(57)【要約】      （修正有）【課題】高い歯車装置伝達比または高い歯車装置速度減少比の場合でも、駆動出力角度位置が正確に検出される駆動装置および駆動装置を動作させる方法。【解決手段】整流型電気モータ（１０）を有し、電気モータに接続される同軸歯車装置（２０）であって、内歯部（５）を有する内歯車と、内歯部との噛み合いのために多数の歯（７）が受容される歯運搬部（１１）であって、それらの歯が、歯の長手方向に歯運搬部に対して径方向に変位可能であるように取り付けられる、歯運搬部と、径方向に変位可能に取り付けられた歯（７）の径方向駆動のために輪郭部（２２）を有する駆動入力要素と、を備える、同軸歯車装置を有し、かつ歯車装置の駆動出力（２５）に接続される歯車装置ロータリエンコーダ（３０）が、駆動出力角度位置を検出するように、かつその駆動出力角度位置を駆動出力角度信号（δ）として出力するように配置および設計される、駆動装置。【選択図】図１
2016211730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流型電気モータ（１０）を有し、
前記電気モータ（１０）に接続される同軸歯車装置（２０）であって、
内歯部（５）を有する内歯車と、
前記内歯部との噛み合いのために多数の歯（７）が受容される歯運搬部（１１）であって、前記歯が、前記歯（７）の長手方向に前記歯運搬部（１１）に対して径方向に変位可能であるように取り付けられる、歯運搬部（１１）と、
前記径方向に変位可能に取り付けられた歯（７）の径方向駆動のために輪郭部（２２）を有する駆動入力要素と、を備える、同軸歯車装置（２０）を有し、かつ
前記歯車装置（２０）の駆動出力（２５）に接続される歯車装置ロータリエンコーダ（３０）であって、前記歯車装置ロータリエンコーダ（３０）が、駆動出力角度位置を検出するように、かつ前記駆動出力角度位置を駆動出力角度信号（δ）として出力するように配置および設計される、歯車装置ロータリエンコーダ（３０）を有する、駆動装置。
【請求項２】
前記電気モータ（１０）用の整流デバイス（４０）を有し、前記整流デバイス（４０）が、前記駆動出力角度信号（δ）から前記電気モータ（１０）の計算された回転子角度位置を決定するように、かつ前記計算された回転子角度位置を使用して前記電気モータ（１０）の整流信号（ｋ）を発生させるように設計される、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動装置の前記電気モータ（１０）にはモータロータリエンコーダがない、請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記歯車装置（２０）および前記電気モータ（１０）が、前記電気モータ（１０）の駆動トルクの伝達のために中空シャフト（１５）によって互いに接続される、請求項２または３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記歯車装置ロータリエンコーダ（３０）が、前記電気モータ（１０）の非駆動出力側（Ａ）に配置される、先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記歯車装置（２０）の前記歯が、その都度、前記歯運搬部内に径方向および／もしくは直線的に誘導され、かつ／または前記歯車装置（１）の前記長手方向を中心とする前記歯運搬部に対する前記歯の回転自由度が妨げられる、先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記駆動入力要素が、カムディスクを含む、先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置を動作させるための方法であって、
前記歯車装置（２０）の前記駆動出力側（Ｂ）の前記駆動出力角度位置を検出するステップと、
前記検出された駆動出力角度位置および前記歯車装置（２０）の伝達比から前記電気モータ（１０）の計算された回転子角度位置を計算するステップと、
前記計算された回転子角度位置を使用して前記電気モータ（１０）の整流信号（ｋ）を提供するステップと、を有する、方法。
【請求項９】
前記整流信号（ｋ）が、設定点トルク信号を含み、
前記設定点トルク信号および前記歯車装置（２０）の剛性から、前記計算された回転子角度位置と推定された回転子角度位置との間の推定された角度位置偏差値を決定するステップと、
前記偏差値から前記回転子角度位置の補正信号を決定するステップと、
前記補正信号を前記整流信号上に重ね合わせるステップと、を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電気モータ（１０）の励起コイルにおける逆起電力を測定するステップと、
前記逆起電力から前記電気モータ（１０）の推定された回転子角度位置を推定するステップと、
