JP2017017959A - 電動機本体に脱着可能なシャフト支持装置およびシャフト支持装置を備える電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機本体に脱着可能なシャフト支持装置を提供する。
【解決手段】電動機１の出力軸１２を支持するシャフト支持装置２ａであって、出力軸１２を回転可能に支持する軸受２１と、軸受２１を電動機本体１１から離れた位置に固定する取付け部２２ａとを備える。取付け部２２ａの一方の端部は、軸受２１に固定されている。取付け部２２ａの他方の端部は、電動機本体１１に嵌合する形状を有し、取り外し可能に電動機本体１１に固定されている。取付け部２２ａは、他方の端部が電動機本体１１に嵌合することにより、軸受２１の中心軸と出力軸１２の回転軸とが一致するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機本体に脱着可能なシャフト支持装置およびシャフト支持装置を備える電動機に関する。

電動機から出力される回転力は、ベルトや減速機を介して他の部材に伝達される。電動機の回転力を伝達するときに、電動機の出力軸に径方向の力が加わる場合がある。例えば、ベルト駆動により回転力を伝達する場合に、大きなトルクが加わると、出力軸には径方向の大きな荷重が加わる。この結果、出力軸が破損したり電動機の内部に配置された軸受が破損したりする恐れがある。

特開２００５−８６９７９号公報には、負荷側の軸受または反負荷側の軸受の近傍に補助軸受を配置した電動機が開示されている。この電動機では、負荷側の軸受または反負荷側の軸受が故障しても、固定子と回転子との接触を回避できることが開示されている。

特開２０００−３１６２５１号公報には、回転子が固定された回転軸を支持する主軸受の近傍に補助軸受が配置された回転電機が開示されている。この回転電機では、補助軸受が弾性を有する支持器を介して外枠に支持されることが開示されている。

特開２００５−８６９７９号公報 特開２０００−３１６２５１号公報

電動機の出力軸は、電動機本体の内部の軸受により支持されている。出力軸に径方向の力が加わる場合には、電動機本体の外側に飛び出した出力軸の先端を所定の機械に固定された軸受で支持することができる。この構成では出力軸の破損や電動機の内部の軸受の破損を抑制することができる。ところが、出力軸の先端を支持する場合には、出力軸に対して出力軸の先端を支持する軸受の芯出しを行う必要がある。このために、所定の機械への電動機の取付け作業に手間がかかる。

上記の特許公報に開示されている電動機では、出力軸の電動機本体の外側に飛び出した部分は支持されていない。このために、出力軸に対して径方向の大きな荷重が加わると、出力軸や電動機の内部の軸受が破損する虞がある。また、電動機本体の内部に追加の軸受を追加する必要があるために、既存の電動機の内部の構造を変更する必要がある。

本発明のシャフト支持装置は、電動機本体から突出する電動機の出力軸を支持するシャフト支持装置であって、出力軸を回転可能に支持する軸受と、軸受を電動機本体から離れた位置に固定する取付け部とを備える。取付け部の一方の端部は、軸受に固定されている。取付け部の他方の端部は、電動機本体に嵌合する形状を有し、取り外し可能に電動機本体に固定されている。取付け部は、他方の端部が電動機本体に嵌合することにより、軸受の中心軸と出力軸の回転軸とが一致するように形成されている。

上記発明においては、取付け部は、軸受に固定された保持部と、保持部に固定され、筒状に形成された支持部とを有し、支持部の内部において、出力軸にベルトが係合する滑車が固定されており、支持部は、ベルトが挿通する開口部を有することができる。

上記発明においては、取付け部は、軸受に固定された保持部と、保持部に固定された支持部とを有し、支持部は、円筒形状に形成されることができる。

上記発明においては、取付け部は、他方の端部の内周面に電動機本体の凸部に嵌合する切欠き部を有することができる。

上記発明においては、出力軸に同軸状に連結された延長シャフトを備え、延長シャフトは、軸受に支持されることができる。

上記発明においては、取付け部は、軸受に固定された保持部、保持部に固定された支持部、および支持部と電動機本体との間に配置される介在部材を含み、介在部材は、予め定められた機械の固定部に固定できるように形成されることができる。また、介在部材の一方の端部は、支持部に嵌合し、取り外し可能に支持部に固定されており、介在部材の他方の端部は、電動機本体に嵌合し、取り外し可能に電動機本体に固定されることができる。

本発明の電動機は、上述のシャフト支持装置と、電動機本体とを備える。

本発明によれば、電動機本体に脱着可能であり、出力軸や電動機本体の内部の軸受の破損を抑制するシャフト支持装置およびシャフト支持装置を備える電動機を提供することができる。

