JP2983348B2 - ハイブリッド型サーボモータ - Google Patents
ハイブリッド型サーボモータInfo
- Publication number
- JP2983348B2 JP2983348B2 JP3230965A JP23096591A JP2983348B2 JP 2983348 B2 JP2983348 B2 JP 2983348B2 JP 3230965 A JP3230965 A JP 3230965A JP 23096591 A JP23096591 A JP 23096591A JP 2983348 B2 JP2983348 B2 JP 2983348B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixing plate
- guide groove
- wheel
- element fixing
- servomotor
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速制御特性及び微細
精密位置決め特性を有するハイブリッド型サーボモータ
に関する。
精密位置決め特性を有するハイブリッド型サーボモータ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来のサーボモータの一例を示す
軸方向断面図である。モータ軸１は、ケーシング２に取
付けられたハウジング３，４、ベアリング５，６を介し
て回転自在に取付けられている。ステータコア７は電磁
鋼板を積層して作られ、その一部には巻線８が巻かれて
おり、ケーシング２に圧入等により固定されている。モ
ータ軸１には、ステータコア７と径方向に対向する部分
に、図示していないが永久磁石が接着等により取付けら
れている。
軸方向断面図である。モータ軸１は、ケーシング２に取
付けられたハウジング３，４、ベアリング５，６を介し
て回転自在に取付けられている。ステータコア７は電磁
鋼板を積層して作られ、その一部には巻線８が巻かれて
おり、ケーシング２に圧入等により固定されている。モ
ータ軸１には、ステータコア７と径方向に対向する部分
に、図示していないが永久磁石が接着等により取付けら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のサーボ
モータにて微細な精密位置決め制御を行なう場合は、位
置検出分解能をできるだけ高め、制御応答性をできるだ
け早くすることにより誤差を小さくして制御する必要が
ある。しかしながら、位置検出分解能を高めるためには
変速比を大きくする必要があるが、そのため高速制御す
ることが困難となり、また、制御応答性を高めるために
はサーボモータの負荷イナーシャを小さくする必要があ
るが、特に現状のサーボモータではそのトルク発生機構
によりロータ自体がすでに比較的大きな負荷イナーシャ
を持っており、発生トルクに対して高い制御応答性を求
めるにも限界があるという問題があった。本発明は上述
した事情から成されたものであり、本発明の目的は、高
速制御特性を損なうことなく位置検出分解能が高く、制
御応答性も高いハイブリッド型サーボモータを提供する
ことにある。
モータにて微細な精密位置決め制御を行なう場合は、位
置検出分解能をできるだけ高め、制御応答性をできるだ
け早くすることにより誤差を小さくして制御する必要が
ある。しかしながら、位置検出分解能を高めるためには
変速比を大きくする必要があるが、そのため高速制御す
ることが困難となり、また、制御応答性を高めるために
はサーボモータの負荷イナーシャを小さくする必要があ
るが、特に現状のサーボモータではそのトルク発生機構
によりロータ自体がすでに比較的大きな負荷イナーシャ
を持っており、発生トルクに対して高い制御応答性を求
めるにも限界があるという問題があった。本発明は上述
した事情から成されたものであり、本発明の目的は、高
速制御特性を損なうことなく位置検出分解能が高く、制
御応答性も高いハイブリッド型サーボモータを提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速制御特性
