JP4906350B2

JP4906350B2 - 動力伝達機構付回転電機

Info

Publication number: JP4906350B2
Application number: JP2006000890A
Authority: JP
Inventors: 宏明安藤; 靖亨宮永
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2026-01-05
Also published as: JP2007185029A

Description

本発明は、使い勝手の良い動力伝達機構付回転電機を提供するための技術に関する。

動力伝達機構付回転電機は産業機器や事務機器・家庭用器具等、様々な装置の動力源として用いられるように、単体で機能するものではなく、必ず他の機構と組み合わされて使用される。そこには必ず「動力伝達機構付回転電機を据付ける」作業が発生するが、使い勝手の向上のため、より据付けが容易な動力伝達機構付回転電機が望まれる。

特許文献１及び特許文献２には、減速装置とモータを組み合わせたギヤドモータが記載されている。また、特許文献３には、電動機の出力軸の中空形状部に相手機械の軸部を挿入して固定し回転動力を伝達する構成が開示されている。また、特許文献４には、挿入側の内径を太くしたキー穴に、キー付軸を挿入する際の挿入作業性を向上させる構成が開示されている。
特開２０００−１６１３７６号公報特開平６−２４１２８４号公報特開平１０−１４１６９号公報特公平７−８８８５７号公報

動力伝達機構付回転電機は、前記動力伝達機構付回転電機が発生する回転動力を動力源とし駆動する装置（以下相手機械という）に組み合わせて使用するのが一般的であり、そのためには、必要な回転動力を伝えることが実現できる状態となるように、前記相手機械に対し前記動力伝達機構付回転電機を据付ける作業が発生する。

その際、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸の中空形状部に、前記相手機械が前記回転動力を受ける為の軸部（以下相手機械の入力軸という）を挿入することとなるが、前記相手機械の入力軸は、前記相手機械を構成する１要素であることから自由に移動することが難しいケースが多く、一般的には、前記動力伝達機構付回転電機を前記相手機械の入力軸へ近づける方向で（すなわち前記動力伝達機構付回転電機を持ち上げる等して）据付ける作業を実施する場合が多い。

一方、前記動力伝達機構付回転電機は、伝達する前記回転動力に応じ、相応の大きさ、或いは重さを有するが、これは前記据付け作業の実施に際し、相応の労力を強いることとなる。

また、前記動力伝達機構付回転電機における前記出力軸の中空形状部と前記相手機械の入力軸は、一般的には両者の断面は一定の精度を有する円形断面をしており、且つ両者の寸法差が少なく設定されているケースが多く、場合によっては中間バメや締まりバメのケースも有りうる。すなわち、据付け作業を実施する際に、前記出力軸の中空形状部に前記相手機械の入力軸を挿入する為には、ある程度の精度をもって前記動力伝達機構付回転電機の位置を決定しながら挿入する必要があり、前記動力伝達機構付回転電機の重量を支えながらの作業であることを考慮すれば、相当の労力が必要であることは容易に想定できる。

課題は大きく２つに分けられる。
１つは前記動力伝達機構付回転電機の重量による据付け作業時の労力の増である。これはクレーンやチェーンブロック等により吊り上げたり、ジャッキ等により下から持ち上げたりなどの方法により解消できる。
もう１つは前記動力伝達機構付回転電機の出力軸に相手機械の入力軸を挿入する際、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と相手機械の入力軸の嵌め合い部分のスキマが少ない場合でもスムーズに挿入し据付を実現させることである。
本発明は、後者の課題を解決することを目的とする。

一般的に、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と相手機械の入力軸のような構造体の嵌め合い部分には、その軸端部に面取りを施し、挿入作業時に軸端部が嵌め合わさる際の、とりわけ初期の段階において、挿入作業を補助することが出来る。しかし、前記面取りによる挿入作業の補助においては、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸を相手機械の入力軸に挿入する際の初期の嵌め合わせ、すなわち位置決め時に若干のズレがある場合の補正には効果があるものの、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と相手機械の入力軸とを一直線上に位置させ挿入をスムーズにさせるガイドの役割を果たすまでの効果を得ることはできない。

