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DE212018000124U1 - Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur - Google Patents

Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur Download PDF

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DE212018000124U1
DE212018000124U1 DE212018000124.3U DE212018000124U DE212018000124U1 DE 212018000124 U1 DE212018000124 U1 DE 212018000124U1 DE 212018000124 U DE212018000124 U DE 212018000124U DE 212018000124 U1 DE212018000124 U1 DE 212018000124U1
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ball screw
stator
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linear drive
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Hz Unitree Tech Co Ltd
Hz Unitree Technology Co Ltd
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Hz Unitree Technology Co Ltd
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Abstract

Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur, umfassend
eine Antriebsquelle zum Liefern einer Antriebskraft und
ein Antriebskraftumwandlungsmodul (6), das mit der Antriebsquelle drehbar verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Antriebsquelle um einen Außenläufermotor handelt, der eine Statoranordnung mit einem Eisenkern und eine Wicklung und eine an der Statoranordnung aufgesetzte Drehanordnung umfasst, wobei
das Antriebskraftumwandlungsmodul (6) eine mit der Drehanordnung fest verbundene Kugelspindelmutter (4) und eine auf die Kugelspindelmutter (4) spiralförmig abgestimmte Kugelspindel (3) umfasst, und
es sich bei der Drehanordnung um eine Hohlwellenstruktur handelt, auf der die Kugelspindel (3) aufgesetzt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet von Linearantriebsgeräten bzw. - vorrichtungen für ein Robotergelenk, insbesondere eine Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur.
  • STAND DER TECHNIK
  • Zurzeit haben auf dem Gebiet des Roboters verschiedene Antriebsvorrichtungen eine weit verbreitete Verwendung. Eine Mensch-Maschine-Interaktion und die gute Sportsleistung des Roboters werden immer mehr benötigt, und höhere Anforderungen werden an den Aktuator des Gelenks erhoben, umfassend: 1) hohe Ansprechgeschwindigkeit, hohe Leistungs- und Massendichte, kleines Gewicht, dadurch kann eine direkte Kraftsteuerung des Robotergelenks realisiert werden; 2) einfache Struktur und niedrige Kosten, einfache Verarbeitung und Herstellung; 3) kompakte Struktur der Größe der Antriebseinheit des Gelenks, dadurch wird die räumliche Auslastungsrate des Roboters verbessert; 4) Stabilität und Zuverlässigkeit.
  • Die derzeit typische Kugelgewindemutter-Antriebseinheit hat eine relativ komplizierte Struktur, erfordert eine große Anzahl an Teilen, hohe Kosten, eine niedrige Leistungs- und Massendichte und eine niedrige Ansprechgeschwindigkeit, darüber hinaus ist die Struktur nicht ausreichend kompakt. Obwohl bei einem Teil von Patenten (wie CN201410135715) ein Innenläufermotor mit hohler Welle verwendet wird, die Kugelspindel sich durch die hohle Welle des Motors erstreckt und somit der Integrationsgrad verbessert wird, ist die Struktur aufgrund eines komplizierten Wicklungsprozesses des Innenläufermotors und einer komplexen sperrigen mechanischen Gesamtstruktur nicht geeignet für die Robotergelenk-Antriebseinheit hoher Leistungs- und Massendichte. Vielmehr kann eine solche Struktur nur auf herkömmliche industrielle Automatisierungsgeräte angewendet werden. Aufgrund der obigen Mängel der Kugelspindelmutter-Antriebseinheit verwenden die aktuellen Roboterprodukte selten ein Kugelspindelmutter-Antriebssystem.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Hinsichtlich der Mängel aus dem Stand der Technik zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur zur Verfügung zu stellen, bei der die Kugelspindelmutter durch einen Motor unmittelbar angetrieben wird und eine gute Zuverlässigkeit und einfache Wartung realisiert werden können, wobei die Linearantriebsvorrichtung für Roboterprodukte geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur bereitgestellt, umfassend eine Antriebsquelle zum Liefern einer Antriebskraft und ein mit der Drehanordnung der Antriebsquelle fest verbundenes Antriebskraftumwandlungsmodul, wobei es sich bei der Antriebsquelle um einen Außenläufermotor handelt, der eine Statoranordnung mit einem Eisenkern und eine Wicklung und eine an der Statoranordnung aufgesetzte Drehanordnung umfasst, und wobei das Antriebskraftumwandlungsmodul eine mit der Drehanordnung der Antriebsquelle fest verbundene Kugel spindelmutter und eine auf die Kugel spindelmutter spiralförmig abgestimmte Kugelspindel umfasst, und wobei es sich bei der Drehanordnung der Antriebsquelle um eine Hohlwellenstruktur handelt, auf der die Kugelspindel aufgesetzt ist. Die vorliegende Erfindung verwendet einen Außenläufermotor als Antriebsquelle, im Vergleich zum Innenläufermotor bestehen eine einfache mechanische Struktur und ein einfacher Wicklungsprozess sowie eine hohe Massendichte des Ausgangsdrehmoments, der Innenraum der Hohlwelle der Drehanordnung der Antriebsquelle bildet den Bewegungsraum der Kugelspindel, dadurch wird die axiale Größe der gesamten Antriebsvorrichtung erheblich verringert, und der Integrationsgrad der Vorrichtung wird erhöht.
