(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく、慣性モーメントが大きい負荷でも高精度に制御することが可能なモータ付き減速機を提供する。【解決手段】モータは、ロータの慣性が大きいアウタロータタイプとし、搭載可能な負荷の慣性モーメントがロータ慣性モーメントの５０倍以上（イナーシャ比が５０以上）であり、減速機の減速比を１０〜４０とすることにより、搭載できる負荷の慣性モーメントを大きくできる。また、組み合わせる減速機としては、バックラッシュが無く剛性の大きな減速機を使用することにより、慣性モーメントが大きい負荷でも高精度に制御することが可能なモータ付き減速機を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源であるモータと、該モータとカップリングにより連結された減速機を有し、前記モータの回転速度を減速して動力を出力するモータ付き減速機において、前記モータは、アウターロータタイプのモータであり、モータのイナーシャ比が５０以上であることを特徴とするモータ付き減速機。
【請求項２】
前記減速機の減速比が１０〜４０であることを特徴とする請求項１に記載のモータ付き減速機。
【請求項３】
前記減速機は、回転可能な入力軸と、該入力軸に支持され、該入力軸と一体的に回転するカムと、該カムと係合するカムフォロアを放射状に備え、前記入力軸と一体的に前記カムが回転することにより回転する出力軸と、を有することを特徴とする請求項１乃至２に記載のモータ付き減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動源の回転速度を駆動対象が必要とする回転速度まで減速し、駆動源からの動力を伝達して出力する減速機に、回転駆動源としてモータを取付けたモータ付き減速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータ等の回転駆動源より減速手段を経て回転力を伝達する機構としては、歯車輪列を用いたもの、ウォームギヤを用いたもの、ベルト減速機構を用いたものなどが一般的に利用されている。減速機はトルクを増大する機能があり、高速、低トルクの回転エネルギーを、低速、高トルクの回転エネルギーに変換して出力する。減速比に比例したトルクを得ることができるので、より大きな負荷を駆動することが出来る。
【０００３】
ところで、これらの減速機においては高トルク化のために高い減速比と、回転位置決め精度及び伝達効率を求められている。しかし、減速比を大きくするために減速機構を多段構成にすると、減速機の構造が複雑となり大型化すると共に回転精度が低下するという課題があった。
【０００４】
この部分の改善の先行技術としては、特許文献１に開示されているものがある。これは、減速機として遊星差動歯車減速機構を組込んだモータ付き減速機であり、モータと減速機を一体構造としている。モータのアウターロータが遊星歯車を直接支持する構成により、装置を大型化せずに高い減速比を得ることができるとともに、高精度な回転力を伝達することが可能となるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０４２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この先行技術には、モータを減速比の高い減速機に取り付けて出力トルクを大きくしても、減速機に取り付け可能な負荷の慣性モーメントを大きくすることには限界があった。これは、モータの制御系を安定に動作させるためと、モータのドライバ回路が減速時に過負荷にならないために、モータに接続される負荷の慣性モーメントは制限されているからである。モータにおいては、イナーシャ比により搭載可能な負荷の慣性モーメントを制限しており、従来モータのイナーシャ比は１０〜５０程度である。ここで、イナーシャ比とは、搭載できる負荷の慣性モーメントのモータロータの慣性モーメントに対する比であり、イナーシャ比が大きいほど搭載できる負荷の慣性モーメントを大きくできる。
【０００７】
モータの出力トルクは回転部であるロータ径の大きさに比例するので、トルクを高めるためにロータを大きくすることが有効である。しかし、ロータを大型化するとモータ及び装置が大型化すると共に、ロータの慣性モーメントが大きくなり応答性が悪化する。これに対しては、磁束密度の高い高性能な磁石を採用することにより、ロータを大型化することなくトルクを高めることが可能である。しかし、ロータが小型であれば、高速までの起動時間が短く制御性がすぐれるという利点が有るものの、ロータの慣性モーメントが小さいため、搭載できる負荷の慣性モーメントは小さいという問題が有った。
【０００８】
本発明は、イナーシャ比が高いアウターロータタイプのモータと、バックラッシュが無く高剛性な減速機を組み合わせることにより、装置を大型化することなく、慣性モーメントが大きい負荷でも高精度に制御することが可能なモータ付き減速機を提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するために、回転駆動源であるモータと、該モータとカップリングにより連結された減速機を有し、前記モータの回転速度を減速して動力を出力するモータ付き減速機において、前記モータは、アウターロータタイプのモータであり、モータのイナーシャ比が５０以上であることを特徴としている。
さらに、前記減速機の減速比が１０〜４０であることを特徴としている。
さらにまた、前記減速機は、回転可能な入力軸と、該入力軸に支持され、該入力軸と一体的に回転するカムと、該カムと係合するカムフォロアを放射状に備え、前記入力軸と一体的に前記カムが回転することにより回転する出力軸と、を有することをを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータは、ロータの慣性が大きいアウタロータタイプとし、搭載可能な負荷の慣性モーメントがロータ慣性モーメントの５０倍以上（イナーシャ比が５０以上）であり、減速機の減速比を１０〜４０とすることにより、搭載できる負荷の慣性モーメントを大きくできる。したがって、大型のモータを使用する必要が無いので、装置を小型化することができる。また、組み合わせる減速機としては、バックラッシュが無く剛性の大きなローラドライブ（株式会社三共製作所の登録商標）を使用することにより、慣性モーメントが大きい負荷でも高精度に制御することが可能なモータ付き減速機を提供できるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態におけるモータ付き減速機の断面図である。
