JP6275392B2

JP6275392B2 - 歯車装置

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Publication number: JP6275392B2
Application number: JP2013063917A
Authority: JP
Inventors: 重見　貴夫; 貴夫重見
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: WO2014155453A1; CN104995437B; JP2014190358A; CN104995437A

Description

本発明は、減速機等として使用される歯車装置に関する。

減速機等の歯車装置では、歯車の動作に伴う歯車、軸受の温度上昇を抑えるため、歯車等の潤滑、冷却が必要となる。このため、ケーシング内に潤滑油を貯め、歯車の回転により軸受に潤滑油を跳ねかける方法や、ポンプにより歯車、軸受に潤滑油を給油する方法が用いられる（特許文献１参照）。

特開２０００−２６６１６８号

歯車装置内には、摩耗により鉄粉等の異物が生じる。異物が潤滑油に混ざって歯車や軸受にまで拡散し、それらに付着すると、これは歯車に噛み込まれて歯車を損傷させたり、軸受の抵抗となるため、捕捉および除去が必要となる。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑油中の異物を効果的に捕捉できる歯車装置を提供することにある。

本発明のある態様は歯車装置に関する。歯車装置は、歯車を収容するケーシング内に設けられた潤滑油流路と、ケーシング内に貯められた潤滑油を潤滑油流路に送る送油手段と、潤滑油流路に設けられ、潤滑油流路を流れる潤滑油中の異物を堆積させる堆積部と、を備える。

本発明のある態様の歯車装置によれば、異物を堆積部に堆積させて捕捉するため、潤滑油中の異物を効果的に捕捉できる。

第１実施形態に係る歯車装置の構成を示す正面断面図である。第１実施形態に係る歯車装置の構成を示す平面断面図である。（ａ）は第１実施形態に係る堆積部の構成を示す正面断面図であり、（ｂ）はその側面断面図である。（ａ）は第１変形例に係る堆積部の構成を示す斜視断面図であり、（ｂ）は第２変形例に係る堆積部の構成を示す正面断面図である。（ａ）は第３変形例に係る堆積部の構成を示す正面断面図であり、（ｂ）はその側面断面図である。第２実施形態に係る歯車装置の構成を示す平面断面図である。（ａ）は第２実施形態に係る異物捕捉部材の構成を示す正面断面図であり、（ｂ）はその側面断面図である。第３実施形態に係る歯車装置の構成を示す正面断面図である。第３実施形態に係る歯車装置の構成を示す平面断面図である。

（第１実施形態）
図１、図２は、第１実施形態に係る歯車装置１０の構成を示す。この歯車装置１０は、出力軸１７ｃの軸方向が鉛直方向となるように設置される。歯車装置１０は直交軸減速機であり、箱状のケーシング１１、潤滑油流路３７を備える。ケーシング１１は、その内部に一体に平板状の路部材３１が設けられ、金属材料を鋳造等して成形される。なお、ケーシング１１は、全ての部分が一体的に形成される必要はなく、複数の分割体を組み合わせた構成とされてもよい。例えば、通路部材３１をケーシング１１と別体として、通路部材３１をケーシング１１に固定するようにしてもよい。また、ケーシング１１を上下に２分割される構成としてもよいし、ケーシング１１の通路部材３１よりも上方の部分を別体として、通路部材３１を上方から覆うようにその上方の部分を配置して固定してもよい。

ケーシング１１は、通路部材３１により内部空間が上下に仕切られる。ケーシング１１は、通路部材３１より下側の貯留空間１３と、上側の天井空間１５とを有する。貯留空間１３には、複数の歯車１３ａ〜１３ｄが収容され、その下方に潤滑油１６が貯められる。ケーシング１１には、内部を点検するための点検口１９が設けられる。点検口１９は、蓋部材２３により開閉され、蓋部材２３は、ケーシング１１にねじで着脱可能に取り付けられる。

