JP2008005576A - ギヤドモータ及びロボット用ギヤドモータ - Google Patents

Abstract

【課題】連結孔や取付孔を合理的に配置してモータと減速機とを有機的に連結し、コンパクトで組み付けが容易であり、且つ十分な連結強度を有するギヤドモータを得る。
【解決手段】モータケーシング本体（この実施形態における減速機側端面）５１及び減速機フランジ７２の双方が正方形に形成され、モータケーシング本体５１の正方形５４の辺の延長線５４Ｓｅ１〜５４Ｓｅ４が、減速機フランジ７２の正方形７４の辺７４Ｓ１〜７４Ｓ４と交差しており、正方形５４の頂点５４Ａ１〜５４Ａ４の半径方向内側に、モータケーシング本体５１と減速機入力側カバー（減速機フランジ）７２とを連結するためのモータ連結孔８０が配置され、且つ、減速機フランジ７２におけるモータケーシング本体５１の正方形５４の辺５４Ｓ１〜５４Ｓ４の半径方向外側相当位置に、減速機Ｇ１を相手機械に取付るための取付孔８２が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ギヤドモータ及びロボット用ギヤドモータに関する。

ロボットの関節駆動などの用途において、モータと減速機とを連結し、モータの回転を減速機にて減速することによって適宜のトルク及び回転速度にて出力するように構成したギヤドモータが広く利用されている。

ギヤドモータの分野においては、ロボットの関節駆動の用途に限らず、同じ出力が得られる場合には、できるだけ外形を小さくすることが強く求められている。特許文献１においては、このような観点から、減速機ケーシングの幅方向への拡大を小さくして、全体の幅をできるだけ小さくするように構成したギヤドモータが提案されている。

このギヤドモータは、モータの出力軸と、減速機の伝達歯車を囲繞するケースの互いに平行に形成された対向面に伝達歯車の軸の両端を軸支する軸支部を形成し、伝達歯車の軸と平行な連結面を貫いてモータの出力軸を挿入する挿入口を形成し、この連結面にモータの出力側端面を固定したものである。伝達歯車は、傘歯車と平行軸歯車とで構成されている。

特開２００２−３２７８０５号公報

特許文献１に開示されているギヤドモータは、特定の減速構造を有する減速機をモータと組合せたものであり、減速機のケーシングは特異な形状を有していて汎用性に欠け、コストが掛かるという問題があった。

一般に、モータ及び減速機とも、ケーシングの基本的な形状は、その軸直角断面が四角形又は円形のものが圧倒的に多い。また、組合せようとするケーシングあるいはそのフランジが、形状的、寸法的に合致しない場合には、両者を連結可能とするアダプタを介在させて連結するのが一般的であった。

また、アダプタを使用しない場合には、当該組合せようとするケーシングやフランジの各種連結孔や取付孔位置同士の干渉を避けるために、モータ、又は減速機のいずれかのフランジの最大外形部が該干渉を避けるだけのために大きくなってしまっていることがあった。

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、モータや減速機のケーシングあるいはフランジに形成するべき各種連結孔や取付孔を合理的に配置し、コンパクトで組み付けが容易であり、且つ十分な連結強度を有するギヤドモータを提供することをその課題としている。

本発明は、モータと減速機とを同軸に連結してなるギヤドモータにおいて、前記減速機のケーシングが、減速機ケーシング本体と減速機フランジとで構成されると共に、該減速機フランジが多角形に形成され、前記モータのケーシングの減速機側端面も、多角形に形成され、該減速機側端面における前記多角形の辺又は辺の延長線が、前記減速機フランジの前記多角形の辺と交差しており、前記減速機側端面の前記多角形の頂点の半径方向内側に、前記モータを前記減速機フランジと連結するためのモータ連結孔が配置され、且つ、前記減速機フランジの、該減速機フランジに前記モータが連結されたときにおける前記減速機側端面の多角形の辺の半径方向外側相当位置に、前記減速機を相手機械に取付るための取付孔が配置されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、モータ或いは減速機のケーシング本体の断面形状の如何に関わらず、該モータのケーシングの減速機側端面及び減速機のフランジが、双方とも多角形とされる。

