DE19901189C1

DE19901189C1 - Voltage surge drive system for use in robotics has a tumble disk wave generator with balls riding between the grooves round the tumble disk and within the flexible outer ring

Info

Publication number: DE19901189C1
Application number: DE1999101189
Authority: DE
Inventors: Oliver Barth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2019-01-15

Abstract

The voltage surge drive system has a number of toothed circular spline units and a toothed flexible spline unit together with a wave generator which applies a dynamic distortion to the flexible spline unit. The teeth of the flexible spline mesh with the teeth of the circular spline in two separate zones so that the flexible spline moves in relation to the circular spline. The wave generator is a tumble disk (1) with a circular edge round the circumference containing a V-groove (2), with two groove surfaces at an angle to each other. The flexible spline is a flexible outer ring (4), with a groove on the inner side and teeth on the outer side. Balls (3) ride between the grooves of the flexible outer ring and the tumble disk. The tumble disk (1) is deflected round a center point (5). The specification is an addition to DE19747566.3.

Description

Technical field

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungswellen-Getriebe mit einer, eine Ver zahnung aufweisenden starren Einheit, der sogenannten Circular Spline, einer, ebenfalls eine Verzahnung aufweisenden flexiblen Einheit, die sogenannte Flexspline sowie einem Auslenk-Generator, der sogenannte Wave-Generator, der die flexible Einheit derart dynamisch deformiert, daß die Verzahnung der flexiblen Einheit mit der Verzahnung der starren Einheit stets in zwei getrennten Bereichen in Eingriff bring bar ist, so daß sich die flexible Einheit relativ zur starren Einheit bewegt.The invention relates to a voltage wave transmission with a, a Ver toothed rigid unit, the so-called circular spline, one, also a toothed flexible unit, the so-called Flexspline and a deflection generator, the so-called wave generator, which is flexible Unit dynamically deformed so that the interlocking of the flexible unit with the Always bring the teeth of the rigid unit into engagement in two separate areas bar is so that the flexible unit moves relative to the rigid unit.

State of the art

Spannungswellen-Getriebe sind seit den 60ger-Jahren bekannt und dienen der me chanischen Kopplung von zwei kinematisch miteinander verbundenen Rotationsach sen und weisen ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis auf. Der Aufbau und das Funktionsprinzip eines Spannungswellen-Getriebes ist zur näheren Erläuterung in Fig. 1 dargestellt. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist ein starrer, mit einer Innenverzahnung ausgestatteter Ring vorgesehen, die sogenannte Circular Spline CS, in dessen Innerem mit einer entsprechenden Außenverzahnung ausgestattet ein flexibles, ebenfalls ringförmiges Element, die sogenannte Flexspline FS, eingebracht ist. Innerhalb der Flexspline FS ist ein Auslenkgenerator, der sogenannte Wavegene rator WG, vorgesehen, der die Flexspline zu einer Ellipse deformiert und die Außen verzahnung der Flexspline gegen die innenverzahnte Circular Spline CS in der dar gestellten Weise drückt. Typischerweise weist die Außenverzahnung der Flexspline FS zwei Zähne weniger auf, als die Innenverzahnung der Circular Spline CS.Voltage wave gearboxes have been known since the 1960s and serve the mechanical coupling of two kinematically interconnected Rotationsach sen and have a certain gear ratio. The structure and the principle of operation of a stress wave gear is shown in FIG . In the embodiment shown in FIG. 1, a rigid ring equipped with an internal toothing is provided, the so-called circular spline CS, in the interior of which a flexible, also ring-shaped element, the so-called Flexspline FS, is fitted with a corresponding external toothing. Within the Flexspline FS there is a deflection generator, the so-called WG wave generator, which deforms the Flexspline into an ellipse and presses the external teeth of the Flexspline against the internally toothed circular spline CS in the manner shown. Typically, the external teeth of the Flexspline FS have two teeth less than the internal teeth of the Circular Spline CS.

Dreht man den Wavegenerator WG in Uhrzeigerrichtung, wie es in den Bildsequen zen der Fig. 1a bis d dargestellt ist, so bewegt sich die in Form einer Ellipse defor mierte Flexspline FS entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Wavegenerators WG. Nach einer Drehung des Wavegenerators WG um 360° (siehe hierzu Fig. 1d) hat sich die Flexspline FS um zwei Zähne gegenüber der Circular Spline CS zurück gedreht. Im allgemeinen wird der Wavegenerator WG von einem Servomotor ange trieben und entspricht daher der Antriebswelle, die Flexspline FS ist hingegen mit der Abtriebswelle verbunden und die Circular Spline CS ist in ein Getriebegehäuse inte griert.If one rotates the wave generator WG in the clockwise direction, as shown in the image sequences in FIGS . 1a to d, the flexspline FS deformed in the form of an ellipse moves counter to the direction of rotation of the wave generator WG. After rotating the wave generator WG through 360 ° (see FIG. 1d), the Flexspline FS has rotated back two teeth in relation to the circular spline CS. In general, the WG wave generator is driven by a servo motor and therefore corresponds to the drive shaft, the Flexspline FS, on the other hand, is connected to the output shaft and the Circular Spline CS is integrated in a gearbox.

