JP4178780B2 - 多段減速機および多段減速機付モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットなどの駆動源として用いられるモータに取り付けられる歯車減速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、歯車減速機はコンベヤなどの駆動用だけでなくロボットなどの用途としても増えてきている。
【０００３】
そのため、歯車減速機の小型化、低騒音化、長寿命化や低価格化の要望が強くなっている。
【０００４】
また、モータへの装着性、さらにはロボットなどの機器と減速機付モータの取り付け性および省スペースの面から、入力軸と出力軸が同心構造をした歯車減速機の要望がある。
【０００５】
以下、一般的に使用されている同心構造の遊星歯車減速機について図面を参照して説明する。
【０００６】
図４において、３５はモータ、３６はギヤケース、３７は入力軸太陽歯車、３８は第一遊星歯車、３９は第一遊星軸、４０は第一遊星軸軸受で、その軸受外輪は第一遊星歯車３８の内径と、内輪は第一遊星軸３９に嵌合されている。４１は内歯車でギヤケース３６に嵌合固着されている。そして、入力軸太陽歯車３７と第一遊星歯車３８と内歯車４１は同時に噛み合っている。この第一遊星歯車３８は複数個で構成されていてもよい。
【０００７】
同じように、４２は第二太陽歯車で、第一遊星軸３９と一体になっている。４３は第二遊星歯車、４４は第二遊星軸、４５は第二遊星軸軸受で、その外輪は第二遊星歯車４３の内径と、内輪は第二遊星軸４４に嵌合されている。そして、第二太陽歯車４２と第二遊星歯車４３と内歯車４１は同時に噛み合っている。この第二遊星歯車４３も複数個で構成されていてもよい。４６は出力軸で第二遊星軸４４と一体になっている。４７，４８は軸受で、その内輪は出力軸４６と、外輪はギヤケース３６に嵌合されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、遊星歯車減速機のため、各軸の軸受が片持ち構造となり、強度的に不安定で寿命面で課題があった。
【０００９】
また、遊星歯車減速機のため、低騒音化、小型化および価格の面で課題があった。
【００１０】
一方、外歯歯車の多段減速機は、入力軸と出力軸が偏心しているのが一般的で、ロボットなどの用途には適していなかった。また、同心に構成すると、強度面で課題があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、強固で長寿命、低騒音、かつ小型で安価な多段減速機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、減速歯車群を全て外歯で構成し、入力軸と出力軸を同心で構成した多段減速機において、内径が同一径からなるギヤケースと、前記ギヤケース内に収納さ前記ギヤケース内に収納されギヤケース内径寸法とほぼ同じ外径寸法に設定した、平板状のブラケットおよび断面コの字状のブラケットと、前記断面コの字状のブラケットの柱部を平板状のブラケット側に向け、前記２種類のブラケットを軸方向に連設する連結手段とを備え、出力段の断面コの字状のブラケットに設けた出力前段歯車の軸受外径と前記ギヤケースに保持された出力軸負荷側の軸受外径とをオーバーハングさせて配設し、平板状のブラケットをギヤケースの入力軸側から断面コの字状のブラケットを介してギヤケースにネジ固定したしたので、強固で組立精度がよく、長寿命、低騒音、かつ小型で安価にできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１記載の多段減速機は、減速歯車群を全て外歯で構成し、入力軸と出力軸を同心で構成した多段減速機において、内径が同一径からなるギヤケースと、前記ギヤケース内に収納されギヤケース内径寸法とほぼ同じ外径寸法に設定した、平板状のブラケットおよび断面コの字状のブラケットと、前記断面コの字状のブラケットの柱部を平板状のブラケット側に向け、前記２種類のブラケットを軸方向に連設する連結手段とを備え、出力段の断面コの字状のブラケットに設けた出力前段歯車の軸受外径と前記ギヤケースに保持された出力軸負荷側の軸受外径とをオーバーハングさせて配設し、平板状のブラケットをギヤケースの入力軸側から断面コの字状のブラケットを介してギヤケースにネジ固定したしたもので、連結手段でブラケットを位置決めおよび連設でき、強固な多段減速機を安価に構成できる。
【００１４】