なお、ここでいう「多角形」という用語は、「（円ではなく）直線部分のある辺を有している」という意義で用いられており、特にその頂点部分は必ずしも幾何学的に正確に角ばっている必要はなく、例えば適宜のアール処理がなされている場合を含んでいる。また、必ずしも各辺の長さが正確に等しい多角形である必要もない。但し、より具体的には、正方形であることがコンパクト化の観点で好ましい。

また、「モータのケーシングの減速機側端面」という用語は、後述するように、「モータのケーシングが減速機側と連結される端面」を意味している。より具体的には、モータのケーシングがフランジレスの場合は、モータのケーシング本体の減速機側端面そのものであり、モータのケーシングが減速機側にフランジを有している場合は、当該フランジの端面を指すことになる。

本発明では、このように多角形とされたモータのケーシングの減速機側端面と減速機のフランジとを斜めに、即ち前記モータのフランジの前記多角形の辺又は辺の延長線が、前記減速機のフランジの前記多角形の辺と交差するように連結する。

また、その上で、前記モータのケーシングの減速機側端面の前記多角形の頂点の半径方向内側に、モータと減速機フランジとを連結するモータ連結孔を配置し、且つ減速機フランジにおけるモータのケーシングの減速機側端面の多角形の辺の半径方向外側相当位置に、減速機を相手機械に取付る取付孔を配置する。

この結果、モータと減速機フランジとを連結するモータ連結孔も、また、減速機を相手機械に取付る取付孔も、半径方向の余裕代（形成スペース）を十分に確保しながら、円周方向においてその他の各種連結孔等とも当該形成スペースを分け合うことができるようになる。したがって、半径方向の不要な拡大を抑えつつ大きな形成スペースを確保できる。そのため、結果としてより大きなボルトを使用することができるようになることから必要なボルトの数を抑えることができ、組み付け工数及び製造コストの低減が実現できる。

本発明によれば、モータや減速機のケーシングに形成するべき各種連結孔や取付孔を合理的に配置することができ、コンパクトで組み付けが容易であり、且つ十分な連結強度を有するギヤドモータを得ることができる。

以下図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１〜図３に本発明の実施形態の一例が適用されたギヤドモータを示す。

このギヤドモータＧＭ１は、モータＭ１と減速機Ｇ１とを同軸に連結したものであり、産業用ロボット（図示略）の関節駆動用として使用される。図２に示されるように、モータＭ１のモータ軸１２は、その先端部がそのまま減速機Ｇ１の入力軸１４となっている。モータＭ１のケーシング本体５１は減速機側を閉じる部材（モータ出力側カバー）がなく、該モータＭ１の出力側カバーの機能を減速機入力側カバー７２（後述）が兼用している。減速機入力側カバー７２の半径方向中央部には軸受１８が組み込まれ、該軸受１８がモータ軸１２（入力軸１４）を回転自在に支持している。この実施例では、該減速機入力側カバーが、減速機フランジの機能をも兼用している。

入力軸１４には３連の偏心体２０が、くさび体２２及びボルト２４を介して摩擦連結されている。偏心体２０の外周には、３枚の外歯歯車２６（２６Ａ〜２６Ｃ）がそれぞれ軸受２８（２８Ａ〜２８Ｃ）を介して装着されている。各外歯歯車２６は、（単一の）内歯歯車３０とそれぞれ円周方向に１２０度の位相差をもって内接噛合している。内歯歯車３０は、外歯歯車２６と（１〜４歯程度の）僅少の歯数差を有し、減速機Ｇ１のケーシング本体７０（後述）と一体化されている。

