JP4531408B2 - 多段減速機 - Google Patents

Description

本発明は、多段減速機、特に、多段であるが故に軸方向に長くなりやすく、また、減速比が大きいが故に負荷側からの回転が困難な減速機において、軸方向長を長くすることなく、且つ停電時等においても負荷側から回転させるのが容易な多段減速機に関する。

従来、前段および後段の減速機構を有し、高い減速比を確保可能とした多段減速機が広く使用されている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されているモータ一体型の多段減速機は、前段の減速機構として、太陽ローラ、遊星ローラ、およびリングローラを有する単純遊星ローラ機構の遊星減速機構を備えている。また、後段の減速機構として、前記前段の減速機構からの動力が入力される後段入力軸と、該後段入力軸に対して偏心揺動可能に組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星減速機構を備えている。

この多段減速機は、前段および後段の双方に、中央部材（太陽ローラあるいは偏心体）、遊星部材（遊星ローラあるいは外歯歯車）、及びリング部材（リングローラあるいは内歯歯車）からなる「遊星減速機構」を採用しているため、多段減速機でありながら減速機全体の軸方向長が短いという利点を有している。

従って、この種の多段減速機は、例えば、コンベヤ、走行台車の駆動装置のように、高い減速比とコンパクト化が要求されるような用途に広く用いられている。

特開２００１−９９２６３号公報

ところで、この種の駆動装置にあっては、予期せぬ停電やモータ故障等が発生した場合には、当然に駆動対象物をモータ等の駆動力によって駆動することができなくなる。しかしながら、この場合、コンベヤや走行台車等を所定の状態、あるいは位置まで動かさなければならないことがしばしば生じる。

ところが、（高減速比であることが多い）多段減速機の場合、駆動対象物を直接手動で走行させようとすると、該多段減速機自体が大きな抵抗となってしまうため、この手動駆動が困難になるという問題が発生する。特に、一般的には、多段減速機の上流側には駆動源としてのモータが更に連結されているため（上記技術文献１の場合もモータが直接連結されている）、この抵抗は一層大きなものとなってしまう。

そこで、従来、動力伝達系のいずれかの部分にクラッチを設け、手動駆動時には該クラッチによって動力伝達系を遮断し、駆動対象物が軽い力で動くように配慮した装置が提案されている。

しかしながら、このようなクラッチを設けようとした場合、当該クラッチの収容スペースの分、全体の寸法、取りわけ軸方向長が増大してしまうという問題が避けられない。

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、全体の寸法、特にその軸方向長の増大を招くことなく、停電やモータ故障等何らかの理由で手動駆動を行わなければならない状態となったとしても、軽い力で駆動対象物を動かすことのできる多段減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、前段減速機構と後段減速機構とを有する多段減速機において、前記前段減速機構が少なくとも２個のトルク伝達を行う回転部材を備えており、該回転部材同士が接触する接触部の半径方向外側に、該前段減速機構の動力伝達を選択的に遮断可能とする機能を有する電磁クラッチを配置したことにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、前段減速機構が少なくとも２個のトルク伝達を行う回転部材を備えており、該回転部材同士が接触する接触部の半径方向外側で、且つ後段減速機構を構成する一部品の半径方向内側に、前段減速機構での動力伝達を選択的に遮断可能とする機能を有する電磁クラッチを配置するようにしている。

そのため、（当該電磁クラッチを設けることによって）減速機全体の軸方向長が伸長するのを防止することができる。従って、コンパクト性を犠牲にすることなく、停電、あるいはモータ故障等の理由で駆動対象物を手動で動かす必要性が生じたとしても、該駆動対象物を軽い力で動かすことができる。

大減速比であるにも拘わらず、停電、あるいはモータ故障等が発生したときであっても、軽い力で駆動対象物を手動で駆動することを可能とし、かつ、減速機全体の寸法増大、特に軸方向の寸法増大を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施形態の例を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図４に示すギヤドモータ（モータ一体型の多段減速機）ＧＭ１は、モータＭ１と、本実施形態が適用された２段の遊星減速機構を有する多段減速機Ｇ１とを連結・組み合わせたものである。

