JP2007232104A - 動力伝達装置のシリーズ及びギアドモータのシリーズ - Google Patents

動力伝達装置のシリーズ及びギアドモータのシリーズ Download PDF

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Abstract

【課題】低コストで動力伝達装置及びギアドモータのシリーズを提供する。
【解決手段】本発明は、入力される動力を、少なくとも3組のギアセットを介して出力する動力伝達装置のシリーズであって、初段ギアセット131のギア比、及び、最終段ギアセット133のギア比を変化させることなく、中間段のギアセット132のギア比を変化させることによって装置全体の増減速比が異なることを特徴とする動力伝達装置のシリーズ。
【選択図】図1

Description

本発明は、減速機や増速機をはじめとする動力伝達装置及びギアドモータに関する。
従来、特許文献1に記載されるようなギアドモータが知られている。このギアドモータを図7に示す。ギアドモータ10は、モータ2と減速機20とを一体化したもので、動力源となるモータ2の回転を複数のギアセットで減速して出力可能に構成されている。
ここでは、モータ2のモータ軸3の先端部分に直切り形成された第1ピニオン31Pと該第1ピニオン31Pと噛合する第1ギア31Gとで初段ギアセット31を構成している。又、第1ギア31Gと同軸で回転する第2ピニオン32Pと該第2ピニオン32Pと噛合する第2ギア32Gとで中間段ギアセット32を構成している。又、第2ギア32Gと同軸で回転する第3ピニオン33Pと該第3ピニオン33Pと噛合する第3ギア33Gとで最終段ギアセット33を構成している。即ち、モータ軸3の回転が各ギアセット31、32、33によって、3段階に減速された後に出力軸50へと伝達される構成とされている。
ギアドモータは、出力軸が連結される相手機械の性質に応じて、出力軸の回転数やトルクなど種々のバリエーションのものが市場では求められている。それらの要求に応じてその都度ギアドモータを構成する各部品の設計を1から行っていたのでは非常に高価なものとなってしまう。そこで、動力伝達装置を構成する複数の歯車のギア比などを変更することによって、バリエーションを用意することが行われてきた。
上記のギアドモータ10を例にすれば、第1乃至第3ピニオン31P、32P、33P及び第1乃至第3ギア31G、32G、33Gの大きさ(あるいは歯数)を適宜変更することによって、種々のバリエーションを用意することができる。
特開2003−269552号公報
しかしながら、各ピニオンや各ギアのそれぞれにバリエーションを持たせた場合には、バリエーション全体での部品点数が非常に多くなってしまう。又これに伴い必要となる付加的なコスト(例えば保管費用など)に起因する装置自体のコスト高の問題も生じていた。
本発明は、このような問題点を解消するべくなされたものであって、付加コストを最小限に抑えつつ、種々のバリエーションの動力伝達装置及びギアドモータを提供することをその課題とするものである。
本発明は、入力される動力を、少なくとも3組のギアセットを介して出力する動力伝達装置を、初段ギアセットのギア比、及び、最終段ギアセットのギア比、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットのギア比を変化させることによって装置全体の増減速比が異なるように構成することで、動力伝達装置をシリーズとして提供するものである。
従来例のギアドモータ10のように第1ピニオン31Pがモータ軸3の先端に直切り形成されて構成される場合に、当該第1ピニオン31Pを種々用意するということはモータ軸3自体を種々用意するということに他ならず、もともと高価な部品であることに加えて生産ロットの観点からもコストが必要である。加えて、多くの部品を予め用意して一定量ストックしておく必要もあり、保管コストという観点からも好ましくない。又、最終段として設けられている第3ギア33Gの場合には、不可避的に(他の歯車と比べて相対的に)大径の歯車として構成せざるを得ず、この大径の歯車を更に種々用意しておくということからも同様の問題を呈していた。更に、変更の程度によっては、各歯車を支持する回転軸の位置(即ち歯車の回転中心の位置)をも変更する必要が生じ、その場合には更に当該軸を回転自在に支持するケーシングなどについてもバリエーションを用意する必要があった。
