JP6282916B2 - 冷却ファンの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータの温度上昇を防止するための冷却ファンの取付構造に係り、特に、防振性能を備えた冷却ファンの取付構造に関する。

サーボモータは、サーボ機構により位置や速度等の制御が可能なモータとして知られる。サーボモータは、たとえば、減速機や油圧ポンプ等の負荷装置の駆動に用いられる。サーボモータの駆動によりコイルが温度上昇すると、当該サーボモータの能力が低下する。

このため、サーボモータには、コイルの温度上昇を防止するための冷却用ファンが設けられている。従来、当該冷却用ファンは、サーボモータのケーシングやブラケットに直接固定されるか、取付金具を介して固定されていた。

サーボモータの冷却用ファンの取付構造に関する技術としては、たとえば、取付金具を介して、サーボモータのブラケットに冷却用ファンを取り付けたＡＣサーボモータがある（特許文献１参照）。

特開平６−３１５２４８号公報

ところで、従来の冷却用ファンの取付構造では、冷却用ファンに負荷装置からの過大な振動や、負荷装置の振動周波数と冷却用ファン支持部の固有振動数との共振による過大な振動が加わる。冷却用ファンに過大な振動が加わると、当該冷却用ファンが破損に至る虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、サーボモータが駆動する負荷装置から加わる振動や、負荷装置の振動周波数と冷却ファン支持部の固有振動数との共振により発生する振動を低減して、過大な振動による破損を防止することができる冷却ファンの取付構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る冷却用ファンの取付構造は、サーボモータの通風カバーに冷却ファンを取り付ける冷却ファンの取付構造である。

上記通風カバーと上記冷却ファンとの間に介設され、雌ねじ部を有するベース板と、切欠き孔を有するファン取付板と、上記ファン取付板の前記切欠き孔に支持される筒体状の防振材と、を有する。防振材を介して、上通風カバーに上記冷却ファンを固定する。

本発明に係る冷却用ファンの取付構造は、サーボモータの通風カバーと冷却用ファンとの間に防振材を介設しているため、負荷装置から冷却ファンへの振動を減衰することができる。

また、防振材の材質や大きさ、数量、および取付板の材質を適切に選択することにより、冷却ファン支持部の固有振動数の調整が可能である。その結果、負荷装置からの振動周波数と冷却ファン支持部の固有振動数との共振を防止することができる。

したがって、本発明に係る冷却ファンの取付構造によれば、過大な振動による冷却用ファンの破損を防止することができる。

第１実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の正面図である。 第１実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の反出力側端面図である。 第１実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の要部拡大図である。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態におけるベース板の平面図である。 第１実施形態におけるファン取付板の平面図である。 第１実施形態におけるグロメットの軸方向断面図である。 第２実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の要部拡大図である。

以下、図面を参照して、第１および第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造について説明する。

第１および第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、サーボモータのケーシングと冷却用ファンとの間に防振材を介設している。したがって、本実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、サーボモータが駆動する負荷装置から加わる振動や、負荷装置の振動周波数と冷却ファン支持部の固有振動数との共振により発生する振動を低減することができる。その結果、第１および第２実施形態によれば、過大な振動による冷却用ファンの破損を回避可能な冷却ファンの取付構造を実現することができるようになる。

〔第１実施形態〕
［冷却ファンの取付構造の構成］
まず、図１から図６を参照して、第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造の構成について説明する。図１は第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造の正面図である。図２は第１実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の反出力側端面図である。図３は第１実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の要部拡大図である。

図１および図２に示すように、第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、サーボモータ１０に、当該サーボモータ１０を冷却するための冷却ファン２０を取り付けるための構造である。

サーボモータ１０は、フレーム１１内に不図示のステータおよびロータを備える。フレーム１１の出力側端部には、出力側ブラケット１２が設けられる。他方、フレーム１１の反出力側端部には、反出力側ブラケット１３が設けられる。

