專利名稱：用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，其能適當(dāng)保護(hù)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源。
背景技術(shù)：
通常，使用安裝型工業(yè)機(jī)器人時(shí)，用螺栓或類似物固定底座。由于互鎖之類的故障，當(dāng)機(jī)器人末端被過(guò)度擠壓或撞擊時(shí)，通過(guò)檢測(cè)過(guò)載電流狀態(tài)而終止機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，主要目的是通過(guò)檢測(cè)安裝型工業(yè)機(jī)器人的過(guò)載電流狀態(tài)防止機(jī)器人和工件損壞。不考慮機(jī)器人本身的位置偏差。
由于上述原因，公開(kāi)號(hào)為No.2002-66969的日本待審查專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種技術(shù)構(gòu)思，其目的在于即使在機(jī)器手末端被過(guò)度擠壓或撞擊到周圍的設(shè)備上時(shí)，也防止自動(dòng)或無(wú)人操縱的運(yùn)輸車漂移。
也就是說(shuō)，公開(kāi)號(hào)為No.2002-66969的日本待審查專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種控制設(shè)備，當(dāng)機(jī)器手末端根據(jù)機(jī)器手姿態(tài)控制和位置控制運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果施加給機(jī)器手關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)扭矩達(dá)到預(yù)定極限值，所述控制設(shè)備對(duì)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器手關(guān)節(jié)的伺服電機(jī)執(zhí)行限制電流的操作。
然而，在應(yīng)用公開(kāi)號(hào)為No.2002-66969的日本待審查專利申請(qǐng)中公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)思時(shí)，例如用于將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊或類似物直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)置例如編碼器和解算器的探測(cè)器和控制電路，以便控制例如滑塊位置和工作速度，其中生產(chǎn)成本變得很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的總體目的是提供一種用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)使得即使在向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源施加高負(fù)載時(shí)，也可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單電路限制施加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的電流，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源被設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
結(jié)合附圖從以下說(shuō)明中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案通過(guò)示例性實(shí)施例的方式在附圖中示出。


圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)透視圖，用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器結(jié)合在所述控制系統(tǒng)中；圖2是示意性框圖，其圖解圖1所示用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器的配置；圖3是圖解圖2所示電流放大器/限流器配置的框圖；圖4是特性曲線圖，其圖解電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊位移量與供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的電流之間的關(guān)系；圖5是圖解涉及對(duì)比實(shí)施例1的繼電器電路配置的框圖；圖6是圖解涉及對(duì)比實(shí)施例2的伺服電路配置的框圖；圖7是圖解電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化實(shí)施例的側(cè)視圖；圖8是圖解電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)框架的側(cè)視圖；圖9是局部剖面平面圖，其圖解電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化實(shí)施例；圖10是透視圖，其圖解附有外罩的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變化實(shí)施例；圖11是透視圖，其圖解利用支架裝配傳感器的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化實(shí)施例；圖12是圖解變化實(shí)施例的透視圖，其中電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和利用壓縮空氣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合使用；圖13是透視圖，其圖解與真空孔連接的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化實(shí)施例；圖14是局部放大縱剖圖，其圖解設(shè)置于圖13所示的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防塵圈；圖15是局部剖面平面圖，其圖解在框架和滑塊之間具有樹(shù)脂制針軸的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化實(shí)施例；圖16是圖解電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變化實(shí)施例的正視圖；
圖17是透視圖，其圖解沿三個(gè)軸線X、Y和Z裝配電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)；圖18是以軸向截取的縱剖圖，其圖解由SMC KABUSHIKIKAISHA提出的自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的設(shè)備；圖19A至圖19C是剖視圖，其分別圖解用于自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的裝置中輸入軸和輸出軸之間的連接；圖20A和20D是剖視圖，其分別圖解在自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的裝置中輸入軸和輸出軸之間設(shè)置各種機(jī)構(gòu)的狀態(tài)；圖21是局部縱剖圖，其圖解通過(guò)皮帶裝置移動(dòng)滑塊的狀態(tài)；圖22是局部剖開(kāi)的側(cè)視圖，其圖解電動(dòng)夾具設(shè)備；圖23是圖解電動(dòng)夾具設(shè)備的軸向截取的垂直剖視圖；圖24是局部剖開(kāi)的側(cè)視圖，其圖解液壓缸并置的狀態(tài)；圖25是軸向截取的縱剖圖，其圖解自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的設(shè)備變化實(shí)施例；圖26是圖解控制系統(tǒng)的透視圖，根據(jù)變化實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器結(jié)合在所述控制系統(tǒng)中；圖27是圖解用于構(gòu)建所述系統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的透視圖；圖28是圖27中所示電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)軸向截取的局部縱剖圖；圖29是沿圖27中所示的線XXIX-XXIX截取的放大垂直剖視圖；圖30是圖解端部緩沖件的透視圖；圖31是圖解柱塞緩沖件的透視圖；圖32是局部縱剖圖，其圖解在中間位置柱塞桿緊靠工件的狀態(tài)；圖33是局部放大縱剖圖，其圖解圖32所示狀態(tài)中的柱塞緩沖件吸收沖擊的狀態(tài)；圖34是局部放大縱剖圖，其圖解柱塞緩沖件和柱塞桿向前運(yùn)動(dòng)端的端部緩沖件吸收沖擊的狀態(tài)；圖35是圖解用于構(gòu)建所述系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器的透視圖；圖36是圖解結(jié)合在所述系統(tǒng)中的另一電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的透視圖；圖37是沿圖36所示的線XXXVII-XXXVII截取的局部縱剖圖；
