EP2830835A1

EP2830835A1 - Agile, driven joint with three degrees of freedom

Info

Publication number: EP2830835A1
Application number: EP13726718.3A
Authority: EP
Inventors: Clemens KÖSSLER
Original assignee: Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2015-02-04
Also published as: DE102012105313A1; WO2013189693A1; US20150258680A1

Abstract

The invention relates to a joint drive with a joint unit and a curved guide drive. The joint unit comprises a first and a second transmission wheel which are positioned opposite each other. The first and the second transmission wheel can be driven independently of each other by a corresponding first and second actuator, respectively. The joint unit further includes a third transmission wheel which is in contact with the first and the second transmission wheel in a force-fitting manner and which is mounted in a rotatable manner and in a pivotal manner in the rotational direction of the first and the second transmission wheel. The curved guide drive comprises a curved guide in which the joint unit is guided in a rotatable manner about a first axis.

Description

Agiles, angetriebenes Gelenk mit drei Freiheitsgraden Agile, driven joint with three degrees of freedom

GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Robotik. Genauer betrifft sie ein angetriebenes Gelenk mit drei rotatorischen Freiheitsgraden sowie einen Roboter, der sich eines solchen angetriebenen Gelenkes bedient. The present invention is in the field of robotics. More specifically, it relates to a driven joint having three rotational degrees of freedom as well as a robot using such a driven joint.

VERWANDTER STAND DER TECHNIK RELATED ART

Industrieroboter werden im Stand der Technik für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise werden sie zur automatisierten Materialbearbeitung, z.B. zum Schweißen, oder für die Positionierung von Gegenständen in der Fertigung oder der Montage verwendet. Industrial robots are used in the prior art for a variety of applications. For example, they are used for automated material processing, e.g. used for welding, or for the positioning of objects in manufacturing or assembly.

Je nach Einsatzgebiet sind die Industrieroboter dabei mit unterschiedlichen Arten von Gelenken ausgestattet, die in unterschiedlicher Anzahl vorhanden sein können. Das äußerste Gelenk eines Industrieroboters, welches auch als„Handgelenk" bezeichnet wird, ist dabei oft mit einem speziell für die jeweilige Anwendung vorgesehenen Endeffektor versehen - beispielsweise mit einer Schweißzange oder mit einem Greifer. Wichtige Funktionen solcher Handgelenke von Industrierobotern sind dabei zwei unabhängige Knickbewegungen in zwei unterschiedliche Richtungen (Gier- und Nickbewegung) sowie eine Drehbewegung um eine Achse (Rollbewegung). Ein Beispiel für eine angetriebene Gelenkverbindung mit lediglich zwei rotatorischen Freiheitsgraden, die mithilfe von zwei Übertragungsrädern und zwei Aktoren eine Roll- und eine Nickbewegung ausführen kann, ist in der Patentanmeldung EP 2 404 713 AI angegeben. Depending on the application, the industrial robots are equipped with different types of joints, which can be present in different numbers. The outermost joint of an industrial robot, which is also referred to as a "wrist", is often provided with an end effector specially provided for the respective application - for example, with a welding tongs or with a gripper two different directions (yawing and pitching motion) and a rotational movement about one axis (rolling motion) An example of a driven articulated connection with only two rotational degrees of freedom, which can roll and pitch using two transmission wheels and two actuators, is shown in FIG of patent application EP 2 404 713 A1.

Eine gebräuchliche Lösung für ein angetriebenes Handgelenk mit drei rotatorischen Freiheitsgraden für einen Industrieroboter ist in Figur 1 gezeigt. Ein Kardangelenk 100, das auch als Kreuzgelenk bezeichnet wird, bewirkt dabei eine Nick- und/oder eine Gierbewegung eines Flansches 102, an dem ein Endeffektor montiert sein kann. Das Kardangelenk besitzt ein zentrales Kreuz mit zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen, die jeweils in einem zugehörigen Gelenkabschnitt gelagert sind, so dass die beiden Gelenksabschnitte um jede der beiden Achsen des Kreuzes zueinander geschwenkt werden können, wodurch eine Nick- und eine Gierbewegung des Flansches 102 ermöglicht wird. Eine weitere Bewegungsmöglichkeit - eine Rollbewegung - wird durch ein Rollgelenk 104 ermöglicht. Alle drei rotatorischen Freiheitsgrade sind mit entsprechenden Aktoren versehen, durch welche die entsprechenden Bewegungen bewirkt werden. A common solution for a powered wrist with three rotational degrees of freedom for an industrial robot is shown in FIG. A universal joint 100, which is also referred to as a universal joint, thereby causing a pitching and / or yawing movement of a flange 102 on which an end effector can be mounted. The universal joint has a central cross with two perpendicular axes, each in one associated hinge portion are mounted, so that the two hinge portions about each of the two axes of the cross can be pivoted to each other, whereby a pitching and yawing movement of the flange 102 is made possible. Another possibility of movement - a rolling movement - is made possible by a roller joint 104. All three rotatory degrees of freedom are provided with corresponding actuators, by which the corresponding movements are effected.

Diese oben genannte Lösung aus Figur 1 bringt jedoch einige Nachteile mit sich. Aufgrund der Lagerung des Kardangelenkes muss der Flansch 102 einen gewissen Abstand vom Schnittpunlct der Gier- und Nickachse haben. Je größer dieser Abstand ist, desto höher ist auch das durch den am Flansch 102 angebrachten Endeffektor erzeugte Drehmoment, und dementsprechend drehmomentstark müssen auch die Aktoren für die Gier- und die Nickbewegung sein. Weiterhin ist eine Rollbewegung unter einem großen Gier- oder Nickwinkel mit einem erhöhten Energieverbrauch verbunden, da alle drei Aktoren an der Bewegung beteiligt sind und sich einer der beiden Aktoren des Kardangelenkes 100 zeitweise besonders schnell drehen muss (sog. „Kardanfehler"). Dies limitiert die Winkelgeschwindigkeit der Rollbewegung bei großen Gier- oder Nickwinkeln, die nahe 90° liegen. Ein Gier- oder Nickwinkel von 0° entspricht dabei der Stellung aus Figur 1, in der beide Achsen des Kreuzes des Kardangelenks 100 senkrecht zur Achse des Rollgelenkes 104 stehen. However, this above solution of Figure 1 has some disadvantages. Due to the bearing of the universal joint, the flange 102 must be a certain distance from the Schnittpunlct the yaw and pitch axis. The greater this distance, the higher the torque generated by the end effector attached to the flange 102, and accordingly the high torque must be the actors for the yawing and pitching motion. Furthermore, a rolling movement under a large yaw or pitch angle is associated with an increased energy consumption, since all three actuators are involved in the movement and one of the two actuators of the universal joint 100 has to rotate very quickly at times (so-called "gimbal error") the yaw or pitch angle of 0 ° corresponds to the position of Figure 1, in which both axes of the cross of the universal joint 100 are perpendicular to the axis of the rolling joint 104.

