JP2005176588A - モータ内蔵ローラ - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクト、低コストでありながら、使用できる温度範囲が広く、高い信頼性を有し、且つ、高出力で連続運転が可能なモータ内蔵ローラを提供する。
【解決手段】モータ内蔵ローラ100は、ローラ本体102内にモータ104を備えており、モータ104によってローラ本体102を回転駆動可能である。このようなモータ内蔵ローラ100において、モータ104をブラシレスDCモータとすると共に、このブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバ132を取り付けた。
【選択図】図1
【解決手段】モータ内蔵ローラ100は、ローラ本体102内にモータ104を備えており、モータ104によってローラ本体102を回転駆動可能である。このようなモータ内蔵ローラ100において、モータ104をブラシレスDCモータとすると共に、このブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバ132を取り付けた。
【選択図】図1
Description
本発明は、コンベア等に使用されるモータプーリ、モータローラ等のモータ内蔵ローラに関する。
従来、ローラ本体内にモータを備え、該モータによって前記ローラ本体を回転駆動するモータ内蔵ローラが種々提案されている。この種のモータ内蔵ローラは、例えば図5に示されるように、コンベア2上に配置されて搬送物4を直接移動させるためのモータローラMRとして使用される。あるいは、図6に示されるように、ベルト6を介して搬送物4を移動させるためのモータプーリMPとして使用されることもある。
図7は、従来公知のモータ内蔵ローラ10の側断面を模式的に示したものである(例えば、特許文献1参照)。
このモータ内蔵ローラ10は、略円筒形状の部材からなるローラ本体11と、モータ12と、減速機13を備えている。モータ12及び減速機13は、ローラ本体11の内側空間内に収容されている。又、ローラ本体11の両端部は、一対の第1、第2取付ブラケット14、15によって回転可能に支持されている。ローラ本体11は周方向に回転可能である。モータ12は誘導電動機で、鉄心に巻回されたコイルからなるステータ16と、このステータ16の内側空間に同軸的に配置された、かご型のロータ17により構成されている。
このモータ内蔵ローラ10では、モータ12に通電すると、モータ軸12Aが回転駆動され、このモータ軸12Aの回転が減速機13によって減速される。この減速出力はローラ本体11に伝達され、ローラ本体11が周方向に回転駆動される。
ところで、このようなモータ内蔵ローラ10によって大型の搬送物を移動させる場合には、モータ内蔵ローラ10の駆動力を高める必要があるため、モータ12には高出力タイプの誘導電動機が用いられる。
しかしながら、このような従来公知のモータ内蔵ローラ10は、その構造上、モータ12や減速機13から発生する熱がロータ本体11内に滞り易く、温度上昇の低減には限界がある。そのため、モータ内蔵ローラ10の駆動力を高めるためにモータ12を例えば0.1kw以上に高めようとした場合、連続運転時間が制限されることから、運転スケジュール上の大きな障害となった。また、場合によってはモータ12の焼損を防止するための保護装置を内蔵する必要があった。
又、このようなモータ出力や連続運転時間の制限があるため、例えば、モータローラMRで大型の搬送物を移動するには、容量の小さな複数個のモータローラMRを使用することによって、全体の駆動力を高める必要があり、コスト高になってしまうといった問題があった。又、1個のモータローラMRで大型の搬送物を搬送するには、モータ径を大型化する必要があるため、ローラ外径も大きくなり、コンベア等の搬送機械も大型化してしまうといった問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、コンパクト、低コストでありながら、使用できる温度範囲が広く、高い信頼性を有し、且つ、高出力で連続運転が可能なモータ内蔵ローラを提供することを目的とする。
本発明は、ローラ本体内にモータを備え、該モータによって前記ローラ本体を回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、前記モータをブラシレスDCモータとすると共に、該ブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバを取り付けたことによって、上記課題を解決したものである。
発明者らは、従来の問題解決のため、モータ内蔵ローラのモータとして、誘導電動機に比べモータ効率が良く、大きな起動トルクを得ることができるブラシレスDCモータを採用し、その磁極位置検出手段としてホールICを用いることを考えた。
