DE112019002377T5

DE112019002377T5 - Aktuator

Info

Publication number: DE112019002377T5
Application number: DE112019002377.2T
Authority: DE
Inventors: Kojiro Fujiyama; Haruhiko Takahasi
Original assignee: Takatori Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Takatori Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: JP6727688B1; DE112019002377B4; US11473695B2; GB202018214D0; GB2591847A; US20220290776A1; CN113179651A; GB2591847B; WO2021106071A1; DE112019002377T8; JPWO2021106071A1

Abstract

[Aufgabe] Ein Aktuator wird bereitgestellt, der in der Lage ist, eine ausreichende Laufruhe beim Antrieb zu gewährleisten, der eine geringe Größe aufweist, der aufgrund eines hohen Untersetzungsverhältnisses eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung aufweist und der in der Lage ist, eine hochgenaue Regelung durchzuführen.[Mittel zur Lösung] Ein Aktuator 1, der ein Beispiel für Aktuatoren ist, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wurde, funktioniert als Ventilaktuator, der ein Ventil 2 öffnet oder schließt. Der Aktuator 1 umfasst ein Antriebsgetriebe 3, einen Motor 4, ein Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5, ein Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 und einen Absolutwertgeber 7.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aktuator. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Aktuator, das in der Lage ist, eine ausreichende Laufruhe beim Antrieb zu gewährleisten, der klein in der Größe ist, das aufgrund eines hohen Untersetzungsverhältnisses eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung aufweist und der in der Lage ist, eine hochgenaue Regelung durchzuführen.
Stand der Technik
Ein Aktuator wurde in der Vergangenheit häufig als eine Antriebsquelle verwendet, die Energie, wie elektrische Energie oder hydraulische Energie, in mechanische Bewegung umwandelt und Geräte betätigt.
Darüber hinaus gibt es verschiedene Arten von Aktuatoren, je nach Art ihres Funktionsprinzips oder ihres Einsatzzwecks, und ein Ventilaktuator, der mit einem Ventil verbunden ist und das Ventil durch die Drehkraft eines Motors öffnet oder schließt, wurde z. B. in der Patentliteratur 1 vorgeschlagen.
Zitierliste
Patentliteratur
Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. H9-329259
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Man findet hier bei konventionellen Aktoren viele, die in der Baugröße reduziert oder in der Leistung erhöht werden sollen, aber es gibt fast keinen Aktuator, bei dem auf die Laufruhe bei der Ansteuerung geachtet wurde.
Darüber hinaus sind in Bezug auf Aktuatoren die folgenden Beispiele für Einsatzzwecke zu nennen, bei denen erforderlich ist, eine ausgezeichnete Laufruhe zu erreichen.
Ein erstes Beispiel ist ein Aktuator, der ein Ventil öffnet oder schließt, das in einer Rohrleitung in einem Begleitschiff eingebaut ist, das strikte Ruhe benötigt. Viele Ventile, in denen jeweils ein Aktuator angeordnet ist, sind im Schiff installiert und müssen ein vom Aktuator verursachtes Antriebsgeräusch dämpfen.
Auch bei einem Aktuator, der mit dem Antrieb eines Roboterarms eines U-Boot-artigen Roboters verbunden ist, der Ressourcen am Meeresbodens oder ähnliches erforscht, stört das Auftreten von Geräuschen und/oder Vibrationen, die während des Antriebs verursacht werden, die präzise Arbeit, weshalb es erforderlich ist, Ruhe beizubehalten.
Weiter gibt es noch einen Aktuator, der den Fokus eines Objektivs in einer Kamera für Bühnenfotografie, wie z. B. Theaterstückfotografie, einstellt. Es muss während des Fotografierens der von der Kamera ausgehende Ton so weit wie möglich reduziert werden, um eine Bühnenaufführung während des Fotografierens nicht zu stören.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände gemacht, und es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator bereitzustellen, der in der Lage ist, eine ausreichende Laufruhe beim Antrieb zu gewährleisten, der eine geringe Größe aufweist, der aufgrund eines hohen Untersetzungsverhältnisses eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung aufweist und der in der Lage ist, eine hochgenaue Regelung durchzuführen.
Lösung des Problems
Um den oben genannten Zweck zu erreichen, umfasst der Aktuator der vorliegenden Erfindung einen Motor, der als Antriebsquelle dient, ein reibungsantriebsartiges erstes Reduktionsgetriebe, das mit dem Motor verbunden ist, ein zweites Reduktionsgetriebe, das mit dem ersten Reduktionsgetriebe verbunden ist und das aus einem Untersetzungsgetriebe gebildet ist, und eine Endwelle, die mit dem zweiten Reduktionsgetriebe und mit einem vorgegebenen Drehmechanismus verbunden ist und die Leistung des Motors auf den vorgegebenen Drehmechanismus überträgt.
Hier ist es möglich, ein Drehmoment entsprechend einem Untersetzungsverhältnis des ersten Reduktionsgetriebes und entsprechend einem Untersetzungsverhältnis des zweiten Reduktionsgetriebes vom Ausgang des Motors abzugeben und das Drehmoment auf den vorgegebenen Drehmechanismus wirken zu lassen, und zwar mittels des als Antriebsquelle dienenden Motors, mittels des mit dem Motor verbundenen ersten Reduktionsgetriebes, mittels des mit dem ersten Reduktionsgetriebe verbundenen zweiten Reduktionsgetriebes und mittels der Endwelle, die mit dem zweiten Reduktionsgetriebe und dem vorgegebenen Drehmechanismus verbunden ist und die die Leistung des Motors auf den vorgegebenen Drehmechanismus überträgt. Zusätzlich werden die beiden Reduktionsgetriebe verwendet, die sich in ihrer Bauart voneinander unterscheiden, wodurch es möglich ist, ein großes Drehmoment zu erhalten, obwohl die Struktur des gesamten Aktuators klein ist.