Eine weitere konventionelle Konstruktion eines Handgelenks mit drei rotatorischen Freiheitsgraden ist in Figur 2 dargestellt. Diese zeigt ein erstes und ein zweites Rollgelenk 106, 110 sowie ein Nickgelenk 108, die mit einem entsprechenden Aktor versehen sein können, so dass der Flansch 102 den Gelenken entsprechend um eine erste Rollachse 112, um eine Nickachse 1 14 und um eine zweite Rollachse 116 bewegt werden kann. Diese Lösung hat den Vorteil, dass der Flansch 102 auch bei einem großen Nickwinkel - beispielsweise von 90° - mithilfe des zweiten Rollgelenkes 110 unabhängig von dem ersten Rollgelenk 106 und dem Nickgelenk 108 gerollt werden kann. Auch bei dieser Lösung kann der Flansch 102 nicht in unmittelbarer Umgebung der Nickachse 1 14 angebracht werden, da noch das zweite Rollgelenk 1 10 zwischengeschaltet ist. Um das für die Nickbewegung des Flansches 102 - und damit des Endeffektors - notwendige Drehmoment aufbringen zu können, muss der Aktor für das Nickgelenk 108 entsprechend drehmomentstark ausgelegt sein. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei einem Nickwinkel von 0° (Stellung aus Figur 2) die erste und die zweite Rollachse 112 und 1 16 übereinander liegen und somit eine Singularität vorliegt, die sich ungünstig auf die Programmierung auswirkt. In dieser Stellung kann es für eine Nickbewegung des Flansches 102 in eine bestimmte Richtung erforderlich sein, den Flansch 102 zunächst um 90° um die erste Rollachse 1 12 zu drehen bevor die erwünschte Nickbewegung um die Nickachse 1 14 durchgeführt werden kann. Dies kann mitunter sehr hohe Drehgeschwindigkeiten um die erste Rollachse 112 erfordern. Another conventional construction of a wrist having three rotational degrees of freedom is shown in FIG. This shows a first and a second roller joint 106, 110 and a pitch joint 108, which may be provided with a corresponding actuator, so that the flange 102 corresponding to the joints around a first roll axis 112, about a pitch axis 1 14 and about a second roll axis 116 can be moved. This solution has the advantage that the flange 102 can be rolled independently of the first roller joint 106 and the pitch joint 108 with the aid of the second roller joint 110, even with a large pitch angle, for example of 90 °. Even with this solution, the flange 102 can not be mounted in the immediate vicinity of the pitch axis 1 14, since even the second roller joint 1 10 is interposed. In order to be able to apply the torque required for the pitching movement of the flange 102-and thus of the end effector-the actuator for the pitch joint 108 must be configured to be correspondingly strong in torque. Another disadvantage is that at a pitch angle of 0 ° (position of Figure 2), the first and the second Roll axis 112 and 1 16 are superimposed and thus a singularity is present, which has an adverse effect on the programming. In this position, it may be necessary for a pitching movement of the flange 102 in a certain direction, the flange 102 first to rotate 90 ° about the first roll axis 1 12 before the desired pitching motion about the pitch axis 1 14 can be performed. This may sometimes require very high rotational speeds about the first roll axis 112.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Gelenkantrieb mit drei rotatorischen Freiheitsgraden anzugeben, der die oben genannten Nachteile überwindet. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a three rotational degree of freedom articulated drive that overcomes the above drawbacks.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Gelenlcantrieb anzugeben, der zumindest einen Teil der folgenden Eigenschaften hat: eine kompakte Bauform mit einer vorteilhaften Anordnung der kinematischen Kette, keine Singularität in einer zentralen Lage des Arbeitsbereiches, The present invention is in particular based on the object of specifying a Gelenlcantrieb having at least part of the following properties: a compact design with an advantageous arrangement of the kinematic chain, no singularity in a central position of the work area,

eine erhöhte Positioniergenauigkeit bei Nick- und Rollbewegungen, an increased positioning accuracy during pitching and rolling movements,

einen großen Schwenkbereich für Gier- und Nickbewegungen, a large swivel range for yawing and pitching movements,

- Eignung für den Betrieb mit vergleichsweise drehmomentschwachen Aktoren, - suitability for operation with comparatively low-torque actuators,

Nick-, Gier- und Rollbewegungen können direkt ausgeführt werden, ohne dass dazu ein vorhergehendes Drehen um eine andere Achse notwendig ist, Pitching, yawing and rolling movements can be carried out directly, without the need for a previous rotation about another axis,

Eignung für einen vergleichsweise kraft- und energieeffizienten Betrieb und Suitability for comparatively power- and energy-efficient operation and

vergleichsweise geringe Verschleißanfälligkeit. comparatively low susceptibility to wear.

Diese Aufgabe wird durch einen Gelenkantrieb nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a joint drive according to claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Gelenlcantrieb umfasst eine Gelenkeinheit mit einem ersten und einem zweiten Übertragungsrad, die einander gegenüberstehen, wobei das erste und das zweite Übertragungsrad durch einen zugehörigen ersten bzw. zweiten Aktor unabhängig voneinander antreibbar sind. Ferner beinhaltet die Gelenkeinheit ein drittes Übertragungsrad, das mit dem ersten und dem zweiten Übertragungsrad kraftschlüssig in Kontakt steht und das drehbar und in Drehrichtung des ersten und des zweiten Übertragungsrades schwenkbar gelagert ist. Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Gelenkantrieb einen Bogenführungsantrieb mit einer Bogenführung, in der die Gelenkeinheit um eine erste Achse drehbar geführt ist. The Gelenlcantrieb invention comprises a hinge unit with a first and a second transmission wheel, which face each other, wherein the first and the second transmission wheel are driven independently by an associated first and second actuator. Further, the hinge unit includes a third transmission wheel, which is non-positively in contact with the first and the second transmission wheel and which is rotatably mounted and pivotable in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel. Furthermore, the joint drive according to the invention comprises a sheet guiding drive with a bow guide, in which the joint unit is rotatably guided about a first axis.