しかし、ブラシレスDCモータを採用することで高い出力を得ることができる一方で、ホールICは熱に弱く、使用できる温度範囲が限られてしまうため、モータ出力や連続運転時間が制限されてしまうといった従来の問題の解決が困難である。その上、ホールICによって回転角度を高い精度で検出するには限界があり、ホールICは高精度のフィードバック制御に適したものとはいえない。
一方、磁極位置検出手段としてエンコーダを用いることも考えられたが、エンコーダはホールICよりも熱や振動に弱く、使用できる温度範囲や使用環境が更に限定されてしまう。
そこで、本発明では、モータをブラシレスDCモータとすると共に、該ブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバを取り付けることにした。
レゾルバは、単純なコイル構造であって電子回路を有していないため、使用できる温度範囲が広い上に、コンパクトで信頼性が高い。従って、ブラシレスDCモータとレゾルバを組み合わせることによって、ブラシレスDCモータの利点を最大限に生かすことができ、コンパクト、低コストでありながら、使用できる温度範囲が広く、高い信頼性を有す。また、従来連続運転が不可能とされていたローラ直径が125mm以下でモータの容量が0.1kw以上の高出力領域において連続運転が可能なモータ内蔵ローラを得ることができる。
本発明によれば、コンパクト、低コストでありながら、使用できる温度範囲が広く、高い信頼性を有し、且つ、高出力で連続運転が可能なモータ内蔵ローラを提供することができる。
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
図1及び図2は、本発明の実施形態の例に係るモータ内蔵ローラ100を示したものである。図1は、上記図6に対応する、モータ内蔵ローラ100の側断面図、図2はその要部拡大図、図3、図4は、それぞれ図1中の矢視III、IVから見た端面図である。
モータ内蔵ローラ100のローラ本体102は、略円筒形状の部材からなる。ローラ本体102の内側空間内には、モータ104及び減速機106がそれぞれ収容されている。又、ローラ本体102の両端部102A、102Bには、リング状部材108、110を介して軸受112、114が配置され、更に、この軸受112、114を介して一対の第1、第2取付ブラケット116、118がローラ本体102と相対回転可能に保持されている。即ち、ローラ本体102は、一対の第1、第2取付ブラケット116、118を中心として周方向に回転可能である。
第1、第2取付ブラケット116、118は、それぞれほぼ円板状の部材からなり、ローラ本体102の両端部102A、102Bを閉塞するローラカバーとしての機能を果たしている。第1、第2取付ブラケット116、118には、図3、図4に示すように、取付軸116a及び118aがそれぞれ軸方向に突出して設けられている。第1、第2取付ブラケット116、118は、この取付軸116a及び118aを介してコンベヤフレーム等の外部部材に固定される。また、この第1、第2取付ブラケット116、118には、ローラ本体102の内部と外部との通気を図るための貫通孔116e〜116h及び116e〜116hが設けられている。なお、第1取付ブラケット116に設けた4つの貫通孔116e〜116hのうち、貫通孔116eにはモータ104に接続されたモータ配線120が挿通されている。
図1に戻って、第1取付ブラケット116の一端側(ローラ本体102の中央側)には、枠部116jが設けられている。枠部116jは、軸受112の端面112aと当接している。また、第1取付ブラケット116の他端側には止め輪113が嵌合され、軸受112の端面112bと当接している。すなわち、軸受112は第1取付ブラケット116によってその軸線方向の移動が規制されている。
一方、第2取付ブラケット118の一端側(ローラ本体102の中央側)には、枠部118jが設けられている。枠部118jは、軸受114の端面114aと当接している。また、第2取付ブラケット118の他端側には止め輪115が嵌合され、軸受114の端面114bと当接している。すなわち、軸受114は第2取付ブラケット118によってその軸線方向の移動が規制されている。
モータ104は、ブラシレスDCモータである。ここで、「ブラシレスDCモータ」とは、磁極位置検出センサーを必要とする永久磁石型同期モータを示す。このモータ104のモータ軸104Aは、モータケース122に組み込まれた一対の軸受124、126によって回転可能に両持ち支持されている。このモータ軸104Aの一端側(図中の左側)は、軸受126から更に片持ち状態で延在・突出され、そのまま減速機106の入力軸128として用いられている。
