JP2016191450A - 減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力軸側のファンとファンを覆うファンフードとを備える減速装置において、減速装置の入力軸側を効率的に冷却する。
【解決手段】減速装置１０は、減速機構を収納するケーシング３０と、ケーシング３０から外部に突出する突出部１２を有する入力軸と、入力軸の突出部１２に設けられたファン４０と、ファン４０を覆うファンフード５０と、を備える。ファンフード５０は、筒状部５４と、筒状部５４に接続され負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜するラッパ状部５２と、を備える。ラッパ状部５２の内面には整流フィン６２が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、減速装置に関する。

減速装置内では歯車等の構成部品が高速で回転する。特に入力軸側は出力軸側よりも回転数が大きいため、発熱が問題になる。減速装置が高熱になると、シールやオイルの劣化、油膜の減少による早期の軸受損傷といった問題が生じうる。このため、減速装置の入力軸に冷却用のファンを設けたものが知られている。

特許文献１には、減速機構を収納するケーシングと、ケーシングから外部に突出する突出部を有する入力軸と、入力軸の突出部に設けられたファンと、ファンを覆うファンフードとを備えた減速装置において、ファンフードはケーシングの側面を覆う延在部を有し、延在部の内面に整流フィンを設けた構造が開示されている。

特開２０１３−２０４８１４号公報

上記特許文献１では、ファンによってファンフード内に吸入される空気の整流効果が不十分であり、必ずしも満足した冷却性能が得られるとは言えない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力軸側のファンとファンを覆うファンフードとを備える減速装置において、減速装置の入力軸側を効率的に冷却する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、減速機構を収納するケーシングと、ケーシングから外部に突出する突出部を有する入力軸と、入力軸の突出部に設けられたファンと、ファンを覆うファンフードと、を備えた減速装置である。ファンフードは、筒状部と、筒状部に接続され負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜するラッパ状部と、を備え、ラッパ状部の内面に整流フィンを有している。

この態様によると、ファンによってファンフード内に吸入された空気がラッパ状部の内面に設けられた整流フィンによって整流されて、ファンフードから出る空気がケーシングの外表面の近傍を流れるようになるので、冷却効果が高まる。

以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、入力軸側のファンとファンを覆うファンフードとを備える減速装置において、減速装置の入力軸側を効率的に冷却することができる。

本発明の一実施形態に係る減速装置の上方斜視図である。 図１の減速装置の下方斜視図である。 図１の減速装置の入力軸側の平面図である。 図１の減速装置の入力軸側の正面図である。 本発明の別の実施形態に係る減速装置の上方斜視図である。 図５の減速装置の下方斜視図である。 図５の減速装置の入力軸側の平面図である。 図５の減速装置の入力軸側の正面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る減速装置１０を左側斜め上方から見た斜視図であり、図２は、減速装置１０を左側斜め下方から見た斜視図である。

減速装置１０は、ベベルギヤを用いた直交型の３段減速機からなる減速機構（図示せず）を備えている。減速機構は、入力軸（突出部１２のみ図示する）と、入力軸と直交する第１中間軸３２と、第１中間軸３２とヘリカルギヤを介して噛合する第２中間軸３６と、第２中間軸３６とヘリカルギヤを介して噛合する出力軸３８と、を有している。

減速機構のうち、入力軸、第１中間軸３２、第２中間軸３６はケーシング３０内に収納され、出力軸３８は、ケーシング３０内に収納されるとともに、一部がケーシング３０から突出している。入力軸、第１中間軸３２、第２中間軸３６、出力軸３８は、それぞれ軸受（図示せず）によってケーシング３０に支持されている。ケーシング３０によって画成される内部空間は、潤滑油によって満たされている。減速装置１０は、ケーシング３０の下面を床等に据え付けた状態で使用される。

このような減速装置の内部の減速機構自体は公知であるので、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。

