JP2020092561A - モータユニットとアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ制御用基板のモータカバに対する取付作業の容易化を図ることが可能なモータユニットとアクチュエータを提供すること。【解決手段】 モータを収容するモータカバと、上記モータカバ内にアダプタを介して取り付けられるモータ制御用基板と、上記モータ制御用基板に設置され上記モータ制御用基板が上記モータカバ内に取り付けられることにより上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持される放熱シートと、を具備したもの。【選択図】 図１

Description

本発明は、モータユニットとアクチュエータに係り、特に、モータ制御用基板のモータカバに対する取付作業の容易化を図ることができるように工夫したものに関する。

アクチュエータの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
尚、特許文献１は本件特許出願人によるものである。
まず、モータユニットがあり、このモータユニットは、モータカバと、このモータカバ内に収容・配置されたモータと、同じくモータカバ内に収容・配置されたモータ制御用基板と、等から構成されている。

上記モータユニットにはアクチュエータ本体が連結されている。上記アクチュエータ本体はハウジングを備えていて、このハウジング内にはボールねじが収容されている。上記ボールねじは上記モータの回転軸にカップリング機構を介して連結されている。上記ボールねじにはボールナットが螺合・配置されていて、このボールナットにはスライダが固定されている。上記スライダには各種機器、ワーク等が取り付けられる。

上記構成によると、モータを回転・駆動することにより上記ボールねじが正転・逆転し、それによって、ボールナット及びスライダが往復動する。上記スライダの往復動によりそこに取り付けられている各種機器、ワーク等が往復動する。

上記モータ制御用基板には、モータ制御用スイッチング回路素子、その他各種の電子部品が実装されている。上記モータ制御用基板は、上記モータカバ内の所定位置に、複数組のボルト・ナット締結手段により取り付けられている。

