JP2019011821A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性の軸受を装着し易くして、生産性を高める構造を提供する。
【解決手段】中空シャフトの周面に沿って設けられた第１プラグ２１の外周面には軸受が設けられ、第２プラグ２２の外周面には、可撓軸受５２が設けられている。中空シャフトの径方向外側には、内周面で内歯歯車を支持している第１支持部と、可撓性外歯歯車を支持している第２支持部とが設けられている。可撓性外歯歯車と内歯歯車とは、互いに噛み合い、歯数の違いによって相対回転する。軸方向から視た第１プラグの外周面は、真円形であり、第２プラグの外周面は、第１プラグの直径Ｄ１よりも長い長軸Ｄ２および短軸Ｄ３を有する楕円形である。可撓軸受は、中空シャフトに未装着の状態において、平面視で、第２プラグの長軸よりも短い内径Ｄ４を有する円形である。第３プラグ２３の外周面は、少なくとも、軸方向から視て長軸と重なる位置にテーパ面２３１を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、駆動装置に関する。

特開平９−２９１９８３号公報には、入力回転を減速して負荷側に伝達する歯車装置が開示されている。当該公報に記載の歯車装置は、入力回転軸と、剛性内歯歯車と、剛性内歯歯車と噛み合う可撓性外歯歯車と、可撓性外歯歯車と共に回転する第２の端板と、を備えている。入力回転軸と、第２の端板とは、ボールベアリングにより、互いに回転自在の状態で支持されている。また、入力回転軸と、可撓性外歯歯車とは、楕円形状の波動発生器により、互いに回転自在の状態で支持されている。

入力回転軸が高速回転すると、楕円形状の波動発生器と、外歯と内歯との歯数の違いとによって、第２の端板は、入力回転数に比べて減速された回転数で回転する。第２の端板には負荷が接続されていて、負荷には第２の端板から減速回転が伝達される。
特開平９−２９１９８３号公報

特開平９−２９１９８３号公報に記載の歯車装置では、波動発生器は、入力回転軸の外周面に一体形成された楕円形の剛性カム板の外周面に、ウエーブベアリングが嵌め込まれて構成されている。ウエーブベアリングは、剛性カム板の外周面の輪郭によって、楕円形となる。このため、剛性カム板に嵌め込む前の状態では、ウエーブベアリングの内径は、剛性カム板の長軸の外径よりも小さい。したがって、ウエーブベアリングを、ウエーブベアリングよりも最大径が大きい剛性カム板の外周面に嵌め込むことは難しく、生産作業効率が低下するといった問題がある。

このような問題を鑑みて、本発明の目的は、駆動装置において、可撓性の軸受を装着し易くして、生産性を高める構造を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、駆動装置であって、中心軸の軸方向に延びたシャフトと、前記シャフトの第１端部側に、周方向に沿って設けられた第１プラグと、前記シャフトの前記第１プラグよりも第２端部側に、周方向に沿って設けられた第２プラグと、前記シャフトの前記第１プラグと前記第２プラグとの間に、周方向に沿って設けられた第３プラグと、前記第１プラグの外周面に支持された第１軸受と、前記第２プラグの外周面に支持された可撓性の第２軸受と、前記シャフトを囲む円筒状の内歯歯車と、前記内歯歯車より前記シャフトの径方向外側に位置し、内周面で前記内歯歯車を支持している円筒状の第１支持部と、前記内歯歯車の径方向内側に位置し、前記第２軸受を介して前記第２プラグに支持された可撓性外歯歯車と、前記シャフトの径方向外側に位置し、前記可撓性外歯歯車を支持している第２支持部と、を備え、前記第１支持部または前記第２支持部の一方は固定され、前記可撓外歯歯車と前記内歯歯車とは、互いに噛み合うとともに、歯数の違いによって相対回転し、前記軸方向から視た前記第１プラグの外周面は、真円形であり、前記軸方向から視た前記第２プラグの外周面は、前記第１プラグの直径よりも長い長軸および短軸を有する楕円形であり、前記第２軸受は、前記シャフトに未装着の状態において、平面視で、前記第２プラグの前記長軸よりも短い内径を有する円形であり、前記第３プラグの外周面は、少なくとも、前記軸方向から視て前記長軸と重なる位置に、前記第２端部側へ向かうにつれて拡径するテーパ面を有する。

