JP3600860B2 - モータ内蔵ローラ及びモータ内蔵ローラ用のユニット - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、ローラ本体内にモータが内蔵され、モータの動力によってローラが回転するモータ内蔵ローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
モータ内蔵ローラは製品や貨物を搬送する搬送路に広く使用されてきた。
旧来、モータ内蔵ローラは誘導モータを内蔵するものが主流であったが、近年、より精密な制御を行うために、ブラシレスモータを内蔵するものも市販されている。
ブラシレスモータを内蔵するモータ内蔵ローラでは、ブラシやコミュテータを使用する必要もなく、同じ設定を施せば同じ出力が得られ、非常に効率が良い。しかしながらブラシレスモータは、磁極検出装置等が必要であるため、電源ケーブル以外にもリード線が必要である。そのためブラシレスモータを使用するモータ内蔵ローラでは、ローラの外部に、モータに供給する電流を制御する電子素子が取り付けられたドライバ基盤を設け、モータ内蔵ローラから引き出されたリード線を外部のドライバ基盤に各々配線する必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来のモータ内蔵ローラは、モータ内蔵ローラの外部にドライバ基盤があり、取付けの際はモータ内蔵ローラの磁極検出装置等と外部のドライバ基盤を相互に配線しなければならなかった。
そのため従来技術のモータ内蔵ローラは、コンベア装置に組み込む際の配線が面倒であり、且つ線が雑然としていて見栄えも悪いという問題があった。また従来技術のモータ内蔵ローラは、前記した機器への設置時ばかりでなく、モータ内蔵ローラを修理する時や、モータ内蔵ローラの取り換え時の工事も煩雑であった。
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、配線が容易であってコンベア装置への取付けが簡単であるモータ内蔵ローラを提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1に記載の発明はローラ本体内にモータと減速機が内蔵され、ローラ本体を回転させるモータ内蔵ローラにおいて、ローラ本体内にモータに供給する電流を制御する電子素子と、樹脂製の電子素子収容部材と、前記電子素子が発する熱を放熱する放熱部材が設けられ、前記電子素子は当該電子素子収容部材内にあり、放熱部材は電子素子収容部材の内外に露出していることを特徴とするモータ内蔵ローラである。
【0005】
本発明のモータ内蔵ローラは、内部にモータに流れる電流を制御する電子素子が格納されており、それによってモータの回転を制御するものである。
前記した様に従来技術のモータ内蔵ローラでは、制御用の電子素子はモータ内蔵ローラの外部にあり、モータ内蔵ローラの内部からリード線を引き出して、個別配線して使用していた。しかし本発明においては、制御用の電子素子はモータ内蔵ローラ内部に収納されており、これによって取付け作業工程を削減しながら、従来と同等の制御を行うことが可能になる。
また本発明は電子素子及び放熱部材を収納する電子素子収納部材を有する。電子素子収納部材は内部において電子素子を固定している。また放熱部材は内部で電子素子と接触し、また他の一部は電子素子収容部材より露出している。そのため本発明の構成によると、電子素子収納部材内に熱がこもらない。すなわち本発明では、放熱部材の一面を電子素子収納部材より露出させることで放熱効果を高めている。
【0006】
また請求項2に記載の発明はローラ本体内に放熱部材を有し、当該放熱部材が電子素子と接していることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵ローラである。
【0007】
本発明のモータ内蔵ローラは、電子素子で生じた熱を外部に逃がす放熱部材を有するものである。
すなわち従来技術のモータ内蔵ローラでは、制御用の電子素子が外付けであったのに対し、本発明ではこれらがローラ本体の内部に収納されている。ここで制御用の電子素子とは例えば電流の増幅のためのトランジスタであり、これらは相当の発熱を伴う。そのため電流を増幅する際に生じる熱がローラ本体の内部に蓄積されてしまうという新たな問題が生じた。そのため機器に損傷を与える恐れがあり、さらに制御不能に陥る危険性が生じた。すなわちモータ内蔵ローラ内部の放熱が新たな問題として浮上した。
そこで請求項2に記載の発明は、この問題の解決策として、ローラ本体内に放熱部材を設けた。
本発明によると、電子素子に放熱部材を接触させて電子素子の熱を奪い、外部に放出することで、電子素子やモータ内蔵ローラに損傷を与えないようにすることが可能である。
