JP6049803B2 - ギヤードモータ - Google Patents

Description

本発明はギヤードモータに関し、特にギヤの出力軸が中空状のギヤードモータに関する。

出力軸が中空状のギヤードモータは、電動ロータリーアクチュエータとも呼ばれ、出力軸端面に装置のテーブルやアームなどを直接取り付けて駆動することが多い。
従来のギヤードモータとしては、たとえば特許文献１ないし４がある。

特許文献１の減速機付き電動機は、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、電動機１１０に減速機１２０を組付けて構成されている。電動機１１０の出力軸１１１は２個の軸受１１２Ａ，１１２Ｂにより支持され、出力軸１１１の先端部には歯切り加工が施されて歯車１１３が形成されている。

減速機１２０は、ギヤケース１２１内に従動側の平歯車１２２が組み込まれている。この平歯車１２２は、円筒状の本体１２３の外周面中央部に突出部１２４が設けられ、この突出部１２４の周面に歯切り加工が施されて、歯車部１２５が設けられている。平歯車１２２は、軸受１２６Ａ，１２６Ｂを介してギヤケース１２１内に支持されている。電動機１１０は、２本のねじ１２７と１本のねじ１２８によってギヤケース１２１に組付けられている。前記出力軸１１１の先端部は、ギヤケース１２１内に挿入されて、出力軸１１１の先端部歯車１１３が平歯車１２２の歯車部１２５に噛合している。
平歯車１２２は、円筒状の本体１２３の一端をギヤケース１２１の開口部１２１ａから外側に突出させて、この突出部の端面テーブル部１２３ａを回転させて、このテーブル部１２３ａに取り付けた被駆動部材（図示せず）を回転駆動させるものである。

特許文献２の電動式ロータリーアクチュエータは、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ハウジング２１０を有し、このハウジング２１０は、支持板２１１と、これに平行な天板２１２と、これらの間に設けられる外周壁２１３とからなり、ハウジング２１０の内部に収容室２１４が形成されている。ハウジング２１０内には、中央部分に回転軸２１５が軸受２１６ａ，２１６ｂを介して装着されている。回転軸２１５は、中空軸になっており、この回転軸２１５の先端には、天板２１２の外側に配置された回転テーブル２１７が固定されている。回転軸２１５には、平歯車２１８が固定され、この平歯車２１８には、収容室２１４に配置されたモータ２１９の主軸２１９ａに固定された駆動歯車２２０が噛み合っている。収容室２１４には、逆転用駆動軸２２１が取り付けられ、この逆転用駆動軸２２１には、平歯車２１８に噛合う逆転駆動歯車２２２が設けられている。モータ２１９の主軸２１９ａには、第１のタイミングプーリ２２３が装着され、逆転用駆動軸２２１には、第２のタイミングプーリ２２４が装着されている。この第１、第２のタイミングプーリ２２３，２２４には、タイミングベルト２２５が装着されている。

特許文献３のインデックステーブル装置は、図８に示すように、インデックスモータの回転をウォーム３０１およびウォームホイール３０２を介してインデックステーブル３０３に伝達している。

また、特許文献４の回転テーブル装置は、図９に示すように、ハウジング４０１内に回転軸４０２が設けられ、この回転軸４０２にはローラギヤカム４０３が一体的に取り付けられている。一方、ハウジング４０１内には回転テーブル４０４が設けられており、この回転テーブル４０４の軸部４０５に設けられたカムフォロア４０６がローラギヤカム４０３に係合している。

特開２００３−２３５２０７ 特開２００５−３１３３０２ 実開昭５５−０５０７０４ 実開平３−１２６５４５

しかしながら、このような従来のギヤードモータにあっては次のような問題があった。
特許文献１および２では、ギヤの出力軸とモータの出力軸とが平行になる向きにモータが配設されている。そのため、特許文献１では、図６（ｂ）のように、モータ１１０が軸方向に突出してしまう。

特許文献２では、図７（ｂ）のようにモータ２１９をハウジング２１０の内部に入れているため、特許文献１のようにモータ２１９だけが突出することはないが、電動ロータリーアクチュエータの高さ寸法がモータ２１９の長さ寸法よりも必ず大きくなってしまう。
特許文献３および４では、ギヤの出力軸とモータの出力軸とが垂直になる向きにモータが配設されている。そのため、電動ロータリーアクチュエータの高さ寸法がモータの長さ寸法より大きくなるという制約は無い。しかしながら特許文献３にあっては、ウォームギヤ機構のバックラッシュを除去するためにバックラッシュ除去機構が必要であり、構造が複雑になったり、部品点数が多くなったりしてしまう。また、ウォームギヤ機構は、効率が低いことや、歯面のすべりが大きいため歯面が摩耗しやすい、といった問題もある。

