JP2006226347A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造により大きな伝達容量を確保でき、又、過大な変動トルクの発生時においても取付ける相手機械や動力伝達装置自体の損傷を防止し、且つ部品（部材）の交換等をすることなく運転再開が可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】モータ軸と入力軸１２２との結合を調整可能な摩擦クランプ締結とし、又、動力伝達体（入力軸１２２、フランジ体１３８）と次段回転軸１２０、１２１とを圧入し、更に止めネジ１７０、１７２による剪断反力を付与する方法により結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力された動力を相手機械へと伝達する動力伝達装置に関する。

従来より、特許文献１に記載されている動力伝達装置が広く知られている。ここでは、２段目の太陽歯車軸と太陽歯車軸とがキーにより結合されている。しかし、キーによる結合では、結合部において常にバックラッシとフレッチングの問題を伴うことから、図４に記載する動力伝達装置１０のようにキーを用いずに圧入により結合（連結）された動力伝達装置も用いられている。この動力伝達装置１０をより具体的に説明すると、モータ軸（図示略）をクランプする入力軸２２には第１太陽歯車２９が一体形成された第１回転軸２０が圧入されており、モータの回転を第１太陽歯車２９へと伝達している。又、初段減速後の回転を取り出すフランジ体（動力伝達体）３８には第２太陽歯車３０が一体形成された第２回転軸２１が同様に圧入されており、初段減速後の回転を次段の第２太陽歯車３０へと伝達している。

このように動力伝達経路の一部を圧入により嵌合することで動力伝達を実現しているのは、当該係合部でのバックラッシ及びフレッチングの発生を防止すると共に、装置全体のコンパクト化、コスト低減を図る等の理由によるものである。

特開２００３−１７２４１１号公報

しかしながら、当該動力伝達装置と接続される相手機械等に、例えば予期しない過大な負荷トルクが発生すると、この負荷トルクが動力伝達装置にも伝わって、圧入部分において「滑り」が発生することがある。

一旦「滑り」が生じると圧入による係止力（トルク伝達能力）は低下し、以前と同様の伝達トルクを確保することはできず、事実上、当該動力伝達装置を分解し、「滑り」が生じた部材を交換する等しなければならないため、運転効率の面でデメリットとなる。

そこで本発明は、部材の交換作業を伴わずに、簡易な調整作業により元の伝達トルクを確保可能な動力伝達装置を提供することをその課題としている。

本発明は、入力された動力を相手機械へと伝達する動力伝達装置において、モータ軸と結合可能な入力軸と、入力側からの回転を次段回転軸へと伝達する動力伝達体とを備え、且つ、前記モータ軸と前記入力軸とがクランプによって摩擦力を付与可能な構造により結合されており、前記動力伝達体と前記次段回転軸とが圧入と該圧入部分のずれを阻止する剪断反力を付与可能な構造とにより結合されている構成とすることにより、前記課題を解決するものである。

本発明によれば、圧入嵌合部に剪断反力を付与することによって、過大な変動トルクが発生した場合でも、当該圧入嵌合部に滑りが生じることを防止できる。

一方,本発明では、過大なトルクは、クランプ締結により連結される入力軸とモータ軸の連結部分に滑りが生じることで吸収できる。

当該クランプ部は、動力伝達経路の中で最も入力軸側に位置し、相対的な伝達トルク容量がもともと小さいため、本発明のようなクランプ締結によっても十分なトルクを伝達することができる。

本発明により、装置全体でのバックラッシを最小限に抑えつつ、トルク伝達容量の大きな動力伝達装置を低コストで、且つ、装置を大型化することなく提供できる。

又、滑り発生後も部材の交換作業をすることなく、クランプ締結部の簡易な締め直し等の調整のみで運転を再開することができる。更に、相手機械の破損を防ぐこともできる。

添付図面を用いて本発明の実施形態の一例の構成を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示す動力伝達装置１１０の全体断面図である。又、図２（Ａ）は図１のIIＡ部拡大図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の矢示IIＢ線に沿う断面図である。

