(57)【要約】【課題】  システム全体の高さを抑制し、回転センサの接続の自由度を向上するのに好適なカップリング構造を提供する。【解決手段】  カップリング８０は、レゾルバ装置の中空穴１２ｅ内に同軸配置され、モータの回転軸を貫入する可撓性部材８２と、回転軸を把持するクランプ８４とを備える。クランプ８４は、先細りテーパ状の口金８６と、口金８６に嵌合するリング８８とを有する。口金８６は、可撓性部材８２の開口部に接続する大径開口部と、大径開口部よりも小径でかつ回転軸と嵌合する小径開口部とを連結するテーパ状の周壁からなり、周壁の傾斜方向に沿ってスリットが形成されている。リング８８は、口金８６の小径開口部よりも大径の大径開口部と、口金８６の小径開口部と同径の小径開口部とを連結するテーパ状の内径面を有する。リング８８は、ボルト９０ｂにより口金８６に押圧した状態で固定されている。【選択図】図１
2009204060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空軸を有する回転センサと回転軸とを、カップリングを介して結合したカップリング構造であって、
前記カップリングは、前記中空軸内に同軸配置され前記回転センサに固定されているとともに、前記回転軸が接続されていることを特徴とするカップリング構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記カップリングは、前記回転軸を貫入する可撓性部材と、前記回転軸を把持するクランプとを備え、
前記クランプは、前記可撓性部材の開口部に接続する大径開口部と、前記大径開口部よりも小径でかつ前記回転軸と嵌合する小径開口部とを連結するテーパ状の周壁を具備し、前記周壁の傾斜方向に沿って前記周壁にスリットが形成された口金と、
前記小径開口部よりも大径の第２大径開口部と、前記第２大径開口部よりも小径の第２小径開口部とを連結するテーパ状の内径面を具備し、前記第２大径開口部を前記小径開口部に臨ませて前記口金に嵌合するリングと、
前記リングを前記口金に押圧した状態で前記口金および前記リングを固定する固定手段とを有することを特徴とするカップリング構造。
【請求項３】
請求項２において、
前記固定手段は、前記リングに軸方向に形成された貫通穴と、前記貫通穴に対応し前記可撓性部材に軸方向に形成された受穴とに挿通され、前記可撓性部材および前記リングを軸方向に締結する締結具であることを特徴とするカップリング構造。
【請求項４】
請求項２および３のいずれか１項において、
前記可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と前記可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されていることを特徴とするカップリング構造。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項において、
前記可撓性部材の外周面と前記中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されていることを特徴とするカップリング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空軸を有する回転センサと回転軸とを、カップリングを介して結合したカップリング構造に係り、特に、システム全体の高さを抑制し、回転センサの接続の自由度を向上するのに好適なカップリング構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータに回転センサを取り付ける場合、モータの回転軸と接続する際に発生するミスアライメント（偏心、偏角、エンドプレイ、軸振れ等）を吸収するためカップリングを用いることがあるが、軸方向にカップリングが介在するため、薄型の回転センサを採用してもシステム全体の高さ（軸方向の長さ）が大きくなってしまう問題があった。
従来、回転センサとモータを結合するカップリング構造としては、例えば、回転センサの回転軸に接続された棒状のカップリングをモータの中空軸内に同軸配置し、カップリングを中空軸と接続したカップリング構造が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−３３６６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、必ず中空タイプのモータを採用しなければならず、また、その中空穴の径や深さがカップリングに適合しなければならない。したがって、モータの形状がカップリングに制約されることになり、回転センサの接続の自由を阻害してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、システム全体の高さを抑制し、回転センサの接続の自由度を向上するのに好適なカップリング構造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】
【０００４】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１のカップリング構造は、中空軸を有する回転センサと回転軸とを、カップリングを介して結合したカップリング構造であって、前記カップリングは、前記中空軸内に同軸配置され前記回転センサに固定されているとともに、前記回転軸が接続されている。
このような構成であれば、カップリングが回転センサの中空軸内に同軸配置されているので、システム全体の高さが抑制される。また、被測定物（例えば、モータ）が中空タイプであってもシャフトタイプであっても回転センサを接続することができるので、回転センサの接続の自由度が向上する。
【０００５】
