JP5219472B2 - 固定部材付きギヤードモータ及びギヤードモータの固定部材 - Google Patents

Description

本発明は、減速機を内蔵したモータに関するものであり、特に他の部材に固定することが可能な固定部材付きギヤードモータに関するものである。また本発明は、ギヤードモータを他の部材に固定する固定部材に関するものである。

モータと減速機が一体化されたギヤードモータが知られている（特許文献１）。ギヤードモータは、モータと減速機とを別々に製作してカップリング等で結合する構造に比べて全体形状が小型であるという利点がある。そのためギヤードモータは、小型のコンベア等の駆動源として採用される場合が多い。
ギヤードモータは、多くの場合、本体部分を他の部材に固定し、駆動軸を被駆動部材と係合させて使用される。例えば前記した特許文献１では、モータ部分が他の部材に固定されている。

モータを支持するための部材としては、例えば特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献２は、ステッピングモータ用防振ゴムであり、当該ステッピングモータ用防振ゴムを介して他の部材にモータを固定する。
特開２００７−２５９６０８号公報 特開平５−１６８１９３号公報

ところでギヤードモータは、駆動時に音が出る。ギヤードモータが発する音はかすかであるが、例えば病院で使用するコンベアの様に、特に静寂性が要求される場所で使用する場合には何らかの対策を講じる必要がある。
ギヤードモータの全域を厚い防音壁で囲むとギヤードモータが発する音が外に漏れることを防げるが、この方策は、全体形状が小型であるというギヤードモータの利点を相殺してしまうこととなる。

そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、全体形状が小さく、かつ防音効果に優れた固定部材付きギヤードモータを提供することを課題とするものである。また併せて本発明は、全体形状が小さく、かつ防音効果に優れたギヤードモータの固定部材を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するため、本発明者らはギヤードモータが発する音について研究し、音の発生源がどこで、どの様な伝播経路で音が外に漏れるのかを検討した。
その結果、ギヤードモータの音は、そのほとんどが減速機から発生するものであることが判った。また音の伝播経路は、減速機近傍のハウジングから直接的に外部に漏れるものであることも判った。
すなわちギヤードモータは、モータと減速機によって構成されている。ここでモータは回転子が回転するものの、回転子が他の部位と接するのは軸受け部のみであり、摺動部分は少ない。

これに対して減速機は多数の歯車を有し、歯車同士が接触し、擦れ合って音が出る。ギヤードモータが発する音は、その大多数が減速機が生じさせるものである。
またギヤードモータでは、減速機の歯車とハウジング間の物理的距離が短いので、発生した音は、減速機近傍のハウジングから直接的に外部に漏れる。
また本発明者らは、一つの収納筒にモータと減速機とを内蔵したギヤードモータを開発したが、このギヤードモータは、特に減速機の歯車とハウジングたる収納筒との隙間が小さい。そのため一つの収納筒にモータと減速機とを内蔵したギヤードモータでは、収納筒の減速機が内蔵された領域から音が外部に発散される。

上記した知見に基づいて開発された本発明は、モータと減速機とが一つの収納筒に内蔵され収納筒から駆動軸が突出したギヤードモータと、ギヤードモータを他の部材に固定する固定部材を有し、前記固定部材は固定台と押さえ部材と防音部材によって構成され、防音部材はシート、又は予め円弧形状若しくは環状に成形した成形品であってギヤードモータの収納筒の外側から、モータ内蔵部分が露出するように、減速機内蔵部分を覆い、さらにギヤードモータは前記防音部材を介して押さえ部材と固定台によって挟まれていることを特徴とする固定部材付きギヤードモータである。

