JP6522831B2 - ベルトアクチュエータの減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトアクチュエータの減速装置に関する。

従来、この種のフェースギヤ減速装置としては、例えば、本出願人による「特開２０１０−１４１９４４号公報」（以下、特許文献１と略称する。）に示すようなものがある。特許文献１においては、特許文献１の［図５］、［図６］に示すように、フェースギヤと噛み合う円筒歯車を、フェースギヤのうち最も歯数の多い歯車から最も歯数の少ない歯車まで共通に噛み合いすることが可能な長さに形成し、フェースギヤを選択して、減速比を変更可能にしている。

特開２０１０−１４１９４４号公報

しかしながら、特許文献１の［図５］、［図６］は、あくまで模式図であり、特許文献１のフェースギヤ減速機構は、特許文献１の［図３］、［図４］に示すように、フェースギヤ３２Ａを組付けるか、フェースギヤ３２Ｂを組付けることで、決まった一つの減速比のフェースギヤ減速機構となる。減速比を変更する場合は、フェースギヤ３２Ａと３２Ｂを交換するように機構を組み付け直す問題点があった。また、特許文献１には、フェースギヤ３２Ａとフェースギヤ３２Ｂを一枚の円盤の表裏に形成したフェースギヤ３２が示されており、このフェースギヤ３２を用いることにより、フェースギヤ３２の枚数を半減することができるが、減速比を変更する場合は、表・裏をひっくり返す必要があり、機構を組み付け直す問題点があることには、変わりがない。
さらに、フェースギヤと噛み合う円筒歯車は、共通としているため、フェースギヤの歯数を変更しても、減速比の範囲を大きく取ることができないという問題点もあった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、キヤ機構部を組付け直すことなく容易に減速比を変更でき、減速比毎に円筒歯車とフェースギヤのモジュール設定が出来るため減速比の範囲を大きく取れるフェースギヤ減速機構により、上記の問題点を解決することができるベルトアクチュエータの減速装置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、一対のプーリ相互間にベルトを掛け渡し、一方のプーリに駆動源から回転動力を伝達して駆動するベルトアクチュエータの減速装置において、前記駆動源から動力を伝達されるプーリの支持シャフトに、径の異なる複数のフェースギヤを同心状に装着し、前記駆動源としてのモータの中空出力軸に同軸状に組込まれた入力軸を前記プーリの支持シャフトと直交するように配置し、該入力軸を軸方向に摺動させて入力軸に支持された径の異なる複数の円筒歯車を前記フェースギヤに選択的に噛合させるとともに、入力軸に支持された円筒歯車を切り替えて噛合するフェースギヤを選択し、前記プーリに減速した回転動力を伝達するようにしたことにある。
また、本発明は、前記入力軸の軸方向に配置される前記複数の円筒歯車は、前記フェースギヤに近い方が歯数の多い円筒歯車となるように配置し、前記複数の歯数の異なるフェースギヤは、フェースギヤ軸に近い方に歯数の少ないフェースギヤを軸方向に凹むように下方に配置して、歯数の多くなる順番に径方向外側で、かつ軸方向に突出するように多重に配置したことにある。
さらに、本発明は、前記入力軸は、モーターの中空出力軸に、同軸状に組み込まれ、前記入力軸を軸方向に摺動させて前記円筒歯車を前記フェースギヤに噛合させたことにある。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
入力軸を軸方向に移動させることにより歯数の異なる複数の円筒歯車の一つを歯数の異なる複数のフェースギヤの一つに噛合させることができるので、従来のものより、ギヤ機構部変更なしで可変減速が出来る。
入力軸に複数の円筒歯車を設け、これらの円筒歯車に噛合する複数のフェースギヤを用いることにより、目的に応じて、数段可変減速ができる。また、目的に応じて、モジュールを変更できる。
さらに、ベルトアクチュエータのプーリの支持シャフトに、フェースギヤ減速装置を適用することができるので、ベルトアクチュエータの減速を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態によるベルトアクチュエータの減速装置を示す概念斜視図である。 図１の矢視Ａ方向の図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態によるベルトアクチュエータの減速装置を示す概念斜視図である。 図４の矢視Ｃ方向の図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の他の実施の形態によるベルトアクチュエータの減速装置を示し、中空モーターを組み合わせた可変減速機構における高減速時のベルトアクチュエータの減速装置を示す斜視図である。 図７の低減速時のモータシャフト構造を示す断面図である。 図７の高減速時のモータシャフト構造を示す断面図である。 中空モーターを組み合わせた変形例を示す斜視図である。 モジュール違いの組み合わせ事例を示す斜視図である。 ベルトアクチュエータに適用した他の実施の形態を示す縦断面図である。