Mit dem nahezu spielfreien Spannungswellen-Getriebe lassen sich derzeit Unterset zungen von 1 : 50 bis 1 : 320 in einer Getriebestufe erzielen.With the almost backlash-free tension shaft gearbox, subset can currently achieve tongues from 1:50 to 1: 320 in one gear stage.

Die Anwendungsgebiete für Spannungswellen-Getriebe sind äußerst vielfältig, da es sich um eine universell einsetzbare Rotationsachse handelt, die die Abtriebswelle des Getriebes darstellt und mit der Flexspline verbunden ist. Typische Einsatzberei che stellt beispielsweise die Robotik dar, bei der zur kinematischen Ansteuerung von Robotersystemen fein aufgelöste Weggeber erforderlich sind, um die genaue Ver drehposition der Abtriebswelle zu bestimmen. Beispiele hierfür sind in der DE 35 22 336 A1 sowie der DE 35 45 068 C2 beschrieben. The areas of application for stress wave gearboxes are extremely diverse as it is a universal axis of rotation, the output shaft represents the transmission and is connected to the Flexspline. Typical application che represents robotics, for example, for the kinematic control of Robot systems of finely resolved displacement sensors are required to ensure the exact ver to determine the rotational position of the output shaft. Examples of this are in DE 35 22 336 A1 and DE 35 45 068 C2.

Der Antrieb für den Wavegenerator, der typischerweise als elliptische Scheibe aus gebildet ist, erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines elektromotorischen Antriebes, wie beispielsweise einem Schrittmotor oder Servomotor. Unter dem Aspekt einer hoch präzisen rotatorischen Positionierung beispielsweise der Abtriebswelle des Span nungswellen-Getriebes, weisen die vorstehend genannten Antriebsarten für den Wa vegenerator eine Reihe von Nachteilen auf. Zwar ermöglicht der Einsatz eines Schrittmotors eine sehr hohe Positioniergenauigkeit der Drehachse und ist überdies mit nur geringen Kosten verbunden, doch vermögen Schrittmotoren nur geringe Kräfte und Kraftmomente zu erzeugen. Überdies besteht die Gefahr des Schrittverlu stes, wodurch die Information über die Positionierung der Rotationsachse verloren gehen kann. Diese Nachteile können zwar durch Verwendung von Servomotoren mit entsprechender Encoderschaltung und zusätzlicher Getriebeeinheit überwunden werden, doch ist es für die Information über die Positionierung der Rotationsachse nötig, ein externes Wegmeßsystem zu verwenden, das, neben dem zusätzlichen Getriebeaufwand, zu einem hohen Systempreis führt.The drive for the wave generator, which typically consists of an elliptical disk is usually done with the help of an electric motor drive, such as for example a stepper motor or servo motor. In terms of a high precise rotary positioning of the chip's output shaft, for example voltage shaft gear, have the above-mentioned drive types for the Wa vegenerator has a number of disadvantages. The use of a Stepper motor has a very high positioning accuracy of the axis of rotation and is also associated with only low costs, but stepper motors are only capable of small Generate forces and moments of force. There is also a risk of losing step stes, which lost the information about the positioning of the axis of rotation can go. These disadvantages can be overcome by using servo motors Corresponding encoder circuit and additional gear unit overcome be, but it is for information about the positioning of the axis of rotation necessary to use an external measuring system that, in addition to the additional Transmission effort leads to a high system price.