図１は、該ギヤドモータＧＭ１の全体縦断面図、図２はその分解断面図である。

モータＭ１のモータカバー１２は、多段減速機Ｇ１のモータＭ１側のカバーを兼ねており、このモータカバー１２に連続形成した円筒部１２ＡにモータＭ１のモータ軸１８の先端部１８Ａが臨まされている。

この先端部１８Ａには多段減速機Ｇ１の前段を構成する単純遊星ローラ機構２０の太陽ローラ２２（中央部材：入力軸）の先端部２２Ａが対向している。

図２に示されるように、この実施形態では、モータ軸１８の先端部１８Ａには、直線状の凹部１８Ａ１が形成されており、一方、太陽ローラ２２の先端部２２Ａにはこの凹部１８Ａ１に嵌合する直線状の凸部２２Ａ１が形成されている。この凹部１８Ａ１と凸部２２Ａ１は、軸受１９によってあたかも「たが」を嵌められるように取り囲まれ、その半径方向の動きが拘束されている。

図３を併せて参照して、単純遊星ローラ機構２０は、この太陽ローラ２２と、該太陽ローラ２２と外接（オイルを介した間接接触）する遊星ローラ（遊星部材）２４と、該遊星ローラ２４が内接するリングローラ（リング部材）２６とを備え、該遊星ローラ２４を支持しているキャリヤピン２７の公転成分がキャリヤ（単純遊星ローラ機構２０の出力軸）２８を介して出力される構成とされている。即ち、太陽ローラ２２はその外周側で、リングローラ２６はその内周側で、それぞれ遊星ローラ２４とトルク伝達を行う。

前記リングローラ２６の半径方向外側には、電磁クラッチ３０が配置されている。より具体的には電磁クラッチ３０は、リングローラ２６が軸方向に占める領域Ｓ１の中心線をＳｏ１としたときに、該電磁クラッチ３０の一部がこの中心線Ｓｏ１を跨ぐ軸方向位置において、該リングローラ２６の半径方向外側に位置するように配置されている。電磁クラッチ３０の一部を構成するコイル３２は、ケーシング１４に固定されている。このコイル３２は、所定の電流が流されることによってクラッチ板３４を吸着可能である。

リングローラ２６の軸方向端面２６Ａには、ボルト３６を介して該リングローラ２６と一体的に支持プレート３５が組み付けられている。この支持プレート３５は、その一部がリングローラ２６より半径方向内側に延在されて遊星ローラ２４の軸方向位置を規制している。又、この支持プレートは３５は、その一部がリングローラの２６の半径方向外側にも延在され、この延在部において電磁クラッチ３０のクラッチ板３４とピン３９を介して回転方向に一体化されている。

クラッチ板３４は、軸方向に移動可能である、また、このクラッチ板３４は、電磁クラッチ３０のコイル３２が通電されているときは、該コイル３２を介してケーシング１４と一体化され、これにより支持プレート３５及びリングローラ２６と共に固定状態を維持する。又、クラッチ板３５はコイル３２の通電が中止されると、該コイル３２を介したケーシング１４との固定状態が解かれ、支持プレート３５及びリングローラ２６と共に一体的に回転可能な状態とされる。

即ち、リングローラ２６は、前段減速機構である単純遊星ローラ機構２０の構成部品であるとともに、電磁クラッチ３０の構成部品を兼ねていることになる。

減速機Ｇ１のケーシング１４は、フランジ部１４Ａ、リング部１４Ｂ、プレート部１４Ｃを連続的に備える。フランジ部１４Ａは、多段減速機Ｇ１の軸線Ｏ１と垂直に延在され、前記モータカバー１２とボルト１３を介して一体化されている。リング部１４Ｂは、該フランジ部１４Ａから連続的に軸線Ｏ１と平行に曲折され、電磁クラッチ３０のコイル３２の半径方向外側を覆うようにして延在している。また、プレート部１４Ｃは、該リング部１４Ｂから更に連続的に半径方向内側に曲折され、単純遊星ローラ機構２０と揺動内接噛合型の遊星減速機構５０の外歯歯車５６との間に介在・配置されている。

一方、揺動内接噛合型の遊星歯車機構５０は、図４を併せて参照しながら説明すると、前段の単純遊星ローラ機構２０からの動力が入力される入力軸５１と、該入力軸５１に対して偏心体５４及び軸受５５を介して偏心揺動を可能に組み込まれた外歯歯車５６と、該外歯歯車５６が内接噛合する内歯歯車５８と、該内歯歯車５８と一体化された出力体６２とを備える。

