JP5492659B2

JP5492659B2 - 減速装置及びトルクアーム

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Publication number: JP5492659B2
Application number: JP2010118778A
Authority: JP
Inventors: 章山本; 光拡田村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: JP2011247303A

Description

本発明は、減速装置及びトルクアームに関する。

特許文献１に減速機とモータを備えた減速装置が開示されている。減速装置のモータは、反減速機側に冷却用ファンを備えている。該冷却用ファンは、モータを冷却する機能と、減速機を冷却する機能も併せて持っている。ここで開示されている減速装置では、減速機のケーシングの外形寸法は、モータのケーシングの外形寸法より小さくなっている。

特開２００３−２９９２９５号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、減速機のケーシングの一部または全部が、それよりファン側の外形寸法よりも小さくなっていると、冷却用ファンにより移動させられる空気は、モータの外形寸法の大きい部分のケーシングの外周に沿って直線的に移動してしまうため、減速機のケーシングの当該外形寸法の小さくなっている部分に当たりにくくなってしまっていた。そのため、当該外形寸法の小さい部分を十分に冷却できないという問題があった。

本発明では、上記の問題を解決するために、減速機を効率的に冷却することをその課題とする。

本発明は、減速機をファンによって冷却可能な減速装置であって、該減速装置のケーシングの第１の特定の部位の外形寸法が、該第１の特定の部位より反ファン側の第２の特定の部位の外形寸法より大きい減速装置において、前記減速装置は、当該減速装置全体の回転を防止するトルクアームを備え、該トルクアームは、前記第１の特定の部位を有する前記ケーシングとは別体で、前記減速機の出力軸よりも前記ファン側の部位に取り付けられると共に、該トルクアームは、前記第１の特定の部位よりも更に半径方向外側に突出した部分を有し、且つ該トルクアームの外周に放熱用の冷却フィンが形成されている構成により上記課題を解決した。

本発明は、従来、冷却のために用いることが考えられていなかったトルクアームに注目している。本発明に係るトルクアームは、減速機の出力軸よりもファン側の部位に取り付けられ且つファン側にあるケーシングの外形寸法が大きい部位よりも更に外側に突出した部分を有している。これにより、ファンにより移動させられる空気は、外形寸法が大きいトルクアームに当たり、その結果、該トルクアームは、ケーシングを介してトルクアーム自身に伝達される減速機内部の熱を放散することができる。また、出力軸よりもファン側に減速機構があるため、熱が発生し易いが、本発明ではこの部位にトルクアームが取り付けられるため、効率的に減速機を冷却することができる。つまり、本発明に係るトルクアームは、減速装置全体の回転を防止するトルクアーム本来の機能と、減速機を冷却する機能を合わせて有している。この結果、本発明によれば、減速機自体の設計変更は不要であり、部品点数を増大させることなく、簡単な構造により、減速機を効率的に冷却することができる。

なお、トルクアーム自体に着目した場合、本発明は、前記減速装置に使用されるトルクアームであって、前記第１の特定の部位を有する前記ケーシングとは別体で、前記減速機の出力軸よりも前記ファン側の部位に取り付けられると共に、前記第１の特定の部位よりも更に半径方向外側に突出した部分を有し、且つ当該トルクアームの外周に放熱用の冷却フィンが形成されている発明と捉えることもできる。

また、本発明における「第１の特定の部位」の外形寸法の概念は、ファンによる空気の移動を遮るという趣旨から特定されるべき外形の寸法を意味する。例えば、フィンのような突起部は、ファンによる空気の移動を何ら遮るものではないため、「第１の特定の部位」の外形寸法の判断の際に含めるべき概念ではなく、「第１の特定の部位」の外形寸法はフィンを除いた外形の寸法とすべきである。また、ボルトのようなケーシングの極一部においてのみ突出する部材も、ファンによる空気の移動を特に遮らないため、「第１の特定の部位」の外形寸法の判断の際に含めるべきではない。しかしながら、例えば、減速機のケーシングとしての本来の機能を果たす部分として、減速機の半周程度に亘って連続的に突出している部分がある場合には、その連続して突出している部分の反ファン側は、ファンによる空気の移動が遮られた状態となる。そのため、このような連続して突出している部分は、「第１の特定の部位」の外形寸法の判断の際に含めるべきである。対して、「トルクアームは、第１の特定の部位よりも更に半径方向外側に突出した部分を有する」という文言における「突出した部分」の概念には、ファンによる空気が当たるという趣旨から、トルクアームの外周の一部のみに突出している部分を含む。