Zur Überwindung der mit elektromotorischen Antrieben verbundenen Nachteile ist in der russischen Druckschrift 441975 die Verwendung von Piezostellelementen vorge schlagen worden, mit denen die elliptische Deformation der Flexspline realisiert wer den soll. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, den Wavegenerator durch 12 Piezoaktoren zu ersetzen, die raumfest relativ zur Flexspline angeordnet sind. Die Verformung der Flexspline wird durch elektrische Ansteuerung der Piezoaktoren er reicht, so daß diese insgesamt eine Ellipsenform in die Flexspline drücken. Durch geeignete Ansteuerung kann die Ellipse und somit die Flexspline mit einer bestimm ten Winkelgeschwindigkeit relativ zur Circular Spline verdreht werden, so daß sich nach einer vollständigen Umdrehung der Flexspline diese sich relativ zur Circular- Spline verschiebt. Aus der russischen Druckschrift ist zwar der Grundgedanke der Verwendung von Piezostellelementen zur Deformation der Flexspline zu entnehmen, doch stößt die technische Realisierung, wie sie in dieser Druckschrift vorgeschlagen wird, aufgrund der nur sehr begrenzten Ausdehnungseigenschaften von Piezostelle lementen an ihre Grenzen. So ist es beispielsweise nicht möglich, Stapel- Piezoaktoren kinematisch unmittelbar mit der Flexspline zu kombinieren, zumal die Ausdehnung derartiger Stapel-Piezoaktoren nur ca. 1 Promille ihrer Aktorlänge be trägt. Mit den derzeit verfügbaren Piezostellelementen wäre die in der russischen Druckschrift vorgeschlagene Lösung aufgrund der nur geringen Ausdehnungsmög lichkeit der Piezostellelemente nicht realisierbar.To overcome the disadvantages associated with electric motor drives is in the Russian publication 441975 featured the use of piezo actuators with which the elliptical deformation of the Flexspline is realized that should. In this document it is proposed that the wave generator be 12 To replace piezo actuators that are spatially arranged relative to the Flexspline. The Deformation of the Flexspline is caused by electrical control of the piezo actuators is enough so that they push an elliptical shape into the flexspline. By suitable control can determine the ellipse and thus the Flexspline with a certain th angular velocity can be rotated relative to the circular spline, so that after a complete rotation of the Flexspline, it turns relative to the circular Spline moves. The basic idea of the Russian publication is Use of piezo setting elements to deform the Flexspline, however, the technical implementation as proposed in this publication fails due to the very limited expansion properties of the piezo elements to their limits. For example, it’s not possible to stack Combine piezo actuators kinematically with the Flexspline, especially since Expansion of such stack piezo actuators only be about 1 per mille of their actuator length wearing. With the currently available piezo actuators, it would be in the Russian one Document proposed solution due to the limited expansion Piezo actuator elements not feasible.

