JP7332108B2 - Variable torque motor and motor torque variable structure - Google Patents
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Description
本発明は可変トルクモータ、およびモータのトルク可変構造に係り、特に、大きく異なる二種類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のできる、可変トルクモータ等に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable torque motor and a variable torque structure for a motor, and more particularly to a variable torque motor and the like that can extract two different types of torque from a single motor and from the same output shaft.
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 high torque is required in a servomotor, a method of combining it with a speed reducer and sacrificing the rotation speed (cannot rotate at high speed) to obtain torque twice the speed reduction ratio is generally taken. However, in the case of a mechanism using a ball screw, such as a servo press, for example, there is an operation pattern in which it is desired to pressurize with high torque immediately after positioning by rotating the motor at high speed. However, a mechanism using a speed reducer can output high torque, but cannot output high-speed rotation. Conversely, when outputting high-speed rotation, it is impossible to output high torque by combining with a speed reducer.
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 using a speed reducer, the rotation speed must be sacrificed, and therefore it is not possible to achieve both high-speed rotation output and high torque output. In other words, it has been impossible conventionally to extract two levels of high and low torque from a single 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, two types (two units) of motors with complicated mechanisms have been used.
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。 As a fundamental 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 (Patent Document 1). 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 a motor shaft and output a first driving force to an output target are described. , a speed increasing mechanism that has a carrier connected to a plurality of output members, speeds up a first driving force and outputs a second driving force to a differential case, a speed increasing mechanism--differential case, and a speed reducing mechanism - A configuration is disclosed that includes clutches that connect the differential cases in an intermittently connectable manner.
上記文献開示技術は、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。 In the technique disclosed in the above document, the speed reducer is configured to include a speed increasing mechanism and a speed reducing mechanism. , two types of output are extracted. In other words, it is a complicated configuration and system in which not only a speed reduction mechanism but also a speed increasing mechanism is provided as a speed reducer. Not suitable for simplification. Therefore, there is a demand for a simpler configuration and system that can contribute to restraining the 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。 In addition, conventionally, servo motors are generally equipped with non-excitation brakes in order to cope with emergency stops such as power outages. However, mounting such a non-excitation brake requires a corresponding amount of space, which is also disadvantageous in suppressing an increase in the overall size of the device in which it is mounted. If two types of output, high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, can be obtained from a single motor and a single output shaft, and it is possible to eliminate the need to install a non-excitation brake, the overall equipment installed will be improved. This is advantageous in suppressing the size increase and simplifying the combination mechanism.
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、搭載される装置における組み合わせ機構を簡素化し、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を可能とする、可変トルクモータ、およびモータのトルク可変構造を提供することである。また、これに加えて本発明の課題は、搭載される装置における組み合わせ機構を簡素化し、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のできる、可変トルクモータ、およびモータのトルク可変構造を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to eliminate the problems of the conventional technology, simplify the combination mechanism in the device to be mounted, suppress the overall size increase, and achieve the dual characteristics of high-speed rotation and low torque and low-speed rotation and high torque. It is an object of the present invention to provide a variable torque motor and a variable torque structure of the motor, which make it possible to take out various kinds of outputs with one motor and a single output shaft. In addition to this, the object of the present invention is to simplify the combination mechanism in the device to be mounted, suppress the overall size increase, and provide two types of output, high speed rotation low torque and low speed rotation high torque, with one motor. Another object of the present invention is to provide a variable torque motor and a variable torque structure of the motor, which can be taken out by a single output shaft and can eliminate the need to mount a non-excitation type brake.
本願発明者は上記課題について検討した結果、モータと減速機の間に電磁クラッチを設け、高速回転出力時はギヤ比の低い減速機構と接続し、高トルク出力が必要な場合にはギヤ比の高い減速機構と接続することでギヤ比倍のトルクを得られることを見出し、またかかる構成によって無励磁作動型ブレーキを用いることなく緊急停止可能な機構も実現できることを見いだし、これら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 problems, the inventors of the present application provided an electromagnetic clutch between the motor and the speed reducer, connected it to a speed reduction mechanism with a low gear ratio at the time of high-speed rotation output, and increased the gear ratio when high torque output was required. The inventors have found that a gear ratio double torque can be obtained by connecting to a high speed reduction mechanism, and that such a configuration can realize a mechanism capable of emergency stop without using a non-excitation type brake. was completed. That is, the inventions claimed in the present application, or at least the inventions disclosed as means for solving the above problems, are as follows.
