DE112006003708T5

DE112006003708T5 - Hohle Motorantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112006003708T5
Application number: DE112006003708T
Authority: DE
Inventors: Reinhart G. Welle; Dirk Loeckmann
Original assignee: THK GmbH; THK Co Ltd
Current assignee: THK GmbH; THK Co Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: US7893582B2; CN101336507B; DE112006003708B4; TW200745468A; JP4917554B2; TWI373577B; CN101336507A; JPWO2007088691A1; US20090001837A1; WO2007088691A1

Abstract

Hohle Motorantriebsvorrichtung, aufweisend:
eine Spindelwelle, die mit einer spiralförmigen Schraubnut versehen ist, die in einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist;
ein Mutterelement, das mit einer Mutternut versehen ist, die in einer Innenumfangsfläche davon derart ausgebildet ist, dass sie mit der Schraubnut in Schraubeingriff zu bringen ist;
eine hohle Antriebswelle mit einer Innenumfangsseite, an welcher das Mutterelement befestigt ist, und einer Außenumfangsseite, an welcher ein Permanentmagnet als eine Magnetfeldflusserzeugungsquelle angeordnet ist; und
ein Gehäuse, das mit einem Lagerabschnitt, der die hohle Antriebswelle drehbar abstützt, und einem Wicklungsabschnitt als eine Magnetfelderzeugungsquelle versehen ist,
wobei an der hohlen Antriebswelle das Mutterelement und der Permanentmagnet derart angeordnet sind, dass sie in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der hohlen Antriebswelle nicht einander überlappen, und an dem Gehäuse der Lagerabschnitt in einer mit dem Mutterelement korrespondierenden Position angeordnet ist und der Wicklungsabschnitt in einer mit dem Permanentmagneten korrespondierenden Position angeordnet...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hohle Motorantriebsvorrichtung, die durch Kombinieren eines Schrauben/Mutter-Mechanismus, der zum alternativen Umwandeln einer Drehbewegung und einer hin- und hergehenden Linearbewegung geeignet ist, und eines hohlen Motors, der keine Motorantriebswelle hat, gebildet wird.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich ist als eine Antriebsvorrichtung zum Durchführen einer hin- und hergehenden Linearbewegung in einer einzigen Richtung unter Verwendung eines hohlen Motors zum Beispiel eine Antriebsvorrichtung bekannt, die in der folgenden Patentveröffentlichung 1 offenbart ist. Bei dieser Antriebsvorrichtung ist eine Abtriebsstange in einer Weise des Durchdringens eines inneren hohlen Abschnitts des hohlen Motors angeordnet, und eine Drehbewegung eines rohrförmigen Rotors, der den hohlen Abschnitt bildet, wird als eine lineare Antriebskraft der Abtriebsstange übertragen. Spezieller ist ein Innengewinde an einer Innenumfangsfläche des Rotors ausgebildet, und ein Außengewinde, das für den Schraubeingriff mit dem Innengewinde geeignet ist, ist an einer Außenumfangsfläche der Abtriebsstange ausgebildet, um die Abtriebsstange an der Innenumfangsfläche des Rotors zu verschrauben. Ferner ist ein Keil an der Außenumfangsfläche der Abtriebsstange in einem mit dem Außengewinde überlappenden Zustand ausgebildet, und eine mit diesem Keil in Eingriff zu bringende Keilnut ist an der Rotorseite ausgebildet, und entsprechend dieser Struktur ist die Abtriebsstange in einer Mittelachsrichtung bewegbar, jedoch nicht um die Mittelachse drehbar.

Patentveröffentlichung 1: offengelegte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 6-53851 .
Patentveröffentlichung 2: offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-300106 .

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
Jedoch wird bei der Antriebsvorrichtung, die in der obigen Patentveröffentlichung 1 offenbart ist, die Linearbewegung durch eine Selbsthaltekraft des Motors gestoppt, und dementsprechend ist es schwierig, die Positionierung der Abtriebsstange mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen, wodurch ein Problem vorliegt. Außerdem, obwohl ein Paar Lager an beiden Seiten des hohlen Motors zum Abstützen des rohrförmigen Rotors angeordnet sind, verschlechtert diese Anordnung die Wartungsfähigkeit des hohlen Motors und macht die Montagearbeit kompliziert.
Darüber hinaus offenbart die obige Patentveröffentlichung 2 eine Antriebsvorrichtung zur Verbesserung der Positionierungsfähigkeit der Abtriebsstange. Die Antriebsvorrichtung, die in dieser Patentveröffentlichung 2 offenbart ist, verwendet eine Struktur in Kombination des hohlen Motors, einer Kugelspindel/Mutter und eines Keilmechanismus, und durch Verwendung der Kugelspindel/Mutter ist der Durchmesser des Drehantriebsabschnitts klein gestaltet, und infolgedessen wurde, da ein Trägheitsmoment möglichst klein gestaltet ist, eine Vorrichtung mit guter Stoppempfindlichkeit realisiert.
