JP2003083355A - 軸継手、軸継手のシリーズ及び減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造加工が容易な構造を有し、短時間で製作
でき、現地合わせ的な作り方も可能な構造の軸継手とこ
れを用いた減速装置を提供する。 【解決手段】 モータ部１０２のモータ軸（第１軸）１
０５と、揺動内接噛合式の遊星歯車減速機構を用いた減
速機構部１０３の入力軸（第２軸）１０６を連結する軸
継手１０７を、モータ軸１０５を挿入する内筒１４０と
入力軸１０６を挿入する外筒１４１の２部材で構成し、
内筒１４０を外筒１４１内に挿入、固定する。内筒１４
０、外筒１４１はそれぞれ別途に形成するので、ブロー
チ加工等によって一発で切削加工でき、簡単かつ安価に
製作加工できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸継手及びこれを
用いてモータと減速機構部等の間を連結した減速装置に
係り、特に製作が非常に容易な構造とすることを意図し
た軸継手及びこれを用いた減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの回転を出力する駆動軸と、減速
機構部の入力軸との間を連結するには、種々の軸継手が
用いられている。図４は、従来の軸継手を用いたギヤド
モータの断面図である。このギヤドモータ１は、モータ
部２と減速機構部３（以後、単に減速部３という。）と
を一体に構成したものである。

【０００３】モータ部２は、ケーシング４内のモータで
発生させる回転を出力するモータ軸（第１軸）５を備
え、減速部３のスプライン状の入力軸（第２軸）６に軸
継手７を介して連結されている。そして減速部３の減速
機能によりモータの回転を減速して出力軸９から取り出
すようになっている。

【０００４】軸継手７は、図５に示されるように、１本
の中空筒状の部材で軸線方向に貫通する軸孔が形成して
あり、その一端側をモータ軸５が挿入されるモータ軸挿
入孔１０とし、他端側を入力軸６が挿入される入力軸挿
入孔１１としてある。

【０００５】モータ軸挿入孔１０は、モータ軸５を挿入
可能な内径を有し、モータ軸５に形成しあるいは取り付
けたキー１２を装着するためのキー溝１３を備えてい
る。また入力軸挿入孔１１も、入力軸６を挿入可能な内
径を有し、スプライン状の入力軸６（図５においては図
示省略）と嵌まり合うように内周面にスプライン１４が
形成してある。図中１５は加工逃げ部である。また図中
１６は、軸継手７をモータ軸５に固定するためのボルト
またはピン（図示せず）を装着する孔である。

【０００６】図５（Ｂ）は、モータ軸５ａの径が図５
（Ａ）のものと異なっている場合に、同じ構造の軸継手
７を用いている例を示す。基本的な構造は同一であり、
減速部３側は入力軸挿入孔１１も同一の内径であるが、
モータ軸５ａの径が太く、それに伴ってモータ軸挿入孔
１０ａの内径も太くなっている。

【０００７】なお、減速部３側への回転伝達にスプライ
ンを用いているのは、減速部３とモータ部２側が回転方
向に機械的に連結されていても半径方向（及び軸方向）
に相対微動できることによって振動の伝達を遮断でき、
両部の共振発生を抑え、全体として低騒音化できるため
である。図示は省略するが、例えば減速機構に後述する
ような偏心揺動式遊星歯車機構等を用いると、この種の
機構では１回転ごとにラジアル偏心力が働くため、それ
に起因する振動がモータ部２へ伝わらないようにする必
要がある。軸継手７による連結がスプラインのように半
径方向（及び軸方向）に若干動くことが許容された構造
（フロート連結等ともいう）であれば、減速部３側の振
動をスプラインのわずかな動きで遮断することが可能と
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図示のよう
な軸継手７は、その製造が非常に難しいという問題があ
る。すなわち、軸継手７の孔自体は全体として軸線方向
で貫通していても、キー溝１３を形成すべきモータ軸挿
入孔１０もスプライン１４を形成すべき入力軸挿入孔１
１も途中部位、すなわち加工逃げ部１５まででその加工
を止めなければならない。従って、ブローチ等による一
発での加工ができず、特にスプライン１４は一歯ずつス
ロッタで切削しなければならないため、加工に手間と時
間が掛かり、コストが上昇することになる、という問題
がある。