  • Bevorzugt umfasst die Statoranordnung der Antriebsquelle einen Statorkern mit Wicklung sowie ein Statorbasis, die sich durch den Statorkern mit Wicklung erstreckt und sie befestigt.
  • Bevorzugt umfasst die Drehanordnung einen Läuferstahlring, auf dessen Innenwand Permanentmagnetengruppen verteilt angeordnet sind, und eine mit der Kugelspindelmutter fest verbundene Läuferbasis, wobei der Läuferstahlring und die Läuferbasis koaxial miteinander fest verbunden sind, und wobei die Läuferbasis eine Drehwelle umfasst, und wobei es sich bei der Drehwelle um eine Hohlwellenstruktur handelt. Die Läuferbasis ist durch ein erstes Lager und ein drittes Lager mit der Statorbasis koaxial zusammen montiert, um ein Drehpaar auszubilden, so dass die Drehanordnung und die Statoranordnung genau aufeinander abgestimmt werden können; andererseits stellt die Hohlwellenstruktur der Drehwelle der Läuferbasis einen axialen Bewegungsraum der Kugelspindel zur Verfügung. In Betrieb trägt die vorliegende Erfindung hauptsächlich eine axiale Kraft. In den Anwendungen, in denen die axiale Kraft nicht besonders hoch ist, können das erste Lager und das dritte Lager unmittelbar die axiale Kraft tragen. In den Anwendungen, in denen die axiale Kraft relativ hoch ist, werden ein zusätzliches erstes Schublager und zweites Schublager verwendet, um die axiale Kraft nach der vorliegenden Erfindung hauptsächlich zu tragen. Dabei sind der Schubflansch und die Läuferbasis koaxial miteinander fest verbunden, wobei das erste Schublager koaxial zwischen der Statorbasis und dem Schubflansch angeordnet ist; und wobei eine Schubendkappe und die Statorbasis koaxial miteinander fest verbunden sind, und wobei das zweite Schublager koaxial zwischen dem Schubflansch und der Schubendkappe angeordnet ist. Wenn das Drehpaar des Außenläufermotors nach der vorliegenden Erfindung eine axiale Dehnkraft trägt, wird die Kraft hauptsächlich durch das erste Schublager getragen, während beim Tragen einer axialen Kompressionskraft die Kraft durch das zweite Schublager getragen wird. Die Struktur ist einfach und praktikabel und die Lösung ist ausführbar, somit kann die Struktur auf verschiedene komplexe Umgebungen angewendet werden.
  • Bevorzugt ist an der Statorbasis eine Stützscheibe durchgehend angeordnet, wobei die Stützscheibe mit dem Läuferstahlring koaxial fest angebracht ist; und wobei die Stützscheibe durch das zweite Lager ein Drehpaar mit der Statorbasis bildet.
  • Bevorzugt sind die Kugelspindelmutter und die Läuferbasis unmittelbar fest miteinander verbunden oder durch eine Hubverlängerungshülse fest miteinander verbunden; wobei der Hohlwellenraum der Drehanordnung und der Innenraum der Hubverlängerungshülse einen Teil des Bewegungs- und Betriebsraums der Kugelspindel ausbilden; unter Verwendung der Hubverlängerungshülse kann der Betriebshubraum der Kugelspindel vergrößert werden, was sich zu Anwendungen eignet, in denen ein großer Hub benötigt ist.
