JP4922502B2

JP4922502B2 - ギヤドモータ及び動力伝達部構造

Info

Publication number: JP4922502B2
Application number: JP2001183672A
Authority: JP
Inventors: 章山本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2002372110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力軸と、該入力軸の回転を減速する減速機構部と、該減速機構部によって減速された回転を相手機械側へと出力する出力軸と、を備えた減速機とモータとが一体化されたギヤドモータ及び該ギヤドモータを用いた動力伝達部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
減速機或いはギヤドモータ等の減速装置の分野においては、これらの出力側に配置する相手機械（あるいは設備）に対して減速装置の後方側から配管、配線、ホース等を延ばす必要があることがある。このような場合、減速装置を避けて配管等を引き回すのが従来一般的に行われている形態であるが、減速装置の内部に直接配管等を通すことができるようにしたものも知られている。
【０００３】
例えば、減速装置の中心部に貫通孔を形成して、その中に配管等を通せるようにした技術として、例えば特開平８−２６６５４号公報、あるいは特開平８−２２６４９８号公報、あるいは特開平８−２８５０１７号公報等に開示されているものがある。
【０００４】
ところが、これらの減速装置は、いずれも減速装置の軸心に沿って貫通孔を設けるための必須の前提として、入出力軸が直交していたり、あるいはモータを予め減速機構の軸心を避けた位置に配置していた。従って、モータの配置が減速機構の中心と一致していないため、特に径方向のコンパクト性に欠けるという問題を有していた。
【０００５】
一方、特開平７−１５４９４２号公報、同９−１７７９０５号公報、あるいは特開２０００−２５７６７４号公報等においては、モータと減速機とを同軸に連結し、両者を貫通する中空軸を備えるようにした構造が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、確かに減速機の軸心に沿って貫通孔を設けるようにした構造自体は種々開示されてはいるものの、いずれも、特に相手機械側との連結構造に関しては特段の配慮がなされておらず、１）減速装置の本体から中実の状態で突出した出力軸の端部に形成したキーを介してキー連結したり、２）該出力軸の端部に形成したボルト孔付の円板状のフランジを介してフランジ連結したり、あるいは、３）別途用意したカップリングを介してカップリング連結する、というような一般的な連結構造が採用されていた。
【０００７】
これらの連結はいずれも当該連結のための軸方向スペースを必要とし、そのため、減速装置の軸方向のコンパクト化が制限され、又、カップリングのための別部品、あるいは部材等を別途用意するタイプのものは、その分製造コストが上昇してしまうという問題も生じる。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮し、減速機を中心としたモータ側及び相手機械側を全体として見たときに、半径方向及び軸方向のいずれに対してもコンパクト化が実現でき、又、部品点数をより削減することのできるギヤドモータ及び該ギヤドモータを用いた動力伝達部構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力軸と、該入力軸の回転を減速する減速機構部と、該減速機構部によって減速された回転を相手機械側へと出力する出力軸と、を備えた減速機とモータとを一体化したギヤドモータにおいて、前記出力軸を中空とすると共に、前記入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、且つ、前記中空とされた出力軸の内周面に前記相手機械との動力伝達機構部を形成し、該動力伝達機構部を介して、該出力軸内において前記相手機械の被駆動軸に動力を伝達可能とし、前記モータのモータ軸が前記減速機の入力軸と同軸上に配置・連結され、前記出力軸のほか、前記入力軸、減速機構部、及び前記モータのモータ軸が全て中空とされると共に、前記出力軸が、該中空とされた減速機構部及び該中空とされた入力軸の内周側まで中空状態で延在され、且つ、前記モータ軸の端面と前記出力軸の端面が対向している構成とされ、更に、該出力軸が前記減速機構部を収納するケーシングに回転自在に支持されていることにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明では、まず、減速機の出力軸を中空としている。
【００１１】
