JP2010054034A

JP2010054034A - 駆動装置

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Publication number: JP2010054034A
Application number: JP2008222586A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Isozaki; 哲志磯崎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP5550033B2

Abstract

【課題】寸法の限定された相手機械の被駆動軸に対して、より簡易な構成で、且つより安定した状態で動力を伝達する。
【解決手段】ケーシング２２と、該ケーシング２２に回転可能に支持され貫通孔３０が形成されたホローシャフト２４とを備え、相手機械２６の被駆動軸２８を駆動する駆動装置において、前記ホローシャフト２４は、前記ケーシング２２から一部が突出している突出部２４Ｔを有し、該突出部２４Ｔからケーシング２２内で支持されている部分に亘ってキー又はスプライン用の溝３２Ｋがその内周に形成され、該キー又はスプライン３２を介して被駆動軸２８と回転方向に連結されると共に、該ホローシャフト２４の貫通孔３０内で、被駆動軸２８と軸方向に固定・連結される構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、相手機械の被駆動軸を駆動するための駆動装置に関する。

減速装置の中空の出力軸を相手機械の被駆動軸に直接嵌入させる構造に関して、特許文献１に、図４に示されるような、「スリーブ」と称される符号１０で示される中間部材を用意した構造（第１の構造）が提案されている。

この減速装置６では、相手機械（図示略）の被駆動軸２とスリーブ１０との間の動力伝達は図示せぬキーを介して行なわれ、スリーブ１０とホローシャフト８との間の動力の伝達はテーパリング式の締結具１２を用いた摩擦締結によって行なわれる。ホローシャフト８の回転は、該テーパリング式の締結具１２による摩擦締結を介してスリーブ１０に伝達され、更に該スリーブ１０からキーを介して被駆動軸２に伝達される。

また、この特許文献１には、図５に示されるような、スリーブを用いずに、減速装置７のホローシャフト９の一部を相手機械の被駆動軸３側に突出させ、この突出部９Ｔの部分でテーパリング式締結具１３を用いて摩擦締結する構造（第２の構造）も開示している。

特開２００６−１１８５７３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の前記第１の構造は、「スリーブ」という別途の中間部材を用意して、該スリーブの前段と後段にそれぞれ動力の連結具を設ける必要があり、構造が複雑であった。又、ギヤドモータの出力軸とスリーブとの間の連結に「摩擦締結」が採用されていたため、締付けトルクの管理等のメンテナンスが面倒であった。更には、ギヤドモータの「全体」がスリーブを介して被駆動軸から片持ち状態で取り付けられていたため、この片持ちされる部分Ｍｏの質量が大きく、しかもスリーブの被駆動軸に対する係合長さＬｏが短いため、極めて不安定な結合となるのが避けられなかった。そのため、軸方向の寸法が長くなるだけでなく、運転時にブレや振動、異常騒音等が発生し易く、甚だしいときにはギヤドモータ全体が相手機械の被駆動軸から脱落してしまう恐れもあった。

また、上記特許文献１に記載の前記第２の構造は、摩擦締結のみによって被駆動軸とホローシャフトとの回転方向の連結と軸方向の結合との双方の結合を実現していたため、先の第１の構造に較べて摩擦締結のトルクの一層厳密な管理が、減速装置の取付時のみならず運転時においても定期的に必要であり、取付、あるいはメンテナンスが面倒であるという問題があった。また、ホローシャフトの前記突出部は摩擦締結を実現するために半径方向に変形が可能なように「スリットの形成された薄い肉厚」とせざるを得ず、高い強度を確保するのが困難であった。そのため、やはり、運転時にブレや振動、異常騒音等が発生し易く、当該ブレによって摩擦締結に緩みが生じると、ギヤドモータ全体が相手機械の被駆動軸から脱落してしまう恐れがあった。

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、特に、寸法の限定された相手機械の被駆動軸に対して、（例えば該被駆動軸の付近に干渉部材が存在して減速装置の被駆動軸への深い嵌入ができないような場合であっても）より簡易な構成で、且つより安定した状態でより安全に動力を伝達することのできる駆動装置を提供することをその課題としている。

