JP3564184B2

JP3564184B2 - Planetary roller speed reducer with motor

Info

Publication number: JP3564184B2
Application number: JP01678495A
Authority: JP
Inventors: 甲矢雄内藤; 達規森; 肇渡▲辺▼
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JPH08210455A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、原動機と遊星ローラ式減速機とを軸方向隣り合わせに配置してなる原動機付き遊星ローラ式減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、遊星ローラ式減速機とステッピングモータなどの原動機とを連結するには、図５に示すカップリングや図６に示すベルトおよびプーリを用いて間接的に行う。図５および図６において、５０は遊星ローラ式減速機、５１はステッピングモータなどの原動機、５２はカップリング、５３はベルト、５４，５５はプーリである。
【０００３】
このような従来例の場合、いずれも、装置全体の外形寸法が軸方向または径方向に大きくなってしまうため、大きな設置スペースが必要になる。また、図５の場合、遊星ローラ式減速機と原動機との回転軸心がずれやすくて、角速度変動が大きくなって動力伝達効率が悪くなりやすいことも指摘される。
【０００４】
これに対して、原動機の出力軸を遊星ローラ式減速機の太陽軸として直接利用したものがある（実開昭５７−９３０７３号公報、実開昭５７−８３９３８号公報参照）。この場合、前述のような連結手段が不要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報例のものは、せっかく原動機の出力軸を遊星ローラ式減速機の太陽軸として直接利用しているにもかかわらず、原動機の出力軸の両軸端を転がり軸受を介してハウジングに支持させている。このような構造では、特に遊星ローラ式減速機の軸心と遊星ローラ式減速機側の転がり軸受の軸心との同軸度を高精度に管理するのがきわめて困難となることが指摘される。つまり、前述の同軸度は、ハウジングに対する前記転がり軸受の取り付け精度や、遊星ローラ式減速機のハウジングに対する取り付け精度などとの相対関係により決まるが、これらについての管理がきわめて困難となるだけでなく、高コスト化を余儀なくされる。
【０００６】
また、高速回転での使用を考慮すると、前記原動機出力軸支持用の転がり軸受の存在が回転抵抗を増す要因となるなど、不利なことが指摘される。
【０００７】
さらに、装置全体の軸方向寸法が大きいことも指摘される。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、原動機付き遊星ローラ式減速機において、高精度な組み立てが簡易に実現できるようにして、高速回転特性の向上、装置全体の軸方向寸法の縮小化を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の原動機付き遊星ローラ式減速機は、原動機と、太陽軸と複数の遊星ローラとキャリア軸とを有する遊星ローラ式減速機とを軸方向隣り合わせに配置し、原動機の出力軸の一方軸端に遊星ローラ式減速機の太陽軸を形成している原動機付き遊星ローラ式減速機であって、原動機の出力軸の前記一方軸端が、遊星ローラ式減速機の遊星ローラで支持され、前記出力軸の他方軸端が、転がり軸受で支持され、前記太陽軸の端面と前記キャリア軸の端面との間にスラスト軸受としてのセラミックス材の玉が介装されている。
【００１０】
【作用】
本発明では、要するに、原動機の出力軸を遊星ローラ式減速機の太陽軸として利用しながら、前記出力軸において遊星ローラ式減速機側の軸端を転がり軸受で支持させずに、遊星ローラ式減速機そのもので支持させるようにしている。
【００１１】
つまり、従来例において出力軸の遊星ローラ式減速機側を支持する転がり軸受を省略しているから、出力軸と遊星ローラ式減速機の両軸心の同軸度を高精度に管理するための要素が減るとともに、回転抵抗の要素が少なくなる他、軸方向寸法が削減されるようになる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図１ないし図４に示す実施例に基づいて説明する。図１ないし図３は本発明の一実施例にかかり、図１は、原動機付き遊星ローラ式減速機の縦断面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、図１のシールの拡大断面図である。
【００１３】
図中、１は原動機、２は遊星ローラ式減速機であり、原動機１と遊星ローラ式減速機２とが軸方向に直接的に連結されている。
【００１４】
原動機１は、ステッピングモータなどからなり、ケース３Ａの内周に固定されるステータ１１と、図中右側の軸端がケース３Ａの底壁部に深溝型玉軸受などの転がり軸受４を介して支持された出力軸１２と、出力軸１２の中央大径部分に取り付けられたロータ１３とを備えている。
【００１５】
遊星ローラ式減速機２は、ケース３Ｂの内周に所要隙間を介して嵌入され複数のボルトを介してケース３Ｂの径方向内向きのフランジ３Ｂ１に位置決め固定される固定輪２１と、固定輪２１に同心状に挿通される太陽軸２２と、固定輪２１と太陽軸２２との間に両者に圧接するようそれぞれ介装された複数個（例えば四個）の遊星ローラ２３と、遊星ローラ２３の中心孔にケージアンドローラと呼ばれる転がり軸受５を介して挿通される複数本のキャリアピン２４と、ケース３Ｃに深溝型玉軸受などの転がり軸受６，７を介して支持されかつキャリアピン２４が植設されるキャリアプレート２５と、キャリアプレート２５の中心に結合（スプライン結合または圧入嵌合）されるキャリア軸２６と、固定輪２１の両側に配設されて遊星ローラ２３を軸方向で位置決めする一対の環状板２７，２８とを備えている。なお、キャリア軸２６は、減速動力を出力するものであり、この減速動力を受ける相手装置の入力軸そのものを直接利用することもできる。
【００１６】