〔発明２〕  さらに、発明２のカップリング構造は、発明１のカップリング構造において、前記カップリングは、前記回転軸を貫入する可撓性部材と、前記回転軸を把持するクランプとを備え、前記クランプは、前記可撓性部材の開口部に接続する大径開口部と、前記大径開口部よりも小径でかつ前記回転軸と嵌合する小径開口部とを連結するテーパ状の周壁を具備し、前記周壁の傾斜方向に沿って前記周壁にスリットが形成された口金と、前記小径開口部よりも大径の第２大径開口部と、前記第２大径開口部よりも小径の第２小径開口部とを連結するテーパ状の内径面を具備し、前記第２大径開口部を前記小径開口部に臨ませて前記口金に嵌合するリングと、前記リングを前記口金に押圧した状態で前記口金および前記リングを固定する固定手段とを有する。
【０００６】
このような構成であれば、回転軸が可撓性部材に貫入され、可撓性部材の開口部から突出した回転軸がクランプにより把持される。具体的には、口金の小径開口部に回転軸を嵌合し、リングの第２大径開口部を口金の小径開口部に臨ませて口金にリングを嵌合し、固定手段により、リングを口金に押圧した状態で口金およびリングが固定される。口金の周壁にはスリットが形成されているので、リングを押圧すると、スリット間が狭まり、口金により回転軸が把持される。このとき、口金の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸と口金との同軸度が高い。
【０００７】
また、固定手段の押圧量によってスリット間の収縮量を調整できるので、クランプ可能な回転軸の径に幅を持たせることができる。さらに、口金の小径開口部に回転軸を嵌合すればよいので、回転軸が軸方向に多少ずれても把持することができる。したがって、回転センサの接続の自由度がさらに向上するとともに接続が容易となる。
また、回転軸と接続する際に発生するミスアライメントは、可撓性部材が弾性変形することにより吸収される。
【０００８】
〔発明３〕  さらに、発明３のカップリング構造は、発明２のカップリング構造において、前記固定手段は、前記リングに軸方向に形成された貫通穴と、前記貫通穴に対応し前記可撓性部材に軸方向に形成された受穴とに挿通され、前記可撓性部材および前記リングを軸方向に締結する締結具である。
このような構成であれば、締結具によりリングを軸方向に固定するので、締結工具が締結具まで届きやすく接続がさらに容易となる。また、リングを軸方向に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることもできる。
【０００９】
〔発明４〕  さらに、発明４のカップリング構造は、発明２および３のいずれか１のカップリング構造において、前記可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と前記可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されている。
このような構成であれば、可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
【００１０】
〔発明５〕  さらに、発明５のカップリング構造は、発明２ないし４のいずれか１のカップリング構造において、前記可撓性部材の外周面と前記中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されている。
このような構成であれば、可撓性部材の外周面と中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、発明１のカップリング構造によれば、カップリングが回転センサの中空軸内に同軸配置されているので、システム全体の高さを抑制することができるという効果が得られる。また、被測定物が中空タイプであってもシャフトタイプであっても回転センサを接続することができるので、従来に比して、回転センサの接続の自由度を向上することができるという効果も得られる。
【００１２】
さらに、発明２のカップリング構造によれば、クランプ可能な回転軸の径に幅を持たせることができ、また、回転軸が軸方向に多少ずれても把持することができるので、回転センサの接続の自由度をさらに向上することができるとともに接続が容易となるという効果が得られる。また、リングによる押圧により口金の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸と口金との同軸度が高いという効果も得られる。
【００１３】
さらに、発明３のカップリング構造によれば、締結具によりリングを軸方向に固定するので、締結工具が締結具まで届きやすく接続がさらに容易となるという効果が得られる。また、リングを軸方向に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることができるという効果も得られる。
さらに、発明４のカップリング構造によれば、可撓性部材に貫入された回転軸の外周面と可撓性部材の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができるという効果が得られる。
【００１４】
さらに、発明５のカップリング構造によれば、可撓性部材の外周面と中空軸の内周面との間に所定の撓みしろが形成されているので、可撓性部材が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図４は、本発明に係るカップリング構造の第１の実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態に係るレゾルバ装置１００の構成を説明する。
図１は、レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【００１６】
レゾルバ装置１００は、図１に示すように、固定子であるステータ２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とステータ２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４と、ロータ１２の回転角度位置を検出する単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉとを有して構成されている。ここで、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。