当該動力伝達装置１１０は、サーボモータ１１２（一部のみ図示）のモータ軸（図示略）と結合可能な入力軸１２２と、該入力軸１２２の回転を減速する減速機構Ｋ１と、減速された回転を図示せぬ相手機械へと伝達する出力軸１３６とを備える。減速機構Ｋ１は、ボルト１４８で連結されたケーシング１５０、１５２、１５４の中に納められている。

前記入力軸１２２は、軸受１４６を介してケーシング１５４に装着されている。この入力軸１２２には図示せぬモータ軸が嵌入するモータ軸孔１２２ａが備わっている。入力軸１２２は、その端部にスリット１２２ｓが設けられており、切欠き部１２２ｈを通る図示せぬクランプねじにより、モータ軸孔１２２ａの径ｄ1を調整可能とされている。即ち、このクランプねじを締め込むことによって嵌入されるモータ軸を摩擦締結することが可能とされている。

又、入力軸１２２には第１回転軸（次段回転軸）１２０が嵌入する回転軸孔１２２ｂも備えられ、前記第１回転軸１２０が圧入されている。即ち、ここでの入力軸１２２は、入力軸であると同時に動力伝達体としても機能している。

入力軸（動力伝達体）１２２には、半径方向外側から前記回転軸孔１２２ｂ側へとネジ孔（伝達体側凹部）１２２ｃが貫通している。又、前記第１回転軸１２０には前記ネジ孔１２２ｃに対応する位置に凹部（次段回転軸側凹部）１２０ａが設けられており、前記ネジ孔１２２ｃに螺合する止めネジ１７０の先端が前記凹部１２０ａに嵌合している。即ち、止めネジ１７０により回転軸孔１２２ｂと第１回転軸１２０との圧入結合にずれ（滑り）が発生するのを防止するための剪断反力を付与できる構成とされている。

なお、この実施形態では、１組のネジ孔１２２ｃ、凹部１２０ａ、止めネジ１７０により剪断反力を付与できる構成とされているが、例えば位相を１２０°ずつ異ならせて３組の止めネジ等で付与するような構成とすることも可能である。

前記減速機構Ｋ１は、２段階に回転を減速する機構である。１段目は、いわゆる単純遊星歯車機構を構成しており、第１回転軸１２０と一体形成された第１太陽歯車１２９が第１遊星歯車１２６と噛合している。更に該第１遊星歯車１２６はケーシング１５２に設けられた内歯１５３と内接噛合している。

前記第１遊星歯車１２６にはキャリヤピン１２８が挿嵌されている。該キャリヤピン１２８は、フランジ体１３８とも係合しており、前記第１遊星歯車１２６の公転成分をフランジ体１３８へと伝達可能とされている。該フランジ体１３８は、本実施形態における第２の動力伝達体に相当し、第２回転軸（第２の次段回転軸）１２１が嵌入可能な回転軸孔１３８ｂが備わっており、第２回転軸１２１が圧入されている。

フランジ体１３８と第２回転軸１２１には、前述した入力軸１２２と第１回転軸１２０と同様な構成に係るネジ孔（伝達体側凹部）１３８ｃと凹部（次段回転軸側凹部）１２１ａが設けられ、止めネジ１７２が螺合している。なお、減速機構Ｋ１の２段目も単純遊星歯車機構である。

前記第２回転軸１２１は第２太陽歯車１３０と一体形成されており、第２遊星歯車１３２と噛合している。該第２遊星歯車１３２は、同時にケーシング１５０に設けられた内歯１５１に内接噛合している。

前記第２遊星歯車１３２にはキャリヤピン１３４が挿嵌しており、該キャリヤピン１３４の一端が支持部材１４１に、他端がフランジ体１４０に支持されることで、第２遊星歯車１３２の公転成分をフランジ体１４０及び支持部材１４１へ伝達可能とされている。

更に、前記フランジ体１４０は、キャリヤボルト１３５により前記支持部材１４１と連結され、軸受１４２、１４４を介してケーシング１５０に回転可能に支持されている。なお、フランジ体１４０は出力軸１３６と一体形成されている。