そして、遊星ローラ式減速機２の太陽軸２２は、原動機１の出力軸１２の図中左側の軸端に一体に形成されている。なお、原動機１の出力軸１２としては、非磁性であることが必要とされることがあり、また、太陽軸２２としては、遊星ローラ２３の公転動作を安定化するために高硬度（例えばＨＲＣ６０以上）とすることが必要とされるので、これらのことを考慮して、出力軸１２をセラミックス材で形成することも考えられる。セラミックス材としては、焼結助剤として、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）およびアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いた窒化けい素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主体とするものの他、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などがある。但し、硬質材（前記セラミックス、炭素鋼材など）と非磁性材（例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ３０３、アルミニウム、黄銅や合成樹脂など）とを組み合わせた複合構造としてもよい。複合構造としては、出力軸１２を非磁性材料とし、この出力軸１２の一方軸端の太陽軸となる部位に硬質リング（窒化けい素を主成分とするセラミックス、炭素鋼材など）を圧入する構造や、これとは逆に、出力軸１２を硬質材料とし、この出力軸１２のロータ側外周に非磁性材からなるスリーブを圧入する構造が考えられる。
【００１７】
このように、本実施例では、従来例において出力軸１２の遊星ローラ式減速機２側を支持する転がり軸受を省略しているから、出力軸１２と遊星ローラ式減速機２の両軸心の同軸度について、遊星ローラ式減速機２のケース３Ｂに対する取り付け位置と、ケース３Ａに対するケース３Ｂの取り付け位置と、出力軸１２の図中右側の転がり軸受４のケース３Ａに対する取り付け位置との３つの要素を管理すればよくなるなど、管理要素が減って簡単かつ低コストでの組み立てが実現できるとともに、回転抵抗の要素が少なくなって高速回転特性が向上する他、軸方向寸法および総重量が削減されてコンパクト化を達成できるようになる。
【００１８】
また、太陽軸２２の端面とキャリア軸２６の端面に設けられる円錐形の凹部２６ａとの間には、それらの位置決めとスラスト荷重を受けるためのスラスト軸受としての玉２９が介装されている。この玉２９は、窒化けい素を主体とするセラミックス材などとされるが、セラミックスとすることによって、自身の摩耗がほとんどなくなり、凝着摩耗を低減する他、摩耗粉の発生量を低減するなどのメリットがある。凝着摩耗を低減できると、駆動トルクの軽減に貢献でき、一方、摩耗粉を低減できると、遊星ローラ２３の転動部位へのかみ込みに伴う変速作用の安定化に貢献できるようになる。
【００１９】
さらに、遊星ローラ式減速機２側のケース３Ｂに設けられている径方向内向きのフランジ３Ｂ１には、図３に示すようなシール８が装着されており、このフランジ３Ｂ１とシール８とで、原動機１側と遊星ローラ式減速機２側とを分離・遮断しているから、遊星ローラ式減速機２に存在するトラクションオイルが原動機１側へ流入せずに済むとともに、原動機１側の塵埃が遊星ローラ式減速機２側へ混入せずに済むようになっている。なお、シール８およびケース３Ｂのフランジ３Ｂ１の代わりに、図４に示すようなシール９を用いることもできる。このシール９は、遊星ローラ式減速機２の固定輪２１の図中右側に取り付けられる比較的薄肉の環状板からなり、内周部が原動機１の出力軸１２の外周面および段壁面に対して微小隙間を介して対向配置されることによりラビリンス密封部を形成している。また、図示しないが、このシール９の内周部に、出力軸１２の外周面または段壁面に対して接触する弾性リップを設けてもよい。
【００２０】
以上説明した原動機付き遊星ローラ式減速機の動作を説明する。原動機１を駆動すると、出力軸１２およびこの出力軸１２と一体の太陽軸２２が回転し、それに伴い遊星ローラ２３が自転および公転することになって、この遊星ローラ２３の公転動力がキャリアピン２４、キャリアプレート２５およびキャリア軸２６に伝達される。これにより、出力軸１２からキャリア軸２６へと動力が減速して伝達される。
【００２１】
なお、上記実施例では、全体のケースとして三分割構造のものを利用しているが、ケース３Ａと３Ｂは一体としてもよい。この場合には、出力軸と遊星ローラ式減速機の両軸心の同軸度を高精度に管理するための要素をさらに減らせるようになる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明では、従来例において出力軸の遊星ローラ式減速機側を支持する転がり軸受を省略しているから、出力軸と遊星ローラ式減速機の両軸心の同軸度を高精度に管理するための要素が減って簡単かつ低コストでの組み立てが実現できるとともに、回転抵抗の要素が少なくなって高速回転特性が向上する他、軸方向寸法および総重量が削減されてコンパクト化を達成できるようになる。
【００２３】
このように、安価で高性能な原動機付き遊星ローラ式減速機を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の原動機付き遊星ローラ式減速機の縦断面図。
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図。
【図３】図１のシールの拡大断面図。
【図４】本発明の他の実施例の原動機付き遊星ローラ式減速機の縦断面図。
【図５】第１の従来例を示す模式図。
【図６】第２の従来例を示す模式図。
【符号の説明】
１原動機
１１ステータ
１２原動機の出力軸
１３ロータ
２遊星ローラ式減速機
２１固定輪
２２太陽軸
２３遊星ローラ
２４キャリアピン
２５キャリアプレート
２６キャリア軸
４出力軸の軸端支持用の転がり軸受[0001]
[Industrial applications]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a planetary roller type reduction gear with a motor in which a motor and a planetary roller type reduction gear are arranged adjacent to each other in the axial direction.
[0002]
[Prior art]
Generally, in order to connect a planetary roller type speed reducer to a prime mover such as a stepping motor, the coupling is indirectly performed using a coupling shown in FIG. 5 or a belt and a pulley shown in FIG. 5 and 6, reference numeral 50 denotes a planetary roller type speed reducer, 51 denotes a motor such as a stepping motor, 52 denotes a coupling, 53 denotes a belt, and 54 and 55 denote pulleys.
[0003]