〔１〕 減速機により２種類のトルクを同一出力軸から取り出すことのできる可変トルクモータであって、減速機として不思議遊星歯車機構を用い、モータ本体と減速機との間にクラッチを設け、該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による作用を受けるキャリアとからなり、該クラッチの動作により該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、該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、可変トルクモータ。
〔２〕 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、〔１〕に記載の可変トルクモータ。
〔３〕 前記クラッチは釈放により前記第二内歯車を、吸引により前記キャリアをそれぞれ固定することを特徴とする、〔１〕、〔２〕のいずれかに記載の可変トルクモータ。
[1] A variable torque motor capable of extracting two types of torque from the same output shaft by means of a speed reducer, wherein a paradox planetary gear mechanism is used as the speed reducer, and a clutch is provided between the motor body and the speed reducer. A paradox planetary gear mechanism includes a sun gear that rotates integrally with a motor shaft, a planetary gear that revolves around the sun gear while rotating, a second internal gear that meshes with the planetary gear and is acted upon by the clutch, and the 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. A variable torque motor characterized by outputting low-speed rotation high torque when said second internal gear is fixed by operation of a clutch, and outputting high-speed rotation low torque when said carrier is fixed.
[2] The planetary gear is a two-stage planetary gear in which a first planetary gear that meshes with the first internal gear and a second planetary gear that meshes with the second internal gear are integrated. The variable torque motor according to [1].
[3] The variable torque motor according to any one of [1] and [2], wherein the clutch fixes the second internal gear by release and the carrier by suction.
〔４〕 前記クラッチは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、〔１〕、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載の可変トルクモータ。
〔５〕 無励磁作動型ブレーキが備えられていないことを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕のいずれかに記載の可変トルクモータ。
〔６〕 モータにおいて２種類のトルクを同一出力軸から取り出すことのできるトルク可変構造であって、不思議遊星歯車機構による減速機と、クラッチとからなり、該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による作用を受けるキャリアとからなり、該遊星歯車は該第一内歯車に噛み合う第一遊星歯車と、該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り、該クラッチの動作により該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、該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、モータのトルク可変構造。
〔７〕 前記クラッチは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を可能とすることを特徴とする、〔６〕に記載のモータのトルク可変構造。
[4] The variable clutch according to any one of [1], [2], and [3], characterized in that the clutch is of a non-excitation actuation type, thereby enabling an emergency stop of the output shaft in the event of a power failure. torque motor.
[5] A variable torque motor according to any one of [1], [2], [3] and [4], characterized in that it does not have a non-excitation type brake.
[6] A torque variable structure capable of extracting two types of torque from the same output shaft in a motor, comprising a speed reducer using a paradox planetary gear mechanism and a clutch, and the paradox planetary gear mechanism integrated with the motor shaft. A rotating sun gear, a planetary gear that revolves around the sun gear while rotating on its own axis, a second internal gear that meshes with the planetary gear and is acted upon by the clutch, and a second internal gear that meshes with the planetary gear. consists of a first internal gear having a different number of teeth and rotating integrally with the output shaft, and a carrier that accommodates the planetary gears and is acted upon by the clutch, and the planetary gears mesh with the first internal gears. A two-stage planetary gear in which a first planetary gear and a second planetary gear meshing with the second internal gear are integrally structured, and when the second internal gear is fixed by the operation of the clutch, the rotation speed is low and high. A variable torque structure for a motor, wherein torque is output, and when the carrier is fixed, high-speed rotation and low torque are output.
[7] The variable torque structure for a motor according to [6], wherein the clutch is of a non-excitation actuation type, thereby enabling an emergency stop of the output shaft in the event of a power failure.
本発明の可変トルクモータ、およびモータのトルク可変構造は上述のように構成されるため、これらによれば、搭載される装置における組み合わせ機構を簡素化し、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。 Since the variable torque motor and the variable torque structure of the motor of the present invention are configured as described above, according to these, the combined mechanism in the mounted device can be simplified, and the overall size can be suppressed while maintaining high speed rotation and low speed rotation. Two types of outputs, torque and low speed rotation high torque, can be obtained from a single motor and a single output shaft. In addition to this, the present invention realizes an emergency stop mechanism that does not use a non-excitation type brake, so it is possible to eliminate the need to mount a non-excitation type 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、組み合わせ機構の大幅な簡素化が可能となる。 As described above, conventionally, two types of motors with a complicated mechanism were prepared because it was impossible to extract two types of torque from one motor and from the same output shaft, depending on the presence or absence of a speed reducer. According to the present invention, it is possible to realize a single motor that can variably utilize two types of torque depending on the presence or absence of a speed reducer.In addition, the non-excitation type brake can be eliminated, thereby making it possible to greatly simplify the combined mechanism.
