JP2022083850A - Clutch mechanism for servo motor - Google Patents

Abstract

To provide a clutch mechanism capable of switching to an operation target performing different outputs in one servo motor, that is, capable of switching outputs, such as two kinds of outputs that are high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, without enlarging the servo motor.SOLUTION: A clutch mechanism 100 for a servo motor is composed of a clutch armature 20 that configures an electromagnetic clutch, a coupling part (on-time coupling part) 30 in an on-time output mechanism 40 to which the clutch armature 20 is coupled when energizing, and a coupling part (off-time coupling part) 50 in an off-time output mechanism 60 to which the clutch armature 20 is coupled when shutting off the energization. The output switching of the servo motor is carried out by the electromagnetic clutch.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はサーボモータ用クラッチ機構に係り、たとえば大きく異なる二種類のトルクを一台のモータの同一出力軸から取り出す場合などにおいて、クラッチ機構をコンパクト化することのできる、サーボモータ用クラッチ機構に関するものである。 The present invention relates to a clutch mechanism for a servomotor, and relates to a clutch mechanism for a servomotor that can make the clutch mechanism compact, for example, when two types of torques that differ greatly are taken out from the same output shaft of one motor. Is.

サーボモータにおいて高トルクが必要な場合、減速機と組み合わせ、回転速度を犠牲にする（高速回転できない）ことで減速比倍のトルクを得るという手法が、一般的には取られている。しかし、たとえばサーボプレスなどボールねじを用いた機構の場合は、モータを高速で回転させて位置決めを行った後に即、高トルクで加圧したいという動作パターンがある。だが、減速機を用いた機構では高トルクは出力可能だが、高速回転を出力することは不可能である。またこれとは逆に、高速回転を出力する場合には減速機との組み合わせによる高トルク出力は不可能となる。 When a high torque is required in a servomotor, a method of obtaining torque at a reduction ratio double by sacrificing the rotation speed (cannot rotate at high speed) in combination with a speed reducer is generally adopted. However, in the case of a mechanism using a ball screw such as a servo press, there is an operation pattern in which it is desired to pressurize with a high torque immediately after positioning by rotating the motor at a high speed. However, although a mechanism using a reducer can output high torque, it cannot output high-speed rotation. On the contrary, when high-speed rotation is output, high torque output in combination with a speed reducer becomes impossible.

すなわち、減速機を用いる場合には回転速度を犠牲にせざるを得ないため、高速回転出力と高トルク出力を両立させることができない。つまり、減速機を用いつつ高低二段階のトルクを一台のモータから、しかも同じ出力軸から取り出すことは、従来不可能であった。したがって、高速回転出力と高トルク出力の両立のためには、複雑な機構による二種類（二台）のモータを用いた対応がなされていた。 That is, when a speed reducer is used, the rotation speed must be sacrificed, so that both high-speed rotation output and high torque output cannot be achieved at the same time. That is, it has been impossible in the past to extract torque in two stages of high and low from one motor and from the same output shaft while using a speed reducer. Therefore, in order to achieve both high-speed rotation output and high torque output, it has been necessary to use two types (two) of motors with a complicated mechanism.

なお、かかる問題の根本的解決策になり得るものとして、減速機を用いつつ低速回転高トルク仕様、高速回転低トルク仕様の両仕様で利用できる方法が既に特許出願されている（後掲特許文献１）。この文献には、低速回転高トルク仕様、高速回転低トルク仕様の両仕様で利用できる減速機として、モータ軸の回転力を減速して第１の駆動力を出力対象に出力する複数の出力部材を有する減速機構、複数の出力部材に接続するキャリアを有し、第１の駆動力を増速して第２の駆動力をデフケースに出力する増速機構、増速機構―デフケース、また減速機構―デフケースをそれぞれ断続可能に連結するクラッチを備える構成が開示されている。
また特許文献２には、溝カムを用いて二つの咬合爪を移動し、接続する歯車を切り替えるクラッチ機構が開示されている。 As a potential solution to this problem, a patent application has already been filed for a method that can be used for both low-speed rotation and high-torque specifications and high-speed rotation and low-torque specifications while using a speed reducer. 1). In this document, as a speed reducer that can be used in both low-speed rotation high torque specifications and high-speed rotation low torque specifications, a plurality of output members that reduce the rotational force of the motor shaft and output the first driving force to the output target. A deceleration mechanism having a speed-increasing mechanism, a speed-increasing mechanism having a carrier connected to a plurality of output members, a speed-increasing mechanism for increasing the first driving force and outputting a second driving force to a differential case, a speed-increasing mechanism-a differential case, and a deceleration mechanism. -A configuration including a clutch for intermittently connecting the differential cases is disclosed.
Further, Patent Document 2 discloses a clutch mechanism that moves two occlusal claws by using a groove cam and switches a gear to be connected.

特開２０１４－０５２０６３号公報「減速機及びこれを備えたモータ回転力伝達装置」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-052063 "Reducer and motor rotational force transmission device including the speed reducer" 実開昭６１－１７５６２８号公報「クラッチの切替装置」Jitsukaisho 61-175628A "Clutch switching device"

上記文献１開示技術は、減速機が増速機構と減速機構とを備えてなる構成であり、デフケースに増速機構または減速機構を選択して接続するクラッチにより、高速回転低トルク、低速回転高トルク、二種類の出力が取り出されるという方式である。つまり、減速機構だけではなく増速機構をも設け減速機にするという複雑な構成、方式であり、これを搭載する装置全体の大型化の抑制や、モータと減速機との組み合わせにおける組み合わせ機構の簡素化には向かない。したがって、搭載される装置全体の大型化抑制、組み合わせ機構の簡素化に資することもできる、より簡素な構成、方式が求められる。 The technique disclosed in Document 1 above has a configuration in which a speed reducer includes a speed-increasing mechanism and a speed-reducing mechanism, and a clutch for selecting and connecting a speed-increasing mechanism or a speed-reducing mechanism to a differential case provides high-speed rotation, low torque, and low-speed rotation height. It is a method in which two types of output, torque, are taken out. In other words, it is a complicated configuration and method that not only a deceleration mechanism but also a speed increase mechanism is provided to make a speed reducer. Not suitable for simplification. Therefore, there is a demand for a simpler configuration and method that can contribute to suppressing the increase in size of the entire mounted device and simplifying the combination mechanism.