  • Bevorzugt sind an der Hohlwelle der Drehanordnung ein erstes Schublager und ein zweites Schublager durchgehend angeordnet.
  • Bevorzugt ist an dem Wellenende der Läuferbasis eine Wellenende-Haltefeder zum Hindern einer axialen Verschiebung der Läuferbasis und der Statorbasis festgeklemmt, wobei an dem Endkappenflansch der Statorbasis eine elektromagnetische Bremse zum Bremsen der Stützscheibe befestigt ist. Durch die elektromagnetische Bremse realisiert die Antriebsquelle eine Bremsung für die Drehanordnung der Antriebsquelle, dabei ist die Struktur einfach und praktikabel, und die technische Lösung ist ausführbar.
  • Bevorzugt ist an dem Endabschnitt der Kugelspindel ein Kopfsitz angeordnet ist, mit dem die Kugelspindel mit einem externen Gerät montiert und verbunden ist, wobei an einem Ende eines zu der Kugelspindel angrenzenden Kopfsitzes ein erster Begrenzungsblock angeordnet ist, während an dem anderen Ende der Kugelspindel ein zweiter Begrenzungsblock angeordnet ist. Der erste Begrenzungsblock und der zweite Begrenzungsblock sind aus elastischem Material hergestellt, um einen wirksamen Betriebsraum der Kugelspindel zu begrenzen und gleichzeitig die Schlagenergie beim Bewegen der Kugelspindel an die Grenze zu absorbieren, dadurch wird der Bewegungslärm der Kugelspindel verringert und die Lebensdauer der Kugelspindel und der darauf abgestimmten Teile verlängert. An der Statorbasis ist ein Hecksitz befestigt, der zum Montieren und Verbinden mit einem externen Gerät verwendet wird.
  • Bevorzugt ist an die Antriebsquelle ein Antriebssteuermodul zum Ansteuern der Antriebsquelle zur Drehung angeschlossen, wobei das Antriebssteuermodul einen Magneten für die Codiereinrichtung zum Erfassen der Informationen der Drehanordnung, eine entsprechende magnetische Codiereinrichtung und eine Motorantriebsplatte zum Ansteuern der Drehanordnung zum Drehen umfasst. Die auf den Magneten für die Codiereinrichtung abgestimmte magnetische Codiereinrichtung ist an dem Endkappenflansch der Statorbasis fest angebracht, um zu realisieren, dass der Drehwinkel der Drehanordnung des Außenläufermotors erfasst wird. Die Motorantriebsplatte ist an dem Endkappenflansch der Statorbasis befestigt, es ist auch ausführbar, dass die Motorantriebsplatte nicht an dem Endkappenflansch der Statorbasis montiert ist, sondern durch die Stromleitung mit dem Außenläufermotor verbunden ist, dabei kann die technische Lösung nach spezifischen Situationen ausgewählt werden.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile:
  • Die vorliegende Erfindung verwendet einen Außenläufermotor als Antriebsquelle, im Vergleich zum Innenläufermotor bestehen eine einfache mechanische Struktur und ein einfacher Wicklungsprozess sowie eine hohe Massendichte des Ausgangsdrehmoments, der Innenraum der Hohlwelle bildet einen Teil des Bewegungsraums der Kugelspindel, dadurch wird die axiale Größe der gesamten Antriebsvorrichtung erheblich verringert, und der der Integrationsgrad der Vorrichtung wird erhöht.
  • Die vorliegende Erfindung hat eine einfache Struktur und die technische Lösung ist ausführbar, dabei wird eine Kugelspindelmutter-Linearantriebseinheit verwendet, dadurch werden eine gute Zuverlässigkeit, niedrige Kosten und eine einfache Wartung erreicht, deshalb ist die vorliegende Erfindung für koordinierenden Roboter mit reicher Mensch-Maschine-Interaktion oder bionischen Roboter mit Fußbewegungen geeignet.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine gesamte schematische Darstellung des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt eine Schnittansicht des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt eine Explosionsansicht des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung.
    • 4 zeigt eine Explosionsansicht einer Drehanordnung des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung.
    • 5 zeigt eine Explosionsansicht einer Statoranordnung des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung.
    • 6 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung mit einer Hubverlängerungshülse.
