JP4482311B2 - Gear unit with built-in sensor - Google Patents

Description

本発明は、センサー内蔵ギアユニットに関し、特に、ギアユニット内にセンサーを内蔵することにより、センサーを外付けすることなく回転位置を検出すると共に、遊星ギアのギア軸を輪状ロータに回転自在に支持し、全体構成を小型化するための新規な改良に関する。   The present invention relates to a gear unit with a built-in sensor, and in particular, by incorporating a sensor in the gear unit, the rotational position can be detected without externally attaching the sensor, and the gear shaft of the planetary gear can be rotatably supported by a ring-shaped rotor. In addition, the present invention relates to a novel improvement for reducing the overall configuration.

従来、入力軸の回転を１／ｎに減速して出力するようにしたギアユニットとしては、社内製作のみであるため、その構成を示す特許文献等は特に開示していないが、モータにはギアユニットを介してレゾルバ等のセンサーが接続されていた。   Conventionally, as a gear unit that reduces the rotation of the input shaft to 1 / n and outputs the gear unit, since it is only manufactured in-house, there is no particular disclosure of a patent document or the like showing its configuration. A sensor such as a resolver was connected via the unit.

従来のギアユニットは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ギアユニット自体にはセンサーが内蔵されていなかったため、モータの回転数又は回転角度を検出するためには、このギアユニットの前方又は外側に、エンコーダ又はレゾルバ等のセンサーを取付けなければならず、全体形状として大型化し、小型化のニーズには対応が困難であった。 Since the conventional gear unit is configured as described above, the following problems exist.
That is, since no sensor is built in the gear unit itself, in order to detect the rotation speed or rotation angle of the motor, a sensor such as an encoder or a resolver must be attached in front of or outside the gear unit. The overall shape has been increased in size, and it has been difficult to meet the needs for downsizing.

本発明によるセンサー内蔵ギアユニットは、全体形状が筒形をなし内周面に第１ギア及び輪状ステータを有するケースと、前記ケースの軸心位置に回転自在に配設され外周面に第２ギアを有する入力軸と、前記入力軸の外周位置に配設され前記第１、第２ギアに噛合する複数の遊星ギアと、前記輪状ステータの内側に回転自在に設けられ鉄芯からなる輪状ロータと、前記輪状ロータに形成された複数の支持用孔とを備え、前記遊星ギアのギア軸は前記支持用孔に回転自在に設けられ、前記入力軸の回転により、前記各遊星ギアの遊星回転を介して前記輪状ロータを前記回転より減速された１／ｎ回転（但し、ｎは任意の自然数）させるようにした構成であり、また、前記各遊星ギアのギア軸には、前記輪状ロータの前記支持用孔に挿入された一端と、前記一端との間に前記遊星ギアが位置するように反対位置に形成された他端とが設けられており、前記各遊星ギアの前記他端は、円板に形成された複数の支持用孔にそれぞれ挿入されており、前記入力軸の両端位置には一対の第１、第２輪状リブが設けられ、前記第１輪状リブは前記輪状ロータの外端面に接し、前記第１輪状リブは前記円板の外端面に接している構成であり、また、前記輪状ステータは前記ケースの端面の内側に位置している構成である。
The sensor built-in gear unit according to the present invention has a cylindrical shape as a whole, a case having a first gear and a ring-shaped stator on the inner peripheral surface, and a second gear on the outer peripheral surface rotatably disposed at the axial center position of the case. An input shaft having a plurality of planetary gears disposed at an outer peripheral position of the input shaft and meshing with the first and second gears, and a ring-shaped rotor made of an iron core and rotatably provided inside the ring-shaped stator. A plurality of support holes formed in the ring-shaped rotor, the gear shaft of the planetary gear is rotatably provided in the support hole, and the planetary gears rotate by rotating the input shaft. Through which the ring-shaped rotor is rotated by 1 / n rotation (where n is an arbitrary natural number) decelerated from the rotation, and the gear shaft of each planetary gear includes the ring-shaped rotor of the ring-shaped rotor. Inserted into support hole The other end formed at the opposite position so that the planetary gear is located between the end and the one end, the other end of each planetary gear is a plurality of discs A pair of first and second ring-shaped ribs are provided at both ends of the input shaft, respectively, and the first ring-shaped rib is in contact with an outer end surface of the ring-shaped rotor, and is inserted into the support hole. The rib is configured to be in contact with the outer end surface of the disc, and the annular stator is configured to be located inside the end surface of the case.

本発明によるセンサー内蔵ギアユニットは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、減速手段として遊星ギアを用い、この遊星ギアのギア軸をセンサーの輪状ロータに軸支しているため、モータの回転を検出するためのセンサーをギアユニット内に完全に内蔵することができ、かつ、小型化を得ることができる。
また、ギア付モータのモータ回転検出が可能となり、モータに回転センサーを取付ける必要がなくなる。 Since the sensor built-in gear unit according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a planetary gear is used as a speed reduction means, and the gear shaft of this planetary gear is supported by the annular rotor of the sensor, so that a sensor for detecting the rotation of the motor can be completely incorporated in the gear unit. And size reduction can be obtained.
In addition, the motor rotation of the geared motor can be detected, eliminating the need to attach a rotation sensor to the motor.

