JPS636202A - 空気圧サ−ボモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 従来、ロボットや各種産業用機械の動力源として、ＡＣ
サーボモータあるいはＤＤモータ（直接駆動、低速、高
分解能モータ）等の制御性のすぐれたモータが使用され
ているが、本発明は特に低速度で大きな駆動力と微細な
位置ぎめ能力を必要とする用途に適したモータを提供す
るものである。

［従来の技術］ たとえば、産業用機械において低速度で大きな回転トル
クを有し、しかも位置ぎめ精度がすぐれた軽量の動力源
を必要とする場合が多い。

そのような用途には、大型のＡＣサーボモータに減速機
を組合せて使用されることがあったが、形が大きく高価
になり、また減速機の歯車のバンクラッシュによる遊び
しろがあって位置ぎめ精度が低い問題があった。また、
ＤＤモータを使用すれば、制御精度はすぐれているが、
きわめて高価であり、現状では利用できる範囲が限られ
ている。

上記問題の対策として、安価な空気圧シリンダを複数個
使用しクランクシャフトを回転させるモ−夕を本願出願
人は提案（特願昭６１−０８９０７４号）しているが、
空気の圧縮性のために位置ぎめ精度が低い難点があった
。

［発明が解決しようとしている問題点コ本発明は、上記
「従来の技術」で説明した問題点を解決するために、減
速機を使用する）要がないほど低速時トルクが大きく構
造原理上安価な空気圧シリンダを利用し、しかも位置ぎ
め精度を向上させるための改良を施して、安価なモータ
を提供することをねらっている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、従来空気圧機器が一般的に「空気に圧縮性が
あるために、起動時のスティックスリップ現象や負荷の
変化時の飛び出し現象などを生じ、円滑作動と精密制御
に関して難点がある」といわれている問題点を除去する
ものであって、空気圧シリンダにより駆動される回転シ
ャフトに回転側御用の小型制御モータとコンピュータを
組合せて微細な制御ができるようにしたものである。

すなわち、第１図、第２図に示すごとく、クランクシャ
フト■の中心に対し同芯円上に等間隔の位置に配置した
複数のエアシリンダ■■■のロンドの先端をクランクピ
ンのと結合させ、このロンドの作動によりクランクピン
Ｏとクランク［相］を介してシャフト■を回転させるよ
うになし、またクランクシャフト■に取付けたウオーム
ホイール［相］と制御モータ■に取付けたウオーム［相
］とをかみ合わせ、さらに当該クランクシャフト■の回
転をエンコーダ■により検出してコンピュータ■へ入力
し、コンピュータ■の命令によって前記エアシリンダ■
■■へ供給する圧縮空気を電磁弁■〜＠等により開閉制
御し、同時に一コンピュータ■の命令によって制御モー
タ■の回転をも制御することによって、クランクシャフ
ト■の回転加速性能、定速性能および減速性能が任意に
得られるようにした空気圧サーボモータである。

なお、エアシリンダ■■■およびこのエアシリンダ前後
部の電磁弁■〜＠は従来慣用されているものと同様の原
理で動作するものであり、エアシリンダの後端部はおの
おのクランクシャフト■を中心とする同芯円上に等間隔
に設定したポイント＠［相］［相］を支点にしてロッド
の先端がクランクピンのの動きに応じて揺動するように
支持されている。

そして、このクランクピンの回転がクランク［相］を介
してクランクシャフト■を回転させるのである。

また、ウオームホイール［相］とウオーム■は、ウオー
ム［相］→ウオームホイール［相］への一方向性回転力
伝達ができ、ウオームホイール０→ウオーム［相］への
回転力伝達はできない原理を利用したものであり、同種
の機能をはたす他の動力伝達手段（たとえばボールねじ
の原理を利用したもの）を使用することもできる。

さらに、制御モータ■は、小型のＡＣサーボモータ、Ｄ
Ｃサーボモータあるいはステッピングモータであっても
よく、用途によってはインバータモータのごとき簡易可
変速度モータあるいは一般的な誘導モータを使用するこ
ともできる。