実施の形態における第１のシャフト支持装置を備える電動機の概略部分断面図である。 実施の形態における第１のシャフト支持装置の支持部および保持部の斜視図である。 電動機本体に第１のシャフト支持装置を取り付ける時の概略部分断面図である。 比較例のシャフト支持装置を備える電動機を取り付けた機械の概略側面図である。 実施の形態における第２のシャフト支持装置の概略部分断面図である。 実施の形態における第３のシャフト支持装置の概略部分断面図である。 実施の形態における第４のシャフト支持装置を取り付けた機械の概略部分断面図である。 実施の形態における第５のシャフト支持装置の支持部および保持部の斜視図である。

図１から図８を参照して、実施の形態におけるシャフト支持装置およびシャフト支持装置を備える電動機について説明する。本実施の形態におけるシャフト支持装置は、電動機の出力軸を支持する機能を有する。また、シャフト支持装置は、電動機本体に着脱可能に形成されている。

図１に、本実施の形態における第１のシャフト支持装置を備える電動機の概略部分断面図を示す。電動機１は、電動機本体１１とシャフト支持装置２ａとを備える。シャフト支持装置２ａは、電動機本体１１の外側に取り付けることができるように形成されている。

電動機１は、出力軸１２を備える。出力軸１２は、電動機本体１１の内部に配置された軸受１３により支持されている。軸受１３は、電動機本体１１の出力軸１２が突出する側の端部に配置されている。図１に示す例では、出力軸１２の先端に滑車６１が固定されている。

シャフト支持装置２ａは、出力軸１２を回転可能に支持する軸受２１と、軸受２１を電動機本体１１に固定する取付け部２２ａとを備える。取付け部２２ａは、電動機本体１１から離れた位置に軸受２１を固定する。取付け部２２ａは、保持部２３と支持部２４とを含む。軸受２１は、保持部２３の内部に固定されている。本実施の形態における軸受２１は、転がり軸受であるが、この形態に限られず、滑り軸受を採用しても構わない。

図２に、本実施の形態における支持部および保持部の斜視図を示す。図１および図２を参照して、支持部２４は、円筒形状に形成されている。支持部２４は長手方向を有し、一方の端部は、保持部２３に固定されている。すなわち、取付け部２２ａの一方の端部は、軸受２１に固定されている。

取付け部２２ａの他方の端部は、電動機本体１１に嵌合する形状を有する。すなわち、支持部２４の他方の端部は、電動機本体１１に嵌合するように形成されている。支持部２４の他方の端部の内周面には、切欠き部２５が形成されている。電動機本体１１の出力軸１２が突出する側の端部には、凸部１５が形成されている。そして、切欠き部２５が凸部１５に嵌合することにより、取付け部２２ａと電動機本体１１とが嵌合する嵌合部が形成されている。

支持部２４は、他方の端部が電動機本体１１に嵌合することにより、軸受２１の中心軸（軸受２１の内輪の回転軸）と出力軸１２の回転軸とが一致するように形成されている。また、支持部２４の切欠き部２５が形成されている領域には、取付け部２２ａを電動機本体１１に固定する締結部材を挿通するための穴部２６が形成されている。本実施の形態では、締結部材として、ボルト５１を採用している。ボルト５１により、支持部２４が電動機本体１１に固定されている。

図３に、電動機本体にシャフト支持装置を取り付けるときの概略部分断面図を示す。矢印８１に示すように、電動機本体１１に対して取付け部２２ａを取り付ける。支持部２４の端部の切欠き部２５の形状は、電動機本体１１の凸部１５の形状に対応している。凸部１５に切欠き部２５を嵌め込むことにより、軸受２１の中心軸と、出力軸１２の回転軸とが一致する。すなわち、凸部１５に切欠き部２５をはめ込むことにより、軸受２１の芯出しを行うことができる。このように、電動機を組み立てる作業において、軸受２１と出力軸１２との軸合わせを容易に行うことができる。そして、ボルト５１により、シャフト支持装置２ａを電動機本体１１に固定することができる。この後に滑車６１を出力軸１２に取り付けることができる。また、分解する際には、滑車６１を出力軸１２から取り外す。次に、ボルト５１を取り外すことにより、シャフト支持装置２ａを電動機本体１１から容易に取り外すことができる。

図４に、比較例の電動機を所定の機械に取り付けたときの概略側面図を示す。図４に示す比較例では、機械３の所定の部分に回転力を供給するためにベルト駆動を採用している。このようなベルト駆動では、伝達トルクを滑車の半径で除算したラジアル荷重が出力軸１２に加わる。大きなトルクを必要とする機械では、出力軸１２に大きな径方向の荷重が加わるために、電動機本体１１の内部の軸受や出力軸１２が破損する虞がある。