本発明は、これらの問題に鑑み、据付け作業を容易にすることで使い勝手の良い動力伝達機構付回転電機を提供しようとするものである。

本発明では、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸に中空形状部が形成され、前記回転数、回転トルク、及び回転方向に変換された回転動力が伝達される相手機械が前記回転動力を受ける為の軸部が前記中空形状部に挿入されるように前記動力伝達機構付回転電機を据え付けるガイドが付加され、前記中空形状部に、前記相手機械の前記軸部に設けられたキーを受け入れるためのキー溝が形成され、前記キー溝が、太径部から、前記太径部と前記内径部との段状の部分と、前記相手機械等の軸部との嵌め合わせのために必要とする精度を持った前記内径部まで延長して形成されている。

本発明により、前記動力伝達機構付回転電機を据付ける際に前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と前記相手機械の入力軸との挿入をスムーズに実施することが出来、据付作業時の労力を低減することが可能となる。
また、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸を相手機械の入力軸に挿入する際、前記面取りにより位置決めとして前記動力伝達機構付回転電機の出力軸がガイドされるとともに、太径部によって前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と相手機械の入力軸がより一直線上に近い形で配されやすくガイドされる。また、前記出力軸の軸端に施した太径部の長さが長いほどガイドとしての効果が高くなる。

以下に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の実施例１である出力軸が中空である動力伝達機構付回転電機を示す。図１において、１は動力伝達機構付回転電機、３は動力伝達機構付回転電機の出力軸、１１は回転電機、１２は動力伝達機構、１３は端子箱である。
動力伝達機構１２の内部には、歯車を含む内部構成部品が格納され、回転電機１１が発生する回転動力を、必要とする回転数、回転トルク、及び回転方向に変換し、動力伝達機構１２の出力軸３に伝達する。

図２は、動力伝達機構付回転電機１を、その回転動力を使い駆動しようとする相手機械の入力軸２と嵌め合わさるように据え付ける作業のイメージを示す。図２において、動力伝達機構付回転電機１を移動し、動力伝達機構１２の出力軸３が相手機械の入力軸２に嵌め合わせるようにして据え付ける。

更に前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と前記相手機械の入力軸とが嵌め合わさる部分の拡大図を図３に示す。この時、図３に示すように前記動力伝達機構付回転電機の出力軸の中心軸と前記相手機械の入力軸の中心軸がほぼ一直線上に並ぶような位置まで、前記動力伝達機構付回転電機を持ち上げて作業を実施することになるが、前記動力伝達機構付回転電機の重量に比例して、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸の中心軸と前記相手機械の入力軸の中心軸がほぼ一直線上に並ぶような位置に持ち上げることの労力は増加する。加えて、一直線上に並ぶような位置へ整合しにくくなる。

ここで、出力軸の軸端に注目すると、その軸端の内径部には面取りが施してあるのが一般的であり、前記「動力伝達機構付回転電機の出力軸の中心軸と前記相手機械の入力軸の中心軸がほぼ一直線上に並ぶような位置に持ち上げる」作業時に両者の軸端の位置関係に若干のズレが生じても、前記面取り部分により、据付け時における前記動力伝達機構付回転電機の出力軸と相手機械の入力軸との嵌め合わせが容易になる。

しかし、前述したように、面取りによって嵌め合わせ作業が容易になる前提として、「前記動力伝達機構付回転電機の出力軸の中心軸と前記相手機械の入力軸の中心軸がほぼ一直線上」であることが必要であるが、実際の作業においては、必ずしも、そのような状態となることは少なく、前述したように前記動力伝達機構付回転電機の重量等も手伝って、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸の中心軸と前記相手機械の入力軸の中心軸がある程度の角度をもってしまう状態で嵌め合わせることの方が多い。

このような状態を解決する為に、前記動力伝達機構付回転電機の出力軸の軸端の内径部に施された面取りに加えて、必要とする精度を持った内径よりも若干大きい径に加工した部分を持たせる（図４）。そのことにより、図５から図７に示すように、「面取りによる位置のズレの補正」⇒「太径部によるそれぞれの軸がなす中心軸の角度の補正」⇒「本来の嵌め合わせ作業」という順で作業を実施することが可能となる。

