JP2005201423A - モータ一体型の多段減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】大きなコストの増大や、寸法、あるいは重量の増大を招くことなく、通常運転時には大きな減速比を得ながら、停電やモータ故障等には手動での作業を容易に行なうことのできるモータ一体型の多段減速機を得る。
【解決手段】前段または後段の減速機構のうち、少なくとも一方の減速機構を遊星減速機構によって構成する（図１の例では前段の減速機構を単純遊星ローラ機構２０にて、後段の減速機構を揺動内接噛合式の遊星歯車機構の５０にて構成）。少なくとも一方の遊星減速機構（図１の例では前段の単純遊星ローラ機構２０）を構成する部品であるリングローラ２６をその軸方向に移動可能とし、且つ該リングローラ２６を当該単純遊星ローラ機構２０の動力伝達を選択的に不能にする電磁クラッチ３０の構成要素として兼用させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ一体型の多段減速機に関する。

従来、モータと、前段および後段の減速機構を有する多段減速機と、を組み合わせたモータ一体型の多段減速機が広く使用されている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されているモータ一体型の多段減速機は、前段の減速機構として、太陽ローラ、遊星ローラ、およびリングローラを有する単純遊星ローラ機構の遊星減速機構を備えている。また、後段の減速機構として、前記前段の減速機構からの動力が入力される後段入力軸と、該後段入力軸に対して偏心揺動可能に組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車減速機構を備えている。

この多段減速機においては、モータの出力を（歯車伝動ではなく）トラクション伝動によって伝達する単純遊星ローラ機構で受け取り、回転速度を低下させた状態で後段の揺動内接噛合式の遊星歯車減速機構に伝えているため、モータの振動を単純遊星ローラ機構で吸収することができると共に、後段の歯車減速機構で発生する噛合騒音を低下させることができる。

従って、この種のモータ一体型の多段減速機は、例えば、コンベヤ、走行台車の駆動装置のように、高い減速比が要求されると共に、併せて低騒音、低振動が要求されるような用途に広く用いられている。

特開２００１−９９２６３号公報

ところで、この種の駆動装置にあっては、予期せぬ停電やモータ故障等が発生した場合には、当然に駆動対象物をモータの駆動力によって駆動することができなくなる。しかしながら、この場合、コンベヤや走行台車等を所定の状態、あるいは位置まで動かさなければならないことがしばしば生じる。

ところが、このように減速段が複数段直列に連結され（減速比が高く）、更に、モータまで連結されているような「モータ一体型の多段減速機」の場合、駆動対象物を直接手動で走行させようとすると、減速機及びモータが非常に大きな抵抗力を発生してしまうため、当該手動駆動が困難になるという問題が発生する。

そこで、従来、動力伝達系のいずれかの部分にクラッチを設け、手動駆動時には該クラッチによって動力伝達系を遮断し、駆動対象物が軽い力で動くように配慮した装置が提案されている。

しかしながら、このようなクラッチを設けようとした場合、当該クラッチの収容スペースの分、全体の寸法および重量が増大してしまい、また、部品点数も増大するためコストが増大するという問題が避けられない。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、大きなコストの増大や、寸法、あるいは重量の増大を招くことなく、停電やモータ故障等何らかの理由で手動駆動を行わなければならない状態となったとしても、非常に軽い力で駆動対象物を動かすことのできるモータ一体型の多段減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、モータと、前段および後段の減速機構を有する多段減速機と、を組み合わせたギヤドモータにおいて、前記前段または後段の減速機構のうち、少なくとも一方の減速機構を遊星減速機構で構成すると共に、該遊星減速機構を構成する一部品をその軸方向に移動可能とし、且つ、該一部品を、当該遊星減速機構の動力伝達を選択的に連結又は解除する電磁クラッチの構成要素として兼用させたことにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、前段または後段の減速機構のうち少なくとも一方の減速機構については、種々の減速機構がある中で、遊星減速機構を採用することとした。それは、遊星減速機構は、すべての部材の軸心が基本的に平行であり、特定の部材を軸方向に移動させることが可能であることから、該遊星減速機構を構成する一部品をその軸方向に移動可能とすることができるためである。これにより、当該一部品を遊星減速機構の動力伝達を選択的に遮断可能とする電磁クラッチの構成要素として兼用させることができる。

即ち、本発明においては、減速機構のうち少なくとも一方が遊星減速機構とされ、この遊星減速機構の構造上の特性を利用して、その内の一部品を軸方向に移動可能とし、この部品そのものに電磁クラッチの構成要素としての機能を与えた。そのため、電磁クラッチを構成する場合に必須とされていた、係合部の存在をなくすことができ、応力集中を避けることができると共に、部品点数の増大、寸法増大、従量増大、コストの増大等を極力抑えることができる。