In each of such conventional examples, the external dimensions of the entire apparatus become large in the axial direction or the radial direction, so that a large installation space is required. In the case of FIG. 5, it is also pointed out that the rotation axis of the planetary roller type speed reducer and the prime mover are easily shifted, the angular velocity fluctuation is increased, and the power transmission efficiency is likely to be deteriorated.
[0004]
On the other hand, there is a motor in which an output shaft of a prime mover is directly used as a sun shaft of a planetary roller type reduction gear (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-93073 and 57-83938). In this case, the connecting means as described above becomes unnecessary.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above publication, despite the fact that the output shaft of the prime mover is directly used as the sun shaft of the planetary roller type speed reducer, both ends of the output shaft of the prime mover are supported by the housing via rolling bearings. ing. With such a structure, it is pointed out that it is extremely difficult to control the coaxiality between the axis of the planetary roller type reduction gear and the axis of the rolling bearing on the planetary roller type reduction gear with high accuracy. In other words, the aforementioned coaxiality is determined by the relative relationship between the mounting accuracy of the rolling bearing with respect to the housing and the mounting accuracy of the planetary roller type reduction gear with respect to the housing. High costs are required.
[0006]
Further, considering the use at high speed rotation, it is pointed out that disadvantages such as the existence of the rolling bearing for supporting the output shaft of the prime mover increase the rotational resistance.
[0007]
Furthermore, it is pointed out that the axial dimension of the entire apparatus is large.
[0008]
Accordingly, it is an object of the present invention to improve high-speed rotation characteristics and reduce the axial dimension of the entire apparatus by enabling high-precision assembly to be easily realized in a planetary roller type reduction gear with a motor. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The planetary roller type speed reducer with a motor according to the present invention includes a motor and a planetary roller type speed reducer having a sun shaft, a plurality of planetary rollers, and a carrier shaft arranged adjacent to each other in the axial direction, and one end of an output shaft of the motor. A planetary roller type speed reducer with a motor forming the sun shaft of the planetary roller type speed reducer, wherein the one shaft end of the output shaft of the motor is supported by planetary rollers of the planetary roller type speed reducer, and The other end of the shaft is supported by a rolling bearing, and a ceramic ball as a thrust bearing is interposed between the end surface of the sun shaft and the end surface of the carrier shaft.
