JP5006867B2 - 減速装置と被動軸との軸方向への固定構造 - Google Patents

減速装置と被動軸との軸方向への固定構造 Download PDF

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Description

本発明は、例えば減速装置の出力軸がホローシャフトの際に、被動機械の被動軸を当該ホローシャフトに取付けるための、減速装置と被動軸との軸方向への固定構造に関する。
従来、コンベアなど搬送装置である被動機械に、ホローシャフトを出力軸とする減速装置を取付けるには、以下の構成が取られている。
1つは、特許文献1中に示される如く、ホローシャフトの内側に形成した凹部に止め輪を嵌め、キーと共に段部が設けられた被動軸をホローシャフトに挿入して、開口部を有するエンドプレートを止め輪に当接させ、エンドプレートを通してボルトを被動軸の端部のめねじに螺合することにより、ホローシャフトを被動軸に固定している。
もう1つは、非特許文献1に示されており、その構造を図6に示す。ホローシャフト6の内側に形成した凹部8に止め輪16を嵌め、キー40と共に被動軸32と被動軸32の端部に配置されるスペーサ12とをホローシャフト6に挿入して、開口部を有するエンドプレート20を止め輪16に当接させ、エンドプレート20とスペーサ12とを通してボルト24を被動軸32の端部のめねじ34に螺合することにより、止め輪16を被動軸32に固定している。
特開2001−99177号公報(図6) 株式会社ニッセイ 製品カタログ GTR GEARMOTOR2007年11月作成(E59頁)
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、軸方向でホローシャフトに当接するように段部が被動軸に設けられている。つまり、特許文献1で段部がない場合には、被動軸と止め輪との間に隙間が生じて、被動軸に対してホローシャフトが軸方向で大きくがたつくこととなり、動力伝達及び寿命上好ましくない。これを回避するために、被動軸を加工して段部を設けることが考えられるが、加工コストや被動軸の細りによる強度低下の問題など、被動機械への負担が大きいという問題があった。又、「被動機械」とは、要するにコンベア等の駆動される側の「完成された装置」であることも多く、たまたま特定の減速装置等との取合いが合わないからといって簡単には加工すべきではないという問題もあった。
又、非特許文献1では、止め輪16が被動軸32に対して固定されるものの、止め輪16を嵌めるためにホローシャフト6に形成した凹部8の幅Tが止め輪16の幅tに対して大きくならざるを得ない。そのため、軸方向において幅の差T−tの隙間だけホローシャフト6ががたつくこととなる。即ち、非特許文献1においても、被動軸32に対してホローシャフト6が軸方向で動いてしまい、やはり動力伝達及び寿命上好ましくないという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、被動軸の形状に影響を受けずに、ホローシャフトと被動機械の被動軸とが軸方向でがたつきなく固定され、減速装置の耐久性向上を可能とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造を提供することをその課題とする。
本発明は、減速装置のホローシャフト内に挿入される被動軸と、該被動軸の端部に形成された連結部と、該連結部に連結される連結部材と、前記連結部が形成された被動軸の端部に配置されるリング状部材と、該リング状部材の反被動軸側の端部に隣接するように前記ホローシャフトの内側に一体的に形成された凸部と、前記凸部の反被動軸側に配置されると共に前記連結部材で反被動軸側への移動が規制される押圧部と、を備え、前記連結部材を前記連結部に連結して前記ホローシャフトの少なくとも一部を前記押圧部で被動軸側に押圧した際に、前記凸部と前記被動軸とで前記リング状部材を挟持することで前記ホローシャフトの移動が規制される構造となることにより、上記課題を解決したものである。
本発明は、被動軸を軸方向で固定する上で、被動機械への加工負荷を最小限に押えて被動機械の特性を最大限に引き出せるように構成したものである。
即ち、本発明においては、軸方向で固定するのに被動機械の被動軸への加工を連結部材を取付けるための連結部だけとすることが可能である。そして、連結部材を連結部に連結してホローシャフトの少なくとも一部を前記押圧部で被動軸側に押圧した際に、凸部と被動軸とでリング状部材を挟持することで、軸方向でホローシャフトが被動軸に対してがたつくことなく、ホローシャフトを固定することが可能となる。このため、ホローシャフトと被動軸との間での磨耗を防止でき、互いの寿命を短くすることなく、効率の高い動力伝達が可能となる。