Außerdem ist das erste Reduktionsgetriebe ein reibungsantriebsartiges Reduktionsgetriebe, das mit dem Motor verbunden ist, und das zweite Reduktionsgetriebe ist mit dem ersten Reduktionsgetriebe verbunden und besteht aus einem Untersetzungsgetriebe, so dass ein durch das erste Reduktionsgetriebe verursachtes Antriebsgeräusch zu einem geringen Geräusch wird. Außerdem wird die vom Motor erzeugte Drehzahl entsprechend dem Untersetzungsverhältnis des ersten Reduktionsgetriebes reduziert und dann auf das zweite Reduktionsgetriebe übertragen, wodurch es möglich ist, die Betriebsgeschwindigkeit im zweiten Reduktionsgetriebe während der Abbremsung allmählicher zu reduzieren als in einer Konfiguration, in der ein ähnlich hohes Untersetzungsverhältnis nur durch das zweite Reduktionsgetriebe ohne das erste Reduktionsgetriebe erreicht wird. Mit anderen Worten, es wird möglich, ein durch das zweite Reduktionsgetriebe, bei dem es sich um ein Untersetzungsgetriebe handelt, verursachtes Antriebsgeräusch auf einen geringeren Pegel zu begrenzen. Darüber hinaus ist es möglich, mit Hilfe des reibungsantriebsartigen Reduktionsgetriebes einen gewissen Geschwindigkeitsreduzierungseffekt zu erzeugen, und darüber hinaus ist es möglich, einen großen Geschwindigkeitsreduzierungseffekt im Reduktionsgetriebe zu erzielen, und somit ist es möglich, durch diese zweistufige Geschwindigkeitsreduzierung ein hohes Untersetzungsverhältnis zu erzielen. Auf diese Weise ist es möglich, ein großes Drehmoment zu erzielen und gleichzeitig ein durch den Antrieb verursachtes Antriebsgeräusch auf einen geringeren Pegel zu begrenzen.
Wenn es sich bei dem zweiten Reduktionsgetriebe um ein Wellen-Untersetzungsgetriebe handelt, hat das zweite Reduktionsgetriebe tendenziell eine kleine Struktur, und ein hohes Untersetzungsverhältnis ist erreichbar.
Wenn die Stärke eines Antriebsgeräusches, das verursacht wird, wenn die Leistung des Motors auf die Endwelle übertragen wird, 30 db oder weniger beträgt, ist das zu diesem Zeitpunkt auftretende Antriebsgeräusch auf ein ausreichend kleines Geräusch beschränkt. Der hier erwähnte Begriff „ein Antriebsgeräusch, das verursacht wird, wenn die Leistung des Motors auf die Endwelle übertragen wird“ bedeutet ein Antriebsgeräusch in einem Zustand, in dem die Endwelle, auf die die Leistung des Motors übertragen wurde, rotiert, d.h. ein Antriebsgeräusch, das durch den gesamten Aktuator verursacht wird, wenn der Aktuator angetrieben wird.
Wenn die Pulsmodulationsfrequenz, mit der der Motor gesteuert wird, 20 kHz oder mehr beträgt, wird eine Zeitspanne, während der ein Steuersignal ausgegeben wird, wenn der Motor betätigt wird, ausreichend kurz, und der Betrieb des Motors wird ruhiger, wodurch es möglich wird, ein vom Motor ausgehendes Antriebsgeräusch zu reduzieren. Die Frequenz von 20 kHz oder mehr ist eine Frequenz, die einen hörbaren Bereich (20 Hz bis 20 kHz) überschreitet, d.h. einen Bereich von Frequenzen, der für das menschliche Ohr hörbar ist.
Wenn der Aktuator einen Absolutdrehgeber enthält, der an der Endwelle angebracht ist, der eine absolute Position der Endwelle speichert und der eine Positionsregelung relativ zur Drehung der Endwelle durchführt, so dass die Auflösung der Drehung der Endwelle ±0,0125 Grad oder weniger beträgt, ist es möglich, die Positionsregelung hochgenau durchzuführen. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Reproduzierbarkeit eines Drehvorgangs in dem vorgegebenen Drehmechanismus auf ±0,25 Grad oder weniger einzustellen, z. B. wenn die Leistung zwischen einem in dem vorgegebenen Drehmechanismus enthaltenen Zahnrad und der Endwelle übertragen wird. Der hier erwähnte Begriff „Reproduzierbarkeit“ ist ein Index, der die Positionsgenauigkeit darstellt, mit der der Drehvorgang an einer gewünschten Position angehalten wird, während der vorbestimmte Drehmechanismus mehrere Drehungen ausführen kann. Der hier erwähnte Begriff „Speichern einer absoluten Position der Endwelle“ bedeutet, dass die Positionsinformation im Drehvorgang der Endwelle auch in einem stromlosen Zustand gespeichert wird, in dem dem Motor keine elektrische Energie zugeführt wird, und dass eine Rückkehr zum Ausgangszustand unnötig ist, wenn dem Motor wieder elektrische Energie zugeführt wird.
Wenn das erste Reduktionsgetriebe ein Rotorteil hat, in das die Drehung des Motors eingespeist wird, und wenn das Rotorteil eine Shore-Härte von 85 bis 95 hat, kann das Rotorteil leicht eine abstoßende Kraft aufrechterhalten, wenn der Motor mit dem Rotorteil in Kontakt ist, und wird nicht leicht verformt, wenn er mit dem Motor in Kontakt ist, und daher wird der Kontaktdruck zwischen dem Motor und dem Rotorteil eine angemessene Größe erreichen. Dadurch wird die Leistung der Kraftübertragung zwischen dem Motor und dem Rotorteil ausgezeichnet, wodurch das Auftreten von Geräuschen vermieden werden kann, wenn sich der Motor und das Rotorteil mit hoher Geschwindigkeit drehen.
Wenn andererseits das Rotorteil eine Shore-Härte von weniger als 85 hat, ist das Rotorteil weich, und das Ausmaß der Verformung wird groß, wenn das Rotorteil mit dem Motor in Kontakt kommt, und die Zeitspanne, die vergeht, bis seine verformte Form wieder die ursprüngliche Form annimmt, wird lang. Infolgedessen kommen das verformte Rotorteil und der Motor miteinander in Kontakt, und es entsteht leicht ein Geräusch. Wenn das Rotorteil eine Shore-Härte von mehr als 95 hat, wird das Rotorteil, der mit dem Motor in Kontakt gekommen ist, in der Bewegung, in der sich das Rotorteil und der Motor drehen, während sie miteinander in Kontakt sind, nicht leicht verformt, und es besteht ein Bedenken, dass ein Drehwiderstand auftritt.