[0010]
[Action]
In the present invention, in short, while using the output shaft of the prime mover as the sun shaft of the planetary roller type reduction gear, the planetary roller type reduction gear is used without supporting the shaft end of the planetary roller type reduction gear side on the output shaft with a rolling bearing. They are supported by the machine itself.
[0011]
That is, since the rolling bearing that supports the planetary roller type reduction gear side of the output shaft in the conventional example is omitted, an element for managing the coaxiality of both axes of the output shaft and the planetary roller type reduction gear with high accuracy. Is reduced, the element of the rotational resistance is reduced, and the axial dimension is reduced.
[0012]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a planetary roller type speed reducer with a motor, and FIG. 2 is a sectional view taken along line (2)-(2) of FIG. FIG. 3 and FIG. 3 are enlarged sectional views of the seal of FIG.
[0013]
In the figure, 1 is a prime mover, 2 is a planetary roller type reducer, and the prime mover 1 and the planetary roller type reducer 2 are directly connected in the axial direction.
[0014]
The prime mover 1 is composed of a stepping motor or the like, and a stator 11 fixed to the inner periphery of the case 3A and a shaft end on the right side in the drawing are supported on the bottom wall of the case 3A via a rolling bearing 4 such as a deep groove ball bearing. And a rotor 13 attached to the central large-diameter portion of the output shaft 12.
[0015]
The planetary roller type speed reducer 2 includes a fixed wheel 21 which is fitted into the inner periphery of the case 3B with a required gap, and is positioned and fixed to the radially inward flange 3B1 of the case 3B via a plurality of bolts. A plurality of (for example, four) planetary rollers 23 respectively interposed between the fixed wheel 21 and the sunshaft 22 so as to press them against each other; A plurality of carrier pins 24 inserted into the center hole through a rolling bearing 5 called a cage and roller, and the carrier pin 24 is supported by the case 3C via rolling bearings 6, 7 such as deep groove ball bearings, and the carrier pin 24 is planted. A carrier plate 25 provided, a carrier shaft 26 coupled to the center of the carrier plate 25 (spline coupling or press-fitting), and planetary rollers 2 disposed on both sides of the fixed wheel 21 And a pair of annular plates 27, 28 for positioning in the axial direction. The carrier shaft 26 outputs deceleration power, and the input shaft itself of the partner device that receives the deceleration power can be directly used.
[0016]
The sun shaft 22 of the planetary roller type speed reducer 2 is formed integrally with the output shaft 12 of the prime mover 1 at the left end in the figure. In some cases, the output shaft 12 of the prime mover 1 needs to be non-magnetic, and the sun shaft 22 has a high hardness (for example, HRC60) to stabilize the revolving operation of the planetary roller 23. Therefore, the output shaft 12 may be formed of a ceramic material in consideration of these points. As the ceramic material, as a sintering aid, yttria (Y ₂ O ₃ ) and alumina (Al ₂ O ₃ ), and, as appropriate, silicon nitride (AlN) and titanium nitride (TiO ₂ ) using titanium oxide (TiO ₂ ) In addition to those mainly composed of Si ₃ N ₄ ), there are alumina (Al ₂ O ₃ ), silicon carbide (SiC), zirconia (ZrO ₂ ), aluminum nitride (AlN), and the like. However, a composite structure in which a hard material (the above-mentioned ceramics, carbon steel material, etc.) and a non-magnetic material (for example, JIS SUS303, aluminum, brass, synthetic resin, etc.) may be used. As a composite structure, a structure in which the output shaft 12 is made of a non-magnetic material and a hard ring (ceramics mainly composed of silicon nitride, carbon steel, or the like) is pressed into a portion of one end of the output shaft 12 to be a sun axis. Alternatively, conversely, a structure is conceivable in which the output shaft 12 is made of a hard material, and a sleeve made of a non-magnetic material is pressed into the outer periphery of the output shaft 12 on the rotor side.
