JP2929763B2 - サ−ボモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＮＣ加工機等位置決め
機能を備えたサーボ装置に用いる位置検知機能を備えた
サーボモータに係り，特に，このサーボモータを対象機
械に装着するときの位置合わせが容易で作業工数を低減
できるサーボモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ機械のフライス盤やボール盤等移動
するテーブルを所定の位置で精度良く停止させるにはサ
ーボモータとこのサーボモータの回転軸に結合したイン
クレメンタルの位置センサであるパルスエンコーダとを
組み合わせて用いられる場合が多い。このようなパルス
エンコーダは，その回転軸の回転位置と回転方向を検知
するために９０度の位相差をもって出力される２系統の
出力パルスと，前記パルスエンコーダの回転数をカウン
トするため等の目的で，その回転軸の所定の位置でパル
スを出力する，いわゆるＺ信号出力機能を備えているも
のがある。又，このような，例えば，テーブルの移動を
制御する位置決めサーボ装置においては，位置決めの基
準位置として，移動体であるテーブルが移動するベッド
の端部近傍に原点が設けられる。上述のような構成にお
いてテーブルを原点で停止させるには，原点方向に移動
して来たテーブルが原点の近くに接近したことをリミッ
トスイッチ等の原点サーチ用のセンサによって検知し，
このセンサの検知信号によってサーボ装置を減速して停
止逆転させ，最初に検知されるパルスエンコーダから出
力される上記Ｚ信号によって停止させ，この停止位置を
原点としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うな，パルスエンコーダを用いたような位置決めサーボ
装置において，原点サーチ用センサであるリミットスイ
ッチからの信号で減速しパルスエンコーダからのＺ信号
によって停止させる方法によると，リミットスイッチ等
のセンサが減速位置を検知してテーブルの移動方向を逆
転させても，パルスエンコーダからＺ信号を出すタイミ
ングが接近しているとか，リミットスイッチがオン状態
の中にＺ信号がでるような位置関係になっていると，原
点検出が誤動作する場合がある。このような可能性を減
らすために，当初この位置決めサーボ装置を組み立てる
時には，パルスエンコーダの回転によってＺ信号が出力
される位置の中間部で前記リミットスイッチを検知する
ように，パルスエンコーダとリミットスイッチとの相対
装着位置関係を調節する必要がある。

【０００４】パルスエンコーダとリミットスイッチとの
相対装着位置を調節するために，原点サーチ用のリミッ
トスイッチの装着位置を調節可能にしようとすると，リ
ミットスイッチの移動機構を設けることが必要であり，
しかもこの機構部の構造は精度が必要であって，この移
動機構のスペースを設けるとともに価格が高価なものに
なる。また，パルスエンコーダのＺ信号出力位置を調節
しようとすると，モータとパルスエンコーダとの結合部
またはその後の駆動系に精度のよい回転位相調節機構を
設ける必要があって，そのためのスペースも必要とな
り，また，このような機構部をもうけるために駆動部が
高価なものになる。また，上記のように，パルスエンコ
ーダとリミットスイッチとの相対装着位置を調節するに
は，パルスエンコーダとリミットスイッチそれぞれから
出力される信号をオシロスコープ等で見ながら，又は，
予め調節用の検出表示装置を設けておいて，その表示を
みながら調節固定する必要があって，手間が必要である
ばかりではなく，このサーボ装置と対象機構の構造を調
節可能にし，また，この位置決めサーボ装置の据え付け
位置周辺も上記調節のためのスペースを設けねばならな
い等，多くの限定条件が必要になる。本発明は従来のも
のの上記課題（問題点）を解決し，位置決めサーボ装置
の機構部組み立て時におけるパルスエンコーダとリミッ
トスイッチの相対位置調節工程を，特に複雑な追加機構
を必要としないで無くすことができ，また，リミットス
イッチ装着部やパルスエンコーダ装着部の機構を簡略化
して，これら装着後の位置が変動するような恐れのない
信頼性が高く，かつ安い価格で構成できるようにしたサ
ーボモータを提供すること目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づくサーボモータは，トルク発生部と，こ
のトルク発生部回転軸の回転に対応して９０度の位相差
を有する２系統の連続パルスと回転軸の所定の位置でパ
ルスを出力する回転位置検出部とを備えたサーボモータ
において，前記該回転位置検出部の回転軸所定の位置
と，前記サーボモータ外筐部所定の位置との相互位置関
係を固定状態に維持できるようにした。また，前記回転
位置検出部の回転軸所定の位置と前記サーボモータ外筐
部所定の位置にそれぞれに基準表示を設け，前記回転位
置検出部の回転軸所定の位置と，前記サーボモータ外筐
部所定の位置それぞれの基準表示を合わせるように構成
した。また，前記サーボモータに保持ブレーキを結合
し，前記回転位置検出部の回転軸所定の位置と前記サー
ボモータ外筐部所定の位置とを合わせた後前記保持ブレ
ーキにより前記サーボモータの回転を防止するようにし
た。

