JP2002078383A - ラックピニオン駆動方法 - Google Patents
ラックピニオン駆動方法Info
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- JP2002078383A JP2002078383A JP2000255385A JP2000255385A JP2002078383A JP 2002078383 A JP2002078383 A JP 2002078383A JP 2000255385 A JP2000255385 A JP 2000255385A JP 2000255385 A JP2000255385 A JP 2000255385A JP 2002078383 A JP2002078383 A JP 2002078383A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バックラッシュのないラック・ピニオン駆
動方法を提供する。 【解決手段】ラック４と、前進用・後退用ピニオン３
１、３２と、前進用・後退用モータ１１、１２と、前進
用モータ制御器・後退用モータ制御器２１、２２と、を
備えたラック・ピニオン駆動装置において、前進させる
ときは前進用モータ１１を速度制御して後退用モータ１
２をトルク制御し、後退させるときは後退用モータ１２
を速度制御して前進用モータ１１をトルク制御する。前
進（後退）から後退（前進）に切替える時は、前進用モ
ータ１１を速度（トルク）制御からトルク（速度）制御
に切替えるとともに後退用モータ１２をトルク（速度）
制御から速度（トルク）制御に切替える。
動方法を提供する。 【解決手段】ラック４と、前進用・後退用ピニオン３
１、３２と、前進用・後退用モータ１１、１２と、前進
用モータ制御器・後退用モータ制御器２１、２２と、を
備えたラック・ピニオン駆動装置において、前進させる
ときは前進用モータ１１を速度制御して後退用モータ１
２をトルク制御し、後退させるときは後退用モータ１２
を速度制御して前進用モータ１１をトルク制御する。前
進（後退）から後退（前進）に切替える時は、前進用モ
ータ１１を速度（トルク）制御からトルク（速度）制御
に切替えるとともに後退用モータ１２をトルク（速度）
制御から速度（トルク）制御に切替える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ラック・ピニオンを用
いて負荷を往復運動させるとき、方向転換時にバックラ
ッシュが生じないように駆動することができるラック・
ピニオンの駆動方法に関する。
いて負荷を往復運動させるとき、方向転換時にバックラ
ッシュが生じないように駆動することができるラック・
ピニオンの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のラック・ピニオンを用いた動力伝
達機構について図３を用いて説明する。図中、１は回転
動力発生源としてのモータである。２はピニオン３に回
転動力を伝える動力伝達機構であり、ギアやプーリが使
われる。４はピニオン３と噛合う直線状のラックであ
り、５はその背面に連結されたテーブルなどの負荷であ
る。このような構成のもとでモータ１が正回転すると、
動力伝達機構２を介してピニオン３が回転し、その歯に
噛合っているラック４が直線状に前進移動する。ラック
４が前進移動して移動可能な限界に達すると、モータ１
を逆回転させることによって動力伝達機構２とピニオン
３を介してラック４を逆方向に後退移動させることがで
きる。その後、移動可能な後退方向の限界に達すると、
モータ１の回転方向を反転させて正回転させることによ
り、ラック４の移動方向を反転させて前進移動させるこ
とができる。このような動作を繰り返すことによりラッ
ク４と負荷５を往復運動させることができる。
達機構について図３を用いて説明する。図中、１は回転
動力発生源としてのモータである。２はピニオン３に回
転動力を伝える動力伝達機構であり、ギアやプーリが使
われる。４はピニオン３と噛合う直線状のラックであ
り、５はその背面に連結されたテーブルなどの負荷であ
る。このような構成のもとでモータ１が正回転すると、
動力伝達機構２を介してピニオン３が回転し、その歯に
噛合っているラック４が直線状に前進移動する。ラック
４が前進移動して移動可能な限界に達すると、モータ１
を逆回転させることによって動力伝達機構２とピニオン
３を介してラック４を逆方向に後退移動させることがで
きる。その後、移動可能な後退方向の限界に達すると、
モータ１の回転方向を反転させて正回転させることによ
り、ラック４の移動方向を反転させて前進移動させるこ
とができる。このような動作を繰り返すことによりラッ
ク４と負荷５を往復運動させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の技術で
は、負荷を往復運動させると前進（または後退）から後
退（又は前進）へ切換える時に、ピニオンとラックの間
に少なからず残っているバックラッシュによってガタが
