JP2011193673A - ブレーキ付モータ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ブレーキが発生する磁界の影響を排除することにより、位置決め精度の高いブレーキ付モータを提供する。
【解決手段】出力軸とハウジングとの間に配設されて出力軸の回転位置を検出するレゾルバと、出力軸に固定されたブレーキ連結軸に配設されてロータの回転を制動する電磁ブレーキ手段とを備え、ブレーキ連結軸とレゾルバの間に磁気を遮断するカバープレートを回転不能に配設すると共に、ブレーキ連結軸はレゾルバと対向する面に凹部を有するブレーキ付モータ。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばインデックステーブル等を所定角度回転させてブレーキで位置決めするブレーキ付モータに係り、特に中空穴付きダイレクトドライブモータに電磁ブレーキを組み込んだブレーキ付モータに関するものである。

従来より、高トルク且つ高分解能という特性を持つダイレクトドライブモータによりインデックステーブルを直接駆動することにより、高速動作でありながらバックラッシュがなく高精度な位置決めを可能としている。

このようなダイレクトドライブモータによる位置決め装置としては、例えば、特許文献１にモータに電磁ブレーキを組み込んだブレーキ付モータが開示されている。特許文献１には、ブレーキコイル及びアマチュアをモータハウジングに内蔵し、回転検出器であるレゾルバの上部にブレ−キ部品を配置することにより、薄型化した中空穴を有するブレーキ付モータが記載されている。

ブレーキ付モータがインデックス動作を行なう時、電磁ブレーキのブレーキコイルに通電してクランプを解除した後、モータステータのコイルに通電してモータロータを駆動して出力軸を回転させる。また、静止時においては、電磁ブレーキのブレーキコイルを非通電としてモータ出力軸をレゾルバからの位置信号に基づいた所定位置にクランプするが、この時モータステータのコイルは非通電としているのでモータロータはトルクを発生していない。したがって、モータ停止時においてはブレーキのクランプ力のみを出力軸に作用させることにより、安定した静止状態を維持することが可能となるというものである。

特開平０７−２４５９０９号公報

しかしながら、この先行技術では、インデックステーブルを回転してインデックス動作をする場合、ブレーキ動作を解除するために電磁ブレーキのブレーキコイルに通電して励磁状態としている。この時、ブレーキコイルが発生する磁気の一部は連結軸を通じて回転検出器であるレゾルバ近傍の板ばねに達し、磁気を帯びた板ばねが回転すると周辺に回転磁界を発生させ、その磁気がレゾルバに磁気的な影響を与える。磁気式のエンコーダであるレゾルバは磁気的な影響を受けると信号を変化させて位置精度の狂いが発生し、結果的にモータの停止位置精度が悪くなるという問題があった。

本発明は、電磁ブレーキが発生する磁界の影響を排除することにより、位置決め精度の高いブレーキ付モータを提供することを目的とする。

本発明は、上記問題を解決するために、モータのハウジングと、該ハウジングに配設されたステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自在に支持されたロータと、該ロータに固定された出力軸と、該出力軸と前記ハウジングとの間に配設されて前記出力軸の回転位置を検出するレゾルバと、前記出力軸に固定されたブレーキ連結軸に配設されて前記ロータの回転を制動する電磁ブレーキ手段とを備えたブレーキ付モータにおいて、前記ブレーキ連結軸と前記レゾルバの間に磁気を遮断するカバープレートを回転不能に配設したことを特徴としている。
さらに、前記ブレーキ連結軸は、前記レゾルバと対向する面に凹部を有することを特徴としている。
さらにまた、前記カバープレートは、磁気を遮断する金属材料により形成されていることを特徴としている。
さらにまた、前記ハウジングは中空構造であり、前記ブレーキ連結軸は該ハウジング内を挿通することを特徴としている。
さらにまた、前記電磁ブレーキ手段は、前記出力軸とは反対側に設けられたことを特徴としている。

本発明によれば、回転しない磁性体によるカバープレートを設置することにより、ブレーキ連結軸からの回転磁界を遮断することができ、更に、ブレーキ連結軸のレゾルバに対向した面を凹形状とすることにより、レゾルバよりの距離を遠くし、より回転磁界の影響を少なくしたことで位置決め精度の高いブレーキ付きモータを提供できるという効果が有る。