Dieser Gelenkantrieb kann beispielsweise das Handgelenk eines Industrieroboters bilden, wobei an dem dritten Übertragungsrad des Gelenkantriebs ein Endeffektor - wie beispielsweise eine Schweißzange - starr angebracht sein kann. Der erfindungsgemäße Gelenkantrieb ist geeignet, eine Gier-, eine Nick- und eine Rollbewegung des dritten Übertragungsrades und damit auch eine Gier-, eine Nick- und eine Rollbewegung eines ggfs. mit dem dritten Übertragungsrad verbundenen Endeffektors auszuführen. Die Nick- und die Rollbewegung des dritten Übertragungsrades werden durch die Gelenkeinheit ermöglicht. Dadurch, dass das erste und das zweite Übertragungsrad unabhängig voneinander durch den ersten bzw. den zweiten Aktor angetrieben werden können, können ihre Drehrichtungen und Drehgeschwindigkeiten unabhängig voneinander einstellt werden. Dadurch, dass das dritte Übertragungsrad drehbar und in Drehrichtung des ersten und des zweiten Übertragungsrades schwenkbar gelagert ist und weiterhin mit dem ersten und dem zweiten Übertragungsrad kraftschlüssig in Kontakt steht, kann es in Abhängigkeit der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit des ersten und des zweiten Übertragungsrades eine Drehbewegung um die eigene Achse (Rollbewegung) und/oder eine Schwenkbewegung in Drehrichtung des ersten und/oder zweiten Übertragungsrades (Nickbewegung) ausführen. „Kraftschlüssig in Kontakt stehen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Kraftübertragung stattfindet, so dass das dritte Übertragungsrad durch das erste und das zweite Übertragungsrad angetrieben bzw. bewegt wird. Insbesondere kann„kraftschlüssig in Kontakt stehen" heißen, dass die Übertragungsräder miteinander in Eingriff stehen, wenn die Übertragungsräder durch Zahnräder gebildet werden. This joint drive, for example, form the wrist of an industrial robot, wherein at the third transmission wheel of the joint drive an end effector - such as a welding gun - can be rigidly mounted. The joint drive according to the invention is suitable for performing a yaw, a pitching and a rolling movement of the third transmission wheel and thus also a yaw, a pitching and a rolling movement of an optionally connected to the third transmission wheel end effector. The pitching and rolling movements of the third transmission wheel are enabled by the hinge unit. Characterized in that the first and the second transmission wheel can be driven independently by the first and the second actuator, their directions of rotation and rotational speeds can be adjusted independently. Characterized in that the third transmission wheel is rotatably mounted and pivotally mounted in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel and is also non-positively in contact with the first and the second transmission wheel, it can be a rotational movement depending on the direction of rotation and the rotational speed of the first and second transmission wheel around its own axis (rolling motion) and / or a pivoting movement in the direction of rotation of the first and / or second transmission wheel (pitching motion). In this context, "force-locking contact" means that a force transmission takes place, so that the third transmission wheel is driven or moved by the first and the second transmission wheel, in particular "being in frictional contact" means that the transmission wheels engage with one another stand when the transmission wheels are formed by gears.

Für die Funktionsfähigkeit der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, dass die jeweiligen Übertragungsräder auf ihrem gesamten Umfang den genannten kraftschlüssigen Kontakt eingehen können. Beispielsweise können die Übertragungsräder durch Zahnräder gebildet werden, die nur auf einem bestimmten Abschnitt ihres Umfangs Zähne aufweisen. Je nach Länge dieser Abschnitte kann die Rolibewegung dann auf einen bestimmten Winkelbereich beschränkt sein. For the operability of the present invention, it is not necessary that the respective transmission wheels can undergo said frictional contact on its entire circumference. For example, the transmission wheels can be formed by gears which have teeth only on a certain portion of their circumference. Depending on the length of these sections, the Rolibewegung then be limited to a certain angle range.

Eine reine Rollbewegung des dritten Übertragungsrades wird ausgeführt, wenn sich das erste und das zweite Übertragungsrad mit derselben Umfangsgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen drehen. Eine reine Nickbewegung wird dagegen ausgeführt, wenn sich das erste und das zweite Übertragungsrad mit derselben Umfangsgeschwindigkeit in dieselbe Richtung drehen. Die Ausdrücke„in dieselbe Richtung drehen" und„in entgegengesetzte Richtung drehen" sind in der vorliegenden Beschreibung so zu verstehen, dass sich die beiden gegenüberstehenden Übertragimgsräder gleichsinnig bzw. gegensinnig drehen. Dabei müssen die Drehungen nicht notwendigerweise in exakt dieselbe oder exakt in die entgegengesetzte Richtung weisen, da auch Positionierungs- und Fertigungstoleranzen vorliegen können, die in der Formulierung beinhaltet sind. Richtungsabweichungen sind dabei vorzugsweise < 10°, besonders vorzugsweise < 5°, insbesondere < 1°. A pure rolling movement of the third transmission wheel is carried out when the first and the second transmission wheel with the same peripheral speed in opposite Turn directions. A pure pitching motion, on the other hand, is performed when the first and second transmission wheels rotate in the same direction at the same peripheral speed. The terms "rotating in the same direction" and "rotating in the opposite direction" are to be understood in the present description as meaning that the two opposing transmission wheels rotate in the same direction or in opposite directions. In this case, the rotations do not necessarily have to point in exactly the same direction or exactly in the opposite direction, since positioning and manufacturing tolerances which are included in the formulation can also be present. Directional deviations are preferably <10 °, particularly preferably <5 °, in particular <1 °.

Wie oben beschrieben, wird in der Gelenkeinheit die Roll- und die Nickbewegung mithilfe des ersten und des zweiten Aktors gemeinsam bewirkt. Dabei ist es möglich, dass die Roll- und die Nickbewegung einerseits getrennt und nacheinander oder andererseits gleichzeitig ausgeführt werden. Wenn die Alitoren mit unterschiedlichen Antriebsgeschwindigkeiten betrieben werden und wenn das erste und das zweite Übertragungsrad denselben Umfang besitzen, dann drehen sich das erste und das zweite Übertragungsrad mit einer unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit, so dass das dritte Übertragungsrad gleichzeitig eine Roll- und eine Nickbewegung ausführt. Die Gierbewegung wird in dem erfindungsgemäßen Gelenkantrieb mithilfe des Bogenführungsantriebs ermöglicht, der eine Bogenführung umfasst. Da die Gelenkeinheit in der Bogenführung um die erste Achse drehbar- geführt ist, vollzieht die Gelenkeinlieit - und zusammen mit ihr auch das dritte Übertragungsrad - eine Bewegung um die erste Achse, wenn der Bogenführungsantrieb die Bogenführung antreibt. Diese Bewegung entspricht der oben genannten Gierbewegung. As described above, in the joint unit, the rolling and pitching movements are effected jointly by means of the first and second actuators. It is possible that the rolling and pitching movements are carried out on the one hand separately and one after the other or simultaneously. When the aligners are operated at different drive speeds and when the first and second transmission wheels have the same circumference, then the first and second transmission wheels rotate at a different peripheral speed so that the third transmission wheel simultaneously performs a rolling and a pitching motion. The yawing motion is made possible in the joint drive according to the invention by means of the sheet guiding drive, which comprises a bow guide. Since the hinge unit in the sheet guide is rotatably guided about the first axis, the hinge inlet - and together with it also the third transmission wheel - makes a movement about the first axis when the sheet guiding drive drives the sheet guide. This movement corresponds to the yaw movement mentioned above.

