JPH0591692A - インデツクス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タ―ンテ―ブルが外乱トルクに対して位置ず
れを起こしにくいインデックス装置を実現することを目
的とする。 【構成】 モ―タの回転動力を、ウォ―ム状になったカ
ムと、このカムに係合するカムフォロワを介してタ―ン
テ―ブルに伝達するもの。タ―ンテ―ブルに要求される
保持トルクに応じてカムフォロワからカムへの伝達効率
を設定する。また、駆動軸のいずれか一端にダイレクト
・ドライブ・モ―タを連結する。連結はジョイントによ
って行なう。回転センサはアブソリュ―ト型のものにす
る。また、タ―ンテ―ブル上に原点センサを設置する。
この場合、回転センサはインクリメント型のものにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動化ライン等に組み
込まれ、タ―ンテ―ブルの回転位置を位置決めするイン
デックス装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなインデックス装置とし
ては、例えば図５に示す構成のものがあった。この装置
は、モ―タ１の回転動力を２つの平歯車２，３からなる
減速機を介してタ―ンテ―ブル４に伝え、タ―ンテ―ブ
ル４を回転させる。そして、モ―タ制御部５によりモ―
タの回転位置を制御することによりタ―ンテ―ブル４を
位置決めし、部品６を加工位置に配置するものである。
このインデックス装置では、平歯車で動力を伝達してい
るため、モ―タ側でもタ―ンテ―ブル側でも外力が加わ
ると回転しやすい構成になっている。このため、タ―ン
テ―ブル４をせっかく位置決めしても、外力が加わると
簡単に位置がずれてしまう。このことは、インデックス
装置の近くにプレス機械を配置した生産ライン等では特
に問題となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものであり、タ―ンテ―
ブルが外乱トルクに対して位置ずれを起こしにくいイン
デックス装置を実現することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったインデックス装置である。 （１）位置決め動作を行なうインデックス装置におい
て、ダイレクト・ドライブ・モ―タに連結された駆動軸
と、ウォ―ム状に形成されていて、周面には螺旋形状の
溝が形成され、前記駆動軸に固定されたカムと、このカ
ムと係合していてカムの回転に伴って回転するカムフォ
ロワと、このカムフォロワに連結されたタ―ンテ―ブル
と、前記ダイレクト・ドライブ・モ―タの絶対回転位置
を検出する回転センサと、メモリに格納されたカム曲線
テ―ブルのテ―ブル値をもとに指令値を算出し、この指
令値と、前記回転センサの検出値をもとに前記ダイレク
ト・ドライブ・モ―タをフィ―ドバック制御し、前記タ
―ンテ―ブルを位置決めするモ―タ制御部と、を具備
し、前記カムに形成された螺旋形状の溝の進み角と摩擦
係数の値は、前記カムフォロワからカムへの動力伝達効
率に応じて設定されたものであることを特徴とするイン
デックス装置。 （２）前記駆動軸は、両端に連結部を有することを特徴
とする（１）記載のインデックス装置。 （３）前記回転センサは、１／ｎ回転（ｎは整数）を分
解能として回転位置を検出する１Ｘレゾルバと、検出し
た１／ｎ回転内における回転位置を検出するｎＸレゾル
バからなり、ダイレクト・ドライブ・モ―タは前記駆動
軸の一端側に連結され、一方のレゾルバはダイレクト・
ドライブ・モ―タと連結され、他方のレゾルバは駆動軸
の他端側に連結されていることを特徴とする（２）記載
のインデックス装置。 （４）前記ダイレクト・ドライブ・モ―タと前記駆動軸
はジョイントで連結されていることを特徴とする（１）
記載のインデックス装置。 （５）前記タ―ンテ―ブル上にタ―ンテ―ブルの回転位
置の原点を検出する原点センサを設けるとともに、前記
回転センサはインクリメント型のものであることを特徴
とする（１）記載のインデックス装置。 （６）前記駆動軸が出力軸になっていることを特徴とす
る（１）記載のインデックス装置。

