JP5196415B2

JP5196415B2 - 平行軸歯車動力伝達装置

Info

Publication number: JP5196415B2
Application number: JP2006274312A
Authority: JP
Inventors: 靖峯嶋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2026-10-05
Also published as: TW200823125A; CN101158385A; US20080127761A1; JP2008095705A; CN101158385B; KR20080031790A; TWI337163B; DE102007047645A1

Description

本発明は、物流機器等の用途、特にチェーンコンベアやベルトコンベア、ローラコンベア等のコンベア用途に最適な、種々の取付けが可能で、且つ軽量、コンパクト、高効率の平行軸歯車動力伝達装置に関する。

コンベア等のメインマシンを駆動する場合、モータ等の駆動源から当該メインマシンの駆動軸までの動力伝達装置に、直交変換機構が組込まれることがある（例えば特許文献１参照）。

それは、一般にモータはその軸方向に長いため、例えば、該モータの軸方向を直角方向に変換することによりコンパクトな設置が可能となるというような状況がしばしば発生するためである。

この種の動力伝達装置では、特に、出力軸の軸心から該動力伝達装置の特定の半径方向における最外周部分までの寸法をできるだけ短くする設計が重視される。それは、この寸法を短くすることにより、例えば動力伝達装置の出力軸からコンベアの上面（チェーン上面、ローラ上面、ベルト上面）までの距離を短くすることができ、動力伝達装置を含めたコンベア全体のコンパクト化が図れるようになると共に、複数のアームの連携した動きやコンベアからコンベアへの受け渡しに関する設計等が非常にやり易くなるためである。

前記特許文献１においては、ケーシングの形状をほぼ直方体とし、出力軸の軸心、取付ボルト孔の位置、及び取り付け可能面との関係を工夫することにより出力軸の軸心から歯車箱の特定の外周面までの寸法を特に短く設計する技術が開示されている。

特許第２６２８９８３号公報

しかし、直交軸系の減速機構は、平行軸系の減速機構に比して、概してコストが高く、また、動力伝達装置自体の製造も必ずしも容易でないことも多い。特に、特許文献１の技術のように、低騒音で比較的効率の高いハイポイド減速機構等を採用したときは、コスト及び組み付けの容易性等の面において平行軸系よりかなり不利な状況とならざるを得ない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、低コストでありながら、ロボットやコンベア等のメインマシンに設置したときの納まりがよく、且つ低騒音化に対しても容易に対応することのできる平行軸歯車動力伝達装置を提供することをその課題としている。

本発明は、ケーシング内に、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部を収容した動力伝達装置において、前記減速部が、平行軸の歯車機構で構成されると共に、少なくとも入力軸以外の各平行軸が前記ケーシングに両持ち支持され、且つ、前記ケーシングが、前記出力軸の軸心を中心とする仮想円を描いたときに、この仮想円に少なくとも３面が接し、且つ、この内の２面が残りの面から前記入力軸が存在する側に向かって拡開している構成とされ、さらに前記２面と直交する面に形成されている当該ケーシングの締結用のボルト孔の部分を含め、該２面よりも外側に突出する部分を有さず、前記拡開している２面は、拡開角度が等しく、前記入力軸の軸心と前記出力軸の軸心の双方を含む中央面に対して対称に形成されていることにより、上記課題を解決したものである。

本発明では、コスト面で不利となり易い直交減速機構を採用するのではなく、コストが低く、組み付け作業が特殊でなく、且つ、（必要ならば）ヘリカル系の歯車を使用することによって低騒音化することも容易な平行軸系の減速機構を基本的に採用している。平行軸系の減速機構を採用した場合、必然的にモータ（のモータ軸）は、コンベヤ等のメインマシンの駆動軸と平行に配置されることになるが、本発明では、ケーシングの形状を工夫することにより、当該平行軸歯車動力伝達装置の出力軸の軸心とメインマシンの駆動軸の軸心との距離が長くなるのを極力防止するようにしているため、スペース性の不具合についても問題なくクリアできる（後述）。

本発明によれば、低コストでありながら、ロボットやコンベア等のメインマシンに設置したときの納まりがよく、且つ（必要ならば）低騒音化に対しても容易に対応することができる。

以下、図面に基づいて本発明に係る平行軸歯車動力伝達装置の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、当該平行軸歯車動力伝達装置の減速機の第１ケーシングブロック（後述）に平行軸系の各歯車が組み込まれる様子を示す正面図、図２は、図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿う展開断面図、図３は、平行軸歯車動力伝達装置の背面図（図１の紙面裏側から見た外形図）、図４は、出力軸及びモータを省略した平行軸歯車動力伝達装置をモータ取付側から見たときの正面図である。

