JP2022026589A - Driving device and method of manufacturing driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置および駆動装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a drive device and a method for manufacturing the drive device.
近年、スマートフォン等の電子機器の薄型化が進む一方で、搭載されるギヤドモータにも薄型化が求められている。特許文献1には、このような薄型の電子機器に搭載するギヤボックス装置が開示されている。
In recent years, while electronic devices such as smartphones have become thinner, the geared motors to be mounted are also required to be thinner.
このような薄型の駆動装置において更なる高出力化が求められる場合がある。本発明者らは、並行して並べた複数個のモータを用いて1つのメインギヤを駆動させることで駆動装置の薄型化と高出力化を実現することを想到した。このような構成では、モータの位相差などによって高い駆動力を出力し難いという問題があった。 Further high output may be required in such a thin drive device. The present inventors have conceived to realize a thinner drive device and a higher output by driving one main gear using a plurality of motors arranged in parallel. With such a configuration, there is a problem that it is difficult to output a high driving force due to the phase difference of the motor or the like.
本発明の一つの態様は、薄型であり高い駆動力を出力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 that is thin and can output a high driving force.
本発明の一つの態様の駆動装置は、モータ本体および前記モータ本体によって中心軸線周りに回転させられるピニオンギヤを有する複数のギヤドモータと、複数の前記ピニオンギヤに噛み合うメインギヤと、を備える。複数のギヤドモータの出力の和に対して前記メインギヤの出力が、65%以上である。 A drive device according to one aspect of the present invention includes a motor body, a plurality of geared motors having pinion gears rotated around a central axis by the motor body, and a main gear that meshes with the pinion gears. The output of the main gear is 65% or more with respect to the sum of the outputs of the plurality of geared motors.
本発明の一つの態様によれば、薄型であり高い駆動力を出力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 that is thin and can output a high driving force.
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。 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 each central axis J1 and J2 (Z-axis direction) is simply called "axial direction", the + Z side is simply called "one-sided axial direction", and the -Z side. Is simply called "the other side in the axial direction". Further, the circumferential direction around each central axis J1 and J2 is simply called "circumferential direction", and the radial direction with respect to each central axis J1 and J2 is simply called "diametrical direction".
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。
Further, for the sake of brevity of the present specification, the Y-axis direction is simply referred to as a vertical direction, the + Y-axis direction is simply referred to as an upper side, and the −Y direction is simply referred to as a lower side. It should be noted that the vertical direction in the present specification is a direction set for convenience of explanation, and does not limit the posture when the
<駆動装置>
図1は、一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。
<Drive device>
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、を備える。
As shown in 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、さらにステータ22を径方向外側から囲むモータケース23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して第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bに伝える減速機構である。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、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。軸受部39dは、内歯ギヤ39aの軸方向他方側の端部に位置する。軸受部39dは、中心軸線J1、J2を中心として筒状に延びる。軸受部39dの内周面には滑り軸受が装着される。軸受部39dは、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 planetary gears 35b are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the central axis lines J1 and J2. The three third planetary gears 35b mesh with the
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 third subshafts 36a rotatably supports the third planetary gear 35b. The third sub-shaft 36a rotates about the central axis J1 and J2 as the three third planetary gears 35b revolve around the center axis J1 and J2.