Jedoch verwendet die in der obigen Patentveröffentlichung 2 offenbarte Antriebsvorrichtung die Struktur, bei welcher der hohle Motor, die Kugelspindel/Mutter und der Keilmechanismus nacheinander angeordnet sind, so dass, obwohl die hohe Festigkeit realisiert werden kann, die Abmessung der Vorrichtung groß gestaltet ist, wodurch ein Problem vorliegt. Speziell führt bei einer solchen Antriebsvorrichtung die Verlängerung der Vorrichtung in deren Axialrichtung zu einer Begrenzung des Einbauraums, wodurch der Anwendungsbereich der Vorrichtung eingeschränkt ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Probleme konzipiert, und deren Ziel ist es, eine hohle Motorantriebsvorrichtung zu schaffen, die sowohl eine hohe Festigkeit und verbesserte Stoppempfindlichkeit als auch eine gute Wartungsfähigkeit und kompakte Struktur der Vorrichtung hat.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Die hohle Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf:
eine Spindelwelle, die mit einer spiralförmigen Schraubnut versehen ist, die in einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist;
ein Mutterelement, das mit einer Mutternut versehen ist, die in einer Innenumfangsfläche davon derart ausgebildet ist, dass sie mit der Schraubnut in Schraubeingriff zu bringen ist;
eine hohle Antriebswelle mit einer Innenumfangsseite, an welcher das Mutterelement befestigt ist, und einer Außenumfangsseite, an welcher ein Permanentmagnet als eine Magnetfeldflusserzeugungsquelle angeordnet ist; und
ein Gehäuse, das mit einem Lagerabschnitt, der die hohle Antriebswelle drehbar abstützt, und einem Wicklungsabschnitt als eine Magnetfelderzeugungsquelle versehen ist,
wobei an der hohlen Antriebswelle das Mutterelement und der Permanentmagnet derart angeordnet sind, dass sie in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der hohlen Antriebswelle nicht einander überlappen, und an dem Gehäuse der Lagerabschnitt in einer mit dem Mutterelement korrespondierenden Position angeordnet ist und der Wicklungsabschnitt in einer mit dem Permanentmagneten korrespondierenden Position angeordnet ist.
Das heißt, bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Struktur angewendet, bei welcher die Schraubnut der Spindelwelle und die Mutternut des Mutterelements in einem schraubend gleitenden Zustand in Eingriff stehen, und das Mutterelement, das mit der Drehantriebskraft von der Spindelwelle aufgenommen wird, ist an der hohlen Antriebswelle befestigt, so dass das Trägheitsmoment zum Zeitpunkt des Betriebsstopps des hohlen Motors möglichst gering gestaltet werden kann, wodurch eine stark verbesserte Stoppempfindlichkeit realisiert wird. Außerdem kann, da die Last, die von der Spindelwelle über das Mutterelement an die hohle Antriebswelle übertragen wird, von dem Lagerabschnitt aufgenommen wird, in welchem eine Mehrzahl von Lagern in dem einen Abschnitt konzentriert sind, die Vorrichtung mit einer kompakten Struktur und einer hohen Festigkeit realisiert werden.
Bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse einen Lageraufnahmeabschnitt, der den Lagerabschnitt aufnimmt, und einen Wicklungsaufnahmeabschnitt aufweisen, der den Wicklungsabschnitt aufnimmt.
Das heißt, bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind der hohle Motorabschnitt als eine Antriebsleistungsquelle, die aus dem Wicklungsabschnitt und dem Permanentmagneten besteht, und der Spindel/Mutter-Mechanismus als Antriebsleistungsumwandlungsmittel, das aus dem Mutterelement und dem Lagerabschnitt besteht, separat angeordnet. Dies kann eine einfache Struktur und eine leichte Montagearbeit mit verbesserter Wartungsfähigkeit schaffen.
Darüber hinaus kann bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Wicklungsaufnahmeabschnitt, der das Gehäuse bildet, eine lösbare Struktur haben.
Das heißt, durch lösbares Montieren des das Gehäuse bildenden Wicklungsaufnahmeabschnitts kann lediglich der hohle Motorabschnitt ausgetauscht werden, und zum Beispiel kann durch Auswechseln des Wicklungsabschnitts und des Permanentmagneten die Nennleistung der hohlen Motorantriebsvorrichtung leicht verändert werden.
Noch darüber hinaus kann bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Permanentmagnet auf der hohlen Antriebswelle mittels eines Positionseinstellmechanismus derart vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem Wicklungsabschnitt eingestellt wird.
