WO1984000647A1 - Device for coupling servo motor to rotary detector - Google Patents

Description

明 細 書 ― サーボモータと回転検出器とを結合する装置 ： 技術分野

本発明はサーボモータと該サーボモ -タの回転出力を検出す るための回転検出器とを結合するための装置に関する。

背景技術

サーボモータ及び回転検出器は工作機械や工業用ロボッ トの サーボ制御に広く用いられている。 例えば、 工作機械において は、 サーボモータはワークテーブルの画転駔動源として用いら れている。 また、 ワークテーブルの位置を割り出すために、 該 サーボモータには該サーボモ -タの回転出力を検出するための ロータ リ エ ンコーダのような画転検出器が結合手段を介して連 結されている。

近年、 工作機械や工業用ロボッ トをより精密にサーボ制御す ることが要望されており、 これに伴って、 サーボモータや例え ばロータリ エ ンコーダのような回耘検出器の精度の向上が図ら れている。 従って、 これらサーボモータと回耘検出器とによる 精密なサーボ制御を達成するためには、 サーボモータと回耘検 出器との間の結合手段において回転伝達誤差が生じないように、 また、 刚性の高い結合とすることが必要である。

サーボモータ と回耘検出器と接続するための従来の結合手段 と しては、 フ レキシブルカ ッ プリ ングゃォノレダムカ ツ プリ ング一 等のような継手手段をサ一ボモ -タと回耘検出器との間に介装 する方法が採られていた。 しかしながら、 フ レキシブルカ ップ リ ングは一般に剛性が不十分であり、 また、 サーボモータ と回 転検出器との間の軸心ずれがこのフ レキシブル力 ップリ ングに . - より吸収されるため、 フ レキシブルカ ツプリ ングが破損し易い という欠点がある。 一方、 オルダムカ ップリ ングを用いた場合： オルダムカ ツプリ ング内の回転伝達径路途中に遊隙が生じ易い ため、 回転伝達精度に限度がある。

従って、 本発明の目的は、 来のサーボモ -タと回転検出器 との間の力 ップリ ング手段の欠点を解消して、 サーボモータの 画転 ¾力を回耘検出器により精密に検出できるとともに、 サー ボモータと画転検出器との間の回耘方向の結合剛性を高めるこ とができる、 サーボモータと画耘検出器とを結合する装置を提 供することにある。

発明の開示

本癸明によれば、 モータハウジング及び該モータハウジング に画転可能に支持された出力輸を有するサーボモータと、 検出 器ハウジング及び該検出器ハウジングに回転可能に支持された 入力軸並びに前記検出器ハウジングに対する前記入力軸の回転 量を検出する検出部を有する画転検出器とを結合するための装 置は、 前記出力軸と前記入力翰とを同軸状態で堅面に締結せし めるための軸結合手段と、 前記モ -タハウジングと前記検出器 ハウジングとを結合せしめるためのハゥジング結合手段とを備 えている。 前記ハウジング結合手段は前記出力铀及び前記入力 轴と同心の円周に沿って廷びる璟状の平板ばねと、 複数個のハ ゥジング締結ボル 卜とを有している。 該平板ばねは前記モ一タ ハウジングと前記検出器ハウジングとの相対铀方向変位を許容 するとともに相対ねじれ変位を抑止するように前記ハウジング 締結ボルトにより前記モータハウ ジング及び前記検出器ハウジ ングに対し固定されている。 平板ばねはモータハウジングと検 出器ハウジングとの間の枏対ねじれ変位を抑止するので、 回耘 伝達精度が低下することはない。 また、 平板ばねはモータハウ ジングと検出器ハウジングとの間の相対铀方向変位は許容する ので、 出力軸と入力軸とを締結する場合の铀方向の寸法公差を 円滑に吸収することができる。 しかも、 サーボモータから発生 する熱による出力軸及び入力铀の轴方向変位を平板ばねにより 吸収することができる。 従って、 サーボモ -タ若し く は画転検 出器に無理な応力が加わることはない。

本発明の上記及び他の目的及び特徵は添付図面を参照した以 下の発明の詳細な説明により一層明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