また、動力伝達機構付回転電機の出力軸と前記相手機械の入力軸の間で回転動力を伝達するわけだが、このためにキーがよく用いられる。ここでキーの取りつけ位置に着目すると、キーの取りつけ部分は、前記回転動力の伝達を行なう力の作用点（すなわち力が集中する）であることから、動力伝達機構付回転電機の出力軸と前記相手機械の入力軸が精度良く嵌め合わされている内径部とすることが望ましい。すなわち、出力軸の中空形状部に、相手機械の軸部に設けられたキーを受け入れるためのキー溝を形成し、キー溝を、太径部から、太径部と内径部との段状の部分と、相手機械の軸部との嵌め合わせのために必要とする精度を持った内径部まで延長して形成することにより、出力軸の中空形状部の内径部と相手機械の軸部とが、必要とする精度で確実に嵌め合わされる箇所で、相手機械の軸部のキーと動力伝達機構付回転電機の出力軸の中空形状部のキー溝が確実に嵌め合わされることが望ましい。

中空形状の出力軸においては、回転動力の伝達等の力が加わる時、軸の形状や材質、その他組み合わせられる様々な部品との関係など考慮すべき事柄は多々あるが、一般的に考えればもっとも弱い部分は軸端部分であり、前述した通り、回転動力の伝達時に力の作用点、すなわちキーの取り付け部が軸端にこないということは強度面でも大きな効果が得られる。

尚、前述の寸法や質量などの表現に用いた、“太い”“重い”等々の表現については、具体的な数値を示すものではなく概念的なものであることを付記する。

本発明の実施例１である出力軸が中空である動力伝達機構付回転電機を示す図である。動力伝達機構付回転電機の据付け作業のイメージ図である。図２における出力軸の軸端部と相手機械の入力軸の拡大図である。出力軸の軸端部の断面図である。実施例１に記した据付作業の説明図である。実施例１に記した据付作業の説明図である。実施例１に記した据付作業の説明図である。

符号の説明

１動力伝達機構付回転電機
２相手機械の入力軸
３動力伝達機構付回転電機の出力軸
４動力伝達機構付回転電機の出力軸の軸径
５動力伝達機構付回転電機の出力軸の太径部
６動力伝達機構付回転電機の出力軸端の面取り部
７キー
８動力伝達機構付回転電機の出力軸と相手機械の入力軸との角度のズレ
１１回転電機
１２動力伝達機構
１３端子箱

Claims

回転電機と、前記回転電機が発生する回転動力を、歯車を含む内部構成部品によって、必要とする回転数、回転トルク、及び回転方向に変換し、出力軸に伝達する動力伝達機構を有する動力伝達機構付回転電機において、
前記出力軸に中空形状部が形成され、前記回転数、回転トルク、及び回転方向に変換された回転動力が伝達される相手機械が前記回転動力を受ける為の軸部が前記中空形状部に挿入されるように前記動力伝達機構付回転電機を据え付けるガイドが付加され、
前記中空形状部に、前記相手機械の前記軸部に設けられたキーを受け入れるためのキー溝が形成され、前記キー溝が、太径部から、前記太径部と前記内径部との段状の部分と、前記相手機械等の軸部との嵌め合わせのために必要とする精度を持った前記内径部まで延長して形成されていることを特徴とする動力伝達機構付回転電機。
請求項１に記載の動力伝達機構付回転電機において、
前記出力軸の前記中空形状部に、前記軸部との嵌め合わせのために必要とする精度を持った内径部と前記内径部の径よりも大きい径をもった太径部との段状に形成されたガイドが付加されていることを特徴とする動力伝達機構付回転電機。
請求項１に記載の動力伝達機構付回転電機において、
前記出力軸の前記中空形状部に、前記相手機械が前記回転動力を受ける為の前記軸部が挿入され前記回転動力を伝達するための構成要素として、キーあるいはキー溝が形成されていることを特徴とする動力伝達機構付回転電機。
請求項３に記載の動力伝達機構付回転電機において、
前記出力軸の前記中空形状部に、前記軸部との嵌め合わせのために必要とする精度を持った内径部と前記内径部の径よりも大きい径をもった太径部との段状に形成されたガイドが付加されていることを特徴とする動力伝達機構付回転電機。