[0017]
As described above, in this embodiment, since the rolling bearing that supports the planetary roller type reduction gear 2 side of the output shaft 12 in the conventional example is omitted, the two shaft centers of the output shaft 12 and the planetary roller type reduction gear 2 are omitted. With respect to the coaxiality, three elements of the mounting position of the planetary roller type reduction gear 2 to the case 3B, the mounting position of the case 3B to the case 3A, and the mounting position of the right side rolling bearing 4 of the output shaft 12 to the case 3A in the drawing. As a result, the number of management elements is reduced, so that easy and low-cost assembly can be realized.In addition, the number of rotation resistance elements is reduced and high-speed rotation characteristics are improved, and the axial dimension and total weight are reduced. Compactness can be achieved.
[0018]
In addition, between the end face of the sun shaft 22 and the conical concave portion 26a provided on the end face of the carrier shaft 26, a ball 29 as a thrust bearing for positioning them and receiving a thrust load is interposed. The ball 29 is made of a ceramic material mainly composed of silicon nitride. By using the ceramic material , the wear of the ball 29 is almost eliminated, and in addition to reducing adhesive wear, the amount of generated wear powder is reduced. There are advantages. If the adhesive wear can be reduced, the driving torque can be reduced, while if the wear powder can be reduced, the speed change action accompanying the biting of the planetary roller 23 into the rolling portion can be stabilized.
[0019]
Further, a seal 8 as shown in FIG. 3 is attached to a radially inward flange 3B1 provided on the case 3B on the planetary roller type speed reducer 2 side, and the flange 3B1 and the seal 8 Since the prime mover 1 side and the planetary roller type speed reducer 2 side are separated and shut off, the traction oil existing in the planetary roller type speed reducer 2 does not need to flow into the prime mover 1 side, and dust on the prime mover 1 side is reduced. It does not need to be mixed into the planetary roller type speed reducer 2 side. Note that a seal 9 as shown in FIG. 4 can be used instead of the seal 8 and the flange 3B1 of the case 3B. The seal 9 is formed of a relatively thin annular plate attached to the right side of the fixed wheel 21 of the planetary roller type speed reducer 2 in the figure, and has an inner peripheral portion with respect to an outer peripheral surface and a step wall surface of the output shaft 12 of the prime mover 1. The labyrinth sealing portion is formed by being opposed to each other with a small gap therebetween. Although not shown, an elastic lip may be provided on the inner peripheral portion of the seal 9 to contact the outer peripheral surface or the step wall surface of the output shaft 12.
[0020]
The operation of the planetary roller type speed reducer with a motor described above will be described. When the prime mover 1 is driven, the output shaft 12 and the sun shaft 22 integrated with the output shaft 12 rotate, so that the planetary rollers 23 rotate and revolve, and the revolving power of the planetary rollers 23 is transferred to the carrier pins 24. , The carrier plate 25 and the carrier shaft 26. Thus, the power is transmitted from the output shaft 12 to the carrier shaft 26 at a reduced speed.
[0021]
In the above embodiment, a three-part structure is used as the entire case, but the cases 3A and 3B may be integrated. In this case, it is possible to further reduce an element for managing the coaxiality between the output shaft and the two shaft centers of the planetary roller type reduction gear with high accuracy.
[0022]
【The invention's effect】
In the present invention, since the rolling bearing that supports the planetary roller type reduction gear side of the output shaft in the conventional example is omitted, the coaxiality of both the axis of the output shaft and the planetary roller type reduction gear is managed with high accuracy. In addition to reducing the number of elements, assembly can be realized easily and at low cost, the number of elements of rotational resistance is reduced, high-speed rotation characteristics are improved, and the axial size and total weight are reduced so that compactness can be achieved. Become.
[0023]
Thus, an inexpensive and high-performance planetary roller type reduction gear with a motor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a planetary roller type speed reducer with a motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line (2)-(2) of FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the seal of FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a planetary roller type speed reducer with a motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a first conventional example.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a second conventional example.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 motor 11 stator 12 motor output shaft 13 rotor 2 planetary roller type speed reducer 21 fixed wheel 22 sun shaft 23 planetary roller 24 carrier pin 25 carrier plate 26 carrier shaft 4 rolling bearing for supporting the shaft end of output shaft

Claims

A prime mover , a planetary roller type reducer having a sun shaft, a plurality of planetary rollers and a carrier shaft are arranged adjacent to each other in the axial direction,
A planetary roller-type reducer with a motor that forms a sun shaft of a planetary roller-type reducer at one end of an output shaft of the motor,
The one shaft end of the output shaft of the prime mover is supported by a planetary roller of a planetary roller type reduction gear , and the other shaft end of the output shaft is supported by a rolling bearing ,
A planetary roller type reduction gear with a motor , wherein a ceramic ball as a thrust bearing is interposed between an end surface of the sun shaft and an end surface of the carrier shaft .