本発明では上記の構成を採用し、中間段ギアセットを構成する歯車だけをバリエーションとして用意しておくことにより、当該中間段ギアセットのギア比を適宜組み合わせることで市場の要求に応じた動力伝達装置のシリーズを提供することが可能となる。更に、当該バリエーションは中間段のギアセットのギア比のみを変更することでシリーズ化されているのであり、コストの掛かるケーシングや(ピニオンが形成された)モータ軸を種々用意必要はなく、低コストでのシリーズ化が可能となっている。
上記同様に、本発明は、入力される動力を、少なくとも3組のギアセットを介して出力する動力伝達装置を、初段ギアセットを構成するギアの直径、及び、最終段ギアセットを構成するギアの直径、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットを構成する歯車の直径を変化させることによって装置全体の増減速比が異なるように構成することで、動力伝達装置をシリーズとして提供するものである。
このように、中間段ギアセットを構成する歯車だけをバリエーションとして用意しておくことにより、当該中間段ギアセットを構成するギアの直径を適宜組み合わせることで市場の要求に応じた動力伝達装置のシリーズを提供することが可能となる。更に、当該バリエーションは中間段のギアセットを構成するギアの直径のみを変更することでシリーズ化されているのであり、コストの掛かるケーシングや(ピニオンが形成された)モータ軸を種々用意必要はなく、低コストでのシリーズ化が可能となっている。
又、本発明は、入力される動力を、少なくとも入力歯車及び2組のギアセットを介して出力する動力伝達装置を、前記入力歯車の直径、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、前記入力歯車の回転中心の位置、及び、前記2組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、前記入力歯車以外であって且つ前記最終段ギアセット以外のギアセットを構成する歯車の直径が異なるように構成することで、動力伝達装置をシリーズとして提供するものである。
これにより、例えば、初段ギアセットに相当する歯車の一方が、動力源(例えばモータ)のモータ軸に直接形成されている場合でも低コストで動力伝達装置のシリーズを提供できる。
上記同様に、本発明は、入力される動力を、少なくとも入力歯車及び2組のギアセットを介して出力する動力伝達装置を、前記入力歯車の歯数、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の歯数、及び、前記入力歯車の回転中心の位置、及び、前記2組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、前記入力歯車以外であって且つ前記最終段ギアセット以外のギアセットを構成する歯車の歯数が異なることによって装置全体の増減速比が異なるように構成することで、動力伝達装置をシリーズとして提供するものである。
これにより、例えば、初段ギアセットに相当する歯車の一方が、動力源(例えばモータ)のモータ軸に直接形成されている場合でも低コストで動力伝達装置のシリーズを提供できる。
又、本発明は、少なくとも3組のギアセットを備えたギアドモータを、初段ギアセットの一方の歯車は、モータ軸に直接形成されており、初段ギアセットのギア比、及び、最終段ギアセットのギア比、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットのギア比が異なることによって増減速比が異なるように構成することで、ギアドモータをシリーズとして提供するものである。
これにより、動力源となるモータは同一であっても、出力軸の回転やトルクの異なるギアドモータのシリーズを安価に提供することができる。
上記同様に、本発明は、少なくとも3組のギアセットを備えたギアドモータを、初段ギアセットの一方の歯車は、モータ軸に直接形成されており、初段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットを構成する歯車の直径が異なることによって増減速比が異なるように構成することで、ギアドモータをシリーズとして提供するものである。
これにより、動力源となるモータは同一であっても、出力軸の回転やトルクの異なるギアドモータのシリーズを安価に提供することができる。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「入力歯車」とは、動力伝達装置の構成部品であって、動力源からの動力が最初に伝達される歯車を意味する。