次に、本発明では、入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、且つ、中空とされた出力軸の内周面に相手機械との動力伝達機構部を直接的に形成するようにしている。
【００１２】
そのため、本発明に係る減速装置においては、入力軸に連結されるモータ等の相手機械、減速機構部、及び出力軸に連結されるコンベア、工作機械等の相手機械の三者がそれぞれ同軸に連結され、しかも、特に出力側の相手機械の被駆動軸に対してこの中空とされた出力軸の内周面に形成された動力伝達機構部を介して当該「出力軸内」において動力伝達がなされるため、両部材の一体化促進による剛性の強化及び軸方向の短縮化が実現される。
【００１３】
本発明においては、更に、前記入力軸及び前記減速機構部も中空とされ、且つ、前記出力軸が、該中空とされた減速機構部及び該中空とされた入力軸の内周側まで中空状態で延在された構成とされている。これにより、出力軸の内周面における出力側相手機械の被駆動軸との動力伝達を一層確実に行うことができるようになると共に、減速機全体が相手機械の被駆動軸に被さるようにして該相手機械と連結されるようになるため、出力側相手機械と一体化されたときの装置全体の軸方向長をより短縮することができる。又、出力軸を軸方向に長く形成できるようになるため、充分な強度を得ることができる。
【００１４】
又、この場合において、前記入力軸の内径及び減速機構部の内径のいずれもが前記出力軸の内径以上の寸法を有するようにした場合、入力軸及び減速機構部を出力軸の外周側に配置することができるようになるため、該入力軸と出力軸とを重ねることができた分、（たとえ出力軸が軸方向に長くても）軸方向長の増大を防止できる。
【００１５】
又、本発明において、前記出力軸の少なくとも動力伝達機構部を、その引張り強さが４００〜６００Ｎ／ｍｍ2の範囲の金属材で形成した場合には、出願人が調べた範囲における大半の用途において全く問題なく出力軸から出力側相手機械へと動力を伝達することができる。
【００１６】
なお、本発明において、前記モータ軸の内径、前記入力軸の内径、及び前記減速機構部の内径のいずれもが前記出力軸の内径より大きくなるように設定した場合には、出力側の相手機械の被駆動軸を減速機のみならずモータ軸の側にまで延在させることができるようになり、必要ならば、当該ギヤドモータの後方側に該出力側の相手機械の被駆動軸を突出、あるいは露出させることができるようにもなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明が適用されたギヤドモータの全体構成を示す断面図、図２は図１の矢視II方向から見た減速機の構造を示す正面図である。
【００１９】
このギヤドモータ１は、モータ２とその出力回転を減速させる減速機３とを同一軸線上に連結・一体化したものである。
【００２０】
モータ２のケーシングは、ステータ６を内蔵した円筒状の本体ケーシング７、その前面開口を塞ぐフロントカバー８、及び後面開口を塞ぐリヤカバー９とから構成される。モータ２の出力軸（モータ軸）４は、ロータ１０と一体化した中空軸とされ、フロントカバー８及びリヤカバー９に嵌合させた軸受１１、１２により回転自在に支持してある。
【００２１】
このモータ軸４の先端部は、フロントカバー８の減速機３側に形成した空所８ａまで延在されている。この先端部には減速機３と連結するためのオルダムカップリングＣｏのモータ側部材１３が締まり嵌めにより装着してある。オルダムカップリングＣｏの減速機３側は、該減速機３の入力軸（太陽歯車）２３と一体化されている。なお、前記フロントカバー８には減速機３のケーシング１４と結合するためのフランジ１５が設けてある。
【００２２】
減速機３のケーシング１４はほぼ円筒状とされ、内部に遊星歯車減速機構（減速機構部）１６を収納する後部ケーシング１７、最前部に位置する前部ケーシング１８、及び両者の間に位置する継ケーシング１９とから主に構成される。各ケーシング１７〜１９はこれらを貫通するボルト（図示の例ではボルト孔２０のみ表示）により、モータ２のフロントカバー８に設けた前記フランジ１５に対して締付・固定され、この構造により、モータ軸４と減速機３の出力軸５とが同一軸線上に配置される。
【００２３】
ケーシング１４内の遊星歯車減速機構１６は、いわゆる２Ｋ−Ｈ−ＩＶ型と称される減速機構に属するもので、その連結スケルトンを図３に示す。具体的にはこの減速機構１６は、フロントカバー８の空所８ａ内で、前記オルダムカップリングＣｏを介してモータ軸４と連結されると共に後述する減速機３の出力軸５の円筒状の延在部５ｂの外周に回転自在に組み込まれた太陽歯車（入力軸）２３、該太陽歯車２３と噛合する遊星歯車２６、該遊星歯車２６とキャリヤピン２５を介して一体化された遊星歯車２７、及び該遊星歯車２７と噛合する内歯歯車２８とから主に構成される。
【００２４】