【０００５】

【作用】このような本発明では、タ―ンテ―ブルにかか
った外乱トルクは、カムフォロワからカムへの伝達効率
と、駆動軸からカムフォロワへの減速比によって低減さ
れる。これによって、モ―タの出力軸まで伝えられる外
乱トルクは小さくなり、タ―ンテ―ブルは外乱トルクに
よる位置ずれを起こしにくくなる。カムフォロワからカ
ムへの伝達効率は、ウォ―ム状になったカムの進み角と
摩擦係数によって設定する。また、駆動軸のいずれか一
端にダイレクト・ドライブ・モ―タを連結する。連結は
ジョイントにより行なう。回転センサはアブソリュ―ト
型のものにする。また、タ―ンテ―ブル上に原点センサ
を設置する。この場合、回転センサはインクリメント型
のものにする。

【０００６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例の構成断面図である。図１におい
て、１０はアクチュエ―タであり、ダイレクト・ドライ
ブ・モ―タ（以下、ＤＤモ―タとする）１１と、回転セ
ンサ例えば磁気レゾルバ１２を組み合せたものである。
このアクチュエ―タは、図１では概略的に示されている
が、基本的な構成は特願平１−８５６１４の出願明細書
に記載されたアクチュエ―タと同様になっている。すな
わち、アクチュエ―タ１０はともにアウタ・ロ―タ型で
内側にあるステ―タは中空構造になったＤＤモ―タ１１
と磁気レゾルバ１２をれつけつしたものである。そし
て、磁気レゾルバ１２は１ＸレゾルバとｎＸレゾルバか
らなる。１Ｘレゾルバは１／ｎ回転（ｎは整数）を分解
能としてＤＤモ―タ１１の回転位置を検出するものであ
る。ｎＸレゾルバは検出した１／ｎ回転内における回転
位置を検出するものである。これらのレゾルバによりＤ
Ｄモ―タの絶対回転位置を検出する。なお、回転センサ
１１は磁気レゾルバに限らず光学式エンコ―ダであって
もよい。アクチュエ―タ１０のロ―タ１３は連結部材１
４と１５を介してＤＤモ―タの出力軸すなわちインデッ
クス装置の入力軸１６と連結されている。入力軸１６は
アクチュエ―タの中空部分を貫通している。アクチュエ
―タ１０のステ―タ１７は固定部材２０を介して搬送装
置の本体２１に固定されている。

【０００７】３０はジョイント３１により入力軸１６と
連結された駆動軸である。駆動軸３０は軸受３２，３３
により本体２１に回転可能に支持されている。駆動軸３
０の両端には段付部が形成されていて、どちらの端部か
らもアクチュエ―タと連結可能になっている。図では左
側の端部にアクチュエ―タが連結されている。連結され
ていない端部側にはカバ―２２が被せられている。４０
はウォ―ム状に形成されたカムであり、周面には螺旋形
状になった溝４１が形成されている。５０はタ―ンテ―
ブルと連結された回転自在なカムフォロワである。５１
はカムフォロワ５０の外周に沿って一定ピッチで配列さ
れたロ―ラである。ロ―ラ５１はラジアル方向を中心軸
にして配置されている。このロ―ラ５１はカム４０の溝
４１に挿入されている。ロ―ラ５１とカム４０の係合状
態を図２に示す。このような係合により、駆動軸３０が
１回転するとロ―ラ５１の１ピッチ分だけカムフォロワ
５０が回転させられる。これにより、駆動軸３０からカ
ムフォロワ５１への減速比は１／８になる。図１へもど
り、６０はモ―タ制御部であり、メモリに格納されたカ
ム曲線テ―ブルのテ―ブル値から指令値を求め、この指
令値と、磁気レゾルバ１２の検出値をもとにＤＤモ―タ
１１をフィ―ドバック制御し、タ―ンテ―ブルの回転位
置を位置決めする。