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沿って延びる嵌合軸部(凸部)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。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のピニオンギヤ5Aは、第1の遊星歯車機構30Aを介して、第1のモータ本体20Aに回転させられる。同様に、第2のピニオンギヤ5Bは、第2の遊星歯車機構30Bを介して、第2のモータ本体20Bに回転させられる。
A
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。ラックギヤ3は、MIM(Metal Injection Molding、金属粉末射出成形)によって成形される。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に対し下側に位置する。
As shown in FIG. 1, the
ラックギヤ3は、X軸方向に沿って並ぶ複数の歯面を有するギヤ本体部3bと、ギヤ本体部3bのZ軸方向の両側からそれぞれ突出する一対のスライド部3aと、を有する。スライド部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
ラックギヤ3のギヤ本体部3b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。すなわち、ラックギヤ3は、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの中心軸線J1、J2と直交する方向に駆動する。
The
フレーム10は、複数(本実施形態では2つ)の第1および第2のギヤドモータ2A、2Bを支持する。本実施形態のフレーム10は、MIMによって成形される。
The
フレーム10には、複数の固定部15が設けられる。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、駆動装置1を外部部材(例えば、駆動装置1が格納される電子機器)に固定するためのネジが挿入される。フレーム10は、固定部15において、外部部材にネジ固定される。
The
また、フレーム10には、支持枠部12が設けられる。支持枠部12は、フレーム10の軸方向他方側(-Z側)の端部に位置する。支持枠部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。支持枠部12に囲まれた平面視矩形状の包囲空間は、上下方向に開口する。支持枠部12の開口には、上側からアタッチメント40が挿入される。
Further, the
支持枠部12の下端部には、ラックガイド部(図示略)が設けられる。ラックガイド部は、ラックギヤ3のスライド部3aを摺動可能に支持する。これにより、支持枠部12は、ラックギヤ3のX軸方向に沿う移動をガイドする。
A rack guide portion (not shown) is provided at the lower end portion of the
アタッチメント40は、支持枠部12の内部に挿入され支持枠部12に固定される。これにより、アタッチメント40は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bの周囲においてフレーム10を補強する。アタッチメント40は、軸受6を保持する。すなわち、アタッチメント40は、軸受6を介して、シャフト36pを回転可能に支持する。本実施形態のアタッチメント40は、MIMによって成形される。
The
(駆動装置の作用効果)
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。
(Action and effect of drive device)
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
一般的にモータが回転中に出力するトルクには、周期的な変動量(以下、トルクリップルと呼ぶ)が含まれる。2つのモータの動力を1つのギヤに合成して出力させると、トルクリップルの周期によって合成した駆動力が小さくなる場合がある。本実施形態の第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ため、トルクリップルが大きくなりやすい。このため、トルクリップルの周期によってラックギヤ3から出力される駆動力が安定し難いという問題がある。
Generally, the torque output by a motor during rotation includes a periodic fluctuation amount (hereinafter referred to as torque ripple). When the power of two motors is combined and output to one gear, the combined driving force may be reduced depending on the cycle of torque ripple. Since the first and
本実施形態によれば、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bにおいて、第1および第2のモータ本体20A、20Bの動力は、伝達機構である第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bにおいて減速された後に、ラックギヤ3で合成される。すなわち、第1および第2のモータ本体20A、20Bの動力は、減速された後に合成される。このため、トルクリップルの周期も、第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bによって減速され、合成される際にトルクリップルのずれが駆動力に影響を及ぼし難くなる。すなわち、本実施形態によれば、ラックギヤ3において高い駆動力を出力することができる。
According to the present embodiment, in the first and second geared
なお、本実施形態によれば、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bにおいて、伝達機構として遊星歯車機構を採用することで、大きな減速比を得ている。このため本実施形態の駆動装置1は、トルクリップルのずれに起因する駆動力の低下をより一層抑制できる。特に、本実施形態の第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bは、3段の遊星ギヤ(第1、第2および第3遊星ギヤ33b、34b、35b)を有し、大減速を実現しているため、この効果を顕著に得ることができる。
According to the present embodiment, in the first and second geared
本実施形態の第1および第2の遊星歯車機構30A、30Bの減速比は、例えば、約120である。また、本実施形態の第1および第2のモータ本体20A、20Bのステップ角は、22.5°である。ステッピングモータのトルクリップルは、ステップ角に相関する。このため、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bにおいてトルクリップルが発生する回転角は、0.2°程度となり、合成時のトルクリップルの影響を小さくできる。
