JP3975686B2

JP3975686B2 - Gear transmission electric motor and gear transmission mechanism using the same

Info

Publication number: JP3975686B2
Application number: JP2001097522A
Authority: JP
Inventors: 良和小池
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002300749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ回転力を歯車の噛合いによって被回転伝達部に伝達する歯車伝達用電動モータ及びそれを用いた歯車伝達機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータに直結している原動歯車、中間伝達歯車、被回転伝達部に回転力を伝達する伝達歯車などを備えた歯車伝達機構は、各歯車の噛合い位置の速度変動が増幅され、被回転伝達部に特定の回転速度を高精度に伝達できないおそれがある。
【０００３】
これを改善する技術として、例えば特開平03-251472 号公報に記載されているように、歯車系列の噛合い位置をピッチ円の周方向にずらすことで、速度変動を相殺するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、歯車伝達機構において速度変動が発生するのは、歯車どうしの噛合い位置ばかりではない。
図８は、電動モータ２のモータ軸４にモータ歯車６が固着し、モータ歯車６に、被回転伝達部に回転力を伝達する伝達歯車８が噛み合っている歯車伝達機構を示すものである。
【０００５】
通常の電動モータ２は、図９の破線で示すように、定周期の速度変動が発生している。また、モータ歯車６及び伝達歯車８の噛合い位置にも、図９の一点鎖線で示すように速度変動が発生している。ここで、電動モータ２の最大の速度変動の位相と、モータ歯車６及び伝達歯車８の噛合い位置で発生する速度変動のうちの最大の速度変動の位相が一致してしまうと、図９の実線で示すように、増幅された速度変動が発生してしまい、被回転伝達部に特定の回転速度を高精度に伝達できない場合がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、定周期のモータ速度変動が発生していても、確実に速度変動を低減させることができる歯車伝達用電動モータ及びそれを用いた歯車伝達機構を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１記載の発明は、定周期の速度変動が発生する電動モータであり、発生したモータ回転力を、モータ軸に固着したモータ歯車に噛み合せた伝達歯車を介して被回転伝達部に伝達するために使用する歯車伝達用電動モータにおいて、前記モータ歯車及び前記伝達歯車の噛合い位置で発生する噛合い速度変動のうち最も小さい値となる位相に、自身が発生しているモータ速度変動のうち最も大きい値の位相を一致させた。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の歯車伝達用電動モータにおいて、前記噛合い速度変動のうち最も小さい値となる速度変動の位相を、伝達トルクが最小となる前記モータ歯車及び前記伝達歯車の１歯どうしが噛み合う位置とした。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の歯車伝達用電動モータにおいて、前記モータ速度変動のうち最も大きい値となる速度変動の位相を、自身の発生トルクが最大になる位置とした。
【０００９】
一方、請求項４記載の発明は、定周期の速度変動が発生する電動モータと、この電動モータのモータ軸に固着したモータ歯車と、このモータ歯車に噛み合って被回転伝達部に回転力を伝達する伝達歯車とを備えた歯車伝達機構において、前記モータ歯車及び前記伝達歯車の噛合い位置で発生する噛合い速度変動のうち最も小さい値となる位相に、自身が発生しているモータ速度変動のうち最も大きい値の位相を一致させた。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の歯車伝達機構において、前記噛合い速度変動のうち最も小さい値となる速度変動の位相を、伝達トルクが最小となる前記モータ歯車及び前記伝達歯車の１歯どうしが噛み合う位置とした。
さらに、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の歯車伝達機構において、前記モータ速度変動のうち最も大きい値となる速度変動の位相を、自身の発生トルクが最大になる位置とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る歯車伝達機構の１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の歯車伝達機構で使用している電動モータ１０の位相特性を示すものである。
【００１２】
この電動モータ１０は、３相のステータ１０ａと、８極のロータ１０ｂとを備えた三相８極式電動モータであり、１回転中のトルク変動が２４回発生する。そして、図２のモータ展開図にも示すように、一回転中の２４回のトルク変動のうち、Ａ相通電時においてＡ相ステータの磁極中心とロータの磁極中心が一致する位置を回転角０deg と定義すると、回転角０deg の位置で二相通電時の発生トルクが最大となる。
【００１３】
次に、図３は、本実施形態の歯車伝達機構で使用している電動モータ１０のモータ軸１２に固着されているモータ歯車１４と、このモータ歯車１４に噛み合っている伝達歯車１６とを示す図であり、伝達歯車１６は、モータ歯車１４を介して電動モータ１０から伝達されてきた回転力を、図示しない被回転伝達部に伝達する。
【００１４】
そして、前記モータ歯車１４は、２４の歯数を有しており、伝達歯車１６との噛合い位置において、図５に示すように回転角に応じて伝達トルクが変化する。そして、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の噛合い位置の伝達トルクは、図５に示すように、歯車の回転とともにのこぎり刃状に変化するが、１回転中に２４回の最小の伝達トルク及び最大の伝達トルクが交互に発生する。最小の伝達トルクは、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の噛合いにおいて、図４に示すように、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の１歯どうしが噛み合っているときに発生する。また、最大の伝達トルクは、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の２歯どうしが噛み合っているときに発生する。
【００１５】
ここで、回転初期に、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の１歯どうしが噛み合う角度θは、モータ歯車１４のピッチ円直径をｄとし、モータ歯車１４の円弧状の歯厚をｓとすると、
θ＝（ｓ／２）／（ｄ／２） ……… （１）
＝ｓ／ｄ …… （２）
となる。
【００１６】
そして、本実施形態では、図６に示すように、発生トルクが最大となる回転角が０deg のときに、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の１歯どうしが噛み合う角度θを一致させている。
本実施形態によると、電動モータ１０の速度変動は、図７の破線で示すように、一回転中の２４回のトルク変動に対応して１５deg 毎に大きくなり、回転角が０deg のときに、最大の速度変動となる。一方、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の噛合い位置で発生する速度変動も、図７の一点鎖線で示すように、１回転中に２４回の最小の速度変動及び最大の速度変動が交互に発生する。
【００１７】
ここで、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の噛合い位置で発生する最小の速度変動の位相は、電動モータ１０で発生する大きな速度変動の位相に一致し、当然に、回転角が０deg のときの最大の速度変動の位相にも一致する。
このように、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の噛合い位置で発生する最小の速度変動の位相と、電動モータ１０で発生する大きな速度変動の位相とが一致することから、図７の実線で示すように速度変動が相殺され、被回転伝達部に対して速度変動が殆ど発生しない回転力を伝達することができる。
【００１８】
したがって、本実施形態の歯車伝達機構は、電動モータ１０に定周期の速度変動が発生していても、確実に速度変動を低減させることができる歯車伝達機構を提供することができる。
また、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の噛合い位置で発生する最小の速度変動の位相を、モータ歯車１４及び伝達歯車１６の１歯どうしが噛み合う位置として割り出し、しかも、電動モータ１０が発生する最大の速度変動の位相を、電動モータ１０が最大の発生トルクを発生する位置として割り出したので、簡単な手段で速度変動を低減させることができる。
【００１９】
