JPH0523775U - 回転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボモータとその回転を検出する手段を一
体化させ且つ小形化した回転装置に関し、在来の回転装
置としての機能及び性能を有しつつ、より小形化、薄形
化を図った回転装置を提供する。 【構成】 モータ６の回転軸１に軸支された回転部材７
の形状を封鎖された円筒形、いわゆるカップ状とし、モ
ータ６を覆うようにする。回転部材７に装置された回転
検出手段の一部に対向して回転検出手段の他の部分８が
容器の内壁に設けられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電動機と回転検出部とを一体化した回転装置に関するものであり、よ り特定的にはサーボモータとその回転を検出する手段を一体化させ且つ小形化し た回転装置に関する。 本考案の回転装置は、例えば産業用ロボット、ワイヤカット等、種々の分野に 用いられる。

【０００２】

【従来の技術】

電動機とその回転を検出する検出部とを一体にした回転装置は従来から種々提 案されている。一方これらの回転装置をより小形化、薄形化、必要な場合は平坦 形にすることが要望されている。 図９に従来の回転装置の概略構成図を示す。

【０００３】 図９の装置は回転軸１を共通にしてモータ２と検出装置３、例えばエンコーダ をタンデムに結合したものである。すなわち、それぞれ在来の独立したモータ２ とエンコーダ３とを共通回転軸１を介して一体化したものである。この形式の回 転装置は、モータ２とエンコーダ３とは直列に設けられており、長手方向に長く 、小形化、薄形化、平坦化という面から問題がある。

【０００４】 図１０に従来の他の回転装置の概略構成図を示す。図１０の装置はモータ２と 検出装置３を並設する一方、これらの回転軸１ａ，１ｂを回転ギア４，５を介し て接続させたものである。モータ２と検出装置３とは上記同様、それぞれ在来の 独立したものを用いている。この形式の回転装置は、図９のものに比し長手方向 の長さが若干短かくなるという利点がありやや平坦化の傾向に則しているが、全 体としての寸法は図９のものより大きくなる傾向があり、特に、回転ギアを用い るということから生ずるバックラッシュに伴う精度上の限界、高速回転に適さな いという問題がある。

【０００５】 また上記いずれの場合にも共通するが、例えばモータ部のみがそれ自体の技術 開発に依存して小形化されたとしても、検出部はさ程小形化されず、これらを在 来の手法に基づいて組合せたとしても、目的とする小形化等の上記目標が達成さ れない。検出部の小形化に限界がある理由としては、例えば、光学式の検出装置 を考えた場合、回転スリットとして１周当り２０００個設ける必要がある場合、 これにより回転スリットの径は決ってしまい、精度を維持しつつ回転スリットの 径を無制限に削減することはできないからである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上述した在来の回転装置としての機能及び性能を有しつつ、より小形 化、薄形化を図った回転装置を提供することを目的とする。 本考案は、高速回転に適しまた高精度且つ信頼性及び保守性にすぐれる回転装 置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の上記目的を達成するため、本考案においては、在来の如く、モータ及 び検出装置を単に外的に接続することに代え、モータの構成要素と検出装置の構 成要素とを小形化という観点の下で相互に有機的に構成させ、これらを一体化し たものとして在来の回転装置の機能及び性能を発揮させるという構想に基づいて いる。

【０００８】 従って本考案においては、回転軸に固定された電動機の回転子と、該回転子に 対向して設けられた電動機の固定子と、前記回転軸に固定された回転部材と、該 回転部材と共働して前記回転軸の回転を検出する手段とが容器内に設けられ、前 記回転部材が、前記回転子および固定子を少くとも部分的に包囲して回転するよ うに一端が閉鎖された円筒形状を成すことを特徴とする、回転装置が提供される 。

