JP2011220535A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置を貫通する中空軸に、より多くの配線・配管等を設置することを可能とする。
【解決手段】装置全体を貫通する入力軸（中空軸）１２２を備えた動力伝達装置１１２において、前記入力軸１２２は回転する軸であり、該入力軸１２２の内周面が、軸方向に直線的な領域と、該直線的な領域から連続的に形成され該入力軸１２２の端部に近づくに従い拡開された拡開領域Ｃ１と、を有し、且つ該拡開領域Ｃ１における半径方向の拡開幅ａよりも軸方向の拡開長さｂが大であり、入力軸１２２を直接支持する一対の軸受１５０、１５２を備え、該一対の軸受１５０、１５２のうち、拡開領域Ｃ１側の軸受１５０の方が、径が大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空軸を有する動力伝達装置に関する。

入力された動力を相手機械へと伝達する動力伝達装置は、主に減速機として利用されている。これは、高速回転はそれほど要求されないコンベアの駆動や、産業用ロボットの関節の駆動等の駆動源として電動モータ等を利用する場合に、高回転低トルクな出力の電動モータをそのまま用いることは不適切であり、必要な回転速度までモータの回転を減速し、且つトルクを増大して使用する必要があるからである。

このとき、用途によっては、当該動力伝達装置を貫通する軸を中空として、その内部に電源コードやその他の制御配線、冷却水管などを通すように設計することがある（例えば特許文献１）。

しかし、複雑化した機械（例えば産業用ロボット等）において使用される場合には、必要となる配線等の数も多くなり、多くの配線や配管を前記中空部分に通したいという要望が存在する。

ここで、より多くの配線、配管を通すためには前記中空軸全体の径を広げるのが最も直接的且つ効果的であるが、単に径を広げることは同時に動力伝達装置自体も半径方向に大きくすることを意味し、コンパクト性に欠け、重量が増加する等のデメリットが大きい。

一方で、前記中空軸が回転する場合、かかる回転により中空部分に挿通する配線等と回転する軸との接触や摩擦が発生し、断線等を引き起こすことが考えられる。これを防止するため中空軸である入力軸の内部に独立した第２の中空軸である保護パイプを設け、配線等との摩擦や、回転に伴う接触・離反の繰り返しを排除する方法もある。

しかし、このような方法では、せっかく広く設計した中空部分を十分に活用することができず、多くの配線、配管等を通したいという要望を十分に満たし得ない。

特開平７−１０８４８５号公報

そこで、本発明は、挿通する配線等が接触・摩擦により損傷することを防止し、且つ本来設計された中空部分を最大限に有効活用することで、より多くの配線、配管を中空軸に挿通することのできる動力伝達装置の提供をその目的としている。

本発明は、装置全体を貫通する中空軸を備えた動力伝達装置において、前記中空軸は回転する軸であり、該中空軸の内周面が、軸方向に直線的な領域と、該直線的な領域から連続的に形成され該中空軸の端部に近づくに従い拡開された拡開領域と、を有し、且つ該拡開領域における半径方向の拡開幅よりも軸方向の拡開長さが大であり、前記中空軸を直接支持する一対の軸受を備え、該一対の軸受のうち、前記拡開領域側の軸受の方が、径が大きい構成とすることにより、上記課題を解決するものである。

本発明は、装置を貫通する中空軸の少なくとも一端側を拡開することによって、取り回しの都合等との関係から挿通後直ぐに曲げて配置される配線等であっても、当該中空軸との接触を回避している。

更に、特に接触が生じ易い軸の端部が拡開されていることによって従来よりも多くの配線等を通すことが可能となる。即ち、端部が接触することを恐れて挿通する配線の数や太さを制限する必要性が減少し、中空軸の実質容積を最大限に利用することが可能となる。

ここで、「拡開する」とは、中空軸の内周面に軸方向中心側から軸端部に向けて適度な曲線と共に徐々に広がりを持たせることを意味し、例えば、ラッパのような形状のことである。又、このように拡開処理された部分の全体を「拡開領域」と呼ぶこととする（後述）。

本発明により、動力伝達装置を貫通する中空軸に、より多くの配線・配管等を設置することが可能となる。

本発明の実施形態の一例である動力伝達装置の側断面図 図１における矢示II−II線に沿う断面図 図１と同様の動力伝達装置をギヤドモータに適用した例を示す断面図 本発明の実施形態の一例であり、入力軸とギヤが一体化された動力伝達装置の側断面図 本発明の要部である拡開領域の拡大図

以下、添付図面を用いて、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された実施形態の一例である動力伝達装置１１２の断面図である。

