JP2003130142A - ２段型のハイポイド減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相手機械に取り付けるための４つのボルト孔
を正方形の頂点相当位置に配置するようにした２段型の
ハイポイド減速装置おいて、よりコンパクトで、より強
度的に優れた構造を提供する。 【解決手段】 ハイポイドギヤセット４と平行軸ギヤセ
ット５を有する２段型の減速装置であり、相手機械に取
り付けるために歯車箱１０に設けた４つのボルト孔２２
ａ〜２２ｄを正方形の頂点相当位置に配置したハイポイ
ド減速装置１において、ハイポイドギヤ１７を装着した
中間軸１２の軸心１２ａを、４つのボルト孔２２ａ〜２
２ｄのうち中間軸１２の軸心１２ａに近い方の２つのボ
ルト孔２２ｃ、２２ｄを結ぶ仮想線Ｋよりも反モータ３
側に位置させると共に、中間軸１２の軸芯１２ａと前記
仮想線Ｋとの距離Ｒと、該２つのボルト孔２２ｃ、２２
ｄ間の距離Ｌとの比Ｒ／Ｌを、０．１３５以下に設定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物流システムのコ
ンベヤ等の駆動系に使用されるハイポイド減速装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ハイポイドギヤセットを用いた減速装置
は、特に高効率化、低騒音化、或いは被駆動軸の軸方向
の短縮化等を実現したい分野において用いられている。

【０００３】ハイポイドギヤセットを用いた減速装置と
して、例えば特許第２８６６２４７号に３段型のハイポ
イド減速装置が開示されている。

【０００４】これは、図４に示されるように、歯車箱１
０１の中に、入力軸１０２（図示例ではモータ軸と直
結）に形成されたハイポイドピニオン１０３と該入力軸
１０２と直交する直交軸１０４に組み込まれ該ハイポイ
ドピニオン１０３と噛合するハイポイドギヤ１０５とよ
りなるハイポイドギヤセット１０６と、該ハイポイドギ
ヤセット１０６に対して順次連結された２段の平行軸ギ
ヤセット１０８（スパーギヤ１０９、１１０の組）、１
１１（スパーギヤ１１２、１１３の組）と、を収納し、
入力軸１０２から入力された回動を、ハイポイドピニオ
ン１０３→ハイポイドギヤ１０５→スパーギヤ１０９→
１１０→１１２→１１３の順に経由して出力軸１１５に
伝達するものである。

【０００５】このハイポイド減速装置では、このように
減速段を３段とすることにより、ギヤの選択による減速
比の調整範囲を大きく確保し、それにより、ユーザから
要求される可能性のある減速比１／５〜１／２４０まで
を、３段型の歯車箱１０１を共通に使用することによっ
てコストの増大に直結する歯車箱１０１の在庫を減らし
ハイポイド減速装置の製造体系全体としてのコストの低
減を図りながら、提供できるようにしている。

【０００６】しかしながら、近年、主たる用途であるコ
ンベヤ等の搬送物流機器での処理が高速化したことなど
から、特に、「低減速比」或いは「中減速比」の範囲に
属する減速比が多く要求されるようになってきた。

【０００７】この範囲の減速比は、一般に、減速構造を
３段にしなくても十分達成できるものであるが、図４の
ハイポイド減速装置では、それにも拘わらず３段型の歯
車箱を使用していたがために、必要以上に部品点数が増
え、むしろコスト面、大きさの面で不利となる状況が目
立つようになってきた。

【０００８】また、特許２６２８９８３号には、ハイポ
イドギヤセットに１段の平行軸ギヤセットが連結された
２段型のハイポイド減速装置が提案されている。

【０００９】このハイポイド減速装置は、図５に示され
るように、先ずハイポイド減速装置を、入力軸２０１に
形成されたハイポイドピニオン２０２と入力軸２０１と
直交する直交軸２０３に設けられたハイポイドギヤ２０
４との組よりなるハイポイドギヤセット２０５と、直交
軸２０３及び出力軸２０６に設けられたスパーギヤ２０
７、２０８の組よりなる平行軸ギヤセット２０９と、の
２段型とすることにより、コンベヤの駆動等に適する中
減速比の領域を確保すると共に、当該ハイポイド減速装
置を相手機械（コンベヤ等）に取り付けるための歯車箱
２１０に設けた４つのボルト孔２１２ａ、２１２ｂ、２
１２ｃ、２１２ｄを、正方形又は矩形の頂点相当位置に
配置し、前記直交軸２０３と平行に且つ歯車箱２１０を
貫通して形成するようにしたものである。