すなわち本発明可変トルクモータは、高速回転出力時はギヤ比の低い減速機構と接続し、高トルク出力が必要な場合にはギヤ比の高い減速機構と接続して減速比倍のトルクを得ることができる。また、停電などによる高速回転時の緊急停止の際は、従来は無励磁作動型ブレーキを用いることが一般的であるが、本発明ではクラッチを無励磁作動型とすることで、停電時に減速機と接続して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った。つまり、無励磁作動型ブレーキを用いずに緊急停止が可能となった。 That is, the variable torque motor of the present invention is connected to a speed reduction mechanism with a low gear ratio when outputting high-speed rotation, and is connected to a speed reduction mechanism with a high gear ratio when high torque output is required to obtain torque double the speed reduction ratio. can be done. Conventionally, a non-excitation type brake is generally used for emergency stop of high-speed rotation due to a power failure. It is possible to stop by using the motor cogging torque. In other words, an emergency stop is possible without using a non-excitation type brake.
なお、上述の文献開示技術は、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、内歯車の固定・開放により出力を変える本発明の方式は、これとは異なる。そして本発明は、当該先行技術と比較して、搭載される装置における組み合わせ機構の簡素化効果、全体の大型化の抑制効果を有する。 The technique disclosed in the above-mentioned document uses a speed reducer having a speed increasing mechanism and a speed reducing mechanism, and two types of outputs are extracted by a clutch that selects and connects the speed increasing mechanism or the speed reducing mechanism to the differential case. , the system of the present invention, which changes the output by fixing and releasing the internal gear, is different from this. In addition, the present invention has the effect of simplifying the combined mechanism in the device to be mounted and the effect of suppressing the enlargement of the whole as compared with the prior art.
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１、２は、本発明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は、減速機により２種類のトルクを同一出力軸から取り出すことのできるモータであり、減速機として不思議遊星歯車機構２を用い、モータ本体９と減速機２との間にクラッチ１を設け、不思議遊星歯車機構２はモータ軸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１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６とは歯数が異なっていて出力軸１１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１による作用を受けるキャリア７とからなることを、主たる構成とする。クラッチ１は電磁クラッチ（電磁摩擦クラッチ）とし、図中の符号１ｗはクラッチ板等、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である。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
1 and 2 are side sectional views showing the configuration and operation of the variable torque motor of the present invention, FIG. 1 showing a high torque mode and FIG. 2 showing a high speed rotation mode, respectively. As shown in these figures, the variable torque motor 10 is a motor capable of extracting two types of torque from the same output shaft by means of a speed reducer. A paradox planetary gear mechanism 2 includes a sun gear 3 rotating integrally with a motor shaft 8, a planetary gear 4 rotating while rotating around the sun gear 3, and meshing with the planetary gear 4 and a second internal gear 6 which is acted upon by the clutch 1; and a carrier 7 which receives the action of the clutch 1. Clutch 1 is an electromagnetic clutch (electromagnetic friction clutch), and reference numeral 1w in the figure is a clutch acting portion, such as a clutch plate, for performing transmission/interruption action to a clutch action target.
かかる構成の本可変トルクモータ１０においては、図１のようにクラッチ１のクラッチ作用部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 action portion 1w of the clutch 1 moves toward the second internal gear 6 and connects to it as shown in FIG. 1, thereby fixing the second internal gear 6. In the stopped state, the carrier 7 accommodating the planetary gears 4 is open, so the planetary gears 4 meshing with the second internal gear 6 are synchronized with the motor shaft 8 while rotating. It revolves around the sun gear 3 which rotates by The rotation of the planetary gear 4 is transmitted to the first internal gear 5 whose number of teeth is different from that of the second internal gear 6, and output to the output shaft 11 that rotates together. That is, the rotation of the motor shaft 8 is decelerated by the effective deceleration action of the paradox planetary gear mechanism 2 , whereby a low-speed rotational high-torque output is output to the output shaft 11 .
