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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kurzen Aktuator, in
dem ein Well-Reduktionsgetriebe untergebracht ist.
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Ein
Well-Reduktionsgetriebe ist aus einem ringförmigen festen Innenzahnrad
bzw. innen verzahnten Zahnrad, einem flexiblen Außenzahnrad bzw.
außen
verzahnten Zahnrad, das sich in dem Innenzahnrad befindet, und einem
Wellgenerator aufgebaut, der das flexible Außenzahnrad in radialer Richtung
verbiegt, so dass dieses in das feste Innenzahnrad eingreift, und
bewirkt, dass sich die Eingreifstelle der Zahnräder in Umfangsrichtung bewegt.
In einem Aktuator, der aus einem Motor und diesem Well-Reduktionsgetriebe
aufgebaut ist, ist die Rotationswelle des Motors koaxial mit dem
Wellgenerator verbunden und entsprechend der Differenz in der Anzahl
der Zähne
zwischen den zwei Zahnrädern
werden erheblich reduzierte Rotationen von dem festen Innenzahnrad
oder dem flexiblen Außenzahnrad ausgegeben.
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In
einem so aufgebauten Aktuator befindet sich das Well-Getriebe koaxial
am distalen Ende des Motors und ein magnetischer Positionsdetektor
ist am hinteren Endbereich der Rotationswelle des Motors, die vom
hinteren Ende des Motors hervorsteht, angeordnet, wie es im unten
genannten Patentdokument 1 offenbart ist. Der Aufbau, in dem das
Well-Reduktionsgetriebe, der Motor und der Positionsdetektor koaxial
entlang der axialen Richtung des Aktuators angeordnet sind, ist
jedoch ungeeignet, um den Aktuator flacher zu machen.
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Im
Gegensatz dazu wird in dem Aktuator, der in dem Patentdokument 2
offenbart ist, ein Aufbau vorgeschlagen, bei dem ein magnetischer
Codierer an einer Stelle auf der Rotationswelle eines Motors befestigt
wird, die sich innerhalb des Well-Reduktionsgetriebes befindet.
Der Innenraum des Well-Reduktionsgetriebes kann als Raum genutzt
werden, um einen magnetischen Codierer anzuordnen, wodurch die Gesamtlänge eines
Aktuators um einen Betrag reduziert werden kann, der der axialen
Länge des
magnetischen Codierers entspricht.
- Patentdokument 1: JP-A Nr. 2006-149139
- Patentdokument 2: JP-A
Nr. 2005-312223
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Hier
ist eine Leiterplatte, auf der ein Sensorsignalumwandler zum Verarbeiten
der Erkennungssignale eines Winkeldetektors (Magnetsensors) des magnetischen
Codierers angebracht ist, im Allgemeinen am hinteren Ende des Motors
angeordnet. Wenn der Winkeldetektor des magnetischen Codierers in das
Well-Reduktionsgetriebe eingebaut ist, müssen der Winkeldetektor und
die Leiterplatte durch eine Verdrahtung verbunden werden.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einem Aktuator, bei
dem der Winkeldetektor eines magnetischen Codierers in das Well-Reduktionsgetriebe
eingebaut ist, Drahtverbindungen zwischen dem Winkeldetektor und
der Leiterplatte, die sich am hinteren Ende des Motors befindet,
geeignet auszuführen.
