JP2010084799A - 軸の支持構造及び減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交換しようとする軸のみを、（他の構成要素を全く分解することなく）簡易に交換する。
【解決手段】ケーシング１８と、内輪３６、外輪５０、及びこの内輪３６と外輪５０との間に配置された転動体を有する第２軸受Ｂ２と、出力軸１６と内輪３６とを直接固定・取り外し可能とする脱着手段Ｃ１と、を備える。外輪５０は、ケーシング１８にて支持され、第２軸受Ｂ２の内輪３６、外輪５０、及び転動体をケーシング１８に組み付けた状態のまま、脱着手段Ｃ１により、出力軸１６が、内輪３６に直接固定可能であり且つ内輪３６から取り外し可能とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸の支持構造、及び該軸の支持構造が適用された減速装置に関する。

特許文献１に、２段の減速機構をケーシング内に有している減速装置が開示されている。この開示例では、２段の減速機構のうちの初段が内接噛合遊星歯車減速機構で、後段がベベル減速機構とされている。後段のベベル減速機構を構成するベベルピニオンとベベルギヤのうち、ベベルギヤは、出力ギヤとして機能している。この出力ギヤを支持する出力軸は軸受を介してケーシングにて支持されている。出力軸は、中空部を有するホローシャフトとされている。

ホローシャフトタイプの出力軸を有する減速装置は、該出力軸を相手機械の駆動軸に直接嵌入させることによって相手機械に取付けられる。

特開２００１−３２３９６８号公報（図２、図３等）

上述したようなホローシャフトタイプの出力軸を有する減速機の場合、当該減速機を取りつけようとする相手機械の駆動軸の外径に応じてそのホロー径を変えたいという要請が生じることがある。

また、例えば、継手を用いて相手機械に連結する構造を採用したいような場合において、当該出力軸をキー溝付きの中実の出力軸に変更したい、という要請が生じることもある。このような場合、減速機の出力軸以外の部分については全く変更する必要がないため、出力軸のみを組み替えることになるが、従来の出力軸の支持構造は、上記特許文献１にて開示された構造を含め、当該出力軸を支持している軸受をも含めて分解しない限り、出力軸の組み替えを行うことができなかった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、特に、交換の要請が予測される軸を支持する構造において、当該交換を容易に行うことができるようにすることをその課題としている。

本発明は、ケーシング内に減速機構を有し、該減速機構を構成する歯車を支持する軸を備えた減速装置の軸の支持構造であって、内輪、外輪、及びこの内輪と外輪との間に配置された転動体を有し、前記軸を支持する軸受と、前記内輪に前記軸を直接取り付け・取り外し可能とする脱着手段と、を備え、前記外輪が、前記ケーシングにて支持され、前記脱着手段が、前記軸受を前記ケーシングに組み付けた状態のまま前記軸を前記内輪に直接取り付け可能で、且つ前記軸受を前記ケーシングに組み付けた状態のまま前記軸を前記内輪から取り外し可能な構成とされていることにより、上記課題を解決するものである。

本発明においては、支持対象である軸の取り付け、取り外しは、当該軸を支持している軸受（内輪、外輪、及び転動体）がケーシングに組付けられた状態のまま、脱着手段により、内輪に対して行われる。

従って、例えば、交換対象となる軸を複数用意しておくことにより、極めて簡易に減速装置内の軸を交換することができる。

本発明によれば、交換しようとする軸のみを、簡易に交換することができ、減速装置の活用、あるいは転用の範囲を簡易に広げることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る軸の支持構造の一例が適用された減速機の断面図である。

この減速装置Ｇ１は、入力軸１２、出力軸１６、該入力軸１２及び出力軸１６を含み入力軸１２の回転を減速する減速機構１４、ケーシング１８、軸受２０、及び第１、第２脱着手段Ｃ１、Ｃ２を備える。

