JP2009002485A - 鉛直軸を有する減速機及びその潤滑方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機内の減速機構にオイル潤滑を採用し、且つ、天地いずれの設置に対しても適用できる（鉛直軸を有する）減速機を得る。
【解決手段】ケーシング４０内に鉛直方向に配置される入力軸（鉛直軸）４２を、一対の上軸受４４Ａ、下軸受４４Ｂによって支持したウォーム減速機３８において、ケーシング４０内に潤滑油ＯＬが封入され、上軸受４４Ａ及び下軸受４４Ｂの双方の内部にグリースが封入される。各軸受４４Ａ、４４Ｂ内とケーシング４０内との間が、それぞれエアは通れるがグリースは通れない大きさの隙間δ１のみを残して閉塞される。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛直軸を有する減速機及びその潤滑方法に関する。

図４にケーシング内に鉛直方向に配置される鉛直軸を、一対の軸受によって支持した従来のウォーム減速機の構成例を示す。

このウォーム減速機１０では、入力軸１２に形成したウォームねじ部１４がウォームギヤ１６と噛合している。ウォーム減速機１０のケーシング１８内には、潤滑油（オイル）ＯＬがウォームピニオン１４とウォームギヤ１６との噛合位置付近の高さＨ１まで封入されている。潤滑油ＯＬをケーシング１８内の全体に封入しないようにしているのは、撹拌抵抗の増大を防止するためである。

この結果、鉛直に配置された入力軸１２を支持している下側の軸受２０は該潤滑油ＯＬによって潤滑できるものの、上側の軸受２２は、該潤滑油ＯＬによって潤滑することができないため、該軸受２２内に給脂口２８を介してグリースが封入され、該グリースによって潤滑がなされるように構成されている。なお、図４の符号２６は封入されたグリースが減速機内に侵入するのを防止するためのシール部材、２４は上側の軸受２２の内圧が所定値以上となったときに該軸受２２内のエアをケーシング外に逃がすリリーフ弁（図示略）付きの排脂口である。また、符号３０は、潤滑油ＯＬのケーシング１８外への漏出を防止するオイルシールである。なお、ケーシング１８内の内圧が上昇したときは、ケーシング上方に形成されている図示せぬエアブリーザ（エアベント）からエアが抜けるようになっている。

ところで、このような減速機は一般にモータと組み合わせて使用されるが、ときに、相手機械との取り合いの都合上、あるいは、精密機械等におけるモータの位置に起因する共振抑制の都合上、現場においてその天地（上下）を逆にして使用したいという状況が発生することがある。しかしながら、このような構造のウォーム減速機１０は、単純に天地を逆にして用いることができない。それは、前述したように、潤滑油ＯＬがケーシング１８内の下側にしか存在しないため、これを天地逆にして用いると、グリースの封入されている軸受２２が潤滑油ＯＬに浸り、これまで潤滑油ＯＬに浸っていた（グリース封入のなされていない）軸受２０が潤滑油ＯＬの上側に位置するようになってしまうためである。この状態は、上側になった軸受（２０）を潤滑することができなくなってしまうだけでなく、下側になった軸受（２２）は、完全シール構造となっていないため、グリース及び潤滑油ＯＬが漏れてしまう恐れがあり、許容し難い。

この不具合を回避するために（天地いずれの設置に対しても適用できるように）、軸受２０内にも予めグリースを封入するようにし、且つ軸受２０、２２周りを密封していずれの軸受２０あるいは２２が下側に位置しても、潤滑油ＯＬが漏出しないようにする手法が考えられるが、この場合には、ケーシング１８内の温度上昇によって内圧が上昇した場合にエアが抜けることもできなくなってしまい、この内圧の上昇が結果としてオイルシール３０を直撃し、該オイルシール３０の耐久性が損なわれる恐れが新た生じる。

そのため、このような鉛直軸を有する減速機においては、図４に示されるように、上下が確定した構造を有して設置の天地が予め指定されるか、或いは、用途上天地いずれの設置をも許容する必要がある場合には、例えば、特許文献１に記載されているように、軸受だけでなく、減速機を構成する歯車の潤滑に対しても（潤滑油ではなく）グリースを用いるように設計するというのが実情であった。歯車機構の潤滑にもグリースを用いるようにすれば、（潤滑油の漏出の問題はなくなるため）該特許文献１に記載されているように、（軸受が下側に来る場合であっても）内圧上昇に伴う軸受のグリース流出を防止するために、微小隙間等から構成される空気抜きを形成することができる。