本発明のギヤードモータは、音の発生源を防音部材が覆うので、外部に漏れる音が小さく、且つ外観形状が過度に大きくなることもない。

請求項２に記載の発明は、防音部材は独立気泡の発泡シリコンゴムを素材とするものであることを特徴とする請求項１に記載の固定部材付きギヤードモータである。

本発明のギヤードモータは、防音部材として独立気泡の発泡シリコンゴムが採用されているので、防音効果が高い。

また本発明者らの実験によると、防音部材としてゴムを採用した場合、その厚さの適正値が１．２〜３．０ｍｍであることが判明した（請求項３）。

すなわち防音効果としては、厚さは厚い方が望ましく、厚さが１．２ｍｍ未満であれば十分な防音効果が発揮されない。一方、防音部材の厚さが２ｍｍを越えると、それ以上厚くしても作用効果に顕著な変化は表れない。
また制振性という観点から考えると、厚さが厚くなると制振性能が劣る。すなわち防音部材としてゴムを採用した場合、その厚さが３．０ｍｍを越えると、制振性能が劣る。
逆にギヤードモータを保持する力は、防音部材が厚くなる程強力になり、厚さが１．２ｍｍ未満であれば十分な保持力が発揮されない。
これらの点を総合的に判断すると、防音部材としてゴムを採用した場合、その厚さの適正値は１．２〜３．０ｍｍであることと言える。

請求項４に記載の発明は、固定台は台座部を有し、押さえ部材は円弧状部と取付け座部を有し、収納筒は固定台の台座部に載置され、押さえ部材の円弧状部は収納筒に被せられた状態で固定台に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれに記載の固定部材付きギヤードモータである。

本発明のギヤードモータは、他の部材にしっかりと固定することができる。

請求項５に記載の発明は、ギヤードモータを他の部材に固定する固定部材であって、ギヤードモータはモータと減速機とが一つの収納筒に内蔵され収納筒から駆動軸が突出し、前記固定部材は固定台と押さえ部材と防音部材によって構成され、防音部材はシート、又は予め円弧形状若しくは環状に成形した成形品であってギヤードモータの収納筒の外側から、モータ内蔵部分が露出するように、減速機内蔵部分を覆い、さらにギヤードモータは前記防音部材を介して押さえ部材と固定台によって挟まれることを特徴とするギヤードモータの固定部材である。

本発明の固定部材を使用すると、ギヤードモータが発する音が外部に漏れず、静寂が保たれる。

本発明のギヤードモータは、防音効果が優れているにも係わらず、全体形状が過度に大きくない。そのため本発明は、ギヤードモータの利点を維持しつつ、防音効果を向上させる効果がある。
本発明のギヤードモータの固定部材についても同様であり、ギヤードモータの利点を維持しつつ、防音効果を向上させる効果がある。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。なお説明の便宜上、図面を基準として「上下」関係を説明しているが、上下関係は、あくまでも説明の便宜上使用した用語であり、ギヤードモータの取付け姿勢に応じて上下関係は変化する。
図１は、本発明の実施形態の固定部材付きギヤードモータの正面図である。図２は、図１の固定部材付きギヤードモータの平面図である。図３は、図１の固定部材付きギヤードモータの断面図である。図４は、図１の固定部材付きギヤードモータの分解斜視図である。

本実施形態の固定部材付きギヤードモータ１は、独立したギヤードモータ２と、独立した固定部材３によって構成されている。
ギヤードモータ１は、図３に示すように収納筒５にモータ６と減速機７が内蔵されたものであり、収納筒５の内部は大きくモータ部Ａと減速機部Ｂに分かれている。
ここで収納筒５は両端が開口した金属製の筒体である。そして収納筒５の両端には閉塞部材１０，１１が取り付けられており、収納筒５の両端は閉塞部材１０，１１によって塞がれている。

収納筒５の両端からは、信号ケーブル１２と駆動軸１３が突出している。信号ケーブル１２は、収納筒５の内外を連通するものであり、収納筒５の内部側にも大きな体積を占める。すなわち信号ケーブル１２は、閉塞部材１０に一体的に取り付けられており、収納筒５の内外を連通する。
そして内筒部材１５の内部には、図３の様にモータ６と減速機７が内蔵されている。