The reduction ratios of the first and second
このような構成によって、本実施形態の駆動装置1は、複数のギヤドモータ(すなわち、第1および第2のギヤドモータ2A、2B)の出力の和に対するラックギヤ3の出力が、65%以上とされている。すなわち、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの出力をそれぞれP1、P2とし、ラックギヤ3の主力をP3とするとき、以下の式が成り立つ。
(P1+P2)×0.8≦P3
本実施形態によれば、ラックギヤ3において高い駆動力を出力することができる。この場合、ラックギヤ3の出力は、複数のギヤドモータ(すなわち、第1および第2のギヤドモータ2A、2B)の出力の平均値に対して、1.3倍以上となる。すなわち、本実施形態の駆動装置1によれば、複数のギヤドモータ2A、2Bを組み合わせることで、1つのギヤドモータのみを用いる場合と比較して、上下方向の厚さを大型化することなく出力を高めることができる。
With such a configuration, in the
(P1 + P2) × 0.8 ≦ P3
According to this embodiment, a high driving force can be output in the
なお、後述する調整工程を行うことにより、ラックギヤ3における駆動力をさらに高めることができる。より具体的には、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの出力の和に対してラックギヤ3の出力を90%以上とすることができる((P1+P2)×0.9≦P3)。この場合、ラックギヤ3の出力は、複数のギヤドモータ(すなわち、第1および第2のギヤドモータ2A、2B)の出力の平均値に対して、1.8倍以上となる。
By performing the adjustment step described later, the driving force in the
ここで、モータ本体がステッピングモータである場合、複数のギヤドモータの出力の和に対するラックギヤ3の出力の比率は、モータ本体の駆動周波数によって変化する場合がある。そこで、本明細書では、モータ本体がステッピングモータである場合、複数のギヤドモータの出力の和に対するラックギヤ3の出力の比率の値は、モータ本体の駆動周波数を2400pps(パルス/秒)とした際の値で評価するものとする。
Here, when the motor main body is a stepping motor, the ratio of the output of the
<製造方法>
次に、駆動装置1の製造方法について説明する。
駆動装置1の製造方法は、組み付け工程と、調整工程と、固定工程と、を主に有する。以下、各工程について詳細に説明する。
<Manufacturing method>
Next, a method of manufacturing the
The manufacturing method of the
(組み付け工程)
組み付け工程は、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bと、ラックギヤ3と、アタッチメント40と、をそれぞれフレーム10に組み付ける工程である。
(Assembly process)
The assembling step is a step of assembling the first and second geared
組み付け工程において、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bは、予め組み立てられている。すなわち、本実施形態の製造方法において、第1のモータ本体20Aのモータケース23と第1の遊星歯車機構30Aのギヤハウジング39は、互いに固定されている。また、第1の遊星歯車機構30Aの出力部36cには、第1のピニオンギヤ5Aが固定される。同様に、第2のモータ本体20Bのモータケース23と第2の遊星歯車機構30Bのギヤハウジング39は、互いに固定されている。第2の遊星歯車機構30Bの出力部36cには、第2のピニオンギヤ5Bが固定される。
In the assembly process, the first and second geared
本実施形態の組み付け工程において、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bは、フレーム10に組み付けられるものの、フレーム10に固定されない。一方で、組み付け工程において、アタッチメント40は、フレーム10に固定されることが好ましい。アタッチメント40は、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bを囲む。このため、アタッチメント40がフレーム10に固定されることで、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bがフレームから離脱することを抑制でき、後工程のハンドリングの容易性を高め易い。
In the assembling process of the present embodiment, the first and second geared
(調整工程)
調整工程は、フレーム10に対する第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの組み付け位置を調整する工程である。
(Adjustment process)
The adjustment step is a step of adjusting the assembly positions of the first and second geared
調整工程は、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bを駆動させ、一方で、調整するギヤドモータ(例えば、第2のギヤドモータ2B)のみをフレーム10に対して移動させる移動手順を有する。調整工程は、これにより、ラックギヤ3の出力が最も大きくなる位置を見つける工程である。
The adjusting step has a moving procedure of driving the first and second geared
本実施形態の調整工程では、第1のギヤドモータ2Aをフレーム10に固定した後に、第2のギヤドモータ2Bをフレーム10に対して移動して位置を調整する。これにより、第1のギヤドモータ2Aのトルクリップルの位相に対して、第2のギヤドモータ2Bのトルクリップルの位相を最適化する。
In the adjustment step of the present embodiment, after the first geared
なお、第2のギヤドモータ2Bをフレーム10に固定した後に、第1のギヤドモータ2Aをフレームに対して移動して位置を調整してもよい。また、3以上のギヤドモータを有する駆動装置においては、移動させるギヤドモータを順次変更していき、それぞれのギヤドモータに対して最適な位置を決めればよい。
After fixing the second geared