本発明は、遊星ギアのギア軸を輪状ロータに軸支することにより、ケース内にセンサーの輪状ステータと輪状ロータとを配設し、小型化を達成できることを目的とする。   An object of the present invention is to provide a ring-shaped stator and a ring-shaped rotor of a sensor in a case by pivotally supporting a gear shaft of a planetary gear on a ring-shaped rotor, thereby achieving downsizing.

図１において符号１で示されるものは、全体形状が筒状をなし図示しないモータとの連結部１ａを有するケースであり、このケース１の内周面１ｂには、ステータ巻線２を有し積層鉄芯等からなる輪状ステータ３及び第１ギア４が設けられている。   What is indicated by reference numeral 1 in FIG. 1 is a case having a tubular shape as a whole and having a connecting portion 1a with a motor (not shown). A stator winding 2 is provided on an inner peripheral surface 1b of the case 1. An annular stator 3 and a first gear 4 made of a laminated iron core or the like are provided.

前記ケース１の軸心位置には、中空状の入力軸５が回転自在に配設され、この入力軸５の外周の両端位置には、第１、第２輪状リブ６、７が突出して設けられ、軸方向におけるほぼ中央位置には第２ギア８が輪状に形成されている。   A hollow input shaft 5 is rotatably disposed at the axial center position of the case 1, and first and second annular ribs 6 and 7 are provided at both end positions on the outer periphery of the input shaft 5. The second gear 8 is formed in a ring shape at a substantially central position in the axial direction.

前記入力軸５の外周位置、すなわち、入力軸５とケース１との間には、複数の遊星ギア１０が回転自在に設けられ、この遊星ギア１０は前記第１ギア４及び第２ギア８に噛合し、入力軸５の回転に応じて各遊星ギア１０は入力軸５の外周を自転しつつ公転することができるように構成されている。   A plurality of planetary gears 10 are rotatably provided between the outer peripheral position of the input shaft 5, that is, between the input shaft 5 and the case 1, and the planetary gears 10 are connected to the first gear 4 and the second gear 8. The planetary gears 10 are configured to revolve while rotating on the outer periphery of the input shaft 5 according to the rotation of the input shaft 5.

前記輪状ステータ３の内側には、前記入力軸５とは相対回転自在に配設された輪状ロータ１１が配設され、この輪状ロータ１１の外端面１１ａは前記第１輪状リブ６に接して位置決めがなされている。   A ring-shaped rotor 11 is disposed inside the ring-shaped stator 3 so as to be rotatable relative to the input shaft 5. An outer end surface 11 a of the ring-shaped rotor 11 is positioned in contact with the first ring-shaped rib 6. Has been made.

前記輪状ロータ１１には、前記遊星ギア１０の数と同数の複数の支持用孔１２が形成され、この支持用孔１２内には前記各遊星ギア１０のギア軸１３の一端１３ａが回転自在に支持されている。 The ring-shaped rotor 11 is formed with a plurality of support holes 12 as many as the planetary gears 10, and one end 13 a of the gear shaft 13 of each planetary gear 10 is rotatable in the support holes 12. It is supported.

前記各遊星ギア１０のギア軸１３の他端１３ｂは、前記一端１３ａとの間に遊星ギア１０が位置するように反対位置に形成されており、前記各遊星ギア１０の前記他端１３ｂは円板１４に設けられた複数の支持用孔１４ｃにそれぞれ挿入されている。この円板１４の突出部１４ａの外端面１４ｂは前記第２輪状リブ７に接し、遊星ギア１０の位置決めがなされている。 The other end 13b of the gear shaft 13 of each planetary gear 10 is formed at an opposite position so that the planetary gear 10 is positioned between the other end 13a, and the other end 13b of each planetary gear 10 is a circle. Each is inserted into a plurality of support holes 14 c provided in the plate 14. The outer end surface 14b of the protruding portion 14a of this disc 14 is in contact with the second annular rib 7, the positioning of the planetary gear 10 have been made.

前記輪状ロータ１１は、前記輪状ステータ３に対応するように配設され、この輪状ステータ３と輪状ロータ１１とによってセンサーであるレゾルバ２０を構成し、前記輪状ステータ３は、前記ケース１の端面１Ａよりも外側へ突出することなく、ケース１内に収納された状態で位置している。   The ring-shaped rotor 11 is disposed so as to correspond to the ring-shaped stator 3, and the ring-shaped stator 3 and the ring-shaped rotor 11 constitute a resolver 20 that is a sensor, and the ring-shaped stator 3 has an end surface 1 </ b> A of the case 1. It is located in a state of being housed in the case 1 without protruding outward.