Um die Vorzüge von Piezostellelementen in dem vorstehend genannten Fall den noch anwenden zu können, wird in der DE 197 47 566 C1 die Verwendung spezieller Piezostellelemente vorgeschlagen, beispielsweise der Einsatz von Biege- Piezoaktoren, Biege-Piezoaktor-Paare sowie Piezo-Stapelaktoren, die in unmittelba rem Eingriff mit der flexiblen Einheit, der sogenannten Flex-Spline stehen und diese in gewünschter Weise verformen. Wie es aus einem Ausführungsbeispiel der vorste hend genannten Druckschrift auf Seite 2 hervorgeht, müssen für einen funktionsfähi gen Betrieb eines Spannungswellen-Getriebes wenigstens 3 Piezoaktoren vorgese hen werden, die jeweils um 120° versetzt unmittelbar mit der Flex-Spline in Kontakt treten und diese in der gewünschten Weise in Art einer radial fortlaufenden Ellipse verformen. Die Qualität hinsichtlich Leichtläufigkeit und Reduzierung auftretender Reibungsverluste eines derartigen Getriebes kann dadurch erhöht werden, indem eine große Anzahl, gleichmäßig entlang der Flex-Spline verteilter Piezoaktoren vor gesehen werden, vermittels derer die Flex-Spline möglichst gleichmäßig gemäß ei ner gewünschten Ellipse verformt werden kann. Je mehr Piezoaktoren jedoch ent lang der Flex-Spline verteilt sind, um so größer wird zum einen der gerätetechnische Aufwand und zum anderen um so komplizierter und komplexer gestaltet sich der Re gelungsaufwand, den es bedarf, die einzelnen Piezoaktoren im Grad ihrer Auslen kung aufeinander abzustimmen.To the advantages of piezo actuators in the above case To be able to still apply, the use in DE 197 47 566 C1 is more specific Piezo actuating elements proposed, for example the use of bending Piezo actuators, bending piezo actuator pairs and piezo stack actuators, which are in immediate intervene with the flexible unit, the so-called flex spline, and these deform as desired. As it is from an embodiment of the previous one mentioned on page 2, for a functional At least 3 piezo actuators provided for operation of a voltage wave gear hen, each offset by 120 ° in direct contact with the Flex spline occur and this in the desired manner in the manner of a radially continuous ellipse deform. The quality in terms of smoothness and reduction of occurring Frictional losses of such a transmission can be increased by a large number of piezo actuators evenly distributed along the flex spline be seen, by means of which the Flex spline is as uniform as possible according to ei ner desired ellipse can be deformed. However, the more piezo actuators the longer the Flex spline is distributed, the larger the device technology becomes Effort and, on the other hand, the more complicated and complex the Re is the individual piezo actuators in the degree of their deflection coordination.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spannungswellen-Getriebe ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, so daß der Aufbau des Spannungswellen-Getriebes vereinfacht ausgeführt werden soll. Insbesondere soll das Ineinandergreifen der Flexspline in die starre Einheit, der sogenannten Circular Spline, möglichst geschmeidig erfolgen, so daß die Reibungsverluste innerhalb des Getriebes reduziert werden. Die Anzahl der zur Deformation der Flexspline erforder lichen Aktoren ist zu minimieren ohne die Betriebssicherheit zu beeinträchtigen.The invention is therefore based on the object, a voltage wave gear ge according to the preamble of claim 1 so that the structure of the Stress wave gearbox should be simplified. In particular, should the interlocking of the Flexspline into the rigid unit, the so-called circular Spline, as smooth as possible, so that the friction losses within the Transmission can be reduced. The number of times required to deform the Flexspline Actuators must be minimized without affecting operational safety.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 6 ein erfindungsgemäße Spannungswellen-Getriebe angegeben. Die sich an die An sprüche 1 und 6 anschließenden Unteransprüche enthalten Merkmale, die den erfindungs gemäßen Gedanken vorteilhaft ausbilden.To solve the problem underlying the invention are in claims 1 and 6 Voltage wave transmission according to the invention specified. The ones to the An claims 1 and 6 subsequent sub-claims contain features that the Invention train according to advantageous thoughts.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die in der vorstehend genannten Druckschrift DE 197 47 566 C1 verwendeten Piezoaktoren, die unmittelbar mit der flexiblen Einheit in Kontakt stehen, durch ein Taumelelement zu ersetzen, das vorzugsweise ring- oder scheibenförmig ausgebildet ist und an seinem Umfangsrand eine vorzugsweise V- Nut aufweist. Das Taumelelement wird peripher um seinen Umfangsrand von einem flexibel gestalteten Außenring beabstandet umgeben, der eine Innen- und Außen seite aufweist, wobei dessen Innenseite ebenfalls eine umlaufende Nut vorsieht. Die Außenseite des flexiblen Außenrings ist mit einer Verzahnung versehen, die in einem innigen Eingriff mit der Verzahnung der starren Einheit, der sogenannten Circular- Spline bringbar ist. Zwischen dem Umfangsrand des Taumelelementes und der In nenseite des flexiblen Außenringes sind Kugeln eingebracht, die sowohl an der V- Nut des Taumelelementes als auch in der Nut des Außenrings anliegen. Der Außen ring ist dabei derart dimensioniert, daß die Kugeln mit etwas Spiel zwischen dem Taumelelement und dem Außenring gefaßt sind. Das Taumelelement ist zudem an einem räumlich festen Drehpunkt gelagert, der mit dem Mittelpunkt des Taumelele mentes zusammenfällt.The invention is based on the idea in the publication mentioned above DE 197 47 566 C1 used piezo actuators that directly with the flexible unit in Contact are to be replaced by a wobble element, which is preferably ring or is disc-shaped and on its peripheral edge a preferably V Has groove. The wobble element becomes peripheral around its peripheral edge flexibly designed outer ring surrounded by a space, the inside and outside has side, the inside of which also provides a circumferential groove. The Outside of the flexible outer ring is provided with a toothing, which in one intimate engagement with the interlocking of the rigid unit, the so-called circular Spline can be brought. Between the peripheral edge of the wobble element and the In On the inside of the flexible outer ring there are balls that are attached to the V- Groove of the wobble element as well as in the groove of the outer ring. The outside ring is dimensioned such that the balls with some play between the Swash element and the outer ring are taken. The wobble element is also on a spatially fixed fulcrum, which is centered on the wobble mentes coincides.

Wird beispielsweise eine als Taumelelement ausgebildete Taumelscheibe um eine Achse verkippt, die durch den räumlich fixierten Drehpunkt verläuft, so werden durch die Verkippung der Taumelscheibe die in der V-Nut befindlichen Kugeln, die nicht von der Kippachse durchsetzt werden, entlang einer schräg verlaufenden Nutfläche der V-Nut der Taumelscheibe radial nach außen gepreßt, wodurch die Kugeln den flexiblen Außenring elliptisch verformen. Hierbei werden jene Kugeln zwischen dem Umfangsrand der Taumelscheibe und dem flexiblen Außenring am weitesten radial nach außen gedrückt, die sich am nächsten zur Achse befinden, die die aktuelle Schwenkachse orthogonal schneidet. Je nach Ausbildung der Nuttiefe, Nutbreite so wohl Kugelgröße der zwischen der Taumelscheibe und dem flexiblen Außenring be findlichen Kugeln kann die elliptische Überhöhung, die bei Verkippen der Taumel scheibe dem flexiblen Außenring aufgezwungen wird, variiert und gezielt eingestellt werden.For example, a swash plate designed as a wobble element by one Axis tilted, which runs through the spatially fixed fulcrum, so through the tilting of the swashplate the balls in the V-groove that are not are traversed by the tilt axis, along an inclined groove surface the V-groove of the swash plate is pressed radially outwards, whereby the balls deform the flexible outer ring elliptically. Here, those balls between the The peripheral edge of the swash plate and the flexible outer ring are the most radial that are closest to the axis that is the current one Orthogonal intersection of the swivel axis. Depending on the design of the groove depth, groove width so probably the size of the ball between the swash plate and the flexible outer ring Sensitive balls can be the elliptical cantilever that occurs when the wobble is tilted disc is forced onto the flexible outer ring, varied and specifically adjusted become.