特開２００４−９０８５１号公報

しかしながら、減速機内の減速機構自体の潤滑までをもグリース潤滑とするのは、減速機そのもの耐久性が損なわれてしまう恐れがある。

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、減速機内の減速機構を潤滑油（オイル）で潤滑することを可能としながら、軸受の内圧の上昇を回避でき、且つ天地いずれの設置に対しても適用できるような鉛直軸を有する減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、ケーシング内に鉛直方向に配置される鉛直軸を、一対の軸受によって支持した減速機において、前記ケーシング内に潤滑油が封入され、前記一対の軸受の双方の内部にグリースが封入され、各軸受内と前記ケーシング内との間が、それぞれ、エアは通れるがグリースは通れない大きさの隙間のみを残して閉塞された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、減速機の減速機構自体は、潤滑油（オイル）による潤滑がなされることを前提としている。一方、鉛直軸を支持する一対の軸受は、「双方共」内部にグリースが封入可能とされている。その上で、各軸受内とケーシング内との間がそれぞれ閉塞され、且つ、ここにエアは通れるがグリースは通れない大きさの隙間が形成される。このため、減速機構の潤滑は潤滑油によって良好に行われ、且つ軸受内のグリースはケーシング内に流出することなく各軸受内に保持される。

なお、本発明は、ケーシング内に鉛直方向に配置される鉛直軸を軸受によって支持した鉛直軸を有する減速機の潤滑方法において、前記ケーシング内の歯車を該ケーシング内に封入したオイルによって潤滑すると共に、前記鉛直軸を支持する軸受を、双方ともグリースによって潤滑可能とし、各軸受内と前記ケーシング内との間におけるエアの通過の許容及びグリースの通過の禁止を維持したことを特徴とする鉛直軸を有する減速機の潤滑方法と捉えることもできる。

本発明によれば、減速機内の減速機構にオイル潤滑を採用しながら天地いずれの設置に対しても適用できる。

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は、本発明の実施形態の一例が適用されたウォーム減速機の図４相当の断面図である。

このウォーム減速機３８は、ケーシング４０内に鉛直方向に配置される入力軸４２を備える。減速機３８のケーシング４０内には潤滑油（オイル）ＯＬが所定の高さＨ１まで封入される。

入力軸４２の軸方向ほぼ中央には、ウォームねじ部５４が歯切りされており、ウォームギヤ（一部のみ図示）５６と噛合している。また、入力軸４２の上端部はケーシング４０を貫通して上側に突出しており、キー溝４６に嵌入するキー４８を介して図示せぬモータの動力を受けられるようになっている。更に、入力軸４２の下端側もケーシング４０を貫通して下側に露出しており、ボルト５０にて抑えられたキー５１を介して冷却ファン５２が取付けられている。

入力軸４２は一対の軸受（上軸受と下軸受）４４Ａ、４４Ｂによって回転自在に支持されている。入力軸４２を支持するこの上軸受４４Ａ、下軸受４４Ｂ内には、双方ともグリースが封入される。

上軸受４４Ａと下軸受４４Ｂの周辺の潤滑構造は、基本的に上下に対称とされ、それぞれ同一の構造を有している。従って、ここでは、特に説明をしない限り、符号の末尾にＡを付すことによって上軸受４４Ａの周りの部材を示し、また符号の末尾にＢを付することによって下軸受４４Ｂ周りの部材を示すこととし、便宜上、上軸受４４Ａ周りの構造に着目して説明する。

上軸受４４Ａには、円錐ころ軸受が採用されている。これは、入力軸４２周りのラジアル荷重のほか、ウォームねじ部５４とウォームギヤ５６との噛合によって発生するスラスト荷重をも支持できるようにするためである。上軸受４４Ａは、軸受ケージ６２Ａ内に収められている。軸受ケージ６２Ａは、鍔部６４Ａを備え、該鍔部６４Ａの部分でボルト６６Ａにより上側蓋体６８Ａと共にケーシング４０に固定されている。