前記計算された回転子角度位置と前記推定された回転子角度位置との間の角度位置偏差値を決定するステップと、
前記回転角度位置偏差値および前記歯車装置の剛性から駆動出力トルクを決定するステップと、を有する、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記計算された回転子角度位置および／または前記推定された回転子角度位置が、モータロータリエンコーダを使用せずに決定される、請求項８、９、または１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および駆動装置を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流型電気モータを有する駆動装置は、先行技術から知られている。ＥＰ１  ３３８  ７７５Ａ２では、ブラシレス電子整流型電気モータが歯車装置を駆動する。次いで、歯車装置の駆動出力側が、制御要素に接続される。制御要素の姿勢または位置から、歯車装置の駆動出力における角度位置が導出され得る。次いで、駆動出力角度位置から、電気モータの回転子角度位置を概ね推測することが可能であり、可能性のある歯車装置遊びまたは歯車装置剛性は、従来の解決策では無視されたままである。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、改善された駆動装置または駆動装置を動作させるための改善された方法を特定することである。具体的には、高い歯車装置伝達比または高い歯車装置速度減少比の場合でさえも、駆動出力角度位置ができる限り正確に検出されることが可能であるべきである。
【０００４】
この目的は、請求項１による駆動装置によって、かつ同等の請求項による駆動装置を動作させるための方法によって実現される。有利な改良点および実施形態は、従属請求項および本記述から明らかになる。
【０００５】
本発明の一態様は、整流型電気モータを有し、電気モータに接続される同軸歯車装置であって、内歯部を有する内歯車と、内歯部との噛み合いのために多数の歯が受容される歯運搬部であって、歯が、歯の長手方向に歯運搬部に対して径方向に変位可能であるように取り付けられる、歯運搬部と、径方向に変位可能に取り付けられた歯の径方向駆動のために輪郭部を有する駆動入力要素と、を備える、同軸歯車装置を有する、駆動装置であって、駆動装置が、歯車装置の駆動出力に接続される歯車装置ロータリエンコーダを更に有し、歯車装置ロータリエンコーダが、駆動出力角度位置を検出するように、かつその駆動出力角度位置を駆動出力角度信号として出力するように配置および設計される、駆動装置に関する。
【０００６】
本発明の更なる態様は、典型的な駆動装置を動作させるための方法であって、歯車装置の駆動出力側の駆動出力角度位置を検出するステップと、検出された駆動出力角度位置および歯車装置の伝達比から電気モータの計算された回転子角度位置を計算するステップと、計算された回転子角度位置を使用して電気モータの整流信号を提供するステップと、を有する、方法に関する。
【０００７】
典型的な実施形態は、定義された歯車装置伝達比または歯車装置速度減少比を有する一方で、同軸歯車装置が剛性であり、同軸歯車装置には遊びが実質的にないという利点をもたらす。したがって、検出された駆動出力角度位置から高精度で電気モータの回転子角度位置を推測することが典型的には可能である。
【０００８】
本発明の場合に使用される同軸歯車装置は、通常、輪郭部を有する駆動入力要素および内部に位置する歯部を有する内歯車を備える。歯部は、典型的には、包囲型歯部である。歯部は、多数の歯または歯の歯先によって噛み合わされ、歯は、典型的には、歯運搬部に対して直線的に径方向に変位可能であるように取り付けられる。ここで、「直線的に径方向に」とは、従来の意味では、径方向の誘導が提供され、その誘導が、径方向のみの歯の運動を許容することを意味する。典型的には、その誘導によって、歯区分が、正確に一方向に直線的に変位され得る。これは、例えば、歯が変位方向に特定の長さにわたって均一な断面を有し、歯運搬部も同様に均一な断面を有する歯区分用の開口部を有するという事実によって実現され得る。
【０００９】
歯は、通常、正確に一方向に、典型的には、歯の長手方向軸の方向に、その都度変位可能であるように歯運搬部に取り付けられる。更に、歯車装置の長手方向軸を中心とする歯運搬部に対する歯の回転自由度が典型的には妨げられる。
【００１０】
歯の少なくとも一部分は、典型的には、屈曲剛性設計のものである。ここで、「屈曲剛性」という言い回しは、典型的には、技術的意味において、すなわち、歯の曲げが、歯の材料の剛性のおかげで、歯車装置の運動学に関して少なくとも実質的に些細であるほどわずかであることが理解される。屈曲剛性歯は、特に、金属合金、特に、鋼もしくはチタン合金、ニッケル合金、または他の合金から作製される歯を含む。更に、特に内歯車上の歯部、歯運搬部、および駆動入力要素のうちの少なくとも１つが同様にプラスチックから作製される歯車装置の場合に、プラスチックから成る屈曲剛性歯が提供されることも可能である。