圖38是沿圖37所示的線XXXVIII-XXXVIII截取的局部放大縱剖圖；圖39是特性曲線圖，其圖解旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源單獨(dú)使用或與減速器一起使用時(shí)獲得的扭矩與速度之間的關(guān)系；圖40是將多個(gè)方向控制驅(qū)動(dòng)器組裝到集成器中的透視圖；圖41是圖解電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器特性的特性曲線圖；圖42是圖解負(fù)載-速度控制特性的特性曲線圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，附圖標(biāo)記10表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)，用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器(以下稱為“驅(qū)動(dòng)器”)結(jié)合在所述控制系統(tǒng)中。
控制系統(tǒng)10包括電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16、驅(qū)動(dòng)器18和控制器20，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16包含在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)作用下作線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊14，驅(qū)動(dòng)器18使為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16配備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12通電和斷電，控制器20向驅(qū)動(dòng)器18輸出方向指示信號(hào)。
控制器20和驅(qū)動(dòng)器18通過(guò)軌道構(gòu)件22可連接地設(shè)置，軌道構(gòu)件22可以與分別形成在控制器20和驅(qū)動(dòng)器18的外殼后表面的凹槽配合。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12可以由電動(dòng)機(jī)例如電刷式直流電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12被驅(qū)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)?？梢允褂镁€性電動(dòng)機(jī)例如螺線管來(lái)替代旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體24、借助螺紋構(gòu)件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體24一端連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12、在執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體24和端塊26之間平行延伸的一對(duì)引導(dǎo)軸28a、28b、和通過(guò)未圖示的聯(lián)軸器構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸連接的滾珠螺桿軸30。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16進(jìn)一步包括滑塊14和桿32，滑塊14具有與滾珠螺桿軸30擰緊的未圖示的滾珠螺母，滑塊14在一對(duì)引導(dǎo)軸28a、28b的引導(dǎo)下作線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，桿32與滑塊14連接，桿32的一部分從端塊26的孔向外部突出并與滑塊14一體前后移動(dòng)?；瑝K14和桿32用作可移動(dòng)構(gòu)件。
接著，圖2示出圖解驅(qū)動(dòng)器18配置的示意性方框圖。
驅(qū)動(dòng)器18包括換向裝置34和電流放大器/限流器36，換向裝置34根據(jù)從控制器20獲得的方向指示信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換電壓的極性將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換為向前或向后，電流放大器/限流器36將換向裝置輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流，其參照預(yù)定基準(zhǔn)電流IMAX(閾值)限制電流。
驅(qū)動(dòng)器18進(jìn)一步包括電流傳感器(電流檢測(cè)裝置)38和電流回路40，電流傳感器38設(shè)置在電流放大器/限流器36下游側(cè)，其檢測(cè)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流，電流回路40將來(lái)自電流傳感器38的檢測(cè)信號(hào)反饋給電流放大器/限流器36的上游側(cè)。
如圖3所示，電流放大器/限流器36設(shè)置有比較裝置44和限流裝置46，比較裝置44比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置42中的預(yù)定基準(zhǔn)電流IMAX和由電流傳感器38通過(guò)檢測(cè)路線41提供的電流值檢測(cè)信號(hào)，限流裝置46限制供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流以便電流不超過(guò)基準(zhǔn)電流IMAX，例如，在向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12施加高負(fù)載和供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流超過(guò)基準(zhǔn)電流IMAX時(shí)。
驅(qū)動(dòng)器18有未圖示的電路板。例如，電流傳感器38優(yōu)選由配置在電路板上的小電阻器組成。驅(qū)動(dòng)器18通過(guò)連接器與電源86連接。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)10基本如上構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)器18結(jié)合在其中。接著，將說(shuō)明其操作、功能和效果。
首先，來(lái)自控制器20的方向指示信號(hào)被引入驅(qū)動(dòng)器18。驅(qū)動(dòng)器18基于所述方向指示信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換電壓的極性將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換成向前和向后方向的任意一種。與由換向裝置34供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流對(duì)應(yīng)的電壓被輸入電流放大器/限流器36。
電流放大器/限流器36將換向裝置34輸出的電壓轉(zhuǎn)換成供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流。由此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12被驅(qū)動(dòng)并以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸連接的滾珠螺桿軸30。通過(guò)滾珠螺桿軸30和未圖示的滾珠螺母之間的螺旋配合將所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。所述直線運(yùn)動(dòng)傳遞給滑塊14。因此，例如，桿32與滑塊14一體向外伸展以將未圖示的工件推壓向預(yù)定位置。
滑塊14達(dá)到?jīng)_程末端后，在工件被桿32推壓到預(yù)定位置而且高負(fù)載施加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12時(shí)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸停止旋轉(zhuǎn)并受到限制。在這種情況下，由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸輸出的扭矩與施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流成比例。因此，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受到限制時(shí)，超過(guò)預(yù)定值的電流(過(guò)載電流)可能不合要求地施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12，引起旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12熄火。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，來(lái)自電流傳感器38的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)檢測(cè)線路41引入電流放大器/限流器36，電流傳感器38用于檢測(cè)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流。電流放大器/限流器36借助比較裝置44比較來(lái)自電流傳感器38的檢測(cè)信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置42中的預(yù)定基準(zhǔn)電流IMAX。此外，通過(guò)電流限制裝置46(參見(jiàn)圖4)將供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流限制為不超過(guò)基準(zhǔn)電流IMAX。