【0008】
請求項3に記載の発明は、ローラ本体内に内筒が内蔵され、電子素子は当該内筒内にあり、さらに内筒内に放熱部材が設けられ、当該放熱部材は内筒と電子素子の双方と接していることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵ローラである。
【0009】
本発明のモータ内蔵ローラでは、ローラ本体内に内筒が内蔵されている。そして本発明においては、放熱部材と電子素子は円筒状の部材に収納され、この円筒状の部材はローラ本体内に収納される。また放熱部材は電子素子と円筒の双方に接している。
上記した円筒状の部材によって電子素子と放熱部材は固定され、ローラ本体内で安定して格納される。またそれと同時に放熱部材は電子素子と円筒の両者に接触しており、電子素子で発生した熱を効率的に外部に逃がすことが可能になる。
【0010】
請求項4に記載の発明は、一端に出力軸ホルダがはめ込まれ他端側に固定軸ホルダがはめ込まれたケース部と、ケース部から突出する固定軸と、前記ケース部に内蔵されモータを有して回転する駆動部と、駆動部の動力を受けて回転しケース部よりも大径であって別途準備されたローラ本体の内径に合致する出力部材を備え、さらにモータに供給する電流を制御する電子素子が取り付けられたドライバ基板を含むドライバセットが前記ケース部内に収納され、前記固定軸は、内部が中空であり、その内部には給電ケーブルが挿通され前記給電ケーブルはドライバセットに接続されていて給電ケーブルによって電力を供給可能であり、電力はドライバセットを経て駆動部に供給され、別途準備された所望の断面形状、長さ、厚さを持つローラ本体に前記ケース部が挿入されてモータ内蔵ローラを構成し、前記出力部材が前記ローラ本体の内面と係合してローラ本体を回転させることを特徴とするモータ内蔵ローラ用のユニットである。
また請求項5に記載の発明は、出力部材は、取り外し可能であり、且つ切削可能であることを特徴とする請求項4に記載のモータ内蔵ローラ用のユニットである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の具体的な実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施形態のモータ内蔵ローラの断面図である。図2は、図1のモータ内蔵ローラの分解斜視図である。図3は、図1のモータ内蔵ローラ用ユニットの斜視図である。図4はモータ内蔵ローラ用ユニットの断面図である。図5は図4のA−Aで切断したときの断面図である。また図6はドライバセットの斜視図であり、図7はドライバ基盤と放熱板の拡大斜視図である。
【0012】
図1,2において、1は、本発明の実施形態のモータ内蔵ローラである。本発明のモータ内蔵ローラ1は、主要構成がユニット化されたものであり、当該ユニット50がローラ本体に取り付けられて構成されている。
【0013】
ユニット50は、図3,4の様にケース部(内筒)2と、ケース部2から突出する固定軸11と、ケース部2に内蔵された駆動部3と、駆動部3の動力を受けて回転しケース部2よりも大径の出力部材8と、さらに駆動部3を制御するドライバセット29によって構成されている。
【0014】
すなわちユニット50は、円筒状のケース部(内筒)2を有し、その内部に駆動部3とドライバセット29が収められている。駆動部3は、具体的には、モータ4と減速機5である。
一方ケース部(内筒)2の一端部には出力板(出力部材)8が露出しており、他端部には固定軸11が露出している。前記出力板8は駆動部3から延長されてケース部(内筒)2から突出する出力軸6に係合されている。前記した出力軸6と固定軸11は、出力軸ホルダ7と固定軸ホルダ10によってそれぞれケース部(内筒)2の端部に取り付けられている。
【0015】
以下、これらの構成を詳細に説明すると、ユニット50のケース部(内筒)2は、金属で作られた円筒であり、両端が開放されている。出力軸ホルダ7は、樹脂等で成形されたものである。出力軸ホルダ7は、略円筒状をしていて、外径はケース部(内筒)2の内径と等しく、ケース部(内筒)2の一端部(図3,4の左端)に一体的にはめ込まれる。
また出力軸ホルダ7は内部に2連のベアリング14を有している。出力軸ホルダ7のベアリング14の内径は出力軸6と等しく、出力軸6の回転を妨げないよう保持している。すなわち出力軸6は、ケース部(内筒)2に対して相対的に回転する。
【0016】
一方固定軸ホルダ10も同様に略円筒状をしており、出力軸ホルダ7と同様ケース部(内筒)2の端部(図3右端)にはめ込まれる。