生じて負荷に悪影響をもたらし、位置決め制御をすると
きは位置決め精度が悪くなるという問題があった。ここ
でバックラッシュ６について図４を用いて説明する。図
中、３はピニオン、４はラック、４Ｌはラックの左歯
面、４Ｒはラックの右歯面である。（１）はラック４が
右向きに移動する前進時の状況を示しており、ピニオン
３の右側歯面がラック４の左歯面４Ｌと接してピニオン
３がラック４を右向きに押して直線移動させる。（２）
はラック４が左向きに移動する後退時の状況を示してお
り、ピニオン３の左側歯面がラック４の右歯面４Ｒと接
してピニオン３がラック４を左向きに押して直線移動さ
せる。前進時と後退時のいずれも、ラック４の歯面と接
していないピニオン３の歯面と、対面するラック４の歯
面の間がバックラッシュ６である。そこで本発明は、方
向転換時のバックラッシュにより生じる問題を解消する
ためになされたものであり、バックラッシュのないラッ
ク・ピニオン駆動方法を提供することを目的とする。
は、負荷を往復運動させると前進（または後退）から後
退（又は前進）へ切換える時に、ピニオンとラックの間
に少なからず残っているバックラッシュによってガタが
生じて負荷に悪影響をもたらし、位置決め制御をすると
きは位置決め精度が悪くなるという問題があった。ここ
でバックラッシュ６について図４を用いて説明する。図
中、３はピニオン、４はラック、４Ｌはラックの左歯
面、４Ｒはラックの右歯面である。（１）はラック４が
右向きに移動する前進時の状況を示しており、ピニオン
３の右側歯面がラック４の左歯面４Ｌと接してピニオン
３がラック４を右向きに押して直線移動させる。（２）
はラック４が左向きに移動する後退時の状況を示してお
り、ピニオン３の左側歯面がラック４の右歯面４Ｒと接
してピニオン３がラック４を左向きに押して直線移動さ
せる。前進時と後退時のいずれも、ラック４の歯面と接
していないピニオン３の歯面と、対面するラック４の歯
面の間がバックラッシュ６である。そこで本発明は、方
向転換時のバックラッシュにより生じる問題を解消する
ためになされたものであり、バックラッシュのないラッ
ク・ピニオン駆動方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明のラック・ピニオン駆動方法は、負荷に連結
されたラックと、前記ラックと噛合う前進用ピニオン
と、前記ラックと噛合う後退用ピニオンと、動力伝達機
構を介して前記前進用ピニオンを回転させる前進用モー
タと、動力伝達機構を介して前記後退用ピニオンを回転
させる後退用モータと、速度指令を受けて速度制御する
機能とトルク指令を受けてトルク制御する機能とを備え
て前記前進用モータを駆動する前進用モータ制御器と、
速度指令を受けて速度制御する機能とトルク指令を受け
てトルク制御する機能とを備えて前記後退用モータを駆
動する後退用モータ制御器と、を備えたラック・ピニオ
ン駆動装置において、前記ラックを前進させるときは前
記前進用モータ制御器が前記前進用モータを速度制御さ
せるとともに前記後退用モータ制御器が前記後退用モー
タをトルク制御させ、前記ラックを後退させるときは前
記後退用モータ制御器が前記後退用モータを速度制御さ
せるとともに前記前進用モータ制御器が前記前進用モー
タをトルク制御させ、前記ラックを前進（または後退）
から後退（または前進）に切替える時は、前記前進用モ
ータ制御器を速度（またはトルク）制御からトルク（ま
たは速度）制御に切替えるとともに前記後退用モータ制
御器をトルク（または速度）制御から速度（またはトル
ク）制御に切替える、ことを特徴としている。上記手段
により、ラック・ピニオン往復運動の方向転換時のバッ
クラッシュ（ガタ）をなくして、スムーズな方向転換を
可能とすることができるできるのである。
め、本発明のラック・ピニオン駆動方法は、負荷に連結
されたラックと、前記ラックと噛合う前進用ピニオン
と、前記ラックと噛合う後退用ピニオンと、動力伝達機
構を介して前記前進用ピニオンを回転させる前進用モー
タと、動力伝達機構を介して前記後退用ピニオンを回転
させる後退用モータと、速度指令を受けて速度制御する
機能とトルク指令を受けてトルク制御する機能とを備え
て前記前進用モータを駆動する前進用モータ制御器と、
速度指令を受けて速度制御する機能とトルク指令を受け
てトルク制御する機能とを備えて前記後退用モータを駆
動する後退用モータ制御器と、を備えたラック・ピニオ
ン駆動装置において、前記ラックを前進させるときは前
記前進用モータ制御器が前記前進用モータを速度制御さ
せるとともに前記後退用モータ制御器が前記後退用モー
タをトルク制御させ、前記ラックを後退させるときは前
記後退用モータ制御器が前記後退用モータを速度制御さ
せるとともに前記前進用モータ制御器が前記前進用モー
タをトルク制御させ、前記ラックを前進（または後退）
から後退（または前進）に切替える時は、前記前進用モ
ータ制御器を速度（またはトルク）制御からトルク（ま
たは速度）制御に切替えるとともに前記後退用モータ制
御器をトルク（または速度）制御から速度（またはトル
ク）制御に切替える、ことを特徴としている。上記手段