【０００８】図３は図１のインデックス装置の外観図で
ある。図３で、７０がタ―ンテ―ブルである。

【０００９】ここで、カム４０による動力伝達について
具体的に説明する。「大学課程 機械要素設計 倉西，
外木，景山，杉村著 オ―ム社」の第５２ペ―ジ〜第５
６ペ―ジの「９．７ ウォ―ムギア」の記載に基づいて
説明する。図１の装置で、カム４０をウォ―ムと力学的
に等価とし、カムフォロワ５０をウォ―ムと噛み合うウ
ォ―ムホイ―ルとする。そして、ウォ―ムとウォ―ムホ
イ―ルからなるウォ―ムギアで、通常はウォ―ムを原軸
としてウォ―ムギアを回転させる。しかし、ときにはウ
ォ―ムホイ―ルを原軸としてウォ―ムを回転させる使い
方をすることもある。このような使い方をしたときのウ
ォ―ムギアの伝達効率η′は次式のとおりになる。 η′＝ｔａｎ（β−φ）／ｔａｎβ （１） β：ウォ―ムの進み角，φ：摩擦角，ｔａｎφ＝μ／ｃ
ｏｓα μ：ウォ―ムとウォ―ムホイ―ルの接触面の摩擦係数 α：ウォ―ムホイ―ルの歯の直角断面の圧力角 ここで、タ―ンテ―ブルにトルクを加えたときに、駆動
軸３０に伝わるトルクは、 （タ―ンテ―ブルに加えたトルク）×（伝達効率η′）
×（駆動軸３０からカムフォロワ５０への減速比） に低減する。これはタ―ンテ―ブルに大きなトルクを加
えても駆動軸３０に伝わるトルクは小さいということに
なる。このことから、 （タ―ンテ―ブルの保持トルク）×（伝達効率η′）×
（駆動軸３０からカムフォロワ５０への減速比）＝（駆
動軸３０の保持トルク） になる。本発明ではこの点に着目して、伝達効率η′を
小さな値にすることにより、駆動軸３０の回転位置の保
持トルクが一定であっても、タ―ンテ―ブルの保持トル
クが大きくなるようにしている。伝達効率η′は、ウォ
―ムの進み角β，摩擦係数μ及び圧力角αの値により設
定する。また、（１）式が成立する条件として、ロ―ラ
５１の軸に加わる力が弾性変形範囲内の力になるように
軸の強度設計を行なう。このように、駆動軸３０からカ
ムフォロワ５０への減速比と伝達効率η′を利用してタ
―ンテ―ブルを回転しにくくしている。これによって、
タ―ンテ―ブルの位置ずれを起こりにくくする。

【００１０】一方、ウォ―ムを原軸としてウォ―ムホイ
―ルを回転させる場合の伝達効率ηは、 η＝ｔａｎβ／ｔａｎ（β＋φ） （２） で与えられるため、伝達効率η′を小さくしても伝達効
率ηが損われることはない。これにより、ＤＤモ―タか
らタ―ンテ―ブルへの動力伝達効率が悪くなることはな
い。

【００１１】次に、モ―タ制御部６０の構成について説
明する。図４はモ―タ制御部６０の具体的構成例を示し
た図である。図で、Ｕはモ―タをフィ―ドバック制御す
る電子インデックスユニット、Ｃは電子インデックスユ
ニットＵを制御する上位コントロ―ラである。Ｌはタ―
ンテ―ブルを回転するのに要する負荷である。磁気レゾ
ルバ１２は前述したように１Ｘレゾルバ１２１とｎＸレ
ゾルバ１２２からなる。電子インデックスユニットＵに
おいて、６１２は磁気レゾルバ１２と接続されるエンコ
―ダインタフェイス部（以下、インタフェイスをＩ／Ｆ
とする）、６１３はエンコ―ダＩ／Ｆ部６１２を介して
取り出された検出信号から絶対位置を検出する絶対位置
検出器である。６１４は絶対位置検出器６１３の検出信
号をフィ―ドバック信号としてＤＤモ―タ１１をフィ―
ドバック制御する位置制御部、６１５は位置制御部６１
４からの信号を速度指令信号、エンコ―ダＩ／Ｆ部６１
２からの信号をフィ―ドバック信号としてＤＤモ―タ１
１の回転速度をフィ―ドバック制御する速度制御部であ
る。６１６はＤＤモ―タ１１の出力トルクを制限するト
ルクリミッタ、６１７はＤＤモ―タ１１のコイルに流れ
る電流を検出する電流検出器である。この実施例ではＤ
Ｄモ―タ１１は３相モ―タであるため、２つの電流検出
器で２つの相のコイルの励磁電流を検出すると、他の相
のコイルの励磁電流も検知できる。６１８は電流検出器
６１７の検出電流をフィ―ドバック信号としてＤＤモ―
タ１１のコイルの励磁電流をフィ―ドバック制御する電
流制御部である。６１９はカム曲線のテ―ブルや、分割
数等が記憶されたカム曲線テ―ブル記憶部である。ここ
で、カム曲線は、例えば、横軸に時間、縦軸にカムの回
転により生じる変位、速度、加速度をとったものであ
る。カム曲線テ―ブル記憶部６１９には複数種類のカム
曲線が記憶されている。６２０はイベント管理部であ
り、上位コントロ―ラＣと位置制御部６１４との間で、
起動、停止、同期信号の受付と発生を行う。ここで、同
期信号は、モ―タ制御部６０のほかに他の動力源がある
場合に、モ―タ制御部６０と他の動力源との間で同期を
とって駆動するために発生する信号である。６２１はＡ
Ｃ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖが入力されて電子インデ
ックスユニットＵの各部へ電力を供給する電源部であ
る。６２２はイベント管理部６２０からのオン・オフ信
号に応じてモ―タが停止時に回転位置を保持するクラン
プである。上位コントロ―ラＣにおいて、６３０はシ―
ケンサであり、接点信号を用いたＤｉ／Ｄｏライン（Ｄ
ＡＴＡ ｉｎ／ＤＡＴＡ ｏｕｔライン）６３１を介し
てイベント管理部６２０へ起動信号を与えたり、イベン
ト管理部６２０から同期信号を受ける。６３２は例えば
パソコンを用いたティ−チングボックスであり、ＲＳ２
３２Ｃの通信回線６３３を介して、カム曲線テ―ブル記
憶部６１９へカム曲線のテ―ブルを書き込んだり、イベ
ント管理部６２０へ起動信号を与える。