固定軸ホルダ10は、固定軸11をケース部(内筒)2に対して一体的に固定するものであり、その内径は固定軸11の内径と等しい。すなわち固定軸ホルダ10は、固定軸11とケース部(内筒)2を一体不可分に結合するものであり、ベアリングは持たない。
【0017】
出力板8は略円筒状をしており、外径はケース部(内筒)2より大きい。出力板8の素材は、亜鉛ダイカストである。
出力板8は、ローラ本体13を取付ける際に、出力板8の円筒状表面を削るなどしてローラ本体13の内径と出力板8の外径が等しくなる様に、切削、調整される。
【0018】
出力板8は中心軸上に内ギヤ16を有している。これはモータ4の動力を得た出力軸6の回転力を出力板8に効率よく伝えるためである。
【0019】
出力軸6は、ユニット50の中心軸上に設置され、出力軸ホルダ7によってケース部(内筒)2に対して回転可能に固定される。また出力軸6は端部に外ギヤ17を有しており、出力板8に形成される内ギヤ16と噛み合うように成形されている。
さらに出力軸6の端部には、周状の溝15が形成されている。この溝15にはC形留め輪9がはめ込まれる。これは出力板8の脱落を防止するためのものである。すなわち出力板8は、出力軸6に着脱自在に取り付けられ、その外側にC形留め輪9が取り付けられて脱落が防止される。
【0020】
固定軸11はユニット50の端部であって中心軸上に設けられ、固定軸ホルダ10によりケース部(内筒)2に一体的に固定される。固定軸11は、内部が中空であり、その内部には給電ケーブル12が挿通されている。該給電ケーブル12は、ドライバセット29に接続されており、電力はドライバセット29を経て駆動部3に供給される。
また固定軸11の断面形状は、両端側が六角形であり、その当該六角断面部21,22の中間部に平滑な円形断面部23を持つ。そして一方の六角断面部21は、固定軸ホルダ10に回転不能に支持される。また他方の六角断面部22は、ユニット50がモータ内蔵ローラ1として完成したときに、他の部材にモータ内蔵ローラ1を固定する部分である。
そして中間部に設けられた円形断面部23は、ユニット50をローラ本体13に取り付ける際に、固定ホルダ51のベアリング56が接する部位である。
【0021】
ドライバセット29はドライバケース30とドライバ基盤31、そして放熱板32より構成されている。
ドライバケース30は略円筒状の樹脂製の部材であり、外径はケース部(内筒)2の内径と等しい。さらにドライバケース30の円筒状表面には、切り欠き部34が設けられている。切り欠き部34はドライバケース30の外側から放熱板32を取付けて、放熱板32をドライバケース30の内部に格納されるドライバ基盤31に接触させるためのものである。よって切り欠き部34の幅及び長さは放熱板32と同寸法である。
またドライバケース30の内部には、互いに平行な二対の保持部33が設けられている。保持部33は一対のドライバ基盤31を保持するものであり、図5に示すようにドライバ基盤31をX軸に対して平行に保持する。また保持部33は軸方向に延びる溝を有しており、この溝によってドライバ基盤31を保持している。
【0022】
放熱板32の断面は略『フ』の字状をしており、平面部分はドライバケース30の内部に収められ、さらに内部のドライバ基盤31の電子素子と接触している。一方曲面部分はドライバケース30の切り欠き部34より露出し、さらにドライバケース30の曲面と滑らかに一致する。
放熱板32はドライバケース30とは異なり金属である。また平面部分にはドライバ基盤31の電子素子を固定するための雌ねじ部35が複数設けられている。
【0023】
ドライバ基盤31はモータ4を制御するため電子素子が取り付けられた基板であり、トランジスタ36、オペアンプ、論理回路等から構成されている。またドライバ基盤31は2枚一組となっており、どちらもドライバケース30に格納される。
本発明に使用するトランジスタ36は、背面部に電極37を有しており、該電極37はその中央部に固定用孔38を有している。電極37は、一般的にはコレクタ電極である。
【0024】
ドライバセット29を組み立てる際は、ドライバ基盤31のトランジスタ36と放熱板32をネジ等で固定し、その後ドライバケース30の保持部33に挿通する。その際切り欠き部34に放熱板32が収まるように挿通する。
また、放熱板32とトランジスタ36の固定用孔38を固定する場合コレクタ電極が短絡されてしまう。不都合であれば絶縁フィルム39を両者の間に挟み、さらにシリコングリス等を塗布して熱伝導性を高めて固定する。また、固定用孔38とネジ等の間に絶縁キャップ40を嵌めて固定する。
【0025】
ドライバセット29は、上述した様に組み立てられ、放熱板32の外側がケース部(内筒)2の内面と接する。すなわち放熱板32はドライバケース30の内部でトランジスタ36等の電子素子と接触し、ドライバケース30の外部において、ケース部(内筒)2と接する。
