JP4671383B2

JP4671383B2 - ウォーム減速機及びウォームギヤドモータ

Info

Publication number: JP4671383B2
Application number: JP2001124703A
Authority: JP
Inventors: 正孝中岡; 延行田中
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: JP2002323093A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行軸歯車機構による平行軸歯車減速部とウォーム歯車機構によるウォーム歯車減速部とを備え、入力軸と出力軸とを直交させたウォーム減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウォーム歯車機構は、コンパクトで大きな減速比が得られ、騒音が小さい、セルフロッキング性がある等の特徴を有するため、様々な分野で広く利用されている。
【０００３】
ウォーム歯車機構を用いた減速装置として、例えば図４に示されるようなウォームギヤドモータＧＭ１が従来知られている。このウォームギヤドモータＧＭ１は、モータＭ１とウォーム減速機Ｇ１とを一体化したものである。ウォーム減速機Ｇ１は、一体型のケーシング１３内にヘリカルピニオン２及びヘリカルギヤ４からなるヘリカルギヤセット（平行軸歯車機構）６と、ウォーム８及びウォームギヤ（ウォームホイール）１０からなるウォームギヤセット（ウォーム歯車機構）１２とを備える。
【０００４】
このウォームギヤドモータＧＭ１のように、１段目減速部としてヘリカルギヤセット６、２段目減速部としてウォームギヤセット１２を有するウォーム減速機Ｇ１を備えた２段形のウォームギヤドモータは、特に静音性の求められる分野において多く採用されている。
【０００５】
このウォームギヤドモータＧＭ１をチェーンコンベア等の相手機械（工場の支柱や土台等の構造物の概念を含む）に取り付ける場合、図５に示されるように、ウォーム減速機Ｇ１のケーシング１３に形成された取付穴１４を用いて相手機械側から該取付穴１４にボルト（図示略）をねじ込むという手法が採られていた。
【０００６】
この取付穴１４は、図５に示される例のように、出力軸１６の両端部に位置する一対の縦壁１７の双方において、それぞれ非貫通穴（有底穴）として形成されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相手機械に取り付けるための取付穴１４が非貫通穴とされていると、該ウォームギヤドモータＧＭ１を相手機械に取り付けるときに、重量のあるウォームギヤドモータＧＭ１を支えながら、相手機械側から突出されるボルトと該ウォームギヤドモータＧＭ１側の取付穴１４とを探るようにして位置合わせしなければならず、困難を伴うことが少なくなかった。
【０００８】
又、取付けの剛性を確保するには、相手機械側から挿入されるボルトの締代（取付穴１４のねじ穴の深さ）を相応に長くとらなければならないため、どうしても本来必要とするケーシング１３の厚みを少なくともこの取付穴１４の付近に関しては更に厚く形成する必要があり、例えば図５の例では、符号Ｌで示した部分のような「取付孔以外の部分からの突出」が避けられないことも多く、その分ケーシング１３の寸法増大、あるいは重量増大を招いていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の不具合を解消するためになされたものであって、相手機械への取付けが容易で、ケーシングの寸法増大及び重量増大を抑制することができ、且つ、（それにも拘らず）特に強度が要求されると共にブレのない安定した回転が必要とされるウォーム軸を支持する軸受付近の強度をより強固に確保することのできるウォーム減速機、及びこれを用いたウォームギヤドモータを提供することをその課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力軸の回転を平行軸歯車機構によって減速する平行軸歯車減速部と、該平行軸歯車減速部の出力をウォーム軸の回転として受けると共に、ウォーム歯車機構によって更に減速し、前記入力軸と直交する出力軸から出力するウォーム歯車減速部とを備えたウォーム減速機において