また、出力段のブラケットに設けた出力前段歯車の軸受外径と出力軸負荷側軸受外径とをオーバーハングさせたもので、多段減速機の外径を小さくできる。
【００１５】
さらに、請求項１または請求項２記載の多段減速機をサーボモータに取り付けた多段減速機付モータとしたものでは、強固で長寿命、低騒音、小型かつ安価にできるので、産業用ロボットなど広範囲の用途に用いることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は多段減速機の入力から出力までの減速を説明するために展開したものであり、歯車の平面位置関係を図２に示す。
【００１８】
図１、図２において、１はサーボモータ、２は入力軸ピニオンで、サーボモータ１の出力軸に設けている。３はブラケット、４，５は断面がコの字状のブラケット、６は内径が同一径からなるギヤケースで、ギヤケース６の内径寸法はブラケット３，４，５の外径寸法とほぼ同じに設定しており、ブラケット３，４，５はギヤケース６内に収納される。
【００１９】
７，８，９は連結手段のノックピンで、ブラケット３とブラケット４とはノックピン７で、ブラケット４とブラケット５とはノックピン８で、ブラケット間の連設部位を同一座標上に配置している。また、ギヤケース６とブラケット５はノックピン９で連結され、ブラケット５はギヤケース６にネジ止め、ブラケット３とブラケット５はブラケット４を貫通してネジ止めにより固定される。なお、他の連結手段として割ピンでもよく、軸方向に挿入または圧入できるもので機械的強度があればよい。
【００２０】
次に、多段減速機の歯車群と歯車軸受の構成について説明する。１０は入力軸ピニオン２と噛み合う１段ギヤ、１１は２段ピニオンおよび軸、１２，１３は軸受で、２段ピニオン軸１１の両端を支承している。１４は２段ピニオン１１と噛み合う２段ギヤ、１５は３段ピニオンおよび軸で、両端を軸受１６，１７により支承している。１８は３段ピニオン１５と噛み合う出力ギヤ、１９は出力軸で、両端を軸受２０，２１で支承している。２２は、オイルシールである。軸受２０はブラケット４に、負荷側の玉軸受２１はギヤケース６により保持されている。玉軸受２１以外の各軸受は減速機の外径を小さくするためニードル軸受にしている。
【００２１】
ここで、各ギヤとギヤ軸は圧入やキーにより固定、各ピニオンは軸と一体あるいは別構成にして圧入やキーで固定してもよい。
【００２２】
ブラケット５に設けた出力前段歯車である３段ピニオン１５の軸受１７の外径と出力ギヤ１８の外径とをオーバーハング（図２）、さらに、軸受１７の外径と出力軸１９の負荷側軸受２１の外径とをオーバーハング（外径より中心方向に配設）したため、外径の小さい小型な多段減速機にできる。
【００２３】
ここで、組立方法について説明する。まず、ギヤケース６の軸受ハウジング部に軸受２１を装着、出力軸１９を取り付け、ノックピン９とネジで軸受１７を取り付けたブラケット５をギヤケース６に固定する。これにより、軸受２１の外輪はブラケット５の端面とギヤケース６に挟まれて固定される。そして出力軸１９に出力ギヤ１８を固定する。次に、出力ギヤ１８と噛み合うように３段ピニオン１５を軸受１７に取り付け、軸受２０と軸受１３を装着したブラケット４と、ブラケット５とをノックピン８で連結する。このとき、出力軸１９の反対側は軸受２０により支承される。そして、３段ピニオン１５の軸に２段
ギヤ１４を固定、２段ピニオン１１の一方の軸を軸受１３に取り付ける。さらに、ブラケット３に装着した軸受１２に２段ピニオン１１の軸、軸受１６に３段ピニオン１５の軸を嵌め合わせて、ブラケット３とブラケット４をノックピン７で連結、ネジでブラケット３，４，５を同時に固定する。
【００２４】
このように、各歯車は外歯で構成され、軸受は両持ち軸受で構成しており、連結手段で複数個のブラケットを位置決め連設することで、強固な多段減速機を安価に構成できる。
【００２５】
また、図２に示すように、減速歯車群の入力軸ピニオンと出力軸を同心で構成しており機器へ取り付けた際、出っ張りがなく取り扱いやすく、省スペース化が実現できる。
【００２６】
なお、断面がコの字状をしたブラケットの柱部を分離してリング状の別部材で構成してもよく、また、軸受ハウジング部を別部材にしてもよい。本実施例では断面がコの字状をしたブラケットを２ケで構成し、３段減速機としているが、１ケでも、２以上の複数個としてもよい。また、１ケのブラケット内に２ケの歯車軸で構成しているが１ケの歯車軸でも３軸以上の複数軸にしても実施できる。歯車の噛み合い率が比較的小さく（噛み合い率２以下）、歯車の回転によるスラスト荷重が小さなものに適している。
