JP2011115025A - ギヤモータ - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動装置に対して専用且つ高コストな制御装置を必要としない簡易な構成で、ギヤモータによって駆動される被駆動装置が破壊されることを防止できる。
【解決手段】モータ１００と、減速機１０１と、を備えているギヤモータＧにおいて、モータ１００の定格トルクを出力する定格電流相当値Ａ未満の所定の閾値Ｂ、Ｃを有すると共に、モータ１００に流れる電流Ｉが、定格電流相当値Ａ未満の所定の閾値Ｂ、Ｃを超えたことを検知するモニタ手段１０５Ｍと、モータ１００に流れる電流Ｉが、所定の閾値Ｂ、Ｃを超えた場合には、警報ＢＯ、ＣＯを発するか、またはモータ１００に流れる電流Ｉを遮断するかのうち、少なくとも一方を行う被駆動装置保護器１０５と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ギヤモータに関する。特にチップコンベヤ等の負荷変動が急に変化する様なコンベヤ等の用途に最適なギヤモータに関する。

図７には、従来のギヤモータ１の一例が示されている。

ギヤモータ１は、モータ２と、減速機３と、当該ギヤモータ１を保護するモータ保護装置４を備えている。また、ギヤモータ１は、金属の切り屑等を送出するコンベヤ装置５の２つのスプロケット６、７にその回転が伝えられる様に連結されている。ギヤモータ１を用いてコンベヤ装置５を駆動している際に、モータ保護装置４は、当該ギヤモータ１にとって過負荷となる電流が流れたときにモータ２の電流を遮断し、モータ２を停止させる。

特許第３４９１２０１号（図１）

しかしながら、モータ保護装置は、あくまでモータの保護を目的としており、コンベヤ装置の保護を目的としたものではなかった。コンベヤ装置自体の保護を目的とした構成としては、例えば、コンベヤ装置にとって過負荷の状態となった時、コンベヤ装置の回転軸をスリップさせて停止させる過負荷保護機構や、タイマーで設定した所定の時間回転内にコンベヤ装置のベルトを正転・逆転の運動を繰り返し、過負荷の原因となる切り屑等を除去する機構、あるいは、コンベヤ装置本体と駆動源との間に該コンベヤ装置の駆動状態を制御し得る専用の過負荷制御装置を別途組み込む構成等が、知られているが、いずれの構成もコンベヤ装置にとって専用且つ高コストの付加的な制御装置を必要としていた。

本発明では、上記の問題を解決するために、被駆動装置に対して専用且つ高コストな制御装置を必要としない簡易な構成で、ギヤモータによって駆動される被駆動装置が破壊されることを防止することを課題とする。

本発明は、モータと、減速機と、を備えているギヤモータにおいて、前記モータの定格トルクを出力する定格電流相当値未満の所定の閾値を有すると共に、前記モータに流れる電流が、当該定格電流相当値未満の所定の閾値を超えたことを検知するモニタ手段と、前記モータに流れる電流が、前記所定の閾値を超えた場合には、警報を発するか、または前記モータに流れる電流を遮断するかのうち、少なくとも一方を行う被駆動装置保護器と、を備えることにより、上記課題を解決した。

本発明に係るギヤモータは、ギヤモータにとって過負荷となる電流値相当の閾値ではなく、モータの定格トルクを出力する定格電流相当値「未満」の所定の閾値を有しており、モータに流れる電流が、該所定の閾値を超えたことを検知するモニタ手段を「ギヤモータ自体」が備えた構成を採用している。

なお、本発明において「定格トルク」とは、「モータの連続運転が可能な最大トルク」を意味しているものとする。即ち、本発明では、ギヤモータにとって全く問題のない電流が流れている状況であるにも拘らず、敢えてモータの定格トルクを出力する定格電流相当値未満の所定の閾値を超えたか否かを検出することとしている。この構成により、モータに流れる電流が、この所定の閾値を超えた場合に、警報を発して、作業者に被駆動装置が破損する恐れがあることを知らせたり、被駆動装置の操業自体を中止したりして、被駆動装置が破損することを未然に防止できる。