本発明は、減速機を効率的に冷却することができる。

本発明の実施形態の一例にかかる減速装置の断面図図１に示す減速装置のII−II断面図本発明の他の実施形態の一例にかかる減速装置の断面図本発明の更に他の実施形態の一例にかかる減速装置の断面図図４に示す減速装置のＶ−Ｖ断面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例にかかる減速装置について詳細に説明する。

図１に減速装置１００の断面図を示すと共に、図２に図１に示す減速装置１００のII−II断面図を示す。

減速装置１００は、主に、減速機１０４と、該減速機１０４を冷却するファン１０６と、自身の全体的な回転を防止するトルクアーム１０２を備えている。

ファン１０６は、減速機１０４の入力軸１２２に取り付けられている。モータ又は前段の減速機構は、入力軸１２２のファン１０６の反減速機側に、取り付けられ（共に図示略）、これらの機器の回転が、減速機１０４の入力軸１２２に伝達される。ファン１０６は、入力軸１２２と一体回転に可能に取り付けられている。これにより、ファン１０６は、外部空間１１９からファン１０６側に引き寄せられた空気を強制的に減速機１０４側に移動させる。また、減速装置１００は、ファン１０６の半径方向外側に、ファン１０６によって移動させられる空気を減速機１０４側へ偏向するためのファンカバー１１６を備えている。

減速機１０４は、２段の減速機構（単純遊星歯車構造の遊星減速機構１１８と、該遊星減速機構１１８の出力側に連結される直交減速機構１２０）を備えている。遊星減速機構１１８は、減速機１０４の入力軸１２２と同心状に配置される太陽歯車１２４と、この太陽歯車１２４の周囲に配置され該太陽歯車１２４と外接噛合する（３つの）遊星歯車（図示の例では、１つのみ図示）１２６と、入力軸１２２と同心状に配置され、上記遊星歯車１２６が内接噛合する内歯歯車１２８と、遊星歯車１２６の公転成分を取出すキャリヤ１３０と、を備える。直交減速機構１２０は、一対の傘歯車（べベルピニオン１３２及びべベルギヤ１３４）からなる直交伝達構造である。キャリヤ１３０の先端には、ボルト１３１、１３３により、ピニオン軸１３６が固定されており、ピニオン軸１３６には、べベルピニオン１３２が一体的に形成されている。べベルピニオン１３２と噛合するべベルギヤ１３４は、減速機１０４の出力軸（ホローシャフト）１１２にキー１３７により連結されている。キャリヤ１３０及びピニオン軸１３６は、一体化された状態で軸受１３５、１３９によって支持されている。軸受１３５は、キャリヤ１３０と、後述する第３減速機用ケーシング１１０Ｃの間に配置されている。また、軸受１３９は、ピニオン軸１３６と第３減速機用ケーシング１１０Ｃの間に配置されている。出力軸１１２は、軸受１４１、１４３によって支持されている。

減速装置１００のケーシング１１０は、主に、第１〜第５減速機用ケーシング１１０Ａ〜１１０Ｅから構成されている。

第１減速機用ケーシング１１０Ａは、遊星減速機構１１８のファン１０６側の軸方向側面を覆っている。第２減速機用ケーシング１１０Ｂは、遊星減速機構１１８（特に、太陽歯車１２４等の歯車群）を収容している。第２減速機用ケーシング１１０Ｂは、外形寸法がＢであり、第３減速機用ケーシング１１０Ｃよりファン１０６側で最大の外形寸法のケーシング部材である。第３減速機用ケーシング１１０Ｃは、遊星減速機構１１８（特に、キャリヤ１３０及び軸受１３５、１３９）を収容している。第３減速機用ケーシング１１０Ｃは、ファン１０６側の第１フランジ部１１０Ｃ_１と、反ファン側の第２フランジ部１１０Ｃ_３と、第３減速機用ケーシング１１０Ｃの軸方向中央部にて該第１、第２フランジ部１１０Ｃ_１、１１０Ｃ_３を接合する接合部１１０Ｃ_２とを備えている。第１フランジ部１１０Ｃ_１、接合部１１０Ｃ_２、第２フランジ部１１０Ｃ_３の外形寸法は、それぞれＢ、Ｃ、Ｄであり、接合部１１０Ｃ_２の半径方向の外形寸法Ｃが、第１、第２フランジ部１１０Ｃ_１、１１０Ｃ_３の外径寸法Ｂ、Ｄより小さくなっている（Ｂ＞Ｃ、Ｄ＞Ｃ）。