により、ラック・ピニオン往復運動の方向転換時のバッ
クラッシュ（ガタ）をなくして、スムーズな方向転換を
可能とすることができるできるのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明のラック・ピニオン駆
動方法を適用するラック・ピニオン駆動系統の概要を示
す図であり、図２はラック・ピニオンの噛合い状態を示
す図である。図において、１１、１２はモータ、２１、
２２は動力伝達機構、３１、３２はピニオン、４はラッ
ク、５は負荷、７１、７２はモータ制御器、８は上位制
御器であり、モータ制御器７１とモータ１１、動力伝達
機構２１、ラック３１で前進駆動系をなしており、モー
タ制御器７２とモータ１２、動力伝達機構２２、ラック
３２で後退駆動系をなしている。上位制御器８はモータ
制御器７１、７２の各々に所望値の速度指令または一定
値のトルク指令を与えて速度制御またはトルク制御をさ
せる機能を持っている。ラック４を前進させる時は、上
位制御器８はモータ制御器７１に速度指令を出力してモ
ータ制御器７１を速度制御させ、同時にモータ制御器７
２に一定値のトルク指令を出力してモータ制御器７２を
トルク制御させる。ラック４を後退させる時は、上位制
御器８はモータ制御器７１に一定値のトルク指令を出力
してモータ制御器７１をトルク制御させ、同時にモータ
制御器７２に速度指令を出力してモータ制御器７２を速
度制御させる。ラック４の前進と後退を切替える時は、
切替前後で前記のような状態となる。
基づいて説明する。図１は本発明のラック・ピニオン駆
動方法を適用するラック・ピニオン駆動系統の概要を示
す図であり、図２はラック・ピニオンの噛合い状態を示
す図である。図において、１１、１２はモータ、２１、
２２は動力伝達機構、３１、３２はピニオン、４はラッ
ク、５は負荷、７１、７２はモータ制御器、８は上位制
御器であり、モータ制御器７１とモータ１１、動力伝達
機構２１、ラック３１で前進駆動系をなしており、モー
タ制御器７２とモータ１２、動力伝達機構２２、ラック
３２で後退駆動系をなしている。上位制御器８はモータ
制御器７１、７２の各々に所望値の速度指令または一定
値のトルク指令を与えて速度制御またはトルク制御をさ
せる機能を持っている。ラック４を前進させる時は、上
位制御器８はモータ制御器７１に速度指令を出力してモ
ータ制御器７１を速度制御させ、同時にモータ制御器７
２に一定値のトルク指令を出力してモータ制御器７２を
トルク制御させる。ラック４を後退させる時は、上位制
御器８はモータ制御器７１に一定値のトルク指令を出力
してモータ制御器７１をトルク制御させ、同時にモータ
制御器７２に速度指令を出力してモータ制御器７２を速
度制御させる。ラック４の前進と後退を切替える時は、
切替前後で前記のような状態となる。
【０００６】このような構成のラック・ピニオン駆動系
統において、ラック４を前進させる時の状態を図２
（１）を用いて説明する。前進する時は前進用モータ１
１が上位制御器８から所望値の速度指令を受けて速度制
御し、後退用モータ１２が上位制御器８から一定値のト
ルク指令を受けてトルク制御する。トルク指令量はモー
タ１２、動力伝達機構２２及びラック３２の機械ロスに
打ち勝つ程の値になる。後退用モータによりラック４に
は後退させる方向の一定の力がかかるが、前進用モータ
１１が速度制御するため、その力に打ち勝って速度指令
の速度になるまで前進させる力が増加して前進する。こ
うしてピニオン３１とピニオン３２が反対方向にラック
４を押すので、ピニオン３１はラック４の左側歯面４L
に常時接触し、ピニオン３２はラック４の右側歯面に常
時接触する状態が得られる。なお、この場合、後退用モ
ータ１２はトルクの方向と回転方向が逆になるため電力
回生動作をして電力が回生される。
統において、ラック４を前進させる時の状態を図２
（１）を用いて説明する。前進する時は前進用モータ１
１が上位制御器８から所望値の速度指令を受けて速度制
御し、後退用モータ１２が上位制御器８から一定値のト
ルク指令を受けてトルク制御する。トルク指令量はモー
タ１２、動力伝達機構２２及びラック３２の機械ロスに
打ち勝つ程の値になる。後退用モータによりラック４に
は後退させる方向の一定の力がかかるが、前進用モータ
１１が速度制御するため、その力に打ち勝って速度指令
の速度になるまで前進させる力が増加して前進する。こ
うしてピニオン３１とピニオン３２が反対方向にラック
４を押すので、ピニオン３１はラック４の左側歯面４L
に常時接触し、ピニオン３２はラック４の右側歯面に常
時接触する状態が得られる。なお、この場合、後退用モ
ータ１２はトルクの方向と回転方向が逆になるため電力
回生動作をして電力が回生される。
【０００７】次にラック４を後退させる時の状態を図２
（２）を用いて説明する。後退する時は後退用モータ１
２が上位制御器８から所望値の速度指令を受けて速度制
御し、前進用モータ１１が上位制御器８から一定値のト
ルク指令を受けてトルク制御する。トルク指令量はモー
タ１１、動力伝達機構２１及びラック３１の機械ロスに