機械３は、電動機本体１１を固定するための固定部６６を備える。電動機本体１１の先端の凸部１５が、固定部６６に形成された凹部に嵌め込まれることにより、出力軸１２の回転軸の位置が定められている。機械３は、出力軸１２の先端を支持する為の軸受６５を備える。軸受６５は、機械３に形成された固定部６７に固定されている。出力軸１２には滑車６１が固定されている。

機械３は、滑車６２が取り付けられた回転軸６４を有する。ベルト６３は、滑車６１および滑車６２に係合している。電動機１が駆動することにより、ベルト６３は矢印８２に示す方向に移動する。そして、出力軸１２の回転力は回転軸６４に伝達される。

比較例の電動機１では、出力軸１２の先端を軸受６５にて支持しているために、出力軸１２に加わる径方向の力を２箇所で支持することができる。このために、出力軸１２等の破損を抑制することができる。ところが、電動機１を取り付けるときに、軸受６５に対して出力軸１２の芯出しを行う必要がある。すなわち、軸受６５の中心軸と出力軸１２の回転軸とが一致するように軸受６５の位置を調整する必要がある。このために、電動機１を機械３に取り付ける作業に手間がかかるという問題がある。

図１から図３を参照して、これに対して、本実施の形態の電動機１では、支持部２４を電動機本体１１に嵌め込むと同時に、シャフト支持装置２ａの軸受２１の中心軸が出力軸１２の回転軸に一致する。このために、軸受２１の軸合わせの作業を排除することができる。次に、出力軸１２に滑車６１を取り付けることができる。そして、電動機本体１１を機械の所定の部分に固定することができる。

本実施の形態の電動機１では、シャフト支持装置２ａによって、軸受１３から離れた部分に軸受２１が配置されている。軸受２１は、電動機本体１１に支持されている。このために、出力軸１２を２箇所で支持することができて、出力軸１２の破損や電動機本体１１の内部に配置されている軸受１３の破損を抑制することができる。

また、本実施の形態のシャフト支持装置２ａは、電動機本体１１の外側から取り付けることができるように形成されている。このため、電動機本体１１は、シャフト支持装置２ａを後から取り付けられるように形成すれば良く、電動機本体１１の内部の構造を変更する必要はない。たとえば、電動機本体１１の筐体の構造を変更するのみで本実施の形態のシャフト支持装置を取り付けることができる。更に、シャフト支持装置２ａが故障した場合には、シャフト支持装置２ａを取り外して交換すれば良い。このために、短時間で機械を再起動することができる。

本実施の形態の取付け部２２ａの支持部２４は、円筒形状に形成されている。この構成を採用することにより、取付け部の構造を簡易にすると共に強度を高くすることができる。

上記の実施例では、所定の回転軸をベルトにて駆動するベルト駆動の機械を例示したが、この形態に限られず、本実施の形態のシャフト支持装置は、出力軸に径方向の荷重が加わる機械に好適である。たとえば、電動機の出力軸にギヤを取りつける場合がある。この場合にも、ギヤからの反力により電動機の出力軸には、出力軸の径方向に荷重が加わる場合がある。このような電動機に、本実施の形態のシャフト支持装置を取り付けることは好適である。

ところで、シャフト支持装置の取付け部と電動機本体とを嵌合する嵌合部は、任意の構成を採用することができる。また、シャフト支持装置と電動機本体とを固定する固定部は任意の構成を採用することができる。

図５に、本実施の形態における第２のシャフト支持装置を備える電動機の概略部分断面図を示す。第２のシャフト支持装置２ｂは、保持部２３および支持部２８を有する取付け部２２ｂを含む。支持部２８は、筒状に形成された筒状部２８ａと筒状部２８ａの先端に配置されたつば部２７とを有する。支持部２８の一方の端部は保持部２３に固定されている。つば部２７は、筒状部２８ａの他方の端部から外側に向かって形成されている。

支持部２８の他方の端部の内周面には、切欠き部は形成されていない。筒状部２８ａが電動機本体１１の凸部１５に嵌合することにより嵌合部が形成されている。取付け部２２ｂの他方の端部に形成されたつば部２７がボルト５１にて電動機本体１１に固定されることにより、シャフト支持装置２ｂが電動機本体１１に固定されている。第２のシャフト支持装置２ｂのように、取付け部２２ｂにつば部２７を形成して、つば部２７をボルト５１にて電動機本体１１に固定しても構わない。