    • 7 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung mit einem Schublager.
    • 8 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung mit einem Schublager.
    • 9 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung mit einer Hubverlängerungshülse und einem Schublager.
    • 10 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstands nach der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Zusammenhang mit Figuren und Ausführungsformen wird vorliegende Erfindung im Folgenden näher erläutert, damit das Ziel, die technischen Lösungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung klarer werden. Es versteht sich, dass die hier geschilderten ausführlichen Ausführungsformen nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dient, statt die vorliegende Erfindung zu beschränken.
  • Entgegengesetzt deckt die vorliegende Erfindung alle durch die Ansprüche definierten, auf der Grundlage der Essenz und des Umfangs der vorliegenden Erfindung durchgeführten Ersetzungen, Änderungen, äquivalenten Verfahren und Lösungen ab. Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden werden kann, werden in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung einige bestimmte Details näher erläutert. Der Fachmann auf diesem Gebiet kann ohne die Erläuterung der Details der vorliegenden Erfindung auch vollständig verstehen.
  • In einer ausführlichen Ausführungsform gemäß 1 bis 5, eine Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur, umfassend Antriebsquelle zum Liefern der Antriebskraft, ein mit der Läuferbasis 11 der Antriebsquelle fest verbundenes Antriebskraftumwandlungsmodul 6 und ein Antriebssteuermodul zum Antreiben und Steuern des Motors.
  • Bei der Antriebsquelle handelt es sich um einen Außenläufermotor, der eine Statoranordnung und eine Drehanordnung umfasst. Die Drehanordnung umfasst eine Läuferbasis 11, einen Läuferstahlring 13 und eine Permanentmagnetengruppe 14. Die Läuferbasis 11 ist durch ein erstes Lager 15 und ein drittes Lager 21 mit der Statorbasis 20 koaxial zusammen montiert, um ein Drehpaar auszubilden. Die Läuferbasis 11 ist mit der Kugelspindelmutter 4 fest verbunden. Der Läuferstahlring 13 und die Läuferbasis 11 sind koaxial fest miteinander verbunden, wobei an der Innenwand des Läuferstahlring 13 Permanentmagnetengruppen 14 verteilt angeordnet sind. An dem Wellenende der Läuferbasis 11 ist eine Wellenende-Haltefeder 8 zum Hindern einer axialen Verschiebung der Läuferbasis 11 und der Statorbasis 20 festgeklemmt.
  • Die Statoranordnung umfasst ein erstes Lager 15, einen Statorkern mit Wicklung 16, ein zweites Lager 17, eine Stützscheibe 18, eine elektromagnetische Bremse 19, eine Statorbasis 20, ein drittes Lager 21 und einen Hecksitz 9. An der Statorbasis 20 ist eine Stützscheibe 18 durchgehend angeordnet, wobei die Stützscheibe 18 und der Läuferstahlring 13 koaxial fest angebracht sind. Die Stützscheibe 18 bildet durch das zweite Lager 17 mit der Statorbasis 20 ein Drehpaar aus. An dem Endkappenflansch der Statorbasis 20 ist eine elektromagnetische Bremse 19 zum Bremsen der Stützscheibe 18 befestigt. Durch ein Bremsen der Stützscheibe 18 realisiert die elektromagnetische Bremse 19 eine Bremsung für den gesamten Außenläufermotor. Der Hecksitz 9 ist fest mit der Statorbasis 20 verbunden, um mit einem externen Gerät zu montieren und zu verbinden.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet einen Außenläufermotor als Antriebsquelle, im Vergleich zum Innenläufermotor bestehen eine einfache mechanische Struktur und ein einfacher Wicklungsprozess sowie eine hohe Massendichte des Ausgangsdrehmoments.