各外歯歯車２６の軸方向両サイドには支持ブロック３４及び出力ブロック３６が配置されている。支持ブロック３４及び出力ブロック３６は、それぞれ軸受３８、４０を介してケーシング本体７０に回転自在に支持されており、出力ブロック３６から突出形成された内ピン４２、及びボルト４４を介して一体的に連結されている。

内ピン４２は、外歯歯車２６を貫通し、該内ピン４２に遊嵌された内ローラ４３を介して外歯歯車２６の揺動成分を吸収しながら自転成分のみを支持ブロック３４および出力ブロック３６に伝達する構成とされている。

なお、図３において、符号４６は、出力ブロック３６と相手機械の被駆動回転体（図示略）とを連結するためのボルト孔、４８は、モータＭ１と減速機Ｇ１を分解するときに、図示せぬ治具を用いて両者Ｍ１、Ｇ１を引き離す際に使用する抜き孔、４９は内ピン４２と支持ブロック３４との組み付けを行なう際に該内ピン４２と支持ブロック３４の円周方向の位置を仮決めするためのノック孔である。

ここで、図１及び図３を参照して、モータＭ１と減速機Ｇ１との連結態様について詳細に説明する。図１は、モータＭ１を軸受１８ごと取り外した状態において、減速機Ｇ１をモータ側から見たものである。したがって、図１の最内周部分において、減速機入力側カバー７２の軸受１８の収容内周壁７５及び該軸受１８の当接段部７７がそれぞれ見えている。

モータＭ１は、ケーシング本体（モータケーシング本体）５１を備え、前述したように、この実施形態では出力側カバーレスである。即ち、減速機入力側カバー７２が、モータＭ１のケーシングのフランジを兼ねる構成とされている。モータケーシング本体５１は、その減速機側端面の形状が正方形（多角形）５４とされ、図１に示されるように、減速機入力側カバー７２には、減速機側端面の正方形５４が嵌合可能な凹部（５４）が形成されている。なお、以降の説明では、この図１での凹部（５４）を便宜上モータケーシング本体５１の減速機側端面の正方形５４として説明する。

前記減速機入力側カバー７２及び減速機側端面には、モータＭ１の減速機入力側カバー７２に対する半径方向位置を特定するための直径がｄ１のインロー５０が形成されている。

モータケーシング本体５１と減速機入力側カバー７２は、はモータ連結孔８０を介して一体化されている。また、減速機Ｇ１は、ケーシング本体（減速機ケーシング本体）７０と、前記減速機入力側カバー７２を備える。該減速機ケーシング本体７０は円筒形とされ、半径方向外側に突出したフランジ部７０Ａを有する。前記減速機入力側カバー７２はこのケーシング本体１０のフランジ部７０Ａとほぼ同一の外周形状を有している。

減速機ケーシング本体７０と減速機入力側カバー７２は、減速機連結孔８４を介して連結可能とされている。減速機入力側カバー７２には、該減速機連結孔８４のほか、減速機Ｇ１をモータＭ１ごと外部の据付土台（図示略）に取付けるための取付孔８２が形成されている。

以下、これらの各要素の形状や配置位置等について更に詳細に説明する。

モータＭ１のケーシング本体（モータケーシング本体）５１は、その軸直角断面（この実施形態における）が正方形５４であり、減速機入力側カバー７２の外周形状も正方形７４である。それぞれの正方形５４、７４は、互いに丁度４５度だけ傾いており、モータケーシング本体５１の正方形５４の辺５４Ｓ１〜５４Ｓ４（この実施形態の場合はその延長線５４Ｓｅ１〜５４Ｓｅ４）は、減速機入力側カバー７２の正方形７４の辺７４Ｓ１〜７４Ｓ４と交差している。

