JP4405442B2 - ピニオン付きモータ - Google Patents

Description

本発明は、モータ軸の先端にピニオンが形成されているピニオン付きモータに関する。

近年の工場等においては、少量多品種生産に対応するため、必要な機械を必要なときにのみ運転するという要請に応えるべく、個々の機械を独立してその場で駆動可能とした構成が求められるようになってきている。そのため、減速機構を収容した歯車箱とモータとを一体的に組付け、単独で最適なトルク及び回転速度に調整された出力が得られるようにしたいわいる「ギヤドモータ」のニーズがますます増大している。

そのため、この現象に対応して、モータ軸にスパーピニオン（平歯車）、或いはヘリカルピニオン（斜歯歯車）等を予め形成し、該モータ軸に減速機の初段（入力軸）の機能を兼用させるようにしたピニオン付モータも数多く出荷されている。

このようなピニオン付きモータのモータ軸は、モータの発熱による熱膨張を考慮し、モータケースに対して若干軸方向に動くことができるように組み込まれている。特許文献１において開示されているピニオン付きモータは、ピニオン側（負荷側）のモータ軸を支持している軸受（負荷側軸受）は圧入嵌合、もう一方（反負荷側軸受）は隙間嵌めとし、この隙間嵌めとされた反負荷側軸受に対し、ナミＷによって与圧を与える構成を採用している。

特開２００１−１２４１５５号公報

モータには、その用途にふさわしいように、回転数検出器やブレーキ装置など、種々の付設機構が備えられたものが存在する。これらの付設機構の中には、例えば回転数検出器の回転板とセンサ機構、ブレーキ装置の可動板と固定磁石のように、モータ軸又はこれに付設機構の一部が固定された部材と、付設機構の他の特定の部材との間の軸方向距離が所定の範囲内に収まるように設計された付設機構も多く存在する。

しかしながら、こうした付設機構をピニオン付モータに適用した場合は、前述したようなモータ軸の動きがこの管理されるべき軸方向距離を不明確なものにし、回転数検出器やブレーキ装置等の性能に影響を与えるという問題が存在していた。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、付設機構の機能上必要な間隙（軸方向距離）については、これを正確に確保し、併せてモータ軸の熱膨張等を合理的に許容し得るピニオン付きモータを提供することをその課題としている。

本発明は、反負荷側軸受及び負荷側軸受によって支持されるモータ軸の先端に、ピニオンが形成されているピニオン付きモータであって、前記モータ軸又はこれに自身の一部が固定された部材と、自身の他の特定の部材との間の軸方向距離が所定の範囲内に収められる付設機構を備えたピニオン付きモータにおいて、前記反負荷側軸受は、その内輪がモータ軸に、外輪がモータケースにそれぞれ固定されており、前記負荷側軸受は、その内輪がモータ軸と締まり嵌めされると共に、外輪がモータケースと隙間嵌めされていることにより、上記課題を解決したものである。

なお、ここで言う「モータケース」には、モータケースのいわゆる本体のほか、該モータケースの本体に固定される別部材（モータケース側の部材）の概念も含まれる。

本発明においては、回転数検出器、あるいはブレーキ装置等の付設機構の備えられている側の軸受である反負荷側軸受については、その内輪、外輪とも、モータ軸あるいはケース側と強固に固定する。これにより、付設機構の機能上必要な間隙（軸方向距離）が確実に確保される。一方、負荷側の軸受については、内輪のみを締まり嵌めとし、外輪については隙間嵌めとする。これにより、モータ軸の熱膨張を効果的に吸収することができ、しかも、内輪側が隙間嵌めとされている構造に比べ、組付性がよい。

また、ピニオンに、アキシャル方向の荷重が発生したとしても、該反負荷側軸受により、これらのアキシャル荷重を確実に受け止めることができる。

モータの付設機構の機能上必要な間隙等を正確に確保し、併せてモータ軸の熱膨張等を合理的に許容し得る構成を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明が適用されたハイポイドピニオン付きのモータを示すと共に、該ハイポイドピニオン付きのモータがハイポイド減速機と一体化され、結果として、同じく本発明が適用されたハイポイドギヤドモータ（動力伝達装置）が形成されている状態を同時に示している。

