(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体と、該枠体に取り付けられた駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動される回転駆動部と、該回転駆動部に連結されたマグネットユニットと、前記回転駆動部の回転により位置決めされる位置決め部とを備え、前記マグネットユニットが、回転軸を有するディスク状に形成されたインナーマグネットと、該インナーマグネットと対向するディスク状に形成されたアウターマグネットとを有し、前記回転軸を前記回転駆動部に連結する一方、前記アウターマグネットを前記枠体に取り付け、前記アウターマグネットに穿設された中心孔に前記回転軸を遊挿するとともに、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々が複数の扇型マグネットを有し、各扇型マグネットは軸方向端面に磁極が形成され、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々の隣接する扇型マグネットは同一方向に異なる磁極が配置され、初期設定時、前記インナーマグネットの各扇型マグネットを前記アウターマグネットの各扇型マグネットに対し所定の角度ずれた状態で取り付けて、前記マグネットユニットが所定の回転力を発生することにより前記駆動モータの発生トルクを軽減したことを特徴とする回転位置決め装置。
【請求項２】
枠体と、該枠体に取り付けられた駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動される回転駆動部と、該回転駆動部に連結されたマグネットユニットと、前記回転駆動部の回転により位置決めされる位置決め部とを備え、前記マグネットユニットが、回転軸を有する円筒状のインナーマグネットと、該インナーマグネットの外周面と対向する内周面を有する円筒状のアウターマグネットとを有し、前記回転軸を前記回転駆動部に連結する一方、前記アウターマグネットを前記枠体に取り付けるとともに、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々が軸心に直交する方向の断面が扇型の複数のマグネットを有し、各マグネットはその内周面及び外周面に磁極が形成され、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々の隣接するマグネットは同一方向に異なる磁極が配置され、初期設定時、前記インナーマグネットの各マグネットを前記アウターマグネットのマグネットに対し所定の角度ずれた状態で取り付けて、前記マグネットユニットが所定の回転力を発生することにより前記駆動モータの発生トルクを軽減したことを特徴とする回転位置決め装置。
【請求項３】
前記所定の角度が、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各扇型マグネットあるいは各マグネットの中心角の約１／２であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の回転位置決め装置。
【請求項４】
前記駆動モータの発生トルクが前記回転軸の回転角の所定の範囲において略一定であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータにより回転角を制御するための回転位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転位置決め装置は、回転軸にブレーキを介在して連動連結されたモータを備え、モータ駆動用動力と回転位置決め制御信号をモータとブレーキに送出することによりモータを駆動するとともに回転軸に取り付けられたワークの位置決めを行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１２４８６９号公報（［要約］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の回転位置決め装置においては、ワークの回転トルクのすべてを駆動モータに依存していることから、駆動モータの出力（容量）が大きく、省電力、コンパクト化の点でまだまだ改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、小出力の駆動モータを使用することができ、省電力、コンパクト化を達成することができる回転位置決め装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、枠体と、該枠体に取り付けられた駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動される回転駆動部と、該回転駆動部に連結されたマグネットユニットと、前記回転駆動部の回転により位置決めされる位置決め部とを備え、前記マグネットユニットが、回転軸を有するディスク状に形成されたインナーマグネットと、該インナーマグネットと対向するディスク状に形成されたアウターマグネットとを有し、前記回転軸を前記回転駆動部に連結する一方、前記アウターマグネットを前記枠体に取り付け、前記アウターマグネットに穿設された中心孔に前記回転軸を遊挿するとともに、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々が複数の扇型マグネットを有し、各扇型マグネットは軸方向端面に磁極が形