JP5609342B2 - トルク検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルク検出装置に関し、より詳細には、モータと減速機とを結合したギヤードモータ等に適用され、軸に一定値以上のトルクが加わると信号を発生するトルク検出装置に関するものである。

従来、ギヤードモータ等に適用され、モータ軸に一定値以上のトルクが加えられた場合に瞬時に信号を発生してモータ等を停止させる等して、モータや減速機等又は相手側機械の損傷を防止するトルク検出装置が知られている。

このようなトルク検出装置においては、負荷トルクに応じて自身の軸方向に発生する分力により軸方向に沿って移動可能なモータ軸と、このモータ軸の軸方向の移動量が予め決められた閾値を超える場合に動作して信号を発生するスイッチとを備えて構成されており、これらモータ軸及びスイッチがモータの筐体となるモータフレームの内部に収容されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９１８３６７号公報

ところで、上述したトルク検出装置では、モータ軸やスイッチがモータフレームの内部に収納されているため、スイッチの動作位置の設定や調整をする場合には、モータフレームを取り外す必要があり、結果的に当該装置が適用されるモータを分解する必要があり、作業が煩雑なものとなる。

本発明は、上記実情に鑑みて、スイッチの動作位置の設定や調整を容易に行うことができるトルク検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るトルク検出装置は、負荷トルクに応じて自身の軸方向に発生する分力により軸方向に沿って移動可能なモータ軸と、前記モータ軸の軸方向の移動量が予め決められた閾値を超える場合に動作して信号を発生するスイッチとを備えたトルク検出装置において、前記モータ軸は、先端部がモータフレームを貫通して外部に突出する態様で延在するものであって、該先端部には、先端側にフランジを備えた第１回転板及び基端側にフランジを備えた第２回転板が該モータ軸の軸方向に沿って並ぶ態様で該モータ軸と一体的に回転可能に固定されており、前記スイッチは、前記モータフレームの外部において自身の作動片が前記第１回転板の先端側のフランジと所定の間隙を介して対向配置された状態で配設され、かつ前記モータ軸が基端側に向けて前記閾値を超える移動量にて移動する場合に前記先端側のフランジに作動片が押圧されて動作する第１のスイッチと、前記モータフレームの外部において自身の作動片が前記第２回転板の基端側のフランジと所定の間隙を介して対向配置された状態で配設され、かつ前記モータ軸が先端側に向けて前記閾値を超える移動量にて移動する場合に前記基端側のフランジに作動片が押圧されて動作する第２のスイッチとを備えてなり、前記第１回転板と前記第２回転板との間に挿入されることで、前記間隙の大きさを調整して前記スイッチの動作位置を調整する薄板状の調整部材を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記トルク検出装置において、前記モータ軸を回転可能に支持する軸受と、前記軸受の近傍の挿入部に配設され、かつ与圧により該軸受を前記モータ軸の軸方向に沿って付勢することで前記モータ軸及び前記軸受が該軸方向に沿って所定量だけ移動することを許容するバネ部材と、前記挿入部に挿入されることで前記バネ部材の与圧を調整することにより、前記モータ軸及び前記軸受の移動量を調整して前記スイッチの動作位置を調整する薄板状の他の調整部材を備えたことを特徴とする。

本発明のトルク検出装置によれば、モータ軸は、モータフレームを貫通して外部に突出する態様で延在し、スイッチは、モータフレームの外部に配設され、かつ該モータフレームから突出するモータ軸の構成部位に当接されることにより動作するので、モータフレームを取り外さずに、すなわちモータを分解させずにスイッチの動作位置の設定や調整を行うことができ、作業が煩雑なものとならない。従って、スイッチの動作位置の設定や調整を容易に行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態であるトルク検出装置が適用されたギヤードモータのモータ部分を拡大して示す断面図である。 図２は、図１のＡ部分を拡大して示す拡大図である。 図３は、図１のＢ部分を拡大して示す拡大図である。 図４は、はすば歯車の構成及びトルクの作用を説明する説明図である。 図５は、本発明の実施の形態の変形例であるトルク検出装置が適用されたギヤードモータのモータ部分を拡大して示す断面図である。 図６は、図５におけるトルク検出装置の要部をＰ方向から見た拡大図である。 図７は、図５におけるＣ部分を拡大して示す拡大図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るトルク検出装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態であるトルク検出装置が適用されたギヤードモータのモータ部分を拡大して示す断面図である。ここで例示するトルク検出装置は、モータ軸１０を備えている。

