JP2021139401A - Drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device.
近年モータと伝達機構とをユニット化した駆動装置が開発されている(例えば、特許文献1)。このような駆動装置は、近年の電子機器の高機能化にともない、位置決め精度を高めるための様々な試みがなされている。 In recent years, a drive device in which a motor and a transmission mechanism are unitized has been developed (for example, Patent Document 1). Various attempts have been made to improve the positioning accuracy of such a drive device with the recent increase in functionality of electronic devices.
一般的に、複数のギヤを有する駆動装置において、ギヤ同士の噛み合いにバックラッシュが生じると駆動対象物の位置決め精度に悪影響を及ぼす。バックラッシュを除去するためには、各ギヤの高精密化を追求する必要があるが、小型の駆動装置では、ギヤの精密化には限界がある。 Generally, in a drive device having a plurality of gears, if backlash occurs in the meshing of the gears, the positioning accuracy of the drive object is adversely affected. In order to eliminate backlash, it is necessary to pursue high precision of each gear, but there is a limit to the precision of gears in a small drive device.
本発明の一つの態様は、バックラッシュを除去できる駆動装置の提供を目的の一つとする。 One aspect of the present invention is to provide a drive device capable of removing backlash.
本発明の一つの態様の駆動装置は、第1のモータ本体、前記第1のモータ本体に接続される第1の伝達機構および前記第1の伝達機構に接続され第1の中心軸線周りに回転する第1のピニオンギヤを有する第1ギヤドモータと、第2のモータ本体、前記第2のモータ本体に接続される第2の伝達機構および前記第2の伝達機構に接続され第2の中心軸線周りに回転する第2のピニオンギヤを有する第1ギヤドモータと、前記第1ピニオンギヤおよび前記第2ピニオンギヤに噛み合うメインギヤと、を備える。前記第1ピニオンギヤと前記第2ピニオンギヤとの相対的な回転速度が異ならされている。 The drive device of one aspect of the present invention is connected to a first motor body, a first transmission mechanism connected to the first motor body, and a first transmission mechanism to rotate around a first central axis. A first geared motor having a first pinion gear, a second motor body, a second transmission mechanism connected to the second motor body, and a second transmission mechanism connected to the second transmission mechanism around the second central axis. It includes a first geared motor having a second rotating pinion gear, and a main gear that meshes with the first pinion gear and the second pinion gear. The relative rotational speeds of the first pinion gear and the second pinion gear are different.
本発明の一つの態様によれば、バックラッシュを除去できる駆動装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a drive device capable of removing backlash.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る駆動装置1について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
Hereinafter, the
The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.
図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。以下の説明において特に断りのない限り、各中心軸線J1、J2に平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼び、+Z側を単に「軸方向一方側」と呼び、−Z側を単に「軸方向他方側」と呼ぶ。また、各中心軸線J1、J2周りの周方向を単に「周方向」とよび、各中心軸線J1、J2に対する径方向を単に「径方向」と呼ぶ。さらに、本明細書の説明の簡易のために、Y軸方向を単に上下方向と呼び、+Y軸方向を単に上側とよび、−Y方向を単に下側と呼ぶ。なお、本明細書における上下方向は、説明の便宜のために設定する方向であって、駆動装置1の使用時の姿勢を限定するものではない。