【０００６】

【作用】上述したように，本発明に基づくサーボモータ
は，トルク発生部と，このトルク発生部回転軸の回転に
対応して９０度の位相差を有する２系統の連続パルスと
回転軸の所定の位置でパルスを出力する回転位置検出部
とを備えたサーボモータにおいて，前記回転位置検出部
の回転軸所定の位置と，前記サーボモータ外筐部所定の
位置との相互位置関係を固定状態に維持できるようにし
たので，このサーボモータを装着する位置決めサーボ機
構にこのサーボモータを取付ける時には，従来のよう
に，回転位置検出部であるパルスエンコーダと，原点サ
ーチ用センサである，例えばリミットスイッチとの相対
位置を調節する必要がない。また，前記回転位置検出部
の回転軸所定の位置と前記サーボモータ外筐部所定の位
置にそれぞれに基準表示を設け，前記回転位置検出部の
回転軸所定の位置と，前記サーボモータ外筐部所定の位
置それぞれの基準表示を合わせるようにしたので，回転
位置検出部の回転軸所定の位置，即ち，いわゆるＺ信号
の出力位置が外部から明確にできるので，このサーボモ
ータを装着する位置決めサーボ機構にこのサーボモータ
を取付ける時には，従来のように，回転位置検出部であ
るパルスエンコーダと，原点サーチ用センサである，例
えばリミットスイッチとの相対位置を調節する必要がな
い。また，前記サーボモータに保持ブレーキを結合した
場合においては，前記回転位置検出部の回転軸所定の位
置と前記サーボモータ外筐部所定の位置とを合わせた後
前記保持ブレーキにより前記サーボモータの回転を防止
するようにしたので，回転位置検出部の回転軸所定の位
置，即ち，いわゆるＺ信号の出力位置がこのサーボモー
タの所定の方向に固定できるので，このサーボモータを
装着する位置決めサーボ機構にこのサーボモータを取付
ける時には，従来のように，回転位置検出部であるパル
スエンコーダと，原点サーチ用センサである，例えばリ
ミットスイッチとの相対位置を調節する必要がない。