及び微細精密位置決め特性を有するハイブリッド型サー
ボモータに関するものであり、本発明の上記目的は、サ
ーボモータのモータ軸に取付けられ、該モータ軸と同心
円形状にしてモータ軸と平行に開口するコ字形案内溝を
有するホイールと、前記案内溝の対向する円弧状壁面間
で案内溝の径方向に伸縮して前記ホイールをクランプ、
アンクランプする第１素子と、該第１素子を前記案内溝
の対向する円弧状壁面に沿って微小移動させる前記第１
素子の伸縮方向と略直交方向に伸縮する第２素子を固定
し、前記案内溝に対向してモータ枠に取付けられた素子
固定板とを備え、前記素子固定板には、該素子固定板の
径方向の２ヶ所で前記第１素子の素子固定板に、外側が
内側より長い弾性支持部を形成するよう、前記第１素子
の素子固定部の周囲に前記素子固定板の径方向外側の幅
が径方向内側の幅より広い切欠きを設けることによって
達成される。
及び微細精密位置決め特性を有するハイブリッド型サー
ボモータに関するものであり、本発明の上記目的は、サ
ーボモータのモータ軸に取付けられ、該モータ軸と同心
円形状にしてモータ軸と平行に開口するコ字形案内溝を
有するホイールと、前記案内溝の対向する円弧状壁面間
で案内溝の径方向に伸縮して前記ホイールをクランプ、
アンクランプする第１素子と、該第１素子を前記案内溝
の対向する円弧状壁面に沿って微小移動させる前記第１
素子の伸縮方向と略直交方向に伸縮する第２素子を固定
し、前記案内溝に対向してモータ枠に取付けられた素子
固定板とを備え、前記素子固定板には、該素子固定板の
径方向の２ヶ所で前記第１素子の素子固定板に、外側が
内側より長い弾性支持部を形成するよう、前記第１素子
の素子固定部の周囲に前記素子固定板の径方向外側の幅
が径方向内側の幅より広い切欠きを設けることによって
達成される。
【０００５】
【作用】本発明は、第１及び第２の各素子の伸縮により
回転するホイールとサーボモータとを組合せているの
で、前記ホイールによる微細精密位置決めと、前記サー
ボモータによる高速制御とが一台のモータで達成され
る。また、第１素子の素子固定部は、第２素子の伸長に
よって押されたことにより素子固定部の外側と内側との
２ヶ所に形成された弾性支持部のダイヤフラム状の変形
差（弾性支持部の外側の変形が内側の変形より大きい）
によって微少な円弧状の変位を起し、この変位が第１素
子に伝達されて第１素子の微少移動に方向性を与えてコ
字形案内溝の対向する円弧状壁面に沿う移動が正確かつ
円滑に行われる。 そして、第２素子の縮小により、素子
固定部は弾性支持部の復元によって元の状態に戻る。
回転するホイールとサーボモータとを組合せているの
で、前記ホイールによる微細精密位置決めと、前記サー
ボモータによる高速制御とが一台のモータで達成され
る。また、第１素子の素子固定部は、第２素子の伸長に
よって押されたことにより素子固定部の外側と内側との
２ヶ所に形成された弾性支持部のダイヤフラム状の変形
差（弾性支持部の外側の変形が内側の変形より大きい）
によって微少な円弧状の変位を起し、この変位が第１素
子に伝達されて第１素子の微少移動に方向性を与えてコ
字形案内溝の対向する円弧状壁面に沿う移動が正確かつ
円滑に行われる。 そして、第２素子の縮小により、素子
固定部は弾性支持部の復元によって元の状態に戻る。
【０００６】
【実施例】まず、本発明における原理について説明す
る。図６はいわゆる尺取り虫型の移動体の一例を示す斜
視図であり、加えられる電界により軸方向に伸縮可能な
棒状の例えば圧電素子１１，１２，１３がＨ型となるよ
うに接続されて案内溝１４内に配置されている。図７は
その前進動作１サイクルのステップ例を示す図であり、
図８は前進動作又は後進動作における各ステップ毎の圧
電素子１１，１２，１３の伸縮状態を示す図である。圧
電電子１１，１３は伸縮することにより案内溝１４の対
向する壁面の間で自身をクランプ，アンクランプし、圧
電素子１２は伸縮することにより圧電素子１１，１３の
