JP2023141935A - geared motor - Google Patents

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JP2023141935A JP2022048526A JP2022048526A JP2023141935A JP 2023141935 A JP2023141935 A JP 2023141935A JP 2022048526 A JP2022048526 A JP 2022048526A JP 2022048526 A JP2022048526 A JP 2022048526A JP 2023141935 A JP2023141935 A JP 2023141935A
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Satoru Ishikawa
清康 斎藤
Kiyosasu Saito
陽介 百瀬
Yosuke Momose
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Abstract

To realize a highly durable geared motor with large output torque.SOLUTION: A geared motor 1 includes a motor 20, a multistage reduction mechanism 30, a torque limiter mechanism 40, and an output portion 50. The multistage reduction mechanism 30 includes a final gear 32 coaxial with the output portion 50. Further, the torque limiter mechanism 40 comprises a first friction surface 41 provided on the final gear 32, a second friction surface 42 provided on the output portion 50, and a coil spring 43 that biases the final gear 32 to press against the first friction surface 41 and the second friction surface 42. The first friction surface 41 is an annular tapered surface centered on the rotation axis of the final gear 32, and the second friction surface 42 is an annular tapered surface centered on the rotation axis of the output portion 50. The coil spring 43 is supported by a bearing 80 that rotatably supports the final gear 32, and can rotate integrally with the final gear 32.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、モータに関し、特にギヤドモータに関する。 The present invention relates to a motor, and particularly to a geared motor.

モータと減速ギヤとが一体化されたギヤドモータが知られている。特許文献1には、歯車減速機構および摩擦式トルクリミッタ機構を備えたギヤドモータが記載されている。特許文献1に記載されているギヤドモータが備える歯車減速機構は、原動歯車を含む複数の平歯車によって構成されている。また、特許文献1に記載されているギヤドモータが備える摩擦式トルクリミッタ機構は、原動軸と一体的に回転するワッシャに原動歯車を押し付ける圧縮コイルスプリングを含んでいる。原動軸が回転すると、ワッシャと原動歯車との間の静止摩擦力により原動歯車が回転し、歯車減速機構にトルクが入力される。 Geared motors in which a motor and a reduction gear are integrated are known. Patent Document 1 describes a geared motor equipped with a gear reduction mechanism and a friction torque limiter mechanism. The gear reduction mechanism included in the geared motor described in Patent Document 1 is composed of a plurality of spur gears including a driving gear. Further, the friction torque limiter mechanism included in the geared motor described in Patent Document 1 includes a compression coil spring that presses a driving gear against a washer that rotates integrally with the driving shaft. When the driving shaft rotates, the driving gear rotates due to static friction between the washer and the driving gear, and torque is input to the gear reduction mechanism.

特開平9-56117号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-56117

ギヤドモータには、出力トルクの増大や耐久性の向上が求められる。出力トルクを増大させるためには、トルクリミッタの設定トルク(伝達トルク容量)を増加させる必要がある。一方、トルクリミッタの設定トルクを増加させると、ギヤに過剰なトルクが掛かり、耐久性が低下する虞がある。 Geared motors are required to have increased output torque and improved durability. In order to increase the output torque, it is necessary to increase the set torque (transmission torque capacity) of the torque limiter. On the other hand, if the set torque of the torque limiter is increased, excessive torque is applied to the gear, which may reduce durability.

本発明の目的は、出力トルクが大きく、耐久性の高いギヤドモータを提供することである。 An object of the present invention is to provide a geared motor with a large output torque and high durability.

一実施形態のギヤドモータは、モータ,多段減速機構,トルクリミッタ機構および出力部を有する。前記多段減速機構は、前記出力部と同軸の最終ギヤを含む。また、前記トルクリミッタ機構は、前記最終ギヤに設けられた第1摩擦面と、前記出力部に設けられた第2摩擦面と、前記最終ギヤを付勢して前記第1摩擦面を前記第2摩擦面に押し付けるコイルばねと、を含む。前記第1摩擦面は、前記最終ギヤの回転軸を中心とする環状のテーパ面であり、前記第2摩擦面は、前記出力部の回転軸を中心とする環状のテーパ面である。前記コイルばねは、前記最終ギヤを回転自在に支持する軸受によって支持され、前記最終ギヤと一体的に回転可能である。 A geared motor in one embodiment includes a motor, a multi-stage reduction mechanism, a torque limiter mechanism, and an output section. The multi-stage reduction mechanism includes a final gear coaxial with the output section. Further, the torque limiter mechanism includes a first friction surface provided on the final gear, a second friction surface provided on the output section, and the final gear. 2. A coil spring that presses against the friction surface. The first friction surface is an annular tapered surface centered on the rotation axis of the final gear, and the second friction surface is an annular tapered surface centered on the rotation axis of the output section. The coil spring is supported by a bearing that rotatably supports the final gear, and is rotatable integrally with the final gear.

一実施形態によれば、ギヤドモータの出力トルクの増大や耐久性の向上が実現される。 According to one embodiment, it is possible to increase the output torque and improve the durability of the geared motor.