本発明は、ケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され貫通孔が形成されたホローシャフトとを備え、該ホローシャフトにより相手機械の被駆動軸を駆動する駆動装置において、前記ホローシャフトは、前記ケーシングから一部が突出している突出部を有し、該突出部からケーシング内で支持されている部分に亘ってキー又はスプライン用の溝がその内周に形成され、該キー又はスプラインを介して前記被駆動軸と回転方向に連結されると共に、該ホローシャフトの前記貫通孔内で、前記被駆動軸と軸方向に固定・連結される構成とされてい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、駆動装置のホローシャフトがケーシングから一部突出されている。従って、例えば相手機械の被駆動軸の周辺に駆動装置を被駆動軸の奥まで挿入できないような干渉部材が存在していたとしても、それを避けるように駆動装置のホローシャフトを被駆動軸のキーやスプライン溝形成部分のほぼ全体に被せることができる。

本発明に係る駆動装置では、被駆動軸に対する円周方向の連結に関しては、ホローシャフトの突出部からケーシング内で支持されている部分に亘って配置されたキー又はスプラインを介して連結され、軸方向の連結に関しては、ホローシャフトの貫通孔内で相手機械の被駆動軸と固定・連結するようにする。このため、キー又はスプラインに過度の荷重がかかることが無く、片持ちとなる部分の質量が小さく、運転中のブレや振動、異常騒音等の生じ難い安定した組付けが可能であり、また、軸方向のコンパクト化が実現でき、且つ駆動装置が相手機械の被駆動軸から脱落することも防止することができる。

本発明によれば、特に、付近に干渉部材が存在するような相手機械の被駆動軸に対して、より簡易な構成で、且つより安定した状態で動力を伝達することができるようになる。

以下図面を参照し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に係るギヤドモータ（駆動装置）がコンベヤ（相手機械）の被駆動軸に組み込まれた例を示す全体概略平面図、図２はその固定機構の構成を示す部分拡大断面図である。

このギヤドモータＧＭ１は、モータ１６と減速機１８とから主に構成される。モータ１６はモータケーシング２０を備え、減速機１８は減速機ケーシング２２を備える。このように、駆動装置（この実施形態の場合、ギヤドモータ）が２以上のケーシング（２０、２２）を備えている場合には、「本発明に係るケーシング」は、出力軸（ホローシャフト）が支持されているケーシングを指すものとする。従って、この実施形態における「本発明に係るケーシング」は減速機ケーシング２２の方である。

減速機ケーシング２２には、当該ギヤドモータＧＭ１の出力軸であるホローシャフト２４が図示しない２個の軸受により軸方向に固定且つ回転方向に回転自在に支持されている。ホローシャフト２４は、減速機ケーシング２２からその一部が相手機械であるコンベヤ２６側に突出長さＬ１だけ突出した突出部２４Ｔを備える。

本発明では、突出部２４Ｔの突出長さＬ１をどの程度に設定するか、については特に限定されないが、例えばメーカーが予め設定する場合には、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、… 等の適宜の大きさで突出されたもの何種類か準備しておくとよい。また、相手機械の被駆動軸付近の構成（例えば従動プーリ４等の位置など）が予め分かっている場合には、当該相手機械の事情を考慮して固有の最適の値に設定するようにしても良い。この場合は、要するに、突出部２４Ｔの突出長さＬ１を、該突出部２４Ｔとケーシング２２とで確定される空間領域Ｓｐ１、Ｓｐ２内に相手機械（２６）の一部（例えば従動プーリ４など）を収容し得る長さに設定することになる。現実的には、出力０．２ｋＷ〜０．４ｋＷ、ホローシャフト２４の長さが３００ｍｍ〜４００ｍｍのギヤドモータの場合、２０ｍｍ以上の突出長さとなることが多い。これは、ケーシングの軸方向長さの１／１５〜１／２０程度の突出長さに相当する。