モータ軸１０は、モータ１の運転側の軸受２と、反運転側の軸受３とによって支承されている。モータ軸１０の基端部には、はすば歯車１１が加工されており、はすば歯車４と噛み合って歯車軸５を介して減速機（図示せず）にモータ１のトルクを伝達するものである。

このようなモータ軸１０は、先端部１０ａがモータ１の筐体となるモータフレーム１２を貫通して外部に突出している。このモータ軸１０の先端部１０ａには、図２に示すように、先端側にフランジ２１を備えた回転板２２及び基端側にフランジ２３を備えた回転板２４がモータ軸１０の軸方向に沿って並ぶ態様で締結部材等により固定されている。これにより回転板２２，２４は、それぞれモータ軸１０と一体的に回転等を行うものである。

上記モータフレーム１２の反運転側、すなわちモータ軸１０の先端部１０ａが突出する側には、ホルダ２５がモータフレーム１２にネジ固定された取付板３３にネジにより固定されており、ホルダ２５にはスイッチ２６ａ，２６ｂが設けてある。ホルダ２５に配設されたスイッチ２６ａは、その作動片２７ａが回転板２２の先端側フランジ２１と所定の間隙を介して対向配置しており、他のスイッチ２６ｂは、その作動片２７ｂが回転板２４の基端側フランジ２３と所定の間隙を介して対向配置している。ここでスイッチ２６ａの作動片２７ａと回転板２２のフランジ２１との間隙、並びにスイッチ２６ｂの作動片２７ｂと回転板２４のフランジ２３との間隙は、それぞれモータ１が通常の許容範囲内のトルクで回転している場合には作動片２７ａ，２７ｂとフランジ２１，２３とが接触しない程度の大きさに調整してある。スイッチ２６ａ，２６ｂは、作動片２７ａ，２７ｂが押圧されると動作して信号を発するものである。

また、上記軸受２，３の近傍の挿入部３０には、図２及び図３に示すように、波形座金や板バネ等のバネ部材３１が挿入されて配設してある。バネ部材３１は、与圧により軸受２，３を付勢するものである。このバネ部材３１の与圧の大きさは、モータ１が通常のトルクで回転している場合にモータ軸１０及び軸受２，３が軸方向に沿って所定量だけ移動することを許容するものである。

図４は、はすば歯車１１を示しており、歯１１ａが軸中心線に対して角度θだけ傾斜しているものとする。これにより歯１１ａにトルクによる荷重Ｗが加わると歯１１ａと直角の方向の分力Ｗｎが発生するとともに軸方向の分力Ｗｔが発生する（Ｗｔは正回転したときの分力を示す）。すなわち、モータ軸１０の基端部の歯車を、はすば歯車１１にすることによってモータ１のトルクに比例した軸方向の分力Ｗｔを得ることができる。

このことは相手側機械の負荷トルクに比例してモータ軸１０に軸方向の分力Ｗｔが発生することであり、本実施の形態ではこの軸方向の分力Ｗｔがモータ軸１０に作用する。そして、上述したように、バネ部材３１の与圧でモータ軸１０及び軸受２，３が軸方向に沿って移動できるので、かかる分力Ｗｔが作用することにより、モータ軸１０は軸受２，３とともに軸方向に沿って移動することになる。