Wenn das erste Reduktionsgetriebe ein Rotorteil aufweist, in den die Drehung des Motors eingespeist wird, und ein Rollenteil, das außerhalb des Rotorteils angeordnet ist und der die Leistung des Motors an das zweite Reduktionsgetriebe überträgt, während eine innere Umfangsfläche des Rollenteils mit einer äußeren Umfangsfläche des Rotorteils in Kontakt steht, und wenn die äußere Umfangsfläche des Rotorteils und die innere Umfangsfläche des Rollenteils jeweils so geformt sind, dass sie eine glatte Oberfläche bilden, deren Oberflächenrauheit Ra 1,6 oder weniger beträgt, ist der Kontakt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rotorteils und der inneren Umfangsfläche der Innenwalze dadurch gekennzeichnet, dass die Hafteigenschaften beider Oberflächen erhöht sind und dass Luft nicht leicht in einen Raum zwischen beiden Oberflächen eindringt, wodurch es möglich ist, den Reibungswiderstand zu erhöhen. Dadurch kann die Leistung der Kraftübertragung zwischen dem Rotorteil und der inneren Rolle verbessert und das Auftreten eines Geräusches bei der Drehung des Motors und des Rotorteils kann verhindert werden.
Bei einem Untersetzungsverhältnis vom Motor zur Endwelle von 1:150 bis 1:500 ist es möglich, ein ausreichend großes Drehmoment vom Aktuator zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Betriebsart denkbar, bei der z. B. das Untersetzungsverhältnis im ersten Reduktionsgetriebe 1:5 beträgt und bei der z. B. das Untersetzungsverhältnis im zweiten Reduktionsgetriebe 1:30 bis 1:100 beträgt.
Wenn der vorgegebene Drehmechanismus eine Ventilstange eines Ventils ist, die über ein Getriebe mit der Endwelle verbunden ist, ist es möglich, die Ventilstange des Ventils mit Hilfe des Aktuators zu drehen. In Bezug auf die hier erwähnte Art des Ventils gibt es keine spezifischen Einschränkungen, wenn das Ventil ein Ventil ist, das das Öffnen/Schließen durch eine Drehbewegung ausführt.
Vorteilhafte Wirkungen von Erfindung
Der Aktuator nach der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, eine ausreichende Laufruhe beim Antrieb zu gewährleisten, er ist klein, hat aufgrund einer hohen Untersetzung eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung und ist in der Lage, eine hochgenaue Regelung durchzuführen. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[1] 1 ist eine schematische, beschreibende Darstellung eines Ventils, an dem ein Aktuator, der ein Beispiel für einen Aktuator nach der vorliegenden Erfindung ist, angebracht wurde.
[2] 2(a) ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtstruktur des Aktuators zeigt, und 2(b) ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine interne Struktur des Aktuators von der A-A-Richtung eines Pfeils von 2(a) aus gesehen zeigt.
[3] 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen den Hauptstrukturelementen des Aktuators zeigt.
[4] 4 ist eine schematische Explosionsdarstellung, die einen Zustand zeigt, in dem der Aktuator in Teile zerlegt wurde, die Bestandteile des Aktuators sind.
[5] 5 (a) ist eine teilweise schematische Vorderansicht eines Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes, und 5(b) ist eine schematische Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Motor und das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe miteinander verbunden wurden.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Es wird ein Aktuator 1 beschrieben, der ein Beispiel für einen Aktuator ist, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird. Eine Struktur, in der der Aktuator 1 an einem Ventil 2 angeordnet ist, wird im folgenden Beispiel gezeigt. Mit anderen Worten, der Aktuator 1 fungiert als Ventilantrieb, der das Ventil 2 öffnet oder schließt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Ventil 2 einen Ventilkörper 20, einen Griff 21, eine Ventilstange (nicht abgebildet), einen Träger 23 und den Aktuator 1.
Das Ventil 2 ist ein Glied, das in einem vorgegebenen Rohr oder ähnlichem installiert wird und das ein Fluid im Inneren des Ventilkörpers 20 durch Drehen der Ventilstange steuert. Das Aktuator 1 ist durch den Träger 23 an der Ventilstange des Ventils befestigt.
Der Aktuator 1 ist eine Antriebsvorrichtung, die ein Drehmoment ausgibt, durch das die Ventilstange des Ventils 2 gedreht wird. Der Aktuator 1 ist mit einem Antriebsübertragungszahnrad 3 ausgestattet.
Das Antriebsübertragungszahnrad 3 ist ein Element, das in ein an der Ventilstange befestigtes wellenseitiges Zahnrad 24 eingreift und das vom Aktuator 1 abgegebene Drehmoment auf die Ventilstange überträgt. Das Antriebsübertragungszahnrad 3 ist ein Element, das einer in den beigefügten Ansprüchen definierten Endwelle entspricht.
Das Antriebsübertragungszahnrad 3 des Aktuators 1 ist so konfiguriert, dass es ein Drehmoment von 50 N·m bis 100 N·m auf die Ventilstange des Ventils 2 abgeben kann.
Dabei muss der Aktuator, auf den die vorliegende Erfindung gerichtet wurde, nicht notwendigerweise als Ventilaktuator fungieren, der zum Öffnen oder Schließen des Ventils 2 verwendet wird, und der Aktuator, auf den die vorliegende Erfindung gerichtet wurde, ist als Antriebsvorrichtung für ein Gerät mit einem Drehmechanismus verwendbar. Mit anderen Worten, es ist möglich, den Aktuator der vorliegenden Erfindung als eine Vorrichtung zu verwenden, die eine Antriebskraft für eine Drehbewegung nicht nur an Ventile, sondern auch an Geräte abgibt, die eine solche Drehbewegung haben müssen, um ihre Funktion zu erfüllen. Der Aktuator der vorliegenden Erfindung ist verwendbar, wenn die Ausrüstung oder dergleichen klein und geräuschlos sein muss, und ist verwendbar als Aktuator z. B. von AUV (Autonomes Unterwasserfahrzeug) oder UUV (Unbemanntes Unterwasserfahrzeug) und anderen autonomen unbemannten Unterwasserfahrzeugen oder als Aktuator für Gelenke eines Fürsorgeroboters.
Darüber hinaus gibt es keine spezifischen Beschränkungen für die Art eines Ventils, an dem der Aktuator 1 angebracht ist, und der Aktuator 1 kann an ein Ventil angebracht werden, wenn dieses Ventil einen Drehmechanismus besitzt.
Zusätzlich ist das vom Antriebsübertragungszahnrad 3 des Aktuators 1 erzeugte Drehmoment nicht unbedingt auf 50 N·m bis 100 N·m begrenzt. Es ist möglich, den Wert des vom Antriebsübertragungszahnrad 3 des Aktuators 1 erzeugten Drehmoments entsprechend der Art oder der gewünschten Leistung der Ausrüstung, in der der Aktuator eingebaut ist, angemessen einzustellen. Bei dem Aktuator 1, der die Ventilstange des Ventils 2 dreht, ist es jedoch vorzuziehen, das vom Antriebsübertragungszahnrad 3 des Aktuators 1 erzeugte Drehmoment auf 50 N·m bis 100 N·m einzustellen, um die Drehbewegung der Ventilstange ausreichend zu gewährleisten.
