DE102012113061A1 - Joint for pivotally connecting articulated arms, has coils that are arranged on both primary winding and secondary winding connected with articulated arm portions - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gelenk, aufweisend einen ersten Gelenkarmabschnitt und einen um eine Schwenkachse relativ zu dem ersten Gelenkarmschnitt schwenkbaren zweiten Gelenkarmabschnitt, wobei zwischen den Gelenkabschnitten ein um die Schwenkachse wirkendes Drehmoment aufgebaut werden kann. In beide Richtungen kann ein Drehmoment aufgebaut werden.The invention relates to a joint, comprising a first Gelenkarmabschnitt and a pivotable about a pivot axis relative to the first Gelenkarmschnitt second Gelenkarmabschnitt, wherein between the hinge portions acting around the pivot axis torque can be established. Torque can be built up in both directions.
Im Stand der Technik sind Gelenke bekannt, bei denen die Gelenkarmabschnitte durch hydraulische Zylinder relativ zueinander verdreht werden können, beispielsweise für Baumaschinen. Eine derartige Ausführungsform ist aus der
Es kann als eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe angesehen werden, einen Antrieb für ein Gelenk anzugeben, welches die oben genannten Nachteile abstellt.It can be regarded as an object underlying the invention to provide a drive for a joint, which eliminates the above-mentioned disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. dabei können sich Wirkungen einstellen, die über die Summe der hierin genannten Einzelwirkungen hinausgehen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.This object is solved by the features of
Vorgesehen ist demgemäß ein Gelenk, aufweisend einen ersten Gelenkarmabschnitt und einen um eine Schwenkachse relativ zu dem ersten Gelenkarmschnitt schwenkbaren zweiten Gelenkarmabschnitt, wobei zwischen den Gelenkabschnitten über einen elektromagnetischen Direktantrieb ein um die Schwenkachse wirkendes Drehmoment aufgebaut werden kann, wobei der Direktantrieb als Axialflussmotor mit axial ausgerichteten elektromagnetischen Spulen ausgebildet ist, und wobei sowohl in einer mit dem ersten Gelenkarmabschnitt verbindbaren Primärseite als auch in einer mit dem zweiten Gelenkarmabschnitt verbindbare Sekundärseite Spulen angeordnet sind.Accordingly, a joint, comprising a first Gelenkarmabschnitt and a pivotable about a pivot axis relative to the first Gelenkarmschnitt second Gelenkarmabschnitt, wherein between the hinge portions via an electromagnetic direct drive acting around the pivot axis torque can be constructed, the direct drive as Axialflussmotor with axially aligned electromagnetic coils is formed, and wherein coils are arranged both in a connectable to the first Gelenkarmabschnitt primary side and in a connectable to the second Gelenkarmabschnitt secondary side.
Unter einem elektromagnetischen Direktantrieb wird ein Antrieb verstanden, der ohne ein zusätzliches Getriebe ein auf die Gelenkarmabschnitte wirkendes Moment aufbaut. Indem ein Direktantrieb verwendet wird, kann auf die oben genannten hydraulischen Elemente und Getriebe verzichtet werden. Eine Kontaminierung des Erdreichs durch das Fluid ist ausgeschlossen. Weiterhin kann ein kompakter Direktantrieb bereitgestellt werden. Weiterhin kann die Verwendung von Permanentmagneten entfallen. Die Spulen können abwechselnd so geschaltet werden, dass ein elektromagnetischer Fluss ausgebildet wird, der ein hohes Drehmoment bewirkt.An electromagnetic direct drive is understood to mean a drive which builds up an torque acting on the articulated arm sections without an additional gear. By using a direct drive, the above-mentioned hydraulic elements and transmission can be dispensed with. Contamination of the soil by the fluid is excluded. Furthermore, a compact direct drive can be provided. Furthermore, the use of permanent magnets can be omitted. The coils can be alternately switched so that an electromagnetic flux is formed, which causes a high torque.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Spulen in konzentrisch zueinander liegenden Kreisen so angeordnet, dass die Spulen eines ersten Kreises sich in axialer Richtung nicht fluchtend gegenüberliegen, wenn die Spulen eines zweiten Kreises sich in axialer Richtung fluchtend gegenüberliegen.According to a further advantageous embodiment, the coils are arranged in concentric circles in such a way that the coils of a first circle are not aligned in the axial direction, when the coils of a second circle are aligned in the axial direction.