特許文献４にあっては、電動ロータリーアクチュエータとしての性能は極めて良いものの、ローラーギヤは複雑な機構であるため、高価になるという問題がある。

本発明はこうした従来の問題を解決することを課題とする。
すなわち、高さ寸法がモータの軸方向寸法に影響されることなく小さく、モータのみが突出することもなく薄型であり、バックラッシュを除去するための複雑な機構が不要であり、かつ安価なギヤードモータを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、１段目ピニオンとしてのモータピニオンが一体に形成されたモータ軸を有するモータと、前記モータピニオンと噛合する直交軸ギヤおよび、該直交軸ギヤと回転軸を共通にする２段目ピニオンを有する減速軸が設けられた第１のギヤケースと、前記減速軸に設けられた２段目ピニオンと噛合する円環状歯車を有する中空出力軸が設けられた第２のギヤケースとを備え、前記第２のギヤケースと前記第１のギヤケースは同一平面上で、互いに平行になるように配置されており、前記第２のギヤケースに、上端部の一側に外側に向けて、前記第１のギヤケースの上面に重なるように延出した延長部が設けられ、該延長部の下部側側壁には、前記第１のギヤケースを接合する接合部として、前記第１のギヤケースの角部側壁を組付けるための凹部側壁が形成されており、該凹部側壁に前記第１のギヤケースの角部側壁が平行になるように前記第２のギヤケースと前記第１のギヤケースが互いに組付けられていることにある。
本発明においては、モータを、ギヤケースの側面に横向きに配設し、モータピニオンに噛合するフェースギヤによって出力軸の向きを９０度変え、減速軸ピニオンで円環状歯車を回転させて中空出力軸を回転させるようにしている。
また、本発明では、前記中空出力軸と前記減速軸との間隔を調整することによってギヤのバックラッシュがなくなるように前記中空出力軸と前記減速軸を互いに接離可能に構成したことにある。
さらに、本発明では、前記中空出力軸の端面に、被駆動部材を取り付けるための部材取り付け部を設けたことにある。
またさらに、前記第２のギヤケースの側面に、前記第１のギヤケースが平面視で一定角度で組付けられていることにある。

本発明によれば、モータがギヤの出力軸方向に突出することがなく薄型であり、複雑なバックラッシュ除去機構が不要で、かつ安価なギヤードモータを提供することができる。

本発明の一実施形態であるギヤードモータの平面図である。 図１の一部を断面にして示す平面図である。 図２のＡ−Ａ’断面図である。 図１の底面図である。 本発明の一実施形態であるギヤードモータのバックラッシュ調整について説明するための概念図である。 従来のギヤードモータの（ａ）底面図，（ｂ）正面断面図，（ｃ）平面図である。 従来のギヤードモータの（ａ）斜視図，（ｂ）正面断面図である。 従来のギヤードモータの要部の拡大横断面図である。 従来のギヤードモータの一部破断平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図４において、１０はギヤードモータであり、このギヤードモータ１０は、同一平面上で連結されたモータ２０と、第１のギヤケース３０と、第２のギヤケース４０とで構成されている。
第２のギヤケース４０の側面には、第１のギヤケース３０の側面を一定角度αで傾斜した状態で接合するための後述する接合部５０が設けられている（図４参照）。
第２のギヤケース４０に設けられた中空出力軸６０の端面には、被駆動部材を取り付けるためのねじ孔等の部材取り付け部７０が設けられている。