入力軸は、その一端がケーシング３０から外部に突出する突出部１２を有している。入力軸の突出部１２は、駆動用モータ（図示せず）の出力軸にキーやカップリング等を使用して連結される。出力軸３８は、その一端がケーシング３０から突出する突出部３８ａを有している。突出部３８ａには、被駆動機械（図示せず）の入力軸がキーやカップリング等を使用して連結される。以下の説明では、減速装置１０の入力軸がある側を反負荷側、出力軸３８がある側を負荷側と呼称する。

入力軸の突出部１２には、冷却用のファン４０が取り付けられている。ファン４０は、入力軸がいずれの方向に回転しても取り込んだ空気を径方向外側に送り出すために、ラジアルファンであることが好ましいが、入力軸が一方向にしか回転しない場合にはアキシャルファンであってもよい。

ケーシング３０の反負荷側の端部には、ファン４０を覆うようにファンフード５０が取り付けられている。ファンフード５０は、全体として略椀形に形成されている。

ファンフード５０は、その内面が入力軸と平行に延在する部分である筒状部５４と、筒状部５４に接続され負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜する部分であるラッパ状部５２と、を備えている。本実施形態では、筒状部５４は８つの面で構成され、内面および外面の両方が入力軸と平行になっている。ラッパ状部５２の反負荷側には、入力軸の突出部１２側に向けて傾斜する傾斜部５１が接続され、傾斜部５１の内径側がファンフード５０の反負荷側開口部５３となっている。ファンフード５０の負荷側は負荷側開口部５８となっている。本実施形態では、負荷側開口部５８とケーシング３０の外表面との間には、２０〜５０ｍｍ程度の隙間が空いている。ファン４０が回転すると、ファンフード５０の反負荷側開口部５３からファンフード５０内に空気が吸入され、負荷側開口部５８から減速装置１０の負荷側に向けて空気流が吹き出される。

より詳細には、ファンフード５０のラッパ状部５２は、負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜する拡径部５２ａと、内面が入力軸と平行な平坦部５２ｂと、で構成される。拡径部５２ａは、ケーシング３０の上面側と下面側に一対設けられ、上下面の拡径部５２ａを接続するように平坦部５２ｂが左右一対設けられている。平坦部５２ｂは、筒状部５４の側面と連続面を構成している。このような構造によって、ラッパ状部５２の軸直角断面は８角形になっている。

ラッパ状部５２を円形に近い８角形断面にすることで、ラッパ状部が四角形断面である場合と比較して、ファン４０によって作り出された空気流がファンフードの四隅で滞留することが少なくなり、ファンフード５０の負荷側開口部５８からケーシング３０の外表面に沿った平行気流を吹き出すことが可能になっている。

筒状部５４の上面には、減速装置１０を吊り下げる場合にケーシング３０に取り付けられる吊り具（図示せず）を露出させるための切欠き７０が形成されていてもよい。切り欠き７０を形成した場合でも、筒状部５４の軸方向の長さが十分確保されていれば、上面側での平行気流の形成に影響はほとんど及ばない。

図３および図４は、減速装置１０の反負荷側の平面図および正面図である。図３および図４では、ファンフード５０によって隠される構造を点線にて示している。

図から分かるように、ラッパ状部５２の拡径部５２ａは、中央拡径部５２ａ１と、中央拡径部５２ａ１の左右に位置する左拡径部および右拡径部５２ａ２と、を有している。そして、上面側の中央拡径部５２ａ１の内面には、整流フィン６２が設けられている。本実施形態では、整流フィン６２は２本設けられているが、他の本数であってもよい。上面側の左拡径部および右拡径部５２ａ２の内面には、整流フィンは設けられない。また、下面側では、中央拡径部５２ａ１と左拡径部および右拡径部５２ａ２のいずれの内面にも、整流フィンは設けられない。

このような整流フィンをファンフード５０の内面に設けることで、ファン４０によって作り出された気流が整流され、ケーシング３０の外表面に沿った平行気流を形成することに寄与する。