ギヤドモータの外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a geared motor. ギヤドモータの構造を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of a geared motor. 多段減速機構および出力部を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a multi-stage reduction mechanism and an output section. 主にトルクリミッタ機構を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view mainly showing the torque limiter mechanism. 主にトルクリミッタ機構を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view mainly showing the torque limiter mechanism.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態を説明するために参照する全ての図面において、同一又は実質的に同一の構成には同一の符号を用いる。また、既に説明した構成については、原則として繰り返しの説明は行わない。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in all the drawings referred to to describe the embodiments, the same reference numerals are used for the same or substantially the same configurations. Furthermore, as for the configurations that have already been explained, no repeated explanation will be given in principle.

<ハウジング>
図1は、本実施形態に係るギヤドモータ1の外観を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係るギヤドモータ1の構造を示す分解斜視図である。
<Housing>
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a geared motor 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of the geared motor 1 according to this embodiment.

ギヤドモータ1は、外殻を構成するハウジング10を有している。ハウジング10は、ケース11と、ケース11の一側に固定されたカバー12と、ケース11の他側に固定されたカバー13と、から構成される略直方体の箱である。図1に示されているハウジング10の長さ(L)は53.5mmであり、幅(W)は35.0mmであり、高さ(H)は35.5mmである。もっとも、ハウジング10の外寸は適宜変更することができる。 The geared motor 1 has a housing 10 that constitutes an outer shell. The housing 10 is a substantially rectangular parallelepiped box that includes a case 11, a cover 12 fixed to one side of the case 11, and a cover 13 fixed to the other side of the case 11. The length (L) of the housing 10 shown in FIG. 1 is 53.5 mm, the width (W) is 35.0 mm, and the height (H) is 35.5 mm. However, the outer dimensions of the housing 10 can be changed as appropriate.

なお、以下の説明では、カバー12を“下側カバー12”と呼び、カバー13を“上側カバー13”と呼んで区別する場合があるが、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。 In the following description, the cover 12 may be referred to as the "lower cover 12" and the cover 13 may be referred to as the "upper cover 13" to differentiate them, but such distinction is merely for convenience of description.

下側カバー12の四隅は、4本のボルト14によってケース11の一方の端面に固定されている。同様に、上側カバー13の四隅は、4本のボルト15によってケース11の他方の端面に固定されている。 The four corners of the lower cover 12 are fixed to one end surface of the case 11 with four bolts 14. Similarly, the four corners of the upper cover 13 are fixed to the other end surface of the case 11 with four bolts 15.

ハウジング10の内部には、モータ20,多段減速機構30,トルクリミッタ機構40,出力部50,基板60,角度センサ70等のギヤドモータ1の構成要素が収容されている。上側カバー13には円形の開口部16が設けられている。出力部50は、開口部16を通してハウジング10の外に臨んでいる。 Inside the housing 10, the components of the geared motor 1, such as the motor 20, the multistage reduction mechanism 30, the torque limiter mechanism 40, the output section 50, the board 60, and the angle sensor 70, are housed. The upper cover 13 is provided with a circular opening 16. The output section 50 faces the outside of the housing 10 through the opening 16.

開口部16には、出力部50を取り囲む位置決めリング17が装着されている。位置決めリング17は、上側カバー13の表面から突出している。よって、位置決めリング17を不図示の環状溝に嵌め込むことにより、ギヤドモータ1を所定位置に配置することができる。より特定的には、出力部50を所定位置に配置することができる。また、位置決めリング17を当該位置決めリング17よりも大径の位置決めリングの内側に嵌め込んだり、位置決めリング17を当該位置決めリング17よりも小径の位置決めリングの外側に被せたりすることによっても、ギヤドモータ1を所定位置に配置することができる。 A positioning ring 17 surrounding the output section 50 is attached to the opening 16 . The positioning ring 17 protrudes from the surface of the upper cover 13. Therefore, by fitting the positioning ring 17 into an annular groove (not shown), the geared motor 1 can be placed at a predetermined position. More specifically, the output section 50 can be placed at a predetermined position. Furthermore, the geared motor 1 can also be fixed by fitting the positioning ring 17 inside a positioning ring having a diameter larger than that of the positioning ring 17 or by placing the positioning ring 17 on the outside of a positioning ring having a smaller diameter than the positioning ring 17 concerned. can be placed in place.

ケース11の側面には、2つの固定リブ18が一体成形されている。それぞれの固定リブ18には貫通孔18aが設けられており、貫通孔18aに挿通させたボルト(不図示)によってギヤドモータ1を所定位置に固定することができる。 Two fixing ribs 18 are integrally molded on the side surface of the case 11. Each fixing rib 18 is provided with a through hole 18a, and the geared motor 1 can be fixed at a predetermined position by a bolt (not shown) inserted through the through hole 18a.

<モータ>
モータ20の回転角度や回転速度は、基板60に設けられている配線を介して駆動ドライバに入力される電気信号(パルス信号)に基づいて制御される。つまり、モータ20はステッピングモータである。より特定的には、モータ20は、バイポーラ型のステッピングモータであって、駆動電圧は12V、ステップ数は20である。もっとも、モータ20の仕様や性能は、適宜変更することができる。
<Motor>
The rotation angle and rotation speed of the motor 20 are controlled based on electrical signals (pulse signals) input to the drive driver via wiring provided on the board 60. In other words, motor 20 is a stepping motor. More specifically, the motor 20 is a bipolar stepping motor with a driving voltage of 12V and a number of steps of 20. However, the specifications and performance of the motor 20 can be changed as appropriate.

