JPH05168220A

JPH05168220A - 電気機械式変換機

Info

Publication number: JPH05168220A
Application number: JP33687791A
Authority: JP
Inventors: Gherard Van De Veen Paul; ポール・ヘラルド・ファン・ドゥ・フェーン
Original assignee: PG VAN DE VEEN CONSULTANCY BV
Current assignee: PG VAN DE VEEN CONSULTANCY BV
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1993-07-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】変換性と正確性を改善し、調整を要せずに多
様な要求や使用条件に適合でき、かつ公知の装置と同一
外形を有する変換機を具体化する。【構成】相互に移動機能であって、相互に平行移動す
ることができる２つの可動要素と、２つの機械的連結と
２つの電気ターミナルを有し、２つの機械的接続が２つ
の可動要素にそれぞれ連結されているブラシレス・モー
タを備える変換手段とを有する電気機械的変換機、例え
ばモータまたは発電機である。また、変換手段は回転形
式のもので、可動要素の直線運動を変換機の回転動作に
変換するか、またはその逆に変換するボール回転式スピ
ンドルなどからなる伝達手段が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は調整可能な制動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械工学の分野では、運動を制御するた
めに、また特に、それら運動の速度を制限するために制
動要素がよく利用されている。制動装置は普通弾性要素
と組み合わせて使用される。典型的な制動装置は、出力
と得られる速度との好ましい関係を得るために、液体ま
たは気体の流動作用に基づいている。流体型制動装置と
気体型制動装置との差異は、とりわけガスの圧縮性にあ
り、それにより制動動作に加えて多少の弾性作用が得ら
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな公知の制動装置は多くの欠点を有する。液体ダンパ
の場合、液体が漏れる危険性がある。これは、細心の注
意を払い、とりわけシール性に重点をおいて設計されな
ければならないことを意味する。第２の欠点は、ピスト
ンおよびシリンダの製造に関して高精度が求められるこ
とである。そのためにコストが上昇する。第３の欠点
は、制動装置の往復運動の両端部における先端部の作用
は別として、制動作用は実質的に線形的である。しか
し、線形的な特性は全ての場合に必ずしも最適なもので
はない。第４の欠点は、調整の可能性が限られていると
いう点にある。制動は、例えば、通路開口の手動操作に
よって修正を加えることができる。しかし、特に、制動
作用の影響を受けている場合、遠隔制御または迅速な再
調整を行うのは非常に困難である。第５の欠点は、すな
わち、制動液体の粘性は温度に依存するので、流体型制
動装置の作用は温度の影響を受けるということである。

【０００４】本発明は、あらゆる場合に適用可能で、か
つ、制動装置自体を調整することなく、多くの様々な要
求や使用条件に応じて調整することができ、しかも、そ
れを制御装置により行うことができる制動装置を具体化
することを目的とする。さらに、本発明は、液体または
気体に基づく公知の制動装置と同じ外形を有する制動装
置を具体化することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を実
現するために、本発明は、相互に関連して移動すること
のできる２つの要素、例えば、相互に関連して平行移動
または回転運動をすることができる可動要素と、２つの
機械的連結と２つの電気ターミナルを備え、これら２つ
の機械的連結が上記２つの可動要素にそれぞれ連結され
ている電磁石式変換機と、上記２つの電気ターミナルに
連結された調整可能な電気負荷と、を備えた調整可能な
制動装置を提供するものである。

【０００６】制動の定義によれば、対向する力が存在し
なければならないが、これは可動要素の相対速度によっ
て決定される。しかし、本発明にかかる調整可能な制動
装置は、この制動だけでなく、より広く制動装置の機械
状態をも決定することができる。