ラッパ状部５２の拡径部５２ａの内面に整流フィン６２を設けるとともに、ラッパ状部５２の平坦部５２ｂに接続される筒状部５４の内面にも、整流フィン（第２の整流フィン）６４を設けてもよい。本実施形態では、筒状部５４の左右の側面（ラッパ状部５２の平坦部５２ｂと連続する面）にそれぞれ３本ずつの整流フィン６４が設けられているが、他の本数であってもよい。図４に示すように、ラッパ状部５２の整流フィン６２と筒状部５４の整流フィン６４とは、少なくとも一部が周方向に重なるように配置することが好ましい。つまり、整流フィン６４が、ラッパ状部５２の平坦部５２ｂと筒状部５４の両方にまたがって配置されていると好ましい。こうすると、整流の効果がさらに高まる。

径方向（図４中のＡ方向）から観察したときに、整流フィン６２とファン４０とが重ならないように整流フィン６２を配置することが好ましい。こうすると、ファンフード５０の取付位置が多少ずれた場合でも、ファン４０の羽根が整流フィン６２に衝突することを回避できる。

続いて、減速装置１０の作用について説明する。

図示しないモータのモータ軸が回転すると、モータ軸と連結されている入力軸が回転する。入力軸が回転すると、ギヤの噛合を介して第１中間軸３２、第２中間軸３６、出力軸３８が減速されつつ回転する。この回転が、図示しない被駆動機械に伝達される。

また、入力軸の突出部１２に取り付けられているファン４０が回転し、ファンフード５０の反負荷側開口部５３を通してファンフード５０内に空気が取り込まれる。取り込まれた空気は、ファン４０の回転によって径方向外側に空気流として送り出される。送り出された空気流は、ファンフード５０のラッパ状部５２、筒状部５４によってその向きが変えられる。さらに、ラッパ状部５２の内面に設けられた整流フィン６２と、筒状部５４の内面に設けられた整流フィン６４とによって空気流が整流される。整流により、ファンフード５０の負荷側開口部５８から出た空気流は、ケーシング３０の外表面とほぼ平行に沿うように指向される。これにより、最も回転数が大きく熱負荷の高い、入力軸、第１中間軸３２およびそれらを噛合させるベベルギヤを収納しているケーシング３０の近傍の冷却効果が特に向上する。さらに、平行気流によって第２中間軸３６の冷却効果も向上する。

図５は、本発明の別の実施形態に係る減速装置１１０を左側斜め上方から見た斜視図であり、図６は、減速装置１１０を左側斜め下方から見た斜視図である。減速装置１１０のうち、図１および図２に示した減速装置１０と同様の構成要素には、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

減速装置１１０では、上記のファンフード５０とは形状が異なるファンフード１５０がケーシング３０の反負荷側の端部に取り付けられている。

ファンフード１５０は、ファンフード５０と同様に、負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜するラッパ状部１５２を有している。ラッパ状部１５２の反負荷側には、入力軸と平行に延在する第１筒状部１５４が接続されている。ラッパ状部の負荷側には、同じく入力軸と平行に延在する第２筒状部１５６が接続されている。

第１筒状部１５４の反負荷側には、入力軸の突出部１２側に向けて傾斜する傾斜部１５１が接続され、傾斜部１５１の内径側が反負荷側開口部１５３となっている。ファンフード１５０の負荷側は負荷側開口部１５８となっている。本実施形態では、負荷側開口部１５８とケーシング３０の外表面との間には、２０〜５０ｍｍ程度の隙間が空いている。ファン４０が回転すると、ファンフード１５０の反負荷側開口部１５３からファンフード１５０内に空気が吸入され、負荷側開口部１５８から減速装置１１０の負荷側に向けて空気流が吹き出される。