如上所述，在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)電流傳感器38檢測(cè)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流值，然后電流放大器/限流器36將施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流限為等于或小于基準(zhǔn)電流IMAX。因此，即使在高負(fù)載施加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12時(shí)，在通電狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸停止并受到限制，這樣能防止由于過(guò)載電流引起旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12熄火，這是因?yàn)楣┙o旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流被限制為不超過(guò)預(yù)定基準(zhǔn)電流IMAX。當(dāng)然，通過(guò)限制施加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流能控制所述扭矩。
在本發(fā)明實(shí)施例中，不需要提供例如編碼器和解算器的檢測(cè)器以及控制滑塊14工作速度和位置的控制電路。通過(guò)使用一簡(jiǎn)單電路例如電流放大器/限流器36能防止旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12熄火，使得可以減少生產(chǎn)成本。
在這種配置中，優(yōu)選的是，驅(qū)動(dòng)器18應(yīng)用于其中僅桿32的推壓運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12旋轉(zhuǎn)方向受控的驅(qū)動(dòng)設(shè)備(電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu))。
盡管是非限制性的，本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)所述實(shí)施例進(jìn)行解釋，其中通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16的桿32推壓工件，例如，該實(shí)施例適用于借助未圖示的電動(dòng)卡盤握持工件或通過(guò)后文描述的電動(dòng)夾具夾住工件而通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16的桿32運(yùn)送、填塞、推動(dòng)或支撐工件。
圖7至17示出電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16的變化實(shí)施例。在所述變化實(shí)施例中，與上述實(shí)施例中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)，而且將省略它們的具體解釋。
在圖7所示的變化實(shí)施例中，在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16中，引導(dǎo)軸28a、28b被輕質(zhì)合金例如鋁制成的框架100包住，從而更精確的引導(dǎo)滑塊14。
在圖8所示的變化實(shí)施例中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16設(shè)置有框架104，其形成有空間102用于容納旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12和包圍引導(dǎo)軸28a、28b?？蚣?04可以是薄壁型從而具有較輕的重量和增強(qiáng)的剛度。
在圖9中所示的變化實(shí)施例中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16設(shè)置有用于給引導(dǎo)軸28a、28b導(dǎo)向的引導(dǎo)單元106a、106b，引導(dǎo)軸28a、28b的末端通過(guò)盤108彼此連接。此外，襯套110設(shè)置在引導(dǎo)單元106a、106b中。
在圖10中所示的變化實(shí)施例中，外罩112結(jié)合到電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16上，其剛性通過(guò)上述框架104增強(qiáng)。一對(duì)傳感器114、114設(shè)置在外罩112的凹槽中，以便檢測(cè)滑塊14的位置。可以用作傳感器114的包括各種傳感器，例如磁性傳感器、防撞傳感器和顯微照相傳感器。
圖11中所示的變化實(shí)施例涉及圖9中所示的變化實(shí)施例，其中支架120通過(guò)帶118與具有圓形橫截面的外罩116接合。傳感器114由支架120夾持。
圖12中所示變化實(shí)施例涉及這樣一種配置，即，使用壓縮空氣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)122進(jìn)一步設(shè)置有使用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16?？諝夤艿?24a、124b與執(zhí)行機(jī)構(gòu)122連接。消音器126a、126b靠近管道124a、124b設(shè)置以便在排放壓縮空氣時(shí)進(jìn)行消音。
圖13中所示的變化實(shí)施例如下構(gòu)成。即，真空孔130與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16連接，從而在桿32和包圍桿32的外罩132之間的空間實(shí)現(xiàn)真空狀態(tài)以去除桿32滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)期間可能產(chǎn)生的塵埃。也可以在外罩132末端設(shè)置接觸和擠壓桿32周壁表面的擋塵圈134。
圖15和16中所示的變化實(shí)施例如下構(gòu)成。即，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16中，多個(gè)樹(shù)脂制成的針軸140在框架100和滑塊14之間軸向延伸以替代引導(dǎo)軸28a、28b，多個(gè)針軸140優(yōu)選一側(cè)三個(gè)，兩個(gè)共六個(gè)。這種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16能更廉價(jià)地制造。
在上述圖7至圖16所示的各個(gè)變化實(shí)施例中，桿32兩維地向前和向后移動(dòng)。然而，可以將許多電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16三維地結(jié)合起來(lái)以執(zhí)行三維動(dòng)作。這種配置在圖17中示出。
圖17所示的變化實(shí)施例中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16分別沿X軸、Y軸和Z軸接合，從而使Z軸的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16的桿32從一個(gè)重要的觀察位置開(kāi)始三維地移動(dòng)。
即，例如，由于上述工件運(yùn)送操作、工件握持操作或夾持操作而將高負(fù)載施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12時(shí)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)停止并受到限制，供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流被限制為不超過(guò)基準(zhǔn)電流IMAX。
接著，將對(duì)與本發(fā)明實(shí)施例比較的對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2進(jìn)行解釋。與本發(fā)明實(shí)施例中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)，而且將省略其具體說(shuō)明。