Das heißt, gemäß der hohlen Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem Wicklungsabschnitt leicht eingestellt werden, so das die Einstellung des hohlen Motorabschnitts beim anfänglichen Festlegen des Vorrichtungsmontagezeitpunktes oder des Vorrichtungswartungszeitpunktes leicht durchgeführt werden kann.
Noch darüber hinaus kann bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Positionseinstellmechanismus aufweisen:
ein Magnethalteelement, das derart angeordnet ist, dass es mit dem Permanentmagneten zu verbinden ist;
einen Spannring, der zwischen dem Magnethalteelement und der hohlen Antriebswelle angeordnet ist, bei welchem die Bewegung der einen Endseite in Axialrichtung zu der einen Endseite durch Anstoßen des einen Endes an eine an der hohlen Antriebswelle ausgebildete Eingriffswand begrenzt wird;
eine Abstandshülse, die an einer anderen Endseite des Spannringes derart angeordnet ist, dass sie in einer Axialrichtung der hohlen Antriebswelle bewegbar ist; und
eine Druckmutter, die den Spannring in Axialrichtung zu der einen Endseite über die Abstandshülse durch Schraubeingriff mit einer in einer Oberfläche der hohlen Antriebswelle ausgebildeten Schraubnut drückt.
Ferner erwähnt das Konzept der oben genannten vorliegenden Erfindung nicht alle notwendigen gegenständlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung, und eine Unterkombination dieser Merkmale kann ebenso die vorliegende Erfindung bilden.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine hohle Motorantriebsvorrichtung vorgesehen, die sowohl eine hohe Festigkeit, eine gute Stoppempfindlichkeit und eine verbesserte Wartungsfähigkeit als auch eine kompakte Vorrichtungsstruktur hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Außenkonfiguration eines wesentlichen Teils einer hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] 2 ist eine Längsschnitt-Vorderansicht, die einen wesentlichen Teil einer Struktur der hohlen Motorantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
[3] 3 ist eine Längsschnitt-Vorderansicht zur Erläuterung des Betriebs der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
[4] 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Außenkonfiguration eines Verwendungsbeispiels der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Ferner wird angemerkt, dass die folgende Ausführungsform die Erfindung nach den jeweiligen beigefügten Ansprüche nicht beschränkt, und alle Kombinationen der gegenständlichen Merkmale, die in der Ausführungsform erläutert sind, sind nicht unbedingt notwendig für die Lösung der Probleme.
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Außenkonfiguration eines wesentlichen Teils der hohlen Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Längsschnitt-Vorderansicht, die einen wesentlichen Teil einer Struktur der hohlen Motorantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
Eine hohle Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist versehen mit: einem Spindel/Mutter-Mechanismus 11, der als ein Antriebskraftumwandlungsmittel aus einer Spindelwelle 12, einem Mutterelement 13 und einem Lager 14 besteht; und einem hohlen Motorabschnitt 21, der als eine Antriebsleistungserzeugungsquelle aus einem Wicklungsabschnitt 22 und einem Permanentmagneten 23 besteht. Der Spindel/Mutter-Mechanismus 11 und der hohle Motorabschnitt 21 sind über eine hohle Antriebswelle 25 miteinander verbunden. Die hohle Antriebswelle 25 ist zwischen dem Mutterelement 13 und dem Lager 14 positioniert, um eine Last des Mutterelements 13 an das Lager zu übertragen, und dient als ein Rotor des hohlen Motorabschnitts 21 durch Anordnung des Permanentmagneten 23 an seiner Außenumfangsseite.
Die Spindelwelle 12, die den Spindel/Mutter-Mechanismus 11 bildet, ist ein Element mit einer Außenumfangsfläche, in welcher eine spiralförmige Schraubnut 12a ausgebildet ist, und bildet einen Bezug zu einem Betrieb der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10. Andererseits ist das Mutterelement 13 ein Element mit einer Innenumfangsfläche, in welcher eine nicht gezeigte Mutternut ausgebildet ist, die mit der Schraubnut 12a der Spindelwelle 12 verschraubt wird, und durch Verschrauben dieses Mutterelements 13 mit der Spindelwelle 12 wird eine Gleitspindel gebildet. Dementsprechend wird, wenn das Mutterelement 13 eine Drehbewegung durchführt, eine relative hin- und hergehende Linearbewegung der Spindelwelle 12 in der Axialrichtung in Bezug auf das Mutterelement ermöglicht.
Das Mutterelement 13 ist an der Innenumfangsseite der hohlen Antriebswelle 25, die als ein Rotor des hohlen Motorabschnitts 21 wirkt, eingesetzt und befestigt und wird zusammen mit der Drehbewegung der hohlen Antriebswelle 25 gedreht. Ferner wird das Mutterelement 13 über die hohle Antriebswelle 25 von dem Lager 14 abgestützt, und entsprechend dieser Struktur kann die stabile Drehbewegung des Mutterelements 13 realisiert werden.