【００１１】
歯運搬部および歯が、典型的には、金属合金から作製され、または加えて歯部、または更に加えて駆動入力要素が金属合金から作製される。そのような歯車装置は、ねじれに対して強い耐性があり、かつ極めて高い負荷容量を有するという利点をもたらす。プラスチックから成る歯車装置は、低重量を有するという利点がある。「屈曲剛性」という言い回しは、特に、歯区分の横軸を中心とした屈曲剛性を指す。これは、具体的には、歯区分を歯根から歯先までの梁部と見なしたときに、歯先と歯根との間の曲げ変形を少なくとも実質的に防ぐ屈曲剛性が存在することを意味する。屈曲剛性のおかげで、極めて高い負荷容量および歯車装置のねじれに対する耐性が実現される。
【００１２】
典型的な実施形態では、歯と輪郭部との間に枢動区分が配置されており、その枢動区分は、回転軸受配置上に取り付けられ、次いで、その回転軸受配置は、輪郭部に接して位置する。有利な実施形態は、輪郭部を有する駆動入力要素と、その都度、少なくとも１つの歯との間に配置される枢動区分を備える。枢動区分は、歯が輪郭部に対してまたは枢動区分に対して傾くことを可能にする。少なくとも２つの歯が枢動区分上に取り付けられることが典型的である。１つの枢動区分上に取り付けられる多数の歯は、典型的には、軸方向に列に互いに隣接して配置される。
【００１３】
典型的には、歯区分は、枢動区分に緩く接続される。ここで、「緩い接続」とは、好ましくは、歯区分が、単に枢動区分の上に置かれること、通常その上に直接置かれることを意味する。好ましい枢動区分は、歯が枢動区分から滑り落ちることを防止するか、または少なくとも一方向における枢動区分の滑りを防止する輪郭部を備える。枢動区分がこのようにして径方向および直線的に誘導される歯によって歯運搬部に対して回転方向にそれらの位置に保持されることが考慮されるべきである。そのような輪郭部は、例えば、陥没部に噛み合うビーズ部であり得る。歯区分が枢動区分にわたって滑らないことがこのようにして確実にされる。枢動区分が歯の位置上に固定され、歯区分と枢動区分との間の円周方向における相対運動が防止されることがこのように実現される。ここで、輪郭部は、好ましくは、円周方向に滑り落ちることが防止されるよう、円周方向の変位可能性が阻止されるように配置される。しかしながら、更なる実施形態では、歯に対して枢動区分の滑りを防止する球体キャップ形状、球体、または他の隆起部が設けられることも可能である。
【００１４】
典型的な枢動区分は、区分化された軸受配置を実現することを可能にする。典型的な実施形態では、枢動区分または他の軸受区分、例えばプレートなどが、区分化された軸受配置を形成する。区分化された軸受配置は、それが、駆動入力要素の輪郭部に適合することができ、更に、径方向における信頼性の高い力伝達を可能にするという利点をもたらす。
【００１５】
枢動区分は、好ましくは、互いに面する縁部であって、隆起部および陥没部、例えば、起伏形態または鋸状形態を有する縁部を有する。これは、枢動区分の下に配置される針状ころが、枢動区分間の間隔が比較的大きい場合でさえも、枢動区分と駆動入力要素との間の空間に確実に保持されるという利点をもたらす。
【００１６】
歯区分と枢動区分との間の緩い接続は、単純な構造という利点をもたらす。ここで、「緩い接続」とは、具体的には、歯が枢動区分からの上げ外しから防止されないことを意味する。枢動区分からの歯の上げ外しが、一般的な歯車装置の場合では、一般に、歯が歯部によって歯先に誘導されるという事実によって防止される。
【００１７】
本発明の典型的な実施形態は、輪郭部を有する駆動入力要素を備える。輪郭部が、好ましくは、非円もしくは非楕円弧状形状または湾曲部を有する。非円もしくは非楕円弧状形状は、任意の所望の輪郭部が、例えば異なる伝達比を設定するために使用され得るという利点をもたらす。本出願の文脈において、偏心輪が同様に円もしくは楕円形状の定義に入り、これは、偏心輪の場合には、円形状が存在するにもかかわらず、単に回転軸が円形状の中心軸に対応しないからである。典型的な実施形態では、歯運搬部または歯部が円形態のものである。これは、歯運搬部および歯部用の単純な幾何形状という利点をもたらす。典型的には、歯車装置の遅い側への力の伝達が、歯部と歯運搬部との間で行われると言える。これは、極めて高い剛性が実現され得るように、力伝達のための移動が極めて短いという利点をもたらす。その条件を満たす実施形態は、限定されるものではないが、駆動入力として内部に位置するカムディスクと、歯部を有する外部に位置する内歯車と、を備える歯車装置を含み、歯運搬部が、内歯車とカムディスクとの間に配置され、輪郭部が、歯部に対して内側に径方向に可動な歯の駆動のために内歯車上に外部に位置し、その歯部は、歯付き車輪または歯付き台上に配置される。
【００１８】