初めに、主に図２を参照して全体構成を説明する。

この平行軸歯車動力伝達装置２０は、モータ２２と減速機２４とを連結したものである。モータ２２は、モータ軸２２Ａの先端に第１ヘリカルピニオン２６を備える。このモータ軸２２Ａは減速機２４の入力軸２８を兼用している。

減速機２４は、ケーシング３０内に減速部Ｒを収容している。減速部Ｒは、入力軸２８の回転を減速して出力軸３２に伝達するもので、第１〜第３の３段の平行軸歯車機構Ｒｄ１〜Ｒｄ３を備える。第１平行軸歯車機構Ｒｄ１は、入力軸２８に形成された前記第１ヘリカルピニオン２６と、第１中間軸３４に組み込まれ前記第１ヘリカルピニオンと噛合する第１ヘリカルギヤ３６とで構成される。第２平行軸歯車機構Ｒｄ２は、第１中間軸３４と一体的に回転する第２ヘリカルピニオン３８と、第２中間軸４０に組み込まれ該第２ヘリカルピニオン３８と噛合する第２ヘリカルギヤ４２とで構成される。第３平行軸歯車機構Ｒｄ３は、第２中間軸４０と一体的に回転する第３ヘリカルピニオン４４と、出力軸３２に組み込まれ該第３ヘリカルピニオン４４と噛合する出力ギヤ（第３ヘリカルギヤ）４６とで構成される。出力軸３２は、その軸心Ｏ１に沿って形成された貫通孔３２Ａを有するホローシャフトとされている。

入力軸２８の回転は、これら第１〜第３平行軸歯車機構Ｒｄ１〜Ｒｄ３によって３段階に減速され、出力軸３２に伝達される。図２から明らかなように、入力軸２８（モータ軸２２Ａ）及び出力軸３２を含め、全てのシャフトは平行である。

ケーシング３０は、出力軸３２の軸方向（即ち全軸の軸方向）において第１ケーシングブロック３０Ａと第２ケーシングブロック３０Ｂとの２つから構成されており、図２の右上に部分的に抜き出して示されるように、ボルト孔５０に螺入されるボルト５２によって互いに連結されている。

図１、図３、図４を合わせて参照して、このケーシング３０は、出力軸３２の軸心Ｏ１を中心とする仮想円ＶＣ１を描いた時に、そのうちの３面（第１面Ｐ１〜第３面Ｐ３）がこの仮想円ＶＣ１に接するような形状とされている。即ち、３つの面Ｐ１〜Ｐ３は、いずれも出力軸３２の軸心Ｏ１までの距離Ｒ１が等しい。又、この３つの面Ｐ１〜Ｐ３のうち、２つの面（第１面Ｐ１及び第２面Ｐ２）は、残りの１面（第３面Ｐ３）から入力軸２８が存在する側に向かって角度θ１、θ２だけ拡開（Ｐ１面とＰ３面及びＰ２面とＰ３面は鈍角α１、α２を形成）している構成とされている。なお、この実施形態では、拡開角度θ１＝θ２である。即ち、第１面Ｐ１と第２面Ｐ２は、入力軸２８の軸心Ｏ２と出力軸３２の軸心Ｏ１の双方を含む中央面Ｓ１に対して対称に形成されている。

図１及び図２から明らかなように、出力ギヤ４６の歯先円４６Ａとケーシング３０（の第１ケーシングブロック３０Ａ）の内面３０Ａ１との間には、符号Δ１で表わされる極めて僅かな隙間しか設けられておらず、第１面Ｐ１〜第３面Ｐ３で形成される出力ギヤ４６周りのケーシング３０の大きさが極力小さくなるように設計されている。

より具体的に説明すると、一般に、入力軸２８側のギヤ（２６、３６等）は、取り扱うトルクが小さく、寸法も小さいが、出力軸３２側のギヤ（特に出力ギヤ４６）は、取り扱うトルクが大きいため、寸法も大きく設計される。よって、定性的には、ケーシング３０に対してスペース的に出力軸側よりも入力軸側の方に余裕がある（ケーシングをより小さく設計できる）。しかしながら、本実施形態では、敢えて出力ギヤ４６を第１ギヤ３６とほぼ同じ大きさに抑えてその歯先円４６Ａが大型化しないように配慮すると共に、スペース的にはむしろ余裕のある入力軸側に向かってθ１、θ２だけ拡開する構成している。この構成により、第１面Ｐ１〜第３面Ｐ３は、交線５６、５８において、互いに鈍角α１、α２（この実施形態ではα１＝α２）で交わることになり、単にケーシング３０の出力軸３２周りの半径方向の寸法を小さくできるだけでなく、メインマシンへの納まりが一層良好になり、コンパクトな取り付けが可能となる（後述）。