【０００７】本発明は、電気機械式変換機が、機械エネ
ルギを電気エネルギに変換でき、かつ、運動エネルギの
消失により可動要素の制動作用を発揮するという見識に
基づいている。変換機は適当なタイプのものであればい
ずれでもよいが、電磁石形式のものが好ましい。変換機
は、リニアモータ型式のような線型タイプでもよい。し
かしながら、制動装置は、変換機が回転モータであり、
伝達手段が移動可能な要素の直線運動を変換機の回転運
動に変換するために設けてある、という特徴を有するも
のが好ましい。そのような実施例によれば大幅な改善が
なされる。そのために、装置の正確さが改善される。

【０００８】伝達手段がねじ手段、例えば、ボール循環
スピンドルを有する実施例では、信頼性に優れ、かつ、
ほとんど摩擦のない伝達手段が得られる。

【０００９】高度な適応性を得るために、その装置は中
央制御装置、特に、コンピュータによって電気負荷を制
御している、という点に特徴を有する。このコンピュー
タは制動装置の外部に配置してもよいし、または、制動
装置内に一体に設けてもよいが、その場合、必然的に比
較的小サイズにしなければならない。

【００１０】可動要素が移動すると、変換機はエネルギ
を発生する。このエネルギは、例えば、抵抗負荷として
消失される。しかし、本発明では、変換機の電気ターミ
ナルに接続され、その変換機で生成された電気エネルギ
を蓄え得るアキュムレータに対してもエネルギが生成さ
れる。この実施例はさらに、アキュムレータが、電力を
供給するために、中央制御装置に接続されているという
特徴を有する。そのために、余分な電力供給手段を設け
る必要はない。

【００１１】可動要素が相対的移動を行う間に、中央制
御装置の制御に基づいて、変換機がエネルギを生成する
方向と逆の方向から変換機に電気エネルギを供給するよ
うにアキュムレータが接続されている変形例では、アキ
ュムレータに蓄えられているエネルギは別の用途に用い
られる。これにより、変換機を動かすことによって負制
動が得られ、この場合、変換機はモータとして機能す
る。

【００１２】また、中央制御装置を利用することによ
り、外部からの制御が可能である。この目的のために、
本発明にかかる制動装置は、中央制御装置が外部制御信
号を受けるための制御ターミナルを備えているという特
徴を有する。その外部制御信号は、温度検出センサや動
力計等から入力されるものでもよい。特に、リハビリテ
ーション工学において、本発明にかかる制動装置は、筋
肉信号を受けて処理するために、制御装置の制御ターミ
ナルを設けて具体化される。この分野では、簡単な手段
を使って、予め決められた要求や作動状態の変化に適用
できる制動装置を設計するために、種々の試みがなされ
てきた。これらの試みから、下記の問題、とりわけその
ような制動装置の設計上生じる問題が明らかになった。
モータまたはアクチュエータはエネルギを制御する必要
がある。本発明にかかるエネルギの回復手段を利用する
ことにより、バッテリの重量および体積がかなり節約が
できる。

【００１３】公知の制動装置はゆっくりと動作するた
め、作業中、状態を変えるために迅速に反応することは
特に難しい。上記試みは、作業中の機械的変化を予期す
るためにプログラムに収められる。本発明にかかる制動
装置では非常に迅速な制御が可能であることから、これ
らの問題は相当解決される。

【００１４】液体あるいは気体に基づくシリンダ／ピス
トンユニットを使用することが常に必要であると認識さ
れており、それについては多くの欠点が既に述べられて
いる。

【００１５】公知の制動装置および調査しうる範囲の制
動装置では、制動装置をモータとして機能させることは
できない。

【００１６】特に、上述のリハビリテーション工学にお
いて、制御処理上すべての有用な関連信号を包含するこ
とがもっとも大切なことである。特に、この信号には、
中央制御装置の制御ターミナルに供給される筋肉信号が
含まれる。

【００１７】処理を最適制御するためには、本発明にか
かる制動装置の機械状態を知ることが大切である。その
ために、位置や速度や加速度のような可動要素の相対的
な機械状態を計測する計測手段、およびこの機械状態を
表示する信号であって、中央制御装置の制御ターミナル
に供給することができる信号を発生する計測手段によっ
て特徴付けることができる。特に、実施例において、制
動装置は、計測手段が回転計測手段、例えば、回転式発
電機またはホール発電機を備えているという特徴を有す
る。

