JP6517041B2 - 減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、減速装置に関する。

従来より、モータと被駆動機械との間に設置される減速装置が知られている。例えば特許文献１には、減速機構を収納するケーシングと、被駆動機械の入力軸に連結される出力軸と、負荷側において出力軸を支持する第１軸受と、反負荷側において出力軸を支持する第２軸受と、を備える減速装置が開示されている。

特開２０１４−１６９７６０号公報

上記のような減速装置では、例えば第２軸受として自動調心軸受が採用された場合、自動調心軸受はその構造上、ラジアル方向に内部隙間が存在する。そのため、第２軸受で支持されている出力軸が、被駆動機械の入力軸の中心軸に対して、内部隙間の分だけ傾いてしまうことがある。この場合、被駆動機械の入力軸と出力軸との間に芯ずれが生じ、減速装置の振動や騒音の原因となるおそれがある。

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、減速装置と被駆動機械との間の芯ずれを抑制する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、ケーシングと、出力軸と、負荷側において出力軸を支持する第１軸受と、反負荷側において出力軸を支持する第２軸受と、を備える減速装置であって、第２軸受のラジアル方向の内部隙間は、第１軸受のラジアル方向の内部隙間より大きく、第１軸受と第２軸受の少なくとも一方は、スラスト荷重を受けうる軸受であり、第１軸受と第２軸受との間に配置される別の軸受と、スラスト方向で第１軸受に近づく方向であって第２軸受から遠ざかる方向に別の軸受を付勢する付勢手段と、をさらに備えている。

この態様によると、付勢手段により出力軸をスラスト方向に付勢することで、第２軸受のラジアル方向の内部隙間の影響を受けにくくなり、被駆動機械に対する芯ずれを抑制することができる。

なお、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、減速装置と被駆動機械との間の芯ずれを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る減速装置の概略断面図である。 図１の出力軸の周辺の構造の詳細図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る減速装置１００の概略断面図である。減速装置１００は、主に溶融材料を押出成型する押出機用の減速装置である。

減速装置１００は、ヘリカルギヤを用いた平行軸型の４段減速機からなる減速機構９０を備えている。減速機構９０は、入力軸５２と、第１〜第３中間軸６２、７２、８２と、出力軸１４と、を有している。減速機構９０のうち入力軸５２と３本の中間軸６２、７２、８２は、減速機ケーシング２０内に収納されている。出力軸１４は、減速機ケーシング２０と、減速機ケーシング２０の一側に取り付けられる軸受ケーシング１２と、の両方に収納されている。減速機ケーシング２０および軸受ケーシング１２によって画成される内部空間は、潤滑油によって満たされている。

入力軸５２は、その一端が減速機ケーシング２０から突出している。入力軸５２は、一対の円錐ころ軸受５４、５６によって回転自在に支持されている。入力軸５２は、駆動用モータ（図示せず）の出力軸にキーやカップリング等を使用して連結される。

第１中間軸６２は一対の円錐ころ軸受６４、６６によって、第２中間軸７２は一対の円錐ころ軸受７４、７６によって、第３中間軸８２は一対の円錐ころ軸受８４、８６によって、それぞれ回転自在に支持されている。円錐ころ軸受６４、６６、７４、７６、８４、８６は、減速機ケーシング２０の内壁に嵌合されている。

入力軸５２には、ヘリカルピニオン５８が装着されている。ヘリカルピニオン５８は、第１中間軸６２に装着されているヘリカルギヤ６８と噛合する。同様に、第１中間軸６２に装着されたヘリカルピニオン６３は、第２中間軸７２に装着されたヘリカルギヤ７８と噛合する。第２中間軸７２に装着されたヘリカルピニオン７３は、第３中間軸８２に装着されたヘリカルギヤ８８と噛合する。第３中間軸８２に装着されたヘリカルピニオン８３は、出力軸１４に装着されたヘリカルギヤ４０と噛合する。なお、各ヘリカルピニオンおよびヘリカルギヤは、入力軸５２、中間軸６２、７２、８２、または出力軸１４と一体化されていてもよいし、一体形成されていてもよい。

出力軸１４は、減速機ケーシング２０の負荷側（図１では左側）開口部２０ａおよび反負荷側（図１では右側）の開口部２０ｂからそれぞれ突出している。出力軸１４の負荷側開口部２０ａから突出した部分は、軸受ケーシング１２内に収納されている。