特開２００５−１５１７５８号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、上記モータ制御用基板は、上記モータカバ内の所定位置に、複数組のボルト・ナット締結手段により取り付けられているが、その取付作業が面倒であり、多くの労力と長い作業時間を要してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、モータ制御用基板のモータカバに対する取付作業の容易化を図ることが可能なモータユニットとアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するべく本願発明の請求項1によるモータユニットは、モータを収容するモータカバと、上記モータカバ内にアダプタを介して取り付けられるモータ制御用基板と、上記モータ制御用基板に設置され上記モータ制御用基板が上記モータカバ内に取り付けられることにより上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持される放熱シートと、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるモータユニットは、請求項１記載のモータユニットにおいて、上記アダプタは一対の側片とこれら一対の側片をコ字形状に連結する連結片とからなり、上記モータ制御用基板は上記アダプタに上記コ字形状の開口側から装着されるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるモータユニットは、請求項２記載のモータユニットにおいて、上記一対の側片には上記モータ制御用基板を支持するモータ制御用基板支持部が設けられていて、上記モータ制御用基板はこれらモータ制御用基板支持部と上記連結片に挟持された状態で装着されることを特徴とするものである。
又、請求項４によるモータユニットは、請求項２又は請求項３記載のモータユニットにおいて、上記アダプタは上記一対の側片の内何れか一方の側片側から上記モータカバ内に挿入されるものであることを特徴とするものである。
又、請求項５によるモータユニットは、請求項４記載のモータユニットにおいて、上記モータカバ内には一対のガイド部が設けられていて、上記アダプタを上記モータカバ内に挿入する際上記一方の側片の下面と上記連結片の下面が上記ガイド部上を摺接していき、最後に上記他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項６によるモータユニットは、請求項５記載のモータユニットにおいて、上記放熱シートは、上記他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げることにより、上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持されるものであることを特徴とするものである。
又、請求項７によるモータユニットは、請求項１〜請求項６の何れかに記載のモータユニットにおいて、上記アダプタには挿入時に把持する把持部が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項８によるモータユニットは、請求項１〜請求項７の何れかに記載のモータユニットにおいて、上記モータカバにはエンドカバが取り付けられ、上記アダプタには位置決用係止部が設けられていて、一方、上記エンドカバには上記位置決用係止部が係合する位置決用係合部が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項９によるアクチュエータは、請求項１〜請求項８の何れかに記載のモータユニットと、上記モータユニットに連結され上記モータによって駆動されるアクチュエータ本体と、を具備したことを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項1によるモータユニットによると、モータを収容するモータカバと、上記モータカバ内にアダプタを介して取り付けられるモータ制御用基板と、上記モータ制御用基板に設置され上記モータ制御用基板が上記モータカバ内に取り付けられることにより上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持される放熱シートと、を具備した構成になっているので、モータ制御用基板のモータカバに対する取付作業の容易化を図ることができる
又、請求項２によるモータユニットによると、請求項１記載のモータユニットにおいて、上記アダプタは一対の側片とこれら一対の側片をコ字形状に連結する連結片とからなり、上記モータ制御用基板は上記アダプタに上記コ字形状の開口側から装着されるように構成されているので、モータ制御用基板のアダプタに対する取付作業も容易である。
又、請求項３によるモータユニットは、請求項２記載のモータユニットにおいて、上記一対の側片には上記モータ制御用基板を支持するモータ制御用基板支持部が設けられていて、上記モータ制御用基板はこれらモータ制御用基板支持部と上記連結片に挟持された状態で装着される構成になっているので、アダプタによるモータ制御用基板の保持も確実なものとなる。
又、請求項４によるモータユニットによると、請求項２又は請求項３記載のモータユニットにおいて、上記アダプタは上記一対の側片の内何れか一方の側片側から上記モータカバ内に挿入されるものであるので、アダプタのモータカバへの取付作業も容易である。
又、請求項５によるモータユニットによると、請求項４記載のモータユニットにおいて、上記モータカバ内には一対のガイド部が設けられていて、上記アダプタを上記モータカバ内に挿入する際上記一方の側片の下面と上記連結片の下面が上記ガイド部上を摺接していき、最後に上記他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げるように構成されているので、当初は他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げていない分、アダプタとモータカバとの間に十分な空間が確保され、挿入作業が容易なものとなり、最終的には他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げることにより、アダプタひいてはモータ制御用基板を安定した状態で取り付けることができる。
又、請求項６によるモータユニットによると、請求項５記載のモータユニットにおいて、上記放熱シートは、上記他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げることにより、上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持されるものであるので、放熱効果を高めることができる。
又、請求項７によるモータユニットによると、請求項１〜請求項６の何れかに記載のモータユニットにおいて、上記アダプタには挿入時に把持する把持部が設けられているので、アダプタのモータカバへの取付作業の容易化を図ることができる。
又、請求項８によるモータユニットによると、請求項１〜請求項７の何れかに記載のモータユニットにおいて、上記モータカバにはエンドカバが取り付けられ、上記アダプタには位置決用係止部が設けられていて、一方、上記エンドカバには上記位置決用係止部が係合する位置決用係合部が設けられているので、アダプタひいてはモータ制御用基板を所定の位置に正確に位置決めすることができる。
又、請求項９によるアクチュエータによると、請求項１〜請求項８の何れかに記載のモータユニットと、上記モータユニットに連結され上記モータによって駆動されるアクチュエータ本体と、を具備した構成になっているので、モータ制御用基板の取付作業の容易なアクチュエータを提供することができる。

本発明の一実施の形態を示す図で、アクチュエータの一部を分解して示す斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、アクチュエータの正面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、エンドカバを外した状態のアクチュエータの側面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、アクチュエータの分解斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図７のＶＩＩＩ部を拡大して示す斜視図である。

以下、図１乃至図８を参照して本発明の一実施の形態を説明する。本実施の形態によるアクチュエータ１は、モータユニット３と、上記モータユニット３によって駆動されるアクチュエータ本体５と、から構成されている。
尚、本実施の形態によるアクチュエータ１はコントローラ一体型アクチュエータである。