本発明によれば、被駆動装置の回転軸本体のスリップ機構やベルトの回転方向の変更機構、あるいは高コストの専用の過負荷制御装置等の付加設備等が一切不要であり、被駆動装置に「ギヤモータ単体」をそのまま単に組み込むだけで同じ機能を実現することができる。

本発明は、被駆動装置に対して専用且つ高コストな制御装置を必要としない簡易な構成で、ギヤモータによって駆動される被駆動装置が破壊されることを防止できる。

本発明の実施形態の一例にかかるギヤモータの側面図 本発明の実施形態の一例にかかるギヤモータ、及び該モータにより駆動されるコンベヤ装置の構成を示す模式図 本発明の実施形態の一例にかかるギヤモータに備えられた過負荷保護装置の構成を示す回路図 本発明の実施形態の一例にかかるギヤモータの端子箱内部の側面図 本発明の実施形態の一例にかかるギヤモータに流す電流の通電時間と該電流値の変化を示すグラフ 本発明の他の実施形態の一例にかかるギヤモータに流す電流の通電時間と該電流値の変化を示すグラフ 従来のギヤモータ、及び該モータにより駆動されるコンベヤ装置の構成を示す模式図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１に本発明の実施形態の一例にかかるギヤモータＧの側面図を示す。

ギヤモータＧは、モータ１００と、減速機１０１と、端子箱１０３と、を備えている。端子箱１０３は、モータ１００の側面（図１において、上側）に配置されている。

モータ１００のモータ軸（図示略）は、減速機１０１の入力軸（図示略）を兼用しており、該モータ軸の先端には、ハイポイドピニオン（図示略）が形成されている。減速機１０１は、ハイポイドピニオンと、該ハイポイドピニオンと歯合するハイポイドギヤと、により構成される平行軸歯車セット（いずれも図示略）とを有するハイポイド減速機である。従って、モータ１００の回転は、減速されると共に、直交方向に回転軸が変換され、減速機１０１の出力軸１０１Ａから出力される。

図２は、ギヤモータＧにより駆動されるチップコンベヤ装置（被駆動装置）１１０の構成を示す模式図を示している。

減速機１０１の出力軸１０１Ａは、チップコンベヤ装置１１０のスプロケット１１０Ａ１に直結されており、減速機１０１の出力軸１０１Ａから出力された回転は、チップコンベヤ装置１１０のスプロケット１１０Ａ１に直接入力される。スプロケット１１０Ａ１の回転により、スプロケット１１０Ａ２、１１０Ａ３、１１０Ａ４によって所定の状態に張り渡されているベルト１１０Ｂが回転し、金属の切り屑がベルト１１０Ｂに載った状態で所定の位置に送出される。

端子箱１０３は、自身の内部にチップコンベヤ装置１１０の過負荷を保護するコンベヤ保護器（被駆動装置保護器）１０５を有している。コンベヤ保護器１０５は、例えば、単体のギヤモータＧとチップコンベヤ装置１１０との間に別個に用意した（専用のプログラムを組み込んだ）コンピュータ等から構成されるものではなく、ギヤモータＧ自体の構成要素として該ギヤモータＧの端子箱１０３の内部に設置されている。

図３は、コンベヤ保護器１０５の構成を示す回路図である。３相電源１０７の線路Ｒ、Ｓ、Ｔとそれぞれ接続されている線路１０７Ｒ、１０７Ｓ、１０７Ｔは、端子台１０３Ａにおいて、それぞれ線路１０３Ｕ、１０３Ｖ、１０３Ｗと接続されている。線路１０３Ｕ、１０３Ｗは、コンベヤ保護器１０５に接続され、更にコンベヤ保護器１０５からモータ１００のＵ、Ｗ相と接続されている。モータ１００のＶ相に接続されている線路１０３Ｖは、コンベヤ保護器１０５には接続されず、直接モータ１００のＶ相に接続されている。