In the drawings, the XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional Cartesian coordinate system as appropriate. Unless otherwise specified in the following description, the direction parallel to the central axes J1 and J2 (Z-axis direction) is simply referred to as "axial direction", the + Z side is simply referred to as "axial direction one side", and the -Z side. Is simply called "the other side in the axial direction". Further, the circumferential direction around the central axes J1 and J2 is simply called the "circumferential direction", and the radial direction with respect to the central axes J1 and J2 is simply called the "diameter direction". Further, for the sake of brevity of the present specification, the Y-axis direction is simply referred to as the vertical direction, the + Y-axis direction is simply referred to as the upper side, and the −Y direction is simply referred to as the lower side. The vertical direction in the present specification is a direction set for convenience of explanation, and does not limit the posture when the
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の駆動装置1の斜視図である。図2は、駆動装置1の断面図である。本実施形態の駆動装置1は、Y軸方向に沿う寸法が抑制された薄型の電子機器に搭載される。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of the
図1に示すように、駆動装置1は、第1のギヤドモータ2Aと、第2のギヤドモータ2Bと、ラックギヤ(メインギヤ)3と、フレーム10と、アタッチメント40と、配線部80と、制御部90と、を備える。
なお、図1を除く各図においては、配線部80および制御部90の図示を省略する。
As shown in FIG. 1, the
In each drawing except FIG. 1, the
第1および第2のギヤドモータ2A、2Bは、Z軸方向に沿って延びる円柱状である。第1および第2のギヤドモータ2A、2Bは、X軸方向に隣り合って配置される。
The first and second geared
図2に示すように、第1のギヤドモータ2Aは、第1の中心軸線J1に沿って延びる。また、第2のギヤドモータ2Bは、第2の中心軸線J2に沿って延びる。第1の中心軸線J1と第2の中心軸線J2とは、互いに平行に延びる。
As shown in FIG. 2, the first geared
第1のギヤドモータ2Aは、第1のモータ本体20Aと、第1のモータ本体20Aに接続される第1の遊星歯車機構(第1の伝達機構)30Aと、第1の遊星歯車機構30Aに接続される第1のピニオンギヤ5Aと、を有する。第1のモータ本体20Aのモータシャフト29、第1の遊星歯車機構30Aおよび第1のピニオンギヤ5Aは、第1の中心軸線J1周りを回転する。
The first geared
同様に、第2のギヤドモータ2Bは、第2のモータ本体20Bと、第2のモータ本体20Bに接続される第2の遊星歯車機構(第2の伝達機構)30Bと、第2の遊星歯車機構30Bに接続される第2のピニオンギヤ5Bと、を有する。第2のモータ本体20Bのモータシャフト29、第2の遊星歯車機構30Bおよび第2のピニオンギヤ5Bは、第2の中心軸線J2周りを回転する。
Similarly, the second geared
第1および第2のモータ本体20A、20Bは、各中心軸線(すなわち第1の中心軸線J1又は第2の中心軸線J2)に沿って延びる。第1および第2のモータ本体20A、20Bは、全体として各中心軸線J1、J2を中心とする円柱状である。本実施形態において、第1および第2のモータ本体20A、20Bは、ステッピングモータである。
The first and
第1および第2のモータ本体20A、20Bは、各中心軸線J1、J2周りに回転するロータ21と、ロータ21を径方向外側から囲むステータ22と、を有する。ロータ21は、各中心軸線J1、J2に沿って延びるモータシャフト29を有する。
The first and
第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bは、それぞれ第1および第2のモータ本体20A、20Bのモータシャフト29に接続される。第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bは、それぞれ第1および第2のモータ本体20A、20Bから出力された動力を減速する減速機構である。本実施形態において、第1の遊星歯車機構30Aの減速比と、第2の遊星歯車機構30Bの減速比とは、互いに等しい。
The first and second
第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bは、それぞれ、ギヤハウジング39と、第1太陽ギヤ33aと、3つの第1遊星ギヤ33bと、第1キャリア31と、3つの第2遊星ギヤ34bと、第2キャリア32と、3つの第3遊星ギヤ35bと、第3キャリア36と、を有する。
The first and second