次に動力伝達装置１１０の作用を説明する。

モータ軸から入力軸１２２へと伝達された回転は、第１回転軸１２０を経由して第１太陽歯車１２９へ伝達され、該太陽歯車１２９は軸心Ｏ₁を中心に回転する。かかる回転は第１遊星歯車１２６へと伝わり、該第１遊星歯車１２６は自転しながらゆっくりと第１太陽歯車１２９の周りを入力軸１２２の回転と同方向に公転する。該公転成分は、キャリヤピン１２８により取り出され、フランジ体１３８→第２回転軸１２１を経由して第２太陽歯車１３０へと伝達される。第２太陽歯車１３０の回転は第２遊星歯車１３２へと伝わり、該第２遊星歯車１３２は内歯１５１との間で自転しながら第２太陽歯車１３０の周りを更にゆっくりと公転する。この公転成分はキャリアピン１３４、フランジ体１４０及び出力軸１３６を介して図示せぬ相手機械を駆動する。

前述した構成で述べたように、入力軸１２２と第１回転軸１２０、及びフランジ体１３８と第２回転軸１２１の圧入部分には、止めネジ１７０、１７２が締め込まれることによって剪断反力が付与されているため、仮に相手機械に予期せぬ過大な変動トルクが生じた場合でも、かかる係合箇所（圧入部分）で滑り（ずれ）が生じるのを防止することができる。

又、既存の部材の中に組み込むことにより、装置を大型化することなく剪断反力を付与することができる。即ち、フランジ体１３８を用いてより具体的に説明すると、フランジ体１３８は、キャリヤピン１２８が嵌入するために大径となっている円盤部と、該円盤部よりも外径の小さい軸部とからなる。この軸部に剪断反力を付与すべく止めネジ１７２を組み込むことで、半径方向に装置自体が大型化することを防止できるのみならず、前記軸部と次段のキャリヤピン１３４とを半径方向に一部重複して配置することも可能となり、軸方向にコンパクトな動力伝達装置となっている。

一方、モータ軸と入力軸１２２とはクランプ締結されているため、剪断反力が付与される嵌合方法に比べて、トルクの伝達容量はそれ程大きなものではない。よって、過大な変動トルクが発生した場合には、当該クランプ締結部において、「滑り」が発生する。これにより、相手機械や動力伝達装置自体が損傷することを防止できる。

即ち、動力伝達装置内部を「滑り」が発生する余地のない構造とした場合には、トルクの逃げ場がなくなることによって、当該動力伝達装置内部の部材が損傷したり、又は、相手機械が損傷することがある。しかしこれらの損傷が生じる以前に当該クランプ締結部において「滑り」を生じさせることで確実に防止できる。特に、動力を伝達する相手機械が高価なものである場合にそのメリットが大となる。

更に、ケーシング１５４に設けられている図示せぬ調整孔から六角レンチ等の器具を用い締結力を調整できるため、一旦滑りが生じた後でも、装置を分解することなく簡易に再調整が可能であり、滑りが生じる前のトルク伝達容量を確保することができる。

なお、本実施形態では、２段階の減速機構により動力伝達装置が構成されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、用途等に応じて、１段若しくは３段以上の減速機構であっても差し支えなく、更にカップリング等の等速の伝達機構であっても適用できる。

又、動力伝達装置に複数の動力伝達体が存在する場合には、その全ての動力伝達体と次段回転軸とが、圧入後に剪断反力を付与する方法で嵌合されている必要はなく、その一部に本発明が適用されている場合でも、当該部分について本発明で意図する作用効果が得られる。

更に、本実施形態において、剪断反力は止めネジ１７０、１７２により付与されていたが、必ずしもこの方法に限定されることはない。例えば、動力伝達体と次段回転軸のそれぞれに対応する凹部を設け、その凹部を鍵穴とし、その鍵穴に対して隙間のない結合部材を嵌入することにより構成することも可能である。ここで「隙間のない」とは、少なくとも軸の回転方向において、所定の圧力がかかる程度に押し込まれていることを意味している。