モータＭ１は、モータ軸１２を備える。モータ軸１２は、反負荷側軸受１４及び負荷側軸受１６によって回転自在に両持ち支持されている（後述）。モータ軸１２の先端にはハイポイドピニオン２０が形成されており、後端には回転数検出器２２が装備されている。

回転数検出器２２は、図２に示されるように、この実施形態では、光を照射する投光器２４、該照射された光を受光する受光器２６を備え、この投光器２４と受光器２６との間にスリット（図示略）の形成された回転板３０が回転自在に配置された構成とされている。投光器２４及び受光器２６は、間隙Ｄ１を有してモータＭ１のケース３２側に固定されており、回転板３０は、この間隙Ｄ１内においてモータ軸１２と一体的に回転する。そのため、回転板３０に形成されたスリットがモータ軸１２の回転と同期して回転し、該モータ軸１２の回転速度に応じた速さで投光器２４から照射された光を受光器２６にまで間欠的に到達させることで、モータ軸１２の回転状態を検出する構成とされている。

図１及び図２では、便宜上投光器２４と受光器２６との間隙Ｄ１を若干広めに描写しているが、実際には投・受光の効率及び検出の確実性（透光・遮光の明確化）のために、この間隙Ｄ１はそれほど広くは設計されない。回転板３０は高速で回転するが、この狭い間隙Ｄ１内の軸方向ほぼ中央に配置される。従って、投光器２４と回転板３０との間隙Ｄ２、及び受光器２６と回転板３０との間隙Ｄ３は、特に厳密に管理・確保される必要がある。本実施形態では、この間隙Ｄ２、Ｄ３が、モータ軸１２と一体化された部材（回転体３０）と他の特定の部材（投光器２４、受光器２６）との間の軸方向距離にそれぞれ相当している。

一方、モータ軸１２の反負荷側を支持している前記軸受１４は、その内輪１４Ａがモータ軸１２に締まり嵌めによって固定・連結されている。この内輪１４Ａは、更に、モータ軸に装着された止め輪４０とモータ軸１２に形成された段部１２Ａとの間に挟持され、モータ軸１２との軸方向における相対移動が完全に封じられている。

また、この（反負荷側の）軸受１４の外輪１４Ｂは、モータＭ１のケース３２に形成された突起３２Ａと該ケース３２にボルト４２を介して固定されたフランジ体４４との間に挟持され、ケース３２との軸方向における相対移動が完全に封じられた状態で該ケース３２に固定されている。

図１に戻って、モータ軸１２の負荷側を支持している前記軸受１６は、その内輪１６Ａがモータ軸１２と締まり嵌めにて固定的に連結されている。この内輪１６Ａは、その一端側がモータ軸１２に形成された段部１２Ｂと当接しており、他端側は、板ばね（弾性部材）４６と当接している。なお、この板ばね４６は、内輪１６Ａを図の右方向に付勢しており、更には、該内輪１６Ａを介してモータ軸１２を反負荷側軸受１４の方向に付勢している。

また、この（負荷側の）軸受１６の外輪は、ケース３２に組み込まれたブッシュ４８と隙間嵌めで（軸方向にスライド自在に）当接・連結されている。

モータ軸１２の先端には、前述したように、ハイポイドピニオン２０が形成されている。このハイポイドピニオン２０は、減速機（相手機械）Ｇ１内に組み込まれたハイポイドギヤ５０と噛合し、ハイポイド減速機構を構成している。ハイポイドギヤ５０の装着された中間軸５２には、ギヤ５４が組み込まれている。ギヤ５４は出力軸５６に一体的に形成されたピニオン５８と噛合している。なお、ギヤド５４及び５８は、増速機構を構成しており、ハイポイドギヤドモータＨＧＭ１全体の低減速比化に寄与している。