本実施形態におけるブレーキ付モータの断面図である。

図１は、本実施形態におけるブレーキ付モータの断面図である。ダイレクトドライブモータ１は、軸心に貫通孔を有するほぼ円筒形状のハウジング２の底板の外周縁に円筒状のモータステータ３を固定して取り付けてある。モータステータ３の外周面は外部に露出して、このダイレクトドライブモータ１の外周面を形成している。モータステータ３は、図示しない複数の歯列が形成されて熊手状に内側に突出した磁極を円周方向に等間隔に複数個有する電磁石を備えて構成され、隣接する磁極相互ではその歯列は所定ピッチずらした位相をもって配設されている。そして、モータステータ３の内側に、図示しない鉄心の歯を有するモータロータ４が同軸に配設されている。その鉄心の歯は前記モータステータ３の電磁石の磁極の歯列とは異なるピッチでロータ外側に均一に突出して形成され、両歯列が僅かのギャップを隔てて対向する構造の直接駆動型のモータを構成している。

上記モータロータ４は、内外周面に異形段部を有する円筒状の出力軸６の外周面に一体的に取り付けられており、その出力軸６の内周に嵌着されたクロスローラ軸受５を介して回転自在にハウジング２に支持されている。すなわち、モータロータ４は出力軸６の外周段部に固定されて、モータステータ３の内周側に周面対向に配設されている。クロスローラ軸受５の外輪は、出力軸６の内周段部に嵌めこまれて固定され、一方、クロスローラ軸受５の内輪はハウジング２の異形段部の中段に嵌めこまれて固定されている。

クロスローラ軸受５の上方の出力軸６の内側空間には、モータロータ４ひいては出力軸６を高精度に位置決めするため、高分解能の回転検出器であるレゾルバ１０が内蔵されている。レゾルバ１０のレゾルバステータ１１は、ハウジング２の上端面に取付けられている。これに対してレゾルバ１０のレゾルバロータ１２は、前記レゾルバステータ１１に対向させて出力軸６の内面段部に取付けられている。レゾルバステータ１１は、モータステータ３と同様に複数の歯列が設けてある磁極を複数有し、各磁極にレゾルバコイルが巻回されている。レゾルバロータ１２は、レゾルバステータ１１の歯列に対向して所定ピッチの突出歯を有している。そして、モータロータ４の回転に伴ってレゾルバロータ１２が一体に回転すると、レゾルバステータ１１との歯間のリラクタンスが変化し、その変化を図示しないドライブユニットのレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位置信号として利用することでレゾルバロータ１２の回転角ひいては出力軸６の回転位置を検出するようになっている。

上記の構成を有する本実施例のブレーキ付モータにおいて、電磁ブレーキ２０は次のようにダイレクトドライブモータ１の底部に配設されている。ハウジング２の下面には、モータ軸心と同軸に、ブレーキコイル２１と永久磁石２２を内蔵するブレーキ本体２９が固定されている。ブレーキの摺動面２３がブレーキ本体２９の下面に形成されており、アマチュア２４と共にブレーキ力を発生させるための磁力回路を構成している。
一方、ハウジング２の貫通穴には中空回転軸からなるブレーキ連結軸２８が挿通され、このブレーキ連結軸２８の上部は出力軸６に固定されている。ブレーキ連結軸２８の下部には、ブレーキ連結板２６がカップリング２７を介してブレーキ連結軸２８に固定されている。さらに、ブレーキ連結板２６の上面には、ドーナツ板状のアマチュア２４がその板面を摺動面２３に対し僅かのすき間を介して対峙させて、複数個所をブレーキ連結板２６にネジ止めされた板ばね２５で支持されている。

レゾルバ１０とブレーキ連結軸２８の間には、磁気遮蔽板としてドーナツ形状をした鉄製のカバープレート１３がレゾルバ１０を覆うようにして配設されている。カバープレート１３の内周面はハウジング２に回転不能に固定され、カバープレート１３の外周面は回転する出力軸６との間にすき間を形成している。ブレーキ連結軸２８はレゾルバ１０と対向する面に、モータ軸心と同軸に円形の凹部１４を形成している。
なお、本実施形態のブレーキ付モータは、ダイレクトドライブ１への配線を外部と接続するコネクタ４０と、電磁ブレーキ２０への配線を外部と接続するコネクタ４１を備えている。