成され、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々の隣接する扇型マグネットは同一方向に異なる磁極が配置され、初期設定時、前記インナーマグネットの各扇型マグネットを前記アウターマグネットの各扇型マグネットに対し所定の角度ずれた状態で取り付けて、前記マグネットユニットが所定の回転力を発生することにより前記駆動モータの発生トルクを軽減したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、枠体と、該枠体に取り付けられた駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動される回転駆動部と、該回転駆動部に連結されたマグネットユニットと、前記回転駆動部の回転により位置決めされる位置決め部とを備え、前記マグネットユニットが、回転軸を有する円筒状のインナーマグネットと、該インナーマグネットの外周面と対向する内周面を有する円筒状のアウターマグネットとを有し、前記回転軸を前記回転駆動部に連結する一方、前記アウターマグネットを前記枠体に取り付けるとともに、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々が軸心に直交する方向の断面が扇型の複数のマグネットを有し、各マグネットはその内周面及び外周面に磁極が形成され、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各々の隣接するマグネットは同一方向に異なる磁極が配置され、初期設定時、前記インナーマグネットの各マグネットを前記アウターマグネットのマグネットに対し所定の角度ずれた状態で取り付けて、前記マグネットユニットが所定の回転力を発生することにより前記駆動モータの発生トルクを軽減したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記所定の角度が、前記インナーマグネット及びアウターマグネットの各扇型マグネットあるいは各マグネットの中心角の約１／２であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記駆動モータの発生トルクが前記回転軸の回転角の所定の範囲において略一定であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、枠体に取り付けられた駆動モータにより回転駆動部を回転駆動するとともに、この回転駆動部にマグネットユニットを連結し、駆動モータの駆動トルクとマグネットユニットの回転トルクにより回転駆動部を回転させて位置決め部を位置決めするようにしたので、小出力の駆動モータを使用することができ、回転位置決め装置の省電力化、コンパクト化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１にかかる回転位置決め装置Ｍを示しており、枠体（ブラケット）２と、枠体２の片側に基端部が枢着された第１アーム４と、第１アーム４の先端部に一端が枢着された第２アーム６と、第２アーム６の他端部に枢着された位置決め部８とを備えている。また、枠体２は、左右一対の取付ブラケット１０ａ，１０ｂを介して他の装置、架台等に取り付けられる。
【００１６】
なお、図１及び図２は、枠体２の片側にのみ第１及び第２アーム４，６が揺動自在に取り付けられた回転位置決め装置Ｍを示しているが、左右対称にそれぞれ２本の第１及び第２アーム４，６を取り付けて、位置決め部８を２本の第２アーム６で支承できるばかりでなく（図５参照）、二つの位置決め部８を設けて、左右別々に第１及び第２アーム４，６で支承することもできる。
【００１７】
以下、片側にのみ第１及び第２アーム４，６が取り付けられた図２の回転位置決め装置Ｍを説明する。
【００１８】
枠体２にはブラケット等の支持部材（図示せず）によりマグネットユニット１２が取り付けられており、マグネットユニット１２は、枠体２に固定された左右一対のカップ状ケーシング（ヨーク）１４ａ，１４ｂと、ケーシング１４ａ，１４ｂの内部に収容された一つのインナーマグネット１６と二つのアウターマグネット１８ａ，１８ｂとを備えている。
【００１９】
図３に示されるように、インナーマグネット１６は、一体的に回動する回転軸２０を備えており、回転軸２０には、大径部２０ａと中間径部２０ｂと小径部２０ｃとが形成されている。インナーマグネット１６は、複数の（例えば、９０度の中心角を有する四つの）扇型マグネットが一体的にディスク状に形成されたもので、その中央部に穿設された中心孔１６ａに回転軸２０の大径部２０ａが圧入されている。各扇型マグネットは軸方向端面に磁極が形成されており、隣接する扇型マグネットは同一方向に異なる磁極が位置するように着磁されている。
【００２０】
二つのアウターマグネット１８ａ，１８ｂも同様に、複数の（例えば、９０度の中心角を有する四つの）扇型マグネットが一体的にディスク状に形成されたもので、その中央部に穿設された中心孔１８ｃに回転軸２０の中間径部２０ｂが遊挿されている。アウターマグネット１８ａ，１８ｂの各扇型マグネットも軸方向端面に磁極が形成されており、隣接する扇型マグネットは同一方向に異なる磁極が位置するように着磁されている。各アウターマグネット１８ａ，１８ｂのインナーマグネット１６との対向面はインナーマグネット１６の端面と所定距離だけ離間しており、各アウターマグネット１８ａ，１８ｂの反対側の端面にはディスク状スペーサ２２ａ，２２ｂが接合されている。