次に、本発明の他の実施形態の一例である動力伝達装置を図３を用いて説明する。

図３は、本発明を適用した揺動内接噛合型動力伝達装置２１０の全体断面図である。

なお、この説明では、既に説明した動力伝達装置１１０と同一または類似する部分については、下二桁が同一の番号を付することにより、重複説明を省略する。

第１回転軸２２０には偏心体２６４が一体的に形成され、該偏心体２６４に偏心体用軸受２６２を介して外歯歯車２６０が回転可能に嵌合されている。該外歯歯車２６０は、ケーシング２５２に備わる内歯２５３に内接噛合している。該内歯２５３の数と前記外歯歯車２６０の歯の数とには僅かな差が存在している。外歯歯車２６０には、複数の内ピン孔２６１が設けられ、内ピン（キャリヤピン）２２８及び内ローラ２２９が遊嵌している。前記内ピン２２８はフランジ体２３８に圧入されている。

次に動力伝達装置２１０の作用を説明するが、ここでも重複説明は省略する。

入力軸２２２の回転が、第１回転軸２２０を経由して偏心体２６４に伝えられると、それに伴い外歯歯車２６０が軸心Ｏ₂を中心に揺動回転しようとする。しかし、外歯歯車２６０は内歯２５３の存在によりその自転が拘束されているため、外歯歯車２６０が１回揺動回転すると、該外歯歯車２６０は内歯２５３との歯数差分だけ相対的に回転（自転）することになる。

この相対回転は、内ピン孔２６１、内ローラ２２９、内ピン２２８を介してフランジ体２３８、出力軸２３６へと出力される。なお、外歯歯車２６０の揺動成分は、内ピン孔２６１と内ピン２２８の遊嵌によって吸収され、結果的に（内歯２５３の数と外歯歯車２６０の歯数との差）／（外歯歯車２６０の歯数）に相当する減速比を僅か１段で実現している。

このような構成の動力伝達装置２１０においても、入力軸２２２と第１回転軸２２０とを圧入し、止めネジ２７０により剪断反力を付与することにより、圧入部分に滑りが生じることを防止することができる。

本発明は、遊星歯車を用いた動力伝達装置に限らず、種々の動力伝達装置に適用することが可能である。

本発明の実施形態の一例を示す動力伝達装置の全体断面図 （Ａ）は図１における矢示IIＡ部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の矢示IIＢ線に沿う断面図 本発明の別の実施形態の一例を示す動力伝達装置の全体断面図 従来より知られている動力伝達装置の全体断面図

符号の説明

１１０…動力伝達装置
１２０、１２１…回転軸
１２０ａ、１２１ａ…凹部（止めネジ嵌合部）
１２２…入力軸
１２２ａ…モータ軸孔
１２２ｂ、１３８ｂ…回転軸孔
１２２ｃ、１３８ｃ…ネジ孔
１２２ｈ…切欠き部
１２２ｓ…スリット
１２６、１３２…遊星歯車
１２８、１３４…キャリヤピン
１２９、１３０…太陽歯車
１７０、１７２…止めネジ

Claims (6)

1. 入力された動力を相手機械へと伝達する動力伝達装置において、
   モータ軸と結合可能な入力軸と、
   入力側からの回転を次段回転軸へと伝達する動力伝達体とを備え、且つ、
   前記モータ軸と前記入力軸とがクランプによって摩擦力を付与可能な構造により結合されており、
   前記動力伝達体と前記次段回転軸とが圧入と該圧入部分のずれを阻止する剪断反力を付与可能な構造とにより結合されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１において、
   前記剪断反力は、前記動力伝達体と前記次段回転軸との相方に回転方向に密着して設けられた結合部材によって付与されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記剪断反力を付与可能な構造は、前記動力伝達体に設けられたネジ孔と、
   前記次段回転軸に設けられた凹部と、
   前記ネジ孔に螺合すると同時に前記凹部とも係合可能な止めネジとにより構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１又は２において、
   前記剪断反力を付与可能な構造は、前記動力伝達体に設けられた伝達体側凹部と、
   前記次段回転軸に設けられた次段回転軸側凹部と、
   前記伝達体側凹部及び次段回転軸側凹部が重なることによって形成される空間部の回転方向に隙間なく設けられた結合部材とで構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１又は２において、
   前記動力伝達体は、円盤部と該円盤部より外径が小さい軸部とからなり、該軸部に前記剪断反力付与可能な構造が設けられている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記入力軸が、前記動力伝達体を兼ねている
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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