Die Kombination einer Gelenkeinheit mit einem Bogenführungsantrieb zu dem erfindungsgemäßen Gelenkantrieb bietet gegenüber den Lösungen des Standes der Technik für Gelenkantriebe mit drei rotatorischen Freiheitsgraden für Industrieroboter wesentliche Vorteile. The combination of a joint unit with a sheet guiding drive to the joint drive according to the invention offers significant advantages over the solutions of the prior art for joint drives with three rotational degrees of freedom for industrial robots.

Beispielsweise wird es möglich, einen Endeffektor sehr dicht an der zweiten Achse anzubringen. Dadurch kann das aufzubringende Drehmoment der Aktoren für die Nickbewegung reduziert werden, so dass diese Aktoren weniger leistungsstark sein müssen, wodurch die Kosten und der zum Antrieb notwendige Energieaufwand reduziert werden können. Weiterhin wird es möglich, eine Rollbewegung auch bei Nickwinkeln bis 90° und über 90° hinaus problemlos durchzuführen. Eine gleichzeitige Bewegung oder Drehung um andere Achsen ist dabei nicht notwendig. Weiterhin kann eine Schwenkbewegung aus der Mitte des Arbeitsbereiches direkt ausgeführt werden, ohne dass dazu eine vorausgehende Drehung um eine andere Achse erfolgen muss. Dazu kann der Bogenführungsantrieb und der Gelenkantrieb jeweils einzeln oder können beide Antriebe in Kombination verwendet werden. Dadurch, dass sowohl die Nickbewegung als auch die Rollbewegung gemeinsam durch zwei Aktoren ausgeführt wird, deren Drehmomente sich addieren, ist es möglich Aktoren zu verwenden, die nur für vergleichsweise geringe Drehmomente ausgelegt sind. Weiterhin wirkt sich ein Fehler des ersten oder zweiten Aktors nur zur Hälfte auf den Roll- bzw. Nickwinkel aus, so dass die Positioniergenauigkeit gegenüber einer Lösung erhöht ist, bei der ein Aktor für eine Bewegung verwendet wird. Ferner wird das für die Nick- und die Rollbewegung erforderliche Drehmoment auf den ersten und den zweiten Aktor verteilt, die ihren jeweiligen Anteil mithilfe des ersten bzw. zweiten Übertragungsrades auf das dritte Übertragungsrad übertragen. Dadurch müssen die Übertragungsräder nur für vergleichsweise geringe Kräfte ausgelegt werden, so dass eine vergleichsweise kleine und leichte Konstruktion ermöglicht und zudem der Verschleiß reduziert wird. Der erfindungsgemäße Gelenkantrieb kann ferner durch eine vergleichsweise kompakte Bauform realisiert werden und enthält keine Singularität in einer zentralen Lage des Arbeitsbereiches, die sich ungünstig auf die Programmierung auswirkt. For example, it becomes possible to attach an end effector very close to the second axis. Thereby, the applied torque of the actuators for pitching can be reduced, so that these actuators must be less powerful, whereby the costs and the energy required for the drive can be reduced. Furthermore, it becomes possible to smoothly perform a rolling movement even at pitch angles up to 90 ° and beyond 90 °. A simultaneous movement or rotation about other axes is not necessary. Furthermore, a pivoting movement from the middle of the work area can be performed directly, without the need for a previous rotation about another axis must be done. For this purpose, the sheet guiding drive and the joint drive in each case individually or both drives can be used in combination. Characterized in that both the pitching motion and the rolling motion is performed jointly by two actuators whose torques add up, it is possible to use actuators that are designed only for relatively low torques. Furthermore, an error of the first or second actuator affects only half of the roll or pitch angle, so that the positioning accuracy is increased compared to a solution in which an actuator is used for a movement. Furthermore, the torque required for the pitching and rolling movements is distributed to the first and second actuators, which transmit their respective portions to the third transmission wheel by means of the first and second transmission wheels. As a result, the transmission wheels must be designed only for comparatively small forces, so that a comparatively small and lightweight construction allows and also the wear is reduced. The joint drive according to the invention can also be realized by a comparatively compact design and contains no singularity in a central position of the work area, which has an unfavorable effect on the programming.

Bei dem erfindungsgemäßen Gelenkantrieb sind das erste und das zweite Übertragungsrad vorzugsweise um eine zweite Achse drehbar gelagert, so dass das dritte Übertragungsrad in Drehrichtung des ersten und das zweiten Übertragungsrades um die zweite Achse schwenkbar ist. In the joint drive according to the invention, the first and the second transmission wheel are preferably rotatably mounted about a second axis, so that the third transmission wheel in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel is pivotable about the second axis.

Mit„Achse" sind in der vorliegenden Patentanmeldung keine realen, mechanischen Achsen gemeint, die einen funktionalen Teil einer Vorrichtung bilden, sondern gedachte Linien zur Beschreibung von Lagebeziehungen. By "axis" is meant in the present patent application, no real, mechanical axes that form a functional part of a device, but imaginary lines for describing positional relationships.

Das erste und das zweite Übertragungsrad werden durch den jeweiligen Aktor angetrieben und drehen sich gemäß der bevorzugten Ausführungsform um die zweite Achse, so dass die Nickbewegung des dritten Übertragungsrades senkrecht zur zweiten Achse erfolgt. Der Begriff „senkrecht" - genau wie alle anderen in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe zur Beschreibung der Anordnung oder Lage - ist dabei nicht als„exakt senkrecht" zu verstehen, sondern vielmehr als„im wesentlichen senkrecht" oder„annähernd senkrecht", so dass Fertigungs- und Montagetoleranzen und unwesentliche Abweichungen nicht ausgeschlossen werden. Abweichungen von einer exakt senkrechten Anordnung sind dabei vorzugsweise < 10°, besonders vorzugsweise < 5° und insbesondere < 1°. The first and second transmission wheels are driven by the respective actuator and, according to the preferred embodiment, rotate about the second axis so that the pitching motion of the third transmission wheel is perpendicular to the second axis. The term "perpendicular" - like all other terms used in the present description to describe the arrangement or position - is not to be understood as "exactly vertical", but rather as "substantially perpendicular" or "approximately perpendicular", so that Manufacturing and assembly tolerances and insignificant deviations can not be excluded. Deviations from an exactly vertical arrangement are preferably <10 °, particularly preferably <5 ° and in particular <1 °.