図６に、本実施の形態における第３のシャフト支持装置を備える電動機の概略部分断面図を示す。第３のシャフト支持装置２ｃは、取付け部２２ｃを含む。取付け部２２ｃは、保持部２３と支持部２９とを有する。支持部２９の一方の端部は、保持部２３に固定されている。支持部２９は筒状に形成されている。支持部２９の他方の端部には、切欠き部は形成されていない。支持部２９の内面が電動機本体１１の凸部１５に嵌合することにより嵌合部が形成されている。また、ボルト５１が径方向に挿入されることにより、取付け部２２ｃの他方の端部が電動機本体１１に固定されている。

さらに、第３のシャフト支持装置２ｃは、出力軸１２に連結された延長シャフト３０を備える。延長シャフト３０は、円柱状に形成されている。延長シャフト３０は、出力軸１２と同軸状に出力軸１２に連結されている。すなわち、延長シャフト３０の回転軸と出力軸１２の回転軸とが一致するように、延長シャフト３０が出力軸１２に固定されている。延長シャフト３０は、軸受２１を挿通している。延長シャフト３０は、軸受２１に支持されている。シャフト支持装置２ｃが延長シャフト３０を備えることにより、出力軸１２が短い電動機１に対しても、本実施の形態におけるシャフト支持装置２ｃを取り付けることができる。

図７に、本実施の形態における第４のシャフト支持装置を備える電動機の概略部分断面図を示す。図７に示す電動機１は、予め定められた機械３に取り付けられている。機械３としては、プレス機や成型機などの任意の機械を採用することができる。この電動機１は、第４のシャフト支持装置２ｄを備える。

機械３は、ベルト駆動にて回転軸６４に連結された部材を回転させる。電動機１は、ベルト６３を介して回転軸６４を駆動する。回転軸６４には、滑車６２が固定されている。電動機１の出力軸１２には、滑車６１が固定されている。ベルト６３は、滑車６１および滑車６２に係合している。電動機１が駆動することにより、滑車６１が回転する。そして、ベルト６３が矢印８２に示す向きに移動して滑車６２が回転するとともに、回転軸６４を回転させることができる。

シャフト支持装置２ｄは、軸受２１を電動機本体１１に固定する取付け部２２ｄを備える。取付け部２２ｄは、保持部２３と、保持部２３に固定される支持部２８と、支持部２８と電動機本体１１との間に配置される介在部材３２とを含む。

図８に、第４のシャフト支持装置の支持部および保持部の斜視図を示す。図７は、図８のＡ−Ａ線に沿って切断した時の部分断面図である。図７および図８を参照して、支持部２８は、筒状部２８ａおよびつば部２７を有する。介在部材３２の一方の端部は、支持部２８の他方の端部に嵌合する形状を有する。介在部材３２の一方の端部には、凸部３５が形成されている。凸部３５は、筒状部２８ａに嵌合するように形成されている。本実施の形態では、筒状部２８ａが円筒状に形成されているために、凸部３５は円柱状に形成されている。

つば部２７は、支持部２８の他方の端部に形成されている。つば部２７がボルト５１によって介在部材３２に固定されている。支持部２８は、介在部材３２に取り外し可能に固定されている。

支持部２８は、ベルト６３が挿通する開口部３７を有する。本実施の形態における開口部３７は、支持部２８の他方の端部から一方の端部に向かって線状に形成されている。そして、複数の開口部３７が形成されている。支持部２８に、ベルト６３を挿通する開口部３７が形成されていることにより、支持部２８の内部に滑車６１を配置することができる。ベルトを挿通する開口部としては、この形態に限られず、ベルトを挿通できる任意の構成を採用することができる。

機械３は、電動機１を固定するための固定部６６を有する。固定部６６に形成された開口部６６ａに介在部材３２が嵌合している。介在部材３２は、外側に向かって延びるつば部３３を有する。つば部３３がボルト５２にて固定部６６に固定されることにより、介在部材３２が固定部６６に固定されている。

介在部材３２は、出力軸１２が挿通する穴部３２ａを有する。介在部材３２は、電動機本体１１が配置される他方の端部に形成された凹部３４を有する。電動機本体１１の凸部１５は円柱状に形成されている。凹部３４の形状は、電動機本体１１の凸部１５の形状に対応する。凹部３４に、電動機本体１１の凸部１５が嵌合することにより、シャフト支持装置２ｄと電動機本体１１とが嵌合する嵌合部が形成されている。

電動機本体１１は、外側に向かって延びるつば部１６を有する。つば部１６がボルト５３により介在部材３２に固定されることにより、電動機本体１１が介在部材３２に固定されている。このように、介在部材３２の他方の端部には、取り外し可能に電動機本体１１が固定されている。