、前記ウォーム軸を一対の軸受によってケーシングに回転自在に支持すると共に、当該ウォーム減速機を相手機械に取り付けるための取付孔を、前記ウォーム歯車機構の出力軸の軸心から見て前記一対の軸受の外周側位置であって、該一対の軸受の径方向において当該取付孔と軸受とが重なる位置に、前記出力軸と平行に、且つ、前記ケーシングを貫通する態様で形成したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明においては、従来「非貫通」で形成されていた相手機械に対する取付穴を、減速機のケーシングを貫通する取付孔として形成するようにしたため、相手機械に対する取付けの容易性及び堅牢性を確保できる。
【００１２】
又、ねじの長さ（深さ）を確保するためにケーシングに突出部を形成したりする必要もないため、特に出力軸方向の寸法を短縮することができる。この出力軸方向の寸法は、減速機（或いはギヤドモータ）をコンベア等の相手機械に取付けた際の厚さ方向の寸法となるため、この寸法が短縮できるのは、相手機械を含めた装置全体のコンパクト化に寄与する。
【００１３】
更に、本発明では、この取付孔を、ウォーム歯車機構の出力軸の軸心から見てウォーム軸を支持している一対の軸受の外周側位置、特に、該一対の軸受の径方向において当該取付孔と軸受とが重なる位置に形成するようにしたため、該取付孔と平行軸歯車機構の（大径の）ギヤとの位置的な干渉を避けることができ、且つ、この取付孔が（安定回転の要求される）ウォーム軸を支持する軸受の直ぐ外周側に位置することになるため、この部分を（相手機械側の大質量を借りる形で）強度アップすることができる。
【００１４】
なお、本発明において、例えば、前記ケーシングを、前記平行軸歯車減速部が収容される第１ケーシングと、前記ウォーム歯車減速部が収容される第２ケーシングとに分割とすると共に、該第１ケーシングと第２ケーシングとを、第１ケーシング側から第２ケーシング側に捩込むボルトによって連結・分解可能とした場合には、当該ウォーム減速機の主要部であるウォーム歯車減速部を相手機械に取り付けた状態のまま、平行軸歯車機構側の歯車交換（減速比変更）やメンテナンスが簡便に行うことができるようになる。
【００１５】
この効果は、本発明に係るウォーム減速機と、モータとを一体化してウォームギヤドモータを形成しているときに特に有効である。
【００１６】
なお、本ウォーム減速機とモータとを一体化してウォームギヤドモータを形成する場合は、モータ軸と前記平行軸歯車機構の入力軸を兼用すると共に、該モータ軸の先端に前記平行軸歯車機構のピニオンを形成するようにすると、軸方向の寸法を短縮できると共に、部品点数を削減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用されたウォームギヤドモータの断面図、図２は、図１の矢視II−II線に沿う断面図、図３は同ウォームギヤドモータの外形図である。
【００１９】
このウォームギヤドモータＧＭ２は、モータＭ２と直交２段形のウォーム減速機Ｇ２とが一体化されたものである。
【００２０】
モータＭ２は、汎用モータである。モータＭ２のケーシング１８は、本体ケーシング２０、リヤカバー２２、及びフロントカバー２４によって主に構成され、リヤカバー２２の後方には更にファンカバー２６が装着されている。
【００２１】
モータＭ２のモータ軸２８は、リヤカバー２２及びフロントカバー２４にそれぞれ組み込まれた一対の軸受３０、３２によって両持ち支持されている。モータ軸２８の先端部は軸受３２から片持ち状態で延在され、そのままウォーム減速機Ｇ２の入力軸３４として機能している。
【００２２】
ウォーム減速機Ｇ２は、平行軸歯車機構の１段目減速部（平行歯車減速部）４０と、ウォーム歯車機構の２段目減速部（ウォーム歯車減速部）４２とで構成される。１段目減速部４０は、入力軸３４（モータ軸２８）、該入力軸３４に装着されたヘリカルピニオン（小歯車）４４、及び該ヘリカルピニオン４４と噛合するヘリカルギヤ（大歯車）４６を備える。ヘリカルギヤ４６は、２段目減速部４２のウォーム軸４８に直接装着されている。
【００２３】
２段目減速部４２は、このウォーム軸４８、該ウォーム軸４８に形成されたウォーム５０、該ウォーム５０と摺動噛合するウォームギヤ（ウォームホイール）５２、及び該ウォームギヤ５２の回転を取り出す出力軸５４を備える。