上記モータユニット３は次のような構成になっている。まず、モータカバ７があり、このモータカバ７は中空形状の押出成形品であり、その横断面形状は縦長の長方形形状をなしている。又、図１、図４、図５に示すように、上記モータカバ７には、孔９、１１が長手方向に沿って延長・形成されている。

上記モータカバ７にはエンドカバ１３が取り付けられている。上記エンドカバ１３には電源・信号用コネクタ１５、ティーチングボックス用コネクタ１７が設けられている。上記電源・信号用コネクタ１５には図示しない電源・信号用ケーブルの端子が差し込まれる。又、上記ティーチングボックス用コネクタ１７には図示しないティーチングボックス用ケーブルの端子が差し込まれる。又、上記エンドカバ７の図中右角部は切欠部１９となっている。

上記モータカバ７内には、図４〜図６に示すように、モータ２１が内装されている。上記モータ２１の上面側にはモータ用コネクタ２６と背面側の下部にはエンコーダ用コネクタ２３が設けられている。上記モータ用コネクタ２６とエンコーダ用コネクタ２３は後述するモータ制御用基板３１に図示しないケーブルを介して接続される。一方、上記エンドカバ１３内には、図３、図４に示すように、通信用基板２５が内装されていて、この通信用基板２５には電源・信号用コネクタ１５、ティーチングボックス用コネクタ１７が実装されている。ここで、上記信号用基板２５とモータ制御用基板３１は図示しないケーブルで接続される。

上記モータカバ７内には、図３〜図７に示すように、モータ制御用基板３１がアダプタ３３を介して取り付けられている。図４に示すように、上記モータ制御用基板３１の一方の面にはモータ制御用スイッチング回路素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが実装されている。図８に拡大して示すように、上記モータ制御用基板３１の他方の面の上記モータ制御用スイッチング回路素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに対応する箇所には、銅箔パターンからなる放熱パッド３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが形成されているとともに、電子部品４３、４５、４７、４９、及びその他各種電子部品が実装されている。上記モータ制御用基板３１において上記モータ制御用スイッチング回路素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが最も発熱する部位である。

既に述べたように、上記モータ制御用基板３１はアダプタ３３を介して上記モータカバ７内の所定位置に取り付けられている。上記アダプタ３３は樹脂の一体成形品であり、図７、図８に示すように、略コ字形状をなしていて、一対の側片５１、５３と、これら一対の側片５１、５３をコ字形状に連結する連結片５５と、から構成されている。上記一対の側片５１、５３と、上記連結片５５とによりモータ制御用基板差込口５７が形成されている。

上記側片５１にはモータ制御用基板支持部６１が突出・形成されており、上記側片５３側にも同様のモータ制御用基板支持部６１（図示を省略）が突出・形成されている。上記モータ制御用基板３１は、両側のモータ制御用基板支持部６１、６１と上記連結片５５と上記連結片５５に形成された図示しないモータ制御用基板支持部とによって上下から挟み込まれた状態で、上記アダプタ３３に取り付けられる。

上記アダプタ３３の側片５３には把持部７１が突設されている。モータ制御用基板３１が保持された上記アダプタ３３を上記モータカバ７内に挿入して取り付ける場合には、上記把持部７１を把持して行う。又、図５〜図７に示すように、上記モータカバ７内には左右にガイド部７３、７３が段付状に設けられていて、上記アダプタ３３を上記モータカバ７内に挿入する場合には、アダプタ３３の左右下端面（側片５１の下端面、側片５３の下端面、連結片５５の下端面）を上記ガイド部７３、７３に沿って摺接させながら押し込む。