Darüber hinaus gibt es keine spezifischen Beschränkungen für eine Befestigungsstruktur, die zur Befestigung des Aktuators 1 an dem in 1 gezeigten Ventil 2 ausgebildet ist, und es können andere Strukturen als die Befestigungsstruktur mittels des Trägers 23 verwendet werden. Dennoch ist es zusätzlich nur notwendig, eine Struktur zu bilden, in der ein Aktuator direkt oder indirekt an einem Ventil befestigt wird, um dem Aktuator, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wurde, zu ermöglichen, die Ventilstange des Ventils zu drehen. So ist es z. B. möglich, nicht nur eine Struktur zu verwenden, bei der der Aktuator neben dem Ventilkörper 20 angeordnet ist, wie in 1 gezeigt, sondern auch eine Struktur, bei der der Aktuator über dem Ventilkörper 20 (oder dem Griff 21) angeordnet ist.
Die Struktur des Aktuators 1 wird weiter beschrieben.
Wie in 2 (a), 2(b) und 3 dargestellt, verfügt der Aktuator 1 über das Antriebsübertragungszahnrad 3, einen Motor 4, ein Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5, ein Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 und einen Absolutwertgeber 7.
Der Motor 4 ist eine Antriebsquelle im Aktuator 1 zur Erzeugung eines Drehmoments, durch das die Ventilstange des Ventils 2 über das Antriebsübertragungszahnrad 3 gedreht wird. Der Motor 4 besteht aus einem bürstenlosen Motor, der zu den direktstromgesteuerten Gleichstrommotoren gehört.
Das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 ist ein Drehzahlminderer, um ein Drehmoment durch Reduzierung der Drehzahl einer Drehwelle 410 (siehe 4 und 5) des Motors 4 zu erhalten. Das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 ist ein Reduktionsgetriebe vom Reibungstyp, das Leistung überträgt, indem es eine Reibungskraft nutzt, die durch den Kontakt seines Bauteils erzeugt wird. Das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 ist ein Bauteil, das einem ersten Reduktionsgetriebe entspricht, das in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Darüber hinaus ist das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 ein Element, das die Leistung auf das Welle-Reduktionsgetriebe 6 überträgt, indem es die Rotationskraft des Motors 4 reduziert und gleichzeitig das Auftreten eines Geräusches unterdrückt. Das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 ist mit der Drehwelle 410 des Motors 4 verbunden.
Zusätzlich hat das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 ein Untersetzungsverhältnis von 1:5. Eine detaillierte Struktur des Reduktionsgetriebes 5 wird später beschrieben.
Das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 ist ein Reduktionsgetriebe, das die Leistung auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 überträgt und gleichzeitig das Drehmoment erhöht, indem es die Rotationsgeschwindigkeit der vom Reibungsantrieb 5 übertragenen Leistung weiter reduziert. Das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 hat ein Untersetzungsverhältnis von 1:50. Das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 ist ein Bauteil, das einem zweiten Reduktionsgetriebe entspricht, das in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Zusätzlich ist das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 ein Reduktionsgetriebe, das sich aus Komponenten zusammensetzt, d.h. aus einem Wellengenerator, einem Flex Spline und einem Circular Spline, und das durch die Verzögerungswirkung eines Wellengetriebes ein hohes Untersetzungsverhältnis erzielen kann. Ein bereits bekanntes Wellen-Untersetzungsgetriebe kann als Struktur des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 verwendet werden, eine Beschreibung seiner detaillierten Struktur entfällt.
Der Absolutwertgeber 7 ist ein Glied, das am Antriebsübertragungszahnrad 3 befestigt ist und die Lageregelung in Bezug auf den Drehbetrieb des Antriebsübertragungszahnrads 3 durchführt. Der Absolutwertgeber 7 ist an ein Regelsystem (nicht abgebildet) angeschlossen und erzwingt die Positionsregelung in Bezug auf den Drehbetrieb des Antriebsübertragungszahnrades 3. Die durch den Absolutwertgeber durchgeführte Lageregelung wird später ausführlich beschrieben.
Hier ist es nicht unbedingt erforderlich, dass der Motor 4 aus einem bürstenlosen Motor besteht, und wenn z. B. eine Gleichstromquelle verwendet wird, ist es auch möglich, einen bürstenbehafteten Motor oder einen Schrittmotor zu verwenden, der derselbe Gleichstrommotor ist.
Darüber hinaus ist es nicht unbedingt erforderlich, einen Gleichstrommotor als Motor 4 einzusetzen, und es ist auch möglich, einen Wechselstrommotor entsprechend der Art oder der Charakteristik eines Drehmechanismus, auf den die Kraft durch den Aktuator 1 übertragen werden soll, oder entsprechend den Gegebenheiten der Stromquelle oder einer ähnlichen Umgebung, in der der Motor eingesetzt wird, einzusetzen.
Darüber hinaus muss das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 nicht unbedingt ein Untersetzungsverhältnis von 1:5 haben, und das Untersetzungsverhältnis kann entsprechend eingestellt werden. Wenn jedoch das mit dem Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 verbundene Wellengetriebe 6 angetrieben wird, ist es vorzuziehen, das Untersetzungsverhältnis des Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes 5 auf ein hohes Untersetzungsverhältnis einzustellen, und zwar unter dem Gesichtspunkt, die Drehzahl des Wellengenerators so klein wie möglich zu machen, um dessen Antriebsgeräusch auf einen kleinen Pegel zu beschränken, und unter dem Gesichtspunkt, ein großes Drehmoment im Antriebsübertragungszahnrad 3 zu erzeugen.
Außerdem muss das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 nicht unbedingt ein Untersetzungsverhältnis von 1:50 haben, und das Untersetzungsverhältnis kann entsprechend eingestellt werden. Es ist jedoch vorzuziehen, das Untersetzungsverhältnis des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 so einzustellen, dass es in den Bereich von 1:30 bis 1:100 fällt, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Erzielung eines größeren Drehmoments durch Reduzierung einer vom Motor 4 erzeugten Drehkraft mittels des Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes 5 und der vom Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 übertragenen Leistung sowie unter dem Gesichtspunkt der Beschränkung eines Antriebsgeräusches des Wellengenerators auf einen kleineren Pegel, indem die Drehzahl des Wellengenerators so klein wie möglich gemacht wird.