間隔を変化させる。従って、各圧電素子１１，１２，１
３の伸縮タイミングをステップ〜となるように制御
することで１サイクル移動量だけ移動体を移動させるこ
とができ、ステップ〜を繰返すことで移動体を連続
移動させることができる。従って、逆にこのような移動
体を固定することで円形の案内溝が設けられたホイール
を回転させることも可能であり、本発明はこれを適用し
たものである。
る。図６はいわゆる尺取り虫型の移動体の一例を示す斜
視図であり、加えられる電界により軸方向に伸縮可能な
棒状の例えば圧電素子１１，１２，１３がＨ型となるよ
うに接続されて案内溝１４内に配置されている。図７は
その前進動作１サイクルのステップ例を示す図であり、
図８は前進動作又は後進動作における各ステップ毎の圧
電素子１１，１２，１３の伸縮状態を示す図である。圧
電電子１１，１３は伸縮することにより案内溝１４の対
向する壁面の間で自身をクランプ，アンクランプし、圧
電素子１２は伸縮することにより圧電素子１１，１３の
間隔を変化させる。従って、各圧電素子１１，１２，１
３の伸縮タイミングをステップ〜となるように制御
することで１サイクル移動量だけ移動体を移動させるこ
とができ、ステップ〜を繰返すことで移動体を連続
移動させることができる。従って、逆にこのような移動
体を固定することで円形の案内溝が設けられたホイール
を回転させることも可能であり、本発明はこれを適用し
たものである。
【０００７】図１は本発明のハイブリッド型サーボモー
タの一例を示す軸方向断面図である。従来のサーボモー
タのモータ軸１の一端にはモータ軸１と同心円形状にし
てモータ軸と平行に開口するコ字形案内溝が設けられた
ホイール２４が組込まれており、この案内溝の対向する
円弧状壁面の間で案内溝の径方向に伸縮してホイール２
４をクランプ，アンクランプ可能な圧電素子２１，２
１′，（２３，２３′）（第１素子）及び圧電素子２
１，２１′を伸縮により案内溝の対向する円弧状壁面に
沿って微小移動させる圧電素子（２２，２２′）（第２
素子）が固定された素子固定板２５が前記ホイール２４
の案内溝側に対向してモータ軸１に接触しないようにモ
ータ枠２９に取付けられている。そして、モータ軸１の
先端には位置検出器３０が配設されている。
タの一例を示す軸方向断面図である。従来のサーボモー
タのモータ軸１の一端にはモータ軸１と同心円形状にし
てモータ軸と平行に開口するコ字形案内溝が設けられた
ホイール２４が組込まれており、この案内溝の対向する
円弧状壁面の間で案内溝の径方向に伸縮してホイール２
４をクランプ，アンクランプ可能な圧電素子２１，２
１′，（２３，２３′）（第１素子）及び圧電素子２
１，２１′を伸縮により案内溝の対向する円弧状壁面に
沿って微小移動させる圧電素子（２２，２２′）（第２
素子）が固定された素子固定板２５が前記ホイール２４
の案内溝側に対向してモータ軸１に接触しないようにモ
ータ枠２９に取付けられている。そして、モータ軸１の
先端には位置検出器３０が配設されている。
【０００８】図２は上述した素子固定板２５の一例を示
す斜視図であり、ホイール２４のコ字形案内溝の対向す
る円弧状壁面の間でホイール２４をクランプ、アンクラ
ンプ可能な圧電素子２１、２１’、２３、２３’は素子
固定板２５の一側面から突出した形で、かつ素子固定板
２５の中心点から放射状に十字形となるように固定され
ている。圧電素子２１、２１’の固定部周囲の素子固定
板２５にはその中心点から径方向の中心側と外周側との
２点で各側部が対向する一対のコ字形切欠きが対向して
設けられており、これらの切欠き２６ａ及び２６ｂ、２
６ａ’及び２６ｂ’によって形成される素子固定部２
７、２７’が円弧状の移動軌跡を描くようにダイヤフラ
ム状に微小な変位ができるように、上記コ字形切欠き２
６ａ、２６ｂ及び２６ａ’、２６ｂ’の各外周側側部端
面の径方向長さＬを中心側側部端面の径方向長さｌより
長く設定した夫々２ヶ所の弾性支持部３０，３１及び３
０’，３１’が前記素子固定部２７，２７’に形成され
ている。そして、圧電素子２２、２２’は素子固定板２
