JP2009204060A - Coupling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中空軸を有する回転センサと回転軸とを、カップリングを介して結合したカップリング構造に係り、特に、システム全体の高さを抑制し、回転センサの接続の自由度を向上するのに好適なカップリング構造に関する。 The present invention relates to a coupling structure in which a rotation sensor having a hollow shaft and a rotation shaft are coupled via a coupling. In particular, the height of the entire system is suppressed and the degree of freedom of connection of the rotation sensor is improved. The present invention relates to a coupling structure suitable for the above.
モータに回転センサを取り付ける場合、モータの回転軸と接続する際に発生するミスアライメント(偏心、偏角、エンドプレイ、軸振れ等)を吸収するためカップリングを用いることがあるが、軸方向にカップリングが介在するため、薄型の回転センサを採用してもシステム全体の高さ(軸方向の長さ)が大きくなってしまう問題があった。
従来、回転センサとモータを結合するカップリング構造としては、例えば、回転センサの回転軸に接続された棒状のカップリングをモータの中空軸内に同軸配置し、カップリングを中空軸と接続したカップリング構造が知られている(特許文献1)。
Conventionally, as a coupling structure for coupling a rotation sensor and a motor, for example, a coupling in which a rod-like coupling connected to the rotation shaft of the rotation sensor is coaxially arranged in the hollow shaft of the motor and the coupling is connected to the hollow shaft. A ring structure is known (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1記載の技術にあっては、必ず中空タイプのモータを採用しなければならず、また、その中空穴の径や深さがカップリングに適合しなければならない。したがって、モータの形状がカップリングに制約されることになり、回転センサの接続の自由を阻害してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、システム全体の高さを抑制し、回転センサの接続の自由度を向上するのに好適なカップリング構造を提供することを目的としている。
However, in the technique described in
Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and suppresses the height of the entire system and improves the degree of freedom of connection of the rotation sensor. The object is to provide a suitable coupling structure.
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1のカップリング構造は、中空軸を有する回転センサと回転軸とを、カップリングを介して結合したカップリング構造であって、前記カップリングは、前記中空軸内に同軸配置され前記回転センサに固定されているとともに、前記回転軸が接続されている。
このような構成であれば、カップリングが回転センサの中空軸内に同軸配置されているので、システム全体の高さが抑制される。また、被測定物(例えば、モータ)が中空タイプであってもシャフトタイプであっても回転センサを接続することができるので、回転センサの接続の自由度が向上する。
[Invention 1] In order to achieve the above object, the coupling structure of
With such a configuration, since the coupling is coaxially arranged in the hollow shaft of the rotation sensor, the height of the entire system is suppressed. Further, since the rotation sensor can be connected regardless of whether the object to be measured (for example, the motor) is a hollow type or a shaft type, the degree of freedom of connection of the rotation sensor is improved.
〔発明2〕 さらに、発明2のカップリング構造は、発明1のカップリング構造において、前記カップリングは、前記回転軸を貫入する可撓性部材と、前記回転軸を把持するクランプとを備え、前記クランプは、前記可撓性部材の開口部に接続する大径開口部と、前記大径開口部よりも小径でかつ前記回転軸と嵌合する小径開口部とを連結するテーパ状の周壁を具備し、前記周壁の傾斜方向に沿って前記周壁にスリットが形成された口金と、前記小径開口部よりも大径の第2大径開口部と、前記第2大径開口部よりも小径の第2小径開口部とを連結するテーパ状の内径面を具備し、前記第2大径開口部を前記小径開口部に臨ませて前記口金に嵌合するリングと、前記リングを前記口金に押圧した状態で前記口金および前記リングを固定する固定手段とを有する。
[Invention 2] Further, the coupling structure of
このような構成であれば、回転軸が可撓性部材に貫入され、可撓性部材の開口部から突出した回転軸がクランプにより把持される。具体的には、口金の小径開口部に回転軸を嵌合し、リングの第2大径開口部を口金の小径開口部に臨ませて口金にリングを嵌合し、固定手段により、リングを口金に押圧した状態で口金およびリングが固定される。口金の周壁にはスリットが形成されているので、リングを押圧すると、スリット間が狭まり、口金により回転軸が把持される。このとき、口金の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸と口金との同軸度が高い。 If it is such a structure, a rotating shaft will penetrate the flexible member, and the rotating shaft which protruded from the opening part of the flexible member will be hold | gripped by a clamp. Specifically, the rotating shaft is fitted into the small-diameter opening of the base, the second large-diameter opening of the ring faces the small-diameter opening of the base, the ring is fitted into the base, and the ring is fixed by the fixing means. The base and the ring are fixed while pressed against the base. Since the slit is formed in the peripheral wall of the base, when the ring is pressed, the space between the slits is narrowed and the rotating shaft is gripped by the base. At this time, since the inner diameter of the base is narrowed evenly and concentrically, the coaxiality between the rotating shaft and the base is high.
