JP2015133841A - モータ及びモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータ内部に空気の流出入が生じるのを防止する。【解決手段】ハウジング３３と、ハウジング３３を貫通し貫通方向に移動するように構成されたロッド４とを備える溶接ガン３に用いられるモータ２であって、ハウジング３３に隣接して配置されたモータフレーム１１と、ネジ軸３０に連結され、モータフレーム１１に回転自在に支持されたシャフト１５と、モータフレーム１１に形成され、溶接ガンユニット９の外部とハウジング３３の内部とを連通する空気孔３５と、を有する。【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、モータ及びモータユニットに関する。

特許文献１には、モータ軸を中空にして該中空部にネジ軸を貫通させ、ネジ軸の片側をモータ軸に固定すると共に、ネジ軸の他側にネジ軸を螺設し、加圧軸に形成したボールナットをネジ軸に噛み合わせた電動溶接機におけるモータ一体型駆動ユニットが記載されている。

特開２０００−１０７８６５号公報

上記従来技術の駆動ユニットでは、加圧軸の移動によりハウジング内の圧力が変動する。その結果、軸受を介してモータ内部に空気の流出入が生じ、動作不良を生じる可能性があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、内部に空気の流出入が生じるのを防止できるモータ及びモータユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ハウジングと、前記ハウジングを貫通し貫通方向に移動するように構成された貫通部材と、を備える装置に用いられるモータであって、前記ハウジングに隣接して配置されたモータフレームと、前記貫通部材に連結され、前記モータフレームに回転自在に支持されたシャフトと、前記モータフレームに形成され、前記装置の外部と前記ハウジングの内部とを連通する空気孔と、を有するモータが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、モータ及び当該モータで駆動される装置を備えたモータユニットであって、モータフレームと、前記モータフレームに回転自在に支持されたシャフトと、前記モータフレームに隣接して配置されたハウジングと、前記シャフトに連結され、前記ハウジングを貫通して配置され、前記シャフトの回転により貫通方向に移動するように構成された貫通部材と、前記ハウジングに形成され、前記ハウジングの外部と内部とを連通する空気孔と、を有するモータユニットが適用される。

本発明によれば、モータの内部に空気の流出入が生じるのを防止できる。

実施形態に係るモータを備えた溶接機の概略構成を表す模式図である。 溶接ガンユニットの内部構造を表す断面図である。 負荷側軸受の負荷側にオイルシールが設置される変形例における溶接ガンユニットの内部構造を表す断面図である。 空気孔にモータの冷却機能を持たせる変形例における溶接ガンユニットの内部構造を表す断面図である。 溶接ガンのハウジングに空気孔を設ける変形例における溶接ガンユニットの内部構造を表す断面図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、モータを溶接ガンに適用した場合を一例として説明する。

＜溶接機＞
図１を用いて、実施形態に係るモータ２を備えた溶接機１の概略構成を説明する。図１に示すように、溶接機１は、アーム７と、溶接ガンユニット９と、固定側電極６とを有する。アーム７は、例えば略Ｃ型形状であり、溶接ガンユニット９及び固定側電極６等を支持する。溶接ガンユニット９は、アーム７の一方端に取り付けられ、固定側電極６は、アーム７の他方端に取り付けられている。なお、図１では、アーム７の一方端が溶接ガン３に固定された場合を図示しているが、モータ２に固定されてもよい。

溶接ガンユニット９（モータユニット）は、モータ２と、溶接ガン３（装置）とを有する。溶接ガン３のロッド４は、モータ２により軸方向に往復移動される。ロッド４の先端には、移動側電極５が取り付けられている。溶接機１は、コントローラ８によるモータ２の駆動制御により、移動側電極５を固定側電極６に向けて移動させ、移動側電極５と固定側電６との間で図示しないワークを挟み込んで加圧する。そして、溶接機１は、移動側電極５と固定側電極６との間に大電流を通電して、ワークの２部材が重なった被溶接部を溶融し溶接する。

＜モータ＞
次に、図２を用いて、溶接ガンユニット９のモータ２の構成を説明する。図２に示すように、モータ２は、モータ部１０と、ブレーキ部２０と、エンコーダ部２６とを有する。