打ち勝つ程の値になる。前進用モータによりラック４に
は前進させる方向の一定の力がかかるが、後退用モータ
１２が速度制御するため、その力に打ち勝って速度指令
の速度になるまで後退させる力が増加して後退する。こ
うしてピニオン３１とピニオン３２が反対方向にラック
４を押すので、ピニオン３２はラック４の右側歯面４R
に常時接触し、ピニオン３１はラック４の左側歯面に常
時接触する状態が得られる。なお、この場合、前進用モ
ータ１１はトルクの方向と回転方向が逆になるため電力
回生動作をして電力が回生される。
（２）を用いて説明する。後退する時は後退用モータ１
２が上位制御器８から所望値の速度指令を受けて速度制
御し、前進用モータ１１が上位制御器８から一定値のト
ルク指令を受けてトルク制御する。トルク指令量はモー
タ１１、動力伝達機構２１及びラック３１の機械ロスに
打ち勝つ程の値になる。前進用モータによりラック４に
は前進させる方向の一定の力がかかるが、後退用モータ
１２が速度制御するため、その力に打ち勝って速度指令
の速度になるまで後退させる力が増加して後退する。こ
うしてピニオン３１とピニオン３２が反対方向にラック
４を押すので、ピニオン３２はラック４の右側歯面４R
に常時接触し、ピニオン３１はラック４の左側歯面に常
時接触する状態が得られる。なお、この場合、前進用モ
ータ１１はトルクの方向と回転方向が逆になるため電力
回生動作をして電力が回生される。
【０００８】ラック４を前進移動から後退移動に切替え
る時は、上位制御器８は、前進用モータ制御器７１を速
度制御からトルク制御に切替えると同時に後退用モータ
制御器７２をトルク制御から速度制御に切替える。ラッ
ク４を後退移動から前進移動に切替える時は、上位制御
器８は、後退用モータ制御器７２を速度制御からトルク
制御に切替えると同時に前進用モータ制御器７１をトル
ク制御から速度制御に切替える。切替の前後では、前進
モータ１１と後退モータ１２のいずれもトルクを発生さ
せる方向が変わることはなく、前記したようにピニオン
３１，３２が常時ラック４に接触して切替中と切替の前
後を通して非接触となることはないので、バックラッシ
ュが除去されてガタが生じること無く高い位置決め精度
を得ることができる。
る時は、上位制御器８は、前進用モータ制御器７１を速
度制御からトルク制御に切替えると同時に後退用モータ
制御器７２をトルク制御から速度制御に切替える。ラッ
ク４を後退移動から前進移動に切替える時は、上位制御
器８は、後退用モータ制御器７２を速度制御からトルク
制御に切替えると同時に前進用モータ制御器７１をトル
ク制御から速度制御に切替える。切替の前後では、前進
モータ１１と後退モータ１２のいずれもトルクを発生さ
せる方向が変わることはなく、前記したようにピニオン
３１，３２が常時ラック４に接触して切替中と切替の前
後を通して非接触となることはないので、バックラッシ
ュが除去されてガタが生じること無く高い位置決め精度
を得ることができる。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、前進
用と後退用のモータが常に逆向きのトルクを発生させて
あたかもラックを前進方向と後退方向に引っ張り合いを
しているように駆動するので、駆動方向の切替時と切替
前後を通してバックラッシュを生じることはなく、位置
決め精度を低下させる要因を排除できて高い精度の位置
決めを可能とすることができるという効果がある。
用と後退用のモータが常に逆向きのトルクを発生させて
あたかもラックを前進方向と後退方向に引っ張り合いを
しているように駆動するので、駆動方向の切替時と切替
前後を通してバックラッシュを生じることはなく、位置
決め精度を低下させる要因を排除できて高い精度の位置
決めを可能とすることができるという効果がある。
【図１】本発明の方法を適用するラック・ピニオン機構
系統図
系統図
【図２】ラック・ピニオン噛合わせ図
【図３】従来の方法を説明する図
【図４】従来のラック・ピニオン噛合わせ図
１、１１、１２ モータ ２、２１、２２ 動力伝達機構 ３、３１、３２ ピニオン ４ ラック ５ 負荷 ６ バックラッシュ ９ ピニオン ７１、７２ モータ制御器 ８ 上位制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 19/04 Ｆ１６Ｈ 19/04 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】負荷に連結されたラックと、 前記ラックと噛合う前進用ピニオンと、 前記ラックと噛合う後退用ピニオンと、 動力伝達機構を介して前記前進用ピニオンを回転させる
前進用モータと、 動力伝達機構を介して前記後退用ピニオンを回転させる
後退用モータと、 速度指令を受けて速度制御する機能とトルク指令を受け
てトルク制御する機能とを備えて前記前進用モータを駆
動する前進用モータ制御器と、 速度指令を受けて速度制御する機能とトルク指令を受け
てトルク制御する機能とを備えて前記後退用モータを駆