一方、図２に示すようにクラッチ１のクラッチ作用部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. 2, when the clutch acting portion 1w of the clutch 1 moves toward and connects with the carrier 7 and the carrier 7 is thereby fixed, the second internal gear 6 meshing with the planetary gear 4 is open so that the planetary gear 4 meshing with the second internal gear 6 is aligned in situ with the sun gear 3 rotating synchronously with the motor shaft 8 because the carrier 7 is fixed. to rotate. The rotation of the planetary gear 4 is transmitted to the first internal gear 5 and output to the output shaft 11 that rotates together. That is, the rotation of the motor shaft 8 is output to the output shaft 11 rotating integrally as a simple planetary gear mechanism without being decelerated by the paradox planetary gear mechanism 2 . That is, the rotation of the motor shaft 8 is transmitted without being effectively decelerated by the mechanical paradox planetary gear mechanism 2 , thereby outputting a high-speed rotation and low torque 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、クラッチ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, the operation of the clutch 1, that is, whether the second internal gear 6 is fixed or the carrier 7 is fixed, is determined in the former case. Rotation output can be obtained in the low-speed rotation high-torque mode, and in the latter case 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 a high-speed rotational output is required, the reduced speed ratio output of the motor main body 9 is used as a simple planetary gear mechanism without being connected to the paradox planetary gear mechanism 2, while when high torque output is required, the paradox planetary gear mechanism is used. By connecting with the gear mechanism 2, it is possible to obtain torque with a high reduction ratio.
各図に示すように本可変トルクモータ１０のクラッチ１は、そのクラッチ作用部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。これにより、クラッチ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、クラッチ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、クラッチ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 clutch 1 of the variable torque motor 10 can be configured such that the clutch acting portion 1w thereof fixes the second internal gear 6 by release and the carrier 7 by suction. . As a result, when the clutch 1 is released, the second internal gear 6 is fixed (the carrier 7 is released), the speed reducer 2 is effectively operated, and operation is performed in the low speed rotation high torque mode described above. When the clutch 1 is engaged, the carrier 7 is fixed (the second internal gear 6 is released), the deceleration action of the speed reducer 2 is disabled, and operation is performed in the above-described high speed rotation low torque mode. It should be noted that it is within the scope of the present invention to reverse the pattern of release-suction and fixation of the clutch 1 .
本発明可変トルクモータ１０はたとえば、サーボプレスなどボールねじを用いた機構において、モータを高速で回転させて位置決めを行った後に、即、高トルクで加圧するという動作パターンを実行するのに便利である。すなわち、位置決めまでの移動時は、クラッチ作用部１ｗをキャリア７に接続して減速機２による減速を行わずにモータ本体９におけるモータ軸８の回転を出力軸１１に伝動する高速回転低トルクモード、そして位置決め後の加圧動作時は、クラッチ作用部１ｗを第二内歯車６に接続して減速機２による減速を行って出力軸１１に出力する高速回転低トルクモードで本可変トルクモータ１０を運転すればよい。 The variable torque motor 10 of the present invention is useful, for example, in a mechanism using a ball screw, such as a servo press, to execute an operation pattern in which the motor is rotated at high speed for positioning and then pressurized with high torque. be. That is, during the movement up to positioning, the clutch acting portion 1w is connected to the carrier 7 and the rotation of the motor shaft 8 in the motor main body 9 is transmitted to the output shaft 11 without deceleration by the speed reducer 2 in a high speed rotation low torque mode. Then, during the pressurizing operation after positioning, the variable torque motor 10 is in a high speed rotation low torque mode in which the clutch acting portion 1w is connected to the second internal gear 6 and the speed is reduced by the speed reducer 2 and output to the output shaft 11. should drive
各モードでの減速機２のギヤ比は、任意に設計することができる。たとえば、クラッチ１ｗ釈放（第二内歯車６固定）による低速回転高トルクモードでは、第一内歯車５（および出力軸１１）における出力を、モータ軸８の１／２３．５７に減速し、一方、クラッチ１ｗ吸引（キャリア７固定）による高速回転低トルクモードでは、第一内歯車５（および出力軸１１）における出力を、モータ軸８の１／１．５に減速する仕様などで、上記の位置決め～加圧の工程を円滑に実行できることを試験済みである。 The gear ratio of the speed reducer 2 in each mode can be arbitrarily designed. For example, in the low speed rotation high torque mode with clutch 1w released (second internal gear 6 fixed), the output at first internal gear 5 (and output shaft 11) is reduced to 1/23.57 of motor shaft 8, while , In the high-speed rotation low-torque mode by clutch 1w attraction (carrier 7 fixed), the output of the first internal gear 5 (and the output shaft 11) is reduced to 1/1.5 of the motor shaft 8, etc. It has been tested that the processes from positioning to pressurization can be executed smoothly.
