JP4395415B2 - 複速レゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、複速レゾルバに関し、特に、遊星ギアを用いて減速機構を構成することにより，大きい減速比を得ると共に小型化を達成するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の複速レゾルバとしては後述の特許文献１に示される構成を、図３及び図４に示す。
従来においては、回転軸と、この回転軸の回転を減速させた減速軸に、取り付けられた軸の１回転中の回転角を検出可能なレゾルバを配置することによって、回転軸の回転角を
複数の回転、例えば数百回転にわたって検出することができるアブソリュートリラクタンス型レゾルバが知られている。図３は、３つのリラクタンス型レゾルバを同心軸上に配置したアブソリュートエンコーダの一例を示す軸方向断面図であり、図４はそのＩ−Ｉ断面図である。ステータ１、２、３とロータ４、５、６から成る３つのレゾルバは同心軸上に配置され、巻線用のスペーサの確保とレゾルバ間の磁気干渉を避けるためにアルミダイキャスト又は、樹脂製のスペーサ７、８、９により間隔を置いて配置されている。入力軸１０は軸受け１１、１２を介してケーシング１３、１４に支持されている。非磁性体の歯車１５とロータ４が入力軸１０に嵌着されている。前記入力軸１０に対して並設された軸１６は図示されない軸受けを介してケーシング１３とケーシング１４に支持されている。非磁性体の歯車１７と非磁性体の歯車１８、１９が軸１６に嵌着されている。

非磁性体の歯車２０とロータ５は軸受け２１を介して入力軸１０に取付けられている。非磁性体の歯車２２とロータ６は軸受け２３を介して入力軸１０に取付けられている。歯車１５と歯車１７、歯車１８と歯車２０、歯車１９と歯車２２のかみ合いによって減速歯車機構が構成されている。歯車２０とロータ５、歯車２２とロータ６は接着されており、前記減速歯車機構により、入力軸１０が２４回転するとロータ５が１回転し、入力軸１０が２５回転するとロータ６が１回転するように構成されている。

図４に示すように、ステータ２とロータ５はどれも薄板の磁性材料を打ち抜き、積層したものからできており、ロータ５は円筒形状を成し、かつ回転中心に対して偏心して回るように構成されている。ステータ２には４つの極歯３０から３３を有しており、これらの極歯３０から３３には４つの巻線３４から３７が巻装され、ロータ４、５、６の回転により、ロータ４、５、６とステータ１、２、３の極歯３０から３３とのエアーギャップの変化によって磁気抵抗が変化する。

この変化を各巻線のインダクタンスの変化により検出し、入力軸１０の２５回転までをアブソリュート位置が検出できる。また、ステータ１、３とロータ４、６から成る２つのレゾルバもステータ２、ロータ５と同様の構造をしており、それぞれ入力軸１回転と２４回転をアブソリュートの位置が検出でき、これらの３つのレゾルバによる３つのアブソリュートの位置検出値をさらに数値処理することで入力軸１０の６００回転を高精度に位置検出することができる。

特開平１０−１４６０３３号公報

従来の複速レゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、複速のレゾルバを得るためには、回転軸を複数設け、減速用のギアを多数設けなくてはならず、構造が複雑で、小型化が困難であり、軸方向の全長を短くすることが難しく、偏平型の構造を得ることが、困難であった。
また、各レゾルバ間の磁気的な遮断を行うためのスペーサ等を必要とし、構造の簡略化及び小型化への障害となっていた。

本発明による複速レゾルバ構造は、ケーシングの前板に設けられた第１軸受により回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に設けられ前記ケーシング側に固定された第１輪状ステータと対応して第１レゾルバを形成するための第１輪状ロータと、前記回転軸と噛合して遊星回転する複数の遊星ギアと、前記ケーシング側に第２軸受を介して回転自在に設けられ前記遊星ギアと噛合すると共に第２輪状ロータを有する回転部材と、前記ケーシング側に固定して設けられ前記第２輪状ロータと対応して第２レゾルバを形成するための第２輪状ステータとを備え、前記第２レゾルバの第２輪状ロータは前記遊星ギアを介し前記第１輪状ロータよりも減速回転するように構成するとともに、
前記ケーシングの前板には輪状固定板が設けられ、前記輪状固定板の内面には前記第１輪状ステータが設けられ、前記回転部材の外面には前記第２輪状ロータが設けられ、
前記第１輪状ステータ及び第１輪状ロータは、前記回転軸の軸方向において、前記前板と前記遊星ギアとの間に位置し、前記第２輪状ステータ及び第２輪状ロータは、前記回転軸の軸方向において、前記遊星ギアと前記ケーシングの後部ケーシングとの間に位置している構成である。