なお、基板60にはコネクタ61が設けられている。基板60は、コネクタ61を介して外部の電気回路や電子機器などと接続される。もっとも、コネクタ61が省略される実施形態もある。かかる実施形態では、外部の電気回路や電子機器などに繋がるリード線の一端が基板60に直に接続される。 Note that a connector 61 is provided on the board 60. The board 60 is connected to an external electric circuit, electronic equipment, etc. via a connector 61. However, there are also embodiments in which the connector 61 is omitted. In this embodiment, one end of a lead wire connected to an external electric circuit, electronic device, etc. is directly connected to the substrate 60.

<多段減速機構>
図3は、多段減速機構30及び出力部50を示す斜視図である。多段減速機構30は、複数の平歯車(外歯車)から構成される6段減速機構である。より特定的には、多段減速機構30は、入力ギヤ31と、出力ギヤ32と、入力ギヤ31と出力ギヤ32との間に配置された4つの中間ギヤ33と、から構成されている。
<Multi-stage reduction mechanism>
FIG. 3 is a perspective view showing the multistage reduction mechanism 30 and the output section 50. The multi-stage reduction mechanism 30 is a six-stage reduction mechanism composed of a plurality of spur gears (external gears). More specifically, the multi-stage reduction mechanism 30 includes an input gear 31, an output gear 32, and four intermediate gears 33 disposed between the input gear 31 and the output gear 32.

多段減速機構30を構成しているギヤは、全て樹脂ギヤである。また、多段減速機構30を構成しているギヤは、それぞれが回転自在に支持されている。もっとも、出力ギヤ32以外のギヤは軸(シャフト)によって回転自在に支持されているのに対し、出力ギヤ32は軸受80によって回転自在に支持されている。 The gears making up the multi-stage reduction mechanism 30 are all resin gears. Further, the gears constituting the multi-stage reduction mechanism 30 are each rotatably supported. However, while the gears other than the output gear 32 are rotatably supported by a shaft, the output gear 32 is rotatably supported by a bearing 80.

入力ギヤ31は、モータ20によって回転駆動されるピニオンギヤ21と噛み合っている。一方、出力ギヤ32は、トルクリミッタ機構40を介して出力部50に接続される。つまり、出力ギヤ32は、多段減速機構30の最終ギヤ(ファイナルギヤ)である。そこで、以下の説明では、出力ギヤ32を“最終ギヤ32”と呼ぶ場合がある。 The input gear 31 meshes with a pinion gear 21 that is rotationally driven by the motor 20. On the other hand, the output gear 32 is connected to the output section 50 via the torque limiter mechanism 40. That is, the output gear 32 is the final gear of the multi-stage reduction mechanism 30. Therefore, in the following description, the output gear 32 may be referred to as the "final gear 32."

最終ギヤ32は、第1軸部34と、第1軸部34の一端(上端)に設けられた第1頭部35と、を有する。もっとも、第1軸部34及び第1頭部35は、樹脂材料によって一体成形されている。第1軸部34及び第1頭部35は、回転軸Xを中心とする筒形状を有する。より特定的には、最終ギヤ32は、全体として円筒形又は略円筒形の外観を呈している。もっとも、第1軸部34は、回転軸Xの方向を長手方向とする細長い形状を有している。一方、第1頭部35は、第1軸部34よりも大径であって、第1軸部34に比べて扁平な形状を有している。 The final gear 32 includes a first shaft portion 34 and a first head portion 35 provided at one end (upper end) of the first shaft portion 34 . However, the first shaft portion 34 and the first head portion 35 are integrally molded from a resin material. The first shaft portion 34 and the first head portion 35 have a cylindrical shape centered on the rotation axis X. More specifically, the final gear 32 has a generally cylindrical or approximately cylindrical appearance. However, the first shaft portion 34 has an elongated shape whose longitudinal direction is in the direction of the rotation axis X. On the other hand, the first head portion 35 has a larger diameter than the first shaft portion 34 and has a flatter shape than the first shaft portion 34 .

第1頭部35の内周面36は、回転軸Xを中心とする環状のテーパ面であり、後述するトルクリミッタ機構40の第1摩擦面41を形成している。一方、第1頭部35の外周面には、中間ギヤ33と噛み合うギヤ歯37が形成されている。 The inner peripheral surface 36 of the first head 35 is an annular tapered surface centered on the rotation axis X, and forms a first friction surface 41 of a torque limiter mechanism 40, which will be described later. On the other hand, gear teeth 37 that mesh with the intermediate gear 33 are formed on the outer peripheral surface of the first head 35 .

<出力部>
既述のとおり、多段減速機構30の最終ギヤ32は、トルクリミッタ機構40を介して出力部50に接続される。この結果、出力部50は、多段減速機構30及びトルクリミッタ機構40を介してモータ20に接続される。別の見方をすると、モータ20から出力される駆動力(トルク)が多段減速機構30及びトルクリミッタ機構40を経由して出力部50に伝達される。
<Output section>
As described above, the final gear 32 of the multi-stage reduction mechanism 30 is connected to the output section 50 via the torque limiter mechanism 40. As a result, the output section 50 is connected to the motor 20 via the multistage reduction mechanism 30 and the torque limiter mechanism 40. From another perspective, the driving force (torque) output from the motor 20 is transmitted to the output section 50 via the multi-stage reduction mechanism 30 and the torque limiter mechanism 40.