【０００９】

【実施例】

本考案の実施例について添付図面を参照して述べる。 図１は本考案に基づく回転装置の基本形態の断面図を示す。図１に図示の回転 装置は、中心軸０について回転する軸１に軸支された回転子を有するモータ６、 及び回転軸１に軸支され検出手段の一部が装着される回転部材７を有している。 また回転部材７に装着された検出手段の一部に対向して検出手段の他の部分８が 容器の内壁に設けられている。容器は前フランジ９とエンドベル１０が図示の如 く一体化されて成り、容器内は密閉されている。符号１１，１２はベアリングを 示す。

【００１０】 図１において、回転部材７はモータ６を部分的に包囲する一端が封鎖された円 筒形、いわゆるカップ形の形状をなしている。回転部材７の形状をモータ６を覆 うようにすることにより、換言すれば回転部材７の中空部内にモータ６を挿入さ せることにより、回転軸に沿った長手方向の長さが、例えば図９に図示の在来の もとの比較して相当短縮できることとなる。一方、回転軸の半径方向については 回転部材７の円筒部及び検出手段、これらの間隙の分だけ一般に若干大きくなる 傾向がある。しかしながら、長手方向の短縮の度合が著しく、全体としては相当 寸法が小さくなり、また薄形化、平坦化が図られることとなるのである。

【００１１】 また図１に図示の装置にはギアを用いていないから、バックラッシュは発生せ ず、又高速回転も可能である。従って検出精度を高く維持することができ、信頼 性及び保守性の面からも良好となる。 図１に図示した基本形態を有する回転装置についてより具体的な構造を図２〜 図４に示す。

【００１２】 図２は検出手段として光学センサを用いた場合を示す。当該光学式検出装置を 一体化した回転装置は、回転部材７の先端部の外周にスリット板８２が設けられ 、該スリット板８２の両側に、発光素子が設けられたプリント板８１と、受光素 子が設けられた固定スリット台８３とが容器の内壁に固定されている。モータは 回転部材７の内側にあって、容器の内壁に固定された固定子６２と回転軸１に固 定された回転子６１とから成る。

【００１３】 回転子６１と回転部材７は共に回転軸１に軸支されているから回転軸１の回転 と共に回転する、換言すれば回転子６１の回転により回転部材７が回転する。回 転部材７の先端に設けられたスリット板８２にはその円周に沿って、所定の間隔 で透光域と遮光域とが交互に設けられている。また固定スリット台８３には透光 域を通過した光を設ける複数のスリットが設けられ、その下部に第１の相（Ａ相 ）を検出する第１の受光素子とＡ相と９０°の位相差を持って第２の相（Ｂ相） を検出する第２の受光素子とが設けられている。

【００１４】 この光学式検出装置の動作原理は在来の場合と同様である。すなわち、受光素 子から射出され、スリット板８２の透光域を通した光が固定スリット台のスリッ トを介して第１及び第２の受光素子で検出され、この２つの検出信号に基づいて 、回転位置及び回転方向、必要な場合には回転数がプリント板８１に設けられた 回路で算出されるのである。

【００１５】 スリット板８２には、在来のものと同様の精度を得るためには在来の場合と同 じ数の透光域、遮光域、例えば１周当り２０００個設けられ、その外径寸法は同 じである。従って、この場合、図１に関連づけて説明したように長手方向が短縮 されることは勿論であるが、前述の一般論のように径が特に大きくなるというこ とはない。すなわち小形化、平坦化が実現されている。また径を大きくすれば高 精度の回転位置検出が可能となる。

【００１６】 尚、発光素子、受光素子の電気信号系及びプリント板８１の電子回路は回転子 ６１および固定子６２からなるモータ６の電磁界により影響を受け、誤動作する 可能性があることから磁気的遮へいを施すことが好ましい。また密封容器内にお けるモータ部からの発熱に対する温度による誤動作防止が必要となる場合があり 、例えば容器の外部に放熱フィンをつける等すると望ましい。