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Um
das obige und andere Probleme zu lösen, hat ein Aktuator, der
mit einem Well-Reduktionsgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgestattet ist, einen Motor, ein Well-Reduktionsgetriebe, das
koaxial mit dem distalen Ende des Motors verbunden ist, und einen
Positionsdetektor zum Erkennen der Rotationsposition einer Rotationswelle
des Motors, wobei
das Well-Reduktionsgetriebe ein ringförmiges festes Innenzahnrad
bzw. innen verzahntes Zahnrad, ein flexibles Außenzahnrad bzw. außen verzahntes Zahnrad,
das koaxial innerhalb des festen Innenzahnrades angeordnet und mit
einem zylindrischen Rumpfbereich versehen ist, und einen Wellgenerator, der
koaxial in das flexible Außenzahnrad
eingepasst ist, aufweist;
die Rotationswelle des Motors durch
das Innere des koaxialen Rumpfbereiches geht und koaxial mit dem Wellgenerator
verbunden und an diesem befestigt ist;
der Positionsdetektor
mit einer Winkelerkennungseinheit, die einen Sensormagneten, der
an der Rotationswelle befestigt ist, und einen Magnetsensor, der dem
Sensormagneten zugewandt ist, hat, und mit einem Sensorsignalumwandler
zum Verarbeiten von Erkennungssignalen von dem Magnetsensor versehen
ist;
sich die Winkelerkennungseinheit in einem axialen Bereich
befindet, der innerhalb des zylindrischen Rumpfbereiches um die
Rotationswelle herum ange ordnet ist, und wobei sich der Sensorsignalumwandler
am hinteren Ende des Motors befindet;
der Motor mit einer Verdrahtungsöffnung versehen ist,
deren Inneres sich von der Seite des Winkeldetektors zu der Seite
des Sensorsignalumwandlers erstreckt und hindurchfährt; und
die
Winkelerkennungseinheit und der Sensorsignalumwandler durch einen
Draht durch die Verdrahtungsöffnung
elektrisch verbunden sind.
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In
einem Aktuator, der mit einem Well-Reduktionsgetriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen ist, werden Erkennungssignale des Magnetsensors
des Positionsdetektors durch eine Verdrahtung, die durch Verdrahtungsöffnungen,
die innerhalb des Motors ausgebildet sind, weggeführt ist, zu
dem Sensorsignalumwandler, der sich am hinteren Ende des Motors
befindet, geleitet. Auf diese Weise wird die Verdrahtung nicht zur
Außenseite
des Aktuators weggeführt
und sie ist mit dem Sensorsignalumwandler verbunden, der sich auf
der dem Well-Reduktionsgetriebe entgegengesetzten Seite befindet,
wobei sich der Motor dazwischen befindet.
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Wenn
die Verdrahtung, die von dem Magnetsensor weggeführt ist, aus dem Well-Reduktionsgetriebe
zur Außenseite
weggeführt
und dann zur Rückseite
des Motors herumgeführt
ist, ist die so weggeführte
Verdrahtung anfällig
für mechanische
Beschädigung,
wenn der Aktuator installiert wird und zu anderen Zeiten. Die Erkennungssignale,
die von einem Hall-Element oder einem anderen Magnetsensor ausgegeben
werden, sind relativ schwache elektrische Signale und werden daher
negativ beeinflusst, wenn die Signaldrähte weggeführt werden, da die Signale
leicht von elektromagnetischer Störung beeinflusst werden. In
der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, die Verdrahtung
zur Außenseite weg
zu führen,
sie indirekt entlang der Außenseite des
Motors zu verlegen und zu seiner Rückseite herum zu führen. Daher
ist die Verdrahtung nicht anfällig für mechanische
Beschädigung
und kann mit der kürzest
möglichen
Verdrahtungslänge
weggeführt
werden, so dass der Einfluss von elektromagnetischer Störung reduziert
werden kann.
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Hier
ist der Motorrotor des Motors so aufgebaut, dass er mit einem ringförmigen Statorkern,
der auf der inneren Umfangsfläche
eines zylindrischen Motor rahmens befestigt ist, einer Mehrzahl von
ausgeprägten
Polen, die von dem Statorkern zur Mitte des Motors hervorstehen,
und einer Statorspule, die auf jeden der ausgeprägten Pole gewickelt ist, versehen
ist. Eine Stelle auf der Mittelachslinie der ausgeprägten Pole
im aussenumfangsseitigen Bereich des Statorkernes ist ein Gebiet,
in dem der magnetische Fluss des Motors nicht konzentriert ist und
daher tritt keine magnetische Sättigung
auf, selbst wenn Durchgangsöffnungen,
die eine geeignete Größe haben, geöffnet werden.
Daher werden die magnetischen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflusst,
selbst wenn an diesen Stellen Verdrahtungsöffnungen parallel zur Mittelachslinie
des Motors ausgebildet werden. Solch ein Aufbau erlaubt es, die
Verdrahtung durchzuführen,
ohne den äußeren Durchmesser
des Motors zu vergrößern.
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Anstelle
dieses Aufbaus sind an Stellen auf der Mittellinie der ausgeprägten Pole
in der äußeren Umfangsfläche des
Statorkerns Gräben,
die sich in der Richtung parallel zur Mittelachslinie des Motors erstrecken,
ausgebildet und Verdrahtungsöffnungen werden
von den Gräben
und der inneren Umfangsfläche
des Motorrahmens gebildet.