電動機１は、電動機本体１１を機械３に取り付ける時に、取付け位置の調整が容易になるように、凸部１５が形成されている場合がある。この場合に、凸部１５に支持部２８を嵌合させると、電動機本体１１を固定部６６に取り付けることができなくなる場合がある。第４のシャフト支持装置２ｄは、取付け部２２ｄが介在部材３２を有することにより、シャフト支持装置２ｄを取り付けた電動機本体１１を固定部６６に固定することができる。

また、電動機本体１１を介在部材３２に固定した状態でボルト５１を外すことにより、軸受２１および支持部２８を取り外すことができる。または、介在部材３２を固定部６６に固定した状態で、ボルト５３を外すことにより、電動機本体１１を取り外すことができる。このために、電動機本体１１または軸受２１等が故障した場合に、故障した部分を容易に取り外すことができる。例えば、軸受２１が故障した場合には、電動機本体１１を固定部６６に固定した状態で、支持部２８を取り外すことができる。そして、軸受２１を交換することができる。

また、電動機本体１１の凸部１５は、介在部材３２の凹部３４に嵌合したときに、出力軸１２の回転軸と、介在部材３２の凸部３５の中心軸とが一致するように形成されている。介在部材３２の凸部３５は、支持部２８の筒状部２８ａが嵌合した時に、凸部３５の中心軸と、軸受２１の中心軸とが一致するように形成されている。この構成を採用することにより、介在部材３２に支持部２８および電動機本体１１を嵌め込んで固定するだけで、出力軸１２に対する軸受２１の軸合わせを行うことができる。軸受２１に対する出力軸１２の芯出しを容易に行うことができる。

上記の実施の形態では、取付け部の支持部は円筒状に形成されているが、この形態に限られず、支持部の断面形状は任意の形状を採用することができる。たとえば、支持部は断面形状が四角形の筒状部を有していても構わない。また、上記の実施の形態では、支持部は筒状に形成されているが、この形態に限られず、支持部は、軸受を保持する保持部を電動機本体から離れた位置に固定可能に形成されていれば構わない。たとえば、支持部は、複数の棒部材により構成されていても構わない。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ 電動機
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ シャフト支持装置
３ 機械
１１ 電動機本体
１２ 出力軸
１５ 凸部
２１ 軸受
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 取付け部
２４，２８，２９ 支持部
２５ 切欠き部
３０ 延長シャフト
３２ 介在部材
３４ 凹部
３５ 凸部
６６，６７ 固定部

Claims (7)

1. 電動機本体から突出する電動機の出力軸を支持するシャフト支持装置であって、
   前記出力軸を回転可能に支持する軸受と、
   前記軸受を電動機本体から離れた位置に固定する取付け部とを備え、
   前記取付け部の一方の端部は、前記軸受に固定されており、
   前記取付け部の他方の端部は、電動機本体に嵌合する形状を有し、取り外し可能に電動機本体に固定されており、
   前記取付け部は、他方の端部が電動機本体に嵌合することにより、前記軸受の中心軸と前記出力軸の回転軸とが一致するように形成されている、シャフト支持装置。
2. 前記取付け部は、前記軸受に固定された保持部と、前記保持部に固定され、筒状に形成された支持部とを有し、
   前記支持部の内部において、前記出力軸にベルトが係合する滑車が固定されており、
   前記支持部は、前記ベルトが挿通する開口部を有する、請求項１に記載のシャフト支持装置。
3. 前記取付け部は、前記軸受に固定された保持部と、前記保持部に固定された支持部とを有し、
   前記支持部は、円筒形状に形成されている、請求項１または２に記載のシャフト支持装置。
4. 前記取付け部は、他方の端部の内周面に電動機本体の凸部に嵌合する切欠き部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシャフト支持装置。
5. 前記出力軸に同軸状に連結された延長シャフトを備え、
   前記延長シャフトは、前記軸受に支持されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシャフト支持装置。
6. 前記取付け部は、前記軸受に固定された保持部、前記保持部に固定された支持部、および前記支持部と電動機本体との間に配置される介在部材を含み、
   前記介在部材は、予め定められた機械の固定部に固定できるように形成されており、
   前記介在部材の一方の端部は、前記支持部に嵌合し、取り外し可能に前記支持部に固定されており、
   前記介在部材の他方の端部は、電動機本体に嵌合し、取り外し可能に電動機本体に固定されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャフト支持装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のシャフト支持装置と、
   電動機本体とを備える、電動機。

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