前記入力軸１２は、図示せぬ継手等を介してモータ（図示略）等と連結される。入力軸１２は圧入によって入力フランジ２２と一体化されている。入力フランジ２２のフランジ部２２Ａは、ボルト２４を介して第１軸受Ｂ１の内輪２６に固定されている。第１軸受Ｂ１は、いわゆるクロスローラ軸受であり、その外輪２８がボルト３０を介してケーシング１８に固定されている。入力軸１２は第１軸受Ｂ１の内輪２６、クロスローラ（転動体）２５、及び外輪２８を介してラジアル方向及びアキシャル方向に位置決めされた状態でケーシング１８に回転自在に支持されている。第１軸受Ｂ１のクロスローラ２５は、この実施形態では直径及び高さが等しい複数の円柱（ころ）で構成されている。各クロスローラ２５は、外輪２８の半径方向に設けた図示せぬポケットを介して、交互にその回転軸を９０°変えられた状態で組み込まれている。

この実施形態では、先ず、この入力軸１２について、本発明が適用されている。即ち、前記入力軸１２は、ピニオン３２が形成されたピニオン軸１２Ａと、フランジ部２２Ａが形成され該ピニオン軸１２Ａと圧入によって一体化された入力フランジ２２と、からなる。入力フランジ２２はボルト２４を介して第１軸受Ｂ１の内輪２６に固定されている。即ち、前記脱着手段Ｃ１は、この入力軸１２に一体的に組み込まれた入力フランジ２２のフランジ部２２Ａ、このフランジ部２２Ａに軸方向に貫通形成されたボルト挿通孔２２Ｂ、該ボルト挿通孔２２Ｂに入力軸１２と平行に挿入されるボルト２４、該ボルト２４が螺入される内輪２６のボルト穴２６Ａによって構成されている。

前記減速機構１４は、入力軸１２の先端に直切りされたベベルピニオン３２及び該ベベルピニオン３２と噛合するベベルギヤ３４を備え、入力軸１２の回転を出力軸１６に減速して伝達する。ベベルギヤ３４は、これから説明する第２軸受Ｂ２の内輪３６の軸方向内側にボルト４０を介して直接固定されている。入力軸１２の回転はこのベベルピニオン３２及び該ベベルピニオン３２によってその回転の向きが直角に変更され、且つ減速された上で、第２軸受Ｂ２の内輪３６に伝達されることになる。

出力軸１６は、出力軸軸受としての第２軸受Ｂ２によって支持されている。第２軸受Ｂ２は、出力軸１６の軸方向１箇所に配置されたクロスローラ軸受であり、内輪３６、外輪５０、及びこの内輪３６と外輪５０との間に配置されたクロスローラ（転動体）５１とで主に構成されている。

第２軸受Ｂ２の内輪３６には、その軸方向端部３６Ｄに前記ベベルギヤ３４がボルト４０を介して連結され、軸方向端部３６Ｅに出力軸１６が本発明に係る第２脱着手段Ｃ２を介して固定されている（取り付けられている：後述）。内輪３６の軸方向端部外周には、段差部３６Ｂが形成されており、この段差部３６Ｂに隣接して内輪３６と外輪５０との間をシールするオイルシール５４、５６が２個並んで配置されている。内輪３６の外周には、角度９０°の内輪側Ｖ溝３６Ｃが穿設されている。内輪３６は、出力軸１６の半径（ｄ１／２）を優に超える軸方向長さＬ１を有した幅広な寸法とされている。なお、出力軸１６は内輪３６に（圧入ではなく）隙間嵌めにて嵌め込まれており、抜き易さ（交換のし易さ）が確保されている。

第２軸受Ｂ２の外輪５０は、ケーシング１８にボルト３０を介して連結・支持されている。即ち、外輪５０の軸方向端部にはフランジ部５０Ｂが半径方向に突出形成されており、このフランジ部５０Ｂに出力軸軸方向に貫通形成されたボルト挿通孔５０Ｃから出力軸１６と平行に前記ボルト３０が挿入されることによってケーシング１８と外輪５０とが連結されている。外輪５０の内周には角度９０°の外輪側Ｖ溝５０Ａが穿設されている。

第２軸受Ｂ２のクロスローラ（転動体）５１は、この実施形態では直径及び高さが等し複数の円柱（ころ）で構成されている。各クロスローラ５１は、外輪５０の半径方向に設けた図示せぬポケットを介して、内輪側Ｖ溝３６Ｃと外輪側Ｖ溝５０Ａとの間に交互にその回転軸を９０°変えられた状態で組み込まれている。