Vorzugsweise ist das dritte Übertragungsrad um eine dritte Achse drehbar gelagert, die senkrecht zur zweiten Achse angeordnet ist. Die zweite Achse ist wiederum vorzugsweise senkrecht zur ersten Achse. Vorzugsweise sind die erste, die zweite und die dritte Achse derart angeordnet, dass sie sich in einem Zentrum schneiden. Dieses Zentrum kann beispielsweise ein Punkt oder auch ein Bereich mit einer gewissen Ausdehnung sein, dessen Größe von den Fertigungs- und Montagetoleranzen des Gelenkantriebs abhängen kann. Für die Steuerung und für die Programmierung des Gelenkantriebs ist es von Vorteil, wenn sich die Achsen in einem Zentrum schneiden. Preferably, the third transmission wheel is rotatably mounted about a third axis, which is arranged perpendicular to the second axis. The second axis is again preferably perpendicular to the first axis. Preferably, the first, second and third axes are arranged to intersect at a center. This center may be, for example, a point or an area with a certain extent, the size of which may depend on the manufacturing and assembly tolerances of the joint drive. For the control and programming of the joint drive, it is advantageous if the axes intersect in a center.

Eine Möglichkeit für die Ausführung der Übertragungsräder besteht darin, für das erste, das zweite und das dritte Übertragungsrad jeweils ein Kegelrad zu verwenden. Dabei stehen die Zähne des ersten und des zweiten Kegelrades jeweils in Eingriff mit den Zähnen des dritten Kegelrades, so dass das dritte Kegelrad in Antwort auf eine Drehung des ersten und/oder zweiten Kegelrades eine Nick- und/oder Rollbewegung ausführt. One possibility for the execution of the transmission wheels is to use a bevel gear for the first, the second and the third transmission wheel. The teeth of the first and second bevel gears are respectively engaged with the teeth of the third bevel gear so that the third bevel gear performs a pitch and / or roll motion in response to rotation of the first and / or second bevel gears.

Alternativ können das erste und das zweite Übertragungsrad auch als Stirnräder und das dritte Übertragungsrad als Kronenrad ausgeführt sein. Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass das erste und das zweite Stirnrad mithilfe eines zugehörigen weiteren Stirnrades indirekt angetrieben werden können, wobei sich das weitere Stirnrad in der Ebene des zugehörigen ersten bzw. zweiten Stirnrades befinden und mit dem zugehörigen ersten bzw. zweiten Stirnrad in Eingriff stehen würde. Auf diese Weise können die Aktoren in Richtung der dritten Achse verschoben werden, wodurch das Trägheitsmoment des Gelenkantriebs verringert werden kann. Dies ist vorteilhaft, wenn der Gelenkantrieb durch ein anderes angetriebenes Gelenk, bewegt wird, da der zugehörige Aktor ein geringeres Drehmoment aufbringen muss. Die Bogenführung des Bogenführungsantriebs kann beispielsweise mithilfe von Zahnrädern und/oder Riemen angetrieben werden. Alternatively, the first and the second transmission wheel can also be designed as spur gears and the third transmission wheel as a crown wheel. This arrangement has the further advantage that the first and the second spur gear can be driven indirectly by means of an associated further spur gear, wherein the further spur gear are in the plane of the associated first and second spur gear and with the associated first and second spur gear in Intervention would be. In this way, the actuators can be moved in the direction of the third axis, whereby the moment of inertia of the joint drive can be reduced. This is advantageous when the joint drive is moved by another driven joint, since the associated actuator has to apply a lower torque. The sheet guide of the sheet guiding drive can be driven for example by means of gears and / or belts.

Vorzugsweise umfassen, der erste und/oder der zweite Aktor, die zusammen die Nick- und Rollbewegung bewirken, Servomotoren. Preferably, the first and / or the second actuator, which together cause the pitching and rolling motion, comprise servomotors.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das dritte Übertragungsrad starr mit einem Flansch verbunden, insbesondere kann der Flansch am dritten Übertragungsrad selbst ausgebildet sein. Der Flansch kann für die Aufnahme oder Montage eines Endeffektors verwendet werden. In an advantageous development, the third transmission wheel is rigidly connected to a flange, in particular, the flange may be formed on the third transmission wheel itself. The flange can be used for receiving or mounting an end effector.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Bogenführung die Form eines Kreissegments hat. Die Bogenführung kann dann mithilfe des Bogenführungsantriebs derart angetrieben werden, dass sie sich auf einer Kreisbahn um die erste Achse bewegt. Um einen großen Winkelbereich für die Gierbewegung abzudecken, hat das Kreissegment eine Bogenlänge vorzugsweise von > π/2, besonders vorzugsweise von > π, insbesondere von > 9π/8. Ein großes Kreissegment hat generell den Vorteil, dass mehr Platz für die Lagerang der Gelenkeinheit zur Verfügung steht und die Steifigkeit sowie die Stabilität des Gelenkantriebs erhöht werden. Furthermore, it is advantageous if the sheet guide has the shape of a circle segment. The sheet guide can then be driven by means of the sheet guide drive such that it moves in a circular path about the first axis. In order to cover a large angular range for the yawing motion, the circular segment has an arc length preferably of> π / 2, particularly preferably of> π, in particular of> 9π / 8. A large circle segment generally has the advantage that more space is available for the bearing of the joint unit and the rigidity and stability of the joint drive can be increased.

Vorzugsweise ist das Kreissegment jedoch kein geschlossener Kreisbogen, sondern beinhaltet eine Aussparung, die Platz für die Nickbewegung bietet. In dieser Ausführung hat das Kreissegment eine Bogenlänge von vorzugsweise < 2π, besonders vorzugsweise von < 7π /4. insbesondere von < 5π /3. Preferably, however, the circular segment is not a closed circular arc, but includes a recess that provides space for the pitching motion. In this embodiment, the circular segment has an arc length of preferably <2π, particularly preferably <7π / 4. in particular of <5π / 3.

Weiterhin ist die Bogenführung vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie die Gelenkeinheit in einem Winkelbereich von vorzugsweise > 90°, besonders vorzugsweise von > 180°, um die erste Achse drehen kann. Furthermore, the sheet guide is preferably designed such that it can rotate the hinge unit in an angular range of preferably> 90 °, particularly preferably of> 180 °, about the first axis.