【００１８】

【実施例】次に、添付の図面にしたがって本発明を説明
する。この図は、本発明に係る調整可能な制動装置の一
実施例の部分切欠斜視図である。

【００１９】本発明にかかる制動装置１は、取付手段を
接続する端壁３を有する円筒形ハウジング２を備えてい
る。これら取付手段は、ここでは表されていない。さら
に、装置１はシャフト４を有し、装置１の外方に突出す
るシャフト自由端に、同様にここでは図示しない取付手
段を設けられる。

【００２０】シャフト４はハウジング２と同軸上に、か
つ、ハウジングの軸方向に移動可能に配置されている。
このために、シャフト４は中空形状を有し、長方形断面
を有する第２のシャフト５の上を滑動可能であり、これ
により、シャフト４は回転運動が阻止されている。シャ
フト５はハウジング２に堅固に連結された壁６に設けて
ある。

【００２１】シャフト４は、ベアリングブロック８と鋼
球９とともにボール循環ベアリングを形成する外部のね
じ山７を有する。そのようなベアリングはそれ自体公知
である。シャフト４がハウジング２の軸方向に移動する
と、シャフト４の回転が阻止されていることにより、ベ
アリングブロック８の溝１０を介して鋼球９が移動し、
その結果、ベアリングブロック８が回転する。ねじ山７
のピッチが固定されていることにより、その回転はシャ
フト４の直線的移動に直接比例している。

【００２２】ベアリングブロック８には、ボール１２を
有するボールベアリングとして、ハウジング２に固定的
に連結された第２のベアリングリング１３と共働するベ
アリングリング１１が連結されている。

【００２３】ボールベアリング１５により壁６に面する
端部に回転可能に取り付けた管１４が、軸受ブロック８
に連結されている。磁石ユニット１６は管１４の外側に
配置されている。磁石ユニット１６はシャフト４の軸方
向の移動によって回転し、これはハウジング２の位置に
関係していることは上記の説明から明らかである。

【００２４】円筒形磁石ユニット１６の外側表面とハウ
ジング２の内側表面との間に、固定子巻線１７が収容さ
れている。周知の通り、磁石ユニット１６の回転によっ
て固定子巻線に電圧が誘導される。この電圧は、端壁３
と壁６とハウジング２によって囲まれた空間に配置され
る電子ユニット２０に、回線１８，１９を介して供給さ
れる。

【００２５】電子ユニット２０は、固定子巻線１７に対
する電気負荷と中央制御ユニットまたはＣＰＵにより構
成され、これらは前以てプログラムすることができる。
中央制御ユニットは、また、入力ケーブル２１を介して
外部の制御信号を受信する。

【００２６】電子ユニット２０が配置されている上記空
間には、また、固定子巻線１７の電気的負荷として作用
したり、電子ユニット２０に供給するものとして作用し
たりする再充電バッテリ２２が設けてある。ある条件で
は、バッテリ２２に蓄えられたエネルギは、電子ユニッ
ト２０を介して固定子巻線１７に電流を供給するために
使用され、それにより、制動装置１は一時的にモータと
して機能し、また、ある条件では、複雑な運動を制御す
るために望ましい負制動部材として機能する。

【００２７】以上で簡単に述べた機構は、すべてプログ
ラム制御により行うことができる。そのために、プログ
ラムは、例えば、マイクロプロセッサよりなる電子ユニ
ット２０に前以て登録することができる。また、電子ユ
ニット２０を有する入力ケーブル２１を介して伝達でき
る外部コンピュータを利用してもよい。その場合、ケー
ブル２１は２方向に情報を送ることができるものでなけ
ればならないことは明らかである。