この実施形態では、遊星歯車２６、２７の歯数は同一である。又、キャリヤピン２５は後部ケーシング１７によりその公転が規制され、ベアリング２９を介して遊星歯車２６、２７ごと該後部ケーシング１７に回転自在に支持されている。内歯歯車２８は減速機３の出力軸５のフランジ部５ａの外周縁において該出力軸５と一体化されている。
【００２５】
又、前記太陽歯車２３は、その端部外周にリング状の溝２３ｂを有し、そこに円弧歯形を形成するためのピン２３ｃが複数組み込んである。又、内歯歯車２８も複数のピン３３を備えることにより、円弧歯形を形成している。一方、遊星歯車２６、２７は、トロコイド系の滑らかな曲線による歯形を採用してある。
【００２６】
減速機３の出力軸５は、前述した幅広のフランジ部５ａを有し、前部ケーシング１８及び継ケーシング１９との間に配置したクロスローラ３５によって該ケーシング１８、１９に回転自在に支持されている。このフランジ部５ａは、それ自体が減速機３の前面開口を覆うカバーともなっている。
【００２７】
又、出力軸５は、該フランジ部５ａの基端部から軸方向に延在された中空円筒状の延在部５ｂを備える。該延在部５ｂを含め、出力軸５にはその中空部２２の軸方向の全長に亘ってキー溝３６が設けてあり、中空部２２内に装入される相手機械の被駆動軸５０に対してこのキー溝３６及びこれに係合するキー３６ａ（動力伝達機構部）を介して駆動力が伝達可能とされている。
【００２８】
なお、出力軸５の素材は、その引張り強さが４００〜６００Ｎ／ｍｍ2の範囲の鋼材で形成する。勿論、用途に応じた所定の引張り強さを満足する金属材があるならば、鋼材以外の素材であってもよい。
【００２９】
ここで、この実施形態では、減速機３の入力軸（この例では太陽歯車２３）及び減速機構部（遊星歯車伝達機構部）１６の双方が中空とされている。そのためこれらの内部に出力軸５が入り込める構造が実現できている。そのため減速装置全体の軸方向の短縮ができる。もちろん、用途によっては入力軸が中空とされていることを利用してその内部にモータ軸が入り込むような構成とすることもできる。何れの場合も軸方向の短縮ができる。
【００３０】
一方、この実施形態では減速機３の出力軸５も又、中空とされており、更に、モータ２のリヤカバー９にも開口９ａが設けられている。又、該開口９ａの内径ｄ１≧モータ軸４の内径ｄ２とされると共に、該モータ軸４の内径ｄ１、減速機３の入力側部の内径ｄ３＝減速機構部の内径ｄ３のいずれもが出力軸５の内径ｄ４より大きくなるように設定してある。
【００３１】
なお、図の符号３１、３２、３４はオイルシールであり、それぞれ、出力軸５の延在部５ｂと太陽歯車（入力軸）２３との間、太陽歯車（入力軸）２３と後部ケーシング１７との間、出力軸５のフランジ部５ａと前部ケーシング１８との間に設けられ、減速機構部のオイルを封入している。
【００３２】
次にこのギヤドモータ１の作用を説明する。
【００３３】
モータ軸４が回転すると、オルダムカップリングＣｏを介して太陽歯車（入力軸）２３が回転する。本実施形態ではキャリヤピン２５の公転が規制（固定）されているため、この太陽歯車２３の回転によってモータ２側の遊星歯車２６が回転する。この回転によりキャリヤピン２５を介して該遊星歯車２６と一体化されている反モータ側の遊星歯車２７が同一速度で回転する。この遊星歯車２７の回転は内歯歯車２８に伝達され、更に内歯歯車２８と一体化されている出力軸５に伝達される。
【００３４】
この動力伝達構造では、このように、基本的にはいわゆる単純遊星歯車機構と称される減速機構によってなされる減速作用と同一の減速作用が得られる。しかしながら、いわゆる通常の（同一平面内で減速機構を構成する）単純遊星歯車機構をそのまま採用することによって本発明を実現しようとした場合、極端に径方向に大きくなりがちである。
【００３５】
そこで、この実施形態では、遊星歯車２６、２７を２列に分離し、その一方に太陽歯車２３、他方に内歯歯車２８を噛合させるという構成を採用することによって減速機構１６の径方向の大きさを大きくすることなく、中央部に大きな中空部２２を確保している。
【００３６】
なお、本構成をベースにしていわゆる不思議歯車機構を形成することもできる。不思議歯車機構を形成するには、例えば、キャリヤピン２５の公転成分を、入力、出力、固定の３つの要素のうちの１つとすると共に、遊星歯車２６と２７の歯数を同一とし、該遊星歯車２６、２７とそれぞれ噛合する歯数の僅かに異なる太陽歯車同士（或いは該遊星歯車２６、２７とそれぞれ噛合する歯数の僅かに異なる内歯歯車同士）を残りの他の２つの要素とすればよい。
【００３７】
本実施形態の作用の説明に戻って、出力軸５にまで伝達されてきた動力は、その内周側に形成されたキー溝３６とキー３６ａとで構成される動力伝達手段を介して相手機械の被駆動軸５０に（出力軸５の中空部２２内で）そのまま伝達される。即ち、該ギヤドモータ１を相手機械の被駆動軸５０にそのまま組み込むような態様で相手機械側に取り付けることができ、軸方向長をそれだけ短縮化できる。