第 1図はサーボモ -タと回転検出器とを結合するための本発 明による装置の好ま しい実施例を示す半断面図、

第 2図は第 1図に示す装置の部分拡大断面図、

第 3図は第 1図に示す装置に用いられる平板ばねの正面図。

発明を実施するための最良の形態

本発明の好ま しい実施例を示す第 1図及び第 2図を参照する と、 サーボモータ 1 0 は符号 1 2で概括的に示されたモータハ ウジング 1 2 を有している。 この実施例においては、 モータハ ウジング 1 2 はステータ 1 4の前端に配置される前側モ—タケ 一シ ング 1 6 とステ —タ 1 4の後端に配置される後側モータケ —シング 1 8 とからなっている。 ケーシング 1 6及び 1 8 とス テ―タ 1 4 は図示しない貫通ボル ト により締結固定されている。 出力铀 2 0 はべァリ ング 2 2及び 2 4を介してケ—シング 1 6 及び 1 8 に回転可能に支持されている。 ケ— シ ング 1 6及び 1 8 の間において、 出力轴 2 0 には口 タ 2 6が固定されている。 出力轴 2 0 の前端部 2 8 は前側モ -タケ - シ ング 1 6 の前方に 延びている。 出力轴 2 0 の後端部 3 0 は後側モ -タケ—シ ング 1 8 に設けられているベア リ ング 2 4の後方に延びている。

回転検出器であるロータ リ エ-ンコーダは符号 3 2 で概括的に 示されている。 ロ ータ リ エンコーダ 3 2 は検出器ハウジング 3 4を itえており、 検出器ハウジング 3 4には入力铀 3 6がベア リ ング 3 8及び 4 0を介して回転可能に支持されている。 後側 モ -タケ - シ ング 1 8 には回耘検出器 3 2を包囲する保護カバ - 3 1 が設けられている。

OMPI WIPO 検出器ハウジング 3 4の後部にはカバー 4 2が取り付けられ でいる。 カバー 4 2内において、 入力铀 3 6の後嬸部には画耘 板 4 4が同軸伏態で固定されている。 第 2図を参照すると、 回 転板 4 4の回転角は概略的に示されている検出部 4 6及び 4 8 により検出される。 この検出 ί言号は概略的に示された検出制御 部 5 0に送られ、 更にこの検出制御部 5 0から図示しない ί言号 線により送り出される。 検出部 及び 4 8並びに検出制御部 5 0 は検出器ハウジング 3 4に固定されている。

次に、 サーボモータ 1 0 とロータ リエンコーダ 3 2 とを結合 するための装置について説明すると、 この実施例においては、 結合装置は、 出力輪 2 0 と入力軸 3 6 とを同輪伏態で堅固に締 結せしめるための軸結合手段 5 2 と、 モータハウジング 1 2 の 後側モ—タケ—シング 1 8 と検出器ハウジング 3 4 とを結合せ しめるためのハウジング結合手段 5 4 とを備えている。

铀結合手段 5 2 は、 翰締結ボル ト 5 6を有しており、 軸締結 ボル ト 5 6 は入力軸 3 6 の中心を铀方向に貫通しており、 先端 が出力軸 2 0 の後端部 3 0 に形成されたねじ穴 5 8 にねじ込ま れている。 出力軸 2 0及び入力铀 3 6 の嬸部には互いに雄雌嵌 合する一対の雄雌結合部がそれぞれ形成されている。

この実施例においては、 一対の雄雌結合部は截頭円錐形状の テーバ軸部 6 0 と該テーバ铀部 6 0 に適合する截頭円 佳形伏の テーバ穴部 6 2 とからなっている。 テーパ铀部 6 0 は出力铀 2 0 の後端部 3 0 に同铀伏態で形成されており、 テーバ穴部 6 2 は入力铀 3 6 の前端部に同軸状慈で形成されている。 従って、 綞締結ボルト 5 6を出力軸 2 0 のねじ穴 5 8にねじ込むこ とに より、 テーパ轴部 6 0 とテーパ穴部 6 2 とを適合させた状態で 出力軸 2 0 と入力雜 3 6 とを堅固に締結することができる。

