(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータ装置において、
前記出力軸の回転軸と平行する面に鋸歯状部と欠歯部を備え、
前記鋸歯状部は前記出力軸の回転方向に沿って一定の周期の凹凸が設けられており、
前記欠歯部は前記回転軸から前記鋸歯状部の凹部を前記出力軸の回転方向に沿って結んで形成した円よりも内側に形成されていることを特徴とするサーボモータ装置。
【請求項２】
所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータ装置と、
前記出力軸に嵌合して被操縦体の可動部位との接続をおこなうサーボホーンとからなる駆動装置において、
前記サーボモータ装置は前記出力軸の回転軸と平行する面に鋸歯状部と欠歯部を備え、
前記鋸歯状部は前記出力軸の回転方向に沿って一定の周期の凹凸が設けられており、
前記欠歯部は前記回転軸から前記鋸歯状部の凹部を前記出力軸の回転方向に沿って結んで形成した円よりも内側に形成されており、
前記サーボホーンは前記鋸歯状部と前記欠歯部に一意の位置で合致する嵌合部を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
前記出力軸の回転軸と平行する面に前記欠歯部が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ装置。
【請求項４】
前記出力軸の回転軸と直交する面に前記欠歯部を示す欠歯部位置表示部を有することを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ装置。
【請求項５】
前記出力軸の回転軸と直交する面に出力軸のニュートラル位置を示す基準位置表示部を有することを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ装置。
【請求項６】
前記サーボホーンは被操縦体を構成するフレームと一体であること特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被操縦体の制御に用いるサーボモータ装置に係り、特に、被操縦体の可動部位にモータの出力を伝達するサーボモータ装置の出力軸および、サーボモータ装置とサーボホーンを備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
離れた場所の被操縦体を遠隔制御するラジオコントロールシステムには、従来から操縦者の指示に従って被操縦体を駆動、制御するアクチュエータとして、小型の直流モータ（以下、単にモータという）を駆動源とするサーボモータ装置が使用されている。
【０００３】
図１０はかかるサーボモータ装置とサーボホーンを備えた駆動装置の一例について断面を模式的に示した図である。
サーボモータ装置２０は、ほぼ直方体の筐体２１を有している。筐体２１内にモータ２２と、複数の減速用の歯車（ギヤ）２３が納められている。モータ２２はブラシモータ、コアレスモータ、ブラシレスモータなど目的とする出力の大きさや特性に応じて決められている。モータ出力軸の回転が複数のギヤ２３を介してサーボモータ装置の出力軸２４に伝達される。
【０００４】
サーボモータ装置２０の筐体２１内には出力軸２４の回転角度を検出するための可変抵抗器またはレゾルバなどで構成されたポテンショメータ２５と、サーボモータ装置２０への入力信号に応じて出力軸２４の回転角度を制御する駆動信号を生成する駆動回路２６が納められている。
ポテンショメータ２５は出力軸と連動し、かつ出力軸２４の回転角度に応じて出力電圧が変化し、出力電圧を出力軸２４の角度情報として駆動回路２６に出力する。駆動回路２６は、ポテンショメータからの角度情報と、入力信号の差が０となるように駆動信号を生成し、モータ２２に出力して出力軸２４の回転角度を制御している。
【０００５】
また、サーボモータ装置２０の出力軸２４にはサーボホーン２７と呼ばれる部材がねじ２８によって結合される。サーボホーン２７にはサーボモータ装置２０の出力軸２４の回転運動を被操縦体の可動箇所に伝達するための図示しないリンケージ機構が取り付けられる。リンケージ機構には目的などに応じて、ワイヤーやロッド、アジャスター、ピアノ線などが用いられる。