Dadurch gibt es in jeder Winkellage der Gelenkarmabschnitte stets einen Kreis an Spulen, die in der Lage sind, ein Drehmoment zu erzeugen, indem sie sich entweder gegenseitig anziehen oder gegenseitig abstoßen. Dadurch kann ein feinwinkelig dosierbarer Direktantrieb bereitgestellt werden. Wenn die Spulen eines Kreises genau gegenüber voneinander liegen, erzeugen sie eine rein axiale Kraft, da der elektromagnetische Fluss der Spulen in dieser Lage rein axial wirkt. Demnach erzeugen in dieser Lage die Spulen des jeweils anderen Kreises ein Moment, da sie sich gerade nicht gegenüberliegen. Die Spulen können dabei abwechselnd so geschaltet werden, dass sich jeweils einander annähernde Spulen gegenseitig anziehen und voneinander weg bewegende Spulen gegenseitig abstoßen. Die Spulen eines Kreises werden deaktiviert, wenn sich die Spulen der entsprechenden Kreise gegenüberliegen. Thereby, in each angular position of the articulated arm sections, there is always a circle of coils capable of generating a torque by either attracting each other or repelling each other. As a result, a fine-angle metered direct drive can be provided. If the coils of a circle are exactly opposite each other, they produce a purely axial force, since the electromagnetic flux of the coils in this position acts purely axially. Accordingly, generate in this situation, the coils of the other circle a moment, since they are not just opposite. The coils can be switched alternately so that each approaching coils attract each other and mutually repellent coils repel each other. The coils of a circle are deactivated when the coils of the corresponding circles are opposite each other.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind in einem konzentrisch zu dem ersten Kreis und dem zweiten Kreis liegenden dritten Kreis ebenfalls Spulen angeordnet, die sich nicht in axialer Richtung fluchtend gegenüberliegen, wenn die Spulen des ersten oder des zweiten Kreises sich fluchtend gegenüberliegen.According to a further advantageous embodiment coils are also arranged in a concentric with the first circle and the second circle lying third circle, which are not in alignment in the axial direction, when the coils of the first or the second circle are aligned.
Dadurch können immer mindestens die Spulen von zwei Kreisen aktiviert sein und ein Moment erzeugen. Es wird ein Direktantrieb bereitgestellt, der ein sehr hohes Drehmoment aufbringen kann. Das erreichbare Drehmoment kann durch die Anordnung einer Vielzahl von Spulen in jeweils einem Kreis erhöht werden. Weitere konzentrische Kreise mit Spulen können zusätzlich vorgesehen sein.As a result, at least the coils of two circuits can always be activated and generate a moment. It is provided a direct drive, which can muster a very high torque. The achievable torque can be increased by the arrangement of a plurality of coils in each case a circle. Further concentric circles with coils can additionally be provided.
Insbesondere können mehr als 5, insbesondere mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 15 Spulen in einem Kreis angeordnet sein. In particular, more than 5, in particular more than 10, particularly preferably more than 15 coils can be arranged in a circle.
Dadurch ist das erreichbare Drehmoment auch annähernd über den Winkel konstant. Durch eine stufenweise Erhöhung des Spulenstroms kann ggf. auch eine Drehmomentglättung erzielt werden.As a result, the achievable torque is also approximately constant over the angle. By If necessary, a gradual increase in the coil current can also be used to achieve torque smoothing.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Direktantrieb eine Bremse auf, welche so ausgestaltet ist, dass das Gelenk gesperrt ist, wenn der Direktantrieb deaktiviert ist.According to a further advantageous embodiment, the direct drive to a brake, which is designed so that the joint is locked when the direct drive is disabled.
Dadurch wird ein Gelenk bereitgestellt, welches im Betrieb jederzeit fixiert werden kann und während des Anhaltens keinen Leistungsbedarf aufweist. Zudem ist das Gelenk bei einem Ausfall des Direktantriebs gesperrt, so dass mit den Gelenkarmabschnitten verbundene Werkzeuge und Lasten nicht zu Boden fallen können. As a result, a joint is provided which can be fixed at any time during operation and has no power requirement during the stop. In addition, the joint is locked in case of failure of the direct drive, so that connected to the Gelenkarmabschnitten tools and loads can not fall to the ground.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse aus einer Vielzahl von Lamellen gebildet, die zumindest bereichsweise magnetische Eigenschaften aufweisen und so angeordnet sind, dass sie sich bei Anlegen eines Stromes durch die Spulen in eine Freigabeposition bewegen.According to an advantageous embodiment, the brake is formed of a plurality of fins, which have at least partially magnetic properties and are arranged so that they move when applying a current through the coil in a release position.