軸受ケーシング１２は筒状の部材であり、その一端が減速機ケーシング２０の負荷側開口部２０ａに対して取り付けられている。軸受ケーシング１２のもう一端には、キャップ部材３４が取り付けられている。

出力軸１４の負荷側端部には、有底穴１５が形成されている。被駆動機械、例えば押出機（図示せず）のスクリュー（被駆動軸）の端部がこの有底穴１５内に挿入されて、キー溝１７を使用してキー連結される。なお、カップリング等の他の連結方法を使用してスクリューと出力軸１４とを連結してもよい。

図２は、減速装置１００のうち出力軸１４の周辺をさらに詳細に示す図である。

出力軸１４は、外径が異なる複数の部分を有しており、特に負荷側には径方向外側に延びる肩部１４ｂが形成されている。出力軸１４は、金属材料の切削加工により一体的に成形される。

出力軸１４の負荷側は、第１軸受１６によって回転自在に支持される。第１軸受１６の外輪１６ａは、キャップ部材３４の反負荷側面に形成されたフランジ３４ａに嵌合されている。第１軸受１６は例えば玉軸受であるが、ころ軸受等の他のタイプの軸受であってもよい。第１軸受１６の内輪１６ｂは、出力軸１４の肩部１４ｂの負荷側面に接触するように出力軸１４に嵌合される。したがって、第１軸受１６は、フランジ３４ａと肩部１４ｂとでその位置が規定される。

キャップ部材３４の負荷側面にもフランジ３４ｂが形成されており、リング部材３０が取り付けられている。リング部材３０にはオイルシール３２が組み付けられる。オイルシール３２は、出力軸１４の部分１４ａの外面に接触して、軸受ケーシング１２と出力軸１４との間を封止する。

出力軸１４の反負荷側は、第２軸受２２によって回転自在に支持される。第２軸受２２の外輪２２ａは、減速機ケーシング２０の反負荷側開口部２０ｂに嵌合される。第２軸受２２は、自動調心型の軸受である。この軸受は外輪２２ａの軌道が球面穴とされているので、外輪の中で調心運動をすることで取り付け誤差や軸の撓みを許容することができる。第２軸受２２の内輪２２ｂは、出力軸１４に嵌合されたスペーサ４２と接触している。

出力軸１４の反負荷側開口部２０ｂにはキャップ３６が取り付けられている。キャップ３６にはオイルシール３８が組み付けられる。オイルシール３８は、出力軸１４の部分１４ｄの外面に接触して、減速機ケーシング２０と出力軸１４との間を封止する。

通常、押出機を作動させるとスクリューから出力軸１４に大きなスラスト荷重がかかる。このスラスト荷重を受け止めるため、第１軸受１６と第２軸受２２の間にはスラスト軸受１８が配置されている。

スラスト軸受１８は、軸受ケーシング１２の内面から径方向内側に向けて延び出して形成されたに形成されたフランジ１２ａに嵌合される。フランジ１２ａの内径は、スラスト軸受１８の外輪１８ａの外径よりもわずかに大きく、そのためスラスト軸受１８はフランジ１２ａに隙間嵌めされている。スラスト軸受１８の内輪１８ｂは、出力軸１４の肩部１４ｂの反負荷側面に接触するように出力軸１４に嵌合される。したがって、スラスト軸受１８は、フランジ１２ａと肩部１４ｂとでその位置が規定される。

続いて減速装置１００の動作について説明する。図示しないモータのモータ軸が回転すると、キーを介してモータ軸と連結されている入力軸５２が回転する。入力軸５２が回転すると、ヘリカルピニオン５８とヘリカルギヤ６８の噛合を介して第１中間軸６２が回転する。同様にして、第２中間軸７２、第３中間軸８２が回転し、最後に第３中間軸８２のヘリカルピニオン８３とヘリカルギヤ４０との噛合を介して出力軸１４が回転する。この回転が、キーを介して図示しない押出機のスクリューに伝達される。このとき、すべての歯車がヘリカルギヤあるいはヘリカルピニオンとされていることから、各歯車の歯当たりが分散され、減速装置１００を小さな動作音とすることができる。同時にトルクの変動を少なくすることができる。