Wenn andererseits das Untersetzungsverhältnis des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 einen Wert von weniger als 1:30 hat, bestehen Bedenken, dass das auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 ausgeübte Drehmoment klein wird und als Antriebskraft nicht mehr ausreicht, wenn die Ventilstange des Ventils 2 gedreht wird. Wenn das Untersetzungsverhältnis des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 einen Wert von mehr als 1:100 hat, bestehen außerdem Bedenken, dass die Drehzahl des Wellengenerators höher wird und das vom Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 erzeugte Antriebsgeräusch lauter wird, obwohl das auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 auszuübende Drehmoment größer wird.
Außerdem muss das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 nicht unbedingt als Reduktionsgetriebe eingesetzt werden, das die vom Reibungsantrieb 5 übertragene Leistung auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 überträgt. Es ist z. B. auch möglich, anstelle des Wellen-Untersetzungsgetriebes ein Reduktionsgetriebe, wie z. B. ein Schnecken- oder Planeten-Reduktionsgetriebe, einzusetzen. Es ist jedoch vorzuziehen, das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 als Reduktionsgetriebe zu verwenden, das die Leistung, die vom Reibungsantrieb 5 übertragen wurde, auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 überträgt, und zwar unter dem Gesichtspunkt, dass das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 koaxial zur Mittelachse des Motors 4 und zur Mittelachse des Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes 5 angeordnet werden kann, um eine Verkleinerung der gesamten Struktur zu ermöglichen, und unter dem Gesichtspunkt, dass es ein hohes Untersetzungsverhältnis hat, damit ein hohes Drehmoment leicht abgegeben werden kann.
Als nächstes wird die Struktur der einzelnen Mitglieder unter Bezugnahme auf 4 und 5 näher beschrieben.
[Motor]
Wie in 4 dargestellt, hat der Motor 4 einen Abdeckungskörper 40, einen Motorkörper 41 und ein Rahmenteil 42. Der Motorkörper 41 ist mit einer Drehwelle 410 versehen.
Der Abdeckungskörper 40 ist ein Abdeckelement, das den Motorkörper 41 schützt. Der Motorkörper 41 ist eine Antriebsquelle für den Motor 4 und besteht aus einem bürstenlosen Motor, der an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist (nicht abgebildet). Die Einzelheiten der Steuerung des Motorkörpers 41 werden später beschrieben.
Die Drehwelle 410 des Motors 41 ist ein Antriebsteil, das sich dreht und Leistung auf das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 überträgt.
Das Rahmenteil 42 ist ein rahmenförmiges Element, das den Motorkörper 41 und eine Rotorteilwelle 50 hält, die ein Bestandteil des später beschriebenen Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes 5 ist. Der oben erwähnte Träger 23 ist an dem Rahmenteil 42 befestigt.
[Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe]
Wie in 4 dargestellt, hat das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 die Rotorteilwelle 50, eine Buchse 51, ein Rotorteil 52, einen Sicherungsring 53, eine innere Rolle 54, ein Lager 55 und ein Kragenteil 56.
Die Rotorteilwelle 50 ist ein Element, das bei der Drehung des Rotorteils 52 als Drehwelle dient. Mit anderen Worten, die Rotorteilwelle 50 rotiert zusammen mit dem Rotorteil 52. Die Buchse 51 ist ein Element, das als Lager dient, das die Rotorteilwelle 50 drehbar lagert.
Wie in 5(a) und 5(b) dargestellt, ist das Rotorteil 52 ein Element, das mit der Drehwelle 410 des Motorkörpers 41 und mit der inneren Rolle 54 in Kontakt kommt und die Drehkraft des Motorkörpers 41 über Reibungswiderstand auf die innere Rolle 54 überträgt. Der Sicherungsring 53 ist ein Element, das das Rotorteil 52 festhält.
Die innere Rolle 54 ist ein Element, das mit einem Wellengenerator (nicht abgebildet) des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 verbunden ist und die Leistung, die vom Rotorteil 52 übertragen wurde, auf das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 überträgt. Die innere Rolle 54 entspricht einem in den beigefügten Ansprüchen definierten Rollenteil.
Mit anderen Worten, das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 reduziert die vom Motorkörper 41 übertragene Leistung durch den Kontakt und den Reibungswiderstand zwischen der Drehwelle 410 und dem Rotorteil 52 sowie zwischen dem Rotorteil 52 und der inneren Rolle 54 und erzeugt somit ein Drehmoment. Zusätzlich wird die Drehgeschwindigkeit der vom Motorkörper 41 erzeugten Leistung reduziert und an den Wellengenerator des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 übertragen.
Genauer gesagt kommt eine Außenumfangsfläche der Drehwelle 410 des Motors 4 in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche jedes der drei Rotorteile 52, und an einer Kontaktstelle zwischen der Drehwelle 410 und jedem der Rotorteile 52 tritt Reibungswiderstand auf, und die Leistung der Drehwelle 410 wird durch den Reibungswiderstand reduziert (siehe 5(a) und 5(b)).
Zusätzlich kommt die äußere Umfangsfläche jedes der drei Rotorteile 52 mit einer inneren Umfangsfläche der inneren Rolle 54 in Kontakt, und an einer Kontaktstelle zwischen jedem der Rotorteile 52 und der inneren Rolle 54 tritt Reibungswiderstand auf, und die von der Drehwelle 410 auf das Rotorteil 52 übertragene Leistung wird durch den Reibungswiderstand weiter reduziert (siehe 5(a) und 5(b)). Infolgedessen wird die Drehkraft des Motorkörpers 41 reduziert und ein Drehmoment erzeugt.
Das Rotorteil 52 besteht aus Urethangummi mit einer Shore-Härte von 95. Die Oberflächenrauheit Ra der äußeren Umfangsfläche des Rotorteils 52 beträgt 1,6. Die Oberflächenrauheit Ra der inneren Umfangsfläche der inneren Rolle 54 beträgt 1,6. Die Drehwelle 410 ist aus Metall gefertigt.