また、本実施形態では、速度変動を改善するための機構を電動モータ１０に何等付加していないので、電動モータ１０の低コスト化も図ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、４記載の発明によると、前記モータ歯車及び前記伝達歯車の噛合い位置で発生する噛合い速度変動のうち最も小さい値となる位相に、自身が発生しているモータ速度変動のうち最も大きい値の位相を一致させたことから、速度変動を確実に相殺することができる。
【００２１】
また、請求項２、３、５、６の発明によると、簡単な手段で速度変動を低減させることができる。
さらに、請求項１、２、３記載の発明によると、速度変動を改善するための機構を電動モータに何等付加していないので、電動モータの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動モータの発生トルクの特性を示す図である。
【図２】本発明に係る電動モータにおいて発生トルクが最大となる位置を示すモータ展開図である。
【図３】本発明に係るモータ歯車及び伝達歯車の噛合い状態を示す図である。
【図４】図３の要部を拡大した図である。
【図５】モータ歯車及び伝達歯車の伝達トルクの変化を示す図である。
【図６】本発明においてモータ歯車及び伝達歯車の噛合い位置で発生する噛合い速度変動のうち最も小さい値となる位相と、電動モータが発生するモータ速度変動のうち最も大きい値の位相とを一致させた状態を示す図である。
【図７】本発明の歯車伝達機構の速度変動を示す図である。
【図８】電動モータを備えた歯車伝達機構を示す図である。
【図９】従来の歯車伝達機構の速度変動を示す図である。
【符号の説明】
１０電動モータ
１０ａステータ
１０ｂロータ
１２モータ軸
１４モータ歯車
１６伝達歯車
θ モータ歯車及び伝達歯車の１歯どうしが噛み合う角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor for gear transmission that transmits a motor rotational force to a rotation transmission portion by meshing of a gear, and a gear transmission mechanism using the same.
[0002]
[Prior art]
A gear transmission mechanism equipped with a driving gear directly connected to the electric motor, an intermediate transmission gear, a transmission gear that transmits rotational force to the rotation transmission portion, etc., amplifies the speed fluctuations of the meshing position of each gear, and rotates There is a possibility that a specific rotational speed cannot be transmitted to the transmission unit with high accuracy.
[0003]
As a technique for improving this, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-251472, the speed variation is canceled by shifting the meshing position of the gear train in the circumferential direction of the pitch circle.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is not only the meshing positions of the gears that cause speed fluctuations in the gear transmission mechanism.
FIG. 8 shows a gear transmission mechanism in which a motor gear 6 is fixed to the motor shaft 4 of the electric motor 2, and a transmission gear 8 that transmits a rotational force to the rotation transmission portion meshes with the motor gear 6.
[0005]
In the normal electric motor 2, as shown by the broken line in FIG. 9, a constant cycle speed fluctuation occurs. Further, speed fluctuations also occur at the meshing positions of the motor gear 6 and the transmission gear 8 as shown by the one-dot chain line in FIG. Here, when the phase of the maximum speed fluctuation of the electric motor 2 coincides with the phase of the maximum speed fluctuation among the speed fluctuations generated at the meshing position of the motor gear 6 and the transmission gear 8, as shown in FIG. As indicated by the solid line, the amplified speed fluctuation may occur, and the specific rotational speed may not be transmitted with high accuracy to the rotation transmitting portion.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an electric motor for gear transmission capable of reliably reducing the speed fluctuation even when the motor speed fluctuation of a fixed period occurs, and a gear transmission mechanism using the same The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an invention according to claim 1 is an electric motor in which a speed fluctuation of a fixed period occurs, and the generated motor rotational force is transmitted via a transmission gear meshed with a motor gear fixed to a motor shaft. In the gear transmission electric motor used for transmission to the rotation transmission part, the self-occurrence occurs at the phase with the smallest value among the meshing speed fluctuations generated at the meshing position of the motor gear and the transmission gear. The phase of the largest value of the motor speed fluctuations being matched is matched.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the gear transmission electric motor according to the first aspect, the phase of the speed fluctuation that is the smallest value among the meshing speed fluctuations, the motor gear that minimizes the transmission torque, and The position where one tooth of the transmission gear meshes.