圖5示出涉及對(duì)比實(shí)施例1的繼電電路50。在這種配置中，多個(gè)繼電電路50組合時(shí)，可以轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向。然而，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸停止且受到限制時(shí)，可能施加超過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12功率的電流并由此引起其熄火。
圖6示出涉及對(duì)比實(shí)施例2的伺服電路60。伺服電路60具有一檢測(cè)器例如解算器器和編碼器62，其包括借助速度回路64和速度放大器/限制器66而用于反饋控制速度的控制電路，和借助位置回路68和位置放大器/限制器70而用于定位的控制電路。因此，涉及對(duì)比實(shí)施例2的伺服電路60需要高精度控制電路用于控制例如位置和速度。由此，伺服電路60是很昂貴的，制造成本變得很高。
相反，本發(fā)明實(shí)施例使得可以在低成本下結(jié)合涉及對(duì)比實(shí)施例1的繼電電路50和涉及對(duì)比實(shí)施例2的伺服電路60的部分功能。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，能按照與電磁操作閥相同的開(kāi)/關(guān)控制方式操縱電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16，由此電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)16能優(yōu)選地用作方向控制設(shè)備，例如，用于推壓、傳送等。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，不需要額外提供檢測(cè)器如設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12外部的編碼器。由此，可以減小尺寸和重量。
在上述實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12和滾珠螺桿軸30之間的關(guān)系未作詳細(xì)解釋。當(dāng)然，二者可以直接彼此連接。然而，用于轉(zhuǎn)換減速比的機(jī)構(gòu)也可以插入它們之間。對(duì)于這種減速比轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，SMCKABUDHIKI KAISHA在日本專利申請(qǐng)?zhí)枮镹o.2004-170263的申請(qǐng)中已經(jīng)提出“用于自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的設(shè)備”。參照該申請(qǐng)，如圖18所示，螺旋齒輪用作中心齒輪216、行星齒輪218和內(nèi)齒輪220。因此，當(dāng)超過(guò)預(yù)定扭矩的負(fù)載施加給內(nèi)齒輪220時(shí)，內(nèi)齒輪220朝輸入軸方向或朝輸出軸方向移動(dòng)，同時(shí)以不同于中心齒輪216的方向旋轉(zhuǎn)，由此減速比自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
關(guān)于上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12和滾珠螺桿軸30之間的直接連接，本發(fā)明還構(gòu)思了多種實(shí)施方案。在圖19A中，輸出軸，即滾珠螺桿軸30的輸入軸與所述輸入軸(即，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的輸出軸)直接連接。在圖19B中，粘性耦合器230插入所述輸入軸和輸出軸之間。在圖19C中，粉末離合器240插入輸入軸和輸出軸之間。
如圖20A所示，即使在插入粘性耦合器230的配置中，通過(guò)擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘250以擠壓位于輸出軸側(cè)的一個(gè)圓盤來(lái)增加/減小流體阻力，由此調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)力。
在圖20B所示的配置中，為輸入軸和輸出軸之間轉(zhuǎn)子261設(shè)置磁鐵260。鋁或銅制成的盤狀構(gòu)件264接合在外殼262內(nèi)部。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘266使盤狀構(gòu)件264前后移動(dòng)，從而通過(guò)磁鐵260的磁通量改變使旋轉(zhuǎn)阻力變化。在圖20C所示的配置中，線圈267布置在轉(zhuǎn)子261周圍。電阻器268的阻值根據(jù)線圈267變化，由此控制轉(zhuǎn)子261的旋轉(zhuǎn)。如圖20D所示，可以通過(guò)制動(dòng)器270簡(jiǎn)單抱緊轉(zhuǎn)子261來(lái)控制轉(zhuǎn)子261旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行/停止。
在上述實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12和滑塊14通過(guò)滾珠螺桿軸30彼此連接，從而傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)力。然而，但不限于所述的滾珠螺桿軸30。例如在公開(kāi)號(hào)為No.2005-106284的日本待審查專利申請(qǐng)中所述，滑塊14可以用帶300移動(dòng)(參見(jiàn)圖21)。
本發(fā)明也可用于這樣的結(jié)構(gòu)，即，在所述結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12和滾珠螺桿軸30并置在圖22和23所示的電動(dòng)夾具中(待審查日本申請(qǐng)專利公開(kāi)號(hào)No.2001-105332和No.2002-219625)，或并置液壓缸302(待審查日本申請(qǐng)專利公開(kāi)號(hào)No.2005-54862，參見(jiàn)圖24)。
此外，如圖25中所示，本發(fā)明也可用在以下結(jié)構(gòu)中。即，磁鐵400、402設(shè)置在位于輸入軸和輸出軸之間的定子和轉(zhuǎn)子的各側(cè)上。環(huán)形齒輪404相對(duì)行星齒輪406移動(dòng)。環(huán)形齒輪404被強(qiáng)制移動(dòng)到中間位置并被保持在此位置。
接著，圖26示出控制系統(tǒng)10a，根據(jù)變化實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器18a結(jié)合在其中。與圖1所示控制系統(tǒng)10中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)，將省略其具體解釋。
控制系統(tǒng)10a包括電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511、驅(qū)動(dòng)器18a、控制器20和電源523，在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511中，柱塞522和柱塞桿524在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的驅(qū)動(dòng)作用下進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)器18a給電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511配備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514通電和斷電，所述控制器20向驅(qū)動(dòng)器18a產(chǎn)生方向指示信號(hào)，所述電源523通過(guò)連接器與驅(qū)動(dòng)器18a連接。
如圖27所示，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511包括由基本平坦的塊狀件組成的外殼512、與外殼512一端連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514、與外殼512間隔預(yù)定距離設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514連接的那側(cè)相反的一側(cè)上的桿外罩(端塊)516、和通過(guò)如下文所述的聯(lián)軸器構(gòu)件傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的進(jìn)給螺桿軸518。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514適當(dāng)?shù)赜伤欧姍C(jī)構(gòu)成，例如，包括有刷直流電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。線性電機(jī)例如螺線管可以用作旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511進(jìn)一步包括一對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b、柱塞522、中空?qǐng)A筒形柱塞桿524和管座526。引導(dǎo)桿520a、520b設(shè)置成與布置在其間的進(jìn)給螺桿軸518平行，所述引導(dǎo)桿具有通過(guò)第一螺紋構(gòu)件519a、519b(參見(jiàn)圖28)與外殼512連接的第一端和通過(guò)第二螺紋構(gòu)件521a、521b(參見(jiàn)圖28)與桿外罩516連接的第二端，柱塞522在進(jìn)給螺桿軸518傳遞的驅(qū)動(dòng)力作用下可以沿一對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b移動(dòng)，中空?qǐng)A柱柱塞桿524穿過(guò)桿外罩516并與柱塞522一體進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)，管座526安裝到柱塞桿524的末端以封閉所述孔。
