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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Servomotor mit einem
Betätigungselement, mit welchem eine Drehwelle des Servomotors
von Hand (manuell) von einer Stelle außerhalb des Servomotors
drehend betätigt werden kann.
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Servomotoren
werden beispielsweise als Antriebsquellen für einen Roboter
oder ein Stellglied oder dergleichen verwendet. Bei dieser Art von
Servomotor ist eine Detektionseinrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels
einer Drehwelle vorgesehen, sowie ein Rotor, der sich integral mit
der Drehwelle dreht, und ein Stator, der einen festgelegten Abstand von
dem Rotor aufweist und diesem gegenüberliegt (vgl. die
japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 11-332180 A ).
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Normalerweise
wird ein solcher Servomotor angetrieben, indem er durch eine externe
Stromversorgung mit Strom versorgt wird. In dem Fall, dass die Stromversorgung
aus Folge eines außerordentlichen Stopps der Vorrichtung,
an der der Servomotor angebracht ist, unterbrochen wird, wird es
schwierig, den Servomotor zu betätigen. Dementsprechend wurden
für einen solchen Zustand Verfahren vorgeschlagen, um den
Servomotor durch Aufbringen einer externen Kraft an der Seite (Lastseite)
der Vorrichtung, die von dem Servomotor angetrieben wird, zu betätigen.
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Im
Allgemeinen ist ein Servomotor aber so aufgebaut, dass sein Übersetzungsverhältnis
hoch ist, wodurch das Rotationsdrehmoment des Servomotors erhöht
wird, so dass die Schubkraft, die durch eine Förderspindel
zur Verfügung gestellt wird, erhöht werden kann.
Aus diesem Grund ist in vielen Fällen eine manuelle Betätigung
von der Vorrichtungsseite oder auch das Durchführen feiner
Positionsanpassungen recht schwierig. Es sind auch Fälle vorstellbar,
bei denen die manuelle Betätigung des Servomotors vollständig
unmöglich ist. In dem Fall, dass eine manuelle Betätigung
von der Seite der Vorrichtung nicht durchgeführt werden
können, ist eine Betätigung erforderlich, bei
der zeitweise eine elektrische Energie auf den Servomotor aufgebracht
wird. Ein solcher Betrieb ist aber aufwendig und es gibt selbstverständlich
auch Fälle, bei denen die Zufuhr von elektrischem Strom
unmöglich sein kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Servomotor vorzuschlagen,
der auch dann einfach manuell von außen betätigt
werden kann, wenn ihm kein elektrischer Strom zugeführt
wird.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist ein Servomotor vorgesehen, der einen Detektor zur
Erfassung eines Drehwinkels einer Drehwelle aufweist, wobei ein
Betätigungselement, mit dem die Drehwelle von Hand (manuell)
von außen drehbetätigt werden kann, an der Drehwelle
vorgesehen ist.
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Mit
einem solchen Aufbau kann beispielsweise auch dann, wenn die elektrische
Stromversorgung des Servomotors unterbrochen wird, die Drehwelle einfach
von außen mit Hilfe des oben genannten Betätigungselements
gedreht werden. Auch beispielsweise in dem Fall, dass der Servomotor
ein erhöhtes Übersetzungsverhältnis aufweist,
wodurch das Rotationsdrehmoment des Servomotors erhöht
wird, so dass die über die Förderspindel übertragbare
Schubkraft erhöht werden kann, kann die Drehwelle unabhängig
von dem Übersetzungsverhältnis an der Seite der
Vorrichtung einfach von Hand (manuell) über das Betätigungselement
betätigt werden. Dadurch kann die Handhabung vereinfacht
werden.
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In
diesem Fall ist das Betätigungselement im Inneren einer Öffnung
angeordnet, die an der äußeren Fläche
des Chassis (Gehäuses) des Servomotors ausgebildet ist.
Wenn das Betätigungselement mit der Außenfläche
des Gehäuses fluchtet oder gegenüber dieser nach
innen zurückgesetzt ist, kann die Größe
des Servomotors verringert werden. Gleichzeitig kann der Freiheitsgrad
für die Installation des Servomotors erhöht sowie
dessen äußere Erscheinung verbessert werden.
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Wenn
das Betätigungselement an einer Gegenlastseite vorgesehen
ist, d. h. an der Seite, die der Lastseite, welche ein Ende der
Drehwelle bildet, gegenüberliegt, kann die Handhabbarkeit
weiter verbessert werden, da die manuelle Betätigung durchgeführt
werden kann, wobei man gleichzeitig den Drehzustand der Drehwelle
visuell überprüfen kann.