また、サーボホーン２７には目的に応じて様々な形状があり、円盤型や十字型などがある。
【０００６】
図示していないが、サーボモータ装置２０の出力軸２４には回転方向に沿ってセレーションが設けられている。セレーションとは一定の周期の凹凸である。また、サーボホーン２７は出力軸２４のセレーションと嵌合する嵌合部２７ａを有している。
嵌合部２７ａは出力軸２４のどの角度位置にも自由に取り付けることができる。これによって、操縦者は被操縦体の大きさや可動範囲、リンケージ機構に合わせて出力軸の任意の角度位置にサーボホーンを取り付けることができる。
本明細書ではサーボモータ装置の出力軸に任意の角度位置で取り付けられるサーボホーンを、従来のサーボホーンとする。
【０００７】
上記の利用方法とは別に、サーボモータ装置を利用するロボットなどでは、サーボモータ装置の出力軸の中立位置であるニュートラル位置から正確に所定の角度だけ可動部位に動作させる場合がある。
このような場合は、出力軸のニュートラル位置とサーボホーンの出力軸への取り付け角度の関係が一対一で決まるように、サーボホーンを一意の位置で取り付けられるようにすることが望ましい。
【０００８】
サーボホーンを一意の位置に取り付けるために様々な構成が考案されている。例えば特許文献１には、サーボモータ装置において、出力軸の周囲の筐体上に目盛りを設けた構成が開示されている。
目盛りを利用することで、出力軸の特定の角度位置に合致するようにサーボホーンを取り付けることが可能となる。
【０００９】
また、特許文献２にはサーボモータ装置の出力軸の形状を変更する構成が開示されている。
出力軸の形状を角柱として、その角柱の側面の一つに凸条を設けた構成にしている。サーボホーンは出力軸の形状に合わせた嵌合穴を有している。これによって出力軸とサーボホーンは一意の位置以外では取り付けられなくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭５８−１５３８９４
【特許文献２】特開２００８−２０６６７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１のようにサーボモータ装置の筐体に目盛りを設けた場合、出力軸のニュートラル位置がわかるようにサーボホーンを取り付けることが容易になるが、出力軸もサーボホーンも従来どおりの構成なので、目盛りの読み間違いによる組み立て間違いが依然として発生していた。
【００１２】
また、特許文献２のようにサーボモータ装置の出力軸とサーボホーンの嵌合部を特殊な形状とすることでサーボホーンの取り付け位置の間違いは防げるが、専用のサーボモータ装置に専用のサーボホーンのみが取り付けられる状態となる。そのため、従来のサーボホーンを当該サーボモータ装置に使用することができなくなっていた。
【００１３】
本発明の目的は、組み立て間違いを防ぎ、サーボモータ装置の出力軸にサーボホーンを一意の位置に取り付けることを課題としている。さらに、当該サーボモータ装置の出力軸に従来のサーボホーンが取り付けられるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１のサーボモータ装置は、所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータ装置において、出力軸の回転軸と平行する面に鋸歯状部と欠歯部を備え、鋸歯状部は出力軸の回転方向に沿って一定の周期の凹凸が設けられており、欠歯部は回転軸から鋸歯状部の凹部を出力軸の回転方向に沿って結んで形成した円よりも内側に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２の駆動装置は、所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータ装置と、前記出力軸に嵌合して被操縦体の可動部位との接続をおこなうサーボホーンとからなる駆動装置において、サーボモータ装置は出力軸の回転軸と平行する面に鋸歯状部と欠歯部を備え、鋸歯状部は出力軸の回転方向に沿って一定の周期の凹凸が設けられており、欠歯部は回転軸から鋸歯状部の凹部を出力軸の回転方向に沿って結んで形成した円よりも内側に形成されており、サーボホーンは鋸歯状部と欠歯部に一意の位置で合致する嵌合部を