According to a third aspect of the present invention, in the gear transmission electric motor according to the first or second aspect, the phase of the speed fluctuation, which is the largest value among the motor speed fluctuations, is set at a position where the generated torque becomes maximum. It was.
[0009]
On the other hand, the invention according to claim 4 is directed to an electric motor in which a speed fluctuation of a fixed period occurs, a motor gear fixed to the motor shaft of the electric motor, and a rotational force transmitted to the rotation transmitting portion by meshing with the motor gear. In the gear transmission mechanism including the transmission gear, the motor speed fluctuation generated by the motor gear and the transmission gear at the phase that is the smallest of the meshing speed fluctuations generated at the meshing position of the transmission gear. The phase with the largest value was matched.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the gear transmission mechanism according to the fourth aspect, the phase of the speed fluctuation that has the smallest value among the meshing speed fluctuations, the motor gear and the transmission with the smallest transmission torque. A position where one tooth of the gear meshes.
Further, the invention according to claim 6 is the gear transmission mechanism according to claim 4 or 5, wherein the phase of the speed fluctuation that is the largest value among the motor speed fluctuations is set to a position where the generated torque becomes maximum. .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a gear transmission mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the phase characteristics of the electric motor 10 used in the gear transmission mechanism of this embodiment.
[0012]
The electric motor 10 is a three-phase eight-pole electric motor including a three-phase stator 10a and an eight-pole rotor 10b, and torque fluctuation during one rotation is generated 24 times. As shown in the motor development diagram of FIG. 2, the position where the magnetic pole center of the A-phase stator coincides with the magnetic pole center of the rotor during the A-phase energization among 24 torque fluctuations during one rotation is 0 deg. Is defined, the generated torque at the time of two-phase energization is maximized at the position of the rotation angle 0 deg.
[0013]
Next, FIG. 3 shows a motor gear 14 fixed to the motor shaft 12 of the electric motor 10 used in the gear transmission mechanism of the present embodiment, and a transmission gear 16 meshed with the motor gear 14. The transmission gear 16 transmits the rotational force transmitted from the electric motor 10 via the motor gear 14 to a rotation transmission portion (not shown).
[0014]
The motor gear 14 has 24 teeth, and the transmission torque changes in accordance with the rotation angle at the meshing position with the transmission gear 16 as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the transmission torque at the meshing position of the motor gear 14 and the transmission gear 16 changes in a sawtooth shape with the rotation of the gear, but the minimum transmission torque and the maximum of 24 times during one rotation. The transmission torque is generated alternately. The minimum transmission torque is generated when the teeth of the motor gear 14 and the transmission gear 16 are engaged with each other as shown in FIG. The maximum transmission torque is generated when the two teeth of the motor gear 14 and the transmission gear 16 are engaged with each other.
[0015]
Here, at the initial stage of rotation, the angle θ at which one tooth of the motor gear 14 and the transmission gear 16 meshes is defined as follows, where the pitch circle diameter of the motor gear 14 is d, and the arc tooth thickness of the motor gear 14 is s.
θ = (s / 2) / (d / 2) (1)
= S / d (2)
It becomes.
[0016]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, when the rotation angle at which the generated torque is maximum is 0 deg, the angle θ at which one tooth of the motor gear 14 and the transmission gear 16 mesh is matched.