【００１０】この構成により、出力軸２０６と連結され
る相手機械の被駆動軸に当該ハイポイド減速装置を取り
付ける際に、図示せぬコンベヤの進行方向に対してモー
タを含む当該ハイポイド減速装置を、ボルト孔が矩形配
置の場合は０度、１８０度、正方形配置の場合は０度、
９０度、１８０度、２７０度のいずれの方向でも取り付
け可能となり、又、出力軸２０６にホローシャフトを使
用していることで、コンベヤの進行方向右側でも左側で
も取り付けが可能となる。

【００１１】この相手機械に対する取り付け態様の自由
度の確保は、この種のハイポイド減速装置の重要な特性
の１つとされ、ユーザ側から強く求められているニーズ
の１つである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
らは、より周到な考察を行った結果、従来提案されてい
る２段型のハイポイド減速装置は、この取り付け態様を
考慮した時の強度設計において、必ずしも最良の設計が
なされているとは言えない面があることを見出した。

【００１３】本発明は、この知見に基づいてなされたも
のであって、特に、２段型のハイポイド減速装置であっ
て、相手機械に対する取り付け態様の自由度の確保を意
図して、該相手機械に取り付けるための４つの取付孔を
正方形又は矩形の頂点相当位置に配置するようにした２
段型のハイポイド減速装置において、よりコンパクト
で、より強度的に優れた構造を提供することをその課題
としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、歯車箱の内部
に、入力軸に形成されたハイポイドピニオンと、該入力
軸と直交する直交軸と、該直交軸に組み込まれ前記ハイ
ポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤと、前記直交
軸と１段の平行軸ギヤセットを介して連結した出力軸
と、を備えた２段型のハイポイド減速装置であって、当
該ハイポイド減速装置を相手機械に取り付けるために前
記歯車箱に設けた４つの取付孔を、正方形又は矩形の頂
点相当位置に配置した２段型のハイポイド減速装置にお
いて、前記直交軸の軸心と前記４つの取付孔のうち該直
交軸の軸心に近い方の２つの取付孔を結ぶ仮想線との距
離Ｒと、該２つの取付孔間の距離Ｌとの比Ｒ／Ｌを、
０．１３５以下に設定したことにより、上記課題を解決
したものである。

【００１５】又、本発明は、同様のハイポイド減速装置
において、該直交軸の軸心と前記４つのボルト孔のうち
該直交軸の軸心に近い方の２つの取付孔を結ぶ仮想線と
の距離Ｒと、前記ハイポイドギヤの半径ｒとの比Ｒ／ｒ
を、０．４５以下に設定したことにより、同じく上記課
題を解決したものである。

【００１６】これらの比Ｒ／Ｌ、或いはＲ／ｒは、今
般、発明者らがこの種の２段型ハイポイド減速装置に関
して、その取り付け態様のいかんに関わらずより強度の
高い歯車箱構造を得るために着目した「指標」である。

【００１７】本発明では、これらの指標に対して「所定
の条件」を規定するようにしたため、後述するように、
同程度の歯車箱でも、より強度を高く維持することがで
き、低振動、低騒音で、且つコンパクトなハイポイド減
速装置を得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。

【００１９】図１は実施形態のハイポイド減速装置とモ
ータ（駆動源）を一体化したハイポイドギヤドモータＧ
Ｍの出力軸正面から見た断面図、図２は同減速装置の歯
車列を展開して示す平断面図、図３は図１の要部拡大図
である。

【００２０】各図において、１はハイポイド減速装置、
３はモータである。ハイポイド減速装置１は、後述する
２段のギヤセット（ハイポイドギヤセット４及び平行軸
ギヤセット５）を収納するのに必要十分な大きさに最適
設計された歯車箱１０を有している。歯車箱１０には、
出力軸１１と中間軸（直交軸）１２とが、互いに平行に
所定の間隔をおいて、軸受１３、１４、１５、１６を介
して回転自在に支持されている。出力軸１１は、歯車箱
１０を貫通するホローシャフトよりなり、中間軸１２よ
りもモータ３側から遠い位置に配されている。ホローシ
ャフトを用いるのは、相手機械（被駆動軸）に対するハ
イポイド減速装置の結合を、左右のどちら側からでもで
きるようにするためである。

