DE102021129217B3

DE102021129217B3 - Drive unit and robot with such a drive unit

Info

Publication number: DE102021129217B3
Application number: DE102021129217.4A
Authority: DE
Inventors: Daisuke KIRIHARA
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2041-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (200) mit einem Gehäuse (2), einer Antriebswelle (4), einem Scheibenläufermotor (15) zum Antreiben der Antriebswelle (4), einem Getriebe (6) und einer Bremse (20) zum wahlweisen Festlegen der Antriebswelle (4) gegenüber dem Gehäuse (2), wobei der Scheibenläufermotor (15) einen Rotor (16) und zumindest einen als Elektromagneten ausgebildeten Stator (17, 18) aufweist, und wobei die Bremse (20) eine mit der Antriebswelle (4) drehfest verbundene Bremsscheibe (20.2) und einen mit dem Gehäuse (2) drehfest verbundenen Bremskörper (20.1) aufweist und der Bremskörper (20.1) mittels einem Federelement (20.3) in axialer Richtung (A) zu der Bremsscheibe (20.2) hin kraftbeaufschlagt ist. Um zu einer vereinfachten Antriebseinheit zu gelangen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Bremskörper (20.1) innerhalb eines Magnetfeldes des Stators (17) angeordnet ist und der Bremskörper (20.1) in einem bestromten Zustand des Stators (17) durch das Magnetfeld in axialer Richtung (A) von der Bremsscheibe (20.2) weg kraftbeaufschlagt ist.The invention relates to a drive unit (200) with a housing (2), a drive shaft (4), a pancake motor (15) for driving the drive shaft (4), a gear (6) and a brake (20) for selectively fixing the drive shaft (4) opposite the housing (2), the disc motor (15) having a rotor (16) and at least one stator (17, 18) designed as an electromagnet, and the brake (20) being non-rotatably connected to the drive shaft (4). connected brake disk (20.2) and a brake body (20.1) connected in a torque-proof manner to the housing (2), and the brake body (20.1) is subjected to a force in the axial direction (A) towards the brake disk (20.2) by means of a spring element (20.3). In order to arrive at a simplified drive unit, it is proposed according to the invention that the brake body (20.1) is arranged within a magnetic field of the stator (17) and the brake body (20.1) in an energized state of the stator (17) by the magnetic field in the axial direction ( A) is subjected to a force away from the brake disc (20.2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Roboter mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, einem Scheibenläufermotor zum Antreiben der Antriebswelle, einem Getriebe zum Übersetzen der Antriebswelle auf eine Ausgangswelle und einer Bremse zum wahlweisen Festlegen der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse, wobei der Scheibenläufermotor einen Rotor und zumindest einen als Elektromagneten ausgebildeten Stator aufweist, und wobei die Bremse eine mit der Antriebswelle drehfest verbundene Bremsscheibe und einen mit dem Gehäuse drehfest verbundenen Bremskörper aufweist und der Bremskörper mittels einem Federelement in axialer Richtung zu der Bremsscheibe hin kraftbeaufschlagt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Roboter mit einer solchen Antriebseinheit.The invention relates to a drive unit for a robot with a housing, a drive shaft mounted in the housing, a disc motor for driving the drive shaft, a gearbox for converting the drive shaft to an output shaft and a brake for selectively fixing the drive shaft relative to the housing, the disc motor has a rotor and at least one stator designed as an electromagnet, and wherein the brake has a brake disc non-rotatably connected to the drive shaft and a brake body non-rotatably connected to the housing and the brake body is subjected to a force in the axial direction towards the brake disc by means of a spring element. The invention also relates to a robot with such a drive unit.

Antriebseinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden insbesondere in der Robotik eingesetzt, um beispielsweise Roboterarme möglichst präzise zu verfahren, deren Anwendung etwa in der Industrie, in der Labortechnik oder in der Medizintechnik liegt. Dafür sind die Antriebseinheiten üblicherweise mit einer sehr hohen Übersetzung zwischen Antriebsmotor und dem zu verfahrenden Teil des Roboters sowie einer hohen Steifigkeit ausgelegt, wobei beispielsweise Spannungswellengetriebe verwendet werden. Als Antriebsmotoren werden üblicherweise Elektromotoren und als Sensoren zur Steuerung der Antriebseinheit Drehgeber verwendet. Die Bremse wirkt dabei mit dem Antriebsmotor zusammen, um die Antriebswelle bei geöffneter Bremse und aktiver Antriebseinheit schnell und definiert zu beschleunigen und, um bei geschlossener Bremse die Antriebswelle möglichst unmittelbar festzusetzen. Eine entsprechende Antriebseinheit ist beispielsweise aus der gattungsgemäßen KR 10 2 061 693 B1 bekannt.Drive units are known from the prior art and are used in particular in robotics in order, for example, to move robot arms as precisely as possible, which are used, for example, in industry, in laboratory technology or in medical technology. For this purpose, the drive units are usually designed with a very high transmission ratio between the drive motor and the part of the robot to be moved, as well as a high level of rigidity, with stress shaft drives being used, for example. Electric motors are usually used as drive motors and encoders are used as sensors for controlling the drive unit. The brake interacts with the drive motor in order to accelerate the drive shaft quickly and in a defined manner when the brake is open and the drive unit is active, and to fix the drive shaft as directly as possible when the brake is closed. A corresponding drive unit is, for example, from the generic KR 10 2 061 693 B1 known.

Die JP 5 748 688 B2 beschreibt ein elektromotorisches CVT-Anpressystem mit einer Motorbremse, um die Bestromung reduzieren zu können. Der Rotor des Elektromotors dreht, indem ein Motorstrom an die Motorspule angelegt wird, der folglich eine elektromagnetische Kraft erzeugt. Wird der Motorstrom blockiert, so stoppt die Rotation des Rotors, der dann am Gehäuse festliegt. Eine Rotorrotationsstoppstruktur stoppt die Rotation des Rotors durch Befestigung am Gehäuse und hebt diese Rotorfixierung am Gehäuse bei Fluss des Motorstroms auf. Dabei ermöglicht eine Kupplungseinheit das Befestigen und Lösen des Rotors am Gehäuse.the JP 5 748 688 B2 describes an electromotive CVT Anpressystems with an engine brake to reduce the current can. The rotor of the electric motor rotates by applying a motor current to the motor coil, which consequently generates an electromagnetic force. If the motor current is blocked, the rotation of the rotor stops, which is then fixed to the housing. A rotor rotation stop structure stops the rotation of the rotor by fixing it to the housing and releases this rotor fixing from the housing when motor current flows. A coupling unit enables the rotor to be attached and detached from the housing.