Das Mutterelement 13 ist an der Innenumfangsseite der hohlen Antriebswelle 25 befestigt, und dementsprechend ist, wie oben erwähnt, die hohle Antriebswelle 25 zwischen dem Mutterelement 13 und dem Lager 14 angeordnet, um eine Last aufzunehmen und zu übertragen. Darüber hinaus dient die hohle Antriebsquelle 25, da der Permanentmagnet 23 als eine Magnetfeldflusserzeugungsquelle an ihrer Außenumfangsseite angeordnet ist, auch als ein Rotor des hohlen Motorabschnitts 21. Der Wicklungsabschnitt 22, der die Magnetfelderzeugungsquelle bildet, ist in einer Position gegenüber dem an der hohlen Antriebswelle 25 ausgebildeten Permanentmagneten 23 angeordnet, und der Permanentmagnet 23 und der Wicklungsabschnitt 22 bilden zusammen einen hohlen Motor.
Ferner wird in der beschriebenen Ausführungsform die Montage des Permanentmagneten 23 in Bezug auf die hohle Antriebswelle 25 mittels des Positionseinstellmechanismus 30 durchgeführt. Entsprechend der Funktion des Positionseinstellmechanismus 30 ist der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 23 und dem Wicklungsabschnitt 22 frei einstellbar. Dieser Positionseinstellmechanismus 30 besteht aus einem Magnethalteelement 31, einem Spannring 32, einer Abstandshülse 33 und einer Druckmutter 35. Die spezielle Struktur und Funktion des Positionseinstellmechanismus 30 wird nachstehend erläutert.
Im Allgemeinen besteht der Permanentmagnet 23 aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Permanentmagnetelementen, welche jeweils mit einem wärmebeständigen flexiblen Material verbunden sind, um die hohle Antriebswelle 25 derart zu umschließen, dass sie in der Außendurchmesserrichtung der hohlen Antriebswelle 25 leicht bewegbar sind. Durch Ausüben einer Bewegungskraft in der Radialrichtung auf den Permanentmagneten 23 mit der oben genannten Struktur wird die Bewegung der hohlen Antriebswelle 25 in der Außendurchmesserrichtung oder Innendurchmesserrichtung realisiert, und der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 23 und dem Wicklungsabschnitt 22 ist einstellbar. Jedoch wird, da es nicht bevorzugt ist, die Bewegungskraft direkt auf den Permanentmagneten 23 auszuüben, eine Struktur derart verwendet, dass das Magnethalteelement 31 mit dem Permanentmagneten 23 verbunden ist. Dementsprechend wird die Bewegungskraft an dem Permanentmagneten 23 mittels des Magnethalteelements 31 ausgeübt.
Der Spannring 32 ist zwischen dem Magnethalteelement 31 und der hohlen Antriebswelle 25 angeordnet. Dieser Spannring 32 bildet ein keilförmiges Reibbefestigungselement, das zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem Magnethalteelement 31 und der hohlen Antriebswelle 25 und Umwandlung einer Druckkraft in der Axialrichtung in eine Bewegungskraft in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung (d. h. Radialrichtung) geeignet ist. Das heißt, der Spannring 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform stößt mit dem einen Ende (linke Endseite in 2) an einer an der hohlen Antriebswelle 25 ausgebildeten Eingriffswand 25a an, um dadurch seine weitere Bewegung in Axialrichtung zu der einen Endseite zu begrenzen, und das andere Ende (rechte Endseite in 2) nimmt einen freien Zustand in Bezug auf die hohle Antriebswelle 25 ein. Dementsprechend wird, wenn der Spannring 32 von der anderen Endseite in Axialrichtung zu der einen Endseite gedrückt wird, diese axiale Druckkraft als die Bewegungskraft in der Außendurchmesserrichtung umgewandelt, und umgekehrt, wenn der Spannring 32 derart betätigt wird, dass die Druckkraft von der anderen Endseite in Axialrichtung zu der einen Endseite freigegeben wird, wird die Bewegungskraft in der Innendurchmesserrichtung durch das Freigeben dieser axialen Druckkraft erreicht, so dass es möglich ist, die Position in der Radialrichtung des mit dem Magnethalteelement 31 verbundenen Permanentmagneten 23 einzustellen.
Das Drücken an dem Spannring 32 wird durch eine Abstandshülse 33, die an der anderen Endseite (rechte Endseite in 2) des Spannringes 32 derart angeordnet ist, dass sie in der Axialrichtung der hohlen Antriebswelle 25 bewegbar ist, und eine Druckmutter 35 realisiert, die zum Drücken des Spannringes 32 in Axialrichtung zu der einen Endseite (linke Endseite in 2) über die Abstandshülse 33 durch Schraubeingriff mit der in der Oberfläche der hohlen Antriebswelle 25 ausgebildeten Schraubnut geeignet ist.