上記アダプタ３３の側片５３の上記把持部７１の上には位置決め用係止片７５が突設されている。一方、エンドカバ１３側には位置決め用切欠部７７が形成されている。上記モータ制御用基板３１を上記アダプタ３３を介して上記モータカバ７内に挿入して取り付けることで位置決め用係止片７５がモータカバ７の端面に当接し、そこに上記エンドカバ１３を取り付けることにより、上記位置決め用係止片７５が上記位置決め用切欠部７７に係合する。それによって、上記アダプタ３３ひいては上記モータ制御用基板３１を位置決めする。ここで、上記位置決め用係止片７５はアダプタ３３挿入時のストッパとしての機能も備えている。

尚、上記エンドカバ１３の上記モータカバ７に対する固定であるが、図７に示すように、固定用長ねじ９１、固定用ねじ９３、９５を上記エンドカバ１３越しに上記モータカバ７に螺合することにより行われる。その際、上記固定用長ねじ９１はエンドカバ１３の切欠部１９を通って上記モータカバ７の孔１１に差し込まれる。

上記モータ制御用基板３１の上記放熱パッド３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの上には放熱シート８１が設置されている。上記モータ制御用スイッチング回路素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄにおいて発生した熱を、この放熱シート８１を介して上記モータカバ７、さらには、外部雰囲気中に放熱する。ここで、放熱シート８１は側片５１又は側片５３の近傍に設置されることが好ましい。

前記アクチュエータ本体５は次のような構成になっている。図１〜図４に示すように、まず、ベース１０１があり、このベース１０１はその横断面形状が略Ｕ字形状をなしている。上記ベース１０１の前端にはフロントカバ１０３が装着され、後端には軸受ブラケット１０５が連結されている。上記軸受ブラケット１０５は既に説明したモータカバ７に連結されている。

上記ベース１０１内にはボールねじ軸１０７が回転可能な状態で内装されていて、このボールねじ軸１０７はその一端側を軸受１０９、１１１により軸支されている。上記ボールねじ軸１０７は既に説明したモータ２１の出力軸２１ａにオルダム式カップリング機構１１３を介して連結されている。上記ボールねじ軸１０７にはボールねじナット１１５が螺合・配置されていて、上記ボールねじナット１１５にはスライダ１１７が固着されている。上記スライダ１１７はスライダ本体１１９とこのスライダ本体１１９の上に取り付けられたスライダカバ１２１等から構成されている。上記スライダ１１７上には様々な機器或いはワークが搭載される。

上記ベース１０１の上面開口部１２３はステンレスシート１２５によって閉塞されている。上記ステンレスシート１２５は上記スライダ本体１１９とスライダカバ１２１の間を通って設置されている。

上記モータ２１を正転・逆転させることにより上記ボールねじ軸を同方向に回転させ、それによって、ボールねじナットひいてはスライダ１１７を適宜往復動させる。スライダ１１７の往復動によりそこに搭載されている様々な機器或いはワークが往復動して所望の作業が実行される。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、アクチュエータ１としての通常の作用から説明する。モータ２１を正転・逆転させることによりボールねじ軸１０７を同方向に回転させる。上記ボールねじ軸１０７の回転によりボールねじナット１１５が適宜往復動し、それによって、スライダ１１７が往復動する。スライダ１１７には各種機器、ワークが搭載されており、スライダ１１７が適宜往復動することによりそれら各種機器或いはワークが往復動し、それによって、所望の作業が行われる。ここで、モータ２１はモータ制御用基板３１から供給される電力により駆動されており、モータ２１の回転はモータ２１に装着されたエンコーダ２７からのフィードバック信号に基づいてモータ制御用基板３１により制御されている。モータ２１の回転を制御することでスライダ１１７の位置が制御される。