【００２４】
ウォーム軸４８と出力軸５４は（同一平面上にはないが）互いに直交している。又、入力軸３４（モータ軸２８）とウォーム軸４８は平行軸歯車機構の１段目減速部４０を介して連結されているため、互いに平行であり、結局、入力軸３４（モータ軸２８）と出力軸５４も互いに直交している。
【００２５】
ウォーム軸４８は、円錐ころ軸受８１、８２を装着した状態で図の右側から挿入され、止め輪８３によって軸方向に固定されている。なお、このウォーム軸４８の取付・調整には相応の設備が必要なことが多いため、現場サイドでの実施は難しく、従って一般にはメーカーサイドの工場内で行われる。
【００２６】
このウォーム軸４８にはウォーム５０とウォームギヤ５２との摺動噛合によるスラスト力が発生する。そのため、ヘリカルピニオン４４とヘリカルギヤ４６との噛合によって発生するスラスト力がこれと逆方向に発生するように設定し、ウォーム歯車機構側のスラスト力をその分相殺させている。
【００２７】
ウォーム減速機Ｇ２のケーシング６０は、１段目減速部４０を収容する第１ケーシング６２と２段目減速部４２を収容する第２ケーシング６４とに分離可能とされている。
【００２８】
第１ケーシング６２は、本体円筒部６６及びその両サイドに一体的に形成された第１、第２フランジ部６８、７０からなる。
【００２９】
第１フランジ部６８には連結孔７２が形成されており、ボルト７４が本体円筒部６６の側から（即ち第１ケーシング６２側から）モータＭ２側にねじ込まれることによって、該モータＭ２側のフロントカバー２４と連結可能とされている。
【００３０】
又、第２フランジ部７０には、連結孔７６が形成されており、ボルト７８が本体円筒部６６の側から（即ち第１ケーシング６２側から）第２ケーシング６４側にねじ込まれることによって、該第２ケーシング６４と連結可能とされている。
【００３１】
第１ケーシング６２内に収容される１段目減速部４０は、そのヘリカルピニオン４４が、モータ軸２８でもある入力軸３４に直接装着され、又、ヘリカルギヤ４６もウォーム軸４８に直接装着されているため、結局、第１ケーシング６２は、具体的にはこれらの噛合スペース及びグリース（潤滑油）の充填スペースを確保する機能のみを有する。
【００３２】
これに対し、第２ケーシング６４は、全体がほぼ直方体とされ、一対の円錐ころ軸受８１、８２によって２段目減速部４２のウォーム軸４８を回転自在に支持すると共に、玉軸受８４、８６によって出力軸５４を回転自在に支持する機能を有する。
【００３３】
ここで、第２ケーシング６４には、当該ウォーム減速機Ｇ２を図示せぬ相手機械に取り付けるための４つの取付孔８８〜９１が、出力軸５４と平行に、且つ該第２ケーシング６４を貫通する態様で形成されている。
【００３４】
より具体的には、このうち、ウォーム軸４８側の２つの取付孔８８、８９は、出力軸５４の軸心Ｏ２側から見て、ウォーム軸４８を支持している一対の軸受８１、８２の外周側位置（図１における軸受８１、８２の下方位置）に形成されている。
【００３５】
更に、このうちヘリカルギヤ４６側の取付孔８８は、該ヘリカルギヤ４６の外周縁（図１におけるその最下端部に相当する外周縁）と干渉するのを回避するべく、その軸方向ウォームギヤ側（即ち図１における軸受８１の直下）に形成されている。
【００３６】
なお、ウォームギヤ５２側の２つの取付孔９０、９１は、第２ケーシング６４の（出力軸５４の軸心Ｏ２から見て）第２ケーシング６４の最外周縁に形成されている。
【００３７】
又、図の符号９２〜９４はオイルシール、９５〜９７はグリース（潤滑油）挿入用の貫通孔である。
【００３８】
次にこのウォームギヤドモータＧＭ２の作用を説明する。
【００３９】
モータＭ２のモータ軸２８の回転は、そのままウォーム減速機Ｇ２の１段目減速部４０の入力軸３４の回転となり、ヘリカルピニオン４４とヘリカルギヤ４６との噛合により第１段の減速が行われる。
【００４０】
ヘリカルギヤ４６の回転は、２段目減速部４２のウォーム軸４８に伝達され、ウォーム５０及びウォームギヤ５２の摺動噛合によって回転方向が９０°転換されると共に、所定の第２段の減速が行われる。ウォームギヤ５２の回転はそのまま出力軸５４を介して図示せぬ相手機械の入力軸へと伝達される。
【００４１】