本発明を適用することで、低コストで動力伝達装置及びギアドモータのシリーズを提供できる。又、部品の在庫管理の手間も減少する。
以下、添付図面を用いて、本発明にかかる実施形態の一例を詳細に説明する。
<構成1>
図1は、本発明に係るシリーズを構成する第1の減速機(動力伝達装置)を備えるギアドモータ100の正面図であり、図2は、図1の矢示II−II線に沿う断面図である。
図1及び図2に示すギアドモータ100は、動力源となるモータ102と、当該モータ102の回転を減速して出力する減速機120の部分からなる。
モータ102は、円筒形状のモータケーシング111の略中心にモータ軸103を備える。円筒状のモータケーシング111の一端にはエンドカバー113が配置され、他端側には第1ケーシング122Aが配置されている。モータ軸103は、第1軸受107によってエンドカバー113に軸支され、一方、第2軸受108によって第1ケーシング122Aに軸支されている。モータ軸103の軸方向略中央部にはロータ104が固着されている。一方、モータケーシング111の内周面には、前述したロータ104と僅かなギャップを有する態様で、電機子コイル106を備えたステータ105が周設されている。モータ軸103は、エンドカバー113及び第1ケーシング122Aを貫通する態様で配置されており、エンドカバー113から突出した部分のモータ軸103には、ボルト110によって冷却用のファン109が設置固定されている。更に、このファン109を覆うように、モータケーシング111にはファンカバー114が配置されている。又、エンドカバー113とモータケーシング111とは、連結ボルト112によって一体的に連結され、更に、後述する第1ケーシング122Aに固定されている。
減速機120は、第1ケーシング122Aと、第2ケーシング122Bとからなる減速機ケーシング122の内部に、3つのギアセット131、132、133及び出力軸150を備えて構成されている。第1ケーシング122Aと第2ケーシング122Bとは、ボルト123、124によって連結固定されている。減速機ケーシング122の内部には、前述したモータ102のモータ軸103の一端が臨んでおり、当該モータ軸103の先端部分に、第1ピニオン(ヘリカルピニオン)131Pが直切り形成されており、モータ軸103と共に軸心O1を中心に回転可能とされている。この第1ピニオン131Pと噛合する態様で、第1ギア131G(入力歯車)が配置されている。この第1ピニオン131Pと第1ギア131Gとで、初段ギアセット131を構成している。なお、本実施形態においては、第1ピニオン131Pはモータ軸103と一体成形されていることが部品点数を削減する観点から好ましい。但し、別の部材として構成され、クランプ締結などにより連結されたものを除く趣旨ではない。
第1ギア131Gは、第1ケーシング122Aに配置された第3軸受140及び、第2ケーシング122Bに配置された第4軸受141に軸支される第1歯車支持軸134に設置固定されている。又、この第1歯車支持軸134には、第2ピニオン132Pが形成されている。即ち、第1ギア131Gと、第2ピニオン132Pとは同一の軸心O2を中心に回転可能とされている。更に、第2ピニオン132Pは、第2ギア132Gと噛合している。この第2ピニオン132Pと第2ギア132Gとで、中間段ギアセット132を構成している。第2ギア132Gは、第2歯車支持軸136に設置固定されている。この第2歯車支持軸136は、第5軸受142を介して第1ケーシング122Aに軸支されており、一方、第6軸受143を介して第2ケーシング122Bに軸支されている。又、この第2歯車支持軸136には、第3ピニオン133Pが設置固定されている。即ち、第2ギア132Gと、第3ピニオン133Pとは同一の軸心O3を中心に回転可能とされている。更に、第3ピニオン133Pは、出力軸150に設置固定された第3ギア133Gと噛合している。この第3ピニオン133Pと第3ギア133Gとで、最終段ギアセット133を構成している。出力軸150は、第7軸受144を介して第1ケーシング122Aに軸支されており、一方、第8軸受145を介して第2ケーシング122Bに軸支されている。即ち、第3ギア133Gは出力軸150の軸心O4を中心に回転可能とされている。なお、符号152、154及び156はオイルシールである。