他の実施例としては、ここに説明したエアシリンダ■■
■とクランクシャフト■を組合わせて回転力を得る方法
の他に、回転翼型空気式モータを使用することもできる
。

［作用］ 第３図は、第１図、第２図のクランクシャフトの回転位
置をａｓ　ｂｓ　　Ｃｍ　ｄｓ　　ｅおよびｆの６つの
象限にわけて示したものであり、ＮＯ，１，２，３の各
シリンダ■■■に与える空気圧ｐは、それぞれの象限に
おいて第４図に斜線囲みで示すタイミングで電磁弁から
供給される。すなわち、第３図において時計方向の回転
力を得ようとするときに、Ｎｏ。

■シリンダにはｂ象限においてピストンロッドがのび出
す方向に空気圧を与えられ、また、ｅ象限においてはピ
ストンロッドが縮む方向への空気圧を与えられる。

なお、ａ、Ｃ９ｄおよびｆ象限においても過渡的に空気
圧がかかっている。Ｎ００２およびＮＯ４３シリンダへ
の空気圧のかけ方は、第４図に示したとおりである。

なお、回転を反時計方向にするときには、シリンダへの
空気圧のかけ方を第４図の逆方向にすればよい。

このようにしてクランクシャフト■には、エアシリンダ
■■■から時計方向かあるいは反時計方向の駆動力が与
えられるが、クランクシャフト■にはウオームホイール
［相］とウオーム［相］を介して制御モータ■が結合さ
れているので、制御モータ■とウオーム■とが回転しな
い限りウオームホイール０とクランクシャフト■は回転
できないようになっており、この組合せが制御モータ■
による回転制御性を生み出しているのである。

［発明の効果コ 上記の説明によりあきらかなどとく、安価なエアシリン
ダから大きな駆動力が与えられ、それをクランクシャフ
ト■がどのように外部仕事として出力するかは制御モー
タ■の指示により規制され、これら全体をコンピュータ
■が制御するので、大トルクでしかも微細な位置制御性
を有する低速、高分解能直接駆動モータを安価に得るこ
とができ、産業上きわめて有用なものである。

さらに、本発明動力系には、制御系と小型制御モータ駆
動用に小容量の電力を消費するだけであって、主要動力
は空気圧により得ているため、本来防爆性があり、塗装
工場、化学工場あるいは鉱山での使用に適している。ま
た、建築工場現場におけるごとく空気圧が得やす（、配
線や配管がラフな神経であつかわれがちな環境で使用さ
れるのにも適したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明空気圧サーボモータのクランクシャフト
、エアシリンダおよび制御モータの構成概念を示す斜視
図。第２図は第１図のＡ−Ａ断面図。第３図はクランク
シャフトの回転を説明する図。第４図は各エアシリンダ
へ空気圧を供給するタイミングを説明する図。 ■・・・クランクシャフト、■■■・・・エアシリンダ
、■・・・エンコーダ、■・・・コンピュータ、■〜＠
・・・電磁弁、［相］・・・ウオームホイール、■・・
・制御モータ、■・・・ウオーム、＠＠＠・・・エアシ
リンダの支点、［相］・・・クランク、■・・・クラン
クピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）クランクシャフト（１）の中心に対し同芯円上に等
   間隔の位置に配置した複数のエアシリンダ（２）（３）
   （４）のロッドの先端をクランクピン（２１）と結合さ
   せ、このロッドの作動によりクランクピン（２１）とク
   ランク（２０）を介してクランクシャフト（１）を回転
   させるようになし、またクランクシャフト（１）に取付
   けたウォームホィール（１３）と制御モータ（１４）に
   取付けたウォーム（１５）とをかみ合わせ、さらに当該
   クランクシャフト（１）の回転をエンコーダ（５）によ
   り検出してコンピュータ（６）へ入力し、コンピュータ
   （６）の命令によって前記エアシリンダ（２）（３）（
   ４）へ供給する圧縮空気を電磁弁（７）〜（１２）等に
   より開閉制御し、同時にコンピュータ（６）の命令によ
   って制御モータ（１４）の回転をも制御することによっ
   て、クランクシャフト（１）の回転加速性能、定速性能
   および減速性能が任意に得られるようにした空気圧サー
   ボモータ。