図１、図２から明らかなように、前記入力軸５１は、遊星ローラ機構２０のキャリヤ（出力軸）２８そのものである。また、揺動内接噛合型の遊星減速機構５０の入力軸５１であると共に、さらに該入力軸５１と一体化された偏心体５４の機能も兼用している。ここでは以降この入力軸５１は中央部材５２の用語で代表させる。この中央部材５２は、半径方向中央部に軸方向に沿った中空部５２Ａを備え、軸受６１を介してケーシング１４のプレート部１４Ｃの内周側で回転自在に支持されている。なお、中空部５２Ａの実体は、ここでは雌ねじ５２Ａ１が切られているねじ孔である。

前記外歯歯車５６には、内ピン孔５６Ａが形成されており、キャリヤ（内ピン）６０が遊嵌している。内ピン６０はケーシング１４のプレート部１４Ｃと一体化されている。

前記内歯歯車５８の内歯は、ローラ状のピン５８Ａによって構成され、その数（歯数）は外歯歯車５６の歯数より１だけ多い。

前記出力体６２は、内歯歯車５８と一体化されたプーリ体６２Ａと、該プーリ体６２Ａの端部から連続して延在されたプレート体６２Ｂとを備える。プーリ体６２Ａは、滑り軸受５９を介してケーシング１４の前記リング部１４Ｂに回転自在に支持されており、外周部には図示せぬベルトが巻回される。

出力体６２のプレート体６２Ｂの中央には貫通孔６２Ｄが形成され、ボルト６３がワッシャ６５を介して挿通可能とされている。このボルト６３は、前記中央部材５２の中空部５２Ａの雌ねじ５２Ａ１と螺合可能とされている。出力体６２は、そのプレート体６２Ｂがボルト６３（及びワッシャ６５）と中央部材５２の段差部５２Ｂとに挟まれることで、その軸方向の位置決めがなされている。

ここまで説明して来た段階で、再び電磁クラッチ３０に着目すると、電磁クラッチ３０は、該電磁クラッチ３０が軸方向に占める領域Ｅの半分（＝Ｅ／２）以上が出力体６２が軸方向に占める領域Ｓ２内に収まるように配置されていると言える（図２参照）。即ち、この実施形態に係る電磁クラッチ３０は、結局、単純遊星ローラ機構２０の一部品であるリングローラ２６の半径方向外側で且つ揺動内接噛合型の遊星減速機構５０の一部品である出力体６２の半径方向内側に配置されていると言えることになる。

次に、このギヤドモータＧＭ１の作用を説明する。

モータＭ１のモータ軸１８が回転すると、これと一体化されている単純遊星ローラ機構２０の太陽ローラ２２が回転する。電磁クラッチ３０のコイル３２は、運転時にはクラッチ板３４を吸着し、該クラッチ板３４を自身３２を介してケーシング１４と一体化させている。そのため、ピン３６を介して該クラッチ板３４と回転方向に一体化されているリングローラ２６もケーシング１４と一体化される（固定される）ことになる。その結果、単純遊星ローラ機構２０は、太陽ローラ２２：入力、リングローラ２６：固定、キャリヤピン２７：出力の入出力体系とされ、モータ軸１８の回転が所定の減速比で減速された上でキャリヤピン２７、キャリヤ２８に伝達され、これにより該キャリヤ２８と完全に一体化している揺動内接噛合式の遊星歯車機構５０の入力軸５１（＝中央部材５２）が回転する。

中央部材５２が回転すると、これと一体化している偏心体５４が回転し、更に軸受５５を介して外歯歯車５６が中央部材５２の周りで内歯歯車５８に内接噛合しながら揺動する。外歯歯車５６の自転は、内ピン孔５６Ａとケーシング１４と一体化されている内ピン６０によって拘束されており、且つ内歯歯車５８の歯数（ローラ状ピン５８Ａの数）は、外歯歯車５６の歯数よりも１だけ大きいため、内歯歯車５８は外歯歯車５６に対して外歯歯車５６が１回揺動するごとに１歯数差分だけ位相がずれる。これは、内歯歯車５８に、中央部材５２の１回転によって内歯歯車５８の歯数差分の１に相当する「自転」が発生したことを意味する。内歯歯車５８は出力体６２と一体化されているため、内歯歯車５８の回転は、そのまま出力体６２の回転となり、該出力体６２のプーリ体６２Ａに巻回された図示せぬベルトを介して駆動対象物が駆動される。