５内に設けられた切欠き２６ａ、２６ａ’に至る横穴内
に挿入され、圧電素子２２、２２’の一端が素子固定部
２７、２７’の一側端面に当接され、他端は素子固定板
２５の外周面に固定されたストッパー２８、２８’に固
定されている。従って、圧電素子２２、２２′が伸びる
ことにより素子固定部２７、２７′はその外周側と中心
側との２ヶ所形成された弾性支持部３０，３１及び３
０′，３１′の変形差によって微小な円弧状の変位を起
こし、この変位が圧電素子２１、２１′に伝達して圧電
素子の移動に 方向性を与え、ホイール２４のコ字形案内
溝の対向する円弧状壁面に沿って微小移動させることが
でき、圧電素子２２、２２′が縮むと素子固定部２７、
２７′は弾性支持部３０，３１及び３０′，３１′の復
元によって元の状態に戻る。
す斜視図であり、ホイール２４のコ字形案内溝の対向す
る円弧状壁面の間でホイール２４をクランプ、アンクラ
ンプ可能な圧電素子２１、２１’、２３、２３’は素子
固定板２５の一側面から突出した形で、かつ素子固定板
２５の中心点から放射状に十字形となるように固定され
ている。圧電素子２１、２１’の固定部周囲の素子固定
板２５にはその中心点から径方向の中心側と外周側との
２点で各側部が対向する一対のコ字形切欠きが対向して
設けられており、これらの切欠き２６ａ及び２６ｂ、２
６ａ’及び２６ｂ’によって形成される素子固定部２
７、２７’が円弧状の移動軌跡を描くようにダイヤフラ
ム状に微小な変位ができるように、上記コ字形切欠き２
６ａ、２６ｂ及び２６ａ’、２６ｂ’の各外周側側部端
面の径方向長さＬを中心側側部端面の径方向長さｌより
長く設定した夫々２ヶ所の弾性支持部３０，３１及び３
０’，３１’が前記素子固定部２７，２７’に形成され
ている。そして、圧電素子２２、２２’は素子固定板２
５内に設けられた切欠き２６ａ、２６ａ’に至る横穴内
に挿入され、圧電素子２２、２２’の一端が素子固定部
２７、２７’の一側端面に当接され、他端は素子固定板
２５の外周面に固定されたストッパー２８、２８’に固
定されている。従って、圧電素子２２、２２′が伸びる
ことにより素子固定部２７、２７′はその外周側と中心
側との２ヶ所形成された弾性支持部３０，３１及び３
０′，３１′の変形差によって微小な円弧状の変位を起
こし、この変位が圧電素子２１、２１′に伝達して圧電
素子の移動に 方向性を与え、ホイール２４のコ字形案内
溝の対向する円弧状壁面に沿って微小移動させることが
でき、圧電素子２２、２２′が縮むと素子固定部２７、
２７′は弾性支持部３０，３１及び３０′，３１′の復
元によって元の状態に戻る。
【０００９】図３及び図４は本発明のハイブリッド型サ
ーボモータのホイールの正転動作１サイクルのステップ
例を示す図であり、図５は正転動作又は反転動作におけ
る各ステップ毎の圧電素子２１，２１′，２２，２
２′，２３，２３′の伸縮状態を示す図である。圧電素
子２１，２１′，２３，２３′はホイール２４のコ字形
案内溝の対向する円弧状壁面の間で案内溝の径方向に伸
縮することによりホイール２４をクランプ，アンクラン
プし、圧電素子２２，２２′は伸縮することにより圧電
素子２１，２１′をコ字形案内溝の対向する円弧状壁面
に沿って微小移動させる。従って、各圧電素子２１，２
１′２２，２２′２３，２３′の伸縮タイミングをステ
ップ〜となるように制御することで１サイクル当り
の回転量だけホイール２４を回転させることができ、ス
テップ〜を繰返すことでホイール２４を連続回転さ
せることができる。このように圧電素子２１及び２
１′，２２及び２２′，２３及び２３′は２個１組でホ
イール２４の回転方向に対して同方向に同時動作するよ
うに制御されるので、圧電素子２２，２２′の押出し力
によりトルクを発生し、また圧電素子２２，２２′の微
動の大きさによりホイール２４の１サイクル当りの回転
量が定められる。従って、圧電素子２１，２１′，２
２，２２′，２３，２３′によるホイール２４の回転は
位置検出分解能が高く、制御応答性も高い。しかしなが
ら、ホイール２４の１サイクル当りの回転量は微小なた