ケーシング１１内には、入力軸１７ａ、歯車軸１７ｂ、出力軸１７ｃが設けられる。入力軸１７ａは、ケーシング１１に第１軸受１８ａを介して回転自在に支持され、第１傘歯車１３ａが固定される。第１傘歯車１３ａは、潤滑油１６に一部が漬かって設置される。歯車軸１７ｂは、ケーシング１１に第２軸受１８ｂを介して回転自在に支持され、第２傘歯車１３ｂと第１小径歯車１３ｃとが固定される。出力軸１７ｃは、ケーシング１１に第３軸受１８ｃを介して回転自在に支持され、第１大径歯車１３ｄが固定される。入力軸１７ａは、モータ（図示せず）に連結される。各軸１７ａ〜１７ｃは、各歯車１３ａ〜１３ｄが噛み合っており、モータで入力軸１７ａが駆動されると、入力軸１７ａの回転が減速されて出力軸１７ｃに伝達される。

また、入力軸１７ａには、第１傘歯車１３ａに隣接して回転板１３ｉが固定されている。回転板１３ｉは、第１傘歯車１３ａよりも大径とされ、その一部が潤滑油１６に漬かっている。入力軸１７ａとともに回転板１３ｉが回転することにより、回転板１３ｉに付着した潤滑油１６が上方にはね上げられる。

通路部材３１は、導入口３３、第１排出口３５ａ、第２排出口３５ｂを備える。導入口３３は、回転板１３ｉの上方に設けられ、矩形状に形成される。第１排出口３５ａは、歯車軸１７ｂ、第２軸受１８ｂの上方に設けられ、円形状に形成される。第２排出口３５ｂは、第３軸受１８ｃの上方に設けられ、円形状に形成され、出力軸１７ｃが貫通する。

潤滑油流路３７は、通路部材３１の上面に形成される。回転板１３ｉの回転によりケーシング１１内に貯められた潤滑油１６がはね上げられ、導入口３３を通して潤滑油流路３７に潤滑油１６が送られる。潤滑油１６の一部は、導入口３３から各排出口３５ａ、３５ｂまで流れ、第１排出口３５ａから第２軸受１８ｂ、第２傘歯車１３ｂに滴下し、第２排出口３５ｂから第３軸受１８ｃに滴下する。図２の二点鎖線で示す矢印Ａは潤滑油１６が流れる方向の一例を示す。回転板１３ｉは、ケーシング１１に貯められた潤滑油１６を、その上方の潤滑油流路３７に送る送油手段となる。なお、第１傘歯車１３ａの回転によっても潤滑油１６ははね上げられる。したがって、第１傘歯車１３ａの回転によって十分な潤滑油１６を導入口３３に供給できるような場合には、回転板１３ｉを設けなくてもよい。以下、導入口３３から排出口３５ａ、３５ｂにかけての方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する水平方向をＹ方向とする。

潤滑油流路３７には、その流路表面３７ａである通路部材３１の上面に複数の堆積部３９が設けられる。堆積部３９は、通路部材３１の導入口３３と排出口３５ａ、３５ｂとの間に設けられる。堆積部３９は、潤滑油流路３７を潤滑油１６が流れる方向と交差する方向に延びる溝４１により構成される。溝４１は、通路部材３１に一体的に形成されている。堆積部３９は、点検口１９の下方に設けられる。すなわち、堆積部３９は、点検口１９から視認可能な位置に設けられる。

図３（ａ）は堆積部３９の正面断面図を示し、（ｂ）は側面断面図を示す。堆積部３９の溝４１は、その溝４１の表面とつながるＸ方向両側の流路表面３７ａより窪んで設けられる。堆積部３９は、潤滑油１６が流れる方向の前側に設けられた前壁面３９ａと、Ｙ方向の両側に設けられた側壁面３９ｂとを有する。前壁面３９ａ、側壁面３９ｂは、ほぼ鉛直に設けられる。