図３は、図１等に示した本発明可変トルクモータに係る減速機部分の拡大図である。図示するように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４ａと、第二内歯車６に噛み合う第二遊星歯車４ｂ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。 FIG. 3 is an enlarged view of the speed reducer portion of the variable torque motor of the present invention shown in FIG. 1 and the like. As shown in the figure, the planetary gears 4 of the paradox planetary gear mechanism 2, which is the speed reducer of the variable torque motor 10, are composed of a first planetary gear 4a meshing with the first internal gear 5 and a second planetary gear meshing with the second internal gear 6. 4b is a two-stage planetary gear having an integral structure. That is, the sun gear 3 rotates the second planetary gear 4b, and the rotation of the second planetary gear 4b causes the first planetary gear 4a, which is an integral part, to rotate, thereby rotating the first internal gear 5.
本発明可変トルクモータ１０のクラッチ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、停電時にはクラッチ１が釈放される等してクラッチ作用部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。 The clutch 1 of the variable torque motor 10 of the present invention can be of non-excitation type. Conventionally, non-excitation brakes are generally used for emergency stoppage during high-speed rotation due to power outages or the like. However, by making the electromagnetic clutch 1 of the variable torque motor 10 non-excitation type, the clutch 1 is released in the event of a power failure, so that the clutch acting portion 1w comes into contact with the second internal gear 6 and fixes it. , the motor shaft 8 of the motor body 9 is connected to the reduction gear 2 . That is, the rotation of the motor shaft 8 receives the deceleration action of the speed reducer 2 and can be stopped by utilizing the motor cogging torque. It should be noted that the stop torque of the output shaft 11 is a reduction ratio times 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する可変トルクモータもまた、本発明の範囲内である。もっとも、図４に示すように無励磁作動型ブレーキＢｒを備えた構成の可変トルクモータ２１０であってもよい。組み合わせ機構の簡素化や装置全体の大型化抑制の要請がさほどない場合、２種類のトルクを同一出力軸から取り出すことができ、緊急停止手段たる無励磁作動型クラッチ２１のバックアップを備える構成として有意義である。 Therefore, the present variable torque motor 10 can be brought to an emergency stop without using a non-excitation brake, and is characterized by not having a non-excitation brake in addition to any of the above configurations. is also within the scope of the present invention. However, as shown in FIG. 4, the variable torque motor 210 may have a non-excitation type brake Br. If there is not much demand for simplification of the combination mechanism and suppression of the size of the entire device, two types of torque can be extracted from the same output shaft, and it is meaningful as a configuration having a backup of the non-excitation actuation type clutch 21 as an emergency stop means. is.
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、本発明の範囲内である。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。 If the clutch is of the non-excitation type, the operating method of disabling the reduction mechanism by disengaging the second internal gear 6 by, for example, attracting the clutch during a power outage is also within the scope of the present invention. In this case, the stopping torque of the output shaft 11 is only the motor cogging torque.
なおまた、図１等に示すモータのトルク可変構造１２もまた、本発明の範囲内である。モータのトルク可変構造１２は、上述したいずれかの構成の不思議遊星歯車機構による減速機２とクラッチ１とからなる。クラッチ１の動作により第二内歯車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、モータにおいて２種類のトルクを同一出力軸から取り出すことができる。上述の通り、クラッチ１は無励磁作動型とすることができ、この場合は、停電時の出力軸緊急停止が可能である。 The motor torque variable structure 12 shown in FIG. 1 and the like is also within the scope of the present invention. The variable torque structure 12 of the motor is composed of the speed reducer 2 and the clutch 1 by the paradoxical planetary gear mechanism having any of the configurations described above. When the second internal gear 6 is fixed by the operation of the clutch 1, low speed rotation high torque is output, and when the carrier 7 is fixed, high speed rotation low torque is output, and two types of torque are extracted from the same output shaft in the motor. be able to. As described above, the clutch 1 can be of the non-excitation type, in which case emergency stop of the output shaft is possible in the event of a power failure.