上述のように、第２軸受２２は自動調心軸受であり、構造上ラジアル方向の隙間が存在している。そのため、出力軸１４が、押出機のスクリューの中心軸に対して、内部隙間の分だけ傾いてしまうことがある。この場合、スクリューと出力軸１４との間に芯ずれが生じ、減速装置１００の振動や騒音の原因となるおそれがある。

そこで、本実施形態では、軸受ケーシング１２のフランジ１２ａに付勢手段２４が設けられている。付勢手段２４は、フランジ１２ａの負荷側面に形成された凹部２４ａと、凹部２４ａ内に配置されたコイルばね２４ｂと、で構成される。コイルばね２４ｂは、スラスト軸受１８がフランジ１２ａに隙間嵌めされたときに押し縮められた状態になるようにその長さが選択される。

付勢手段２４は、コイルばね２４ｂの弾性力により、スラスト軸受１８の外輪１８ａを負荷側に向けてスラスト方向に付勢する。この付勢力は、スラスト軸受１８、肩部１４ｂを介して出力軸１４を負荷側に向けてスラスト方向に付勢する。こうすると、出力軸１４のラジアル方向の位置決めが、ラジアル方向の隙間が殆ど存在しない第１軸受１６によってなされるようになる。したがって、第２軸受２２のラジアル方向の内部隙間の影響を受けにくくなり、押出機のスクリューに対する出力軸１４の芯ずれを抑制することができる。

なお、付勢手段２４は、スラスト軸受１８の外輪１８ａに周方向で均等に付勢力を与えるために、フランジ１２ａの負荷側面に等間隔で複数（例えば４つ）配置されることが好ましい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、付勢手段を軸受ケーシングに設けてスラスト軸受の外輪に付勢力を及ぼすことを述べた。しかしながら、本発明では、出力軸をスラスト方向に付勢できれば、付勢手段の構造および位置は限られない。例えば、スラスト軸受の外輪ではなく、スラスト軸受の内輪に付勢力を与えるようにしてもよい。この場合、例えば出力軸１４の肩部１４ｂの反負荷側面に、上述した凹部２４ｂと同様の凹部を形成し、凹部内にコイルばねを配置してもよい。あるいは、第２軸受２２にスラスト方向の付勢力を与えるようにしてもよい。

また、付勢手段についても、凹部内にコイルばねを配置する構造に限定されず、例えばフランジ１２ａの負荷側面または出力軸１４の肩部１４ｂの反負荷側面に皿ばねを配置して、スラスト方向に付勢力を与えてもよい。

実施の形態においては、第２軸受２２が自動調心型の軸受とされていたが、これに限定されず、内部隙間を有する軸受であれば、本発明の効果を得ることができる。

１２ 軸受ケーシング、 １４ 出力軸、 １６ 第１軸受、 １８ スラスト軸受、 １８ａ 外輪、 ２２ 第２軸受、 ２４ 付勢手段、 ２４ａ 凹部、 ２４ｂ コイルばね、 ９０ 減速機構、 １００ 減速装置。

Claims (3)

1. ケーシングと、
   出力軸と、
   負荷側において前記出力軸を支持する第１軸受と、
   反負荷側において前記出力軸を支持する第２軸受と、
   を備える減速装置であって、
   前記第２軸受のラジアル方向の内部隙間は、第１軸受のラジアル方向の内部隙間より大きく、
   前記第１軸受と前記第２軸受の少なくとも一方は、スラスト荷重を受けうる軸受であり、
   前記第１軸受と前記第２軸受との間に配置される別の軸受と、
   スラスト方向で前記第１軸受に近づく方向であって前記第２軸受から遠ざかる方向に前記別の軸受を付勢する付勢手段と、をさらに備えることを特徴とする減速装置。
2. 前記別の軸受はスラスト軸受であって、
   前記別の軸受の外輪は前記ケーシングに隙間嵌めで組み込まれており、
   前記付勢手段は前記別の軸受の外輪を負荷側へ向けて付勢しており、
   前記出力軸の負荷側には、径方向外側に延びる肩部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記付勢手段は、前記ケーシングまたは前記出力軸に設けられた凹部と、該凹部内に配置されたばねと、を有し、
   前記第１軸受の内輪は、前記肩部の負荷側面に接触することを特徴とする請求項２に記載の減速装置。

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