また、固定手段の押圧量によってスリット間の収縮量を調整できるので、クランプ可能な回転軸の径に幅を持たせることができる。さらに、口金の小径開口部に回転軸を嵌合すればよいので、回転軸が軸方向に多少ずれても把持することができる。したがって、回転センサの接続の自由度がさらに向上するとともに接続が容易となる。
また、回転軸と接続する際に発生するミスアライメントは、可撓性部材が弾性変形することにより吸収される。
Further, since the amount of contraction between the slits can be adjusted by the pressing amount of the fixing means, it is possible to give a width to the diameter of the rotating shaft that can be clamped. Further, since the rotary shaft only needs to be fitted into the small-diameter opening of the base, it can be gripped even if the rotary shaft is slightly displaced in the axial direction. Therefore, the degree of freedom of connection of the rotation sensor is further improved and connection is facilitated.
Further, misalignment that occurs when connecting to the rotating shaft is absorbed by elastic deformation of the flexible member.
〔発明3〕 さらに、発明3のカップリング構造は、発明2のカップリング構造において、前記固定手段は、前記リングに軸方向に形成された貫通穴と、前記貫通穴に対応し前記可撓性部材に軸方向に形成された受穴とに挿通され、前記可撓性部材および前記リングを軸方向に締結する締結具である。
このような構成であれば、締結具によりリングを軸方向に固定するので、締結工具が締結具まで届きやすく接続がさらに容易となる。また、リングを軸方向に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることもできる。
[Invention 3] Further, the coupling structure of
With such a configuration, the ring is fixed in the axial direction by the fastener, so that the fastening tool easily reaches the fastener and the connection is further facilitated. Moreover, since it is not necessary to project the ring in the axial direction, the height of the entire system can be reduced.
〔発明4〕 さらに、発明4のカップリング構造は、発明2および3のいずれか1のカップリング構造において、前記可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と前記可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されている。
このような構成であれば、可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
[Invention 4] Further, the coupling structure of Invention 4 is the coupling structure of any one of
With such a configuration, a predetermined bending margin is formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft that is inserted into the flexible member and the inner peripheral surface of the flexible member. It is easy to elastically deform and can absorb misalignment effectively.
〔発明5〕 さらに、発明5のカップリング構造は、発明2ないし4のいずれか1のカップリング構造において、前記可撓性部材の外周面と前記中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されている。
このような構成であれば、可撓性部材の外周面と中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
[Invention 5] Furthermore, the coupling structure of Invention 5 is the coupling structure of any one of
With such a configuration, since a predetermined bending margin is formed between the outer peripheral surface of the flexible member and the inner peripheral surface of the hollow shaft, the flexible member is easily elastically deformed, and misalignment is caused. It can be absorbed effectively.
以上説明したように、発明1のカップリング構造によれば、カップリングが回転センサの中空軸内に同軸配置されているので、システム全体の高さを抑制することができるという効果が得られる。また、被測定物が中空タイプであってもシャフトタイプであっても回転センサを接続することができるので、従来に比して、回転センサの接続の自由度を向上することができるという効果も得られる。 As described above, according to the coupling structure of the first aspect of the present invention, since the coupling is coaxially disposed in the hollow shaft of the rotation sensor, an effect that the height of the entire system can be suppressed is obtained. In addition, since the rotation sensor can be connected regardless of whether the object to be measured is a hollow type or a shaft type, the degree of freedom of connection of the rotation sensor can be improved as compared with the prior art. can get.
さらに、発明2のカップリング構造によれば、クランプ可能な回転軸の径に幅を持たせることができ、また、回転軸が軸方向に多少ずれても把持することができるので、回転センサの接続の自由度をさらに向上することができるとともに接続が容易となるという効果が得られる。また、リングによる押圧により口金の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸と口金との同軸度が高いという効果も得られる。
Furthermore, according to the coupling structure of the
さらに、発明3のカップリング構造によれば、締結具によりリングを軸方向に固定するので、締結工具が締結具まで届きやすく接続がさらに容易となるという効果が得られる。また、リングを軸方向に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることができるという効果も得られる。
さらに、発明4のカップリング構造によれば、可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができるという効果が得られる。
Furthermore, according to the coupling structure of the
Furthermore, according to the coupling structure of the invention 4, a predetermined bending margin is formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft penetrated into the flexible member and the inner peripheral surface of the flexible member. The flexible member is easily elastically deformed, and an effect that misalignment can be effectively absorbed is obtained.
さらに、発明5のカップリング構造によれば、可撓性部材の外周面と中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができるという効果が得られる。 Furthermore, according to the coupling structure of the fifth aspect, since the predetermined bending margin is formed between the outer peripheral surface of the flexible member and the inner peripheral surface of the hollow shaft, the flexible member is easily elastically deformed. The effect that the misalignment can be absorbed effectively is obtained.
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1ないし図4は、本発明に係るカップリング構造の第1の実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態に係るレゾルバ装置100の構成を説明する。
図1は、レゾルバ装置100の軸方向の断面図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing a first embodiment of a coupling structure according to the present invention.
