JPH02174597A - モータにより駆動される質量により駆動モータへ加えられる角度反応トルクを制御する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は全体として衝撃および震動を分離する装置に関
するものであシ、更に詳しくいえば駆動される質量の振
動する反応トルクを駆動モータから分離するクラッチ／
減衰器に関するものである。

〔従来の技術〕

駆動モータから歯車列を介して負荷質ｉを駆動するため
にエネルギーが加えられ、環境の震動を受けた時にその
質量が反応力を生じ、その反応力が歯車列を介して結合
されて、駆動されるモータに悪影響を及ぼすような多く
の応用がある。系が共振すると、駆動される質量の内部
に反応トルクがひき起され、その反応トルクはモータを
停止させたり、逆に駆動させたりすることがある。信頼
度の高いステッピングモータが比較的安価で、駆動装置
の電子装置が交流可変速度モータおよび直流可変速度モ
ータ用の電子装置より複雑でないために、駆動装置とし
てそのようなステッピングモータが一般に用いられてい
る。しかし、与えられたモータの寸法に対して、対応す
る交流可変速度モータまたは直流可変速度モータで得ら
れる駆動トルクよシ小さい駆動トルクを得られること、
およびステッピングモータの速度−トルク特性はそれら
の可変速度モータより有利ではないことが見出されてい
る。反応トルクの存在を克服するために、従来は駆動装
置と並列に摩擦ダンパーを加え、または帰還トルクより
出力を大きくするために駆動モータの寸法を全体的に大
きくすることが行われている。それ自体が吊り下げられ
る質量の構成物である大型駆動を使用すると駆動される
質量が大きくなり、そのために問題が悪化し、並列摩擦
ダンパーが、摩擦に打ちかつために余分のモータトルク
全必要とするために、それらの解決には欠点がある。

第１図はレーダ装置に応用された時の問題を示すもので
ある。ベース１０が、方位モータおよび歯車列１８と上
昇モータおよび歯車列２２とを駆動する電子装置と、そ
の他の電子装置を納める。

ベース１０は、震動および衝撃分離機１２により垂直壁
１４に対して支持される。方位支持構造体１６の上に力
位モータおよび歯車列１８が取付けられ、レーダ受信器
／送信器の高周波部２６を支持するためのピボット２０
が設けられる。その高周波部２６は、受信器／送信器ブ
ラットボーム２８を重石方向に走査できるようにＸ−Ｘ
＠を中心として高さピボット２４上で上方に回ると同時
に、方位ピボット２０を中心として方位方向に回る。

〔発明が解決しようとする課題〕

アンテナ２７もプラットホーム２８により支持される。

アンテナと受信器／送信器１つの組立体に組合わせると
アンテナと受信器／送信器を導波管で結合する必要がな
くなるが、アンテナ駆動装置に困難な震動の問題が起る
。高周波発生および受信部はプラットホームの高さジン
バル上に配［できることがわかる。そうすると駆動装置
が附勢せねばならない余分な質量が生ずる。実際の用途
ではそれらの部品は震動を非常に感するから、震動から
分離せねばならない。この構造では高周波部分だけを分
離することは可能ではないから、電子装置１０と航空機
装置界１ｆｉ１４およびベースの間の取付は手段１２に
より行われていた。しかし系の質量中心は震動分離取付
は手段とは共平面でない点３０にあるから、震動が加え
られると、震動分離取付は手段１２の面の下側の点を中
心として振動しようとする。その振動により高周波部２
６に十分な加速度が発生される。その加速度は反応トル
クとして駆動装置を介してそれぞれの方位上−タと上昇
モータへ加えられる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、反応トルクが所定のレベルを超えた時に負荷
質ｉを駆動モータから切離し、反応トルクが所定レベル
より小さい時に駆動モータにより負荷質量を駆動できる
ようにすることにより、従来技術の諸欠点を解消するも
のである。