Wie oben erwähnt, ist bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Permanentmagnet 23 mittels das Positionseinstellmechanismus 30 an der hohlen Antriebswelle 25 montiert, so dass der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 23 und dem Wicklungsabschnitt 22 extrem leicht eingestellt werden kann.
Dementsprechend können bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform das anfängliche Einstellen zum Zeitpunkt der Montage der Vorrichtung und die Einstellung des hohlen Motorabschnitts 21 zum Zeitpunkt der Wartung der Vorrichtung leicht durchgeführt werden.
Ferner ist ein Drehgeber 34 zwischen der Abstandshülse 33 und der Druckmutter 35 angeordnet, die für die hohle Antriebswelle 25 vorgesehen sind, und ein Gebersensor 36 ist in dem Gehäuse 26 (Wicklungsaufnahmeabschnitt 26d) gegenüber dem Drehgeber 34 angeordnet. In dem hohlen Motorabschnitt 21 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Anordnung des Drehgebers 34 und des Gebersensors 36 eine Winkelposition des hohlen Motors erfasst, um dadurch die Motorsteuerung als ein Synchronmotor durchzuführen.
Das Betriebssystem des hohlen Motorabschnitts 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet ein Rechteckwellenantriebssystem, in welchem eine Positionsinformation der hohlen Antriebswelle 25 als ein Rotor durch den Drehgeber 34 und den Gebersensor 36 erfasst wird und eine Drehsteuerung durch Schalten einer Stromflussphase alle 60 Grad (alle 60 Grad in Bezug auf den elektrischen Winkel von 360 Grad) durchgeführt wird. Dieses System hat den Vorteil, dass ein großes Drehmoment mit einem geringen Strom erreichbar ist.
Darüber hinaus besteht die Außenkonfiguration der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus dem Gehäuse 26, das den Lagerabschnitt 14 und den Wicklungsabschnitt 22 aufnimmt. Das Gehäuse 26 der vorliegenden Ausführungsform besteht zum Beispiel, wie in den 1 und 2 gezeigt, aus dem Enddeckelabschnitt 26a, der den Endabschnitt des Gehäuses 26 bildet, dem Lageraufnahmeabschnitt 26b, der das Lager 14 aufnimmt, dem Flanschabschnitt 26c als Befestigungsmittel für die Vorrichtung, und dem Wicklungsaufnahmeabschnitt 26d, der den Wicklungsabschnitt 22 aufnimmt.
Ferner können der Enddeckelabschnitt 26a, der Lageraufnahmeabschnitt 26b, der Flanschabschnitt 26c und der Wicklungsaufnahmeabschnitt 26d, welche das Gehäuse 26 bilden, durch Befestigungsmittel, wie Schrauben 27, verbunden werden, und insbesondere kann der Wicklungsaufnahmeabschnitt 26d vorzugsweise lösbar ausgebildet werden. Wie erwähnt, ermöglicht die lösbare Struktur des Wicklungsaufnahmeabschnitts 26d lediglich, dass der hohle Motorabschnitt 21 ausgetauscht werden kann, und durch Austauschen des Wicklungsabschnitts 22 und des Permanentmagneten 23 kann die Nennleistung der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 optional und leicht geändert werden.
Im vorstehenden sind, obwohl die Bauelemente der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurden, wie mit Bezug auf die 1 und 2 erwähnt ist, bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform das Mutterelement 13 und der Permanentmagnet 23 an der hohlen Antriebswelle 25 derart angeordnet, dass sie in der Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der hohlen Antriebswelle 25 nicht miteinander überlappen, und an der Seite des Gehäuses 26 ist der Lagerabschnitt 14 in einer mit dem Mutterelement 13 korrespondierenden Position angeordnet, und der Wicklungsabschnitt 22 ist auch in einer mit dem Permanentmagneten 23 korrespondierenden Position angeordnet. Das heißt, bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform wird eine Last, die von der Spindelwelle 12 über das Mutterelement 13 an die hohle Antriebswelle 25 übertragen wird, von dem Lagerabschnitt (den Lagern) 14 aufgenommen, die an der einen Stelle angesammelt sind, so dass eine Vorrichtung geschaffen werden kann, die eine kompakte Struktur mit hoher Festigkeit hat.
Darüber hinaus sind bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schraubnut 12a der Spindelwelle 12 und die Mutternut des Mutterelements 13 in einem Gleitzustand im Schraubeingriff miteinander, und außerdem ist das Mutterelement 13, das die Drehantriebskraft von der Spindelwelle 12 aufnimmt, an der hohlen Antriebswelle 25 befestigt, so dass das Trägheitsmoment zum Zeitpunkt des Betriebsstopps des hohlen Motors möglichst gering gestaltet werden kann, wodurch eine sehr gute Stoppempfindlichkeit realisiert wird.