ここで、モータＭ１のケース３２の端部には、対減速機当接面３２Ｂが形成されており、一方、減速機Ｇ１のケース５８の端部には、対モータケース当接面５８Ａが形成されている。両当接面３２Ｂ、５８Ａの間にはシム６０が介在可能とされており、このシム６０の存在により、モータＭ１側のハイポイドピニオン２０と減速機Ｇ１側のハイポイドギヤ５０との噛合位置の微調整が行えるようになっている。

次に、この実施形態に係るハイポイドピニオン付のモータＭ１及びハイポイドギヤドモータＨＧＭ１の作用を説明する。

モータ軸１２が回転すると、その先端に形成されたハイポイドピニオン２０が一体的に回転し、該ハイポイドピニオン２０と噛合しているハイポイドギヤ５０が回転する。これにより、中間軸５２が回転し、該中間軸５２に組み込まれたギヤ５４が回転する。この結果、該ギヤ５４と噛合しているピニオン５８を介して出力軸５６が回転する。

ここで、回転数検出器２２の回転板３０が投光器２４及び受光器２６のいずれとも接触することなく安定して高速回転するためには、間隙Ｄ２、Ｄ３が厳密に管理されなければならない。この実施形態においては、モータ軸１２の反負荷側の軸受１４を利用してこの厳格な位置決めを実現している。

すなわち、モータ軸１２の反負荷側を支持している軸受１４の内輪１４Ａは、モータ軸１２に締まり嵌めで装着され、更に、モータ軸１２の段部１２Ａと止め輪４０との間に挟持されることにより、モータ軸１２との軸方向における相対移動が完全に封じられている。一方、この反負荷側の軸受１４の外輪１４Ｂは、ケース３２側に形成された突起３２Ａとボルト４２を介してケース３２に固定されたフランジ体４４との間に挟持されることにより、ケース３２との軸方向における相対移動が完全に封じられた状態でケース３２に固定されている。従って、モータ軸１２の反負荷側端及びこれと一体化された回転体３０は、反負荷側軸受１４を介してケース３２に対して軸方向に厳密に位置決めされる。回転数検出器２２の投光器２４及び受光器２６は、ケース３２側に取り付けられる部材であるため、もとより、該ケース３２に対する軸方向の位置決め精度は高い。この結果、モータ軸１２と一体化された回転板３０を、（他の特定の部材である）投光器２４と受光器２６との間に（間隙Ｄ２、Ｄ３を残して）非常に高い精度で配置することができる。

また、ハイポイドピニオン２０とハイポイドギヤ５０との噛合によって発生するスラスト荷重（アキシャル方向の負荷）は、この反負荷側の軸受１４を介して確実にケース３２によって受け止めることができる。

即ち、本発明においては、モータ軸の先端にどのような種類のピニオンが形成されているかについては、特に限定されないが、この実施形態で例示されるように、例えば、ハイポイドピニオン、ウォームピニオン、又はベベルピニオンのような直交ピニオン、あるいは、ヘリカルピニオンのように、アキシャル方向の荷重が発生するような種類のピニオンが形成されていたりしたとしても、反負荷側軸受により確実にこれを受け止めることができる。

一方、モータ軸１２の負荷側の軸受１６は、その内輪１６Ａがモータ軸１２に締まり嵌めで組み込まれると共に、外輪１６Ｂが隙間嵌めで（軸方向に摺動可能に）ケース３２側（のブッシュ４８）に組み込まれている。このため、モータ軸１２が発熱・冷却によって膨張・収縮を起こしたとしても、これを問題なく吸収することができる。また、モータ軸１２は、板ばね４６の付勢力によって（負荷側の軸受１６を介して）常に反負荷側の軸受１４方向に付勢されているため、軸方向にがたつくこともない。

更に、モータＭ１のケース３２の対減速機当接面３２Ｂと、減速機Ｇ１のケース５８の対モータケース当接面５８Ａとの間には、シム６０が配置可能とされているため、このシム６０の存在により、モータ軸１２に形成されたハイポイドピニオン２０と減速機Ｇ１側のハイポイドギヤ５０との噛合位置を精度良く微調整することができる。