ここで、凸部、リング状部材及び押圧部の具体的な構成や形状は特に限定されない。例えば、凸部としては、ホローシャフトの内側周方向に沿って凹部を設けることにより形成してもよいし、被動軸の外径に合わせてホローシャフト内側を拡げることで形成してもよい。また、リング状部材は、貫通穴を有するスペーサとスペーサの反被動軸側に隣接配置されると共に凸部で構成される内径よりも外径が大きい第1の止め輪と、を有してもよい。更に、押圧部は、その外径が凸部の内径よりも大きくてもよいし、ホローシャフトの一部に当接する第2の止め輪を有してもよい。
上記いずれであっても、本発明では、凸部と被動軸とでリング状部材を挟持することでホローシャフトの軸方向への移動が規制される構成となるので、がたのない固定が可能となる。
本発明によれば、被動軸の形状に影響を受けずに、ホローシャフトと被動機械の被動軸とが軸方向でがたつきなく固定され、減速装置の耐久性向上を可能にする。
以下、図面に基づいて本発明の第1実施形態の一例を詳細に説明する。
図1は本発明の本実施形態に係る減速装置と被動機械とを連結固定した全体模式図、図2は同じく図1のホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造に係る部分の模式図、である。
最初に、減速装置と被動機械とを連結固定した全体構成について、図1を用いて説明する。
減速装置100は、モータ部102と減速機部104とを備える。モータ部102には図示せぬロータとステータが収納され、ロータの回転が減速機部104の図示せぬ入力軸に伝わる。減速機部104で、当該入力軸の回転は、図示せぬ直交軸ギヤセット(ハイポイドギヤセットなど)、及び図示せぬ平行ギヤセットで減速されて、出力軸であるホローシャフト106から出力される。ホローシャフト106は食品工場用コンベア等の被動機械130の入力軸である被動軸132に取付け固定されている。
ホローシャフト106の回転出力を被動軸132に伝えるために、ホローシャフト106の内側には、図示せぬキー溝が軸方向に設けられている。それに対応して、被動軸132の外周には、キー溝136が軸方向に設けられて、ホローシャフト106のキー溝と被動軸132のキー溝136との間にキー140が配置される。
以下に、減速機部104のホローシャフト106と被動軸132との軸方向への固定構造について、図2を用いて説明する。なお、図2では、キー溝136及びキー140の表示を省略する。
ホローシャフト106と被動軸132との軸方向への固定は、主に、ホローシャフト106自身に形成された凸部110と、連結部材124と、リング状部材を構成するスペーサ112とスペーサ112の反被動軸側に隣接配置される第1の止め輪116と、押圧部となるエンドプレート120と、でなされる。
ホローシャフト106の内径D1は、被動軸132の外径よりもわずかに大きく設定されており、ホローシャフト106内に被動軸132を容易に挿入することができる。ホローシャフト106の被動軸132が挿入される反対側(反被動軸側と称する)の端部106Aに近い位置において、その内側周方向に沿って軸方向に幅T1である第1の凹部108が設けられている。このため、ホローシャフト106の反被動軸側の端部106Aから第1の凹部108との間が、結果的に、ホローシャフト106の内側に一体的な凸部110を形成している。
被動軸132の端部132Aには、連結部材124を連結させるための連結部である連結穴134が形成されている。連結部材124としては、特に限定されないが、頭部124Aと頭部124Aの外径よりも外径が小さい棒状のシャフト部124Bとを備えて、連結穴134に連結される長さを調整することでホローシャフト106の被動軸側への押圧力を容易に調整可能なボルト(ねじを含む)などを用いるのが好ましい。この場合には、連結穴134にめねじが形成され、押圧力の調整は螺合する長さで実現される。なお、連結部は穴形状に限定されるものではない。
スペーサ112は、ホローシャフト106の内径D1よりもわずかに小さい外径を備えると共に、中心に貫通孔114を備える円筒状の部材である。スペーサ112は、軸方向で第1の凹部108の被動軸側に配置されて、ホローシャフト106の被動軸132への挿入長さを定める。