First, the configuration of the
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
レゾルバ装置100は、図1に示すように、固定子であるステータ22と、回転子であるロータ12と、ロータ12とステータ22の間に介在してロータ12を回転可能に支持するクロスローラ軸受14と、ロータ12の回転角度位置を検出する単極レゾルバ30aおよび多極レゾルバ30iとを有して構成されている。ここで、レゾルバ30a、30iおよびクロスローラ軸受14は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
ステータ22には、軸方向上方(図1の上方向)に突出した円環状の内壁体22aが形成され、内壁体22aよりも径方向外側には、軸方向上方に突出した円環状の外壁体22bが形成されている。一方、ロータ12には、軸方向下方(図1の下方向)に突出した円環状の内壁体12aが形成され、内壁体12aよりも径方向外側には、軸方向下方に突出した円環状の外壁体12bが形成されている。そして、ステータ22およびロータ12は、ステータ22の内壁体22aがロータ12の内壁体12aと外壁体12bの間に、ロータ12の外壁体12bがステータ22の内壁体22aと外壁体22bの間に位置するように互いに跨って配置されている。
The
クロスローラ軸受14は、内輪14aと、外輪14bと、内輪14aおよび外輪14bの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ(ころ)14cとを有して構成されている。クロスローラ14cは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに90°傾斜している。
内輪14aは、ステータ22の内壁体22aに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ステータ22の内壁体22aの上端を内輪14aの下面に当接させ、内輪押え26の押圧部26bを内輪14aの上面に接触させ、内輪押え26をボルト26aでステータ22の内壁体22aに締結することにより固定される。
The
The
外輪14bは、ロータ12の外壁体12bに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ12の外壁体12bの下端を外輪14bの上面に当接させ、外輪押え28の押圧部28bを外輪14bの下面に接触させ、外輪押え28をボルト28aでロータ12の外壁体12bに締結することにより固定される。
なお、ステータ22は、ボルト24aにより固定板24に固定され、ロータ12は、モータ310の回転軸312の外周面に嵌合している。
The
The
単極レゾルバ30aは、ABS(Absolute)型のインナーロータ式レゾルバであって、環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ18aと、レゾルバロータ18aと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ20aとを有して構成されている。レゾルバロータ18aは、クロスローラ軸受14の軸心に対して偏心させた外周を有し、レゾルバステータ20aには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ18aの1回転につきリラクタンス変化の基本波成分が1周期となる単極レゾルバ信号を出力する。
The
多極レゾルバ30iは、INC(Increment)型のインナーロータ式レゾルバであって、環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ18iと、レゾルバロータ18iと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ20iとを有して構成されている。レゾルバロータ18iには、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、レゾルバステータ20iには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ18iの1回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力する。
The
レゾルバロータ18a、18iは、ロータ間座42を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト18bによりロータ12の内壁体12aの外周面に取り付けられている。一方、レゾルバステータ20a、20iは、ステータ間座44を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト20bにより内輪押え26の内周面に取り付けられ、内輪押え26と一体にステータ22の内壁体22aの内周面側に固定されている。
The
次に、レゾルバ装置100のカップリング構造を説明する。
図2は、レゾルバ装置100の斜視図である。同図(a)は、レゾルバ装置100の分解斜視図、同図(b)は、レゾルバ装置100の組立後の斜視図である。
ロータ12は、図1に示すように、レゾルバ装置100の軸心を貫通する中空穴12eを有する。中空穴12e内には、レゾルバ装置100と回転軸312とを結合するカップリング80が同軸配置されている。
Next, the coupling structure of the
FIG. 2 is a perspective view of the
As shown in FIG. 1, the
カップリング80には、ノンバックラッシュでねじり剛性が高く、回転軸312とのミスアライメントおよび軸やブラケットの熱膨張による歪みを吸収し、一体成形で基本的にメンテナンスフリーなフレキシブルカップリングが好適である。例えば、スリットタイプまたはヘリカルタイプのフレキシブルカップリングを採用することができる。
カップリング80は、ヘリカルタイプのフレキシブルカップリングであって、図1および図2に示すように、回転軸312を貫入する可撓性部材82と、回転軸312を把持するテーパクランプ方式のクランプ84とを有して構成されている。
The
The
図3は、可撓性部材82の撓み状態を示す図である。
可撓性部材82は、円柱状の材料に螺旋状のスリットを入れた一体構造をなし、図3に示すように、その弾性変形により回転軸312とのミスアライメントを吸収することができる。同図(a)の例では、偏心(ε)および軸方向変位(S)のミスアライメントを、同図(b)の例では、偏角(θ)のミスアライメントをそれぞれ吸収している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a bent state of the
The
可撓性部材82を弾性変形させるためには、所定の撓みしろを設ける必要がある。そのため、図1に示すように、可撓性部材82に貫入された回転軸312の外周面と可撓性部材82の内周面との間には、所定の撓みしろt1が形成されている。また、可撓性部材82の外周面と中空穴12eの内周面との間には、所定の撓みしろt2が形成されている。
可撓性部材82の材質としては、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼またはバネ用金属(バネ鋼やリン青銅等)を採用することができる。このうちバネ用金属を採用すれば、疲労寿命を向上することができる。
In order to elastically deform the
As a material of the
クランプ84は、図1および図2に示すように、先細りテーパ状の口金86と、口金86に嵌合するリング88とを有して構成されている。
口金86は、可撓性部材82の開口部82aに接続する大径開口部86aと、大径開口部86aよりも小径でかつ回転軸312と嵌合する小径開口部86bとを連結するテーパ状の周壁からなる。口金86には、周壁の傾斜方向に沿って複数のスリット86cが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