  • Das Antriebskraftumwandlungsmodul 6 umfasst eine mit der Drehanordnung der Antriebsquelle fest verbundene Kugelspindelmutter 4 und eine auf die Kugelspindelmutter 4 spiralförmig abgestimmte Kugel spindel 3, wobei die Kugel spindel 3 und die Kugelspindelmutter 4 ein Gewindepaar ausbilden. Das Antriebskraftumwandlungsmodul 6 wandelt die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung der Kugelspindel um. Die Drehanordnung ist eine Hohlwellenstruktur, und auf der Drehanordnung ist eine Kugelspindel 3 aufgesetzt, wobei der Innenraum der Hohlwelle der Drehanordnung den Bewegungsraum der Kugelspindel 3 bildet, dadurch wird die axiale Größe der gesamten Antriebsvorrichtung erheblich verringert, und der Integrationsgrad der Vorrichtung wird erhöht. An dem Endabschnitt der Kugelspindel 3 ist ein Kopfsitz 31 angeordnet, mit dem ein externes Gerät montiert und verbunden ist, wobei an einem Ende eines zu der Kugelspindel 3 angrenzenden Kopfsitzes 31 ein erster Begrenzungsblock 2 angeordnet ist, während an dem anderen Ende der Kugelspindel 3 ein zweiter Begrenzungsblock 5 angeordnet ist. Der erste Begrenzungsblock 2 und der zweite Begrenzungsblock 5 sind aus elastischem Material hergestellt, um einen wirksamen Betriebsraum der Schraubenspindel zu begrenzen und gleichzeitig die Schlagenergie beim Bewegen der Schraubenspindel an die Grenze zu absorbieren.
  • Das Antriebssteuermodul umfasst einen Magneten 12 für die Codiereinrichtung zum Erfassen der Informationen der Drehanordnung, eine dem Magneten 12 für die Codiereinrichtung entsprechende magnetische Codiereinrichtung und eine Motorantriebsplatte 10 zum Ansteuern des Außenläufermotors 7. Die auf den Magneten 12 für die Codiereinrichtung abgestimmte magnetische Codiereinrichtung ist an dem Endkappenflansch der Statorbasis 20 fest angebracht, um ein Erfassen des Drehwinkels der Drehanordnung des Außenläufermotors zu realisieren. Die Motorantriebsplatte 10 ist an dem Endkappenflansch der Statorbasis 20 befestigt, es ist auch ausführbar, dass die Motorantriebsplatte 10 nicht an dem Endkappenflansch der Statorbasis 20 montiert ist, sondern durch die Stromleitung mit dem Außenläufermotor verbunden ist. In Übereinstimmung mit der magnetischen Codiereinrichtung an dem Motor realisiert das Antriebssteuermodul eine Steuerung der geschlossenen Schleife für den Motor, und in Übereinstimmung mit einem externen Steuerbefehl wird der Steuermotor zu einer Echtzeit-Reaktion angesteuert. Das Antriebssteuermodul empfängt ein externes Steuersignal, um eine Steuerung für die Position, die Geschwindigkeit und das Ausgangsmoment des Motors zu realisieren.
  • Wie in 6 dargestellt, enthält die vorliegende Erfindung eine Ausführungsform mit einer Hubverlängerungshülse, der wirksame Hub der Kugelspindel 3 entspricht ungfähr der Länge der Durchgangswelle der Drehanordnung des Motors, wenn in einigen spezifischen Anwendungsfällen der Hub der Kugelspindel 2 zu verlängern ist, kann zwischen der Kugelspindelmutter und der Läuferbasis 11 eine Hubverlängerungshülse 22 hinzugefügt werden, um den Hub zu vergrößern, durch Passen einer Hubverlängerungshülse 22 verschiedener Längen wird eine Einstellung des Hubs der Antriebsvorrichtung realisiert.
  • Wie in 7 dargestellt, enthält die vorliegende Erfindung eine Ausführungsform mit einem Schublager, in Betrieb trägt die vorliegende Erfindung hauptsächlich eine axiale Kraft. In den Anwendungen, in denen die axiale Kraft nicht besonders hoch ist, wird eine Lösung gemäß 2 verwendet, dabei können das erste Lager 15 und das dritte Lager 21 unmittelbar die axiale Kraft tragen. In den Anwendungen, in denen die axiale Kraft relativ hoch ist, werden ein zusätzliches erstes Schublager 33 und zweites Schublager 34 verwendet, um die axiale Kraft nach der vorliegenden Erfindung hauptsächlich zu tragen, wie in 8 und 9 dargestellt. Dabei sind der Schubflansch 32 und die Läuferbasis 11 koaxial fest miteinander verbunden, wobei das erste Schublager 33 koaxial zwischen der Statorbasis 20 und dem Schubflansch 32 angeordnet ist. Dabei sind die Schubendkappe 35 und die Statorbasis 20 koaxial fest miteinander verbunden, wobei das zweite Schublager 34 koaxial zwischen dem Schubflansch 32 und der Schubendkappe 35 angeordnet ist. Wenn das Drehpaar des Außenläufermotors 7 nach der vorliegenden Erfindung eine axiale Dehnkraft trägt, wird die Kraft hauptsächlich durch das erste Schublager 33 getragen, während beim Tragen einer axialen Kompressionskraft die Kraft durch das zweite Schublager 34 getragen wird. Nach Bedarf können auch die Hubverlängerungshülse und das Schublager zugleich verwendet werden, wi ein 9 dargestellt.