Der entscheidende Vorteil eines Spannungswellen-Getriebes unter Verwendung ei ner Taumelscheibe als Auslenk-Generator bzw. Wave-Generator liegt darin, daß der flexible Außenring entlang seiner gesamten Innenkontur mit einer Vielzahl radial un terschiedlich ausgelegter Kugeln in Verbindung steht, die den flexiblen Außenring gleichmäßig zu einer Ellipse verformen.The decisive advantage of a stress wave gearbox using egg ner swashplate as a deflection generator or wave generator is that the flexible outer ring along its entire inner contour with a variety of radial un differently designed balls that connect the flexible outer ring deform evenly into an ellipse.

Läßt man die ganze Taumelscheibe in eine bevorzugte Richtung um ihren räumlich fixierten Drehmittelpunkt taumeln, so prägt sie dem Außenring eine fortschreitende Welle ein, die in an sich bekannter Weise im Rahmen eines Spannungswellen- Getriebes zur Drehübertragungsübersetzung dient.If you leave the whole swashplate in a preferred direction around its spatial fixed center of rotation tumbles, so it shapes the outer ring a progressive Wave which is generated in a manner known per se as part of a voltage wave Gearbox is used for transmission transmission.

Für das Aufprägen einer Taumelbewegung sind wenigstens 3 Stellelemente, vor zugsweise Piezoaktoren, erforderlich, die um den Drehpunkt um 120° versetzt ange ordnet sind und unabhängig voneinander die Taumelscheibe senkrecht zu ihrer Taumelscheibenfläche auszulenken vermögen.At least 3 control elements are provided for impressing a wobble movement preferably piezo actuators, which are offset by 120 ° from the pivot point are arranged and independently of each other the swash plate perpendicular to it Can deflect swashplate surface.

Brief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawings Embodiments of the invention described. Show it:

Fig. 1 prinzipieller Aufbau eines bekannten Spannungswellen-Getriebes, Fig. 1 basic structure of a known voltage wave transmission,

Fig. 2a, b Aufbau eines bekannten piezoangetriebenen Spannungswellen-Getriebes 2a, b show structure of a known piezo-driven stress wave transmission.

Fig. 3a, b Taumelscheibenanordnung in Seiten- und Vorderansicht und Fig. 3a, b swash plate assembly in side and front view and

Fig. 4a, b Taumelscheibe in einem Spannungswellen-Getriebe. Fig. 4a, b swash plate in a stress wave gear.

Representation of exemplary embodiments and industrial applicability

Das Funktionsprinzip eines Spannungswellen-Getriebes unter Verwendung des be kannten Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1a-d ist bereits in der Beschreibungs einleitung entsprechend dargestellt worden.The principle of operation of a voltage wave transmission using the known embodiment according to FIG. 1a-d has already been described in the introduction to the description.

Bei einem in Fig. 2 dargestellten piezoangetriebenen Spannungswellen-Getriebe wird die Funktion des Wavegenerators WG durch Piezoaktoren P ersetzt, wie es in der bereist vorstehend zitierten P 197 47 566 genauer beschrieben ist. Die stationär angebrachten Piezoaktoren P drücken nacheinander eine umlaufende Ellipse in die flexible Einheit FS. Der Hub H eines Aktors entspricht dabei in etwa der doppelten Zahnhöhe des Spannungswellen-Getriebes. Wie bereits in der Beschreibungseinlei tung erläutert, wird die flexible Einheit FS durch die Piezoaktoren nur an lokalen bzw. punktuellen Stellen von den Aktoren erfaßt und ausgelenkt, was zu einer stellenwei se unsteten Verformung der flexiblen Einheit führt und mit erhöhten Reibungsverlu sten und Materialbeanspruchungen innerhalb des Getriebes verbunden ist.In a piezo-driven voltage wave transmission shown in FIG. 2, the function of the wave generator WG is replaced by piezo actuators P, as is described in more detail in P 197 47 566 already cited above. The stationary piezo actuators P successively press an encircling ellipse into the flexible unit FS. The stroke H of an actuator corresponds approximately to twice the tooth height of the stress wave gear. As already explained in the description, the flexible unit FS is detected and deflected by the actuators only at local or specific points by the actuators, which leads to a temporary deformation of the flexible unit and with increased frictional losses and material stresses within the Gearbox is connected.