【０００９】もちろん、新規に減速機を設計しようとす
る場合、上述のような軸継手を用いるような設計をする
ことは考えにくい。ところが、例えばギヤドモータ１が
既設のもので、減速部３には既設のものをそのまま用
い、モータ部２を新品に交換する場合でモータの選択に
自由度がない場合等にあっては、軸継手７の製造の難し
さが非常に大きな問題となる。

【００１０】例えば米国では、モータやフランジなどの
規格が決まっているが、一般に、その規格に合うものを
我が国では製造していない。そのため、図示のような減
速装置を米国で用いる場合、モータを現地調達する事態
が多々生じるが、そうすると軸継手を調達したモータに
合わせて製造しなければならず、上述の問題、特に加工
に時間が掛かる点が大きな障害となってしまうことがあ
り得る。

【００１１】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、製造加工が非常に容易な構造を
有し、短時間で製作でき、現地合わせ的な作り方も可能
な構造の軸継手を提供することを目的とする。また、こ
のような軸継手を用いる減速装置をも提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、同一軸線上に
配列する第１軸と第２軸との間を連結する軸継手であっ
て、前記第１軸を挿入する中空部を有する内筒と、該内
筒を挿入する第１の中空部及び前記第２軸と連結される
連結部を形成した外筒と、を備え、前記内筒を前記外筒
内の第１の中空部に挿入・固定可能としたことにより、
上記課題を解決したものである。

【００１３】本発明においては、軸継手を一部材で構成
するのではなく、モータ軸等の第１軸に対応する内筒
と、減速機構の入力軸等の第２軸に対応する外筒とに分
けて構成する。すなわち、２つの部材をそれぞれ構造が
簡単で、製造、加工がしやすいものとし、これらを組み
合わせることにより、一つの軸継手として機能し得るよ
うにする。２部材から構成することによって部品点数と
しては増加するものの、加工の容易性を考慮すれば、コ
スト的にも十分に見合うものとして構成し得る。

【００１４】なお、本発明における軸と軸継手の間の連
結は、キー、スプライン等々種々の連結形態を採用すれ
ばよいが、前記内筒または前記外筒の第２の中空部の少
なくとも一方が内周面にスプラインを形成してなるもの
である場合に、特に有効であり、当該軸継手により第１
軸及び第２軸の間の振動遮断効果も得られるようにな
る。

【００１５】更には、例えば、前記外筒の外周から該外
筒及び前記内筒を径方向に貫通する貫通孔を設け、該貫
通孔に挿入した固定部材によって前記外筒、内筒、及び
第１軸を固定可能とした手法も採用し得る。

【００１６】この場合、例えば、前記第１軸に対して前
記内筒が軸線方向に沿うキーとキー溝を介して回転方向
に連結される構成とされ、前記内筒の前記キー溝が位置
する部位に前記貫通孔が設けられ、該貫通孔に挿入した
固定部材によって前記外筒、内筒、及び第１軸を固定可
能とした構造とすることができる。

【００１７】又、前記内筒及び外筒間を固定するには、
前記内筒の外周面と前記外筒の第１の中空部の内周面に
軸線方向に沿う凹部を対応させてそれぞれ設け、これら
凹部を合わせたことによって形成される第３の中空部内
に、ボルトまたはピン状の固定部材を挿入して前記内筒
及び外筒間を固定するようにしても良い。なお、この手
法は、第１軸と内筒の間の固定にも適用できる。