Bei bekannten Antriebseinheiten besteht das Problem, dass eine an der Antriebswelle angreifende Bremse zusammen mit dem Antriebsmotor aufwendig gesteuert und insbesondere synchronisiert werden muss, um einen unbeabsichtigten Antrieb der Antriebswelle bei geschlossener Bremse oder eine geöffnete Bremse ohne definierten Antrieb der Antriebswelle zu vermeiden. In derartigen Zuständen, die bisher nicht sicher vermieden werden können, ist eine geforderte hohe Präzision nicht gewährleistet. Weiterhin sind bisher bekannte Bremsen aufwändig und schwer, insbesondere da sie ein Antriebselement wie etwa einen Elektromagneten zum Öffnen der Bremse gegen das Federelement aufweisen. Eine solcher Elektromagnet bedarf zudem elektrischen Zuleitungen, die aufwendig aus der Antriebseinheit herausgeführt werden müssen.Known drive units have the problem that a brake acting on the drive shaft has to be controlled and synchronized in a complex manner together with the drive motor in order to avoid unintentional driving of the drive shaft when the brake is closed or an open brake without a defined drive of the drive shaft. In such states, which hitherto could not be safely avoided, the required high level of precision cannot be guaranteed. Furthermore, previously known brakes are expensive and heavy, especially since they have a drive element such as an electromagnet for opening the brake against the spring element. Such an electromagnet also requires electrical supply lines that have to be laboriously routed out of the drive unit.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in Anbetracht des Standes der Technik darin, eine vereinfachte Antriebseinheit vorzuschlagen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.In view of the state of the art, the object of the present invention is to propose a simplified drive unit. The object is solved by the subject matter of patent claim 1. Furthermore, the object is solved by the subject matter of patent claim 10. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.

Bei der vorbeschriebene Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bremskörper innerhalb eines Magnetfeldes des Stators angeordnet ist und der Bremskörper in einem bestromten Zustand des Stators durch das Magnetfeld in axialer Richtung von der Bremsscheibe weg kraftbeaufschlagt ist.In the above-described drive unit according to the preamble of claim 1, the invention provides that the brake body is arranged within a magnetic field of the stator and the brake body is subjected to a force by the magnetic field in the axial direction away from the brake disk when the stator is energized.

Bei einem Scheibenläufermotor sind Rotor und Stator in axialer Richtung hintereinander angeordnet und das Magnetfeld des Stators wirkt in der axialen Richtung. Dabei wird erfindungsgemäß ein Bremskörper so in diesem Magnetfeld angeordnet, dass bei einer Bestromung des Stators das Magnetfeld des Stators den Bremskörper von der Bremsscheibe wegzieht. Der Stator wird bestromt, sobald der Scheibenläufermotor in Betrieb genommen wird. Der Bremskörper wird also bei nicht aktivem Scheibenläufermotor durch das Federelement an die Bremsscheibe herangedrückt und ist somit geschlossen, legt also die Antriebswelle an dem Gehäuse fest. Wird der Scheibenläufermotor aktiviert und dabei der Stator bestromt, wirkt in dem Magnetfeld des Stators eine axiale Kraft entgegen dem Federelement auf den Bremsenkörper, die die Federkraft übersteigt. Der Bremsenkörper wird durch diese magnetische Kraft von der Bremsscheibe weggezogen und die Bremse wird geöffnet. Die Antriebswelle ist dann gegenüber dem Gehäuse frei drehbar.In a disc motor, the rotor and stator are arranged one behind the other in the axial direction and the magnetic field of the stator acts in the axial direction. According to the invention, a brake body is arranged in this magnetic field in such a way that when the stator is energized, the magnetic field of the stator pulls the brake body away from the brake disc. The stator is energized as soon as the pancake motor is put into operation. When the disk motor is not active, the brake body is pressed against the brake disk by the spring element and is thus closed, ie it fixes the drive shaft to the housing. If the disc motor is activated and the stator is energized, an axial force acts in the magnetic field of the stator against the spring element on the brake body, which exceeds the spring force. The brake body is pulled away from the brake disc by this magnetic force and the brake is opened. The drive shaft is then freely rotatable relative to the housing.

Mit der Erfindung besteht der Vorteil, dass die Bremse keine eigenes Antriebselement zum Betätigen benötigt, da der Stator als Antriebselement für die Bremse wirkt. Die Bremse ist daher wesentlich einfacher und leichter gestaltet und separate Zuleitungen für die Bremse entfallen. Weiterhin besteht der Vorteil, dass Scheibenläufermotor und Bremse nicht separat voneinander gesteuert werden müssen, sondern lediglich die Bestromung des Scheibenläufermotors zu steuern ist. Die Bremse öffnet bei Bestromung des Scheibenläufermotors und ist somit mit dem Scheibenläufermotor synchron geschaltet. Es kann daher nicht zu einem undefinierten Bewegungszustand kommen und mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit wird ein besonders präziser Antrieb erreicht.The advantage of the invention is that the brake does not require its own drive element for actuation, since the stator acts as a drive element for the brake. The brake is therefore designed much simpler and lighter and has separate leads connections for the brake are omitted. Furthermore, there is the advantage that the pancake motor and the brake do not have to be controlled separately from one another, but only the energization of the pancake motor has to be controlled. The brake opens when the disc motor is energized and is therefore switched synchronously with the disc motor. An undefined state of motion can therefore not occur and a particularly precise drive is achieved with the drive unit according to the invention.

Der Bremskörper ist beispielsweise eine Scheibe mit einer Reibfläche oder darauf angeordneten Reibbelägen oder ist als Bremsbacke oder Bremsklotz ausgebildet. Bevorzugt weist der Rotor des Scheibenläufermotors eine auf der Antriebswelle gelagerte Hülse und eine sich von der Hülse radial erstreckende Rotorscheibe mit Rotorwicklungen auf, wobei die Hülse den Stator insbesondere axial durchgreift und einen über den Stator axial überstehenden Abschnitt aufweist. Die Hülse ist insbesondere auf der Antriebswelle aufgepresst oder aufgeschrumpft, so dass zwischen Hülse und Antriebswelle eine drehfeste Verbindung besteht. Der Stator ist an dem Gehäuse zumindest mittelbar drehfest festgelegt, wobei der Rotor gegenüber dem Gehäuse und dem Stator drehbar ist. Der Stator weist einen Magnetkern und darauf angeordnete Wicklungen auf und bildet bei Bestromung der Wicklungen ein Magnetfeld aus, in dem auf die Wicklungen des Rotors bei deren Bestromung eine Kraft in Umfangsrichtung wirkt, so dass der Stator den Rotor zu einer Drehbewegung antreibt. Der Scheibenläufermotor weist bevorzugt zwei Statoren auf, wovon jeweils ein Stator axial vor und ein Stator axial hinter dem Rotor angeordnet ist. Der Rotor wird dann in einem Magnetfeld angetrieben, dass sich aus den Magnetfeldern der beiden Statoren addiert.The brake body is, for example, a disc with a friction surface or friction linings arranged thereon, or is designed as a brake shoe or brake pad. The rotor of the disk motor preferably has a sleeve mounted on the drive shaft and a rotor disk with rotor windings extending radially from the sleeve, the sleeve reaching through the stator in particular axially and having a section which protrudes axially beyond the stator. The sleeve is in particular pressed or shrunk onto the drive shaft, so that there is a non-rotatable connection between the sleeve and the drive shaft. The stator is at least indirectly non-rotatably fixed to the housing, with the rotor being rotatable relative to the housing and the stator. The stator has a magnetic core and windings arranged on it and forms a magnetic field when the windings are energized, in which a force acts in the circumferential direction on the windings of the rotor when they are energized, so that the stator drives the rotor to rotate. The pancake motor preferably has two stators, of which one stator is arranged axially in front and one stator is arranged axially behind the rotor. The rotor is then driven in a magnetic field that is added from the magnetic fields of the two stators.