大減速比を有するモータ一体型の多段減速機において、（大減速比で且つモータが一体に組み込まれているにも拘わらず）停電、あるいはモータ故障等の理由で当該モータによる駆動ができなくなったときであっても、軽い力で駆動対象物を動かすことを可能とし、かつ、全体の重量増大、寸法増大、コスト増大を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施形態の例を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すギヤドモータ（モータ一体型の多段減速機）ＧＭ１は、モータＭ１と、２段の遊星減速機構を有する多段減速機Ｇ１とを連結・組み合わせたものである。

モータＭ１のモータカバー１２は、多段減速機Ｇ１のケーシング１４のカバー１４Ａを兼ねており、このカバー１４Ａに連続形成した円筒部１４ＢにモータＭ１のモータ軸１８の先端１８Ａが臨まされている。この先端１８Ａには多段減速機Ｇ１の前段を構成する単純遊星ローラ機構２０の太陽ローラ２２が圧入されている。

図２を併せて参照して、単純遊星ローラ機構２０は、この太陽ローラ２２と、該太陽ローラ２２と外接（オイルを介した間接接触）する遊星ローラ２４と、該遊星ローラが内接するリングローラ２６とを備え、該遊星ローラ２４を支持しているキャリヤ２７の公転成分が出力軸２８を介して出力される構成とされている。

前記ケーシング１４の円筒部１４Ｂの外側、すなわちモータＭ１のモータ軸１８の先端１８Ａ付近の外側には、電磁クラッチ３０の一部を構成するコイル３２がケーシング１４に固定される態様で配置されている。このコイル３２は、所定の電流が流されることによってプレート３４を吸着可能である。プレート３４は、前記円筒部１４Ｂの外周に沿って軸方向に移動可能とされている。また、このプレート３４は、ボルト３６を介してリングローラ２６と一体化されている。すなわち、該リングローラ２６は、プレート３４とともに回転し、またプレート３４とともに軸方向に移動可能である。

コイル３２、プレート３４、及び該プレート３４と一体化されたリングローラ２６によって電磁クラッチ３０が構成される。すなわち、リングローラ２６は、前段減速機構である単純遊星ローラ機構２０の構成部品であるとともに、電磁クラッチ３０の構成部品を兼ねていることになる。

一方、後段の減速機構として、この実施形態では揺動内接噛合式の遊星歯車機構５０が組み込まれている。図３を併せて参照しながら説明すると、この遊星歯車機構５０は、前段の単純遊星ローラ機構２０からの動力が入力される（後段）入力軸５２と、該入力軸５２に対して偏心体５４及びベアリング５５を介して偏心揺動を可能に組み込まれた外歯歯車５６と、該外歯歯車５６が内接噛合する内歯歯車５８と、を備える。

内歯歯車５８は、ケーシング１４及び１６の間に介在され、ボルト５７によって該ケーシング１４、１６と一体化されている。なお、内歯歯車５８の内歯は、ローラ状のピン５８Ａによって構成され、その数（歯数）は外歯歯車５６の歯数より１だけ多い。

外歯歯車５６には、内ピン孔５６Ａが形成されており、キャリヤ（内ピン）６０（及び内ローラ６１）が遊嵌している。内ピン６０は出力軸６２と一体化されている。出力軸６２は、軸受６４、６６を介してケーシング１６に支持されている。

なお、符号１６Ａはケーシング１６に一体的に形成されている脚部、１６Ｂは該脚部１６Ａに形成された（ギヤドモータＧＭ１取付用の）取付孔である。

次に、このギヤドモータＧＭ１の作用を説明する。

モータＭ１のモータ軸１８が回転すると、これと一体化されている単純遊星ローラ機構２０の太陽ローラ２２が回転する。電磁クラッチ３０のコイル３２は、運転時にはプレート３４を吸着し、該プレート３４を自身３２を介してケーシング１４と一体化させている。そのため、ボルト３６を介して該プレート３４と一体化されているリングローラ２６もケーシング１４と一体化される（固定される）ことになる。その結果、単純遊星ローラ機構２０は、太陽ローラ２２：入力、リングローラ２６：固定、キャリヤ２７：出力の入出力体系とされ、モータ軸１８の回転が所定の減速比で減速された上で揺動内接噛合式の遊星歯車機構５０の入力軸５２に伝達される。

