JPH08251965A - 回転伝達装置 - Google Patents
回転伝達装置Info
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- JPH08251965A JPH08251965A JP7070392A JP7039295A JPH08251965A JP H08251965 A JPH08251965 A JP H08251965A JP 7070392 A JP7070392 A JP 7070392A JP 7039295 A JP7039295 A JP 7039295A JP H08251965 A JPH08251965 A JP H08251965A
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- JP
- Japan
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- encoder
- motor
- shaft
- control system
- frequency
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、負荷を直接駆動するモータ
と、その速度制御用高分解能エンコーダ間を連結する、
機械的共振、騒音、回転ムラを生じない回転伝達装置を
得るにある。 【構成】 高性能エンコーダの出力軸と負荷を直接駆動
するモータの出力軸に夫々リングを固定し、このリング
相互間を弾性体により連結し、ねじれ振動固有周波数が
速度制御系応答周波数と機械的共振周波数の間になるよ
う上記エンコーダ側の慣性モーメントの値を設定した回
転伝達装置。
と、その速度制御用高分解能エンコーダ間を連結する、
機械的共振、騒音、回転ムラを生じない回転伝達装置を
得るにある。 【構成】 高性能エンコーダの出力軸と負荷を直接駆動
するモータの出力軸に夫々リングを固定し、このリング
相互間を弾性体により連結し、ねじれ振動固有周波数が
速度制御系応答周波数と機械的共振周波数の間になるよ
う上記エンコーダ側の慣性モーメントの値を設定した回
転伝達装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転伝達装置、特に、Ｏ
Ａ機器、医療機器又は工作機械等に使用される駆動用モ
ータとその速度検出用のエンコーダとを連結する回転伝
達装置（フレキシブルカップリング）に関するものであ
る。
Ａ機器、医療機器又は工作機械等に使用される駆動用モ
ータとその速度検出用のエンコーダとを連結する回転伝
達装置（フレキシブルカップリング）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】負荷をモータで直接駆動するダイレクト
ドライブ方式のものでは、モータから負荷への回転伝達
機構が存在しないため、モータの回転精度をそのまま負
荷に伝達出来る。
ドライブ方式のものでは、モータから負荷への回転伝達
機構が存在しないため、モータの回転精度をそのまま負
荷に伝達出来る。
【０００３】このようなダイレクトドライブ方式では、
歯車のような減速機構が存在しないため、モータを低速
で使用する場合が多く、低速で回転ムラの少ない高精度
の速度制御システムを構築するには、高分解能のエンコ
ーダを速度検出用としてモータ軸に連結し、速度制御の
サーボ系ループゲインを大きく設計する必要がある。
歯車のような減速機構が存在しないため、モータを低速
で使用する場合が多く、低速で回転ムラの少ない高精度
の速度制御システムを構築するには、高分解能のエンコ
ーダを速度検出用としてモータ軸に連結し、速度制御の
サーボ系ループゲインを大きく設計する必要がある。
【０００４】図３は上記従来の速度制御システムを示
し、１はモータ部、２は負荷（図示せず）に結合される
モータ軸、３はエンコーダ、４はエンコーダ３の出力
軸、５は上記エンコーダ３内の格子ディスク、６は上記
出力軸４の軸受け、７はエンコーダ３の回転止め板であ
る。
し、１はモータ部、２は負荷（図示せず）に結合される
モータ軸、３はエンコーダ、４はエンコーダ３の出力
軸、５は上記エンコーダ３内の格子ディスク、６は上記
出力軸４の軸受け、７はエンコーダ３の回転止め板であ
る。
【０００５】この種の速度制御システムでは、図３のよ
うにエンコーダ３の出力軸４に中空軸タイプのものを採
用し、延長したモータ軸２をこの中空出力軸４内に挿入
し、クランプ８で固定して使用する場合が多い。
うにエンコーダ３の出力軸４に中空軸タイプのものを採
用し、延長したモータ軸２をこの中空出力軸４内に挿入
し、クランプ８で固定して使用する場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記のよ
うな速度制御システムでは、ゲインの高い速度制御ルー
プに入り込むためにモータの微少な振動がエンコーダ内
部のディスク５に伝達され、エンコーダ分解能が数千Ｐ
ＰＲと高パルスになると、速度制御系に大きな機械共振
が発生し、高周波の異音を伴い、回転ムラが大きくなる