リング88は、口金86の小径開口部86bよりも大径の大径開口部88aと、口金86の小径開口部86bと同径または略同径の小径開口部88bとを連結するテーパ状の内径面88cを有する。内径面88cの傾斜角は、口金86の傾斜角と同一または略同一である。そして、リング88は、その大径開口部88aを口金86の小径開口部86bに臨ませて口金86に嵌合されている。
The
内壁体12aの内周フランジ部には、軸方向に貫通する貫通穴が、可撓性部材82の下面には、その貫通穴に対応し軸方向に伸長するボルト穴がそれぞれ形成されている。そして、可撓性部材82は、貫通穴を通じてボルト穴にボルト90aを螺合することにより内壁体12aに固定されている。
一方、リング88には、軸方向に貫通する貫通穴が、可撓性部材82の上面には、その貫通穴に対応し軸方向に伸長するボルト穴がそれぞれ形成されている。そして、リング88は、貫通穴を通じてボルト穴にボルト90bを螺合することにより口金86を押圧した状態で固定されている。
A through hole penetrating in the axial direction is formed in the inner peripheral flange portion of the
On the other hand, the
このようなカップリング構造であれば、回転軸312が可撓性部材82に貫入され、可撓性部材82の開口部82aから突出した回転軸312がクランプ84により把持される。具体的には、口金86の小径開口部86bに回転軸312を嵌合し、リング88の大径開口部88aを口金86の小径開口部86bに臨ませて口金86にリング88を嵌合し、ボルト90bにより、リング88を口金86に押圧した状態で口金86およびリング88が固定される。口金86にはスリット86cが形成されているので、リング88を押圧すると、スリット86c間が狭まり、口金86により回転軸312が把持される。このとき、口金86の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸312と口金86との同軸度が高く、回転軸312を接続するたびに同軸調整をする必要がない。
With such a coupling structure, the
また、ボルト90bの締結量によってスリット86c間の収縮量を調整できるので、クランプ可能な回転軸312の径に幅を持たせることができる。さらに、口金86の小径開口部86bに回転軸312を嵌合すればよいので、回転軸312が軸方向に多少ずれても把持することができる。したがって、レゾルバ装置100の接続の自由度が向上するとともに接続が容易となる。
Further, since the contraction amount between the
また、軸方向上方からボルト90bをねじ込むようになっているので、レンチ等の締結工具がボルト90bまで届きやすく接続がさらに容易となる。さらに、リング88を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので(図2(b))、システム全体(レゾルバ装置100およびモータ310)の高さを小さくすることもできる。
次に、本実施の形態に係る制御システムの構成を説明する。
Further, since the
Next, the configuration of the control system according to the present embodiment will be described.
図4は、制御システムの構成を示すブロック図である。
制御システムは、図4に示すように、モータ310と、モータ310の回転軸の外周面に嵌合するレゾルバ装置100と、レゾルバ装置100からのレゾルバ信号に基づいて回転角度位置を検出する中継装置200と、中継装置200で検出した回転角度位置に基づいてモータ310を制御するモータ制御装置300とを有して構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system.
As shown in FIG. 4, the control system includes a
中継装置200は、発振器50と、発振器50から出力される励磁信号を適度な信号レベルに増幅する増幅器52と、増幅器52からの励磁信号をレゾルバ30a、30iのいずれかに供給する切換スイッチ54とを有して構成されている。
切換スイッチ54は、与えられたスイッチ切換信号に基づいて、増幅器52と単極レゾルバ30aの共通端子COM1とを接続する接続状態、および増幅器52と多極レゾルバ30iの共通端子COM2とを接続する接続状態のいずれかに切り換える。
The
The
中継装置200は、さらに、電流/電圧変換器56a、56b、3/2相変換器58a、58b、アナログスイッチ60、移相器62およびRDC(Resolver Digital Converter)64を有して構成されている。
単極レゾルバ30aからは、互いに位相が120°異なる3相の単極レゾルバ信号が出力される。3相の単極レゾルバ信号は、電流/電圧変換器56aにより電流/電圧変換され、3/2相変換器58aにより2相の単極レゾルバ信号(sin信号、cos信号)に変換される。そして、2相の単極レゾルバ信号は、アナログスイッチ60に出力される。
The
From the
一方、多極レゾルバ30iからは、互いに位相が120°異なる3相の多極レゾルバ信号が出力される。3相の多極レゾルバ信号は、電流/電圧変換器56bにより電流/電圧変換され、3/2相変換器58bにより2相の多極レゾルバ信号(sin信号、cos信号)に変換される。そして、2相の多極レゾルバ信号は、アナログスイッチ60に出力される。
アナログスイッチ60は、与えられたABS/INC切換信号に基づいて、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のいずれかを通過させてRDC64に供給する。
On the other hand, the
Based on the given ABS / INC switching signal, the
移相器62は、発振器50から出力される励磁信号の位相を遅らせ、2相の単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号のうちのキャリア信号の位相と同期させたRef信号をRDC64に供給する。
RDC64は、移相器62からのRef信号に基づいて、アナログスイッチ60からの単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号を所定周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値をデジタル角度信号φとして出力する。
The
The
中継装置200は、さらに、補正データを記憶するメモリ66と、RDC64からのデジタル角度信号φに基づいて回転角度位置を検出するCPU68と、モータ制御装置300との間で通信を行う制御信号入出力部70、位置検出信号出力部72および異常検出信号出力部74とを有して構成されている。
CPU68は、電源投入後は、スイッチ切換信号を切換スイッチ54に出力することにより単極レゾルバ30aに励磁信号を供給し、RDC64から単極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。このとき、アナログスイッチ60および切換スイッチ54の切換タイミングが同期するように、アナログスイッチ60にABS/INC切換信号を出力する。次いで、スイッチ切換信号を切換スイッチ54に出力することにより多極レゾルバ30iに励磁信号を供給し、RDC64から多極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。そして、この動作を所定周期で繰り返し行う。
The
After the power is turned on, the