【００２１】歯車箱１０の側部には、モータ３が、モー
タ軸３１を中間軸１２に直交させる関係で結合されてい
る。モータ軸３１は、ハイポイド減速装置１の入力軸と
なるもので、先端にハイポイドピニオン３２を有してい
る。ハイポイドピニオン３２は、モータ３とハイポイド
減速装置１を結合した状態で、中間軸１２に対して距離
ｅ１だけオフセットされており、歯車箱１０の内部にお
いて、中間軸１２に装着したハイポイドギヤ１７と噛合
している。

【００２２】そして、ハイポイドピニオン３２とハイポ
イドギヤ１７の組により、１段目減速段であるハイポイ
ドギヤセット４が構成されている。又、中間軸１２と出
力軸１１には、歯車箱１０の内部において、２段目減速
段としての平行軸ギヤセット５を構成する互いに噛合す
るスパーギヤ１８、１９が設けられている。

【００２３】ハイポイドピニオン３２は、歯車箱１０の
側部から歯車箱１０の内部に挿入されており、ハイポイ
ドピニオン３２と、中間軸１２と、出力軸１１とが、モ
ータ軸３１の軸線に対して斜めに交差する仮想直線上
に、ほぼこの順に一列に並んでいる。従って、モータ軸
３１と直交する方向に対しては、一方から他方に向かっ
て順に、ハイポイドピニオン３２の先端の軸心３２ａ、
中間軸１２の軸心１２ａ、出力軸１１の軸心１１ａが並
んでおり、これにより、減速機構部のコンパクト化が達
成されている。

【００２４】モータ３は、外殻体であるモータケーシン
グ３３を有しており、モータケーシング３３は、筒状の
モータフレーム３４と、その前部開口を塞ぐ前部モータ
カバー３５及び後部開口を塞ぐ後部モータカバー３６と
からなっている。モータ軸３１は、前部モータカバー３
５に嵌合した前部軸受３７と後部モータカバー３６に嵌
合した後部軸受３８とにより回転自在に支持されてい
る。前部モータカバー３５に嵌合した前部軸受３７より
前方側には２段のシール３９が設けられており、減速装
置１側から潤滑油がモータ３側に侵入しないようになっ
ている。

【００２５】ハイポイド減速装置１とモータ３の結合
は、前部モータカバー３５を歯車箱１０の側部フランジ
２０にボルト４１で連結することにより行われている。
このハイポイドギヤドモータＧＭを相手機械に取り付け
る手段の一つとして、歯車箱１０には４つの取付ボルト
孔２２ａ〜２２ｄが設けられている。

【００２６】歯車箱１０の取付ボルト孔２２は、歯車箱
１０を出力軸１１と平行に貫通している。取付ボルト孔
２２ａ〜２２ｄは正方形の頂点位置に配置されており、
出力軸１１はその中心からずらされると共に、該正方形
の対角線上に位置するように配置されている。出力軸１
１及び取付ボルト孔２２ａ〜２２ｄの貫通している外周
面は、図２に示すように据付け面（取付け可能面）２３
ａ、２３ｂとなっている。据付け面２３ａ、２３ｂには
出力軸１１と同心で且つ据付け面２３ａ、２３ｂより突
出したフランジ部２４ａ、２４ｂが形成されている。モ
ータ軸３１は、左右２つの据付け面２３ａ、２３ｂから
等距離Ｘａに配置されている。

【００２７】以上で実施形態のハイポイド減速装置１の
大まかな構成を説明したが、以下においては、本発明の
要点である取付ボルト孔２２ａ〜２２ｄとその他の主要
な要素との位置関係について詳しく説明する。まず、そ
のような位置関係を規定するに至った背景について簡単
に説明する。ここで、理解を助けるために、（ ）内に
は本実施形態の減速装置において該当する部分の符号を
記す。

【００２８】周知のように、ハイポイドギヤセット
（４）は、その噛合によってハイポイドギヤ（１７）が
組み込まれている直交軸（１２）にトルクに依存したス
ラスト荷重が加わり、軸受（１６）を介して歯車箱（１
０）によって受け止められる。