又、このギアドモータ100においては、第1ピニオン131Pの歯数9、第1ギア131Gの歯数67、第2ピニオン132Pの歯数15、第2ギア132Gの歯数56、第3ピニオン133Pの歯数28、第3ギア133Gの歯数50とされている。その結果、モータ軸103の回転は約1/50(詳細は後述する。)に減速されて出力軸150に出力される構成となっている。
<構成2>
図3は、本発明に係るシリーズを構成する第2の減速機(動力伝達装置)を備えるギアドモータ200の正面図であり、図4は、図3の矢示IV−IV線に沿う断面図である。
図3及び図4に示すギアドモータ200は、動力源となるモータ102と、当該モータ102の回転を減速して出力する減速機220の部分からなる。なお、前述のギアドモータ100と同一の部分(部品)には同一符号を付し、類似する部分については数字下2桁が同一の符号を付するに止め、重複した説明は省略する。
このギアドモータ200においては、第1ピニオン131Pの歯数9、第1ギア131Gの歯数67、第2ピニオン232Pの歯数22、第2ギア232Gの歯数49、第3ピニオン133Pの歯数28、第3ギア133Gの歯数50とされている。その結果、モータ軸103の回転は約1/30(詳細は後述する。)に減速されて出力軸150に出力される構成となっている。
<構成3>
図5は、本発明に係るシリーズを構成する第3の減速機(動力伝達装置)を備えるギアドモータ300の正面図であり、図6は、図5の矢示VI−VI線に沿う断面図である。
図5及び図6に示すギアドモータ300は、動力源となるモータ102と、当該モータ102の回転を減速して出力する減速機320の部分からなる。なお、前述のギアドモータ100と同一の部分(部品)には同一符号を付し、類似する部分については数字下2桁が同一の符号を付するに止め、重複した説明は省略する。
このギアドモータ300においては、第1ピニオン131Pの歯数9、第1ギア131Gの歯数67、第2ピニオン332Pの歯数34、第2ギア332Gの歯数38、第3ピニオン133Pの歯数28、第3ギア133Gの歯数50とされている。その結果、モータ軸103の回転は約1/15(詳細は後述する。)に減速されて出力軸150に出力される構成となっている。
このように、ギアドモータ100、200、300の相互間においては、中間段ギアセット132、232、332を構成する各ピニオン132P、232P、332P及び各ギア132G、232G、332Gのみが異なる部品で構成されている。
次に、ギアドモータ100の作用について説明する。
モータ102に通電がされると、電機子コイル106に生じる起磁力によりロータ104を回転させる。ロータ104はモータ軸103に固着しているため、これに伴ってモータ軸103が軸心O1を中心に回転を始める。この回転は、第1ピニオン131Pを介して第1ギア131Gに伝達される。第1ギア131Gの回転によって第1歯車支持軸134が軸心O2を中心に回転するため、当該第1歯車支持軸134に固定されている第2ピニオン132Pも軸心O2を中心に回転する。この第2ピニオン132Pの回転は、更に噛合する第2ギア132Gへと伝達され、第2歯車支持軸136を軸心O3を中心に回転させる。この第2歯車支持軸136には第3ピニオン133Pが固定されているため、第3ピニオン133Pも軸心O3を中心に回転を始める。更に、第3ピニオン133Pは第3ギア133Gと噛合しているため、第3ギア133Gも回転する。更にこの第3ギア133Gは出力軸150に固定されているため、第3ギア133Gの回転に伴って出力軸150も軸心O4を中心に回転する。この一連の流れにおいて、モータ軸103の回転は3段階に減速されて出力軸150まで伝達されている。即ち、初段ギアセット131を構成する第1ピニオン131Pの歯数は9であり、第1ギア131Gの歯数は67であるから、この段階でモータ軸103の回転は9/67にまで減速されて第1歯車支持軸134へと伝達される。次に、中間段ギアセット132を構成する第2ピニオン132Pの歯数は15であり、第2ギア132Gの歯数は56であるから、この段階で第1歯車支持軸134の回転は15/56にまで減速されて第2歯車支持軸136へと伝達される。続いて最終段ギアセット133を構成する第3ピニオン133Pの歯数は28であり、第3ギア133Gの歯数は50であるから、この段階で第2歯車支持軸136の回転は28/50にまで減速されて出力軸150へと伝達される。この3段階の減速の結果、モータ軸103の回転は最終的に約1/50にまで減速されて出力軸150へと伝達されている。