【００２８】個々の運動を最適に制御するためには、ハ
ウジング２に対するシャフト４の相対的な軸方向の位置
が、普通知られていなければならない。制動装置１は、
図示するように、ベアリングブロック８と管１４に設け
た固定リング２４とに内側を固定した回転リング２３
と、ハウジング２に対する回転リング２４の回転位置を
示す信号を信号回線２６を介して電子ユニット２０に発
生させるホールリング２５とで構成されるホール発電機
を備えている。

【００２９】本発明の範囲内で多数の変形が可能であ
る。ボール循環構造は高度な伝達正確性と低摩擦性を得
るために選択されている。また、上述の電気機械式変換
機は、全く異なる方法で実行することができる。例え
ば、固定子やロータの構造は、逆の型式または結合型式
のものも利用可能である。

【００３０】この種の電気力変換機には様々な具体例が
存在する。それは、以下の三つの基本タイプに区別でき
る。１．永久磁石を有するロータと電気巻線を有する固定子２．電気巻線を有するロータと電気巻線を有する固定子３．電気巻線を有するロータと永久磁石を有する固定子

【００３１】タイプ２および３にかかる変換機では、外
部の電気回路に対して固定子巻線をそれぞれ切換接続す
るために、整流子を使用しなければならない。整流子
は、その性質により、摩擦および摩耗を招来するので、
本発明の範囲内ではあまり使用するのは適当ではないと
考えられる。タイプ１は整流子を必要せず、まず第１に
本発明の構成内でもっとも好ましい適用であると思われ
る。しかしながら、概略、整流子がなければ、この装置
をモータとして機能させたり、負制動装置に適用する可
能性もなくなる。それにもかかわらず、整流子なしでこ
の可能性を実現するためには、電子ユニット２０が、こ
のユニットが整流機能を担うように具体化されなければ
ならない。図示の実施例において、これはホール発電機
２３，２５によって実現されている。したがって、この
実施例では、極めて回転摩擦が低いという利点が負制動
装置としての可能性と結びついている。

【００３２】最後に、本発明は、直線的に動作するもの
に限らず、それぞれが互いに異なる動作、例えば回転運
動、を行うことができる２つの移動可能な要素を備えた
装置にも関係していることに留意する。この点に関し、
そのためには、ボール循環構造を利用することなく、例
えば、第１のベアリングリング１１に対するハウジング
２の回転運動を利用することができるということは説明
するまでもなく明らかである。ボール循環スピンドル
は、常に、直線運動を回転運動に、また、その逆に変換
するためのみ用いられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明にかかる制動装置では液体または
気体を使用していないので、温度依存性がなく、また、
設計上シール性を考慮する必要もない。また、ボール循
環スピンドルを使用するものでは信頼性に優れ、低摩擦
の制動装置が得られる。さらに、変換機として回転モー
タを設け、伝達手段として可動要素の直線運動を変換機
の回転運動に変換するものでは装置の正確性が向上す
る。さらにまた、中央制御装置に外部制御信号を受け付
けるための制御ターミナルを設けたものでは、遠隔操作
および迅速な再調整が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる調整可能な制動装置の一実施
例の部分切欠斜視図である。

【符号の説明】

１…制動装置、２…ハウジング、４，５…シャフト、８
…ベアリングブロック、９…鋼球、１０…溝、１１，１
３…ベアリングリング、１２…ボール、１４…管、１５
…ボールベアリング、１６…磁石ユニット、１７…固定
子巻線、２０…電子ユニット、２２…バッテリ、２３…
回転リング、２４，２５…固定リング。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年３月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】電気機械式変換機

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばモータや発電機
のような電気機械式変換機に関するもので、相互に移動
可能であって、互いに平行移動することができる２つの
要素と、２つの機械的接続と２つの電気ターミナルを備
え、上記２つの機械的接続が上記移動可能な２つの要素
にそれぞれ連結されている変換手段と、を設けたもので
ある。