また、サーボモータでは従来、停電時などの緊急停止に対応するため、無励磁作動型ブレーキを搭載することが一般的である。しかし、かかる無励磁作動型ブレーキの搭載は、その分のスペースを要し、これも搭載される装置全体の大型化を抑えるには不利である。高速回転低トルク、低速回転高トルクという二種類の出力を一台のモータおよび単一の出力軸によって取り出せるとともに、無励磁作動型ブレーキの搭載を不要とすることができれば、搭載される装置全体の大型化抑制、組み合わせ機構の簡素化には有利である。 Further, in the conventional servomotor, in order to cope with an emergency stop such as a power failure, it is common to install a non-excitation actuated brake. However, mounting such a non-excitation actuated brake requires a corresponding amount of space, which is also disadvantageous in suppressing the increase in size of the entire device to be mounted. If two types of outputs, high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, can be taken out by one motor and a single output shaft, and if it is possible to eliminate the need to install a non-excitation actuated brake, the entire equipment to be installed can be installed. It is advantageous for suppressing the increase in size and simplifying the combination mechanism.

さて、以上サーボモータにおける二種類の出力を得るに際しての問題点・課題を述べたが、一般的には、従来ＦＡに用いられるクラッチは所定の一つの動作対象に対して連結か開放（ニュートラル）かを制御し、それにより当該動作対象による出力の有無を決定するものである。つまり、一つの出力を行う動作対象ごとに一つのクラッチ機構が必要である。そうすると、一台のサーボモータにおいて複数の動作対象に対するクラッチ断続作用を必要とする場合には、サーボモータの大型化が避けられず、コンパクト化の要請には合致しない。サーボモータのコンパクト化の障害とならないクラッチ機構、コンパクト化に資するクラッチ機構が求められている。 By the way, the problems and problems in obtaining two types of outputs in the servo motor have been described above, but in general, the clutch used in the conventional FA is connected or opened (neutral) with respect to one predetermined operation target. It controls whether or not there is an output by the operation target. That is, one clutch mechanism is required for each operation target that produces one output. Then, when one servomotor requires a clutch engagement / disengagement action for a plurality of operating targets, it is inevitable that the servomotor becomes large in size, which does not meet the demand for compactification. There is a demand for a clutch mechanism that does not hinder the compactification of servomotors and a clutch mechanism that contributes to the compactification.

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、サーボモータを大型化することなく、たとえば高速回転低トルク、低速回転高トルクという二種類の出力など、一台のサーボモータにおいてそれぞれ別の出力を行う動作対象への切り替えを行える、すなわち出力切り替えを行うことのできるクラッチ機構を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to eliminate the problem of the conventional technique and to eliminate the problem of the servo motor and to increase the size of the servo motor. It is to provide a clutch mechanism capable of switching to an operating target that outputs different outputs in the motor, that is, capable of switching the output.

本願発明者は上記課題について検討した結果、クラッチアーマチュアのＯＮ側／ＯＦＦ側それぞれに、別の連結部を設ける構成によって課題解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。 As a result of studying the above-mentioned problems, the inventor of the present application has found that the problems can be solved by providing different connecting portions on the ON side and the OFF side of the clutch armature, and based on this, the present invention has been completed. That is, the invention claimed in the present application, or at least the invention disclosed as a means for solving the above problems, is as follows.

〔１〕 電磁クラッチによりサーボモータの出力切り替えを行うクラッチ機構であって、電磁クラッチを構成するクラッチアーマチュアと、通電時（以下「ＯＮ時」という）に該クラッチアーマチュアが連結される出力機構（以下「ＯＮ時出力機構」という）における連結部位（以下「ＯＮ時連結部位」という）と、および、通電遮断時（以下「ＯＦＦ時」という）に該クラッチアーマチュアが連結される出力機構（以下「ＯＦＦ時出力機構」という）における連結部位（以下「ＯＦＦ時連結部位」という）とからなることを特徴とする、サーボモータ用クラッチ機構。
〔２〕 前記クラッチアーマチュアと前記各連結部位とを連結せしめる連結構造は、双方が備える噛合構造であることを特徴とする、〔１〕に記載のサーボモータ用クラッチ機構。
〔３〕 前記クラッチアーマチュアと前記各連結部位と連結せしめる連結構造は、双方が備える摩擦用構造であることを特徴とする、〔１〕に記載のサーボモータ用クラッチ機構。
〔４〕 前記クラッチアーマチュアが備える前記連結構造は、前記ＯＮ時連結部位用とＯＦＦ時連結部位用とで相違することを特徴とする、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。 [1] A clutch mechanism that switches the output of a servo motor by an electromagnetic clutch, and is an output mechanism (hereinafter referred to as "ON") in which the clutch armature constituting the electromagnetic clutch and the clutch armature are connected when energized (hereinafter referred to as "ON"). An output mechanism (hereinafter referred to as "OFF") to which the clutch armature is connected to a connecting portion (hereinafter referred to as "ON connecting portion") in the "ON output mechanism" and when the power supply is cut off (hereinafter referred to as "OFF"). A clutch mechanism for a servo motor, characterized in that it is composed of a connecting portion (hereinafter referred to as “OFF connecting portion”) in the “hour output mechanism”).
[2] The clutch mechanism for a servomotor according to [1], wherein the connecting structure for connecting the clutch armature and each of the connecting portions is a meshing structure provided by both.
[3] The clutch mechanism for a servomotor according to [1], wherein the connecting structure for connecting the clutch armature and each of the connecting portions is a friction structure provided by both.
[4] The servomotor according to any one of [2] and [3], wherein the coupling structure included in the clutch armature is different between the ON connection portion and the OFF connection portion. Clutch mechanism for.