（モータ部）
モータ部１０は、モータフレーム１１と、固定子１２と、回転子１３と、シャフト１５とを備える。モータフレーム１１は、溶接ガン３のハウジング３３に隣接して配置される。モータフレーム１１は、負荷側（軸方向一方側）の端部に位置する負荷側ブラケット１６ａと、反負荷側（軸方向他方側）の端部に位置する反負荷側ブラケット１６ｂとを、一体的に備える。なお、モータフレーム１１とブラケット１６ａ，１６ｂとを別体としてもよい。

モータフレーム１１は、負荷側の端部に径方向外側に突出したフランジ部１１ａを有する。図示は省略するが、フランジ部１１ａには周方向複数箇所にボルト孔が設けられており、当該ボルト孔に挿通された複数のボルトにより、フランジ部１１ａと溶接ガン３のハウジング３３とが連結される。フランジ部１１ａには、空気孔３５が設けられている。この空気孔３５は、一端がフランジ部１１ａの径方向外周側の表面に開口し、他端がハウジング３３内に位置するモータフレーム１１の負荷側の表面に開口しており、溶接ガンユニット９の外部とハウジング３３の内部とを連通する。

フランジ部１１ａの径方向外周側の開口３５ａには、エアフィルタ３６が設置されている。エアフィルタ３６は、溶接ガン３のロッド４が負荷側に向けて移動することにより外部の空気が空気孔３５に吸入される際に、空気中に含まれる塵埃等の異物を捕捉する。本実施形態では、空気孔３５をフランジ部１１ａの１箇所にのみ設けた場合を一例として説明するが、フランジ部１１ａの複数箇所に設けてもよい。なお、例えば清浄な空気環境下で使用される場合等には、エアフィルタ３６を設けなくともよい。

固定子１２は、固定子鉄心１２ａと、固定子巻線１２ｂとを備え、モータフレーム１１の内周側に設置される。回転子１３は、シャフト１５の外周面に固定された永久磁石１３ａを備え、固定子１２の内周側に所定の空隙を空けて配置される。

シャフト１５は、負荷側ブラケット１６ａに設けられた負荷側軸受１７ａと、反負荷側ブラケット１６ｂに設けられた反負荷側軸受１７ｂとにより、モータフレーム１１に回転自在に支持されている。シャフト１５は、溶接ガン３のネジ軸３０を介してロッド４に連結される。本実施形態では、シャフト１５を中空シャフトとし、ロッド４をシャフト１５の内部に引き込み可能な構造とすることで、溶接ガンユニット９の軸方向寸法の小型化を図っている。但し、シャフト１５は中空シャフトに限定されるものではなく、中実シャフトとしてもよい。シャフト１５の反負荷側の端部は、ブレーキ部２０の内部を貫通してエンコーダ部２６の内部に挿入されている。

（ブレーキ部）
ブレーキ部２０は、モータ部１０の反負荷側に連結されており、モータ部１０とエンコーダ部２６の間に配置される。ブレーキ部２０は、ブレーキフレーム２０ａと、ブレーキ２１とを備える。

ブレーキ２１は、ブレーキフレーム２０ａの内部に収納されており、シャフト１５の制動を行う。具体的には、ブレーキ２１は、トルク伝達部材２２と、ブレーキディスク２３と、サイドプレート２４と、アーマチュア２５と、図示しない励磁コイル及びばね等を備える。トルク伝達部材２２は、シャフト１５の外周部に固定されており、ブレーキディスク２３は、トルク伝達部材２２に対し軸方向に移動可能かつ周方向に回転不可能に係合される。サイドプレート２４は、ブレーキディスク２３の負荷側に配置されており、アーマチュア２５は、ブレーキディスク２３の反負荷側に配置されている。

本実施形態では、ブレーキ２１は無励磁作動型のブレーキとして構成される。つまり、励磁コイルが通電されていない状態（無励磁状態）では、アーマチュア２５がばねで押圧されて負荷側に移動することで、ブレーキディス２３がアーマチュア２５とサイドプレート２４によって挟まれ、シャフト１５の制動が行われる。一方、励磁コイルが通電された状態（励磁状態）では、アーマチュア２５が励磁コイルの磁気吸引力により反負荷側に移動してブレーキディスク２３が解放され、シャフト１５の制動が解除される。なお、ブレーキ２１は無励磁作動型に限定されるものではなく、励磁作動型としてもよい。