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Als
Nächstes
kann der Sensormagnet eine zweipolig magnetisierte ringförmige Form
haben und koaxial an der äußeren Umfangsfläche der
Rotationswelle des Motors befestigt sein, und der Magnetsensor kann
aus einem ersten Hall-Element und einem zweitem Hall-Element aufgebaut
sein, die dem Sensormagneten in einem festen Abstand in Positionen
auf der äußeren Umfangsfläche des
Sensormagneten, die in Umfangsrichtung um 90° beabstandet sind, zugewandt
sind. Auch kann der Sensorsignalumwandler aufgebaut sein, einen
ND-Wandler, durch den analoge Signale, die von dem ersten und dem
zweiten Hall-Element ausgegeben werden, in digitale Signale umgewandelt
werden, einen Computer zum Berechnen des Rotationswinkels der Rotationswelle
des Motors auf der Basis der digitalen Signale, die so erhalten
werden, und einen Datenumwandler zum Umwandeln des so erhaltenen
Rotationswinkels in serielle Daten, zu haben.
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Mit
einem Positionsdetektor, der solch einen Aufbau hat, werden zweiphasige
sinusförmige
Signale, die pro Rotation der Rotationswelle des Motors um 90° eines einzelnen
Zyklus phasenversetzt sind, von dem ersten und dem zweiten Hall-Element
ausgegeben und der absolute Winkel der Motorwelle kann aus diesen
Signalen berechnet werden.
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Durch
einen A/D-Wandler werden die analogen Signale, die von den Hall-Elementen
erkannt werden, als digitale Signale erhalten, die Signale werden
verarbeitet, um einen Winkel zu berechnen, und das Ergebnis der
Berechnung wird in serielle Daten umgewandelt. Daher kann die Anzahl
der Signalleitungen zu der übergeordneten
Vorrichtung, die den Aktuator antreibt und steuert, reduziert werden.
Z. B. sind nur vier Leitungen, d. h. zwei Energieversorgungsleitungsdrähte und
zwei unterschiedliche Signaldrähte
zur seriellen Datenübertragung
ausreichend und es kann eine Reduzierung der Anzahl der Drähte erreicht
werden.
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Es
ist nicht erforderlich, dass eine übergeordnete Vorrichtung Fehlerausgleichsdaten
vorhält, wenn
der Sensorsignalumwandler mit einer Winkelfehler-Datenspeichereinheit versehen ist, die
Winkelfehler-Korrekturdaten speichert und vorhält, um die Differenz zwischen
der Rotationswinkelposition der Rotationswelle des Motors, wie sie
von dem ersten und dem zweiten Hall-Element erkannt wird, und der wirklichen
Rotationswinkelposition der Rotationswelle des Motors zu korrigieren.
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Als
Nächstes
ist der Positionsdetektor in dem Aktuator der vorliegenden Erfindung
mit einer Halterung für
einen zylindrischen Sensormagneten, die koaxial an der äußeren Umfangsfläche der
Rotationswelle des Motors befestigt ist, einem mehrpolig magnetisierten
ringförmigen
Sensormagneten, der koaxial an der Halterung für den Sensormagneten befestigt
ist, und einer Mehrzahl von Magnetsensoren, die dem Sensormagneten
in einem festen Abstand auf Positionen gegenüberliegen, die durch einen
vorgegebenen Winkel in Umfangsrichtung auf der externen Umfangsfläche des
Sensormagneten voneinander beabstandet sind, versehen und der Wellgenerator
des Well-Reduktionsgetriebes ist durch die Halterung für den Sensormagneten
koaxial mit der Rotationswelle verbunden.
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Wenn
der Wellgenerator direkt an der Rotationswelle des Motors angebracht
und befestigt ist, muss der hohle Durchmesser eines hohlen Wellgenerators
reduziert werden oder ein gesondertes Teil zum Anbringen und Befestigen
des Wellgenerators muss angebracht werden, um eine Anbring- und
Befestigungsstärke
zwischen den beiden Komponenten sicherzustellen. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird ein Wellgenerator an der Rotationswelle
eines Motors mithilfe einer Sensormagnet-Halterung angebracht und
befestigt. Daher kann der Wellgenerator mit ausreichender Befestigungsstärke an der
Rotationswelle des Motors angebracht und befestigt werden, ohne
den hohlen Durchmesser des Wellgenerators zu reduzieren und ohne
die Anzahl der Komponenten zu erhöhen.