現象が散発的に発生する。
うな速度制御システムでは、ゲインの高い速度制御ルー
プに入り込むためにモータの微少な振動がエンコーダ内
部のディスク５に伝達され、エンコーダ分解能が数千Ｐ
ＰＲと高パルスになると、速度制御系に大きな機械共振
が発生し、高周波の異音を伴い、回転ムラが大きくなる
現象が散発的に発生する。
【０００７】この現象を改善するには、上記速度制御系
のゲインをさげるか、または制御回路中にローパスフィ
ルタを挿入する等の処置がとられるが、回転ムラが大き
くなってしまう場合が多い。
のゲインをさげるか、または制御回路中にローパスフィ
ルタを挿入する等の処置がとられるが、回転ムラが大き
くなってしまう場合が多い。
【０００８】従って、上記従来の構成では、モータ軸２
とエンコーダ３の出力軸４間をフレキシブルカップリン
グ（図示せず）にて連結する方法が考えられる。
とエンコーダ３の出力軸４間をフレキシブルカップリン
グ（図示せず）にて連結する方法が考えられる。
【０００９】上記フレキシブルカップリングとしてはね
じり剛性が低いと、フレキシブルカップリングに存在す
る２次遅れ系伝達関数の応答周波数が制御ループ系の応
答周波数に近いかまたはそれ以下となり、制御系のハン
チングが発生するため、一般的に高精度の制御系を構成
するためにはフレキシブルカップリングのねじり剛性を
５，０００（Ｋｇｆ・ｃｍ／ｒａｄ）以上のものを使用
する必要がある。
じり剛性が低いと、フレキシブルカップリングに存在す
る２次遅れ系伝達関数の応答周波数が制御ループ系の応
答周波数に近いかまたはそれ以下となり、制御系のハン
チングが発生するため、一般的に高精度の制御系を構成
するためにはフレキシブルカップリングのねじり剛性を
５，０００（Ｋｇｆ・ｃｍ／ｒａｄ）以上のものを使用
する必要がある。
【００１０】然しながら、ねじり剛性が大きくなること
は、上記中空出力軸での連結と同様、モータの振動も速
度制御ループに伝達されてしまい、完全に機械共振を除
去することは出来ない。
は、上記中空出力軸での連結と同様、モータの振動も速
度制御ループに伝達されてしまい、完全に機械共振を除
去することは出来ない。
【００１１】また、デジタル制御により、機械共振を除
去する方法が実用化されているが、システムが複雑にな
りコストアップになる。
去する方法が実用化されているが、システムが複雑にな
りコストアップになる。
【００１２】本発明は高回転精度制御システムにおい
て、複雑な制御技術を使用することなく、簡潔な方法で
制御系の機械共振を押さえて、システムの全長を長くす
ることなく、ゲインの高い制御系を構成し回転ムラ特性
を安定にするようモータ軸と高分解能出力エンコーダ軸
間を連結する薄型の回転伝達装置を提供することを目的
とする。
て、複雑な制御技術を使用することなく、簡潔な方法で
制御系の機械共振を押さえて、システムの全長を長くす
ることなく、ゲインの高い制御系を構成し回転ムラ特性
を安定にするようモータ軸と高分解能出力エンコーダ軸
間を連結する薄型の回転伝達装置を提供することを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の回転伝達装置
は、負荷を直接駆動するモータの出力軸に固定したモー
タ軸リングと、上記モータを速度制御する高分解能エン
コーダの出力軸に固定した慣性モーメントの大きいエン
コーダ軸リングと、上記モータ軸リングとエンコーダ軸
リングとを連結する弾性体とより成り、ねじれ振動固有
周波数が速度制御系応答周波数と機械的共振周波数の間
になるよう上記エンコーダ側の慣性モーメントの値を設
定した。
は、負荷を直接駆動するモータの出力軸に固定したモー
タ軸リングと、上記モータを速度制御する高分解能エン
コーダの出力軸に固定した慣性モーメントの大きいエン
コーダ軸リングと、上記モータ軸リングとエンコーダ軸
リングとを連結する弾性体とより成り、ねじれ振動固有
周波数が速度制御系応答周波数と機械的共振周波数の間
になるよう上記エンコーダ側の慣性モーメントの値を設
定した。
【００１４】
【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１５】本発明の回転伝達装置９は図１に示すよう
に、負荷を直接駆動するモータのモータ軸２と２，５０
０ＰＰＲ以上の高分解能エンコーダ３の出力軸４間をフ
レキシブルに連結するために用いる。
に、負荷を直接駆動するモータのモータ軸２と２，５０
０ＰＰＲ以上の高分解能エンコーダ３の出力軸４間をフ
レキシブルに連結するために用いる。
【００１６】本発明の回転伝達装置９は、上記モータ軸
２に固定したモータ軸リング１０と、上記出力軸４に固
定した、上記モータ軸リング１０より十分大径なエンコ
ーダ軸リング１１と、上記モータ軸リング１０の中心部
から一方に偏心する位置に形成したカラー１２と上記エ
ンコーダ軸リング１１の中心部から他方に偏心する位置
に形成したカラー１３に夫々取付ネジ１４により固定し
たねじり剛性が５，０００（ｋｇｆ・ｃｍ／ｒａｄ）以
上のフレキシブルカップリング用板バネ１５とにより構
成する。