ギヤハウジング39は、フレーム10に固定される。すなわち、第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bは、ギヤハウジング39においてフレーム10に支持される。ギヤハウジング39は、内歯ギヤ39aと、底部39bと、軸受部39dと、を有する。
The
内歯ギヤ39aは、各中心軸線J1、J2を中心として軸方向に延びる筒状である。内歯ギヤ39aは、第1遊星ギヤ33b、第2遊星ギヤ34bおよび第3遊星ギヤ35bに噛み合う。底部39bは、内歯ギヤ39aの軸方向他方側の端部に位置する。底部39bの中央には、軸受部39dが固定される中央孔39cが設けられる。軸受部39dは、中央孔39cの縁部から軸方向に沿って筒状に延びる。軸受部39dは、滑り軸受である。軸受部39dは、内周面において、後述する円柱部36fを回転可能に支持する。
The
第1太陽ギヤ33aは、モータシャフト29に固定され、モータシャフト29とともに各中心軸線J1、J2を中心として回転する。3つの第1遊星ギヤ33bは、各中心軸線J1、J2の周方向に等間隔に配置される。3つの第1遊星ギヤ33bは、第1太陽ギヤ33aに噛み合う。3つの第1遊星ギヤ33bは、第1太陽ギヤ33aの回転に伴い、各中心軸線J1、J2の周りを公転回転する。
The
第1キャリア31は、第1円盤部31bと、3本の第1サブシャフト31aと、第2太陽ギヤ31cと、を有する。第1円盤部31bは、各中心軸線J1、J2を中心として径方向に延びる。3本の第1サブシャフト31aは、第1円盤部31bから軸方向一方側に延びる。第2太陽ギヤ31cは、各中心軸線J1、J2を中心として第1円盤部31bから軸方向他方側に延びる。
The
3本の第1サブシャフト31aは、それぞれ第1遊星ギヤ33bを回転可能に支持する。第1キャリア31は、3つの第1遊星ギヤ33bの公転回転に伴い、各中心軸線J1、J2を中心として回転する。
Each of the three
第2太陽ギヤ31cは、第1キャリア31の一部であるため、第1遊星ギヤ33bの公転回転に伴い、各中心軸線J1、J2を中心として回転する。
Since the
3つの第2遊星ギヤ34bは、各中心軸線J1、J2の周方向に等間隔に配置される。3つの第2遊星ギヤ34bは、第2太陽ギヤ31cに噛み合う。3つの第2遊星ギヤ34bは、第2太陽ギヤ31cの回転に伴い、各中心軸線J1、J2の周方向に公転回転する。
The three second
第2キャリア32は、第2円盤部32bと、3本の第2サブシャフト32aと、第3太陽ギヤ32cと、を有する。第2円盤部32bは、各中心軸線J1、J2を中心として径方向に延びる。3本の第2サブシャフト32aは、第2円盤部32bから軸方向一方側に延びる。第3太陽ギヤ32cは、各中心軸線J1、J2を中心として第2円盤部32bから軸方向他方側に延びる。
The
3本の第2サブシャフト32aは、それぞれ第2遊星ギヤ34bを回転可能に支持する。第2キャリア32は、3つの第2遊星ギヤ34bの公転回転に伴い、各中心軸線J1、J2を中心として回転する。
Each of the three
第3太陽ギヤ32cは、第2キャリア32の一部であるため、第2遊星ギヤ34bの公転回転に伴い、各中心軸線J1、J2を中心として回転する。
Since the
3つの第3遊星ギヤ35bは、各中心軸線J1、J2の周方向に等間隔に配置される。3つの第3遊星ギヤ35bは、第3太陽ギヤ32cに噛み合う。3つの第3遊星ギヤ35bは、第3太陽ギヤ32cの回転に伴い、各中心軸線J1、J2の周方向に公転回転する。
The three third
第3キャリア36は、第3円盤部36bと、3本の第3サブシャフト36aと、出力部36cと、を有する。第3円盤部36bは、各中心軸線J1、J2を中心として径方向に延びる。3本の第3サブシャフト36aは、第3円盤部36bから軸方向一方側に延びる。出力部36cは、各中心軸線J1、J2を中心として第3円盤部36bから軸方向他方側に延びる。
The
3本の第3サブシャフト36aは、それぞれ第3遊星ギヤ35bを回転可能に支持する。第3サブシャフト36aは、3つの第3遊星ギヤ35bの公転回転に伴い、各中心軸線J1、J2を中心として回転する。
Each of the three
出力部36cは、各中心軸線J1、J2を中心として延びる円柱部36fと、円柱部36fの先端面から軸方向に延びる嵌合軸部37と、を有する。円柱部36fは、ギヤハウジング39の軸受部39dによって回転可能に支持される。また、出力部36cの軸方向他方側(−Z側)を向く端面には、保持穴36dが設けられる。保持穴36dには、シャフト36pが挿入される。
The
第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、各中心軸線J1、J2を中心として配置される。第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bには、軸方向に貫通する貫通孔5hが設けられる。貫通孔5hには、シャフト36pが挿入される。
The first and second pinion gears 5A and 5B are arranged around the central axes J1 and J2, respectively. The first and second pinion gears 5A and 5B are provided with through
シャフト36pは、各中心軸線J1、J2を中心として延びる。シャフト36pの軸方向一方側の端部は、出力部36cに支持され、軸方向他方側の端部は、軸受6を介してアタッチメント40に支持される。シャフト36pは、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの各中心軸線J1、J2周りの回転を補助する。
The
第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの軸方向一方側(+Z側)を向く面には、嵌合凹部38が設けられる。 Fitting recesses 38 are provided on the surfaces of the first and second pinion gears 5A and 5B facing one side (+ Z side) in the axial direction.