〔５〕 前記ＯＮ時出力機構およびＯＦＦ時出力機構は同一出力軸からそれぞれの出力を出力することを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。
〔６〕 減速機として下記＜Ｇ＞に記載の構成を有する不思議遊星歯車機構を備えたサーボモータにおける、モータ本体と該減速機との間に設けられているクラッチ機構であって、前記クラッチアーマチュアが、後記第二内歯車を固定した場合は低速回転高トルクが出力され、後記キャリアを固定した場合は高速回転低トルクが出力されることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。
＜Ｇ＞ 不思議遊星歯車機構はモータ軸と一体に回転する太陽歯車と、該太陽歯車の周りを自転しながら公転する遊星歯車と、該遊星歯車と噛み合いかつ該クラッチアーマチュアによる作用を受ける第二内歯車と、該遊星歯車と噛み合い該第二内歯車とは歯数が異なっていて出力軸と一体に回転する第一内歯車と、および該遊星歯車を収容しかつ該クラッチアーマチュアによる作用を受けるキャリアとからなる。
〔７〕 前記第二内歯車はＯＦＦ時連結部位、前記キャリアはＯＮ時連結部位であることを特徴とする、〔６〕に記載のサーボモータ用クラッチ機構。
〔８〕 前記遊星歯車は、前記第一内歯車に噛み合う第一遊星歯車と、前記第二内歯車に噛み合う第二遊星歯車とが一体構造となっている二段遊星歯車であることを特徴とする、〔６〕、〔７〕のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。
〔９〕 無励磁作動型であり、これにより停電時の出力軸緊急停止が可能であることを特徴とする、〔６〕、〔７〕、〔８〕のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。 [5] Described in any one of [1], [2], [3], and [4], wherein the ON output mechanism and the OFF output mechanism output their respective outputs from the same output shaft. Clutch mechanism for servo motors.
[6] A clutch mechanism provided between a motor body and the speed reducer in a servo motor provided with a mysterious planetary gear mechanism having the configuration described in <G> below as a speed reducer, and the clutch armature. However, when the second internal gear described later is fixed, low-speed rotation high torque is output, and when the carrier is fixed, high-speed rotation low torque is output, [1], [2], [ 3], [4], [5] The clutch mechanism for a servo motor according to any one of [5].
<G> The mysterious planetary gear mechanism consists of a sun gear that rotates integrally with the motor shaft, a planet gear that revolves while rotating around the sun gear, and a second internal gear that meshes with the planet gear and is acted by the clutch armature. A gear, a first internal gear that meshes with the planetary gear and has a different number of teeth and rotates integrally with the output shaft, and a carrier that accommodates the planetary gear and is acted on by the clutch armature. It consists of.
[7] The clutch mechanism for a servomotor according to [6], wherein the second internal gear is a connection portion when OFF and the carrier is a connection portion when ON.
[8] The planetary gear is a two-stage planetary gear having an integral structure of a first planetary gear that meshes with the first internal gear and a second planetary gear that meshes with the second internal gear. The servo motor clutch mechanism according to any one of [6] and [7].
[9] The clutch for a servomotor according to any one of [6], [7], and [8], which is a non-excitation actuated type and is capable of emergency stop of the output shaft in the event of a power failure. mechanism.

本発明のサーボモータ用クラッチ機構は上述のように構成されるため、これによれば、サーボモータを大型化することなく、たとえば高速回転低トルク、低速回転高トルクという二種類の出力など、一台のサーボモータにおいてそれぞれ別の出力を行う動作対象への切り替えを、すなわち出力切り替えを行うことができる。換言すれば、一つのクラッチ機構のみにより、二種類の異なるモータ出力を、同一出力軸において得ることができる。クラッチ機構を二つ有する場合よりも、当然ながらコンパクト化することができる。 Since the clutch mechanism for a servomotor of the present invention is configured as described above, according to this, two types of outputs, for example, high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, can be obtained without increasing the size of the servomotor. It is possible to switch to an operation target that outputs different outputs in each servomotor, that is, to switch the output. In other words, with only one clutch mechanism, two different motor outputs can be obtained on the same output shaft. Of course, it can be made more compact than the case of having two clutch mechanisms.

本発明のサーボモータ用クラッチ機構によれば、たとえば、サーボモータ全体の大型化を押さえつつ、高速回転低トルク、低速回転高トルクという二種類の出力を一台のモータおよび単一の出力軸によって取り出すことができる。また、これに加えて本発明では、無励磁作動型ブレーキを用いない緊急停止機構も実現されるため、無励磁作動型ブレーキの搭載を不要とすることもできる。 According to the clutch mechanism for a servomotor of the present invention, for example, while suppressing the increase in size of the entire servomotor, two types of outputs, high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, are produced by a single motor and a single output shaft. It can be taken out. In addition to this, in the present invention, since the emergency stop mechanism that does not use the non-excitation actuated brake is realized, it is possible to eliminate the need to mount the non-excitation actuated brake.

上述の通り従来は、減速機有無による二種類のトルクを一台のモータから、かつ同じ出力軸から取り出すことが不可能であったため、複雑な機構を伴う二種類のモータを用意していた。本発明により、一台で減速機有無による二種類のトルクを可変利用可能なモータを実現でき、さらに無励磁作動型ブレーキも廃止できることで、大幅な簡素化が可能となる。 As described above, in the past, it was impossible to extract two types of torque depending on the presence or absence of a speed reducer from one motor and from the same output shaft, so two types of motors with complicated mechanisms were prepared. According to the present invention, it is possible to realize a motor that can variably use two types of torque depending on the presence or absence of a speed reducer with one unit, and further eliminate the non-excitation actuated brake, which enables a great simplification.