次に、前述の構成において、入力軸５を回転させると、第１、第２ギア４、８を介して遊星ギア１０が、入力軸５の回転の１／ｎ回転（但し、ｎは任意の自然数）で遊星回転し、ギア軸１３が結合された輪状ロータ１１が１／ｎ回転で公転し、輪状ステータ３のステータ巻線２によって入力軸５の回転数を検出することができる。 Next, in the above-described configuration, when the input shaft 5 is rotated, the planetary gear 10 is rotated 1 / n rotations of the input shaft 5 via the first and second gears 4 and 8 (where n is an arbitrary value) The ring-shaped rotor 11 coupled with the gear shaft 13 revolves at 1 / n rotation, and the rotation speed of the input shaft 5 can be detected by the stator winding 2 of the ring-shaped stator 3.

本発明によるギアユニットに内設されたセンサーは、レゾルバに限らず、光学式の発光体と受光体の組合せにも応用できる。   The sensor provided in the gear unit according to the present invention is not limited to the resolver but can be applied to a combination of an optical light emitter and a light receiver.

本発明によるセンサー内蔵ギアユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gear unit with a built-in sensor by this invention.

１ ケース
３ 輪状ステータ
４ 第１ギア
５ 入力軸
６ 第１輪状リブ
７ 第２輪状リブ
８ 第２ギア
１０ 遊星ギア
１１ 輪状ロータ
１２ 支持用孔
１３ ギア軸
１４ 円板
２０ レゾルバ（センサー） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 3 Ring-shaped stator 4 1st gear 5 Input shaft 6 1st ring-shaped rib 7 2nd ring-shaped rib 8 2nd gear 10 Planetary gear 11 Ring-shaped rotor 12 Support hole 13 Gear shaft 14 Disc 20 Resolver (sensor)

Claims (3)

全体形状が筒形をなし内周面(1b)に第１ギア(4)及び輪状ステータ(3)を有するケース(1)と、前記ケース(1)の軸心位置に回転自在に配設され外周面に第２ギア(8)を有する入力軸(5)と、前記入力軸(5)の外周位置に配設され前記第１、第２ギア(4、8)に噛合する複数の遊星ギア(10)と、前記輪状ステータ(3)の内側に回転自在に設けられ鉄芯からなる輪状ロータ(11)と、前記輪状ロータ(11)に形成された複数の支持用孔(12)とを備え、前記遊星ギア(10)のギア軸(13)は前記支持用孔(12)に回転自在に設けられ、前記入力軸(5)の回転により、前記各遊星ギア(10)の遊星回転を介して前記輪状ロータ(11)を前記回転より減速された１／ｎ回転（但し、ｎは任意の自然数）させるように構成したことを特徴とするセンサー内蔵ギアユニット。 The overall shape is cylindrical and the case (1) has the first gear (4) and the ring-shaped stator (3) on the inner peripheral surface (1b), and is rotatably disposed at the axial center position of the case (1). An input shaft (5) having a second gear (8) on the outer peripheral surface, and a plurality of planetary gears disposed at the outer peripheral position of the input shaft (5) and meshing with the first and second gears (4, 8) (10), a ring-shaped rotor (11) made of an iron core rotatably provided inside the ring-shaped stator (3), and a plurality of support holes (12) formed in the ring-shaped rotor (11). A gear shaft (13) of the planetary gear (10) is rotatably provided in the support hole (12), and the planetary gear (10) is rotated by rotation of the input shaft (5). A gear unit with a built-in sensor, wherein the ring-shaped rotor (11) is configured to rotate by 1 / n rotation (where n is an arbitrary natural number) that is decelerated from the rotation. 前記各遊星ギア(10)のギア軸(13)には、前記輪状ロータ(11)の前記支持用孔(12)に挿入された一端(13a)と、前記一端(13a)との間に前記遊星ギア(10)が位置するように反対位置に形成された他端(13b)とが設けられており、前記各遊星ギア(10)の前記他端(13b)は、円板(14)に形成された複数の支持用孔(14c)にそれぞれ挿入されており、前記入力軸(5)の両端位置には一対の第１、第２輪状リブ(6、7)が設けられ、前記第１輪状リブ(6)は前記輪状ロータ(11)の外端面(11a)に接し、前記第２輪状リブ(7)は前記円板(14)の外端面(14b)に接していることを特徴とする請求項１記載のセンサー内蔵ギアユニット。   The planetary gear (10) has a gear shaft (13) between the one end (13a) inserted into the support hole (12) of the annular rotor (11) and the one end (13a). The other end (13b) formed in the opposite position so that the planetary gear (10) is located, and the other end (13b) of each planetary gear (10) is attached to the disc (14). A plurality of support holes (14c) formed are inserted respectively, and a pair of first and second annular ribs (6, 7) are provided at both end positions of the input shaft (5), and the first The annular rib (6) is in contact with the outer end surface (11a) of the annular rotor (11), and the second annular rib (7) is in contact with the outer end surface (14b) of the disc (14). The sensor built-in gear unit according to claim 1. 前記輪状ステータ(3)は前記ケース(1)の端面(1A)の内側に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサー内蔵ギアユニット。   The sensor built-in gear unit according to claim 1 or 2, wherein the ring-shaped stator (3) is located inside an end face (1A) of the case (1).

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