JP2005176588A

JP2005176588A - モータ内蔵ローラ

Info

Publication number: JP2005176588A
Application number: JP2004274117A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Hayashi; 秀俊林; Kazuyoshi Umeda; 和良梅田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2005-06-30

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

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。

特開平６−２２７６３０号公報

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。

本発明の実施形態の例に係るモータ内蔵ローラの側断面図図１におけるモータ内蔵ローラのレゾルバ周辺を部分的に拡大して示す部分拡大図図１の矢示III方向から見た端面図図１の矢示IＶ方向から見た端面図モータ内蔵ローラをモータローラに適用した例を示す概略正面図モータ内蔵ローラをモータプーリに適用した例を示す概略正面図従来のモータ内蔵ローラを示す側断面図

符号の説明

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

Claims

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。