【０００７】

【実施例】次に，本発明の実施例として，本発明に基づ
くサーボモータを往復作動テーブル駆動用に装着した例
について，図６と図７乃至図９を参照して説明する。図
６は本発明に基づくサーボモータを往復作動テーブルに
装着した概要構造を示している。符号１はこのサーボモ
ータのトルク発生部（以下モータと記す）であって，こ
のモータ１には，回転軸の回転角度に対応して９０度の
位相差を有する２系統の連続パルスと回転軸の所定の位
置でパルスを出力する，即ち，３相出力機能を備えたパ
ルスエンコーダによる回転位置検出部２（以下エンコー
ダと記す）が詳細を後述するように結合されている。モ
ータ１の出力回転軸はカップリング４によって，送りね
じ３に結合されていて，この送りねじ３にはテーブル５
に結合されたナット５ａが嵌合している。このテーブル
５が前記モータ１によって駆動され移動するベッド（図
示せず）の両側端部にはテーブル２の駆動を制限するス
トロークエンドリミットスイッチ６と８が設けられてい
て，このベッドの所定の端部近傍の所定の位置には原点
サーチ用センサであるリミットスイッチ７が装着されて
いる。また，テーブル５の所定位置には，上記各リミッ
トスイッチ６，７，８を作動させるドッグ（図示せず）
が設けられている。また符号９は，この位置決めサーボ
装置を制御するコントローラであって，図示しない入力
装置，または，記録装置からの入力信号によって，前記
テーブル５を所定の位置に移動し停止させる。エンコー
ダ２，リミットスイッチ６，７，８の各検知信号はこの
コントローラ９に入力し，このコントローラ９からの出
力によってモータ１が駆動される。

【０００８】次に，上述した位置決めサーボ装置の働き
を図７乃至図９をも参照して説明する。図７乃至図９は
横軸にベッド上の位置，縦軸にはテーブル５の移動速度
を示している。また，エンコーダ２のＺ信号と，リミッ
トスイッチ７及び８の検知信号をもこのベッドの位置に
対応させて記している。この位置決めサーボ装置の位置
計測用のセンサとしては，前述したように回転角度に対
応してパルスを出力するエンコーダ２を使用しているの
で，テーブル５を所定の絶対的な位置に移動し停止させ
るために，まず，図示しないベッドの上に設定した原点
にテーブル５を移動させる必要がある。図７において，
テーブル５がＡ位置から原点方向に向けてモータ１の回
転によって高速で移動しリミットスイッチ７がドッグ
（図示せず）を検知すると，この信号がコントローラ９
に送られるので，リミットスイッチ７の検知信号が切れ
るタイミングａ点，即ち，テーブル５のＢ位置で，コン
トローラ９は予め設定された制御指令に従いモータ１の
駆動パルス出力を減少させてテーブル５を停止させる
（Ｃ位置）。停止後，モータ１の回転方向を逆転して駆
動し，再度リミットスイッチ７がドッグを検知（ａ点）
すると（Ｄ位置）この検知信号によって微速でモータを
駆動し，前記エンコーダ２の回転軸所定の位置で出力さ
れる信号，いわゆるＺ信号をコントローラ９が検知（ｂ
点）すると，コントローラ９はモータ１の駆動を直ちに
停止させてテーブル５が停止する（Ｅ位置）。このＥ位
置がすなわち原点である。

【０００９】図８にはテーブル５が原点を示すリミット
スイッチ７よりも外れた方向のＦ位置に停止している場
合を示している。図８の場合は，Ｆ位置をスタートした
テーブル５はストロークエンドリミットスイッチ８の検
知信号（ｃ点）によってコントローラ９の予め設定され
た制御指令に従って停止（Ｇ位置）し，停止後，モータ
１の回転方向を逆転して駆動する。リミットスイッチ７
がドッグを検知（ｄ点）すると，この検知信号によって
Ｄ位置から微速でモータ１を駆動し，前記エンコーダ２
の回転軸所定の位置で出力される信号，いわゆるＺ信号
をコントローラ９が検知（ｂ点）すると，コントローラ
９はモータ１の駆動を直ちに停止させテーブルが停止す
る（Ｅ位置）。図９にはテーブル５がリミットスイッチ
７からオン信号を出力している範囲の位置に停止してい
る場合を示している。図９の場合は，Ｈ位置をスタート
したテーブル５はリミットスイッチ７からの出力が切れ
る信号（ｅ点）により，コントローラ９の予め設定され
た制御指令に従って停止（Ｉ位置）し，停止後，モータ
１の回転方向を逆転して駆動し，再度リミットスイッチ
７がドッグを検知（ｅ点）すると，この検知信号によっ
てＤ位置から微速でモータ１を駆動し，前記エンコーダ
２の回転軸所定の位置で出力される信号，いわゆるＺ信
号をコントローラ９が検知（ｂ点）すると，コントロー
ラ９はモータ１の駆動を直ちに停止させてテーブル５が
停止する（Ｅ位置）。図８，図９の場合も図７に示した
例と同様にテーブル５が停止したＥ位置がすなわち原点
である。

