JP2018071557A - 減速機およびこれを備えたねじ締め機 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達効率の高い減速機およびこれを備えたねじ締め機の提供。【解決手段】モータＭに連結可能かつ回転自在に支持された太陽ギア２と、太陽ギア２の軸周りに噛合するよう配されモータＭの回転駆動に伴って自転する遊星ギア３と、遊星ギア３を自転自在に軸支して太陽ギア２の軸線の延長上に回転自在に配置された出力軸４と、遊星ギア３に噛合しこれを内包するリングギア５とを備え、太陽ギア２の回転を受けて自転する遊星ギア３およびこの遊星ギア３の自転によりリングギア５の内周面に沿って回転する出力軸４を有する。出力軸４は、リングギア５の両端から張り出す長さに設定され、これを回転自在に軸支する軸受２０ｅ，２０ｆを備え、これら出力軸４を軸支する軸受２０ｅ，２０ｆは、リングギア５の両端から張り出した位置に配され、常時傾きの無い軸線を保つよう出力軸４を両持ちするよう配されて成る。【選択図】図１

Description

本発明は、入力された回転力を増力する遊星歯車機構を備えた減速機およびこの減速機
を備えて成るねじ締め機に関する。

従来の減速機は、特許文献１に示すように所謂遊星歯車機構であり、後記モータ軸と一
体に回転する太陽ギアと、この太陽ギアの軸周りに複数個配され太陽ギアに係合する遊星
ギアと、これら遊星ギアをそれぞれ回転自在に軸支する出力軸と、前記太陽ギアを挿通し
前記遊星ギアに係合するリングギアとを備えて成る。また、これら遊星ギア、出力軸、リ
ングギアは、それぞれ回転抵抗を低減するためのベアリングを取り付けて成る。

上述した減速機を備えた従来のねじ締め機は、前記太陽ギアに接続され回転駆動するモ
ータ軸を備えたモータと、このモータに固定され前記リングギアの回転力を受けてトルク
検出可能なトルクセンサとを備えて成り、前記リングギアに掛かる反力トルクを前記出力
軸に掛かる出力トルクとして検出可能に構成されている。また、前記出力軸にワークへ締
結する締結部品の一例であるねじに嵌合可能なビットが接続されることで従来のねじ締め
機が構成される。これにより、従来のねじ締め機は、モータの回転を当該減速機へ入力し
て、ビットに嵌合した当該ねじをワークへ締結することができる。

また、前記トルクセンサは、前記太陽ギアを挿通可能なパイプ状の起歪体と、この起歪
体の薄肉部に貼り付けられた歪ゲージとから構成される。前記起歪体は、その一端が前記
モータに固定されて成る一方、他端が前記リングギアに接続されて成る。

これにより、従来のねじ締め機は、前記出力軸の回転負荷に応じた反力トルクが前記リ
ングギアへ伝達され、このリングギアに接続された起歪体が捻じり方向へ弾性変形し、前
記歪ゲージから前記弾性変形に応じた信号を外部へ発し、出力トルクを検出して成る。

特開2016-97460号公報

しかしながら、従来の減速機は、上述のようにベアリングを各ギアに取り付けているも
のの、例えば、太陽ギアにおいては前記ベアリングを備えておらず、前記リングギアにお
いては前記モータ側の一方に１つのベアリングしか配置されていない。このため、前記太
陽ギアおよびリングギアは、減速機の軸線に対して傾き易く、これに係合する遊星ギアと
の接触が一部強くなり、太陽ギア、リングギア、遊星ギアの歯部がそれぞれ局部的に摩耗
し易いという問題があった。また、前記出力軸に取り付けられた前記ベアリングは、２個
配置されているものの、その取付位置は、出力軸の全長方向の中間付近に連なるように配
置されている。よって、出力軸は、両端を軸支されておらず片持ちの状態となっているの
で、減速機の軸線に対して傾き易い。したがって、前述した遊星ギアは、より傾き易くな
るので、上述の摩耗以上に局部的に摩耗し易くなるという問題もあった。

また、同様に従来のねじ締め機は、前記リングギアなどが所謂片持ちの状態で回転自在
に支持されているため、これに係合し一体な起歪管も同様に傾き易い。よって、傾いた時
の検出トルクは精度が悪く、傾いていない時の検出トルクは精度が良いというように、検
出トルクの精度誤差が大きいという問題もあった。