本実施形態の調整工程では、まず、第1のギヤドモータ2Aのギヤハウジング39を、レーザ溶接などの固定手段によってフレーム10に固定する。本実施形態では、第1のギヤドモータ2Aは、フレーム10に完全に固定される。しかしながら、調整工程における第1のギヤドモータ2Aのフレーム10への固定は、位置ずれを制限するような仮固定であってもよい。この場合、調整工程の後の固定工程において、第2のギヤドモータ2Bとともに、第1のギヤドモータ2Aをフレーム10に完全に固定する。
In the adjusting step of the present embodiment, first, the
移動手順では、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bを駆動させながら、第2のギヤドモータ2Bの位置を変化させ、ラックギヤ3の駆動力が最も大きくなる第2のギヤドモータ2Bの位置を決定する。移動手順において、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bには、同期されたパルス信号が入力される。このため、第1および第2のピニオンギヤ5A、5Bは、同方向に同速度で回転してラックギヤ3を移動させる。
In the moving procedure, the position of the second geared
移動手順において、ラックギヤ3には、ラックギヤ3の駆動力を測定するための測定装置が取り付けられる。また、簡易的な測定をする場合には、測定装置に代えて、ラックギヤ3の駆動に反力を与える重量可変の錘を取り付けてもよい。この場合、錘の重量を徐々に増加又は減少させて持ち上げることができることができる最大の錘の重量をラックギヤ3の駆動力とする。
In the moving procedure, the
図1に示すように、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bにおいて、ギヤハウジング39の外周面には、凹部(調整部)39pが設けられる。移動手順において、第2のギヤドモータ2Bの凹部39pには、調整治具9が挿入される。第2のギヤドモータ2Bは、調整治具9によって第2の中心軸線J2周りに回転させられる。
As shown in FIG. 1, in the first and second geared
移動手順において、第2のギヤドモータ2Bは、第2の中心軸線J2周りに所定の角度毎に移動させられる。さらに、駆動装置1は、それぞれの角度位置において、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bを駆動させ、ラックギヤ3の駆動力が測定される。作業者は、第2のギヤドモータ2Bを所定の角度範囲内で複数回移動させ、それぞれの角度位置でラックギヤ3の駆動力の測定を行う。作業者は、それぞれの角度位置におけるラックギヤ3の駆動力の測定結果の内、最も駆動力が高い1つの角度位置を選んで、第2のギヤドモータ2Bの角度位置とする。
In the moving procedure, the second geared
(固定工程)
作業者は、次に、調整工程において調整された位置に基づき、第2のギヤドモータ2Bをフレーム10に固定する固定工程を行う。第2のギヤドモータ2Bの固定は、例えばレーザ溶接によって行われる。
(Fixing process)
The operator then performs a fixing step of fixing the second geared
(製造方法の作用効果)
本実施形態によれば、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bのうち一方の位置を保持し他方を移動させながら、ラックギヤ3の駆動力を実測する。これにより、第1のギヤドモータ2Aの第1のピニオンギヤ5Aと第2のギヤドモータ2Bの第2のピニオンギヤ5Bとの相対的な回転角を最適化させることができる。すなわち、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bのトルクリップルの位相差や、各ギヤの噛み合い状況を最適化させ、最も効率的なラックギヤ3の駆動を実現することができる。
(Action and effect of manufacturing method)
According to the present embodiment, the driving force of the
本実施形態の調整工程を含む組み立て方法を採用することで、駆動装置1は、ラックギヤ3における駆動力をさらに高めることができる。すなわち、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの出力の和に対してラックギヤ3の出力を90%以上とすることができる。
By adopting the assembly method including the adjustment step of the present embodiment, the
本実施形態において、移動手順は、調整するギヤドモータ(本実施形態では第2のギヤドモータ2B)のみをフレーム10に対して中心軸線(本実施形態において第2の中心軸線J2)周りに回転移動させる手順である。このため、第2のギヤドモータ2Bの移動および位置調整が容易となる。
In the present embodiment, the moving procedure is a procedure in which only the geared motor to be adjusted (second geared
なお、移動手順としては、調整するギヤドモータを中心軸線と直交する方向に平行移動させることが考えられる。より具体的には、例えば、第1のギヤドモータ2Aをフレーム10に固定し、さらに、第2のギヤドモータ2Bをラックギヤ3が延びる方向(すなわち、X軸方向)に移動する。これにより、ラックギヤ3の駆動力が最も大きくなる位置を見つける。このような移動手順を採用する場合においても、ラックギヤ3の駆動力を高めて効率の高いく駆動装置を構成できる。
As a moving procedure, it is conceivable to translate the geared motor to be adjusted in a direction orthogonal to the central axis. More specifically, for example, the first geared
本実施形態によれば、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの外周面には、それぞれの第1および第2のギヤドモータ2A、2Bをそれぞれの中心軸線J1、J2周りに回転させるための凹部39pが設けられる。これにより、調整工程において第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの位置調整を容易とすることができる。
According to the present embodiment, the outer peripheral surfaces of the first and second geared