図3は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bおよびラックギヤ3を含む駆動装置1の断面図である。
図3に示すように、嵌合凹部38は、平面視で十字形状を有する。また、同様に、嵌合軸部37は、平面視で十字形状を有する。嵌合凹部38は、嵌合軸部37より若干大きい。嵌合凹部38には、嵌合軸部37が挿入される。これにより、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、出力部36cに支持され、出力部36cとともに各中心軸線J1、J2を中心として回転する。第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、それぞれの遊星歯車機構(すなわち、第1の遊星歯車機構30A又は第2の遊星歯車機構30B)によって伝達された第1および第2のモータ本体20A、20Bの動力で各中心軸線J1、J2周りを回転する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、ラックギヤ3は、上下方向を板厚方向とする板状である。第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、各中心軸線J1、J2と直交する方向(本実施形態においてX軸方向)に隣り合って配置される。ラックギヤ3は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bが並ぶ方向に沿って直線状に延びる。ラックギヤ3は、一対のシャフト36p並びに第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの下側に位置する。
As shown in FIG. 1, the
ラックギヤ3は、第1のピニオンギヤ5Aおよび第2のピニオンギヤ5Bに噛み合う。ラックギヤ3は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bから出力される動力が伝わることで、X軸方向に沿って移動する。
The
ラックギヤ3は、Z軸方向の両側からそれぞれ突出する一対のレール部3aが設けられる。レール部3aは、ラックギヤ3の延在方向(X軸方向)に沿って延びる。
The
本実施形態の駆動装置1によれば、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bによって1つの駆動対象であるラックギヤ3を駆動する。このため、駆動装置1は、ラックギヤ3を高主力で駆動することができる。加えて、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの回転を平行運動に変換することができる。
According to the
本実施形態の駆動装置1によれば、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bは、X軸方向に沿って並んで配置される円柱状である。このため、駆動装置1のY軸方向の寸法を抑制することができ、駆動装置1をY軸方向に薄型の電子機器に搭載しやすくなる。すなわち、本実施形態によれば、第1および第2のモータ本体20A、20Bを用いることで駆動装置1の出力を確保しつつ、Y軸方向の寸法を抑制できる。また、ステータを軸方向に積層する場合と比較して、ロータマグネットを軸方向に沿って長くする必要がなく、衝撃等が加わった場合であっても、ロータマグネットの損傷を抑制できる。
According to the
図4は、駆動装置1の分解図である。
フレーム10は、複数(本実施形態では2つ)のハウジング部11と、ギヤ支持部12と、複数の固定部15と、を有する。フレーム10は、MIM(Metal Injection Molding、金属粉末射出成形)によって成形される。
FIG. 4 is an exploded view of the
The
2つのハウジング部11は、それぞれ第1および第2のギヤドモータ2A、2Bを支持する。ハウジング部11は、上側に開口する。ハウジング部11は、開口内に第1又は第2のギヤドモータ2A、2Bを収容しに固定される。本実施形態において、2つのハウジング部11は、X軸方向に並んで配置される。
The two
固定部15は、上下方向と直交する平面(XZ平面)に沿う板状である。固定部15には、板厚方向に貫通する固定孔15aが設けられる。固定孔15aには、ギヤドモータ2を筐体(外部部材、図示略)に固定するための固定ネジが挿入される。フレーム10は、固定部15において、駆動装置1が格納される電子機器の筐体内に固定される。
The fixing
本実施形態によれば、フレーム10は、単一の部材において、ラックギヤ3を支持するとともに外部部材に固定される。したがって、駆動装置1は、外部部材に対するラックギヤ3の位置精度を高めることができ、外部装置にラックギヤ3の動力を効率的に伝えることができる。
According to the present embodiment, the
ギヤ支持部12は、2つのハウジング部11に対し軸方向他方側(−Z側)に配置される。ギヤ支持部12は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bを四方から囲む枠状である。ギヤ支持部12に囲まれた平面視矩形状の包囲空間12bは、上下方向に開口する。ギヤ支持部12の下側の開口(下側開口12c)は、ラックギヤ3によって覆われる。ギヤ支持部12の上側の開口(上側開口12a)には、アタッチメント40が挿入される。
The
ギヤ支持部12は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの軸方向一方側(+Z側)に位置する第1対向壁13aと、軸方向他方側(−Z側)に位置する第2対向壁13bと、を有する。第1対向壁13aには、上側に開口する一対の切欠が設けられる。第1対向壁13aの一対の切欠には、それぞれ第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの軸受部39dが挿入される。同様に、第2対向壁13bには、上側に開口する一対の切欠が設けられる。第2対向壁13bの一対の切欠には、それぞれ第1および第2のギヤドモータ2A、2Bのシャフト36pが挿入される。
The
第1および第2対向壁13a、13bの下端部には、それぞれ棚部14が設けられる。一対の棚部14は、ギヤ支持部12の下側開口12cに位置する。一対の棚部14は、それぞれ互いに向き合う方向に突出する。また、一対の棚部14は、それぞれ一様な断面でラックギヤ3が延びる方向(X軸方向)に沿って並行に延びる。棚部14は、ラックギヤ3のレール部3aを下側から摺動可能に支持する。これにより、これにより、ギヤ支持部12は、ラックギヤ3のX軸方向に沿う移動をガイドする。
アタッチメント40は、ギヤ支持部12の上側開口12aを覆う天板部41と、天板部41から下側に突出しギヤ支持部12の包囲空間12bに挿入される第1補強壁45および第2補強壁46と、を有する。アタッチメント40は、MIM(Metal Injection Molding、金属粉末射出成形)によって成形される。
The