ここで、停電、あるいはモータＭ１の故障等によりモータＭ１による駆動が不能となったときに駆動対象物を手動にて直接動かす必要が生じたときには、電磁クラッチ３０のコイル３２の通電をオフとすることにより、コイル３２の吸引力を解放する。なお、停電の場合には必然的にコイル３２の通電がオフとなるため、特にオフ操作を行わなくてもコイル３２の吸引力も開放状態とされる。

コイル３２の吸引力が解放されると、クラッチ板３４のコイル３２を介したケーシング１４との一体化（固定状態）も解放されるため、クラッチ板３４は回転できるようになり、該クラッチ板３４と回転方向に一体化されているリングローラ２６も回転できるようになる。この結果、キャリヤピン２７はほぼ無負荷で回転できるようになり、駆動対象物を移動したときに単純遊星ローラ機構２０の減速機構及びモータＭ１を一緒に連れ回す必要がなくなり、移動の労力が軽減される。

この電磁クラッチ３０は、多段減速機Ｇ１の前段側、すなわち単純遊星ローラ機構２０側に配置されているため、比較的小さな容量でも十分なクラッチ機能を得ることができ、寸法増大、重量増大、あるいはコスト増大を抑制することができる。

ここで、この電磁クラッチ３０は、その大半が、単純遊星ローラ機構２０の一部品であるリングローラ２６の「半径方向外側」に配置されているだけでなく、揺動内接噛合型の遊星減速機構５０の一部品である出力体６２の半径方向内側に配置されている。そのため、電磁クラッチ３０が存在することによって発生する減速機全体の軸方向長さの増大を最小限に抑えることができるのみならず、同時に、その強度上、あるいは機能上、ある程度の軸方向長さを必要とする出力体６２の軸方向の長さを、十分に確保することを可能としている。

また、リングローラ２６は、電磁クラッチ３０の構成要素を兼用しており、クラッチの断接を行うために、自身の支持プレート３５に対して回転方向一体のクラッチ板３４が直接軸方向に移動するようになっている。そのため、このクラッチ板３４の軸方向の移動によりそのまま該リングローラ２６の回転許容、固定の作用を得ることができ、該電磁クラッチ３０の部品点数の削減が図れる。

更に、この多段減速機Ｇ１においては、モータＭ１の出力を（歯車伝動ではなく）トラクション伝動によって伝達する単純遊星ローラ機構２０で受け取り、回転速度を低下させた状態で後段の揺動内接噛合式の遊星歯車減速機構５０に伝えているため、モータＭ１の振動を単純遊星ローラ機構２０で吸収することができると共に、後段の歯車減速機構５０で発生する噛合騒音を低下させることができる。また、モータＭ１と後段の歯車減速機構５０との間に共振現象が発生するのを、その間に単純遊星ローラ機構２０を介在させることによって効果的に回避することができ、この点でも装置全体で発生する騒音のレベルを低減することができる。

従って、このギヤドモータＧＭ１は、例えば、コンベヤ、走行台車、自動ドアの駆動装置のように、高い減速比が要求されると共に、ときに手動駆動が要請されることがあり、併せてコンパクト性、低騒音、低振動が要求されるような用途に好適である。

図５に本発明の他の実施形態を示す。

この多段減速機Ｇ２における揺動内接噛合型の遊星歯車減速機構１５０は、内歯歯車１５８：固定、内ピン１６０：出力のタイプの減速機構を有している。中央部材１５２は、半径方向中央部に軸方向に沿った中空部１５２Ａを備え、軸受１６１を介してケーシング１１４のプレート部１１４Ｃの内周側で回転自在に支持されている。