より詳細には、ファンフード１５０のラッパ状部１５２は、負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜する拡径部１５２ａと、内面が入力軸と平行な平坦部１５２ｂと、で構成される。拡径部１５２ａは、ケーシング３０の上面側と下面側に一対設けられ、上下面の拡径部１５２ａを接続するように平坦部１５２ｂが左右一対設けられている。平坦部１５２ｂは、第１筒状部１５４および第２筒状部１５６の側面と連続面を構成している。このような構造によって、ラッパ状部１５２の軸方向断面は８角形になっている。

ラッパ状部１５２を円形に近い８角形断面にすることで、ラッパ状部が四角形断面である場合と比較して、ファン４０によって作り出された空気流がファンフードの四隅で滞留することが少なくなり、ファンフード１５０の負荷側開口部１５８からケーシング３０の外表面に沿った平行気流を吹き出すことが可能になっている。

図７および図８は、減速装置１１０の反負荷側の平面図および正面図である。図７および図８では、ファンフード１５０によって隠される構造を点線にて示している。

図から分かるように、ラッパ状部１５２の拡径部１５２ａは、中央拡径部１５２ａ１と、中央拡径部１５２ａ１の左右に位置する左拡径部および右拡径部１５２ａ２と、を有している。そして、上面側の中央拡径部１５２ａ１の内面には、整流フィン１６２が設けられている。本実施形態では、整流フィン１６２は２本設けられているが、他の本数であってもよい。上面側の左拡径部および右拡径部１５２ａ２の内面には、整流フィンは設けられない。また、下面側では、中央拡径部１５２ａ１と左拡径部および右拡径部１５２ａ２のいずれの内面にも、整流フィンは設けられない。

このような整流フィンをファンフード１５０の内面に設けることで、ファン４０によって作り出された空気流が整流され、ケーシング３０の外表面に沿った平行気流を形成することに寄与する。

ラッパ状部１５２の中央拡径部１５２ａ１の内面に整流フィン１６２を設けるとともに、ラッパ状部１５２の一対の平坦部１５２ｂの内面にも、整流フィン１６４を設けてもよい。本実施形態では、左右一対の平坦部１５２ｂにそれぞれ３本ずつの整流フィン１６４が設けられているが、他の本数であってもよい。整流フィン１６２は、整流フィン１６４よりも軸方向長さが長くてもよい。こうすると、整流の効果がさらに高まる。

上記のファンフード５０とは異なり、ファンフード１５０では、第２筒状部１５６の内面には整流フィンが設けられていない。これは、ラッパ状部１５２の一対の平坦部１５２ｂの内面に設けられている整流フィン１６４によって、十分な整流効果が得られるためである。また、径方向から見たとき、整流フィン１６２、１６４とファン４０とが重なることがない。

続いて、減速装置１１０の作用について説明する。

図示しないモータのモータ軸が回転すると、モータ軸と連結されている入力軸が回転する。入力軸が回転すると、ギヤの噛合を介して第１中間軸３２、第２中間軸３６、出力軸３８が減速されつつ回転する。この回転が、図示しない被駆動機械に伝達される。また、入力軸の突出部１２に取り付けられているファン４０が回転し、ファンフード１５０の反負荷側開口部１５３を通してファンフード１５０内に空気が取り込まれる。取り込まれた空気は、ファン４０の回転によって径方向外側に空気流として送り出される。送り出された空気流は、ファンフード１５０の第１筒状部１５４、ラッパ状部１５２および第２筒状部１５６によってその向きが変えられる。さらに、ラッパ状部１５２の内面に設けられた整流フィン１６２、１６４によって空気流が整流され、その効果によって、ファンフード１５０の負荷側開口部１５８から出た空気流は、ケーシング３０の外表面とほぼ平行に沿うように指向される。これにより、最も回転数が大きく熱負荷の高い、入力軸、第１中間軸３２およびそれらを噛合させるベベルギヤを収納しているケーシング３０の近傍の冷却効果が特に向上する。さらに、平行気流によって第２中間軸３６の冷却効果も向上する。