天板部41は、上下方向と直交する平面(XZ平面)に沿う板状である。天板部41には、板厚方向に貫通する2つの窓部41wが設けられる。2つの窓部41wは、それぞれ第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの直上に位置し、これらを露出させる。天板部41は、ギヤ支持部12に搭載される。天板部41の下面は、ギヤ支持部12の上端面に接触する。また、天板部41の下面は、ギヤ支持部12に溶接等の接合手段によって固定される。
The
第1補強壁45および第2補強壁46は、軸方向と直交する平面(XY平面)に沿って延びる。第1補強壁45と第2補強壁46とは、軸方向に対向する。第1補強壁45は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの軸方向一方側(+)に位置する。また、第2補強壁46は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの軸方向他方側(−Z)側に位置する。すなわち、アタッチメント40をギヤ支持部12に装着した状態で、第1補強壁45と第2補強壁46との間には、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bが配置される。
The first reinforcing
第1補強壁45は、ギヤ支持部12の第1対向壁13aに沿って延びる。一方で、第2補強壁46は、ギヤ支持部12の第2対向壁13bに沿って延びる。これにより、第1補強壁45および第2補強壁46は、ギヤ支持部12を補強することができ、フレーム10に大きな力が加わった場合であってもギヤ支持部12の変形を抑制する。これにより、フレーム10による第1および第2のギヤドモータ2A、2Bおよびラックギヤ3の支持精度を高めることができる。結果的に、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bおよびラックギヤ3の駆動効率を高めることができる。
The first reinforcing
第1補強壁45には、下側に開口する一対の切欠が設けられる。第1補強壁45の一対の切欠には、それぞれ第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの出力部36cが挿入される。一方で、第2補強壁46には、軸方向に貫通する一対の保持孔46aが設けられる。保持孔46aは、それぞれ第1および第2の中心軸線J1、J2を中心とする円形である。保持孔46aには、軸受6が挿入される。したがって、第2補強壁46は、軸受6を介して一対のシャフト36pを支持する。
The first reinforcing
第1補強壁45および第2補強壁46の下端面は、それぞれラックギヤ3のレール部3aの直上に位置する。第1補強壁45および第2補強壁46は、ラックギヤ3の動作を上側からガイドする。
The lower end surfaces of the first reinforcing
図1に示すように、制御部90は、配線部80に接続される基板本体91と、基板本体91に実装される制御素子92と、を有する。制御部90は、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bを制御する。本実施形態において、第1および第2のモータ本体20A、20Bは、ステッピングモータである。したがって、制御部90は、第1および第2のモータ本体20A、20Bにパルス信号を供給する。
As shown in FIG. 1, the
配線部80は、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bと制御部90とを繋ぐ。本実施形態の配線部80は、配線パターンが設けられたフィルム状のフレキシブル基板である。しかしながら、配線部80は導電線であってもよい。配線部80は、制御部90から供給された駆動電力(本実施形態ではパルス信号)を第1および第2のモータ本体20A、20Bに伝える。
The
本実施形態において、配線部80は、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bにそれぞれ独立して繋がる配線経路(本実施形態において、フレキシブル基板に設けられた配線パターン)を有する。すなわち、第1および第2のモータ本体20A、20Bは、並列接続されていない。このため、制御部90は、配線部80を介して第1および第2のモータ本体20A、20Bを独立して制御することができる。より具体的には、制御部90は、第1および第2のモータ本体20A、20Bの回転速度を互いに異ならせることができる。
In the present embodiment, the
<バックラッシュ除去手段>
本実施形態の駆動装置1は、第1のピニオンギヤ5Aと第2のピニオンギヤ5Bとの相対的な回転速度が異ならされていることで、バックラッシュが除去されている。以下、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの相対的な回転速度を異ならせてバックラッシュを除去する方法について説明する。
<Backlash removal means>
In the
なお、本明細書において、「相対的な回転速度が異なる」とは、単に回転速度の絶対値が異なる場合のみならず、回転方向が互いに異なる場合、および一方が停止中(回転速度0)であり他方が動作中である場合をも含む概念である。すなわち、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの相対的な回転速度が異なるとは、一方向への回転の速度を正の値の回転速度、他方向への回転の速度を負の値の回転速度とし、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの回転速度の差分が0ではない場合をいう。 In addition, in this specification, "the relative rotation speed is different" is not only when the absolute value of the rotation speed is different, but also when the rotation directions are different from each other, and when one is stopped (rotation speed 0). It is a concept that includes the case where the other is in operation. That is, when the relative rotation speeds of the first and second pinion gears 5A and 5B are different, the rotation speed in one direction is a positive value and the rotation speed in the other direction is a negative value. The rotation speed is defined as the case where the difference between the rotation speeds of the first and second pinion gears 5A and 5B is not 0.