単極レゾルバ信号用の補正データは、単極レゾルバ30aの機械角全周にわたって単極レゾルバ30aから出力される単極レゾルバ信号をRDC64のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分(誤差)として作成する。
多極レゾルバ信号用の補正データは、多極レゾルバ30iの機械角全周にわたって多極レゾルバ30iから出力される多極レゾルバ信号をRDC64のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分として作成する。
The correction data for the unipolar resolver signal is obtained by sampling the unipolar resolver signal output from the
The correction data for the multipolar resolver signal is obtained by sampling the multipolar resolver signal output from the
CPU68は、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値からメモリ66の単極レゾルバ信号用の補正データを減算し、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値からメモリ66の多極レゾルバ信号用の補正データを減算することにより回転角度位置をそれぞれ算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
The
CPU68は、位置検出信号出力部72を介して、回転角度位置検出データを示す回転角度位置検出信号をモータ制御装置300に出力する。また、制御信号入出力部70を介してモータ制御装置300との間で制御信号を入出力し、異常検出信号出力部74を介して異常検出信号をモータ制御装置300に出力する。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
The
Next, the operation of the present embodiment will be described.
モータ310が回転すると、カップリング80を介してロータ12に回転トルクが付与され、ロータ12が回転する。そして、レゾルバ30a、30iにより、ロータ12と一体に回転するレゾルバロータ18a、18iとの間のリラクタンス変化が検出され、レゾルバ信号が出力される。
中継装置200では、電流/電圧変換器56a、56b、3/2相変換器58a、58bおよびアナログスイッチ60を介してレゾルバ信号がRDC64に入力される。そして、RDC64により、レゾルバ信号が所定周期でサンプリングされ、サンプリングして得られた信号値がデジタル角度信号として出力される。
When the
In the
中継装置200では、サンプリングタイミングになると、CPU68により、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が取得され、取得されたデジタル角度信号値およびメモリ66の補正データに基づいて回転角度位置がそれぞれ算出される。そして、それら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データが出力される。
In the
モータ制御装置300では、回転角度位置検出データに基づいてモータ310が制御される。
一方、レゾルバ装置100にモーメント荷重が加わると、レゾルバ装置100がクロスローラ軸受14を中心として傾くが、レゾルバ30a、30iがクロスローラ軸受14と径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ30a、30iのギャップ変化を小さくすることができる。
In the
On the other hand, when a moment load is applied to the
また、レゾルバ30a、30iおよびクロスローラ軸受14が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置100の高さを小さくすることができる。
さらに、クロスローラ軸受14の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、クロスローラ軸受14の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本実施の形態では、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ30a、30iを配置することによりギャップ変化を低減するので、クロスローラ軸受14の長寿命化を図ることができる。
Moreover, since the
Furthermore, when a method such as increasing the preload of the
このようにして、本実施の形態では、カップリング80は、中空穴12e内に同軸配置されレゾルバ装置100に固定されているとともに、回転軸312が接続されている。
これにより、カップリング80が中空穴12e内に同軸配置されているので、システム全体の高さを抑制することができる。また、モータ310が中空タイプであってもシャフトタイプであってもレゾルバ装置100を接続することができるので、従来に比して、レゾルバ装置100の接続の自由度を向上することができる。
Thus, in the present embodiment, the
Thereby, since the
さらに、本実施の形態では、カップリング80は、回転軸312を貫入する可撓性部材82と、回転軸312を把持するクランプ84とを備え、クランプ84は、先細りテーパ状の口金86と、口金86に嵌合するリング88とを有し、口金86は、可撓性部材82の開口部82aに接続する大径開口部86aと、大径開口部86aよりも小径でかつ回転軸312と嵌合する小径開口部86bとを連結するテーパ状の周壁からなり、周壁の傾斜方向に沿って周壁にスリット86cが形成されており、リング88は、口金86の小径開口部86bよりも大径の大径開口部88aと、口金86の小径開口部86bと同径または略同径の小径開口部88bとを連結するテーパ状の内径面88cを有し、口金86およびリング88は、ボルト90bにより、リング88を口金86に押圧した状態で固定されている。
Further, in the present embodiment, the
これにより、クランプ可能な回転軸312の径に幅を持たせることができ、また、回転軸312が軸方向に多少ずれても把持することができるので、レゾルバ装置100の接続の自由度をさらに向上することができるとともに接続が容易となる。また、リング88による押圧により口金86の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸312と口金86との同軸度が高い。
As a result, the diameter of the
さらに、本実施の形態では、ボルト90bは、リング88に軸方向に形成された貫通穴と、その貫通穴に対応し可撓性部材82に軸方向に形成されたボルト穴とに挿通され、可撓性部材82およびリング88を軸方向に締結する。
これにより、レンチ等の締結工具がボルト90bまで届きやすく接続がさらに容易となる。また、リング88を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
As a result, a fastening tool such as a wrench can easily reach the
さらに、本実施の形態では、可撓性部材82に貫入された回転軸312の外周面と可撓性部材82の内周面との間に所定の撓みしろt1が形成されている。