（エンコーダ部）
エンコーダ部２６は、ブレーキ部２０の反負荷側に連結されている。エンコーダ部２６は、エンコーダカバー２６ａと、エンコーダ２７（位置検出器）とを有する。

エンコーダ２７は、エンコーダカバー２６ａの内部に収納されている。エンコーダ２７は、ディスク２８と、光学センサ２９と、図示しない処理基板とを備える。ディスク２８は、シャフト１５に固定され、負荷側の面に図示しない複数の反射スリットが形成されている。光学センサ２９は、ディスク２８のスリットアレイに対向配置され、図示しない発光部及び受光部を有する。光学センサ２９は、発光部からシャフト１５の回転により回転するディスク２８の反射スリットに光を照射し、反射光を受光部で受光して電気信号に変換する。処理基板は、光学センサ２９からの電気信号を処理してシャフト１５の回転位置を表す位置データを生成する。生成された位置データは、エンコーダ部２６からコントローラ８に出力され、コントローラ８によるモータ２のフィードバック制御に使用される。

なお、エンコーダ２７は反射型のエンコーダに限定されるものではなく、ディスク２７を挟んで発光部と受光部とが対向配置された透過型のエンコーダであってもよい。

＜溶接ガン＞
次に、溶接ガンユニット９の溶接ガン３の構成について説明する。図２に示すように、溶接ガン３は、モータ２の負荷側に連結される。溶接ガン３は、ネジ軸３０と、ロッド４と、移動側電極５と、ハウジング３３とを有する。

ネジ軸３０は、外周面にネジ部３０ａが形成され、反負荷側の端部に頭部３０ｂを備えている。ネジ軸３０は、シャフト１５の中空穴１５ａに反負荷側から挿入され、頭部３０ｂがシャフト１５の反負荷側の端部に当接した状態で、シャフト１５に固定されている。ネジ軸３０は、シャフト１５の回転と共に回転する。

ロッド４は、ハウジング３３を貫通し、軸方向（貫通方向）に移動するように構成される。具体的には、ロッド４は、反負荷側が開口した装着穴４ａを備え、装着穴４ａの内周面に図示しないネジ部が設けられている。ロッド４は、装着穴４ａのネジ部をネジ軸３０のネジ部３０ａに螺合させて、ネジ軸３０に装着される。ロッド４の負荷側は、ハウジング３３を貫通して外部に露出している。移動側電極５は、ハウジング３３から露出されたロッド４の先端に取り付けられている。ロッド４は、ネジ軸３０の回転により軸方向に往復移動し、これにより移動側電極５が固定側電極６に対し進退移動する。なお、ロッド４及び移動側電極５が負荷側に移動した状態を図２に想像線で示す（後述の図３乃至図５も同様）。

ハウジング３３は、反負荷側に位置する大径部３３ａと、負荷側に位置する小径部３３ｂとを一体的に備える。大径部３３ａは、モータフレーム１１の負荷側の端部、すなわちフランジ部１１ａに取り付けられている。ハウジング３３は、ロッド４の一部を収納しており、ロッド４の負荷側端部はハウジング３３の小径部３３ｂから外部に露出している。小径部３３ｂの負荷側端部の内周面には、ロッド４を軸方向に摺動自在に支持するブッシュ３４が設けられている。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のモータ２は、溶接ガン３に用いられる。この溶接ガン３では、ロッド４がハウジング３３を貫通しており、モータ２の駆動によりロッド４が軸方向に移動される。このロッド４の移動によりハウジング３３内の圧力が変動すると、図２中矢印Ｘ１に示すように、軸受１７ａ，１７ｂを介してモータ２内部に空気の流出入が生じ、例えば軸受１７ａ，１７ｂのグリースが押し出されて潤滑不良が生じる等、モータ２が動作不良を生じる可能性がある。

本実施形態では、モータフレーム１１に、溶接ガンユニット９の外部とハウジング３３の内部とを連通する空気孔３５が形成されている。この空気孔３５内を空気が流通することにより、ロッド４が移動した際にハウジング３３内に圧力変動が生じるのを防止できる。その結果、モータ２内部に空気の流出入が生じるのを防止できるので、動作不良が生じるのを防止できる。また、モータフレーム１１内を空気が流出入することで、モータ２を冷却できる効果もある。