即ち、本実施形態では、第２減速機用ケーシング１１０Ｂの半径方向の外形寸法がＢの部位を第１の特定の部位Ｐ１、第３減速機用ケーシング１１０Ｃの半径方向の外形寸法がＣの部位（接合部１１０Ｃ_２）を第２の特定の部位Ｐ２とすると、減速装置１００は、減速機１０４をファン１０６によって冷却可能であって、該減速装置１００のケーシング１１０の第１の特定の部位Ｐ１の外形寸法Ｂが、該第１の特定の部位Ｐ１より反ファン側の第２の特定の部位Ｐ２の外形寸法Ｃより大きい減速装置を構成している。

また、第４、第５減速機用ケーシング１１０Ｄ、１１０Ｅは、直交減速機構１２０の外周を覆っている。第４、第５減速機用ケーシング１１０Ｄ、１１０Ｅは、全体として、出力軸１１２が貫通している方向の外形寸法がＥのケーシングを構成している。この外形寸法Ｅは、第２減速機用ケーシング１１０Ｂの半径方向の外形寸法Ｂより小さく、第３減速機用ケーシング１１０Ｃの接合部１１０Ｃ_２の半径方向の外形寸法Ｃより大きい。

即ち、第４、第５減速機用ケーシング１１０Ｄ、１１０Ｅの外形寸法がＥの部位を第３の特定の部位Ｐ３とすると、この減速装置１００のケーシング１１０は、第２の特定の部位Ｐ２より反ファン側において、該第２の特定の部位Ｐ２の外径寸法Ｃより大きい外径寸法Ｅを有する第３の特定の部位Ｐ３を有していることになる。

トルクアーム１０２は、減速装置１００のケーシング１１０を図示せぬ相手機械と連結することによって、減速装置１００全体の回転を防止し、出力軸１１２の回転を確実に被駆動軸（図示略）に伝えるためのものである。本実施形態におけるトルクアーム１０２は、減速装置１００の外周を一周する形状のリング部１０２Ｙとアーム部１０２Ｚを有している。

トルクアーム１０２のリング部１０２Ｙは、減速機１０４の出力軸１１２の軸方向（入力軸１２２の軸方向）ファン１０６側の端部１１２Ａよりもファン１０６側の部位（矢印Ｘ１の部位）に取り付けられるのが好ましい。また、トルクアーム１０２が、発熱量が大きい高速段の減速機構（本実施形態において、遊星減速機構１１８）を効率的に冷却するという本発明の観点から、該トルクアーム１０２は、出力段の直交減速機構１２０を覆う第４、第５減速機用ケーシング（出力段の減速機構を覆うケーシング部分）１１０Ｄ、１１０Ｅ以外の遊星減速機構１１８を覆う第１〜第３減速機用ケーシング（出力段以外の減速機構を覆う部位におけるケーシング）１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ等に取り付けられるのが好ましい。この実施形態においては、トルクアーム１０２のリング部１０２Ｙは、ボルト１４２〜１５０により、第３減速機用ケーシング１１０Ｃの第１フランジ部１１０Ｃ_１の軸方向側面に取り付けられている。