ハゥジング結合手段 5 4は出力輸 2 0及び入力軸 3 6 と同心 の円周に沿って廷びる瑷状の平板ばね 6 4 と、 複数個のハウジ ング締結ボル ト 6 6 とを有している。 平板ばね 6 の両端面は 出力铀 2 0及び入力轴 3 6 の軸線に対して垂直に配置される。

平板ばね 6 4 はばね鍋等のようなばね板素材から作られる。 第 3図に示されているよう に、 平板ばね 6 4 にはハウジング締結 ボル ト 6 6 が揷通される複数 ί固のボル ト穴 6 8 が周方向に等間 隔に設けられている。 ボル ト穴 6 8 の内径はハウジング締結ボ ノレ ト 6 6 の外径よ り も若干大き く することが望ま しい。 これに より、 後側モ ータケ一 シ ング 1 8 と検出器ハウ ジ ング 3 4 との 位置合せにおける自由度が大き く なり、 サーボモータ 1 0 と回 耘検出器 3 2 との組付けが容易になる。

後側モータケ一 シ ング 1 8及び検出器ハウジング 3 4 にはそ れぞれ複数個のねじ穴 （図示せず） が設けられており、 ハウ ジ ング締結ボル ト 6 6 はそれぞれねじ穴 7 4及び 7 6 に螺合可能 となっている。 後側モータケ — シ ング 1 8 と平板ばね 6 4 との 間及び検出器ハウ ジ ング 3 と平板ばね 6 との間にはそれぞ れハウ ジ ング締結ボル ト 6 6 に外揷されるスぺーサ 7 0 及び 7 2 が介装されている。 平板ばね 6 4 は、 モ―タハウ ジング 1 2 の後側モ—タケ — シング 1 8 と検出器ハウ ジング 3 4 との相対 轴方向変位を許容するとと もに相対ねじれ変位を抑止するよう に、 ハウ ジ ング締結ボル ト 6 6 により後側モータケ 一 シ ング 1 8及び検出器ハウ ジング 3 4 のポス ト 7 0 及び 7 2 に対し固定 される。

好ま し く は、 後側モ—タケ — シ ング 1 8 側に螺合されるハウ ジ ング締結ボル ト 6 6 と検出器ハウ ジ ング 3 4側に蝶合される ハウ ジング締結ボル ト 6 6 は互いに交互に平板ばね 6 4 のボル ト穴 6 8 に挿通される。

