungseinflüsse außerhalb der Betrachtung. With regard to the forces and moments on the movement mechanism according to the invention 1 is with reference to 2 note the following:
In a simple consideration, the forces are in the sections of the belt 6 as well as the necessary moments in the powered stationary wheels 4 examined. For this purpose, a quasi-static state is assumed, which is why dynamic forces and inertia are not taken into account. Furthermore, the effects of gravity and friction remain out of consideration.

Als vorgegebene äußere Belastungen wirken die Momente M_Θ1, M_Θ2 auf die umlaufenden Räder sowie das Stegmoment M_Ψ. Der Riemen 6 wird hier nach Konvention der Mechanik als Seil aufgefasst. In jedem der freien Seilabschnitte I, II, III und IV wirkt zunächst bei unbelastetem Mechanismus eine Vorspannkraft S_V.As predetermined external loads, the moments M _Θ1 , M _{Θ2 act} on the revolving wheels and the web moment M _Ψ . The belt 6 is understood here by convention of mechanics as a rope. In each of the free cable sections I, II, III and IV acts initially with unloaded mechanism, a biasing force S _V.

Die Gleichgewichtsbedingungen für die vier Räder 2 und 4, den Steg 7 und den Riemen/Seil 6 lauten

The equilibrium conditions for the four wheels 2 and 4 , the footbridge 7 and the belt / rope 6 ring

Hieraus ergeben sich die notwendigen AntriebsmomenteThis results in the necessary drive torques

Der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus 1 erlaubt aufgrund seiner Bewegungscharakteristik damit eine Konstruktion eines mechanisch einfach aufgebauten und aufgrund der Linearität der Bewegungen auch einfach zu steuernden Getriebes, bei dem allein über die relative Verdrehung der stationären Räder 4 zueinander die Bewegung der umlaufenden Räder beeinflusst werden kann. Dies lässt sich in einer Vielzahl technischer Realisierungen praktisch ausnutzen.The movement mechanism according to the invention 1 allows due to its movement characteristics thus a construction of a mechanically simple and due to the linearity of the movements also easy to control gearbox, in which alone on the relative rotation of the stationary wheels 4 to each other, the movement of the rotating wheels can be influenced. This can be practically exploited in a large number of technical implementations.

Dabei kann der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus 1 in seinem bisher beschriebenen prinzipiellen Aufbau vielfach variiert werden. In this case, the movement mechanism according to the invention 1 be widely varied in its basic structure described so far.

So ist z. B. in der 6 der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus 1 gemäß 3 mit einem endlosen Zahnriemen 17 und gezahnten umlaufenden sowie stationären Rädern 2, 4 ausgebildet, wodurch bei grundsätzlich gleichartigem Aufbau und gleichartiger Funktionsweise ein Schlupf der Übertragung der Bewegung durch den Zahnriemen 17 zwischen den stationären Rädern 4 und den umlaufenden Rädern 2 verhindert werden kann. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist die beim Überlaufen der stationären Räder und der umlaufenden Räder notwendige Torsion des Zahnriemens 17, wodurch ein entsprechender Achsabstand a zwischen stationärer Achse 5 und umlaufender Achse 3 notwendig ist. Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung dieser Torsion besteht darin, dass ein nicht dargestellter Zahnriemen 17 mit zwei orthogonal zueinander versetzten Verzahnungen verwendet wird, wobei die eine Verzahnung nur mit den stationären Rädern 4 und die andere Verzahnung nur mit den umlaufenden Rädern 2 kämmt.So z. B. in the 6 the movement mechanism according to the invention 1 according to 3 with an endless toothed belt 17 and toothed circumferential and stationary wheels 2 . 4 formed, whereby with basically the same structure and similar operation a slip of the transmission of the movement through the toothed belt 17 between the stationary wheels 4 and the revolving wheels 2 can be prevented. A disadvantage of this configuration is the necessary torsion of the toothed belt when overflowing the stationary wheels and the rotating wheels 17 , whereby a corresponding axial distance a between the stationary axis 5 and rotating axis 3 necessary is. Another way to avoid this twist is that an unillustrated timing belt 17 is used with two mutually orthogonal gear teeth, the one toothing only with the stationary wheels 4 and the other gearing only with the revolving wheels 2 combs.