【００１８】なお、第２軸と外筒の連結については、ど
ちらが外周側となってもよい。

【００１９】又、本軸継手は、内筒の内径のみが異なる
複数の種類からなる軸継手のシリーズを予め構築してお
くと、適用をより効率化できる。

【００２０】又、本発明に係る軸継手は、モータ部及び
減速機構部を備え、前記第１軸としてのモータ部の出力
軸と前記第２軸としての減速機構部の入力軸とを連結し
てなる減速装置の軸継手として適応可能である。

【００２１】この減速装置は、本発明の軸継手が製造加
工が容易である点を利用しており、既述の従来の例のよ
うにモータ側がキーとキー溝、減速機側がスプラインに
よる連結のように、従来の軸継手では加工に手間と時間
が掛かりすぎてコスト的に対応が難しかったようなケー
スでも、簡単に対応できるものになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明において
は、図４、図５に示す従来公知例の構成と同一または類
似の部分については、従来の部分の符号に下２桁が同一
となる番号を付して説明することとして、重複説明は省
略する。

【００２３】図１は、本発明に係る軸継手及びこれを用
いたギヤドモータ（減速装置）を示す断面図である。こ
のギヤドモータ１０１は、モータ部１０２と、いわゆる
揺動内接噛合式の遊星歯車減速機に属する減速機構部１
０３（以後、単に減速部１０３という。）とを一体に構
成したもので、減速部１０３によってモータ部１０２の
回転を減速し、その減速された回転出力を出力軸１０９
に伝達して出力する構造となっている。

【００２４】減速部１０３は、モータ部１０２の回転を
出力するモータ軸（第１軸）１０５を備える。このモー
タ軸１０５は、ケーシング１０４内の図示せぬ軸受によ
って一端側が回転自在に軸支してあり、他端側が減速部
１０３の入力軸（第２軸）１０６と軸継手１０７を介し
て連結してある。

【００２５】減速部１０３の入力軸１０６には、所定位
相差（例えば１８０°）をもって偏心体１２０ａ、１２
０ｂが嵌合（又は形成）してあり、それぞれの偏心体１
２０ａ、１２０ｂには、軸受１２１ａ、１２１ｂを介し
て２枚の外歯歯車１２２ａ、１２２ｂが取り付けてあ
る。これらの外歯歯車１２２ａ、１２２ｂには、内ピン
孔が複数個設けてあり、内ピン１２９が遊嵌させてあ
る。

【００２６】外歯歯車１２２ａ、１２２ｂを２枚、複列
に設けているのは、主に伝達容量の増大、強度の維持、
回転バランスの保持を図るためである。これら外歯歯車
１２２ａ、１２２ｂの外周には、トロコイド歯形や円弧
歯形等の外歯１２５が設けてある。この外歯１２５は、
ケーシング１０８に固定した内歯歯車１２６と内接噛合
している。内歯歯車１２６の内歯は、外ピン１２７を外
ピン孔に遊嵌し、回転し易く保持した構造となってい
る。

【００２７】また外歯歯車１２２ａ、１２２ｂを貫通す
る前記内ピン１２９は、出力軸１０９のフランジ部１２
８に固着又は嵌入させてある。出力軸１０９のフランジ
部１２８には、それと別部材のキャリヤピン（キャリヤ
体）１２４の一端を挿入してある。このキャリヤピン１
２４の他端は、外歯歯車１２２ａ、１２２ｂよりモータ
軸１０５側に配置されて外歯歯車１２２ａ、１２２ｂの
自転成分相当の回転を受ける円環状の支持リング１３０
に組み込まれており、この支持リング１３０及びキャリ
ヤピン１２４によってキャリヤを構成している。

【００２８】これらフランジ部１２８、キャリヤピン１
２４及び支持リング１３０は、一対の軸受（支持リング
軸受）１３１ａ、１３１ｂによってケーシング１０８に
回転自在に両持ち支持してある。

【００２９】軸継手１０７は、図２に示されるように、
モータ軸１０５を挿入する中空の内筒１４０と入力軸１
０６を挿入する同じく中空の外筒１４１とからなり、内
筒１４０を外筒１４１内に挿入、固定して、両筒１４
０、１４１の中空部１４２、１４３が同一軸線上に並ぶ
ように構成してある。