次に、モータ制御用基板３１の取付作業を説明する。まず、モータ制御用基板３１をモータ制御用基板差込口５７を介してアダプタ３３に装着する。すなわち、アダプタ３３の一対の側片５１、５３のモータ制御用基板支持部６１、６１と連結片５５の間に上記モータ制御用基板３１を差し込む。
次に、モータ制御用基板３１を保持した上記アダプタ３３を上記モータカバ７内に挿入して取り付ける。すなわち、アダプタ３３の左右の底面（側片５１の下端面、側片５３の下端面、連結片５５の下端面）を上記モータカバ７のガイド部７３、７３に沿って摺接させながら押し込む。

挿入初期段階では、側片５１の下端面と連結片５５の下端面が上記モータカバ７のガイド部７３、７３に摺接する。その際、連結片５５側の下端面はガイド部７３に常時摺接していくが、側片５１の下端面はその厚みの範囲でのみガイド部７３に摺接する。又、側片５１と側片５３の間にはガイド部７３に摺接する部位はない。その為、アダプタ３３の後端側（側片５３側）が僅かに下がった状態での挿入作業になり、その状態は側片５３の下端面がガイド部７３に乗り上げて摺接し始めるまで継続される。それによって、モータカバ７とアダプタ３３の間に空間を確保してアダプタ３３の挿入作業性を高めている。

挿入最終段階では、側片５３の下端面がガイド部７３に乗り上げて摺接し始める。それによって、それまで後端側（側片５３側）が僅かに下がった状態にあったアダプタ３３が水平状態になる。それによって、放熱シート８１が所定量押圧された状態となり、モータカバ７の内面に密着されることになる。図６中放熱シート８１の圧縮代を符号８１ａで示す。ここで、放熱シート８１はアダプタ３３の後端側（側片５３側）に設置されているので、挿入最終段階に近付くまで、放熱シート８１はモータカバ７の内面に接触しない。また、この時、アダプタ３３の後端側（側偏５３側）に突設された位置決め用係止片７５がモータカバ７の端面に当接する。
後は、エンドカバ１３を固定用長ねじ９１、固定用ねじ９３、９５によって上記モータカバ７に固定する。その際、位置決め用係止片７５が上記位置決め用切欠部７７に係合する。それによって、上記アダプタ３３ひいては上記モータ制御用基板３１が位置決めされる。

以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、モータ制御用基板３１のモータカバ７内への取付作業を容易化することができる。これはモータ制御用基板３１をアダプタ３３に装着した状態でモータカバ７内に挿入して取り付けるようにしたからである。
又、上記アダプタ３３は一対の側片５１、５３を連結片５５によってコ字形状に連結した形状になっていて、そのコ字形状の開口部がモータ制御用基板差込口５７になっているので、モータ制御用基板３１のアダプタ３３に対する装着作業も容易である。
又、モータ制御用基板３１は一対の側片５１、５３に設けられたモータ制御用基板支持部６１、６１と連結片５５の間に挟み込まれるようになっているので、モータ制御用基板３１のアダプタ３３に対する装着作業が容易であるとともにその装着状態を確実に保持することができる。
又、モータ制御用基板３１を保持した上記アダプタ３３をモータカバ７内に挿入する場合には、一方の側片５１側から押し込むようにしており、その際、他方の側片５３側が僅かに下がった傾斜状態となるので、アダプタ３３とモータカバ７との間に隙間が形成され、アダプタ３３の挿入作業の作業性が高くなる。
又、最終的には、他方の側片５３がモータカバ７のガイド部７３に乗り上げることにより、アダプタ３３をタイトな状態で取り付けることができ、同時に、放熱シート８１は所定量押圧された状態でモータカバ７の内面に密着された状態で取り付けられるので、高い放熱効果を提供することができる。
又、放熱シート８１をアダプタ３３の一方の側片の近傍に設置することで、アダプタ３３のモータカバ７への挿入の挿入最終段階に近付くまで、放熱シートがモータカバ７の内面に接触せず、アダプタ３３の挿入作業の作業性が高くなる。
又、アダプタ３３を使用することにより、モータ制御用基板３１に実装されている各種電子部品とモータカバ７の内面との間に必要な絶縁距離を確実に確保することができる。
又、エンドカバ１３をモータカバ７に取り付けることにより、位置決め用係止片７５が上記位置決め用切欠部７７に係合し、それによって、上記アダプタ３３ひいては上記モータ制御用基板３１を位置決めすることができる。アダプタ３３周辺に締結部を配置することなくモータ制御用基板３１をモータカバ７に取り付けることができる。
尚、モータユニット３の大きさ、形状は様々であるが、アダプタ３３の大きさ、形状を適宜変更することにより、モータ制御用基板３１についてはこれを共通化することができる。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、アダプタの形状は図示したものに限定されるものではなく、様々な形状が考えられる。
又、前記一実施の形態の場合には、アクチュエータのモータユニットを例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、様々な機器のモータユニットに適用可能である。
その他、図示した構成はあくまで一例である。