また、トルクアーム１０２のリング部１０２Ｙは、アーム部１０２Ｚ、ボルト１４０を介して、外部部材（図示略）に固定される。

トルクアーム１０２の外周には、該トルクアーム１０２自身の半径方向に深い凹凸の放熱用の冷却フィン１０２Ａが一体的に形成されている。トルクアーム１０２の半径方向の最大の外形寸法は、トルクアーム１０２の冷却フィン１０２Ａの最外周部の寸法Ｇである。該冷却フィン１０２Ａの最外周部（外径寸法Ｇ）は、第１の特定の部位Ｐ１（外形寸法Ｂ）よりも更に半径方向外側に突出している（Ｂ＜Ｇ）。

次に、トルクアーム１０２を中心とした減速装置１００の作用について説明する。

ファン１０６により移動させられる空気は、半径方向の外形寸法Ｂが大きい第２減速機用ケーシング１１０Ｂ等の第１の特定の部位Ｐ１の外周に沿って直線的に移動する。このため、半径方向の外形寸法Ｃが小さい第３減速機用ケーシング１１０Ｃの接合部１１０Ｃ_２（第２の特定の部位Ｐ２）等の部分に回りこまず、冷却用ファン１０６による接合部１１０Ｃ_２等の冷却は難しい。とりわけ、この実施形態に係る減速装置１００は、（第４、第５減速機用ケーシング１１０Ｄ、１１０Ｅの外形寸法がＥの部位である）第３の特定の部位Ｐ３を有しているため、該第３減速機用ケーシング１１０Ｃの接合部１１０Ｃ_２（第２の特定の部位Ｐ２）での冷却が厳しくなっている。しかも、軸受１３５、軸受１３９は、（後段の直交減速機構１２０の出力軸１１２に比べて）高速に回転する前段の遊星減速機構１１８のキャリヤ１３０、ピニオン軸１３６をそれぞれ支持すると共に、後段の直交減速機構１２０から入力される大きなスラスト力も受けるため、軸受１４１、１４３等よりも発熱し易くなっている。これらの事情により、第３減速機用ケーシング１１０Ｃ周辺の減速機１０４内部の温度が上昇する恐れがある。しかし、この実施形態によれば、トルクアーム１０２は、減速装置１００のケーシング１１０の外形寸法が大きい部分（第１の特定の部位Ｐ１）よりも更に外側に突出した部分１０２Ｂ（本実施形態において、冷却フィン１０２Ａの部分）を有している。これにより、ファン１０６により移動させられる空気は、トルクアーム１０２の減速装置１００のケーシング１１０の外形寸法が大きい部分よりも更に外側に突出した部分１０２Ｂに当たり、その結果、該トルクアーム１０２は、トルクアーム１０２自身に伝達される減速機１０４内部の熱を放散することができる。トルクアーム１０２は、減速装置１００の外周を一周する形状を有しているため、ケーシング１１０とトルクアーム１０２の接触面積及びトルクアーム１０２の放熱面積が増大し、これに伴い、減速機１０４内部の熱は、ケーシング１１０及びトルクアーム１０２に円滑に伝達される。また、トルクアーム１０２は、外周に放熱用の冷却フィン１０２Ａを形成しており、該冷却フィン１０２Ａの凹凸が、ファン１０６によって移動させられる空気と接触する表面積を増大させ、多くの熱を円滑に放熱し易くしている。また、本実施形態において、ファン１０６は、第１減速機用ケーシング１１０Ａに近接させて配置されているため、減速機１０４内部の熱を放熱し易くしている。

この結果、トルクアーム１０２は、ファン１０６によって移動させられる空気に直接接触し難い凹状の第３減速機用ケーシング１１０Ｃを有する減速機１０４内部の熱を有効的に放熱することができる。つまり、トルクアーム１０２は、減速装置１００全体の回転を防止するトルクアーム１０２本来の機能を有すると共に、減速機１０４を冷却する機能も合わせて有している。

この実施形態に係る構成によれば、減速機１０４自体の設計変更は不要であり、部品点数を増大させることなく、簡単な構造により、減速機１０４を効率的に冷却することができる。

次に、他の実施形態について説明する。

図３に他の実施形態の一例にかかる減速装置２００の断面図を示す。

減速装置は、主に、モータ２０８と減速機２０４から構成されている。該モータ２０８の反減速機側には、ファン２０６が設けられている。本実施形態では、このファン２０６が、モータ２０８の他、減速機２０４を冷却するためのファンとして使用されている。