歯部および歯は、典型的には、湾曲した側面を有する。側面の湾曲の例は、円筒形湾曲または対数螺旋の形態の湾曲である。対数螺旋の形態の湾曲の可能な実施形態の場合、参照がＤＥ１０  ２００７  ０１１  １７５Ａ１になされる。湾曲した表面は、噛み合う側面が面状接触をすると共に単に線状または点状接触しないという利点をもたらす。このようにして、極めて高い剛性が、歯部と歯との間の力の伝達において実現される。
【００１９】
典型的には、実施形態では、枢動区分は、円周方向に互いに対して可動である。これは、歯および枢動区分の拘束されない誘導を可能にする。このようにして、前負荷に関連した過度に高い束縛力が回避され得る。この可動性を達成するために、枢動区分は、例えば、それらの間で一定の間隔を有し得る。
【００２０】
典型的な実施形態では、歯車装置ロータリエンコーダが、光学エンコーダ、例えば、１つ以上のグレイコードストライプを有するコーディングディスクを備える光学エンコーダである。
【００２１】
歯車装置ロータリエンコーダはまた、例えばホールセンサを有する、磁気エンコーダであってもよい。歯車装置ロータリエンコーダはまた、容量性ロータリエンコーダまたは誘導性ロータリエンコーダの形態であってもよい。
【００２２】
歯車装置ロータリエンコーダは、典型的には、絶対値ロータリエンコーダ、例えば、シングルターン絶対値ロータリエンコーダまたはマルチターン絶対値ロータリエンコーダである。
【００２３】
歯車装置ロータリエンコーダは、典型的には、１°の精度またはより良好な精度、好ましくは０．５°の精度またはより良好な精度、更により好ましくは０．１°の精度またはより良好な精度の解像度を有する。
【００２４】
典型的な実施形態では、駆動装置には、電気モータ用の整流デバイスが備え付けられており、整流デバイスは、駆動出力角度信号から電気モータの計算された回転子角度位置を決定するように、かつ計算された回転子角度位置を使用して電気モータの整流信号を発生させるように設計される。
【００２５】
電気モータは、典型的には、ＥＣモータと称されることが多い、ブラシレス三相電流同期モータである。典型的には、電気モータの回転子は、通常永久磁石によって永続的に励起され、電気モータの固定子が、三相電流巻線、典型的には３つの三相電流巻線を有する。
【００２６】
典型的な実施形態は、回転子角度位置の直接決定用のロータリエンコーダを省くことができるという利点をもたらす。駆動装置は、産業環境において、例えば産業自動化において使用されることが多い。そこでは、技術的に要求が厳しい周囲条件、例えば、高温度、高湿度等が実施され得る。典型的な実施形態では、回転子角度位置が、典型的には、既知の歯車装置伝達比または歯車装置速度減少比を使用して、検出された駆動出力角度位置から計算される。典型的には、このように決定された回転子角度位置は、高い歯車装置伝達比または歯車装置速度減少比の場合でさえも、同軸歯車装置の高い歯車装置剛性および／または歯車装置の非常に小さな遊びのおかげで、非常に正確である。典型的には、整流デバイスは、計算された回転子角度位置から信頼性の高い正確な方式で電気モータの整流信号を発生させる。
【００２７】
整流信号は、典型的には、電気モータの回転子が所望された態様で回転するように、現在の回転子角度位置に依存する電流を電気モータの三相電流巻線のそれぞれに印加するのに役立つ。したがって、回転している回転子の場合には、回転子角度位置は、経時的に変動し、それによって、整流信号が、典型的には、経時的に適切に変動するように同様に発生される。
【００２８】
2016211730.tif 000003
【００２９】
整流信号はまた、連続（実質的に正弦波）整流信号、典型的には、三相整流信号であり得る。電気モータの三相電流巻線に供給される連続整流信号は、典型的には、電気モータの回転速度で回転する磁場を提供する。回転子角度位置は、典型的には、連続整流信号が発生される場合には、ブロック型整流信号が発生される場合よりも高い解像度を提示する。回転子角度位置は、典型的には、実質的に連続的に決定される。
【００３０】
典型的な実施形態は、回転子角度位置が、検出された駆動出力角度位置からその精度で決定され得る当該精度が高いという利点をもたらす。このようにして、典型的には、正確な整流信号、例えば、ブロック型整流信号または連続整流信号が発生されることが容易に可能である。
【００３１】
典型的な実施形態では、歯車装置および電気モータが、電気モータの駆動トルクの伝達用の中空シャフトによって互いに接続される。中空シャフトは、典型的には、信号線または供給線の構成要素の貫通のために典型的には利用され得る。
【００３２】
典型的な実施形態では、歯車装置ロータリエンコーダが、電気モータの非駆動出力側に配置される。典型的には、シャフトが、歯車装置の駆動出力に接続され、シャフトは、中空シャフトを貫通され、その中空シャフトは、電気モータから歯車装置への駆動トルクの伝達に役立つ。歯車装置ロータリエンコーダが、次いで、典型的には、歯車装置の駆動出力に直接接続されないシャフトのその端部上に配置される。典型的には、シャフトは、電気モータの非駆動出力側で再びその電気モータの外に導かれ、すなわち、シャフトが、電気モータを通って延出する。