柱塞522和柱塞桿524用作可移動(dòng)構(gòu)件。優(yōu)選的是，化學(xué)鍍鎳處理用作進(jìn)給螺桿軸518的表面處理。進(jìn)給螺桿軸518通?？梢杂米麟姍C(jī)軸而不需要使用聯(lián)軸器構(gòu)件528。
如圖28所示，設(shè)置第一軸承530a和第二軸承530b，它們分別并置在靠近外殼512中的聯(lián)軸器構(gòu)件528布置的進(jìn)給螺桿軸518的末端。借助第一軸承支撐件532a和第二軸承支撐件532b保持第一軸承530a和第二軸承530b。
具有允許進(jìn)給螺桿軸518貫穿其中的通孔534的第一末端緩沖件536a保持在外殼512面向柱塞522的端部處。如圖30所示，第一端部緩沖件536a整體上包括具有預(yù)定壁厚的圓筒部分538和比圓筒部分538的外徑在徑向外方向上直徑略微擴(kuò)大的凸緣部分540。
在這種配置中，第一末端緩沖件536a的凸緣部分540由外殼512的環(huán)形凹部542緊固。因此，第一末端緩沖件536a保持在圓筒部分538的一部分(末端)從外殼512的端面向柱塞522突出預(yù)定長(zhǎng)度的狀態(tài)。
第二末端緩沖件536b和襯套544設(shè)置在桿外罩516的內(nèi)壁上，柱塞522穿過(guò)桿外罩516。第二末端緩沖件536b具有與第一末端緩沖件536a相同的形狀。凸緣部分540由桿外罩516的環(huán)形凹部546緊固。因此，第二末端緩沖件536b保持在圓筒部分538的一部分(末端)從桿外罩516端面向柱塞522突出預(yù)定長(zhǎng)度的狀態(tài)。
優(yōu)選的是，第一末端緩沖件536a和第二末端緩沖件536b均由彈性構(gòu)件例如氨基甲酸乙酯橡膠制成。
如圖29所示，柱塞522包括形成在其中心部分軸向貫通的具有基本橢圓形垂直截面的通孔548，和形成在通孔548兩側(cè)用于減輕重量的一對(duì)減重孔550、550b。例如，柱塞522整體由金屬材料例如鋁制成。具有螺紋孔550的基本圓筒形滑動(dòng)螺母552插入柱塞522的通孔548，進(jìn)給螺桿軸518旋擰入該螺紋孔550中，由此滑動(dòng)螺母552能在進(jìn)給螺桿軸518軸向中進(jìn)行滑行運(yùn)動(dòng)。
在這種配置中，滑動(dòng)螺母552和柱塞522設(shè)置成可以在進(jìn)給螺桿軸518的軸向中相對(duì)滑動(dòng)。此外，通過(guò)形成在滑動(dòng)螺母552外圓周面上的一對(duì)平面部分554a、554b防止柱塞522在圓周方向旋轉(zhuǎn)。
如圖31所示的一對(duì)環(huán)形柱塞緩沖件556a、556b安裝到滑動(dòng)螺母552兩端的環(huán)形凹部。該對(duì)柱塞緩沖件556a、556b設(shè)置成從滑動(dòng)螺母552端面軸向突出預(yù)定長(zhǎng)度。
在這種配置中，柱塞緩沖件556a、556b各自具有形成在其外圓周面上的一對(duì)平坦部分557a、557b(參見(jiàn)圖31)。柱塞緩沖件556a、556b形成為與滑動(dòng)螺母552的垂直剖視的外圓周形狀平齊。
具有用于在其中插入進(jìn)給螺桿軸518的通孔558的連接構(gòu)件560軸向設(shè)置在柱塞522一端。連接構(gòu)件560包括第一環(huán)形部分564、第二環(huán)形部分562和環(huán)形凸緣部分566，第一環(huán)形部分564具有由其中螺紋連接柱塞522陰螺紋的陽(yáng)螺紋構(gòu)成的第一螺紋部分，第二環(huán)形部分562具有由其中螺紋連接中空柱塞桿524陰螺紋的陽(yáng)螺紋構(gòu)成的第二螺紋部分，環(huán)形凸緣部分566設(shè)置在第一環(huán)形部分564和第二環(huán)形部分562之間。第一環(huán)形部分564、第二環(huán)形部分562和環(huán)形凸緣部分566以一體的方式形成。
具有形成在其外圓周表面上的陽(yáng)螺紋部分的環(huán)形構(gòu)件568軸向連接柱塞522的另一端，柱塞522的陰螺紋部分旋擰到所述陽(yáng)螺紋部分上。環(huán)形構(gòu)件568設(shè)置成與柱塞522的端面平齊。
在這種配置中，從滑動(dòng)螺母552端面突出預(yù)定長(zhǎng)度的一個(gè)柱塞緩沖件556a設(shè)置成與連接構(gòu)件560的第一環(huán)形部分564接觸。從滑動(dòng)螺母552端面突出預(yù)定長(zhǎng)度的另一個(gè)柱塞緩沖件556b設(shè)置成與環(huán)形構(gòu)件568接觸。
因此，借助固定在柱塞522兩端的連接構(gòu)件560和環(huán)形構(gòu)件568將滑動(dòng)螺母552保持在柱塞522中，除非柱塞桿524緊靠工件W以及沖擊作用在柱塞桿524上時(shí)。在與進(jìn)給螺桿軸518螺紋配合的作用下，滑動(dòng)螺母552可以與柱塞522一起軸向移動(dòng)。
優(yōu)選的是，成對(duì)柱塞緩沖件556a、556b采用與第一和第二末端緩沖件536a、536b相同的方式由彈性構(gòu)件如氨基甲酸乙酯橡膠制成。
各自具有基本圓弧形截面的引導(dǎo)部分570(參見(jiàn)圖29)形成在垂直于軸線延伸的柱塞522兩側(cè)面上。柱塞522介于該對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b之間。樹(shù)脂制成的一對(duì)板572a、572b粘合到引導(dǎo)部分570上，板572a、572b與引導(dǎo)桿520a、520b外圓周面線接觸并且在引導(dǎo)桿520a、520b的軸線方向延伸。通過(guò)在分別由金屬材料制成的柱塞522和引導(dǎo)桿520a、520b之間插入樹(shù)脂材料制成的板572a、572b，可以減少滑動(dòng)阻力。
在負(fù)載徑向施加到柱塞522和負(fù)載以旋轉(zhuǎn)方向施加到柱塞522的其中之一的情況下，理想的情況為，由成對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b吸收所述負(fù)載。在旋轉(zhuǎn)方向施加負(fù)載時(shí)，成對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b用于使旋轉(zhuǎn)停止。
如圖35所示，驅(qū)動(dòng)器18a具有設(shè)置許多從寬邊側(cè)面突出的散熱片119的箱體121。通過(guò)電纜與控制器20電連接的多個(gè)控制終端123設(shè)置在箱體121上部。設(shè)置在箱體121下部的是未圖示的通過(guò)電纜與電源523連接的電源終端，和未圖示的與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514連接用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的輸出終端。
設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器18a的窄寬度側(cè)面上的是扭矩設(shè)定調(diào)節(jié)器125、對(duì)應(yīng)未圖示的多個(gè)LED發(fā)射的光線而可識(shí)別的多個(gè)顯示燈127a至127d和可以根據(jù)手動(dòng)操作完成例如檢測(cè)操作的多個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，利用扭矩設(shè)定調(diào)節(jié)器125，可以通過(guò)使用例如十字螺絲起子在預(yù)定方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度，從外部任意調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的旋轉(zhuǎn)扭矩(推力)。
手動(dòng)開(kāi)關(guān)包括根據(jù)開(kāi)/關(guān)操作表示A相方向(柱塞桿524伸長(zhǎng)方向)和B相方向(柱塞桿524收縮方向)兩個(gè)方向的相位換向開(kāi)關(guān)129、給驅(qū)動(dòng)器18a通電和斷電的接通/斷開(kāi)開(kāi)關(guān)131、和設(shè)定開(kāi)關(guān)133，在設(shè)定開(kāi)關(guān)133中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，創(chuàng)建初始設(shè)置，開(kāi)關(guān)接通時(shí)，利用扭矩設(shè)定調(diào)節(jié)器125選擇外部推力。
利用相位換向開(kāi)關(guān)129，柱塞桿524的前后運(yùn)動(dòng)在一些情況下依據(jù)未圖示的齒輪而在A相方向和B相方向之間反向轉(zhuǎn)換。