Hier ist es nicht unbedingt erforderlich, dass das Rotorteil 52 aus Urethangummi mit einer Shore-Härte von 95 besteht. Die folgenden Vorteile können jedoch erzielt werden, wenn das Rotorteil 52 aus Urethangummi mit einer Shore-Härte von 95 hergestellt wird. Im Einzelnen wird es einfach, eine abstoßende Kraft gegen die Drehwelle 410 des Motorkörpers 41 aufrechtzuerhalten, mit der das Rotorteil 52 in Kontakt steht, und es wird schwierig, eine Verformung des Motorkörpers 41 durch den Kontakt mit der Drehwelle 410 zuzulassen, so dass der Kontaktdruck zwischen der Drehwelle 410 und dem Rotorteil 52 ein angemessenes Niveau erreicht. Infolgedessen wird die Kraftübertragungsleistung zwischen der Drehwelle 410 und dem Rotorteil 52 ausgezeichnet, wodurch das Auftreten von Geräuschen vermieden werden kann, wenn sich der Motorkörper 41 und das Rotorteil 52 mit hoher Geschwindigkeit drehen. Unter diesen Umständen ist es vorzuziehen, das Rotorteil 52 aus einem Material herzustellen, dessen Shore-Härte im Bereich von 85 bis 95 liegt, und es ist besonders vorzuziehen, das Rotorteil 52 aus einem Material herzustellen, dessen Shore-Härte 95 beträgt.
Das Material, aus dem das Rotorteil 52 hergestellt ist, ist nicht auf Urethangummi beschränkt, und dem Material werden keine spezifischen Beschränkungen auferlegt, wenn seine Shore-Härte im Bereich von 85 bis 95 liegt. Zum Beispiel kann neben Urethankautschuk auch Hartharz aus Polyacetal-Copolymer verwendet werden.
Die Oberflächenrauheit Ra der äußeren Umfangsfläche des Rotorteils 52 muss nicht unbedingt 1,6 betragen, und die Oberflächenrauheit Ra der inneren Umfangsfläche der inneren Rolle 54 muss nicht unbedingt 1,6 betragen. Im Kontakt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rotorteils 52 und der inneren Umfangsfläche der inneren Rolle 54 werden jedoch die Hafteigenschaften beider Oberflächen erhöht, und Luft dringt nicht leicht in den Raum zwischen beiden Oberflächen ein, wodurch der Reibungswiderstand erhöht werden kann. Dadurch kann die Leistung der Kraftübertragung zwischen dem Rotorteil 52 und der inneren Rolle 54 verbessert und das Auftreten eines Geräusches bei der Drehung des Motorkörpers 41 und des Rotorteils 52 verhindert werden. Unter diesen Gesichtspunkten ist es vorzuziehen, die Oberflächenrauheit Ra der äußeren Umfangsfläche des Rotorteils 52 auf 1,6 und die Oberflächenrauheit Ra der inneren Umfangsfläche der inneren Rolle 54 auf 1,6 einzustellen. Die Oberflächenrauheit Ra ist nicht auf 1,6 begrenzt, und es ist auch möglich, eine glattere Oberfläche zu verwenden, deren Oberflächenrauheit 1,6 oder weniger beträgt.
Das Lager 55 (siehe 4) ist ein Bauteil, das als Lager dient, in dem die innere Rolle 54 drehbar gelagert ist. Das Kragenteil 56 ist ein Glied, das das Lager 55 festhält.
Soweit hier eine Struktur, in der das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 im Aktuator 1 enthalten ist, so ausgebildet ist, dass sie mit dem Motor 4 und dem Wellengetriebe-Untersetzer 6 verbunden werden kann, sind ihrem Inhalt keine spezifischen Beschränkungen auferlegt.
[Wellen-Untersetzungsgetriebe]
Wie in 4 dargestellt, hat der Aktuator 1 das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6, ein Kragenteil 60, einen Abstandshalter 61, ein Lager 62, eine Welle 63, ein Rahmenteil 64 und ein Dichtungsteil 65.
Wie oben beschrieben, handelt es sich beim Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 um ein Reduktionsgetriebe, das die Leistung auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 überträgt und gleichzeitig das Drehmoment erhöht, indem es die Rotationsgeschwindigkeit der vom Reibungsantrieb 5 (der inneren Rolle 54) übertragenen Leistung weiter reduziert.
Das Kragenteil 60 ist ein Element, das das Lager 62 trägt, das als Lagerteil der Welle 63 dient. Der Abstandhalter 61 ist ein Verbindungselement, das ein in einer Flex Spline (dessen Bezugszeichen weggelassen wird) des Wellen-Untersetzungsgetriebes 6 ausgebildetes Loch und die Welle 63 miteinander verbindet.
Das Lager 62 ist ein Element, das als Lager dient, das die Welle 63 drehbar lagert. Die Welle 63 ist ein Element, das die Leistung, die vom Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 übertragen wurde, auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 überträgt. Die Welle 63 dreht sich, und die resultierende Leistung wird auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 übertragen.
Das Rahmenteil 64 ist ein Gehäuseelement, in dem das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 untergebracht ist. Das Dichtungsteil 65 ist ein Dichtungselement, das das Eindringen von Wasser oder Staub von außen in das Innere des Rahmenteils 64 verhindert.
Soweit hier eine Struktur, in der das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 im Aktuator 1 enthalten ist, so ausgebildet ist, dass sie mit dem Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 verbindbar ist und eine Leistungsübertragung auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 ermöglicht, sind ihrem Inhalt keine besonderen Beschränkungen auferlegt.
[Wertgeber]
Wie in 4 gezeigt, hat der Absolutwertgeber 7 ein Trägerbefestigungsbasisteil 70, ein Absolutsubstrat 71, einen Drehmagneten 72 und ein Abdeckungsteil 73. Wie oben beschrieben, ist der Absolutwertgeber 7 ein Element, das am Antriebsübertragungszahnrad 3 befestigt ist und die Positionsregelung in Bezug auf den Drehvorgang des Antriebsübertragungszahnrads 3 durchführt. Der Absolutwertgeber 7 ist so konfiguriert, dass er die absolute Position des Antriebsübertragungszahnrads 3 speichern kann.
Der Begriff „Lageregelung in Bezug auf den Drehvorgang des Antriebsübertragungszahnrads 3“, die von dem hier erwähnten Absolutwertgeber 7 durchgeführt wird, bedeutet eine Antriebsregelung, die in Bezug auf den Drehvorgang des Antriebsübertragungszahnrads 3, das mehrere Umdrehungen ausführt, die Reproduzierbarkeit einer Halteposition sicherstellt, so dass seine Drehung mit Hilfe des Aktuators 1 an einer gewünschten Betriebsposition stoppt.
Das Trägerbefestigungsbasisteil 70 ist ein Basiselement, das das Absolutsubstrat 71 fixiert. Das Absolutsubstrat 71 ist ein Substrat, das Positionsinformationen über eine Position ausgibt, an der der Mehrfachdrehungsbetrieb des Antriebsübertragungszahnrads 3 angehalten hat.