【００３３】
典型的な実施形態は、歯車装置ロータリエンコーダが、駆動装置のある側に配置され、それが、その側でうまく保護された態様で、例えば、駆動出力側に生じ得る環境上の影響に対してうまく保護されるように位置するという利点をもたらす。典型的な実施形態は、歯車装置ロータリエンコーダが、それが駆動出力領域内の構造上の空間を占有しないように、電気モータの非駆動出力側に配置されるという更なる利点をもたらす。
【００３４】
典型的な実施形態では、駆動が、伝達比を用いずに、電気モータに接続されるモータロータリエンコーダを更に有する。典型的には、モータロータリエンコーダが、電気モータの回転子角度位置を決定するように設計される。歯車装置の剛性は、一般に既知である。典型的には、歯車装置の既知の剛性から、駆動出力角度位置から決定される回転子角度位置から、およびモータロータリエンコーダによって決定される回転子角度位置から、角度位置偏差値または回転オフセットの角度を計算することが可能である。
【００３５】
典型的な実施形態では、モータロータリエンコーダが、光学エンコーダ、例えば、１つ以上のグレイコードストライプを有するコーディングディスクを備える光学エンコーダである。
【００３６】
モータロータリエンコーダはまた、普通は、ホールセンサを備える、磁気エンコーダであり得る。モータロータリエンコーダはまた、容量性ロータリエンコーダまたは誘導性ロータリエンコーダの形態であり得る。
【００３７】
モータロータリエンコーダは、典型的には、絶対値ロータリエンコーダ、例えば、シングルターン絶対値ロータリエンコーダまたはマルチターン絶対値ロータリエンコーダである。
【００３８】
典型的な実施形態では、歯車装置の歯が、その都度、歯運搬部内に径方向および／もしくは直線的に誘導され、ならびに／または歯車装置の長手方向軸を中心とする歯運搬部に対する歯の回転自由度が妨げられる。これは、例えば、歯運搬部内への径方向における歯の直線的誘導によって達成される。このようにして、歯は、歯車装置の長手方向軸を中心として歯運搬部と共に回転するが、歯運搬部に対して回転しない。
【００３９】
典型的な実施形態では、駆動入力要素が、更に、カムディスクを備える。典型的には、カムディスクは、歯車装置剛性を増大させ、高い伝達比を確実にする。
【００４０】
本発明による方法の典型的な実施形態では、整流信号が設定点トルク信号を含み、本方法は、設定点トルク信号および歯車装置の剛性から計算された回転子角度位置と推定された回転子角度位置との間の推定された角度位置偏差値を決定するステップと、偏差値から回転子角度位置用の補正信号を決定するステップと、整流信号上に補正信号を重ね合わせるステップと、を有する。
【００４１】
補正信号は、典型的には、追加のロータリエンコーダを用いずに、すなわち、歯車装置ロータリエンコーダ、設定点トルク信号、および歯車装置の剛性のみを使用して、決定される。重ね合わされた補正信号を用いて、典型的には、歯車装置の剛性および回転子角度位置上の負荷トルクの（駆動出力側トルクの）影響を減らすことが可能である。典型的には、正確な整流が、高負荷下（高駆動出力側トルクの存在下）でさえも可能である。
【００４２】
典型的な実施形態では、本方法は、電気モータの励起コイルにおける逆起電力を測定するステップと、逆起電力から電気モータの推定された回転子角度位置を推定するステップと、計算された回転子角度位置と推定された回転子角度位置との間の角度位置偏差値を決定するステップと、回転角度位置偏差値および歯車装置の剛性から駆動出力トルクを決定するステップと、を有する。
【００４３】
典型的には、駆動出力トルクが、更に要求されるトルクセンサを用いずに提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態による駆動装置の概略図を示す。
【図２】本実施形態による駆動装置のための調整システムの概略図を示す。
【図３】本実施形態による駆動装置を動作させるための方法のフロー図を示す。
【図４】本実施形態による駆動装置の歯車装置の半部断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明が、添付図面に基づいてより詳細に記述される。
【００４６】
以下、本発明の典型的な実施形態が、図面に基づいて記載され、本発明は、例となる実施形態に限定されず、むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。本実施形態の記載では、いくつかの場合において、同じ参照指定が、記載をより明確にするために、異なる図面における同一または類似の部分用および異なる実施形態用に使用されている。しかしながら、これは、本発明の対応する部分が、本実施形態に例示された変形に限定されることを意味するものではない。