Bevorzugt ist an der Antriebseinheit ein vorderer Anschlag zum Anschlagen des Bremskörpers in einer geöffneten Stellung der Bremse vorgesehen. Der Bremskörper wird dann von der Magnetkraft des Stators an den Anschlag herangezogen und durch den Anschlag in seinem maximalen Weg beim Öffnen der Bremse bestimmt. In der geschlossenen Stellung der Bremse kann der Bremskörper an der Bremsscheibe anschlagen, insofern diese in axialer Richtung fest an der Antriebswelle gehalten ist und die Antriebswelle ebenfalls in axialer Richtung unbeweglich ist. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Bremsscheibe und/oder die Antriebswelle in axialer Richtung zumindest über einen Bewegungsbereich beweglich sind und ein hinterer Anschlag zum Anschlagen der Bremsscheibe in einer geschlossenen Stellung der Bremse vorgesehen ist. Der hintere Anschlag kann dabei mit dem Bremskörper zusammen eine Bremswirkung auf die Bremsscheibe ausüben. Beispielsweise ist dazu an dem hinteren Anschlag eine Reibfläche oder ein Reibbelag vorgesehen. Der hintere Anschlag bestimmt den maximalen Weg des Bremskörpers beim Schließen der Bremse.A front stop for stopping the brake body in an open position of the brake is preferably provided on the drive unit. The brake body is then pulled against the stop by the magnetic force of the stator and its maximum path is determined by the stop when the brake is released. When the brake is in the closed position, the brake body can strike the brake disk if it is held firmly on the drive shaft in the axial direction and the drive shaft is likewise immovable in the axial direction. However, it can also be provided that the brake disc and/or the drive shaft are movable in the axial direction at least over a range of movement and a rear stop is provided for striking the brake disc when the brake is in a closed position. The rear stop can exert a braking effect on the brake disk together with the brake body. For example, a friction surface or a friction lining is provided on the rear stop. The rear stop determines the maximum travel of the brake body when the brake is applied.

In einer Ausführungsform ist der Bremskörper in axialer Richtung unmittelbar benachbart zu dem Stator angeordnet. Der Bremskörper ist so in dem Magnetfeld des Stators, dass mit zunehmendem Abstand von dem Stator an Feldstärke abnimmt, sicher mit einer ausreichenden Magnetkraft beaufschlagt, um die Federkraft des Federelements zu überwinden und die Bremse schnell und sicher zu öffnen. Das Federelement kann dementsprechend eine große Federkraft zum sicheren Schließen der Bremse auf den Bremskörper aufbringen und entsprechend dimensioniert sein. Dabei ist der Bremskörper im geschlossenen Zustand der Bremse weiter von dem Stator entfernt als in dem geöffneten Zustand der Bremse, verbleibt aber auch im geöffneten Zustand mit einem Spalt zu dem Stator, um einen Anschlagen am Stator selbst beim Öffnen der Bremse zu vermeiden. Der Spalt kann durch einen an dem Stator ausgebildeten Anschlag definiert sein.In one embodiment, the brake body is arranged directly adjacent to the stator in the axial direction. In the magnetic field of the stator, the brake body is safely acted upon with sufficient magnetic force in the magnetic field of the stator, so that the field strength decreases with increasing distance from the stator, in order to overcome the spring force of the spring element and open the brake quickly and safely. Accordingly, the spring element can apply a large spring force to the brake body in order to securely close the brake and can be dimensioned accordingly. The brake body is further away from the stator when the brake is closed than when the brake is open, but remains in the open state with a gap to the stator in order to avoid striking the stator itself when the brake is opened. The gap can be defined by a stop formed on the stator.

In einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist das Federelement an dem Stator gelagert. Auf diese Weise muss kein weiteres Bauteil zum Lagern der Feder vorgesehen sein und die Bremse bzw. die Antriebseinheit ist besonders einfach ausgebildet. Dabei ist in einer Ausgestaltung der vordere Anschlag zum Anschlagen des Bremskörpers in einer geöffneten Stellung der Bremse an dem Stator angeordnet. Beispielsweise ist der vordere Anschlag als sich in der axialen Richtung erstreckender Vorsprung an dem Stator vorgesehen. Weiterhin ist in einer Ausgestaltung der hintere Anschlag zum Anschlagen der Bremsscheibe in einer geschlossenen Stellung der Bremse an dem Stator vorgesehen. Der hintere Anschlag ist beispielsweise an einem sich in axialer Richtung an dem Stator erstreckenden Arm angeordnet, wobei der Arm die Bremsscheibe hintergreift. Der vordere und/oder der hintere Anschlag können alternativ an dem Gehäuse ausgebildet sein.In one configuration of this embodiment, the spring element is mounted on the stator. In this way, no further component has to be provided for storing the spring and the brake or the drive unit is of particularly simple design. In one embodiment, the front stop for hitting the brake body is arranged on the stator when the brake is in an open position. For example, the front stopper is provided as a protrusion extending in the axial direction on the stator. Furthermore, in one embodiment, the rear stop is provided for striking the brake disc in a closed position of the brake on the stator. The rear stop is arranged, for example, on an arm that extends in the axial direction on the stator, with the arm engaging behind the brake disc. The front and/or the rear stop can alternatively be formed on the housing.

In einer weiteren Ausführungsform ist in axialer Richtung zwischen zumindest einem Teil des Bremskörpers und dem Stator eine Zwischenwand des Gehäuses angeordnet. In einer Ausgestaltung erstreckt sich die Zwischenwand nur über einen ersten Teil der radialen Erstreckung des Bremskörpers, wobei der Bremskörper sich in einem zweiten Teil seiner radialen Erstreckung in axialer Richtung an der Zwischenwand vorbei erstreckt und dort unmittelbar benachbart zu dem Stator ausgebildet ist. bevorzugt ist der erste Teil ein radial außenliegender Teil und der zweite Teil ein radial innenliegender Teil. Dabei kann in dem ersten Teil beispielsweise das Federelement und/oder der vordere Anschlag an der Zwischenwand gehalten bzw. angeordnet sein. Der vordere Anschlag ist bevorzugt unmittelbar durch die Zwischenwand selbst gebildet.In a further embodiment, an intermediate wall of the housing is arranged in the axial direction between at least a part of the brake body and the stator. In one embodiment, the intermediate wall extends only over a first part of the radial extent of the brake body, with the brake body extending in a second part of its radial extent in the axial direction past the intermediate wall and being formed there directly adjacent to the stator. preferably the first part is a radially outer part and the second part is a radially inner part. In the first part, for example, this can be Be held or arranged spring element and / or the front stop on the intermediate wall. The front stop is preferably formed directly by the intermediate wall itself.