一方、モータ軸104Aの他端側(図中の右側)には、図2に拡大して示されるように、モータ軸104Aの制動を行うブレーキ130と、モータ軸104Aの磁極位置を検出するレゾルバ(磁極位置検出手段)132と、モータ軸104Aと共に回転可能な空冷ファン134がそれぞれ配設されている。なお、モータ104のモータケース122と、ブレーキ130と、冷却ファン134のファンカバー136は複数のボルト138(一部のみ図示)によって連結・一体化されている。
ブレーキ130は、モータケース122に連結・固定されたリング状の励磁コイル140と、この励磁コイル140に固定された第1ブレーキ片142と、これら励磁コイル140及び第1ブレーキ片142の間に摺動可能に配設された第2ブレーキ片144と、第1、第2ブレーキ片142、144の間に挟まれるように配設され、且つ、モータ軸104Aと一体回転可能なブレーキ輪146と、を備えている。
励磁コイル140が励磁状態の場合は、この励磁コイル140に第2ブレーキ片144が吸い寄せられ、第1、第2ブレーキ片142、144がブレーキ輪146から離隔してモータ軸104Aは非制動状態となる。反対に励磁コイル140が非励磁状態の場合は、第2ブレーキ片144がブレーキ輪146に押し付けられる結果、ブレーキ輪146が第1、第2ブレーキ片142、144に挟まれ、モータ軸104Aは制動状態になる。
レゾルバ132は、モータ軸104Aの外周に同軸的に固定されたロータ148と、このロータ148の更に外周に配置された略リング形状のステータ150と、によって構成されている。なお、ステータ150は、アルミ(非磁性体)によって成形されたステータホルダ(支持部材)152によって支持されている。
ステータ150には、励磁コイル及び2組の出力コイルからなるコイル153が巻回されており、レゾルバ132は、(励磁コイルの)励磁電圧に対する(出力コイルの)2相出力電圧の位相差を検出することによって、モータ軸104Aの回転角度の検出を行うようになっている。
図1に戻って、本実施形態において採用されている減速機106は、いわゆる揺動内接噛合式の遊星歯車減速機である。この減速機106は、入力軸(モータ軸104Aの一端部)128と、この入力軸128の外周に偏心体154を介して組み込まれ、入力軸128に対して偏心揺動回転可能とされた外歯歯車156と、この外歯歯車156と内接噛合する内歯歯車158と、外歯歯車156に連結された揺動シャフト160と、を有する。揺動シャフト160は、外歯歯車156の揺動成分を吸収すると共に、ベース回転体162に動力を伝達可能である。ベース回転体162はローラ本体102と一体化されており、該ローラ本体102を回転駆動可能である。
次に、本発明の実施形態の例に係るモータ内蔵ローラ100の作用について説明する。
モータ104のモータ軸104A(=入力軸128)が1回転すると、偏心体154を介して外歯歯車156が入力軸128の周りで1回だけ偏心揺動する。この偏心揺動により内歯歯車158と外歯歯車156との(内接)噛合位置が順次ずれて1回転する。ここで、外歯歯車156の歯数は内歯歯車158の歯数よりN(この例ではN=1)だけ少ないため、外歯歯車156は内歯歯車158に対しその「歯数差N」の分だけ位相がずれることになる。ところが、この実施形態の場合、外歯歯車156は揺動シャフト160を介してベース回転体162に連結されている。そのため、外歯歯車156は、その揺動成分が揺動シャフト160によって吸収され、この位相差による自転成分のみが減速回転としてベース回転体162に伝達され、これが更にローラ本体102へと伝達される。
本発明の実施形態の例に係るモータ内蔵ローラ100によれば、モータ104をブラシレスDCモータとすると共に、該ブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバ132を取り付けている。そのため、コンパクト、低コストでありながら、使用できる温度範囲が広く、高い信頼性を有するモータ内蔵ローラとすることができる。その結果、例えば、ローラ本体102の直径が125mm以下でモータ104の容量が0.1kw以上の高出力型タイプのモータ内蔵ローラを提供することも可能である。
又、レゾルバ132のステータ150を支持するステータホルダ152(支持部材)をアルミ(非磁性体)としたため、モータ軸104Aの回転角度を、より一層高い精度で検出することができる。即ち、モータ内蔵ローラ100は、励磁コイル140を有するブレーキ130を備えているため、モータ軸104A、ブレーキ130及びレゾルバ132によって磁気回路が形成され、レゾルバ132の検出精度が低下してしまうおそれがある。しかしながら、非磁性体からなるステータホルダ152をブレーキ130とレゾルバ132との間に介在させることによって、レゾルバ132の検出精度の低下を防止することができる。