【００１７】 図３は、図２の光学式検出装置と異なり、磁気的検出装置を一体化した回転装 置の断面図を示す。図２と同様の回転部材７の外周にＮ，Ｓ極が交互に設けられ た磁気信号着磁ドラム９３が設けられ、該ドラムと対向する位置に、磁気抵抗素 子９２、例えばパーマロイ製の磁気抵抗素子であって、磁束の変化によりその抵 抗が変化するものが容器の内壁に固定されている。またその近傍に磁気抵抗素子 の信号を受けて回転位置等を算出する電子回路が設けられたプリント板９１が容 器の内壁に固定されている。磁気抵抗素子は、Ａ相、Ｂ相信号を検出できるよう に設けられている。

【００１８】 回転位置等の検出動作については、上述の光学式のもの、又は在来の磁気式検 出装置の場合と同様である。 この形式の回転装置も、図２に図示の回転装置と同様に高精度の位置検出が可 能である。また長手方向の長さが短縮できる。一方、径方向については、図２に 図示のものに比し、いく分大きくなる傾向を示す。

【００１９】 温度対策、磁気シールド対策は図２の回転装置の場合と同様である。 図４はレゾルバを用いた回転装置を示す。回転部材７の外周にロータコア１０ ０、ロータトランス１０３を装着し、これらと対向させてステータコア１０１と ステータトランス１０２を容器の内壁に固定したものである。レゾルバが状態量 を検出することを除けば、図３に図示の回転装置と同様である。

【００２０】 図５に図１とは異なる基本形態を有する回転装置の断面図を示す。図５に図示 の回転装置は、図１に図示の回転装置とは逆に、モータの回転子６１′をカップ 形とし、回転子６１′の中空部に回転部材７′及び検出手段８′が少くとも部分 的に挿入されるようにしたものである。モータの固定子６２′は容器９，１０の 内壁に固定されている。他は図１のものと同様である。

【００２１】 図５に図示の回転装置は、モータの径を在来のものと同程度とすれば、その内 部に位置する検出部の径が図１及び図２〜図４の場合に比して小さくなることか ら検出素子の装着数が制限され、一般に、検出精度が低下する傾向がある。しか しながら、小形化、平坦化、高信頼性は達成されている。 図６は検出手段として図２同様に光学式検出装置を用いた場合である。回転部 材７′は在来のエンコーダの回転スリット板でもあり、８１′はプリント板、８ ３′は固定スリット台であり、図４の装置と同様である。

【００２２】 図７は図３同様、磁気的検出装置を用いた場合である。回転部材７′の円周に 着磁気信号着磁環９３′が設けられ、対向して設けられた磁気抵抗素子９２′及 びプリント板９１′の電子回路により回転位置を検出する。 図８は図４と同様、レゾルバを用いた場合である。カップ形の回転部材７′に ロータコア１００′、ロータトランス１０３′が設けられ、容器に固定された板 にステータコア１０１′、ステータトランス１０２′が設けられている。

【００２３】

【考案の効果】

上記の如く、モータの回転子が回転部材の中空部内に少なくとも部分的に挿入 された形態の回転装置とすることにより、在来のものに比し、大幅に寸法の小形 化、薄形化が図られた。 また本考案においては、ギアを用いていないので、精度は向上し、高速回転に も問題がなく、また信頼性及び保守性が向上した。

【００２４】 さらに、図１に示した本考案に係る基本形態を有する回転装置を、図５に示し た基本形態を有する回転装置と比較してみると、本考案に係る回転装置には以下 の様な利点がある。 ｉ）図５に示した基本構造では、その構造上検出機構部に許されるスペースが限 られる。ロータ内周により大きなスペースを確保するためには、モータを極端に フラット化する必要が生じる。即ち、検出機構部の都合によりモータ本体（磁気 回路部）の設計が大きく影響を受ける事になり、モータ設計の自由度が制約され る。