さらに、従来の減速機およびねじ締め機は、上述のようにリングギアあるいは太陽ギア
などが傾き易いため、前記出力軸へのトルク伝達効率が低減する。これにより、前記モー
タの選定に当たっては、トルク伝達効率の低減を見込み高い回転力を発揮する容量のもの
を選定するなどしなければならず、モータのコストが増大するという問題もあった。

本発明の減速機は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転駆動源に連結可能か
つ回転自在に支持された太陽ギアと、この太陽ギアの軸周りに噛合するよう配され前記回
転駆動源の回転駆動に伴って自転する遊星ギアと、この遊星ギアを自転自在に軸支して前
記太陽ギアの軸線の延長上に回転自在に配置された出力軸と、前記遊星ギアに噛合しこれ
を内包するリングギアとを備え、前記太陽ギアの回転を受けて自転する前記遊星ギアおよ
びこの遊星ギアの自転によりリングギアの内周面に沿って回転する前記出力軸を有する減
速機において、前記出力軸は、前記リングギアの両端から張り出す長さに設定され、これ
を回転自在に軸支する軸受を少なくとも２つ以上備え、これら出力軸を軸支する軸受は、
前記リングギアの両端から張り出した位置に配され、常時傾きの無い軸線を保つよう出力
軸を両持ちするように構成したことを特徴とする。なお、前記太陽ギアおよびリングギア
は、回転方向の抵抗を低減する軸受によりそれぞれ軸支されて成り、これら軸受は、太陽
ギアおよびリングギアのギア部の両端にそれぞれ配置され、これら太陽ギアおよびリング
ギアの軸線を常時傾きなきようそれぞれ両持ちするように構成することが望ましい。

また、本発明のねじ締め機は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転駆動源に
連結可能かつ回転自在に支持された太陽ギアと、この太陽ギアの軸周りに噛合するよう配
され前記回転駆動源の回転駆動に伴って自転する遊星ギアと、この遊星ギアを自転自在に
軸支して前記太陽ギアの軸線の延長上に回転自在に配置された出力軸と、前記遊星ギアに
噛合しこれを内包するリングギアとを備え、前記太陽ギアの回転を受けて自転する前記遊
星ギアおよびこの遊星ギアの自転によりリングギアの内周面に沿って回転する前記出力軸
を有する減速機を備えて成るねじ締め機において、前記出力軸は、前記リングギアの両端
から張り出す長さに設定され、これを回転自在に軸支する軸受を少なくとも２つ以上備え
、これら出力軸を軸支する軸受は、前記リングギアの両端から張り出した位置に配され、
常時傾きの無い軸線を保つよう出力軸を両持ちするように構成したことを特徴とする。な
お、前記リングギアは、前記出力軸に挿通された起歪体により回転しないよう規制されて
成り、前記起歪体は、その外周に貼り付けられ起歪体の捻じり方向の歪みに応じた電圧を
出力する歪ゲージを備えるように構成してもよい。

本発明の減速機およびこれを備えたねじ締め機は、前記太陽ギア、遊星ギア、リングギ
アを両持ちの状態で複数の軸受により軸支された出力軸を備えるので、太陽ギアなどに傾
きが生じても出力軸は傾き難い。よって、回転の出力ロスを低減でき、伝達効率を高める
ことができるという利点がある。

また、本発明の減速機は、太陽ギアおよびリングギアのギア部の両側にそれぞれ軸受が
配置され、これら太陽ギアおよびリングギアをそれぞれ前記軸受によって両持ちするよう
構成されている。これにより、太陽ギアおよびリングギアも前述した出力軸のように傾き
難くなるため、より回転の出力ロスが低減されるという利点もある。また、本発明の減速
機およびこれを備えたねじ締め機は、少なくとも太陽ギアおよびリングギアが傾き難い構
造であるので、従来に比べて局部的に摩耗するようなことも低減できるという利点もあり
、入力するモータ軸の回転を高効率で前記出力軸へ伝達できるという利点もある。

また、本発明のねじ締め機は、前記リングギアの回転を規制する起歪体を備え、この起
歪体に歪みゲージを貼り付けて構成するため、リングギアの反力トルクを前記出力軸が受
けるトルクとして検出することができる。よって、前記起歪体は、回転軸の軸線に対して
傾きを生じることなく捻じり方向へ純粋に弾性変形するので、従来に比べて検出するトル
ク精度を高めることができるという利点もある。

本発明に係る一実施形態を示す一部切欠き断面図である。 図１の全体を示す斜視図である。

以下、本発明の減速機１およびこれを備えたねじ締め機５０を図１および図２に基づき
説明する。本発明のねじ締め機５０は、一端から突出するモータ軸Ｍ１をベアリングＢに
回転自在に支持して成るモータＭと、このモータＭの下方へ延び前記モータ軸Ｍ１に連結
されてモータ軸Ｍ１の回転力を増力する減速機１とから構成されている。