【００４７】
図１は、本発明による駆動装置の一実施形態を概略図に示す。駆動装置は、本実施形態では、制御要素の位置を調整するために使用される。
【００４８】
電気モータ１０は、本実施形態では、整流型のブラシレス三相電流同期モータの形態である。電気モータ１０は、中空シャフト１５によって同軸歯車装置２０の駆動入力側に接続され、中空シャフト経由で伝達されるトルクによって歯車装置２０を駆動するように設計される。
【００４９】
より良い概要のために、図１では、電気モータ１０の駆動出力側が、文字「Ｂ」によって示され、電気モータ１０の非駆動出力側が、それに対応して文字「Ａ」によって示される。駆動出力側「Ｂ」および非駆動出力側「Ａ」は、一点鎖線によって例示において分離される。
【００５０】
歯車装置２０は、図４に照らして以下に更により詳細に記述され、剛性かつ実質的に遊びのない同軸歯車装置の形態であり、既知の伝達比および既知の歯車装置剛性を有する。例えば、歯車装置２０は、約３０：１の伝達比を有するが、歯車装置２０が、例えば、３００：１の伝達比を有することも可能である。それらの値は、限定的なものではなくて例示的なものとして理解され、むしろ、それらは、本発明が使用され得る広範囲の可能な歯車装置伝達比を例示することが意図される。
【００５１】
歯車装置２０の出力において、すなわち、歯車装置２０の駆動出力側に、駆動出力シャフト２５が提供されており、その駆動出力シャフトは、歯車装置２０の外にその前方端２６によって突出し、例えば、負荷（例示されない）を駆動する。
【００５２】
駆動出力シャフト２５は、電気モータの非駆動出力側Ａの方向に更に伸長され、非駆動出力側Ａで電気モータ１０の外にその後方端２７によって突出するように、中空シャフト１５および電気モータ１０を通って導かれる。
【００５３】
駆動出力シャフトの後方端２７上には、歯車装置ロータリエンコーダ３０が配置されている。歯車装置ロータリエンコーダ３０は、例示された実施形態では、光学絶対値エンコーダの形態であり、０．１°よりも良好な精度の解像度を有する。歯車装置ロータリエンコーダ３０は、駆動出力シャフト２５の角度位置を検出するように、かつその角度位置を駆動出力角度信号δとして出力するように設計される。
【００５４】
図２における調整システムの概略例示に照らして、次に、ある例によって、どのように駆動出力角度信号δが、本発明に従って使用され得るかが記述される。
【００５５】
電気モータ１０、中空シャフト１５、同軸歯車装置２０、および駆動出力シャフト２５が、図２における例示の右手側に再び例示される。概略的に例示された負荷７０は、駆動出力シャフト２５によるトルクに作用される。例示を簡略化するために、歯車装置ロータリエンコーダ３０は、負荷７０の近くにおいて駆動出力シャフト２５上の駆動出力角度位置を検出するように図２において例示されるが、図１に関連して上述したように、歯車装置ロータリエンコーダ３０が、電気モータ１０の非駆動出力側に再び配置されることが可能である。
【００５６】
例示された実施形態では、電気モータ１０は、三相電流同期モータの形態であり、それに印加される三相整流信号ｋを有する。本実施形態では、その整流信号ｋは、ブロック型整流信号であり、現在の回転子角度位置に依存する態様で三相のそれぞれに適切に発生される必要がある。
【００５７】
この目的のために、本実施形態によれば、電子的に整流信号ｋを発生させる整流デバイス４０が提供される。整流デバイス４０は、電流調整器４１、電力増幅器４２、および整流変換デバイス４５を有する。
【００５８】
整流変換デバイス４５は、歯車装置ロータリエンコーダからの駆動出力角度信号δをそれに供給している。歯車装置２０の既知の歯車装置剛性およびその既知の伝達比を使用して、その整流変換デバイスは、駆動出力角度信号δから回転子角度信号γ１を決定し、その回転子角度信号γ１は、電気モータ１０の回転子の計算された回転子角度位置を示す。その回転子角度信号γ１は、電流調整器４１に供給され、そして、電力増幅器によって整流信号ｋが生成される。
【００５９】
更に、駆動出力角度信号δから、回転速度変換デバイス５５は、電気モータ１０の回転子の回転速度を決定し、これを回転速度調整器に供給する。同様の態様で、位置変換デバイス６５が、駆動出力角度信号δおよび位置センサ信号ｓ（基準信号）から位置信号ｐを決定する。その位置信号ｐが、位置調整器６０に供給される。
【００６０】
位置調整器６０、回転速度調整器５０、および整流デバイス４０の電流調整器４１は、調整器カスケードに相互接続される。調整器カスケードは、例えば、制御要素の位置用の位置設定点値をそれに供給している。
【００６１】