本発明は、モータユニットとアクチュエータに係り、特に、モータ制御用基板のモータカバに対する取付作業の容易化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、各種産業用ロボットに使用されるアクチュエータに好適である。

１ アクチュエータ
３ モータユニット
５ アクチュエータ本体
７ モータカバ
３１ モータ制御用基板
３３ アダプタ
５１ 側片
５３ 側片
５５ 連結片
６１ モータ制御用基板支持部
７１ 把持部
７３ ガイド部
７５ 位置決め用係止片
７７ 位置決め用切欠部
８１ 放熱シート
８１ａ 放熱シートの圧縮代

Claims (9)

1. モータを収容するモータカバと、
   上記モータカバ内にアダプタを介して取り付けられるモータ制御用基板と、
   上記モータ制御用基板に設置され上記モータ制御用基板が上記モータカバ内に取り付けられることにより上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持される放熱シートと、
   を具備したことを特徴とするモータユニット。
2. 請求項１記載のモータユニットにおいて、
   上記アダプタは一対の側片とこれら一対の側片をコ字形状に連結する連結片とからなり、
   上記モータ制御用基板は上記アダプタに上記コ字形状の開口部側から装着されるように構成されていることを特徴とするモータユニット。
3. 請求項２記載のモータユニットにおいて、
   上記一対の側片には上記モータ制御用基板を支持するモータ制御用基板支持部が設けられていて、上記モータ制御用基板はこれらモータ制御用基板支持部と上記連結片に挟持された状態で装着されることを特徴とするモータユニット。
4. 請求項２又は請求項３記載のモータユニットにおいて、
   上記アダプタは上記一対の側片の内何れか一方の側片側から上記モータカバ内に挿入されるものであることを特徴とするモータユニット。
5. 請求項４記載のモータユニットにおいて、
   上記モータカバ内には一対のガイド部が設けられていて、
   上記アダプタを上記モータカバ内に挿入する際上記一方の側片の下面と上記連結片の下面が上記ガイド部上を摺接していき、
   最後に上記他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げるように構成されていることを特徴とするモータユニット。
6. 請求項５記載のモータユニットにおいて、
   上記放熱シートは、上記他方の側片の下面が上記ガイド部に乗り上げることにより、上記モータカバと上記モータ制御用基板との間に押圧・保持されるものであることを特徴とするモータユニット。
7. 請求項１〜請求項６の何れかに記載のモータユニットにおいて、
   上記アダプタには挿入時に把持する把持部が設けられていることを特徴とするモータユニット。
8. 請求項１〜請求項７の何れかに記載のモータユニットにおいて、
   上記モータカバにはエンドカバが取り付けられ、上記アダプタには位置決用係止部が設けられていて、一方、上記エンドカバには上記位置決用係止部が係合する位置決用切欠部が設けられていることを特徴とするモータユニット。
9. 請求項１〜請求項８の何れかに記載のモータユニットと、
   上記モータユニットに連結され上記モータによって駆動されるアクチュエータ本体と、
   を具備したことを特徴とするアクチュエータ。

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