本発明によれば、可撓性の第２軸受を第２プラグに装着させる場合、第２軸受を、シャフトの第１端部から挿入すると、第２軸受は、テーパ面によって、内径が広げられつつ、第２プラグまで移動する。そして、第２軸受を、第２プラグに装着できる。つまり、第２軸受の内径を、冶具などを用いて広げる必要がなく、第２軸受を、第２プラグに装着できる。これにより、第２軸受の第２プラグへの装着を容易にして、駆動装置の生産性を高めることができる。

図１は、本願の例示的な実施形態に係る駆動装置の断面図である。 図２は、図１のII−II線における断面図である。 図３は、プラグを説明するための図である。 図４は、可撓軸受と、各プラグとの関係を説明するための図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、中空シャフトの中心軸と平行な方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。

＜１．駆動装置の構成＞
図１は、本願の例示的な実施形態に係る駆動装置１の断面図である。図２は、図１のII−II線における断面図である。

駆動装置１は、中空シャフト２を備えている。中空シャフト２は、中心軸９の軸方向に延びる中空の円筒部材である。中空シャフト２は、不図示の電動機から回転力が伝達されて、中心軸９を中心として、周方向に回転する。中空シャフト２は、例えば、ステンレス等の金属を材料としている。

中空シャフト２は、第１プラグ２１と、第２プラグ２２と、第３プラグ２３と、第４プラグ２４とを有する。第１プラグ２１、第２プラグ２２、第３プラグ２３、および第４プラグ２４は、それぞれ、周方向に沿って拡がる筒状または弧状の部位である。第１プラグ２１は、中空シャフト２の第１端部（軸方向の一端）側に設けられている。第２プラグ２２は、第１プラグよりも中空シャフト２の第２端部（軸方向の他端）側に設けられている。第３プラグ２３は、第１プラグ２１と第２プラグ２２との間に設けられている。第４プラグ２４は、第２プラグ２２よりも、中空シャフト２の第２端部側に設けられている。各プラグ２１〜２４については、後に詳述する。

本実施形態では、中空シャフト２と、第１プラグ２１と、第２プラグ２２と、第３プラグ２３と、第４プラグ２４とは、同一部材である。つまり、第１プラグ２１と、第２プラグ２２と、第３プラグ２３と、第４プラグ２４とは、中空シャフト２の一部である。ただし、中空シャフト２と、第１プラグ２１と、第２プラグ２２と、第３プラグ２３と、第４プラグ２４とは、別部材としてもよい。

第１プラグ２１の外周面には、軸受５１が設けられている。軸受５１は、本願の「第１軸受」の一例である。軸受５１は、中空シャフト２の第１端部から、中空シャフト２に挿入されて、第１プラグ２１に装着される。中空シャフト２の外周面には、第１プラグ２１と第３プラグ２３との間に、周方向に沿って凹部２Ａが設けられている。凹部２Ａは、第１プラグ２１の外周面よりも径方向内側に窪んでいる。凹部２Ａには、スナップリング６１がはめ込まれている。スナップリング６１は、第１プラグ２１の外周面よりも、径方向外側に突出している。スナップリング６１は、第１端部から、中空シャフト２に挿入された軸受５１が、第３プラグ２３側へ移動することを阻止する止め輪部材である。スナップリング６１により、第２プラグ２２側への軸受５１の移動を阻止でき、第１プラグ２１に対する軸受５１の位置決めが行いやすくなる。

第２プラグ２２の外周面には、可撓軸受５２が設けられている。可撓軸受５２は、本願の「第２軸受」の一例である。可撓軸受５２は、中空シャフト２の第１端部から、中空シャフト２に挿入されて、第２プラグ２２に装着される。第２プラグ２２の外周面は、図２に示すように、軸方向からの平面視で、楕円形状である。可撓軸受５２は、第２プラグ２２に未装着の状態で、外力が加えられていないときには、平面視で円形である。可撓軸受５２は、第２プラグ２２に装着されると、第２プラグ２２の輪郭によって、楕円形に撓む。