なお、本実施形態での駆動装置1は、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの両方の外周面に、凹部39pが設けられる。このため、駆動装置1は、調整工程において、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの何れが固定され、何れが調整されてもよい。しかしながら、複数のギヤドモータのうち少なくとも1つの外周面に凹部39pが設けられていれば、凹部39pが設けられたギヤドモータを調整してラックギヤ3の駆動力を高めることができる。
The
また、本実施形態では、調整治具9によって挿入される調整部として、凹部39pを採用する場合について説明した。しかしながら、調整部の構成は、本実施形態に限定されない。調整部は、例えば、ギヤドモータの外周面に設けられる凸部であってもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the
本実施形態の組み付け工程では、それぞれのギヤドモータ20A、20Bにおいて、モータケース23とギヤハウジング39とが、予め互いに固定されている。しかしながら、組み付け工程において、モータケース23とギヤハウジング39とが互いに固定されていなくてもよい。この場合、調整工程において、調整するギヤドモータのモータケース23とギヤハウジング39とを相対的に回転させることで、ギヤドモータをフレーム10に対して移動させる。この場合であっても、ラックギヤ3の駆動力が最も大きくなる位置を見つけて、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの相対的な位置関係を調整できる。
In the assembling process of the present embodiment, the
同様に、本実施形態の組み付け工程では、それぞれのギヤドモータ20A、20Bにおいて、遊星歯車機構30A、30Bの出力部36cとピニオンギヤ5A、5Bとが、互いに固定されている。しかしながら、組み付け工程において、出力部36cとピニオンギヤ5A、5Bとが互いに固定されていなくてもよい。この場合、調整工程において、調整するギヤドモータの出力部36cとピニオンギヤ5A、5Bとを相対的に回転させることで、ギヤドモータをフレーム10に対して移動させる。この場合であっても、ラックギヤ3の出力が最も大きくなる位置を見つけて、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの相対的な位置関係を調整できる。
Similarly, in the assembling process of the present embodiment, the
すなわち、移動手順における、「調整するギヤドモータのみをフレームに対して移動させる」とは、調整するギヤドモータ(例えば、第2のギヤドモータ2B)の一部をフレーム10に対して移動させる場合も含む。
That is, in the moving procedure, "moving only the geared motor to be adjusted with respect to the frame" includes a case where a part of the geared motor to be adjusted (for example, the second geared
なお、駆動装置1の製造ラインにおいて、上述の調整工程は、全ての駆動装置1に対して行うことが最も好ましい。しかしながら、製造ロットと、調整角度との関連を明らかにして、製造ロットごとに調整工程を簡素化して行ってもよい。すなわち、製造ロットに対して特定の個数の駆動装置1だけ上述の調整工程を行い、調整角度の傾向を把握した後に、他の駆動装置1において把握した傾向に基づいて角度調整のみを行う製造ラインを採用してもよい。
In the production line of the
次に、上記した調整工程を含む駆動装置1の製造方法の作用効果を検証する検証試験を実施した。
Next, a verification test was conducted to verify the operation and effect of the manufacturing method of the
ここでは、駆動装置1のサンプルとして、サンプルNo.1~No.5を用意した。駆動装置1のサンプルとしては、上述の実施形態と同様の構成を有する。以下に説明する各サンプルは、全て同じ構成を有し、サンプルごとの個体差のみを内包する。
Here, as a sample of the
各サンプルの駆動装置1において、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの減速比は、118.31(すなわち、約120)である。また、各サンプルの駆動装置1において、第1および第2のモータ本体20A、20Bは、2相のステッピングモータであり、ステップ角はともに22.5°である。さらに、各サンプルの駆動装置1において、第1および第2のモータ本体20の動作電圧は、ともに5.0Vである。
In the
表1は、サンプルNo.1~No.5において、調整工程を行う前後のラックギヤ3の出力(駆動力)の変化を示す。なお、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの出力は、第1および第2のギヤドモータ2A、2Bを組み付け工程前にトルク測定し、当該トルクからラックギヤ3の駆動力を出力として算出した値の和である。また、調整前後のラックギヤ3の測定値は、ラックギヤ3に重量可変の錘を負荷として与え、駆動させることができた錘の重量から算出した。
Table 1 shows the sample No. 1 to No. In No. 5, changes in the output (driving force) of the
表1の結果から、調整工程を行う製造方法を採用し、駆動装置1を製造することで、ラックギヤ3の出力の値を第1および第2のギヤドモータ2A、2Bの出力の和に対して90%以上とできることが確認された。
From the results in Table 1, by adopting the manufacturing method of performing the adjustment process and manufacturing the
以上に、本発明の実施形態を説明したが、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 of the present invention have been described above, the configurations and combinations thereof in the embodiments are examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configurations are made without departing from the spirit of the present invention. Is 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…駆動装置、3…ラックギヤ(メインギヤ)、5A、5B…ピニオンギヤ、10…フレーム、20A、20B…ギヤドモータ、30A、30B…遊星歯車機構、39p…凹部(調整部)、J1、J2…中心軸線 1 ... Drive device, 3 ... Rack gear (main gear), 5A, 5B ... Pinion gear, 10 ... Frame, 20A, 20B ... Geared motor, 30A, 30B ... Planetary gear mechanism, 39p ... Recess (adjustment part), J1, J2 ... Central axis