これにより、可撓性部材82が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
さらに、本実施の形態では、可撓性部材82の外周面と中空穴12eの内周面との間に所定の撓みしろt2が形成されている。
Further, in the present embodiment, a predetermined deflection margin t <b> 1 is formed between the outer peripheral surface of the
Thereby, the
Further, in the present embodiment, a predetermined bending margin t2 is formed between the outer peripheral surface of the
これにより、可撓性部材82が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置100は、内輪14aおよび外輪14bを有するクロスローラ軸受14と、内輪14aに支持されるステータ22と、外輪14bに支持されるロータ12と、ロータ12の回転角度位置を検出するレゾルバ30a、30iとを備え、レゾルバ30a、30iおよびクロスローラ軸受14を径方向の同一平面上に配置した。
Thereby, the
Further, in the present embodiment,
これにより、レゾルバ装置100にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ30a、30iが配置されているので、レゾルバ30a、30iのギャップ変化を小さくすることができ、モーメント荷重による精度の低下を抑制することができる。また、レゾルバ30a、30iおよびクロスローラ軸受14が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置100の高さを小さくすることができる。さらに、クロスローラ軸受14の予圧を高くする等の方法に比して、クロスローラ軸受14の長寿命化を図ることができる。
Thus, even when a moment load is applied to the
さらに、本実施の形態では、クロスローラ軸受14を採用した。
これにより、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができる。
上記第1の実施の形態において、レゾルバ装置100は、発明1の回転センサに対応し、回転軸312は、発明1、2または4の回転軸に対応し、ボルト90bは、発明2若しくは3の固定手段、または発明3の締結具に対応している。
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図5および図6は、本発明に係るカップリング構造の第2の実施の形態を示す図である。
Further, in the present embodiment, the
Thereby, since moment load, axial load, and radial load can be received simultaneously, gap change due to moment load can be reduced while maintaining rigidity against axial load and radial load.
In the first embodiment, the
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 and 6 are views showing a second embodiment of the coupling structure according to the present invention.
本実施の形態は、上記第1の実施の形態に対して、レゾルバ装置100をシャフトタイプで構成した点が異なる。なお、以下、上記第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
レゾルバ装置100のカップリング構造を説明する。
図5は、レゾルバ装置100の軸方向の断面図である。
The present embodiment differs from the first embodiment in that the
A coupling structure of the
FIG. 5 is a sectional view of the
図6は、レゾルバ装置100の斜視図である。同図(a)は、レゾルバ装置100の分解斜視図、同図(b)は、レゾルバ装置100の組立後の斜視図である。
カップリング80は、図5および図6に示すように、シャフト92と、シャフト92を貫入する可撓性部材82と、シャフト92を把持するテーパクランプ方式のクランプ84とを有して構成されている。
FIG. 6 is a perspective view of the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
可撓性部材82を弾性変形させるためには、所定の撓みしろを設ける必要がある。そのため、可撓性部材82の外周面と中空穴12eの内周面との間には、所定の撓みしろt2が形成されている。
シャフト92は、カップリング80から軸方向上方にその一部が突出し(図6(b))、カップリング94を介して回転軸312に軸方向に結合されている。したがって、上記第1の実施の形態とは、レゾルバ装置100の軸方向上方にモータ310が配置される点が異なる。シャフト92とのミスアライメントは、カップリング80により吸収するので、カップリング94は、シャフト92および回転軸312を単に直付けするものでよい。
In order to elastically deform the
A part of the
このようなカップリング構造であれば、シャフト92が可撓性部材82に貫入され、可撓性部材82の開口部82aから突出したシャフト92がクランプ84により把持される。具体的には、口金86の小径開口部86bにシャフト92を嵌合し、リング88の大径開口部88aを口金86の小径開口部86bに臨ませて口金86にリング88を嵌合し、ボルト90bにより、リング88を口金86に押圧した状態で口金86およびリング88が固定される。口金86にはスリット86cが形成されているので、リング88を押圧すると、スリット86c間が狭まり、口金86によりシャフト92が把持される。このとき、口金86の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、シャフト92と口金86との同軸度が高く、シャフト92を接続するたびに同軸調整をする必要がない。
With such a coupling structure, the
また、ボルト90bの締結量によってスリット86c間の収縮量を調整できるので、クランプ可能なシャフト92の径に幅を持たせることができる。さらに、口金86の小径開口部86bにシャフト92を嵌合すればよいので、シャフト92が軸方向に多少ずれても把持することができる。したがって、レゾルバ装置100の接続の自由度が向上するとともに接続が容易となる。
Further, since the contraction amount between the
また、軸方向上方からボルト90bをねじ込むようになっているので、レンチ等の締結工具がボルト90bまで届きやすく接続がさらに容易となる。さらに、リング88を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので(図6(b))、システム全体の高さを小さくすることもできる。
このようにして、本実施の形態では、カップリング80は、中空穴12e内に同軸配置されレゾルバ装置100に固定されているとともに、シャフト92が接続されている。
Further, since the
Thus, in the present embodiment, the