【０００２】

【発明の目的】そのような変換機として種々の具体例が
知られている。本発明の目的は、変換性と正確性が改善
された変換機を具体化することである。本発明の他の目
的は、あらゆる場合に適用可能で、かつ、目的に応じて
変換機自身を調整せずとも、あらゆる多様な要求や使用
条件に対して適合することができ、しかもそれは制御装
置によって行われる変換機を具体化することである。本
発明の更なる目的は、同一の機能操作性を有する公知の
装置、例えば液体や気体を基本とする公知のダンパと同
一外形を有する変換機を具体化することである。

【０００３】

【発明の構成および作用】これらの目的および後述する
他の目的は、変換手段が回転形式で、可動要素の直線運
動を変換機の回転運動に変換したり、またはその逆に変
換したりするために伝達手段が設けられている点に特徴
を有する記載形式の変換機を備えた本発明によってほぼ
実現される。その変換手段には、原則として、あらゆる
適当な形式のものに適用できる。しかしながら、本発明
によれば、変換手段がブラシレス・モータを有する具体
例に優位性が与えられる。

【０００４】本発明は、電気機械式変換機が、機械エネ
ルギを電気エネルギに変換でき、かつ、運動エネルギの
消失が可動要素の制動作用を発揮するという見識に基づ
いている。変換機は適当なタイプのものであればいずれ
でもよいが、電磁石形式のものが好ましい。変換機は、
リニアモータ型式のような線型タイプでもよい。しかし
ながら、制動装置は、変換機が回転モータであり、移動
可能な要素の直線運動を変換機の回転運動に変換するた
めに伝達手段が設けてある、という特徴を示すことが好
ましい。そのような具体例によれば大幅な改善がなされ
る。これは装置の正確性に有利である。

【０００５】伝達手段がねじ手段、例えば、ボール循環
スピンドルを有する具体例では、非常に信頼性に優れ、
かつ、ほとんど摩擦のない伝達手段が得られる。

【０００６】高度な適応性を得るために、その装置は電
気ターミナルに連結された中央制御装置特にコンピュー
タによって特徴づけることができる。このコンピュータ
は、外部に配置してもよいし、または変換機の中に一体
に設けてもよいが、この場合、必然的にコンピュータは
小型にしなければならない。

【０００７】また、中央制御装置を利用することによ
り、外部からの制御が可能である。そのために、本発明
にかかる変換機は、中央制御装置が外部制御信号を受け
る制御ターミナルを備えている点に特徴を有する。その
外部制御信号は、温度検出センサや動力計等から入力さ
れるものでもよい。例えば、リハビリテーション工学に
おいて、制動装置として使用される本発明にかかる変換
機は、筋肉信号を受信し処理するために制御ユニットの
制御ターミナルを備えた形で具体化することができる。
この分野では、簡単な方法を用いて、予め決められた要
求に適用でき、かつ操作状態を変更できる制動装置を設
計するために、種々の試みがなされてきた。これらの試
みから、とりわけ下記の問題が上記制動装置の設計上発
生することが明らかとなった。モータすなわちアクチュ
エータは、制御エネルギを必要とする。制動装置として
使用される本発明にかかる変換機は、変換機によって生
成された電気エネルギを蓄積できよるように、変換機の
電気ターミナルに接続されたアキュムレータによって特
徴づけることができる。

【０００８】特に、電力を供給するために、アキュムレ
ータは中央制御装置に接続されているという特徴を有す
るものであってもよい。

【０００９】本発明にかかる上述のエネルギ回収を利用
すれば、バッテリの重量および体積を相当節約すること
ができる。

【００１０】公知の制御装置は動作が遅く、歩行中の状
態変化に素早く反応するのは特に困難であった。上記試
みは、歩行中の機械的変化を予期するプログラム中に組
み込まれている。本発明にかかる変換機では非常に迅速
な制御が可能であることから、これらの問題は相当解消
される。

【００１１】本発明にかかる変換機の操作を最適制御す
るために、例えばリハビリテーション工学の分野におけ
る制動装置として変換機を使用する場合には、変換機の
機械状態を知っていることが大切である。そのために、
変換機は、位置、速度、加速度のような可動要素の機械
状態をそれぞれ測定するとともに、この機械状態に対応
する信号であって中央制御装置の制御ターミナルに供給
することができる信号を発生する測定手段によって特徴
づけることができる。