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３のサーボモータ装置は、請求項１に記載のサーボモータ装置において、前記出力軸の回転軸と平行する面に前記欠歯部が複数設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４のサーボモータ装置は、請求項１に記載のサーボモータ装置において、前記出力軸の回転軸と直交する面に前記欠歯部を示す欠歯部位置表示部を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５のサーボモータ装置は、請求項１に記載のサーボモータ装置において、前記出力軸の回転軸と直交する面にニュートラル位置を示す基準位置表示部を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項６の駆動装置は、請求項２に記載の駆動装置において、前記サーボホーンは被操縦体を構成するフレームと一体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１のサーボモータ装置は、出力軸の形状を工夫することで、出力軸に一意にしか取り付けられないサーボホーンと、任意の角度位置に取り付けられる従来のサーボホーンとを自由に選択して使用することが可能となった。
【００２１】
請求項２の駆動装置は、サーボモータ装置の出力軸に、一意にしかサーボホーンを取り付けられないので、ニュートラル位置から所定の角度だけサーボモータを駆動させて被操縦体を制御することができる。また、一意の位置以外にサーボホーンをサーボモータ装置に取り付けられないので組み立て間違いを防ぐことができる。
【００２２】
請求項３のサーボモータ装置は、請求項１のサーボモータ装置と同様に、一意にしか取り付けられないサーボホーンと、任意の角度位置に取り付けられる従来のサーボホーンとを自由に選択して使用することができる。
【００２３】
請求項４のサーボモータ装置は、出力軸の形状以外にも欠歯部の位置を示す欠歯部位置表示部を備えているため、サーボホーンをより容易に取り付けることができる。
さらに、請求項５のサーボモータ装置は、ニュートラル位置を示す基準位置表示部を有しているので、従来のサーボホーンをニュートラル位置を基準に取り付けることができる。
【００２４】
請求項６の駆動装置は、サーボホーンが被操縦体のフレームと一体となっているので、部品点数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のサーボモータ装置の外観を示した図である。
【図２】本発明のサーボモータ装置の出力軸を筐体から取り出し示した図である。
【図３】本発明のサーボモータ装置と一意の位置で嵌合する嵌合部を有するサーボホーンを示した図である。
【図４】従来のサーボホーンを示した図である。
【図５】本発明に係るサーボモータ装置に一意の位置で嵌合する嵌合部を有するサーボホーンを取り付けた駆動装置の模式図である。
【図６】本発明に係るサーボモータ装置の他の実施形態の出力軸を示した図である。
【図７】本発明に係るサーボモータ装置の他の実施形態の出力軸を示した図である。
【図８】本発明に係るサーボモータ装置の他の実施形態の出力軸を示した図である。
【図９】本発明のサーボモータ装置と、本発明のサーボモータ装置が一意の位置で嵌合する嵌合部を有するフレームを示した図である。
【図１０】従来のサーボモータ装置の筐体内の構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［実施例１］
図１は本発明のサーボモータ装置１の筐体２の外観を示した図である。
この図において、サーボモータ装置１の筐体２の内部は従来のサーボモータ装置と同様なので説明を省略する。
【００２７】
図２はサーボモータ装置１の出力軸３を筐体２から取り出し、一部の形状を省略して示した図である。
出力軸３の回転軸３ａと平行する面には鋸歯状部４と欠歯部５が設けられている。さらに、鋸歯状部４には出力軸３の回転方向に沿ってセレーションが設けられている。
【００２８】
鋸歯状部４と欠歯部５の関係について説明する。ここで、鋸歯状部４のセレーションの凹部を出力軸の回転方向に沿って結んで形成した円を鋸歯状部４の歯底円４ａとする。また、欠歯部５の出力軸３の回転軸と平行する面を欠歯部５の最外面５ａとする。