これにより、カップリング80が中空穴12e内に同軸配置されているので、システム全体の高さを抑制することができる。また、モータ310が中空タイプであってもシャフトタイプであってもレゾルバ装置100を接続することができるので、従来に比して、レゾルバ装置100の接続の自由度を向上することができる。
さらに、本実施の形態では、カップリング80は、シャフト92を貫入する可撓性部材82と、シャフト92を把持するクランプ84とを備え、クランプ84は、先細りテーパ状の口金86と、口金86に嵌合するリング88とを有し、口金86は、可撓性部材82の開口部82aに接続する大径開口部86aと、大径開口部86aよりも小径でかつシャフト92と嵌合する小径開口部86bとを連結するテーパ状の周壁からなり、周壁の傾斜方向に沿って周壁にスリット86cが形成されており、リング88は、口金86の小径開口部86bよりも大径の大径開口部88aと、口金86の小径開口部86bと同径または略同径の小径開口部88bとを連結するテーパ状の内径面88cを有し、口金86およびリング88は、ボルト90bにより、リング88を口金86に押圧した状態で固定されている。
Thereby, since the
Further, in the present embodiment, the
これにより、クランプ可能なシャフト92の径に幅を持たせることができ、また、シャフト92が軸方向に多少ずれても把持することができるので、レゾルバ装置100の接続の自由度をさらに向上することができるとともに接続が容易となる。また、リング88による押圧により口金86の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、シャフト92と口金86との同軸度が高い。
Thereby, the diameter of the
さらに、本実施の形態では、ボルト90bは、リング88に軸方向に形成された貫通穴と、その貫通穴に対応し可撓性部材82に軸方向に形成されたボルト穴とに挿通され、可撓性部材82およびリング88を軸方向に締結する。
これにより、レンチ等の締結工具がボルト90bまで届きやすく接続がさらに容易となる。また、リング88を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
As a result, a fastening tool such as a wrench can easily reach the
さらに、本実施の形態では、可撓性部材82の外周面と中空穴12eの内周面との間に所定の撓みしろt2が形成されている。
これにより、可撓性部材82が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
上記第2の実施の形態において、レゾルバ装置100は、発明1の回転センサに対応し、シャフト92は、発明1、2または4の回転軸に対応し、ボルト90bは、発明2若しくは3の固定手段、または発明3の締結具に対応している。
Further, in the present embodiment, a predetermined bending margin t2 is formed between the outer peripheral surface of the
Thereby, the
In the second embodiment, the
〔他の実施の形態〕
なお、上記第1および第2の実施の形態においては、カップリング80としてスリットタイプまたはヘリカルタイプのフレキシブルカップリングを採用したが、これに限らず、レゾルバ装置100の使用環境、負荷状況、検出精度等の各仕様、用途または制約条件によっては、ディスクタイプ、ジョータイプ、オルダムタイプ、ベローズタイプその他のタイプのフレキシブルカップリングを採用することもできる。
[Other Embodiments]
In the first and second embodiments, a slit-type or helical-type flexible coupling is used as the
また、上記第1および第2の実施の形態において、可撓性部材82の材質は、検出精度や剛性においても、また一部は耐食性においても、アルミニウム合金、ステンレス鋼またはバネ用金属であることが好ましいが、これに限らず、レゾルバ装置100の使用環境、負荷状況、検出精度等の各仕様、用途または制約条件によっては、非金属の材質を採用することもできる。
In the first and second embodiments, the material of the
また、上記第1および第2の実施の形態においては、テーパクランプ方式のクランプ84を採用したが、これに限らず、レゾルバ装置100の使用環境、負荷状況、検出精度等の各仕様、用途または制約条件によっては、セットスクリュー方式、クランピング方式またはキー方式のクランプを採用することもできる。
また、上記第1および第2の実施の形態において、リング88の小径開口部88bは、口金86の小径開口部86bと同径または略同径に構成したが、これに限らず、口金86の小径開口部86bよりも大径でかつ口金86の大径開口部86aよりも小径に構成することもできる。さらに、上記第1の実施の形態においては、口金86の小径開口部86bから軸方向上方に回転軸312が突出する長さが微小で、リング88の大径開口部88aが口金86の小径開口部86bよりも大径でかつ口金86の大径開口部86aよりも小径であることを条件として、リング88の小径開口部88bを口金86の小径開口部86bよりも小径に構成することもできる。
In the first and second embodiments, the taper
In the first and second embodiments, the small-
また、上記第1および第2の実施の形態においては、単極レゾルバ30aおよび多極レゾルバ30iを設けて構成したが、これに限らず、単極レゾルバ30aのみから構成することもできるし、多極レゾルバ30iのみから構成することもできるし、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号を出力するABS/INC一体型のレゾルバから構成することもできる。
In the first and second embodiments, the
また、上記第1および第2の実施の形態においては、レゾルバロータ18a、18iをロータ12の内壁体12aの外周面に、レゾルバステータ20a、20iを内輪押え26の内周面に取り付けて構成したが、これに限らず、レゾルバステータ20a、20iをロータ12の内壁体12aの外周面に、レゾルバロータ18a、18iを内輪押え26の内周面に取り付けて構成することもできる。
In the first and second embodiments, the
また、上記第1および第2の実施の形態においては、レゾルバ30a、30iおよびクロスローラ軸受14を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置したが、これに限らず、レゾルバ30a、30iおよびクロスローラ軸受14の配置順序は任意とすることができる。
また、上記第1および第2の実施の形態においては、クロスローラ軸受14を適用したが、これに限定するものではなく、4点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。この場合、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる転がり軸受を採用することが好ましい。かかる転がり軸受としては、例えば、4点接触玉軸受が該当する。また、組み合わせ軸受など、複数の軸受を適用することもできる。
In the first and second embodiments, the
Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, although the
100 レゾルバ装置
12 ロータ
12e 中空穴
14 クロスローラ軸受