Das Absolutsubstrat 71 ist mit einem Antrieb des später beschriebenen Motorkörpers 41 mittels eines Regelsystems (nicht abgebildet) verbunden, und das Regelsystem führt auf der Grundlage von Positionsinformationen des Absolutsubstrats 71 eine Rückkopplungsregelung in Bezug auf einen Drehbetrag der Drehwelle 410 des Motorkörpers 41 durch.
Der Drehmagnet 72 ist ein Erfassungselement, das die Drehung des Antriebsübertragungszahnrads 3 erfasst. Das Abdeckungsteil 73 ist ein Abdeckelement, das das Substratbefestigungsbasisteil 70, das Absolutsubstrat 71 und den Drehmagneten 72 schützt.
Der hier erwähnte Begriff „Rückkopplungsregelung“ bedeutet eine Regelung, die durchgeführt wird, um bei der Drehung des Antriebsübertragungszahnrads 3 einen Schlupfbetrag auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem theoretischen Drehbetrag im Betrieb und einem praktischen Drehbetrag zu berechnen und einen Drehbetrag der Drehwelle 410 des Motorkörpers 41 so einzustellen, dass der Schlupfbetrag korrigiert wird.
Der Absolutwertgeber 7 hat eine Auflösung von 16 Bit. Dadurch kann der Absolutwertgeber 7 die Lageregelung der Drehung des Antriebsübertragungszahnrads 3 so durchführen, dass die Auflösung der Drehung des Antriebsübertragungszahnrads 3 ±0,0125 Grad oder weniger beträgt.
Wenn die Ventilstange des Ventils 2 durch das vom Antriebsübertragungszahnrad 3 übertragene Drehmoment gedreht wird, ist es daher möglich, die Ventilstange in einem Zustand, in dem die Auflösung der Ventilstange ±0,25 Grad oder weniger beträgt, hochgenau zu drehen.
Wie soeben beschrieben, wird die Auflösung der Ventilstange auf ±0,25 Grad oder weniger eingestellt, so dass es möglich ist, die Öffnungs-/Schließstellung des dünnen Ventils 2 z. B. bei der Fluidsteuerung im Aktuator 1 oder im Ventil 2 zu reproduzieren.
Die Tatsache, dass es möglich ist, die Drehung der Ventilstange hochpräzise zu steuern, ermöglicht es außerdem, einen Fall hochpräzise zu bewältigen, in dem der Öffnungs-/Schließgrad des Ventils 2 einstellbar ist, während die Durchflussmenge eines Fluids erfasst wird, oder einen Fall, in dem ein Resetvorgang durchgeführt wird, wenn es unmöglich wird, die Öffnungs-/Schließstellung des Ventils 2 aufgrund des Auftretens eines Stromausfalls zu bestimmen.
Hier ist es nicht unbedingt erforderlich, dass der Aktuator, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde, über den Absolutwertgeber 7 verfügt. In einer Struktur jedoch, in der die Leistung des Motorkörpers 41 durch das Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe 5 und durch das Wellen-Untersetzungsgetriebe 6 reduziert wird, reduziert die Zwischenschaltung des Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes 5 die Genauigkeit der Positionsregelung im Rotationsbetrieb des Antriebsübertragungsgetriebes 3. Daher wird es möglich, eine hochgenaue Lageregelung durchzuführen, indem die Lageregelung der Rotation des Antriebsübertragungszahnrads 3 mit Hilfe des Absolutwertgebers 7 durchgeführt wird. In einem Fall, in dem eine hohe Genauigkeit in einer Vorrichtung, an die der Aktuator ein Drehmoment abgeben soll, nicht erforderlich ist, ist es möglich, einen Aktuator zu verwenden, an den kein Absolutwertgeber angeschlossen ist.
Der Aktuator 1 hat eine Unterlegscheibe 30, wie in 4 dargestellt. Die Unterlegscheibe 30 ist ein Element, das das Antriebsübertragungszahnrad 3 festhält.
Zusätzlich ist, wie in 4 dargestellt, das an der Ventilstange des Ventils 2 befestigte wellenseitige Zahnrad 24 mit einer Zahnradklemme 240 und einer Klemme 241 versehen. Die Zahnradklemme 240 und die Klemme 241 sind jeweils ein Element zur Befestigung des wellenseitigen Zahnrads 24 an der Ventilstange des Ventils 2.
[In Bezug auf die Steuerung/Frequenz des Motors]
Als nächstes wird die Steuerung des Motorkörpers 41 beschrieben. Der Motorkörper 41 ist an ein Steuersystem (nicht abgebildet) angeschlossen, und sein Antrieb wird gesteuert. Das System, das den Antrieb des Motorkörpers 41 steuert, ist auch mit dem oben erwähnten Absolutwertgeber 7 verbunden.
Genauer gesagt ist der bürstenlose Motor, der Bestandteil des Motorkörpers 41 ist, so konfiguriert, dass sein Antrieb durch das aus einem Controller und einem Treiber gebildete Steuersystem gesteuert wird. Der Controller ist ein Befehlsgeber, der ein Betriebsbefehlssignal an den Treiber ausgibt.
Der Treiber ist ein Steuerteil, das ein Impulssignal an den Motorkörper 41 ausgibt, um einem von der Steuerung ausgegebenen Befehlssignal zu folgen. Auf der Grundlage des Impulssignals ermöglicht es der Motorkörper 41 einem im Motorkörper 41 enthaltenen Antriebs-/Erfassungsteil, die Drehwelle 410 anzutreiben oder den Betrieb der Drehwelle 410 zu erfassen.
Der Treiber hat eine CPU und einen Puls-Chip, und die CPU gibt einen Befehl an den Puls-Chip aus, und der Puls-Chip gibt ein Impulssignal aus. Der Motorkörper 41 wird durch ein Impulssignal gesteuert, dessen Impulsmodulationsfrequenz 20 kHz beträgt.
Hier wird z. B. bei allgemein gebräuchlichen Servomotoren der Motor durch ein Impulssignal gesteuert, dessen Pulsmodulationsfrequenz 10 kHz beträgt. Im Aktuator 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch ein Treiber konstruiert, der ein Impulssignal mit einer Impulsmodulationsfrequenz von 20 kHz ausgeben kann, und der Motorkörper 41 wird gesteuert.
Dadurch ist es möglich, eine Zeitspanne, während der ein Impulssignal zur Drehung der Drehwelle 410 ausgegeben wird, kürzer zu machen als eine Zeitspanne, während der ein Impulssignal mit einer Impulsmodulationsfrequenz von 10 kHz wie bei herkömmlichen Techniken ausgegeben wird, und es wird ermöglicht, die Drehwelle 410 sanfter als bei herkömmlichen Techniken anzutreiben. Dadurch ist es möglich, Geräusche und/oder Vibrationen zu begrenzen, die entstehen, wenn der Motorkörper 41 auf einem niedrigen Niveau läuft.