【００１２】詳細な具体例では、変換機は、上記測定手
段が回転測定手段例えば回転式発電機すなわちホール発
電機を備えている、という特徴を有する。原則的に、電
気的または光学的なパルセータのような他の測定手段も
また適当と考えられることに留意する。

【００１３】既に簡単に述べたように、変換機は可動要
素が相互に移動する間中エネルギを生成することができ
る。このエネルギは例えば抵抗力として消失され得る
が、本発明では変換機の電気ターミナルに接続されたア
キュムレータに対してエネルギが生成され、このアキュ
ムレータに変換機で生成された電気エネルギが蓄えられ
る。

【００１４】上記具体例では、アキュムレータは電力を
供給するために中央制御装置に接続されており、別の電
力供給手段は不要とすることができる。

【００１５】可動要素の相対的移動の間に変換機がエネ
ルギを生成する方向と逆の方向から変換機に電気エネル
ギを供給するようにアキュムレータが接続されている変
形例では、中央制御装置の制御に基づいて、アキュムレ
ータに蓄えられたエネルギの別の用途に用いられる。制
動装置として使用する間中、変換機の逆動作によって負
制動を同時に得ることができ、この場合、変換機はモー
タとして一時的に機能する。

【００１６】最後に、本発明にかかる変換機は、公知の
制動装置と実質的に同一の外形を有するという特徴を示
すことができる。

【００１７】

【００１８】本発明にかかる制動装置１は、取付手段を
接続することができる端壁３を有する円筒形ハウジング
２を備えている。これら取付手段は、ここでは表されて
いない。また、装置１はシャフト４を有し、装置１の外
方に突出するシャフト自由端に、同様にここでは図示し
ない取付手段を設けることができる。

【００１９】シャフト４はハウジング２と同軸上に、か
つ、ハウジングの軸方向に移動可能に配置されている。
このために、シャフト４は中空形状を有し、長方形断面
を有する第２のシャフト５の上を滑動可能であり、これ
により、シャフト４は回転運動が阻止されている。シャ
フト５はハウジング２に堅固に連結された壁６に設けて
ある。

【００２０】シャフト４は、ベアリングブロック８と鋼
球９とともにボール循環ベアリングを形成する外部のね
じ山７を有する。そのようなベアリングはそれ自体公知
である。シャフト４がハウジング２の軸方向に移動する
と、シャフト４の回転が阻止されていることにより、ベ
アリングブロック８の溝１０を介して鋼球９が移動し、
その結果、ベアリングブロック８が回転する。ねじ山７
のピッチが一定しているので、その回転はシャフト４の
直線的移動に直接比例している。

【００２１】ベアリングブロック８には、ボール１２を
有するボールベアリングとして、ハウジング２に固定的
に連結された第２のベアリングリング１３と共働するベ
アリングリング１１が連結されている。

【００２２】ボールベアリング１５により壁６に面する
端部に回転可能に取り付けた管１４が、ベアリングブロ
ック８に連結されている。磁石ユニット１６は管１４の
外側に配置されている。磁石ユニット１６はシャフト４
の軸方向の移動によって回転し、これはハウジング２の
位置に関係していることは上記の説明から明らかであ
る。

【００２３】円筒形磁石ユニット１６の外側表面とハウ
ジング２の内側表面との間に、固定子巻線１７が収容さ
れている。周知の通り、磁石ユニット１６の回転によっ
て固定子巻線に電圧が誘導される。この電圧は、端壁３
と壁６とハウジング２によって囲まれた空間に配置され
る電子ユニット２０に、回線１８，１９を介して供給さ
れる。

【００２４】電子ユニット２０は、固定子巻線１７に対
する電気負荷と中央制御ユニットすなわちＣＰＵにより
構成され、それは前以てプログラムすることができる。
中央制御ユニットは、また、入力ケーブル２１を介して
外部の制御信号を受信することができる。