Noch darüber hinaus verwendet die hohle Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eine einfache Vorrichtungsstruktur, bei welcher der Spindel/Mutter-Mechanismus 11 und der hohle Motorabschnitt 21 separat angeordnet sind, so dass die hohle Motorantriebsvorrichtung 10 gut gewartet und mit hoher Bearbeitbarkeit leicht montiert werden kann.
Im vorstehenden wurde die Struktur der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Nachstehend wird das Montageverfahren der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei einem Montagevorgang der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden zuerst eine Mehrzahl von Lagern (Lagerabschnitt 14) in Bezug auf die hohle Antriebswelle 25 angeordnet, bei welcher das Mutterelement 13 an der Innenumfangsseite angeordnet ist und der Permanentmagnet 23 an der Außenumfangsseite angeordnet ist, um dadurch einen Lagerabschnitt 14 zu bilden. Die Bewegung des Lagerabschnitts 14 in Axialrichtung zu der einen Endseite wird durch das Anstoßen der einen Endseite (linke Seite in 2 der Zeichnung) an der Eingriffswand 25b begrenzt, die an der hohlen Antriebswelle 25 ausgebildet ist. In diesem Zustand kann durch Befestigen der anderen Endseite (rechte Seite in 2 der Zeichnung) des Lagerabschnitts 14 durch die Anschlagmutter 37, die mit der hohlen Antriebswelle 25 in Schraubeingriff steht, der Lagerabschnitt 14 sicher positioniert werden.
Anschließend werden, um die Außenumfangsfläche des Lagerabschnitts 14 aufzunehmen und zu schützen, der Enddeckelabschnitt 26a, der Lageraufnahmeabschnitt 26b und der Flanschabschnitt 26c der das Gehäuse 26 bildenden Elemente angebracht. Danach wird auch der Wicklungsaufnahmeabschnitt 26d angebracht, der den Wicklungsabschnitt 22 aufnimmt, und durch Betreiben des Positionseinstellmechanismus 30 wird der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 23 und dem Wicklungsabschnitt 22 eingestellt. Der Betrieb des Positionseinstellmechanismus 30 wird im Wesentlichen durch Einstellen des Bewegungsabstandes in der Außendurchmesser- oder Innendurchmesserrichtung des Spannringes 32 über die Einstellung des Befestigungsbetrages der Druckmutter 35 durchgeführt.
Schließlich wird der Gebersensor 36 an dem das Gehäuse 26 bildenden Wicklungsaufnahmeabschnitt 26d montiert, um dadurch die Montage der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu vollenden.
Nachstehend wird der Betrieb der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben, welche eine Vertikalschnitt-Vorderansicht zur Erläuterung des Betriebs der hohlen Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist.
Die hohle Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kann wenigstens drei Betriebsverfahren bereitstellen:
Zuerst wird bei dem ersten Betriebsverfahren der Körperabschnitt der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10, d. h. der das Gehäuse 26 bildende Flanschabschnitt 26c, der mit dem Zeichen „A" bezeichnet ist, derart befestigt, dass ein freier Zustand der Spindelwelle 12 geschaffen wird. In diesem Zustand führt, wenn der hohle Motorabschnitt 21 angetrieben wird, die Spindelwelle 12 die Hin- und Herbewegung in deren Axialrichtung durch. Zu diesem Zeitpunkt führt die Spindelwelle 12 keine Drehbewegung um die Achse durch und führt lediglich die Hin- und Herbewegung durch, und dementsprechend ist durch Anordnung eines von der Spindelwelle 12 anzutreibenden Gegenstandes der Antriebsbetrieb des Gegenstandes möglich.
Zweitens wird bei dem nächsten Betriebsverfahren die Spindelwelle 12 durch Befestigen beider oder wenigstens eines der mit den Zeichen „B" und „C" bezeichneten Abschnitte festgelegt, und der anzutreibende Gegenstand wird dann in der mit dem Zeichen „A" dargestellten Position des Flanschabschnitts 26c befestigt. In diesem Zustand ist, wenn der hohle Motorabschnitt 21 angetrieben wird, nur die Spindelwelle 12 im stationären Zustand, und der Hauptkörperabschnitt der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10, der beispielsweise den Spindel/Mutter-Mechanismus 11 und den hohlen Motorabschnitt 21 umfasst, führt die hin- und hergehende Linearbewegung in der Axialrichtung durch. Dementsprechend wird der Gegenstand zusammen mit dem Hauptkörperabschnitt der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 angetrieben.