【００１２】このようなモ―タ制御部６０の動作を説明
する。 （１）準備の動作 負荷Ｌの動作パタ―ンが決まったところで、ティ―チン
グボックス６３２により、カム曲線のテ―ブルと分割数
をカム曲線テ―ブル記憶部６１９へ記憶する。特殊な場
合において、モ―タがある回転位置に位置決めされたと
ころで、外部へ同期信号を出す必要があるときには、テ
ィ―チングボックス６３２でこれを指定する。また、使
用時に負荷の動作を複数種類に切換えて用いるならば、
必要とされる全てのカム曲線のテ―ブルを設定する。こ
れらのカム曲線は、カム番号により電子インデックスユ
ニット内で管理される。

【００１３】（２）使用時における動作 シ―ケンサ６３０またはティ―チングボックス６３２か
らモ―タの起動指令を受けると、イベント管理部６２０
は、その時点で指定されているカム曲線のテ―ブル値を
位置制御部６１４へ引渡し、位置制御部６１４は引渡さ
れたテ―ブル値を指令値にしてＤＤモ―タ１１を位置決
めフィ―ドバック制御する。モ―タが所定の位置に位置
決めされた場合、イベント管理部６２０はそれを絶対位
置検出器６１３からの検出信号により検知し、要求があ
れば、これを上位コントロ―ラＣへ出力する。一般的に
は、上記の動作を繰り返す。カム曲線を切換えたい場合
は、モ―タが停止している間にシ―ケンサ６３０または
ティ―チングボックス６３２を介して切換指示を与える
ＤＤモ―タ１１に付加されたクランプは、モ―タの停止
時に回転位置を保持する。

【００１４】なお、実施例ではアクチュエ―タ１０が１
ＸレゾルバとｎＸレゾルバを内蔵している場合について
説明したが、図１に示すように駆動軸３０の右端は使わ
れていないため、この部分に１ＸレゾルバとｎＸレゾル
バの一方を取付けてもよい。また、タ―ンテ―ブル７０
上にタ―ンテ―ブルの回転位置の原点を検出する原点セ
ンサを設置してもよい。この場合は、磁気レゾルバ１２
はインクリメンタル型のものにする。また、駆動軸３０
の右端は使われていないため、駆動軸３０をインデック
ス装置の出力軸にしてもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。 タ―ンテ―ブル７０に外乱トルクが加わったときに、
駆動軸３０に伝達されるトルクは、（伝達効率η′）×
（駆動軸３０からカムフォロワ５０への減速比）にまで
低減される。すなわち、タ―ンテ―ブルに外乱トルクが
かかっても、ＤＤモ―タの出力軸へ伝わる間に減少して
しまう。これによって、外乱トルクによってＤＤモ―タ
の出力軸は回転しにくくなり、タ―ンテ―ブルの位置ず
れが起こりにくくなる。本発明では、カム４０とカムフ
ォロワ５０からなるウォ―ムギアの進み角や摩擦係数を
選択することにより、タ―ンテ―ブルの保持力を任意に
設定できる。 カム曲線テ―ブル記憶部に書き込んだカム曲線のテ―
ブル値を指令値にしてモ―タの回転を制御しているた
め、カム機構を用いた装置のようなカムの設計と製作が
不要になる。すなわち、本発明では、機械としてのカム
でなく、電子化されたカムを用いているため、カム曲線
を容易に変更できる。これによって、装置の開発期間を
短縮できる。 電子化されたカムを用いているため、シ―ケンサやテ
ィ―チングボックス等の上位コントロ―ラを容易に接続
し、信号を与えることができる。 駆動軸３０は両側が連結可能な構成になっているた
め、駆動軸３０のどちら側からもアクチュエ―タを取付
けることができる。これにより、生産ラインのレイアウ
トに応じてフレキシブルにインデックス装置の形状を変
えられる。また、使われていない駆動軸の端部には磁気
レゾルバを連結することもできる。 駆動軸とモ―タの出力軸はジョイントで結合されてい
るため、駆動軸にかかる負荷に応じて容易にモ―タを変
えることができる。 原点センサをタ―ンテ―ブル上に設置すれば、磁気レ
ゾルバはインクリメンタル型のものでもよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成断面図である。