【００１７】
ステータ２２には、軸方向上方（図１の上方向）に突出した円環状の内壁体２２ａが形成され、内壁体２２ａよりも径方向外側には、軸方向上方に突出した円環状の外壁体２２ｂが形成されている。一方、ロータ１２には、軸方向下方（図１の下方向）に突出した円環状の内壁体１２ａが形成され、内壁体１２ａよりも径方向外側には、軸方向下方に突出した円環状の外壁体１２ｂが形成されている。そして、ステータ２２およびロータ１２は、ステータ２２の内壁体２２ａがロータ１２の内壁体１２ａと外壁体１２ｂの間に、ロータ１２の外壁体１２ｂがステータ２２の内壁体２２ａと外壁体２２ｂの間に位置するように互いに跨って配置されている。
【００１８】
クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
内輪１４ａは、ステータ２２の内壁体２２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ステータ２２の内壁体２２ａの上端を内輪１４ａの下面に当接させ、内輪押え２６の押圧部２６ｂを内輪１４ａの上面に接触させ、内輪押え２６をボルト２６ａでステータ２２の内壁体２２ａに締結することにより固定される。
【００１９】
外輪１４ｂは、ロータ１２の外壁体１２ｂに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の外壁体１２ｂの下端を外輪１４ｂの上面に当接させ、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１４ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでロータ１２の外壁体１２ｂに締結することにより固定される。
なお、ステータ２２は、ボルト２４ａにより固定板２４に固定され、ロータ１２は、モータ３１０の回転軸３１２の外周面に嵌合している。
【００２０】
単極レゾルバ３０ａは、ＡＢＳ（Absolute）型のインナーロータ式レゾルバであって、環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ａと、レゾルバロータ１８ａと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ａとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ａは、クロスローラ軸受１４の軸心に対して偏心させた外周を有し、レゾルバステータ２０ａには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ａの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力する。
【００２１】
多極レゾルバ３０ｉは、ＩＮＣ（Increment）型のインナーロータ式レゾルバであって、環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８ｉと、レゾルバロータ１８ｉと所定間隔をもって対向して配置された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０ｉとを有して構成されている。レゾルバロータ１８ｉには、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、レゾルバステータ２０ｉには、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成されている。そのため、レゾルバロータ１８ｉの１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力する。
【００２２】
レゾルバロータ１８ａ、１８ｉは、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト１８ｂによりロータ１２の内壁体１２ａの外周面に取り付けられている。一方、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉは、ステータ間座４４を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト２０ｂにより内輪押え２６の内周面に取り付けられ、内輪押え２６と一体にステータ２２の内壁体２２ａの内周面側に固定されている。
【００２３】
次に、レゾルバ装置１００のカップリング構造を説明する。
図２は、レゾルバ装置１００の斜視図である。同図（ａ）は、レゾルバ装置１００の分解斜視図、同図（ｂ）は、レゾルバ装置１００の組立後の斜視図である。
ロータ１２は、図１に示すように、レゾルバ装置１００の軸心を貫通する中空穴１２ｅを有する。中空穴１２ｅ内には、レゾルバ装置１００と回転軸３１２とを結合するカップリング８０が同軸配置されている。
【００２４】
カップリング８０には、ノンバックラッシュでねじり剛性が高く、回転軸３１２とのミスアライメントおよび軸やブラケットの熱膨張による歪みを吸収し、一体成形で基本的にメンテナンスフリーなフレキシブルカップリングが好適である。例えば、スリットタイプまたはヘリカルタイプのフレキシブルカップリングを採用することができる。
カップリング８０は、ヘリカルタイプのフレキシブルカップリングであって、図１および図２に示すように、回転軸３１２を貫入する可撓性部材８２と、回転軸３１２を把持するテーパクランプ方式のクランプ８４とを有して構成されている。
【００２５】
図３は、可撓性部材８２の撓み状態を示す図である。
可撓性部材８２は、円柱状の材料に螺旋状のスリットを入れた一体構造をなし、図３に示すように、その弾性変形により回転軸３１２とのミスアライメントを吸収することができる。同図（ａ）の例では、偏心（ε）および軸方向変位（Ｓ）のミスアライメントを、同図（ｂ）の例では、偏角（θ）のミスアライメントをそれぞれ吸収している。
【００２６】