本実施形態では、第1のピニオンギヤ5Aおよび第2のピニオンギヤ5Bの相対的な回転速度を、制御的な手法によって異ならせる。より具体的には、制御部90による制御により第1および第2のモータ本体20A、20Bの相対的な回転速度を異ならせることで、結果的に第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの相対的回転速度をも異ならせる。
In the present embodiment, the relative rotational speeds of the
図5は、本実施形態の駆動装置1の制御において、第1のモータ本体20Aの回転速度VAおよび第2のモータ本体20Bの回転速度VBの経時的な変化を表すグラフである。図5において、縦軸は回転速度を表し、横軸は時間を表す。
FIG. 5 is a graph showing changes over time in the rotation speed VA of the
本実施形態において、制御部90は、回転同期モードと回転相違モードとを切り替え可能である。
In the present embodiment, the
制御部90は、まず回転同期モードとして、時間0〜t1の間、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bの回転速度を一致させ(VA=VB)、ラックギヤ3を一方向に駆動させる。ここで、回転同期モードにおける第1および第2のモータ本体20A、20Bの回転速度を第1回転速度V1(>0)とする。回転同期モードにおいて、制御部90は、第1および第2のモータ本体20A、20Bに、同周波数のパルス信号を供給する。
First, in the rotation synchronization mode, the
次いで、制御部90は、回転相違モードとして、時間t1〜t2の間、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bの回転速度を異ならせて(VA≠VB)、ラックギヤ3を駆動させる。より具体的には、第1のモータ本体20Aの回転速度VAを回転同期モードから維持させたまま、第2のモータ本体20Bの回転速度VBを低下させる。ここで、回転相違モードにおける第2のモータ本体20Bの回転速度を第2回転速度V2(>0)とする。このとき、第2回転速度V2は、第1回転速度V1より低速である(V2<V1)。
Next, the
回転相違モードにおいて、制御部90は、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bに周波数の異なるパルス信号を供給する。本実施形態の制御部90が第2のモータ本体20Bに供給するパルス信号の周波数は、第1のモータ本体20Aに供給するパルス信号の周波数より低い周波数である。
In the rotation difference mode, the
次いで、制御部90は、時間t2において、第1および第2のモータ本体20A、20Bの駆動を停止させる(VA=VB=0)。これにより、ラックギヤ3の駆動を停止させる。第1および第2のモータ本体20A、20Bが停止した状態を、停止状態とする。
Next, the
図3に示すように、ラックギヤ3の駆動方向一方側(ここでは、+X側)を向く面を第1歯面3pとし、駆動方向他方側(−X側)を向く面を第2歯面3qとする。
回転同期モードでは、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの回転速度が一致するため、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、例えば、ともに第1歯面3pに接触する。
As shown in FIG. 3, the surface of the
In the rotation synchronization mode, since the rotation speeds of the first and second pinion gears 5A and 5B match, the first and second pinion gears 5A and 5B both come into contact with, for example, the
回転相違モードでは、第1のピニオンギヤ5Aの回転速度が維持される一方で、第2のピニオンギヤ5Bの回転速度が遅くなる。このため、第1のピニオンギヤ5Aの第1歯面3pへの接触は維持される一方で、第2のピニオンギヤ5Bは、第2歯面3qに接触する。
In the rotation difference mode, the rotation speed of the
制御部90は、回転相違モードの直後に、第1および第2のモータ本体20A、20Bを停止状態とする。このため、停止状態においても、回転相違モードと同様に、第1のピニオンギヤ5Aが第1歯面3pに接触し、第2のピニオンギヤ5Bが第2歯面3qに接触する。このため、停止状態において、ラックギヤ3のバックラッシュが除去される。
Immediately after the rotation difference mode, the
本実施形態によれば、制御部90は、回転同期モードと回転相違モードとを切り替え可能である。このため、制御部90は、回転同期モードにおいて第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bの動力を効率的に利用して、ラックギヤ3を高出力で駆動させることができる。さらに、制御部90は、停止状態する直前に、回転相違モードで第1および第2のモータ本体20A、20Bを駆動させることで、停止状態におけるラックギヤ3のバックラッシュを除去できる。
According to this embodiment, the
(変形例1)
回転相違モードは、相対的な回転速度を互いに異ならせていれば、本実施形態に限定されない。
(Modification example 1)
The rotation difference mode is not limited to the present embodiment as long as the relative rotation speeds are different from each other.