減速装置２００のケーシング２１０は、主に、第１、第２モータ用ケーシング２１０Ｆ、２１０Ｇ、第１〜第５減速機用ケーシング２１０Ａ〜２１０Ｅから構成されている。本実施形態において、第１減速機用ケーシング２１０Ａは、モータ用のケーシングの一部と兼用されている。

本発明における「第１の特定の部位」の外形寸法の概念は、ファンによる空気の移動を遮るという趣旨から特定されるべき外形の寸法を意味する。例えば、フィンのような突起部は、ファンによる空気の移動を何ら遮るものではないため、「第１の特定の部位」の外形寸法の判断の際に含めるべき概念ではなく、「第１の特定の部位」の外形寸法はフィンを除いた外形の寸法をとすべきである。即ち、本実施形態において「第１の特定の部位Ｐ１１」に相当する第２モータ用ケーシング２１０Ｇの半径方向の外形寸法は、（ファン２０６によって移動させられる空気の移動を妨げる第２モータ用ケーシング２１０Ｇにおけるフィン２１４の凸状の山部を除いた）谷部の部分の直径Ｉである。

第１、第２モータ用ケーシング２１０Ｆ、２１０Ｇ及び第１、第２減速機用ケーシング２１０Ａ、２１０Ｂの半径方向の外形寸法は、ほぼ同一のＩである。

本実施形態においても、減速装置２００のケーシング２１０は、ファン２０６側の第２モータ用ケーシング２１０Ｇの半径方向が外形寸法Ｉの部位（第１の特定の部位Ｐ１１）が、反ファン側の第３減速機用ケーシング２１０Ｃの接合部２１０Ｃ_２（半径方向の外形寸法Ｌ）の部位（第２の特定の部位Ｐ１２）より大きくなっている（Ｉ＞Ｌ）。

トルクアーム２０２は、減速機２０４における減速機２０４の出力軸２１２の軸方向ファン２０６側の端部２１２Ａよりもファン２０６側の第３減速機用ケーシング２１０Ｃに取り付けられている。トルクアーム２０２は、半径方向の外形寸法がＨであり、減速装置２００のケーシング２１０の外形寸法が大きい部分（第１の特定の部位Ｐ１１：外形寸法Ｉ）よりも更に半径方向外側に突出した部分２０２Ｂ（本実施形態において、冷却フィン２０２Ａの部分）を有している（Ｈ＞Ｉ）。これにより、ファン２０６により移動させられる空気は、トルクアーム２０２の減速装置２００のケーシング２１０の外形寸法が大きい部分よりも更に外側に突出した部分２０２Ｂに当たり、トルクアーム２０２は、減速機２０４内部の熱を放散することができる。この結果、減速装置２００は、減速機２０４を冷却する機能を有するトルクアーム２０２を用いることにより、減速機２０４を効率的に冷却することができる。

なお、本実施形態において、減速機にモータ（２０８）が取り付けられているが、該モータは必ずしも必要ではない。

その他の構成については、図１、図２に示す減速装置（１００）の構造と基本的に同一であるため、減速装置（１００）と対応する部分（機能的に同様の部分）に、下２桁が同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

以下の構成に付いても同様に、減速装置（１００）と対応する部分に、下２桁が同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

なお、上記実施形態において、トルクアームは、減速装置の外周を一周する形状を有しているが、必ずしも減速装置の外周を一周する必要はない。例えば、図４、５に示すように、トルクアーム３０２が、減速装置３００の外形の半周に若干至らない程度に形成されるようにしてもよい。トルクアーム３０２は、ケーシング３１０の外形寸法が大きい部位よりも更に外側に突出した部分３０２Ｂ（冷却フィン３０２Ａの部分）を有しており、減速機３０４内部の熱を放散し、減速機３０４を効率的に冷却することができる。この場合、トルクアーム３０２は、上記実施形態よりも小さくなるため、製造コストをより低減させることができるとともに、取り付けが容易になる。