Besonders einfach lässt sich der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus 1 aufbauen, wenn wie in 7 dargestellt der Bewegungsmechanismus 1 mit stationären sowie umlaufenden Rädern gleichen Durchmessers ausgestaltet wird. Hierdurch ist die Übertragungsfunktion des Bewegungsmechanismus' 1 besonders einfach. Bei anderen Durchmessern von stationären Rädern 4 und umlaufenden Rädern 2 lassen sich entsprechende Übersetzungen oder Untersetzungen der Bewegung realisieren.The movement mechanism according to the invention can be particularly simple 1 build up if like in 7 represented the movement mechanism 1 is designed with stationary and rotating wheels of the same diameter. This is the transfer function of the movement mechanism ' 1 especially easy. For other diameters of stationary wheels 4 and rotating wheels 2 appropriate translations or reductions of the movement can be realized.

In der 8 ist eine praktische Umsetzung des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 gemäß 3 mit an den stationären Rädern 4 und dem Gestell 8 angeordneten Antriebsmotoren 18 dargestellt, so dass sich die Drehung der stationären Räder 4 über die Antriebsmotoren 18 steuern lässt. Hierzu ist je ein Antriebsmotor 18 ortsfest an den beiden Stützen des Gestells 8 festgelegt und an seinem Abtriebsritzel über einen Antriebsriemen 19 mit einem entsprechenden Abschnitt des jeweiligen stationären Rades 4 drehbar verbunden. Eine Drehbewegung des Antriebsmotors 18 wird über den Antriebsriemen 19 auf das jeweilige stationäre Rad 4 übertragen. Die Drehzahl und die Drehrichtung des Antriebsmotors 18 wird über eine nicht weiter dargestellte Steuereinrichtung vorgegeben.In the 8th is a practical implementation of the movement mechanism according to the invention ' 1 according to 3 with at the stationary wheels 4 and the frame 8th arranged drive motors 18 shown, so that the rotation of the stationary wheels 4 via the drive motors 18 can control. For this purpose is ever a drive motor 18 fixed to the two supports of the frame 8th fixed and at its output pinion via a drive belt 19 with a corresponding portion of the respective stationary wheel 4 rotatably connected. A rotary motion of the drive motor 18 gets over the drive belt 19 on the respective stationary bike 4 transfer. The speed and the direction of rotation of the drive motor 18 is specified via a control device not shown.

Werden die beiden Antriebsmotoren nun so angesteuert, dass sich die stationären Räder 4 gleichsinnig und gleich schnell drehen, so ergibt sich wie schon beschrieben eine reine Drehung des Steges 7, ohne dass die umlaufenden Räder 2 sich selbst drehen. Eine gegensinnige und entgegengesetzt gleich schnelle Drehung der stationären Räder 4 verursacht dann eine gegenläufige Drehbewegung der umlaufenden Räder 2 auf ihrer nun mit dem Steg 7 unbeweglichen umlaufenden Achse 3. Bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der stationären Räder 4 lassen sich Mischformen bzw. Überlagerungen dieser grundlegenden Bewegungen erzeugen.If the two drive motors are now controlled so that the stationary wheels 4 turning in the same direction and with the same speed results in a pure rotation of the web as already described 7 without the revolving wheels 2 turn yourself. An opposite and opposite equally fast rotation of the stationary wheels 4 then causes an opposite rotational movement of the rotating wheels 2 on her now with the jetty 7 immovable rotating axis 3 , At different rotational speeds of the stationary wheels 4 can be mixed forms or overlays of these fundamental movements produce.