第1の止め輪116は、厚みt1で中心に開口部118を備えると共に、一部にスリットが入った円環状の部材である。このため、ホローシャフト106への挿入の際には、当該スリットの幅分、径を小さくすることができる。第1の止め輪116は、第1の凹部108に嵌入される。第1の止め輪116は、ホローシャフト106の内径(凸部110で構成される内径)D1よりも大きく、且つホローシャフト106の第1の凹部108の底面間の内径よりもわずかに小さい外径d1を備える。そして、第1の凹部108の幅T1よりも第1の止め輪116の厚みt1は小さいので、第1の止め輪116を、第1の凹部108に容易に嵌入することができる。第1の止め輪116は、連結部材124を連結穴134に連結してホローシャフト106を被動軸132に対して移動させることで、凸部110とは反被動軸側の側面(端部)116Bで隣接する。ここで、開口部118は、連結部材124のシャフト部124Bの外径よりも大きく、且つスペーサ112に設けられた貫通孔114の内径よりも小さい内径を備える。このため、ホローシャフト106の凸部110から軸方向で被動軸側に伝わる力は、第1の止め輪116の側面(端部)116Aからスペーサ112の側面(端部)112A全部に伝えられる。逆に言えば、第1の止め輪116の側面(端部)116Aに対するスペーサ112からの反力は、スペーサ112の側面(端部)112Aの全ての面積で生じる。即ち、第1の止め輪116がスペーサ112から受ける単位面積当たりの反被動軸側への反力は小さいので、第1の止め輪116の局所的な変形を防ぐと共に、スペーサ112の軸方向の位置決めを正確に行うことができる。なお、第1の止め輪116の開口部118の内径は、スペーサ112の貫通孔114の内径よりも小さい場合に限られずに、大きくてもよい。
エンドプレート120は、中心にホローシャフト106の内径D1よりも小さな開口部122を備える円環状の部材である。エンドプレート120は、ホローシャフト106の内径(凸部110の内径)D1よりも大きな外径d2を備える。開口部122には連結部材124のシャフト部124Bが挿入される。開口部122の内径は連結部材124に遊嵌された座金125の外径よりも小さく、エンドプレート120は連結部材124のシャフト部124Bで保持されて、且つ連結部材124の頭部124Aで反被動軸側への移動が規制される。エンドプレート120は、ホローシャフト106の端部106A,即ち凸部110の反被動軸側に配置される。連結部材124を連結穴134に連結して被動軸132に対してホローシャフト106を移動させることで、凸部110を第1の止め輪116とで挟持する態様をとる。
なお、エンドプレート120でホローシャフト106の端部106Aを押圧する際に、エンドプレート120はホローシャフト106の内径D1よりも大きな外径d2で、且つホローシャフト106の内径D1よりも小さな開口部122の内径で押圧する。エンドプレート120の中心とホローシャフト106の軸中心が略一致しているので、ホローシャフト106とエンドプレート120との周方向における接触面積が均一となり、互いに局所的に応力を及ぼさない。すなわち、互いを過大に肉厚とすることなく、軽量化を実現できる。同時に、互いに変形等を阻止でき、安定した位置関係を保つことができる。更に、本実施形態では、径方向においてホローシャフト106の端部106A全てをエンドプレート120で押圧するので、より変形がしにくく、且つ安定した位置関係を保つことができる。
次に、ホローシャフト106と被動軸132との軸方向への固定方法を説明する。
最初に、必要に応じて、第1の止め輪116、スペーサ112の表面、ホローシャフト106の内側、及び被動軸132の表面に、グリースなどの潤滑剤を塗布する。
次に、第1の止め輪116をホローシャフト106の内径Dよりも小さくしてホローシャフト106の内側に挿入して、ホローシャフト106に設けられた第1の凹部108に配置させる。そして、ホローシャフト106の被動軸側の端部からスペーサ112が第1の止め輪116の側面116Aに当接するまで挿入される。続いて、被動軸132がスペーサ112の端部112Bに当接するようにホローシャフト106を挿入する。
次に、エンドプレート120の開口部122に連結部材124のシャフト部124Bを挿入して、エンドプレート120をホローシャフト106の反被動軸側の端部106Aに当接させる。そして、連結部材124のシャフト部124Bを第1の止め輪116とスペーサ112とに貫通させて、被動軸132の端部132Aに形成された連結穴134に連結する。連結部材124の頭部124Aを回転させることで、連結部材124と被動軸132との連結する長さを長くしていく。連結する長さを長くしていくことで、被動軸132とエンドプレート120との距離を狭めていき、スペーサ112の反被動軸側の端部112Aに位置する第1の止め輪116を、凸部110の側面110Aに当接させる。更に、連結部材124の被動軸132との連結する長さを長くすることで、ホローシャフト106の一部である凸部110を押圧部であるエンドプレート120で被動軸側に押圧する。そして、凸部110と被動軸132とでリング状部材であるスペーサ112と第1の止め輪116とを挟持することで、被動軸132に対してホローシャフト106の軸方向への移動を規制する。