なお、上記実施形態において、トルクアームの外周には、放熱用の冷却フィンが一体的に形成されているが、必ずしも冷却フィンを形成する必要はない。

なお、上記実施形態において、減速機は、２段の減速機構を備えているが、これに限らず、１段の減速機構でもよいし、３段以上の減速機構を備える減速機を採用してもよい。

上記実施形態において、減速装置のケーシングは、複数の部材から構成されているが、これに限らず、一体型のケーシングを採用してもよい。また、ケーシングの形状についても、上記実施形態に示す凹部を有するものに限らず、減速装置のケーシングの内、ファン側の外径寸法が、反ファン側の外径寸法より大きくなっている部位があればよい。

なお、上記実施形態において、トルクアームのケーシングの外形寸法より大きい部分は、トルクアームに一体的に形成されている冷却フィンのみであるが、これに限らず、冷却フィン以外の部分も含むようにしてもよい。

上記実施形態に示すように、本発明は、外形寸法の大きい第１、第３の特定の部位が、それぞれ（第１、第３の特定の部位よりも）外形寸法の小さい第２の特定の部位を両側から挟む凹状のケーシングに対して特に有効であるが、ケーシングは、このような形状に限らず、他の形状でもよい。例えば、ケーシングは、第３の特定の部位を有せず、第１の特定の部位より反ファン側に第２の特定の部位のみを有する形状でもよい。

また、上記実施形態において、ケーシングの第３の特定の部位の外形寸法は、第１の特定の部位の外形寸法より小さくなっているが、この両者の大小関係は逆転していてもよく、第３の特定の部位の外形寸法が、第１の特定の部位の外形寸法より大きくてもよい。

上記実施形態において、減速機は、減速機構として、直交減速機構を備えているが、これに限らず、どのような減速機構であってもよく、他の減速機構（例えば、平行軸歯車構造の減速機構等）を用いてもよい。

上記実施形態において、トルクアームや、該トルクアームが取り付けられるケーシングは、それぞれの軸直角断面が円形状とされているが、トルクアームやケーシングの断面形状は特に限定されず、例えば、四角形状等であってもよい。この場合、本発明における「半径方向」とは、「軸方向」に対して垂直な方向を意味する。

１００…減速装置
１０２…トルクアーム
１０２Ｂ…トルクアーム１０２の外側に突出した部分
１０４…減速機
１０６…ファン
１１０…ケーシング
１１２…出力軸
１１２Ａ…出力軸の軸方向ファン側の端部

Claims

減速機をファンによって冷却可能な減速装置であって、該減速装置のケーシングの第１の特定の部位の外形寸法が、該第１の特定の部位より反ファン側の第２の特定の部位の外形寸法より大きい減速装置において、
前記減速装置は、当該減速装置全体の回転を防止するトルクアームを備え、
該トルクアームは、前記第１の特定の部位を有する前記ケーシングとは別体で、前記減速機の出力軸よりも前記ファン側の部位に取り付けられると共に、
該トルクアームは、前記第１の特定の部位よりも更に半径方向外側に突出した部分を有し、且つ
該トルクアームの外周に放熱用の冷却フィンが形成されている
ことを特徴とする減速装置。
請求項１において、
前記トルクアームは、前記減速装置の外周を一周する形状を有している
ことを特徴とする減速装置。
請求項１または２において、
前記減速機は、複数段の減速機構を備えており、
前記トルクアームは、該減速機構の内、出力段の減速機構以外の減速機構を覆う部位における前記ケーシングに取り付けられている
ことを特徴とする減速装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記ケーシングは、前記第２の特定の部位より反ファン側において、該第２の特定の部位の外形寸法より大きい外形寸法を有する第３の特定の部位を有する
ことを特徴とする減速装置。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記減速機は、直交減速機構を有すると共に、該減速機の出力軸は、ホローシャフトとされている
ことを特徴とする減速装置。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記トルクアームは、前記第２の特定の部位の半径方向外側に配置される
ことを特徴とする減速装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の減速装置に使用されるトルクアームであって、
前記第１の特定の部位を有する前記ケーシングとは別体で、前記減速機の出力軸よりも前記ファン側の部位に取り付けられると共に、
前記第１の特定の部位よりも更に半径方向外側に突出した部分を有し、且つ
当該トルクアームの外周に放熱用の冷却フィンが形成されている
ことを特徴とするトルクアーム。