本発明は、所定のモータトルク限度を超える一時的な反
応トルクを吸収するクラッチ／減衰要素を介在させて、
安価で、信頼度が高い従来のステッピングモータ駆動装
置を利用できるようにするものである。、それは駆動手
段の減速歯車列と駆動される質量の間に使用するように
される。好適な実施例においては、摩擦エネルギーの発
生により震動エネルギーは消費される。更に別の実施例
においては、クラッチ／減衰器のねじれ部材が震動エネ
ルギーの少くとも一部を吸収し、反応トルクが減少した
時にＶｉ駆動軸と駆動される質量の相対的な位置に復旧
する。

本発明は、モータへ連結されて回転運動するようにされ
た→部材を有する。駆動部材が→部材へ連結され、軸を
中心として回転する。駆動部材と出力軸の間にエネルギ
ー吸収部材が連結されて、所定の滑りトルクを超えない
限ｐ１駆動力を駆動される質量へ伝える。滑りトルクの
所定の値の滑りトルクにおいては、駆動部材と出力部材
へ弾力的に連結されているエネルギー吸収部材は摩擦面
の間で駆動部材を回転できるようにし、それにより、モ
ータを所定の滑）トルクまでモータを逆に駆動するトル
クを制限する。

本発明の更に別の実施例においては、許容反応トルクを
超えた時に駆動される＠量への→部材の弾力的な結合を
行えるようにするために、駆動部材と出力軸−・結合さ
れている一対の弾性体をエネルギー吸収部材が有する。

反応トルクが消費されると、弾性体は出力軸中の駆動部
材を対応する角度位置に整列させる。

〔実施例〕

以下、図面全参照して本発明の詳細な説明する。

まず、第３図を９照して、モータにより駆動される質量
（／こよりモータへ加えられる角度反応トルクを制御す
るクラッチ／減衰器が、平歯車４２にかみ合う駆動歯車
へ回転運動を加えるために、駆動モータ（図示せず）へ
連結される軸４０と、平歯車４２のような歯車とを含む
。出力軸４６がｙ−ｙ＠全中心として回転し、駆動歯車
４４に摩擦係合するための滑り面５０を有する部材４８
を有する。この部材４８に摩擦板５２が向き合う。この
摩擦板は１駆動歯車４４の第２の表面に滑ることができ
るようにして接触する。その摩擦板５２は軸５６に沿っ
て滑動できる。その軸５６はｙ−ｙ軸を中心として回転
することもできる。摩擦板５２がｙ−ｙ軸に沿って滑る
ことがでさるようにするとともに、出力軸４６の角速度
と同じ角速度を維持するために、摩擦板５２は軸５６に
キーで留められる。摩擦板５２へ所定の力を加えること
（（より、駆動歯車４４を円板状部材４８に係合させる
ために、ばね５８が止めナツト６０によｐ圧縮される。

したがって、駆動歯車５０にかみ合っている平歯車４２
は軸４６も駆動する。出力軸４６上の第３の歯車６２が
駆動される負荷質量に係合する。負荷質量（図示せず）
が振動する震動を受けて、止めナツト６６により決定さ
れる所定の値より大きい反応トルクを示すと、軸４６が
歯車４４に対して回転する。軸４６へ伝えられた反応エ
ネルギーは、摩擦面５０と５４における摩擦エネルギー
として消費される。

反応トルクの値がクラッチの設定をこえると軸４６が歯
車４４に対して回転するから、駆動モータに連結されて
いる軸４２と負荷へ連結されている歯車６２の間の相対
的な位置の角度変位が存在する。レーダアンテナを正確
に指向させるためには、入力駆動源と出力負荷を精密に
整列させる必要があるから、負荷の角度位置に応答する
制御信号を供給することにより、帰還ループを介在させ
ることが望せしい。制御信号は、回転計、光ディスクの
ような周知のセンサその他の装置によυ発生できる。そ
の制御信号は、第２図に示すように閉じたサーボループ
内で駆動モータへ連結されている増幅器へ結合されて、
駆動モータと負荷との角度を一致させるために駆動モー
タと負荷を動がす。