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Andererseits
ist der Aufbau eines Aktuators der vorliegenden Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass er eine elektromagnetische Bremse aufweist, die
einen Elektromagneten, der aus einem Joch und einer Anregespule
aufgebaut ist, und eine Ankerscheibe aufweist, die zur Anziehung
durch den Elektromagnet geeignet ist, um eine Bremskraft auf die Rotationswelle
auszuüben;
und der Elektromagnet hat eine Stelle auf seinem äußeren Umfang,
die am hinteren Ende des koaxialen Motorrahmens des Motors angebracht
und befestigt ist, und eine Stelle auf seinem inneren Umfang, die
den axialen Bereich des hinteren Endes der Rotationswelle des Motors
durch ein Lager rotierbar abstützt.
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Im
Allgemeinen befindet sich eine Endhalterung auf beiden Seiten des
zylindrischen Motorrahmens und beide Endbereiche des Motorrotors
werden rotierbar durch ein Lager abgestützt, um den Motorrotor rotierbar
auf dem Motorstator abzustützen. Mit
der vorliegenden Erfindung wird die Funktion der Endhalterung des
hinteren Endes des Motors in den Elektromagneten der elektromagnetischen
Bremse integriert. Dadurch kann die axiale Länge des Aktuators reduziert
werden.
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Mit
der vorliegenden Erfindung werden Erkennungssignale von dem Magnetsensor
des Winkeldetektors über
eine Verdrahtung, die durch Verdrahtungsöffnungen, die innerhalb des
Motors ausgebildet sind, weggeführt
ist, zu dem Sensorsignalumwandler übertragen, der sich am hinteren
Ende des Motors in einem Aktuator befindet, der einen Aufbau hat,
in dem der Winkeldetek tor des Positionsdetektors in das Well-Reduktionsgetriebe
eingebaut ist. Daher ist es nicht erforderlich, die Verdrahtung
an die Außenseite
weg zu führen,
sie indirekt entlang der Außenseite
des Motors zu verlegen und zu dessen Rückseite zu führen. Daher
wird die Verdrahtung nicht mechanisch beschädigt und kann mit der kürzest möglichen
Verdrahtungslänge
weggeführt
werden, so dass auch der Einfluss von elektromagnetischer Störung reduziert
werden kann.
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Aktuators, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird;
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2A ist
ein Abbildung, die den Aufbau eines Winkeldetektors eines magnetischen
Codierers zeigt;
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2B ist
ein Abbildung, die den verdrahteten Zustand eines Winkeldetektors
eines magnetischen Codierers und eines Sensorsignalumwandlers zeigt;
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3A ist
eine lokale Schnittansicht, die eine Motorstator zeigt, in dem Verdrahtungsöffnungen
ausgebildet sind;
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3B ist
eine lokale Schnittansicht, die ein anderes Beispiel von Verdrahtungsöffnungen
zeigt; und
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4 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Steuersystem eines magnetischen
Codierers zeigt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des mit einem Well-Reduktionsgetriebe versehenen Aktuators, in dem
die vorliegende Erfindung eingesetzt ist, wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Aktuator zeigt, der mit einem Well-Reduktionsgetriebe
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist. Der Aktuator 1 ist ein hohler
Aktuator, in dem ein hohler Bereich 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt in
Richtung der Achslinie 1a durch seine Mitte geht, und hat
einen Motor 3, ein Well-Reduktionsgetriebe 5,
das koaxial auf dessen Vorderseite angeordnet ist, und eine scheibenförmige Ausgangswelle 7,
die koaxial auf dessen Vorderseite angeordnet ist. Die Ausgangswelle 7 ist
koaxial an dem äußeren Umfangsflächenbereich
des vorderen Endes einer Hohlwelle 8 befestigt, die den
hohlen Bereich 2 begrenzt. Auch befindet sich eine elektromagnetische
Bremse 9 auf der Rückseite
des Motors 3.