In der 9 ist eine andere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 dargestellt, bei dem an Endbereichen 11, 11' des Steges 7 nicht nur eine umlaufende Achse 3, sondern zwei umlaufende Achsen 3, 3' angeordnet sind, die zueinander V-förmig um einen Winkelbetrag versetzt sind. Hierzu ist der Steg 7 selbst ebenfalls V-förmig ausgebildet, so dass auf einem gemeinsamen Endbereich 12 im Bereich der stationären Räder 4 zwei Arme des Steges 7 ausgebildet sind, die zueinander V-förmig verdreht angeordnet sind. Hierdurch sind auch die in diesen Endbereichen 11, 11' fest angeordneten umlaufenden Achsen 3, 3' und damit die beiden umlaufenden Räder 2 um diesen Winkel verschwenkt zueinander angeordnet und führen abhängig von der Antriebsweise der stationären Räder 4 räumlich unterschiedliche Drehungen 14, 14' um ihre jeweiligen umlaufenden Achsen 3, 3' aus.In the 9 is another embodiment of a movement mechanism according to the invention ' 1 shown at the end portions 11 . 11 ' of the footbridge 7 not just a rotating axis 3 but two revolving axes 3 . 3 ' are arranged, which are offset from each other V-shaped by an angular amount. This is the bridge 7 itself also V-shaped, so that on a common end 12 in the field of stationary wheels 4 two arms of the bridge 7 are formed, which are arranged mutually V-shaped twisted. As a result, these are also in these end areas 11 . 11 ' fixed circumferential axes 3 . 3 ' and thus the two rotating wheels 2 pivoted to each other at this angle and depending on the drive mode of the stationary wheels 4 spatially different rotations 14 . 14 ' around their respective revolving axes 3 . 3 ' out.

In der 10 ist nun eine andere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 mit einer kardanischen Anordnung der stationären Räder 4 an der stationären Achse 5 dargestellt, die einen kinematischen Grenzfall des Bewegungsmechanismus' 1 darstellt. Hierbei verlaufen die beiden Achsen 3, 5 parallel zueinander, so dass sie sich nicht schneiden können. Auf der stationären Achse 5 ist nun eine zu der stationären Achse 5 senkrechte Achse 20 festgelegt, auf der dann wiederum die stationären Räder 4 drehbar gelagert sind. Hierdurch stehen die stationären Räder 4 und die umlaufenden Räder 2 wieder senkrecht zueinander und bilden eine Art kardanische Aufhängung. Der Steg 7 kann bei dieser Anordnung vollständig entfallen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausgestaltung der Riemen 6 als Rundriemen ausgebildet ist, so dass eine Torsionsbelastung des Rundriemens 6 nicht auftritt.In the 10 is now another embodiment of a movement mechanism according to the invention ' 1 with a gimbal arrangement of stationary wheels 4 on the stationary axis 5 illustrated that a kinematic limit of the movement mechanism ' 1 represents. Here are the two axes 3 . 5 parallel to each other so that they can not intersect. On the stationary axis 5 is now one to the stationary axis 5 vertical axis 20 fixed, then in turn the stationary wheels 4 are rotatably mounted. This puts the stationary wheels 4 and the revolving wheels 2 again perpendicular to each other and form a kind of gimbal suspension. The jetty 7 can be completely eliminated in this arrangement. It should be noted that in this embodiment of the belt 6 is designed as a round belt, so that a torsional load of the round belt 6 does not occur.

In der 11 ist in einer sehr schematischen Darstellung ein Einsatzbeispiel eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 als Bewegungseinrichtung eines Flugsimulators dargestellt. Ein Flugsimulator mit mitbewegter Pilotenkanzel, hier symbolisiert durch ein Flugzeug 21, vermittelt den übenden Piloten neben dem optischen Eindruck insbesondere auch einen Eindruck von der räumlichen Auswirkung von Flugbewegungen, da hierbei bisher mit aufwändigen hydraulischen Einrichtungen die Pilotenkanzel mechanisch entsprechend den ausgeführten Flugbewegungen synchron gekippt und verschwenkt wird. Der erfindungsgemäße Bewegungsmechanismus' 1 eignet sich für die Ausführung derartiger Kipp- und Schwenkbewegungen besonders gut, da die Bewegungscharakteristik derartiger Kipp- und Schwenkbewegungen sich innerhalb des Torus 27 befindet, die von dem erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 einfach und zuverlässig und vor allem mit geringem mechanischen Aufwand ausgeführt werden kann.In the 11 is a very schematic representation of an application example of a movement mechanism according to the invention ' 1 shown as a movement device of a flight simulator. A flight simulator with a moving cockpit, here symbolized by an airplane 21 , mediates the practicing pilot next to the visual impression in particular also an impression of the spatial effect of flight movements, since in this case the cockpit is mechanically tilted and pivoted synchronously according to the executed flight movements so far with elaborate hydraulic devices. The movement mechanism according to the invention 1 is particularly suitable for the execution of such tilting and pivoting movements, since the movement characteristic of such tilting and pivoting movements are within the torus 27 located by the movement mechanism according to the invention ' 1 simple and reliable and above all can be performed with little mechanical effort.