本発明の可変トルクモータ、およびモータのトルク可変構造によれば、搭載される装置における組み合わせ機構を簡素化し、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上、無励磁作動型ブレーキを用いない緊急停止機構も可能である。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 variable torque motor and the variable torque structure of the motor of the present invention, the combination mechanism in the device to be mounted is simplified, and while suppressing the overall size increase, two types of output, high-speed rotation low torque and low-speed rotation high torque, are provided. can be taken out by a single motor and a single output shaft, and an emergency stop mechanism that does not use non-excitation brakes is also possible. Therefore, the invention has high industrial applicability in the field of manufacturing and using motors, including industrial motors, and in all related fields.
１、２１…クラッチ
１ｗ、２１ｗ…クラッチ作用部
２、２２…減速機（不思議遊星歯車機構）
３、２３…太陽歯車
４、２４…遊星歯車（二段遊星歯車）
４ａ…第一遊星歯車
４ｂ…第二遊星歯車
５、２５…第一内歯車
６、２６…第二内歯車
７、２７…キャリア
８、２８…モータ軸
９、２９…モータ本体
１０、２１０…可変トルクモータ
１１、２１１…出力軸
１２…トルク可変構造
Ｂｒ…ブレーキ（無励磁作動型ブレーキ
Ｒｓ…レゾルバ（回転検出器）
1, 21... Clutch 1w, 21w... Clutch action part 2, 22... Reducer (magical planetary gear mechanism)
3, 23...Sun gears 4, 24...Planetary gears (two-stage planetary gears)
4a First planetary gear 4b Second planetary gear 5, 25 First internal gear 6, 26 Second internal gear 7, 27 Carrier 8, 28 Motor shaft 9, 29 Motor body 10, 210 Variable Torque motors 11, 211... Output shaft 12... Variable torque structure Br... Brake (non-excitation type brake Rs... Resolver (rotation detector)
Claims (7)
減速機として不思議遊星歯車機構を用い、
モータ本体と減速機との間にクラッチを設け、
該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による作用を受けるキャリアとからなり、
該クラッチの動作により該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、該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、可変トルクモータ。 A variable torque motor capable of extracting two types of torque from the same output shaft by means of a speed reducer,
Using a paradox planetary gear mechanism as a reducer,
A clutch is provided between the motor body and the speed reducer,
The paradox planetary gear mechanism has a sun gear that rotates integrally with the motor shaft;
a planetary gear that revolves around the sun gear while rotating;
a second internal gear meshing with the planetary gear and acted upon by the clutch;
a first internal gear meshing with the planetary gear and having a different number of teeth from the second internal gear and rotating integrally with the output shaft;
and a carrier that houses the planetary gear and is acted upon by the clutch,
A variable torque motor characterized by outputting low-speed rotation high torque when said second internal gear is fixed by operation of said clutch, and outputting high-speed rotation low torque when said carrier is fixed.
不思議遊星歯車機構による減速機と、
クラッチとからなり、
該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による作用を受けるキャリアとからなり、
該遊星歯車は該第一内歯車に噛み合う第一遊星歯車と、該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り、
該クラッチの動作により該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、該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、モータのトルク可変構造。 A torque variable structure capable of extracting two types of torque from the same output shaft in a motor,
A reducer by a strange planetary gear mechanism,
Clutch and
The paradox planetary gear mechanism has a sun gear that rotates integrally with the motor shaft;
a planetary gear that revolves around the sun gear while rotating;
a second internal gear meshing with the planetary gear and acted upon by the clutch;
a first internal gear meshing with the planetary gear and having a different number of teeth from the second internal gear and rotating integrally with the output shaft;
and a carrier that houses the planetary gear and is acted upon by the clutch,
The planetary gear is a two-stage planetary gear in which a first planetary gear meshing with the first internal gear and a second planetary gear meshing with the second internal gear are integrated,
A variable torque structure for a motor, characterized in that a low speed rotation high torque is output when the second internal gear is fixed by the operation of the clutch, and a high speed rotation low torque is output when the carrier is fixed.
7. A variable torque structure for a motor according to claim 6, wherein said clutch is of non-excitation actuation type, thereby enabling an emergency stop of the output shaft in the event of a power failure.
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