なお、上述の文献１開示技術は、増速機構と減速機構とを備えた減速機を用い、デフケースに増速機構または減速機構を選択して接続するクラッチによって二種類の出力が取り出される方式であり、本発明とは異なる。また、上記文献２開示技術は、溝カムを用いて二つの咬合爪を移動し、接続する歯車を切り替えるクラッチ機構の技術であり、コイルの通電によりアーマチュアを吸引するクラッチ機構が前提の本発明とは異なる。 The technique disclosed in Document 1 described above is a method in which a speed reducer equipped with a speed-increasing mechanism and a speed-decreasing mechanism is used, and two types of outputs are taken out by a clutch that selects and connects the speed-increasing mechanism or the speed-reducing mechanism to the differential case. Yes, it is different from the present invention. Further, the technique disclosed in Document 2 is a technique of a clutch mechanism for moving two occlusal claws using a groove cam and switching a gear to be connected, and the present invention is premised on a clutch mechanism for sucking an armature by energizing a coil. Is different.

本発明サーボモータ用クラッチ機構の基本構成および作用を示す断面視の概念図である（通電時）。It is a conceptual diagram of the cross-sectional view which shows the basic structure and operation of the clutch mechanism for a servomotor of this invention (when energized). 本発明サーボモータ用クラッチ機構の基本構成および作用を示す断面視の概念図である（通電遮断時）。It is a conceptual diagram of the cross-sectional view which shows the basic structure and operation of the clutch mechanism for a servomotor of this invention (when energization is cut off). 噛合構造を備える本発明サーボモータ用クラッチ機構の例につき要部を示す断面視の説明図である。It is explanatory drawing of the sectional view which shows the main part with respect to the example of the clutch mechanism for the servomotor of this invention provided with the meshing structure. 本発明サーボモータ用クラッチ機構を用いた可変トルクモータの構成および作用を示す側断面視の説明図である（高トルクモード）。It is explanatory drawing of the side sectional view which shows the structure and operation of the variable torque motor using the clutch mechanism for a servomotor of this invention (high torque mode). 本発明サーボモータ用クラッチ機構を用いた可変トルクモータの構成および作用を示す側断面視の説明図である（高速回転モード）。It is explanatory drawing of the side sectional view which shows the structure and operation of the variable torque motor using the clutch mechanism for a servomotor of this invention (high-speed rotation mode).

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１、１－２は、本発明サーボモータ用クラッチ機構の基本構成および作用を示す断面視の概念図である（それぞれ、通電時、通電遮断時）。これらに図示するように、本サーボモータ用クラッチ機構１００は電磁クラッチによりサーボモータの出力切り替えを行うクラッチ機構であって、電磁クラッチを構成するクラッチアーマチュア２０と、通電時（ＯＮ時）にクラッチアーマチュア２０が連結される出力機構（ＯＮ時出力機構）４０における連結部位（ＯＮ時連結部位）３０と、および、通電遮断時（ＯＦＦ時）にクラッチアーマチュア２０が連結される出力機構（ＯＦＦ時出力機構）６０における連結部位（ＯＦＦ時連結部位）５０とからなることを、主たる構成とする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 1 and 2 are conceptual views of a cross-sectional view showing the basic configuration and operation of the clutch mechanism for a servomotor of the present invention (when energized and when energized, respectively). As shown in these figures, the clutch mechanism 100 for a servomotor is a clutch mechanism that switches the output of the servomotor by an electromagnetic clutch, and is a clutch armature 20 constituting the electromagnetic clutch and a clutch armature when energized (when the power is on). The output mechanism (OFF output mechanism) to which the clutch armature 20 is connected to the connection part (ON time connection part) 30 in the output mechanism (ON time output mechanism) 40 to which the 20 is connected and when the power supply is cut off (OFF). ) 60 is composed of the connecting portion (connecting portion at the time of OFF) 50, which is the main configuration.

かかる構成の本サーボモータ用クラッチ機構１００では、図１に示すようにＯＮ時には、クラッチアーマチュア２０がＯＮ時連結部位３０に連結することによってＯＮ時出力機構４０に連結され、ＯＮ時出力機構４０が作動する。一方、図１－２に示すようにＯＦＦ時には、クラッチアーマチュア２０がＯＦＦ時連結部位５０に連結することによってＯＦＦ時出力機構６０に連結され、ＯＦＦ時出力機構６０が作動する。このように本発明クラッチ機構１００によれば、電磁クラッチがＯＮ時／ＯＦＦ時で切り替えられることによって、従来のように所定の出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるのではなく、出力される機構が切り替えられる。つまり、サーボモータにおけるＯＮ時出力機構４０／ＯＦＦ時出力機構６０の出力切り替えがなされる。 In the servo motor clutch mechanism 100 having such a configuration, as shown in FIG. 1, when the clutch armature 20 is turned on, the clutch armature 20 is connected to the ON time output mechanism 40 by connecting to the ON time connecting portion 30, and the ON time output mechanism 40 is connected. Operate. On the other hand, as shown in FIG. 1-2, at the time of OFF, the clutch armature 20 is connected to the OFF output mechanism 60 by connecting to the OFF connection portion 50, and the OFF output mechanism 60 operates. As described above, according to the clutch mechanism 100 of the present invention, by switching the electromagnetic clutch between ON and OFF, the output mechanism is switched instead of switching ON / OFF of a predetermined output as in the conventional case. Will be. That is, the output of the ON output mechanism 40 / OFF output mechanism 60 in the servomotor is switched.

図２は、噛合構造を備える本発明サーボモータ用クラッチ機構の例につき要部を示す断面視の説明図である。図示するように本サーボモータ用クラッチ機構は、クラッチアーマチュア２５と各連結部位、すなわちＯＮ時連結部位３５、ＯＦＦ時連結部位５５とを連結せしめる連結構造を、双方が備える噛合構造とすることができる。つまり、クラッチアーマチュア２５におけるＯＮ時連結部位３５との連結用部位はＯＮ時連結部位３５と噛み合う構造に、一方、ＯＦＦ時連結部位５５との連結用部位はＯＦＦ時連結部位５５と噛み合う構造に、それぞれ構成することができる。 FIG. 2 is an explanatory view of a cross-sectional view showing a main part of an example of a clutch mechanism for a servomotor of the present invention having a meshing structure. As shown in the figure, the clutch mechanism for the servomotor can have a meshing structure in which both the clutch armature 25 and each connecting portion, that is, the connecting portion 35 at ON and the connecting portion 55 at OFF are connected. .. That is, in the clutch armature 25, the connecting portion with the ON connecting portion 35 has a structure that meshes with the ON connecting portion 35, while the connecting portion with the OFF connecting portion 55 has a structure that meshes with the OFF connecting portion 55. Each can be configured.