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ないし図６において、互いに同心状に組み付けられた円盤状の低減速フェースギヤ１と高減速フェースギヤ２がフェースギヤシャフト３に装着されている。フェースギヤシャフト３は一対の軸受け４を介して回転自在に支持されており、このフェースギヤシャフト３から一定の速度に減速された回転動力が取り出される。低減速フェースギヤ１と高減速フェースギヤ２は、円筒状の外周縁部１ａ，２ａの軸方向端面１ｂ，２ｂに一定の数の歯１ｃ，２ｃがそれぞれ設けられたギヤで、低減速フェースギヤ１は小径の半径Ｒ１に形成され、高減速フェースギヤ２は大径の半径Ｒ２に形成されて、それぞれの歯数は、１ｃ＜２ｃの関係に形成されている。低減速フェースギヤ１は高減速フェースギヤ２の内側に組み付けられており、外周縁部１ａ，２ａの軸方向長さＬ１，Ｌ２をＬ１＜Ｌ２の関係に形成し、高減速フェースギヤ２が一定長さＬ３＝Ｌ２ーＬ１だけ軸方向に突出するように形成されている。

互いに一定の間隔ｇ１を開けて低減速ピニオンギヤ（円筒歯車）５と、高減速ピニオンギヤ（円筒歯車）６がピニオンシャフト（入力軸）７に装着されており、このピニオンシャフト（入力軸）７は、前記フェースギヤシャフト３と直交する位置関係で設けられている。前記低減速ピニオンギヤ（円筒歯車）５と、高減速ピニオンギヤ（円筒歯車）６との間隔ｇ１は、前記低減速フェースギヤ１と高減速フェースギヤ２の外周縁部１ａ，２ａ相互の間隔ｇ２よりも大きく設定されており、低減速ピニオンギヤ（円筒歯車）５と、高減速ピニオンギヤ（円筒歯車）６のいずれか一方が前記低減速フェースギヤ１または高減速フェースギヤ２に噛み合っているときは、いずれか他方は噛み合わない位置関係になるように設定されている。低減速ピニオンギヤ（円筒歯車）５と、高減速ピニオンギヤ（円筒歯車）６の径は、低減速ピニオンギヤ（円筒歯車）５が大径の半径Ｒ３で、高減速ピニオンギヤ（円筒歯車）６が小径の半径Ｒ４に形成され、Ｒ３−Ｒ４＝Ｌ３に設定されている。

図２および図３、図５および図６に示されているように、ピニオンシャフト７には低減速ピニオンギヤ５と高減速ピニオンギヤ６が締結してある。一方ギヤシャフト３には低減速フェースギヤ１が締結してあり、その外側に高減速フェースギヤ２が締結してある。なお、低減速フェースギヤ１と高減速フェースギヤ２は、一体に成形された物でも問題ない。

次に上記実施の形態の作用を説明する。
図１ないし図３の場合、ピニオンシャフト７をモータ、エンジンなどの駆動源、または手動で回転させると、ピニオンシャフト７とともに低減速ピニオンギヤ５と高減速ピニオンギヤ６が回転する。このとき、低減速ピニオンギヤ５が低減速フェースギヤ１に噛み合い、低減速ピニオンギヤ５と低減速フェースギヤ１の減速比の違いでギヤシャフト３が回転する。この実施の形態の場合、１／２の減速比でピニオンシャフト７の回転をギヤシャフト３に伝達している。

次に、図４に示すように、ピニオンシャフト７を図示矢印のように、フェースギヤシャフト３中心方向にスライドさせると、低減速ピニオンギヤ５が低減速フェースギヤ１との噛み合いから外れる。一方、図４ないし図６に示すように、高減速ピニオンギヤ６が高減速フェースギヤ２に噛み合い、ピニオンシャフト７の回転をフェースギヤシャフト３に伝達する。この実施の形態の場合、１／５の減速比でピニオンシャフト７の回転をギヤシャフト３に伝達している。この機構により可変減速が可能となる。

図７ないし図１０は、モータＭの出力軸にフェースギヤ減速装置を組み付けた実施の形態であり、図１ないし図６と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
この実施の形態の場合、図８および図９はモータシャフト構造を示したもので、出力軸となるモータシャフト８は、円筒状の中空シャフト８ａに形成されており、このモータシャフト８の内部にピニオンシャフト７が挿入されている。中空シャフト８ａの回転止めとピニオンシャフト７のスライド案内をシャフトキー９によって行っている。シャフトキー９はピニオンシャフト７の外周面に形成されたキー溝７ａに嵌め込まれて装着されており、モータシャフト８の開口端部から内面に、軸方向に向けて一定長さ形成された溝８ｂに沿って軸方向に摺動可能に係合して装着されている。