相手側機械の負荷トルクが正常な場合、すなわち予め決められた許容範囲内にある場合には、軸方向の分力Ｗｔによってモータ軸１０が軸受２，３とともに軸方向に沿って移動することになっても回転板２２（２４）のフランジ２１（２３）がスイッチ２６ａ（２６ｂ）の作動片２７ａ（２７ｂ）に当接することはない。

一方、相手側機械の負荷トルクが正常な値を超えた場合、すなわち上記許容範囲を超えた場合には、軸方向の分力Ｗｔによってモータ軸１０が軸受２，３とともに軸方向に沿って移動すると、回転板２２（２４）のフランジ２１（２３）がスイッチ２６ａ（２６ｂ）の作動片２７ａ（２７ｂ）に当接して該作動片２７ａ（２７ｂ）を押圧することになる。このように作動片２７ａ（２７ｂ）が押圧されたスイッチ２６ａ（２６ｂ）は、動作して信号を発し、これによりモータ１を停止させて、モータ１及び減速機、あるいは相手側機械が損傷してしまうことを防止することができる。

上記トルク検出装置においては、図２及び図３に示すように、バネ部材３１の挿入部３０や、隣接する回転板２２の間に薄板状のシム板３２を挿入できる構造を有している。これら挿入部３０や回転板２２，２４の間に挿入するシム板３２の枚数を増減させることで、分力Ｗｔによるモータ軸１０の移動量や、フランジ２１，２３と作動片２７ａ，２７ｂとの間の間隙の大きさを調整することができる。すなわちスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置やバネ部材３１の与圧を調整することができる。つまり、シム板３２はスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置を調整するための調整部材である。

以上説明したような本実施の形態であるトルク検出装置においては、モータ軸１０は、その先端部１０ａがモータフレーム１２を貫通して外部に突出する態様で延在しており、スイッチ２６ａ，２６ｂは、モータフレーム１２の外部に配設され、かつモータ軸１０の先端部１０ａに配設された回転板２２，２４のフランジ２１，２３に当接されることにより動作するので、モータフレーム１２を取り外さずに、すなわちモータ１を分解させずにスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置の設定や調整を行うことができ、作業が煩雑なものとならない。従って、スイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置の設定や調整を容易に行うことができる。

また、上記トルク検出装置によれば、シム板３２の枚数を増減させることでスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置やバネ部材３１の与圧を調整することができるので、各構成部品の寸法誤差等によるモータ軸１０の軸方向に沿っての移動量やバネ部材３１の与圧のバラツキを解消することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。上述した実施の形態では、挿入するシム板３２の枚数を増減させることでスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置等の調整を行うようにしていたが、本発明では、次のような構成を採用してもよい。

図５は、本発明の実施の形態の変形例であるトルク検出装置が適用されたギヤードモータのモータ部分を拡大して示す断面図であり、図６は、図５におけるトルク検出装置の要部をＰ方向から見た説明図、図７は、図５におけるＣ部分を拡大して示す拡大図である。尚、上述した実施の形態と同様の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。

これら図５〜図７におけるトルク検出装置においては、スイッチ２６ａ，２６ｂが配設された取付板２８は、固定板２９を介してモータフレーム１２に取り付けてある。そして、取付板２８と固定板２９との接触部位にはネジ加工が施してある。これにより、取付板２８をモータ軸１０の中心軸回りに回転させることにより、取付板２８を固定板２９に対して運転側（基端側）若しくは反運転側（先端側）に所定量だけ相対的に移動させることができる。このように取付板２８を固定板２９に対して相対的に移動させることで、取付板２８に配設されたスイッチ２６ａ，２６ｂをモータ軸１０の軸方向に沿って移動させることができ、該スイッチ２６ａ，２６ｂの作動片２７ａ，２７ｂと回転板２２，２４のフランジ２１，２３との間隙を調整することができ、これによりスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置を調整することができる。つまり、取付板２８及び固定板２９は、スイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置を調整するための調整機構である。かかるスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置を調整した後、取付板２８の外周面に形成された溝２８ａのいずれかに固定片３５を進入させてネジで締結することにより、調整したスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置を固定することができる。例えば、取付板２８と固定板２９との接触部位のネジピッチを１ｍｍとし、取付板２８の外周面に１０等分した溝２８ａを設けた場合、１溝分を回転させる毎にスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置を軸方向に０．１ｍｍずつ移動させることができる。また、かかるトルク検出装置においてもバネ部材３１の挿入部３０に挿入するシム板３２の枚数を増減させることにより、バネ部材３１の与圧を調整することができる。

