-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorisierte Servovorrichtung, die auch Servomotor genannt wird, und insbesondere eine motorisierte Servovorrichtung mit einem Getriebe mit hoher Übertragungseffizienz und geringer Blockieranfälligkeit, die leicht zusammengesetzt werden kann.
-
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Bezogen auf 1 umfasst eine herkömmliche motorisierte Servovorrichtung 10 hauptsächlich ein Gehäuse 11, eine auf der Oberfläche des Gehäuses 11 angeordnete Abdeckung 12, einen Motor 13, einen Drehwinkelsensor (nicht gezeigt) und eine Schaltplatte (nicht gezeigt), die in dem Gehäuse 11 angeordnet sind, sowie ein Getriebe 14 und eine Abtriebswelle 15, die in der Abdeckung 12 angeordnet vorliegen. Das Getriebe 14 ist an eine Übertragung der Drehbewegungsenergie des Motors 13 an die Abtriebswelle 15 angepasst. Der Winkelsensor ist an ein Erfassen des Drehwinkels der Abtriebswelle 15 und an ein Senden von Signalen an die Schaltplatte als Referenz zur Steuerung des Motors 13 angepasst.
-
Insbesondere weist das Gehäuse einen Installationsbereich 112 auf, der sich über dem Motor 13 befindet und mit einer Öffnung bereitgestellt ist, und der Motor 13 weist eine Abtriebseinheit 132 auf, die sich in dem Installationsbereich 132 befindet. Die kinetische Drehenergie des Motors 13 wird durch die Abtriebseinheit 132 abgegeben und an die Abtriebswelle 15 durch erste bis sechste Antriebsritzel 141–146 des Getriebes 14 in Reihe übertragen. In dem Getriebe liegt das dritte Antriebsritzel 143 koaxial an dem vierten Antriebsritzel 144 befestigt vor und das vierte Antriebsritzel 144 ist drehbar auf eine Stange 16 aufgeschoben, die an dem Gehäuse 11 und der Abdeckung 12 befestigt vorliegt. Wenn die motorisierte Servovorrichtung 10 in Betrieb ist, geht ein bestimmter Teil der kinetischen Drehenergie des Motors 13 durch Reibung zwischen dem vierten Antriebsritzel 144 und der Stange 16 verloren und es kann sogar zu einem Blockieren des Getriebes 14 führen und dabei unbrauchbar werden. Darüber hinaus ist der Zusammenbau des Getriebes 14 zeitaufwendig.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung wurde unter den vorstehenden Umständen verwirklicht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine motorisierte Servovorrichtung mit einem Getriebe bereitzustellen, das eine hohe Übertragungseffizienz und eine geringe Wahrscheinlichkeit eines Blockierens aufweist, und das leicht zusammengesetzt werden kann
-
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine motorisierte Servovorrichtung bereit, die ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Motor, ein Rollenlager und ein Getriebe umfasst. Das Gehäuse weist einen Installationsbereich auf. Der Motor weist ein Abtriebritzel in dem Installationsbereich auf. Das Rollenlager weist einen Innenring auf, der fest auf dem Installationsbereich aufgeschoben vorliegt, sowie einen Außenring, der relativ zu dem Innenring drehbar ist. Das Getriebe weist ein erstes Antriebsritzel auf, das mit dem Abtriebsritzel in Eingriff steht, ein zweites Antriebsritzel, das koaxial an dem ersten Antriebsritzel befestigt vorliegt, ein drittes Antriebsritzel, das auf dem Außenring des Rollenlagers fest aufgeschoben ist und mit dem zweiten Antriebsritzel in Eingriff steht, sowie ein viertes Antriebsritzel, das koaxial an dem dritten Antriebsritzel angeordnet vorliegt.