出力部50は、第2軸部51と、第2軸部51の一端(上端)に設けられた第2頭部52と、を有する。もっとも、第2軸部51及び第2頭部52は、樹脂材料によって一体成形されている。 The output unit 50 includes a second shaft portion 51 and a second head portion 52 provided at one end (upper end) of the second shaft portion 51. However, the second shaft portion 51 and the second head portion 52 are integrally molded from a resin material.

出力部50は、最終ギヤ32の内側に配置されており、最終ギヤ32と共通の回転軸Xを中心に回転可能である。つまり、最終ギヤ32と出力部50とは同軸である。 The output section 50 is disposed inside the final gear 32 and is rotatable about the rotation axis X common to the final gear 32. That is, the final gear 32 and the output section 50 are coaxial.

最終ギヤ32と出力部50との間にはトルクリミッタ機構40が介在している。トルクリミッタ機構40の構造や作用については後に改めて説明するが、出力部50は、トルクリミッタ機構40を介して入力されるトルクによって最終ギヤ32と一体的に回転するとともに、最終ギヤ32から切り離されて単体でも回転する。別の見方をすると、トルクリミッタ機構40は、最終ギヤ32と出力部50とを動力伝達可能に接続するとともに、最終ギヤ32と出力部50とを切り離して両者間の動力伝達を遮断する摩擦クラッチである。 A torque limiter mechanism 40 is interposed between the final gear 32 and the output section 50. The structure and operation of the torque limiter mechanism 40 will be explained later, but the output section 50 is rotated integrally with the final gear 32 by the torque input via the torque limiter mechanism 40, and is separated from the final gear 32. It can also be rotated by itself. From another perspective, the torque limiter mechanism 40 is a friction clutch that connects the final gear 32 and the output section 50 to enable power transmission, and also disconnects the final gear 32 and the output section 50 to cut off power transmission between them. It is.

出力部50の説明に戻る。第2軸部51及び第2頭部52は、回転軸Xを中心とする筒形状を有する。より特定的には、出力部50は、全体として円筒形又は略円筒形の外観を呈している。もっとも、第2軸部51は、回転軸Xの方向を長手方向とする細長い形状を有している。一方、第2頭部52は、第2軸部51よりも大径であって、第2軸部51に比べて扁平な形状を有している。 Returning to the explanation of the output section 50. The second shaft portion 51 and the second head portion 52 have a cylindrical shape centered on the rotation axis X. More specifically, the output section 50 has an overall cylindrical or approximately cylindrical appearance. However, the second shaft portion 51 has an elongated shape whose longitudinal direction is in the direction of the rotation axis X. On the other hand, the second head portion 52 has a larger diameter than the second shaft portion 51 and has a flatter shape than the second shaft portion 51 .

第2頭部52の外周面53は、回転軸Xを中心とする環状のテーパ面であり、後述するトルクリミッタ機構40の第2摩擦面42を形成している。一方、第2頭部52の上面54には、十字形状の係合部55が設けられている。 The outer peripheral surface 53 of the second head 52 is an annular tapered surface centered on the rotation axis X, and forms a second friction surface 42 of the torque limiter mechanism 40, which will be described later. On the other hand, a cross-shaped engagement portion 55 is provided on the upper surface 54 of the second head 52 .

<トルクリミッタ機構>
図4は、主にトルクリミッタ機構40を示す分解斜視図である。図5は、主にトルクリミッタ機構40を示す断面図である。なお、図5に示されている断面は、図1中のA-A線に沿う断面である。
<Torque limiter mechanism>
FIG. 4 is an exploded perspective view mainly showing the torque limiter mechanism 40. FIG. 5 is a cross-sectional view mainly showing the torque limiter mechanism 40. As shown in FIG. Note that the cross section shown in FIG. 5 is a cross section taken along line AA in FIG.

トルクリミッタ機構40は、最終ギヤ32に設けられた第1摩擦面41,出力部50に設けられた第2摩擦面42,最終ギヤ32を付勢するコイルばね43等から構成されている。 The torque limiter mechanism 40 includes a first friction surface 41 provided on the final gear 32, a second friction surface 42 provided on the output section 50, a coil spring 43 that biases the final gear 32, and the like.

既述のとおり、第1摩擦面41は、最終ギヤ32の第1頭部35の内周面36によって形成されている。また、第2摩擦面42は、出力部50の第2頭部52の外周面53によって形成されている。つまり、第1摩擦面41及び第2摩擦面42は、回転軸Xを中心とする環状のテーパ面である。 As described above, the first friction surface 41 is formed by the inner circumferential surface 36 of the first head 35 of the final gear 32. Further, the second friction surface 42 is formed by the outer circumferential surface 53 of the second head 52 of the output section 50. That is, the first friction surface 41 and the second friction surface 42 are annular tapered surfaces centered on the rotation axis X.

さらに、第1頭部35の内周面36(第1摩擦面41)は、上側カバー13に向かって次第に拡径するテーパ面である。また、第2頭部52の外周面53(第2摩擦面42)も、上側カバー13に向かって次第に拡径するテーパ面である。 Furthermore, the inner peripheral surface 36 (first friction surface 41) of the first head 35 is a tapered surface whose diameter gradually increases toward the upper cover 13. Further, the outer circumferential surface 53 (second friction surface 42 ) of the second head 52 is also a tapered surface whose diameter gradually increases toward the upper cover 13 .

