JP2012112455A - 直交軸ギヤードモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 専用のモータが必要であったり、部品の製造コストが高かったり、装置が大型化するといった課題および後段ギヤヘッドの種類が限定されるといった課題を解決することができる直交軸ギヤードモータを提供することを目的とする。
【解決手段】 直交軸ギヤードモータは、出力軸１１にインボリュート歯切り加工されたモータピニオン１１ａを有するモータ１０と、該モータ１０に組付けられ、前記モータ１０の出力軸１１が導入される孔を有し、前記モータ１０の出力軸１１と直交する方向のギヤ出力軸２１を回転自在に支持するギヤケース２３およびギヤフランジ２４からなる減速機２０とを備え、前記減速機２０内に、前記ギヤ出力軸２１に支持されるとともに、前記モータピニオン１１ａに噛み合うフェースギヤ１７を設けたことにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータの回転を減速するとともに回転方向を直交方向に変換する、直交軸ギヤードモータに関する。

従来、直交軸ギヤードモータには、ウォームギヤ、ベベルギヤ、ハイポイドギヤ等が用いられていた。
これらのギヤに回転を伝えるモータピニオンは、それぞれのギヤごとに独自の形状が必要である。
ゆえに直交軸ギヤードモータを製造するには、それ専用のピニオンを有するモータを用意する必要があった。
しかし、モータの種類が増加するのは、メーカーにとって好ましいことではない。
この問題を解決する方法として特許文献１、特許文献２等が提案されている。

特許文献１では、通常のヘリカルピニオンを一旦平行軸ギヤで受け、最終段でハイポイドギヤを用いている。
特許文献２では、中間第１歯車に、軸線に沿ってモータの出力軸を挿入するための穴を設け、その穴の内側にモータの出力軸と中間第１歯車を連結するためのヘリカル雌スプラインを形成することによって、モータの出力軸を中間第１歯車に設けた穴にねじ込んで容易に両者を連結するようにしている。

特開平１０−２９９８４０号公報 特許３８８９３００号公報

特許文献１の方法では、ハイポイドギヤを最終段に配置しているため、初段に配置した場合に比べてハイポイドギヤが大型になり、コスト高になるという問題がある。
特許文献２の方法では、モータ出力軸をねじ込むための中間第１歯車が必要であるため、部品点数が増え、装置が大型化するという問題がある。
また、特許文献２では、後段ギヤヘッドが中間ギヤヘッドを省略してモータに直接取付け可能な構成としているため、後段ギヤヘッドの種類が自ずと限定されるという問題がある。

本発明は、直交軸ギヤードモータのこうした従来の問題点、すなわち専用のモータが必要であったり、部品の製造コストが高かったり、装置が大型化するといった課題および後段ギヤヘッドの種類が限定されるといった課題を解決することができる直交軸ギヤードモータを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、出力軸にインボリュート歯切り加工されたモータピニオンを有するモータと、該モータに組付けられ、前記モータの出力軸が導入される孔を有し、前記モータの出力軸と直交する方向のギヤ出力軸を回転自在に支持するギヤケースおよびギヤフランジからなる減速機とを備えている。そして、前記減速機内に、前記ギヤ出力軸に支持されるとともに、前記モータピニオンに噛み合うフェースギヤを設ける。
すなわち、ギヤケースに、モータを嵌め合い固定するための嵌め合い部と、ギヤケースとギヤフランジに配設した２つの軸受けによってインボリュート歯切り加工されたギヤ出力軸を軸支し、このギヤ出力軸にフェースギヤを設け、モータ出力軸とフェースギヤとを噛合させて直交軸ギヤードモータとするように構成したことにある。
また、フェースギヤを軸方向に微動させて歯当たり状態を調整するための調整機構を設けたことにある。
さらに、前記ギヤ出力軸の噛み合い部を、被駆動物に応じて変更可能にしたことにある。