Im Aktuator 1, der ein Beispiel für Aktuatoren ist, auf die die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben gerichtet wurde, ist die Laufruhe beim Antrieb des Antriebsübertragungszahnrades 3, das die Ventilstange des Ventils 2 dreht, ausreichend gewährleistet. Genauer beträgt das Antriebsgeräusch des Antriebsübertragungszahnrades 3 30 db oder weniger.
Besondere Einschränkungen für eine Messmethode zur Messung des Antriebsgeräusches bestehen hier nicht, wenn es sich bei dieser Messmethode um eine Methode handelt, die die Messung eines Pegels des Antriebsgeräusches ermöglicht. Zum Beispiel ist es möglich, eine Methode anzuwenden, bei der ein Geräuschmessgerät in einem Abstand von einem Meter horizontaler Entfernung vom Aktuator 1 und dem Antriebsgeräusch, das verursacht wird, wenn das Aktuator 1 durch die Verwendung des Geräuschmessgeräts angetrieben wird, platziert wird.
Diese Laufruhe des Aktuators 1 wird erreicht, indem die Antriebskraft des Motors 4 mit Hilfe des Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebes 5 reduziert wird, danach die resultierende Antriebskraft auf das Wellen-Untersetzungsgetriebe übertragen wird, danach die Antriebskraft reduziert wird und die resultierende Antriebskraft auf das Antriebsübertragungszahnrad 3 übertragen wird. Zusätzlich wird das durch den Motor 4 verursachte Geräusch ebenfalls auf einen niedrigeren Pegel begrenzt, indem der Motorkörper 41 mit einer Pulsmodulationsfrequenz von 20 kHz gesteuert wird.
Darüber hinaus ist es trotz der kleinen Baugröße des Aktuators 1 möglich, ein hohes Untersetzungsverhältnis zu erzielen (ein finales Untersetzungsverhältnis vom Motor 4 zum Antriebsübertragungszahnrad 3 beträgt 1:250) und ein hohes Drehmoment von 50 N·m oder mehr an die Ventilstange des Ventils 2 abzugeben.
Zusätzlich wird die Lageregelung der Drehung des Antriebsübertragungszahnrads 3 durch den Absolutwertgeber 7 durchgeführt, so dass der Aktuator 1 die Lageregelung seines Drehbetriebs mit hoher Genauigkeit durchführen kann.
Wie oben beschrieben, handelt es sich bei dem Aktuator, auf den die vorliegende Erfindung gerichtet wurde, um einen Aktuator, der in der Lage ist, eine ausreichende Laufruhe beim Antrieb zu gewährleisten, der klein dimensioniert ist, der aufgrund eines hohen Untersetzungsverhältnisses eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung aufweist und der in der Lage ist, eine hochgenaue Regelung durchzuführen.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator

2: Ventil
20: Ventilkörper
21: Griff
23: Träger
24: wellenseitiges Zahnrad
240: Zahnradklemme
241: Klemme
3: Antriebsübertragungszahnrad
4: Motor
40: Abdeckungskörper
41: Motorkörper
410: Drehwelle
42: Rahmenteil
5: Reibungsantriebs-Reduktionsgetriebe
50: Rotorteilwelle
51: Buchse
52: Rotorteil
53: Sicherungsring
54: innere Rolle
55: Lager
56: Kragenteil
6: Wellen-Reduktionsgetriebe
60: Kragenteil
61: Abstandshalter
62: Lager
63: Welle
64: Rahmenteil
65: Dichtungsteil
7: Absolutwertgeber
70: Substratbefestigungsbasisteil
71: Absolutsubstrat
72: Drehmagnet
73: Abdeckungsteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H9329259 [0004]

Claims

Aktuator, umfassend: einen Motor, der als Antriebsquelle dient; ein reibungsantriebsartiges erstes Reduktionsgetriebe, das mit dem Motor verbunden ist; ein zweites Reduktionsgetriebe, das mit dem ersten Reduktionsgetriebe verbunden ist und aus einem Untersetzungsgetriebe gebildet wird; und eine Endwelle, die mit dem zweiten Reduktionsgetriebe und mit einem vorgegebenen Drehmechanismus verbunden ist und Leistung des Motors auf den vorgegebenen Drehmechanismus überträgt.
Aktuator nach Anspruch 1, wobei das zweite Reduktionsgetriebe ein Wellen-Untersetzungsgetriebe ist.
Aktuator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Stärke eines Antriebsgeräusches, das verursacht wird, wenn die Leistung des Motors auf die Endwelle übertragen wird, 30 db oder weniger beträgt.
Aktuator nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Motor eine Pulsmodulationsfrequenz von 20 kHz oder mehr hat, mit der der Motor gesteuert wird.
Aktuator nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3 oder Anspruch 4, mit einem Absolutdrehgeber, der an der Endwelle befestigt ist, der eine absolute Position der Endwelle speichert und der eine Positionsregelung relativ zur Drehung der Endwelle durchführt, so dass die Auflösung der Drehung der Endwelle ±0,0125 Grad oder weniger beträgt.
Aktuator nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das erste Reduktionsgetriebe ein Rotorteil aufweist, in das die Drehung des Motors eingespeist wird, und das Rotorteil eine Shore-Härte von 85 bis 95 hat.
Aktuator nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4, Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das erste Reduktionsgetriebe ein Rotorteil, in das die Drehung des Motors eingespeist wird, und ein Rollenteil aufweist, das außerhalb des Rotorteils angeordnet ist und der die Leistung des Motors an das zweite Reduktionsgetriebe überträgt, während eine innere Umfangsfläche des Rollenteils in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Rotorteils steht, und die äußere Umfangsfläche des Rotorteils und die innere Umfangsfläche des Rollenteils jeweils so geformt sind, dass sie eine glatte Oberfläche bilden, deren Oberflächenrauheit Ra 1,6 oder weniger beträgt.
Aktuator nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4, Anspruch 5, Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei ein Untersetzungsverhältnis vom Motor zur Endwelle 1: 150 bis 1:500 beträgt.
Aktuator nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4, Anspruch 5, Anspruch 6, Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der vorgegebene Drehmechanismus eine Ventilstange eines Ventils ist, die über ein Getriebe mit der Endwelle verbunden ist.