モータケーシング本体５１の正方形５４の辺５４Ｓ１〜５４Ｓ４の対向辺５４Ｓ１、５４Ｓ３間、５４Ｓ２、５４Ｓ４間の対向辺距離はそれぞれＬ１である。また、減速機入力側カバー７２の正方形７４の辺７４Ｓ１〜７４Ｓ４の対向辺７４Ｓ１、７４Ｓ３間、７４Ｓ２、７４Ｓ４間の対向辺距離はそれぞれＬ２であり、対向辺距離Ｌ１＜対向辺距離Ｌ２である。モータケーシング本体５１における正方形５４の頂点５４Ａ１〜５４Ａ４間の対角線距離はＬ３である。また、減速機入力側カバー７２における正方形７４の頂点７４Ａ１〜７４Ａ４の対角線距離はＬ４であり、対角線距離Ｌ３＜対角線距離Ｌ４である。

モータケーシング本体５１の正方形５４の対角線距離Ｌ３は、減速機入力側カバー７２の正方形７４の対向辺距離Ｌ２より小さく、モータケーシング本体５１は、完全に減速機入力側カバー７２の半径方向内側に収まっている。減速機Ｇ１のケーシング本体７０の円筒形状部分も、減速機入力側カバー７２の半径方向内側に収まっている。

モータケーシング本体５１の正方形５４の頂点５４Ａ１〜５４Ａ４の半径方向内側のスペースに、該モータケーシング本体５１と減速機入力側カバー７２とを連結するためのモータ連結孔８０が（計４個）配置されている。モータ連結孔８０は、必要な連結強度を４本のボルト（図示略）で確保できる大きさとされている。

また、減速機入力側カバー７２における正方形５４の辺５４Ｓ１〜５４Ｓ４の半径方向外側相当位置のスペース（即ち、該減速機入力側カバー７２にモータＭ１の減速機側端面（の正方形５４）が連結されたときに減速機入力側カバー７２に残存する広いスペース）に、減速機Ｇ１を相手機械（図示略）に取付るための取付孔８２、及び減速機Ｇ１のケーシング本体７０と減速機入力側カバー７２とを連結する減速機連結孔８４がそれぞれ４個ずつ配置されている。なお、このうちの取付孔８２は、減速機入力側カバー７２における正方形７４の頂点７４Ａ１〜７４Ａ４の半径方向内側の位置、即ち、最も形成スペースの広い位置に配置されている。取付孔８２及び減速機連結孔８４は、必要な強度をそれぞれ４本のボルト（図示略）で確保できる大きさとされている。

なお、この実施形態では、モータケーシング本体５１の正方形５４の各辺５４Ｓ１〜５４Ｓ４の中央部付近が、減速機ケーシング本体７０の内側にまで入り込んでいることを利用して、図１及び図２に示されるように、この位置に減速機Ｇ１の給油孔８１を形成するようにしている。従来は、給油孔は減速機ケーシング本体７０の外周から該減速機ケーシング本体７０を半径方向に貫通して形成されていた。そのため、ときに減速機ケーシング本体７０内の減速機構等が邪魔になって真に給油したい部分になかなか潤滑剤が到達しないことがあった。この実施形態では、給油孔８１が減速機入力側カバー７２から該減速機入力側カバー７２を軸方向に貫通して形成されているため、この様な場合であっても潤滑剤を意図する部分により迅速且つ有効に到達させることができる場合がある。尤も、給油孔は、必ずしもこの位置でなければならないというものではなく、従来通り減速機ケーシング本体７０の外周から該減速機ケーシング本体７０を半径方向に貫通して形成するようにしてもよい。また、両方の位置に給油孔それぞれ形成し、都合の良い方向から給油できるような構成としてもよい。

次に、このギヤドモータＧＭ１の作用を説明する。

図２を参照して、モータ軸１２は減速機Ｇ１の入力軸１４を兼ねており、該モータ軸１２の回転はそのまま入力軸１４の回転となり、偏心体２０が回転する。この結果、該偏心体と２０の外周に装着されている外歯歯車２６が揺動回転を開始する。