ホローシャフト２４は、コンベヤ２６の被駆動軸２８が挿入される貫通孔３０を備える。ホローシャフト２４と被駆動軸２８との間の動力伝達（円周方向の連結）は、キー３２を介して行われる。具体的には、ホローシャフト２４は、その全長に亘ってキー溝３２Ｋが軸方向に形成されている。そのため、ホローシャフト２４の突出長さＬ１がいかなる値に設定されていたとしても、常に十分な長さの確保されたキー３２を介した動力伝達が行われる。なお、キー３２による結合の代わりにスプライン結合としてもよい。この場合には、スプラインが軸方向の全長にわたって形成されることになる。

なお、突出部２４Ｔの肉厚は、減速機ケーシング２２内のホローシャフト２４の肉厚と等しく設定され、ホローシャフト２４は全長に亘って十分な肉厚が確保されている。また、突出部２４Ｔには、摩擦締結の場合には必須のスリットも形成されておらず、（肉厚の増強と相まって）従来と較べて、その強度が格段に増強されている。

図２に詳細に示されるように、ホローシャフト２４の貫通孔３０内には、被駆動軸２８と当該ホローシャフト２４とを軸方向に固定・連結する固定機構Ｆ１が組み込まれている。

固定機構をＦ１はホローシャフト２４に対して軸方向の移動が規制されたプレート（孔用止め輪）３４と、該プレート３４に係止されると共に、被駆動軸２８にその端面２８Ｂからねじ込まれるボルト３６とから主に構成されている。

より具体的に説明すると、ホローシャフト２４の貫通孔３０内には、円周方向に１周するリング溝３８が形成されている。前記プレート３４は中央に貫通孔３４Ａを備え、若干の弾性変形が可能である。プレート３４は、当該弾性変形を利用して外径が小さな貫通孔３０から挿入されリング溝３８に係入可能である。プレート３４の軸方向の移動は、このリング溝３８の幅Ｗ１内に拘束されている。前記ボルト３６は、その頭部３６Ａがこのプレート３４にワッシャ４０を介して係止され、その先端部３６Ｂが被駆動軸２８にその端面２８Ｂからねじ込まれている。この実施形態では、ワッシャ４０と被駆動軸２８の端面２８Ｂとの間には、貫通孔４２Ａを有する円筒状のスペーサ４２が介在されている。そのため、このスペーサ４２の長さの選定により、被駆動軸２８に対するホローシャフト２４の軸方向位置を（任意の位置に）規定することができる。なお、前記被駆動軸に径の異なる段差面（突起）２４Ｄが形成されており、該段差面Ｄにホローシャフトの先端を当接させることにより、該被駆動軸２８に対するホローシャフト２４の軸方向位置を規定する場合には、このスペーサ４２は必ずしも必要ない。なお、段差面は単なる突部でもよく、必ずしも全周に亘って均一に突出していなくても（一部のみの突出）でもよく、該突部にホローシャフトの先端を当接させることにより、段差面Ｄと同様の作用効果が得られる。

なお、モータケーシング２０または減速機ケーシング２２のいずれかと、コンベヤ２６のフレーム４６（図１）は、図示せぬトルクアームを介して固定・連結されており、コンベヤ２６の駆動にあたってギヤドモータＧＭ１自体が回転しないように構成されている。

次に、このギヤドモータＧＭ１の作用を説明する。

ギヤドモータＧＭ１のコンベヤ２６への組みつけは、ホローシャフト２４の軸心Ｏ１をコンベヤ２６の被駆動軸２８の軸心Ｏ２に合わせ、ギヤドモータＧＭ１を持ってホローシャフト２４の貫通孔３０内にコンベヤ２６の被駆動軸２８をキー３２と共に挿入させることによって行う。この挿入は、ホローシャフト２４の突出部２４Ｔの側から行う。これにより、被駆動軸２８の周辺に従動プーリ４等の干渉部材が存在していたとしても、当該干渉部材と減速機ケーシング２２との衝突を避けながら、ギヤドモータＧＭ１自体を被駆動軸２８に直接組み付けることができる。ホローシャフト２４と被駆動軸２８は、キー３２を介して連結されるため、従来のような摩擦締結に必要なトルクの管理等は不要であり、メンテナンスも簡易である。

