專利名稱：用于電致動(dòng)器的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電致動(dòng)器的控制裝置，優(yōu)選是，該控制裝置能夠保護(hù)用于驅(qū)動(dòng)該電致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源。
背景技術(shù)：
通常，當(dāng)使用設(shè)備類型的工業(yè)機(jī)器人時(shí)，基座例如通過(guò)使用螺栓而固定。當(dāng)由于互鎖等錯(cuò)誤而在機(jī)器人端部發(fā)生任何強(qiáng)行推動(dòng)或碰撞時(shí)，通過(guò)檢測(cè)過(guò)量電流而使機(jī)器人的操作停止。也就是，主要將通過(guò)檢測(cè)用于設(shè)備型工業(yè)機(jī)器人的過(guò)量電流來(lái)防止機(jī)器人和/或工件破裂或損壞。這時(shí)，并不考慮機(jī)器人的位置偏移。
因此，日本專利公開No.2002-66969公開了即使當(dāng)機(jī)器人臂的端部引起對(duì)設(shè)備的強(qiáng)行推動(dòng)或碰撞時(shí)也能防止自動(dòng)或無(wú)人運(yùn)輸工具升高或向上升起的方案。
也就是，日本專利公開No.2002-66969公開了根據(jù)對(duì)機(jī)器人臂的端部的姿勢(shì)和位置的控制來(lái)使得機(jī)器人臂的端部運(yùn)動(dòng)，并當(dāng)供給機(jī)器人臂關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力矩達(dá)到預(yù)定極限值時(shí)，控制裝置限制供給用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人臂關(guān)節(jié)的伺服馬達(dá)的電流。
不過(guò)，當(dāng)在日本專利公開No.2002-66969中所述的技術(shù)概念例如用于電致動(dòng)器，且該電致動(dòng)器用于將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑動(dòng)件等的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要提供控制電路和檢測(cè)器(例如分解器和編碼器)，以便控制滑動(dòng)件的工作速度和位置。因此生產(chǎn)成本可能很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的總目的是提供一種用于電致動(dòng)器的控制裝置，即使當(dāng)很高負(fù)載施加在用于驅(qū)動(dòng)電致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源上時(shí)，該控制裝置也能夠通過(guò)使用簡(jiǎn)單電路來(lái)限制供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的電流。
通過(guò)下面的說(shuō)明并結(jié)合附圖，可以更清楚本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中，通過(guò)所示實(shí)例表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1是表示控制系統(tǒng)的透視圖，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器包含在該控制系統(tǒng)中；圖2是表示圖1中所示的、用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的示意方框圖；圖3是圖2中所示的電流放大器/限制器的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4表示在電致動(dòng)器的滑動(dòng)件的移動(dòng)時(shí)間和要施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源的電流之間的關(guān)系的特征曲線；圖5是表示第一對(duì)比實(shí)施例的繼電器電路的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6是表示第二對(duì)比實(shí)施例的伺服電路的結(jié)構(gòu)的方框圖；以及圖7是表示控制系統(tǒng)的透視圖，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的、用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器包含在該控制系統(tǒng)中。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，參考標(biāo)號(hào)10表示控制系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器(下文中稱為“驅(qū)動(dòng)器”)包含在該控制系統(tǒng)中。
控制系統(tǒng)10包括電致動(dòng)器16，其中，滑動(dòng)件14在由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12驅(qū)動(dòng)時(shí)進(jìn)行往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)器18，該驅(qū)動(dòng)器18使得裝備在電致動(dòng)器16上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12通電/斷電；以及控制器20，該控制器20向驅(qū)動(dòng)器18發(fā)送方向指令輸入信號(hào)。
控制器20和驅(qū)動(dòng)器18通過(guò)導(dǎo)軌部件22而以可連接的方式布置，該導(dǎo)軌部件22與形成于各外殼的后表面上的凹口嚙合。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12優(yōu)選是例如由伺服馬達(dá)構(gòu)成，該伺服馬達(dá)例如是有刷DC馬達(dá)、無(wú)刷DC馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)。線性馬達(dá)例如螺線圈也可以用作旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12。
