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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gehäuse
- 2.1
- gehäusefestes Bauteil
- 2.2
- Zwischenwand
- 3
- Kugellager
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Elektromotor
- 5.1
- Rotor
- 5.2
- Stator
- 5.3
- Motorgehäuse
- 6
- Getriebe
- 6.1
- Wellenerzeuger
- 6.2
- Kugellager
- 6.3
- flexibler Ring
- 6.4
- Zahnring
- 6.5
- Kragen
- 7
- Wälzlager
- 8
- Lagerwand
- 9
- Sensor
- 9.1
- Staubschutz
- 10
- Bremse
- 10.1
- Bremskörper
- 10.2
- Bremsscheibe
- 10.3
- Federelement
- 10.4
- Elektromagnet
- 10.5
- vorderer Anschlag
- 10.6
- hinterer Anschlag
- 10.7
- Zuleitung
- 11.1
- Steuereinrichtung
- 11.2
- Steuereinrichtung
- 15
- Scheibenläufermotor
- 15.1
- Motorgehäuse
- 16
- Rotor
- 16.1
- Hülse des Rotors
- 16.2
- Rotorscheibe
- 17
- erster Stator
- 17.1
- Magnetkern
- 17.2
- Haltering
- 18
- zweiter Stator
- 18.1
- Magnetkern
- 18.2
- Haltering
- 20
- Bremse
- 20.1
- Bremskörper
- 20.2
- Bremsscheibe
- 20.3
- Federelement
- 20.4
- vorderer Anschlag
- 20.5
- hinterer Anschlag
- 100
- Antriebseinheit
- 200
- Antriebseinheit
- A
- axiale Richtung
- AX
- Achse
- R
- radiale Richtung