第２脱着手段Ｃ２は、この実施形態では、この出力軸１６の軸方向端部に半径方向に突出形成されたフランジ部１６Ａ、該フランジ部１６Ａに軸方向に貫通形成されたボルト挿通孔１６Ｂ、該ボルト挿通孔１６Ｂに出力軸１６と平行に挿入されるボルト４２、該ボルト４２が螺入される内輪３６のボルト穴３６Ａによって構成されている。即ち、出力軸１６は、そのフランジ部１６Ａのボルト挿通孔１６Ｂからボルト４２が挿入され、このボルト４２が内輪３６のボルト穴３６Ａに螺入されることによって内輪３６に取り付けられている。

なお、出力軸１６のもう一方の軸方向端部には、段差部１６Ｃが形成され、この段差部１６Ｃに隣接して出力軸１６とケーシング１８との間をシールするオイルシール４６、４８が２個並んで配置されている。出力軸１６の内輪３６に対向する部分の外径はｄ１であり、段差部１６Ｃより端部側の外径はｄ２である。外径ｄ２は、外径ｄ１よりΔｄだけ小さい。

なお、符号６０は、第２軸受Ｂ２の内輪３６と出力軸１６との間をシールするＯリング、符号６２は、第２軸受Ｂ２の外輪５０とケーシング１８との間をシールするＯリングである。

次に、この減速機Ｇ１の作用を説明する。

入力軸１２が回転すると、該入力軸１２の先端に直切り形成されたベベルピニオン３２が回転し、該ベベルピニオン３２と噛合しているベベルギヤ３４が減速回転する。ベベルギヤ３４は、第２軸受Ｂ２の内輪３６にボルト４０を介して固定されているため、内輪３６がベベルギヤ３４と同一の回転速度で回転する。一方、内輪３６は、第２脱着手段Ｃ２を介して出力軸１６と固定されているため、該ベベルギヤ３４の回転はそのまま出力軸１６に伝達される。

ここで、出力軸１６を交換する場合には、第２脱着手段Ｃ２のボルト４２を取り外し、出力軸１６を軸方向に沿って図１の右方向に引き出す。この作業を行なうだけで、第２軸受Ｂ２の内輪３６、外輪５０、及びクロスローラ５１、更には該内輪３６の軸方向内側に存在するベベルギヤ３４をもケーシング１８に組み付けられた状態のまま出力軸１６を内輪３６から取り外すことができる。

第２軸受Ｂ２は、いわゆるクロスローラ軸受で、１個１個のクロスローラ（転動体）５１を交互に向きを変えながら外輪５０に設けたポケットから挿入して組みつけなければならない。そのため、１度分解すると再組み付けは容易ではない。このため、第２軸受Ｂ２を、その内輪３６、外輪５０、及びクロスローラ５１、更には内輪３６を介して該内輪３６の軸方向内側に存在するベベルギヤ３４をもケーシング１８に組み付けられた状態のまま、出力軸１６を内輪３６から取り外し、再取り付けができるというのは、出力軸１６の交換作業上、大きなメリットとなる。

そして、この際、入力軸１２は、該入力軸１２を支持している第１軸受Ｂ１の内輪８４、ころ８６、及び外輪８７がケーシング１８に組付けられたまま、ボルト２４を外すことにより、ピニオン側から引き抜くことができる。従って、例えば、このように既に出力軸１６が取り外されているようなときには、再組み付けの極めて困難なクロスローラ構造の第１軸受Ｂ１を全く分解することなく入力軸１２を取り外すことができる。この実施形態では、出力軸１６が簡単に取り外しができるため、例えば、ベベルピニオン３２とベベルギヤ３４とをセットで交換することにより、減速機構１４の減速比を変えることも容易である。入力軸１２、出力軸１６が１個の第１軸受Ｂ１、Ｂ２のみによって支持されているため、入力軸１２、出力軸１６の取り付け、取り外しが容易である。

出力軸１６は、フランジ部１６Ａ、ボルト挿通孔１６Ｂ、第２軸受Ｂ２の内輪３６に当接する部分（軸方向長さＬ１対応部分）の外径ｄ１さえ同一であれば、交換する出力軸（１６）の中実あるいは中空等の種類、ケーシング１８から突出する部分の外径、またはホロー径、あるいは突出長さ等は異なっていて良い。

