JPH0747988Y2 - 低速高トルクモータ用継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、減速機構を内蔵した形式の低速高トルクモー
タに用いられる継手に関する。

B.考案の概要 本考案の低速高トルクモータ用継手は、周方向にずれて
励磁される固定子コイルにより吸引され、且つ出力軸の
出力歯車に内歯歯車を噛み合わせた状態で偏心運動する
ドライブリングを、該ドライブリングの端面部またはこ
れに対向するケーシングの内側に形成される凹部とこれ
ら凹部に遊嵌されるローラピン等を介して、ケーシグに
支持したことにより、従来のオルダムカップリングの支
持構造に比して大幅な小型化が計れ、且つ極めて小さな
摩擦状態にて高速高負荷の偏心運動に耐え得るものであ
る。

C.従来の技術 マニプレータの関節部分等を駆動するモータに要求され
る特性としては、低速回転で高トルクが得られること
と、構造が簡単で小型軽量であること等が挙げられる。

このような目的で実開昭64-54777号公報等に開示された
可変空隙モータ装置が提案されている。この可変空隙モ
ータ装置は、通電することにより電磁吸引力を発生する
独立したコイルが周方向に多数組付けられたステータ
と、このステータの内周面に沿って転接する磁性材料で
形成されたロータとを具えたものであり、ロータのサイ
クロイド運動によって大きな減速がなされるようになっ
ている。

D.考案が解決しようとする課題 従来の可変空隙モータ装置は、ロータを歳差運動させる
必要上、モータの出力軸とロータとの間に特殊な球面継
手を介在させなければならず、構造が比較的複雑であ
る。又、その機構故に磁気吸引力の25％位しかモータの
出力軸の出力トルクとして寄与せず、効率が余り良くな
い。

従って本考案は、かかる従来の課題を解決すべき低速高
トルクモータに用いられる継手の提供を目的とする。

E.課題を解決するための手段 第１番目の本考案による低速高トルクモータ用継手は、
ケーシングに回転自在に支持される出力軸と、該出力軸
と同軸一体に形成される出力歯車と、該出力歯車を取り
囲んで前記出力軸と同心状に前記ケーシングに固定され
る環状の固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周面の周方向
に一定間隔で取付けられて順次周方向に励磁されること
により磁束の発生箇所を順次周方向にずらす固定子コイ
ルと、前記出力歯車よりも歯数の多い内歯歯車を有し該
出力歯車と前記固定子鉄心の間の隙間に遊嵌されて前記
内歯歯車が前記出力歯車と噛み合った状態で前記隙間内
を振れ動くドライブリングとを備えた低速高トルクモー
タにおいて、前記ドライブリングの端面から突出して該
端面部に回転自在に設けられる複数のロータピンと、前
記ケーシングに設けられ且つ前記ローラピンの夫々が遊
嵌支持される円筒状の凹部とを備えたことを特徴とする
ものである。

第２番目の本考案による低速高トルクモータ用継手は、
前記低速高トルクモータにおいて、前記ドライブリング
の端面から突出して該端面部に回転自在に設けられる複
数のローラピンと、前記ケーシングに嵌着され且つ前記
ローラピンの夫々が遊嵌支持される転がり軸受と、前記
ドライブリングの端面と前記転がり軸受との間の前記ロ
ーラピンに嵌挿されるリングブッシュとを備えたことを
特徴とするものである。

第３番目の本考案による低速高トルクモータ用継手は、
前記低速高トルクモータにおいて、前記ドライブリング
の端面部に複数形成される円筒状の凹部と、これら凹部
の夫々に一端側が遊嵌支持されると共に他端側が前記ケ
ーシングに回転自在に支持されるローラピンとを備えた
ことを特徴とするものである。

F.作用 固定子コイルを周方向に順に励磁すると、磁束の発生箇
所が周方向にずれる。従って、ドライブリングは、該ド
ライブリングの内歯歯車を出力軸と一体の出力歯車に噛
み合わせた状態で、該磁束の発生している箇所の固定子
鉄心に順次引き寄せられる。これに伴い、ドライブリン
グが固定子鉄心と出力歯車との隙間内で振れ動き、この
時の出力歯車に対する内歯歯車の噛み合い部分に作用す
る接線方向の分力により、ケーシングに支持された出力
軸が微少回転する。