Vorzugsweise umfasst der Gelenkantrieb auch eine Steuerungseinheit, die geeignet ist, den ersten bzw. den zweiten Aktor derart anzusteuern, dass das dritte Übertragungsrad in Abhängigkeit von der Drehrichtung und/oder der Drehgeschwindigkeit des ersten und des zweiten Aktors eine Drehung um die eigene Achse und/oder eine Schwenkbewegung in Drehrichtung des ersten und des zweiten Übertragungsrades ausführt. Dabei kann„eine Schwenkbewegung des dritten Übertragungsrades in Drehrichtung des ersten und des zweiten Übertragungsrades" insbesondere heißen, dass das dritte Übertragungsrad eine Schwenkbewegung um die zweite Achse ausführt. Das bedeutet, dass die Steuerungseinheit durch eine entsprechende Ansteuerung des ersten und des zweiten Aktors die Roll- und/oder die Nickbewegung des dritten Übertragungsrades bzw. eines damit verbundenen Endeffektors bewirkt. Preferably, the joint drive also comprises a control unit which is suitable for driving the first or the second actuator in such a way that the third transmission wheel rotates around its own axis and / or the rotational speed of the first and second actuators. or performs a pivoting movement in the direction of rotation of the first and second transmission wheel. In this case, "a pivoting movement of the third transmission wheel in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel" can in particular mean that the third transmission wheel has a Pivoting movement around the second axis. This means that the control unit effects the rolling and / or the pitching motion of the third transmission wheel or of an associated end effector by a corresponding control of the first and the second actuator.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht aus einem Roboter, der den er findungs gemäßen Gelenkantrieb umfasst. Der Gelenkantrieb kann beispielsweise das Handgelenk des Roboters bilden, welches in der kinematischen Kette nach einem Ellenbogengelenk angeordnet ist. Dabei kann der Gelenkantrieb starr mit einem Endeffektor - beispielsweise mit einer Schweißzange - verbunden sein. A further advantageous embodiment consists of a robot, which includes the he inventive proper joint drive. The joint drive can for example form the wrist of the robot, which is arranged in the kinematic chain after an elbow joint. In this case, the joint drive can be rigidly connected to an end effector - for example with a welding gun.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen näher erläutert wird. Darin zeigen: eine Schemazeichnung eines konventionellen Gelenkantriebs mit drei rotatorischen Freiheitsgraden mit einem Roll- und mit einem Kardangelenk, BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description, in which the invention is explained in more detail using a preferred embodiment with reference to the attached drawings. The drawings show a schematic drawing of a conventional joint drive with three rotational degrees of freedom with one universal joint and one universal joint,

Figur 2 eine Schemazeichnung eines konventionellen Gelenkantriebs mit drei Figure 2 is a schematic diagram of a conventional joint drive with three

rotatorischen Freiheitsgraden mit zwei Rollgelenken und mit einem Nickgelenk, rotational degrees of freedom with two roller joints and one pitch joint,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführung Figure 3 is a perspective view of a preferred embodiment

erfindungsgemäßen Gelenkantriebs, joint drive according to the invention,

Figur 4 eine schematische Zeichnung des Bogenführungsantriebs und der Figure 4 is a schematic drawing of the sheet guiding drive and the

Gelenkeinheit, Joint unit,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht der Gelenkeinheit, Figur 6 ein Schaubild zur Erläuterung der Funktionsweise der Gelenkeinheit, und Figur 7 ein Schaubild der relativen Anordnung der Drehachsen des Gelenkantriebs. FIG. 5 shows a perspective view of the joint unit, Figure 6 is a diagram for explaining the operation of the joint unit, and Figure 7 is a diagram of the relative arrangement of the axes of rotation of the joint drive.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenkantriebs 10, der eine Gelenkeinheit 12 und einen Bogenfuhrungsantrieb 14 mit einer Bogenführung 16 umfasst. Die Bogenführung 16 umfasst eine Verzahnung 18, und der Bogenfuhrungsantrieb 14 umfasst weiterhin einen Zahnradantrieb 20. Die Bogenführung 16 wird über Laufrollen 22 im Bogenführungsantrieb 14 geführt. Zur Aufnahme eines Endeffektors enthält die Gelenkeinheit 12 einen Flansch 24. Die Funktionsweise des Bogenführungsantriebs 14 wird im Folgenden mithilfe von Figur 4 erläutert, die eine schematische Zeichnung des Bogenfülirungsantriebs 14 und der Gelenkeinheit 12 zeigt. Figur 4 zeigt weiterhin ein erstes Übertragungsrad 26 und ein zweites Übertragungsrad 28, die einander gegenüberstehen, und ein drittes Übertragungsrad 30, das senkrecht zum ersten und zum zweiten Übertragungsrad 26 und 28 steht. Das erste Übertragungsrad 26 ist drehbar in einer ersten Lagerung 32 gelagert, und das zweite Übertragungsrad 28 ist drehbar in einer zweiten Lagerung 34 gelagert. Das erste und das zweite Übertragungsrad 26 und 28 sind um eine zweite Achse 36 drehbar angeordnet, die senkrecht zu einer dritten Achse 38 steht, um die das dritte Übertragungsrad 30 drehbar ist. Der Flansch 24 und das dritte Übertragungsrad 30 sind starr miteinander verbunden gemeinsam um die zweite Achse 36 schwenkbar gelagert. Die dritte Achse 38 wird als Drehachse des dritten Übertragungsrades 30 bei einer Schwenkbewegung desselben entsprechend - senkrecht zur zweiten Achse 36 - mitgeschwenkt. Durch die Mitte der Bogenführung 16 verläuft senkrecht zur Zeichenebene eine erste Achse 40, um welche die Bogenführung 16 gedreht werden kann. Diese Bewegung wird durch den Zahnradantrieb 20 vermittelt. Da der Zahnradantrieb 20 in Eingriff mit der Verzahnung 18 der Bogenführung 16 steht, wird in Antwort auf eine antreibende Drehbewegung des Zahnradantriebs 20 die Bogenführung 16 auf einer Kreisbahn um die durch das Zentrum der Kreisbahn verlaufende erste Achse 40 bewegt. Die Gelenkeinheit 12 und mit dieser die zweite und die dritte Achse 36, 38 werden bei der Bewegung der Bogenführung 16 entsprechend mitbewegt. Die in Figur 4 dargestellte Position des Gelenkantriebs 10 entspricht der Mitte des Arbeitsbereiches. In dieser Position stehen alle drei Achsen senkrecht zueinander, wobei die zweite und die dritte Achse 36, 38 in der Zeichenebene liegen und die erste Achse 40 senkrecht zur Zeichenebene steht. Aus dieser Position heraus kann der Flansch 24 eine Rollbewegung um die dritte Achse 38, eine Nickbewegung senkrecht zur Zeichenebene (d.h. um die zweite Achse 36) und/oder eine Gierbewegung in der Zeichenebene ausführen. FIG. 3 shows a preferred embodiment of the joint drive 10 according to the invention, which comprises a joint unit 12 and a sheet guiding drive 14 with a sheet guide 16. The sheet guide 16 includes a toothing 18, and the Bogenfuhrungsantrieb 14 further includes a gear drive 20. The sheet guide 16 is guided over rollers 22 in the sheet guide drive 14. To accommodate an end effector, the hinge assembly 12 includes a flange 24. The operation of the sheet guide actuator 14 will now be described with reference to FIG. 4, which shows a schematic drawing of the sheet filler driver 14 and the hinge assembly 12. FIG. 4 also shows a first transmission wheel 26 and a second transmission wheel 28, which face each other, and a third transmission wheel 30, which is perpendicular to the first and second transmission wheels 26 and 28. The first transmission wheel 26 is rotatably supported in a first bearing 32, and the second transmission wheel 28 is rotatably supported in a second bearing 34. The first and second transmission wheels 26 and 28 are rotatably disposed about a second axis 36 which is perpendicular to a third axis 38 about which the third transmission wheel 30 is rotatable. The flange 24 and the third transmission wheel 30 are rigidly connected together and pivotally mounted about the second axis 36. The third axis 38 is the same as the axis of rotation of the third transmission wheel 30 in a pivoting movement - along with the second axis 36 - swung. Through the center of the sheet guide 16 extends perpendicular to the plane of a first axis 40 about which the sheet guide 16 can be rotated. This movement is mediated by the gear drive 20. Since the gear drive 20 is in engagement with the toothing 18 of the sheet guide 16, in response to a driving rotational movement of the gear drive 20, the sheet guide 16 is moved in a circular path about the first axis 40 passing through the center of the circular path. The hinge unit 12 and with this the second and the third axis 36, 38 are moved along during the movement of the sheet guide 16 accordingly. The position of the joint drive 10 shown in Figure 4 corresponds to the center of the working area. In this position, all three axes are perpendicular to each other, the second and the third axis 36, 38 lie in the plane and the first axis 40 is perpendicular to the plane of the drawing. From this position, the flange 24 can perform a rolling movement about the third axis 38, a pitching motion perpendicular to the plane of the drawing (ie, about the second axis 36), and / or a yawing motion in the plane of the drawing.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Gelenkeinheit 12 und eines Abschnitts der Bogenführung 16. In Figur 5 ist zu sehen, dass mit dem ersten und dem zweiten Übertragungsrad 26, 28 ein erster bzw. ein zweiter Aktor 42 und 44 starr verbunden sind, so dass das erste und das zweite Übertragungsrad 26, 28 durch Drehungen des ersten und des zweiten Aktors 42, 44 unabhängig voneinander angetrieben werden können. Bei den Übertragungsrädern 26, 28 in Figur 5 handelt es sich um Kegelräder, deren Zähne nicht dargestellt sind. Das erste und das zweite Übertragungsrad 26, 28 stehen mit dem dritten Übertragungsrad 30, das starr mit dem Flansch 24 verbunden ist, in Eingriff. FIG. 5 shows a perspective view of the joint unit 12 and a section of the sheet guide 16. FIG. 5 shows that a first and a second actuator 42 and 44 are rigidly connected to the first and second transmission wheels 26, 28, respectively the first and second transmission wheels 26, 28 can be independently driven by rotations of the first and second actuators 42, 44. In the transmission wheels 26, 28 in Figure 5 are bevel gears whose teeth are not shown. The first and second transmission wheels 26, 28 are engaged with the third transmission wheel 30 which is rigidly connected to the flange 24.