２に固定したモータ軸リング１０と、上記出力軸４に固
定した、上記モータ軸リング１０より十分大径なエンコ
ーダ軸リング１１と、上記モータ軸リング１０の中心部
から一方に偏心する位置に形成したカラー１２と上記エ
ンコーダ軸リング１１の中心部から他方に偏心する位置
に形成したカラー１３に夫々取付ネジ１４により固定し
たねじり剛性が５，０００（ｋｇｆ・ｃｍ／ｒａｄ）以
上のフレキシブルカップリング用板バネ１５とにより構
成する。
【００１７】本発明の回転伝達装置９に存在するねじれ
振動の伝達関数はＧ（ｓ）は、式１と表すことができ
る。
振動の伝達関数はＧ（ｓ）は、式１と表すことができ
る。
【００１８】
【式１】
【００１９】ここで、ωはＫ／Ｊｅ、Ｋはねじり剛性
（Ｋｇｆ・ｃｍ／ｒａｄ）、Ｊｅはエンコーダの慣性モ
ーメントとエンコーダ軸リングの慣性モーメントの合計
値（ｇ・ｃｍ・ｓ2 ）、２ζωはＤｅ／Ｊ、ζは減衰係
数、Ｄｅはエンコーダの粘性抵抗（ｇ・ｃｍ・ｓ）を示
す。
（Ｋｇｆ・ｃｍ／ｒａｄ）、Ｊｅはエンコーダの慣性モ
ーメントとエンコーダ軸リングの慣性モーメントの合計
値（ｇ・ｃｍ・ｓ2 ）、２ζωはＤｅ／Ｊ、ζは減衰係
数、Ｄｅはエンコーダの粘性抵抗（ｇ・ｃｍ・ｓ）を示
す。
【００２０】従って、ねじれ振動固有周波数ｆｎは式２
となる。
となる。
【００２１】
【式２】
【００２２】上記回転伝達装置９に存在するねじれ振動
固有周波数ｆｎは、エンコーダの慣性モーメントとエン
コーダ軸リングの慣性モーメントの合計値Ｊｅを変化さ
せることにより可変とすることができ、速度制御系の応
答周波数ｆｃともとの系に存在した機械的共振周波数ｆ
ｍの間に上記ねじれ振動固有周波数ｆｎを設計すれば、
制御系のハンチングを防止し、機械共振の影響を受けに
くい速度制御系を構成することができる。
固有周波数ｆｎは、エンコーダの慣性モーメントとエン
コーダ軸リングの慣性モーメントの合計値Ｊｅを変化さ
せることにより可変とすることができ、速度制御系の応
答周波数ｆｃともとの系に存在した機械的共振周波数ｆ
ｍの間に上記ねじれ振動固有周波数ｆｎを設計すれば、
制御系のハンチングを防止し、機械共振の影響を受けに
くい速度制御系を構成することができる。
【００２３】図２は、上記速度制御系の閉ループボード
を示す。一般に速度制御系の応答周波数ｆｃは、１０〜
２００Ｈｚ、ｆｍは、１〜３ｋＨｚとなることが多いた
め、上記エンコーダの慣性モーメントとエンコーダ軸リ
ングの慣性モーメントの剛性値Ｊｅを０．１〜０．５ｇ
・ｃｍ・ｓ2 とすることにより振動固有周波数ｆｎを、
上記速度制御系の応答周波数ｆｃと機械的共振周波数ｆ
ｍの間の、例えば２００〜１０００Ｈｚに設定する。
を示す。一般に速度制御系の応答周波数ｆｃは、１０〜
２００Ｈｚ、ｆｍは、１〜３ｋＨｚとなることが多いた
め、上記エンコーダの慣性モーメントとエンコーダ軸リ
ングの慣性モーメントの剛性値Ｊｅを０．１〜０．５ｇ
・ｃｍ・ｓ2 とすることにより振動固有周波数ｆｎを、
上記速度制御系の応答周波数ｆｃと機械的共振周波数ｆ
ｍの間の、例えば２００〜１０００Ｈｚに設定する。
【００２４】
【発明の効果】本発明の回転伝達装置によれば、高ゲイ
ンを持った低速のダイレクトドライブでの速度制御シス
テムに於いて、使用する板バネのねじり剛性とエンコー
ダの慣性モーメントを調査し、ねじれ振動固有周波数が
目的の値になるように出来るので複雑な制御理論を用い
ることなく制御系のハンチング、機械共振を制御し、回
転ムラ特性を安定に保ち、外乱となるモータ振動成分を
遮断し、必要な回転成分のみを伝達できるようになる。
ンを持った低速のダイレクトドライブでの速度制御シス
テムに於いて、使用する板バネのねじり剛性とエンコー
ダの慣性モーメントを調査し、ねじれ振動固有周波数が
目的の値になるように出来るので複雑な制御理論を用い
ることなく制御系のハンチング、機械共振を制御し、回
転ムラ特性を安定に保ち、外乱となるモータ振動成分を
遮断し、必要な回転成分のみを伝達できるようになる。
【００２５】また、エンコーダ軸リング１１を大径と
し、適度の慣性モーメントを持たせる構成としモータと
エンコーダのユニット全長を伸ばすことが無い等大きな
利益がある。
し、適度の慣性モーメントを持たせる構成としモータと
エンコーダのユニット全長を伸ばすことが無い等大きな
利益がある。
【図１】本発明の回転伝達装置の説明用縦断側面図であ
る。
る。
【図２】速度制御系の閉ループボードの説明用線図であ
る。
る。
【図３】従来の回転伝達装置の説明用縦断側面図であ
る。
る。
１ モータ部 ２ モータ軸 ３ エンコーダ ４ 出力軸 ５ 格子ディスク ６ 軸受け ７ 回転止め板 ８ クランプ ９ 回転伝達装置 １０ モータ軸リング １１ エンコーダ軸リング １２ カラー １３ カラー １４ 取付ネジ １５ フレキシブルカップリング用板バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 13/62 Ｇ０５Ｄ 13/62 Ｃ
Claims (1)
- 【請求項１】 負荷を直接駆動するモータの出力軸に固