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Wenn
das Betätigungselement lösbar an einem Ende der
oben genannten Gegenlastseite der Drehwelle angebracht ist, wird
die Drehwelle außerdem im Hinblick auf die verschiedenen
Spezifikationen von Vorrichtungen, an denen der Servomotor angebracht
wird, nicht geändert. Diesen Spezifikationen kann entsprochen
werden, indem lediglich das Betätigungselement geändert
wird. Dadurch kann die vielseitige Einsetzbarkeit des Servomotors
verbessert werden.
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Wenn
das Betätigungselement koaxial zu der Drehwelle angeordnet
wird, kann die Betätigung außerdem einfach durchgeführt
werden, wobei der Rotationszustand der Drehachse visuell überprüfbar ist,
da die Drehungen des Betätigungselements und der Drehwelle
miteinander übereinstimmen.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung
ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Schnitt in axialer Richtung durch einen Servomotor gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
eine Ansicht von vorne auf den Servomotor gemäß 1.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte
Ausführungsform des Servomotors gemäß der
vorliegenden Erfindung im Einzelnen erläutert.
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Der
Servomotor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist an einer Vorrichtung (Last) angebracht, die beispielsweise aus
einem kleinen elektrischen Greifer (nicht dargestellt) zum Ergreifen
eines zu ergreifenden Objekts besteht, und wird als Antriebsquelle
zum Öffnen und Schließen des Greifers verwendet.
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Der
Servomotor 10 umfasst einen Motor 18, der eine
Drehwelle (Motorwelle) 16, die drehbar durch ein darin
vorgesehenes und um einen festgelegten Abstand beabstandetes Paar
von Lagern 12, 14 gehalten wird, antreibt, wobei
die Drehwelle eine Antriebskraft nach außen abgibt, einen
Detektor 20, der einen Dreh winkel (Drehposition, Drehphase)
der Drehwelle 16 erfasst, und einen manuellen Betätigungsabschnitt 22 zur
manuellen Betätigung der Drehwelle von außen.
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Der
Motor 18 umfasst die Drehwelle 16, einen Rotor 22,
der durch Befestigung an einer äußeren Umfangsfläche
der Drehwelle 16 integral mit der Drehwelle 16 gedreht
werden kann, und einen Stator 28, der einen festgelegten
Abstand von dem Rotor 26 aufweist und diesem gegenüber
angeordnet ist, wobei der Stator 28 eine äußere
Umfangsseite des Rotors 26 umgibt. Ein Permanentmagnet 24 ist
an der äußeren Umfangsseite des Rotors 26 angeordnet.
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Der
Motor 18 umfasst außerdem eine im Wesentlichen
rechteckig geformte, rohrförmige äußere Klammer 30,
die den Stator 28 an ihrer inneren Fläche hält,
eine lastseitige Klammer 32, die an einer Ausgangsseite
(lastseitiges Ende 16a) der Drehwelle 16 angeordnet
ist und eine Öffnung der Klammer 30 abdeckt, und
eine gegenlastseitige Klammer 34, die eine Öffnung
der Gegenlastseite der Klammer 30 (eine Seite, die der
Seite der lastseitigen Klammer 32 gegenüberliegt)
abdeckt. Die Klammer 30 und die lastseitige Klammer 32 können
integral ausgebildet sein, wie dies auch für die gegenlastseitige
Klammer 34 in ähnlicher Weise der Fall sein kann.
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Die
lastseitige Klammer 32 dient dem Halten des Lagers 12.
In ihrer Mitte weist sie eine Öffnung 32a auf.
Das lastseitige Ende 16a der Drehwelle 16 steht
aus der lastseitigen Klammer 32 durch die Öffnung 32a nach
außen vor.
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Die
gegenlastseitige Klammer 34 weist eine Öffnung 34a in
ihrer Mitte auf, durch welche die Drehwelle 16 hindurch
tritt. Die gegenlastseitige Klammer 34 trägt das
Lager 14 an einer inneren Umfangsseite eines ringförmigen
Vorsprungs 34c, der an ihrer einen Seite (Seite des Rotors 26)
in der axialen Richtung ausgebildet ist, wobei eine Winkelerfassungsvorrichtung 36,
welche den Detektor 20 bildet, durch eine Aussparung 34b gehalten
wird, die an der anderen Seite der gegenlastseitigen Klammer 34 vorgesehen
ist.
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Der
Detektor 20 umfasst die Winkelerfassungseinrichtung 36 zur
Erfassung eines Drehwinkels der Drehwelle 16 und ist beispielsweise
in der Lage, einen erfassten Winkel an eine externe Steuerung (nicht
dargestellt) zu übertragen und Regelungssignale von der
Steuerung zu empfangen. Beispielsweise kann ein Drehgeber (Encoder),
ein Drehmelder (Resolver) oder dergleichen als Winkelerfassungseinrichtung 36 eingesetzt
werden.