前記減速機１は、前記モータ軸Ｍ１とともに回転する太陽ギア２と、この太陽ギア２に
噛合する遊星ギア３と、この遊星ギア３を太陽ギア２の軸周りに噛み合うよう複数軸支し
て成る出力軸４と、前記遊星ギア３に噛合する内周面を形成しこれら遊星ギア３を常時内
包して噛合状態となるリングギア５とから構成される。

前記太陽ギア２は、その上部に前記モータ軸Ｍ１を挿通して成り、このモータ軸Ｍ１と
一体に回転するよう固定して成る。また、この太陽ギア２の下部は、前記遊星ギア３に形
成されたギア形状に合うギア部が形成されており、この太陽ギア２のギア部の両端には回
転軸を回転自在に支持可能な軸受２０ａ，２０ｂがそれぞれ配置されている。この軸受２
０ａは、前記出力軸４の上部に取り付けられる一方、前記軸受２０ｂは、前記出力軸４の
中間付近に取り付けられている。

前記遊星ギア３は、前記太陽ギア２の軸周りに３個等分に配置されており、太陽ギア２
の回転方向とは逆方向へ回転するよう構成される。また、これら遊星ギア３は、その上部
および下部にそれぞれ配置された軸受２０ｃ，２０ｄを備えており、これら軸受２０ｃ，
２０ｄの内径へ挿通され前記出力軸４に取り付けられたピン４ａに軸支されて成る。

前記出力軸４は、前記モータＭを固定した上部フレームＦ１に取り付けた軸受２０ｅと
、前記上部フレームＦ１の下端側に配置された下部フレームＦ２の下部に取り付けられた
軸受２０ｆとにより回転自在に支持されている。また、出力軸４は、前記太陽ギア２のギ
ア部の両端を支持する前記軸受２０ａ，２０ｂを配置しており、太陽ギア２を円滑に回転
させるよう支持して成る。さらに、出力軸４は、前記遊星ギア３の軸受２０ｃ，２０ｄへ
挿通可能なピン４ａを備えており、これらピン４ａは、前記太陽ギア２のギア部に遊星ギ
ア３が噛合するよう太陽ギア２の軸周りに位置するよう配置されている。また、出力軸４
は、前記遊星ギア３の上部と下部に軸受２０ｇ，２０ｈを回転自在に配して成り、これら
軸受２０ｇ，２０ｈの外輪にはカラー１１，１２が配置されている。さらに、出力軸４は
、図示しないワークに締結する締結部品の一例であるねじに係合するビット（図示せず）
を接続可能に構成されている。

前記リングギア５は、前記遊星ギア３に噛合する内歯５ａがその内周面に渡って形成さ
れており、この内歯５ａの両端に前記カラー１１，１２がそれぞれ位置するよう前記上部
フレームＦ１に内蔵され、上部フレームＦ１内を回転可能に構成される。また、リングギ
ア５の下部には、これと一体に固定された起歪体嵌合部材５ｃが配置されている。

前記起歪体嵌合部材５ｃおよび前記下部フレームＦ２は、それぞれスプライン穴５ｃｓ
，Ｆ２ｓが配設されており、これらスプライン穴５ｃｓ，Ｆ２ｓに嵌合し前記出力軸４の
下部を挿通した起歪体６によって接続されている。このように、前記起歪体６が起歪体嵌
合部材５ｃおよび下部フレームＦ２のスプライン穴５ｃｓ，Ｆ２ｓに嵌合しているので、
前記リングギア５は、前記太陽ギア２が回転しても自身が回転しないよう規制される。こ
れにより、遊星ギア３は、回転する太陽ギア２の軸周りを公転するので、これら遊星ギア
３を備えた前記出力軸４は、所定の回転数に減速され回転することになる。

また、前記起歪体６は、その外周６ａに図示しない歪ゲージを貼り付けており、起歪体
６の外周６ａに生じた捻じり方向の力を電圧として出力可能に構成されている。この歪ゲ
ージにより検出された電圧は、前記上部フレームＦ１および下部フレームＦ２から張り出
すように配置されたボックス７に内蔵のアンプ基板７ａへ伝送され、さらに外部へ前記出
力軸４に加わったトルクとして出力されている。