【００２７】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の断面がコの字状のブラケットを１ケにして、出力軸を除く中間歯車軸のスラスト荷重を受ける手段をスラスト軸受にしたものである。
【００２８】
以下相違点を中心にして説明する。図３において、２４はブラケット、２５は断面がコの字状のブラケット、２６はギヤケース、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄはスラスト軸受、２８はニードル軸受、２９は玉軸受、３０は押え板、３１は出力軸で、ブラケット２４とブラケット２５はノックピンなどの連結手段（図示せず）で回転方向に位置決めされてギヤケース２６に収納され、ネジ３２によりギヤケース２６に固定されている。
【００２９】
まず、玉軸受２９の内輪を出力軸３１の所定位置に固着させ、ギヤケース２６の軸受ハウジング部に玉軸受２９を装着後、玉軸受２９の外輪を押え板３０とギヤケース２６で挟むようにしてネジ固定する。これにより、玉軸受２９の内外輪が固定され、ラジアル荷重とスラスト荷重を受けることができる。したがって、ニードル軸受２８にスラスト荷重がかかることはない。
【００３０】
多段減速機の歯車群の概略構成は同じで、中間歯車軸のスラスト荷重を受ける手段をスラスト軸受２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに変更した点が異なる。そして、このスラスト軸受は歯車の軸方向の間に設けるため、ニードル軸受と同様に減速機の外径を小さくできる。
【００３１】
なお、各段の歯車をハスバ歯車にして噛み合い率を２以上にすれば、噛み合い時の騒音を下げることができる。また、ハスバ歯車が回転して発生するスラスト荷重をスラスト軸受が受けるので、長寿命化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、請求項１、２記載の発明によれば、内径が同一径からなるギヤケース内にブラケットを連結手段で連接し、出力前段歯車の軸受外径と出力軸負荷側の軸受外径とをオーバーハングさせて配設し、平板状のブラケットをギヤケースの入力軸側からギヤケースにネジ固定したので、小型、高強度で低騒音な多段減速機が得られる。
【００３３】
さらに、請求項３記載の発明によれば、上記の多段減速機とサーボモータとを組み合わせれば産業用ロボットなど広範囲の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１における多段減速機の断面図
【図２】 本発明の実施例１における多段減速機の平面位置関係の説明図
【図３】 本発明の実施例２における多段減速機の断面図
【図４】 従来の減速機の断面図
【符号の説明】
１ モータ（サーボモータ）
２ 入力軸ピニオン（モータ軸ピニオン）
３，４，５，２４，２５ ブラケット
６，２６ ギヤケース
７，８，９ 連結手段（ノックピン）
１０，１１，１４，１５，１８ 減速歯車群
１２，１３，１６，１７，２０，２１，２８ 軸受（ニードルおよび玉軸受）
１９，３１ 出力軸
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ スラスト軸受

Claims (3)

1. 減速歯車群を全て外歯で構成し、入力軸と出力軸を同心で構成した多段減速機において、内径が同一径からなるギヤケースと、前記ギヤケース内に収納されギヤケース内径寸法とほぼ同じ外径寸法に設定した、平板状のブラケットおよび断面コの字状のブラケットと、前記断面コの字状のブラケットの柱部を平板状のブラケット側に向け、前記２種類のブラケットを軸方向に連設する連結手段とを備え、出力段の断面コの字状のブラケットに設けた出力前段歯車の軸受外径と前記ギヤケースに保持された出力軸負荷側の軸受外径とをオーバーハングさせて配設し、平板状のブラケットをギヤケースの入力軸側から断面コの字状のブラケットを介してギヤケースにネジ固定した多段減速機。
2. 前記ギヤケースに保持された出力軸負荷側の軸受外輪を出力段に設けた断面コの字状のブラケット端面で挟むようにネジ固定した請求項１記載の多段減速機。
3. 請求項１記載の多段減速機をサーボモータに取り付けた多段減速機付モータ。

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