  • Wie in 10 dargestellt, eine Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung: im Zusammenhang mit einer Verbindungsstange und einem Gelenk eines tatsächlichen Roboterkörper bildet die vorliegende Erfindung eine vollständige Robotergelenk-Antriebseinheit aus. Der Kopfsitz 31 der Linearantriebsvorrichtung 1 ist gelenkig mit der oberen Verbindungsstange verbunden, während der Hecksitz 9 gelenkig mit der unteren Verbindungsstange 4 verbunden ist. Die obere Verbindungsstange 23, die untere Verbindungsstange 24 und das drehgelenk zwischen der oberen Verbindungsstange 23 und der unteren Verbindungsstange 24 bildet ein vollständiges Robotergelenk gemeinsam mit der vorliegenden Erfindung. Durch eine Steuerung der Drehung der Drehanordnung nach der vorliegenden Erfindung wird die Kugelspindel 3 zur Teleskopbewegung angetrieben, um eine Steuerung für die Drehbewegung des gesamten Robotergelenks realisiert.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung das technische Gebiet der Linearantriebsgeräte bzw. -vorrichtungen für ein Robotergelenk und offenbart eine Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur. Die Kugelgewindemutter-Antriebseinheit aus dem Stand der Technik hat eine relativ komplizierte Struktur, eine große Anzahl an Teilen, hohe Kosten, eine niedrige Leistungs- und Massendichte und eine niedrige Ansprechgeschwindigkeit und kann somit nicht auf Roboterprodukte hoher Bewegungsleistung verwendet werden. Doe vorliegende Erfindung umfasst eine Antriebsquelle zum Liefern einer Antriebskraft und ein mit der Antriebsquelle verbundenes Antriebskraftumwandlungsmodul, wobei es sich bei der Antriebsquelle um einen Außenläufermotor handelt, und wobei das Antriebskraftumwandlungsmodul eine mit der Drehanordnung der Antriebsquelle fest verbundene Kugelspindelmutter und eine auf die Kugelspindelmutter spiralförmig abgestimmte Kugelspindel umfasst. Die vorliegende Erfindung verwendet einen Außenläufermotor als Antriebsquelle, im Vergleich zum Innenläufermotor bestehen eine einfache mechanische Struktur und ein einfacher Wicklungsprozess sowie eine hohe Massendichte des Ausgangsdrehmoments. Bei der vorliegenden Erfindung bildet der Innenraum der Hohlwelle der Drehanordnung einen Teil des Bewegungsraums der Kugelspindel aus, dadurch wird die axiale Größe der gesamten Antriebsvorrichtung erheblich verringert, und der Integrationsgrad der Vorrichtung wird erhöht.