第1摩擦面41を備える最終ギヤ32は、軸受80によって回転自在に支持されている。より特定的には、第1軸部34は、コイルばね43に挿通されており、その一端(下端)はコイルばね43の一端(下端)から突出している。そして、コイルばね43の下端から突出している第1軸部34の下端が軸受80によって支持されている。 The final gear 32 including the first friction surface 41 is rotatably supported by a bearing 80 . More specifically, the first shaft portion 34 is inserted through the coil spring 43, and one end (lower end) thereof protrudes from one end (lower end) of the coil spring 43. The lower end of the first shaft portion 34 protruding from the lower end of the coil spring 43 is supported by a bearing 80.

軸受80は、相対回転可能な内輪81と外輪82とを含む転がり軸受である。より特定的には、軸受80は、内輪81と外輪82との間に介在する転動体をさらに含むボールベアリングであって、外輪82は、ケース11によって回転不能に保持されている。 The bearing 80 is a rolling bearing that includes an inner ring 81 and an outer ring 82 that are relatively rotatable. More specifically, the bearing 80 is a ball bearing that further includes rolling elements interposed between an inner ring 81 and an outer ring 82, and the outer ring 82 is held non-rotatably by the case 11.

コイルばね43の下端から突出している第1軸部34の下端は、軸受80の内輪81に挿入されている。一方、コイルばね43の下端は、軸受80の内輪81に載せられている。但し、コイルばね43の下端と内輪81との間にはワッシャ83が介在している。なお、切断位置の影響により、図5には、軸受80の内輪81に載せられているコイルばね43の下端は表れていない。 The lower end of the first shaft portion 34 protruding from the lower end of the coil spring 43 is inserted into the inner ring 81 of the bearing 80 . On the other hand, the lower end of the coil spring 43 is placed on the inner ring 81 of the bearing 80. However, a washer 83 is interposed between the lower end of the coil spring 43 and the inner ring 81. Note that, due to the cutting position, the lower end of the coil spring 43 mounted on the inner ring 81 of the bearing 80 is not shown in FIG.

ワッシャ83は、小径部83aと、小径部83aの周囲に設けられた大径部83bと、を有する段付きワッシャである。そして、軸受80の内輪81の端面にワッシャ83の小径部83aが載せられており、ワッシャ83の大径部83bにコイルばね43の下端が載せられている。 The washer 83 is a stepped washer having a small diameter portion 83a and a large diameter portion 83b provided around the small diameter portion 83a. The small diameter portion 83a of the washer 83 is placed on the end surface of the inner ring 81 of the bearing 80, and the lower end of the coil spring 43 is placed on the large diameter portion 83b of the washer 83.

コイルばね43の他端(上端)は、最終ギヤ32に当接している。より特定的には、コイルばね43の上端は、第1頭部35の下面に当接している。この結果、最終ギヤ32は、回転軸方向の一方側に向かって付勢されている。例えば、図5に示されている最終ギヤ32は、紙面上側に向かって付勢されている。なお、切断位置の影響により、図5には、最終ギヤ32に当接しているコイルばね43の上端は表れていない。 The other end (upper end) of the coil spring 43 is in contact with the final gear 32. More specifically, the upper end of the coil spring 43 is in contact with the lower surface of the first head 35. As a result, the final gear 32 is biased toward one side in the direction of the rotation axis. For example, the final gear 32 shown in FIG. 5 is biased toward the top of the page. Note that, due to the cutting position, the upper end of the coil spring 43 that is in contact with the final gear 32 is not shown in FIG.

第2摩擦面42を備える出力部50は、最終ギヤ32の内側に配置されている。より特定的には、出力部50の第2軸部51は、最終ギヤ32の第1軸部34に挿通されている。また、出力部50の第2頭部52は、最終ギヤ32の第1頭部35の内側に収容されている。 The output section 50 with the second friction surface 42 is arranged inside the final gear 32 . More specifically, the second shaft section 51 of the output section 50 is inserted into the first shaft section 34 of the final gear 32 . Further, the second head 52 of the output section 50 is housed inside the first head 35 of the final gear 32.

この結果、第1頭部35の内周面36(第1摩擦面41)と第2頭部52の外周面53(第2摩擦面42)とが対向している。別の見方をすると、環状の第1摩擦面41が同じく環状の第2摩擦面42を取り囲んでいる。 As a result, the inner peripheral surface 36 (first friction surface 41) of the first head 35 and the outer peripheral surface 53 (second friction surface 42) of the second head 52 are opposed to each other. Viewed from another perspective, the first annular friction surface 41 surrounds the second friction surface 42, which is also annular.

さらに、第1摩擦面41が設けられている最終ギヤ32は、コイルばね43による付勢を受けている。よって、第1摩擦面41が第2摩擦面42に押し付けられる。別の見方をすると、コイルばね43は、最終ギヤ32を付勢して第1摩擦面41を第2摩擦面42に押し付ける。 Further, the final gear 32 provided with the first friction surface 41 is biased by a coil spring 43 . Therefore, the first friction surface 41 is pressed against the second friction surface 42. Viewed from another perspective, the coil spring 43 biases the final gear 32 to press the first friction surface 41 against the second friction surface 42 .

コイルばね43の付勢によって第1摩擦面41が第2摩擦面42に押し付けられると、2つの摩擦面間に生じる摩擦力により、最終ギヤ32と出力部50とが動力伝達可能に接続される。つまり、多段減速機構30から出力されるトルクが出力部50に入力され、出力部50が回転する。 When the first friction surface 41 is pressed against the second friction surface 42 by the bias of the coil spring 43, the friction force generated between the two friction surfaces connects the final gear 32 and the output section 50 so that power can be transmitted. . That is, the torque output from the multi-stage reduction mechanism 30 is input to the output section 50, and the output section 50 rotates.