モータ６は、図示しないホール素子を内蔵したブラシレスモータであり、固定子２０と回転子２１により構成される。ここで固定子２０は鉄心に収められたコイルである。固定子２０は、内筒部材１５に内挿されて内筒部材１５と一体的に取りつけられている。
一方回転子２１は、内筒部材１５の中心にあり、その一端は、軸受け２２を介して回転可能に支持されている。

減速機７は、２段の遊星歯車列である。減速機７の入力部は、モータ６の回転子２１に連結されている。また減速機７の出力軸３０は、閉塞部材１１に設けられた二つの軸受け３１，３２によって収納筒５の中心に保持され、その先端部分が駆動軸１３として収納筒５の外側に突出している。また本実施形態では、駆動軸１３にプーリ１４が取り付けられている。

本実施形態では減速機７は、入力側の太陽歯車３３から駆動軸１３までであるが、収納筒５に収納されているのは、入力側の太陽歯車３３から駆動軸１３の半分程度である。
本実施形態では減速機７は、駆動軸１３が長いが、実際に音を発するのは、減速機７の中の歯車列部Ｃの領域であり、具体的には入力側の太陽歯車３３から出力軸３０の端部の歯車形成部３４までである。

本実施形態のギヤードモータ１は、モータ６の回転子２１が回転すると、減速機７の入力軸が回転し、所定の減速比で減速されて減速機７の出力軸３０が回転する。出力軸３０はギヤードモータ１自身の駆動軸１３であるから、モータ６が回転すると、所定の回転速度に減速された状態で駆動軸１３と駆動軸１３に取り付けられたプーリ１４が回転する。

次に固定部材３について説明する。固定部材３は、固定台５０と押さえ部材５１と防音部材５２によって構成されている。
固定台５０は鋼材あるいは樹脂で作られたものであり、四角形のベース板部５５に台座部５６が設けられたものである。ベース板部５５の四隅の位置には、他の部材に取り付けるための取付け孔５７が形成されている。
台座部５６は、半円形状の保持部６０を有している。

押さえ部材５１は、鋼板を曲げ加工するかあるいは樹脂の射出成形によって作られたものであり、覆い部６１を有している。覆い部６１は、側面形状が略「Ｕ」字状をしており、１８０度の円弧状部６３及び互いに平行に設けられた足部６５，６６を有している。
覆い部６１の巾Ｌは、前記したギヤードモータ２の減速機部Ｂの長さと略等しい。
足部６５，６６の端部には、４か所、取付け座部６２が設けられている。取付け座部６２は、足部６５，６６に対して垂直である。また取付け座部６２には、取付け孔６７が形成されている。
取付け孔６７の間隔は、前記したベース板部５５の取付け孔５７の間隔と等しい。

防音部材５２はシート状のゴムであり、本実施形態では、２枚のゴムシート７０，７１によって形成されている。図４においては、２枚のゴムシート７０，７１は円弧状をしているが、実際のゴムシート７０，７１は平状であり、ギヤードモータ２に沿って曲がる。二枚のゴムシート７０，７１の合計幅は、ギヤードモータ２の収納筒５の周長と略等しい。またゴムシート７０，７１の長さは、前記したギヤードモータ２の減速機部Ｂの長さと略等しい。

本実施形態の固定部材付きギヤードモータ１は、固定部材３を介して図示しない他の部材に取り付けられる。
すなわちギヤードモータ２の収納筒５には、防音部材５２たる２枚のゴムシート７０，７１が巻き付けられ、この状態でギヤードモータ２は台座部５６の保持部６０に設置されている。前記した様にゴムシート７０，７１の合計幅は、ギヤードモータ２の収納筒５の周長と略等しいから、ゴムシート７０，７１はギヤードモータ２の収納筒５の外周を覆い、且つ重なる部分はない。
ゴムシート７０，７１の巻き付け位置は、ギヤードモータ２の減速機部Ｂに相当する部位である。