【００２９】そのため、このハイポイドギヤセット
（４）付近の強度を十分に高めておかないと、振動や騒
音が増大する原因となり、ハイポイド減速装置本来の低
振動、或いは低騒音の特性を活かせなくなる恐れが出て
くる。

【００３０】勿論、このハイポイドギヤセット（４）付
近の強度を確保するには、単純には歯車箱（１０）の厚
さを厚くすればよい。しかし、この手法は当然、その分
の重重量増大及びコスト増大を招く。

【００３１】そこで、本発明の実施形態では、この強度
の維持を、ハイポイド減速装置１を相手機械に取り付け
るための取付ボルト孔２２ａ〜２２ｄの位置関係を工夫
することにより確保するようにしている。

【００３２】図３を参照して、今、相手機械に取り付け
るための４つの取付ボルト孔２２ａ〜２２ｄのうち、ハ
イポイドギヤ１７が組み込まれている中間軸（直交軸）
１２の軸心１２ａに近い方の２つの取付ボルト孔２２
ｃ、２２ｄを結ぶ仮想線Ｋを考える。この仮想線Ｋ上で
は歯車箱１０は相手機械側に強固に連結されており、こ
の相手機械側の剛性を利用できるので振動は殆ど発生し
得ないと考えてよい。

【００３３】一方、この（不動と見なせる）仮想線Ｋに
対する中間軸（直交軸）１２の軸心１２ａまでの距離を
Ｒに着目した場合、この距離Ｒは短ければ短いほどよい
ことになる。

【００３４】従来は、この点に関する考察は全く行われ
ておらず、そのため実際にはこの仮想線Ｋから反モータ
側にかなりずれた位置にハイポイドギヤセットが配置さ
れていた。この様な配置となっていたのは、ハイポイド
ギヤセットは、「減速装置の第１段」を構成するもので
あるため、「歯車箱の中に収容する」という観念が潜在
的にあったためと推察される。

【００３５】そこで、本発明の実施形態では、距離Ｒを
できるだけ小さく抑えるために、次の条件のうち、少な
くとも一つを満足するように規定している。

【００３６】（１）中間軸１２の軸心１２ａと前記仮想
線Ｋとの距離Ｒと、該２つのボルト孔２２ｃ、２２ｄ間
の距離Ｌとの比Ｒ／Ｌを、０．１３５以下（好ましくは
０．１２５以下）に設定する。

【００３７】（２）中間軸１２の軸心１２ａと前記仮想
線Ｋとの距離Ｒと、ハイポイドギヤ１７の半径ｒとの比
Ｒ／ｒを、０．４５以下（好ましくは０．３９以下）に
設定する。

【００３８】これらの比Ｒ／Ｌ、或いはＲ／ｒは、今
般、発明者らがこの種の２段型ハイポイド減速装置に関
して、その取り付け態様のいかんに関わらずより強度の
高い歯車箱構造を得るために着目した「指標」である。

【００３９】比（指標）Ｒ／Ｌが０．１３５以下（好ま
しくは０．１２５以下）という趣旨は、仮想線Ｋに対し
て、（従来離れ過ぎていた）中間軸（直交軸）１２の軸
心１２ａをできるだけ近づけるべきということである。

【００４０】又、比（指標）Ｒ／ｒが０．４５以下（好
ましくは０．３９以下）という条件は、同じ趣旨を、別
の形でとらえたものである。

【００４１】以上のように、これらの指標に対して「所
定の条件」を規定するようにしたため、同様な厚さ等を
有する歯車箱であっても、より強度を高く維持すること
ができ、低振動、低騒音で、且つコンパクトなハイポイ
ド減速装置を得ることができる。

【００４２】又、本実施形態の減速装置の作用効果につ
いて附記すると、相手機械の軸と出力軸１１との芯出し
を行う必要がある場合、上記減速装置１では、据付け面
２３ａ、２３ｂに出力軸１１と同芯のフランジ部２４
ａ、２４ｂを突出形成しているため、これを相手機械の
取付面の孔部に嵌合させることにより正確に芯出しする
ことができる。