次に、図３、図４を参照して本発明の他の実施形態の一例について説明する。

この実施形態に係るハイポイドギヤドモータＨＧＭ２においては、モータＭ２のモータ軸１０２の反負荷側に、ブレーキ装置１７０が組み込まれている。

このブレーキ装置１７０は、固定磁石１７２と摺動板（ブレーキライニング）１７４、可動板１７５、固定板１７６を備える。モータ軸１１２の反負荷側には、段部１１２Ｃと止め輪１４０によって軸方向に固定されると共に、キー１８０によって円周方向に一体化されたスリーブ１８２が組み込まれている。また、このスリーブ１８２の外周に前記摺動板１７４が軸方向に移動可能に組み付けられている。摺動板１７４は、スリーブ１８２の軸方向に沿って形成された突起部（断面のみ図示）１８２Ａと係合することにより、スリーブ１８２と一体的に回転可能且つ軸方向に移動可能である。

可動板１７５は、ブレーキ作動時にばね１８４によって固定磁石１７２から離反する方向に付勢されて摺動板１７４を固定板１７６に押し付けることによりモータ軸１１２の回転を減速させるように構成されている。固定磁石１７２は、モータ稼働時に励磁によってばね１８４よりも大きな吸引力を発生させて可動板１７５を吸引し、該摺動板１７４を固定板１７６からフリーにすることによりブレーキを解放する。なお、モータ軸１１２の最端部には、ファン１８６が取付けられている。

この実施形態に於けるブレーキ装置１７０においても、固定板１７６と摺動板１７４との間、摺動板１７４と可動板１７５との間、及び可動板１７５と固定磁石１７２との間の合計の隙間（軸方向距離）は、該ブレーキ装置１７０の解放時において、製造・組付けのばらつき等の如何に関わらず各部材が干渉しない状態で、且つできるだけ狭い大きさに設定される必要がある。なお、この合計の隙間は、組み立て時にはばね１８４により可動板１７５は反負荷側方向に付勢されるので、結果として、可動板１７５と固定磁石１７２との間隙Ｄ４として管理され得る。

そのため、この実施形態においても、モータ軸１１２の反負荷側を支持している軸受１１４の内輪１１４Ａは、モータ軸１１２との軸方向における相対移動が完全に封じられてた構成とされている。即ち、内輪１１４Ａは、モータ軸１１２に締まり嵌めで装着され、且つ、モータ軸１１２の段部１１２Ａと、スペーサ１９０、スリーブ１８２、及び止め輪１４０との間に挟持されている。

また、この反負荷側の軸受１１４の外輪１１４Ｂも、ケース１３２との軸方向における相対移動が完全に封じられた状態でケース１３２に固定されている。即ち、該外輪１１４Ｂは、ケース１３２側に形成された突起１３２Ａとボルト１４２を介してケース１３２に固定されたフランジ体１４４との間に挟持されている。これにより、モータ軸１１２の反負荷側端は、ケース３２に対して軸方向に厳密に位置決めされ、該モータ軸１１２に一体化された固定板１７６と、ケース１３２側に取り付けられた固定磁石（他の特定の部材）１７２との間の軸方向距離を正確に確定でき、結果として、前記間隙Ｄ４を正確に確保できる。

一方、図３を参照して、モータ軸１１２の負荷側の軸受１１６は、その内輪１１６Ａがモータ軸１１２に締まり嵌めで組み込まれると共に、外輪１１６Ｂが隙間嵌めで（軸方向に摺動可能に）ケース１３２側に組み込まれている。図３はモータ軸１２が発熱によって膨張した状態を示しており、収縮をした場合には、ケース１３２の段部１３２Ｃとの間に間隙が形成されるようになっている。軸受１１６の内輪１１６Ａは、モータ軸１１２と締まり嵌めになっているため、軸受１１６は全体として常にモータ軸１１２と一体的に動き、軸方向にがたつくことはない。