また本実施形態では、空気孔３５が溶接ガン３側でなくモータ２側（モータフレーム１１）に形成される。これにより、既存の溶接ガンユニット９に本実施形態を適用する場合に、溶接ガンユニット９全体でなくモータ２のみ交換することで上記効果を得ることが可能となり、コストを低減することができる。

また、本実施形態では特に、モータフレーム１１が径方向外側に突出したフランジ部１１ａを有しており、空気孔３５は当該フランジ部１１ａに形成される。これにより、空気孔３５のハウジング３３内部側の開口を形成するスペースを確保することが可能となり、空気孔３５のエア抜き機能を確保できる。

また、本実施形態では特に、空気孔３５の外部側の開口３５ａにエアフィルタ３６が設置される。これにより、ロッド４が負荷側に向けて移動することにより外部の空気が空気孔３５に吸入される際に、空気中に含まれる塵埃等の異物がハウジング３３内部に流入するのを防止できる。

また、本実施形態では特に、モータ部１０の反負荷側にエンコーダ部２６が配置される。この場合、ハウジング３３内の圧力変動により軸受１７ａ，１７ｂを介してモータ２の内部に空気の流出入が生じると、図２中矢印Ｘ２に示すように、温度上昇によりミスト化して飛散した軸受１７ａ，１７ｂのグリースがモータ部１０からエンコーダ部２６内に流れ込み、位置検出の精度が低下して動作不良を生じる可能性がある。本実施形態では、空気孔３５によりモータ２内部に空気の流出入が生じるのを防止できるので、グリースのエンコーダ部２６内への流れ込みを防止できる。したがって、上記位置検出精度の低下による動作不良を防止できる。

また、本実施形態では特に、モータ部１０とエンコーダ部２６との間にブレーキ部２０が配置される。この場合、ハウジング３３内の圧力変動によりモータ２内部に空気の流出入が生じると、図２中矢印Ｘ２に示すように、ブレーキ部２０内で発生した摩耗粉がエンコーダ部２６内に流れ込み、位置検出の精度が低下して動作不良を生じる可能性がある。本実施形態では、空気孔３５によりモータ２内部に空気の流出入が生じるのを防止できるので、摩耗粉のエンコーダ部２６内への流れ込みを防止できる。したがって、上記位置検出精度の低下による動作不良を防止できる。

＜変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（１）負荷側軸受の負荷側にオイルシールを設置する場合
本変形例の一例を図３に示す。図３において、図２と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

本変形例では、図３に示すように、モータフレーム１１の負荷側ブラケット１６ａの負荷側端部に、略円環状の取り付け部材３８が設けられる。この取り付け部材３８の内周側にオイルシール３７が取り付けられることにより、オイルシール３７が負荷側軸受１７ａ（軸受）の負荷側に設置される。オイルシール３７の内周側は、シャフト１５の外周面と摺動可能に接触する。

本変形例では、空気孔３５によりハウジング３３内の圧力変動を防止することに加えて、取り付け部材３８及びオイルシール３７によりモータ２の内部とハウジング３３の内部とを連通する隙間を閉塞することができるので、モータ２内部に空気の流出入が生じるのを防止する効果をさらに高めることができる。

（２）空気孔にモータの冷却機能を持たせる場合
上記実施形態では、空気孔３５をモータフレーム１１のフランジ部１１ａに設けたが、空気孔３５をモータ２の冷却手段を兼ねるように設けてもよい。本変形例の一例を図４に示す。図４において、図２等と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

本変形例では、図４に示すように、空気孔４５は、一端が固定子１２の反負荷側端部の近傍位置においてモータフレーム１１の外周側の表面に開口し、他端がハウジング３３内に位置するモータフレーム１１の負荷側の表面に開口している。つまり、空気孔４５は、その少なくとも一部がモータフレーム１１における固定子１２が設置された部分に位置にするように、言い換えれば空気孔４５が固定子１２の外周側を通過するように、モータフレーム１１に形成される。空気孔４５の外部側の開口４５ａにエアフィルタ３６が設置される点は、前述の実施形態と同様である。

本変形例によれば、空気孔４５を流通する空気により、発熱源である固定子１２からモータフレーム１１に伝導される熱を効率的に放熱することが可能となり、モータ２の冷却効果をさらに高めることができる。

なお、上記では空気孔４５をモータフレーム１１の１箇所にのみ設けた場合を一例として説明したが、冷却性能を向上するために複数の空気孔４５をモータフレーム１１の周方向複数箇所に設けてもよい。