【００３０】以下では、内筒１４０の中空部１４２をモ
ータ軸挿入孔１４２という。このモータ軸挿入孔１４２
は、モータ軸１０５を挿入可能な内径を有し、モータ軸
１０５に形成しあるいは取り付けたキー１１２を装着す
るためのキー溝１１３を備える。

【００３１】外筒１４１の中空部１４３は、その一端側
から内筒１４０を挿入する第１の中空部１４４（以下、
内筒挿入部１４４という）と、他端側から入力軸１０６
を挿入する第２の中空部１４５（以下、入力軸挿入部１
４５という）を同一軸線上に並べて貫通形成したもので
ある。これらの径は互いに異なっており、途中に段部１
４７が形成してある。入力軸挿入部１４５は、入力軸１
０６を挿入可能な内径を有し、スプライン軸である入力
軸１０６と嵌まり合うように内周面にスプライン１１４
が形成してある。段部１４７は、挿入する内筒１４０の
ストッパとして用いることが可能である。

【００３２】また図中１１６、１４６は、軸継手１０７
をモータ軸１０５に固定するためのボルトまたはピン等
の固定部材（図示せず）を装着する孔であり、内筒１４
０及び外筒１４１の組みつけ後に同時に形成される。

【００３３】なお図２（Ｂ）は、モータ軸１０５ａの径
が図２（Ａ）のものと異なっていてるが、基本的な構造
は同じである軸継手１０７ａを用いている例を示す。す
なわちこの例は、外筒１４１は図２（Ａ）のものと同一
であるが、モータ軸１０５ａの径が太いことに対応させ
て内筒１４０ａのモータ軸挿入孔１４２ａの内径を太く
してある。

【００３４】これら内筒１４０（１４０ａ）、外筒１４
１はそれぞれ別途に形成する。すなわち、内筒１４０に
ついてはブローチ加工により、可能であればモータ軸挿
入孔１４２だけでなくキー溝１１３をも切削加工する。
また外筒１４１については、まず、内筒挿入部１４４を
穴刳り加工で形成する。その後、ブローチ加工により軸
方向全体に入力軸挿入部１４５を形成するスプライン１
１４を切削加工する。勿論その他の加工法でも可能であ
り、いずれにしても、ブローチ加工が難しく、スロッタ
で一歯ずつ切削することを余儀なくされていた従来の構
造に比べれば、非常に容易に製作加工できる。

【００３５】図３は、上述してきた軸継手１０７の軸方
向拡大断面図（Ａ）と同半径方向拡大断面図（Ｂ）であ
り、内筒１４０と外筒１４１を固定するためのボルトま
たはピンの取り付け構造を示す。この図３に示したもの
では、図示せぬボルトまたはピン（固定部材）を差し込
むための貫通孔１１６、１４６が、前記外筒１４１の外
周から該外筒１４１及び内筒１４０を径方向に貫通して
設けられ、該貫通孔１１６、１４６に挿入した固定部材
によって前記外筒１４１、内筒１４０、及びモータ軸１
０５を固定する。同図には該固定部材がキー１１２の上
に位置するようにしたもの（以下、貫通孔１１６ａ、１
４６ａ）、モータ軸１０５の外周面に固定部材の先端が
直接当接するようにしたもの（以下、孔１１６ｂ、１４
６ｂ）、さらに内筒１４０と外筒１４１それぞれにモー
タ部１０２側の端面側から形成した凹部１４８、１４９
を設け、これらを合わせることにより穴１５０としたも
のの３種類が示してある。なお、穴１５０は、実際には
単一の加工で形成される。

【００３６】前２者１１６ａ、１４６ａ、１１６ｂ、１
４６ｂは、内筒１４０と外筒１４１の軸線に対して直交
する方向、すなわち内筒１４０と外筒１４１の径方向に
沿って設けてあるが、孔１５０は内筒１４０と外筒１４
１の軸線方向に沿って設けてある。