出力軸の回転軸３ａから最外面５ａまでの長さは、回転軸３ａから歯底円４ａまでの長さよりも短くなっている。つまり欠歯部５は歯底円４ａよりも内側に形成されている。これにより従来のサーボホーンを出力軸３に取り付けようとした場合に、欠歯部５と従来のサーボホーンの嵌合部が接触することなく取り付けができる。
【００２９】
図３は出力軸に取り付けるサーボホーン６を示した図である。
円盤型のサーボホーン６について、サーボモータ装置の出力軸に取り付けた場合に、サーボモータ装置側になる方向から見たものである。
【００３０】
サーボホーン６にはサーボモータ装置の出力軸と一意の位置で嵌合する嵌合部７が設けられている。嵌合部７にはサーボモータ装置の出力軸の鋸歯状部と嵌合する凹凸部７ａと、欠歯部と嵌合する凸部７ｂが設けられている。凸部７ｂは出力軸の鋸歯状部とは嵌合できないので、サーボホーンを出力軸の一意の位置に取り付けることが可能となっている。
【００３１】
図４は従来のサーボホーン１６を示した図である。
図４のサーボホーン１６も図３のサーボホーン６と同様にサーボモータ装置の出力軸に取り付けた場合にサーボモータ装置側になる方向から見たものである。
【００３２】
サーボモータ装置の出力軸と、サーボホーン１６の嵌合部１７が勘合して、出力軸にサーボホーン１６が固定されている。サーボホーン１７の嵌合部１６には一周にわたって、サーボモータ装置の出力軸の鋸歯状部と嵌合する周期的な凹凸である凹凸部１７ａが設けられている。
【００３３】
サーボモータ装置の出力軸の欠歯部は鋸歯状部の歯底円よりも内側に形成されているので、欠歯部の最外面と凹凸部１７ａは接触することがなく、出力軸の任意の角度位置にサーボホーン１６を取り付けることができる。
このように本発明のサーボ装置には、従来からのサーボホーンと、専用のサーボホーンのどちらも取り付けることができる。
【００３４】
図５はサーボホーン６をサーボモータ装置１に取り付けた状態を示した模式図である。
取り付けた状態が分かりやすくなるようにサーボモータ装置１の鋸歯状部４と欠歯部５、サーボホーン６の嵌合部７が見えるよう、サーボホーン６を模式的に表している。
鋸歯状部４、欠歯部５と嵌合部７は一意の位置で固定されるので、図の取り付け位置以外に取り付けることができず、取り付け間違いを防ぐことができる。
【００３５】
［実施例２］
図６は本発明の他の実施形態のサーボモータ装置の出力軸１３を筐体から取り出し、一部の形状を省略して示した図である。出力軸１３以外のサーボモータ装置の構成は実施例１と同様のため説明を省略する。
サーボモータ装置の出力軸１３には複数の鋸歯状部１４ａ、１４ｂと欠歯部１５が設けられている。
出力軸１３は図示しない一意の位置で嵌合する嵌合部を有する専用のサーボホーンと嵌合して駆動装置を構成することができる。
【００３６】
このとき、鋸歯状部１４ａ、１４ｂと欠歯部１５を等分に分割すると専用のサーボホーンであってもサーボホーンの取り付け位置が一意に定まらなくなるので、サーボホーンが一意に取り付けられるよう鋸歯状部１４ａ、１４ｂと欠歯部１５を設けなければならない。
例えば図６の例のように鋸歯状部１４ａの凹凸の数を、他の鋸歯状部１４ｂの凹凸の数と異なるものとするように、回転軸に対して非対称に鋸歯状部を配置すればサーボホーンを一意の位置で取り付けできる出力軸となる。
この形態の場合も、欠歯部１５は鋸歯状部１４ａ、１４ｂの歯底円よりも内側に形成されている。よって、専用のサーボホーンと従来からのサーボホーンのどちらも取り付けることができる。
【００３７】
［実施例３］
図７は本発明の他の実施形態のサーボモータ装置の出力軸３０を筐体から取り出し、一部の形状を省略して示した図である。出力軸３０以外のサーボモータ装置の構成は実施例１と同様のため説明を省略する。
出力軸３０には、欠歯部３２を示す欠歯部位置表示部が目印３３として設けられている。目印３３が設けられていることで、サーボホーンの取り付けがより容易になる。また、他の実施形態と同様に、本実施形態のサーボモータ装置と、出力軸３０と一意の位置で取り付けられるサーボホーンによって駆動装置を構成する。
【００３８】
目印３３は、出力軸３０の上面３１に対して欠歯部３２を強調するために欠歯部３２の上面部分を凹にするようにして設けている。