Um der flexiblen Einheit eine möglichst gleichförmige elliptische Verformung aufzu prägen, sieht die Erfindung anstelle der Vielzahl einzelner Piezoaktoren gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2, eine Taumelscheibe 1 vor, an deren Umfangsrand ei ne V-Nut 2 eingearbeitet ist, in der angulär um die Taumelscheibe 1 Kugeln 3 vorge sehen sind, vorzugsweise Stahlkugeln, die einerseits von der Taumelscheibe 1 und andererseits durch einen flexiblen Außenring 4 eingeschlossen werden (siehe hierzu Fig. 3). In Fig. 3a ist eine Seiten- und Vorderansicht einer Anordnung dargestellt, be stehend aus einer Taumelscheibe 1, den die Taumelscheibe umgebenden Stahlku geln 3 sowie einen flexiblen Außenring 4. In dieser Stellung nimmt die Taumelschei be 1 einen nicht seitlich ausgelenkten Zustand ein. Die Taumelscheibe 1 ist an ihrem Drehmittelpunkt 5 räumlich fest gelagert und ist gegen den ebenso räumlich fest ge lagerten flexiblen Außenring 4 um den Drehmittelpunkt 5 verschwenkbar. In order to emboss the most uniform elliptical deformation on the flexible unit, the invention provides, instead of the large number of individual piezo actuators according to the exemplary embodiment in FIG. 2, a swash plate 1 , on the peripheral edge of which a V-groove 2 is incorporated, in which angularly around the Swashplate 1 balls 3 are seen, preferably steel balls, which are enclosed on the one hand by the swashplate 1 and on the other hand by a flexible outer ring 4 (see FIG. 3). In Fig. 3a, a side and front view of an arrangement is shown, be standing from a swash plate 1 , the swash plate surrounding Stahlku gels 3 and a flexible outer ring 4th In this position, the swashplate 1 assumes a non-laterally deflected state. The swash plate 1 is spatially fixed at its center of rotation 5 and is pivotable against the likewise spatially fixed flexible outer ring 4 about the center of rotation 5 .

Fig. 3b zeigt eine Seitenansicht der Anordnung mit leicht verschwenkter Taumel scheibe 1. FIG. 3b shows a side view of the arrangement with slightly pivoted wobble disk 1.

Das Verschwenken der Taumelscheibe 1 um den Drehmittelpunkt 5 erfolgt mittels senkrecht zur Taumelscheibe 1 einwirkenden Kräfte, die beispielsweise von nicht weiter dargestellten Piezoaktoren herrühren. Insbesondere jene Kugeln, die nahe der Achse angeordnet sind, die die aktuelle Schwenkachse senkrecht schneidet, werden durch die Taumelscheibe und insbesondere durch die im Umfangsrand der Taumel scheibe 1 eingearbeitete V-Nut radial nach außen gedrückt, wodurch der flexible Au ßenring 4 an dieser Stelle besonders radial gedehnt wird. Kugeln, die im Bereich der aktuellen Schwenkachse auf dem Umfangsrand der Taumelscheibe 1 plaziert sind, verbleiben hingegen innerhalb der V-Nut 2 der Taumelscheibe 1, wodurch sich auf den gesamten flexiblen Außenring 4 eine elliptische Ausprägung durch das Verkip pen der Taumelscheibe 1 einprägt.The swiveling of the swash plate 1 about the center of rotation 5 takes place by means of forces acting perpendicular to the swash plate 1 , which originate, for example, from piezo actuators (not shown). In particular, those balls that are arranged near the axis that intersects the current swivel axis vertically, are pressed radially outwards by the swash plate and in particular by the V-groove incorporated in the peripheral edge of the swash plate 1 , as a result of which the flexible outer ring 4 at this point is stretched particularly radially. Balls that are placed in the area of the current swivel axis on the circumferential edge of the swash plate 1 , on the other hand, remain within the V-groove 2 of the swash plate 1 , as a result of which an elliptical characteristic is impressed by the tilting of the swash plate 1 on the entire flexible outer ring 4 .

Die Verformung des Außenrings 4 erfolgt durch die am gesamten Umfangsrand der Taumelscheibe 1 angeordneten Kugeln nahezu kontinuierlich und nicht wie im vor stehend beschriebenen bekannten Fall nur an bestimmten lokalen Stellen, die un mittelbar von Piezoaktoren ausgelenkt werden. Durch die Verwendung der Taumel scheibe wird eine geschmeidige Verformung des Außenringes 4 ermöglicht, wodurch der Einsatz dieser Anordnung innerhalb eines Spannungswellen-Getriebes, das im weiteren unter Bezugnahme der Fig. 4 beschrieben wird, zu reduzierten Reibungs verlusten im Getriebe führt.The deformation of the outer ring 4 takes place through the balls arranged on the entire circumferential edge of the swash plate 1 almost continuously and not, as in the known case described above, only at certain local points which are directly deflected by piezo actuators. Through the use of the swash plate, a smooth deformation of the outer ring 4 is made possible, whereby the use of this arrangement within a stress wave transmission, which will be described below with reference to FIG. 4, leads to reduced friction losses in the transmission.

