JPH04128068U - 摩擦ローラ内蔵モータを有する動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸方向長さをコンパクト化したサーボ機構の
駆動部の動力伝達装置を得るため、サーボモータの効
率、力率、慣性などの特性低下が許容範囲内の偏平率の
大きなモータを選択する。 【構成】 モータ３１と変速手段と掲出手段４を備えた
サーボ機構用の動力伝達装置であって、変速手段が摩擦
ローラ６、１０であり、この摩擦ローラによる変速手段
の入力側に検出手段を設け、かつモータを偏平構造と
し、このモータ３１のステータ２１の内径Ｄと、ステー
タ２１のコアの幅Ｌとで表わされるモータ偏平率Ｄ／Ｌ
を２〜３に設定したことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、サーボ機構の駆動部として用いられるモータと変速手段および検出 手段を備えた動力伝達装置に係り、特に高精度の運動制御を行う必要のある用途 に用いるのに好適な摩擦ローラ内蔵モータを有するサーボ機構用の動力伝達装置 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、サーボ機構の駆動部として用いられているモータと変速手段と掲出手段 を備えた動力伝達装置の一例を図３に示す。図３において、モータ１の一端に検 出器４が付設され、モータ１の他端のモータ回転軸１３は遊星ローラ減速機の太 陽ローラ１０に結合されている。太陽ローラ１０の周囲には３個の遊星ローラ６ が配置され、これらの外側には弾性リング７が位置している。弾性リング７はシ ム１２を有してスラスト力を受けて弾性変形することにより、その内径が適当な 大きさに設定できるようになっている。

【０００３】 遊星ローラ６の回転軸であるスピンドル８は、フランジ軸９のフランジ部１１ に係合され、このフランジ軸９にはエンコーダディスク１４が取り付けられてい る。このディスク１４には、発光ダイオードとフォトダイオードによる透過形光 検出部（図示しない）が設けられていて、この検出部によりフランジ軸９の回転 な電気的なパルス列信号に変換する。フランジ軸９の図中左端部付近には駆動さ れるべき負荷が連結される。なお図中、１５ａ、１５ｂは軸受けを示す。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

サーボ機構の駆動部に、前記のような構成の動力伝達装置を用いる場合、軸方 向の長さはできるだけコンパクトとなることが要求されているが、一般に市販さ れている汎用モータと同じ偏平率のモータを採用すると、軸方向長さが長くなっ て全体のコンパクト化を図ることができない。また、単にモータの軸方向長さを 短くしてコンパクト化を図るためにモータを極端に偏平形状にすると、モータの 効率な力率などの特性が悪化するばかりでなく、サーボ機構の駆動装置としての 特性にも悪影響を及ぼすなどの問題点があった。

【０００５】 本考案は、上記の問題点に鑑み提案するものであって、その目的とするところ は、軸方向長さをコンパクト化したサーボ機構の駆動部の動力伝達装置を得るた めに、サーボ機構の駆動部を構成するモータの効率、力率、慣性などの特性低下 がサーボモータとして許容される範囲内の偏平率Ｄ／Ｌの大きなモータを採用し ようとする点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案の摩擦ローラ内蔵モータを有する動力伝 達装置は、モータ３１と、変速手段と、検出手段４を備えたサーボ機構用の動力 伝達装置であって、前記変速手段が摩擦ローラ６、１０であり、この摩擦ローラ による変速手段の入力側に検出手段を設け、かつモータを偏平構造とした動力伝 達装置において、前記モータ３１のステータ２１の外径Ｄと、ステータ２１の幅 Ｌとで表わされるモータ偏平率Ｄ／Ｌを２〜３に設定したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

本考案の摩擦ローラ内蔵モータを有する動力伝達装置は、モータ３１のステー タ２１の内径Ｄとステータ２１の幅Ｌで表わされるモータの偏平率Ｄ／Ｌを２〜 ３に設定したことにより、サーボ機構の駆動部として用いられるモータの諸特性 を満足し、かつ、軸方向長さをコンパクトにすることの可能な動力伝達装置を得 ることができる。図２にモータ形状に対する諸特性変化を示す。図２はステータ 外径Ｄとステータを形成するコア（鉄心）の積厚さ、すなわちステータ幅Ｌに対 する特性図であって、図に示すように、偏平率がほぼ１の汎用モータに比較して 、偏平率Ｄ／Ｌが２〜３のモータは、その効率および力率において若干劣るもの の、定格トルクに対する最大トルクの比において優れ、イナーシャが増大するこ とが分る。

【０００８】 一般にサーボ機構の駆動部として用いられるサーボモータは、常に始動・停止 が繰返されることから始動トルクが大きいこと、速やかに平衡に達するために機 械的応答性のよいことが望まれ、機械的応答はサーボモータの始動トルクとロー タの慣性モーメントの比、トルク／慣性を大きくすることによって得られる。し たがってイナーシャの増大に伴なう応答性の劣化は始動トルクの増大によって補 償することができる。一方、入力信号に対するサーボ機構の駆動部を構成する動 力伝達装置の応答特性は、できるだけ早く定常状態になること、および振動的に ならないことが望まれることから、その変速手段に適当な制動を加えて応答特性 の形を整えるもので、制動が不足すると応答は速いけれども振動的になり、制動 が過ぎると応答が遅くなる挙動を示すことが知られている。