（３）溶接ガンのハウジングに空気孔を設ける場合
上記実施形態では、空気孔３５をモータ２側（モータフレーム１１）に形成したが、溶接ガン３側に形成しても、ハウジング３３内の圧力変動を防止することが可能である。本変形例の一例を図５に示す。図５において、図２等と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

本変形例においては、図５に示すように、溶接ガンユニット９の外部とハウジング３３の内部とを連通する空気孔４６が、ハウジング３３の小径部３３ｂに形成されている。なお、空気孔４６はハウジング３３の大径部３３ａに形成されてもよい。本変形例においても、ロッド４の移動によりハウジング３３内に圧力変動が生じるのを防止できる。

（４）その他
以上では、モータを用いる装置が溶接ガンである場合を一例として説明したが、装置はこれに限定されるものではない。すなわち、モータを用いる装置は、ハウジングと、ハウジングを貫通し貫通方向に移動するように構成された貫通部材とを備え、貫通部材の移動によりハウジング内に圧力変動が生じうる装置であればよく、上述の実施形態等に係るモータは溶接ガン以外の装置に対しても適用可能である。

また、空気孔３５は、モータフレーム１１とハウジング３３の両方に設けてもよい。また、空気孔３５の一部はモータフレーム１１内に形成され、他の一部はハウジング３３内に形成されるといったように、モータフレーム１１とハウジング３３とに跨るように設けてもよい。

また以上では、モータ２がブレーキ部２０及びエンコーダ部２６を有する場合を一例として説明したが、これらの一方又は両方を有しない構成としてもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

２ モータ
３ 溶接ガン（装置）
４ ロッド（貫通部材）
５ 移動側電極（電極）
９ 溶接ガンユニット（モータユニット）
１１ モータフレーム
１１ａ フランジ部
１２ 固定子
１５ シャフト
１７ａ 負荷側軸受（軸受）
２１ ブレーキ
２７ エンコーダ（位置検出器）
３０ ネジ軸
３３ ハウジング
３５ 空気孔
３５ａ 開口
３６ エアフィルタ
３７ オイルシール
４５ 空気孔

Claims (9)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングを貫通し貫通方向に移動するように構成された貫通部材と、を備える装置に用いられるモータであって、
   前記ハウジングに隣接して配置されたモータフレームと、
   前記貫通部材に連結され、前記モータフレームに回転自在に支持されたシャフトと、
   前記モータフレームに形成され、前記装置の外部と前記ハウジングの内部とを連通する空気孔と、を有する
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記モータフレームは、
   径方向外側に突出したフランジ部を有し、
   前記空気孔は、
   前記フランジ部に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記空気孔の外部側の開口に設置されたエアフィルタをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記モータフレームの軸方向一方側の端部に設置され、前記シャフトを回転自在に支持する軸受と、
   前記軸受の前記軸方向一方側に設置されたオイルシールと、をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記モータフレームの内周側に設置された固定子をさらに有し、
   前記空気孔は、
   少なくとも一部が、前記モータフレームにおける前記固定子が設置された部分に形成される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記モータフレームの前記軸方向他方側に配置された位置検出器をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記モータフレームと前記位置検出器との間に配置され、前記シャフトの制動を行うように構成されたブレーキをさらに有する
   ことを特徴とする請求項６に記載のモータ。
8. 前記装置は、
   ネジ軸と、
   先端に電極を備え、前記ネジ軸の回転により軸方向に移動するように構成された、前記貫通部材としてのロッドと、
   少なくとも前記ロッドの一部を収納するように構成された前記ハウジングと、を有する溶接ガンであり、
   前記シャフトは、
   前記ネジ軸に連結され、
   前記空気孔は、
   前記溶接ガンの外部と前記ハウジングの内部とを連通する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータ。
9. モータ及び当該モータで駆動される装置を備えたモータユニットであって、
   モータフレームと、
   前記モータフレームに回転自在に支持されたシャフトと、
   前記モータフレームに隣接して配置されたハウジングと、
   前記シャフトに連結され、前記ハウジングを貫通して配置され、前記シャフトの回転により貫通方向に移動するように構成された貫通部材と、
   前記ハウジングに形成され、前記ハウジングの外部と内部とを連通する空気孔と、
   を有することを特徴とするモータユニット。

Images