本発明によれば、上記構造にしたため、モータ、ギヤケースおよびギヤフランジからなる減速機、ギヤ出力軸、フェースギヤのみで直交軸ギヤードモータを提供することができる。また、フェースギヤの調整機構によって、モータピニオンとフェースギヤの歯当たり状態を調整して最適化できる。フェースギヤの歯当たり状態の最適化とは、歯当たり部がフェースギヤ歯幅の中心付近になるように調整することである。このことによりフェースギヤの寿命を長くすることができる。さらに、ギヤ出力軸を、被駆動物に応じて変更させることによって、多種多様の被駆動物を取り付けることができる。

本発明の直交軸ギヤードモータの一実施形態を示し、（ａ）は一部を断面にして示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 図１のギヤードモータに平行軸ギヤを組付けた状態の一部を断面にして示す正面図である。 図１のギヤードモータに遊星ギヤを組付けた状態の一部を断面にして示し、（ａ）は一部を断面にして示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 図１のギヤードモータに別の遊星ギヤを組付けた状態の一部を断面にして示し、（ａ）は一部を断面にして示す正面図、（ｂ）は（ａ）の底面図である。 直交軸ギヤードモータの出力軸を被駆動物に直接接続できるような形状にした他の実施の形態を示し、（ａ）は一部を断面にして示す正面図、（ｂ）は（ａ）の底面図である。 図１のギヤードモータにラックピニオン機構を組み付けた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 本発明の他の実施の形態による直交軸ギヤードモータを示す一部を断面にして示す正面図である。 本発明の他の実施の形態による直交軸ギヤードモータを示す一部を断面にして示す正面図である。 本発明の他の実施の形態による直交軸ギヤードモータを示す一部を断面にして示す正面図である。 本発明の他の実施の形態による直交軸ギヤードモータを示す一部を断面にして示す正面図である。 本発明の他の実施の形態による直交軸ギヤードモータを示し、（ａ）は一部を断面にして示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 本発明の他の実施の形態による直交軸ギヤードモータを示す一部を断面にして示す正面図である。

以下、本発明による直交軸ギヤードモータの一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（ａ）（ｂ）は、本願発明に係わる直交軸ギヤードモータで、モータ１０と減速機２０で構成されている。モータ１０と減速機２０は締結ボルト３０によって締結されており、モータ１０の出力軸１１と直交する方向に設けられた減速機２０の出力軸２１によってモータ１の回転を９０度異なる方向に伝達している。

前記モータ１０は一方を開口した筒状のモータケース１２と、モータケース１２の開口部を閉塞するとともに出力軸１１を外部に導出したモータフランジ１３とでモータケース部１４が構成されている。
前記モータ１０の出力軸１１はインボリュート歯切り加工が施されたギヤ部（以下、モータピニオンと呼ぶ。）１１ａを有し、このモータピニオン１１ａを前記減速機２０の減速機ケース２２内に挿入している。減速機ケース２２は、締結ボルト３１で締結されたギヤケース２３およびギヤフランジ２４で構成され、ギヤケース２３のフランジ部２３ａを介してモータフランジ１３に前記締結ボルト３０によって締結されている。

前記減速機ケース２２内には、前記モータ１０の出力軸１１と直交する方向に前記減速機出力軸２１が設けられており、この減速機出力軸２１はギヤケース２３およびギヤフランジ２４の内面に組付けられた軸受２５，２６に回転自在に支持されている。これら軸受２５，２６は、ギヤケース２３およびギヤフランジ２４の内面に設けられた軸受ハウジング２３ａ，２４ａに組付けられている。
この減速機出力軸２１には、前記前記モータ１０の出力軸１１のモータピニオン１１ａに噛合するフェースギヤ２７が装着されている。このフェースギヤ２７は、円板状の板面の上部側周縁部にギヤ部２７ａが設けられており、このギヤ部２７ａは、インボリュート曲線を描くように歯切り加工が施された前記モータ１０の出力軸１１のモータピニオン１１ａに噛み合うように、歯切り加工が施されている。前記フェースギヤ２７は、前記減速機出力軸２１に、軸線上を挿通されて支持されている。