-
Als Ergebnis sind das dritte und das vierte Antriebsritzel indirekt und drehbar an dem Installationsbereich des Gehäuses durch das Rollenlager befestigt. Die durch die Drehung des Rollenlagers erzeugte Reibung fällt relativ geringer aus, was zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit eines Blockierens des Getriebes und zu relativ geringeren Verlusten an kinetischer Drehenergie führt, so dass das Getriebe eine relativ höhere Übertragungseffizienz aufweist. Darüber hinaus kann das Rollenlager mit dem dritten und dem vierten Antriebsritzel verbunden werden, bevor es auf den Installationsbereich aufgeschoben wird, was einen einfacheren und schnelleren Zusammenbau der Anordnung mit sich bringt, so dass der Zusammenbau der motorisierten Servovorrichtung vereinfacht wird und schneller erfolgen kann.
-
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es wird jedoch angemerkt, dass die detaillierte Beschreibung und bestimmte Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, vorliegend lediglich zu Anschauungszwecken gemacht werden, da Änderungen und Verbesserungen, die innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen, dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorliegende Erfindung wird besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den anhängigen Zeichnungen ersichtlich, die nur zum Zweck der Anschauung aufgeführt werden und daher die vorliegende Erfindung nicht einschränken, und worin:
-
1 eine teilweise ausgeschnittene Ansicht auf eine herkömmliche motorisierte Servovorrichtung des Standes der Technik ist;
-
2 eine zusammengesetzte Ansicht einer motorisierten Servovorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
-
3 eine Explosionsansicht der motorisierten Servovorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
-
4 eine teilweise ausgeschnittene Ansicht der motorisierten Servovorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
In den 2–4 ist eine motorisierte Servovorrichtung 20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ein Gehäuse 30, eine auf der Oberseite des Gehäuses 30 angeordnete Abdeckung 40, einen in dem Gehäuse 30 angeordneten Motor 50 und eine Abtriebswelle 60, ein Getriebe 70, ein Rollenlager 80 und zwei Stäbe 92, 94 umfasst, die in der Abdeckung 40 angeordnet sind. Ferner umfasst die motorisierte Servovorrichtung 20 einen Drehwinkelsensor und eine Schaltplatte, die in dem Gehäuse 30 angeordnet sind und einen eher geringen Bezug zu den erfindungsgemäßen Merkmalen der vorliegenden Erfindung aufweisen und daher in den Figuren nicht gezeigt sind.
-
Das Gehäuse 30 weist eine obere Oberfläche 32 und zwei Installationsbereiche 34, 36 auf, die von der oberen Oberfläche hervorstehen. Der Motor 50 ist in einem Raum angeordnet, der sich in dem Gehäuse 30 und unterhalb des Installationsbereichs 34 befindet. Die Abtriebswelle 60 liegt drehbar auf dem Installationsbereich 36 aufgeschoben vor und erstreckt sich aus der Abdeckung 40. Der Drehwinkelsensor liegt in einem anderen Raum angeordnet vor, der sich in dem Gehäuse 30 und unterhalb des Installationsbereichs 36 befindet, um den Drehwinkel der Abtriebswelle 60 zu bestimmen und Signale über den Drehwinkel der Abtriebswelle 60 an die Schaltplatte zu übertragen, um den Motor 50 zu steuern.
-
In dieser Ausführungsform weist der Installationsbereich 34 einen Bereich mit großem Durchmesser 342 auf, der mit der oberen Oberfläche 32 verbunden ist, sowie einen Bereich mit geringerem Durchmesser 344, der mit dem Bereich mit großem Durchmesser 342 verbunden vorliegt. Der Außenradius des Bereichs mit großem Durchmesser 342 ist größer als der Außenradius des Bereichs mit kleinem Durchmesser 344. Der Bereich mit großem Durchmesser 342 ist mit einer Öffnung 346 bereitgestellt, die dem Installationsbereich 36 zugewandt ist. Die Gestaltung des Installationsbereichs 34 ist nicht auf eine derartige mit Bereichen mit großem und kleinem Durchmesser 342, 344 beschränkt. Jedoch ermöglicht ein Installationsbereich 34 mit Bereichen mit großem und kleinem Durchmesser 342, 344 eine einfache Positionierung des Rollenlagers 80.