Schließlich ist das dritte Betriebsverfahren ein Verfahren der Kombination der oben erwähnten ersten und zweiten Betriebsverfahren. Das heißt, die anzutreibenden Gegenstände werden in allen mit den Zeichen „A" bis „C" dargestellten Positionen angebracht, und die Gegenstände werden durch Steuerung der Betriebsbedingungen des hohlen Motorabschnitts 21 begrenzt und/oder freigegeben, wodurch ermöglicht wird, dass das komplizierte Antreiben und Betreiben der Gegenstände durchgeführt werden kann.
BEISPIEL
Ein spezielles Verwendungsbeispiel der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die vorstehend erwähnt ist, wird nachstehend mit Bezug auf 4 erläutert, welche eine perspektivische Ansicht ist, die das Verwendungsbeispiel der hohlen Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist der Flanschabschnitt 26c der das Gehäuse 26 bildenden Elemente entfernt, und der Blockkörper 40 mit rechteckiger Form ist an dem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses 26 angebracht. Ferner sind zwei Linearführungen 45 unter dem Blockkörper 40 angeordnet, ein die Linearführung 45 bildender bewegbarer Block 45a ist mit dem Blockkörper 40 verbunden, und eine die Linearführung 45 bildende Spurschiene 45b ist mit einem Sockel als ein Lagestandard verbunden.
Dann wird, wenn der hohle Motorabschnitt 21 mit der befestigten Spindelwelle 12 angetrieben wird, nur der Blockkörper 40 in der Axialrichtung bewegt, und andererseits wird, wenn der hohle Motorabschnitt 21 mit dem befestigten Blockkörper angetrieben wird, nur die Spindelwelle 12 in der Axialrichtung bewegt. Wenn der hohle Motorabschnitt 21 unter der Einstellung des begrenzten und/oder freigegebenen Zustands der Spindelwelle 12 und des Blockkörpers 40 angetrieben wird, können die komplizierten Bewegungsvorgänge in den Axialrichtungen der Spindelwelle 12 und des Blockkörpers 40 realisiert werden.
Ferner kann der Blockkörper 40 in der vorliegenden Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, zum Beispiel als ein Sockelhalteplatz oder Gegenstandshalteplatz verstanden werden, und durch die Kombination der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform und der beiden Linearführungen 45 kann eine Antriebsvorrichtung mit extrem hoher Festigkeit und hoher Stoppempfindlichkeit realisiert werden.
Vorstehend ist, obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genannt wurden, der technische Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf den beschriebenen Bereich der obigen Ausführungsformen beschränkt, und viele andere Abänderungen und Modifikationen können an den obigen Ausführungsformen durchgeführt werden.
Zum Beispiel können bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, die oben erwähnt ist, obwohl eine Gleitspindel erläutert ist, die durch direkten Schraubeingriff der Spindelwelle 12 und des Mutterelements 13 gebildet wird, endlos umlaufende Wälzkörper (zum Beispiel Kugeln oder Rollen) zwischen der Spindelwelle 12 und dem Mutterelement 13 angeordnet werden, um dadurch eine Wälzkörperspindelvorrichtung zu bilden. Durch Verwenden einer solchen Struktur können die Festigkeit und Stoppempfindlichkeit stark erhöht werden, und ein sanfterer Betrieb kann realisiert werden.
Darüber hinaus wird bei der hohlen Motorantriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, die oben erwähnt ist, eine Struktur angewendet, bei welcher die Lager, die den Lagerabschnitt 14 bilden, der die von der Drehbewegung des Mutterelements 13 verursachte Last abstützt, in einer konzentrierten Weise in einer Position gegenüber dem Mutterelement 13 angeordnet sind. Diese Struktur wird in Anbetracht der auf die hohle Antriebswelle 25 ausgeübten Last und des Ausgleichs der hohlen Antriebswelle 25 in der Drehbewegung verwendet, so dass es eine sehr bevorzugte Struktur ist. Jedoch kann es möglich sein, ein Stützlager an dem Endabschnitt der anderen Endseite (rechte Seite in 2 der Zeichnung) des Gehäuses 26 in Anbetracht der weiteren Verlängerung der Lebensdauer der Vorrichtung und deren weiteren Stabilität beim Antriebsbetrieb anzubringen.