（後段の）入力軸５２が回転すると、偏心体５４及びベアリング５５を介して外歯歯車５６が入力軸５２の周りで内歯歯車５８に内接噛合しながら揺動回転する。内歯歯車５８の歯数（ローラ状ピン５８Ａの数）は、外歯歯車５６の歯数よりも１だけ大きいため、外歯歯車５６は内歯歯車５８に対して１回揺動するごとに１歯数差分だけ位相がずれる。これは、外歯歯車５６に、入力軸５２の１回転によって外歯歯車５６の歯数差分の１に相当する「自転」が発生したことを意味する。従って、外歯歯車５６の揺動成分を内ピン孔５６Ａと内ピン６０（及び内ローラ６１）との遊嵌によって吸収しながら、該外歯歯車５６の自転成分を内ピン６０を介して取り出すことにより、入力軸５２に対して（外歯歯車５６の歯数分の１）に相当する回転を出力軸６２から取り出すことができる。

ここで、停電、あるいはモータＭ１の故障等によりモータＭ１による駆動が不能となったときに駆動対象物を手動にて直接動かす必要が生じたときには、電磁クラッチ３０のコイル３２の通電をオフとすることにより、コイル３２の吸引力を解放する。なお、停電の場合には必然的にコイル３２の通電がオフとなるため、特にオフ操作を行わなくてもコイル３２の吸引力も開放状態とされる。

コイル３２の吸引力が解放されると、プレート３４のコイル３２を介したケーシング１４との一体化（固定状態）も解放されるため、プレート３４は回転できるようになり、該プレート３４と一体化されているリングローラ２６も回転できるようになる。この結果、キャリヤピン２７はほぼ無負荷で回転できるようになり、駆動対象物の移動に当たってモータＭ１を一緒に連れ回す必要がなくなり、移動の労力が軽減される。

この電磁クラッチ３０は、多段減速機Ｇ１の前段側、すなわち単純遊星ローラ機構２０側に配置されているため、比較的小さな容量でも十分なクラッチ機能を得ることができ、寸法増大、重量増大、あるいはコスト増大を抑制することができる。

この多段減速機Ｇ１においては、モータＭ１の出力を（歯車伝動ではなく）トラクション伝動によって伝達する単純遊星ローラ機構で受け取り、回転速度を低下させた状態で後段の揺動内接噛合式の遊星歯車減速機構５０に伝えているため、モータＭ１の振動を単純遊星ローラ機構２０で吸収することができると共に、後段の歯車減速機構５０で発生する噛合騒音を低下させることができる。また、モータＭ１と後段の歯車減速機構５０との間に共振現象が発生するのを、その間に単純遊星ローラ機構２０を介在させることによって効果的に回避することができ、この点でも装置全体で発生する騒音のレベルを低減することができる。

従って、このギヤドモータＧＭ１は、例えば、コンベヤ、走行台車、自動ドアの駆動装置のように、高い減速比が要求されると共に、併せて低騒音、低振動が要求されるような用途に好適である。

図４にこのギヤドモータ（モータ一体型の多段減速機）ＧＭ１を走行台車Ｒの駆動用に適用した例を示す。ここでは、図１の下部に描写されていたケーシング１６の脚部１６Ａに貫通形成された取付孔１６Ｂを介して走行台車Ｒのベース７２にギヤドモータＧＭ１全体が支持され、且つ出力軸６２に走行台車Ｒの走行輪７４が取付けられている様子が示されている。このような用途において、たとえばモータＭ１の故障、あるいは停電等が発生した場合であっても、電磁クラッチ３０のコイル３２の通電を中止することにより、あるいは停電によって通電が中止されることにより、該走行台車Ｒを比較的軽い力で（手動で）駆動することができるようになる。

ここで、この電磁クラッチ３０は、リングローラ２６をその構成要素として兼用しており、該リングローラ２６はクラッチの断接を行うために、直接軸方向に移動する。そのため、軸方向の移動がそのままリングローラ２６の回転許容、固定となることから、該電磁クラッチ３０の部品点数の削減が図れる。

図５に本発明の他の実施形態を示す。この実施形態におけるギヤドモータＧＭ２おいては、電磁クラッチ１３０を、多段減速機Ｇ２の前段の減速機構（単純遊星ローラ機構１２０）にではなく、後段の減速機構（揺動内接噛合式の遊星歯車機構１５０）に配置するようにしている。