Die Zwischenwand erstreckt sich in einer alternativen Ausgestaltung über die gesamte radiale Erstreckung des Bremskörpers. Der Bremskörper ist dann nur mittelbar benachbart zu dem Stator ausgebildet, wobei sich zwischen Bremskörper und Stator die Zwischenwand erstreckt. Das Magnetfeld des Stators erstreckt sich dabei über die Zwischenwand hinaus bzw. durch die Zwischenwand hindurch, so dass eine Magnetkraft in axialer Richtung von der Bremsscheibe weg zum Öffnen der Bremse bei bestromtem Stator auf den Bremskörper aufgebracht wird. Dazu ist die Zwischenwand bevorzugt aus einem Material ausgebildet, das den magnetischen Fluss nicht unterbricht oder abschirmt.In an alternative embodiment, the intermediate wall extends over the entire radial extension of the brake body. The brake body is then formed only indirectly adjacent to the stator, with the intermediate wall extending between the brake body and the stator. The magnetic field of the stator extends beyond the intermediate wall or through the intermediate wall, so that a magnetic force is applied to the brake body in the axial direction away from the brake disc to open the brake when the stator is energized. For this purpose, the intermediate wall is preferably made of a material that does not interrupt or shield the magnetic flux.

In einer Ausgestaltung ist das Federelement an der Zwischenwand gelagert. Der Bremskörper ist dann durch das Federelement unmittelbar gegen das Gehäuse kraftbeaufschlagt. Das Federelement ist an der Zwischenwand besonders sicher gehalten. In einer weiteren Ausgestaltung ist an der Zwischenwand der vordere Anschlag zum Anschlagen des Bremskörpers in einer geöffneten Stellung der Bremse und/oder der hintere Anschlag zum Anschlagen der Bremsscheibe in einer geschlossenen Stellung der Bremse angeordnet. Der hintere Anschlag ist beispielsweise an einem sich in axialer Richtung an der Zwischenwand erstreckenden Arm angeordnet, wobei der Arm die Bremsscheibe hintergreift. Durch das Anordnen des Federelement und der Anschläge an der Zwischenwand kann der Stator sehr einfach ausgebildet sein.In one embodiment, the spring element is mounted on the intermediate wall. The brake body is then subjected to a force directly against the housing by the spring element. The spring element is held particularly securely on the intermediate wall. In a further embodiment, the front stop for stopping the brake body in an open position of the brake and/or the rear stop for stopping the brake disc in a closed position of the brake is arranged on the intermediate wall. The rear stop is arranged, for example, on an arm that extends in the axial direction on the intermediate wall, with the arm engaging behind the brake disc. By arranging the spring element and the stops on the intermediate wall, the stator can be of very simple design.

Eine weitere Ausführungsform betrifft eine vorbeschriebene Antriebseinheit, wobei der Rotor eine auf der Antriebswelle gelagerte Hülse und eine sich von der Hülse radial erstreckende Rotorscheibe mit Rotorwicklungen aufweist und wobei die Hülse den Stator axial durchgreift und einen über den Stator axial überstehenden Abschnitt aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der Bremskörper oder die Zwischenwand in radialer Richtung eine Überschneidung mit dem überstehenden Abschnitt der Hülse ausbildet. Auf diese Weise ist zwischen dem Bremskörper bzw. der Zwischenwand und dem Scheibenläufermotor, genauer dem Rotor, ein Schutz gegen Eindringen von Staub in den Bereich der Bremse geschaffen. Der Bremskörper bzw. die Zwischenwand ist dabei mit möglichst geringem Abstand zu der Antriebswelle, auf der die Hülse gelagert ist, ausgebildet. Zwischen Hülse, Bremskörper bzw. Zwischenwand und Antriebswelle ist dann ein Strömungsweg für Luft geschaffen, der einen geringen Querschnitt sowie Umlenkungen aufweist, um den Eintrag von Staub in der Bremse zu minimieren. In einer Ausführungsform ist zwischen Bremskörper oder Zwischenwand und Antriebswelle eine dynamische Dichtung vorgesehen.A further embodiment relates to a drive unit as described above, the rotor having a sleeve mounted on the drive shaft and a rotor disk with rotor windings extending radially from the sleeve, and the sleeve reaching through the stator axially and having a section protruding axially beyond the stator. It is provided that the brake body or the intermediate wall forms an overlap with the protruding section of the sleeve in the radial direction. In this way, protection against the ingress of dust into the area of the brake is provided between the brake body or the intermediate wall and the disc rotor motor, more precisely the rotor. The brake body or the intermediate wall is designed with the smallest possible distance from the drive shaft on which the sleeve is mounted. A flow path for air is then created between the sleeve, brake body or intermediate wall and drive shaft, which has a small cross section and deflections in order to minimize the entry of dust into the brake. In one embodiment, a dynamic seal is provided between the brake body or intermediate wall and the drive shaft.

Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Antriebseinheit mit einem Sensor zum Detektieren der Winkelposition und/oder der Drehzahl der Antriebswelle. Insbesondere ist der Sensor ein Drehgeber. Dabei ist vorgesehen, dass des Sensor auf einer dem Scheibenläufermotor abgewandten Seite der Bremse angeordnet ist. Der Sensor weist so einen möglichst großen Abstand zu dem Scheibenläufermotor und dessen Stator auf und ist dem sich in axialer Richtung erstreckenden Magnetfeld des Stators, das auch auf den Bremskörper wirkt, nicht oder in möglichst geringem Maße ausgesetzt, so dass das Magnetfeld den Sensor nicht stört oder die von ihm erfassten Werte verfälscht. Das Magnetfeld kann dann ausreichend stark ausgebildet werden, um den Bremskörper zu bewegen, ohne einen negativen Einfluss auf den Sensor bzw. die von dem Sensor erfassten Werte zu nehmen.A further embodiment relates to a drive unit with a sensor for detecting the angular position and/or the speed of the drive shaft. In particular, the sensor is a rotary encoder. It is provided that the sensor is arranged on a side of the brake facing away from the disk motor. The sensor is thus at the greatest possible distance from the disc motor and its stator and is not exposed to the magnetic field of the stator, which extends in the axial direction and also affects the brake body, or is exposed to as little an extent as possible, so that the magnetic field does not disturb the sensor or falsifies the values recorded by it. The magnetic field can then be sufficiently strong to move the brake body without having a negative impact on the sensor or the values detected by the sensor.

Die Erfindung betrifft auch einen Roboter mit einer vorbeschriebenen Antriebseinheit. Der Roboter weist die vorbeschriebenen Vorteile entsprechend auf. Insbesondere ist der Roboter leicht, kostengünstig und besonders präzise steuerbar. Bevorzugt ist der Roboter zur Anwendung in der Industrie, in der Labortechnik oder in der Medizintechnik vorgesehen.The invention also relates to a robot with a drive unit as described above. The robot accordingly has the advantages described above. In particular, the robot is light, inexpensive and can be controlled particularly precisely. The robot is preferably intended for use in industry, in laboratory technology or in medical technology.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

1 einen Querschnitt durch eine Antriebseinheit nach dem Stand der Technik,
2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer ersten Ausführungsform mit geöffneter Bremse,
3a einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer zweiten Ausführungsform mit geöffneter Bremse,
3b einen 3a entsprechenden Ausschnitt aus dem Querschnitt durch die Antriebseinheit in der zweiten Ausführungsform mit geschlossener Bremse,
4 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer dritten Ausführungsform mit geschlossener Bremse.

Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures. while showing

1 a cross section through a drive unit according to the prior art,
2 a cross section through a drive unit according to the invention in a first embodiment with the brake open,
3a a section of a cross section through a drive unit according to the invention in a second embodiment with the brake open,
3b a 3a corresponding detail from the cross section through the drive unit in the second embodiment with the brake closed,
4 a detail of a cross section through a drive unit according to the invention in a third embodiment with the brake closed.

1 zeigt eine Antriebseinheit 100 in einer Schnittansicht mit einem diese nach außen begrenzenden Gehäuse 2. Dabei ist lediglich eine obere Seite der Schnittansicht dargestellt und auf die Darstellung der dazu symmetrisch ausgebildeten unteren Seite verzichtet. Alle Bauteile sind rotationssymmetrisch um eine Achse AX ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 2 ist mittels zwei Kugellagern 3 eine Antriebswelle 4 gelagert, die von einem Elektromotor 5 antreibbar ist. Der Elektromotor 5 ist durch einen in radialer Richtung R innenliegenden Rotor 5.1, der auf der Antriebswelle 4 aufgepresst ist, und einen in radialer Richtung R außenliegenden Stator 5.2 gebildet, wobei der Stator 5.2 in einem Motorgehäuse 5.3 eingepresst ist, dass seinerseits in dem Gehäuse 2 eingepresst ist. Der Rotor 5.1 ist demnach drehfest mit der Antriebswelle 4 und der Stator 5.2 drehfest mit dem Gehäuse 2 verbunden. 1 shows a drive unit 100 in a sectional view with a housing 2 delimiting it on the outside. Only an upper side of the sectional view is shown and the Dar position of the symmetrically designed lower side. All components are rotationally symmetrical about an axis AX. A drive shaft 4 , which can be driven by an electric motor 5 , is mounted inside the housing 2 by means of two ball bearings 3 . The electric motor 5 is formed by a rotor 5.1 on the inside in the radial direction R, which is pressed onto the drive shaft 4, and a stator 5.2 on the outside in the radial direction R, with the stator 5.2 being pressed into a motor housing 5.3, which in turn is in the housing 2 is pressed in. The rotor 5.1 is therefore non-rotatably connected to the drive shaft 4 and the stator 5.2 is non-rotatably connected to the housing 2.

Weiterhin ist auf der Antriebswelle 4 ein als Spannungswellengetriebe ausgebildetes Getriebe 6 angeordnet, dass eine Drehbewegung der Antriebswelle 4 in eine langsamere Drehbewegung einer nicht dargestellten Ausgangswelle wandelt. Das Getriebe 6 weist einen Wellenerzeuger 6.1, einen gegenüber dem Wellenerzeuger 6.1 mittels eines Kugellagers 6.2 gelagerten flexiblen Ring 6.3 und einen Zahnring 6.4 auf. Der Wellenerzeuger 6.1 ist unmittelbar an der Antriebswelle 4 ausgebildet, während der Zahnring 6.4 den Abtrieb des Getriebe 6 bildet und mit einer nicht dargestellten Ausgangswelle verbunden bzw. verbindbar ist. Der Zahnring 6.4 ist gegenüber einem gehäusefesten Bauteil 2.1 mittels einem nur schematisch dargestellten Wälzlager 7 beweglich gelagert. Der flexible Ring 6.3 weist einen Kragen 6.5 auf, mittels dem er an dem Gehäuse 2 festgelegt ist.Furthermore, a transmission 6 designed as a tension shaft transmission is arranged on the drive shaft 4 and converts a rotational movement of the drive shaft 4 into a slower rotational movement of an output shaft (not shown). The transmission 6 has a wave generator 6.1, a flexible ring 6.3 mounted in relation to the wave generator 6.1 by means of a ball bearing 6.2, and a toothed ring 6.4. The wave generator 6.1 is formed directly on the drive shaft 4, while the toothed ring 6.4 forms the output of the transmission 6 and is connected or can be connected to an output shaft (not shown). The toothed ring 6.4 is movably mounted relative to a component 2.1 fixed to the housing by means of a roller bearing 7, shown only schematically. The flexible ring 6.3 has a collar 6.5 by means of which it is fixed to the housing 2.