本実施形態では、本発明に従って、駆動出力側Ｂで追加のロータリエンコーダを省くことが可能である。しかしながら、歯車装置ロータリエンコーダ３０は、次いで、本実施形態に示されるように、非駆動出力側Ａに配置されてもよく、その非駆動出力側Ａでは、一般に、駆動出力側Ｂに存在し得る潜在的に有害なプロセスの影響にさらされることは少ない。更に、電気モータ１０の正確なモータ整流が、追加のモータロータリエンコーダを提供する必要なく可能である。制御要素の位置の正確な位置調整は、追加のロータリエンコーダを提供する必要なく可能である。
【００６２】
図２に示される調整システムは、単に例として理解されることになる。同様に、位置調整の代わりに、回転速度調整または保持調整を提供することも可能である。更に、トルク調整は、設定点電流値が予め定義される場合には、例えば、後に続く電流調整によって、実現され得る。
【００６３】
図３におけるフロー図に照らして、駆動装置を動作させるための方法が次に記述される。プロセスは、ステップＳ１０１において始まる。その後、ステップＳ１０２において、最初に、歯車装置２０の駆動出力側で駆動出力角度位置が検出されると言える。後続のステップＳ１０３では、電気モータ１０の回転子角度位置が、検出された駆動出力角度位置および歯車装置２０の伝達比から計算される。後続のステップＳ１０４では、電気モータ１０用の整流信号ｋが、次いで、計算された回転子角度位置を使用して提供される。プロセスは、その後、整流信号ｋが間隔を置いて繰り返し発生されるように、ステップＳ１０２に戻る。
【００６４】
最後に、図４は、本実施形態による駆動装置に使用される歯車装置２０を半部断面図に示す。歯車装置２０は、内部に位置する包囲型歯部５を具備する内歯車３を有する。歯車装置２０の第２の半部は、断面で、例示された区分に類似した構造のものである。歯７は、歯部５に噛み合う。より良い明確さのために、図４における全ての歯区分７がまた、参照指定７によって示されるわけではない。歯７は、歯運搬部１１内に径方向に変位可能な態様で取り付けられる。この目的のために、歯運搬部１１は、径方向に配向された導管状円または溝穴形状開口部を有し、それは、歯運搬部１１内への歯７の径方向誘導を確実にする。開口部内の径方向誘導のおかげで、歯７は、それらの長手方向軸に沿って径方向のみに移動することができ、特に、歯車装置２０の長手方向軸を中心とした歯運搬部１１に対する回転が防止される。
【００６５】
歯の長手方向軸が、典型的には、歯根から歯先まで走る軸を指す一方で、歯車装置の長手方向軸は、歯車装置の回転軸の方向に向く。これは、例えば、駆動出力として使用され得る歯運搬部の回転軸、またはその他にはカムディスクの回転軸であり得る。
【００６６】
歯７は、中空カムディスク２１を備える駆動入力要素によって駆動される。カムディスク２１は、径方向に歯７を駆動するための輪郭部２２を有する。輪郭部２２の軌道は、それぞれ対向して位置する歯７が、最大限に歯部５の歯空間に噛み合うように、円周上に２つの隆起部を有する。
【００６７】
図４に例示された歯車装置１では、歯７は、駆動入力要素の輪郭部上に、回転軸受と共に、配置される。回転軸受は、回転体２３を備え、その回転体は、この例となる実施形態では、針状ころの形態である。
【００６８】
歯車装置２０は、歯７のための区分化された軸受配置を備える。区分化された軸受配置は、枢動区分２４を備え、その枢動区分は、歯７に面する側に曲線的な歯軸受表面をそれぞれ有し、その表面は、ビーズ部を形成し、そのビーズ部上に歯７の根が配置され得る。ビーズ部は、各歯７の歯根における対応する凹部と共に、枢動区分２４上の歯７の滑りを防止する。
【００６９】
歯７が、拘束されない誘導を確実にするために枢動区分２４に対して傾くことができるように、ビーズ部は、その都度、歯７のための根接合部を形成するのに役立つ。枢動区分２４間の間隔が変えられ得るように、枢動区分２４は、回転の方向に互いに対して変位可能である。このようにして、枢動区分２４の回転の方向における自由度はまた、妨げられない。これは、カムディスク２１の輪郭部２２によって枢動区分２４の実質的に拘束されない誘導および実質的に拘束されない径方向駆動を可能にする。輪郭部２２と枢動区分２４との間の摩擦抵抗を最小限にするために、回転体２３が、針状ころとして設けられる。
【００７０】
歯７は、歯運搬部１１を通る誘導の協力を用いて、駆動入力要素と内歯車２１の歯部５との間に支持されるように設計される。これは、歯部５の直径の０．０１％の過大寸法を有する歯７によって達成される。歯７は、したがって、前負荷を用いて歯車装置２０内に受容されるような長さのものであるように設計される。これは、歯車装置２０の内部前負荷を生じさせる。歯車装置２０は、それ故に、高剛性構造のものである。このようにして、次いで、回転子角度位置は、電気モータ１０の正確で信頼性の高い整流が可能となるように、駆動出力角度位置δから正確な態様で推測され得る。
【００７１】
本発明は、上記した実施形態に限定されず、むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