【図２】減速比と出力軸の回転数、搭載可能な負荷の慣性モーメントの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施形態におけるモータ付き減速機の断面図である。本モータ付き減速機は、減速機ハウジング１１と、その入力部に固定された円筒状のモータ取付けハウジング２により外観が構成されている。回転駆動源であるアウターロータモータ１は、モータ取付けハウジング２の内面に支持されており、アウターロータモータ１の出力軸はカップリング３により減速機１０の入力軸１２に連結されている。入力軸１２は、1対の軸受１７、１７により、減速機ハウジング１１に対して回転可能に支持されており、さらに、潤滑油の漏出防止のためにシール１８，１８を備えている。カム１３は、入力軸１２に支持され、入力軸１２と一体的に回転し、入力軸１２が回転すると位相が軸方向に変位するカム面１４を有している。出力軸１６は、減速機ハウジング１１に対して回転自在に支持されており、出力軸１６の外周面には、放射状かつ等間隔に配置された複数のカムフォロワ１５が設けられている。このカムフォロワ１５は、前述したカム１３と係合しており、前記入力軸１２の回転力が、カム１３及びカムフォロワ１５を介して、出力軸１６に伝わるようになっている。
【００１３】
アウターロータモータ１の回転駆動力はカップリング３により伝達され、入力軸１２は回転し、入力軸１２と一体的にカム１３も回転駆動される。カム１３の外周面には、その周方向に沿って軸心方向に変位するカム面１４が形成されており、カム面１４にカムフォロア１５が噛み合っている。よって、カム１３が回転すると、カム面１４によって順次カムフォロア１５が入力軸１２の軸心方向に送られ、これによって出力軸１６が回転する。
【００１４】
モータにアウタロータタイプのモータを使用することにより、インナーロータータイプのモータと比較してロータの慣性モーメントを大きくすることができるので、減速機の出力軸により大きな慣性モーメントの負荷を取付けることができる。なお、モータのイナーシャ比が５０以上のモータを使用することで、搭載可能な負荷の慣性モーメントを更に大きくすることができる。例えば、減速比が同じ減速機にロータの慣性モーメントが同じモータを接続した場合、モータのイナーシャ比を５０から１０００にすると、２０倍の慣性モーメントの負荷を搭載可能となる。
【００１５】
図２は、減速比と出力軸の回転数、搭載可能な負荷の慣性モーメントの関係を示しており、ロータの慣性モーメントが０．００４ｋｇ・ｍ２、イナーシャ比が１００のモータを使用し、モータの回転数を６００ｒｐｍとした場合の計算例である。図２から判るように、減速機の減速比を大きくすれば負荷の慣性モーメントを大きくすることが出来るが、減速比を大きくしすぎると、出力軸の回転数が低くなりすぎて、実用上の問題が発生する。
ここで、減速比が１０の場合、出力軸の回転数は６０ｒｐｍとなり、半周回転するのに要する時間は０．５秒と高速な動作が可能であるが、搭載可能な慣性モーメントが４０ｋｇ・ｍ２となり、慣性モーメントが非常に大きい負荷を搭載することは出来ない。反対に、減速比が４０の場合、搭載可能な慣性モーメント負荷は６４０ｋｇ・ｍ２と充分な値となるが、出力軸の回転数は１５ｒｐｍとなり、半周回転するのに２秒必要となる。装置として実用的に要求される性能は、負荷の慣性モーメントは最低３０ｋｇ・ｍ２程度であり、半周回転のインデックス動作は３秒程度であるので、減速比が１０〜４０であれば実用上は問題なく使用することができる。したがって、要求される性能に合わせ、減速比を１０〜４０の範囲で適宜設定するのが好ましい。
また、減速比が２０の場合、搭載可能な負荷の慣性モーメントは１６０ｋｇ・ｍ２となり、モータのロータ慣性モーメントの４万倍の慣性モーメント負荷を搭載でき、且つ、出力軸の回転数は３０ｒｐｍとなり、半周回転させるのに要する時間は1秒と実用上充分な性能を得ることができるので、さらに好ましい。
【００１６】
アウターロータモータ１と入力軸１２を連結するカップリング３は、ベローズカップリングやフランジタイプのカップリングなどが使用できるが、フランジタイプのカップリングを使用すると軸方向寸法が短くなり、装置を小型化できるので好ましい。
慣性モーメントが大きい負荷を高精度に制御するためには、低バックラッシュ、高剛性という性能が減速機に対して特に要求される。組み合わせる減速機としては、バックラッシュが無く、且つ回転方向の剛性が大きいローラドライブを使用すると効果が大きく、搭載する負荷の回転を精度良く制御できるので好ましい。
【００１７】
以上のように、モータのイナーシャ比が５０以上で、且つ、モータのロータ慣性が大きなアウターロータタイプのモータと、減速比が１０〜４０であり、バックラッシュが無く高剛性な減速機を組み合わせることにより、装置を大型化することなく、実用的な回転速度において、慣性モーメントが大きい負荷でも高精度に制御することが可能なモータ付き減速機を提供することができる。
特に減速比が２０の減速機に、モータのイナーシャ比が５０以上のアウターロータタイプのモータを組合せたモータ付減速機をインデックス動作に使用した場合、従来は実現困難であった慣性モーメントが大きい搭載物を高速に駆動可能であり、さらに、装置全体を小型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明のモータ付き減速機は、機械部品等の用途に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００１９】
１        アウターロータモータ
２        モータ取付けハウジング
３        カップリング
１０      減速機
１１      減速機ハウジング
１２      入力軸
１３      カム
１４      カム面
１５      カムフォロワ
１６      出力軸
１７      軸受
１８      シール
【図１】
2011147260.tif 000003
【図２】
2011147260.tif 000004