さらに、前記出力軸４は、その全長が前記太陽ギア２や前記リングギア５に比べて長く
設定されており、これを両持ちの状態で軸支する前記軸受２０ｅ，２０ｆは、前記軸受２
０ａ，２０ｂや、前記軸受２０ｃ，２０ｄ、或いは、前記軸受２０ｇ，２０ｈによって各
部品を両持ちしている各支持間隔よりも長い支持間隔となるように両持ちして成る。これ
により、軸方向に対して直交する方向などから外力を受ける出力軸４は、減速機１の軸線
に対して傾き難く常時減速機の軸線に一致した姿勢を保つことができる。よって、これに
軸支した遊星ギア３や太陽ギア２を傾けることが無く、この傾かない出力軸４に回転自在
に支持されたリングギア５の軸線も減速機の軸線に一致させ保つことができる。したがっ
て、減速機１およびこれを備えたねじ締め機５０は、前記モータ軸Ｍ１の軸線に前記出力
軸４を一致させ傾くことなく回転を出力することができる。これにより、減速機１および
これを備えたねじ締め機５０は、斜め方向に取り付けられたとしても重力により自ら傾く
ことが無いので、様々な取付方向で使用されたとしても高い伝達効率を備える利点がある
。

なお、本実施形態において、起歪体６に歪みゲージを貼り付けた構成としたが、これに
限定されるものでは無く、出力軸４のトルクを検出する必要が無い場合であれば、起歪管
６を単に前記リングギア５の回転止め部材として用いればよく、前記上部フレームＦ１の
内周面に直接前記遊星ギア３に噛合する内歯５ａを形成してもよい。

１ 減速機
２ 太陽ギア
３ 遊星ギア
４ 出力軸
５ リングギア
５ｃ 起歪体嵌合部材
６ 起歪体
２０ｇ 軸受
２０ｆ 軸受
５０ ねじ締め機
Ｆ１ 上部フレーム
Ｆ２ 下部フレーム
Ｍ モータ
Ｍ１ モータ軸

Claims (4)

1. 回転駆動源に連結可能かつ回転自在に支持された太陽ギアと、この太陽ギアの軸周りに
   噛合するよう配され前記回転駆動源の回転駆動に伴って自転する遊星ギアと、この遊星ギ
   アを自転自在に軸支して前記太陽ギアの軸線の延長上に回転自在に配置された出力軸と、
   前記遊星ギアに噛合しこれを内包するリングギアとを備え、前記太陽ギアの回転を受けて
   自転する前記遊星ギアおよびこの遊星ギアの自転によりリングギアの内周面に沿って回転
   する前記出力軸を有する減速機において、
   前記出力軸は、前記リングギアの両端から張り出す長さに設定され、これを回転自在に
   軸支する軸受を少なくとも２つ以上備え、
   これら出力軸を軸支する軸受は、前記リングギアの両端から張り出した位置に配され、
   常時傾きの無い軸線を保つよう出力軸を両持ちするように構成したことを特徴とする減速
   機。
2. 前記太陽ギアおよびリングギアは、回転方向の抵抗を低減する軸受によりそれぞれ軸支
   されて成り、
   これら軸受は、太陽ギアおよびリングギアのギア部の両端にそれぞれ配置され、これら
   太陽ギアおよびリングギアの軸線を常時傾きなきようそれぞれ両持ちするように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
3. 回転駆動源に連結可能かつ回転自在に支持された太陽ギアと、この太陽ギアの軸周りに
   噛合するよう配され前記回転駆動源の回転駆動に伴って自転する遊星ギアと、この遊星ギ
   アを自転自在に軸支して前記太陽ギアの軸線の延長上に回転自在に配置された出力軸と、
   前記遊星ギアに噛合しこれを内包するリングギアとを備え、前記太陽ギアの回転を受けて
   自転する前記遊星ギアおよびこの遊星ギアの自転によりリングギアの内周面に沿って回転
   する前記出力軸を有する減速機を備えて成るねじ締め機において、
   前記出力軸は、前記リングギアの両端から張り出す長さに設定され、これを回転自在に
   軸支する軸受を少なくとも２つ以上備え、
   これら出力軸を軸支する軸受は、前記リングギアの両端から張り出した位置に配され、
   常時傾きの無い軸線を保つよう出力軸を両持ちするように構成したことを特徴とするねじ
   締め機。
4. 前記リングギアは、前記出力軸に挿通された起歪体により回転しないよう規制されて成
   り、
   前記起歪体は、その外周に貼り付けられ起歪体の捻じり方向の歪みに応じた電圧を出力
   する歪ゲージを備えて成ることを特徴とする請求項３に記載のねじ締め機。

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