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中空モーターとは
中空モータとは
回転軸の中央に貫通穴を設けた構造のモータになります。
通常のモータと同様に回転トルクを発生しつつ、中心部に配線・配管・シャフトなどを通せることが大きな特長です。
本ページでは構造・メリット・採用事例を解説いたします。
なぜ中空モータが必要なのか
装置の設計、組み込みでこんな課題はありませんか？
- ・モータ周辺の配線が複雑になる
- ・エア配管や真空配管の取り回しに困る
- ・可動ケーブルの断線が心配
- ・多軸化によって装置が大型化してしまう
- ・光学機器の中心合わせが難しい
これらを解決する選択肢として、中空モータが採用されています。
中空モータとは
中空モータの構造
- ・回転軸中央に貫通穴を設けたモータ
- ・配線・配管・シャフト・光軸を通すことができる
- ・回転性能と中空構造を両立
通常モータとの違い
| 通常モータ | 中空モータ |
|---|---|
| 軸が中実構造 | 中心軸が貫通構造 |
| 外側に配線 | 中心へ配線可能 |
| ケーブルの引っ張りなどレイアウト制約あり | 自由度が高い |
この中空構造により、装置内部の機構をシンプルにまとめ、ケーブルの取り回しや可動部の干渉を抑えることができます。
中空構造であることのメリット
①配線・配管をモータ中央に通せる
- ・カメラやセンサのケーブル、真空チューブ、エア配管などをモータ中心に通すことが可能
- ・装置をコンパクトにするだけでなく、配線保護や断線リスクの低減にも寄与する
②装置の省スペース化
- ・モータの内部を有効活用できるため、装置全体の高さ、奥行きをコンパクトに。
- ・アクチュエータの周辺部品の削減にも寄与。
- ・可動ケーブルを減らすことができるためメンテナンス性も向上します。
③光学・画像処理装置との相性
- ・レーザー、カメラ、光源などは中空軸に貫通させることで、光線と回転軸を同軸上に配置できる。
- ・ステージ用途としても中心合わせが重要な機構で一致、安定に有利。
④ダイレクトドライブ化との親和性
- ・取り付けにカップリングを使用しないことで、取り付け誤差を削減。
- ・ギアレスで駆動することで、バックラッシがなく滑らかで静音。
- ・高分解能エンコーダと組み合わせることで、微細な位置決めが可能。
設計時のポイント
中空径を決めるポイント
- ・ケーブル本数
- ・配管径
- ・光軸径
- ・曲げ半径
- ・将来貫通させるものは増やすか
モータ選定
- ・必要トルク
- ・軸形状
- ・慣性
- ・回転速度
- ・エンコーダ分解能
採用事例
半導体製造装置
真空配管・配線・センサケーブルを中空部へ集約することで、装置の省スペース化、高速搬送、高精度位置決め、クリーンな機構設計を実現します。
ロボット
関節内部へ配線・配管を収納することで、可動範囲の拡大、断線リスクの低減、軽量化、高精度な姿勢制御に貢献します。
光学
光軸をモータ中心に通すことで、光学系の小型化、高精度な光軸調整、レーザー制御、光通信の追尾性能向上に貢献します。
医療
レンズ・プローブ・ピペットなどを中空軸と組み合わせることで、高精度な位置決め、小型化、静音化、高い再現性を実現します。
FA
回転テーブルや組立装置の配線・配管を内部化することで、省配線、省スペース、保守性向上、高精度な回転制御を実現します。
MTL中空DDモータの特徴
業界最大級の中空率を誇るダイレクトドライブモータ
・他社での取り扱いがないφ13〜φ100の小型領域
・ギアレスでも駆動可能な高トルク（最大約10Nm）
・業界でも最大級な中空率最大55％
低減速ギアつきQDDモータも
MTLでは、小型DDモータの技術をベースに、低減速比ギアを組み合わせたQDDタイプも取り扱いしています。
ダイレクトドライブモータそのもではトルクが足りないという方は、こちらもぜひご検討ください。
まとめ
中空モータは
単なる「穴の空いたモータ」ではありません。
- ・配線や配管の自由度向上
- ・小型化
- ・高精度位置決め
- ・メンテナンス性向上
といった装置全体の価値向上につながる設計要素です。
さらにDDモータと組み合わせることで、
高精度・高応答・高自由度を兼ね備えた駆動システムを実現できます。