以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、直交型の減速装置を例として説明したが、本発明は、ケーシングから突出する入力軸の突出部にファンが設けられている構成であれば、平行軸型の減速装置などの、減速装置を含む他の動力伝達装置にも適用することができる。

整流フィンの本数や配置は実施の形態で述べた例に限定されない。例えば、ラッパ状部内面の整流フィンを１本や３本以上としてもよいし、ラッパ状部５２の左拡径部および右拡径部５２ａ２や、ラッパ状部１５２の左拡径部および右拡径部１５２ａ２の内面に整流フィンを設けてもよい。

ファンフードの断面は８角形に限定されない。例えば、８角形以外の多角形や円形の断面であってもよい。

１０ 減速装置、 １２ 突出部、 ３０ ケーシング、 ４０ ファン、 ５０ ファンフード、 ５２ ラッパ状部、 ５２ａ 拡径部、 ５２ａ１ 中央拡径部、 ５２ａ２ 左拡径部および右拡径部、 ５２ｂ 平坦部、 ５４ 筒状部、 ６２ 整流フィン、 ６４ 第２の整流フィン、 １１０ 減速装置、 １５０ ファンフード、 １５２ ラッパ状部、 １５２ａ 拡径部、 １５２ａ１ 中央拡径部、 １５２ａ２ 左拡径部および右拡径部、 １５２ｂ 平坦部、 １５４ 第１筒状部、 １５６ 第２筒状部、 １６２、１６４ 整流フィン。

Claims (9)

1. 減速機構を収納するケーシングと、
   前記ケーシングから外部に突出する突出部を有する入力軸と、
   入力軸の前記突出部に設けられたファンと、
   前記ファンを覆うファンフードと、
   を備えた減速装置であって、
   前記ファンフードは、筒状部と、該筒状部に接続され負荷側に向かうに従って内面が前記入力軸から離れるように傾斜するラッパ状部と、を備え、前記ラッパ状部の内面に整流フィンを有することを特徴とする減速装置。
2. 当該減速装置は前記ケーシングの下面を据え付けて使用され、
   前記ラッパ状部は、
   負荷側に向かうに従って内面が入力軸から離れるように傾斜する拡径部と、
   内面が前記入力軸と平行な平坦部と、を有し、
   前記拡径部を前記ケーシングの上面側と下面側に一対有し、
   上下面の前記拡径部を接続するように前記平坦部を一対有し、
   上面側の前記拡径部と一対の前記平坦部の内面に前記整流フィンを有し、下面側の前記拡径部の内面には前記整流フィンを有しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記筒状部の内面には前記整流フィンを有しないことを特徴とする請求項１または２に記載の減速装置。
4. 前記ラッパ状部の内面に設けられる全ての前記整流フィンの少なくとも一部が周方向に重なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の減速装置。
5. 前記ラッパ状部は、
   負荷側に向かうに従って内面が前記入力軸から離れるように傾斜する拡径部と、
   内面が前記入力軸と平行な平坦部と、を有し、
   前記拡径部の内面に前記整流フィンが設けられるとともに、前記平坦部に接続される前記筒状部の内面に第２の整流フィンが設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
6. 前記整流フィンと前記ファンとが径方向から見て重ならないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の減速装置。
7. 前記筒状部は、前記ラッパ状部の反負荷側に接続される第１筒状部と、前記ラッパ状部の負荷側に接続される第２筒状部と、を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置。
8. 前記ラッパ状部は、
   負荷側に向かうに従って内面が前記入力軸から離れるように傾斜する拡径部と、
   内面が前記入力軸と平行な平坦部と、を有し、
   前記拡径部は、中央拡径部と、該中央拡径部の左右に位置する左拡径部および右拡径部と、を有し、前記中央拡径部の内面に前記整流フィンが設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
9. 前記筒状部は、吊り具を露出させるための切欠きを有することを特徴とする請求項１なし８のいずれかに記載の減速装置。

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