上側蓋体６８Ａは、上軸受４４Ａの内部にグリースを封入するための給脂口７２Ａ及び排脂口７０Ａを備える。排脂口７０Ａは、ケーシング４０内のエアが所定圧以上となったときに該ケーシング４０内のエアの一部をケーシング外に抜き出す「リリーフ弁」としての機能を有する。このグリースの給脂口７２Ａ及び排脂口７０Ａ自体の構造は、図４を用いて説明した従来の給脂口２８及び排脂口２４の構成と基本的に同様の構成を採用することができる。なお、下側蓋体６８Ｂは、設置の上下が確定したときに（下側となることが確定したときに）、プラグ栓７０Ｂ、７２Ｂを嵌めることにより一切空気抜けができないようにする。また上下が確定してからグリースを封入する場合は、下側には必ずしもグリースを封入する必要はなく、下側については潤滑油ＯＬによる潤滑としてもよい。

軸受ケージ６２Ａのケーシング内部側は、階段状に入力軸４２側に寄せられている。一方、入力軸４２の対応する部分にはスペーサ７６Ａが配置され、このスペーサ７６Ａと軸受ゲージ６２Ａの内部側端部７４Ａとの間に隙間δ１が確保される（隙δ１が上軸受４４Ａの軸受ケージ６２Ａと、入力軸４２との間に配置されたスペーサ７６Ａを介して形成される）。この隙間δ１は、エアは通れるが、グリースは通れない大きさの隙間とされる。換言すると、上軸受４４Ａ内とケーシング４０内との間が、エアは通れるがグリースは通れない大きさの隙間δ１のみを残して閉塞された構成が形成されていることになる。

この実施形態に係るウォーム減速機３８では、入力軸（鉛直軸）４２の両端がケーシング４０を貫通してケーシング外に露出している。そのため、上軸受４４Ａ及び下軸受４４Ｂのそれぞれの軸方向外側における入力軸４２とケーシング４０（具体的にはケーシング４０の一部を構成する上側蓋体６８Ａあるいは下側蓋体６８Ｂ）との間にオイルシール８０Ａ、８０Ｂがそれぞれ配置されている。このオイルシール８０Ａ、８０Ｂは、ケーシング４０内に封入されている潤滑油ＯＬが下軸受４４Ｂ（あるいは天地逆にして取り付けられたときの上軸受４４Ａ）内に染み入ってきたときに、潤滑油ＯＬがケーシング４０外に漏出するのを確実に防止するためのものである。

次に、このウォーム減速機３８の作用を説明する。

図示せぬモータの駆動により、入力軸４２が回転すると、ウォームねじ部５４が該入力軸４２と一体的に回転し、ウォームギヤ５６にその動力が伝達される。ここで、該ウォームねじ部５４とウォームギヤ５６の噛合部分は、ケーシング４０内に封入された潤滑油ＯＬによって潤滑・冷却されるため、長期にわたって最良の潤滑・冷却特性を得ることができる。

一方、上軸受４４Ａも、また、下軸受４４Ｂもそのケーシング４０内側はエアは通れるがグリースは通れない大きさの隙間δ１のみを残して閉塞されているため、図１の状態でも、また、この状態から上軸受４４Ａと下軸受４４Ｂの天地を逆にしてウォーム減速機３８を設置した状態でも、上軸受４４Ａ或いは下軸受４４Ｂ内のグリースがケーシング内に漏出してくることを防止できる。なお、下軸受内の内圧が上昇すると、（上昇が納まるまでの間）ケーシング内へグリースが若干漏出することがあるが、実用上、特に問題は生じない。

また、本実施形態に係るウォーム減速機３８では、入力軸４２のいずれの端部もケーシング４０外に露出しており、上軸受４４Ａ及び下軸受４４Ｂの軸方向外側にはいずれもオイルシール８０Ａ、８０Ｂが配置されている。そのため、図示のようにモータが上側に配置される設置態様においては下側のオイルシール８０Ｂの機能によりケーシング４０内の潤滑油ＯＬのケーシング外への漏出が確実に防止される。また、図示の状態とは天地が逆にされ、モータが下側に取り付けられるような設置態様とされた場合にあっては、図示の上側のオイルシール８０Ａが下側に来て同様の機能を果たすことができる。従って、いずれの側を上側にして設置したとしても、ケーシング４０内の潤滑油ＯＬがケーシング４０外に漏出することを防止できる。