前記第１のギヤケース３０は、上面のモータ２０高さより低い部分に前記第２のギヤケース４０の延長部４１Ａの下面側に設けられた凹部４１Ａａとインロー組み付けするための凸部３１ａを設け、かつ下面を開口して開口部３１ｂを形成した中空部３１ｃを内部に有するケース本体３１と、前記ケース本体３１の開口部３１ｂを閉塞する底板３２とで構成されている。前記ギヤケース３０の中空部３１ｃには、ケース本体３１と底板３２に設けられた軸受３３ａ，３３ｂに支持された減速軸３４が内装されている。この減速軸３４は、モータ２０の出力軸２１と直交する方向に配置されており、この減速軸３４の中間位置には、直交軸ギヤとして、円板状の上面周縁部に歯切り加工を施した歯部３５ａを有するフェースギヤ３５が装着されている。前記ケース本体３１の側面には、前記モータ２０のフランジ部２０ａに合致する略四角形状の壁部３１Ａが設けられ、この壁部３１Ａがモータ２０のフランジ部２０ａに、ねじ２３で組付けられている。このケース本体３１の側面壁部３１Ａの中央部に形成された挿通孔３１ｄから前記モータ２０の出力軸２１がケース本体３１内の中空部３１ｃに挿入されている。このモータ２０の出力軸２１には、１段目ピニオンとして、モータピニオン２２が一体成形で設けられており、このモータピニオン２２が前記フェースギヤ３５の歯部３５ａに噛合している。モータピニオン２２は出力軸２１にピニオンを装着してもよく、あるいは出力軸２１に直接歯切り加工を施してもよい。
一方、前記減速軸３４の上端は、ケース本体３１の上面に形成された挿通孔３１ｅからケース外に導出されており、この減速軸３４の先端部に２段目ピニオン３６が装着されている。この２段目ピニオン３６も減速軸３４にピニオンを装着してもよく、あるいは減速軸３４に直接歯切り加工を施してもよい。

前記第２のギヤケース４０は、前記第１のギヤケース３０と同一平面上で、軸心が互いに平行になるように配置され、かつ第２のギヤケース４０に対して第１のギヤケース３０が斜めに組付けられるように、ケース同士が一定の角度αで互いに一体的に組付けられている。この角度αは０度＜９０度の鋭角に構成されており、この角度の方向にモータ２０の軸心が来るようにモータ２０が第１のギヤケース３０に組付けられている（第４図参照）。モータ２０の軸心は、減速軸３４の軸心とギヤケース４０の軸心を結ぶ線に対して９０度＜１８０度の鈍角θになるように組付けられている。
前記第２のギヤケース４０は、中空部を有するギヤケース本体４１と、このギヤケース本体４１の上面に一体に設けられたクロスローラベアリング内輪４２と、このクロスローラベアリング内輪４２に対して回転自在に設けられた前記中空出力軸６０と、この中空出力軸６０の下部側外周面に取り付けられた円環状平歯車（２段目大歯車）４４とで構成されている。前記ギヤケース本体４１には、上端部の一側に外側に向けて延出した延長部４１Ａが設けられている。この延長部４１Ａは、前記第１のギヤケース３０のケース本体３１の上面に重なるように延出して設けられており、上面がモータ２０の上面と同一高さで面一になるように形成されている。ギヤケース本体４１はクロスローラベアリング内輪４２にねじ４５を介して固定されており、円環状平歯車４４は中空出力軸６０にねじ４６を介して固定されている。中空出力軸６０はクロスローラベアリングの外輪を兼ねており、ローラを介してクロスローラベアリング内輪４２に対して回転自在になっている。中空出力軸６０とクロスローラベアリング内輪４２開口側との相互間にはシール部材４８が設けられている。

前記ギヤケース本体４１の延長部４１Ａ下部側側壁４１ａには、第１のギヤケース３０を接合する接合部５０として、平面視で、第１のギヤケース３０の角部側壁３０ａを組付けるための約９０度の角度に形成された凹部側壁４１ｂが形成されている。この凹部側壁４１ｂの角部に第１のギヤケース３０の角部３０ａが平行になるように前記ギヤケース本体４１と前記第１のギヤケース３０のケース本体３１が互いに組付けられている。

前記ギヤケース本体４１の延長部４１Ａの下面側には、前記減速軸３４の２段目ピニオン３６に対応する位置に凹部４１Ｂが設けられ、この凹部４１Ｂ内に２段目ピニオン３６が配置されている。この２段目ピニオン３６に、前記円環状平歯車４４を噛合させて減速軸３４の回転を伝達している。

第１のギヤケース３０は、図４に示すように前記第２のギヤケース４０に組付けボルト５１を介して組付けられている。組付けボルト５１は第１のギヤケース３０の底板３２と前記ギヤケース本体４１の延長部４１Ａとの間を螺着している。

動力伝達部分は、図２および図３に示されるようになっている。すなわち、モータピニオン２２が第１のギヤケース３０内のフェースギヤ３５の歯部３５ａに噛合している。フェースギヤ３５の回転とともにフェースギヤ３５を軸支する減速軸３４が回転し、この減速軸３４に施された２段目ピニオン３６が回転する。この２段目ピニオン３６の回転は２段目ピニオン３６が噛合する第２のギヤケース４０内の円環状平歯車４４に伝達される。円環状平歯車４４の回転は、円環状平歯車４４とともに回転する中空出力軸６０に伝達され、この中空出力軸６０から中空出力軸６０に取り付けられた被駆動部に回転が伝達される。