可撓性部材８２を弾性変形させるためには、所定の撓みしろを設ける必要がある。そのため、図１に示すように、可撓性部材８２に貫入された回転軸３１２の外周面と可撓性部材８２の内周面との間には、所定の撓みしろｔ１が形成されている。また、可撓性部材８２の外周面と中空穴１２ｅの内周面との間には、所定の撓みしろｔ２が形成されている。
可撓性部材８２の材質としては、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼またはバネ用金属（バネ鋼やリン青銅等）を採用することができる。このうちバネ用金属を採用すれば、疲労寿命を向上することができる。
【００２７】
クランプ８４は、図１および図２に示すように、先細りテーパ状の口金８６と、口金８６に嵌合するリング８８とを有して構成されている。
口金８６は、可撓性部材８２の開口部８２ａに接続する大径開口部８６ａと、大径開口部８６ａよりも小径でかつ回転軸３１２と嵌合する小径開口部８６ｂとを連結するテーパ状の周壁からなる。口金８６には、周壁の傾斜方向に沿って複数のスリット８６ｃが形成されている。
【００２８】
リング８８は、口金８６の小径開口部８６ｂよりも大径の大径開口部８８ａと、口金８６の小径開口部８６ｂと同径または略同径の小径開口部８８ｂとを連結するテーパ状の内径面８８ｃを有する。内径面８８ｃの傾斜角は、口金８６の傾斜角と同一または略同一である。そして、リング８８は、その大径開口部８８ａを口金８６の小径開口部８６ｂに臨ませて口金８６に嵌合されている。
【００２９】
内壁体１２ａの内周フランジ部には、軸方向に貫通する貫通穴が、可撓性部材８２の下面には、その貫通穴に対応し軸方向に伸長するボルト穴がそれぞれ形成されている。そして、可撓性部材８２は、貫通穴を通じてボルト穴にボルト９０ａを螺合することにより内壁体１２ａに固定されている。
一方、リング８８には、軸方向に貫通する貫通穴が、可撓性部材８２の上面には、その貫通穴に対応し軸方向に伸長するボルト穴がそれぞれ形成されている。そして、リング８８は、貫通穴を通じてボルト穴にボルト９０ｂを螺合することにより口金８６を押圧した状態で固定されている。
【００３０】
このようなカップリング構造であれば、回転軸３１２が可撓性部材８２に貫入され、可撓性部材８２の開口部８２ａから突出した回転軸３１２がクランプ８４により把持される。具体的には、口金８６の小径開口部８６ｂに回転軸３１２を嵌合し、リング８８の大径開口部８８ａを口金８６の小径開口部８６ｂに臨ませて口金８６にリング８８を嵌合し、ボルト９０ｂにより、リング８８を口金８６に押圧した状態で口金８６およびリング８８が固定される。口金８６にはスリット８６ｃが形成されているので、リング８８を押圧すると、スリット８６ｃ間が狭まり、口金８６により回転軸３１２が把持される。このとき、口金８６の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸３１２と口金８６との同軸度が高く、回転軸３１２を接続するたびに同軸調整をする必要がない。
【００３１】
また、ボルト９０ｂの締結量によってスリット８６ｃ間の収縮量を調整できるので、クランプ可能な回転軸３１２の径に幅を持たせることができる。さらに、口金８６の小径開口部８６ｂに回転軸３１２を嵌合すればよいので、回転軸３１２が軸方向に多少ずれても把持することができる。したがって、レゾルバ装置１００の接続の自由度が向上するとともに接続が容易となる。
【００３２】
また、軸方向上方からボルト９０ｂをねじ込むようになっているので、レンチ等の締結工具がボルト９０ｂまで届きやすく接続がさらに容易となる。さらに、リング８８を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので（図２（ｂ））、システム全体（レゾルバ装置１００およびモータ３１０）の高さを小さくすることもできる。
次に、本実施の形態に係る制御システムの構成を説明する。
【００３３】
図４は、制御システムの構成を示すブロック図である。
制御システムは、図４に示すように、モータ３１０と、モータ３１０の回転軸の外周面に嵌合するレゾルバ装置１００と、レゾルバ装置１００からのレゾルバ信号に基づいて回転角度位置を検出する中継装置２００と、中継装置２００で検出した回転角度位置に基づいてモータ３１０を制御するモータ制御装置３００とを有して構成されている。
【００３４】
中継装置２００は、発振器５０と、発振器５０から出力される励磁信号を適度な信号レベルに増幅する増幅器５２と、増幅器５２からの励磁信号をレゾルバ３０ａ、３０ｉのいずれかに供給する切換スイッチ５４とを有して構成されている。
切換スイッチ５４は、与えられたスイッチ切換信号に基づいて、増幅器５２と単極レゾルバ３０ａの共通端子ＣＯＭ１とを接続する接続状態、および増幅器５２と多極レゾルバ３０ｉの共通端子ＣＯＭ２とを接続する接続状態のいずれかに切り換える。
【００３５】
中継装置２００は、さらに、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂ、アナログスイッチ６０、移相器６２およびＲＤＣ（Resolver Digital Converter）６４を有して構成されている。
単極レゾルバ３０ａからは、互いに位相が１２０°異なる３相の単極レゾルバ信号が出力される。３相の単極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ａにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ａにより２相の単極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の単極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
【００３６】
一方、多極レゾルバ３０ｉからは、互いに位相が１２０°異なる３相の多極レゾルバ信号が出力される。３相の多極レゾルバ信号は、電流／電圧変換器５６ｂにより電流／電圧変換され、３／２相変換器５８ｂにより２相の多極レゾルバ信号（sin信号、cos信号）に変換される。そして、２相の多極レゾルバ信号は、アナログスイッチ６０に出力される。