したがって図示するように、クラッチアーマチュア２５が備える連結構造は、ＯＮ時連結部位３５用とＯＦＦ時連結部位５５用とでは相違する構成となってもよい。たとえば、高トルクの出力機構、連結の円滑さが重視される出力機構など、連結対象の出力機構に適した噛合構造をそれぞれの側において備えた構成のクラッチアーマチュア２５とすることができる。 Therefore, as shown in the figure, the coupling structure provided in the clutch armature 25 may have a different configuration between the one for the ON connection portion 35 and the one for the OFF connection portion 55. For example, the clutch armature 25 can be configured to have a meshing structure suitable for the output mechanism to be connected, such as a high torque output mechanism and an output mechanism in which smoothness of connection is emphasized, on each side.

図示する例では、（ａ）にＯＮ時、（ｂ）にＯＦＦ時のクラッチアーマチュア２５の作用を示している。ＯＮ時には、クラッチアーマチュア２５がＯＮ時連結部位３５に噛み合い連結し、それによってＯＮ時出力機構（図示せず）に連結され、ＯＮ時出力機構が作動する。一方、ＯＦＦ時には、クラッチアーマチュア２５がＯＦＦ時連結部位５５に噛み合い連結し、それによってＯＦＦ時出力機構（図示せず）連結され、ＯＦＦ時出力機構が作動する。 In the illustrated example, the action of the clutch armature 25 when (a) is ON and (b) is OFF is shown. At the time of ON, the clutch armature 25 meshes with and connects with the connection portion 35 at the time of ON, thereby being connected to the output mechanism at the time of ON (not shown), and the output mechanism at the time of ON operates. On the other hand, at the time of OFF, the clutch armature 25 meshes with and connects with the connection portion 55 at the time of OFF, whereby the output mechanism at the time of OFF (not shown) is connected, and the output mechanism at the time of OFF operates.

なお、本発明サーボモータ用クラッチ機構における、クラッチアーマチュアと各連結部位と連結せしめる連結構造は、双方が備える摩擦用構造としてもよい。また、ＯＮ時出力機構およびＯＦＦ時出力機構が同一の出力軸からそれぞれの出力を出力する構成としてもよい。かかる例として、本サーボモータ用クラッチ機構を用いた可変トルクモータについて説明する。 In the clutch mechanism for a servomotor of the present invention, the connecting structure for connecting the clutch armature and each connecting portion may be a friction structure provided by both. Further, the ON output mechanism and the OFF output mechanism may be configured to output the respective outputs from the same output shaft. As such an example, a variable torque motor using the clutch mechanism for the servo motor will be described.

図３、４は、本発明サーボモータ用クラッチ機構を用いた可変トルクモータの構成および作用を示す側断面視の説明図であり、図１は高トルクモード、図２は高速回転モードをそれぞれ示す。これらに示すように本可変トルクモータ１０におけるサーボモータ用クラッチ機構１０は、減速機として下記＜Ｇ＞に記載の構成を有する不思議遊星歯車機構２を備えたサーボモータにおいて、モータ本体９と減速機２との間に設けられているクラッチ機構１である。
＜Ｇ＞ モータ軸８と一体に回転する太陽歯車３と、太陽歯車３の周りを自転しながら公転する遊星歯車４と、遊星歯車４と噛み合いかつクラッチアーマチュア１ｗによる作用を受ける第二内歯車６と、遊星歯車４と噛み合い第二内歯車とは歯数が異なっていて出力軸と一体に回転する第一内歯車５と、および遊星歯車４を収容しかつクラッチアーマチュア１ｗによる作用を受けるキャリア７とからなる不思議遊星歯車機構２。 3 and 4 are explanatory views of a side sectional view showing the configuration and operation of a variable torque motor using the clutch mechanism for a servomotor of the present invention, FIG. 1 shows a high torque mode, and FIG. 2 shows a high-speed rotation mode. .. As shown in these, the servomotor clutch mechanism 10 in the variable torque motor 10 is a servomotor provided with a mysterious planetary gear mechanism 2 having the configuration described in <G> below as a speed reducer, and is a motor body 9 and a speed reducer. It is a clutch mechanism 1 provided between the two.
<G> A sun gear 3 that rotates integrally with the motor shaft 8, a planetary gear 4 that revolves while rotating around the sun gear 3, and a second internal gear 6 that meshes with the planetary gear 4 and is acted by the clutch armature 1w. And the first internal gear 5 that meshes with the planetary gear 4 and has a different number of teeth from the second internal gear and rotates integrally with the output shaft, and the carrier 7 that accommodates the planetary gear 4 and is acted by the clutch armature 1w. Mysterious planetary gear mechanism 2 consisting of.

そしてクラッチアーマチュア１ｗ（クラッチ作用対象への伝達・遮断作用がなされるクラッチ作用部）が、第二内歯車６を固定した場合は低速回転高トルクが出力され、キャリア７を固定した場合は高速回転低トルクが出力される。すなわち本可変トルクモータ１０は、サーボモータ用クラッチ機構１、およびこれが行うクラッチ作用の対象であるところの減速機２によって、同一出力軸から二種類のトルクを取り出すことができる。 When the clutch armature 1w (clutch acting portion that transmits / disengages to the clutch acting target) fixes the second internal gear 6, low-speed rotation high torque is output, and when the carrier 7 is fixed, high-speed rotation occurs. Low torque is output. That is, the variable torque motor 10 can take out two types of torque from the same output shaft by the clutch mechanism 1 for the servomotor and the speed reducer 2 which is the target of the clutch action performed by the clutch mechanism 1.