【００３８】
又、このような構成を採用しているにも拘らず、出力軸５は中空とされた減速機構１６及び中空とされた太陽歯車（入力軸）２３を貫通し、該太陽歯車２３の内周側にまで延在されているため、充分な軸方向長を有しており、中空構造でありながら強度上の問題が生じることもない。
【００３９】
又、この実施形態では太陽歯車２３、出力軸５の他、減速機構１６、モータ軸４も中空とされ、更には、モータ２のリヤカバー９にも開口９ａが形成され、且つこれらの内径に上述した関係が成立しているため、相手機械の被駆動軸５０が比較的長くても装入に何等支障がなく、場合によっては本ギヤドモータ１を貫通して該ギヤドモータ１の後方側にまで被駆動軸（５０）を突出させ、ギヤドモータ１自体がその被駆動部の内部に組み込まれるような態様で使用することもできるようになる。
【００４０】
この作用は、モータ軸４、減速機３の入力軸（太陽歯車２３）、減速機構１６、及び出力軸５の全てが相手機械の被駆動軸５０と同一軸線上に並んでいることによって達成される作用と言える。
【００４１】
言うまでもなく、更に相手機械の被駆動軸も中空軸としておけば、この中空部に配線等を引き回したりすることもできるようにもなる。
【００４３】
なお、本発明に係る減速機構の具体的な構成は、この実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の構成が採用できる。例えば、前述したいわゆる不思議歯車機構と称される遊星歯車機構を採用した場合でも、大きな内径の中空構造が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、減速機の両サイドに配置される部材あるいは相手機械が全て同軸上に並び、しかも、相手機械が減速機の内部において出力軸から動力伝達を受けることができるため、半径方向だけでなく軸方向長のコンパクト化も実現できる。
【００４５】
又、出力軸端に被駆動軸との連結用のボルト孔付のフランジを形成したりする必要もなく、又カップリングを用意したりする必要もないため、部品点数が削減できると共に組付けの作業を極めて簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るギヤドモータの全体構成を示す図２中のI−I線に沿う断面図
【図２】図１の左側の矢印II方向から見て減速機の構造を示す正面図
【図３】図１のギヤドモータの減速機構のスケルトン図
【符号の説明】
１…ギヤドモータ
２…モータ
３…減速機
４…モータ軸
５…減速機出力軸
５ｂ…減速機出力軸の延在部
９…モータのリヤカバー
９ａ…リヤカバーの開口
１４…減速機のケーシング
１６…遊星歯車減速機構
２２…減速機出力軸の中空部
２３…太陽歯車
２３ｃ…ピン
２４…キャリヤ
２５…キャリヤピン
２６、２７…遊星歯車
２８…内歯歯車部
２９…ベアリング
３３…ピン
３４…オイルシール
３５…クロスローラ
３６…キー溝
Ｃｏ…オルダムカップリング

Claims

入力軸と、該入力軸の回転を減速する減速機構部と、該減速機構部によって減速された回転を相手機械側へと出力する出力軸と、を備えた減速機とモータとを一体化したギヤドモータにおいて、
前記出力軸を中空とすると共に、
前記入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、且つ、
前記中空とされた出力軸の内周面に前記相手機械との動力伝達機構部を形成し、
該動力伝達機構部を介して、該出力軸内において前記相手機械の被駆動軸に動力を伝達可能とし、
前記モータのモータ軸が前記減速機の入力軸と同軸上に配置・連結され、
前記出力軸のほか、前記入力軸、減速機構部、及び前記モータのモータ軸が全て中空とされると共に、前記出力軸が、該中空とされた減速機構部及び該中空とされた入力軸の内周側まで中空状態で延在され、且つ、
前記モータ軸の端面と前記出力軸の端面が対向している構成とされ、更に、
該出力軸が前記減速機構部を収納するケーシングに回転自在に支持されている
ことを特徴とするギヤドモータ。
請求項１において、
前記モータ軸の内径、前記入力軸の内径、及び前記減速機構部の内径のいずれもが前記出力軸の内径より大きくなるように設定された
ことを特徴とするギヤドモータ。
請求項１または２において、
前記出力軸の延在部と前記入力軸の内周との間にオイルシールが配置されている
ことを特徴とするギヤドモータ。
請求項１〜３のいずれかに記載のギヤドモータの前記出力軸に、相手機械の被駆動軸を連結した動力伝達部構造であって、
前記相手機械の被駆動軸も中空とされ、
該被駆動軸の中空部、前記出力軸の中空部および前記モータ軸の中空部に配線を挿通可能とした
ことを特徴とする動力伝達部構造。