アナログスイッチ６０は、与えられたＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号に基づいて、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のいずれかを通過させてＲＤＣ６４に供給する。
【００３７】
移相器６２は、発振器５０から出力される励磁信号の位相を遅らせ、２相の単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号のうちのキャリア信号の位相と同期させたＲｅｆ信号をＲＤＣ６４に供給する。
ＲＤＣ６４は、移相器６２からのＲｅｆ信号に基づいて、アナログスイッチ６０からの単極レゾルバ信号または多極レゾルバ信号を所定周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値をデジタル角度信号φとして出力する。
【００３８】
中継装置２００は、さらに、補正データを記憶するメモリ６６と、ＲＤＣ６４からのデジタル角度信号φに基づいて回転角度位置を検出するＣＰＵ６８と、モータ制御装置３００との間で通信を行う制御信号入出力部７０、位置検出信号出力部７２および異常検出信号出力部７４とを有して構成されている。
ＣＰＵ６８は、電源投入後は、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより単極レゾルバ３０ａに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から単極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。このとき、アナログスイッチ６０および切換スイッチ５４の切換タイミングが同期するように、アナログスイッチ６０にＡＢＳ／ＩＮＣ切換信号を出力する。次いで、スイッチ切換信号を切換スイッチ５４に出力することにより多極レゾルバ３０ｉに励磁信号を供給し、ＲＤＣ６４から多極レゾルバ信号のデジタル角度信号φを入力する。そして、この動作を所定周期で繰り返し行う。
【００３９】
単極レゾルバ信号用の補正データは、単極レゾルバ３０ａの機械角全周にわたって単極レゾルバ３０ａから出力される単極レゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分（誤差）として作成する。
多極レゾルバ信号用の補正データは、多極レゾルバ３０ｉの機械角全周にわたって多極レゾルバ３０ｉから出力される多極レゾルバ信号をＲＤＣ６４のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングして得られた信号値と理想値との差分として作成する。
【００４０】
ＣＰＵ６８は、単極レゾルバ信号のデジタル角度信号値からメモリ６６の単極レゾルバ信号用の補正データを減算し、多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値からメモリ６６の多極レゾルバ信号用の補正データを減算することにより回転角度位置をそれぞれ算出し、算出したそれら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データを生成する。
【００４１】
ＣＰＵ６８は、位置検出信号出力部７２を介して、回転角度位置検出データを示す回転角度位置検出信号をモータ制御装置３００に出力する。また、制御信号入出力部７０を介してモータ制御装置３００との間で制御信号を入出力し、異常検出信号出力部７４を介して異常検出信号をモータ制御装置３００に出力する。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【００４２】
モータ３１０が回転すると、カップリング８０を介してロータ１２に回転トルクが付与され、ロータ１２が回転する。そして、レゾルバ３０ａ、３０ｉにより、ロータ１２と一体に回転するレゾルバロータ１８ａ、１８ｉとの間のリラクタンス変化が検出され、レゾルバ信号が出力される。
中継装置２００では、電流／電圧変換器５６ａ、５６ｂ、３／２相変換器５８ａ、５８ｂおよびアナログスイッチ６０を介してレゾルバ信号がＲＤＣ６４に入力される。そして、ＲＤＣ６４により、レゾルバ信号が所定周期でサンプリングされ、サンプリングして得られた信号値がデジタル角度信号として出力される。
【００４３】
中継装置２００では、サンプリングタイミングになると、ＣＰＵ６８により、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号のデジタル角度信号値が取得され、取得されたデジタル角度信号値およびメモリ６６の補正データに基づいて回転角度位置がそれぞれ算出される。そして、それら回転角度位置を成分とする高精度な回転角度位置を示す回転角度位置検出データが出力される。
【００４４】
モータ制御装置３００では、回転角度位置検出データに基づいてモータ３１０が制御される。
一方、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わると、レゾルバ装置１００がクロスローラ軸受１４を中心として傾くが、レゾルバ３０ａ、３０ｉがクロスローラ軸受１４と径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができる。
【００４５】
また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さを小さくすることができる。
さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、クロスローラ軸受１４の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本実施の形態では、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉを配置することによりギャップ変化を低減するので、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【００４６】