図6に、制御部90による制御の変形例1として、第1のモータ本体20Aの回転速度VAおよび第2のモータ本体20Bの回転速度VBの経時的な変化を表すグラフを示す。
FIG. 6 shows a graph showing changes over time in the rotation speed VA of the
図6に示すように、制御部90は、回転相違モードとして、時間t1〜t2の間、第1のモータ本体20Aを停止し(VA=0)、第2のモータ本体20Bの回転方向を反転させ第3回転速度V3(<0)で回転させてもよい。これにより、ラックギヤ3位置を第1のピニオンギヤ5Aによって位置決めするとともに、第2のピニオンギヤ5Bの反転によってラックギヤ3のバックラッシュを除去できる。
As shown in FIG. 6, the
(変形例2)
制御部90は、回転同期モードを回転相違モードのみで第1および第2のモータ本体20A、20Bを駆動させてもよい。
(Modification 2)
The
図7に、制御部90による制御の変形例2として、第1のモータ本体20Aの回転速度VAおよび第2のモータ本体20Bの回転速度VBの経時的な変化を表すグラフを示す。
FIG. 7 shows a graph showing changes over time in the rotation speed VA of the
図7に示すように、制御部90は、時間0〜t1の間、第1のモータ本体20Aおよび第2のモータ本体20Bの回転速度を異ならせて(VA≠VB)、ラックギヤ3を一方向に駆動させてもよい。この場合、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、常に、ラックギヤ3の互いに異なる方向を向く歯面(第1歯面3pと第2歯面3q)に接触する。したがって、ラックギヤ3は、常にバックラッシュが除去された状態となる。
As shown in FIG. 7, the
<第2実施形態>
第2実施形態の駆動装置101(図1)は、上述の実施形態と比較して第1の遊星歯車機構(第1の伝達機構)130Aおよび第2の遊星歯車機構(第2の伝達機構)130Bが異なる。本実施形態において、第1の遊星歯車機構130Aおよび第2の遊星歯車機構130Bは、減速比が互いに異なる。
<Second Embodiment>
The drive device 101 (FIG. 1) of the second embodiment has a first planetary gear mechanism (first transmission mechanism) 130A and a second planetary gear mechanism (second transmission mechanism) as compared with the above-described embodiment. 130B is different. In the present embodiment, the first
本実施形態によれば、第1および第2のモータ本体20A、20Bが同回転で回転する場合であっても。第1のピニオンギヤ5Aと第2のピニオンギヤ5Bとの相対的な回転速度が異ならされる。これにより、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、常に、ラックギヤ3の互いに異なる方向を向く歯面(第1歯面3pと第2歯面3q)に接触し、ラックギヤ3のバックラッシュが常に除去された状態となる。また、制御部90が第1および第2のモータ本体20A、20Bの回転数を変化させるなどの特別な制御をする必要がない。したがって、本実施形態の配線部80は、第1および第2のモータ本体20A、20Bを並列接続する配線経路を有していてもよい。
According to this embodiment, even when the first and
<第3実施形態>
第3実施形態の駆動装置201(図1)は、上述の実施形態と比較して第1のモータ本体220Aおよび第2のモータ本体220Bの構成が異なる。本実施形態において、第1のモータ本体220Aおよび第2のモータ本体220Bは、直流モータである。
<Third Embodiment>
The drive device 201 (FIG. 1) of the third embodiment has a different configuration of the first motor body 220A and the
直流モータでは、モータ同士の間に個体差などによって、同電圧を付与した場合であっても回転速度が一致し難い。このため、本実施形態によれば、第1および第2のモータ本体220A、220Bとして直流モータを選定することで、第1のピニオンギヤ5Aと第2のピニオンギヤ5Bとの相対的な回転速度が異ならせることができる。これにより、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、常に、ラックギヤ3の互いに異なる方向を向く歯面(第1歯面3pと第2歯面3q)に接触し、ラックギヤ3のバックラッシュが常に除去された状態となる。
In a DC motor, it is difficult for the rotation speeds to match even when the same voltage is applied due to individual differences between the motors. Therefore, according to the present embodiment, if the DC motors are selected as the first and
なお、第1および第2のモータ本体220A、220Bの回転速度を顕著に異ならせるために、第1および第2のモータ本体220A、220Bの何れか一方を駆動させる電流経路に抵抗器293を配置してもよい。また、第1および第2のモータ本体220A、220Bのコイル線の巻き数を互いに異ならせてもよい。
In order to make the rotation speeds of the first and
以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the configurations and combinations thereof in the embodiments are examples, and the configurations are added, omitted, replaced, and the like without departing from the spirit of the present invention. Other changes are possible. Further, the present invention is not limited to the embodiments.