從控制器20引入驅(qū)動(dòng)器18a的控制信號(hào)由開(kāi)/關(guān)二進(jìn)制信號(hào)組成。
通過(guò)使用例如未圖示的電阻器、變壓器或內(nèi)部電路，或通過(guò)將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514結(jié)合在未圖示的橋式電路中以提供用于反饋橋式電路不平衡電壓的電子調(diào)節(jié)器(未示出)，并通過(guò)任意改變從電源523施加給驅(qū)動(dòng)器18a的應(yīng)用電壓，則能控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的旋轉(zhuǎn)速度。
凸緣137形成在與設(shè)置上述手動(dòng)開(kāi)關(guān)和其它構(gòu)件的窄寬度側(cè)面相對(duì)的側(cè)面上，連接孔135穿過(guò)凸緣137形成。
驅(qū)動(dòng)器18a的其它部分采用與圖1所示驅(qū)動(dòng)器18相同方式構(gòu)成(參見(jiàn)圖2)，其具體解釋將省略。
其中結(jié)合有根據(jù)變化實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器18a的控制系統(tǒng)10a基本如上所述構(gòu)建。接著，將說(shuō)明其操作、功能和效果。
首先，方向指示信號(hào)(二進(jìn)制信號(hào))從控制器20引入驅(qū)動(dòng)器18a。驅(qū)動(dòng)器18a根據(jù)方向指示信號(hào)轉(zhuǎn)換電壓極性。由此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯盎蛳蚝蠓较?。與換向裝置34提供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流相應(yīng)的電壓輸入到電流放大器/限流器36中。
電流放大器/限流器36將換向裝置34輸出的電壓轉(zhuǎn)換成供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的相應(yīng)電流。由此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514被驅(qū)動(dòng)并以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器構(gòu)件528傳遞到進(jìn)給螺桿軸518。
以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)的進(jìn)給螺桿軸518螺紋連接用作進(jìn)給螺母的滑動(dòng)螺母552的螺紋孔550。由此，通過(guò)成對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b的引導(dǎo)，滑動(dòng)螺母552和柱塞522在軸向與柱塞桿524一體移動(dòng)。因此，柱塞桿524與柱塞522一體向外移動(dòng)，柱塞桿524達(dá)到?jīng)_程末端，從而將未圖示的工件推壓到預(yù)定位置。
如圖32所示，當(dāng)柱塞522沒(méi)有到達(dá)兩個(gè)沖程末端且推壓工件W的操作在它們之間的中間位置進(jìn)行時(shí)，沖擊通過(guò)緊靠工件W的管座526、柱塞桿524和連接構(gòu)件560傳遞到柱塞522。
在這種情況中，與連接構(gòu)件560相接觸的柱塞緩沖件556a的末端如圖33所示地變形，由此吸收沖擊。此外，設(shè)置在柱塞522中的滑動(dòng)螺母556在進(jìn)給螺桿軸518軸向相對(duì)柱塞522略微滑動(dòng)(參見(jiàn)圖33中所示的雙點(diǎn)劃線)。由此，如所希望地，沖擊被吸收。
換句話說(shuō)，彼此連接的柱塞522和連接構(gòu)件560設(shè)置成可以響應(yīng)施加到柱塞桿524的沖擊在進(jìn)給螺桿軸518軸向中移動(dòng)。柱塞522和連接構(gòu)件560的微小位移被柱塞緩沖件556a吸收，緩沖件556a具有彈性，其安裝在滑動(dòng)螺母556末端。由此，如所預(yù)期地，沖擊被吸收。
在這種情況下，滑動(dòng)螺母556相對(duì)于進(jìn)給螺桿軸518不移動(dòng)，因?yàn)榛瑒?dòng)螺母556與進(jìn)給螺桿軸518螺紋固定。此外，防止了沖擊傳遞到滑動(dòng)螺母556和進(jìn)給螺桿軸518的螺紋配合部分。由此，可以如所希望地保護(hù)滑動(dòng)螺母556和進(jìn)給螺桿軸518的螺紋配合部分。
因此，即使在兩個(gè)沖程末端之間的中間位置，工件W被壓靠柱塞桿524時(shí)，施加給柱塞桿524的沖擊被柱塞522和滑動(dòng)螺母556之間的相對(duì)滑行移動(dòng)以及彈性柱塞緩沖件556a平順地吸收。因此，可以避免電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511耐久性變壞。
此外，因?yàn)榛钊彌_件556a和連接構(gòu)件560的環(huán)形凸緣部分566跨靠第二末端緩沖件536b的協(xié)同緩沖作用，在柱塞桿524向前運(yùn)動(dòng)沖程末端引起沖擊時(shí)，沖擊被更好地吸收(參見(jiàn)圖34)。
類似地，因?yàn)橹彌_件556b和環(huán)形構(gòu)件568端面及柱塞522緊靠第一端面緩沖件536a的協(xié)同緩沖作用，在柱塞桿524向后運(yùn)動(dòng)沖程末端產(chǎn)生沖擊時(shí)，沖擊被更好地吸收(參見(jiàn)圖28)。
如上所述，設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu)，其包括設(shè)置于柱塞522的成對(duì)柱塞緩沖件556a、556b，和設(shè)置于外殼512及桿外罩516的第一及第二末端緩沖件536a、536b。由此，在包括兩個(gè)沖程末端和它們之間中間位置的任何位置，都能優(yōu)選緩沖柱塞522上的沖擊。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能以被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用，即使在壓縮空氣不足或壓縮空氣不能使用的環(huán)境中，其可以采用與氣缸相同的方式使用。
在這種情況中，措辭“采用與氣缸相同的方式”是指，例如，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)開(kāi)/關(guān)控制被驅(qū)動(dòng)，不需要控制器，可以推壓柱塞522，可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而不需要任何傳感器，且可控制速度和推力。
此外，通過(guò)成對(duì)平行引導(dǎo)桿520a、520b保持預(yù)定剛性，而不需要?jiǎng)傂泽w。由此，部件的數(shù)量減少，制造成本降低，可以實(shí)現(xiàn)較輕重量。
而且，沖擊吸收件(緩沖件)通常布置在操作設(shè)備中部件彼此相碰的部分。然而，設(shè)定緩沖件的性能、尺寸和位移量時(shí)，將這些參數(shù)設(shè)置得使碰撞時(shí)的沖擊值不大于5G，優(yōu)選不大于2G，可以改善緩沖件的耐久性，從而改善電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的耐久性。通過(guò)限制沖擊值，能降低各部件的強(qiáng)度，由此可以減小設(shè)備的尺寸和重量。
對(duì)于制造外殼512和桿外罩516的方法，優(yōu)選使用，例如，基于鋁拉模鑄造的整體模鑄、平板深沖壓或通過(guò)堆疊許多鋼板一體形成的疊層鋼板。
對(duì)于進(jìn)給螺桿軸518，優(yōu)選使用，例如，樹(shù)脂制成的滑動(dòng)螺桿軸、金屬制成的滑動(dòng)螺桿軸、滾珠螺桿軸或懸掛在帶輪之間的同步皮帶。
當(dāng)柱塞桿524將工件W推壓到預(yù)定位置時(shí)，在柱塞522及柱塞桿524到達(dá)沖程末端后，高負(fù)載施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)停止并受到限制。在這種情況中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的驅(qū)動(dòng)軸輸出的扭矩與施加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流成比例。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸受到限制時(shí)，不小于預(yù)定電流值的電流(過(guò)載電流)施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514。過(guò)載電流產(chǎn)生時(shí)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514可能會(huì)不希望地熄火。