Es kann ersichtlich sein, dass die Modi oder Ausführungsformen, bei welchen die oben genannten Abänderungen oder Modifikationen anwendbar sind, innerhalb des technischen Bereichs der vorliegenden Erfindung aus der Interpretation der Patentansprüche sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine hohle Motorantriebsvorrichtung 10 weist eine Spindelwelle 12, die mit einer spiralförmigen Schraubnut 12a versehen ist, die in einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist, ein Mutterelement 13, das mit der Schraubnut 12a in Schraubeingriff steht, eine hohle Antriebswelle 25 mit einer Innenumfangsseite, an welcher das Mutterelement 13 befestigt ist, und einer Außenumfangsseite, an welcher ein Permanentmagnet 23 angeordnet ist, und ein Gehäuse 26 auf, das mit einem Lagerabschnitt 14, der die hohle Antriebswelle 25 drehbar abstützt, und einem Wicklungsabschnitt 22 versehen ist. An der hohlen Antriebswelle 25 sind das Mutterelement 13 und der Permanentmagnet 23 derart angeordnet, dass sie in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der hohlen Antriebswelle 25 nicht einander überlappen, und an dem Gehäuse 26 ist der Lagerabschnitt 14 in einer mit dem Mutterelement 13 korrespondierenden Position angeordnet, und der Wicklungsabschnitt 22 ist in einer mit dem Permanentmagneten 23 korrespondierenden Position angeordnet. Gemäß einer solchen Struktur ist eine hohle Motorantriebsvorrichtung mit einer hohen Festigkeit und guten Stoppempfindlichkeit und einer guten Wartungsfähigkeit und kompakten Struktur vorgesehen.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN
10 – hohle Motorantriebsvorrichtung, 11 – Spindel/Mutter-Mechanismus, 12 – Spindelwelle, 12a – Schraubnut, 13 – Mutterelement, 14 – Lager, 21 – hohler Motor, 22 – Wicklung, 23 – Permanentmagnet, 25 – hohe Antriebswelle, 25a, 25b – Eingriffswand, 26 – Gehäuse, 26a – Enddeckelabschnitt, 26b – Lageraufnahmeabschnitt, 26c – Flanschabschnitt, 26d – Wicklungsaufnahmeabschnitt, 27 – Schraube, 30 – Positionseinstellmechanismus, 31 – Magnethalteelement, 32 – Spannring, 33 – Abstandshülse, 34 – Drehgeber, 35 – Druckmutter, 36 – Gebersensor, 37 – Anschlagmutter, 40 – Blockelement, 45 – Linearführung, 45a – bewegbarer Block, 45b – Spurschiene.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 6-53851 [0002]
- JP 6-300106 [0002]

Claims

Hohle Motorantriebsvorrichtung, aufweisend: eine Spindelwelle, die mit einer spiralförmigen Schraubnut versehen ist, die in einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist; ein Mutterelement, das mit einer Mutternut versehen ist, die in einer Innenumfangsfläche davon derart ausgebildet ist, dass sie mit der Schraubnut in Schraubeingriff zu bringen ist; eine hohle Antriebswelle mit einer Innenumfangsseite, an welcher das Mutterelement befestigt ist, und einer Außenumfangsseite, an welcher ein Permanentmagnet als eine Magnetfeldflusserzeugungsquelle angeordnet ist; und ein Gehäuse, das mit einem Lagerabschnitt, der die hohle Antriebswelle drehbar abstützt, und einem Wicklungsabschnitt als eine Magnetfelderzeugungsquelle versehen ist, wobei an der hohlen Antriebswelle das Mutterelement und der Permanentmagnet derart angeordnet sind, dass sie in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der hohlen Antriebswelle nicht einander überlappen, und an dem Gehäuse der Lagerabschnitt in einer mit dem Mutterelement korrespondierenden Position angeordnet ist und der Wicklungsabschnitt in einer mit dem Permanentmagneten korrespondierenden Position angeordnet ist.
Hohle Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Lageraufnahmeabschnitt, der den Lagerabschnitt aufnimmt, und einen Wicklungsaufnahmeabschnitt aufweist, der den Wicklungsabschnitt aufnimmt.
Hohle Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Wicklungsaufnahmeabschnitt, der das Gehäuse bildet, eine lösbare Struktur hat.
Hohle Motorantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Permanentmagnet auf der hohlen Antriebswelle mittels eines Positionseinstellmechanismus derart vorgesehen ist, dass ein Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem Wicklungsabschnitt eingestellt wird.
Hohle Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Positionseinstellmechanismus aufweist: ein Magnethalteelement, das derart angeordnet ist, dass es mit dem Permanentmagneten zu verbinden ist; einen Spannring, der zwischen dem Magnethalteelement und der hohlen Antriebswelle angeordnet ist, bei welchem die Bewegung der einen Endseite in Axialrichtung zu der einen Endseite durch Anstoßen des einen Endes an eine an der hohlen Antriebswelle ausgebildete Eingriffswand begrenzt wird; eine Abstandshülse, die an einer anderen Endseite des Spannringes derart angeordnet ist, dass sie in einer Axialrichtung der hohlen Antriebswelle bewegbar ist; und eine Druckmutter, die den Spannring in Axialrichtung zu der einen Endseite über die Abstandshülse durch Schraubeingriff mit einer in einer Oberfläche der hohlen Antriebswelle ausgebildeten Schraubnut drückt.