クラッチの滑９作用で、駆動モータへ加えられる逆駆動
トルクのレベルが、駆動でき、かつ逆駆動トルクのエネ
ルギーをそのレベルより高いレベルまで吸収または減衰
させることができることがわかるであろう。震動のため
に生じた負荷はほぼ正弦波状に作用するから、クラッチ
／減衰器は初めは時計回シに滑り、それから逆時計回υ
に滑って、駆動される質量の相対的な位置をほぼ維持す
る。そうすると帰還回路が正確な相対位置を維持する。

このようにして、クラッチ／減衰器はより小型のモータ
で与えられた質量を駆動でき、それにより駆動装置を簡
単かつ小型にするとともに、安価にできる。

第４図と第５図に示されている別の実施例は、反応トル
クが減少した時に駆動される質量を初めの角度場所へ戻
すように押し、それにより位置帰還の必要性を減少また
はなくす。次に第４図を参照する。駆動歯車４４が弾性
体７０と７２の間にサンドイッチ状に挾まれる。それら
の弾性体７０と７２は歯車４４の両面に接着される。同
様にして、弾性体７０．７２の他方の面に板５２と出力
部材４８の一方の面が接着される。駆動歯車４４は軸５
６上で自由に回転するが、板５２はｙ−ｙ軸に沿って自
由に移動し、軸５６に対する回転運動からはキー溝６４
により拘束されることがわかるであろう。歯車６２が負
荷質量から逆駆動トルフケ受けると、歯車６２と軸４６
が歯車４４に対して回転する。しかし、弾性体７０と７
２のねじれコンプライアンスのために、弾性体が変形し
て反応エネルギーの一部が吸収される。反応トルクが減
少すると弾性体７０．γ２が歯車４４と軸４６を押し戻
して整列させるから、歯車４２．６２は位置帰還の必要
なしに角整列させられる。

第５図に示す第３の好適な実施例においては、駆動歯車
８０は、出力軸４６の部材４８と回転するために係合さ
せられる平らな表面８２を有する。

駆動歯車８０の反対側の面８４は平らな面８２に対して
傾斜している。その傾斜面８４は、歯車８０の円周部に
おける最小の深さから、それの回転軸における最大の深
さまでらせん状に変化する輪郭に沿って延びる。傾斜円
板８６が、駆動歯車８０の傾斜面に係合する対応する傾
斜面８８を有する。

その傾斜面の輪郭は、円周部における所定の最大深さか
ら、回転軸における所定の最小深さまで、らせん状に軸
線方向に変化する輪郭を有する。傾斜円板８６が駆動歯
車８０に対して回転させられると、係合している傾斜面
は傾斜円板８６を駆動してばね５Ｂを止めナツト６０に
対して圧縮する。

したがって、歯車６２と軸４６へ加えられる反応トルク
は、表面８４と８８の間の回転摩擦とはね５８を圧縮す
るのに消費され、歯車８０は軸４６上で回転して傾斜円
板８６を移動させることがわかる。反応トルクが消費さ
れると、ばね５０は傾斜円板８６と歯車８０を整列状態
へ戻す。したがって、第４図に示す実施例と同様に、位
置帰還の必要性は非常に少くなる。