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Der
Motor 3 ist mit einer hohlen Rotationswelle 31,
einem Motorrotor 32, der integral mit der Rotationswelle 31 ausgebildet
ist, einem Motorstator 33, der den Motorrotor 32 koaxial
umgibt, und einem Motorrahmen 34 versehen, an dem der Motorstator 33 angebracht
ist. Der Motorrahmen 34 hat einen zylindrischen Rahmen 35,
eine Halterung 36 für
das vordere Ende, die koaxial an dessen vorderem Ende befestigt
ist, und eine Halterung 37 für das hintere Ende, die koaxial
an dem hinteren Ende des zylindrischen Rahmens 35 befestigt
ist. Der Motorstator 33 ist an dem inneren Umfangsflächenbereich
des zylindrischen Rahmens 35 und der Halterung 36 für das vordere
Ende angebracht und befestigt. Lager 45 und 46 sind
zwischen der Rotationswelle 31 und dem inneren Umfang der
Halterung 36 für
das vordere Ende und der Halterung 37 für das hintere Ende angebracht
und der Motorrotor 32 wird durch die Lager rotierbar von
dem Motorstator 33 abgestützt.
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Das
Well-Reduktionsgetriebe 5, das sich auf der Vorderseite
des Motors 3 befindet, ist mit einem ringförmigen festen
Innenzahnrad 51 bzw. auf seiner Innenseite verzahnten Zahnrad 51,
einem flexiblen Außenzahnrad 52 bzw.
auf seiner Außenseite
verzahnten Zahnrad 52, das koaxial in dem Innenzahnrad 51 angeordnet
ist, und einem elliptisch konturierten Wellgenerator 53 versehen,
der koaxial darin eingepasst ist. Das feste Innenzahnrad 51 und
das flexible Außenzahnrad 52 können über ein
Kreuzrollenlager 54 relativ zueinander rotieren.
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Der
Wellgenerator 53 ist am äußeren Umfangsflächenbereich
der distalen Seite der Rotationswelle 31 befestigt und
nimmt Drehungen mit hoher Drehzahl von dem Motor 3 auf.
Das flexible Außenzahnrad 52 hat
die Form eines Zylinderhutes und einen zylindrischen Rumpf 52b,
auf dem äußere Zähne 52a auf
dem äußeren Umfangsflächenbereich
des distalen Endes ausgebildet sind, eine Membran 52c, die
sich rechtwinklig von der Rückseite
des zylindrischen Rumpfes 52b nach außen aufweitet, und eine ringförmige Verdickung 52d,
die durchgängig
auf der äußeren Umfangkante
der Membran 52c ausgebildet ist. Die ringförmige Verdickung 52d ist
zwischen einem äußeren Umfangsbereich 36b der
Halterung 36 für
das vordere Ende in dem Motorrahmen 34 und einem äußeren Ring 54a des
Kreuzrollenlagers 54, das vor dem äußeren Umfangsbereich positioniert
ist, angeordnet und die ringförmige
Verdickung liegt zwischen diesen Teilen und ist an diesen Teilen
angebracht und befestigt. Das feste Innenzahnrad 51 ist zwischen
dem inneren Ring 54b des Kreuzrollenlagers 54 und
einem äußeren Umfangskantenbereich 7a der
Ausgangswelle 7 vor dem inneren Ring angeordnet und das
feste Innenzahnrad liegt zwischen diesen Teilen und ist an diesen
Teilen angebracht und befestigt.
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Hier
ist ein magnetischer Codierer zum Erkennen der Rotationsposition
des Motorrotors 32 an dem Motor 3 angebracht.
Der magnetische Codierer weist einen Winkeldetektor 13,
der aus einem Hall-Element 11 und einen Sensormagneten 12 aufgebaut
ist, und eine Sensorsignalumwandlerplatine 14 auf, auf
der ein Sensorsignalumwandler zum Verarbeiten des Erkennungssignals,
das von dem Winkeldetektor 13 erhalten wird, angebracht
ist. Der Winkeldetektor 13 befindet sich innerhalb des
Well-Reduktionsgetriebes 5, das auf der Vorderseite des
Motors 3 angeordnet ist, und die Sensorsignalumwandlerplatine 14 befindet
sich hinter der elektromagnetischen Bremse 9 auf der Rückseite
des Motors 3. Der Winkeldetektor 13 und die Sensorsignalumwandlerplatine 14,
die sich auf der Vorder- bzw. auf der Rückseite des Motors 3 befinden,
sind durch einen Sensorleitungsdraht, der sich innerhalb des Motors 3 befindet,
verbunden.