このようにして、本実施の形態では、カップリング８０は、中空穴１２ｅ内に同軸配置されレゾルバ装置１００に固定されているとともに、回転軸３１２が接続されている。
これにより、カップリング８０が中空穴１２ｅ内に同軸配置されているので、システム全体の高さを抑制することができる。また、モータ３１０が中空タイプであってもシャフトタイプであってもレゾルバ装置１００を接続することができるので、従来に比して、レゾルバ装置１００の接続の自由度を向上することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、カップリング８０は、回転軸３１２を貫入する可撓性部材８２と、回転軸３１２を把持するクランプ８４とを備え、クランプ８４は、先細りテーパ状の口金８６と、口金８６に嵌合するリング８８とを有し、口金８６は、可撓性部材８２の開口部８２ａに接続する大径開口部８６ａと、大径開口部８６ａよりも小径でかつ回転軸３１２と嵌合する小径開口部８６ｂとを連結するテーパ状の周壁からなり、周壁の傾斜方向に沿って周壁にスリット８６ｃが形成されており、リング８８は、口金８６の小径開口部８６ｂよりも大径の大径開口部８８ａと、口金８６の小径開口部８６ｂと同径または略同径の小径開口部８８ｂとを連結するテーパ状の内径面８８ｃを有し、口金８６およびリング８８は、ボルト９０ｂにより、リング８８を口金８６に押圧した状態で固定されている。
【００４８】
これにより、クランプ可能な回転軸３１２の径に幅を持たせることができ、また、回転軸３１２が軸方向に多少ずれても把持することができるので、レゾルバ装置１００の接続の自由度をさらに向上することができるとともに接続が容易となる。また、リング８８による押圧により口金８６の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、回転軸３１２と口金８６との同軸度が高い。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、ボルト９０ｂは、リング８８に軸方向に形成された貫通穴と、その貫通穴に対応し可撓性部材８２に軸方向に形成されたボルト穴とに挿通され、可撓性部材８２およびリング８８を軸方向に締結する。
これにより、レンチ等の締結工具がボルト９０ｂまで届きやすく接続がさらに容易となる。また、リング８８を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態では、可撓性部材８２に貫入された回転軸３１２の外周面と可撓性部材８２の内周面との間に所定の撓みしろｔ１が形成されている。
これにより、可撓性部材８２が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
さらに、本実施の形態では、可撓性部材８２の外周面と中空穴１２ｅの内周面との間に所定の撓みしろｔ２が形成されている。
【００５１】
これにより、可撓性部材８２が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
さらに、本実施の形態では、レゾルバ装置１００は、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有するクロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるステータ２２と、外輪１４ｂに支持されるロータ１２と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０ａ、３０ｉとを備え、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向の同一平面上に配置した。
【００５２】
これにより、レゾルバ装置１００にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０ａ、３０ｉが配置されているので、レゾルバ３０ａ、３０ｉのギャップ変化を小さくすることができ、モーメント荷重による精度の低下を抑制することができる。また、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４が径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ装置１００の高さを小さくすることができる。さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法に比して、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
【００５３】
さらに、本実施の形態では、クロスローラ軸受１４を採用した。
これにより、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができる。
上記第１の実施の形態において、レゾルバ装置１００は、発明１の回転センサに対応し、回転軸３１２は、発明１、２または４の回転軸に対応し、ボルト９０ｂは、発明２若しくは３の固定手段、または発明３の締結具に対応している。
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図５および図６は、本発明に係るカップリング構造の第２の実施の形態を示す図である。
【００５４】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、レゾルバ装置１００をシャフトタイプで構成した点が異なる。なお、以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
レゾルバ装置１００のカップリング構造を説明する。
図５は、レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【００５５】
図６は、レゾルバ装置１００の斜視図である。同図（ａ）は、レゾルバ装置１００の分解斜視図、同図（ｂ）は、レゾルバ装置１００の組立後の斜視図である。