ギアドモータ200、300においても同様の作用を経て、結果として、ギアドモータ200においてはモータ軸103の回転を約1/30にまで減速され、ギアドモータ300においてはモータ軸103の回転を約1/15にまで減速されて出力軸150へと伝達されている。
このように、前述した各ギアドモータ100、200、300においては、初段ギアセットを構成する第1ピニオン及び第1ギアは同一の部品が使用されている。結果として初段ギアセットのギア比及び初段ギアセットを構成する歯車の直径、歯数は同一である。又、最終段ギアセットを構成する第3ピニオン及び第3ギアにも同一の部品が使用されている。結果として最終段ギアセットのギア比及び最終段ギアセットを構成する歯車の直径、歯数も同一である。一方、中間段ギアセットを構成する第2ピニオン及び第2ギアは、各ギアドモータ100、200、300によって異なる部品で構成されているために、ギア比、歯車の直径、歯数などは各動力伝達装置(ギアドモータ)において全て異なっている。即ち、換言すると、初段ギアセット及び最終段ギアセットを構成する歯車のギア比又は直径等を統一し、中間段ギアセットを構成する各歯車も含めた全ての歯車の回転中心の位置(軸心O1、O2、O3、O4)の変更を要しない範囲内で、中間段ギアセットを構成する各歯車のギア比及び直径等を変更させることによって、様々な減速比(トルク)をバリエーションとして用意することができている。
又、前述の各ギアドモータ100、200、300においては、各歯車の回転中心の位置(軸心O1、O2、O3、O4)を変更していないことから、減速機ケーシングも同一の物を使用することが可能となっている。減速機のケーシングは、種々の部品を支持内包する構造上、不可避的に大型且つ複雑な形状とならざるを得ず、部品単体としてのコストは大きい。よって、本実施形態のように、かかる減速機ケーシングをシリーズ間で共用できるコスト的なメリットは大きい。
更に、前述の各ギアドモータ100、200、300は、駆動源として、モータ軸にピニオンが直切り形成されたピニオン付モータを採用している。ピニオン付モータとした場合には、ピニオンのないモータに歯車を設ける場合に比して部品点数が少なくコストダウン効果が高い。又、ピニオン付モータを各ギアドモータ100、200、300において同一(共通)とすることにより、かかるピニオン付モータをシリーズ間で共用することが出来、更なるコストダウン効果が図れる。つまり、モータ軸に直切り形成されたピニオンにバリエーションを持たせることで、ギアドモータ全体としての減速比のバリエーションを確保する構成の場合には、高価なモータ軸を複数種類用意する必要がある。更には、当該複数のモータ軸を備えた完成品としてのモータを複数種類用意する必要性もあり、部品点数の増大によって保管コストも増大してしまう。よって、本実施形態のように、かかるモータをシリーズ間で共用できるコスト的なメリットは大きい。
なお、上記の説明では全てモータ軸の回転を3つのギアセットを介して減速する例を示しているが、これに限定されるものではなく、4つ以上即ち4段階以上に減速してもよいし、減速だけでなく増速されていてもよい。例えば4段の構成とされた場合には、本明細書及び特許請求の範囲でいうところの「中間段ギアセット」が2組存在することになるが、この2組の中間段ギアセットの双方(全部)に上述したバリエーションを持たせてもよいし、一方(一部)だけにバリエーションを持たせるように構成してもよい。
又、上記説明した実施形態においては採用していないが、減速機ケーシング122の形状を出力軸150の軸心O4とモータ軸103の軸心O1とを結ぶ直線に左右対称の形状とすれば、例えば相手機械と連結する場合に、取り付け自由度を高めることができる。
チェーンコンベアなどの機械の駆動源としては勿論のこと、産業用ロボットや電動車椅子などの駆動にも適用可能である。
本発明にかかるシリーズの1つを構成する第1の動力伝達装置を備えるギアドモータの正面図 図1の矢示II−II線に沿う断面図 本発明にかかるシリーズの1つを構成する第2の動力伝達装置を備えるギアドモータの正面図 図3の矢示IV−IV線に沿う断面図 本発明にかかるシリーズの1つを構成する第3の動力伝達装置を備えるギアドモータの正面図 図5の矢示VI−VI線に沿う断面図 特許文献1記載のギアドモータの断面図