上記構成によれば、モータ１０の出力軸１１の回転は、出力軸１１のモータピニオン１１ａに噛み合うフェースギヤ２７のギヤ部２７ａに伝達される。このフェースギヤ２７のギヤ部２７ａに伝えられた回転は、フェースギヤ２７を支持する減速機出力軸２１に伝えられ、減速機出力軸２１のギヤ部２１ａから外部に伝達される。出力軸２１のギヤ部（ピニオン）２１ａは、インボリュート曲線を描くように歯切り加工が施されたもので、このギヤ部２１ａに噛み合うギヤを備えた被駆動物を直接、駆動することができる。
こうして、モータ１０の出力軸１１の回転を、出力軸１１と直交する方向に設けられた減速機出力軸２１から９０度方向を変えた出力として取り出すことができる。

図２は図１のギヤードモータに平行軸ギヤを組付けた変形例で、図１と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
この場合、前記減速機２０にギヤボックス４０を組み付けたものである。ギヤボックス４０は一方を開口した有底円筒状または角筒状のギヤケース４１と、このギヤケース４１の開口部を塞ぐフランジ４２とで構成されており、締結ネジ４３によって互いに締結されている。そして、前記フランジ４２に形成された開口孔４２ａを通して減速機出力軸２１がギヤボックス４０内に導入されている。ギヤボックス４０内には図示しない軸受に支持された中間軸４４と、軸受４５，４６に支持された出力軸４７がそれぞれ前記減速機出力軸２１に平行に配設されている。前記中間軸４４には、減速機出力軸２１のギヤ部２１ａに噛み合う平行軸ギヤ４８Ａと、平行軸ギヤ４８Ａと位置をずらせて支持されたギヤ４８Ｂが装着されている。ギヤ４８Ｂは出力軸４７に装着されたギヤ４９に噛み合っており、それぞれギヤ比に従って減速される。出力軸４７はギヤケース４１に形成された孔４１ａを通して、その先端部４１ａをギヤボックス４０の外に導出されている。

図３（ａ）（ｂ）および図４（ａ）（ｂ）は、図１のギヤードモータに遊星ギヤを備えたギヤボックスを組付けた変形例で、図１と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。

まず、図３（ａ）（ｂ）の変形例は、この場合、前記減速機２０にギヤボックス５０を組み付けたものである。ギヤボックス５０は一方を開口した有底円筒状のギヤケース５１と、このギヤケース５１の開口部を塞ぐ下キャリア５２とで構成されており、ギヤケース５１を介して前記減速機２０に組付けられている。そして、前記下キャリア５２に形成された開口孔５２ａを通して減速機出力軸２１がギヤボックス５０内に導入されている。前記下キャリア５２は外周に配置された軸受５３Ａを介してギヤケース５１内周面に回転自在に支持されており、前記下キャリア５２に、出力軸５４を支持した有底円筒状のキャリア５５がネジ５６を介して一体に形成されている。キャリア５５は外周面に軸受５３Ｂを介してギヤケース５１内周面に回転自在に支持されており、前記減速機出力軸２１がキャリア５５の軸線上に配置されている。

前記ギヤケース５１内周面には、環状の内歯歯車５７Ａ，５７Ｂがキャリア５５の外面に対向するように軸方向に沿って並設され、ネジ５８を介してギヤケース５１に固定されている。これら内歯歯車５７Ａ，５７Ｂには、遊星歯車の自転軸となる軸５９を介して回転自在に支持された遊星歯車６０Ａ，６０Ｂがそれぞれ噛み合っており、これら遊星歯車６０Ａ，６０Ｂは、キャリア５５の内側中空部５５ａの軸線上に挿通された前記減速機出力軸２１に噛み合っている。遊星歯車６０Ａ，６０Ｂは、キャリア５５の側面５５ｂに形成された切り欠き部５５ｃに配置されており、この切り欠き部５５ｃの上部壁５５ｄと下キャリア５２間に前記軸５９が設けられている。