サーボモータ１０の回転軸１４は、出力側ブラケット１２から外部へ露出している。当該回転軸１４は、減速機や油圧ポンプ等の負荷装置に接続される。サーボモータ１０は、サーボ機構により、当該負荷装置の位置や速度等を制御する。

冷却ファン２０は、サーボモータ１０のコイル（図示せず）の温度上昇を防止するための冷却装置である。冷却ファン２０は、不図示のステータとロータを有し、ファンモータとも称される。冷却ファン２０は、ロータに複数の羽根を備えた羽根車（図示せず）が取り付けられている。

サーボモータ１０の反出力側には、反出力側ブラケット１３を覆うように、筒体状の通風カバー３０が取り付けられている。本実施形態の通風カバー３０は、たとえば、ほぼ八角形状の筒体として形成されているが、形状は限定されない。通風カバー３０には、図３に示すように、ベース板４０、ファン取付板５０および防振材６０を介して、冷却ファン２０が取り付けられる。

図４を参照して、第１実施形態におけるベース板について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は第１実施形態におけるベース板の平面図である。

図４に示すように、ベース板４０は、リング状の金属板材により形成されている。本実施形態のベース板４０は、たとえば、反出力側ブラケット１３と同一の材料のアルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成される。ベース板４０の材質は、必ずしもアルミニウムもしくはアルミニウム合金には限定されない。

ベース板４０の内径の一部には、位置決め溝部４１が形成されている。また、ベース板４０には、当該ベース板４０を通風カバー３０に不図示のビスで固定するための複数の挿通孔４２が形成されている。本実施形態のベース板４０には、４箇所の挿通孔４２が形成されているが、挿通孔４２の数は限定されない。

さらに、ベース板４０には、取付ボルト７０を螺合させるための複数の雌ねじ部４３が形成されている（図３参照）。取付ボルト７０を螺合するので、ベース板４０は、後述のファン取付板５０よりも厚肉に形成されている。雌ねじ部４３の周囲には、凹状の座ぐり部４４が形成されている。図４（ａ）の座ぐり部４４は、リング状の凹部として形成されている。また、図４（ｂ）の座ぐり部４４は、ほぼ四角形状の凹部として形成されている。本実施形態のベース板４０には、４箇所の雌ねじ部４３が形成されているが、雌ねじ部４３の数は限定されない。

次に、図５を参照して、第１実施形態におけるファン取付板について説明する。図５は第１実施形態におけるファン取付板の平面図である。

図５に示すように、ファン取付板５０は、リング状の金属板材により形成されている。本実施形態のファン取付板５０は、たとえば、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板により形成される。ファン取付板５０の材質は、必ずしもＳＰＣＣに限定されない。

ファン取付板５０の内径の一部には、位置決め溝部５１が形成されている。また、ファン取付板５０には、冷却ファン２０をファン取付板５０にビスで固定するための複数の挿通孔５２が形成されている。本実施形態のファン取付板５０には、４箇所の挿通孔５２が形成されているが、挿通孔５２の数は限定されない。

さらに、ファン取付板５０には、筒体状の防振材６０を支持させるための複数の切欠き孔５３が形成されている（図３参照）。本実施形態のファン取付板５０には、４箇所の切欠き孔５３が形成されているが、切欠き孔５３の数は限定されない。

ベース板４０およびファン取付板５０をそれぞれの位置決め溝部４１，５１を基準として位置決めすると、ベース板４０の各挿通孔４２とファン取付板５０の各挿通孔５２とが、およびベース板４０の各雌ねじ部４３とファン取付板５０の各切欠き孔５３とが、それぞれの孔の中心軸を一致させて軸線方向に連なるようになっている。