Ein anderes schematisch dargestelltes Beispiel für die Anwendung eines erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 ist in der 12 für das Positionieren und Greifen von Gegenständen 24 mit einem Handhabungsgerät 22 dargestellt. Der an sich schon ausführlich beschriebene Bewegungsmechanismus' 1 wird hierbei so modifiziert, dass ein besonders langer Steg 7 für eine große Greiflänge um die stationäre Achse 5 durch die Antriebsmotoren 18 und eine gleichsinnige Drehbewegung 13 beider stationärer Räder 4 gedreht wird, wodurch eine reine Schwenkbewegung 25 des Steges bewirkt wird (linkes Teilbild der 12). Durch die Veränderung der Drehrichtung der beiden Antriebsmotoren 18 kann dann auch die Bewegungsrichtung der Schwenkbewegung 25 des Steges 7 umgedreht werden.Another schematically illustrated example of the application of a movement mechanism according to the invention 1 is in the 12 for positioning and gripping objects 24 with a handling device 22 shown. The movement mechanism, which is already described in detail 1 This is modified so that a particularly long bridge 7 for a large gripping length around the stationary axis 5 through the drive motors 18 and a rotational movement in the same direction 13 both stationary wheels 4 is rotated, creating a pure pivoting movement 25 of the bridge is effected (left partial image of the 12 ). By changing the direction of rotation of the two drive motors 18 can then also the direction of movement of the pivoting movement 25 of the footbridge 7 be turned around.

Das Greifen des Gegenstandes 24 erfolgt hierbei durch zwei Greifbacken 23 der Handhabungseinrichtung 22, die jeweils auf einem der beiden umlaufenden Räder 2 festgelegt sind. Durch eine rein gegensinnige Drehbewegung der beiden stationären Räder 4 durch die Antriebsmotoren 18 kann durch die vorstehend beschriebene Schwenkbewegung des Steges 7 der Gegenstand 24 durch die Greifbacken 23 gegriffen werden, indem die beiden umlaufenden Räder betätigt und die Greifbacken 23 aufeinander zu bewegt werden. Umgekehrt kann durch Änderung der Drehrichtung der beiden stationären Räder 4 der Greifer durch Auseinanderfahren der Greifbacken wieder geöffnet werden. Hierdurch sind alle wesentlichen Funktionen einer Handhabungseinrichtung 22 durch die Modifikation des erfindungsgemäßen Bewegungsmechanismus' 1 gewährleistet.The gripping of the object 24 takes place here by two gripping jaws 23 the handling device 22 , each on one of the two rotating wheels 2 are fixed. By a purely opposite sense of rotation of the two stationary wheels 4 through the drive motors 18 can by the above-described pivotal movement of the web 7 the object 24 through the gripping jaws 23 be gripped by the two rotating wheels operated and the gripping jaws 23 be moved towards each other. Conversely, by changing the direction of rotation of the two stationary wheels 4 The gripper can be reopened by moving the gripper jaws apart. As a result, all the essential functions of a handling device 22 by the modification of the movement mechanism according to the invention 1 guaranteed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Bewegungsmechanismusmovement mechanism

22

umlaufende Räderrotating wheels

33

umlaufende Achserevolving axis

44

stationäre Räderstationary wheels

55

stationäre Achsestationary axis

66

Flachriemenflat belts

77

Stegweb

88th

Gestellframe

99

Grundplattebaseplate

1010

Wälzlagerungroller bearing

1111

Endbereich Steg zu umlaufenden RädernEnd area bridge to revolving wheels

1212

Endbereich Steg zu stationären RädernEnd area bridge to stationary wheels

1313

Drehbewegung um die stationäre AchseRotary movement about the stationary axis

1414

Drehbewegung um die umlaufende AchseRotary movement around the rotating axis

1515

Umlaufrichtung FlachriemenCirculation direction flat belt

1616

Verzahnunggearing

1717

Zahnriementoothed belt

1818

Antriebsmotorendrive motors

1919

Antriebsriemendrive belts

2020

Achseaxis

2121

FlugsimulatorFlight simulator

2222

Handhabungseinrichtunghandling device

2323

Greiferbackengripper jaws

2424

Gegenstandobject

2525

Bewegungsbahn RotationMotion path rotation

2626

Bewegung Öffnen/SchließenMovement open / close

2727

Torustorus

Claims (17)