このように固定することで、被動軸132に対してホローシャフト106が軸方向にがたつくことなく、ホローシャフト106を被動軸132に固定することが可能となる。このため、ホローシャフト106と被動軸132との間での磨耗を防止でき、互いの寿命を短くすることなく、効率の高い動力伝達が可能となる。同時に、被動機械130の被動軸132への加工は連結部材124を取付けるための連結穴134だけとすることが可能であり、被動機械130の加工及び被動機械130の特性に与える影響を共に最小限にすることができる。
又、ホローシャフト106への加工も第1の止め輪116の採用と相まって幅T1の第1の凹部108のみとなるので、ホローシャフト106の加工工数が少ないにもかかわらず、容易に安定した固定をすることができる。
又、ホローシャフト106の内径D1よりも大きな外径d2で、且つホローシャフト106の内径D1よりも小さな開口部122の内径のエンドプレート120を採用し、更にエンドプレート120の中心とホローシャフト106の軸中心が略一致して、且つ、径方向でホローシャフト106の端部106A全てをエンドプレート120で押圧する。このため、互いに接触する部分が多く、且つ、周方向に均一に押圧力が分散されるので、ホローシャフト106とエンドプレート120とを互いに過大に肉厚とせず、且つ変形等生じさせずに、より安定した固定をすることができる。
即ち、本発明によれば、被動軸132の段部の有り無しの形状に影響を受けずに、ホローシャフト106と被動機械130の被動軸132とが軸方向でがたつきなく固定され、減速装置100の耐久性向上を図ることが可能である。
次に、本発明の第2実施形態に係るホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造について、図3を用いて説明する。なお、図3においても、キー溝およびキーの表示を省略する。
本実施形態では、第2の凹部209と第2の止め輪226を新たに設けると共に、エンドプレート220の外径を小さくする以外は、第1実施形態と構成は同一であるので、その他の構成については符号下2桁を第1実施形態の場合と同一として、説明を省略する。
第2の凹部209は、軸方向に幅T2で、第1の凹部208に対して反被動軸側であって、ホローシャフト206の内側周方向に沿って設けられている。このため、第1の凹部208から第2の凹部209までの間が、結果的に、ホローシャフト206の内側に一体的に凸部210を形成している。
第2の止め輪226は、押圧部の一部であって、厚みt2で中心に開口部228を備えると共に、一部にスリットが入った円環状の部材である。このため、嵌入の際には、当該スリット分、径を小さくすることができる。開口部228は、連結部材224のシャフト部224Bの外径よりも大きく、エンドプレート220の外径d2よりも小さい内径を備える。又、第2の止め輪226は、ホローシャフト206の内径(凸部210で構成される内径)D1よりも大きく、且つホローシャフト206の第2の凹部209の底面間の内径よりもわずかに小さな外径d3を備える。そして、第2の凹部209の幅T2よりも第2の止め輪226の厚みt2は小さいので、第2の止め輪226を、第2の凹部209に容易に嵌入することができる。
エンドプレート220は、押圧部の一部であって、外径d5で中心に開口部222を備える円環状の部材である。外径d5はホローシャフト106の内径D1よりも小さく、開口部222には連結部材224のシャフト部224Bが嵌入される。このため、エンドプレート220に連結部材224のシャフト部224Bが嵌入された後に、第2の止め輪226の開口部228に連結部材224のシャフト部224Bが嵌入された際には、エンドプレート220により、第2の止め輪226はホローシャフト206の凸部210の側面210Bに当接可能となる。
このような構成により、第1実施形態と同様に、ホローシャフト206と被動軸232との軸方向への固定は安定して行うことができる。その際、第2の凹部209と第2の止め輪226とにより、エンドプレート220がホローシャフト206内に収納されるので、ホローシャフト206と被動軸232との固定は、軸方向に短く行うことができる。このとき、連結部材224の頭部224Aまでが、図3に示す如く、ホローシャフト206の端部から突出しないように第2の凹部209の形成位置等を調整することにより、更に軸方向に短くすることができる。