カップリング８０は、図５および図６に示すように、シャフト９２と、シャフト９２を貫入する可撓性部材８２と、シャフト９２を把持するテーパクランプ方式のクランプ８４とを有して構成されている。
【００５６】
可撓性部材８２を弾性変形させるためには、所定の撓みしろを設ける必要がある。そのため、可撓性部材８２の外周面と中空穴１２ｅの内周面との間には、所定の撓みしろｔ２が形成されている。
シャフト９２は、カップリング８０から軸方向上方にその一部が突出し（図６（ｂ））、カップリング９４を介して回転軸３１２に軸方向に結合されている。したがって、上記第１の実施の形態とは、レゾルバ装置１００の軸方向上方にモータ３１０が配置される点が異なる。シャフト９２とのミスアライメントは、カップリング８０により吸収するので、カップリング９４は、シャフト９２および回転軸３１２を単に直付けするものでよい。
【００５７】
このようなカップリング構造であれば、シャフト９２が可撓性部材８２に貫入され、可撓性部材８２の開口部８２ａから突出したシャフト９２がクランプ８４により把持される。具体的には、口金８６の小径開口部８６ｂにシャフト９２を嵌合し、リング８８の大径開口部８８ａを口金８６の小径開口部８６ｂに臨ませて口金８６にリング８８を嵌合し、ボルト９０ｂにより、リング８８を口金８６に押圧した状態で口金８６およびリング８８が固定される。口金８６にはスリット８６ｃが形成されているので、リング８８を押圧すると、スリット８６ｃ間が狭まり、口金８６によりシャフト９２が把持される。このとき、口金８６の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、シャフト９２と口金８６との同軸度が高く、シャフト９２を接続するたびに同軸調整をする必要がない。
【００５８】
また、ボルト９０ｂの締結量によってスリット８６ｃ間の収縮量を調整できるので、クランプ可能なシャフト９２の径に幅を持たせることができる。さらに、口金８６の小径開口部８６ｂにシャフト９２を嵌合すればよいので、シャフト９２が軸方向に多少ずれても把持することができる。したがって、レゾルバ装置１００の接続の自由度が向上するとともに接続が容易となる。
【００５９】
また、軸方向上方からボルト９０ｂをねじ込むようになっているので、レンチ等の締結工具がボルト９０ｂまで届きやすく接続がさらに容易となる。さらに、リング８８を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので（図６（ｂ））、システム全体の高さを小さくすることもできる。
このようにして、本実施の形態では、カップリング８０は、中空穴１２ｅ内に同軸配置されレゾルバ装置１００に固定されているとともに、シャフト９２が接続されている。
【００６０】
これにより、カップリング８０が中空穴１２ｅ内に同軸配置されているので、システム全体の高さを抑制することができる。また、モータ３１０が中空タイプであってもシャフトタイプであってもレゾルバ装置１００を接続することができるので、従来に比して、レゾルバ装置１００の接続の自由度を向上することができる。
さらに、本実施の形態では、カップリング８０は、シャフト９２を貫入する可撓性部材８２と、シャフト９２を把持するクランプ８４とを備え、クランプ８４は、先細りテーパ状の口金８６と、口金８６に嵌合するリング８８とを有し、口金８６は、可撓性部材８２の開口部８２ａに接続する大径開口部８６ａと、大径開口部８６ａよりも小径でかつシャフト９２と嵌合する小径開口部８６ｂとを連結するテーパ状の周壁からなり、周壁の傾斜方向に沿って周壁にスリット８６ｃが形成されており、リング８８は、口金８６の小径開口部８６ｂよりも大径の大径開口部８８ａと、口金８６の小径開口部８６ｂと同径または略同径の小径開口部８８ｂとを連結するテーパ状の内径面８８ｃを有し、口金８６およびリング８８は、ボルト９０ｂにより、リング８８を口金８６に押圧した状態で固定されている。
【００６１】
これにより、クランプ可能なシャフト９２の径に幅を持たせることができ、また、シャフト９２が軸方向に多少ずれても把持することができるので、レゾルバ装置１００の接続の自由度をさらに向上することができるとともに接続が容易となる。また、リング８８による押圧により口金８６の内径が均等にかつ同心のまま狭まるので、シャフト９２と口金８６との同軸度が高い。
【００６２】
さらに、本実施の形態では、ボルト９０ｂは、リング８８に軸方向に形成された貫通穴と、その貫通穴に対応し可撓性部材８２に軸方向に形成されたボルト穴とに挿通され、可撓性部材８２およびリング８８を軸方向に締結する。
これにより、レンチ等の締結工具がボルト９０ｂまで届きやすく接続がさらに容易となる。また、リング８８を回転側から軸方向上方に突出させる必要がないので、システム全体の高さを小さくすることができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態では、可撓性部材８２の外周面と中空穴１２ｅの内周面との間に所定の撓みしろｔ２が形成されている。
これにより、可撓性部材８２が弾性変形しやすく、ミスアライメントを効果的に吸収することができる。
上記第２の実施の形態において、レゾルバ装置１００は、発明１の回転センサに対応し、シャフト９２は、発明１、２または４の回転軸に対応し、ボルト９０ｂは、発明２若しくは３の固定手段、または発明３の締結具に対応している。
【００６４】
〔他の実施の形態〕
なお、上記第１および第２の実施の形態においては、カップリング８０としてスリットタイプまたはヘリカルタイプのフレキシブルカップリングを採用したが、これに限らず、レゾルバ装置１００の使用環境、負荷状況、検出精度等の各仕様、用途または制約条件によっては、ディスクタイプ、ジョータイプ、オルダムタイプ、ベローズタイプその他のタイプのフレキシブルカップリングを採用することもできる。
【００６５】