更に、上軸受４４Ａの運転により、該上軸受４４Ａ内の内圧が上昇した場合、排脂口７０Ａに付設された図示せぬリリーフ弁を介してケーシング外にエアを抜くことができる。減速機内の温度が上昇し、ケーシング４０内の内圧が上昇してきた場合には、エアは隙間δ１から上軸受４４Ａ内を通ってため、いわゆる呼吸作用も従来の上側の軸受周りと同様に行なうことができる。排脂口７０Ａを介して同様にケーシング外にエアを抜くことができる。抜け出ることができる。一方、下軸受４４Ｂ内の内圧が上昇したときは、隙間δ１を介して潤滑油ＯＬ（ケーシング４０）内にエアが抜ける、なお、ケーシング４０内の内圧が上昇したときは、（従来通り）図示せぬエアベントよりエアを抜くことができる。なお、前述したように、天地を逆にして設置したときは、プラグ栓を下側となった軸受の給排脂口に嵌め、上側となった軸受の排脂口にリリーフ弁機能を持たせることにより、同様の作用を得ることができ、いずれが天側になっても、地側になっても、軸受内にグリースを適正に保持することができる。

図２に本発明の他の実施形態の一例を示す。

この実施形態に係るウォーム減速機８４においては、スペーサ８６Ａ、８６Ｂが、その軸方向中央部が半径方向外側に突出した凸部８７Ａ、８７Ｂを有した形状とされている。即ち、スペーサ８６Ａ、８６Ｂの形状と軸受ケージ６２Ａ、６２Ｂの段差形状とを組み合わせることにより、隙間δ２の軸方向断面をラビリンス状に形成するようにしている。このため、「エアは通れるが、グリースは通過できない状態」をより効果的に形成することができ、本発明の初期の目的を一層良好に実現することができる。

その他の構成については、先の実施形態と基本的に同一の構成を有しているため、図中で同一部位に同一符号を付すに止め、重複説明を省略する。

図３に本発明の実施形態の他の一例を示す。

この実施形態は、本発明の趣旨を充足しながら、各部の構成を簡略化することにより低コスト化を図ったものである。このウォーム減速機９０では、スペーサ９２Ａ、９２Ｂがリング状のプレートで形成されている。また、上軸受４４Ａ、下軸受４４Ｂの軸受ケージ９４Ａ、９４Ｂは、鍔部９６Ａ、９６Ｂ、円筒部９８Ａ、９８Ｂからなる断面ハット状のシンプルな形状とされている。隙間δ３は、軸受ケージ９４Ａ、９４Ｂ（の円筒部９８Ａ、９８Ｂ）とスペーサ９２Ａ、９２Ｂとの間に形成される。

なお、スペーサ９２Ａ、９２Ｂは、上軸受４４Ａ、あるいは下軸受４４Ｂの内輪４５Ａ、４５Ｂと入力軸４２の段差部４３Ａ、４３Ｂに当接配置された軸方向スペーサ９１Ａ、９１Ｂに挟まれることによって、その軸方向位置が規制されている。

その他の構成については、先の実施形態と同様であるため、図中で同一部位に同一符号を付すに止め、重複説明は省略する。

なお、本発明では、（エアは通れるがグリースは通れない大きさの）隙間をどのように形成するかについては特に限定されるものではなく、例えば、減速機のケーシングの一部をケーシング内側に突出させ、この突出させた部分と鉛直軸との間に形成されるようにしてもよい。また、隙間の形成にあたって、上述した形状以外の形状のスペーサを適宜用いるようにするのも自由である。例えば、スペーサと入力軸４２を一体化してもよい。

また、上記実施形態に係る減速機では、鉛直軸（入力軸）の両端がケーシングを貫通してケーシング外に露出しているため、オイルシール（８０Ａ、８０Ｂ）を配置して、ケーシング内に封入されている潤滑油がケーシング外に漏出するのを確実に防止するようにしていたが、例えば冷却ファン（５２）を取り付ける必要が無く、鉛直軸の一端側が閉塞されたケーシング内に収められているような場合には、この収められている側については、当該オイルシール（８０Ａあるいは８０Ｂ）の配置は不要である。同様の趣旨により、例えば鉛直に配置される中間軸のように、上下の両端ともケーシング内に収められているような場合には、上下端ともこのオイルシールの配置は不要である。