定したモータ軸リングと、上記モータを速度制御する高
分解能エンコーダの出力軸に固定した慣性モーメントの
大きいエンコーダ軸リングと、上記モータ軸リングとエ
ンコーダ軸リングとを連結する弾性体とより成り、ねじ
れ振動固有周波数が速度制御系応答周波数と機械的共振
周波数の間になるよう上記エンコーダ側の慣性モーメン
トの値を設定したことを特徴とする回転伝達装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07039295A JP3335034B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 回転伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07039295A JP3335034B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 回転伝達装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08251965A true JPH08251965A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3335034B2 JP3335034B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=13430137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07039295A Expired - Fee Related JP3335034B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 回転伝達装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3335034B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011038776A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Okuma Corp | テーブル回転角度検出装置 |
| JP2013221921A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-28 | Heidenhain Kk | ロータリーエンコーダ |
| JP2015124044A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | セイコーエプソン株式会社 | ベルト搬送装置、媒体搬送装置ならびにプリンター |
| CN105606346A (zh) * | 2015-09-09 | 2016-05-25 | 安徽省宁国市东波紧固件有限公司 | 一种轴用挡圈极限转速的检测装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10100902B2 (en) * | 2015-02-18 | 2018-10-16 | Nidec Motor Corporation | Motor with encoder flywheel |
| CN109116771B (zh) * | 2017-06-22 | 2020-07-28 | 东元电机股份有限公司 | 控制命令产生方法及其装置 |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP07039295A patent/JP3335034B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011038776A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Okuma Corp | テーブル回転角度検出装置 |
| JP2013221921A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-28 | Heidenhain Kk | ロータリーエンコーダ |
| JP2015124044A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | セイコーエプソン株式会社 | ベルト搬送装置、媒体搬送装置ならびにプリンター |
| CN105606346A (zh) * | 2015-09-09 | 2016-05-25 | 安徽省宁国市东波紧固件有限公司 | 一种轴用挡圈极限转速的检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3335034B2 (ja) | 2002-10-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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