かかる構成の本可変トルクモータ１０においては、図３のようにサーボモータ用クラッチ機構１のクラッチアーマチュア１ｗが第二内歯車６方向に移動してこれに接続し、それにより第二内歯車６が固定されて停止した状態となっている場合には、遊星歯車４を収容するキャリア７は開放されており、したがって第二内歯車６と噛み合っている遊星歯車４は、自転しつつ、モータ軸８と同期して回転する太陽歯車３の周りを公転する。かかる遊星歯車４の回転は、第二内歯車６とは歯数が異なる第一内歯車５へと伝動され、一体に回転する出力軸１１へと出力される。すなわち、モータ軸８の回転は不思議遊星歯車機構２による有効な減速作用を受けて減速され、これによって低速回転高トルクの出力が出力軸１１に出力される。 In the variable torque motor 10 having such a configuration, the clutch armature 1w of the servo motor clutch mechanism 1 moves in the direction of the second internal gear 6 and is connected to the second internal gear 6 as shown in FIG. When it is fixed and stopped, the carrier 7 accommodating the planetary gear 4 is open, so that the planetary gear 4 meshing with the second internal gear 6 rotates while the motor shaft 8 is rotated. It revolves around the sun gear 3 that rotates in synchronization with. The rotation of the planetary gear 4 is transmitted to the first internal gear 5 having a different number of teeth from the second internal gear 6, and is output to the output shaft 11 that rotates integrally. That is, the rotation of the motor shaft 8 is decelerated by receiving an effective deceleration action by the mysterious planetary gear mechanism 2, thereby outputting a low-speed rotation high torque output to the output shaft 11.

一方、図４に示すようにサーボモータ用クラッチ機構１のクラッチアーマチュア１ｗがキャリア７方向に移動してこれに接続し、それによってキャリア７が固定された場合には、遊星歯車４と噛み合う第二内歯車６は開放されており、したがって第二内歯車６と噛み合っている遊星歯車４は、キャリア７が固定されているため、その場で、モータ軸８と同期して回転している太陽歯車３に合わせて自転する。かかる遊星歯車４の回転が第一内歯車５へと伝動され、一体に回転する出力軸１１へと出力される。すなわちモータ軸８の回転は、不思議遊星歯車機構２によって減速されることなく、単純な遊星歯車機構として、一体に回転する出力軸１１へと出力される。すなわち、モータ軸８の回転は不思議遊星歯車機構２による有効な減速作用を受けずに伝動され、これによって、高速回転低トルクの出力が出力軸１１に出力される。出力軸１１はモータ軸８とともに高速回転する。 On the other hand, as shown in FIG. 4, when the clutch armature 1w of the servomotor clutch mechanism 1 moves in the direction of the carrier 7 and is connected to the clutch armature 1w, and the carrier 7 is fixed thereby, the second carrier gear 4 meshes with the planetary gear 4. Since the internal gear 6 is open and therefore the planetary gear 4 meshing with the second internal gear 6 has the carrier 7 fixed, the sun gear rotating in synchronization with the motor shaft 8 on the spot. Rotate according to 3. The rotation of the planetary gear 4 is transmitted to the first internal gear 5 and output to the output shaft 11 that rotates integrally. That is, the rotation of the motor shaft 8 is output to the output shaft 11 that rotates integrally as a simple planetary gear mechanism without being decelerated by the mysterious planetary gear mechanism 2. That is, the rotation of the motor shaft 8 is transmitted without being subjected to the effective deceleration action by the mysterious planetary gear mechanism 2, whereby the output of high-speed rotation and low torque is output to the output shaft 11. The output shaft 11 rotates at high speed together with the motor shaft 8.

このようにして本可変トルクモータ１０では、サーボモータ用クラッチ機構１の動作選択、つまり第二内歯車６を固定するように動作させるか、それともキャリア７を固定するように動作させるか、によって、前者の場合は低速回転高トルクモードで、後者の場合は高速回転低トルクモードで、それぞれ回転出力を得ることができる。すなわち減速機２により、同一出力軸から２種類のトルクを取り出すことができる。よって、高速回転出力が必要な時は不思議遊星歯車機構２と接続せずに単純な遊星歯車機構としてモータ本体９の低減速比出力を利用し、一方、高トルク出力が必要時は、不思議遊星歯車機構２と接続して、高減速比のトルクを得ることができる。 In this way, in the variable torque motor 10, depending on the operation selection of the clutch mechanism 1 for the servo motor, that is, whether the second internal gear 6 is operated so as to be fixed or the carrier 7 is operated so as to be fixed. In the former case, the rotation output can be obtained in the low-speed rotation high torque mode, and in the latter case, the rotation output can be obtained in the high-speed rotation low torque mode. That is, the speed reducer 2 can extract two types of torque from the same output shaft. Therefore, when high-speed rotation output is required, the reduced speed ratio output of the motor body 9 is used as a simple planetary gear mechanism without connecting to the mysterious planetary gear mechanism 2, while when high torque output is required, the mysterious planet is used. By connecting to the gear mechanism 2, a torque having a high reduction ratio can be obtained.

各図に示すように本可変トルクモータ１０のサーボモータ用クラッチ機構１は、そのクラッチアーマチュア１ｗが、釈放により第二内歯車６を、吸引によりキャリア７をそれぞれ固定するように構成するものとすることができる。すなわち、第二内歯車６はＯＦＦ時連結部位、キャリア７はＯＮ時連結部位である。これにより、サーボモータ用クラッチ機構１が釈放の場合は第二内歯車６の固定（キャリア７の解放）がなされて減速機２が有効に作用し、上述の低速回転高トルクモードでの運転がなされ、一方、サーボモータ用クラッチ機構１が吸引の場合はキャリア７の固定（第二内歯車６の解放）がなされて減速機２の減速作用が無効となり、上述の高速回転低トルクモードでの運転がなされる。なお、サーボモータ用クラッチ機構１の釈放―吸引と固定対象のパターンを逆にした場合も、本発明の範囲内である。 As shown in each figure, the servomotor clutch mechanism 1 of the variable torque motor 10 is configured such that the clutch armature 1w fixes the second internal gear 6 by release and the carrier 7 by suction. be able to. That is, the second internal gear 6 is a connection portion when OFF, and the carrier 7 is a connection portion when ON. As a result, when the clutch mechanism 1 for the servo motor is released, the second internal gear 6 is fixed (the carrier 7 is released), the speed reducer 2 operates effectively, and the operation in the above-mentioned low-speed rotation high torque mode is performed. On the other hand, when the servo motor clutch mechanism 1 is sucked, the carrier 7 is fixed (the second internal gear 6 is released), the deceleration action of the speed reducer 2 becomes invalid, and the above-mentioned high-speed rotation low torque mode is used. Driving is done. It should be noted that the case where the release-suction of the servomotor clutch mechanism 1 and the pattern to be fixed are reversed is also within the scope of the present invention.