Auf der dem Getriebe 6 gegenüberliegenden Seite des Elektromotors 5 ist in einer axialen Richtung A benachbart zu dem Elektromotor 5 eine Lagerwand 8 angeordnet, die eines der Kugellager 3 hält. In der axialen Richtung A zu der Lagerwand 8 benachbart ist ein Sensor 9 angeordnet, der von einem Staubschutz 9.1 umgeben ist. Der Sensor 9 ist beispielsweise als Drehgeber ausgebildet, wobei an dem Staubschutz 9.1 ein Teil des Sensors 9 ausgebildet sein kann. Darauf in axialer Richtung A folgend und an der Lagerwand 8 gehalten ist eine Bremse 10 angeordnet. Die Bremse 10 weist einen Bremskörper 10.1 auf, der mit einer an der Antriebswelle 4 gehaltenen Bremsscheibe 10.2 zum Festlegen der Antriebswelle 4 gegenüber dem Gehäuse 2 zusammenwirken kann. Der Bremskörper 10.1 ist durch ein Federelement 10.3 in Richtung der Bremsscheibe 10.2 kraftbeaufschlagt und wird in einer geschlossenen Stellung der Bremse 10 durch das Federelement 10.3 an die Bremsscheibe 10.2 herangedrückt, so dass zwischen Bremskörper 10.1 und Bremsscheibe 10.2 ein Kraftschluss und damit eine drehfeste Verbindung besteht. Der Bremskörper 10.1 ist weiterhin durch einen Elektromagneten 10.4 bei dessen Bestromung von der Bremsscheibe 10.2 weg kraftbeaufschlagt. In eine geöffneten Stellung der Bremse 10 wird der Elektromagnet 10.4 bestromt, so dass die durch ihn auf den Bremskörper 10.1 wirkende Magnetkraft die Federkraft des Federelements 10.3 übersteigt und der Bremskörper 10.1 von der Bremsscheibe 10.2 beabstandet wird bzw. ist. Der Bremskörper 10.1 schlägt in der geöffneten Stellung an einen vorderen Anschlag 10.5 an. In einer geschlossenen Stellung der Bremse 10 drückt der Bremskörper 10.1 die Bremsscheibe 10.2 gegen einen hinteren Anschlag 10.6, so dass Bremskörper 10.1 und Bremsscheibe 10.2 dort gemeinsam anliegen. Zur Bestromung des Elektromagneten 10.4 ist eine Zuleitung 10.7 aus der Antriebseinheit 100 herausgeführt. In axialer Richtung A abseits der Bremse 10 sind an der Antriebseinheit 100 weiterhin Steuereinrichtungen 11.1, 11.2 vorgesehen.A bearing wall 8 , which holds one of the ball bearings 3 , is arranged in an axial direction A adjacent to the electric motor 5 on the side of the electric motor 5 opposite the transmission 6 . A sensor 9 is arranged adjacent to the bearing wall 8 in the axial direction A and is surrounded by a dust protection 9.1. The sensor 9 is embodied, for example, as a rotary encoder, and part of the sensor 9 can be embodied on the dust protection 9.1. A brake 10 is arranged following this in the axial direction A and held on the bearing wall 8 . The brake 10 has a brake body 10.1, which can interact with a brake disk 10.2 held on the drive shaft 4 in order to fix the drive shaft 4 relative to the housing 2. The brake body 10.1 is subjected to a force by a spring element 10.3 in the direction of the brake disk 10.2 and is pressed against the brake disk 10.2 by the spring element 10.3 when the brake 10 is in a closed position, so that there is a frictional connection between the brake body 10.1 and the brake disk 10.2 and thus a non-rotatable connection. The brake body 10.1 is further acted upon by a force away from the brake disk 10.2 by an electromagnet 10.4 when it is energized. In an open position of the brake 10, the electromagnet 10.4 is energized so that the magnetic force acting through it on the brake body 10.1 exceeds the spring force of the spring element 10.3 and the brake body 10.1 is or is spaced apart from the brake disc 10.2. The brake body 10.1 strikes a front stop 10.5 in the open position. In a closed position of the brake 10, the brake body 10.1 presses the brake disc 10.2 against a rear stop 10.6, so that the brake body 10.1 and the brake disc 10.2 rest there together. A supply line 10.7 is routed out of the drive unit 100 to energize the electromagnet 10.4. In the axial direction A away from the brake 10, control devices 11.1, 11.2 are also provided on the drive unit 100.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 200, die der Antriebseinheit 100 in weiten Teilen gleicht. Im Folgenden werden die Unterschiede der Antriebseinheit 200 zur Antriebseinheit 100 beschrieben. Die Antriebseinheit 100 weist einen Scheibenläufermotor 15 auf, der einen mit der Antriebswelle 4 drehfestverbundenen Rotor 16 aufweist. Der Rotor 16 ist aus einer auf der Antriebswelle 4 aufgepressten Hülse 16.1 und einer sich von der Hülse 16.1 radial nach außen erstreckenden Rotorscheibe 16.2 mit daran angeordneten, jedoch nicht dargestellten, Wicklungen gebildet. Der Scheibenläufermotor 15 weist weiterhin einen ersten Stator 17 und einen zweiten Stator 18 auf, die jeweils einen Magnetkern 17.1, 18.1 und darauf angeordnete, jedoch nicht dargestellte, Wicklungen aufweisen. Die Statoren 17, 18 sind in axialer Richtung A vor und hinter der Rotorscheibe 16.2 angeordnet und mittels Halteringen 17.2, 18.2 in einem Motorgehäuse 15.1 gehalten, das seinerseits in dem Gehäuse 2 eingepresst ist. 2 shows a drive unit 200 according to the invention, which is similar to the drive unit 100 in many parts. The differences between drive unit 200 and drive unit 100 are described below. The drive unit 100 has a pancake motor 15 which has a rotor 16 which is non-rotatably connected to the drive shaft 4 . The rotor 16 is formed from a sleeve 16.1 pressed onto the drive shaft 4 and a rotor disk 16.2 which extends radially outwards from the sleeve 16.1 and has windings which are arranged on it but are not shown. The pancake motor 15 also has a first stator 17 and a second stator 18, each of which has a magnetic core 17.1, 18.1 and windings arranged thereon, but not shown. The stators 17, 18 are arranged in front of and behind the rotor disk 16.2 in the axial direction A and are held in a motor housing 15.1 by means of retaining rings 17.2, 18.2, which in turn is pressed into the housing 2.

In axialer Richtung A unmittelbar benachbart zu dem ersten Stator 17 ist eine Bremse 20 angeordnet. Die Bremse 20 weist einen Bremskörper 20.1 auf, der in einem au-ßenliegenden ersten Teil seiner radialen Erstreckung durch eine Zwischenwand 2.2 des Gehäuses von dem Stator 17 beabstandet ist. In einem innenliegenden zweiten Teil seiner radialen Erstreckung ist der Bremskörper 20.1 unmittelbar benachbart zu dem Stator 17 ausgebildet. Die Bremse 20 weist weiterhin eine drehfest mit der Antriebswelle 4 verbundene Bremsscheibe 20.2 sowie ein an der Zwischenwand 2.2 gehaltenes Federelement 20.3 auf. Das Federelement 20.3 übt eine Federkraft auf den Bremskörper 20.1 hin zu der Bremsscheibe 20.2 aus und drückt den Bremskörper 20.1 in einer geschlossenen Stellung der Bremse 20 an die Bremsscheibe 20.2 heran. Der Bremskörper 20.1 und die Bremsscheibe 20.2 werden dabei gemeinsam gegen einen hinteren Anschlag 20.5 gedrückt, der an einem Arm der Zwischenwand 2.2 ausgebildet ist und die Bremsscheibe 20.2 hintergreift. In einer geöffneten Stellung der Bremse 20 ist der Stator 17 bzw. dessen Wicklungen bestromt und erzeugt so ein Magnetfeld, das auf dem Bremskörper 20.1, insbesondere auf den zweiten Teil der radialen Erstreckung des Bremskörpers 20.1 wirkt und eine Magnetkraft erzeugt, die den Bremskörper 20.1 gegen die Federkraft des Federelements 20.3 von der Bremsscheibe 20.2 wegzieht. In der geöffneten Stellung der Bremse 20 liegt der Bremskörper 20.1 an einem an der Zwischenwand 2.2 ausgebildeten vorderen Anschlag 20.5 an.A brake 20 is arranged immediately adjacent to the first stator 17 in the axial direction A. The brake 20 has a brake body 20.1, which is spaced apart from the stator 17 in an outer first part of its radial extent by an intermediate wall 2.2 of the housing. In an inner second part of its radial extension, the brake body 20.1 is formed directly adjacent to the stator 17. The brake 20 also has a brake disk 20.2 connected in a torque-proof manner to the drive shaft 4 and a spring element 20.3 held on the intermediate wall 2.2. The spring element 20.3 exerts a spring force on the brake body 20.1 towards the brake disk 20.2 and presses the brake body 20.1 towards the brake disk 20.2 when the brake 20 is in a closed position. The brake body 20.1 and the brake disc 20.2 are pressed together against a rear stop 20.5, which is formed on an arm of the intermediate wall 2.2 and the brake disc 20.2 behind grabs. When the brake 20 is in an open position, the stator 17 or its windings are energized and thus generate a magnetic field which acts on the brake body 20.1, in particular on the second part of the radial extent of the brake body 20.1, and generates a magnetic force which counteracts the brake body 20.1 pulls the spring force of the spring element 20.3 away from the brake disc 20.2. In the open position of the brake 20, the brake body 20.1 rests against a front stop 20.5 formed on the intermediate wall 2.2.