このとき、最終ギヤ32を支持している軸受80によって支持されているコイルばね43は、最終ギヤ32と一体的に回転する。より具体的には、最終ギヤ32,コイルばね43,ワッシャ83及び内輪81が等速回転する。つまり、本実施形態のギヤドモータ1には摺動箇所が少なく、損失トルクの低減や耐久性の向上が図られている。 At this time, the coil spring 43 supported by the bearing 80 supporting the final gear 32 rotates integrally with the final gear 32. More specifically, the final gear 32, coil spring 43, washer 83, and inner ring 81 rotate at a constant speed. In other words, the geared motor 1 of this embodiment has fewer sliding parts, thereby reducing torque loss and improving durability.

また、第1摩擦面41及び第2摩擦面42がテーパ形状を有しているので、第1頭部35や第2頭部52の大径化を抑制しつつ、より大きな接触面積や面圧が確保されている。つまり、本実施形態のギヤドモータ1では、大型化を回避しつつ、出力トルクの増大に必要なトルクリミッタの設定トルクの増加が図られている。 In addition, since the first friction surface 41 and the second friction surface 42 have a tapered shape, the diameter of the first head 35 and the second head 52 can be suppressed, and the contact area and surface pressure can be increased. is ensured. That is, in the geared motor 1 of this embodiment, the set torque of the torque limiter necessary for increasing the output torque is increased while avoiding an increase in size.

一方、外部から出力部50に設定トルクを上回るトルクが入力されると、第1摩擦面41と第2摩擦面42との間でスリップが生じ、出力部50が空転する。したがって、設定トルクを上回るトルクが最終ギヤ32に入力されることはない。なお、本実施形態における設定トルクは、約100mNmである。つまり、出力部50に100mNm前後のトルクが入力されると、第1摩擦面41と第2摩擦面42との間でスリップが生じる。このように、本実施形態のギヤドモータ1では、最終ギヤ32を含む多段減速機構30の破損や変形の防止が図られている。 On the other hand, when a torque exceeding the set torque is input to the output section 50 from the outside, a slip occurs between the first friction surface 41 and the second friction surface 42, and the output section 50 idles. Therefore, a torque exceeding the set torque is never input to the final gear 32. Note that the set torque in this embodiment is approximately 100 mNm. That is, when a torque of around 100 mNm is input to the output section 50, a slip occurs between the first friction surface 41 and the second friction surface 42. In this way, in the geared motor 1 of this embodiment, damage and deformation of the multi-stage reduction mechanism 30 including the final gear 32 are prevented.

<クリアランス>
図5に示されるように、最終ギヤ32と出力部50との間には、クリアランスが設けられている。より特定的には、2つのクリアランス85,86が最終ギヤ32と出力部50との間に設けられている。
<Clearance>
As shown in FIG. 5, a clearance is provided between the final gear 32 and the output section 50. More specifically, two clearances 85 , 86 are provided between the final gear 32 and the output 50 .

クリアランス85は、第2頭部52の底部と、これに対向する第1頭部35の底部との間に設けられている。一方、クリアランス86は、第2軸部51の下端部と、これに対向する第1軸部34の下端部との間に設けられている。つまり、回転軸方向の異なる2箇所に環状のクリアランス85,86が設けられている。 A clearance 85 is provided between the bottom of the second head 52 and the bottom of the first head 35 facing thereto. On the other hand, the clearance 86 is provided between the lower end of the second shaft portion 51 and the lower end of the first shaft portion 34 facing thereto. That is, annular clearances 85 and 86 are provided at two locations in different directions of the rotation axis.

クリアランス85,86は、いずれも環状のクリアランスである。より特定的には、クリアランス85は、出力部50の第2軸部51を取り囲む環状のクリアランスである。また、クリアランス86は、後述する角度センサ70のセンサシャフト72を取り囲む環状のクリアランスである。 The clearances 85 and 86 are both annular clearances. More specifically, the clearance 85 is an annular clearance surrounding the second shaft portion 51 of the output portion 50. Further, the clearance 86 is an annular clearance surrounding the sensor shaft 72 of the angle sensor 70, which will be described later.

クリアランス85,86は、第1摩擦面41と第2摩擦面42との少なくとも一方の摩耗に伴う最終ギヤ32の移動を許容する。第1摩擦面41や第2摩擦面42が摩耗すると、コイルばね43によって付勢されている最終ギヤ32は、クリアランス85,86の範囲内で回転軸Xの方向に移動する。より特定的には、最終ギヤ32は、第1摩擦面41や第2摩擦面42の摩耗の進行に伴って回転軸Xの方向に次第に移動し、上側カバー13に近接する。 The clearances 85 and 86 allow movement of the final gear 32 as at least one of the first friction surface 41 and the second friction surface 42 wears. When the first friction surface 41 and the second friction surface 42 wear, the final gear 32 biased by the coil spring 43 moves in the direction of the rotation axis X within the range of the clearances 85 and 86. More specifically, the final gear 32 gradually moves in the direction of the rotation axis X and approaches the upper cover 13 as the first friction surface 41 and the second friction surface 42 wear out.