次に、図６を参照して、第１実施形態における防振材について説明する。図６は第１実施形態におけるグロメットの軸方向断面図である。

図１、図３および図６に示すように、筒体状の防振材６０を介して、通風カバー３０に冷却ファン２０を固定する。本実施形態の防振材６０は、たとえば、段付き防振材により形成されている。段付き防振材６０は、図６に示すように、円筒部６１の両端にリング板部６２，６２を配したような形状を有している。段付き防振材６０としては、たとえば、ゴム製グロメットが挙げられるが、防振性を有していれば、例示の材料に限定されない。

段付き防振材６０は、ファン取付板５０の切欠き孔５３に支持される。段付き防振材６０の円筒部６１をファン取付板５０の切欠き孔５３に挿通させ、リング板部６２，６２で切欠き孔５３の周囲のファン取付板５０を挟持する。

図３に示すように、ファン取付板５０に支持された段付き防振材６０に取付ボルト７０を挿通し、ベース板４０の雌ねじ部４３に当該取付ボルト７０を螺合する。段付き防振材６０は、ベース板４０の雌ねじ部４３の周囲の座ぐり部４４内に着座する。凹状の座ぐり部４４内に段付き防振材６０を着座させることにより、ベース板４０とファン取付板５０との隙間をなるべく小さくして、冷却用ファン２０から通風カバー３０に流れ込む空気が極力洩れないようにしている。その際、段付き防振材６０の円筒部６１内には、金属製のスリーブ７１が挿着される。また、段付き防振材６０の冷却ファン側のリング板部６２は、取付ボルト７０の座部となるため、金属製のワッシャ７２が挿着される。段付き防振材６０に金属製のワッシャ７２および金属製のスリーブ７１を挿着して、取付ボルト７０を螺合するので、段付き防振材６０の破損を防止することができる。また、スリーブ７１の高さを調整することによって、段付き防振材６０の潰し率も管理することができる。

［ファンモータの防振構造の作用］
次に、図１から図５を参照して、第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造の作用について説明する。

図１から図３に示すように、第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、サーボモータ１０の通風カバー３０と冷却用ファン２０との間に筒体状の防振材６０を介設している。通風カバー３０には、雌ねじ部４２を有するリング板状のベース板４０が取り付けられる。ベース板４０には、挿通孔５２を有するリング板状のファン取付板５０が取り付けられる。防振材６０は、ファン取付板５０の切欠き孔５３に挿通固定される。

ベース板４０とファン取付板５０は、それぞれ位置決め溝部４１，５１を有する。ベース板４０およびファン取付板５０をそれぞれの位置決め溝部４１，５１を基準として位置決めすると、ベース板４０の各雌ねじ部４３とファン取付板５０の各切欠き孔５３とが、それぞれの孔の中心軸を一致させて軸線方向に連なるようになっている。

防振材６０は、図６に示すように、たとえば、段付き防振材である。段付き防振材６０は、円筒部６１の両端にリング板部６２，６２を配したような形状を有している。したがって、ファン取付板５０の各切欠き孔５３に段付き防振材６０の円筒部６１を侵入させて、リング板部６２，６２で切欠き孔５３の周囲の当該ファン取付板５０を保持することができる。段付き防振材６０としては、グロメットが好ましい。

第１実施形態に係る冷却用ファンの取付構造は、サーボモータ１０の通風カバー３０と冷却用ファン２０との間に防振材６０を介設しているため、負荷装置から冷却ファン２０への振動を減衰することができる。ゴム製グロメットを用いることにより、防振効果を向上させることができる。凹状の座ぐり部４４内に段付き防振材６０が着座するので、ベース板４０とファン取付板５０との隙間が小さくなり、冷却用ファン２０から通風カバー３０に流れ込む空気が洩れるのを防止することができる。

また、防振材６０の材質や大きさ、数量、およびベース板４０やファン取付板５０の材質を適切に選択することにより、冷却ファン支持部の固有振動数の調整が可能である。その結果、負荷装置からの振動周波数と冷却ファン支持部の固有振動数との共振を防止することができる。