そしてこれらの寸法、形状等の異なる新しい出力軸（１６）を、第２軸受Ｂ２及びベベルギヤ３４をケーシングに組み付けたまま、内輪３６の中に差し込んでフランジ部１６Ａを内輪３６の軸方向端部３６Ｅに当接させ、第２脱着手段Ｃ２のボルト４２をボルト挿通孔１６Ｂから挿入して内輪３６のボルト穴３６Ａにねじ込むだけで内輪３６に対する該新しい出力軸（１６）の固定を完了でき、そのまま第２軸受Ｂ２に支持された構成とすることができる。

なお、この実施形態では、出力軸１６の一方の端部に段差部１６Ｃが形成されており、その端部側の外径ｄ２が内輪３６に当接する部分の外径ｄ１よりもΔｄだけ小さく形成されている。そのため、内輪３６の内径と出力軸１６の内輪３６に当接する部分の外径ｄ１とに差が殆ど無くても、内輪３６への出力軸１６の挿入が容易である。

この趣旨から、交換する新しい出力軸（１６）も、こうした段差部（１６Ｃ）を有している形状とされていることが好ましい。この結果、内輪３６が軸方向長Ｌ１を有する「幅広」の形状に設定されていることと相俟って、内輪３６と出力軸１６とを１個の大きな塊として安定的に回転させることができ、１個のみの内輪３６で出力軸１６を支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。

この実施形態において、先の実施形態と異なっているところは、先の減速機構１４の前段に内接噛合遊星歯車構造の減速機構６６が付設され、非常に高減速比の減速装置Ｇ２とされていること、及びモータＭ１によって減速機構６６が駆動される構成とされていることである。

前段の内接噛合遊星歯車構造の減速機構６６は、モータＭ１のモータ軸７０の外周にキー７２を介して組み込まれた偏心体７４、７５、該偏心体７４、７５の外周にころ７６、７７を介して揺動回転自在に組み込まれた外歯歯車７８、７９、該外歯歯車７８、７９が内接噛合する内歯歯車８０を備える。外歯歯車７８、７９と内歯歯車８０は例えば１〜４程度の僅少の歯数差を有している。モータ軸７０の回転によって偏心体７４、７５が回転すると、該偏心体７４、７５の外周に（ころ７６、７７を介して）案内されて外歯歯車７８、７９が内歯歯車８０に内接しながら揺動回転する。この結果、該内歯歯車８０と外歯歯車７８、７９との間に両者の歯数差に起因した相対回転が生じる。この相対回転成分が内ピン８１を介して当該減速機構６６の出力軸に相当するキャリヤ８２に伝達される。

キャリヤ８２は、ボルト８３を介して第１軸受Ｂ１１の内輪８４に直接固定されている。

減速機構１４の入力軸６９の支持構造はほぼ前述した構成と同様である。入力軸１２は、１個の第１軸受Ｂ１１の内輪８４により支持されている。入力軸６９が１個の第１軸受Ｂ１１のみによって支持されているため、入力軸６９の取り付け、取り外しが容易である。第１軸受Ｂ１１は、この内輪８４、ころ８６、外輪８７からなるクロスローラ軸受である。なお、ころ８６は、１個ごとに９０度回転軸の角度が変えられており、それぞれ外輪８７に設けた図示せぬポケットから、１個ずつ組み込まれる。

この実施形態でも、先の実施形態の同様の第１脱着手段Ｃ１を用いて入力軸６９が組み込まれている。即ち、前記入力軸６９は、ピニオン３２が形成されたピニオン軸６９Ａと、フランジ部２２Ａが形成され該ピニオン軸６９Ａと一体化された入力フランジ２２と、からなる。入力フランジ２２はボルト２４を介して第１軸受Ｂ１１に固定されている。

即ち、入力軸６９は、該入力軸６９を支持している第１軸受Ｂ１１の内輪８４、ころ８６、及び外輪８７がケーシング１８に組付けられたまま、ボルト２４を外すことにより、ピニオン側から引き抜くことができる。従って、例えば、既に出力軸１６が取り外されているようなときには、再組み付けの極めて困難なクロスローラ構造の第１軸受Ｂ１１を全く分解することなく入力軸６９を取り外すことができる。この実施形態でも、出力軸１６が前述した実施形態と同様に簡単に取り外しができるため、ベベルピニオン３２とベベルギヤ３４とをセットでの交換が容易であり、減速機構１４の減速比を変えることも容易である。また、前段減速機側に引き抜くことができるため、組み付け、取り外しも容易である。