これ以外にも欠歯部３２の上面の一部を凹にしたり、上面３１にシールなどを貼り付けたりして目印としてもよい。さらに、目印をサーボモータ装置の筐体の出力軸３０の周辺に設けてもよい。
【００３９】
［実施例４］
図８は本発明の他の実施形態のサーボモータ装置の出力軸３４を筐体から取り出し、一部の形状を省略して示した図である。出力軸３４以外のサーボモータ装置の構成は実施例１と同様のため説明を省略する。
出力軸３４にはニュートラル位置が分かるように、基準位置表示部が目印３５として設けられている。ニュートラル位置に目印３５が設けられていることで、従来のサーボホーンを出力軸３４のニュートラル位置を基準に取り付けることができる。
また、他の実施形態と同様に、本実施形態のサーボモータ装置と、出力軸３４と一意の位置で取り付けられるサーボホーンによって駆動装置を構成する。
【００４０】
図８において目印３５は、出力軸３４の上面３６に凹部を形成するように設けられている。
これ以外に、実施例３と同様に、目印として出力軸３４の上面３６にシールを添付しても良い。また、サーボモータ装置の筐体の出力軸３４の周辺に目印を設けても良い。
【００４１】
［実施例５］
図９は、本発明の他の実施形態のサーボモータ装置１およびサーボホーン３７を示した図である。他の実施形態と同様の構成の部分については説明を省略する。
サーボホーン３７は、ねじ３８によってサーボモータ装置１の出力軸に固定される。
本実施形態ではサーボホーン３７がロボットなどの被操縦体の外観を構成するフレームと一体となっている。
【００４２】
サーボホーンは通常、リンケージ機構を介して被操縦体の可動部位に接続されるが、この実施形態のようにフレーム自体がサーボホーンと可動部位の役割を果たすようにして、サーボモータ装置を直接取り付けてもよい。
【００４３】
以上、説明してきた実施形態以外の他の実施形態として、これまで説明してきた実施形態を組み合わせた構成を実施してもよい。
また、実施例３と実施例４について、欠歯部位置表示部やや基準位置表示部を兼ねるように出力軸の上面やサーボモータ装置の筐体の出力軸の周辺に目盛りを設けても良い。目盛りに加えて、文字や数字を設けることで、目盛りのどの箇所が欠歯部およびニュートラル位置を示しているかわかるようにしてもよい。また、目盛りによって欠歯部とニュートラル位置がそれぞれ同時に分かるようにしてもよい。
【００４４】
また、ここまで説明してきた実施形態で、サーボモータ装置の出力軸の欠歯部は出力軸の回転軸を中心とした円柱の一部となるような形状をしていたが、欠歯部の形状はこれに限られるものではない。
出力軸の回転軸から欠歯部の最外面までの長さが、出力軸の回転軸から鋸歯状部の歯底円までの長さよりも短ければどのような形状であってもよい。つまり、欠歯部が鋸歯状部の歯底円よりも内側に形成されていればよい。
【００４５】
例えば欠歯部の最外面にもセレーションを設けてもよい。ここで、欠歯部のセレーションの凸部を出力軸の回転方向に沿って結んでできた円を欠歯部の歯先円とする。このとき、出力軸の回転軸から欠歯部の歯先円までの長さが、出力軸の回転軸から鋸歯状部の歯底円までの長さ以下となるようにする。これによって、従来のサーボホーンを取り付けることができる。
また、欠歯部が角柱の一部のような形状をしていてもよい。この場合も回転軸から鋸歯状部の歯底円までの長さ以下に欠歯部が形成されるようにする。これによって、従来のサーボホーンを取り付けることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…サーボモータ装置
２…筐体
３…出力軸
３ａ…回転軸
４…鋸歯状部
４ａ…歯底円
５…欠歯部
５ａ…最外面
６…サーボホーン
７…嵌合部
【図１】
0005620959.tif 000002
【図２】
0005620959.tif 000003
【図３】
0005620959.tif 000004
【図４】
0005620959.tif 000005
【図５】
0005620959.tif 000006
【図６】
0005620959.tif 000007
【図７】
0005620959.tif 000008
【図８】
0005620959.tif 000009
【図９】
0005620959.tif 000010
【図１０】
0005620959.tif 000011