【０００９】 そこで、サーボモータのトルクとイナーシャの比、トルク／イナーシャが減少 を持つことによる応答の遅れは、遊星ローラ減速機の遊星ローラに摩擦接触して いる弾性リング７の内径を、シム１２の厚さを変える等の手段により弾性変形さ せることによって調節し、それによる制動効果を調整してある程度補完すること ができる。このようにしてサーボモータの偏平率Ｄ／Ｌを２〜３に設定して、許 容範囲内の諸特性を満足し、かつ、軸方向長さをコンパクトとすることが可能な 動力伝達装置を実現することが可能となる。

【００１０】

【実施例】

図１に示す本考案の摩擦ローラ内蔵モータを有する動力伝達装置の実施例につ いて説明すると、モータ３１の回転軸１３の一端部に検出器４を連結し、モータ ３１の回転軸１３の他端はケーシング３２に内装された遊星ローラ減速機の太陽 ローラ１０に結合する。太陽ローラ１０の周囲には３個の遊星ローラ６を配置し 、これら３個の遊星ローラの外側には弾性リング７が設けられ、弾性リング７は 遊星ローラ６の外周に摩擦接触している。また弾性リング７はシム１２を介して スラスト力を受けて弾性変形することにより、その内径を適当の大きさに設定で きるようになっている。

【００１１】 遊星ローラ６の回転軸であるスピンドル８はフランジ軸９のフランジ部１１に 取り付けられている。このフランジ軸９はケーシング３２に軸受１５Ａおよび１ ５Ｂによって回転自在に設けられ、エンコーダ１４のロータ１４Ａが取り付けら れる。エンコーダ１４と軸受１５Ａおよび軸受１５Ｂとの間には、それぞれオイ ルシール１６Ａ及び１６Ｂを介在させる。またケーシング３２内にエンコーダ１ ４のステータ１４Ａをエンコーダのロータ１４Ａに対向して取り付けてある。

【００１２】 モータ３１は、そのロータ２０とステータ２１を偏平構造とするもので、ステ ータ２１の外径をＤとし、ステータ２１のコアの幅をＬとするとき、モータ３１ の偏平率Ｄ／Ｌを２〜３に選択する。モータ３１の偏平率Ｄ／Ｌの変化に対する モータ３１の効率η、力率ｃｏｓψ、定格トルクに対する最大トルクの比、イナ ーシャＪｍの諸特性の計算結果は図２の特性図に示すとおりである。図２に示す 結果から、サーボ機構用の動力伝達装置のサーボモータとしての諸特性が悪化し ない許容範囲内であって、できるだけ軸方向長さを短くし、偏平率Ｄ／Ｌを大き くするような形状のモータを採用するとすれば、偏平率Ｄ／Ｌは２〜３が適当な 領域である。

【００１３】 偏平率が２以下では汎用モータの偏平率に近付き、軸方向の長さをコンパクト 化したサーボ機構の動力伝達装置が得られない。また、偏平率が３を越えるとモ ータの効率および力率の低下が著しくなるばかりでなく、イナーシャの増大から トルク／イナーシャが小さくなり、サーボ機構の動力伝達装置の入力信号に対す るフランジ軸の応答の遅れが大きくなり、始動トルクの増大によって補償される 応答性の改善や変速手段の制動の調整による補完の限度を越え、高精度の運動制 御に適さなくなるからである。

【００１４】

【考案の効果】

本考案によれば、モータと変速手段と検出手段を備えたサーボ機構用の動力伝 達装置において、変速手段が摩擦ローラであり、モータが偏平構造を有し、その モータの偏平率Ｄ／Ｌを２〜３に設定することにより、モータの効率および力率 の若干の低下は、サーボモータが常に始動・停止を繰り返すことを勘案すれば、 許容範囲内であり、イナーシャの増大に伴なう入力信号に対する応答特性の劣化 は、始動トルクの増大による補償と変速手段である摩擦ローラに対する制動調整 の補完により許容範囲内に吸収することができるから、モータの偏平率Ｄ／Ｌを ２〜３にすることにより、サーボ機構の動力伝達装置の諸特性の悪化を招くこと なく軸方向長さをコンパクト化した装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の摩擦ローラ内蔵モータを有する動力伝
達装置の実施例に係る一部縦断側面図である。

【図２】モータ形状（Ｄ／Ｌ）に対する諸特性の変化を
示す特性図である。

【図３】従来のサーボ機構用動力伝達装置の一部切断斜
視図である。

【符号の説明】

４ 検出器 ６ 遊星ローラ １０ 太陽ローラ ２１ モータのステータ ３１ モータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、変速手段と、検出手段を備え
   たサーボ機構用の動力伝達装置であって、前記変速手段
   が摩擦ローラであり、この摩擦ローラによる変速手段の
   入力側に検出手段を設け、かつ、モータを偏平構造とし
   た動力伝達装置において、前記モータのステータの外径
   Ｄとステータ幅Ｌとで表わされるモータ偏平率Ｄ／Ｌを
   ２〜３に設定したことを特徴とする摩擦ローラ内蔵モー
   タを有する動力伝達装置。