別の見方をすると、第1摩擦面41や第2摩擦面42の摩耗が最終ギヤ32のスラスト方向への移動によって吸収される。この結果、第1摩擦面41と第2摩擦面42との接触状態(接触面積や面圧など)が長期間に亘って一定に保たれる。つまり、トルクリミッタ機構40の初期性能が長期間に亘って維持される。 From another perspective, the wear of the first friction surface 41 and the second friction surface 42 is absorbed by the movement of the final gear 32 in the thrust direction. As a result, the contact state (contact area, surface pressure, etc.) between the first friction surface 41 and the second friction surface 42 is kept constant over a long period of time. In other words, the initial performance of the torque limiter mechanism 40 is maintained over a long period of time.

<角度センサ>
図4に示されるように、ギヤドモータ1は、出力部50の回転角を検出する角度センサ70を備えている。角度センサ70は、センサ本体71と、センサシャフト72と、を有する。
<Angle sensor>
As shown in FIG. 4, the geared motor 1 includes an angle sensor 70 that detects the rotation angle of the output section 50. The angle sensor 70 has a sensor main body 71 and a sensor shaft 72.

センサシャフト72は、出力部50と相対回転不能に連結されている。センサシャフト72の上部には、径方向外側に突出する係合凸部72aが形成されている。センサシャフト72の上部は、出力部50の第2軸部51に挿入されており、係合凸部72aは、第2軸部51の内周面に形成されている係合凹部に係合している。この結果、出力部50とセンサシャフト72とは、相対回転不能に連結されている。 The sensor shaft 72 is connected to the output section 50 so as not to be relatively rotatable. An engagement convex portion 72a that protrudes outward in the radial direction is formed at the upper portion of the sensor shaft 72. The upper part of the sensor shaft 72 is inserted into the second shaft part 51 of the output part 50, and the engagement convex part 72a engages with an engagement recess formed in the inner peripheral surface of the second shaft part 51. ing. As a result, the output section 50 and the sensor shaft 72 are coupled so that they cannot rotate relative to each other.

センサシャフト72の下部はセンサ本体71に挿通されている。センサ本体71は、センサシャフト72の回転角に応じた信号を出力する。つまり、角度センサ70は、出力部50の回転角に応じた信号を出力するポテンショセンサである。角度センサ70から出力された信号は、基板60(コネクタ61)を介して外部に出力される。 The lower part of the sensor shaft 72 is inserted into the sensor main body 71. The sensor main body 71 outputs a signal according to the rotation angle of the sensor shaft 72. That is, the angle sensor 70 is a potentio sensor that outputs a signal according to the rotation angle of the output section 50. The signal output from the angle sensor 70 is output to the outside via the board 60 (connector 61).

出力部50とセンサシャフト72とが相対回転不能に連結されているので、最終ギヤ32と出力部50との間でスリップが発生しても、センサ本体71から出力される信号は、出力部50の実際の回転角を正確に示す。したがって、最終ギヤ32と出力部50との間にトルクリミッタ機構40が介在していても、出力部50の実際の回転角と角度センサ70によって検出される出力部50の回転角との間にずれが生じることはない。 Since the output section 50 and the sensor shaft 72 are connected so that they cannot rotate relative to each other, even if a slip occurs between the final gear 32 and the output section 50, the signal output from the sensor body 71 will not be transmitted to the output section 50. Accurately indicates the actual rotation angle of Therefore, even if the torque limiter mechanism 40 is interposed between the final gear 32 and the output section 50, there is a difference between the actual rotation angle of the output section 50 and the rotation angle of the output section 50 detected by the angle sensor 70. There will be no deviation.

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、多段減速機構30を構成するギヤの1つ又は2つ以上を金属ギヤに置換して強度や耐久性の向上を図ることもできる。また、多段減速機構30の減速段数や減速比などは、必要に応じて適宜変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, one or more of the gears constituting the multi-stage reduction mechanism 30 can be replaced with metal gears to improve strength and durability. Further, the number of reduction stages, reduction ratio, etc. of the multi-stage reduction mechanism 30 can be changed as necessary.

トルクリミッタ機構40の設定トルクも必要に応じて適宜変更することができる。例えば、第1摩擦面41及び第2摩擦面42のテーパ角度や摩擦係数、コイルばね43のばね圧などを変更することによって、設定トルクを変更することができる。さらには、第1摩擦面41や第2摩擦面42に潤滑材を塗布したり、塗布する潤滑材の種類や量を変更したりすることによっても、設定トルクを変更することができる。 The set torque of the torque limiter mechanism 40 can also be changed as necessary. For example, by changing the taper angle and friction coefficient of the first friction surface 41 and the second friction surface 42, the spring pressure of the coil spring 43, etc., the set torque can be changed. Furthermore, the set torque can be changed by applying a lubricant to the first friction surface 41 and the second friction surface 42, or by changing the type and amount of the applied lubricant.