ここで、この実施形態においては、当該ウォームギヤドモータＧＭ２を相手機械に取り付けるための４つの取付孔８８〜９１を、「貫通孔」として形成するようにし、且つ、該４つの取付孔８８〜９１のうち、特にウォーム軸４８側の取付孔８８、８９を、出力軸５４の軸心Ｏ２から見てウォーム軸４８を回転自在に支持している一対の軸受８１、８２の外周側位置に配置するようにしている。
【００４２】
以下、この構成により得られる作用につき詳細に説明する。
【００４３】
出願人の知る限り、１段目に平行軸歯車機構の減速部が組み込まれ、且つ２段目にウォーム歯車機構の減速部が組み込まれたウォーム減速機においては、従来、ケーシングの相手機械への取付穴は、全て「非貫通形の取付穴」が採用されており、「貫通形の取付孔」を採用した例は無い。
【００４４】
これは、一般にこの種のウォーム減速機のケーシングに相手機械に取り付けるための取付孔を「貫通孔」で形成しようとした場合には、（出力軸の軸方向一端側に相手機械が存在することから取付孔自体は出力軸と平行に形成することになるが）１段目の減速機構として平行軸歯車機構を採用していると、その大径側のギヤ（本実施形態でいうヘリカルギヤ４６）の存在が邪魔になって貫通孔を形成することができなかったためであると考えられる。
【００４５】
言うまでもなく、一般には減速機のケーシングの相手機械に対する取付孔は、該ケーシングの最も外周側（断面がほぼ長方形の場合にはその４隅）に形成するのが良いとされているため、この思想の下にそのまま貫通態様の取付孔を設計しようとするとケーシングは徒らに大きくなり、且つ重量も増大してしまう。
【００４６】
しかも、それにも拘らず、最も安定した回転の要求される「ウォーム軸」からは、より離れた位置に取付ボルトが位置することになるため、該ウォーム軸の支持剛性に関しては必ずしも良好な結果は得られない。
【００４７】
しかし、この実施形態では、相手機械側に取り付けるための４つの取付孔８８〜９１のうち、ウォーム軸４８側の取付孔８８、８９を、出力軸５４の軸心Ｏ２から見てウォーム軸４８を回転自在に支持している一対の軸受８１、８２の外周側位置に配置するようにしたため、特に取付孔８８とヘリカルギヤ４６との位置的干渉を合理的に避けることができる。この結果、ケーシング６０の寸法（長さ及び厚さ）や重量をほとんど増大させずに済むため、コンパクト化、軽量化が実現できる。
【００４８】
しかも、この軸受８１、８２の近傍部分においてウォーム減速機Ｇ２（或いはウォームギヤドモータＧＭ２）が「相手機械と一体化」されることにより、相手機械の質量、あるいは強度を借りる態様を形成できる。そのため、該軸受８１、８２の近傍のケーシング６０の強度及び剛性を高めることができるようになり、ウォーム軸４８を極めて安定した状態で回転支持することができる。
【００４９】
一方、取付孔が「貫通孔」とされていることから、ウォームギヤドモータＧＭ２を相手機械に取り付けるときは、ケーシング６０の一方側から図示せぬ取付ボルトを挿入して他方側から突出させ、そのまま相手機械のボルト孔、あるいは貫通孔と係合させればよいため、従来の非貫通の取付穴による取付に較べ、その利便性が格段に向上する。
【００５０】
又、この取付ボルトはケーシング６０全体を「貫通」しているため、該ケーシング６０との係合スパンを十分に確保することができ、従来のように、（ねじ孔の長さを確保するための）突出部（Ｌ）を形成する必要もない。従って特にウォーム減速機Ｇ２の出力軸方向の寸法（相手機械に取付けた時の取付厚さ）をより薄くすることができる。
【００５１】
又、当該ウォームギヤドモータＧＭ２は、一般にモータ軸２８の方向が長くなるが、この方向と出力軸５４の方向とが直交しているため、本ウォームギヤドモータＧＭ２を、例えばコンベア等に据え付ける場合に、該コンベアの長手方向とウォームドモータＧＭ２の長手方向とを一致させることができ、前記据付厚さの短縮と相俟って一層スペース性に優れた据付けを行うことができる。
【００５２】
更に、この実施形態では平行軸歯車機構にヘリカル歯車を採用するようにしているため、このヘリカル歯車によって発生するスラスト力を、ウォーム歯車機構において発生するスラスト力を相殺するように働かせることができるため、軸受８１、８２の負担をその分軽減できる。
【００５３】