In einer weiteren Ausgestaltung sind in konzentrischen zueinander liegenden Ringen sowohl an der Primärseite als auch an der Sekundärseite Lamellen angeordnet, welche in einer Sperrstellung in gegenüberliegende verzahnte Bereiche eingreifen.In a further embodiment, fins are arranged in concentric rings on both the primary side and on the secondary side, which engage in a locking position in opposite toothed areas.
Die Lamellen bewirken somit im Zusammenwirken mit den verzahnten Bereichen die Bremswirkung. Dabei sind an der Primärseite Lamellen angeordnet, beispielsweise an einem äußeren Ring, die in einen an der Sekundärseite ebenfalls am äußeren Ring angeordneten verzahnten Bereich eingreifen. In einem inneren Ring sind an der Sekundärseite Lamellen angeordnet, die in einen an der Primärseite am inneren Ring angeordneten verzahnten Bereich eingreifen. Die Sperrwirkung ist durch eine Schrägstellung der Lamellen selbstverstärkend. Durch eine kreuzweise Anordnung der Lamellen ist die Selbstverstärkung bidirektional, sie wirkt demnach in beiden Drehrichtungen.The lamellae thus effect the braking effect in cooperation with the toothed areas. In this case, fins are arranged on the primary side, for example on an outer ring, which engage in a arranged on the secondary side also on the outer ring toothed region. In an inner ring slats are arranged on the secondary side, which engage in a arranged on the primary side of the inner ring toothed region. The blocking effect is self-reinforcing by an inclination of the slats. By a crosswise arrangement of the slats self-amplification is bidirectional, it acts in both directions.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Some embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.
Die zweite Scheibe
Obwohl in der Beschreibung einige mögliche Ausführungen offenbart sind, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen der Erfindung durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich auch, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration nicht beschränken sollen. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen Weg aufzeigen, um eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich zudem, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform einige Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen beanspruchten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.Although a few possible embodiments are disclosed in the description, it is to be understood that numerous other variants of embodiments of the invention exist through the possibility of combining all of the mentioned and furthermore all technical features and embodiments obvious to the person skilled in the art. It is also understood that the embodiments are to be understood as examples only, which are not intended to limit the scope, applicability and configuration. Rather, the foregoing description is intended to teach one skilled in the art a way to implement an exemplary embodiment. It should also be understood that in an exemplary embodiment, some changes in the function and arrangement of the elements may be made without departing from the scope and equivalents claimed in the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erster Gelenkarmabschnitt first Gelenkarmabschnitt
- 22
- zweiter gelenkarmabschnitt second articulated arm section
- 33
- Gelenk joint
- 44
- Zylinder cylinder
- 55
- Hebel lever
- 66
- Schwenkachse swivel axis
- 77
- erste Scheibe first disc
- 88th
- erster Kreis first circle
- 99
- zweiter kreis second circle
- 1010
- dritter Kreis third circle
- 1111
- Spule Kitchen sink
- 1212
- Primärseite primary
- 1313
- Ausleger boom
- 1414
- zweite Scheibe second disc
- 14‘14 '
- dritte Scheibethird disc
- 1515
- Welle wave
- 1616
- Bremse brake
- 1717
- Lamelle lamella
- 1818
- Sekundärseite secondary side
- 1919
- Ring ring
- 2020
- Ring ring
- 2121
- verzahnter Bereich toothed area
- aa
- axiale Richtung axial direction
- rr
- radiale Richtung radial direction
- MM
- Drehmoment torque
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2514481 A1 [0002] DE 2514481 A1 [0002]
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DE201210113061 DE102012113061A1 (en) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Joint for pivotally connecting articulated arms, has coils that are arranged on both primary winding and secondary winding connected with articulated arm portions |
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2012
- 2012-12-21 DE DE201210113061 patent/DE102012113061A1/en not_active Ceased
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