Die Funktionsweise der Gelenkeinheit 12 wird in Figur 6 verdeutlicht. In Figur 6 ist gezeigt, dass das erste und das zweite Übertragungsrad 26, 28 um die zweite Achse 36 drehbar angeordnet sind und die beiden Übertragungsräder 26, 28 in Eingriff mit dem dritten Übertragungsrad 30 stehen, das um die dritte Achse 38 drehbar angeordnet ist. In Figur 6 a) drehen sich das erste und das zweite Übertragungsrad 26, 28 in entgegengesetzte Richtungen, was zu einer Rollbewegung des dritten Übertragungsrades 30 führt. In Figur 6 b) drehen sich das erste und das zweite Übertragungsrad 26 und 28 in dieselbe Richtung, was zu einer Nickbewegung des dritten Übertragungsrades 30 führt. The operation of the hinge unit 12 is illustrated in FIG. In FIG. 6, it is shown that the first and second transmission wheels 26, 28 are rotatable about the second axis 36 and the two transmission wheels 26, 28 are engaged with the third transmission wheel 30 which is rotatable about the third axis 38. In Figure 6 a), the first and the second transmission wheel 26, 28 rotate in opposite directions, which leads to a rolling movement of the third transmission wheel 30. In FIG. 6 b), the first and the second transmission wheels 26 and 28 rotate in the same direction, which leads to a pitch movement of the third transmission wheel 30.

Figur 7 zeigt die erste Achse 40, die zweite Achse 36 und die dritte Achse 38 in der Grundstellung des Gelenkantriebs 10 in der Mitte des Arbeitsbereiches. Die dritte Achse 38 ist ortsfest bezüglich des dritten Übertragungsrades 30 (nicht gezeigt), welches seinerseits starr mit einem Endeffektor verbunden werden kann. Somit entspricht die Bewegung der dritten Achse 38 der Bewegung des Endeffektors. Die erste Achse 40 ist ortsfest bezüglich des Gelenkantriebes 10 (nicht gezeigt) und verändert ihre Position weder infolge einer Bewegung des Zahnradantriebes 20 (nicht gezeigt) noch infolge eines Betriebs des ersten und des zweiten Aktors 42, 44 (nicht gezeigt). Wenn der erste und der zweite Aktor 42, 44 mit derselben Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen drehen, führt dies zu einer reinen Rollbewegung des dritten Übertragungsrades 30 um die dritte Achse 38. Eine Bewegung um die erste oder zweite Achse 40 und 36 wird dabei nicht ausgeführt, und die Position der dritten Achse 38 bleibt unverändert. Wenn sich der erste und der zweite Aktor 42 und 44 mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung drehen, führt dies zu einer reinen Nickbewegung des dritten Übertragungsrades 30, die auf einer Kreisbahn um die zweite Achse 36 ausgeführt wird. Dabei ändert sich die Position der dritten Achse 38, während die Positionen der ersten und der zweiten Achse 40 und 36 unverändert bleiben. Die Bewegung der Bogenführung 16 (nicht gezeigt) mithilfe des Zahnradantriebs 20 (nicht gezeigt) führt zu einer Drehung der Gelenkeinheit 12 (nicht gezeigt) um die erste Achse 40. Dabei wird die zweite Achse 36, die ortsfest bezüglich der Bogenführung 16 ist, entsprechend geschwenkt. Die Bewegung der dritten Achse 38 hängt dabei von dem Nickwinkel ab, der die Abweichung der dritten Achse 38 von ihrer in Figur 7 dargestellten Position angibt, in welcher der Nickwinkel 0° beträgt. Bei einem Nickwinkel von 90° fallen die erste und die dritte Achse 40, 38 zusammen, so dass bei einer Gierbewegung nur die zweite Achse 36, nicht jedoch die dritte Achse 38 ihre Position verändert. In diesem Fall liegt eine Singularität vor, für welche die Roll- und die Gierbewegung des dritten Übertragungsrades 30 zusammenfallen, und somit nur noch zwei unabhängige Bewegungen (Nicken und Rollen) ausgeführt werden können. Diese Singularität ist jedoch in der Praxis von geringer Bedeutung, weil sie typischerweise am Rande des Arbeitsbereiches liegt. FIG. 7 shows the first axis 40, the second axis 36 and the third axis 38 in the basic position of the joint drive 10 in the middle of the working area. The third axis 38 is fixed relative to the third transmission wheel 30 (not shown), which in turn can be rigidly connected to an end effector. Thus, the movement of the third axis 38 corresponds to the movement of the end effector. The first axle 40 is stationary with respect to the hinge drive 10 (not shown) and does not change position due to movement of the gear drive 20 (not shown) or due to operation of the first and second actuators 42, 44 (not shown). When the first and second actuators 42, 44 with The same speed in opposite directions, this leads to a pure rolling movement of the third transmission wheel 30 about the third axis 38. A movement about the first or second axis 40 and 36 is not carried out, and the position of the third axis 38 remains unchanged. When the first and second actuators 42 and 44 rotate at the same speed in the same direction, this results in a pure pitching movement of the third transmission wheel 30, which is performed on a circular path about the second axis 36. At this time, the position of the third axis 38 changes while the positions of the first and second axes 40 and 36 remain unchanged. The movement of the sheet guide 16 (not shown) by means of the gear drive 20 (not shown) results in rotation of the hinge unit 12 (not shown) about the first axis 40. Thereby, the second axis 36, which is stationary with respect to the sheet guide 16, becomes corresponding pivoted. The movement of the third axis 38 depends on the pitch angle, which indicates the deviation of the third axis 38 from its position shown in Figure 7, in which the pitch angle is 0 °. At a pitch angle of 90 °, the first and third axles 40, 38 coincide, so that when yawing, only the second axle 36, but not the third axle 38, changes position. In this case, there is a singularity for which the rolling and yawing movements of the third transmission wheel 30 coincide, and thus only two independent movements (pitching and rolling) can be performed. However, this singularity is of little importance in practice because it is typically at the edge of the workspace.