次に、本発明の第3実施形態に係るホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造について、図4を用いて説明する。なお、図4においても、キー溝およびキーの表示を省略する。
本実施形態では、主として第2の凹部309を設けてエンドプレート320をホローシャフト306の内側に収納する以外は、第1実施形態と構成は同一であるので、その他の構成については符号下2桁を第1実施形態の場合と同一として、説明を省略する。
第2の凹部309は、ホローシャフト306の内側周方向に沿って、反被動軸側の端部306Aから軸方向に幅T3で形成されている。このため、第1の凹部308から第2の凹部309までの間に、結果的にホローシャフト306の内側に一体的な凸部310が形成されている。
エンドプレート320は、押圧部を構成し、厚みt3外径d5で中心に開口部322を備える円環状の部材である。外径d5は、ホローシャフト306の内径D1よりも大きく、且つ第2の凹部309の底面間の内径よりもわずかに小さく形成されている。このため、エンドプレート320を、ホローシャフト306の端部306Aからホローシャフト306の第2の凹部309に容易に嵌入することができる。
このような構成により、第1実施形態と同様に、ホローシャフト306と被動軸332との軸方向への固定は安定して行うことができる。その際、エンドプレート320はホローシャフト306内に収納されるので、第2実施形態と同様に軸方向長さを短くすることができる。更に、第2の止め輪を不要とすることができるので、第2実施形態に比べて部品の削減と、組立てにおける第2の止め輪の扱いを不要として組立てを容易にすることができる。
次に、本発明の第4実施形態に係るホローシャフトと被動軸への軸方向への固定構造について、図5を用いて説明する。なお、図5においても、キー溝及びキーの表示を省略する。
本実施形態では、ホローシャフト、スペーサ、及び被動軸の大小関係と、止め輪を用いないこと以外は、第1実施形態と構成が同一であるので、その他の構成については符号下2桁を第1実施形態の場合と同一として、説明を省略する。
ホローシャフト406は被動軸432の外径よりもわずかに大きい内径D1の部分と、内径D1の部分よりも反被動軸側であって被動軸432の外径よりも小さい内径D2の部分と、を備える。このため、ホローシャフト406の内径D1の部分には被動軸432を挿入することができる。ホローシャフト406の内径D1の部分は、被動軸側から切削などで、内径D2のホローシャフトから凸部410を残すように内径加工することで形成することができる。ホローシャフト406の被動軸432に対する軸方向の位置決めのために、軸方向に適切な長さを有するスペーサ412を用いる。スペーサ412は、被動軸432と同じ外径であり、内径D2より小さな外径d4を有し、中心に貫通孔414を備える円環状の部材である。即ち、結果的に、ホローシャフト406のスペーサ412が挿入される位置に対して軸方向の反被動軸側に凸部410が設けられる。このため、連結部材424を連結穴434に連結してホローシャフト406を被動軸432に対して移動させていくことで、スペーサ412は、軸方向で一方の端部412Aがホローシャフト406の凸部410の側面410Aと当接し、もう一方の端部412Bが被動軸432の端部432Aと当接する。
このような構成により、第1実施形態と同様に、ホローシャフト406と被動軸432との軸方向への固定を安定して行うことができる。その際、止め輪を不要とするので、使用する部材を更に削減できると共に、組立てにおける止め輪の扱いを不要として、組立て・固定をより容易に行うことができる。
本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。
例えば上記実施形態では、押圧部を構成するエンドプレートあるいは第2の止め輪が凸部で構成される内径よりも大きいが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンドプレートあるいは第2の止め輪が小さくとも、それらの一部がホローシャフトの周方向で一部分のみ押圧するように連結部材で保持されてもよい。
又、上記実施形態では、ホローシャフトの回転を被動軸に伝達するのにキー及びキー溝を用いたが、本発明はホローシャフトの回転を被動軸に伝達する構成には限定されず、例えばスプライン結合やDカット結合などを用いてもよい。