Bewegungsmechanismus (1), insbesondere zur Übertragung von Bewegungen oder Kräften oder zum Führen von Punkten eines Körpers (24) auf bestimmten Bahnen, bei dem auf einer stationären Achse (5) ein Steg (7) mit einem Endbereich (12) und zwei stationäre Räder (4) unabhängig voneinander drehbar gelagert sind, am gegenüberliegenden Endbereich (11) des Steges (7) mindestens eine weitere umlaufende Achse (3) fest an dem Steg (7) und orthogonal zu der stationären Achse (5) angeordnet ist, auf der umlaufenden Achse (3) zwei mit dieser Achse (3) umlaufende Räder (2) unabhängig voneinander drehbar auf der umlaufenden Achse (3) gelagert sind, über die stationären Räder (4) und die umlaufenden Räder (2) ein endloser Riemen (6), die jeweiligen Räder (4, 2) teilweise umschlingend, derart gespannt ist, dass der Riemen (6) immer abwechselnd über das erste der stationären Räder (4), dann über das erste der umlaufenden Räder (2), dann über das zweite der stationären Räder (4) und über das zweite der umlaufenden Räder (2) wieder zurück zum ersten der stationären Räder (4) läuft.Movement mechanism ( 1 ), in particular for transmitting movements or forces or for guiding points of a body ( 24 ) on certain tracks, on a stationary axis ( 5 ) a footbridge ( 7 ) with an end region ( 12 ) and two stationary wheels ( 4 ) are rotatably mounted independently of each other, at the opposite end ( 11 ) of the bridge ( 7 ) at least one further circumferential axis ( 3 ) fixed to the bridge ( 7 ) and orthogonal to the stationary axis ( 5 ) is arranged on the revolving axis ( 3 ) two with this axis ( 3 ) rotating wheels ( 2 ) independently rotatable on the revolving axis ( 3 ) are mounted over the stationary wheels ( 4 ) and the rotating wheels ( 2 ) an endless belt ( 6 ), the respective wheels ( 4 . 2 ) is partially strapped, tensioned so that the belt ( 6 ) alternately over the first of the stationary wheels ( 4 ), then over the first of the revolving wheels ( 2 ), then over the second of the stationary wheels ( 4 ) and the second of the rotating wheels ( 2 ) back to the first of the stationary wheels ( 4 ) running. Bewegungsmechanismus (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Achse (5) in einem Gestell (8) ortsfest gelagert ist.Movement mechanism ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the stationary axis ( 5 ) in a rack ( 8th ) is stored stationary. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinsichtlich des Drehsinnes (13) gleichsinniges Antreiben der stationären Räder (4) mit gleich großen Winkelgeschwindigkeiten in einer reinen Drehung (14) des Stegs (7) ohne Eigendrehung der umlaufenden Räder (2) um die umlaufende Achse (3) resultiert.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a with respect to the sense of rotation ( 13 ) driving the stationary wheels in the same direction ( 4 ) with equal angular velocities in a pure rotation ( 14 ) of the bridge ( 7 ) without self-rotation of the rotating wheels ( 2 ) around the rotating axis ( 3 ) results. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinsichtlich des Drehsinnes (13) gegensinniges Antreiben der stationären Räder (4) mit entgegengesetzt gleich großen Winkelgeschwindigkeiten, in einer gegenläufigen Drehbewegung (14) der umlaufenden Räder (2) auf ihrer zusammen mit dem Steg (7) unbeweglichen Achse (3) resultiert.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 and 2, characterized in that a with respect to the sense of rotation ( 13 ) driving the stationary wheels in opposite directions ( 4 ) with oppositely equal angular velocities, in an opposite rotational movement ( 14 ) of the revolving wheels ( 2 ) on her along with the jetty ( 7 ) immovable axis ( 3 ) results. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (7) auf der stationären Achse (5) etwa mittig angeordnet und beidseitig jeweils von einem stationären Rad (4) umgeben ist.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 7 ) on the stationary axis ( 5 ) arranged approximately centrally and on both sides in each case by a stationary wheel ( 4 ) is surrounded. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (7) an der umlaufenden Achse (3) etwa mittig festgelegt und beidseitig jeweils von einem umlaufenden Rad (2) umgeben ist.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 7 ) on the rotating axis ( 3 ) approximately centrally and on both sides in each case by a rotating wheel ( 2 ) is surrounded. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem der umlaufenden Räder (2) fest verbundener Koppelpunkt sich bei einer beliebigen Drehbewegung (13) der stationären Räder (4) auf einer räumlichen Bahn (25) bewegt.