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2A ist
eine Abbildung, die den Aufbau des Winkeldetektors 13 des
magnetischen Codierers zeigt. 2B ist
eine Abbildung, die den verdrahteten Zustand des Winkeldetektors 13 und
der Sensorsignalumwandlerplatine 14 des magnetischen Codierers
zeigt. Bezug nehmend auf die 1, 2A und 2B ist
der Sensormagnet 12 eine zweipolig magnetisierte ringförmige Komponente
in dem Winkeldetektor 13 des magnetischen Codierers und
ist an der äußeren Umfangsfläche einer
ringförmigen Sensormagnet-Halterung 15 befestigt.
Die Sensormagnet-Halterung 15 ist koaxial an dem äußeren Umfangsflächenbe reich
an einer Stelle zwischen dem Wellgenerator 53 und der Halterung 36 für das vordere
Ende in der Rotationswelle 31 angebracht und befestigt.
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Das
Hall-Element 11 liegt der äußeren Umfangsfläche des
Sensormagneten 12 in einem festen Abstand gegenüber. Als
Hall-Element 11 werden im vorliegenden Beispiel ein erstes
Hall-Element 11a und ein zweites Hall-Element 11b bereitgestellt,
die in Umfangsrichtung in Winkelabständen von 90° angeordnet sind. Das erste
und das zweite Hall-Element 11a und 11b werden
jeweils von Hall-Element-Abstützplatten 16a und 16b gehalten,
die auf der vorderen Endfläche
der Halterung 36 für
das vordere Ende angebracht sind.
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Hier
sind das erste Element 11a und das zweite Element 11b und
die Sensorsignalumwandlerplatine 14 durch eine Mehrzahl
von Sensorleitungsdrähten 17 verbunden.
Die Sensorleitungsdrähte 17, die
von den Hall-Elementen 11a und 11b weggeführt werden,
werden in radialer Richtung zwischen der vorderen Endfläche der
Halterung 36 für
das vordere Ende und der hinteren Endfläche des inneren Rings 54b des
Kreuzrollenlagers 54 weggeführt. Eine Mehrzahl von Drahtöffnungen 36a, 33a, 35a, 37a sind
entlang der Richtung der Achslinie 1a jeweils vollständig durch
den äußeren Umfangsflächenbereich
der Halterung 36 für
das vordere Ende, den Motorstator 33, den zylindrischen
Rahmen 35 und den äußeren Umfangsflächenbereich
der Halterung 37 für
das hintere Ende ausgebildet. Die Sensorleitungsdrähte 17 sind
durch die Drahtöffnungen 36a, 33a, 35a und 37a zur
Rückseite
des Motors 3 weggeführt
und mit der Sensorsignalumwandlerplatine 14 verbunden.
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Die
Sensorleitungsdrähte 17,
die so weggeführt
sind, werden, wenn die Sensorleitungsdrähte 13 von dem Hall-Element 11 (11a und 11b)
an die Außenseite
des Well-Reduktionsgetriebes 5 weggeführt und zur Rückseite
des Motors herumgeführt
sind, während
der Installation des Aktuators oder zu anderen Zeitpunkten mechanisch
leicht beschädigt.
Die Erkennungssignale, die von dem Hall-Element 11 ausgegeben
werden, sind relativ schwache elektrische Signale und werden daher
nachteilig beeinflusst, wenn die Sensorleitungsdrähte 17 weggeführt sind,
da die Signale leicht von elektromagnetischer Störung beeinflusst werden. Im
vorliegenden Beispiel ist es nicht erforderlich, die Sensorleitungsdrähte 17 zur
Außenseite
weg zu führen,
sie indirekt entlang der Außen seite
des Motors 3 zu verlegen und zu der Sensorsignalumwandlerplatine 14 auf
seiner Rückseite
zu führen.
Folglich werden die Sensorleitungsdrähte 17 nicht mechanisch
beschädigt
und sind mit der kürzest
möglichen
Verdrahtungslänge
weggeführt,
so dass der Einfluss elektromagnetischer Störung reduziert werden kann.