符号の説明
100、200、300…ギアドモータ
102…モータ
104…ロータ
105…ステータ
106…電機子コイル
107…第1軸受
108…第2軸受
109…ファン
110、112、123、124…ボルト
111…モータケーシング
113…エンドカバー
114…ファンカバー
120、220、320…減速機(動力伝達装置)
122…減速機ケーシング
122A…第1ケーシング
122B…第2ケーシング
131…初段ギアセット
131P…第1ピニオン
131G…第1ギア
132、232、332…中間段ギアセット
132P、232P、332P…第2ピニオン
132G、232G、332G…第2ギア
133…最終段ギアセット
133P…第3ピニオン
133G…第3ギア
134…第1歯車支持軸
136…第2歯車支持軸
140…第3軸受
141…第4軸受
142…第5軸受
143…第6軸受
144…第7軸受
145…第8軸受
150…出力軸
152、154、156…オイルシール
O1、O2、O3、O4…回転中心(軸心)

Claims (6)

  1. 入力される動力を、少なくとも3組のギアセットを介して出力する動力伝達装置のシリーズであって、
    初段ギアセットのギア比、及び、最終段ギアセットのギア比、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットのギア比が異なることによって装置全体の増減速比が異なる
    ことを特徴とする動力伝達装置のシリーズ。
  2. 入力される動力を、少なくとも3組のギアセットを介して出力する動力伝達装置のシリーズであって、
    初段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットを構成する歯車の直径が異なることによって装置全体の増減速比が異なる
    ことを特徴とする動力伝達装置のシリーズ。
  3. 入力される動力を、少なくとも入力歯車及び2組のギアセットを介して出力する動力伝達装置のシリーズであって、
    前記入力歯車の直径、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、前記入力歯車の回転中心の位置、及び、前記2組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、前記入力歯車以外であって且つ前記最終段ギアセット以外のギアセットを構成する歯車の直径が異なることによって装置全体の増減速比が異なる
    ことを特徴とする動力伝達装置のシリーズ。
  4. 入力される動力を、少なくとも入力歯車及び2組のギアセットを介して出力する動力伝達装置のシリーズであって、
    前記入力歯車の歯数、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の歯数、及び、前記入力歯車の回転中心の位置、及び、前記2組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、前記入力歯車以外であって且つ前記最終段ギアセット以外のギアセットを構成する歯車の歯数が異なることによって装置全体の増減速比が異なる
    ことを特徴とする動力伝達装置のシリーズ。
  5. 少なくとも3組のギアセットを備えたギアドモータのシリーズであって、
    初段ギアセットの一方の歯車は、モータ軸に直接形成されており、
    初段ギアセットのギア比、及び、最終段ギアセットのギア比、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットのギア比が異なることによって増減速比が異なる
    ことを特徴とするギアドモータのシリーズ。
  6. 少なくとも3組のギアセットを備えたギアドモータのシリーズであって、
    初段ギアセットの一方の歯車は、モータ軸に直接形成されており、
    初段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、最終段ギアセットを構成する歯車の直径、及び、前記3組のギアセットを構成する各歯車の回転中心の位置が共通であり、中間段のギアセットを構成する歯車の直径が異なることによって増減速比が異なる
    ことを特徴とするギアドモータのシリーズ。
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