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one with one of the revolving wheels ( 2 ) firmly connected crosspoint at any rotational movement ( 13 ) of the stationary wheels ( 4 ) on a spatial path ( 25 ) emotional. Bewegungsmechanismus (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aller möglichen Bahnen (25) eines mit einem der umlaufenden Räder (2) fest verbundenen Koppelpunktes die Oberfläche eines Torus (27) ist.Movement mechanism ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the sum of all possible paths ( 25 ) one with one of the revolving wheels ( 2 ) firmly connected crosspoint the surface of a torus ( 27 ). Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stationären Räder (4) und die umlaufenden Räder (2) jeweils denselben Durchmesser aufweisen.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stationary wheels ( 4 ) and the rotating wheels ( 2 ) each have the same diameter. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stationären Räder (4) und die umlaufenden Räder (2) jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so dass zwischen Antriebsdrehung und Abtriebsdrehung eine Übersetzung einstellbar ist.Movement mechanism ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stationary wheels ( 4 ) and the rotating wheels ( 2 ) each have a different diameter, so that a ratio between drive rotation and output rotation is adjustable. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (6) ein Rundriemen, ein Flachriemen oder ein Zahnriemen (17) ist.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the belt ( 6 ) a round belt, a flat belt or a toothed belt ( 17 ). Bewegungsmechanismus (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (17) zwei zueinander um 90° versetzte Verzahnungen aufweist.Movement mechanism ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the toothed belt ( 17 ) has two mutually offset by 90 ° teeth. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (7) V-förmig ausgebildet ist und Endbereiche (11, 11') aufweist und die mindestens eine umlaufende Achse als zwei getrennte Achsen (3, 3') ausgebildet ist, welche jeweils an einem Endbereich (11, 11') angeordnet sind, wobei die umlaufenden Achsen (3, 3') zueinander V-förmig um einen Winkelbetrag versetzt sind, wobei die umlaufenden Räder (2) jeweils einzeln auf den Achsen (3, 3') angeordnet sind.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the web ( 7 ) Is V-shaped and end regions ( 11 . 11 ' ) and the at least one revolving axis as two separate axes ( 3 . 3 ' ), which in each case at an end region ( 11 . 11 ' ) are arranged, wherein the rotating axes ( 3 . 3 ' ) are offset in a V-shape by an angular amount, wherein the rotating wheels ( 2 ) individually on the axles ( 3 . 3 ' ) are arranged. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (1) als Führungs- oder Positioniergetriebe einsetzbar ist.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the movement mechanism ( 1 ) can be used as a guide or positioning gear. Bewegungsmechanismus (1) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz des Bewegungsmechanismus' (1) als Führungs- oder Positioniergetriebe die stationären Räder (4) angetrieben werden, um einen oder zwei mit den umlaufenden Rädern (2) fest verbundene Koppelpunkte zu positionieren.Movement mechanism ( 1 ) according to claim 14, characterized in that when using the movement mechanism '( 1 ) as a guiding or positioning gear the stationary wheels ( 4 ) are driven one or two with the revolving wheels ( 2 ) to position firmly connected crosspoints. Bewegungsmechanismus (1) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz des Bewegungsmechanismus' (1) als Führungs- oder Positioniergetriebe bei Bewegung eines Koppelpunktes auf den umlaufenden Rädern (2) seine räumliche Stellung über die Winkelstellungen der stationären Räder (4) ablesbar ist.Movement mechanism ( 1 ) according to claim 14, characterized in that when using the movement mechanism '( 1 ) as a guide or positioning gear when moving a crosspoint on the rotating wheels ( 2 ) its spatial position on the angular positions of the stationary wheels ( 4 ) is readable. Bewegungsmechanismus (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (1) als Leistungsübertragungsgetriebe einsetzbar ist.Movement mechanism ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that the movement mechanism ( 1 ) can be used as a power transmission gear.

Images