なお、この拡開の程度（拡開角度θ１、θ２）は、当該減速機２４と組合せ可能な種々の容量のモータのうち最大のモータが収まる大きさ、即ち、モータ２２の半径方向の最大外周部が、この第１面Ｐ１及び第２面Ｐ２の内側に収まる範囲に設定するのが好ましい。なお、図２、図３の符号５４は、本平行軸歯車動力伝達装置２０を図示せぬメインマシンの固定部材に固定して周り止めするトルクアーム、５４Ａはトルクアーム５４に設けられた取り付け孔である。又、図４の符号２２Ｃはモータ取付用の孔である。

次に、この平行軸歯車動力伝達装置２０をメインマシンとしてチェーンコンベア６０に組み込むときの構成を説明しながら、本平行軸歯車動力伝達装置２０の作用を説明する。

平行軸歯車動力伝達装置２０をチェーンコンベア６０に組み込むときは、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に示されるようにして行なう。図５の（Ａ）に示した取り付けでは、先ず、チェーンコンベア６０の幅内に納めるため駆動軸６２を平行軸歯車動力伝達装置２０の出力軸３２の貫通孔３２Ａに貫通させる。

次に、第１面Ｐ１がチェーンコンベア６０のチェーン上面（コンベア上面）７０と平行になるようにその取付角度を調整し、トルクアーム５４（図２、図３参照）を利用して平行軸歯車動力伝達装置２０をチェーンコンベア６０の図示せぬ固定部材に固定して周り止めする。平行軸歯車動力伝達装置２０の出力軸３２の回転は、その貫通孔３２Ａに挿入されているチェーンコンベア６０の駆動軸６２、該駆動軸６２に組み込まれたスプロケット（或いはプーリ）６４を介してチェーンコンベア６０側に伝達される。

ところで、平行軸歯車動力伝達装置２０は、その一部がチェーン面７０より上方に飛び出さないように取り付けられなければならず、また、終端付近のアール面７２の半径方向外側に飛び出さないように取り付けなければならない。それは、チェーン上面７０上を搬送される被搬送物７４と平行軸歯車動力伝達装置２０が互いに干渉したり、ぶつかったりすることがないようにするためである。

本実施形態では、チェーン上面７０、或いはアール面７２の双方に関して、チェーンコンベア６０へのコンパクトな取り付けが可能となる。これは第１面Ｐ１と第３面Ｐ３、及び第２面Ｐ２と第３面Ｐ３とがその交線５６、５８の部分で互いに鈍角α１、α２で交わっているために得られる作用効果である。図６に比較例を示す。例えば、同一の仮想円ＶＣ１を有し、且つ第２面（Ｐ２）と第３面（Ｐ３）とが互いに直角に交わっている減速機（２４）と比較してみると、このように第２面（Ｐ２）と第３面（Ｐ３）とが互いに直角に交わっている減速機（２４）の場合は、その交線（５６）、（５８）と出力軸３２の軸心Ｏ１との距離Ｌ１が、仮想円ＶＣ１の半径Ｒ１の√２倍の寸法を有してしまう。そのため、該軸心Ｏ１は必然的にチェーン上面（７０）、あるいはアール面（７２）からかなり遠い（Ｌ１＋Δ２）とならざるを得ない。これに対し、本実施形態に係る平行軸歯車動力伝達装置２０は、出力軸３２の軸心Ｏ１から交線５６、５８迄の寸法を仮想円ＶＣ１の半径Ｒ１より若干大きいだけの寸法Ｌ２＋Δ２に収めることができる。Ｌ１＞Ｌ２は明らかであるから、チェーン上面７０、或いはアール面７２迄の距離をその分（Ｌ１−Ｌ２）短縮できる。

図５に戻って、平行軸歯車動力伝達装置２０は、第１面Ｐ１及び第２面Ｐ２が中央面（入力軸２８の軸心Ｏ２及び出力軸３２の軸心Ｏ１の双方を含む面）Ｓ１に対して対称に形成されているため、図５の（Ｃ）に示されるような（第２面Ｐ２がチェーン上面７０と平行となるような）取り付けに際しても全く同様の作用効果を得ることができる。