そしてギヤードモータ２の上部側（図面基準）から押さえ部材５１が被せられる。すなわち押さえ部材５１でカバーする。さらに取付け孔６７及び取付け孔５７に図示しないネジを挿通し、当該ネジを他部材に係合させてギヤードモータ２が他の部材に固定される。

ギヤードモータ２が他の部材に取り付けられた状態では、収納筒５の減速機７が内蔵された領域が、防音部材５２で覆われ、さらにこの状態で、固定台５０と押さえ部材５１の間に挟まれて押圧されている。
すなわちギヤードモータ２の収納筒５の減速機内蔵部分の外側には防音部材５２があり、さらに下半分の部位は固定台５０で覆われている。またギヤードモータ２の収納筒５の減速機７内蔵部分の外側であって上側の部位は、押さえ部材５１の円弧状部６３がある。
ギヤードモータ２の長手方向に注目すると、固定台５０及び押さえ部材５１の長さは、ギヤードモータ２の収納筒５の半分程度の長さであり、モータ部Ａの多くは固定部材３に保持されていない。
固定部材３の長さは、収納筒５の４分の１から５分の３程度であり、減速機７が収納されている部位の２分の１以上が固定部材３で保持されていることが望ましい。また本実施形態の様に、減速機７の出力軸３０が長い場合は、遊星歯車列等の歯車列部Ｃを中心として保持することが望ましい。より具体的には歯車列部Ｃの３分の２以上が防音部材５２で覆われ、押さえ部材５１で押さえられることが推奨される。

本実施形態のギヤードモータ２は、騒音発生部たる減速機７が防音部材５２で覆われ、さらにその外周が固定台５０又は押さえ部材５１で覆われているので、外部に音が漏れず、静かである。

また本実施形態のギヤードモータ２は、ゴムシートで作られた防音部材５２を介して固定部材３に取り付けられているので、振動が小さい。さらにまた本実施形態のギヤードモータ２は、ゴムシートで作られた防音部材５２を介して固定部材３に取り付けられているので、固定部材３の保持力が強く、外れにくい。

以上説明した実施形態では、防音部材５２として２枚のゴムシート７０，７１を使用したが、一枚のゴムシートで防音部材５２を構成し、一枚のゴムシートをギヤードモータ２の外周に巻き付けてもよい。
また予め円弧形状や環状に成形したゴムを防音部材として使用してもよい。

次に本発明者らが行った実験について説明する。
本発明者らは、図１に示した構造の固定部材付きギヤードモータ１を試作し、防音部材５２たるゴムシート７０，７１の素材と厚さとを適宜変更してこれらの適正条件を検討した。
ゴムシート７０，７１の素材としては、ＮＢＲ、ＮＲ、ＥＰＤＭ及び発泡シリコンゴム及び発泡ウレタンゴムを使用した。また発泡シリコンゴムは、連続気泡のものと独立気泡のものとを比べた。
ゴムシート７０，７１の厚さは、１．５ｍｍに統一した。すなわちギアードモータ２と保持部６０及び覆い部６１との間隔はいずれの部位においても１．５ｍｍになる様に設計されており、覆い部６１がネジ等で締めつけられると、防音部材５２は１．５ｍｍに圧縮される。
そして特定のギヤードモータ２から同一の距離だけ離れた位置にマイクを置き、騒音値を測定した。
騒音は、表１の通りであった。いずれのゴムを使用した場合においても騒音の減少が認められたが、発泡性のゴムを防音部材として採用する場合に特に顕著な消音効果が認められた。

騒音の測定と同時に、振動と、保持力とを調査したところ、発泡性のゴムを防音部材として採用する場合に高い振動抑制効果が認められた。また保持力及び耐熱性という点では、発泡性のゴムよりもソリッド状のＮＢＲ、ＮＲ、ＥＰＤＭが優れていた。
調査した試料の中で、独立気泡の発泡シリコンゴムは、騒音抑止効果、制振性、保持力及び耐熱性のいずれもが満足できるものであった。