Der in Fig. 3a, b dargestellte flexible Außenring 4 ist an seiner Außenseite mit einer Außenverzahnung AV versehen und kann als flexible Einheit, der sogenannten Flex- Spline, kombiniert mit der Taumelscheibe als Auslenk-Generator, dem sogenannten Wave-Generator, in das Innere einer starren Einheit, der sogenannten Circular- Spline, eingesetzt werden, wodurch eine neue Art eines Spannungswellen-Getriebes geschaffen ist. The flexible outer ring 4 shown in Fig. 3a, b is provided on the outside with an external toothing AV and can be used as a flexible unit, the so-called flex spline, combined with the swash plate as a deflection generator, the so-called wave generator, into the interior a rigid unit, the so-called circular spline, are used, which creates a new type of stress wave gear.

In den Fig. 4a und b ist ein derartiges Spannungswellen-Getriebe gezeigt, des sen Auslenk-Generator als Taumelscheibe 1 ausgebildet ist.In FIGS. 4a and b, such a stress wave transmission is shown, of the sen Auslenk generator is designed as a swashplate. 1

In Fig. 4a umfaßt eine starre Einheit CS, die als Gehäuse G ausgebildet ist, die flexi ble Einheit FS, die mit der starren Einheit CS über ein Kugellager KU drehbar ver bunden ist, durch das eine Abtriebswelle ABW hindurchragt. Die flexible Einheit FS weist an ihrem Randbereich eine Außenverzahnung AV auf, die einer entsprechen den Innenverzahnung IV, die an der starren Einheit CS vorgesehen ist, gegenüber liegend angeordnet ist. Der Innendurchmesser der flexiblen Einheit FS ist derart be messen, daß bei bündigem Anliegen einer Taumelscheibe 1 an der Innenseite der flexiblen Einheit FS die Verzahnungen AV und IV ineinander greifen. Wird die Tau melscheibe 1, wie in Fig. 4a dargestellt, so weit um ihre Hochachse, die z-Achse, geschwenkt, so greift der obere und untere Bereich der Außenverzahnung AV der Taumelscheibe in die Innenverzahnung der starren Einheit CS.In Fig. 4a includes a rigid unit CS, which is designed as a housing G, the flexi ble unit FS, which is rotatably connected to the rigid unit CS via a ball bearing KU, through which an output shaft ABW protrudes. The flexible unit FS has on its edge region an external toothing AV which is arranged opposite the corresponding internal toothing IV which is provided on the rigid unit CS. The inside diameter of the flexible unit FS is to be measured such that when a swashplate 1 lies flush against the inside of the flexible unit FS, the toothings AV and IV interlock. If the swash plate 1 , as shown in Fig. 4a, pivoted so far about its vertical axis, the z-axis, the upper and lower region of the external toothing AV of the swash plate engages in the internal toothing of the rigid unit CS.

Hingegen löst sich im Fall der Fig. 4a die Taumelscheibe 1 von der flexiblen Einheit FS an den sich gegenüberliegenden Bereichen senkrecht zur Zeichenebene. Auf diese Weise bewirkt das Verkippen der Taumelscheibe 1 eine unmittelbare Einprä gung einer elliptischen Form auf die flexible Einheit FS. Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Taumelscheibe 1 an ihrem Drehmittelpunkt 5 räumlich fest gela gert ist und ein Gleiten der Taumelscheibe 1 auf der Innenseite der flexiblen Einheit FS gewährleistet ist, was durch entsprechende bekannte Schmiertechniken oder entsprechende Materialwahl zu realisieren ist.On the other hand, in the case of FIG. 4a, the swash plate 1 detaches from the flexible unit FS at the opposite areas perpendicular to the plane of the drawing. In this way, the tilting of the swash plate 1 causes an immediate imprint of an elliptical shape on the flexible unit FS. It is merely necessary to ensure that the swash plate is Gert spatially fixed gela at its center of rotation 5 1 and ensure a sliding of the swash plate 1 on the inner side of the flexible unit FS which is to be realized known by appropriate lubrication techniques or corresponding material choice.