また、先の実施形態と同様に、モータＭ２のケース１３２の対減速機当接面１３２Ｂと、減速機Ｇ２のケース１５８の対モータケース当接面１５８Ａとの間には、シム１６０が配置可能とされているため、このシム１６０の存在により、モータ軸１１２に形成されたハイポイドピニオン１２０と減速機Ｇ２側のハイポイドギヤ１５０との噛合位置を精度良く微調整することができる。なお、このシム１６０（或いは前記シム６０）は、用途によってはなくても良い。

その他の構成及び作用については、先の実施形態と同様であるため、図中で同一又は類似する部分に下２桁が同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

なお、上記実施形態においては、ピニオン付きのモータと組み合わされる相手機械として、減速機を連結する例が示されていたが、本発明において該モータと連結されるべき相手機械は、減速機に限定されるものではなく、例えば、方向を変えるだけの直交伝達装置や、アダプター的機能を持たせた継ぎ手のようなものであっても良い。

モータ軸の先端にピニオンが形成されているピニオン付きモータ、特に、モータ軸と特定の部材との間の軸方向距離を所定の範囲内に収める必要のある付設機構を備えたピニオン付きモータ、或いは該ピニオン付きモータを含む動力伝達装置に適用できる。

本発明が適用された、ピニオン付きモータ及び該ピニオン付きモータを含むギヤドモータの実施形態の一例を示す断面図 上記実施形態における回転数検出器付近の拡大断面図 本発明の他の実施形態の一例を示す図１相当の断面図 該他の実施形態におけるブレーキ装置付近の拡大断面図

符号の説明

Ｍ１…ピニオン付きのモータ
Ｇ１…減速機
ＨＧＭ１…ハイポイドギヤドモータ
１２…モータ軸
１２Ａ…段部
１４…反負荷側軸受
１４Ａ…内輪
１４Ｂ…外輪
１６…負荷側軸受
１６Ａ…内輪
１６Ｂ…外輪
２０…ハイポイドピニオン
２２…回転数検出器
２４…投光器
２６…受光器
３２…ケース
４０…止め輪
４６…板ばね（弾性部材）
４８…ブッシュ
５０…ハイポイドギヤ

Claims (4)

1. 反負荷側軸受及び負荷側軸受によって支持されるモータ軸の先端に、ピニオンが形成されているピニオン付きモータであって、前記モータ軸又はこれに自身の一部が固定された部材と、自身の他の特定の部材との間の軸方向距離が所定の範囲内に収められる付設機構を備えたピニオン付きモータにおいて、
   前記反負荷側軸受は、その内輪がモータ軸に、外輪がモータケースにそれぞれ固定されており、
   前記負荷側軸受は、その内輪がモータ軸と締まり嵌めされると共に、外輪がモータケースと隙間嵌めされている
   ことを特徴とするピニオン付きモータ。
2. 請求項１において、
   前記モータ軸が、弾性部材にて反負荷側軸受方向に付勢されていることを特徴とするピニオン付きモータ。
3. 請求項１または２において、
   前記反負荷側軸受の内輪と前記モータ軸とが、前記締まり嵌めのほか、止め輪によっても固定されていることを特徴とするピニオン付きモータ。
4. 反負荷側軸受及び負荷側軸受によって支持されるモータ軸の先端に、ピニオンが形成されているピニオン付きモータであって、前記モータ軸又はこれに自身の一部が固定された部材と、自身の他の特定の部材との間の軸方向距離が所定の範囲内に収められる付設機構を備えたピニオン付きモータと、
   該ピニオン付きモータと連結される相手機械と、を備えた動力伝達装置において、
   前記反負荷側軸受は、その内輪がモータ軸に、外輪がモータケースにそれぞれ固定され、
   前記負荷側軸受は、その内輪がモータ軸と締まり嵌めされると共に、外輪がモータケースと隙間嵌めされ、
   前記ピニオンがヘリカル又は直交ピニオンであり、且つ、
   前記モータケースと連結される相手機械のケースとの間に、シムが配置可能とされている
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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