【００１０】上述のごとく，テーブル５が原点に停止し
た後，図示しない記録装置に記録された位置決め指令信
号に基づきコントローラ９から出力される大きさの電流
とその方向によってモータ１が回転し，このモータ１の
回転軸に結合された送りねじ３が回転するので，この送
りねじ３に嵌合するナット５ａが駆動されてテーブル５
が移動する。モータ１が回転すると，このモータ１に結
合されたエンコーダ２が回転して回転角度に対応して９
０度位相のずれたパルスを出力して前記コントローラ９
に入力する，従って，コントローラ９の内部ではモータ
１の回転方向と回転角度，すなわち，テーブル５の移動
方向と移動距離を計測して前記位置決め指令信号とこの
移動距離を比較し，一致するとモータ１の回転を停止さ
せる。

【００１１】次に，図１乃至図５によって，本発明に基
づく回転位置検出部の構造，及び，この回転位置検出部
とトルク発生部との結合方法を説明する。図４におい
て，１はこのサーボモータのモータ即ちトルク発生部
で，２はこのモータ１に結合されたエンコーダ即ち回転
位置検出部であって，１１はモータの出力回転軸，１２
はサーボモータを装着対象に装着するフランジである。
また，図５は図４の構造に保持ブレーキ例えば，無励磁
作動電磁ブレーキを組み込み，モータ１が駆動されない
状態においてはモータが回転しないように固定すること
によって，モータ１にエンコーダ２を装着したサーボモ
ータ単体のときにエンコーダが回転しないように固定で
き，又，実稼働時においてはテーブルの停止を確実に保
持するための構造例を示している。

【００１２】実施例１ 図１は前述したサーボモータのモータ１を出力回転軸１
１側から見た図である。即ち，１１がモータ１の出力回
転軸，１２がモータを装着するフランジである。また，
２１はモータ１の外筐部所定の位置に刻んだ基準表示を
なす相マーク（合印），２２は出力回転軸１１のキー溝
である。モータ１とエンコーダ２とを結合するときに，
出力回転軸１１のキー溝２２を相マーク２１の位置に合
わした状態のときにこのセンサのＺ信号即ち回転位置検
出部の回転軸所定の位置信号がサーボモータ外筐部所定
位置で出力されるようにする。上述のようにしてモータ
１とエンコーダ２が結合されているために，例えば，前
述したテーブル５を原点サーチセンサである，例えば，
図６において前述したリミットスイッチ７に対してこの
テーブル５に装着したドッグ（図示せず）を所定の位置
関係にしてモータを前記送りねじ３に結合することによ
り，エンコーダ２を位置計測や調整なしに所望の位置関
係で装着対象の送りねじ３に結合することができる。

【００１３】実施例２ 図２は図１とは別の手段即ち，モータ１の出力回転軸１
１にキー溝のような軸の角度位置を特定できる条件がな
い場合の手段を示している。図２は図１と同様に前述し
たモータ１を出力回転軸側から見た図であって，１１が
モータ１の出力回転軸，１２がモータを装着するフラン
ジである。また，２３はモータ１の外筐部所定の位置に
刻んだサーボモータ外筐部所定位置の基準表示をなす相
マーク（合印），２４は出力回転軸の所定の位置に刻ん
だ回転位置検出部の回転軸所定位置の基準表示をなす相
マークであって，モータ１とエンコーダ２とを結合する
ときに，前記出力回転軸の相マーク２４を相マーク２３
の位置に合わした状態においてこのセンサのＺ信号即ち
回転位置検出部の回転軸所定の位置信号がサーボモータ
外筐部所定位置で出力されるようにする。上述のように
してモータ１とエンコーダ２が結合されているために，
エンコーダ２を前述した図１と同様に位置計測や調整な
しに所望の位置で装着対象の例えば，送りねじに結合す
ることができる。