平板ばね 6 4 により、 モ―タハ ウ ジ ング 1 2 の後側モ ータケ

- シング 1 8 と検出器ハウ ジング 3 との相対軸方向変位が許 容されるので、 出力軸 2 0 と入力铀 3 6 との締結部の寸法公差

ΟΜΡΙ

, W1PO はこの平板ばね 6 4により吸収される。 しかしながら、 _平板ば

ね 6 は後側モ一タケ一シング 1 8 と検出器ハゥジング 3 4 と

の柜対ねじれ変位を確実に抑止するので、 出力軸 2 0から入力

3 6への回転伝達に誤差が生じることはない。

出力軸 2 0や入力軸 3 6がサーボモータ 1 0 の運転により癸

生する熟、 或いは、 出力軸 2 0 の前端部 2 8 に接続される被勖

体 （図示せず） により伝達される熱を受けて熱膨張変位をした

場合においても、 平板ばね 6 4は後側モータケ—シング 1 8 と

検出器ハウジング 3 4 との間でその軸方向変位成分を吸収する

ので、 後側モータケ一シング 1 8 と検出器ハウジング 3 4 との

間及び出力翰 2 0 と入力铀 3 6 との間に無理な応力が加わるこ

とはない。 従って、 これら締結部の強度低下を防止することが

できる。 また、 上述した熱変位に対しても、 平板ばね 6 4 は後

側モータケ— シング 1 8 と検出器ハ ジング 3 4 との相対ねじ

れ変位を確実に抑止するので、 サーボモータ 1 0を县時間運耘

しても回耘検出に誤差を生じることはない。

平板ばね 6 4は 1枚であってもよいが、 使用条件に合わせて

適宜枚数に選定することができる。

上記実施例においては、 雄雌結合部がテーバ铀部 6 0 とテー

バ穴部 6 2 とからなっているので出力轴 2 0 と入力軸 3 6 との

鲱心を容易に一致させることができる。 図示はしていないが、

テーパ铀部を入力敏 3 6に設け、 且つ、 テーパ穴部を出力铀 2

0 に設けるようにしても同様の効果が得られる。 また、 テーパ

轴部ゃテーバ穴部のかわりに、 雄雌結合部を均一径のス ト レー

ト シ ヤ フ ト部と該ス ト レー ト シ ヤ フ ト部に嵌合する均一径のシ

リ ンダ穴とにより構成しても本発明の所期目的は達成される。

更に、 平板ばね 6 4 とモ―タハウジング 1 2 との間及び平板

ばね 6 4 と検出器ハウジング 3 4 との間にそれぞれスぺーサを

設ける代わりに、 モータハウジング 1 2及び検出器ハウジング …

O PI ― 3 4にボスを形成するようにしてもよい。

回耘検出器はロ ータ リ エ ンコーダに限られず、 例えばレゾル バ、 作動変圧器等であってもよい。

産業上の利用可能性

以上のように、 本発明によれば、 サーボモ -タの精密な制御 を達成できるとともに、 サーボモ -タと回耘検出器との締結強 度を高めることができるので、 工作機械や工業用ロボッ トなど の精密なサ―ボ制御系に有効に適用できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. モータハウジング及び該モ -タハウジングに回転可能に 支持された出力軸を有するサーボモータと、 検出器ハウジング 及び該検出器ハゥジングに回転可能に支持された入力軸を有す る画転検出器とを結合するための装置であって、 前記装置は、 前記出力軸と前記入力翰とを同軸状態で堅固に締結せしめるた めの铀結合手段と、 前記モ -タハウ ジングと前記検出器ハウジ ングとを結合せしめるためのハウジング結合手段とを備えてお り、 前記ハウジング結合手段は前記出力铯及び前記入力軸と同 心の円周に沿って延びる璟伏の平板ばねと、 複数 ί固のハウジン グ締結ボル ト とを有しており、 該平板ばねは前記モ -タハウジ ングと前記検出器ハウ ジングとの相対翰方向変位を許容すると ともに相対ねじれ変位を抑止するように前記ハウジング締結ボ ル トにより前記モータハウジング及び前記検出器ハウジングに 対し面定されていることを特徴とする、 サーボモー.タと回耘検 出器とを結合する装置。

2. - 前記轴結合手段は、 前記入力轴を轴方向に貫通して前記 出力鲱にねじ結合される轴締結ボル 卜 と、 前記出力铀及び前記 入力敏の嬸部にそれぞれ形成され且つ互いに嵌合する一対の雄 雌結合部を備えていることを特徴とする、 請求の範囲第 1 項に 記載の装置。

3. 前記一対の雄雌結合部は截頭円錐形伏のテーパ軸部と該 テーバ軸部に適合する截頭円錐形伏のテーパ穴部とからなるこ とを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の装置。

4. 前記一対の雄雌結合部はス ト レー ト シ ャ フ ト部と該ス ト レー トシヤフ ト部に嵌合するシリ ンダ穴とからなつていること を特徴とする、 請求の範囲第 2項に記載の装置。

5. 前記平板ばねは該平板ばねの両嬸面間を貫通する複数個 のボルト穴を有しており、 前記モ―タハウジングにねじ結合さ れる前記ハゥジング締結ボル ト と前記検出器ハゥジングにねじ 結合される前記ハウジング締結ボル トとが交互に前記ボルト穴 に挿通されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の

6. 前記平板ばねのボル ト穴は前記ハ ウ ジ ング締結ボル ト よ り も大径であることを特徴とする、 請求の範囲第 5項に記載の

7. 前記回転検出器はロ ータ リ エ ンコーダであることを特徴 とする、 請求の範囲第 1項に記載の装置。