-
In dieser Ausführungsform ist der Motor 50 ein gehäuseloser Motor, der einen Stator 52 bestehend aus mehreren ringförmigen Siliziumstahlplatten 522 und einer Spulenhülse 524 umfasst, sowie einen Rotator 54 bestehend aus einem Magneten 542, einer Spindel 544 und einem Abtriebsritzel 546, der allerdings kein eigenes Gehäuse zum Aufnehmen des Stators 52 und des Rotators 54 aufweist. Der Stator 52 und der Rotator 54 sind in dem Gehäuse 30 untergebracht und werden dort direkt gehalten. Der Motor 50 ist nicht auf den gehäuselosen Motor beschränkt. Jedoch gilt für den Fall, dass der Motor der gehäuselose Motor ist, dass die motorisierte Servovorrichtung 20 eine relativ höhere Ausgangsleistung aufweist.
-
Das Abtriebsritzel 546 des Motors liegt fest auf der Spindel 544 aufgeschoben vor und befindet sich in dem Installationsbereich 34, wobei es dabei mit dem Getriebe 70 durch die Öffnung 346 des Installationsbereichs 34 verbunden werden kann. In dieser Ausführungsform dringt die Spindel 544 des Motors 50 durch ein anisotropes Lager 96, das an dem Gehäuse 30 befestigt vorliegt, was zu einer geringeren Bearbeitungsschwierigkeit des Gehäuses 30 und einer hohen Stabilität der Spindel 544 führt. Die motorisierte Servovorrichtung 20 ist jedoch nicht auf eine mit einem derartigen anisotropen Lager 96 aufweisende eingeschränkt.
-
Das Getriebe 70 umfasst erste bis sechste Antriebsritzel 71–76, worin das erste, zweite und sechste Antriebsritzel 71, 72, 76 auf der Stange 92 koaxial aufgeschoben sind. Das erste Antriebsritzel 71 steht mit dem Abtriebsritzel 546 in Eingriff. Das zweite Antriebsritzel 72 liegt an dem ersten Antriebsritzel für ein synchrones Drehen befestigt vor. Das dritte Antriebsritzel 73 steht mit dem zweiten Antriebsritzel 72 in Eingriff. Das vierte Antriebsritzel 74 liegt an dem dritten Antriebsritzel 73 für ein synchrones Drehen koaxial befestigt vor. Das fünfte Antriebsritzel 75 steht mit dem vierten Antriebsritzel 74 in Eingriff. Das sechste Antriebsritzel 76 liegt an dem fünften Antriebsritzel 75 für ein synchrones Drehen koaxial befestigt vor. Auf diese Weise wird die kinetische Drehenergie des Motors 50 durch das Abtriebsritzel 546 an das Getriebe 70 abgegeben und über das sechste Antriebsritzel 76 auf die Abtriebswelle 60 übertragen.
-
In dieser Ausführungsform ist das Rollenlager 80 ein Kugellager mit einem Außenring 82, einem Innenring 84 und mehreren Kugeln 86, die zwischen dem Außenring 82 und dem Innenring 84 angeordnet sind. Der Außenring 82 ist relativ zu dem Innenring 84 drehbar. Der Kontakt zwischen jeder Kugel 86 und dem Außen- und dem Innenring 82, 84 ist eine Punktberührung, was eine nur geringe Reibung verursacht. Das Rollenlager 80 ist jedoch nicht auf ein Kugellager eingeschränkt und kann jede andere Art eines Rollenlagers mit dem Merkmal von Punktkontakten oder Linienkontakten sein, die so nur eine geringe Reibung erzeugen, wie beispielsweise ein Zylinderrollenlager, ein Nadellager und so weiter.
