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公開番号2025093298
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-23
出願番号2024196419
出願日2024-11-11
発明の名称電気機械接合モジュール
出願人キストラーホールディングアクチエンゲゼルシャフト
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類H02K 11/225 20160101AFI20250616BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】力をかける電気機械接合モジュールを提供する。
【解決手段】電気機械接合モジュール1は駆動ユニット10とタペット30とを備え、タペット30は、駆動ユニット10に取り付けられ、駆動ユニット10によって直線的に動かされ得、タペット30に取り付けられ、かけられた力Kを測定し、測定された力の測定値MWを生成する力変換器40を固定されたステータ20と共に備え、タペット30及び力変換器40は、ストローク長Lにわたってステータ20に対して直線的に動かされ得、タペット電子部品31とタペット・コイル32とを備え、タペット・コイル32は、直線運動の過程で、ステータ・コイル22に対して近接した配置を維持し、測定値MWを測定データMDとして、近接場遠隔測定法によってタペット・コイル32からステータ・コイル22へ伝送し、ステータ・コイル22は、ストローク長L全体にわたって延びている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
力（Ｋ）をかける電気機械接合モジュール（１）であって、前記電気機械接合モジュール（１）が、駆動ユニット（１０）とタペット（３０）とを備え、前記タペット（３０）は、前記駆動ユニット（１０）に取り付けられ、前記駆動ユニット（１０）によって直線的に動かされ得、前記電気機械接合モジュール（１）は、力変換器（４０）を備え、前記力変換器（４０）は、前記タペット（３０）に取り付けられ、前記かけられた力（Ｋ）を測定し、前記測定された力の測定値（ＭＷ）を生成し、前記電気機械接合モジュール（１）は、固定されたステータ（２０）を備え、前記タペット（３０）及び前記力変換器（４０）が、ストローク長（Ｌ）にわたって前記ステータ（２０）に対して直線的に動かされ得、前記タペット（３０）は、タペット電子部品（３１）とタペット・コイル（３２）とを備え、前記ステータ（２０）は、ステータ電子部品（２１）とステータ・コイル（２２）とを備え、前記タペット・コイル（３２）は、直線運動の過程で、前記ステータ・コイル（２２）に対して近接した配置を維持し、前記タペット電子部品（３１）及び前記ステータ電子部品（２１）は、前記測定値（ＭＷ）を測定データ（ＭＤ）として、近接場遠隔測定法によって前記タペット・コイル（３２）から前記ステータ・コイル（２２）へ伝送するのに好適である、電気機械接合モジュール（１）において、前記ステータ・コイル（２２）が前記ストローク長（Ｌ）全体にわたって延びていることを特徴とする、電気機械接合モジュール（１）。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記ステータ・コイル（２２）が、単一のステータ・コイル巻線（２２１）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項３】
前記タペット・コイル（３２）が、前記ストローク長（Ｌ）に対して垂直な平面内の特定の領域において、前記ステータ・コイル巻線（２２１）を完全に取り囲むことを特徴とする、請求項２に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項４】
前記タペット・コイル（３２）がトロイダル・コア・コイルであり、前記トロイダル・コア・コイルが中央貫通孔３２０を備えること、及び前記ステータ・コイル巻線（２２１）が前記タペット・コイル（３２）の前記中央貫通孔３２を通って突出していることを特徴とする、請求項２又は３に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項５】
前記ステータ（２０）が変圧器コイル（２５）を備えること、前記ステータ電子部品（２１）が１次電圧（Ｕ１）を生成するのに好適であること、前記１次電圧（Ｕ１）が前記変圧器コイル（２５）に印加されること、及び前記変圧器コイル（２５）が前記１次電圧（Ｕ１）を２次電圧（Ｕ２）に変換するのに好適であることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか一項に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項６】
前記変圧器コイル（２５）がトロイダル・コア・コイルであること、前記変圧器コイル（２５）が第１の変圧器コイル巻線（２５１）と第２の変圧器コイル巻線（２５２）とを備えること、並びに第１の変圧器コイル巻線（２５１）の数の第２の変圧器コイル巻線（２５２）の数に対する比が、前記１次電圧（Ｕ１）を前記２次電圧（Ｕ２）に変換することを特徴とする、請求項５に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項７】
前記ステータ電子部品（２１）が１次電圧（Ｕ１）を生成するのに好適であること、２次電圧（Ｕ２）が前記ステータ・コイル（２２）に存在すること、並びに前記ステータ・コイル（２２）及び前記タペット・コイル（３２）が、前記ステータ・コイル（２２）の前記２次電圧（Ｕ２）によって前記タペット・コイル（３２）に交流電圧（Ｕ３）を誘導するのに好適であることを特徴とする、請求項２から６までのいずれか一項に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項８】
前記ステータ・コイル（２２）及び前記タペット・コイル（３２）が、前記２次電圧（Ｕ２）を交流電圧（Ｕ３）に変換するのに好適であることを特徴とする、請求項７に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項９】
前記タペット・コイル（３２）が、複数のタペット・コイル巻線（３２１）を備えること、並びにステータ・コイル巻線（２２１）の数のタペット・コイル巻線（３２１）の数に対する比が、前記ステータ・コイル（２２）の前記２次電圧（Ｕ２）を前記タペット・コイル（３２）の前記交流電圧（Ｕ３）に変換することを特徴とする、請求項８に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