【００２５】また、電子ユニット２０が配置されている
上記空間には、一方で固定子巻線１７に対する電気的負
荷として作用し、他方で電子ユニット２０に電気を供給
するものとして作用する再充電バッテリ２２が設けてあ
る。バッテリ２２に蓄えられたエネルギは、ある条件で
電子ユニット２０を介して固定子巻線１７に電流を供給
するために使用することができ、それにより、制動装置
１は一時的にモータとして機能し、また、ある条件で複
雑な運動を制御するために望ましい負制動部材として機
能する。

【００２６】以上で簡単に述べた機能は、すべてプログ
ラム制御により行うことができる。そのために、プログ
ラムは、例えば、マイクロプロセッサを有する電子ユニ
ット２０に前以て登録することができる。また、入力ケ
ーブル２１を介して電子ユニット２０と通信できる外部
コンピュータを利用することもできる。その場合、ケー
ブル２１は２方向に情報を送ることができるものでなけ
ればならないことは明らかである。

【００２７】個々の運動を最適に制御するためには、ハ
ウジング２に対するシャフト４の相対的な軸方向の位置
が、普通知られていなければならない。制動装置１は、
図示するように、ベアリングブロック８と管１４に設け
た固定リング２４とに内側を固定した回転リング２３
と、ハウジング２に対する回転リング２４の回転位置を
示す信号を信号回線２６を介して電子ユニット２０に発
生させるホールリング２５とで構成されるホール発電機
を備えている。

【００２８】本発明の範囲内で多数の変形が可能であ
る。ボール循環構造は高度な伝達正確性と低摩擦性を得
るために選択されている。また、上述の電気機械式変換
機は、全く異なる方法で実行することができる。例え
ば、固定子やロータの構造は、逆の型式または結合型式
のものも利用可能である。

【００２９】この種の電気力変換機には様々な具体例が
存在する。それは、以下の三つの基本タイプに区別でき
る。１．永久磁石を有するロータと電気巻線を有する固定子２．電気巻線を有するロータと電気巻線を有する固定子３．電気巻線を有するロータと永久磁石を有する固定子

【００３０】タイプ２および３にかかる変換機では、外
部の電気回路に対して固定子巻線をそれぞれ切換接続す
るために、整流子を使用しなければならない。整流子
は、その性質により、摩擦および摩耗を招来するので、
本発明の範囲内ではあまり使用するのは適当ではないと
考えられる。タイプ１は整流子を必要せず、まず第１に
本発明の構成内でもっとも好ましい適用であると思われ
る。しかしながら、概略、整流子がなければ、この装置
をモータとして機能させたり、負制動装置に適用する可
能性もなくなる。それにもかかわらず、整流子なしでこ
の可能性を実現するためには、電子ユニット２０は、こ
のユニットによい整流機能が担保されるように具体化さ
れなければならない。図示の実施例において、これはホ
ール発電機２３，２５によって実現されている。したが
って、この実施例では、極めて回転摩擦が低いという利
点が負制動装置としての可能性と結びついている。

【００３１】最後に、本発明は、直線的に動作するもの
に限らず、それぞれが互いに異なる動作、例えば回転運
動、を行うことができる２つの移動可能な要素を備えた
装置にも関係していることに留意する。この点に関し、
そのためには、ボール循環構造を利用することなく、例
えば、第１のベアリングリング１１に対するハウジング
２の回転運動を利用することができるということは説明
するまでもなく明らかである。ボール循環スピンドル
は、常に、直線運動を回転運動に、また、その逆に変換
するためのみ用いられる。

【００３２】本発明にかかる変換機の適用例として、例
えば整形外科工学やリハビリテーション工学において使
用されるモータや制動装置、さらに温度の支配を受けな
いドアチェック、ショックアブソーバ、ロボット工学に
おけるアクチュエータに言及することができる。これら
は限られた幾つかの任意な適用例を示すものであること
は明らかである。