第４プラグ２４の外周面には、軸受５３が設けられている。軸受５３は、中空シャフト２の第２端部から、中空シャフト２に挿入されて、第４プラグ２４に装着される。

駆動装置１は、円筒状の第１支持部３を備えている。第１支持部３は、中空シャフト２の径方向外側に配置され、後述の内歯歯車３１を内周面で支持している。第１支持部３は、軸受５３を介して、第４プラグ２４に支持されている。第１支持部３は、例えば、不図示の駆動装置１のケーシングなどに固定される。これにより、中空シャフト２は、固定された第１支持部３に対して、回転自在となる。第１支持部３は、中空シャフト２と同様に、例えば、ステンレス等の金属を材料としている。

駆動装置１は、中空シャフト２を囲む円筒状の内歯歯車３１を備えている。内歯歯車３１は、第１支持部３の内周面に、周方向に沿って設けられている。内歯歯車３１の内周面には、周方向に一定のピッチで複数の内歯３１１（図２参照）が設けられている。内歯３１１は、第１支持部３の一部分であってもよいし、第１支持部３に対して固定された別部材であってもよい。

駆動装置１は、可撓性外歯歯車４を備えている。可撓性外歯歯車４は、中空シャフト２の径方向外側に位置している。可撓性外歯歯車４は、可撓筒部４１と、フランジ部４２とを有している。

可撓筒部４１は、中空シャフト２の周方向に沿って配置される筒状の部位である。可撓筒部４１は、内歯歯車３１の径方向内側に位置し、可撓軸受５２を介して、第２プラグ２２に支持されている。また、可撓筒部４１の外周面には、周方向に一定のピッチで、複数の外歯４１１（図２参照）が設けられている。可撓性外歯歯車４の外歯４１１と、内歯歯車３１の内歯３１１とは、互いに噛み合う。また、可撓性外歯歯車４の歯数は、内歯歯車３１の歯数より少ない。

フランジ部４２は、可撓筒部４１の軸方向の一端部から径方向外側に向けて延びている。フランジ部４２は、径方向外側の端部が、後述の第２支持部５に、例えば、ネジ止めによって固定されている。

前記のように、可撓軸受５２は、第２プラグ２２に装着されると、楕円形に撓む。可撓軸受５２が楕円形に撓められることで、可撓性外歯歯車４も、軸方向から視て、楕円形に撓められる。楕円形の可撓性外歯歯車４の短軸は、内歯歯車３１の内径よりも短く、可撓性外歯歯車４の長軸は、内歯歯車３１の内径と略同じである。したがって、可撓性外歯歯車４の外歯４１１と、内歯歯車３１の内歯３１１とは、周方向の２か所で噛み合っている。そして、中空シャフト２が回転すると、噛み合わせ位置が周方向に移動する。外歯４１１と内歯３１１とは、歯数が相違するため、可撓性外歯歯車４と内歯歯車３１とは相対回転する。このときの可撓性外歯歯車４の回転数は、中空シャフト２の回転数よりも小さくなる。

第２支持部５には、不図示の負荷が接続されている。第２支持部５は、不図示の電動機から中空シャフト２に入力された回転を、負荷へ出力する出力部である。第２支持部５は、中空シャフト２の径方向外側に配置され、可撓性外歯歯車４を支持する円環状の部材である。第２支持部５は、可撓性外歯歯車４のフランジ部４２と、ねじ止めによって固定されている。第２支持部５は、軸受５１を介して、中空シャフト２に回転可能に接続される。また、第２支持部５は、クロスローラベアリング５４を介して、第１支持部３に回転可能に接続されている。第２支持部５は、可撓性外歯歯車４と共に回転する。前記のように、可撓性外歯歯車４の回転数は、中空シャフト２の回転数よりも小さい。つまり、第２支持部５の回転数は、中空シャフト２の回転数よりも小さい。このように、駆動装置１は、中空シャフト２に入力された回転を減速させて、負荷へ出力することができる。