因此，由檢測(cè)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流所用電流傳感器38提供的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)檢測(cè)線41引入到電流放大器/限流器36中。電流放大器/限流器36通過(guò)比較裝置44比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置42的預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電流IMAX和電流傳感器38提供的檢測(cè)信號(hào)。此外，通過(guò)電流限制裝置46限制供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流，從而使該電流不超過(guò)基準(zhǔn)電流IMAX(參見(jiàn)圖2)。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514被控制時(shí)使用的電流值被限制為例如，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的驅(qū)動(dòng)軸停止和受限制時(shí)，不超過(guò)0.6A，在沒(méi)有負(fù)載的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)期間，不超過(guò)0.2A。由此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514能具有較長(zhǎng)的使用壽命。
如上所述，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器18a中，電流傳感器38監(jiān)控供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流值，電流放大器/限流器36用于限制施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流不超過(guò)基準(zhǔn)電流IMAX。結(jié)果，即使在高負(fù)載施加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514和處于工作狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的驅(qū)動(dòng)軸停止和受限制時(shí)，供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的電流也被限制為不超過(guò)預(yù)定基準(zhǔn)電流IMAX。因此，可以防止旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514由于過(guò)載電流而熄火。必然的結(jié)果是，通過(guò)限制供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的施加電流能限制與施加電流成比例的扭矩。
接著，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化實(shí)施例如圖36至38所示。與圖27所示電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511中相同的構(gòu)成部件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)，其具體解釋將省略。
根據(jù)本發(fā)明變化實(shí)施例的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)580與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511的不同在于，沒(méi)有設(shè)置一對(duì)引導(dǎo)桿520a、520b，而是設(shè)置長(zhǎng)圓柱管586以連接圓筒外殼582和階梯式圓柱桿外罩584，柱塞590容納在管586的中空部分588中。
緊固在柱塞590外圓周表面的凹入部中的是分別由樹(shù)脂材料制成且軸向延伸的一對(duì)引導(dǎo)板592a、592b，和分別具有半圓形結(jié)構(gòu)的一對(duì)磁鐵594a、594b，所述半圓形結(jié)構(gòu)具有弧形截面。
在這種配置中，只有成對(duì)引導(dǎo)板592a、592b沿形成在管586內(nèi)壁上的平坦引導(dǎo)面596a、596b滑動(dòng)。由此，引導(dǎo)柱塞590且防止管586在圓周方向旋轉(zhuǎn)。在柱塞590外壁和管586內(nèi)壁之間除了引導(dǎo)板592a、592b所在的部分之外設(shè)置有預(yù)定間隙598(參見(jiàn)圖38)。
具有相同形狀的滑動(dòng)螺母552采用與上述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511相同的方式可滑動(dòng)地安裝在柱塞590中。借助連接柱塞590一端的連接構(gòu)件600和安裝在柱塞590另一端的C形夾602來(lái)保持滑動(dòng)螺母552的位置。
包括例如防撞傳感器和顯微照相傳感器在內(nèi)的一或多個(gè)傳感器通過(guò)未圖示的帶子連接在管586外圓周表面的預(yù)定部分上。通過(guò)安裝到管586的傳感器(未圖示)檢測(cè)磁鐵594a、594b的磁場(chǎng)。由此，檢測(cè)柱塞522的位置。
成對(duì)柱塞緩沖件556a、556b和第一及第二末端緩沖件536a、536b的功能與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511中的相同，其具體解釋將省略。
在所述實(shí)施例中，盡管只描述了活塞桿524在其中伸長(zhǎng)或回縮的桿式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但是不僅限于此。當(dāng)然，本發(fā)明也可以用于滑動(dòng)工作臺(tái)式的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其通過(guò)將未圖示的滑動(dòng)工作臺(tái)與柱塞522連接進(jìn)行使用。
采用滑動(dòng)工作臺(tái)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，通過(guò)將柱塞桿524從柱塞522拆除并通過(guò)使用另一種未圖示的、其中封閉允許柱塞桿524穿透的孔的桿外罩，可以將桿式簡(jiǎn)便轉(zhuǎn)變成滑動(dòng)工作臺(tái)式。
優(yōu)選的是，控制系統(tǒng)10a結(jié)合有一種設(shè)備，當(dāng)超過(guò)預(yù)定扭矩的負(fù)載施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514時(shí)，所述設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比。這樣，能根據(jù)負(fù)載控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的旋轉(zhuǎn)速度。
圖39示出，僅設(shè)置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514時(shí)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514配備有自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的設(shè)備時(shí)所獲得的扭矩和速度的特性曲線。如圖39所示，與僅設(shè)置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514的情況相比，當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514配備有自動(dòng)轉(zhuǎn)換減速比的設(shè)備時(shí)，可以簡(jiǎn)便控制相對(duì)于速度的扭矩。
圖40示出圖解用于方向控制的驅(qū)動(dòng)器集成器透視圖。
與多個(gè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)511(電動(dòng)氣缸)連接的多個(gè)用于方向控制的驅(qū)動(dòng)器18疊置以組成集成器。在這種配置中，用于方向控制的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器18通過(guò)電信號(hào)(例如串行信號(hào))經(jīng)由未圖示的連接器總線連接。優(yōu)選的是，另外設(shè)置電源產(chǎn)生單元601以產(chǎn)生要施加的例如100V至200V交流電或24V直流電。用于方向控制的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器18借助長(zhǎng)軌道構(gòu)件603可拆卸地疊加。優(yōu)選的是，為多個(gè)驅(qū)動(dòng)器18和電源產(chǎn)生單元601設(shè)置風(fēng)扇604。
接著，圖41示出有關(guān)于轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩(電流值)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器特性。如圖41所示，電流受到限制時(shí)，能防止電動(dòng)機(jī)(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源514)熄火，且可以限制扭矩。圖42示出與轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩(電流值)之間關(guān)系相關(guān)的的負(fù)載-速度控制特性。在相應(yīng)于負(fù)載設(shè)定電流值時(shí)，電流極限(例如，極限1至4)被設(shè)定。在這種情況下，負(fù)載取決于例如發(fā)電機(jī)和固有粘滯阻力。