【0026】
駆動部3はモータ4と減速機5で構成されている。モータ4は、中心軸上に設けられた回転子27に永久磁石が使用され、それを取り巻くようにコイルを配して固定子28が構成されたものである。磁極検出装置としてはホール素子等が使用される。
また減速機5はモータ4と出力軸6の間にあり、モータ4の回転速度を減速させて出力軸6に伝えるためのものである。
なおモータ4の回転は全てドライバセット29のドライバ基盤31によって制御される。
【0027】
本実施形態のモータ内蔵ローラ1は、上記したユニット50がローラ本体13に取り付けられたものである。
すなわちユニット50は、ユーザが所望の断面形状、長さ、厚さを持つローラ本体13に装着され、モータ内蔵ローラ1として使用される。
以下、モータ内蔵ローラ1の全体的な組み立て構造について説明する。
モータ内蔵ローラ1のユーザは、別途ローラ本体13と、この両端に嵌合される固定ホルダ25,51を準備する。ローラ本体13の断面形状、長さ、厚さは任意である。一つの固定ホルダ25は、図1の左端に示す様な、円筒状のローラ本体嵌合部材24と、2連のベアリング26及び固定軸53が一体化されたものである。また他の一つの固定ホルダ51は、図1の右端に示す様な構造であり、ローラ本体嵌合部材55と、ベアリング56が一体化されたものである。
【0028】
そしてユニット50のローラ本体13への装着に先立ち、ユニット50の出力板8の外径をローラ本体13の内径に合わせて加工する。
具体的には、出力軸6に装着されたC形留め輪9を外し、出力板8を出力軸6から抜き取る。そして旋盤等の公知の工作機械によって出力板8の外周を切削加工し、ローラ本体13の内径に合致させる。
外形加工が完了すると、元通り出力板8を出力軸6に装着し、C形留め輪9を取り付ける。
【0029】
そして図2の様にユニット50のケース部(内筒)2をローラ本体13内に挿入し、出力板8をローラ本体13の内周面と接触係合させる。また必要に応じてローラ本体13を外からかしめ、或いはポンチ打ちをして出力板8とローラ本体13の嵌合をより強度にする。さらに必要であれば、ローラ本体13と出力板8の間にピンを打つ。
【0030】
そしてローラ本体13の両端に固定ホルダ25,51を取り付ける。具体的には、図1、2の様に、出力板8側の端部に円筒状のローラ本体嵌合部材24と、ベアリング26及び固定軸53が一体化されたものを取り付ける。一方、ユニット50の固定軸11側には、ローラ本体嵌合部材55と、ベアリング56が一体化された固定ホルダ51を装着する。この時、ベアリング56の内輪に、ユニット50の固定軸11を挿通し、円形断面部23をベアリングの内輪に当接させる。
以上の作業により、モータ内蔵ローラ1が完成する。
【0031】
上記のようにユニット50と固定ホルダ25,51をローラ本体13に固定した後、給電ケーブル12によって電力をドライバ基盤31及び駆動部3に供給すると、磁束の変化によって、モータ4の回転子27が軸を中心として回転する。回転子27の回転は減速機5によって減速される一方でトルクを得る。そのトルクは出力軸6へと伝えられ、さらに出力軸6と係合している出力板8へと伝播する。
一方、ローラ本体13はベアリング26,56によって支持されており、固定軸11,53に対して自由に回転することができるので、固定軸11,53側が他の部材に結合されていればローラ本体13だけが駆動部3の動力を受けて回転する。
【0032】
また本実施形態では、ローラ本体13の内部に設けられたドライバ基盤31は給電ケーブル12によって電力を得ており、さらにモータ4の状況によってモータ4に出力する電流量を制御している。
したがってドライバ基盤31に取り付けられたトランジスタ36等の電子素子から、熱が発生する。
【0033】
ここで一般的に半導体は金属と異なり、高温であればあるほど内部抵抗が低くなる。つまり過大に電流が流れ、制御不能に陥る恐れがある。本実施形態のモータ内蔵ローラ1では、このような制御不能に陥る事態を回避するため、発熱の要因となるトランジスタ36に放熱板32を取付け、ドライバセット29の外部に熱を逃がしている。
すなわち本実施形態のモータ内蔵ローラ1では、発熱原因となるトランジスタ36に放熱板32を取付け、さらに当該放熱板32を放熱面積の大きいケース部(内筒)2と接触せしめているので、トランジスタ36の発熱が放熱板32及びケース部(内筒)2を経て外部に放出される。
【0034】
本実施形態のモータ内蔵ローラ1では、ドライバセット29をケース部(内筒)2に挿入したとき、金属製の放熱板32はトランジスタ36とケース部(内筒)2の両者に接触させているので、トランジスタ36の熱をケース部(内筒)2に逃がすことができる。
【0035】