又、上位機実施形態では、押圧部となる止め輪やエンドプレートは、連結部材とは別に形成されていたが、本発明はこれに限定されず、連結部材に直接押圧部を形成してもよい。
本発明の第1実施形態に係る減速装置と被動機械とを連結固定した全体模式図 図2は同じく図1のホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造の模式図 本発明の第2実施形態に係るホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造の模式図 本発明の第3実施形態に係るホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造の模式図 本発明の第4実施形態に係るホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造の模式図 従来技術に係るホローシャフトと被動軸との軸方向への固定構造の模式図
符号の説明
6、106、206、306、406…ホローシャフト
8、108、208、209、308…凹部
12、112、212、312、412…スペーサ
16、116、216、226、316…止め輪
20、120、220、320、420…エンドプレート
24、124、224、324、424…連結部材
30、130…被動機械
32、132、232、332、432…被動軸
34、134、234、334、434…連結穴
40、140…キー
100…減速装置
102…モータ部
104…減速機部
106A、110A、112A、112B、116A、116B、132A、210B、306A、410A、412A、412B、432A…端部(側面)
110、210、310、410…凸部
114、214、314、414…貫通孔
118、122、218、222、228、318、322、422…開口部
124A、224A…頭部
124B、224B…シャフト部
136…キー溝

Claims (7)

  1. 減速装置のホローシャフト内に挿入される被動軸と、
    該被動軸の端部に形成された連結部と、
    該連結部に連結される連結部材と、
    前記連結部が形成された被動軸の端部に配置されるリング状部材と、
    該リング状部材の反被動軸側の端部に隣接するように前記ホローシャフトの内側に一体的に形成された凸部と、
    前記凸部の反被動軸側に配置されると共に前記連結部材で反被動軸側への移動が規制される押圧部と、
    を備え、
    前記連結部材を前記連結部に連結して前記ホローシャフトの少なくとも一部を前記押圧部で被動軸側に押圧した際に、前記凸部と前記被動軸とで前記リング状部材を挟持することで前記ホローシャフトの移動が規制される構造である
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
  2. 請求項1において、
    前記押圧部の外径が前記凸部の内径よりも大きい
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
  3. 請求項1又は2において、
    前記リング状部材は、貫通孔を有するスペーサと、該スペーサの反被動軸側に隣接配置されると共に前記凸部の内径よりも外径が大きい第1の止め輪と、を有する
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記凸部は、前記リング状部材の少なくとも一部が嵌入されると共に前記ホローシャフトの内側周方向に沿って設けられる第1の凹部を設けることによって形成されている
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
  5. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、更に、
    前記押圧部の少なくとも一部が嵌入されると共に、前記ホローシャフトの内側周方向に沿って設けられる第2の凹部を有する
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記押圧部は、少なくとも前記ホローシャフトの一部に当接する第2の止め輪を有する
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記凸部の内径は、前記被動軸の外径よりも小さい
    ことを特徴とする減速装置と被動軸との軸方向への固定構造。
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