【００３７】内筒１４０と外筒１４１の固定或いは内筒
とモータ軸１０５の固定は、用途によっては互いに圧入
するだけで済ませられる場合もあるが、一般的には前記
３通りの形態のいずれか一つを採用する。勿論いずれか
２つを組み合わせてもよく、更にはすべて用いるように
してもよい。又、例えばいわゆるＤカット結合のような
他の結合構造を採用しても構わない。

【００３８】次に本実施形態の動作を説明する。モータ
部１０２のモータ軸１０５が１回転すると、軸継手１０
７を介して入力軸１０６が１回転し、偏心体１２０ａ、
１２０ｂも１回転する。この偏心体１２０ａ、１２０ｂ
の１回転により、外歯歯車１２２ａ、１２２ｂも入力軸
１０６の周りで揺動回転を行おうとするが、内歯歯車１
２６によってその自由な自転が拘束されるため、外歯歯
車１２２ａ、１２２ｂは、この内歯歯車１２６に内接し
ながらほとんど揺動のみを行うことになる。

【００３９】例えば外歯歯車１２２ａ、１２２ｂの歯数
をＮ、内歯歯車１２６の歯数をＮ＋１とした場合、その
歯数差が１であるため、入力軸１０６の１回転毎に外歯
歯車１２２ａ、１２２ｂはケーシング１０８に固定され
た内歯歯車１２６に対して１歯分だけずれる（自転す
る）ことになる。これは入力軸１０６の１回転が外歯歯
車の−１／Ｎの回転に減速されたことを意味する。

【００４０】この外歯歯車１２２ａ、１２２ｂの回転
は、複数の内ピン孔及び内ピン１２９との隙間によっ
て、その揺動成分が吸収され、自転成分のみが内ピン１
２９、フランジ部１２８を介して出力軸１０９及び支持
リング１３０へと伝達される。支持リング１３０側に伝
達された動力は、キャリヤピン１２４を介して出力軸１
０９側へと伝達される。その結果、減速比−１／Ｎの減
速が達成される。

【００４１】次に、例えば減速部１０３はそのままにし
て、モータ部を図２（Ａ）の１０２で示すものから図２
（Ｂ）の１０２ａで示すものに交換する場合について説
明する。この場合、モータ軸の径が異なるので、単にモ
ータ部のみを単純に交換することはできない。そこで、
内筒１４０ａとして、そのモータ軸挿入孔１４２ａの径
が図１（Ａ）のそれと異なっている軸継手１０７ａを用
意して使用する。外筒１４１に関しては兼用できる。こ
の結果、例えば軸継手１０７ａを予め用意しておらず、
国外、例えば米国等で現地調達しなければならないとし
ても、既述のようにこの軸継手１０７ａを製作すること
は一般的なレベルの加工技術を有する工場等であれば容
易であるから、簡単に調達でき、交換に困ることはな
く、調達の難しさに起因してコストが上昇するといった
不都合が発生するのを防止できる。

【００４２】なお、モータ等の規格が予め分かっている
場合には、使用可能性のある内筒を予め何種類か用意し
てシリーズ化しておくことも、該内筒の作製が低コスト
でできるが故に有効な手段となり得る。

【００４３】又、上記実施形態においては、第１軸と第
２軸をともに内筒、外筒内に挿入するようにしていた
が、例えば、第２軸と外筒との連結については、外筒の
外周側に第２軸が被さる（第２軸に外筒が挿入される）
ような構成としてもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、同一軸線上に配列する
２軸の間を連結する軸継手を２部材で構成するようにし
たので、製造が非常に容易に、しかも短時間でできるよ
うになり、したがって、既存の設備の更新などの際に現
地合わせ的な作り方を強いられる場合にあってもごく簡
単に製造でき、コストを上昇させずに済むという効果が
得られる。