なお、直接モータに接続される相はＶ相に限らず、該モータのＵ相、Ｗ相でもよい。

コンベヤ保護器１０５は、モータ１００に流れる電流Ｉを計測するモニタ手段１０５Ｍを備えている。

モニタ手段１０５Ｍは、モータ１００の定格トルクを出力する定格電流相当値Ａ未満の第１の閾値Ｂ、第２の閾値Ｃ（所定の閾値）を有している。第２の閾値Ｃは、第１の閾値Ｂより大きくなっている（Ｂ＜Ｃ＜Ａ）。

第１、第２の閾値Ｂ、Ｃは、ギヤモータＧにとって過負荷となる電流値ではなく、ギヤモータＧによって駆動されるチップコンベヤ装置１１０にとって過負荷となる電流値である。第１の閾値Ｂは、チップコンベヤ装置１１０が（破損はしないものの）高負荷領域に入ったことを知るための閾値である。第２の閾値Ｃは、チップコンベヤ装置１１０にこれ以上の負荷が掛かると破損する可能性が高いので操業を停止するための閾値である。

モニタ手段１０５Ｍは、モータ１００に流れる電流Ｉが定格電流値Ａ未満の第１、第２の閾値Ｂ、Ｃ（特定の状態）を超えたことを多段階的に検知する。

モニタ手段１０５Ｍが、モータ１００に流れる電流が第１の閾値Ｂを超えたことを検知した場合には、コンベヤ保護器１０５は第１の警報ＢＯを発する。モニタ手段１０５Ｍが、モータ１００に流れる電流が第２の閾値Ｃを超えたことを検知した場合には、コンベヤ保護器１０５は第２の警報ＣＯ（第１の警報ＢＯと異なる）を発するとともに、モータ１００に流れる電流を遮断するように構成されている。

警報ＢＯ、ＣＯとしては、例えば、コンベヤ保護器１０５に図示せぬブザーを付設することにより、該ブザーから警告音を鳴らしたり、またはモータＧのケーシングに図示せぬ液晶モニタ等を組み込むことにより警告内容を表示したり、モニタＧのケーシングに埋め込んだ液晶ランプ等の表示色を変更したりするものが採用できる。

このように、本発明における「被駆動装置保護器」は、警報を出すべきことを「指示する」機能を有していれば足りる。即ち、該指示を受けて、実際に音や光などを発するブザー、ランプ、液晶モニタなどの警報表示器を「被駆動装置保護器自体」が有している必要は必ずしもない。

これらの警報表示器は、上記実施形態のように、被駆動装置保護器自体が、あるいはギヤモータ自体が有しているのが、ギヤモータ単体で制御が完結する制御の簡易性、低コスト性等の観点で好ましいが、例えば、ギヤモータ自体が外部から見にくい部分に組み込まれていたり、音が聞こえにくい部分に組み込まれていたりした場合には、装置保護器自体は、単に警報を出すべき旨の「指示」のみを発生し、これをコネクタ等から出力し、ケーブル等の伝達手段を介してギヤモータとは離れた場所にある警報表示器に伝達するものであってもよい。

第１、第２の閾値Ｂ、Ｃは、可変に設定可能とされている。第１、第２の閾値Ｂ、Ｃの設定は、例えば、図４の端子箱１０３内部の側面図に示す端子箱１０３内部のボリューム１０３Ｂを回転させ、第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを構成する抵抗値を調整することにより行われる。

なお、本実施形態においては、１個のボリュームにより、２つの第１、第２の閾値を調整しているが、２個のボリュームを用いて、一方のボリュームが第１の閾値を、他方のボリュームが第２の閾値を調整できるようにしてもよい。

また、電流値のモニタは、モータの駆動回路中に電圧降下をもたらす部品を並列に挿入し、当該部品の前後での電圧（降下）をモニタすることによって代替されている。尚、モータの電流値を直接モニタしても、勿論構わない。