一方、固定機構Ｆ１の機能を活用したホローシャフト２４（即ちギヤドモータＧＭ１）と被駆動軸２８との軸方向の固定・連結は、（スペーサ４２を用いる場合）次のようにして行われる。

まず、スペーサ４２を貫通孔３０内に組み入れると共に、プレート３４をホローシャフト２４のリング溝３８に弾性変形させながら組み込む（このスペーサ４２及びプレート３４の組み込みは予め行っていてもよい）。スペーサ４２は、被駆動軸２８へのホローシャフト２４の嵌入深さを考慮して適宜の軸方向長さＬ２のものを選定する。

次に、ワッシャ４０を介在させた上で、ボルト３６をプレート３４の貫通孔３４Ａ及びスペーサ４２の貫通孔４２Ａを貫通させて被駆動軸２８にその端面２８Ｂからねじ込む。このボルト３６のねじ込みにより、被駆動軸２８、スペーサ４２、プレート３４、及びワッシャ４０は、一体的な塊となる。この結果、ホローシャフト２４は、プレート３４により、リング溝３８の幅Ｗ１の範囲でしか軸方向に動けなくなる。リング溝３８の幅Ｗ１は、図示の例では分かり易さを優先して広めに描写してあるが、実際は、プレート３４の幅Ｗ２とほぼ同じであるため（Ｗ１≒Ｗ２）、ホローシャフト２４は、事実上軸方向に固定される。

この固定機構Ｆ１の機能によれば、スペーサ４２の長さＬ２を変更することにより（いくつか種類を用意して適宜に選択することにより）、被駆動軸２８に対するホローシャフト２４の固定位置を変更できるため、現場での挿入深さの微調整が可能である。

また、ホローシャフト２４は突出部２４Ｔを含めて十分な長さの確保されたキー３２を介してホローシャフト２４側から被駆動軸２８側への動力伝達が可能であるため、キー３２には過度の荷重がかかることが無く、耐久性を向上させることができる。

また、ホローシャフト２４の１／３〜１／２程度まで被駆動軸２８を挿入できるので、ギヤドモータＧＭ１自体のかなりの部分を被駆動軸２８に直接被せることができ、片持ちとなる部分（被駆動軸２８に支持されない部分）Ｍ１の質量が小さく、且つホローシャフト２４の突出部２４Ｔの部分は、キー又はスプライン結合とされているため、（摩擦締結のようにスリットを形成する必要がなく、また肉薄とする必要もなく）厚い肉厚を確保でき、運転中のブレや振動、異常騒音等の生じ難い安定した組付けが可能である。

更に、前述の固定機構Ｆ１の機能により、ホローシャフト２４は被駆動軸２８に対して完全に軸方向に固定されるため、ギヤドモータＧＭ１がコンベヤ２６から脱落するのを効果的に防止することができる。固定機構Ｆ１は、ホローシャフト２４の貫通孔３０内に組み込まれているため、該固定機構Ｆ１を組み込むための別途の空間を必要とせず、コンベヤ２６にギヤドモータＧＭ１が装着されたときのコンパクト化（特に軸方向のコンパクト化）が実現できる。

なお、本発明においては、（ホローシャフトの前記貫通孔内で相手機械の被駆動軸とホローシャフトとを軸方向に固定・連結している限り）固定機構の具体的な固定構成は特に限定されない。

例えば、図３に示されるような固定機構Ｆ２を採用することもできる。この固定機構Ｆ２は、ホローシャフト２４の端部２４Ｃに当接することによって軸方向の移動が規制されたエンドプレート５０を備えている。ボルト５２は、エンドプレート５０に係止されると共に、前記プレート３４の貫通孔４３Ａ及びスペーサ４２の貫通孔４２Ａを貫通して被駆動軸２８にねじ込まれ、該被駆動軸２８をエンドプレート５０側に引き寄せている。この構成による固定機構Ｆ２は、ボルト５２のねじ込みによりプレート３４が必ず反被駆動軸側（図３の右側）に付勢されることになるため、がたつく要素を完全に排除してより確実に被駆動軸２８とホローシャフト２４とを軸方向に固定・連結することができる。なお、ホローシャフト２４の先端を段差面Ｄに当接させる場合には、相手機械方向への移動は段差面Ｄで、反相手機械方向への移動を固定機構で規制することができる。段差面Ｄの代わりに突部が形成されていても同様である。