前記モータシャフト８の壁面には、一定長さの軸方向の長孔８ｃが形成されており、一方、前記ピニオンシャフト７の外周面には半径方向に向けてネジ孔７ｂが形成されている。前記モータシャフト８と前記ピニオンシャフト７は、長孔８ｃにネジ１０を通してネジ孔７ｂに螺合することで、一体に締結されている。長孔８ｃの先端部８ｃ１または後端部８ｃ２とネジ孔７ｂを合わせてネジ１０を螺合することで、前記ピニオンシャフト７を軸方向に移動させることができる。

長孔８ｃの先端部８ｃ１を介してネジ孔７ｂにネジ１０を螺合することで、高減速ピニオンギヤ６が高減速フェースギヤ２に噛み合い（図９参照）、長孔８ｃの後端部８ｃ２を介してネジ孔７ｂにネジ１０を螺合することで、低減速ピニオンギヤ５が低減速フェースギヤ１に噛み合い（図８参照）、それぞれの減速比に基づいて減速することができる。

低減速と高減速の前記ピニオンシャフト７の移動量は、長孔８ｃの長さｍ１からネジ１０の直径の長さｍ２を引いた値（ｍ１-ｍ２）となる。

この実施の形態では、モータシャフト８に取り付けるピニオンシャフト７の位置をネジ１０の長孔８ｃに対する取付位置を調整することにより高減速ピニオンギヤ６を高減速フェースギヤ２に噛合させる位置と、低減速ピニオンギヤ５を低減速フェースギヤ１に噛合させる位置を選択することができる。

図１１は、図１ないし図６と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する、本発明の応用例で、この場合、低減速フェースギヤ１１と高減速フェースギヤ１２のモジュールを変更することにより減速比をさらに細かく設定することができる。
この場合、低減速ピニオンギヤ１５と高減速ピニオンギヤ１６のモジュールも低減速フェースギヤ１１と高減速フェースギヤ１２のモジュールに合わせて変更させている。
これによって、低減速ピニオンギヤ１５と低減速フェースギヤ１１のモジュールと、高減速ピニオンギヤ１６と高減速フェースギヤ１２のモジュールをそれぞれ適切なモジュールに設定できるので、それぞれの減速比を細かく設定することができる。
の歯数比をより大きくすることができるので、減速比を大きくすることができる。

図１２は、図７のモータＭの出力軸にフェースギヤ減速装置を組み付けた実施の形態を、ベルトアクチュエータに適用した変形例であり、図７と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。

図１２において、ベルトアクチュエータ２１は、第１のプーリ２２_１を内蔵した第１のプーリーケース２３_１と、第２のプーリ２２_２を内蔵した第２のプーリーケース２３_２と、第１のプーリ２２_１と第２のプーリ２２_２間に架け渡された無端状のベルト２４と、このベルト２４によって操作されるテーブルブロック２５と、前記第１のプーリーケース２３_１と第２のプーリーケース２３_２との間に配置され、ベルト２４およびテーブルブロック２５を内蔵したハウジング２６と、前記第１のプーリーケース２３_１の外側に、前記ベルト２４の長手方向に沿って配置され、前記第１のプーリ２２_１を駆動する駆動源２７としてのモータＭとで構成されている。

前記第１のプーリーケース２３_１には、ケース内の中空部２３ａの上下に内蔵された一対の軸受け２８_１を介して両端部を回転自在に支持されたプーリーシャフト（ギヤシャフト３に相当する）２９_１が鉛直方向に設けられており、このプーリーシャフト２９_１に前記第１のプーリ２２_１が軸線上を支持されて装着されている。前記上下の軸受け２８_１は、外側を軸受け止め輪２８ａによって中空部２３ａ内に係止されている。

前記第２のプーリーケース２３_２には、ケース内の中空部２３ａの上下に内蔵された一対の軸受け２８_２を介して両端部を回転自在に支持されたプーリーシャフト２９_２が鉛直方向に設けられており、このプーリーシャフト２９_２に前記第２のプーリ２２_２が軸線上を支持されて装着されている。前記上下の軸受け２８_２は、外側を軸受け止め輪２８ａによって中空部２３ａ内に係止されている。

前記ベルト２４およびテーブルブロック２５を内蔵したハウジング２６は、前記第１のプーリーケース２３_１と前記第２のプーリーケース２３_２相互間に配設されている。
該フレーム３３の内側には長手方向に沿って所定長さのガイドレール３６が設けられており、このガイドレール３６にガイドされてガイドブロック３６ａが摺動自在に組み付けられている。