動力伝達装置１１２の入力軸１２２は中空部Ｐを有する中空軸とされ、当該動力伝達装置１１２を貫通しており、且つ、偏心体１２４が一体的に形成されている。即ち、入力軸１２２は同時に偏心体軸１２６でもある。この偏心体１２４には、内輪を有する偏心体用軸受１２８を介して外歯歯車１３６が回転可能に嵌入されており、前記偏心体１２４の回転に伴って外歯歯車１３６は揺動回転可能である。該外歯歯車１３６は、僅少の歯数差の内歯１３８を有する内歯歯車１３９に内接噛合している。

なお、内歯歯車１３９は当該動力伝達装置１１２のケーシング１４０と一体的に形成され、内歯歯車１３９であると同時にケーシング１４０でもある。

前記外歯歯車１３６は、外周にトロコイド歯形や円弧歯形等の外歯を有しており、更に内ピン孔１３４が複数個設けられ、内ピン１３０及び内ローラ１３２が挿嵌されている。

挿嵌されている前記内ピン１３０は、第２出力フランジ体１４２及び第１出力フランジ体１４４の両方に圧入されている。

外歯歯車１３６には内ピン孔１３４の他にキャリヤピン孔１３５が形成されており、キャリヤボルト１４６が挿嵌されている。該キャリヤボルト１４６により第２出力フランジ体１４２と第１出力フランジ体１４４とが一体・連結されている。

前記第２出力フランジ体１４２は、軸受１５４を介して前記内歯歯車１３９に支持されている。又、軸受１５０を介して前記入力軸１２２（偏心体軸１２６）を支持している。

同様に、第１出力フランジ体１４４は、軸受１５６を介して前記内歯歯車１３９に支持され、軸受１５２を介して前記入力軸１２２を支持している。

即ち、内歯歯車１３９と、第２出力フランジ体１４２及び第１出力フランジ体１４４と、入力軸１２２（偏心体軸１２６）とは、それぞれが独立して軸心Ｏ１を中心に回転可能である。また、図１から明らかなように、入力軸１２２を直接支持している前記一対の軸受１５０、１５２は、後述する拡開領域Ｃ１側の軸受１５０の方が、径が大きい。

なお、前記第１出力フランジ体１４４は、図示せぬボルト等により図示せぬ相手機械と連結可能である。

又、前記入力軸１２２（偏心体軸１２６）の第２出力フランジ体１４２側の端部は、拡開されている。すなわち、図１から明らかなように、入力軸１２２は、軸方向に直線的な領域と、該直線的な領域から連続的に形成され該入力軸１２２の端部に近づくに従い拡開された拡開領域Ｃ１を有している。該拡開領域Ｃ１は、半径方向の拡開幅ａよりも軸方向の拡開長さｂの方が大となるように構成されている。この比率は（ｂ／ａ）＞１である限り、適宜に変更可能である。なお、ａの値をより大きくすることによって、（ｂ／ａ）＜１とした場合には、入力軸１２２の拡開領域相当部分の半径方向の厚みが必要となり、必然的に動力伝達装置自体も半径方向に大きくなるため好ましくない。一方、ｂの値を小さくすることによって、（ｂ／ａ）＜１とした場合には、ケーブル等の屈曲角度が大きくなり不都合になる。

又、拡開領域は、例えば図５の符号Ｃ２で示すように、異なる曲率半径ｒ１、ｒ２の複数の曲線Ｌ１、Ｌ２が組み合わされて構成される場合にはその全体を含み、又、必ずしも曲線のみの組合せでなくともその一部に直線が含まれていても良い。曲線の種類は特に限定されず、例えば円弧でもよく、また指数関数的な曲線（exponential curve）であってもよい。

次に、動力伝達装置１１２の作用について説明する。

駆動源からの動力が入力軸１２２へと伝えられると、該入力軸１２２は軸心Ｏ１を中心に回転し、これに伴い該入力軸１２２に一体形成された偏心体１２４も回転する。該偏心体１２４の回転により外歯歯車１３６も入力軸１２２の周りで揺動回転を行なおうとするが、内歯歯車１３９によってその自転が拘束されているため、外歯歯車１３６は内歯歯車１３９に内接しながら、ほとんど揺動のみを行なうことになる。

この外歯歯車１３６の回転は、内ピン孔１３４及び内ピン１３０によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみが第１出力フランジ体１４４（及び第２出力フランジ体１４２）を介して相手機械へと伝達される。

本実施形態では、配線等が通されるのは入力軸１２２（偏心体軸１２６）の中空部Ｐであるため、高速で回転する入力軸１２２と配線等とが直接接触する可能性がある。しかし中空である入力軸１２２の端部以外の部分では、配線等が直線的に通されているため、接触する可能性はほとんど無い。