このようにモータ内蔵ローラ1内部にドライバ基盤31を格納したことによって、作業効率の改善と外見上の簡素化が可能になった。また、放熱板32を設けることで、ドライバセット29で生じた熱を逃がすことが可能になり、安定した制御を行うことが可能になった。
【0036】
【発明の効果】
また本発明のモータ内蔵ローラ1は、一般的なモータ内蔵ローラにおいて核となる動力の発生と伝達を担う部材を一つの部材としたユニット50を使用したものである。これによると使用者は自らが望むモータ内蔵ローラを作成することが可能になる。
【0037】
本発明のモータ内蔵ローラは、上記したように、内部に電子素子を格納することで、外部配線が容易となり、機器への取り付けが容易であるという効果がある。
また本発明では、電子素子をモータ内蔵ローラ内部に格納したことで発生した熱を、放熱板を設けて外部に逃がし、電子素子の発熱による機器への損傷や制御不能に陥ることを回避した。
本発明のモータ内蔵ローラは、これらの作用効果が相まって、作業効率の改善と外見上の簡素化を図ることができ、さらに運転中の安全な制御が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモータ内蔵ローラの断面図である。
【図2】図1のモータ内蔵ローラの分解斜視図である。
【図3】本発明のモータ内蔵ローラに使用するユニットの分解斜視図である。
【図4】図4のユニットの断面図である。
【図5】図4のA−Aで切断した場合の断面図である。
【図6】本発明のモータ内蔵ローラに使用するユニットに収納されるドライバセットの分解斜視図である。
【図7】図6のドライバセットに収納されるドライバ基盤と放熱板の取付けに関する分解斜視図である。
【符号の説明】
1 モータ内蔵ローラ
2 ケース部(内筒)
3 駆動部
4 モータ
5 減速機
7 出力軸ホルダ
8 出力板
10 固定軸ホルダ
11 固定軸
12 給電ケーブル
13 ローラ本体
29 ドライバセット
30 ドライバケース
31 ドライバ基盤
32 放熱板
36 トランジスタ(電子素子)
50 ユニット
53 固定軸
Claims (5)
- ローラ本体内にモータと減速機が内蔵され、ローラ本体を回転させるモータ内蔵ローラにおいて、ローラ本体内にモータに供給する電流を制御する電子素子と、樹脂製の電子素子収容部材と、前記電子素子が発する熱を放熱する放熱部材が設けられ、前記電子素子は当該電子素子収容部材内にあり、放熱部材は電子素子収容部材の内外に露出していることを特徴とするモータ内蔵ローラ。
- 放熱部材が電子素子と接していることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵ローラ。
- ローラ本体内に内筒が内蔵され、電子素子は当該内筒内にあり、さらに内筒内に放熱部材が設けられ、当該放熱部材は内筒と電子素子の双方と接していることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵ローラ。
- 一端に出力軸ホルダがはめ込まれ他端側に固定軸ホルダがはめ込まれたケース部と、ケース部から突出する固定軸と、前記ケース部に内蔵されモータを有して回転する駆動部と、駆動部の動力を受けて回転しケース部よりも大径であって別途準備されたローラ本体の内径に合致する出力部材を備え、さらにモータに供給する電流を制御する電子素子が取り付けられたドライバ基板を含むドライバセットが前記ケース部内に収納され、前記固定軸は、内部が中空であり、その内部には給電ケーブルが挿通され前記給電ケーブルはドライバセットに接続されていて給電ケーブルによって電力を供給可能であり、電力はドライバセットを経て駆動部に供給され、別途準備された所望の断面形状、長さ、厚さを持つローラ本体に前記ケース部が挿入されてモータ内蔵ローラを構成し、前記出力部材が前記ローラ本体の内面と係合してローラ本体を回転させることを特徴とするモータ内蔵ローラ用のユニット。
- 出力部材は、取り外し可能であり、且つ切削可能であることを特徴とする請求項4に記載のモータ内蔵ローラ用のユニット。
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JP2000355856A JP3600860B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | モータ内蔵ローラ及びモータ内蔵ローラ用のユニット |
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Publications (2)
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