再び第２図を参照して、本発明は、振動する負荷質量か
らの反応エネルギーを吸収するために、従来の機構より
も簡単な機構を含むことがわかるであろう。クラッチ／
減衰器を駆動歯車と駆動される質量の間に直列に設ける
ことができるから、ステッピングモータのトルクに打ち
かつために求められる失われるエネルギーはなく、別の
実施例は位置帰還の必要を減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は受信器／送信器プラットホームを角変位させる
ために歯車列を用いるレーダ装置の絵画的表現の平面図
、第２図は本発明のクラッチ／減衰器を含む機械的駆動
装置の概略ブロック図、第３図は摩擦円板を用いる本発
明の好適な実施例の横断面図、第４図は弾性トルクエネ
ルギー吸収円板を用いる別の好適な実施例の横断面図、
第５図はエネルギー吸収部材としてばね／傾斜構造を用
いる別の好適な実施例の横断面図である。 ４０・−・・軸、４２・・・・歯車、４４．５０・・・
・駆動歯車、４６・・・・軸線力向の軸、４８・・・・
部材、５２・・・・板、５Ｂ・・・・ばね、６０・・・
会止めナツト、６４・・・・キー溝、７０．７２・・・
・弾性体、８６・・・拳傾斜円板、１０８・・・−位置
センサ、１１０・Φ・・位置帰還ループ、１１２・・・
・原動力装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動モータへ連結され、第１の軸を中心として回
   転運動するようにされた入力手段と、 半径方向に配置されたほぼ共平面の第１の面および第２
   の面を有し、第２の軸を中心として回転運動するように
   された駆動手段と、 半径方向に配置されたほぼ平らな面を有し、かつ横方向
   に取付けられた板を有する軸線方向の軸を有し、駆動さ
   れる質量を附勢するために連結されて、前記第２の軸を
   中心として回転運動するようにされた出力手段と、 前記入力手段により前記駆動手段へ加えられる回転エネ
   ルギーを、所定の滑りトルクを超えない限り、前記出力
   手段へ自由に移すことを許す、前記駆動手段を前記出力
   手段へ連結し、かつ、前記所定の滑りトルクを超えた時
   に、前記駆動される手段に蓄積されているエネルギーの
   前記入力手段への移転を吸収するエネルギー吸収手段と
   、を備え、このエネルギー吸収手段は、前記入力手段に
   対する前記出力手段の相対的な角度位置を維持するため
   に、ほぼ正弦波状の復旧トルクを供給する弾力手段を更
   に備え、 前記入力手段は第１の歯車手段を更に備え、駆動手段は
   その第１の歯車手段にかみ合う第２の歯車手段を更に備
   え、その第２の歯車手段は半径方向へ延びるほぼ平らな
   第１の面と第２の面を有し、 前記エネルギー吸収手段は、弾性物質製の第１の円板体
   および第２の円板体を備え、その第１の円板体は前記板
   の前記平らな面と前記第２の歯車手段の前記平らな面の
   間に配置される。モータにより駆動される質量により駆
   動モータへ加えられる角度反応トルクを制御する装置に
   おいて、前記板と前記駆動される質量から離れて前記軸
   線方向の軸に取付けられる十分に頑丈な平らな板を備え
   る裏打ち板手段と、 弾性物質製の前記第１の円板体を前記軸線方向の軸の前
   記板の前記平らな面と、前記駆動手段の前記第１の平ら
   な面へ取付ける手段と、 弾性物質製の前記第２の円板体を前記裏打ち板手段と、
   前記駆動手段の前記第２の平らな面へ取付ける手段と、 を更に備え、弾性物質製の前記第２の円板体は前記裏打
   ち板手段と前記第２の歯車手段の前記第２の平らな面の
   間に配置され、 これにより前記入力手段は前記駆動される質量に弾力的
   に係合し、前記駆動手段は、前記駆動される質量からの
   反応トルクを加えられた時に前記出力手段に対して回転
   できるようにして変位させられ、この結果、前記反応ト
   ルクを所定の値だけ超えた時に前記駆動される質量から
   前記入力手段はほぼ切離され、前記反応トルクが前記所
   定の値より小さい時に前記入力手段は前記駆動手段へほ
   ぼ係合させられ、それにより弾性物質製の前記第１の円
   板体と前記第２の円板体は前記出力手段を押して、前記
   反応トルクが消費させられた時に前記駆動手段と同じ角
   速度および相対的な角度変位で前記出力手段を回転させ
   ることを特徴とするモータにより駆動される質量により
   駆動モータへ加えられる角度反応トルクを制御する装置
   。