潤滑油１６中には、摩耗により生じた鉄粉等の金属粉や金属破片の異物２５が含まれる。潤滑油１６より比重の大きい異物２５は、潤滑油１６の流れに乗って流路表面３７ａを転がりつつ、潤滑油流路３７に沿って運ばれる。異物２５は、溝４１により構成される堆積部３９まで到達すると、その溝４１内に沈んで堆積する。溝４１内で潤滑油１６の流れが生じても、前壁面３９ａや側壁面３９ｂにより異物２５が堰き止められ、異物２５の抜け出しが抑えられる。

第１実施形態に係る歯車装置１０によれば、異物２５を堆積部３９に堆積させて捕捉するため、潤滑油１６中の異物２５を効果的に捕捉できるとともに、異物２５を捕捉するための構造を簡単にでき、経済性に優れる。また、堆積部３９に堆積した異物２５を吸引、摘む、拭く等して簡単に除去でき、メンテナンス性に優れる。また、点検口１９から視認可能な位置に堆積部３９が設けられるため、異物２５の堆積状況を簡単に確認でき、その堆積量から歯車１３ａ〜１３ｄ等の摩耗状況を容易に推測できる。また、ケーシング１１の鋳物の型を変更したり、通路部材３１上を切削すれば、低コストで通路部材３１の上面に堆積部３９が設けられる。また、堆積部３９の溝４１が流路表面３７ａより窪んでいるため、潤滑油流路３７の潤滑油１６の流れを大きく阻害せずに異物２５を捕捉できる。

なお、堆積部３９の前壁面３９ａは、異物２５の流れる方向の前側に向けて上り勾配や下り勾配で傾斜していてもよい。上り勾配で傾斜する場合、堆積部３９からの異物２５の抜け出しを抑えるため、その鉛直面に対する傾斜角度は、たとえば、０°〜４５°とすると好ましく、０°〜３０°とするとより好ましい。下り勾配で傾斜する場合、堆積部３９から異物２５がより抜け出にくくなる。

図４（ａ）は、第１変形例としての堆積部３９の斜視断面図を示す。堆積部３９は、流路表面３７ａ上に設けられた凸部４３から構成されてもよい。図示の例では、凸部４３がＹ方向に延びる突条として設けられる。凸部４３は、その凸部４３の表面とつながるＸ方向両側の流路表面３７ａより上側に突出して設けられる。凸部４３は、矩形状の他、三角形状、半円状等に形成される。潤滑油１６により運ばれる異物２５は、凸部４３まで到達すると、凸部４３により堰き止められて堆積する。これら突条としての凸部４３や、溝４１としての凹部は、直線状の他、曲線状、波線状等に延びて形成されてもよい。

図４（ｂ）は、第２変形例としての堆積部３９の正面断面図を示す。堆積部３９は、窪み４５としての凹部から構成されていてもよい。この他に、堆積部３９は、突起としての凸部から構成されていてもよい。これら凹部や凸部は、たとえば、半球状、柱状、円錐状等に形成される。

図５は、第３変形例としての堆積部３９を示す。堆積部３９は、溝４１の表面である溝底面に磁石４７が設置されている。磁石４７は、溝４１の延びるＹ方向に沿って設置される。磁石４７は、フェライト磁石等の永久磁石で構成される。潤滑油１６により運ばれる鉄粉等の異物２５は、溝４１まで到達すると、磁石４７の吸引力により溝４１から抜け出にくくなり、堆積部３９での堆積量が増加する。

この磁石４７の設置箇所は、溝４１の表面であれば特に限定されない。また、堆積部３９が凸部４３から構成される場合、その凸部４３の表面に磁石４７が設置されてもよい。また、磁石４７は、堆積部３９に着脱可能に設置されてもよい。磁石４７を堆積部３９から取り外せば、磁石４７に吸着した異物２５をケーシング１１外で容易に除去できる。