【００３３】

【発明の効果】本発明にかかる構成の幾つかの利点は以
下の通りである。本発明にかかる変換機の外形は、一般
に利用者の要求に容易に適合させることができる。例え
ば、現存の受動型制動装置とほぼ同一の外形に自由に設
計することができる。これにより、当然、変換機は容易
に交換できるという利点がある。

【００３４】本発明にかかる変換機は、機械動作中に生
成される電気エネルギを例えば制動装置に組入可能な制
御システムに供給するために使用するのに役立つ。

【００３５】制御システムとの連結を通じて、例えばマ
イクロプロセッサにより、例えば整形外科の分野で制動
装置として使用する際に生じ得る複雑な操作状態におい
て、すべての機械機能を非常に簡単に監視し、かつ連続
的に再調整することができる。

【００３６】この点に関して、可動要素の相対的な機械
位置を測定するために、測定手段を使用するのが好まし
い。占有スペースを少なくしつつ変換機に一体化できる
ようにするという目的のために、例えばホール発電機が
非常に適当な補助手段となる。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１…制動装置、２…ハウジング、４，５…シャフト、８
…ベアリングブロック、９…鋼球、１０…溝、１１，１
３…ベアリングリング、１２…ボール、１４…管、１５
…ボールベアリング、１６…磁石ユニット、１７…固定
子巻線、２０…電子ユニット、２２…バッテリ、２３…
回転リング、２４，２５…固定リング。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に関連して移動することのできる２
つの要素、例えば、相互に関連して平行移動または回転
運動をすることができる可動要素と、２つの機械的連結と２つの電気ターミナルを備え、これ
ら２つの機械的連結が上記２つの可動要素にそれぞれ連
結されている電磁石式変換機と、上記２つの電気ターミナルに連結された調整可能な電気
負荷と、を備えたことを特徴とする調整可能な制動装
置。
【請求項２】上記変換機が電磁石形式のものであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の調整可能な制動装置。
【請求項３】上記変換機がリニアモータであることを
特徴とする請求項１に記載の調整可能な制動装置。
【請求項４】上記変換機が回転モータであり、かつ、
伝達手段が可動要素の直線運動を変換機の回転運動に変
換するために設けてあることを特徴とする請求項１に記
載の調整可能な制動装置。
【請求項５】上記伝達手段がねじ手段、例えば、ボー
ル循環スピンドルを備えていることを特徴とする請求項
４に記載の調整可能な制動装置。
【請求項６】電気負荷を制御する中央制御装置、特
に、コンピュータを備えていることを特徴とする請求項
１に記載の調整可能な制動装置。
【請求項７】上記変換機で生成された電気エネルギを
蓄えることができるように、アキュムレータが変換機の
電気ターミナルに接続されていることを特徴とする請求
項１に記載の調整可能な制動装置。
【請求項８】電力を供給するために、上記アキュムレ
ータが中央制御装置に接続されていることを特徴とする
請求項６，７のいずれかに記載の調整可能な制動装置。
【請求項９】上記中央制御装置の制御に基づいて電気
エネルギを供給するために、可動要素の相対的移動の際
に変換機がエネルギを生成する方向と逆の方向からアキ
ュムレータが変換機に接続されていることを特徴とする
請求項６，７のいずれかに記載の調整可能な制動装置。
【請求項１０】外部制御信号を受けるために、中央制
御装置が制御ターミナルを備えていることを特徴とする
請求項６に記載の調整可能な制動装置。
【請求項１１】計測手段が、位置、速度、加速度のよ
うな可動要素の相対的な機械状態を計測するため、およ
び中央制御装置の制御ターミナルに供給される上記機械
状態を表示する信号を発生するための計測手段であるこ
とを特徴する請求項６，１０のいずれかに記載の調整可
能な制動装置。
【請求項１２】上記計測手段が回転計測手段、例え
ば、回転式発電機またはホール発電機を備えていること
を特徴とする請求項４，１０のいずれかに記載の調整可
能な制動装置。