【００２１】
また、スペーサ２２ａ，２２ｂの中央部にも中心孔２２ｃが穿設されており、この中心孔２２ｃに回転軸２０の中間径部２０ｂが遊挿されている。スペーサ２２ａ，２２ｂのアウターマグネット１８ａ，１８ｂの接合面の反対側の端面はケーシング１４ａ，１４ｂの底面（内面）に接合されている。
【００２２】
ケーシング１４ａ，１４ｂの底壁中央部には開口部１４ｃが形成されており、この開口部１４ｃに大径部と小径部とを有する段付き軸受２４ａ，２４ｂが取り付けられている。また、軸受２４ａ，２４ｂの内孔には、回転軸２０の小径部２０ｃが回動自在に挿入されている。
【００２３】
さらに、回転軸２０は、第１アーム４の基端部に一体的に形成されたセンターボス２６に取り付けられており、センターボス２６は枠体２に取り付けられた駆動モータ（図５参照）により回転駆動される。すなわち、センターボス２６は回転駆動部として作用する。
【００２４】
上記構成の本発明にかかる回転位置決め装置Ｍにおいて、初期位置にある位置決め部８に取り付けられたワークを上昇させて位置決めする場合、駆動モータは制御部（図示せず）からの信号を受けて駆動され、駆動モータの駆動力はセンターボス２６に伝達される。センターボス２６が回転すると、第１アーム４及び第２アーム６が揺動し、第２アーム６の先端部に取り付けられた位置決め部８が所定の位置まで上昇してセットされる。この位置で、位置決め部８に取り付けられたワークに所定の作業が行われ、作業が完了すると、駆動モータが再び駆動されて、位置決め部８を初期位置まで下降させる。
【００２５】
なお、回転位置決め装置Ｍの初期設定時、第１アーム４はその中心線が所定の仰角（例えば、約３０度）をなすとともに、インナーマグネット１６の各扇型マグネットは対向するアウターマグネット１８の扇型マグネットに対し所定の角度（各扇型マグネットの中心角の約１／２、（例えば、４５度））ずれた状態で取り付けられ、この状態で位置決め部８に対し所定の支持力（持ち上げ力）を発生している。
【００２６】
図４は、図１乃至図３に示される回転位置決め装置Ｍにおいて、初期設定時を基準にした回転軸２０の回転角に対する回転軸２０の必要トルク（図４ではモータトルクと記載）と、マグネットユニット１２の回転トルクと、これら二つのトルクの差分を示しており、マグネットユニット１２に使用されているインナーマグネット１６とアウターマグネット１８ａ，１８ｂのサイズは、外径１７３ｍｍ、内径４０ｍｍ、肉厚１２ｍｍである。
【００２７】
図４のグラフから明らかなように、所定の角度範囲（０〜約７２．５度（実際には、約−１７〜約７２．５度））において、マグネットユニット１２は回転軸２０に対し正の回転トルクを発生しており、必要トルクとマグネットユニット１２が発生する回転トルクの差分に相当する回転トルク（図４では出力トルクと記載）を駆動モータが発生すればよいことがわかる。すなわち、マグネットユニット１２は、回転位置決め装置Ｍのアシスト機構として作用し、駆動モータは位置決め部８の位置決めに必要なトルクよりはるかに小さいトルクを発生すればよく、回転位置決め装置Ｍの省電力化、コンパクト化を達成することができる。
【００２８】
また、図４のグラフからわかるように、所定の角度範囲（０〜約５０度）において、駆動モータの出力トルクは略一定の値を示しており、この範囲内では回転角に対して出力トルクの変動が少ないため、駆動モータの制御性を向上させることができる。
【００２９】
図５は、左右対称にそれぞれ２本の第１及び第２アーム４，６を取り付けて、位置決め部８を２本の第２アーム６で支承した構成を示しており、枠体２の片面に二つのマグネットユニット１２を取り付けるとともに、枠体２の反対面に連結フランジ２８を介して二つの駆動モータ３０を取り付けたものである。
【００３０】
図５（ｂ）に示されるように、枠体２の両面にマグネットユニット１２及び駆動モータ３０をそれぞれ取り付けた場合、マグネットユニット１２がバランスウェイトとしての作用も奏し、装置全体の重心位置が取付ブラケット１０ａ，１０ｂの近傍に位置することになる。
【００３１】
一方、図６に示されるように、回転位置決め装置にマグネットユニットが設けられていない場合、装置全体の重心位置が駆動モータ３０側に偏ることになり（Ｂ＞Ａ）、駆動モータ重心のオフセットによる制御上の応答性が悪化する。
【００３２】
すなわち、本発明にかかる回転位置決め装置Ｍにおいては、マグネットユニット１２がバランスウェイトとして作用することから、駆動モータ重心のオフセットによる制御上の応答性の悪さを改善することもできる。
【００３３】
なお、上記実施の形態は、複数のアームを有する回転位置決め装置Ｍを例にとり説明したが、本発明にかかる位置決め装置は、必ずしもアームを備える必要はなく、駆動モータの回転力を受けて位置決めを行うものであればよい。
【００３４】
また、上記実施の形態において、マグネットユニット１２はインナーマグネット１６の両側に二つのアウターマグネット１８ａ，１８ｂを有する構成としたが、インナーマグネット１６の片側に一つのアウターマグネットを設ける構成とすることもできる。この場合、マグネットユニットの回転トルクは上記実施の形態に使用したマグネットユニット１２の回転トルクの半分になる。
【００３５】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる回転位置決め装置Ｍを示しており、上述した実施の形態１との相違点のみ以下説明する。
【００３６】