例えば、駆動装置1は、第1および第2のギヤドモータ2A、2B以外のギヤドモータをさらに備え、ラックギヤ3の動力をさらに高めてもよい。また、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bによって駆動されるメインギヤは、ラックギヤ3に限らず、例えば他のピニオンギヤであってもよい。さらに、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bが他のピニオンギヤを介してラックギヤを駆動させてもよい。
For example, the
1,101,201…駆動装置、2…ギヤドモータ、3…ラックギヤ(メインギヤ)、5A…第1のピニオンギヤ、5B…第2のピニオンギヤ、20A,220A…第1のモータ本体、20B,220B…第2のモータ本体、30A,130A…第1の遊星歯車機構(第1の伝達機構)、30B,130B…第2の遊星歯車機構(第2の伝達機構)、80…配線部、90…制御部、J1…第1の中心軸線、J2…第2の中心軸線 1,101,201 ... Drive device, 2 ... Geared motor, 3 ... Rack gear (main gear), 5A ... First pinion gear, 5B ... Second pinion gear, 20A, 220A ... First motor body, 20B, 220B ... Second Motor body, 30A, 130A ... 1st planetary gear mechanism (1st transmission mechanism), 30B, 130B ... 2nd planetary gear mechanism (2nd transmission mechanism), 80 ... Wiring part, 90 ... Control part, J1 ... 1st central axis, J2 ... 2nd central axis
Claims (7)
第2のモータ本体、前記第2のモータ本体に接続される第2の伝達機構および前記第2の伝達機構に接続され第2の中心軸線周りに回転する第2のピニオンギヤを有する第1ギヤドモータと、
前記第1のピニオンギヤおよび前記第2のピニオンギヤに噛み合うメインギヤと、を備え、
前記第1のピニオンギヤと前記第2のピニオンギヤとの相対的な回転速度が異ならされている、
駆動装置。 A first motor body, a first geared motor having a first transmission mechanism connected to the first motor body, and a first pinion gear connected to the first transmission mechanism and rotating around a first central axis. ,
A second motor body, a second transmission mechanism connected to the second motor body, and a first geared motor having a second pinion gear connected to the second transmission mechanism and rotating around a second central axis. ,
The first pinion gear and the main gear that meshes with the second pinion gear are provided.
The relative rotational speeds of the first pinion gear and the second pinion gear are different.
Drive device.
前記制御部は、前記第1のモータ本体および前記第2のモータ本体を、相対的な回転速度を互いに異ならせる回転相違モードで駆動させる、
請求項1に記載の駆動装置。 A control unit for controlling the first motor body and the second motor body is provided.
The control unit drives the first motor body and the second motor body in a rotation difference mode in which the relative rotation speeds are different from each other.
The drive device according to claim 1.
前記制御部は、
前記第1のモータ本体および前記第2のモータ本体の回転速度を一致させて駆動させる回転同期モードと、
前記回転相違モードと、を切り替え可能である、
請求項2に記載の駆動装置。 The control unit for controlling the first motor body and the second motor body is provided.
The control unit
A rotation synchronization mode in which the rotation speeds of the first motor body and the second motor body are matched and driven, and
It is possible to switch between the rotation difference mode and the rotation difference mode.
The drive device according to claim 2.
前記制御部は、前記回転相違モードにおいて、前記第1のモータ本体および前記第2のモータ本体に周波数の異なるパルス信号を供給する、
請求項2又は3に記載の駆動装置。 The first motor body and the second motor body are stepping motors.
The control unit supplies pulse signals having different frequencies to the first motor body and the second motor body in the rotation difference mode.
The driving device according to claim 2 or 3.
前記配線部は、前記第1のモータ本体および前記第2のモータ本体にそれぞれ独立して繋がる配線経路を有する、
請求項2〜4の何れか一項に記載の駆動装置。 It has a wiring unit that connects the first motor body, the second motor body, and the control unit.
The wiring portion has a wiring path that is independently connected to the first motor body and the second motor body.
The drive device according to any one of claims 2 to 4.
請求項1に記載の駆動装置。 The first transmission mechanism and the second transmission mechanism are reduction mechanisms having different reduction ratios from each other.
The drive device according to claim 1.
請求項1に記載の駆動装置。 The first motor body and the second motor body are DC motors.
The drive device according to claim 1.
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