外歯歯車２６と内歯歯車３０はごくわずかの歯数差を有しているため、外歯歯車２６が偏心体２０の回転によって１回揺動すると内歯歯車３０との噛合位置が一回りし、外歯歯車２６は固定状態にある内歯歯車３０に対して該内歯歯車３０との歯数差分だけずれる（自転する）。この外歯歯車２６の動きは、該外歯歯車２６を貫通している内ピン４２と内ローラ４３の遊嵌によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみが支持ブロック３４及び出力ブロック３６に伝達される。出力ブロック３６に生じた出力トルクは、駆動しようとする相手機械の回転部（図示略）にボルト孔４６を介して伝達される。

ここで、図１、図３を参照して、モータＭ１は、インロー５０の大きさに近い円筒形であり、したがってモータケーシング本体５１の正方形５４の頂点５４Ａ１〜５４Ａ４の半径方向内側には、広いスペースが確保されている。本実施形態では、この広いスペースに該該モータケーシング本体５１と減速機入力側カバー（減速機フランジ）７２とを連結するためのモータ連結孔８０を配置しているため、モータケーシング本体５１と減速機入力側カバー７２とを連結するためのボルトは４本でも十分な強度を確保できる。

また、減速機入力側カバー７２の正方形７４の対角線距離Ｌ４は、モータケーシング本体５１の正方形５４の対向辺距離Ｌ１よりも十分に長く、減速機入力側カバー７２におけるモータケーシング本体５１の正方形５４の辺５４Ｓ１〜５４Ｓ４の半径方向外側相当位置のスペースには、極めて広いスペースが確保されている。そのため、この広いスペースに減速機Ｇ１を相手機械に取付るための取付孔８２、及び減速機ケーシング本体７０と減速機入力側カバー７２とを連結する減速機連結孔８４を配置することが可能となっている。特に、取付孔８２は、減速機入力側カバー７２における正方形７４の頂点７４Ａ１〜７４Ａ４の半径方向内側の位置に配置されており、十分高い強度をわずか４本のボルトで確保可能である。

更に、モータケーシング本体５１の正方形５４の対角線距離Ｌ３が、減速機入力側カバー７２の正方形７４の対向辺距離Ｌ２より小さいため、モータケーシング本体５１は、完全に減速機入力側カバー７２の半径方向内側に収まっており、ギヤドモータ全体としてみた場合に、減速機入力側カバー７２の正方形７４のみが、最外形部の形状を構成している（最外形形状が星形とならない）。この最外形部の形状が正方形という構成は、例えば当該ギヤドモータＧＭ１を産業用ロボットの関節（図示略）の駆動に適用したときに、該関節部分の可動範囲をより広く確保する構成に大きく寄与することを意味している。それは、産業用のロボットの減速機の取付座（図示略）は、その多くが四角形であるが、減速機入力側カバー７２の形状が同じ四角形であり、しかも減速機ケーシング本体７０が正方形７４の各辺７４Ｓ１〜７４Ｓ４から突出していないため、ロボットの動きの自由度（可動範囲）が損なわれないためである。本実施形態に係るギヤドモータＧＭ１を使用することにより、ギヤドモータ全体のコンパクト化及び、産業用ロボットとして適用したときの可動範囲の広域化が実現できる。

なお、上記実施形態でおいては、モータＭ１のケーシング本体５１が出力側カバーレスの正方形５４とされ、減速機入力側カバー７２がモータ出力側カバーを兼用していた。しかし、本発明では、要はモータの減速機側端面が多角形であれば良く、モータのケーシングの具体的な構成は問われない。即ち、モータのケーシングは、出力側カバーレスでケーシング本体自体が多角形であっても良く、また、出力側カバー付きで該出力側カバーのみが多角形のフランジを有していてもよい。