According to this embodiment, as shown by the broken line in FIG. 7, the speed fluctuation of the electric motor 10 increases every 15 degrees corresponding to 24 torque fluctuations during one rotation, and when the rotation angle is 0 degrees, Maximum speed fluctuation. On the other hand, the speed fluctuation generated at the meshing position of the motor gear 14 and the transmission gear 16 is also alternately generated as a minimum speed fluctuation and a maximum speed fluctuation of 24 times during one rotation, as shown by a one-dot chain line in FIG. To do.
[0017]
Here, the phase of the minimum speed fluctuation generated at the meshing position of the motor gear 14 and the transmission gear 16 coincides with the phase of the large speed fluctuation generated in the electric motor 10, and naturally, when the rotation angle is 0 deg. It also matches the phase of maximum speed fluctuation.
As described above, the phase of the minimum speed fluctuation generated at the meshing position of the motor gear 14 and the transmission gear 16 and the phase of the large speed fluctuation generated in the electric motor 10 coincide with each other. Thus, the speed fluctuations are canceled out, and the rotational force that hardly generates the speed fluctuations can be transmitted to the rotation transmission portion.
[0018]
Therefore, the gear transmission mechanism of the present embodiment can provide a gear transmission mechanism that can reliably reduce the speed fluctuation even when the electric motor 10 has a constant speed fluctuation.
Further, the phase of the minimum speed fluctuation generated at the meshing position of the motor gear 14 and the transmission gear 16 is determined as the position where one tooth of the motor gear 14 and the transmission gear 16 meshes, and the maximum generated by the electric motor 10 is obtained. Since the phase of the speed fluctuation is determined as the position where the electric motor 10 generates the maximum generated torque, the speed fluctuation can be reduced by a simple means.
[0019]
Moreover, in this embodiment, since no mechanism for improving the speed fluctuation is added to the electric motor 10, the cost of the electric motor 10 can be reduced.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and fourth aspects of the present invention, the self-occurrence occurs in the phase having the smallest value among the meshing speed fluctuations generated at the meshing positions of the motor gear and the transmission gear. Since the phase of the largest value among the existing motor speed fluctuations is matched, the speed fluctuation can be surely offset.
[0021]
Further, according to the inventions of claims 2, 3, 5, and 6, the speed fluctuation can be reduced by a simple means.
Furthermore, according to the first, second, and third aspects of the invention, since no mechanism for improving the speed fluctuation is added to the electric motor, the cost of the electric motor can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing characteristics of torque generated by an electric motor according to the present invention.
FIG. 2 is a motor development view showing a position where generated torque becomes maximum in the electric motor according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a meshed state of a motor gear and a transmission gear according to the present invention.
4 is an enlarged view of a main part of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing changes in transmission torque of a motor gear and a transmission gear.
FIG. 6 shows a phase having the smallest value among the meshing speed fluctuations generated at the meshing positions of the motor gear and the transmission gear in the present invention and a phase having the largest value among the motor speed fluctuations generated by the electric motor. It is a figure which shows the state made to correspond.
FIG. 7 is a diagram showing speed fluctuations of the gear transmission mechanism of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a gear transmission mechanism including an electric motor.
FIG. 9 is a diagram showing speed fluctuations of a conventional gear transmission mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric motor 10a Stator 10b Rotor 12 Motor shaft 14 Motor gear 16 Transmission gear (theta) The angle with which one tooth of a motor gear and a transmission gear meshes