なお、上記実施形態においては、ステータ150を、アルミによって成形されたステータホルダ152によって支持したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルミ以外の非磁性体で成形された支持部材によって支持してもよく、又、ステータ150を他の部材によって支持してもよい。
即ち、本発明に係るモータ内蔵ローラは、上記実施形態の例に係るモータ内蔵ローラ100における構造や形状等に限定されるものではなく、モータをブラシレスDCモータとすると共に、該ブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバを取り付けたモータ内蔵ローラであればよい。
本発明に係るモータ内蔵ローラは、コンベア等に使用されるモータプーリやモータローラ等の分野に適用することができる。
MR…モータローラ
MP…モータプーリ
2…コンベア
4…搬送物
6…ベルト
10、100…モータ内蔵ローラ
11、102…ローラ本体
12、104…モータ
12A、104A…モータ軸
13、106…減速機
108、110…リング状部材
112、114、124、126…軸受
116、118…第1、第2取付ブラケット
120…モータ配線
122…モータケース
128…入力軸
130…ブレーキ
132…レゾルバ
134…冷却ファン
136…ファンカバー
138…ボルト
140…励磁コイル
142…第1ブレーキ片
144…第2ブレーキ片
146…ブレーキ輪
148…ロータ
150…ステータ
152…ステータホルダ
154…偏心体
156…外歯歯車
158…内歯歯車
160…揺動シャフト
162…ベース回転体
MP…モータプーリ
2…コンベア
4…搬送物
6…ベルト
10、100…モータ内蔵ローラ
11、102…ローラ本体
12、104…モータ
12A、104A…モータ軸
13、106…減速機
108、110…リング状部材
112、114、124、126…軸受
116、118…第1、第2取付ブラケット
120…モータ配線
122…モータケース
128…入力軸
130…ブレーキ
132…レゾルバ
134…冷却ファン
136…ファンカバー
138…ボルト
140…励磁コイル
142…第1ブレーキ片
144…第2ブレーキ片
146…ブレーキ輪
148…ロータ
150…ステータ
152…ステータホルダ
154…偏心体
156…外歯歯車
158…内歯歯車
160…揺動シャフト
162…ベース回転体
Claims (4)
- ローラ本体内にモータを備え、該モータによって前記ローラ本体を回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、
前記モータをブラシレスDCモータとすると共に、該ブラシレスDCモータの磁極位置検出手段としてレゾルバを取り付けた
ことを特徴とするモータ内蔵ローラ。 - 請求項1において、
前記レゾルバのステータを支持する支持部材を非磁性体とした
ことを特徴とするモータ内蔵ローラ。 - 請求項1又は2において、
前記モータの容量が0.1kw以上であること
ことを特徴とするモータ内蔵ローラ。 - 請求項1又は2において、
前記ローラ本体の直径が125mm以下であること
ことを特徴とするモータ内蔵ローラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004274117A JP2005176588A (ja) | 2003-11-20 | 2004-09-21 | モータ内蔵ローラ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003390152 | 2003-11-20 | ||
JP2004274117A JP2005176588A (ja) | 2003-11-20 | 2004-09-21 | モータ内蔵ローラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005176588A true JP2005176588A (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=34741948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004274117A Pending JP2005176588A (ja) | 2003-11-20 | 2004-09-21 | モータ内蔵ローラ |
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