2016211730.tif 000004
【図２】
2016211730.tif 000005
【図３】
2016211730.tif 000006
【図４】
2016211730.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月7日(2016.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流型電気モータ（１０）を有し、
前記電気モータ（１０）に接続される同軸歯車装置（２０）であって、
内歯部（５）を有する内歯車と、
前記内歯部との噛み合いのために多数の歯（７）が受容される歯運搬部（１１）であって、前記歯が、前記歯（７）の長手方向に前記歯運搬部（１１）に対して径方向に変位可能であるように取り付けられる、歯運搬部（１１）と、
前記径方向に変位可能に取り付けられた歯（７）の径方向駆動のために輪郭部（２２）を有する駆動入力要素と、を備える、同軸歯車装置（２０）を有し、かつ
前記歯車装置（２０）の駆動出力（２５）に接続される歯車装置ロータリエンコーダ（３０）であって、前記歯車装置ロータリエンコーダ（３０）が、駆動出力角度位置を検出するように、かつ前記駆動出力角度位置を駆動出力角度信号（δ）として出力するように配置および設計される、歯車装置ロータリエンコーダ（３０）を有する、駆動装置。
【請求項２】
前記電気モータ（１０）用の整流デバイス（４０）を有し、前記整流デバイス（４０）が、前記駆動出力角度信号（δ）から前記電気モータ（１０）の計算された回転子角度位置を決定するように、かつ前記計算された回転子角度位置を使用して前記電気モータ（１０）の整流信号（ｋ）を発生させるように設計される、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動装置の前記電気モータ（１０）にはモータロータリエンコーダがない、請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記歯車装置（２０）および前記電気モータ（１０）が、前記電気モータ（１０）の駆動トルクの伝達のために中空シャフト（１５）によって互いに接続される、請求項１、２または３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記歯車装置ロータリエンコーダ（３０）が、前記電気モータ（１０）の非駆動出力側（Ａ）に配置される、先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記歯車装置（２０）の前記歯が、その都度、前記歯運搬部内に径方向および／もしくは直線的に誘導され、かつ／または前記歯車装置（１）の前記長手方向を中心とする前記歯運搬部に対する前記歯の回転自由度が妨げられる、先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記駆動入力要素が、カムディスクを含む、先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
先行請求項のうちの１項に記載の駆動装置を動作させるための方法であって、
前記歯車装置（２０）の前記駆動出力側（Ｂ）の前記駆動出力角度位置を検出するステップと、
前記検出された駆動出力角度位置および前記歯車装置（２０）の伝達比から前記電気モータ（１０）の計算された回転子角度位置を計算するステップと、
前記計算された回転子角度位置を使用して前記電気モータ（１０）の整流信号（ｋ）を提供するステップと、を有する、方法。
【請求項９】
前記整流信号（ｋ）が、設定点トルク信号を含み、
前記設定点トルク信号および前記歯車装置（２０）の剛性から、前記計算された回転子角度位置と推定された回転子角度位置との間の推定された角度位置偏差値を決定するステップと、
前記偏差値から前記回転子角度位置の補正信号を決定するステップと、
前記補正信号を前記整流信号上に重ね合わせるステップと、を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電気モータ（１０）の励起コイルにおける逆起電力を測定するステップと、
前記逆起電力から前記電気モータ（１０）の推定された回転子角度位置を推定するステップと、
前記計算された回転子角度位置と前記推定された回転子角度位置との間の角度位置偏差値を決定するステップと、
前記回転角度位置偏差値および前記歯車装置の剛性から駆動出力トルクを決定するステップと、を有する、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記計算された回転子角度位置および／または前記推定された回転子角度位置が、モータロータリエンコーダを使用せずに決定される、請求項８、９、または１０に記載の方法。
【外国語明細書】
2016211730000001.pdf