Im Falle der Darstellung gemäß Fig. 4b ist die Taumelscheibe 1 um eine Achse senk recht zur Zeichenebene, der y-Achse, gekippt, was dazu führt, daß die flexible Ein heit FS im oberen und unteren Bereich durch die Taumelscheibe nicht nach außen gepreßt wird, sondern vielmehr durch ihre eigene Spannkraft nach innen gezogen wird, wodurch die Verzahnungen AV und IV im oberen und unteren Bereich nicht im Eingriff stehen, gleichwohl in den sich gegenüberliegenden Bereichen senkrecht zur Zeichenebene. In the case of the representation according to Fig. 4b, the swash plate 1 about an axis perpendicular right to the drawing plane, the y-axis is tilted, with the result that the flexible An integrated FS is not pressed in the upper and lower area by the swash plate to the outside Rather, it is pulled inwards by its own resilience, as a result of which the gears AV and IV are not in engagement in the upper and lower areas, but nevertheless in the opposite areas perpendicular to the plane of the drawing.

Durch entsprechende Auslenkung der Taumelscheibe mit Hilfe nicht dargestellter Stellelemente, vorzugsweise Piezoaktoren, kann die Taumelscheibe in einer vorge gebenen Drehrichtung Taumelbewegungen ausführen, wodurch sich in die flexible Einheit eine Welle kontinuierlich einprägt, die zur Unter- bzw. Übersetzung von Drehbewegungen innerhalb eines Spannungswellen-Getriebes verwendet werden können. By appropriate deflection of the swash plate with the help of not shown Adjusting elements, preferably piezo actuators, the swash plate can in a pre Execute the given direction of rotation, which results in the flexible Unit continuously impresses a wave that is used to under or translate Rotational movements can be used within a tension shaft gear can.

Reference list

ABW Abtriebswelle
AV Außenverzahnung
CS starre Einheit
FS flexible Einheit
G Gehäuse
H Hub
IV Innenverzahnung
KU Kugellager
WG Auslenkgenerator
ABW output shaft
AV external teeth
CS rigid unit
FS flexible unit
G housing
H stroke
IV internal teeth
KU ball bearings
WG deflection generator

11

Taumelscheibe
Swashplate

22nd

V-Nut
V-groove

33rd

Kugeln
Bullets

44th

flexibler Außenring
flexible outer ring

55

Drehpunkt
pivot point

Claims

1.Voltage wave gear with a rigid unit (CS = circular spline), a flexible unit (Flexspline = FS) and a deflection generator (wave generator = WG), which has the flexible Unit dynamically deformed so that the teeth of the flexible unit (FS) with the teeth of the rigid unit (CS) can always be brought into engagement in two separate areas, so that the flexible unit (FS) relative to the rigid unit (CS) emotional,
characterized in that the deflection generator (WG) has a wobble element with a circular peripheral edge, in which a groove is incorporated, which provides two mutually inclined groove surfaces,
that the flexible unit (FS) is provided in the form of a flexible outer ring, spaced peripherally around the peripheral edge of the wobble element, with an inner and outer side, the inside of which has a groove and the outside of which has the toothing,
that balls are introduced between the peripheral edge of the wobble element and the inside of the flexible outer ring in such a way that the balls abut between the grooves of the flexible outer ring and the wobble element,
that the wobble element can be deflected orthogonally to the surface inscribed by the peripheral edge around a spatially fixed fulcrum which forms the center of the wobble element.

2. stress wave transmission according to claim 1, characterized in that the wobble element is annular or disc-shaped is formed.

3. voltage wave transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the groove of the wobble element is designed as a V-groove is.

4. voltage wave transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the balls and the flexible outer ring a game is provided.

5. voltage wave transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the balls upon deflection of the wobble element from a normal position, in which the balls evenly on the groove surfaces of the Rest the wobble element, rest on a single groove surface and through this are pressed radially outwards, except for those balls that are on a virtu ellen axis that intersects the pivot point and around which the wobble element is tilted.

6. voltage wave transmission according to the preamble of claim 1, characterized in that the deflection generator (WG) has a wobble element with a circular peripheral edge,
that the flexible unit (FS) is provided peripherally directly around the peripheral edge of the wobble element, with an inside and an outside, the outside of which has the toothing,
that the wobble element can be deflected orthogonally to the surface inscribed by the peripheral edge around a spatially fixed fulcrum which forms the center of the wobble element

7. voltage wave transmission according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wobble element wobble around the spatially fixed pivot that executes the wobble element by means of a drive facility is forced.

8. stress wave transmission according to claim 7, characterized in that the drive device at least three adjusting elements provides that are arranged offset by 120 ° around the pivot point and ortho gonal to the area inscribed by the peripheral edge force on the rope exercise the mel element.

9. voltage wave transmission according to claim 7 or 8, characterized in that the actuating elements are piezo actuating elements (P) which can be elongated by the application of electrical voltage.

10. voltage wave transmission according to claim 8 or 9, characterized in that a control device is provided which the Stel Controls elements in such a way that the action of force on the control elements Swash element takes place in such a way that the swash element in a predetermined Swash direction is movable around the spatially fixed pivot point.