次に上記ベルトアクチュエータ２１の減速装置の動作を説明する。
駆動源としてのモータＭを作動すると、モータＭのモータシャフト８に支持されたピニオンシャフト７に装着された低減速ピニオンギヤ５と高減速ピニオンギヤ６が回転する。このとき、低減速ピニオンギヤ５が低減速フェースギヤ１に噛み合い、低減速ピニオンギヤ５と低減速フェースギヤ１の減速比の違いでプーリーシャフト（ギヤシャフト３に相当）２９_１が回転する。低減速フェースギヤ１の回転に伴ってプーリーシャフト２９_１が回転し、する。プーリーシャフト２９_１が回転すると第１のプーリ２２_１と第２のプーリ２２_２間に架け渡された無端状のベルト２４が回転を始め、このベルト２４に装着されているテーブルブロック２５がベルト２４の動きとともにガイドレール３６に沿って移動を開始する。
そして、テーブルブロック２５のテーブル部に搬送したい移動体を組み付けておくことにより、テーブルブロック２５の移動に伴ってテーブル部に取り付けた移動体の移動を行うことができる。モータＭの回転を正逆回転させることにより、移動体を往復動作させることができる。

以上のように、上記実施の形態によれば、歯数の異なる複数の円筒歯車５，６を有するピニオンシャフト（入力軸）７と、該円筒歯車５，６と噛み合う、歯数の異なる複数のフェースギヤ１，２とを備え、前記複数の円筒歯車５，６はピニオンシャフト（入力軸）７に軸方向に一定間隔で配置され、前記複数のフェースギヤ１，２は、前記ピニオンシャフト（入力軸）７と直交するように配置されたフェースギヤシャフト３に同心状で、かつ前記円筒歯車５，６に噛み合うように配置され、前記ピニオンシャフト（入力軸）７を軸方向に移動することにより、一つの円筒歯車と一つのフェースギヤのみが噛み合うように前記円筒歯車相互間の距離と、前記複数のフェースギヤ１，２の径を設定したので、ピニオンシャフト（入力軸）７を軸方向に移動させることにより歯数の異なる複数の円筒歯車５，６の一つを歯数の異なる複数のフェースギヤ１，２の一つに噛合させることができるので、従来のものより、ギヤ機構部変更なしで可変減速が出来る。
ピニオンシャフト（入力軸）７に複数の円筒歯車５，６を設け、これらの円筒歯車５，６に噛合する複数のフェースギヤ１，２を用いることにより、目的に応じて、複数段の可変減速ができる。また、目的に応じて、モジュールを変更できる。

本発明は、前記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、前記実施の形態では２段に減速する場合について説明したが、低減速ピニオンギヤ５と高減速ピニオンギヤ６の数を増やして多段に構成して順次噛合する位置を変更させてより多くの減速比を得ることができる。この時、低減速フェースギヤ１と高減速フェースギヤ２の数もさらに多段に構成することで、より細部に亘る減速比を得ることができる。等、その他本発明の技術的範囲を変更しない範囲内で適宜、変更して実施しうることは言うまでもない。

１，１１ 低減速フェースギヤ
２，１２ 高減速フェースギヤ
３ フェースギヤシャフト
４ 軸受け
５，１５ 低減速ピニオンギヤ
６，１６ 高減速ピニオンギヤ
７ ピニオンシャフト（入力軸）
８ モータシャフト
８ａ 中空シャフト
８ｃ 長孔

Claims (3)

1. 一対のプーリ相互間にベルトを掛け渡し、一方のプーリに駆動源から回転動力を伝達して駆動するベルトアクチュエータの減速装置において、
   前記駆動源から動力を伝達されるプーリの支持シャフトに、径の異なる複数のフェースギヤを同心状に装着し、
   前記駆動源としてのモータの中空出力軸に同軸状に組込まれた入力軸を前記プーリの支持シャフトと直交するように配置し、該入力軸を軸方向に摺動させて入力軸に支持された径の異なる複数の円筒歯車を前記フェースギヤに選択的に噛合させるとともに、入力軸に支持された円筒歯車を切り替えて噛合するフェースギヤを選択し、前記プーリに減速した回転動力を伝達するようにしたことを特徴とするベルトアクチュエータの減速装置。
2. 前記入力軸の軸方向に配置される前記複数の円筒歯車は、前記フェースギヤに近い方が歯数の多い円筒歯車となるように配置し、前記複数の歯数の異なるフェースギヤは、フェースギヤ軸に近い方に歯数の少ないフェースギヤを軸方向に凹むように下方に配置して、歯数の多くなる順番に径方向外側で、かつ軸方向に突出するように多重に配置したことを特徴とする請求項１に記載のベルトアクチュエータの減速装置。
3. 前記入力軸は、モーターの中空出力軸に、同軸状に組み込まれ、前記入力軸を軸方向に摺動させて前記円筒歯車を前記フェースギヤに噛合させたことを特徴とする請求項２に記載のベルトアクチュエータの減速装置。