In axialer Richtung A benachbart zu der Bremse 20 ist eine Lagerwand 8 angeordnet. Darauf in der axialen Richtung A folgend und somit abseits des Scheibenläufermotors 15 ist ein Sensor 9 zum Detektieren der Winkelposition und/oder der Drehzahl der Antriebswelle 4 mit einem Staubschutz 9.1 vorgesehen. Endseitig in der Antriebseinheit 200 sind die Steuereinrichtungen 11.1, 11.2 vorgesehen. Im Gegensatz zu der Antriebseinheit 100 weist die Antriebseinheit 200 keinen separaten Elektromagneten 10.4 und keine Zuleitung 10.7 in der Bremse 20 auf.A bearing wall 8 is arranged adjacent to the brake 20 in the axial direction A. A sensor 9 for detecting the angular position and/or the rotational speed of the drive shaft 4 with a dust protection 9.1 is provided following this in the axial direction A and thus away from the pancake motor 15. The control devices 11.1, 11.2 are provided at the ends in the drive unit 200. In contrast to the drive unit 100, the drive unit 200 has no separate electromagnet 10.4 and no feed line 10.7 in the brake 20.

Die 3a und 3 zeigen eine alternative Ausführungsform der Bremse 20, einmal in geöffneter Stellung (3a) und einmal in geschlossener Stellung (3b). Dabei erstreckt sich die Zwischenwand 2.2 über die gesamte radiale Erstreckung des Bremskörpers 20.1 bis heran an die Antriebswelle 4. Der Bremskörper 20.1 ist als Scheibe auf der dem Stator 17 abgewandten Seite der Zwischenwand 2.2 angeordnet und durch die Zwischenwand 2.2 von dem Stator 17 beabstandet. Die Magnetkraft wirkt dann durch die Zwischenwand 2.2 hindurch. Dabei hält die Zwischenwand 2.2 das Federelement 20.3 und bildet den vorderen Anschlag 20.4, an dem der Bremskörper 20.1 in der geöffneten Stellung der Bremse 20 anliegt. Weiterhin ist an der Zwischenwand 2.2 ein sich in axialer Richtung A erstreckender Arm mit daran ausgebildetem hinterem Anschlag 20.5 angeordnet, der die Bremsscheibe 20.2 hintergreift. In der geschlossenen Stellung der Bremse 20 drückt das Federelement 20.3 den Bremskörper 20.1 gegen die Bremsscheibe 20.2 und diese gemeinsam gegen den hinteren Anschlag 20.5, so dass die Bremsscheibe 20.2 zwischen Bremskörper 20.1 und hinterem Anschlag 20.5 eingeschlossen ist. Der hintere Anschlag 20.5 kann dabei gemeinsam mit dem Bremskörper 20.1 eine Bremskraft auf die Bremsscheibe 20.2 ausüben, etwa indem er Reibflächen oder Reibbeläge aufweist.the 3a and 3 show an alternative embodiment of the brake 20, once in the open position ( 3a) and once in the closed position ( 3b) . The intermediate wall 2.2 extends over the entire radial extent of the brake body 20.1 up to the drive shaft 4. The brake body 20.1 is arranged as a disk on the side of the intermediate wall 2.2 facing away from the stator 17 and is spaced from the stator 17 by the intermediate wall 2.2. The magnetic force then acts through the intermediate wall 2.2. The intermediate wall 2.2 holds the spring element 20.3 and forms the front stop 20.4 against which the brake body 20.1 rests when the brake 20 is in the open position. Furthermore, an arm extending in the axial direction A with a rear stop 20.5 formed thereon, which engages behind the brake disk 20.2, is arranged on the intermediate wall 2.2. In the closed position of the brake 20, the spring element 20.3 presses the brake body 20.1 against the brake disc 20.2 and these together against the rear stop 20.5, so that the brake disc 20.2 is enclosed between the brake body 20.1 and the rear stop 20.5. The rear stop 20.5 can exert a braking force on the brake disc 20.2 together with the brake body 20.1, for example by having friction surfaces or friction linings.

Die Zwischenwand 2.2 überschneidet in der radialen Richtung R die Hülse 16.1, die den Stator 17 in axialer Richtung A durchgreift und einen über dem Stator 17 überstehenden Abschnitt aufweist, so dass ein zwischen Zwischenwand 2.2, Hülse 16.1 und Antriebswelle 4 ausgebildeter Luftweg mehrfach abgelenkt und mit geringem Querschnitt ausgebildet ist. Auf diese Weise ist ein Innenbereich der Bremse 20 gegen das Eindringen von Staub geschützt. Auf die gleiche Weise überschneidet bei der Ausführungsform gemäß 2 der Bremskörper 20.1 in der radialen Richtung R die Hülse 16.1.The intermediate wall 2.2 intersects the sleeve 16.1 in the radial direction R, which extends through the stator 17 in the axial direction A and has a section that projects beyond the stator 17, so that an air path formed between the intermediate wall 2.2, sleeve 16.1 and drive shaft 4 is deflected several times and small cross-section is formed. In this way, an interior area of the brake 20 is protected against the ingress of dust. In the same way, in the embodiment according to FIG 2 the brake body 20.1 in the radial direction R the sleeve 16.1.

Die 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Bremse 20 ohne Zwischenwand 2.2 in einer geschlossenen Stellung. Dabei ist das Federelement 20.3 direkt an dem Magnetkern 17.1 des Stators 17 gehalten. Ebenso sind an dem Magnetkern 17.1 ein vorderer Anschlag 20.4 und ein Arm mit dem hinteren Anschlag 20.5 gehalten. In der Ausführungsform der 4 ist die Bremse 20 mit besonders wenigen Bauteilen und somit besonders einfach ausgebildet.the 4 shows a further alternative embodiment of the brake 20 without an intermediate wall 2.2 in a closed position. The spring element 20.3 is held directly on the magnet core 17.1 of the stator 17. Likewise, a front stop 20.4 and an arm with the rear stop 20.5 are held on the magnetic core 17.1. In the embodiment of 4 the brake 20 is designed with particularly few components and is therefore particularly simple.

Bezugszeichenlistereference list

22: GehäuseHousing
2.12.1: gehäusefestes Bauteilhousing-fixed component
2.22.2: Zwischenwandpartition
33: Kugellagerball-bearing
44: Antriebswelledrive shaft
55: Elektromotorelectric motor
5.15.1: Rotorrotor
5.25.2: Statorstator
5.35.3: Motorgehäusemotor housing
66: Getriebetransmission
6.16.1: Wellenerzeugerwave generator
6.26.2: Kugellagerball-bearing
6.36.3: flexibler Ringflexible ring
6.46.4: Zahnringgear ring
6.56.5: Kragencollar
77: Wälzlagerroller bearing
88th: Lagerwandstorage wall
99: Sensorsensor
9.19.1: Staubschutzdust cover
1010: Bremsebrake
10.110.1: Bremskörperbrake body
10.210.2: Bremsscheibebrake disc
10.310.3: Federelementspring element
10.410.4: Elektromagnetelectromagnet
10.510.5: vorderer Anschlagfront stop
10.610.6: hinterer Anschlagback stop
10.710.7: Zuleitungsupply line
11.111.1: Steuereinrichtungcontrol device
11.211.2: Steuereinrichtungcontrol device
1515: Scheibenläufermotordisk motor
15.115.1: Motorgehäusemotor housing
1616: Rotorrotor
16.116.1: Hülse des Rotorssleeve of the rotor
16.216.2: Rotorscheiberotor disc
1717: erster Statorfirst stator
17.117.1: Magnetkernmagnetic core
17.217.2: Halteringretaining ring
1818: zweiter Statorsecond stator
18.118.1: Magnetkernmagnetic core
18.218.2: Halteringretaining ring
2020: Bremsebrake
20.120.1: Bremskörperbrake body
20.220.2: Bremsscheibebrake disc
20.320.3: Federelementspring element
20.420.4: vorderer Anschlagfront stop
20.520.5: hinterer Anschlagback stop
100100: Antriebseinheitdrive unit
200200: Antriebseinheitdrive unit
AA: axiale Richtungaxial direction
AXAX: Achseaxis
RR: radiale Richtungradial direction