なお、本可変トルクモータ１０の減速機である不思議遊星歯車機構２の遊星歯車４は、第一内歯車５に噛み合う第一遊星歯車と、第二内歯車６に噛み合う第二遊星歯車とが一体構造となっている二段遊星歯車である。すなわち、太陽歯車３が第二遊星歯車４ｂを回し、その回転を受けて、一体部品となっている第一遊星歯車４ａが回転することで、第一内歯車５が回転する。 In the planetary gear 4 of the mysterious planetary gear mechanism 2 which is the speed reducer of the variable torque motor 10, the first planetary gear that meshes with the first internal gear 5 and the second planetary gear that meshes with the second internal gear 6 are integrated. It is a two-stage planetary gear that has a structure. That is, the sun gear 3 rotates the second planetary gear 4b, and in response to the rotation, the first planetary gear 4a, which is an integral component, rotates, so that the first internal gear 5 rotates.

また、本発明可変トルクモータ１０のサーボモータ用クラッチ機構１は無励磁作動型とすることができる。従来、停電などによる高速回転時の緊急停止対応としては、無励磁作動型ブレーキを用いることが一般的である。しかし、本可変トルクモータ１０の電磁クラッチ１を無励磁作動型とすることにより、停電時にはサーボモータ用クラッチ機構１が釈放される等してクラッチアーマチュア１ｗが第二内歯車６に接触してこれを固定し、モータ本体９のモータ軸８は減速機２と接続することになる。すなわちモータ軸８の回転は減速機２による減速作用を受け、モータコギングトルクを利用して停止させることが可能となる。なお、出力軸１１の停止トルクは、モータコギングトルクの減速比倍となる。 Further, the clutch mechanism 1 for a servomotor of the variable torque motor 10 of the present invention can be a non-excitation actuated type. Conventionally, it is common to use a non-excitation actuated brake as an emergency stop response at high speed rotation due to a power failure or the like. However, by making the electromagnetic clutch 1 of the variable torque motor 10 non-excited, the clutch mechanism 1 for the servo motor is released in the event of a power failure, and the clutch armature 1w comes into contact with the second internal gear 6. Is fixed, and the motor shaft 8 of the motor body 9 is connected to the speed reducer 2. That is, the rotation of the motor shaft 8 is subject to the deceleration action of the speed reducer 2, and the motor cogging torque can be used to stop the rotation. The stop torque of the output shaft 11 is double the reduction ratio of the motor cogging torque.

したがって本可変トルクモータ１０は、無励磁作動型ブレーキを用いなくても緊急停止することが可能なのであり、上述のいずれかの構成に加えて無励磁作動型ブレーキが備えられていないことをも特徴として付加することができる。なお、クラッチを無励磁作動型とする場合、停電時にはクラッチが吸引される等して第二内歯車６を解放し、減速機構を無効とする作動方式も可能である。この場合、出力軸１１の停止トルクはモータコギングトルクのみとなる。 Therefore, the variable torque motor 10 can be emergencyly stopped without using the non-excitation actuated brake, and is also characterized in that the non-excitation actuated brake is not provided in addition to any of the above configurations. Can be added as. When the clutch is a non-excitation actuated type, an actuating method is also possible in which the second internal gear 6 is released by sucking the clutch in the event of a power failure and the deceleration mechanism is invalidated. In this case, the stop torque of the output shaft 11 is only the motor cogging torque.

本発明のサーボモータ用クラッチ機構によれば、サーボモータを大型化することなく、高速回転低トルク／低速回転高トルクという二種類の出力など、一台のサーボモータにおいてそれぞれ別の出力を行う動作対象への切り替えを行うことができる。したがって、産業用モータを初めとするモータ製造・使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。 According to the clutch mechanism for a servomotor of the present invention, one servomotor operates to output different outputs such as two types of outputs, high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, without increasing the size of the servomotor. You can switch to the target. Therefore, it is an invention with high industrial applicability in the fields of motor manufacturing and use including industrial motors and all related fields.

１…サーボモータ用クラッチ機構
１ｗ…クラッチアーマチュア（クラッチ作用部）
２…減速機（不思議遊星歯車機構）
３…太陽歯車
４…遊星歯車（二段遊星歯車）
５…第一内歯車
６…第二内歯車
７…キャリア
８…モータ軸
９…モータ本体
１０…可変トルクモータ
１１…出力軸
１２…トルク可変構造
２０、２５…クラッチアーマチュア
３０、３５…ＯＮ時連結部位
４０…ＯＮ時出力機構
５０、５５…ＯＦＦ時連結部位
６０…ＯＦＦ時出力機構
７０…コイル
８０…モータ軸
１００…サーボモータ用クラッチ機構
Ｒｓ…レゾルバ（回転検出器）
1 ... Clutch mechanism for servo motor 1w ... Clutch armature (clutch working part)
2 ... Reducer (mysterious planetary gear mechanism)
3 ... Sun gear 4 ... Planetary gear (two-stage planetary gear)
5 ... 1st internal gear 6 ... 2nd internal gear 7 ... Carrier 8 ... Motor shaft 9 ... Motor body 10 ... Variable torque motor 11 ... Output shaft 12 ... Torque variable structure 20, 25 ... Clutch armature 30, 35 ... Connected when ON Part 40 ... Output mechanism 50 at ON ... Connection part 60 at OFF ... Output mechanism 70 at OFF ... Coil 80 ... Motor shaft 100 ... Clutch mechanism for servo motor Rs ... Resolver (rotation detector)