【００１４】実施例３ 図３は図１，図２とは別の手段を示していて前述したエ
ンコーダ２を装着したモータ１を側面から見た図であ
る。また，１１がモータ１の出力回転軸，１２がモータ
を装着するフランジである。２５はエンコーダ２のケー
シング側面に設けた観察窓であって，このサーボモータ
外筐部所定位置の基準表示をなしている。又，２６は，
エンコーダ２の回転軸のＺ信号出力位置に対応する所定
の位置に設けたマークであって回転位置検出部の回転軸
所定位置の基準表示をなしている。観察窓２５にマーク
２６が見える状態でエンコーダ２をモータ１に結合する
ことによって，図１，図２で前述した実施例と同様に，
このセンサのＺ信号即ち回転位置検出部の回転軸所定の
位置信号がサーボモータ外筐部所定位置で出力されるよ
うになる。上述のようにしてモータ１とエンコーダ２が
結合されているために，エンコーダ２を前述した図１と
同様に位置計測や調整なしに所望の位置で装着対象の例
えば，送りねじ３に結合することができる。図３に示し
たような手段による場合は，観察窓２５がエンコーダ２
のケーシング周囲を回転できる構造にして，モータ１と
エンコーダ２とを結合後，観察窓２５の位置がマーク２
６を見える位置に回転し固定するようにしてもよい。こ
のように，観察窓２５にマーク２６を入れることによっ
て，エンコーダ２の回転軸位置設定の精度を高めること
ができる。

【００１５】実施例４ 図５によって前述した保持ブレーキ例えば，無励磁作動
電磁ブレーキを装着したサーボモータの場合は，エンコ
ーダ２からＺ信号出力状態の回転角度位置にしてモータ
１とエンコーダ２を結合し，前記ブレーキによって回転
軸が回転しないようにしてこの位置ぎめサーボ装置の機
構部組み立て位置に移動させることによって，位置計測
や調整なしに所望の位置で装着対象の例えば，送りねじ
３に結合することができる。

【００１６】上述の説明は本発明についての各実施例そ
れぞれの基本構成と基本実施方法について説明したもの
であって，その他応用改変することが可能である。ま
た，本発明を適用する回転位置検出部とトルク発生部及
びこれらを装着し使用する位置決めサーボ装置も前述し
た以外の構造，装置にもその対象構造と条件に対応して
任意に設定使用することができる。

【００１７】

【発明の効果】上述したように，この発明に基づくサー
ボモータは，トルク発生部と，このトルク発生部回転軸
の回転に対応して９０度の位相差を有する２系統の連続
パルスと回転軸の所定の位置でパルスを出力する回転位
置検出部とを備えたサーボモータにおいて，前記回転位
置検出部の回転軸所定の位置と，前記サーボモータ外筐
部所定の位置との相互位置関係を固定状態に維持できる
ようにしたので，このサーボモータを装着する位置決め
サーボ機構にこのサーボモータを取付ける時には，従来
のように，回転位置検出部であるパルスエンコーダと，
原点サーチ用センサである，例えばリミットスイッチと
の相対位置を調節する必要がない。また，前記回転位置
検出部の回転軸所定の位置と前記サーボモータ外筐部所
定の位置にそれぞれに基準表示を設け，前記回転位置検
出部の回転軸所定の位置と，前記サーボモータ外筐部所
定の位置それぞれの基準表示を合わせるようにしたの
で，回転位置検出部の回転軸所定の位置，即ち，いわゆ
るＺ信号の出力位置が外部から明確にできるので，この
サーボモータを装着する位置決めサーボ機構にこのサー
ボモータを取付ける時には，従来のように，回転位置検
出部であるパルスエンコーダと，原点サーチ用センサで
ある，例えばリミットスイッチとの相対位置を調節する
必要がない。また，前記サーボモータに保持ブレーキを
結合した場合においては，前記回転位置検出部の回転軸
所定の位置と前記サーボモータ外筐部所定の位置とを合
わせた後前記保持ブレーキにより該サーボモータの回転
を防止するようにしたので，回転位置検出部の回転軸所
定の位置，即ち，いわゆるＺ信号の出力位置がこのサー
ボモータの所定の方向に固定できるので，このサーボモ
ータを装着する位置決めサーボ機構にこのサーボモータ
を取付ける時には，従来のように，回転位置検出部であ
るパルスエンコーダと，原点サーチ用センサである，例
えばリミットスイッチとの相対位置を調節する必要がな
い。