コンベヤ保護器１０５は、モータ１００の起動時から設定した（所定の）時間Ｔを計測するタイマー（図示略）を備えている。モニタ手段１０５Ｍは、モータ１００を起動させてからタイマーで設定した時間Ｔが経過した後、モータ１００に流れる電流Ｉの計測を開始する。

これは、モータ１００の起動時に、該モータ１００に流れる電流Ｉが、通常運転時の電流値Ｄよりも過大に上昇したとしても、モニタ手段１０５Ｍが、この過大な電流Ｉを、第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを越えた電流値として検知しないようにするためである。

コンベヤ保護器１０５内には上記一連の作業を実現し得る電気的回路、あるいは単機能のマイクロコンピュータなどが組み込まれている。

次に、図５を参照しつつ、ギヤモータＧの作用について説明する。

モニタ手段１０５Ｍは、モータ１００を起動させてからタイマーで設定した時間Ｔが、例えば２〜２．５秒経過するまで、モータ１００に流れる電流Ｉの計測を開始しないため、モニタ手段１０５Ｍは、モータ１００の動作開始直後に電流Ｉが第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを超えて多大に流れたとしても、該第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを超えた電流値としては検知しない。これにより、ギヤモータＧは、停止せずに、チップコンベヤ装置１１０を継続して運転することができる。

モータ１００が起動してから時間Ｔが経過した後、モニタ手段１０５Ｍは、モータ１００に流れる電流Ｉが、第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを超えたことを多段階的に検知する。

まず、モニタ手段１０５Ｍが、モータ１００に流れる電流Ｉが第１の閾値Ｂを超えたことを検知した場合には、コンベヤ保護器１０５は、チップコンベヤ装置１１０が（破損はしないものの）高負荷領域に入ったことを知らせる第１の警報ＢＯを発する（図５：実際は、０．３秒程度の継続時間を経た位置Ｂｐ）。なお、閾値Ｂを越えたことに関し、０．３秒程度の継続を確認するのは、瞬間的なノイズ成分によって誤検知するのを排除するためである。作業者は、第１の警報ＢＯにより、チップコンベヤ装置１１０が通常運転ではない状態であることを極めて早い段階で察知することができ、その原因を探る等の対応をとることができる。必要ならば、作業者自らモータ１００の電流を遮断し、チップコンベヤ装置１１０を停止させることもできる。例えば、作業者は、電流を上昇させた原因がベルト１１０Ｂとスプロケット１１０Ａ１〜１１０Ａ４の間につまっている金属の切り屑であると判断した場合には、この段階で排除することができる。これにより、チップコンベヤ装置１１０の過負荷や破損を未然に防止することができる。

しかしながら、万が一、作業者が第１の警報ＢＯに気付かないうちに、例えばベルト１１０Ｂとスプロケット１１０Ａ１〜１１０Ａ４との間に（金属の）切り屑が更に堆積し、あるいは突然に大量の切り屑が詰まってベルト１１０Ｂの回転を妨げる場合がある。

こうした状況下で、モータ１００に流れる電流Ｉが大きくなり、第２の閾値Ｃを超えてしまった場合には、コンベヤ保護器１０５は第２の警報ＣＯを発し、作業者に当該状況が知らされると共に、３相電源１０７からモータ１００に流れる電流Ｉが強制的に遮断され、モータ１１０に流れる電流は０とされる（図５：実際は、誤検知防止のため、０．３秒程度の継続時間を経た位置Ｃｐ）。この結果、チップコンベヤ装置１１０は停止され、保護される。

なお、モータ１００に流れる電流Ｉが第２の所定の閾値Ｃを超えたが故にモータ１００の電流を遮断する場合には、コンベヤ保護器１０５は、モータ１００が直前まで回転していた方向αと逆方向βにモータ１００を一時的に回転させた後、モータ１００に流れる電流Ｉを遮断するとよい。コンベヤ保護器１０５が、モータ１００が停止する直前まで回転していた方向αと逆方向βにモータ１００を回転させることにより、スプロケット１１０Ａ１〜１１０Ａ４とベルト１１０Ｂの間に食い込んでいる切り屑が排出されやすくなり、作業者はチップコンベヤ装置１１０のメンテナンスをしやすくすることができる。