更に、図５の（Ｂ）に示されるように、第３面Ｐ３がチェーン上面７０と平行となるように取り付けることにより、平行軸歯車動力伝達装置２０をチェーン上面７０と直角の方向（図５の真下方向）に最も長くコンベア７０と平行な方向（コンベア進行方向：図５の左右方向）に最も短い寸法となるような取り付けも可能である。この場合も、出力軸３２の軸心Ｏ１とチェーン上面７０との距離をＬ２＋Δ２に抑えることができる。結果としてチェーン上面７０に対して３つの取り付け態様（図５の（Ａ）〜（Ｃ）に対してモータの向きが反対側の取付を含めると計６つの態様）での取り付けが可能である。

しかも、これらの取り付けは、いずれも平行軸歯車動力伝達装置２０自体がチェーンコンベア６０の駆動軸６２自体にぶら下がるような態様で行なわれるため、チェーンコンベア６０のコンベア幅（図５の紙面と直交する方向の寸法）から平行軸歯車動力伝達装置２０が突出することがないため、平行軸歯車動力伝達装置２０を取り付けてもチェーンコンベア６０に対して余分に幅が増大することはない。

更に、出力ギヤ４６の周りが３つの面（第１面Ｐ１〜第３面Ｐ３）で囲まれていることから、該第１面Ｐ１〜第３面Ｐ３が交わる２つの交線５６、５８の近傍に若干のスペースＳＰ１、ＳＰ２を確保することができ、ここに、該交線５６、５８と平行に第１、第２ケーシングブロック３０Ａ、３０Ｂを連結するための「相応の大きさ」の前記ボルト５２を計２本配置することができている。このボルト５２には、トルクアーム５４を介して第１、第２ケーシングブロック３０Ａ、３０Ｂを互いに出力軸周りで回転させようとするトルクに対する剪断応力がかかる。しかし、相応の大きさのボルト５２を２本配置できることから、十分な強度を確保することができる。

また、平行軸系のヘリカルピニオンとヘリカルギヤの組み合わせで減速部Ｒが構成されているため、低コストであり、組み付けが容易であって、且つ低騒音である。

図７、図８に、本発明の他の実施形態の一例を示す。

この実施形態は、基本的な構成は先の実施形態と同一である。異なるところは、第２平行軸歯車機構Ｐｄ１０２で得られる減速比を先の実施形態よりも若干小さくし、減速機１２４全体での減速比を小さくするとともに、モータ１２２として先の実施形態のモータ２２よりも大型かつ強力なものを連結するようにした点である。しかし、それ以外の多くの部材（第２ケーシングブロック１３０Ｂ（特にそのモータ取付用の孔１２２Ｃ）、第２ヘリカルピニオン１３８、第２ヘリカルギヤ１４２、及びモータ１２２以外の部材）は先の実施形態と同一であり、且つ、この場合もモータ１２２の半径方向の最大外周部が第１面Ｐ１０１及び第２面Ｐ１０２の内側に収められているため、（先の実施形態に係るモータ２２よりも大きなモータ１２２を採用していながら）例えば先の実施形態と同一のチェーンコンベア（図示略）に対しても、全く同様な取付位置で同様に取り付けることが可能である。その他の構成については、先の実施形態と同様であるため、図中で下２桁が同一または類似する部分に同一の符号付すに止め、重複説明を省略する。

次に、図９に本発明の更に他の実施形態の一例を示す。

この実施形態における平行軸歯車動力伝達装置２２０は、出力軸２３２の軸心Ｏ２０１を中心とする仮想円ＶＣ２０１に対して４面（第１面Ｐ２０１〜第４面Ｐ２０４）が接しており、且つ、この内の２面（第１面Ｐ２０１及び第２面Ｐ２０２）が残りの２面（第３面Ｐ２０３及び第４面Ｐ２０４）から入力軸２２８が存在する側に向かってθ２０１、θ２０２だけ拡開している構成とされている（θ２０１＝θ２０２）。この拡開している２面（第１面Ｐ２０１及び第２面Ｐ２０２）は、入力軸２２８の軸心Ｏ２０２及び出力軸２３２の軸心Ｏ２０１の双方を含む面Ｓ２０１に対して対称に形成されている。この実施形態によれば、図示せぬコンベア面等に対して８つの態様（面Ｐ２０１、Ｐ２０２、Ｐ２０３、Ｐ２０４がそれぞれコンベア上面に対して平行に配置される４つの態様及びそれらの４態様とはモータの方向が異なる４態様）での取り付けが可能である。また、出力軸２３２の軸心Ｏ２０１からコンベア上面（図示略）までの距離を、たとえ同一の出力ギヤが搭載されている場合であっても（仮想円ＶＣ２０１の大きさが同一であっても）仮想円から突出する部分が少なくなる分、更に短縮することが可能である。その他の構成は、基本的に先の実施形態と同様であるため、図中で同一または類似する部分に下２桁が同一の符号付すに止め、重複説明を省略する。