動する後退用モータ制御器と、 を備えたラック・ピニオン駆動装置において、 前記ラックを前進させるときは前記前進用モータ制御器
が前記前進用モータを速度制御させるとともに前記後退
用モータ制御器が前記後退用モータをトルク制御させ、 前記ラックを後退させるときは前記後退用モータ制御器
が前記後退用モータを速度制御させるとともに前記前進
用モータ制御器が前記前進用モータをトルク制御させ、 前記ラックを前進（または後退）から後退（または前
進）に切替える時は、前記前進用モータ制御器を速度
（またはトルク）制御からトルク（または速度）制御に
切替えるとともに前記後退用モータ制御器をトルク（ま
たは速度）制御から速度（またはトルク）制御に切替え
る、 ことを特徴とするラック・ピニオン駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000255385A JP2002078383A (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | ラックピニオン駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000255385A JP2002078383A (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | ラックピニオン駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002078383A true JP2002078383A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18744182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000255385A Pending JP2002078383A (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | ラックピニオン駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002078383A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007016985A (ja) * | 2005-06-07 | 2007-01-25 | Mitsutoyo Corp | 走行装置および測定機 |
| JP2008092012A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | プロジェクタおよび補正方法 |
| WO2010103803A1 (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | 三菱重工業株式会社 | 直線移動装置 |
| JP2017093125A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 富士重工業株式会社 | 自動駐車制御装置 |
| JP2020169081A (ja) * | 2019-04-02 | 2020-10-15 | Ｎｅｃエンベデッドプロダクツ株式会社 | 搬送装置及び搬送方法 |
-
2000
- 2000-08-25 JP JP2000255385A patent/JP2002078383A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007016985A (ja) * | 2005-06-07 | 2007-01-25 | Mitsutoyo Corp | 走行装置および測定機 |
| JP2008092012A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | プロジェクタおよび補正方法 |
| WO2010103803A1 (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | 三菱重工業株式会社 | 直線移動装置 |
| JP2010209975A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 直線移動装置 |
| US8522636B2 (en) | 2009-03-09 | 2013-09-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Rectilinear motion device |
| JP2017093125A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 富士重工業株式会社 | 自動駐車制御装置 |
| JP2020169081A (ja) * | 2019-04-02 | 2020-10-15 | Ｎｅｃエンベデッドプロダクツ株式会社 | 搬送装置及び搬送方法 |
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