電致動(dòng)器16包括致動(dòng)器本體24；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12通過(guò)螺紋部件而與致動(dòng)器本體24的一端連接；一對(duì)引導(dǎo)軸28a、28b，該對(duì)引導(dǎo)軸28a、28b在致動(dòng)器本體24和端塊26之間平行延伸；以及滾珠絲杠軸30，該滾珠絲杠軸30通過(guò)未示出的聯(lián)接部件而與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸連接。
電致動(dòng)器16還包括滑動(dòng)件14，該滑動(dòng)件14有未示出的滾珠絲杠螺母(ball screw nut)，用于與滾珠絲杠軸30進(jìn)行螺紋嚙合，且該滑動(dòng)件14在由一對(duì)引導(dǎo)軸28a、28b引導(dǎo)時(shí)進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及桿32，該桿32與滑動(dòng)件14連接。該桿32與滑動(dòng)件14一起前后運(yùn)動(dòng)，且桿32的一部分從端塊26上凸出?；瑒?dòng)件14和桿32起到活動(dòng)部件的作用。
圖2表示了驅(qū)動(dòng)器18的結(jié)構(gòu)的示意方框圖。
驅(qū)動(dòng)器18包括方向轉(zhuǎn)換裝置34，通過(guò)根據(jù)由控制器20發(fā)送的方向指令輸入信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)換電壓的極性，該方向轉(zhuǎn)換裝置34將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換至正向和負(fù)向中的任意一個(gè)；以及電流放大器/限制器36，該電流放大器/限制器36將由方向轉(zhuǎn)換裝置34輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電流，且該電流放大器/限制器36參考預(yù)設(shè)參考電流Imax(界限值)來(lái)限制電流。
驅(qū)動(dòng)器18還包括電流傳感器(電流檢測(cè)裝置)38，該電流傳感器38布置在電流放大器/限制器36的下游側(cè)，且該電流傳感器38檢測(cè)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流；以及電流回路40，用于將來(lái)自電流傳感器38的檢測(cè)信號(hào)反饋至電流放大器/限制器36的上游側(cè)。
如圖3所示，電流放大器/限制器36包括比較裝置44，該比較裝置44使得儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置42中的預(yù)設(shè)參考電流Imax與來(lái)自電流傳感器38的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較；以及電流限制裝置46，該電流限制裝置46限制供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流，從而使得該電流在例如任何較高負(fù)載施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12且供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流超過(guò)參考電流Imax時(shí)也不超過(guò)該參考電流Imax。
驅(qū)動(dòng)器18有未示出的電路板。例如，電流傳感器38優(yōu)選是由布置在電路板上的、具有較低電阻值的電阻器而構(gòu)成。
包含本發(fā)明實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器18的控制系統(tǒng)10的基本結(jié)構(gòu)如上所述。下面將介紹它的操作、功能和效果。
首先，來(lái)自控制器20的方向指令輸入信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)器18。在驅(qū)動(dòng)器18中，電壓的極性根據(jù)方向指令輸入信號(hào)而進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換至正向和負(fù)向中的任意一個(gè)。與由方向轉(zhuǎn)換裝置34供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流相對(duì)應(yīng)的電壓輸入給電流放大器/限制器36中。
電流放大器/限制器36將由方向轉(zhuǎn)換裝置34輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電流，且該電流供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12。因此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源沿預(yù)定方向被驅(qū)動(dòng)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)軸相連的滾珠絲杠軸30。該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾珠絲杠軸30與未示出的滾珠絲杠螺母的嚙合而轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)。該直線運(yùn)動(dòng)傳遞給滑動(dòng)件14。因此，桿32與滑動(dòng)件14成一體地伸出。因此將進(jìn)行推動(dòng)或按壓操作，以便將未示出的工件推向或壓向預(yù)定位置。
在滑動(dòng)件14到達(dá)預(yù)定沖程端部之后，當(dāng)通過(guò)桿32在預(yù)定位置進(jìn)一步推動(dòng)工件，且任何較高負(fù)載施加在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12上時(shí)，形成鎖定狀態(tài)，其中，在通電時(shí)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)停止。在這種情況下，由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸輸出的力矩與供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流成比例。因此，當(dāng)形成鎖定狀態(tài)時(shí)，不小于預(yù)定電流值的任何電流(過(guò)量電流)可能施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12可能由于過(guò)量電流而燒壞。