本発明による複速レゾルバ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、図１及び図２の構成の場合には、多回転を検出する側のｎｘ型の第２レゾルバは、複数の遊星ギアを介して減速回転されているため、従来構成に比較すると軸は１本のみで、ギアの数も少なく、かつ大きい減速比を得ることができ、複速レゾルバの全体形状の小型化に寄与できる。
また、図１の構成の場合には、特に、遊星ギアと噛合する回転部材の内面にｎｘ型の第２レゾルバの第２輪状ロータを設けていると共に、輪状固定板の外面に第２輪状ステータを設けているため、第１、第２レゾルバをケーシングの半径方向に沿って直線配置することができ、従来構成と比較すると軸方向の全長を短くすることができ、偏平化、小型化、低コスト化によって自動車、ロボット等への搭載性が向上する。

本発明は、遊星ギアを用いて大きい減速比を得ることにより、構造が簡単で、かつ、小型化することである。

以下、図面と共に本発明による複速レゾルバ構造の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号５０で示されるものは、前板１３及び後部ケーシング１４とからなるケーシングであり、このケーシング５０には第１、第２軸受１１、１２が設けられている。

前記第１軸受１１はダブル軸受で構成され、この第１軸受１１には回転軸１０が回転自在に設けられている。
前記回転軸１０の周面には、第１輪状ロータ４及び回転軸ギア１５が設けられており、前記前板１３に固定された輪状固定板７２は、前記回転軸１０と後述の回転部材６０の他端６０ｂとの間に位置し、かつ、前記回転軸１０と同軸状に配設されている。すなわち、前記回転部材６０の他端６０ｂは輪状固定板７２の外側に位置している。

前記輪状固定板７２の内面７２ａには、前記第１輪状ロータ４に対応してステータ巻線７５を有する第１輪状ステータ１が設けられており、この第１輪状ステータ１と第１輪状
ロータ４によって１ｘ（ｘは軸倍角）、すなわち、回転軸１０の１回転の角度を検出する第１レゾルバ７３を構成している。

前記後部ケーシング１４の後部位置には、前記第２軸受１２を介してほぼカップ型をなす回転部材６０の一端６０ａが回転自在に設けられ、この回転部材６０の他端６０ｂは前記後部ケーシング１４の内面１４ａ近傍に沿って前板１３側へ延設されている。
前記回転部材６０の段部６０ｅの内面には内面ギア６１が設けられていると共に、前記他端６０ｂの内面６０ｆには、第２輪状ロータ５が設けられている。

前記輪状固定板７２の外面７２ｂには、ステータ巻線７５を有し、前記第２輪状ロータ５に対応する第２輪状ステータ２が設けられ、この第２輪状ステータ２と第２輪状ロータ５とによって回転軸１０の多回転検出を行うためのｎｘ型の第２レゾルバ７４を構成している。
前記各輪状ステータ１、２及び各輪状ロータ４、５は、回転軸１０の軸方向には同一位置で、かつ、ケーシング１の半径方向に沿って重ねて一直線状に配設されている。また、前記各輪状ステータ１、２及び各輪状ロータ４、５は、回転軸１０の軸方向において、前記前板１３と遊星ギア７０との間に配設されている。

前記回転軸１０と回転部材６０との半径方向における間には、前記回転軸ギア１５と内面ギア６１に噛合する遊星ギア７０が配設され、この遊星ギア７０を一対のギア用軸受８０、８０を介して回転自在に支持する枠状のギア支持部材７１は前記輪状固定板７２と回転軸１０の外周との間で移動できるように取付けられていることにより、図面には１個しか示していないが、例えば３個からなる周知のスター型遊星ギアが構成されている。