【００２５】 これに対し、図１に示した基本構造を有する回転装置では、モータ本体のうち 検出機構部を取り付ける回転部材以外は通常通りの設計で問題なく、検出機構部 の都合で磁気回路部の設計が左右される事は殆どない。 ii）図５に示した構造では、検出機構部に許されるスペースが限られるため、内 蔵する検出器の種類も限られる。例えば、最外径が大きくなりがちな高分解能の 光学式エンコーダの回転スリットは、事実上その配設が不可能となる。また、巻 線束のかさむレゾルバに於いても同様であり、更に複雑な回路部、例えばカスタ ムＬＳＩやハイブリッドＩＣ等の搭載も難しくなる。

【００２６】 これに対し、図１に示した基本構造を有する回転装置では、ステータ外周に検 出機構部を取り付けるため、回転スリットやレゾルバステータ巻線はその必要に 応じて自由に設計出来る。回路部に関しても同様である。 iii) 図５に示した構造では、ロータ内側に検出回路部が内包されるため、回路 部の周囲温度の上昇に対する対策が難しい。特に、高機能の電子部品を含む回路 に於いては、その許容周囲温度は一般にモータ本体の許容温度よりかなり低い。

【００２７】 これに対し、図１に示した基本構造を有する回転装置では、放熱効率の高いス テータ外周に検出回路部が配設されるため、温度上昇の問題は生じにくい。また 、仮に特に冷却を要する場合にも、一般にモータ後部に取り付けられる空冷ファ ン等による直冷が可能である。 iv）図５に示した構造では、検出機構部が軸受に隣接するため、光学式エンコー ダの場合その塵埃によって不具合を生じやすい。一般に光学系は摩耗粉を発生す る部品の傍には配設すべきではない。

【００２８】 これに対し、図１に示した基本構造を有する回転装置では、検出機構部は軸受 から充分離れた位置に配設する事が可能であり、上記の様な問題は特に生じない 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による基本形態としての回転装置の断面
図である。

【図２】図１に図示の回転装置において検出装置として
光学的検出装置を用いた断面図である。

【図３】図１に図示の回転装置において検出装置として
磁気的検出装置を用いた断面図である。

【図４】図１に図示の回転装置において検出装置として
レゾルバを用いた断面図である。

【図５】図１とは異なる基本形態を有する回転装置の断
面図である。

【図６】図５に図示の回転装置において検出装置として
光学的検出装置を用いた断面図である。

【図７】図５に図示の回転装置において検出装置として
磁気的検出装置を用いた断面図である。

【図８】図５に図示の回転装置において検出装置として
レゾルバを用いた断面図である。

【図９】在来の回転装置の構成図である。

【図１０】在来の他の回転装置の構成図である。

【符号の説明】

１…回転軸 ２…モータ ３…エンコーダ ６，６′…モータ ７，７′…回転部材 ８…検出手段 ９，１０…容器 １１，１２…ベアリング ８１…プリント板 ８２…スリット板 ８３…固定スリット台 ９１…プリント板 ９２…磁気抵抗素子 ９３…磁気信号着磁ドラム １００…ロータコア １０１…ステータコア １０２…ステータトランス １０３…ロータトランス

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に固定された電動機の回転子と、
   該回転子に対向して設けられた電動機の固定子と、前記
   回転軸に固定された回転部材と、該回転部材と共働して
   前記回転軸の回転を検出する手段とが容器内に設けら
   れ、前記回転部材が、前記回転子および固定子を少くと
   も部分的に包囲して回転するように一端が閉鎖された円
   筒形状を成すことを特徴とする、回転装置。
2. 【請求項２】 前記回転検出手段は光学的検出要素から
   成る、請求項１記載の回転装置。
3. 【請求項３】 前記回転検出手段は磁気センサである、
   請求項１記載の回転装置。
4. 【請求項４】 前記回転検出手段はレゾルバである、請
   求項１記載の回転装置。