次に独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材５２として使用する場合に、これの適切な厚さを決定するための実験を行った。ギアードモータ２の使用状態において防音部材５２が１．５ｍｍに圧縮される構造とし、防音部材５２の厚さを変化させ比較した。
結果は、図５、図６、図７の通りであった。
すなわち図５は、独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合の厚さと防音効果との関係を示したグラフである。実験によると防音部材が厚いほど防音効果が高いと言えるが、防音部材の厚さが２ｍｍを越えると、それ以上厚くしても作用効果に顕著な変化は表れない。また防音部材の厚さが１．２ｍｍ未満であれば十分な防音効果が発揮されない。

図６は、独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合の厚さと制振性との関係を示したグラフである。実験によると防音部材の厚さが厚くなると制振性能が劣ることが判明した。防音部材として独立気泡の発泡シリコンゴムを採用した場合、その厚さが３．０ｍｍを越えると、制振性能が落ちる。

図７は、独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合の厚さと保持力との関係を示したグラフである。実験によると防音部材の厚さが厚くなるに従ってと保持力が増大し、ギヤードモータ２がより強固に固定される。厚さが１．２ｍｍ未満であれば十分な保持力が発揮されない。

上記した実験から、独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合、その厚さの適正値は１．２〜３．０ｍｍであるといえる。

本発明の実施形態の固定部材付きギヤードモータの正面図である。 図１の固定部材付きギヤードモータの平面図である。 図１の固定部材付きギヤードモータの断面図である。 図１の固定部材付きギヤードモータの分解斜視図である。 独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合の厚さと防音効果との関係を示したグラフである。 独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合の厚さと制振性との関係を示したグラフである。 独立気泡の発泡シリコンゴムを防音部材として使用した場合の厚さと保持力との関係を示したグラフである。

符号の説明

１ 固定部材付きギヤードモータ
２ ギヤードモータ
３ 固定部材
５ 収納筒
６ モータ
７ 減速機
１３ 駆動軸
５０ 固定台
５１ 押さえ部材
５２ 防音部材
５５ ベース板部
５６ 台座部
６１ 覆い部
６３ 円弧状部
７０，７１ ゴムシート（防音部材）

Claims (5)

1. モータと減速機とが一つの収納筒に内蔵され収納筒から駆動軸が突出したギヤードモータと、ギヤードモータを他の部材に固定する固定部材を有し、前記固定部材は固定台と押さえ部材と防音部材によって構成され、防音部材はシート、又は予め円弧形状若しくは環状に成形した成形品であってギヤードモータの収納筒の外側から、モータ内蔵部分が露出するように、減速機内蔵部分を覆い、さらにギヤードモータは前記防音部材を介して押さえ部材と固定台によって挟まれていることを特徴とする固定部材付きギヤードモータ。
2. 防音部材は独立気泡の発泡シリコンゴムを素材とするものであることを特徴とする請求項１に記載の固定部材付きギヤードモータ。
3. 防音部材はゴムであり、厚さが１．２〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定部材付きギヤードモータ。
4. 固定台は台座部を有し、押さえ部材は円弧状部と取付け座部を有し、収納筒は固定台の台座部に載置され、押さえ部材の円弧状部は収納筒に被せられた状態で固定台に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれに記載の固定部材付きギヤードモータ。
5. ギヤードモータを他の部材に固定する固定部材であって、ギヤードモータはモータと減速機とが一つの収納筒に内蔵され収納筒から駆動軸が突出し、前記固定部材は固定台と押さえ部材と防音部材によって構成され、防音部材はシート、又は予め円弧形状若しくは環状に成形した成形品であってギヤードモータの収納筒の外側から、モータ内蔵部分が露出するように、減速機内蔵部分を覆い、さらにギヤードモータは前記防音部材を介して押さえ部材と固定台によって挟まれることを特徴とするギヤードモータの固定部材。

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