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Der
manuelle Betätigungsabschnitt 22 umfasst eine
Betätigungselement 38, welches eine im Wesentlichen
zylindrische, säulenförmige äußere Gestalt
aufweist, und eine Abdeckungsklammer 40, welche die Seite
der Aussparung 34b der gegenlastseitigen Klammer 34 abdeckt.
Das Betätigungselement 38 ist koaxial mit der
Drehwelle 16 verbunden, indem es auf einem Gewindeabschnitt 37,
der an dem gegenlastseitigen Ende 16b, welches der Ausgangsseite
der Drehwelle 16 gegenüberliegt, ausgebildet ist,
aufgeschraubt ist. Eine zylindrische Öffnung (Öffnung) 40a,
welche die äußere Umfangsseite des Betätigungselements 38 umgibt,
ist in der Mitte der Abdeckungsklammer 40 ausgebildet.
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Eine
Nut 38a, die es einem Bediener ermöglicht, das
Betätigungselement 38 mit Hilfe eines Werkzeugs
T, beispielsweise eines Schraubendrehers oder dergleichen, einfach
zu betätigen, ist in der Endfläche des Betätigungselements 38 ausgebildet. Außerdem
ist ein zylindrischer Mutternabschnitt 38c mit einem Gewinde 38b,
das an seiner inneren Umfangsseite ausgebildet ist, an dem Betätigungselement 38 an
der Seite der Drehwelle 16 vorgesehen. Das Betätigungselement 38 ist
mit der Drehwelle 16 verbunden, indem der zylindrische
Mutternabschnitt 38c auf den Gewindeabschnitt 37 der
Drehwelle 16 aufgeschraubt ist. Selbstverständlich
kann die Verbindung zwischen dem Betätigungselement 38 und der
Drehwelle 16 auch auf andere Weise als dem be schriebenen
Gewindeeingriff erreicht werden, beispielsweise durch Verfahren,
die ein Anschlussstück, eine Passfeder oder dergleichen
verwenden, solange das Betätigungselement 38 und
die Drehwelle 16 aneinander befestigt werden können.
Außerdem ist es bevorzugt, eine Arretierschraube, eine
Passfeder oder dergleichen (nicht dargestellt) vorzusehen, um zuverlässig
zu verhindern, dass sich das Betätigungselement 38 um
die Drehwelle 16 dreht, damit sich die Befestigung zwischen
dem zylindrischen Mutternabschnitt 38c und dem Gewindeabschnitt 37 dann,
wenn das Betätigungselement 38 mit Hilfe des Werkzeugs
T betätigt wird, nicht löst.
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Wie
sich aus 1 ergibt, dient die Abdeckungsklammer 40 dazu,
den Detektor 20 innerhalb des Gehäuses des Servomotors 10 aufzunehmen und
den Detektor 20 zu schützen. Außerdem
weist die zylindrische Öffnung 40a eine ausreichende
Tiefe auf, so dass das Betätigungselement 38 hieraus
nicht nach außen vorsteht. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform
ist das Betätigungselement 38 in einem etwas zurückgesetzten
Zustand innerhalb der zylindrischen Öffnung 40a aufgenommen,
so dass es von der äußeren Fläche der
Abdeckungsklammer 40 nach innen zurückgesetzt
ist. Wie in 2 gezeigt ist, ist außerdem
auf der äußeren Fläche der Abdeckungsklammer 40 um
die Umfangskante der im Wesentlichen zentral angeordneten zylindrischen Öffnung 40a eine
Markierung 42, die aus einem Pfeil oder dergleichen besteht
und die Betätigungsrichtung des Betätigungselements 38 zeigt,
angebracht.
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In 2 bezeichnen
die Bezugszeichen 44 und 46 Befestigungsbolzen
zur integralen Verbindung der Klammern 30, 32, 34 und 40,
die das Gehäuse des Servomotors 10 bilden, indem
sie durch die Klammern in axialer Richtung des Servomotors 10 hindurch
gesteckt werden. Beispielsweise werden die Befestigungsbolzen 44, 46 durch
Löcher 30a, eingesetzt, die in den Ecken der Klammer 30 ausgebildet
sind und dann in nicht dargestellte Gewindeabschnitte eingeschraubt
(vgl. 1).