め高速回転は望めない。そこで、ホイール２４の最高回
転数以上又はそれ以内の指定回転数以上の回転を望む場
合は圧電素子２１，２１′，２３，２３′を全て縮めて
アンクランプ状態にし、従来のサーボモータとして制御
すれば良い。
ーボモータのホイールの正転動作１サイクルのステップ
例を示す図であり、図５は正転動作又は反転動作におけ
る各ステップ毎の圧電素子２１，２１′，２２，２
２′，２３，２３′の伸縮状態を示す図である。圧電素
子２１，２１′，２３，２３′はホイール２４のコ字形
案内溝の対向する円弧状壁面の間で案内溝の径方向に伸
縮することによりホイール２４をクランプ，アンクラン
プし、圧電素子２２，２２′は伸縮することにより圧電
素子２１，２１′をコ字形案内溝の対向する円弧状壁面
に沿って微小移動させる。従って、各圧電素子２１，２
１′２２，２２′２３，２３′の伸縮タイミングをステ
ップ〜となるように制御することで１サイクル当り
の回転量だけホイール２４を回転させることができ、ス
テップ〜を繰返すことでホイール２４を連続回転さ
せることができる。このように圧電素子２１及び２
１′，２２及び２２′，２３及び２３′は２個１組でホ
イール２４の回転方向に対して同方向に同時動作するよ
うに制御されるので、圧電素子２２，２２′の押出し力
によりトルクを発生し、また圧電素子２２，２２′の微
動の大きさによりホイール２４の１サイクル当りの回転
量が定められる。従って、圧電素子２１，２１′，２
２，２２′，２３，２３′によるホイール２４の回転は
位置検出分解能が高く、制御応答性も高い。しかしなが
ら、ホイール２４の１サイクル当りの回転量は微小なた
め高速回転は望めない。そこで、ホイール２４の最高回
転数以上又はそれ以内の指定回転数以上の回転を望む場
合は圧電素子２１，２１′，２３，２３′を全て縮めて
アンクランプ状態にし、従来のサーボモータとして制御
すれば良い。
【００１０】
【発明の効果】以上のように、本発明のハイブリッド型
サーボモータによれば、高速制御特性を損なうことなく
位置検出分解能が高く、制御応答性も高くすることがで
きるので、例えば工作機械に適用すれば加工効率及び加
工精度を大幅に向上させることができる。また、第１素
子の素子固定部は、その固定部の周囲に素子固定部板の
径方向外側の幅が径方向内側の幅より広い切欠きを設け
て、外側が内側より長い２ヶ所の弾性支持部を有するの
で、第２素子の伸長による素子固定部の各弾性支持部の
変形差によって、第１素子はホイールのコ字形案内溝の
対向する円弧状壁面に沿う微小移動を正確にかつ円滑に
行うことができる。
サーボモータによれば、高速制御特性を損なうことなく
位置検出分解能が高く、制御応答性も高くすることがで
きるので、例えば工作機械に適用すれば加工効率及び加
工精度を大幅に向上させることができる。また、第１素
子の素子固定部は、その固定部の周囲に素子固定部板の
径方向外側の幅が径方向内側の幅より広い切欠きを設け
て、外側が内側より長い２ヶ所の弾性支持部を有するの
で、第２素子の伸長による素子固定部の各弾性支持部の
変形差によって、第１素子はホイールのコ字形案内溝の
対向する円弧状壁面に沿う微小移動を正確にかつ円滑に
行うことができる。
【図１】本発明のハイブリッド型サーボモータの一例を
示す軸方向断面図である。
示す軸方向断面図である。
【図２】本発明のハイブリッド型サーボモータの主要部
の一例を示す斜視図である。
の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明のハイブリッド型サーボモータの主要部
の正転動作１サイクルのステップ例を示す第１の部分図
である。
の正転動作１サイクルのステップ例を示す第１の部分図
である。
【図４】本発明のハイブリッド型サーボモータの主要部
の正転動作１サイクルのステップ例を示す第２の部分図
である。
の正転動作１サイクルのステップ例を示す第２の部分図
である。
【図５】図３及び図４に示す各ステップ毎の圧電素子の
伸縮状態を示す図である。
伸縮状態を示す図である。