また、上記実施形態においては、いずれもウォーム減速機が例示されていたが、本発明に係る減速機はウォーム減速機に限定されるものではなく、要するに、ケーシング内に鉛直方向に配置される鉛直軸を一対の軸受によって支持した構成の減速機であるならば、適用可能である。鉛直軸は、必ずしも入力軸である必要はなく、中間軸、あるいは出力軸であってもよい。また、前述したように、必ずしもその両端がケーシング外に露出しているものである必要はなく、一端、あるいは両端ともケーシング内に収納されているような軸であってもよい。

なお、本発明では、従来（図４）の符号２６に相当するシール部材、即ち軸受内のグリースのケーシング内への移動を阻止可能とするシール部材の併設を禁止するものではない。即ち、このシール部材は必ずしも必要な部材ではないが、この種のシール部材を隙間の開口付近に配置することにより、グリースの通過の遮断をより積極的にできるようになり、必要ならば隙間をグリースが若干通れる程更に大きめの大きさに設定することができる場合がある。この場合は、該大きめの隙間とシール部材とで請求項７における「エアは通れるがグリースは通れない閉塞状態」を形成することになる。グリースのより確実な軸受内の保持と、エアのより円滑な通過を両立させるには、この手法が用いられてもよい。

天地いずれの設置もできるようになるため、同一の減速機での利用可能性を格段に拡げることができる。

本発明の実施形態の一例に係るウォーム減速機の部分断面図 本発明の他の実施形態の一例に係るウォーム減速機の図１相当の断面図 本発明の更に他の実施形態の一例に係るウォーム減速機の図１相当の断面図 従来の鉛直軸を有する減速機の一例を示す図１相当の断面図

符号の説明

３８…ウォーム減速機
４０…ケーシング
４２…入力軸（鉛直軸）
４４Ａ、４４Ｂ…上軸受、下軸受
５２…冷却ファン
５４…ウォームねじ部
５６…ウォームギヤ
６２Ａ、６２Ｂ…軸受ケージ
６６Ａ、６６Ｂ…ボルト
６８Ａ、６８Ｂ…上側蓋体、下側蓋体
７０Ａ、７０Ｂ…上側排脂口、下側プラグ栓
７２Ａ、７２Ｂ…上側給脂口、下側プラグ栓
δ１…隙間

Claims (6)

1. ケーシング内に鉛直方向に配置される鉛直軸を、一対の軸受によって支持した減速機において、
   前記ケーシング内に潤滑油が封入され、
   前記一対の軸受の双方の内部にグリースが封入可能とされ、
   各軸受と前記ケーシング内との間が、それぞれ、エアは通れるがグリースは通れない大きさの隙間のみを残して閉塞されている
   ことを特徴とする鉛直軸を有する減速機。
2. 請求項１において、
   前記隙間が、前記軸受のケージまたは前記減速機のケーシングと、前記鉛直軸との間に形成される
   ことを特徴とする鉛直軸を有する減速機。
3. 請求項１において、
   前記隙間が、前記軸受のケージまたは前記減速機のケーシングと、前記鉛直軸との間に配置されたスペーサを介して形成される
   ことを特徴とする鉛直軸を有する減速機。
4. 請求項３において、
   前記スペーサが、前記軸受のケージまたは前記減速機のケーシングとの間に前記隙間を確保可能なリング状のプレートで形成されている
   ことを特徴とする鉛直軸を有する減速機。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記隙間の軸方向断面が、ラビリンス状に形成されている
   ことを特徴とする鉛直軸を有する減速機。
6. ケーシング内に鉛直方向に配置される鉛直軸を軸受によって支持した鉛直軸を有する減速機の潤滑方法において、
   前記ケーシング内の歯車を該ケーシング内に封入した潤滑油によって潤滑すると共に、
   前記鉛直軸を支持する軸受を、双方ともグリースによって潤滑可能とし、
   各軸受内と前記ケーシング内との間におけるエアの通過の許容及びグリースの通過の禁止を維持したことを特徴とする鉛直軸を有する減速機の潤滑方法。

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