【図２】図１の装置の要部構成図である。

【図３】図１のインデックス装置の外観図である。

【図４】図１の装置の要部構成図である。

【図５】従来におけるインデックス装置の構成例を示し
た図である。

【符号の説明】

１１ ＤＤモ―タ １２ 磁気レゾルバ ３０ 駆動軸 ３１ ジョンイト ４０ カム ４１ 溝 ５０ カムフォロワ ６０ モ―タ制御部 ６１９ カム曲線テ―ブル記憶部 ７０ タ―ンテ―ブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 久男 神奈川県厚木市上依知3030番地 大久保歯 車工業株式会社内 (72)発明者 村松 康彦 長野県下伊那郡松川町元大島3176番地25 横河プレシジヨン株式会社内 (72)発明者 小野 裕 長野県下伊那郡松川町元大島3176番地25 横河プレシジヨン株式会社内 (72)発明者 佐藤 光一 長野県下伊那郡松川町元大島3176番地25 横河プレシジヨン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め動作を行なうインデックス装置
   において、 ダイレクト・ドライブ・モ―タに連結された駆動軸と、 ウォ―ム状に形成されていて、周面には螺旋形状の溝が
   形成され、前記駆動軸に固定されたカムと、 このカムと係合していてカムの回転に伴って回転するカ
   ムフォロワと、 このカムフォロワに連結されたタ―ンテ―ブルと、 前記ダイレクト・ドライブ・モ―タの絶対回転位置を検
   出する回転センサと、 メモリに格納されたカム曲線テ―ブルのテ―ブル値をも
   とに指令値を算出し、この指令値と、前記回転センサの
   検出値をもとに前記ダイレクト・ドライブ・モ―タをフ
   ィ―ドバック制御し、前記タ―ンテ―ブルを位置決めす
   るモ―タ制御部と、 を具備し、前記カムに形成された螺旋形状の溝の進み角
   と摩擦係数の値は、前記カムフォロワからカムへの動力
   伝達効率に応じて設定されたものであることを特徴とす
   るインデックス装置。
2. 【請求項２】 前記駆動軸は、両端に連結部を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載のインデックス装置。
3. 【請求項３】 前記回転センサは、１／ｎ回転（ｎは整
   数）を分解能として回転位置を検出する１Ｘレゾルバ
   と、検出した１／ｎ回転内における回転位置を検出する
   ｎＸレゾルバからなり、ダイレクト・ドライブ・モ―タ
   は前記駆動軸の一端側に連結され、一方のレゾルバはダ
   イレクト・ドライブ・モ―タと連結され、他方のレゾル
   バは駆動軸の他端側に連結されていることを特徴とする
   請求項２記載のインデックス装置。
4. 【請求項４】 前記ダイレクト・ドライブ・モ―タと前
   記駆動軸はジョイントで連結されていることを特徴とす
   る請求項１記載のインデックス装置。
5. 【請求項５】 前記タ―ンテ―ブル上にタ―ンテ―ブル
   の回転位置の原点を検出する原点センサを設けるととも
   に、前記回転センサはインクリメント型のものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のインデックス装置。
6. 【請求項６】 前記駆動軸が出力軸になっていることを
   特徴とする請求項１記載のインデックス装置。