次に作用を説明する。電磁ブレーキ２０のブレーキコイル２１への通電がなされない非励磁状態では、アマチュア２４は永久磁石２２の磁力によりブレーキ本体２９の摺動面２３に吸引される。これにより発生した制動力は、板ばね２５を介して伝達され、出力軸６は回転の動きを阻止されて所定位置に保持されている。

割り出し開始の場合は、まずブレーキコイル２１に通電して励磁状態とする。これによりブレーキコイル２１は永久磁石２２の磁力を打ち消そうとする磁力を発生し、板ばね２５の弾性力によりアマチュア２４は摺動面２３から引き離されてブレーキ連結板側に移動した状態となる。こうしてブレーキ力が開放された後、モータステータ３に図外のドライブユニットを介してモータ電流を通電すると、モータステータ３の各歯が所定の順序に励磁されてモータロータ４が回転する。このモータロータ４の回転角をレゾルバ１０で検出し、図外のドライブユニットにフィードバックすることによりモータロータ４の回転角度を制御して、出力軸６（ひいてはインデックステーブル）の正確な割り出しがなされる。この時、モータロータ４とブレーキ連結軸２８とアマチュア２４とは一体的に回転する。

割り出しが終了した後、電磁ブレーキ２０への通電を止めてブレーキコイル２１を非励磁とする。これにより、アマチュア２４は永久磁石２２の磁力によって板ばね２５の弾性力に抗してブレーキ本体２９の摺動面２３に吸引される。アマチュア２４が摺動面２３に強く圧接されてブレーキ力が発生し、出力軸６は回転の動きを阻止されて所定位置に保持される。

以上のように、電磁ブレーキが発生する磁気によりブレーキ連結軸が回転磁界を作るが、回転しない磁性体によるカバープレートを設置して磁気を遮断することにより、レゾルバへの影響を排除することができる。更に、ブレーキ連結軸のレゾルバに対向した面を凹形状とすることにより、ブレーキ連結軸とレゾルバの間隔が離れるので、より回転磁界の影響を少なくすることができる。結果として、レゾルバの位置検出精度に狂いが発生しないので、モータ停止時の位置決め精度を高めることができる。

本発明のブレーキ付モータは、機械部品等の用途に好適に適用できる。

１ ダイレクトドライブモータ
２ ハウジング
３ モータステータ
４ モータロータ
５ クロスローラ軸受
６ 出力軸
１０ レゾルバ
１１ レゾルバステータ
１２ レゾルバロータ
１３ カバープレート
１４ 凹部
２０ 電磁ブレーキ
２１ ブレーキコイル
２２ 永久磁石
２３ 摺動面
２４ アマチュア
２５ 板ばね
２６ ブレーキ連結板
２７ カップリング
２８ ブレーキ連結軸
２９ ブレーキ本体
４０、４１ コネクタ

Claims (5)

1. モータのハウジングと、該ハウジングに配設されたステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自在に支持されたロータと、該ロータに固定された出力軸と、該出力軸と前記ハウジングとの間に配設されて前記出力軸の回転位置を検出するレゾルバと、前記出力軸に固定されたブレーキ連結軸に配設されて前記ロータの回転を制動する電磁ブレーキ手段とを備えたブレーキ付モータにおいて、
   前記ブレーキ連結軸と前記レゾルバの間に磁気を遮断するカバープレートを回転不能に配設したことを特徴とするブレーキ付モータ。
2. 前記ブレーキ連結軸は、前記レゾルバと対向する面に凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ付モータ。
3. 前記カバープレートは、磁気を遮断する金属材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のブレーキ付モータ。
4. 前記ハウジングは中空構造であり、前記ブレーキ連結軸は該ハウジング内を挿通することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のブレーキ付モータ。
5. 前記電磁ブレーキ手段は、前記出力軸とは反対側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至４に記載のブレーキ付モータ。

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