【００１８】従って，本発明は次のような優れた効果を
有する。 リミットスイッチ等の原点サーチセンサやパルスエン
コーダ等の回転位置検出部の装着位置調整のために，調
整代を見込む必要や調整のための周辺空間を見込む必要
がないので周辺の設計の自由度を上げることができるほ
か，取付け回りのコンパクト化がはかれる。 リミットスイッチ等原点サーチセンサの装着位置の調
整が必要ないので，堅固確実に装着でき，従って，後か
ら装着位置がずれる恐れがないので信号検出の信頼性を
あげることができる。 モータの取付けや回転軸の結合も装着位置の調整が必
要ないので，堅固確実に装着でき，信号検出の信頼性を
あげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施例の回転位置検出部を結合
したトルク発生部（モータ）装着手段を説明するモータ
の正面図である。

【図２】本発明に基づく別の実施例の回転位置検出部を
結合したトルク発生部（モータ）装着手段を説明するモ
ータの正面図である。

【図３】本発明に基づく別の実施例の回転位置検出部を
結合したトルク発生部（モータ）装着手段を説明するモ
ータの側面図である。

【図４】本発明に基づく実施例の回転位置検出部を結合
したトルク発生部（モータ）の側面図である。

【図５】本発明に基づく別の実施例の，回転位置検出部
と保持ブレーキを結合したトルク発生部（モータ）の側
面図である。

【図６】本発明に基づく実施例の回転位置検出部（パル
スエンコーダ）を結合したトルク発生部（モータ）を使
用した位置決めサーボ装置を説明する位置決めサーボ装
置の構成図である。

【図７】図６に示した構成における原点位置決め手段を
説明するタイミング図である。

【図８】図６に示した構成における原点位置決め手段を
説明する図７とは別のタイミング図である。

【図９】図６に示した構成における原点位置決め手段を
説明する図７，図８とは別のタイミング図である。

【符号の説明】

１：モータ（トルク発生部） ２：パルスエンコーダ（回転位置検出部） ６，７，８：リミットスイッチ １３：無励磁作動電磁ブレーキ（保持ブレーキ） ２１，２３，２４：相マーク（基準表示） ２２：キー溝 ２５：観察窓 ２６：マーク（基準表示）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルク発生部と，このトルク発生部回転
   軸の回転に対応して９０度の位相差を有する２系統の連
   続パルスと回転軸の所定の位置でパルスを出力する回転
   位置検出部とを備えたサーボモータにおいて，前記回転
   位置検出部の回転軸所定の位置と，前記サーボモータ外
   筐部所定の位置との相互位置関係を固定状態に維持でき
   るようにしたことを特徴とするサーボモータ。
2. 【請求項２】 前記回転位置検出部の回転軸所定の位置
   と前記サーボモータ外筐部所定の位置にそれぞれに基準
   表示を設け，前記回転位置検出部の回転軸所定の位置
   と，前記サーボモータ外筐部所定の位置それぞれの基準
   表示を合わせるようにした請求項１記載のサーボモー
   タ。
3. 【請求項３】 前記サーボモータに保持ブレーキを結合
   し，前記回転位置検出部の回転軸所定の位置と前記サー
   ボモータ外筐部所定の位置とを合わせた後前記保持ブレ
   ーキにより前記サーボモータの回転を防止するようにし
   た請求項１記載のサーボモータ。