しかし、入力軸１２２の端部においては、取り回しの都合上、配線等が挿通後直ぐに曲げられて配置されることも多く、従来の構造では内周端に接触する可能性が高い。

そこで、本実施形態のように入力軸１２２の端部を拡開することで、入力軸１２２の端部における配線等と入力軸１２２との過干渉を防止できる。また、仮に接触が生じた場合でも、当該拡開領域は、なだらかな曲線を描いて徐々に広がっているため、接触時の面圧が大幅に低減され、それに伴い摩擦も大きなものとはならない。

これにより、別途回転しない第２の中空軸（保護パイプ）を設ける必要がなくなり、本来設計された中空部分を有効に活用することが可能となる。又、保護パイプを設けるためのコストもかからない。

例えば、中空軸の端部が拡開されていない場合であって、中空軸の内径と略同程度の太さの配線等を通して挿通後に配線を曲げる場合には、配線等がほぼ完全に中空軸を通過した後に配線を曲げ始める必要があり、挿通後も軸方向に相当の余裕（配線スペース）が必要となってしまう。しかし、本実施形態のように端部を拡開しておくことによって、必要ならば中空軸内の途中から配線等を曲げ始めることが可能となり、軸方向の配線スペースもよりコンパクトなもので足り、結果的に装置の設置スペースのコンパクト化にも貢献している。

なお、本実施形態では、中空軸の第２出力フランジ体側に拡開領域を設けているが、第１出力フランジ体側に設けてもよく、更に両側に配置することも可能である。

又、本実施形態では、入力軸を中空としてそこに配線等を通しているものであるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、中空軸を第１出力フランジ体と一体的に形成することも可能である。

図３は、前記説明した動力伝達装置１１２と同様の動力伝達装置３１２を適用したギヤドモータＧＭ３１０の一例である。ここでは動力源としてモータ３１４を使用しており、該モータ３１４の駆動力がモータ軸３１６からピニオン３１８、ギヤ３２０を介して、該ギヤと一体化されている入力軸（中空軸）３２２を回転駆動させ、第１出力フランジ体３４４と連結された相手機械３７０に動力を伝達する構成とされている。又、本実施形態においても、拡開領域の幅と長さの比は（ｂ３／ａ３）＞１である。なお、図１に示した動力伝達装置１１２と同一または類似する部分については、下２桁が同一の番号を付すこととして重複説明は省略する。

又、図４は、入力軸４２２へ駆動力を伝達するためのギヤ４２０をボルト４２１により入力軸４２２と一体化した場合の実施形態の一例を示すものである。

ここでは、ギヤ４２０も中空とされ、入力軸４２２と一体化されることで中空軸の一部を構成し、ギヤ４２０の内周面が中空軸の端部に相当している例である。このように本発明は、複数の部材が一体化されて１つの貫通する中空軸を構成している場合においても適用可能である。又、本実施形態においても、拡開領域の幅と長さの比は（ｂ４／ａ４）＞１である。なお、ここでも同一又は類似する部分については、下２桁が同一の番号を付し、重複説明は省略する。

更に、上記説明した実施形態はいずれも揺動する外歯歯車を備えた動力伝達装置であるが、これに限られるものではなく、例えば、単純遊星歯車動力伝達装置の高速軸を中空として、その中空軸に適用することも可能である。

本発明は、産業用ロボット等の複雑化した機械において、より多くの配線を通したい技術分野で用いられるは勿論、ポンプ等の駆動源に用いられる場合のように、太い配管を通しての利用が期待される分野に広く利用することが可能である。

１２２…入力軸
１５０、１５２…軸受
Ｃ１…拡開領域
ａ…拡開幅
ｂ…拡開長さ

Claims (3)

1. 装置全体を貫通する中空軸を備えた動力伝達装置において、
   前記中空軸は回転する軸であり、該中空軸の内周面が、軸方向に直線的な領域と、該直線的な領域から連続的に形成され該中空軸の端部に近づくに従い拡開された拡開領域と、を有し、且つ該拡開領域における半径方向の拡開幅よりも軸方向の拡開長さが大であり、前記中空軸を直接支持する一対の軸受を備え、該一対の軸受のうち、前記拡開領域側の軸受の方が、径が大きいことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１において、
   前記拡開領域側の軸受の半径方向内側相当位置に前記拡開領域が形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１または２において、
   前記拡開領域が、曲率半径の異なる複数の曲線の組み合わせで形成されていることを特徴とする動力伝達装置。

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