-
In dem vorstehenden Getriebe 70 ist das dritte Antriebsritzel 73 drehbar und indirekt auf dem Installationsbereich 34 durch das Rollenlager 80 angeordnet. Insbesondere weist das dritte Antriebsritzel 73 einen Ritzelbereich 732 auf, der als herkömmliches Zahnrad ausgebildet ist, sowie einen Hülsenbereich 734, der als hohler Zylinder mit einem kleineren Außenradius als der des Ritzelbereichs 732 ausgestaltet vorliegt und einstückig und koaxial mit dem Ritzelbereich 732 verbunden ist. Der Innenring 84 des Rollenlagers 80 liegt fest auf dem Bereich mit geringem Durchmesser 344 des Installationsbereichs 34 des Gehäuses 30 aufgeschoben vor. Der Hülsenbereich 734 des dritten Antriebsritzels 73 liegt fest auf dem Außenring 82 des Rollenlagers 80 aufgeschoben vor. Der Außenring 82 weist eine äußere zylindrische Oberfläche 822 auf, die mit dem dritten Antriebsritzel 73 verbunden ist und kann, ist jedoch darauf nicht eingeschränkt, mit einer Erhebung bereitgestellt sein, um so mit dem dritten Antriebsritzel 73 relativ enger verbunden zu werden. Der Innenring 84 weist eine innere zylindrische Oberfläche 842 auf, die mit dem Installationsbereich 34 verbunden ist und kann, ist jedoch darauf nicht eingeschränkt, mit einer Erhebung bereitgestellt sein, um so mit dem Installationsbereich 34 relativ enger verbunden zu werden. Darüber hinaus liegt die Stange 94 an der Abdeckung 40 befestigt vor und ist koaxial mit dem vierten Antriebsritzel 74 zur Erhöhung der Stabilität des dritten und des vierten Antriebsritzels 73, 74 verbunden.
-
In der motorisierten Servovorrichtung 20 sind das dritte und das vierte Antriebsritzel 73, 74 drehbar und indirekt an dem Gehäuse 30 durch das Rollenlager 80 verbunden, und die Reibung, die durch die Drehungen des dritten und des vierten Antriebsritzels 73, 74 entsteht, ist eine Punktreibung. Wie bei der in der Beschreibung des Standes der Technik erwähnten motorisierten Servovorrichtung 10 ist die Reibung, die durch das dritte und das vierte Ritzel 143, 144 entsteht, eine Oberflächenreibung. Daher weist die motorisierte Servovorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung verglichen mit der herkömmlichen motorisierten Servovorrichtung 10 eine geringere Reibung auf, wenn sich das dritte und das vierte Antriebsritzel 73, 74 drehen, was zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit eines Blockierens des Getriebes, zu einem geringeren Verlust an kinetischer Drehenergie und zu einer höheren Übertragungseffizienz führt. Darüber hinaus kann das Rollenlager 80 mit dem dritten und vierten Antriebsritzel 73, 74 und der Stange 94 verbunden werden, bevor es auf den Installationsbereich 34 aufgeschoben wird, was einen einfachen und zeitsparenden Zusammenbau der Anordnung ermöglicht, so dass die motorisierte Servovorrichtung 20 leicht und schnell zusammengesetzt werden kann. Anders gesagt weist das Getriebe 70 der motorisierten Servovorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung eine höhere Übertragungseffizienz und geringere Wahrscheinlichkeit eines Blockierens des Getriebes auf, und sie ist einfach zusammenzusetzen.
-
Die vorstehend beschriebene Erfindung kann offensichtlich in vielerlei Hinsicht verändert werden. Derartige Abweichungen sollen nicht als Abweichungen von der Grundidee und dem Schutzbereich der Erfindung angesehen werden und die Gesamtheit derartiger Veränderungen, die dem Fachmann offensichtlich ist, soll von dem Schutzbereich der anhängigen Ansprüche mit umfasst sein.