（第２実施形態）
図６、図７は第２実施形態に係る歯車装置１０の構成を示す。以下の実施形態では、第１実施形態で説明した要素と同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。歯車装置１０は、異物捕捉部材５１を更に備える。異物捕捉部材５１は、Ｙ方向に長い平板状に形成される。異物捕捉部材５１は、樹脂材料から構成されるが、金属材料等で構成されてもよい。

異物捕捉部材５１は、通路部材３１と別体に設けられる。通路部材３１には、Ｙ方向に長い溝状の嵌合部４９が形成され、嵌合部４９には異物捕捉部材５１が嵌め合わされる。すなわち、異物捕捉部材５１は、通路部材３１に着脱可能に取り付けられる。異物捕捉部材５１は、その上面が通路部材３１の上面とほぼ面一に設けられる。

潤滑油流路３７は、通路部材３１と異物捕捉部材５１との上面に形成される。堆積部３９は、第１実施形態と異なり、通路部材３１の上面ではなく、異物捕捉部材５１の上面に設けられる。これ以外の点で堆積部３９の形状は第１実施形態と同じである。

異物捕捉部材５１は、Ｙ方向の両側から上方に設けられた立設部５３と、各立設部５３から側方に突出した把持部５５とを備える。把持部５５を作業員が把持して異物捕捉部材５１を持ち上げれば、通路部材３１から異物捕捉部材５１を簡単に取り外せる。

第２実施形態に係る歯車装置１０によれば、堆積部３９が異物捕捉部材５１の上面に設けられるため、異物捕捉部材５１を通路部材３１から取り外して、堆積部３９に堆積した異物２５をケーシング１１外で容易に除去できる。

なお、異物捕捉部材５１は、嵌め合いの他、ねじ等の他の取付手段で通路部材３１に取り付けてもよい。また、異物捕捉部材５１は、板状であれば円板状等でもよいし、他の形状でもよい。

（第３実施形態）
図８、図９は第３実施形態に係る歯車装置１０の構成を示す。歯車装置１０は平行軸減速機である。この歯車装置１０は、出力軸１７ｃの軸方向が水平方向となるように設置される。入力軸１７ａは、ケーシング１１に第１軸受１８ａを介して支持され、第２小径歯車１３ｅが固定される。歯車軸１７ｂは、ケーシング１１に第２軸受１８ｂを介して支持され、第２大径歯車１３ｆと第３小径歯車１３ｇとが固定される。出力軸１７ｃは、ケーシング１１に第３軸受１８ｃを介して支持され、第３大径歯車１３ｈが固定される。各歯車１３ｅ〜１３ｈは噛み合っている。

通路部材３１は、第１実施形態と異なり導入口３３が形成されていない。ケーシング１１には、貯留空間１３に設けられた給油口６１と、天井空間１５に設けられた排油口６３とを有する吸引管６５が接続される。吸引管６５は、その途中位置にポンプ６７が設置され、ポンプ６７の駆動により、給油口６１から排油口６３を通して潤滑油１６が潤滑油流路３７まで送られる。すなわち、ポンプ６７は、吸引管６５を通して潤滑油流路３７まで潤滑油１６を送る送油手段となる。

本実施形態では、第３小径歯車１３ｇが潤滑油１６に漬かっておらず、歯車１３ｇの上方に第３排出口３５ｃが形成される。また、各軸受１８ａ〜１８ｃの近傍にある軸１７ａ〜１７ｃの上方に第４排出口３５ｄが形成される。吸引管６５により潤滑油流路３７に送られた潤滑油１６の一部は、第３排出口３５ｃから歯車１３ｇに滴下される。また、その潤滑油１６の一部は、第４排出口３５ｄから軸１７ａ〜１７ｃに滴下され、軸１７ａ〜軸１７ｃの表面から各軸受１８ａ〜１８ｃまで伝わる。このように、通路部材３１の排出口３５ａ〜３５ｄは、給油対象となる歯車１３ａ〜１３ｇや軸受１８ａ〜１８ｃの位置に対応した位置に設けられる。なお、歯車１３ｅと歯車１３ｆの噛合い部の上方位置にも排出口を設け、潤滑油流路３７の潤滑油１６が排出口を通して噛合い部に滴下されるようにしてもよい。