尚、チップコンベヤ装置１１０を長期間使用した際の経時変化等により、通常運転時の電流値Ｄが変わることが考えられる。この場合であっても、第１、第２の閾値Ｂ、Ｃは、可変に設定可能とされているため、電流値Ｄの変化に応じて、コンベヤ保護器１０５の第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを変更し、警報あるいは動力遮断の発生の時期を調整することができる。また、このギヤモータＧは、チップチップコンベヤ装置１１０以外のコンベヤ装置、更にはコンベヤ装置以外の例えば、生塵処理機、破砕機、攪拌機等の色々な被駆動装置に対しても取り付けることができ、この場合に駆動する被駆動装置の耐負荷特性を考慮して、当該被駆動装置にとって最適な第１、第２の閾値Ｂ、Ｃを再設定することもできる。

なお、上記実施形態では、モニタ手段が、所定の閾値を２つ有し、モータに流れる電流が定格電流値未満の特定の状態を超えたことを多段階的に検知するようにしていたが、所定の閾値は必ずしも複数設ける必要はなく、モータに流れる電流が、単一の所定の閾値を超えた場合に、警報を発するのみでもよいし、到達モータに流れる電流を即遮断する構成としてもよい。

例えば、図６のモータに流す電流の通電時間と該電流値の変化を示すグラフに示すように、モニタ手段が、モータに流れる電流が閾値Ｅを超えたことを検知した後（図６の実際は、誤検知防止のため、０．３秒程度の継続時間を経た位置：Ｅｐ）、被駆動装置保護器は、警報等を鳴らさずに、直ぐにモータに流れる電流を遮断してもよい。ギヤモータを組み込む被駆動装置が、何らかの理由（金属の切り屑の詰まり等）によりモータに流れる電流を上昇させるケースのほとんどが当該電流を急激に上昇させてしまう場合等にあっては、このような構成でも十分であり、この場合、ギヤモータは警報を作動させる構成を省略することができるので、製造コストをより低減させることができる。

逆に、所定の閾値を３つ以上有していてもよい。また、所定の閾値は、あらかじめ設定し固定した後、作業中に調整できる様な構成でなくてもよい。

１００…モータ
１０１…減速機
１０５…コンベヤ保護器（被駆動装置保護器）
１０５Ｍ…モニタ手段
Ａ…定格電流相当値
Ｂ、Ｃ…所定の閾値
Ｉ…モータに流れる電流
Ｇ…ギヤモータ

Claims (5)

1. モータと、減速機と、を備えているギヤモータにおいて、
   前記モータの定格トルクを出力する定格電流相当値未満の所定の閾値を有すると共に、前記モータに流れる電流が、当該定格電流相当値未満の所定の閾値を超えたことを検知するモニタ手段と、
   前記モータに流れる電流が、前記所定の閾値を超えた場合には、警報を発するか、または前記モータに流れる電流を遮断するかのうち、少なくとも一方を行う被駆動装置保護器と、を備えた
   ことを特徴とするギヤモータ。
2. 請求項１において、
   前記所定の閾値が可変に設定可能とされている
   ことを特徴とするギヤモータ。
3. 請求項１または２のいずれかにおいて、
   前記モータに流れる電流を遮断する場合には、該モータが直前まで回転していた方向と逆方向に前記モータを一時的に回転させた後、前記モータに流れる前記電流を遮断する
   ことを特徴とするギヤモータ。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記モニタ手段は、前記所定の閾値を２以上有し、前記モータに流れる電流が定格電流値未満の特定の状態を超えたことを多段階的に検知する
   ことを特徴とするギヤモータ。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   更に、前記被駆動装置保護器が、前記モータの起動時から設定した所定の時間を計測するタイマーを備え、前記モータを起動させてから前記タイマーで設定した時間が経過した後、前記モータに流れる前記電流の計測を開始する
   ことを特徴とするギヤモータ。

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