2. （２）駆動モータへ連結され、第１の軸を中心として回
   転運動するようにされた入力手段と、 半径方向に配置されたほぼ共平面の第１の面および第２
   の面を有し、第２の軸を中心として回転運動するように
   された駆動手段と、 半径方向に配置されて前記駆動手段の前記第１の面に回
   転できるようにして係合するほぼ平らな面を有し、かつ
   横方向に取付けられた摩擦板を有する軸線方向の軸を有
   し、駆動される質量を附勢するために連結されて、前記
   第２の軸を中心として回転運動するようにされた出力手
   段と、 前記入力手段により前記駆動手段へ加えられる回転エネ
   ルギーを、所定の滑りトルクを超えない限り、前記出力
   手段へ自由に移すことを許す、前記駆動手段を前記出力
   手段へ連結し、かつ、前記所定のトルクを超えた時に、
   前記駆動される手段に蓄積されているエネルギーの前記
   入力手段への移転を吸収するエネルギー吸収手段と、 第１の面を有する傾斜円板手段と、 この傾斜円板手段へ所定の圧縮力を加えるばね圧縮手段
   と、 を備え、前記入力手段は第１の歯車手段を更に備え、 前記駆動手段はその第１の歯車手段にかみ合う第２の歯
   車手段を更に備え、その第２の歯車手段はほぼ平らな第
   １の面と、その平らな面に対して傾斜した表面を持つ第
   ２の面とを有し、その表面の輪郭は、前記第２の歯車手
   段の円周部における所定の最小寸法から前記第２の軸に
   おける所定の最大寸法までらせん状に変化し、 前記傾斜円板手段の前記第１の面の傾斜面の輪郭は前記
   第２の歯車手段の前記傾斜面にほぼ一致し、前記傾斜円
   板手段の輪郭は前記円周部における所定の最大寸法から
   前記第２の軸における所定の最小寸法までらせん状に変
   化し、前記傾斜円板手段は前記軸線方向の軸の上を横方
   向に滑ることができ、かつ前記軸線方向の軸に一致する
   角運動のために固定され、 前記ばね圧縮手段は前記傾斜円板手段へ所定の圧縮力を
   加えて前記傾斜円板手段の前記傾斜した面を押して前記
   第２の歯車手段の前記傾斜面に摩擦接触させ、 これにより、反応トルクが所定の値を超えた時に前記傾
   斜円板手段は前記軸線方向の軸の上で軸線方向に変位さ
   せられ、この結果、前記入力手段に対する前記駆動され
   る手段はほぼ自由な回転を許し、前記反応トルクが前記
   所定の値より小さい時に前記傾斜円板手段は前記第２の
   歯車手段に摩擦係合させられ、それにより前記出力手段
   をほぼ同じ角速度まで押し、前記駆動手段に対して変位
   させることを特徴とするモータにより駆動される質量に
   より駆動モータへ加えられる角度反応トルクを制御する
   装置。
3. （３）駆動モータへ連結され、第１の軸を中心として回
   転運動するようにされた入力手段と、 半径方向に配置されたほぼ共平面の第１の面および第２
   の面を有し、第２の軸を中心として回転運動するように
   された駆動手段と、 半径方向に配置されて前記駆動手段の前記第１の面に回
   転できるようにして係合するほぼ平らな面を有し、かつ
   横方向に取付けられた摩擦板を有する軸線方向の軸を有
   し、駆動される質量を附勢するために連結されて、前記
   第２の軸を中心として回転運動するようにされた出力手
   段と、 前記入力手段により前記駆動手段へ加えられる回転エネ
   ルギーを、所定の滑りトルクを超えない限り、前記出力
   手段へ自由に移すことを許す、前記駆動手段を前記出力
   手段へ連結し、かつ、前記所定のトルクを超えた時に、
   前記駆動される手段に蓄積されているエネルギーの前記
   入力手段への移転を吸収するエネルギー吸収手段と、 前記駆動される質量の角度位置を表す制御信号を駆動モ
   ータへ供給するために前記駆動される質量へ結合される
   センサと、前記制御信号に応答して、前記駆動される質
   量が前記反応トルクにより角変位させられた時に、前記
   入力手段に対して前記出力手段の相対的な角度位置を復
   旧させるように、前記駆動モータを段階的に位置させる
   原動力手段とを含む位置帰還手段と、 を備え、前記エネルギー吸収手段は前記帰還手段と前記
   駆動手段および前記出力手段に直列に協働して、前記駆
   動モータの移動を減衰させて、前記駆動モータと前記駆
   動される質量の間の所定の値を超える反応トルクを結合
   するクラッチ手段を構成することを特徴とするモータに
   より駆動される質量により駆動モータへ加えられる角度
   反応トルクを制御する装置。