Claims (9)

電磁クラッチによりサーボモータの出力切り替えを行うクラッチ機構であって、
電磁クラッチを構成するクラッチアーマチュアと、
通電時（以下「ＯＮ時」という）に該クラッチアーマチュアが連結される出力機構（以下「ＯＮ時出力機構」という）における連結部位（以下「ＯＮ時連結部位」という）と、および、
通電遮断時（以下「ＯＦＦ時」という）に該クラッチアーマチュアが連結される出力機構（以下「ＯＦＦ時出力機構」という）における連結部位（以下「ＯＦＦ時連結部位」という）とからなる
ことを特徴とする、サーボモータ用クラッチ機構。 It is a clutch mechanism that switches the output of the servo motor by an electromagnetic clutch.
With the clutch armature that makes up the electromagnetic clutch,
A connection part (hereinafter referred to as "ON time connection part") in an output mechanism (hereinafter referred to as "ON time output mechanism") to which the clutch armature is connected when energized (hereinafter referred to as "ON time"), and
It is characterized by being composed of a connecting portion (hereinafter referred to as "OFF connecting portion") in an output mechanism (hereinafter referred to as "OFF output mechanism") to which the clutch armature is connected when the power is cut off (hereinafter referred to as "OFF"). The clutch mechanism for the servo motor. 前記クラッチアーマチュアと前記各連結部位とを連結せしめる連結構造は、双方が備える噛合構造であることを特徴とする、請求項１に記載のサーボモータ用クラッチ機構。 The clutch mechanism for a servomotor according to claim 1, wherein the connecting structure for connecting the clutch armature and each of the connecting portions is a meshing structure provided by both of them. 前記クラッチアーマチュアと前記各連結部位と連結せしめる連結構造は、双方が備える摩擦用構造であることを特徴とする、請求項１に記載のサーボモータ用クラッチ機構。 The clutch mechanism for a servomotor according to claim 1, wherein the connecting structure for connecting the clutch armature and each of the connecting portions is a friction structure provided by both. 前記クラッチアーマチュアが備える前記連結構造は、前記ＯＮ時連結部位用とＯＦＦ時連結部位用とで相違することを特徴とする、請求項２、３のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。 The clutch mechanism for a servomotor according to any one of claims 2 and 3, wherein the coupling structure included in the clutch armature is different between the one for the ON connection portion and the one for the OFF connection portion. 前記ＯＮ時出力機構およびＯＦＦ時出力機構は同一出力軸からそれぞれの出力を出力することを特徴とする、請求項１、２、３、４のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。 The clutch mechanism for a servomotor according to any one of claims 1, 2, 3, and 4, wherein the ON-time output mechanism and the OFF-time output mechanism output their respective outputs from the same output shaft. 減速機として下記＜Ｇ＞に記載の構成を有する不思議遊星歯車機構を備えたサーボモータにおける、モータ本体と該減速機との間に設けられているクラッチ機構であって、前記クラッチアーマチュアが、後記第二内歯車を固定した場合は低速回転高トルクが出力され、後記キャリアを固定した場合は高速回転低トルクが出力されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。
＜Ｇ＞ 不思議遊星歯車機構はモータ軸と一体に回転する太陽歯車と、
該太陽歯車の周りを自転しながら公転する遊星歯車と、
該遊星歯車と噛み合いかつ該クラッチアーマチュアによる作用を受ける第二内歯車と、
該遊星歯車と噛み合い該第二内歯車とは歯数が異なっていて出力軸と一体に回転する第一内歯車と、
および該遊星歯車を収容しかつ該クラッチアーマチュアによる作用を受けるキャリアとからなる。 A clutch mechanism provided between a motor body and the speed reducer in a servo motor provided with a mysterious planetary gear mechanism having the configuration described in <G> below as a speed reducer, wherein the clutch armature is described later. The first, second, third, fourth, and fifth aspects of claim 1, 2, 3, 4, and 5, wherein when the second internal gear is fixed, low-speed rotation high torque is output, and when the carrier is fixed, high-speed rotation low torque is output. The clutch mechanism for the servo motor described in either.
<G> The mysterious planetary gear mechanism consists of a sun gear that rotates integrally with the motor shaft.
A planetary gear that revolves while rotating around the sun gear,
A second internal gear that meshes with the planetary gear and is acted upon by the clutch armature,
A first internal gear that meshes with the planetary gear and has a different number of teeth from the second internal gear and rotates integrally with the output shaft.
And a carrier that houses the planetary gear and is acted upon by the clutch armature. 前記第二内歯車はＯＦＦ時連結部位、前記キャリアはＯＮ時連結部位であることを特徴とする、請求項６に記載のサーボモータ用クラッチ機構。 The clutch mechanism for a servomotor according to claim 6, wherein the second internal gear is a connection portion when OFF and the carrier is a connection portion when ON. 前記遊星歯車は、前記第一内歯車に噛み合う第一遊星歯車と、前記第二内歯車に噛み合う第二遊星歯車とが一体構造となっている二段遊星歯車であることを特徴とする、請求項６、７のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。 The planetary gear is a two-stage planetary gear having an integral structure of a first planetary gear that meshes with the first internal gear and a second planetary gear that meshes with the second internal gear. Item 6. The clutch mechanism for a servo motor according to any one of Items 6 and 7. 無励磁作動型であり、これにより停電時の出力軸緊急停止が可能であることを特徴とする、請求項６、７、８のいずれかに記載のサーボモータ用クラッチ機構。
The clutch mechanism for a servomotor according to any one of claims 6, 7, and 8, which is a non-excitation actuated type, whereby an emergency stop of the output shaft in the event of a power failure is possible.

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