なお、上記実施形態では、ホローシャフト２４が減速機ケーシング２２のコンベヤ２６側（相手機械側）のみに突出されており、軸方向のコンパクト化を最大限に実現させていたが、本発明においては、ホローシャフト２４の突出は、必ずしも片側のみに限定されるものではなく、ケーシングの両側に突出させるようにしてもよい。この場合、突出長さは同一でもよく、又同一でなくともよい。ホローシャフトをケーシングの両側に突出させるようにした場合には、いわゆる勝手違いの取付（図１の例でいうならばコンベヤ２６の左側にギヤドモータＧＭ１を取り付けるような取付）にも対応できるような駆動装置とすることができる。

また、上記実施形態では、駆動装置としてギヤドモータが例示されていたが、本発明に係る駆動装置は、ギヤドモータに限定されるものではない。例えば、出力軸がホローシャフトとされているならば、ダイレクトドライブモータのようなものでも本発明を適用できる。

コンベヤの駆動装置のように、相手機械の被駆動軸に直接取り付けて使用する駆動装置として利用できる。

本発明の実施形態の一例が適用されたギヤドモータ（駆動装置）を示す一部破断の平面図上記ギヤドモータの固定機構の構成を示す断面図他の固定機構の構成例を示す図１相当の平面図従来の駆動装置の一例を示す図１相当の平面図従来の他の駆動装置の一例を示す図１相当の平面図

符号の説明

ＧＭ１…ギヤドモータ
１６…モータ
１８…減速機
２０…モータケーシング
２２…減速機ケーシング（ケーシング）
２４…ホローシャフト
２４Ａ…キー溝
２４Ｔ…突出部
２６…コンベヤ（相手機械）
２８…被駆動軸
３０…貫通孔
３２…キー
３４…プレート
３６…ボルト
３８…リング溝
４２…スペーサ
Ｆ１、Ｆ２…固定機構

Claims

ケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され貫通孔が形成されたホローシャフトとを備え、該ホローシャフトにより相手機械の被駆動軸を駆動する駆動装置において、
前記ホローシャフトは、前記ケーシングから一部が突出している突出部を有し、該突出部からケーシング内で支持されている部分に亘ってキー又はスプライン用の溝がその内周に形成され、該キー又はスプラインを介して前記被駆動軸と回転方向に連結されると共に、該ホローシャフトの前記貫通孔内で、前記被駆動軸と軸方向に固定・連結される構成とされている
ことを特徴とする駆動装置。
請求項１において、
前記突出部の突出長さが、該突出部と前記ケーシングとで画定される空間領域内に前記相手機械の一部を収容し得る長さに設定されていることを特徴とする駆動装置。
請求項１または２において、
前記ホローシャフトが前記ケーシングの相手機械側のみに突出している
ことを特徴とする駆動装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記被駆動軸とホローシャフトとの軸方向の固定・連結が、前記ホローシャフトの前記貫通孔内に配置され該ホローシャフトに対して軸方向の移動が規制されたプレートと、該プレートに係止されると共に、前記被駆動軸にねじ込まれるボルトと、によって行われることを特徴とする駆動装置。
請求項４において、
前記プレートと前記被駆動軸の端面との間にスペーサが配置され、このスペーサの軸方向長さに依存して前記被駆動軸に対する前記ホローシャフトの軸方向位置が規定される
ことを特徴とする駆動装置。
請求項４において、
前記被駆動軸に突部が形成されると共に、該突部にホローシャフトの先端が当接することにより、該被駆動軸に対する前記ホローシャフトの軸方向位置が規定される
ことを特徴とする駆動装置。