1…ギヤドモータ、10…ハウジング、11…ケース、12…カバー(下側カバー)、13…カバー(上側カバー)、14,15…ボルト、16…開口部、17…位置決めリング、18…固定リブ、18a…貫通孔、20…モータ、21…ピニオンギヤ、30…多段減速機構、31…入力ギヤ、32…出力ギヤ(最終ギヤ)、33…中間ギヤ、34…第1軸部、35…第1頭部、36…内周面、37…ギヤ歯、40…トルクリミッタ機構、41…第1摩擦面、42…第2摩擦面、50…出力部、51…第2軸部、52…第2頭部、53…外周面、54…上面、55…係合部、60…基板、70…角度センサ、71…センサ本体、72…センサシャフト、72a…係合凸部、80…軸受、81…内輪、82…外輪、83…ワッシャ、83a…小径部、83b…大径部、85,86…クリアランス、X…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Geared motor, 10... Housing, 11... Case, 12... Cover (lower cover), 13... Cover (upper cover), 14, 15... Bolt, 16... Opening, 17... Positioning ring, 18... Fixed rib, 18a... Through hole, 20... Motor, 21... Pinion gear, 30... Multi-stage reduction mechanism, 31... Input gear, 32... Output gear (final gear), 33... Intermediate gear, 34... First shaft portion, 35... First head Part, 36...Inner peripheral surface, 37...Gear tooth, 40...Torque limiter mechanism, 41...First friction surface, 42...Second friction surface, 50...Output part, 51...Second shaft part, 52...Second head Part, 53...Outer circumferential surface, 54...Top surface, 55...Engaging portion, 60...Substrate, 70...Angle sensor, 71...Sensor body, 72...Sensor shaft, 72a...Engaging convex portion, 80...Bearing, 81...Inner ring , 82...Outer ring, 83...Washer, 83a...Small diameter part, 83b...Large diameter part, 85, 86...Clearance, X...Rotating shaft

Claims (5)

モータ,多段減速機構,トルクリミッタ機構および出力部を有するギヤドモータであって、
前記多段減速機構は、前記出力部と同軸の最終ギヤを含み、
前記トルクリミッタ機構は、前記最終ギヤに設けられた第1摩擦面と、前記出力部に設けられた第2摩擦面と、前記最終ギヤを付勢して前記第1摩擦面を前記第2摩擦面に押し付けるコイルばねと、を含み、
前記第1摩擦面は、前記最終ギヤの回転軸を中心とする環状のテーパ面であり、
前記第2摩擦面は、前記出力部の回転軸を中心とする環状のテーパ面であり、
前記コイルばねは、前記最終ギヤを回転自在に支持する軸受によって支持され、前記最終ギヤと一体的に回転可能である、ギヤドモータ。
A geared motor having a motor, a multi-stage reduction mechanism, a torque limiter mechanism, and an output section,
The multi-stage reduction mechanism includes a final gear coaxial with the output section,
The torque limiter mechanism includes a first friction surface provided on the final gear, a second friction surface provided on the output section, and biases the final gear so that the first friction surface becomes the second friction surface. a coil spring that presses against the surface;
The first friction surface is an annular tapered surface centered on the rotation axis of the final gear,
The second friction surface is an annular tapered surface centered on the rotation axis of the output section,
The coil spring is supported by a bearing that rotatably supports the final gear, and is rotatable integrally with the final gear.
前記軸受は、相対回転可能な内輪と外輪とを含む転がり軸受であり、
前記コイルばねの一端は、前記内輪によって支持され、前記コイルばねの他端は、前記最終ギヤに当接している、請求項1に記載のギヤドモータ。
The bearing is a rolling bearing including an inner ring and an outer ring that are relatively rotatable,
The geared motor according to claim 1, wherein one end of the coil spring is supported by the inner ring, and the other end of the coil spring is in contact with the final gear.
前記最終ギヤは、第1軸部と、前記第1軸部の一端に設けられた第1頭部と、を有し、
前記第1軸部は、前記コイルばねに挿通され、
前記第1頭部は、前記第1摩擦面を形成する内周面と、ギヤ歯が形成された外周面と、を備え、
前記出力部は、第2軸部と、前記第2軸部の一端に設けられた第2頭部と、を有し、
前記第2軸部は、前記第1軸部に挿通され、
前記第2頭部は、前記第2摩擦面を形成する外周面を有する、請求項1又は2に記載のギヤドモータ。
The final gear has a first shaft portion and a first head provided at one end of the first shaft portion,
the first shaft portion is inserted through the coil spring;
The first head includes an inner circumferential surface forming the first friction surface and an outer circumferential surface on which gear teeth are formed,
The output portion includes a second shaft portion and a second head provided at one end of the second shaft portion,
The second shaft portion is inserted into the first shaft portion,
The geared motor according to claim 1 or 2, wherein the second head has an outer circumferential surface forming the second friction surface.
前記最終ギヤと前記出力部との間に設けられたクリアランスを有し、
前記クリアランスは、前記第1摩擦面と前記第2摩擦面との少なくとも一方の摩耗に伴って前記最終ギヤが前記回転軸の方向に移動することを許容する、請求項1~3のいずれか一項に記載のギヤドモータ。
a clearance provided between the final gear and the output section,
Any one of claims 1 to 3, wherein the clearance allows the final gear to move in the direction of the rotating shaft as at least one of the first friction surface and the second friction surface wears. Geared motors listed in section.
前記出力部の回転角を検出する角度センサを有し、
前記角度センサは、前記出力部と相対回転不能に連結されたセンサシャフトを備え、前記センサシャフトの回転角に応じた信号を出力する、請求項1~4のいずれか一項に記載のギヤドモータ。
an angle sensor that detects a rotation angle of the output section;
The geared motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the angle sensor includes a sensor shaft that is connected to the output section so as not to be relatively rotatable, and outputs a signal according to a rotation angle of the sensor shaft.
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