又、ウォーム減速機Ｇ２のケーシング６０が第１、第２ケーシング６２、６４に分離されていることから、組付けに熟練の要求されるウォーム歯車機構（２段目減速部４２）に関しては、例えば工場において予め組付けた状態としておき、現場において１段目減速部４０の組み付け或いはギヤ比の変更を簡単に行うというような使い方ができる。従って、現場レベルでの微細な使用形態の変更に柔軟に対応することができる。
【００５４】
更に、この分割された第１ケーシング６２と第２ケーシング６４とを、第１ケーシング６２側から第２ケーシング６４側に捩込むボルトによって連結・分解可能としているため、当該直交２段形減速機Ｇ２の主要部である２段目減速部４２を相手機械に取り付けた状態のまま、平行軸歯車機構側の歯車交換（減速比変更）やメンテナンスが簡便に行うことができるようになる。
【００５５】
なお、上記実施形態においては、特に、１段目減速部４０の変更の容易性を確保するため、ウォーム減速機Ｇ２のケーシング６０を第１、第２ケーシング６２、６４に分離するようにしていたが、本発明では、減速機のケーシングは必ずしも分離する必要はなく、従来と同様に一体型のケーシングを用いるようにしてもよい。
【００５６】
又、上記実施形態においては１段目減速部４０の入力軸３４はモータ軸２８をそのまま兼用するようにしていたが、本発明においてはこれを別途独立して設けるようにしてもよい。
【００５７】
更には、上記実施形態では平行軸歯車機構を構成する歯車としてヘリカル歯車が採用されていたが、一般的な平歯車で構成するようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、相手機械への取付孔として貫通孔を形成するようにしたため、相手機械への取付けが容易であり、しかも、強度の要求されるウォーム軸廻りの剛性を相手機械の質量及び強度を借りる形で強化することができる。
【００５９】
又、取付孔がウォーム軸の一対の軸受の付近に形成されているため、ケーシングの寸法増大あるいは重量増大を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウォームギヤドモータの実施形態を示す断面図
【図２】図１の矢視II−II線に沿う断面図
【図３】上記ウォームギヤドモータの外形を示す正面図及び側面図
【図４】従来の平行軸歯車機構とウォーム歯車機構とを備えたウォームギヤドモータの全体概略構造を示す斜視図
【図５】上記従来例の外形を示す正面図及び側面図
【符号の説明】
Ｍ２…モータ
Ｇ２…ウォーム減速機
ＧＭ２…ウォームギヤドモータ
２８…モータ軸
３４…入力軸
４０…１段目減速部
４２…２段目減速部
４４…ヘリカルピニオン
４６…ヘリカルギヤ
４８…ウォーム軸
５０…ウォーム
５２…ウォームギヤ（ウォームホイール）
５４…出力軸
６０…ケーシング
６２…第１ケーシング
６４…第２ケーシング
６６…本体円筒部
６８…第１フランジ部
７０…第２フランジ部
８１、８２…円錐ころ軸受
８４、８６…玉軸受
８８〜９１…取付孔
Ｏ２…出力軸の軸心

Claims

入力軸の回転を平行軸歯車機構によって減速する平行軸歯車減速部と、該平行軸歯車減速部の出力をウォーム軸の回転として受けると共に、ウォーム歯車機構によって更に減速し、前記入力軸と直交する出力軸から出力するウォーム歯車減速部とを備えたウォーム減速機において、
前記ウォーム軸を一対の軸受によってケーシングに回転自在に支持すると共に、
当該ウォーム減速機を相手機械に取り付けるための取付孔を、前記ウォーム歯車機構の出力軸の軸心から見て前記一対の軸受の外周側位置であって、該一対の軸受の径方向において当該取付孔と軸受とが重なる位置に、前記出力軸と平行に、且つ、前記ケーシングを貫通する態様で形成した
ことを特徴とするウォーム減速機。
請求項１において、
前記ケーシングを、前記平行軸歯車減速部が収容される第１ケーシングと、前記ウォーム歯車減速部が収容される第２ケーシングとに分割とすると共に、
該第１ケーシングと第２ケーシングとを、第１ケーシング側から第２ケーシング側に捩込むボルトによって連結・分解可能とした
ことを特徴とするウォーム減速機。
請求項１または２に記載のウォーム減速機と、
前記平行軸歯車機構の入力軸を兼用するモータ軸を有すると共に、該モータ軸の先端に前記平行軸歯車機構のピニオンが形成または装着されたモータと、を一体化した
ことを特徴とするウォームギヤドモータ。