枠体２にはブラケット等の支持部材３２を介してマグネットユニット３４が取り付けられており、マグネットユニット３４は、支持部材３２に一端部が固定された円筒状ケーシング（ヨーク）３６と、ケーシング３６の内部に収容された円筒状のアウターマグネット３８と円筒状のインナーマグネット４０とを備えている。アウターマグネット３８の外周面はケーシング３６の内周面に保持されている。
【００３７】
インナーマグネット４０は、一体的に回動する回転軸４２を備えており、回転軸４２の両端は支持部材３２とカバー４４にそれぞれ取り付けられた軸受４６，４８に回動自在に挿入され、カバー４４はケーシング３６の他端部に一体的に取り付けられている。また、回転軸４２のカバー４４側の端部には、スプリング５０と、スプリング５０を両側から挟持する一対のカラー５２が外装されている。
【００３８】
図８に示されるように、インナーマグネット４０は、その内周面及び外周面に複数（例えば、四つ）の磁極が円周方向に沿って等間隔に形成されており、その軸心に沿って穿設された中心孔４０ａに回転軸４２が圧入されている。軸心に直交する方向の断面が扇型の各マグネットと、隣接するマグネットとは、同一方向（半径方向内方あるいは外方）に向かって異なる磁極が位置するように着磁されている。
【００３９】
アウターマグネット３８も同様に、その内周面及び外周面に複数（例えば、四つ）の磁極が円周方向に沿って等間隔に形成されており、その軸心に沿って穿設された中心孔３８ａにインナーマグネット４０が遊挿されている。また、軸心に直交する方向の断面が扇型の各マグネットと、隣接するマグネットとは、同一方向（半径方向内方あるいは外方）に向かって異なる磁極が位置するように着磁されており、アウターマグネット３８のインナーマグネット４０との対向内周面はインナーマグネット４０の外周面と所定距離だけ離間している。
【００４０】
また、回転軸４２は、第１アーム４の基端部に一体的に形成されたセンターボス２６に取り付けられており、センターボス２６は枠体２に取り付けられた駆動モータ３０により回転駆動される。
【００４１】
上記構成の本発明にかかる回転位置決め装置Ｍの初期設定時、インナーマグネット４０の扇型断面を有する各マグネットは対向するアウターマグネット３８の扇型断面を有する各マグネットに対し所定の角度（各マグネット断面の中心角の約１／２、（例えば、４５度））ずれた状態で取り付けられ、この状態で位置決め部８に対し所定の支持力（持ち上げ力）を発生する。したがって、マグネットユニット３４は、回転位置決め装置Ｍのアシスト機構として作用し、駆動モータは位置決め部８の位置決めに必要なトルクよりはるかに小さいトルクを発生すればよく、回転位置決め装置Ｍの省電力化、コンパクト化を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる回転位置決め装置は、駆動モータの駆動トルクとマグネットユニットの回転トルクにより回転駆動部を回転させて位置決め部を位置決めするようにしたので、小出力の駆動モータを使用することができ、ロボット等を使用した自動化システム等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる回転位置決め装置の斜視図である。
【図２】図１の回転位置決め装置の部分分解斜視図である。
【図３】図１の回転位置決め装置に設けられたマグネットユニットの断面図である。
【図４】位置決めに必要なトルクとマグネットユニットの回転トルクを示すグラフである。
【図５】図１の回転位置決め装置の変形例を示しており、（ａ）はその斜視図で、（ｂ）はその側面図である。
【図６】マグネットユニットを持たない回転位置決め装置を示しており、（ａ）はその斜視図で、（ｂ）はその側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる回転位置決め装置の斜視図である。
【図８】図７の回転位置決め装置の軸心に直交する方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２  枠体、  ４  第１アーム、  ６  第２アーム、  ８  位置決め部、
１０ａ，１０ｂ  取付ブラケット、  １２  マグネットユニット、
１４ａ，１４ｂ  ケーシング、  １４ｃ  開口部、  １６  インナーマグネット、
１６ａ  中心孔、  １８ａ，１８ｂ  アウターマグネット、  １８ｃ  中心孔、
２０  回転軸、  ２０ａ  大径部、  ２０ｂ  中間径部、  ２０ｃ  小径部、
２２ａ，２２ｂ  スペーサ、  ２２ｃ  中心孔、  ２４ａ，２４ｂ  段付き軸受、
２６  センターボス、  ２８  連結フランジ、  ３０  駆動モータ、
３２  支持部材、  ３４  マグネットユニット、  ３６  ケーシング、
３８  アウターマグネット、  ３８ａ  中心孔、  ４０  インナーマグネット、
４０ａ  中心孔、  ４２  回転軸、  ４４  カバー、  ４６，４８  軸受、
５０  スプリング、  ５２  カラー、  Ｍ  回転位置決め装置。
【図１】
0004827390.tif 000002
【図２】
0004827390.tif 000003
【図３】
0004827390.tif 000004
【図４】
0004827390.tif 000005
【図５】
0004827390.tif 000006
【図６】
0004827390.tif 000007
【図７】
0004827390.tif 000008
【図８】
0004827390.tif 000009