また、既に出荷したサーボモータ１０にもそのまま取付可能な構造としている。仮に、ゴム製グロメット等の段付き防振材６０が破損しても冷却ファン２０は脱落しない。さらに、サーボモータ１０のモータ全長が極力伸びないような構造としている。

第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造によれば、ゴム製グロメット等の段付き防振材６０の減振効果により、サーボモータ１０が駆動する負荷装置から加わる振動や、負荷装置の振動周波数と冷却ファン支持部の固有振動数との共振により発生する振動を低減して、過大な振動による破損を防止できる。

したがって、第１実施形態に係る冷却ファンの取付構造よれば、過大な振動による冷却用ファン２０の破損を防止することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図７を参照して、第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造について説明する。図７は第２実施形態に係る冷却用ファンの取付構造の要部拡大図である。なお、第１実施形態と同一構成の部材については、同一の符号を付して説明する。

図７に示すように、第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、ベース板が存在しない点、および取付ボルト７０をナット７３で固定する点が、第１の実施形態と異なる。

すなわち、第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、ベース板が存在しないので（図１、図３および図４参照）、取付ボルト７０を固定することができない。したがって、通風カバー３０の冷却用ファン２０側の端板３１に、取付ボルト７０を挿通させるための貫通孔（図示せず）を穿設している。そして、第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、ファン取付板５０に支持された段付き防振材６０および通風カバー３０の端板３１の貫通孔に取付ボルト７０を挿通させ、当該端板３１の内側から取付ボルト７０にナット７３を螺合している。

その際、段付き防振材６０の円筒部６１内には、金属製のスリーブ７１が挿着される。また、段付き防振材６０の冷却ファン側のリング板部６２は、取付ボルト７０の座部となるため、金属製のワッシャ７２が挿着される。

第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造は、基本的に第１実施形態と同様の作用効果を奏する。特に、第２実施形態に係る冷却ファンの取付構造によれば、アルミニウム製のベース板を廃止し、取付ボルト７０を通風カバー３０にナット７３で固定しているので、第１実施形態に比して、製造コストを低減し、かつ、軽量化することができるという有利な効果を発揮する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１０ サーボモータ、
２０ 冷却ファン、
３０ 通風カバー、
４０ ベース板、
４１ 位置決め溝部、
４３ 雌ねじ部、
５０ ファン取付板、
５１ 位置決め溝部、
５３ 切欠き孔、
６０ 防振材、
６１ 円筒部、
６２ リング板部。

Claims (4)

1. サーボモータの通風カバーに冷却ファンを取り付ける冷却ファンの取付構造であって、
   前記通風カバーと前記冷却ファンとの間に介設され、切欠き孔を有するファン取付板と、
   前記ファン取付板の前記切欠き孔に支持される筒体状の防振材と、
   を有し、
   前記防振材を介して、前記通風カバーに前記冷却ファンを固定し、
   前記ファン取付板の前記通風カバー側に、雌ねじ部を有するベース板を有し、該雌ねじ部に前記筒体状の防振材に挿通させた取付ボルトを螺合固定し、
   前記ベース板と前記ファン取付板は、それぞれ位置決め溝部を有し、該位置決め溝部によって前記ベース板の前記雌ねじ部と前記ファン取付板の前記切欠き孔とがそれぞれの孔の中心軸を一致させて軸線方向に連なることを特徴とする冷却ファンの取付構造。
2. 前記筒体状の防振材に挿通させた取付ボルトを前記通風カバーに挿通させ、該通風カバーの内側から前記取付ボルトにナットを螺合して、固定することを特徴とする請求項１に記載の冷却ファンの取付構造。
3. 前記防振材は、円筒部の両端にリング板部を有する段付き防振材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却用ファンの取付構造。
4. 前記段付き防振材は、ゴム製グロメットであることを特徴とする請求項３に記載の冷却用ファンの取付構造。

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