14a 内輪
14b 外輪
14c クロスローラ
30a、30i レゾルバ
18a、18i レゾルバロータ
20a、20i レゾルバステータ
22 ステータ
12a、22a 内壁体
12b、22b 外壁体
26 内輪押え
28 外輪押え
80、94 カップリング
82 可撓性部材
84 クランプ
86 口金
86a、88a 大径開口部
86b、88b 小径開口部
86c スリット
88 リング
88c 内径面
90a、90b ボルト
92 シャフト
200 中継装置
50 発振器
52 増幅器
54 切換スイッチ
56a、56b 電流/電圧変換器
58a、58b 3/2相変換器
60 アナログスイッチ
62 移相器
64、78 RDC
66、76 メモリ
68 CPU
70 制御信号入出力部
72 位置検出信号出力部
74 異常検出信号出力部
300 モータ制御装置
310 モータ
100
66, 76
70 Control Signal Input /
Claims (5)
前記カップリングは、前記中空軸内に同軸配置され前記回転センサに固定されているとともに、前記回転軸が接続されていることを特徴とするカップリング構造。 A coupling structure in which a rotation sensor having a hollow shaft and a rotation shaft are coupled via a coupling,
The coupling structure is characterized in that the coupling is coaxially arranged in the hollow shaft and fixed to the rotation sensor, and the rotation shaft is connected.
前記カップリングは、前記回転軸を貫入する可撓性部材と、前記回転軸を把持するクランプとを備え、
前記クランプは、前記可撓性部材の開口部に接続する大径開口部と、前記大径開口部よりも小径でかつ前記回転軸と嵌合する小径開口部とを連結するテーパ状の周壁を具備し、前記周壁の傾斜方向に沿って前記周壁にスリットが形成された口金と、
前記小径開口部よりも大径の第2大径開口部と、前記第2大径開口部よりも小径の第2小径開口部とを連結するテーパ状の内径面を具備し、前記第2大径開口部を前記小径開口部に臨ませて前記口金に嵌合するリングと、
前記リングを前記口金に押圧した状態で前記口金および前記リングを固定する固定手段とを有することを特徴とするカップリング構造。 In claim 1,
The coupling includes a flexible member that penetrates the rotating shaft, and a clamp that grips the rotating shaft,
The clamp has a tapered peripheral wall that connects a large-diameter opening connected to the opening of the flexible member and a small-diameter opening that is smaller in diameter than the large-diameter opening and fits to the rotating shaft. Comprising a base in which a slit is formed in the peripheral wall along the inclination direction of the peripheral wall;
A tapered inner surface connecting the second large-diameter opening having a larger diameter than the small-diameter opening and the second small-diameter opening having a smaller diameter than the second large-diameter opening; A ring that fits into the base with a diameter opening facing the small diameter opening, and
A coupling structure comprising: the base and a fixing means for fixing the ring in a state where the ring is pressed against the base.
前記固定手段は、前記リングに軸方向に形成された貫通穴と、前記貫通穴に対応し前記可撓性部材に軸方向に形成された受穴とに挿通され、前記可撓性部材および前記リングを軸方向に締結する締結具であることを特徴とするカップリング構造。 In claim 2,
The fixing means is inserted into a through hole formed in the ring in the axial direction and a receiving hole formed in the axial direction in the flexible member corresponding to the through hole, and the flexible member and the A coupling structure characterized by being a fastener for fastening a ring in an axial direction.
前記可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と前記可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されていることを特徴とするカップリング構造。 In any one of Claim 2 and 3,
A coupling structure, wherein a predetermined bending margin is formed between an outer peripheral surface of the rotating shaft that is inserted into the flexible member and an inner peripheral surface of the flexible member.
前記可撓性部材の外周面と前記中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されていることを特徴とするカップリング構造。 In any one of Claims 2 thru | or 4,
A coupling structure, wherein a predetermined bending margin is formed between an outer peripheral surface of the flexible member and an inner peripheral surface of the hollow shaft.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020003071A (en) * | 2012-08-21 | 2020-01-09 | ネクセン・グループ・インコーポレイテッドNexen Group, Inc. | Wave gear system |
US11174929B2 (en) | 2012-08-21 | 2021-11-16 | Nexen Group, Inc. | Strain wave gear system |
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