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3A ist
eine lokale Schnittansicht, die einen Motorstator 33 zeigt,
in dem Verdrahtungsöffnungen 33a ausgebildet
sind. Der Motorstator 33 ist mit einem Statorkern 39,
der aus getrennten Kernen 38 zusammengesetzt ist, die ringförmig entlang
der inneren Umfangsfläche
des Motorrahmens 34 angeordnet sind, und Statorspulen 40 von
jeder Phase, die auf ausgeprägte
Pole 38a gewickelt sind, die von der inneren Umfangsfläche der
getrennten Kerne in Richtung der Mitte des Motors hervorragen, versehen.
Die Verdrahtungslöcher 33a mit
kreisförmigem Querschnitt
gehen in Richtung parallel zu der Achslinie 1a des Motors
durch eine Stelle auf der Mittelinie 38b des äußeren Umfangsflächenabschnitts
der getrennten Kerne 38.
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Die
Stellen auf der Mittelachslinie 38b der ausgeprägten Pole 38a im
aussenumfangsseitigen Bereich des Statorkerns 39 sind ein
Gebiet, in dem der magnetische Fluss des Motors nicht konzentriert ist,
und daher tritt keine magnetische Sättigung auf, selbst wenn Durchgangsöffnungen
ausgebildet werden, die eine geeignete Größe haben. Daher werden die
magnetischen Eigenschaften an diesen Stellen nicht negativ beeinflusst,
selbst wenn Verdrahtungsöffnungen 33a parallel
zur Mittelachslinie des Motors ausgebildet sind. Solch ein Aufbau
erlaubt es, die Verdrahtung auszuführen, ohne den äußeren Durchmesser
des Motors zu vergrößern.
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Die
Verdrahtungsöffnungen 36a, 35a und 37a,
die in der Halterung 36 für das vordere Ende, im zylindrischen
Rahmen 35 und in der Halterung 37 für das hintere
Ende ausgebildet sind, sind an Stellen ausgebildet, die den jeweiligen
Verdrahtungsöffnungen 33a,
die in dem Motorstator 33 ausgebildet sind, entsprechen.
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Hier
können
die Verdrahtungsöffnungen,
die in dem Motorstator 33 ausgebildet sind, auch auf die Art
eingerichtet sein, wie sie in 3B gezeigt
ist. In dieser Abbildung sind an Stellen, die Positionen auf der äußeren Umfangsfläche auf
den Mittelachslinien 38b der getrennten Kerne 38 entsprechen,
im Wesentlichen V-förmige
Gräben 38c ausgebildet.
Verdrahtungsöffnungen 33A sind
zwischen den Gräben 38c und
dem inneren Umfangsflächenbereich 34a des
Motorrahmens 34 ausgebildet.
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Als
Nächstes
ist 4 ein schematisches Blockdiagramm, welches das
Steuersystem des magnetischen Codierers der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Sensorsignalumwandler 21, der auf der Sensorsignalumwandlerplatine 14 angebracht
ist, weist einen A/D-Wandler 22, einen Computer 23,
einen Datenumwandler 24 und eine Winkelfehler-Datenspeichereinheit 25 auf.
Sinusförmige
analoge Signale a und b, die um 90° phasenversetzt sind, werden als
Erkennungssignale von den Hall-Elementen 11a und 11b ausgegeben
und diese analogen Signale a und b werden in den ND-Wandler 22 eingegeben,
in digitale Signale umgewandelt und im Inneren empfangen. Der Computer 23 berechnet
auf der Basis der digitalen Signale die Rotationswinkelposition
der Rotationswelle 31 des Motors.
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Winkelfehler-Korrekturdaten,
welche die Differenz zwischen der von den Hall-Elementen 11a und 11b erkannten
Rotationswinkelposition und der wirklichen Rotationswinkelposition
der Rotationswelle 31 des Motors ausdrücken, sind bei festen Winkeleinheiten
in der Winkelfehler-Datenspeichereinheit 25 gespeichert.
Mit dem Computer 23 wird der berechnete Winkel durch die
Winkelfehler-Korrekturdaten korrigiert. Der in dem Computer 23 berechnete,
erkannte Winkel wird in dem Datenumwandler 24 in serielle
Daten umgewandelt und an das, nicht gezeigte, Antriebsteuergerät der übergeordneten
Vorrichtung, die den Aktuator 1 antreibt und steuert, übertragen.