因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，由用于檢測(cè)供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流的電流傳感器38提供的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)電流回路40而反饋給電流放大器/限制器36的上游側(cè)。該電流放大器/限制器36通過(guò)比較裝置44而使得儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置42中的預(yù)設(shè)參考電流Imax與來(lái)自電流傳感器38的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較。而且，供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流由電流限制裝置46來(lái)限制，從而使得電流不超過(guò)參考電流Imax(見圖4和3)。
如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)使用電流傳感器38來(lái)測(cè)量供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流值，且通過(guò)使用電流放大器/限制器36而將供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流限制為不超過(guò)參考電流Imax。因此，即使當(dāng)任何較高負(fù)載施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12時(shí)，處于ON(開)狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸將停止并鎖定，且施加給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流被限制為不超過(guò)預(yù)設(shè)參考電流Imax。因此，可以避免燒壞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12，否則將由過(guò)量電流而引起燒壞。當(dāng)然，可以通過(guò)限制供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流而限制力矩。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，并不需要提供任何控制電路和任何檢測(cè)器(分解器和編碼器)以便控制滑動(dòng)件14的工作速度和位置。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單電路就可以避免燒壞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12。因此可以降低制造成本。
這時(shí)，優(yōu)選是，本發(fā)明實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器18用于驅(qū)動(dòng)裝置(電致動(dòng)器)，其中，只控制由桿32執(zhí)行的推動(dòng)操作和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向。
已經(jīng)根據(jù)由電致動(dòng)器16的桿32進(jìn)行的、對(duì)工件的推動(dòng)操作來(lái)介紹了本發(fā)明實(shí)施例。不過(guò)，本發(fā)明并不局限于此。例如，本發(fā)明也可以用于通過(guò)電致動(dòng)器16的桿32進(jìn)行的工件輸送操作、捻縫操作、壓制操作和支承操作；通過(guò)未示出的電夾盤進(jìn)行的工件夾緊操作；以及通過(guò)未示出的電夾具進(jìn)行的夾持操作。
也就是，當(dāng)通過(guò)某些操作(例如上述工件輸送操作、工件夾緊操作和夾持操作)而將不希望的較高負(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的驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)停止并鎖定，供給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的電流限制為不大于參考電流Imax。
下面將介紹與本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行比較的第一對(duì)比實(shí)施例和第二對(duì)比實(shí)施例。與上述實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)元件以相同參考標(biāo)號(hào)表示，并省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。
圖5表示了第一對(duì)比實(shí)施例的繼電器電路50。其中，當(dāng)多個(gè)繼電器電路50組合使用時(shí)，可以轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的旋轉(zhuǎn)方向。不過(guò)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的驅(qū)動(dòng)軸停止并鎖定時(shí)，不小于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12的允許電流的電流可能供給繼電器電路50，并可能燒壞。
圖6表示了第二對(duì)比實(shí)施例的伺服電路60。該伺服電路60有檢測(cè)器例如編碼器62和分解器，并包括控制電路，該控制電路通過(guò)速度回路64和速度放大器/限制器66而對(duì)速度進(jìn)行反饋控制；以及另一控制電路，該控制電路通過(guò)位置回路68和位置放大器/限制器70而對(duì)位置進(jìn)行反饋控制。因此，在第二對(duì)比實(shí)施例的伺服電路60中，需要提供非常精確的控制電路來(lái)控制位置和速度。因此伺服電路60很昂貴，制造成本將增加。