Claims (11)
複数の前記ピニオンギヤに噛み合うメインギヤと、を備え、
複数のギヤドモータの出力の和に対して前記メインギヤの出力が、65%以上である、
駆動装置。 A plurality of geared motors having a motor body and a pinion gear rotated around the central axis by the motor body, and
It is equipped with a main gear that meshes with a plurality of the pinion gears.
The output of the main gear is 65% or more with respect to the sum of the outputs of the plurality of geared motors.
Drive device.
請求項1に記載の駆動装置。 The output of the main gear is 90% or more of the sum of the outputs of the plurality of geared motors.
The drive device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の駆動装置。 Each geared motor has a transmission mechanism that decelerates the power of the motor body and transmits it to the pinion gear.
The drive device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の駆動装置。 The transmission mechanism is a planetary gear mechanism.
The drive device according to claim 3.
請求項1~4の何れか一項に記載の駆動装置。 The motor body of each of the geared motors is a stepping motor.
The drive device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5の何れか一項に記載の駆動装置。 The main gear is a rack gear that is driven in a direction orthogonal to the central axis of the plurality of geared motors.
The drive device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6の何れか一項に記載の駆動装置。 An adjusting portion for rotating the geared motor around the central axis is provided on the outer peripheral surface of at least one of the plurality of geared motors.
The drive device according to any one of claims 1 to 6.
前記フレームに対する前記ギヤドモータの組み付け位置を調整する調整工程と、
前記調整工程において調整された位置に基づき、前記ギヤドモータを前記フレームに固定する固定工程と、を有し、
前記調整工程は、複数の前記ギヤドモータを駆動させ、一方で、調整する前記ギヤドモータのみを前記フレームに対して移動させる移動手順を行い、前記メインギヤの出力が最も大きくなる位置を見つける工程である、
駆動装置の製造方法。 Assembling process of assembling a plurality of geared motors having a motor body and a pinion gear rotated around the central axis by the motor body, and a main gear meshing with the pinion gears to a frame, respectively.
An adjustment step for adjusting the assembly position of the geared motor with respect to the frame, and
It has a fixing step of fixing the geared motor to the frame based on the position adjusted in the adjusting step.
The adjusting step is a step of driving a plurality of the geared motors, while performing a moving procedure of moving only the geared motor to be adjusted with respect to the frame, and finding a position where the output of the main gear is maximum.
How to manufacture a drive.
請求項8に記載の駆動装置の製造方法。 The movement procedure is a procedure in which only the geared motor to be adjusted is rotationally moved around the central axis with respect to the frame.
The method for manufacturing a drive device according to claim 8.
請求項8又は9に記載の駆動装置の製造方法。 Each geared motor has a transmission mechanism that decelerates the power of the motor body and transmits it to the pinion gear.
The method for manufacturing a drive device according to claim 8 or 9.
請求項8~10の何れか一項に記載の駆動装置の製造方法。 The motor body of each of the geared motors is a stepping motor.
The method for manufacturing a drive device according to any one of claims 8 to 10.
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