一方、この遊星歯車機構１５０の出力体１６２は、プーリ体１６２Ａと、該プーリ体１６２Ａの端部から連続して延在され内ピン１６０を一体的に有するプレート体１６２Ｂと、半径方向中央位置に軸方向に沿って形成された突出部１６２Ｄとを備える。リング体１６２Ｆは、滑り軸受１５９を介してケーシング１１４の前記リング部１１４Ｂに回転自在に支持されている。また、出力体１６２の軸方向の位置決めは、突出部１６２Ｄの先端付近に設けた止め輪１６３と中央部材１５２の段差部１５２Ｄとで行われる。

その他の構成は、先のギヤドモータＧＭ１とほぼ同様である。そのため、図中で同一または類似する部分に下２けたが共通の符号付すにとどめ、重複説明を省略する。

この実施形態においても、電磁クラッチ３０は、結局、単純遊星ローラ機構１２０のリングローラ１２６の半径方向外側で且つ揺動内接噛合型の遊星減速機構１５０の一部品である出力体１６２の半径方向内側に配置されていることになる。

従って、先に詳述した実施形態と全く同様な作用効果が得られる。

なお、上記実施形態においては、いずれも、電磁クラッチが、前段減速機構の一部品の半径方向外側で、且つ後段減速機構の一部品の半径方向内側に配置されていたが、いずれか一方のみを満たす場合も相応の効果が得られる。

本発明は、例えば、コンベヤ、走行台車のように、コンパクトで、且つ通常運転時には大きな減速比が要求されると共に、停電やモータ故障等においては手動駆動を行わなければならないような状態が発生する用途において特に有益である。

本発明の実施形態の例が適用されたモータ一体型の多段減速機全体構成を示す縦断面図 図１の分解図 図２の矢視III−III線に沿う断面図 図２の矢視IV−IV 線に沿う断面図 本発明の他の実施形態の例を示す図１相当の縦断面図

符号の説明

Ｍ１…モータ
Ｇ１…多段減速機
ＧＭ１…ギヤドモータ（モータ一体型の多段減速機）
１４…ケーシング
１８…モータ軸
２０…単純遊星ローラ機構
２２…太陽ローラ（中央部材）
２４…遊星ローラ
２６…リングローラ（リング部材）
２７…キャリヤピン
２８…キャリヤ
３０…電磁クラッチ
３２…コイル
３４…クラッチ板
３５…支持プレート
３６…ボルト
５０…揺動内接噛合式の遊星歯車機構
５１…入力軸
５２…中央部材
５４…偏心体
５５…軸受
５６…外歯歯車
５６Ａ…内ピン孔
５８…内歯歯車
６０…内ピン
６２…出力体

Claims (4)

1. 前段減速機構と後段減速機構とを有する多段減速機において、
   前記前段減速機構が少なくとも２個のトルク伝達を行う回転部材を備えており、該回転部材同士が接触する接触部の半径方向外側に、該前段減速機構の動力伝達を選択的に遮断可能とする機能を有する電磁クラッチを配置した
   ことを特徴とする多段減速機。
2. 請求項１において、
   前記前段減速機構が、遊星部材、及び自身の内周側で該遊星部材とトルク伝達を行うリング部材を有する遊星減速機構であり、
   該遊星減速機構の前記遊星部材と、前記リング部材とが接触する前記接触部の半径方向外側に、前記電磁クラッチが配置されている
   ことを特徴とする多段減速機。
3. 前段減速機構と後段減速機構とを有する多段減速機において、
   前記前段減速機構が少なくとも２個のトルク伝達を行う回転部材を備えており、該回転部材同士が接触する接触部の半径方向外側で、且つ後段減速機構を構成する一部品の半径方向内側に、前記前段減速機構の動力伝達を選択的に遮断可能にする機能を有する電磁クラッチを配置した
   ことを特徴とする多段減速機。
4. 前段減速機構と後段減速機構とを有する多段減速機において、
   前記前段減速機構が、遊星部材、及び自身の内周側で該遊星部材とトルク伝達を行うリング部材を有する遊星減速機構で構成されており、該遊星歯車機構の前記遊星部材と、前記リング部材とが接触する接触部の半径方向外側に当該前段減速機構の動力伝達を選択的に遮断可能とする機能を有する電磁クラッチが配置され、且つ、前記遊星部材の軸方向位置を規制する支持プレートが前記リング部材と一体化された状態で半径方向外側にまで延在され、この支持プレートの延在部に前記電磁クラッチのクラッチ板が配置されている
   ことを特徴とする多段減速機。
   

Images