Claims

Electric motor for gear transmission that is used to transmit the generated motor rotational force to the rotation transmission part via a transmission gear meshed with a motor gear fixed to the motor shaft. In the motor
The phase having the smallest value among the meshing speed fluctuations generated at the meshing positions of the motor gear and the transmission gear is matched with the phase having the largest value among the motor speed fluctuations generated by itself. An electric motor for gear transmission that is characterized.

The phase of the speed fluctuation that is the smallest value among the meshing speed fluctuations is set to a position where the motor gear and the one tooth of the transmission gear at which the transmission torque is minimum mesh with each other. Electric motor for gear transmission.

The gear transmission electric motor according to claim 1 or 2, wherein the phase of the speed fluctuation having the largest value among the motor speed fluctuations is set to a position where the generated torque becomes maximum.

A gear transmission mechanism comprising: an electric motor that generates a constant speed fluctuation; a motor gear fixed to a motor shaft of the electric motor; and a transmission gear that meshes with the motor gear and transmits a rotational force to a rotation transmission portion. In
The phase having the smallest value among the meshing speed fluctuations generated at the meshing positions of the motor gear and the transmission gear is matched with the phase having the largest value among the motor speed fluctuations generated by itself. A gear transmission mechanism.

The phase of the speed fluctuation that is the smallest value among the meshing speed fluctuations is a position where the motor gear and the one tooth of the transmission gear at which the transmission torque is minimum mesh with each other. Gear transmission mechanism.

6. The gear transmission mechanism according to claim 4 or 5, wherein the phase of the speed fluctuation having the largest value among the motor speed fluctuations is set to a position where the generated torque becomes maximum.