【００４３】又、出力軸１１をホローシャフトとすると
共に、取付ボルト孔２２ａ〜２２ｄのピッチを正方形と
し且つ歯車箱１０を貫通して形成するようにし、しかも
出力軸１１を該正方形の対角線に沿って中心からずらす
ようにしたため、据付け面２３ａ、２３ｂを左右どちら
にも換えることができ、相手機械、歯車装置のいずれの
改造も必要としないでモータ軸の向きを９０度毎に換え
ることができる。

【００４４】なお、本発明の場合、取付の自由度は若干
低下するが、相手機械に取付けるための取付孔（穴）
は、必ずしも貫通孔である必要はなく、また（正方形の
頂点相当位ではなく）矩形の頂点相当位置とされていて
もよい。

【００４５】また、中間軸の位置は仮想線に対して反モ
ータ側に位置する必要はなくモータ側に位置しても良
い。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
歯車箱に設けた取付孔とハイポイドギヤセットの各要素
との位置関係を、ある指標に対して「所定の条件」を満
足するように規定したので、２段型のハイポイド減速装
置において、取付強度を高く維持することができ、低振
動、低騒音で、且つコンパクトなハイポイド減速装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のハイポイド減速装置とモー
タを一体化したハイポイドギヤドモータの出力軸正面か
ら見た断面図

【図２】同減速装置の歯車列を展開して示す平断面図

【図３】図１の要部拡大図

【図４】従来の３段型のハイポイド減速装置の出力軸正
面から見た断面図

【図５】従来の２段型のハイポイド減速装置の出力軸正
面から見た断面図

【符号の説明】

１…ハイポイド減速装置 ３…モータ ４…ハイポイドギヤセット ５…平行軸ギヤセット １０…歯車箱 １１…出力軸 １２…中間軸（直交軸） １２ａ…軸芯 １７…ハイポイドギヤ ２２ａ〜２２ｄ…取付ボルト孔 ３１…モータ軸（入力軸） ３２…ハイポイドピニオン ３２ａ…先端 Ｋ…仮想線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江川 正則 愛知県大府市朝日町六丁目１番地 住友重 機械工業株式会社名古屋製造所内 (72)発明者 磯崎 哲志 愛知県大府市朝日町六丁目１番地 住友重 機械工業株式会社名古屋製造所内 Ｆターム(参考） 3J009 DA16 DA17 EA04 EA05 EA06 EA11 EA18 EA25 EA32 EB24 FA14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯車箱の内部に、入力軸に形成されたハイ
   ポイドピニオンと、該入力軸と直交する直交軸と、該直
   交軸に組み込まれ前記ハイポイドピニオンと噛合するハ
   イポイドギヤと、前記直交軸と１段の平行軸ギヤセット
   を介して連結した出力軸と、を備えた２段型のハイポイ
   ド減速装置であって、当該ハイポイド減速装置を相手機
   械に取り付けるために前記歯車箱に設けた４つの取付孔
   を、正方形又は矩形の頂点相当位置に配置した２段型の
   ハイポイド減速装置において、 前記直交軸の軸心と前記４つの取付孔のうち該直交軸の
   軸心に近い方の２つの取付孔を結ぶ仮想線との距離Ｒ
   と、該２つの取付孔間の距離Ｌとの比Ｒ／Ｌを、０．１
   ３５以下に設定したことを特徴とする２段型のハイポイ
   ド減速装置。
2. 【請求項２】歯車箱の内部に、入力軸に形成されたハイ
   ポイドピニオンと、該入力軸と直交する直交軸と、該直
   交軸に組み込まれ前記ハイポイドピニオンと噛合するハ
   イポイドギヤと、前記直交軸と１段の平行軸ギヤセット
   を介して連結した出力軸と、を備えた２段型のハイポイ
   ド減速装置であって、当該ハイポイド減速装置を相手機
   械に取り付けるために前記歯車箱に設けた４つの取付孔
   を、正方形又は矩形の頂点相当位置に配置して形成した
   ２段型のハイポイド減速装置において、 該直交軸の軸心と前記４つの取付孔のうち該直交軸の軸
   心に近い方の２つの取付孔を結ぶ仮想線との距離Ｒと、
   前記ハイポイドギヤの半径ｒとの比Ｒ／ｒを、０．４５
   以下に設定したことを特徴とする２段型のハイポイド減
   速装置。