次に、ギヤのバックラッシュの調整方法とそのための構造について説明する。
図５に示されているように、中空出力軸６０と減速軸３４の２軸間の距離Ｌを接離可能に構成することによって、両軸の歯車４４，３６のバックラッシュがなくなるように調整する。

そのために、図５に示すように第１のギヤケース３０と第２のギヤケース４０の接合部５０には遊び（間隙）を設けておく。すなわち、第１のギヤケース３１の凸部３１ａの外周面と、第２のギヤケース４０の延長部４１Ａの下面側に設けられた凹部４１Ａａの内周面との間ｇ_１、ギヤケース本体４１の延長部４１Ａの先端端面と、ケース本体３１の側面壁部３１Ａの背面との間ｇ_２、ギヤケース本体４１の延長部４１Ａ下部側側壁４１ａと、ギヤケース本体４１の延長部４１Ａ下部側側壁４１ａの端面との間ｇ_３にそれぞれ遊びを設けている。
実際にバックラッシュを調整する際には、ｇ_１のインローの間隙範囲で調整する。したがってｇ_１、ｇ_２、ｇ_３のうち、最も重要なのはｇ_１であり、寸法精度も要求される。残りのｇ_２とｇ_３については、ｇ_１による間隙調整を妨げないことが必要十分条件なので、ｇ_１より大きく取っておけば良い。寸法精度はさほど要求されない。
前記モータ２０と第１のギヤケース３０は予め組み付けられてギヤードモータ１０が構成されており、これと第２のギヤケース４０との組み付け時に、中空出力軸６０と減速軸３４の２軸間の距離Ｌを調整して、両者の位置を微調整した後に組み付けボルト５１で締結する。こうすることで、２段目ピニオン３６と円環状平歯車４４とのバックラッシュがなくなるように調整することができる。

上記構成によれば、モータ２０が第１のギヤケース３０と第２のギヤケース４０のギヤの出力軸方向に突出することがなく、高さ方向に薄型であり、複雑なバックラッシュ除去機構が不要で、かつ安価なギヤードモータ１０を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、２個のギヤケースの数は、３個あるいはそれ以上に設定することができる。また、内部のギヤの数も必要に応じて増やすことができる。さらに、第１のギヤケース３０を第２のギヤケース４０に組み付ける角度も必要に応じて変更することができる。その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で、適宜、変更して実施し得ることができるのは言うまでもない。

１０ ギヤードモータ
２０ モータ
２１ 出力軸（モータ軸）
２２ モータピニオン（１段目ピニオン）
３０ 第１のギヤケース
３１ ケース本体
３４ 減速軸
３５ フェースギヤ（直交軸ギヤ）
３６ ２段目ピニオン
４０ 第２のギヤケース
４１ ギヤケース本体
４１Ａ 延長部
４３ 段差部
４４ 円環状平歯車（２段目大歯車）
５０ 接合部
６０ 中空出力軸
７０ 部材取り付け部

Claims (5)

1. １段目ピニオンとしてのモータピニオンが一体に形成されたモータ軸を有するモータと、
   前記モータピニオンと噛合する直交軸ギヤおよび、該直交軸ギヤと回転軸を共通にする２段目ピニオンを有する減速軸が設けられた第１のギヤケースと、
   前記減速軸に設けられた２段目ピニオンと噛合する円環状歯車を有する中空出力軸が設けられた第２のギヤケースとを備え、
   前記第２のギヤケースと前記第１のギヤケースは同一平面上で、互いに平行になるように配置されており、
   前記第２のギヤケースに、上端部の一側に外側に向けて、前記第１のギヤケースの上面に重なるように延出した延長部が設けられ、
   該延長部の下部側側壁には、前記第１のギヤケースを接合する接合部として、前記第１のギヤケースの角部側壁を組付けるための凹部側壁が形成されており、
   該凹部側壁に前記第１のギヤケースの角部側壁が平行になるように前記第２のギヤケースと前記第１のギヤケースが互いに組付けられていることを特徴とするギヤードモータ。
2. 前記直交軸ギヤにフェースギヤを用いたことを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
3. 前記中空出力軸と前記減速軸との間隔を調整することによってギヤのバックラッシュがなくなるように前記中空出力軸と前記減速軸を互いに接離可能に構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のギヤードモータ。
4. 前記中空出力軸の端面に、被駆動部材を取り付けるための部材取り付け部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のギヤードモータ。
5. 前記第２のギヤケースの側面に、前記第１のギヤケースが平面視で一定角度で組付けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のギヤードモータ。

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