在前面的說(shuō)明中，電動(dòng)機(jī)包括例如至少直流電動(dòng)機(jī)、無(wú)芯電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、線性電動(dòng)機(jī)和音圈電動(dòng)機(jī)。
作為結(jié)合在控制系統(tǒng)10、10a中的方向控制設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器18、18a分別符合開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)(例如，設(shè)備網(wǎng)、PROFIBUS、CAN和國(guó)際計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng))?？梢耘c其它控制設(shè)備一起形成網(wǎng)絡(luò)。例如，可以使用網(wǎng)絡(luò)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或便攜式終端(包括便攜式電話)執(zhí)行遠(yuǎn)程操作和故障診斷。
此外，復(fù)合體的方向控制設(shè)備使得可以通過(guò)使用一個(gè)方向控制設(shè)備控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)。通過(guò)例如電池組和電池(包括燃料電池)替代普通電源，能驅(qū)動(dòng)所述方向控制設(shè)備。
盡管詳細(xì)圖示和說(shuō)明了本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在其中進(jìn)行各種變化和改變，而不脫離隨附的權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)作用下可以移動(dòng)的可動(dòng)構(gòu)件，所述控制系統(tǒng)包括所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(16)，其具有在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的所述驅(qū)動(dòng)作用下進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的所述可動(dòng)構(gòu)件；驅(qū)動(dòng)器(18)，其使所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(16)配備的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)通電和斷電；和控制器(20)，其向所述驅(qū)動(dòng)器(18)輸出方向指示信號(hào)，其中，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(16)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體(24)、與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體(24)一端連接的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)、在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體(24)和端塊(26)之間平行延伸的一對(duì)引導(dǎo)軸(28a、28b)、與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的驅(qū)動(dòng)軸連接的進(jìn)給螺桿軸(30)、和通過(guò)螺紋連接所述進(jìn)給螺桿軸(30)從而沿所述成對(duì)引導(dǎo)軸(28a、28b)進(jìn)行所述線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的所述可動(dòng)構(gòu)件；以及所述驅(qū)動(dòng)器(18)設(shè)置有對(duì)供給所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)裝置(38)、將來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置(38)的檢測(cè)信號(hào)和預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電流進(jìn)行比較的比較裝置(44)、和電流限制裝置(46)，所述電流限制裝置(46)限制供給所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的所述電流，以便在負(fù)載施加到處于通電狀態(tài)的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)且所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的驅(qū)動(dòng)軸被停止并受限制時(shí)，所述電流不超過(guò)所述基準(zhǔn)電流。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的所述可動(dòng)構(gòu)件包括在由所述進(jìn)給螺桿軸(518)傳遞的驅(qū)動(dòng)力作用下可以沿一對(duì)引導(dǎo)桿(520a、520b)移動(dòng)的柱塞(522)，和穿過(guò)所述端塊(516)并與所述柱塞(522)一體進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)的中空?qǐng)A筒形柱塞桿(524)；滑動(dòng)螺母(552)，其具有用于螺紋連接所述進(jìn)給螺桿軸(518)的螺紋孔(550)，該滑動(dòng)螺母(552)內(nèi)配合在形成于所述柱塞(522)軸向的通孔(548)中；以及由彈性材料制成的一對(duì)柱塞緩沖件(556a、556b)在軸向上設(shè)置在所述滑動(dòng)螺母(552)的兩端，它們處于所述一對(duì)柱塞緩沖件(556a、556b)從所述滑動(dòng)螺母(552)的端面突出預(yù)定長(zhǎng)度的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一對(duì)第一和第二端部緩沖件(536a、536b)，它們?cè)O(shè)置在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體中，而且它們?cè)谒鲋麠U(524)沖程末端吸收沖擊。
4.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于從外部設(shè)定所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(514)的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩設(shè)定調(diào)節(jié)器(125)、多個(gè)顯示燈(127a至127d)和多個(gè)手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)器(18a)的窄邊側(cè)面上；以及所述手動(dòng)開(kāi)關(guān)包括在所述可動(dòng)構(gòu)件伸長(zhǎng)方向和所述可動(dòng)構(gòu)件收縮方向之間執(zhí)行轉(zhuǎn)換的相位換向開(kāi)關(guān)(129)。
5.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于用于轉(zhuǎn)換減速比的機(jī)構(gòu)插入所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)和所述進(jìn)給螺桿軸(30)之間，用于轉(zhuǎn)換減速比的所述機(jī)構(gòu)設(shè)置有各自由螺旋齒輪構(gòu)成的中心齒輪(216)、行星齒輪(218)和內(nèi)齒輪(220)。
6.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)器(18a)具有箱體(121)，其包括從寬邊側(cè)面突出的多個(gè)散熱片(119)。
7.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器(18)連續(xù)疊加以形成集成器。
全文摘要
驅(qū)動(dòng)器(18)包括根據(jù)方向指示信號(hào)轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)向裝置(34)、將換向裝置(34)輸出的電壓轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電流并將電流限制在預(yù)定基準(zhǔn)電流I
文檔編號(hào)F15B13/00GK1782444SQ20051012691
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者永井茂和, 廣瀨毅 申請(qǐng)人:Smc株式會(huì)社