  • Der vorstehende Inhalt ist eine detaillierte Erläuterung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Alle unter Gedanken und Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ausgeführten Änderungen, äquivalenten Ersetzungen und Verbesserungen sollen als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Linearantriebsvorrichtung
    2
    Erster Begrenzungsblock
    3
    Kugel spindel
    4
    Kugel spindelmutter
    5
    Zweiter Begrenzungsblock
    6
    Antriebskraftumwandlungsmodul
    7
    Außenläufermotor
    8
    Wellenende-Haltefeder
    9
    Hecksitz
    10
    Motorantriebsplatte
    11
    Läuferbasis
    12
    Magnet für die Codiereinrichtung
    13
    Läuferstahlring
    14
    Permanentmagnetengruppe
    15
    Erstes Lager
    16
    Statorkern mit Wicklung
    17
    Zweites Lager
    18
    Stützscheibe
    19
    Elektromagnetische Bremse
    20
    Statorbasis
    21
    Drittes Lager
    22
    Hubverlängerungshülse
    23
    Oberes Verbindungsstange
    24
    Untere Verbindungsstange
    31
    Kopfsitz
    32
    Schubflansch
    33
    Erstes Schublager
    34
    Zweites Schublager
    35
    Schubendkappe

Claims (10)

  1. Linearantriebsvorrichtung hoher Leistungs- und Massendichte mit vereinfachter Struktur, umfassend eine Antriebsquelle zum Liefern einer Antriebskraft und ein Antriebskraftumwandlungsmodul (6), das mit der Antriebsquelle drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Antriebsquelle um einen Außenläufermotor handelt, der eine Statoranordnung mit einem Eisenkern und eine Wicklung und eine an der Statoranordnung aufgesetzte Drehanordnung umfasst, wobei das Antriebskraftumwandlungsmodul (6) eine mit der Drehanordnung fest verbundene Kugelspindelmutter (4) und eine auf die Kugelspindelmutter (4) spiralförmig abgestimmte Kugelspindel (3) umfasst, und es sich bei der Drehanordnung um eine Hohlwellenstruktur handelt, auf der die Kugelspindel (3) aufgesetzt ist.
  2. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statoranordnung einen Statorkern mit Wicklung (16) sowie eine Statorbasis (20) umfasst, die sich durch den Statorkern mit Wicklung (16) erstreckt.
  3. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Drehanordnung einen Läuferstahlring (13), auf dessen Innenwand Permanentmagnetengruppen verteilt angeordnet sind, und eine mit der Kugelspindelmutter (4) fest verbundene Läuferbasis (11) umfasst, wobei der Läuferstahlring (13) und die Läuferbasis (11) koaxial miteinander fest verbunden sind.
  4. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Läuferbasis (11) durch ein erstes Lager (15) und ein drittes Lager (21) mit der Statorbasis (20) koaxial zusammen montiert sind, um ein Drehpaar auszubilden,
  5. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei an der Statorbasis (20) eine Stützscheibe (18) durchgehend angeordnet ist, wobei die Stützscheibe (18) mit dem Läuferstahlring (13) koaxial fest angebracht ist; und wobei die Stützscheibe (18) durch das zweite Lager (17) ein Drehpaar mit der Statorbasis (20) bildet.
  6. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kugelspindelmutter (4) und die Läuferbasis (11) unmittelbar fest miteinander verbunden oder durch eine Hubverlängerungshülse (22) fest miteinander verbunden; wobei der Hohlwellenraum der Drehanordnung und der Innenraum der Hubverlängerungshülse (22) einen Teil des Bewegungs- und Betriebsraums der Kugelspindel (3) ausbilden.
  7. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei an der Hohlwelle der Drehanordnung ein erstes Schublager (33) und ein zweites Schublager (34) durchgehend angeordnet sind, wobei das erste Schublager (33) koaxial zwischen der Statorbasis (20) und dem Schubflansch (32) angeordnet ist; und wobei das zweite Schublager (34) koaxial zwischen dem Schubflansch (32) und der Schubendkappe (35) angeordnet ist.
  8. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an dem Endkappenflansch der Statorbasis (20) eine elektromagnetische Bremse (19) zum Bremsen der Stützscheibe (18) befestigt ist.
  9. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an dem Endabschnitt der Kugelspindel (3) ein Kopfsitz (31) angeordnet ist, mit dem ein externes Gerät montiert und verbunden ist, wobei an einem Ende eines zu der Kugelspindel (3) angrenzenden Kopfsitzes (31) ein erster Begrenzungsblock (2) angeordnet ist, während an dem anderen Ende der Kugelspindel (3) ein zweiter Begrenzungsblock (5) angeordnet ist, und wobei an der Statorbasis (20) ein Hecksitz (9) befestigt ist, der zum Montieren und Verbinden mit einem externen Gerät verwendet wird.
  10. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei an die Antriebsquelle ein Antriebssteuermodul zum Ansteuern der Antriebsquelle zur Drehung angeschlossen ist, wobei das Antriebssteuermodul einen Magneten (12) für die Codiereinrichtung zum Erfassen der Informationen der Drehanordnung, eine entsprechende magnetische Codiereinrichtung und eine Motorantriebsplatte (10) zum Ansteuern der Drehanordnung zum Drehen umfasst.
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