なお、上記実施形態は、いずれも出力軸の周りのケーシングを３面又は４面の「平面」で形成していたが、本発明では、要は、第１面と第２面が平面で拡開していれば足り、例えば、上記実施形態の第３面、第４面相当部分が出力軸と同じ（または略同心）の円筒形状に形成されていても構わない。

低コストでありながら、ロボットやコンベア等のメインマシンに設置したときの納まりがよく、且つ低騒音化に対しても容易に対応することのできる動力伝達装置を得ることができる。

本発明の実施形態の一例に係る動力伝達装置の減速機の第１ケーシングブロックに各歯車が組み込まれた状態を示す正面図図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿う展開断面図上記動力伝達装置の背面図同正面図上記動力伝達装置の取り付け態様のバリエーションを示す模式図第１面と第２面が拡開していない動力伝達装置の取り付け態様の例を示す比較図本発明の他の実施形態の一例を示す図２相当の展開断面図同じく図４相当の正面図本発明の更に他の実施形態の一例を示す略示正面図

符号の説明

２０…平行軸歯車動力伝達装置
２２…モータ
２４…減速機
２８…入力軸
３０…ケーシング
３０Ａ…第１ケーシングブロック
３０Ｂ…第２ケーシングブロック
３２…出力軸
３２Ａ…貫通孔
５６、５８…交線
６０…チェーンコンベア
Ｒ…減速部
Ｒｄ１〜Ｒｄ３…第１〜第３平行軸歯車機構
ＶＣ１…仮想円
Ｐ１〜Ｐ３…第１面〜第３面
θ１、θ２…拡開角度
Ｓ１…中央面

Claims

ケーシング内に、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部を収容した動力伝達装置において、
前記減速部が、平行軸の歯車機構で構成されると共に、少なくとも入力軸以外の各平行軸が前記ケーシングに両持ち支持され、且つ、
前記ケーシングが、前記出力軸の軸心を中心とする仮想円を描いたときに、この仮想円に少なくとも３面が接し、且つ、この内の２面が残りの面から前記入力軸が存在する側に向かって拡開している構成とされ、さらに前記２面と直交する面に形成されている当該ケーシングの締結用のボルト孔の部分を含め、該２面よりも外側に突出する部分を有さず、
前記拡開している２面は、拡開角度が等しく、前記入力軸の軸心と前記出力軸の軸心の双方を含む中央面に対して対称に形成されていることを特徴とする平行軸歯車動力伝達装置。
ケーシング内に、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部を収容した動力伝達装置において、
前記減速部が、平行軸の歯車機構で構成されると共に、少なくとも入力軸以外の各平行軸が前記ケーシングに両持ち支持され、且つ、
前記ケーシングが、前記出力軸の軸心を中心とする仮想円を描いたときに、この仮想円に少なくとも２面が接し、且つ、この２面が前記入力軸が存在する側に向かって拡開している構成とされ、さらに前記２面と直交する面に形成されている当該ケーシングの締結用のボルト孔の部分を含め、該２面よりも外側に突出する部分を有さず、
前記拡開している２面は、拡開角度が等しく、前記入力軸の軸心と前記出力軸の軸心の双方を含む中央面に対して対称に形成されていることを特徴とする平行軸歯車動力伝達装置。
請求項１又は２において、
前記入力軸、出力軸および平行軸は、前記２面の拡開幅が広がる方向に、出力軸、平行軸、入力軸の順で配置されていることを特徴とする平行軸歯車動力伝達装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記平行軸として、第１平行軸および第２平行軸を有し、
前記第１平行軸の軸心が、前記入力軸の軸心及び出力軸の軸心の双方を含む面の一方側に配置され、前記第２平行軸の軸心が、前記入力軸の軸心及び出力軸の軸心の双方を含む面の他方側に配置されていることを特徴とする平行軸歯車動力伝達装置。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記ケーシングが、前記出力軸の軸方向において２以上のケーシングブロックからなり、且つ、前記３面の交わる２つの交線の近傍に該交線と平行に前記ケーシングブロックを連結するボルトが配置されていることを特徴とする平行軸歯車動力伝達装置。
請求項１〜５のいずれかにおいて、更に、
前記入力軸に駆動力を与えるモータを前記ケーシングと連結すると共に、
該モータの半径方向の最大外周部を、前記２面の内側に収めたことを特徴とする平行軸歯車動力伝達装置。