【請求項１０】
前記タペット・コイル（３２）の前記交流電圧（Ｕ３）が、第１の搬送周波数（Ｆ１）を備えること、前記力変換器（４０）が、力変換器線（４３）を介して前記タペット電子部品（３１）に電気的に接続され、前記力変換器線（４３）を介して前記測定値（ＭＷ）を前記タペット電子部品（３１）に伝送すること、前記タペット電子部品（３１）が、前記測定値（ＭＷ）を測定データ（ＭＤ）に転換し、前記タペット・コイル（３２）の前記交流電圧（Ｕ３）の前記第１の搬送周波数（Ｆ１）を変調することによって、前記測定データ（Ｄ）を前記１次電圧（Ｕ１）に導入するのに好適であること、及び前記ステータ電子部品（２１）が、前記１次電圧（Ｕ１）の前記変調された第１の搬送周波数（Ｆ１）を復調し、これにより前記１次電圧（Ｕ１）から前記測定データ（ＭＤ）を抽出するのに好適であることを特徴とする、請求項７から９までのいずれか一項に記載の電気機械接合モジュール（１００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項のプリアンブルに記載の電気機械接合モジュールに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電気機械接合モジュールは、工業生産において、スタンピング、打抜き、リベット打ち、クリンチングなど、様々な組立て及び接合プロセスに使用されている。電気機械接合モジュールは、電気モータ、ネジ駆動部、タペット、及び力変換器を備える。電気モータは、ネジ駆動部に動作可能に接続されており、電気駆動部の回転運動は、ネジ駆動部により直線運動に転換される。タペット及び力変換器は、ネジ駆動部に取り付けられ、直線運動で移動する。タペット及び力変換器は、数百ｍｍのストローク長にわたって直線的に移動する。電気機械接合モジュールは、効率的な生産のために、約４００ｍｍ／秒の高速運動、１０ストローク／分を超える高ストローク速度、及び０．０１ｍｍの高い繰り返し精度を示す。力変換器は、タペットによって加えられた数桁にわたる力を測定する。力変換器は、測定された力の測定データを生成する。測定データは、０．５％の測定精度を示す。
【０００３】
かかる電気機械接合モジュールは、国際公開第２０１１００９２２３Ａ１号で知られている。電気モータ及びネジ駆動部は、駆動ユニットを形成する。駆動ユニットは、ステータを備える。ステータは固定されている。タペットは、ステータに対して直線的に移動することができる。タペットは、駆動ユニットとは反対側に向くタペット端部を備える。力変換器は、タペット端部に取り付けられている。
【０００４】
文献、国際公開第２０１１００９２２３Ａ１号の教示によれば、タペットは、この目的のために、タペット電子部品及びタペット・コイルを備える。タペット・コイルは、ストローク長全体にわたって延びている。タペット・コイルは、単一の巻線を備え、タペットの溝に配置されている。ステータは、ステータ電子部品及びステータ・コイルを備える。ステータ・コイルは、Ｕ字型であり、直線運動の過程でタペット・コイルに対して近接した配置を維持する。タペット電子部品及びステータ電子部品は、近接場遠隔測定法（ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｔｅｌｅｍｅｔｒｙ）によってタペット・コイルからステータ・コイルへ測定データを伝送するのに好適である。これは、タペット・コイルとステータ・コイルとの間の誘導結合を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際出願公開第２０１１００９２２３Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、文献、国際公開第２０１１００９２２３Ａ１号で知られている測定データの伝送を可用性の点で改善し、その設計を簡素化して、コスト効率よく実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立請求項の特徴によって解決される。
【０００８】
本発明は、力をかける電気機械接合モジュールに関し、電気機械接合モジュールは駆動ユニットとタペットとを備え、タペットは、駆動ユニットに取り付けられ、駆動ユニットによって直線的に動かされ得、電気機械接合モジュールは、力変換器を備え、力変換器は、タペットに取り付けられ、かけられた力を測定し、測定された力の測定値を生成し、電気機械接合モジュールは、固定されたステータを備え、タペット及び力変換器は、ストローク長にわたってステータに対して直線的に動かされ得、タペットは、タペット電子部品とタペット・コイルとを備え、ステータは、ステータ電子部品とステータ・コイルとを備え、タペット・コイルは、直線運動の過程で、ステータ・コイルに対して近接した配置を維持し、タペット電子部品及びステータ電子部品は、測定値を測定データとして、近接場遠隔測定法によってタペット・コイルからステータ・コイルへ伝送するのに好適であり、ステータ・コイルは、ストローク長全体にわたって延びている。
【０００９】
本発明による電気機械接合モジュールのステータ・コイルは、文献、国際公開第２０１１００９２２３Ａ１号の電気機械式結合モジュールとは対照的に、ストローク長全体にわたって延びている。
【００１０】
本発明による電気機械接合モジュールは、いくつかの利点を有する。
ａ．タペットにおいて、ストローク長全体にわたって延びるタペット・コイルを配置するためのスペースがもはや不要であるという事実は、タペットが機械的安定を得ることを意味する。溝は省かれる。機械的安定を得ることが、力がかけられたときのタペットの屈曲を低減する。これはさらに、互いに近接して配置されているステータ・コイル及びタペット・コイルが、測定データの伝送を中断させ電磁結合モジュールの可用性を損なう、タペットの屈曲の結果接触し得る可能性を低減する。
ｂ．タペットの溝を省くことにより、近接場遠隔測定法の過程における誘導結合の遮断も防止され、これは測定データの伝送をさらに改善し、ひいては電磁結合モジュールの可用性を向上させる。
ｃ．このタペットはさらに、ステータ内において滑り軸受で案内され、文献、国際公開第２０１１００９２２３Ａ１号の教示によれば、案内面は、複雑でコストが高いタペット・コイルのエリアでも高精度で製造されなければならない。
ｄ．そして最後に、ステータを径方向に取り囲むステータ上で、ストローク長全体にわたって延びるステータ・コイルの配置に、比較的多くのスペースが利用可能である。これは、ステータ上でのステータ・コイルの構造的に単純で費用対効果の高い配置を可能にする。
（【００１１】以降は省略されています）

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