また、上記実施形態では、減速機フランジが減速機の入力側カバーに設けられている側が示されていたが、減速機フランジは、減速機のケーシング本体の方に設けられていてもよい。この場合、減速機の入力側カバーはあってもなくてもよく、また、ケーシング本体と一体でも別体でもよい。減速機のケーシング本体の筒部の軸直角断面については、必ずしもこれらが円形であることを要求するものではなく、例えば正方形のような多角形の断面形状であってもよい。

産業用のロボットの関節駆動用のギヤドモータを含む、あらゆる分野のギヤドモータに適用できる。

本発明の実施形態の一例に係るギヤドモータの、モータを取り外した減速機をモータ側から見た図 同ギヤドモータの図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿う展開断面図 同ギヤドモータを図１と逆の方向から見た正面図

符号の説明

Ｍ１…モータ
Ｇ１…減速機
ＭＧ１…ギヤドモータ
５０…インロー
５１…モータケーシング本体
５４…（モータケーシング本体の）正方形
５４Ａ１〜５４Ａ４…同正方形の各頂点
５４Ｓ１〜５４Ｓ４…同正方形の各辺
７０…減速機ケーシング本体
７２…減速機入力側カバー（減速機フランジ）
７４…（減速機フランジの）正方形
７４Ａ１〜７４Ａ４…同正方形の各頂点
７４Ｓ１〜７４Ｓ４…同正方形の各辺
８０…モータケーシング本体と減速機側フランジとのモータ連結孔
８２…減速機を相手機械に取付る際の取付孔
８４…減速機ケーシング本体と減速機フランジとの減速機連結孔

Claims (10)

1. モータと減速機とを同軸に連結してなるギヤドモータにおいて、
   前記減速機のケーシングが、減速機ケーシング本体と減速機フランジとで構成されると共に、該減速機フランジが多角形に形成され、
   前記モータのケーシングの減速機側端面も、多角形に形成され、
   該減速機側端面における前記多角形の辺又は辺の延長線が、前記減速機フランジの前記多角形の辺と交差しており、
   前記減速機側端面の前記多角形の頂点の半径方向内側に、前記モータを前記減速機フランジと連結するためのモータ連結孔が配置され、且つ、
   前記減速機フランジの、該減速機フランジに前記モータが連結されたときにおける前記減速機側端面の多角形の辺の半径方向外側相当位置に、前記減速機を相手機械に取付るための取付孔が配置されている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
2. 請求項１において、
   前記モータのケーシング本体自体がフランジレスの多角形に形成されることにより、前記減速機側端面が前記多角形に形成され、
   前記減速機フランジが、前記モータのケーシングのモータフランジを兼ねる
   ことを特徴とするギヤドモータ。
3. 請求項１または２において、
   前記減速機フランジに、前記減速機側端面が嵌合可能な凹部が形成されている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記減速機フランジ及び前記減速機側端面に、該減速機フランジ及び減速機側端面の半径方向位置を特定するためのインローが形成されている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記減速機のケーシング本体と前記減速機フランジとを連結する減速機連結孔が、前記減速機フランジに前記モータが連結されたときにおける前記減速機側端面の多角形の辺の半径方向外側相当位置に配置されている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記減速機を相手機械に取付るための前記取付孔が、前記減速機フランジにおける前記多角形の頂点の半径方向内側に配置されている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記減速機側端部における前記多角形の頂点が、前記減速機フランジの半径方向内側に収まっている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記減速機のケーシング本体の外形が、前記減速機フランジの半径方向内側に収まっている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、
   前記減速機フランジの、該減速機フランジに前記モータが連結されたときにおける前記減速機側端面の多角形の辺の半径方向外側に、前記減速機の給油孔が該減速機フランジを軸方向に貫通して減速機内にまで形成されている
   ことを特徴とするギヤドモータ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のギヤドモータであって、ロボットの関節駆動用に用いられるロボット用ギヤドモータ。

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