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Auf
diese Weise wird der Erkennungswinkel in serielle Daten umgewandelt
und an die übergeordnete
Vorrichtung übertragen,
wodurch die Anzahl der Drähte
zwischen dem Sensorsignalumwandler 21 und der übergeordneten
Vorrichtung auf insgesamt vier Drähte, d. h. zwei Energieversorgungsleitungen und
zwei unterschiedliche Signalleitungen zur seriellen Datenübertragung
gebracht werden kann. Auf diese Weise wird die Anzahl der Drähte reduziert
und der Verdrahtungsaufwand wird dadurch vereinfacht. Da der Sensorsignalumwand ler 21 des
vorliegenden Beispiels Fehlerausgleichsdaten vorhält, ist
es nicht erforderlich, die Fehlerausgleichsdaten zum Korrigieren
von Erkennungsfehlern in der übergeordneten Vorrichtung
vorzuhalten.
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Zurückkehrend
zu 1 wird der Wellgenerator 53 des Well-Reduktionsgetriebes 5 des
vorliegenden Beispieles über
das Sensormagnet-Halteteil 15, das sich in seinem hinteren
Bereich befindet, an der Rotationswelle 31 des Motors angebracht.
Der Wellgenerator 53 ist koaxial an dem Sensormagnet-Halteteil 15 angebracht
und befestigt, indem die hintere Endfläche 53a des Wellgenerators
in Kontakt mit der vorderen Endfläche 15a des Sensormagnet-Halteteils 15 gebracht
wird und die beiden mit Hilfe von Befestigungsbolzen 55,
die in vorgegebenen Winkelabständen
in Umfangsrichtung angebracht sind, befestigt werden.
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Wenn
der Wellgenerator 53 direkt mit der Rotationswelle 31 verbunden
ist, muss der innere Durchmesser des hohlen Bereiches reduziert
werden, um die Dicke der Verbindungsbereiche zu vergrößern. Im
vorliegenden Beispiel kann die Abmessung des Innendurchmessers vergrößert werden,
da der Wellgenerator 53 mithilfe der Sensormagnet-Halterung 15 mit
der rotierenden Welle 31 des Motors verbunden ist. Ein
Vorteil besteht auch darin, dass die Anzahl der Komponenten nicht
erhöht
wird, da keine gesonderten Teile erforderlich sind, um diese Komponenten
miteinander zu verbinden.
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Die
elektromagnetische Bremse 9, die sich auf der Rückseite
des Motors 3 befindet, wird als Nächstes beschrieben. Die elektromagnetische Bremse 9 ist
mit einem Elektromagneten 91 versehen, der aus einem Joch
und eine Anregespule aufgebaut ist, und der Elektromagnet 91 ist
integral mit der Halterung 37 für das hintere Ende des Motors 3 ausgebildet.
Mit anderen Worten, der Elektromagnet 91 der elektromagnetischen
Bremse 9 dient als Halterung 37 für das hintere
Ende des Motors 3. Eine Ankerscheibe 93 befindet
sich hinter dem Elektromagneten 91, mit einer Reibscheibe 92 zwischen
der Ankerscheibe 93 und dem Elektromagneten 91.
Die Reibscheibe 92 ist an dem Motorstator 33 angebracht
und die Ankerscheibe 93 ist an dem Motorrotor 32 angebracht.
Beispielsweise kann die elektromagnetische Bremse 9 normalerweise
durch ein, nicht gezeigtes, Federelement in axialer Richtung gedrückt und
in einem einge legten Zustand gehalten werden. Wenn die Bremse angeregt
wird, arbeiten diese Teile gegen die Federkraft des Federteiles
und trennen sich, um die Bremse zu lösen.
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Auf
diese Weise wird im vorliegenden Beispiel die Halterung 37 für das hintere
Ende, die den hinteren Bereich des Motorrotors 32 rotierbar
abstützt,
auch als Elektromagnet 91 der elektromagnetischen Bremse 9 benutzt.
Der Aufbau ist daher vorteilhaft, um dem Aktuator 1 im
Vergleich zum Anordnen dieser beiden Teile in der Richtung der Achslinie 1a ein
flacheres Profil zu geben.