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Bei
dem Servomotor 10 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform, der wie oben beschreiben aufgebaut ist,
ist das Betätigungselement 38 (manueller Betätigungsabschnitt 22),
durch welchen die Drehwelle 16 von Hand und von außen
drehbetätigt werden kann, mit dem gegenlastseitigen Ende 16b der
Drehwelle 16 verbunden. Das bedeutet, dass der Servomotor 10 so
aufgebaut ist, dass er eine Betätigung der Drehwelle von
außen ermöglicht. Aus diesem Grunde ist es bei
einem Servomotor, der ein erhöhtes Übersetzungsverhältnis
aufweist, wodurch das Rotationsdrehmoment des Servomotors so erhöht
ist, dass die durch eine Förderspindel gelieferte Schubkraft
vergrößert werden kann, beispielsweise in dem
Fall, dass die elektrische Stromzufuhr zur Betätigung des
Servomotors 10 unterbrochen wird, beim Betätigen
des Servomotors 10 nicht notwendig, dass eine externe Kraft
auf dessen Vorrichtungsseite (Lastseite) aufgebracht wird, um den
Servomotor 10 zu betätigen, wie es bei dem oben
beschriebenen Stand der Technik der Fall war. Außerdem
kann unabhängig von dem Übersetzungsverhältnis
(Verstärkungsrate des Rotationsdrehmoments), einem Riemenscheibenverhältnis
oder dergleichen der Vorrichtung die Drehwelle 16 einfach
manuell durch das Betätigungselement 38 betätigt
werden. Dadurch kann die Handhabung erheblich vereinfacht werden.
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Da
das Betätigungselement 38 koaxial mit der Drehwelle 16 verbunden
ist und die Drehungen des Betätigungselements 38 und
der Drehwelle 16 miteinander übereinstimmen, kann
in diesem Fall die manuelle Betätigung einfach durchgeführt
werden, wobei der Dreh-(Betriebs)zustand der Drehwelle 16 visuell überprüft
werden kann. Dies verbessert die Handhabbarkeit weiter. Bei dem
Servomotor 10 ist außerdem das Betätigungselement 38 (dessen
Betätigungsfläche) gegenüber der Außenfläche
des Gehäuses (Abdeckklammer 40) zurückgesetzt
und innerhalb der zylindrischen Öffnung 40a angeordnet. Aus
diesem Grunde kann die Größe des Servomotors 10 weiter
verringert werden, wobei gleichzeitig verhindert wird, dass das
Betätigungselement 38 versehentlich betätigt
wird.
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Außerdem
können der Freiheitsgrad bei der Installation des Servomotors 10 sowie
dessen äußeres Erscheinungsbild verbessert werden.
Im Wesentlichen die gleichen Effekte können erzielt werden, auch
wenn das Betätigungselement 38 so gestaltet ist,
dass es mit der Außenfläche des Gehäuses
fluchtet.
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Da
das Betätigungselement 38 innerhalb des Gehäuses
vorgesehen ist, ist es bei dem Servomotor 10 nicht notwendig,
dass in jeder der Vorrichtungen, an welchen der Servomotor 10 angebracht
wird, bestimmte Betätigungsfunktionen vorgesehen sind.
Dadurch kann Platz eingespart werden und die Kosten lassen sich
reduzieren. Da das Betätigungselement 38 mit der
Drehwelle 16 durch den zylindrischen Mutternabschnitt 38c verbunden
ist, kann das Betätigungselement 38 einfach an
der Drehwelle 16 angebracht bzw. von dieser gelöst
werden. Entsprechend den unterschiedlichen Spezifikationen der Vorrichtungen,
bei denen der Servomotor 10 eingesetzt wird, kann solchen
Spezifikationen dementsprechend einfach entsprochen werden, indem
die axiale Länge oder dergleichen des Betätigungselements 38 geändert
wird, ohne die Drehwelle 16 verändern zu müssen.
Dadurch ist die Vielseitigkeit des Servomotors 10 hoch.
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In
einem Zustand, in dem er mit elektrischem Strom versorgt ist, hängt
selbstverständlich die Größe des Rotationsdrehmoments
des Servomotors von der Stromzufuhr ab. Da aber mit der vorliegenden
Erfindung auch Handbetätigungen ausreichend durchführbar
sind, kann die Drehwelle 16 auch in einem außergewöhnlichen
Zustand bei einer Fehlfunktion der Vorrichtung oder dergleichen
zuverlässig betätigt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
eingeschränkt. Es versteht sich, dass die Erfindung im
Rahmen der vorliegenden Erfindung modifiziert werden kann.
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Beispielsweise
kann die Form der Nut 38a, die in dem Betätigungselement 38 vorgesehen
ist, in geeigneter Weise modifiziert werden. Auch andere Formen
als Nuten können genutzt werden. Beispielsweise kann auch
die Form eines Pluszeichens, eine sechseckige Form oder dergleichen
eingesetzt werden, solange es diese Formen ermöglichen,
dass die Drehwelle 16 von außen betätigt
werden kann.
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Entsprechend
den Einsatzbedingungen des Servomotors 10 kann das Betätigungselement 38 selbstverständlich
auch so angeordnet sein, dass es von der äußeren
Fläche des Servomotors 10 vorsteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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