また、上記第１および第２の実施の形態において、可撓性部材８２の材質は、検出精度や剛性においても、また一部は耐食性においても、アルミニウム合金、ステンレス鋼またはバネ用金属であることが好ましいが、これに限らず、レゾルバ装置１００の使用環境、負荷状況、検出精度等の各仕様、用途または制約条件によっては、非金属の材質を採用することもできる。
【００６６】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、テーパクランプ方式のクランプ８４を採用したが、これに限らず、レゾルバ装置１００の使用環境、負荷状況、検出精度等の各仕様、用途または制約条件によっては、セットスクリュー方式、クランピング方式またはキー方式のクランプを採用することもできる。
また、上記第１および第２の実施の形態において、リング８８の小径開口部８８ｂは、口金８６の小径開口部８６ｂと同径または略同径に構成したが、これに限らず、口金８６の小径開口部８６ｂよりも大径でかつ口金８６の大径開口部８６ａよりも小径に構成することもできる。さらに、上記第１の実施の形態においては、口金８６の小径開口部８６ｂから軸方向上方に回転軸３１２が突出する長さが微小で、リング８８の大径開口部８８ａが口金８６の小径開口部８６ｂよりも大径でかつ口金８６の大径開口部８６ａよりも小径であることを条件として、リング８８の小径開口部８８ｂを口金８６の小径開口部８６ｂよりも小径に構成することもできる。
【００６７】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、単極レゾルバ３０ａおよび多極レゾルバ３０ｉを設けて構成したが、これに限らず、単極レゾルバ３０ａのみから構成することもできるし、多極レゾルバ３０ｉのみから構成することもできるし、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号を出力するＡＢＳ／ＩＮＣ一体型のレゾルバから構成することもできる。
【００６８】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成したが、これに限らず、レゾルバステータ２０ａ、２０ｉをロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバロータ１８ａ、１８ｉを内輪押え２６の内周面に取り付けて構成することもできる。
【００６９】
また、上記第１および第２の実施の形態においては、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置したが、これに限らず、レゾルバ３０ａ、３０ｉおよびクロスローラ軸受１４の配置順序は任意とすることができる。
また、上記第１および第２の実施の形態においては、クロスローラ軸受１４を適用したが、これに限定するものではなく、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。この場合、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる転がり軸受を採用することが好ましい。かかる転がり軸受としては、例えば、４点接触玉軸受が該当する。また、組み合わせ軸受など、複数の軸受を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図２】レゾルバ装置１００の斜視図である。
【図３】可撓性部材８２の撓み状態を示す図である。
【図４】制御システムの構成を示すブロック図である。
【図５】レゾルバ装置１００の軸方向の断面図である。
【図６】レゾルバ装置１００の斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００              レゾルバ装置
１２                ロータ
１２ｅ              中空穴
１４                クロスローラ軸受
１４ａ              内輪
１４ｂ              外輪
１４ｃ              クロスローラ
３０ａ、３０ｉ      レゾルバ
１８ａ、１８ｉ      レゾルバロータ
２０ａ、２０ｉ      レゾルバステータ
２２                ステータ
１２ａ、２２ａ      内壁体
１２ｂ、２２ｂ      外壁体
２６                内輪押え
２８                外輪押え
８０、９４          カップリング
８２                可撓性部材
８４                クランプ
８６                口金
８６ａ、８８ａ      大径開口部
８６ｂ、８８ｂ      小径開口部
８６ｃ              スリット
８８                リング
８８ｃ              内径面
９０ａ、９０ｂ      ボルト
９２                シャフト
２００              中継装置
５０                発振器
５２                増幅器
５４                切換スイッチ
５６ａ、５６ｂ      電流／電圧変換器
５８ａ、５８ｂ      ３／２相変換器
６０                アナログスイッチ
６２                移相器
６４、７８          ＲＤＣ
６６、７６          メモリ
６８                ＣＰＵ
７０                制御信号入出力部
７２                位置検出信号出力部
７４                異常検出信号出力部
３００              モータ制御装置
３１０              モータ
【図１】
2009204060.tif 000003
【図２】
2009204060.tif 000004
【図３】
2009204060.tif 000005
【図４】
2009204060.tif 000006
【図５】
2009204060.tif 000007
【図６】
2009204060.tif 000008