堆積部３９は、通路部材３１の給油口６１の近傍、すなわち、通路部材３１の潤滑油１６の流入側に設けられる。これにより、通路部材３１の流入側から流出側である各排出口３５ｃ、３５ｄまで潤滑油１６が流れるときに、流路表面３７ａの広い範囲に潤滑油１６が拡散する前に異物２５を効果的に捕捉できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示すにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

上述の実施形態では、歯車装置１０として、平行軸歯車減速機や直交軸歯車減速機を説明したが、ケーシング１１内に歯車を有すれば、減速機構の種類は特に限定されず、例えば、差動歯車機構でもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態の歯車装置においては、送油手段として入力軸１７ａに固定された回転板１３ｉを採用し、第３実施形態３の歯車装置においては、送油手段としてポンプ６７を採用した。しかし、これに限定されず、第１実施形態および第２実施形態の歯車装置において送油手段としてポンプ６７を採用してもよいし、第３実施形態の歯車装置において送油手段として回転板１３ｉを採用してもよい。

第３実施形態の歯車装置において回転板１３ｉを採用する場合には、入力軸１７ａに回転板１３ｉを固定するとともに、回転板１３ｉの上方に導入口３３を設ける。さらに、導入口３３の周囲に仕切り壁を設置して、導入口３３から通路部材３１に供給された潤滑油１６が仕切り壁に沿って案内され、堆積部３９の上流側に供給されるようにするとよい。さらに、送油手段は、ケーシング１１内の潤滑油１６を潤滑油流路３７に送ることができるものであればよく、回転板１３ｉやポンプ６７に限定されない。

潤滑油流路３７により、歯車、軸受以外の予め定めた位置に潤滑油１６が送られてもよい。また、潤滑油流路３７は、貯留空間１３に貯められた潤滑油１６が送油手段により送られてから、予め定めた位置に到達するまでに潤滑油１６が通れば、通路部材３１の上面以外に形成されてもよい。

１０：歯車装置、１１：ケーシング、１７：潤滑油、２１：通路部材、３７：潤滑油流路、３９：堆積部、５１：異物捕捉部材

Claims

歯車を収容するケーシング内に設けられた潤滑油流路と、
前記ケーシング内に貯められた潤滑油を前記潤滑油流路に送る送油手段と、
前記潤滑油流路に設けられ、前記潤滑油流路を流れる潤滑油中の異物を堆積させる堆積部と、
前記ケーシング内を、前記歯車および潤滑油を収容する貯留空間と、前記貯留空間の上側の天井空間と、に仕切る通路部材と、を備え、
前記通路部材の上面に前記潤滑油流路が設けられ、
前記通路部材は、前記送油手段により前記貯留空間ではね上げられた潤滑油を導入する導入口を有し、
前記通路部材は、第２軸を支持する軸受の上方に設けられた排出口を有し、前記潤滑油流路の潤滑油が前記排出口から前記軸受に滴下され、
前記第２軸は、前記排出口を貫通することを特徴とする歯車装置。
前記送油手段は、第１軸とともに回転し、前記潤滑油をはね上げる回転板を有し、
前記導入口は、前記回転板の上方に設けられることを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
前記回転板は、前記第１軸に設けられる歯車より大径とされることを特徴とする請求項２に記載の歯車装置。
前記堆積部は、前記ケーシングに設けられた点検口から視認可能な位置に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の歯車装置。
前記堆積部が設けられた異物捕捉部材を備え、
前記異物捕捉部材は、前記通路部材に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の歯車装置。
前記堆積部には、磁石が設置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の歯車装置。