なお、入力軸６９については、先のスプライン８５の部分をローレット結合８５Ａとし、入力軸６９を内輪８４に圧入する構成を採用している。これにより、入力軸６９の回転剛性をより高めることができる。

その他の構成については、先の実施形態と同様であるため、図中で同一または機能的に類似する部位に先の実施形態と同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。

上記第１、第２実施形態において異なる減速装置に本発明が適用されていたことでも明らかなように、本発明においては、減速装置の基本的な減速機構の構成については特に限定されない。

例えば、図３に示されるように、減速装置Ｇ３の出力軸９１にスパーギヤ９２が取り付けられるような構成においても、全く同様の構成にて該出力軸９１を第３脱着手段Ｃ３でのボルト４２のねじ込み、あるいは取り外しだけで交換することができる。

この実施形態においては、モータＭ１に既に説明した内接噛合遊星歯車構造の減速機構６６が連結されていて、その出力部に減速機構１４の入力軸であるスパーギヤ９６及び前記スパーギヤ９２が連結されている。出力軸９１はホローシャフトとされ、先の実施形態と同様な支持構造を有しているため、該第３脱着手段Ｃ３の機能により、第２軸受Ｂ１３の内輪３６、外輪５０、及びクロスローラ（転動体）５１をケーシング９７に組み込んだまま固定・取り外しができる。

なお、本発明においては、脱着手段の具体的な構成は、要は、「軸を内輪に直接固定し、且つ軸受の内輪、外輪、及び転動体をケーシングに組み付けた状態のまま、該軸を前記内輪から取り外す構成」とされていればよく、特に上記例に限定されない。

例えば中空の出力軸など、特に交換の予測される軸を有する減速機やギヤドモータに適用すると、有益な効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る減速機の断面図 本発明の第２実施形態に係る減速機の断面図 本発明の第３実施形態に係る減速機の断面図

符号の説明

Ｇ１…減速機
Ｂ２…第２軸受
Ｃ１…脱着手段
１２…入力軸
１４…減速機構
１６…出力軸
１６Ａ…フランジ部
１６Ｂ…ボルト挿通孔
１８…ケーシング
３０、４０、４２…ボルト
３２…ベベルピニオン
３４…ベベルギヤ
３６…内輪
５０…外輪

Claims (6)

1. ケーシング内に減速機構を有し、該減速機構を構成する歯車を支持する軸を備えた減速装置の軸の支持構造であって、
   内輪、外輪、及びこの内輪と外輪との間に配置された転動体を有し、前記軸を支持する軸受と、
   前記内輪に前記軸を直接取り付け・取り外し可能とする脱着手段と、を備え、
   前記外輪が、前記ケーシングにて支持され、
   前記脱着手段が、前記軸受を前記ケーシングに組み付けた状態のまま前記軸を前記内輪に直接取り付け可能で、且つ前記軸受を前記ケーシングに組み付けた状態のまま前記軸を前記内輪から取り外し可能な構成とされている
   ことを特徴とする減速装置の軸の支持構造。
2. 請求項１において、
   前記内輪に、前記軸と共に回転するべき歯車が固定されており、
   前記脱着手段が、更に前記内輪に該歯車をも組み付けた状態のまま前記軸を前記内輪から取り外し可能な構成とされている
   ことを特徴とする減速装置の軸の支持構造。
3. 請求項１または２において、
   前記脱着手段が、前記軸の半径方向に突出形成されたフランジ部、該フランジ部に軸方向に貫通形成されたボルト挿通孔、該ボルト挿通孔に挿入されるボルト、及び該ボルトが螺入される前記内輪のボルト孔によって構成されている
   ことを特徴とする減速装置の軸の支持構造。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記軸受が、単一の内輪によって前記軸を支持している
   ことを特徴とする減速装置の軸の支持構造。
5. 前記減速機構が入力軸及び出力軸を備え、該入力軸及び出力軸の少なくとも一方に対して、請求項１〜４のいずれかに記載された軸の支持構造を適用した
   ことを特徴とする減速装置。
6. 請求項５において、
   前記入力軸は、ピニオンが形成されたピニオン軸と、フランジ部が形成され該ピニオン軸と一体化された入力フランジと、からなる
   ことを特徴とする減速装置。

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