図３（ａ）（ｂ）のギヤードモータの作用は、モータピニオン１１ａからフェースギヤ２７を介して減速機出力軸２１に伝達された回転は、遊星歯車６０Ａ，６０Ｂに伝達される。遊星歯車６０Ａ，６０Ｂは、内歯歯車５７Ａ，５７Ｂに噛合しながら内歯歯車５７Ａ，５７Ｂの内側を自転および公転する。そして、遊星歯車６０Ａ，６０Ｂの回転に伴って軸５９が回転し、本体部５５を回転させる。この本体部５５の回転によって出力軸５４から減速された回転が出力される。

図４（ａ）（ｂ）の変形例は、この場合、前記減速機２０にギヤボックス７０を組み付けたものである。ギヤボックス７０は一方を開口した有底円筒状のギヤケース７１部分を、ネジ７２を介して前記減速機２０に組付けられている。ギヤボックス７０内には、出力軸７３を支持したキャリア７４が軸受７５Ａ，７５Ｂを介して回転自在に支持されており、前記キャリア７４に軸７６を介して遊星歯車７７が回転自在に支持されている。前記ギヤケース７１の内周面には、前記遊星歯車７７に噛合する環状の内歯歯車７８が複数のネジ７９を介して固定されている。

図４（ａ）（ｂ）のギヤードモータの作用は、モータピニオン１１ａからフェースギヤ２７を介して減速機出力軸２１に伝達された回転は、遊星歯車７７に伝達される。遊星歯車７７は、内歯歯車７８に噛合しながら内歯歯車７８の内側を自転および公転する。そして、遊星歯車７７の回転に伴って軸７６が回転し、キャリア７４を回転させる。このキャリア７４の回転によって出力軸７３から減速された回転が出力される。

図５（ａ）（ｂ）は、図１の直交軸ギヤードモータの出力軸２１Ａを、被駆動物に直接接続できるような形状かつ長さにするとともに、図４で説明した遊星ギヤのギヤボックス７０のケース７１のみを被せて出力軸２１Ａを貫通させるようにした状態を示す図である。図４と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
この態様では、見た目は直交軸ギヤと遊星ギヤの２段減速に見えるが、実際には、モータ１０の出力軸１１とフェースギヤ２７との直交軸部分でしか減速していない。したがって減速比が低くなる。
この態様と、図３および図４の遊星ギヤを備えたギヤボックス５０，７０を取り付けたものを適宜使い分けることによって、外観が全く同じでありながら、幅広い減速比の要望に対応することができる。

図６（ａ）（ｂ）は、図１の直交軸ギヤードモータの出力軸をピニオンギヤとし、それとラック８１を噛み合わせて直動駆動装置とした状態を示す図である。
減速機２０にギヤボックスを組み付け、さらにラックケース８０を組み付ける。そして、ギヤボックスの出力軸をピニオンキヤに設定し、このピニオンギヤをラックケース８０内のラック８１に係合させて直動駆動装置として用いることができる。

図７ないし図１２は、本発明の他の実施の形態で、この実施の形態は、フェースギヤ２７とモータピニオン１１ａの歯当たりの調整方法を示したものである。符号は図１と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は、省略して説明する。

フェースギヤ２７は、その構造上、モータピニオン１１ａとの隙間が大きいとフェースギヤ２７の内径側しか当たらなくなり、逆にモータピニオン１１ａとの隙間が小さいと外形側しか当たらなくなるという問題を有する。このように、内径側のみ、または外形側のみしか歯が当たらない状態で運転すると、歯当たり面積が小さくなりギヤ端面で噛み合うため、ギヤの寿命が短くなる。

本発明では、フェースギヤ２７またはモータピニオン１１ａを上下、すなわち軸方向に僅かに動かすことで、両者の歯当たりの状態を微調整することができる。これにより、ギヤの歯当たりを中央付近に移動させ、最適な噛み合い状態にすることができる。その結果、フェースギヤの寿命を長くすることができる。