前述の構成において、回転軸１０がロボット又は自動車等の回転体の回転によって回転すると、この回転軸１０の1回転内の回転角度は第１レゾルバ７３で検出され、この回転軸１０の回転に連動して１／ｎの減速比で減速回転する遊星ギア７０により輪状の回転部材６０がさらに減速して回転し、第２輪状ロータ５（多回転が検出できるようにその周知のギャップパーミアンスが変化するように形成されている）の回転によって第２レゾルバ７４により回転軸１０の多回転が検出される。

次に、図２で示す本発明の他の形態について説明する。尚、図１と同一又は同等部分には同一符号を付し、その説明は省略すると共に、異なる部分についてのみ説明する。
図２における回転部材６０は、図１の形状とは異なり、前記段部６０ｅが省略された形状で形成されている。

前記回転部材６０の外面６０ｃには、第２輪状ロータ５が設けられていると共に、前記後部ケーシング１４の内面１４ａの前記第２輪状ロータ５に対応する位置にはステータ巻線７５を有する第２輪状ステータ２が設けられている。

前記第１輪状ステータ１及び第１輪状ロータ４は、回転軸１０の軸方向において、前記前板１３と遊星ギア７０との間に位置し、前記第２輪状ステータ２及び第２輪状ロータ５は、前記回転軸１０の軸方向において、前記遊星ギア７０とケーシング５０の後部ケーシング１４との間に位置している。
従って、図１及び図２において、前記第１、第２輪状ステータ１、２は、固定側であるケーシング５０側に固定した状態で設けられている。

本発明は、レゾルバの代わりに発光素子と受光素子を用いた回転符号板によって回転検出する構造に適用可である。

本発明による複速レゾルバ構造の第１の形態を示す半断面図である。 本発明による複速レゾルバの第２の形態を示す半断面図である。 従来の複速レゾルバ構造を示す縦断面図である。 図３のＩ−Ｉ断面図である。

符号の説明

１ 第１輪状ステータ
２ 第２輪状ステータ
４ 第１輪状ロータ
５ 第２輪状ロータ
１０ 回転軸
１１ 第１軸受
１２ 第２軸受
１３ 前板
１４ 後部ケーシング
１５ 回転軸ギア
５０ ケーシング
６０ 回転部材
６０ａ 一端
６０ｂ 他端
６１ 内面ギア
７０ 遊星ギア
７１ ギア支持部材
７２ 輪状固定板
７３ 第１レゾルバ
７４ 第２レゾルバ
７５ ステータ巻線
８０ ギア用軸受

Claims (1)

1. ケーシング(50)の前板(13)に設けられた第１軸受(11)により回転自在に支持された回転軸(10)と、前記回転軸(10)に設けられ前記ケーシング(50)側に固定された第１輪状ステータ(1)と対応して第１レゾルバ(73)を形成するための第１輪状ロータ(4)と、前記回転軸(10)と噛合して遊星回転する複数の遊星ギア(70)と、前記ケーシング(50)側に第２軸受(12)を介して回転自在に設けられ前記遊星ギア(70)と噛合すると共に第２輪状ロータ(5)を有する回転部材(60)と、前記ケーシング(50)側に固定して設けられ前記第２輪状ロータ(5)と対応して第２レゾルバ(74)を形成するための第２輪状ステータ(2)とを備え、
   前記第２レゾルバ(74)の第２輪状ロータ(5)は前記遊星ギア(70)を介し前記第１輪状ロータ(４)よりも減速回転するように構成するとともに、
   前記ケーシング(50)の前板(13)には輪状固定板(72)が設けられ、前記輪状固定板(72)の内面(72a)には前記第１輪状ステータが設けられ、前記回転部材(60)の外面(72b)には前記第２輪状ロータ(5)が設けられ、
   前記第１輪状ステータ(1)及び第１輪状ロータ(4)は、前記回転軸(10)の軸方向において、前記前板(13)と前記遊星ギア(70)との間に位置し、前記第２輪状ステータ(2)及び第２輪状ロータ(5)は、前記回転軸(10)の軸方向において、前記遊星ギア(70)と前記ケーシング(50)の後部ケーシング(14)との間に位置している
   ことを特徴とする複速レゾルバ。

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