＜２．プラグ２１、２２、２３について＞
図３は、プラグ２１、２２、２３を説明するための図である。図３は、中空シャフト２を径方向から視た図と、軸方向から視た図を示している。

第１プラグ２１の外周面は、軸方向から視て、真円形状である。第２プラグ２２の外周面は、軸方向からの平面視で、楕円形状である。第２プラグ２２の外周面の長軸および短軸は、第１プラグ２１の外径よりも長い。つまり、第１プラグ２１の外径をＤ１、第２プラグ２２の長軸径をＤ２、短軸径をＤ３で表すと、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２である。

第３プラグ２３の外周面の一部は、中空シャフト２の第１端部から第２端部側へ向かうにつれて拡径するテーパ面２３１となっている。テーパ面２３１は、軸方向から視て、第２プラグ２２の長軸と重なる位置に設けられている。テーパ面２３１は、後に詳述するが、第２プラグ２２へ可撓軸受５２を装着する際に、可撓軸受５２の装着作業を容易にする部位である。なお、テーパ面２３１は、中心軸９に対して鋭角に設けられていればよいが、中心軸９に対して「２０〜４５°」であれば、より好ましい。また、第３プラグ２３の外周面において、軸方向から視て、第２プラグ２２の短軸と重なる位置がテーパ状となっていてもよいし、テーパ状となっていなくてもよい。

また、図３では、図示を省略しているが、第４プラグ２４は、軸方向から視て、真円形状である。第４プラグ２４の直径は、第２プラグ２２の外周面の長軸と略同じである。

＜３．可撓軸受５２の装着作業について＞
以下に、第２プラグ２２に対する可撓軸受５２の装着作業について説明する。

図４は、可撓軸受５２と、各プラグ２１、２２，２３との関係を説明するための図である。図４は、図３に、可撓軸受５２を加えた図であって、軸方向から視た図では、可撓軸受５２の内周面は破線で示している。

可撓軸受５２は、第２プラグ２２に未装着の状態であって、外力が加えられていないときには、軸方向から視て円形である。この状態での可撓軸受５２の内径は、第１プラグ２１の外径Ｄ１よりも長く、第２プラグ２２の長軸径Ｄ２よりも短く、かつ、第２プラグ２２の短軸径Ｄ３よりも長い。つまり、外力が加えられていない状態での可撓軸受５２の内径をＤ４で表すと、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ２である。

可撓軸受５２を第２プラグ２２に装着する場合、可撓軸受５２は、中空シャフト２の第１端部側から挿入される。この挿入過程において、Ｄ１＜Ｄ４の関係から、可撓軸受５２は、第１プラグ２１が障害となることなく、第１プラグ２１を通過する。その後、Ｄ４＜Ｄ２の関係から、可撓軸受５２は、テーパ面２３１に接触する。可撓軸受５２をさらに挿入すると、可撓軸受５２の内周面は、テーパ面２３１上を滑り動き、可撓軸受５２は、テーパ面２３１により内径が広げられつつ、第２プラグ２２まで移動する。そして、可撓軸受５２は、第２プラグ２２に装着される。

このように、Ｄ４＜Ｄ２の関係から、可撓軸受５２の内径を広げて、第２プラグ２２に装着する必要がある。しかしながら、本実施形態では、中空シャフト２の第１端部から第２端部に向かって、可撓軸受５２を挿入していけば、可撓軸受５２は、第２プラグ２２の手前に設けられたテーパ面２３１により、内径が広げられる。テーパ面２３１を設けない場合、冶具などを用いて、可撓軸受５２の内径を広げる必要があるが、テーパ面２３１を設けることで、冶具を用いずに、可撓軸受５２を第２プラグ２２に装着することができる。これにより、可撓軸受５２の第２プラグ２２への装着を容易にして、駆動装置１の生産性を高めることができる。

なお、図３および図４において、中空シャフト２の外径は、Ｄ１から一度小さくなり、そこからテーパ面２３１を介して、Ｄ２となっているがこれに限定されない。中空シャフト２の外径は、Ｄ１から、テーパ面２３１を介して、Ｄ２となる構成であってもよい。つまり、第１プラグ２１と第３プラグ２３との間の中空シャフト２の外径は、Ｄ１と同径であってもよい。この場合であっても、可撓軸受５２を挿入する際、テーパ面２３１により、第２プラグ２２に装着することが容易である。

＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、第１支持部３を固定しているが、第２支持部５を固定してもよい。この場合、固定された可撓性外歯歯車４に対して、内歯歯車３１が回転し、内歯歯車３１と共に、第１支持部３が回転する。つまり、第１支持部３が、回転の出力部となる。

上記の駆動装置１を構成する各部材の材料には、例えば、高強度の金属が用いられる。しかし、各部材の材料は、使用時の負荷に耐え得るものであればよく、必ずしも金属には限定されない。

また、駆動装置１の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、駆動装置に利用できる。

１ ：駆動装置
２ ：中空シャフト
２Ａ ：凹部
３ ：第１支持部
４ ：可撓性外歯歯車
５ ：第２支持部
９ ：中心軸
２１ ：第１プラグ
２２ ：第２プラグ
２３ ：第３プラグ
２４ ：第４プラグ
３１ ：内歯歯車
４１ ：可撓筒部
４２ ：フランジ部
５１ ：軸受
５２ ：可撓軸受
５３ ：軸受
５４ ：クロスローラベアリング
６１ ：スナップリング
２３１ ：テーパ面
３１１ ：内歯
４１１ ：外歯
Ｄ１ ：外径
Ｄ２ ：長軸径
Ｄ３ ：短軸径

Claims (6)

1. 中心軸の軸方向に延びたシャフトと、
   前記シャフトの第１端部側に、周方向に沿って設けられた第１プラグと、
   前記シャフトの前記第１プラグよりも第２端部側に、周方向に沿って設けられた第２プラグと、
   前記シャフトの前記第１プラグと前記第２プラグとの間に、周方向に沿って設けられた第３プラグと、
   前記第１プラグの外周面に支持された第１軸受と、
   前記第２プラグの外周面に支持された可撓性の第２軸受と、
   前記シャフトを囲む円筒状の内歯歯車と、
   前記内歯歯車より前記シャフトの径方向外側に位置し、内周面で前記内歯歯車を支持している円筒状の第１支持部と、
   前記内歯歯車の径方向内側に位置し、前記第２軸受を介して前記第２プラグに支持された可撓性外歯歯車と、
   前記シャフトの径方向外側に位置し、前記可撓性外歯歯車を支持している第２支持部と、
   を備え、
   前記第１支持部または前記第２支持部の一方は固定され、
   前記可撓外歯歯車と前記内歯歯車とは、互いに噛み合うとともに、歯数の違いによって相対回転し、
   前記軸方向から視た前記第１プラグの外周面は、真円形であり、
   前記軸方向から視た前記第２プラグの外周面は、前記第１プラグの直径よりも長い長軸および短軸を有する楕円形であり、
   前記第２軸受は、前記シャフトに未装着の状態において、平面視で、前記第２プラグの前記長軸よりも短い内径を有する円形であり、
   前記第３プラグの外周面は、少なくとも、前記軸方向から視て前記長軸と重なる位置に、前記第２端部側へ向かうにつれて拡径するテーパ面を有する、
   駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記第２軸受は、前記シャフトに未装着の状態において、平面視で、前記短軸よりも長い内径を有する円形である、
   駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記第２軸受は、前記シャフトに未装着の状態において、平面視で、前記第１プラグの外径よりも長い内径を有する円形である、
   駆動装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の駆動装置であって、
   前記シャフト、前記第１プラグ、前記第２プラグおよび前記第３プラグは、同一部材である、
   駆動装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の駆動装置であって、
   前記シャフトは、
   前記第１プラグと前記第３プラグとの間の外周面に、周方向に沿って設けられ、前記第１プラグの外周面よりも径方向内側に窪む凹部
   を有し、
   一部が前記凹部にはめ込まれて、前記シャフトの周方向に沿って設けられ、前記第１プラグの外周面よりも、径方向外側に突出した止め輪部材、
   をさらに備える、駆動装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の駆動装置であって、
   前記第２支持部は、前記第１軸受を介して、前記シャフトに支持されている、
   駆動装置。
   

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