図７では、減速機２０のギヤケース２３側のベアリングハウジング２３ａにシムワッシャー９０を、ギヤフランジ２４側のベアリングハウジング２４ａにスラスト調整カラー９１を配設してフェースギヤ２７の位置を、上下、すなわち軸方向に微調整するとともに、ギヤフランジ２４側のベアリングハウジング２４ａにねじ孔２４ｂを設け、そのねじ孔２４ｂに、いもねじ等の調整ねじ９２を螺合させて出力軸方向のガタを無くすようにした。これにより、フェースギヤ２７とモータピニオン１１ａの隙間が変化して、歯当たりが変化するのを防ぐことができる。

図８は、スラスト調整ねじを使用せず、ベアリングハウジング２３ａに配設するシムワッシャー９０ａおよび９０ｂの枚数を変えることのみでフェースギヤの位置を微調整する実施形態を示す図である。
この実施形態では、ねじを使用する場合に比べて部品数と加工工程数が少ない分安価にできる。

図９と図１０は上下２つのスラスト調整ねじ９１Ａ，９１Ｂを設けてフェースギヤ２７の位置を微調整する実施形態を示す図である。
図９では、上下とも専用のリング状スラスト調整ねじ９１Ａ，９１Ｂを設けるのに対し、図１０では上をリング状スラスト調整ねじ９１Ａ、下を、いわゆる、いもねじ等の調整ねじ９２にしている。

図１１は、ギヤフランジ２４自体をスラスト調整ねじにしてしまう実施形態を示す図である。
この実施形態では、ギヤフランジ２４Ａの外周とギヤケース２３Ａの内周にねじを切っておき、ギヤフランジ２４Ａをギヤケース２３Ａにねじ込むことでフェースギヤ２７の位置を微調整する。図１１の底面図のギヤフランジ２４Ａに設けた２つの穴２４ｃは、ギヤフランジ２４Ａを回転させる時にジグを挿入するための穴である。

図１２は、モータ１０を上下に動かすことでフェースギヤ２７の位置を微調整する実施形態を示す図である。
この実施形態においては、予めモータ１０とギヤケース２３の嵌め合い部と、締結ボルト３０とボルト孔（図示せず）の寸法に余裕を持たせておく。そしてボルト３０を締結する際にモータ１０を矢印のように、わずかに上下させてフェースギヤ２７とモータピニオン１１ａの歯当たりを調整する。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、減速機２０に組み付ける機構は、別の遊星歯車機構、機構の異なる歯車減速機、あるいは異なるラックとピニオン等、各種の機構を組み付けることができる。また、フェースギヤの大きさ、歯数は適宜選択することができるなど、本発明の要旨を変更しない範囲内で、適宜変更して実施し得ることができるのは言うまでもない。

１０ モータ
１１ 出力軸
１１ａ モータピニオン
１２ モータケース
１３ モータフランジ
２０ 減速機
２１ 出力軸
２２ 減速機ケース
２３ ギヤケース
２４ ギヤフランジ
２５，２６ 軸受
２７ フェースギヤ
３０、３１ 締結ボルト
４０，５０，７０ ギヤボックス
４１ ギヤケース
６０Ａ，６０Ｂ，７７ 遊星歯車

Claims (3)

1. 出力軸にインボリュート歯切り加工されたモータピニオンを有するモータと、該モータに組付けられ、前記モータの出力軸が導入される孔を有し、前記モータの出力軸と直交する方向のギヤ出力軸を回転自在に支持するギヤケースおよびギヤフランジからなる減速機とを備え、前記減速機内に、前記ギヤ出力軸に支持されるとともに、前記モータピニオンに噛み合うフェースギヤを設けたことを特徴とする直交軸ギヤードモータ。
2. 前記モータピニオンと前記フェースギヤ相互間の距離を調整して互いの歯当たり状態を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の直交軸ギヤードモータ。
3. 前記ギヤ出力軸の噛み合い部を、被駆動物に応じて変更可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の直交軸ギヤードモータ。
   
   

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