このような構成によっても、モータ軸１０は、その先端部１０ａがモータフレーム１２を貫通して外部に突出する態様で延在しており、スイッチ２６ａ，２６ｂは、モータフレーム１２の外部に配設され、かつモータ軸１０の先端部１０ａに配設された回転板２２，２４のフランジ２１，２３に当接されることにより動作するので、モータフレーム１２を取り外さずに、すなわちモータ１を分解させずにスイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置の設定や調整を行うことができ、作業が煩雑なものとならない。従って、スイッチ２６ａ，２６ｂの動作位置の設定や調整を容易に行うことができる。

以上のように、本発明に係るトルク検出装置は、工作機械等の一般産業機械に使用され、かつモータと減速機とを結合したギヤードモータに有用である。

１ モータ
２ 軸受
３ 軸受
４ はすば歯車
５ 歯車軸
１０ モータ軸
１０ａ 先端部
１１ はすば歯車
１２ モータフレーム
２１ フランジ
２２ 回転板
２３ フランジ
２４ 回転板
２５ ホルダ
２６ａ，２６ｂ スイッチ
２７ａ，２７ｂ 作動片
３１ バネ部材
３２ シム板

Claims (2)

1. 負荷トルクに応じて自身の軸方向に発生する分力により軸方向に沿って移動可能なモータ軸と、
   前記モータ軸の軸方向の移動量が予め決められた閾値を超える場合に動作して信号を発生するスイッチと
   を備えたトルク検出装置において、
   前記モータ軸は、先端部がモータフレームを貫通して外部に突出する態様で延在するものであって、該先端部には、先端側にフランジを備えた第１回転板及び基端側にフランジを備えた第２回転板が該モータ軸の軸方向に沿って並ぶ態様で該モータ軸と一体的に回転可能に固定されており、
   前記スイッチは、
   前記モータフレームの外部において自身の作動片が前記第１回転板の先端側のフランジと所定の間隙を介して対向配置された状態で配設され、かつ前記モータ軸が基端側に向けて前記閾値を超える移動量にて移動する場合に前記先端側のフランジに作動片が押圧されて動作する第１のスイッチと、
   前記モータフレームの外部において自身の作動片が前記第２回転板の基端側のフランジと所定の間隙を介して対向配置された状態で配設され、かつ前記モータ軸が先端側に向けて前記閾値を超える移動量にて移動する場合に前記基端側のフランジに作動片が押圧されて動作する第２のスイッチと
   を備えてなり、
   前記第１回転板と前記第２回転板との間に挿入されることで、前記間隙の大きさを調整して前記スイッチの動作位置を調整する薄板状の調整部材を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
2. 前記モータ軸を回転可能に支持する軸受と、
   前記軸受の近傍の挿入部に配設され、かつ与圧により該軸受を前記モータ軸の軸方向に沿って付勢することで前記モータ軸及び前記軸受が該軸方向に沿って所定量だけ移動することを許容するバネ部材と、
   前記挿入部に挿入されることで前記バネ部材の与圧を調整することにより、前記モータ軸及び前記軸受の移動量を調整して前記スイッチの動作位置を調整する薄板状の他の調整部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のトルク検出装置。

Images