【００４５】また本発明によれば、非常に簡単かつ安価
に軸継手を製作して（場合によってはシリーズとして）
用意することができるようになり、改造、モータ交換等
々の作業を短時間で、しかもコストをあまり掛けずに行
える減速装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸継手及びこれを用いた減速装置
を示す断面図

【図２】図１のギヤドモータのモータ部と軸継手を示す
軸方向分解断面図

【図３】上記軸継手を示す軸方向拡大断面図（Ａ）と径
方向拡大断面図（Ｂ）

【図４】従来の軸継手を用いたギヤドモータの部分断面
図

【図５】図４のギヤドモータのモータ部と軸継手を示す
軸方向分解断面図

【符号の説明】

１０１…ギヤドモータ １０２…モータ部 １０３…減速機構部（減速部） １０４…モータのケーシング １０５、１０５ａ…モータ軸 １０６…入力軸 １０７、１０７ａ…軸継手 １０８…減速機構部のケーシング １０９…出力軸 １１２…キー １１３…キー溝 １１４…スプライン １１６、１１６ａ、１１６ｂ…ボルトまたはピンを装着
する孔 １４０、１４０ａ…内筒 １４１…外筒 １４２、１４２ａ…内筒の中空部（モータ軸挿入孔） １４３…外筒の中空部 １４４…第１の中空部（内筒挿入部） １４５…第２の中空部（入力軸挿入部） １４６…段部 １４７、１４７ａ、１４７ｂ…ボルトまたはピンを装着
する孔 １４８、１４９…凹部 １５０…孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一軸線上に配列する第１軸と第２軸との
   間を連結する軸継手であって、 前記第１軸を挿入する中空部を有する内筒と、 該内筒を挿入する第１の中空部及び前記第２軸と連結さ
   れる連結部を形成した外筒と、を備え、 前記内筒を前記外筒内の第１の中空部に挿入・固定可能
   としたことを特徴とする軸継手。
2. 【請求項２】同一軸線上に配列する第１軸と第２軸との
   間を連結する軸継手であって、 前記第１軸を挿入する中空部を有する内筒と、 該内筒を挿入する第１の中空部及び前記第２軸を挿入す
   る第２の中空部を同軸に貫通形成した外筒と、を備え、 前記内筒を前記外筒内の第１の中空部に挿入・固定可能
   としたことを特徴とする軸継手。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記内筒と第１軸または前記外筒と第２軸の少なくとも
   一方が、スプラインを介して連結されていることを特徴
   とする軸継手。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記外筒の外周から該外筒及び前記内筒を径方向に貫通
   する貫通孔を設け、該貫通孔に挿入した固定部材によっ
   て前記外筒、内筒、及び第１軸を固定可能としたことを
   特徴とする軸継手。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記第１軸に対して前記内筒が軸線方向に沿うキーとキ
   ー溝を介して回転方向に連結可能な構成とされ、前記内
   筒の前記キー溝が位置する部位に前記貫通孔が設けら
   れ、該貫通孔に挿入した固定部材によって前記外筒、内
   筒、及び第１軸を固定可能としたことを特徴とする軸継
   手。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記内筒の外周面と前記外筒の第１の中空部の内周面に
   軸線方向に沿う凹部を対応させてそれぞれ設け、 これら凹部を合わせたことによって形成される第３の中
   空部内に、ボルトまたはピン状の固定部材を挿入して前
   記内筒及び外筒間を固定することを特徴とする軸継手。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の軸継手を
   複数用意してなる軸継手のシリーズであって、 異なる内径の中空部を有する前記内筒を複数種用意する
   と共に、 該複数種の内筒の外径を等しくし、 各々の内筒を、同一内径とした外筒内の前記第１の中空
   部に挿入可能としたことを特徴とする軸継手のシリー
   ズ。
8. 【請求項８】モータ部及び減速機構部を備え、請求項１
   〜６のいずれかに記載の軸継手を用いて前記第１軸とし
   てのモータ部の出力軸と前記第２軸としての減速機構部
   の入力軸とを連結したことを特徴とする減速装置。