相反，在本發(fā)明實(shí)施例中，與第一對(duì)比實(shí)施例的繼電器電路50和第二對(duì)比實(shí)施例的伺服電路60相比，可以獲得合適的功能和成本特性。通過(guò)使用本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)以與電磁操作閥相同的方式根據(jù)ON/OFF控制來(lái)操作電致動(dòng)器16時(shí)，本發(fā)明的控制裝置可以用作方向控制裝置，該方向控制裝置例如適用于推動(dòng)操作和輸送操作。在本發(fā)明的實(shí)施例中，并不需要提供從外部添加到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12上的任何檢測(cè)器。因此，可以減小裝置的尺寸和重量。
下面，圖7表示了控制系統(tǒng)，本發(fā)明另一實(shí)施例的、用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器包含在該控制系統(tǒng)中。
根據(jù)另一實(shí)施例的、用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器18a與驅(qū)動(dòng)器18的相同點(diǎn)在于驅(qū)動(dòng)器18a具有如圖2的方框圖中所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。不過(guò)，該驅(qū)動(dòng)器18a與驅(qū)動(dòng)器18的區(qū)別在于散熱肋82，該散熱肋82是沿垂直方向延伸的多個(gè)基本平行條狀脊，并布置在外殼80的外表面上。
操作部分84布置在外殼80的另一側(cè)表面上。與控制器20相連的第一連接器部分布置在外殼80的上表面上。與動(dòng)力源86和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源12相連的第二連接器部分布置在外殼80的底表面上。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例特別表示和說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，在不脫離由附加權(quán)利要求確定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進(jìn)行變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于電致動(dòng)器(16)的控制裝置，其中，一活動(dòng)元件可在所述電致動(dòng)器(16)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)驅(qū)動(dòng)時(shí)移動(dòng)，所述控制裝置包括電流檢測(cè)裝置(38)，該電流檢測(cè)裝置(38)檢測(cè)供給所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的電流；比較裝置(44)，該比較裝置(44)使得來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置(38)的檢測(cè)信號(hào)與預(yù)設(shè)參考電流(Imax)比較；以及電流限制裝置(46)，該電流限制裝置(46)限制供給所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的所述電流，這樣，當(dāng)負(fù)載供給所述通電的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)且所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的驅(qū)動(dòng)軸停止和鎖定時(shí)，所述電流不會(huì)超過(guò)所述參考電流(Imax)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，還包括方向轉(zhuǎn)換裝置(34)，該方向轉(zhuǎn)換裝置(34)通過(guò)根據(jù)來(lái)自控制器(20)的方向指令輸入信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)換電壓極性，從而將所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換到正向和負(fù)向中的任一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中所述電流限制裝置(46)布置于電流放大器/限制器(36)中，該電流放大器/限制器(36)將由所述方向轉(zhuǎn)換裝置(34)輸出的所述電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其中所述電流放大器/限制器(36)包括儲(chǔ)存裝置(42)，該儲(chǔ)存裝置(42)儲(chǔ)存所述預(yù)設(shè)參考電流(Imax)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置(38)的所述檢測(cè)信號(hào)通過(guò)電流回路(40)而反饋給所述比較裝置(44)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中所述電致動(dòng)器(16)通過(guò)ON/OFF控制來(lái)進(jìn)行控制。
全文摘要
一種用于電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器(18)包括方向轉(zhuǎn)換裝置(34)，該方向轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)方向指令輸入信號(hào)而轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(12)的旋轉(zhuǎn)方向；電流放大器/限制器(36)，該電流放大器/限制器(36)將由方向轉(zhuǎn)換裝置(34)輸出的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電流，且該電流放大器/限制器將參考預(yù)設(shè)的參考電流I
文檔編號(hào)H02P7/00GK1621978SQ20041001171
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者永井茂和, 廣瀨毅 申請(qǐng)人:Smc株式會(huì)社