Claims

Antriebseinheit (200) für einen Roboter mit einem Gehäuse (2), einer in dem Gehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (4), einem Scheibenläufermotor (15) zum Antreiben der Antriebswelle (4), einem Getriebe (6) zum Übersetzen der Antriebswelle (4) auf eine Ausgangswelle und einer Bremse (20) zum wahlweisen Festlegen der Antriebswelle (4) gegenüber dem Gehäuse (2), wobei der Scheibenläufermotor (15) einen Rotor (16) und zumindest einen als Elektromagneten ausgebildeten Stator (17, 18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (20) eine mit der Antriebswelle (4) drehfest verbundene Bremsscheibe (20.2) und einen mit dem Gehäuse (2) drehfest verbundenen Bremskörper (20.1) aufweist und der Bremskörper (20.1) mittels einem Federelement (20.3) in axialer Richtung (A) zu der Bremsscheibe (20.2) hin kraftbeaufschlagt ist, wobei der Bremskörper (20.1) innerhalb eines Magnetfeldes des Stators (17) angeordnet ist und der Bremskörper (20.1) in einem bestromten Zustand des Stators (17) durch das Magnetfeld in axialer Richtung (A) von der Bremsscheibe (20.2) weg kraftbeaufschlagt ist.Drive unit (200) for a robot with a housing (2), a drive shaft (4) mounted in the housing (2), a pancake motor (15) for driving the drive shaft (4), a gear (6) for translating the drive shaft ( 4) on an output shaft and a brake (20) for selectively fixing the drive shaft (4) relative to the housing (2), the pancake motor (15) having a rotor (16) and at least one stator (17, 18) designed as an electromagnet , characterized in that the brake (20) has a brake disc (20.2) non-rotatably connected to the drive shaft (4) and a brake body (20.1) non-rotatably connected to the housing (2) and the brake body (20.1) by means of a spring element (20.3) is subjected to a force in the axial direction (A) towards the brake disk (20.2), the brake body (20.1) being arranged within a magnetic field of the stator (17) and the brake body (20.1) being in an energized state of the stator (17) by the Magnetic field in the axial direction (A) away from the brake disc (20.2) is subjected to a force.

Antriebseinheit (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskörper (20.1) in axialer Richtung (A) unmittelbar benachbart zu dem Stator (17) angeordnet ist.Drive unit (200) after claim 1 , characterized in that the brake body (20.1) in the axial direction (A) is arranged immediately adjacent to the stator (17).

Antriebseinheit (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20.3) an dem Stator (17) gelagert ist.Drive unit (200) after claim 2 , characterized in that the spring element (20.3) is mounted on the stator (17).

Antriebseinheit (200) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stator (17) ein vorderer Anschlag (20.4) zum Anschlagen des Bremskörpers (20.1) in einer geöffneten Stellung der Bremse (20) und/oder ein hinterer Anschlag (20.5) zum Anschlagen der Bremsscheibe (20.2) in einer geschlossenen Stellung der Bremse (20) angeordnet ist.Drive unit (200) after claim 2 or 3 , characterized in that on the stator (17) there is a front stop (20.4) for stopping the brake body (20.1) in an open position of the brake (20) and/or a rear stop (20.5) for stopping the brake disc (20.2) in a closed position of the brake (20) is arranged.

Antriebseinheit (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung (A) zwischen zumindest einem Teil des Bremskörpers (20.1) und dem Stator (17) eine Zwischenwand (2.2) des Gehäuses (2) angeordnet ist.Drive unit (200) after claim 1 or 2 , characterized in that an intermediate wall (2.2) of the housing (2) is arranged in the axial direction (A) between at least a part of the brake body (20.1) and the stator (17).

Antriebseinheit (200) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20.3) an der Zwischenwand (2.2) gelagert ist.Drive unit (200) after claim 5 , characterized in that the spring element (20.3) is mounted on the intermediate wall (2.2).

Antriebseinheit (200) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zwischenwand (2.2) der vordere Anschlag (20.4) zum Anschlagen des Bremskörpers (20.1) in einer geöffneten Stellung der Bremse (20) und/oder der hintere Anschlag (20.5) zum Anschlagen der Bremsscheibe (20.2) in einer geschlossenen Stellung der Bremse (20) angeordnet ist.Drive unit (200) after claim 5 or 6 , characterized in that on the intermediate wall (2.2) the front stop (20.4) for stopping the brake body (20.1) in an open position of the brake (20) and/or the rear stop (20.5) for stopping the brake disc (20.2) in a closed position of the brake (20) is arranged.

Antriebseinheit (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (16) eine auf der Antriebswelle (4) gelagerte Hülse (16.1) und eine sich von der Hülse (16.1) radial erstreckende Rotorscheibe (16,2) mit Rotorwicklungen aufweist und wobei die Hülse (16.1) den Stator (17) axial durchgreift und einen über den Stator (17) axial überstehenden Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskörper (20.1) oder die Zwischenwand (2.2) in radialer Richtung (R) eine Überschneidung mit dem überstehenden Abschnitt der Hülse (16.1) ausbildet.Drive unit (200) according to one of the preceding claims, wherein the rotor (16) has a sleeve (16.1) mounted on the drive shaft (4) and a rotor disk (16.2) with rotor windings which extends radially from the sleeve (16.1) and wherein the sleeve (16.1) extends axially through the stator (17) and has a section that protrudes axially beyond the stator (17), characterized in that the brake body (20.1) or the intermediate wall (2.2) in the radial direction (R) overlaps with the protruding section of the sleeve (16.1) forms.

Antriebseinheit (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Sensor (9) zum Detektieren der Winkelposition und/oder der Drehzahl der Antriebswelle (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) auf einer dem Scheibenläufermotor (15) abgewandten Seite der Bremse (20) angeordnet ist.Drive unit (200) according to one of the preceding claims with a sensor (9) for detecting the angular position and/or the speed of the drive shaft (4), characterized in that the sensor (9) is on a side of the brake facing away from the disc motor (15). (20) is arranged.

Roboter mit einer Antriebseinheit (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Robot with a drive unit (200) according to one of the preceding claims.