即ち、単純遊星ローラ機構１２０のリングローラ１２６はボルト１３６によって当初よりケーシング１１４に固定されている。一方、電磁クラッチ１３０は、後段の遊星歯車機構１５０の内歯歯車１５８の付近に配置されている。具体的には、電磁クラッチ１３０のコイル１３２はケーシング１１４に固定されており、プレート１３４を吸引可能である。このプレート１３４はボルト１３５を介して後段の遊星歯車機構１５０の内歯歯車１５８と一体化されており、該内歯歯車１５８と共に回転可能であり、且つケーシング１１４の円筒部１１４Ｂの外周に沿って軸方向に移動可能である。すなわち、この実施形態では、後段の揺動内接噛合型の遊星歯車機構１５０の内歯歯車１５８が電磁クラッチ１３０の構成要素を兼ねていることになる。

運転時にはコイル１３２の吸引により内歯歯車１５８及びプレート１３４はともにコイル１３２とともにケーシング１１４と一体化され、先の実施形態と同様な動力伝達が実現される。一方、モータ故障時、あるいは停電時においては、コイル１３２の通電が中止されることにより、内歯歯車１５８（及びプレート１３４）はケーシング１１４に対して回転できるようになる。この結果、内ピン１６０を、ほぼ無負荷の状態で（極めて軽い力で）回転させることができる。すなわち、駆動対象物を手動で移動させる場合に、モータＭ２及び前段の減速機構である単純遊星ローラ機構１２０のみならず、後段の減速機構である揺動内接噛合型の遊星歯車機構１５０さえも連れ回す必要がなくなり、移動の労力を極めて小さくすることができる。

その他の構成は、先のギヤドモータＧＭ１はとほぼ同様であるため、図中で同一または類似する部分に下２けたが共通の符号付すにとどめ、重複説明を省略する。

なお、本発明においては、電磁クラッチを付設するのは、遊星減速機構であればよく、それ以上の具体的な構成は特に限定されない。例えば、単純遊星ローラ機構２０、１２０に代えて単純遊星歯車機構を採用してもよく、揺動内接噛合型の遊星歯車機構３０、１３０に代えて撓み噛合い式の遊星歯車機構を採用してもよい。又、前段、後段とも例えば単純遊星減速機構としてもよい。

本発明は、例えば、コンベヤ、走行台車のように、通常運転時には大きな減速比が要求されると共に、停電やモータ故障等においては手動駆動を行わなければならないような状態が発生する用途において特に有益である。

本発明の実施形態の例が適用されたモータ一体型の多段減速機全体構成を示す縦断面図 図１の矢視II−II線に沿う断面図 図１の矢視III−III線に沿う断面図 上記モータ一体型の多段減速機を走行台車に適用した例を示す縦断面図 本発明の他の実施形態の例を示す図１相当の縦断面図

符号の説明

Ｍ１…モータ
Ｇ１…多段減速機
ＧＭ１…ギヤドモータ（モータ一体型の多段減速機）
１４、１６…ケーシング
１８…モータ軸
２０…単純遊星ローラ機構
２２…太陽ローラ
２４…遊星ローラ
２６…リングローラ
２７…キャリヤ
３０…電磁クラッチ
３２…コイル
３４…プレート
３６…ボルト
５０…揺動内接噛合式の遊星歯車機構
５２…入力軸
５４…偏心体
５５…ベアリング
５６…外歯歯車
５６Ａ…内ピン孔
５８…内歯歯車
６０…内ピン
６２…出力軸

Claims (3)

1. モータと、前段および後段の減速機構を有する多段減速機と、を組み合わせたギヤドモータにおいて、
   前記前段または後段の減速機構のうち、少なくとも一方の減速機構を遊星減速機構で構成すると共に、
   該遊星減速機構を構成する一部品をその軸方向に移動可能とし、且つ
   該一部品を、当該遊星減速機構の動力伝達を選択的に連結又は解除する電磁クラッチの構成要素として兼用させた
   ことを特徴とするモータ一体型の多段減速機。
2. 請求項１において、
   前記前段の減速機構が、太陽ローラ、遊星ローラ、およびリングローラを有する単純遊星ローラ機構の遊星減速機構を備え、
   前記リングローラがプレートと共に軸方向および周方向に移動可能に組み込みまれ、且つ、
   前記電磁クラッチのコイルの吸引力により、該プレートがリングローラごと吸引・固定可能とされた
   ことを特徴とするモータ一体型の多段減速機。
3. 請求項１において、
   前記後段の減速機構が、前記前段の減速機構からの動力が入力される後段入力軸と、該後段入力軸に対して偏心揺動可能に組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星減速機構を備え、
   前記内歯歯車がプレートと共に軸方向および周方向に移動可能に組み込まれ、且つ、
   前記電磁クラッチのコイルの吸引力により、該プレートがリングローラごと吸引・固定可能とされた
   ことを特徴とするモータ一体型の多段減速機。

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