【図６】本発明のハイブリッド型サーボモータの原理を
説明するための移動体の一例を示す斜視図である。
説明するための移動体の一例を示す斜視図である。
【図７】図６に示す移動体の前進動作１サイクルのステ
ップ例を示す図である。
ップ例を示す図である。
【図８】図７に示す各ステップ毎の圧電素子の伸縮状態
を示す図である。
を示す図である。
【図９】従来のサーボモータの一例を示す軸方向断面図
である。
である。
２１，２１′，２３，２３′ 圧電素子（第１素子） ２２，２２′ 圧電素子（第２素子） ２４ ホイール ２５ 素子固定板 ２６ａ，２６ｂ，２６ａ′，２６ｂ′ コ字形切欠き ２７，２７′ 素子固定部３０，３１，３０′，３１′ 弾性支持部 ２８，２８′ ストッパー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02K 16/04 H02K 57/00 H02N 2/00
Claims (1)
- 【請求項１】 サーボモータのモータ軸に取り付けら
れ、該モータ軸と同心円形状にしてモータ軸と平行に開
口するコ字形案内溝を有するホイールと、 前記案内溝の対向する円弧状壁面間で案内溝の径方向に
伸縮して前記ホイールをクランプ、アンクランプする第
１素子と、該第１素子を前記案内溝の対向する円弧状壁
面に沿って微小移動させる前記第１素子の伸縮方向と略
直交方向に伸縮する第２素子を固定し、前記案内溝に対
向してモータ枠に取付けられた素子固定板とを備え、前記素子固定板には、該素子固定板の径方向の２ヶ所で
前記第１素子の素子固定板に、外側が内側より長い弾性
支持部を形成するよう、前記第１素子の素子固定部の周
囲に前記素子固定板の径方向外側の幅が径方向内側の幅
より広い切欠きを設ける ことを特徴とするハイブリッド
型サーボモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3230965A JP2983348B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | ハイブリッド型サーボモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3230965A JP2983348B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | ハイブリッド型サーボモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0556613A JPH0556613A (ja) | 1993-03-05 |
| JP2983348B2 true JP2983348B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16916101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3230965A Expired - Lifetime JP2983348B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | ハイブリッド型サーボモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2983348B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102256672B1 (ko) * | 2019-04-03 | 2021-05-28 | 주식회사 태건특장 | 가변 경사로가 구비된 적재함을 갖는 트럭 |
-
1991
- 1991-08-19 JP JP3230965A patent/JP2983348B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0556613A (ja) | 1993-03-05 |
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