Obgleich in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel aufgezeigt und detailliert beschrieben wurde, sollte dies als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen dass nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel detailliert dargestellt und beschrieben wurde und Änderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen. Die gezeigten Merkmale können in beliebigen Kombinationen von Bedeutung sein. BEZUGSZEICHENLISTE Although a preferred embodiment has been shown and described in detail in the drawings and foregoing description, this should be considered as illustrative and not restrictive of the invention. It should be understood that only the preferred embodiment has been illustrated and described in detail and changes and modifications that are presently and in the future within the scope of the invention should be protected. The features shown may be of importance in any combination. LIST OF REFERENCE NUMBERS

10 Gelenkantrieb 10 joint drive

12 Gelenkeinheit 12 joint unit

14 Bogenfuhrungsantrieb 14 sheet guiding drive

16 Bogenführung 16 bow guide

18 Verzahnung 18 toothing

20 Zahnradantrieb 20 gear drive

22 Laufrollen 22 rollers

24 Flansch 24 flange

26 Erstes Übertragungsrad 26 First transmission wheel

28 Zweites Übertragungsrad28 Second transmission wheel

30 Drittes Übertragungsrad30 Third transmission wheel

32 Erste Lagerung 32 First storage

34 Zweite Lagerung 34 Second storage

36 Zweite Achse 36 Second axis

38 Dritte Achse 38 Third axle

40 Erste Achse 40 First axle

42 Erster Aktor 42 First actor

44 Zweiter Aktor 44 Second actor

100 Kardangelenk 100 cardan joint

102 Flansch 102 flange

104 Rollgelenk 104 rolling joint

106 Erstes Rollgelenk 106 First roll joint

108 Nickgelenk 108 Nick joint

110 Zweites Rollgelenk 110 Second roller joint

112 Erste Rollachse 112 First roll axis

114 Nickachse 114 pitch axis

116 Zweite Rollachse 116 Second roll axis

Claims

claims

A joint drive (10) comprising: a hinge unit (12) having first and second transmission wheels (26, 28) facing each other, the first and second transmission wheels (26, 28)

Transmission wheel (26, 28) by an associated first and second actuator (42, 44) are independently driven, and with a third

Transmission wheel (30) which is frictionally in contact with the first and the second transmission wheel (26, 28) and which is rotatably and rotatably mounted in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel (26, 28), and a sheet guide drive (14) a sheet guide (16) in which the hinge unit (12) is rotatably guided about a first axis (40).

2. joint drive (10) according to claim 1, wherein the first and the second transmission wheel (26, 28) about a second axis (36) are rotatably mounted and wherein the third transmission wheel (30) in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel (26, 28) about the second axis (36) is pivotable.

3. joint drive (10) according to claim 2, wherein the third transmission wheel (30) about a third axis (38) is rotatably mounted and the third axis (38) perpendicular to the second axis (36) is arranged.

4. joint drive (10) according to claim 2 or 3, wherein the second axis (36) is arranged perpendicular to the first axis (40).

The joint drive (10) of claim 3 or 4, wherein the first, second and third axes (40, 36, 38) intersect at a center.

6. joint drive (10) according to any one of the preceding claims, wherein the first, the second and the third transmission wheel (26, 28, 30) are bevel gears.

7. joint drive (10) according to one of claims 1 to 5, wherein the first and the second transmission wheel (26, 28) are spur gears and wherein the third transmission wheel (30) is a crown wheel.

8. joint drive (10) according to one of the preceding claims, wherein the

Sheet guide (16) of the sheet guiding drive (14) with gears and / or belt is driven.

9. joint drive (10) according to one of the preceding claims, wherein the first

and / or the second actuator (40, 42) is a servomotor.

10. joint drive (10) according to one of the preceding claims, wherein the third

Transmission wheel (30) is rigidly connected to a flange or comprises a flange which is suitable for a rigid connection with an end effector.

11. joint drive (10) according to one of the preceding claims, wherein the

Sheet guide (16) has the shape of a circle segment, wherein the circular segment has an arc length of preferably> π / 2, particularly preferably> π, in particular of> 9π / 8, and / or the circular segment has an arc length of preferably <2π, particularly preferably of <7π / 4, in particular of <5πβ.

12. joint drive (10) according to one of the preceding claims, wherein the

Sheet guide (16) is adapted to rotate the hinge unit (12) in an angular range about the first axis (40), which is preferably> 90 °, more preferably> 180 °.

13. joint drive (10) according to any one of the preceding claims, further comprising a

Control unit, which is suitable for controlling the first and the second actuator (42, 44) such that the third transmission wheel (30) in dependence on the direction of rotation and / or the rotational speed of the first and the second actuator (42, 44) a rotation about its own axis (38) and / or a pivoting movement in the direction of rotation of the first and the second transmission wheel (26, 28) executes.

14. A robot comprising a joint drive (10) according to one of the preceding claims.