この際、ドライブリングは該ドライブリングに回転自在
に設けられたローラピンを、ケーシングに設けられた円
筒状の凹部または転がり軸受の内表面に摺接させながら
振れ動く。或いはまたドライブリングは、ケーシングに
回転自在に設けられたローラピンを、ドライブリングの
端面部に設けられた円筒状の凹部の内表面に摺接させな
がら振れ動く。

G.実施例 本考案の低速高トルクモータ用継手に係る一実施例の概
略構成断面図を第１図に、また該第１図中のII-II矢視
断面図を第２図に示した。なお、第１図は、モータの図
中右半分のみを表したものであり、実際はII-II線を対
称線として折り返した構成となっている。

これらの図において示したように、端部にキー溝11を刻
設した出力軸12は、相互に対向する一対の端板13（その
うち一方は図示せず）に夫々転がり軸受14を介して回転
自在に支持されている。そしてこれら一対の端板13と、
該端板13の外縁部に両端部が接合される円筒状の外枠15
とでケーシング16が構成されている。

外枠15の内周壁には固定子鉄心17が一体的に取付けら
れ、固定子鉄心17の内周面には出力軸12の軸心に沿って
平行に延びるコイル取付溝18が周方向に一定間隔で形成
されている。コイル取付溝18には独立して電流が流れる
固定子コイル19がそれぞれ装着され、固定子コイル19に
は周方向に順に通電を切換える図示しない制御装置が接
続されている。つまり該制御装置によって固定子コイル
19への通電を切換えることにより固定子コイル19の励磁
箇所が周方向に順にずれていくようになっている。

固定子コイル19の励磁によって発生する磁束の分布状態
を第６図に基づいて説明する。第６図には磁束分布を表
す磁場の概念状況を示してある。

固定子コイル19に流す電流の方向は、隣接する固定子コ
イル19の間に位置する固定子鉄心17の内周面側の磁極の
極性が交互に逆となるように設定されている。そして、
後述するドライブリング20との間で、図中破線矢印で示
すような、磁束を発生させるようになっている。

第１図，第２図に示したように、出力軸12の外周には出
力歯車21が一体的に嵌着され、該出力歯車21と固定子鉄
心17との間のケーシング16内には環状の隙間22が形成さ
れている。隙間22内には円筒状のドライブリング20が遊
嵌され、ドライブリング20の内周には出力歯車21よりも
歯数が多い内歯歯車23が形成されている。またドライブ
リング20の外周には、同じく円筒状のドライブリングコ
ア24が一体的に嵌着されている。

第１図に示したように、ドライブリング20とドライブリ
ングコア24との端面部には、円環状のリム25が固設され
ていると共に、端板13と対向するリム25の端面には円形
溝26が周方向に沿って複数個形成されている。夫々の円
形溝26には、両端部を略球面状に加工した丸棒状のロー
ラピン27の一端側が回転自在に嵌挿されている。このた
め、ローラピン27の一端部と円形溝26の底部とは、点接
触状態となり摩擦が低減される。さらに、円形溝26の内
表面及びローラピン27の外表面は共に鏡面仕上げされ、
摩擦の低減が計られる。

そして、夫々の円形溝26に対向する端板13の内側部分に
は、ローラピン27の外径より多きな内輪内径を有する転
がり軸受28が固設され、これらの転がり軸受28の内輪内
に、前記ローラピン27の夫々の他端側が挿入された状態
になっている。

転がり軸受28とリム25との間のローラピン27にはリング
ブッシュ29が嵌挿され、リム25と転がり軸受28との間に
作用するスラスト力を受ける。該リングブッシュ29の内
径は、摩擦抵抗を低減するために、ローラピン27の外径
より大きく設定されると共に、該リングブッシュ29の材
料としては例えば、S45C等の鋼やナイロン，テフロン,F
RP等の潤滑性樹脂が用いられる。

このように各ローラピン27を、転がり軸受28の内輪にて
夫々遊嵌支持することにより、ドライブリング20は、そ
の内歯歯車23を出力歯車21に噛み合わせた状態で、隙間
22内を振れ動くようになっている。つまり、前述した転
がり軸受28の内輪内径とローラピン27の外径との差は、
ドライブリング20の振れ動き（偏心運動）の大きさに応
じて決められる。

上記構成の低速高トルクモータの作用を第７図に基づい
て説明する。第７図には低速高トルクモータの作動原理
を示してある。

第７図（ａ）に示す状態において、出力歯車21と内歯歯
車23との噛み合い中心点Ｇと、出力軸２の軸心Ｏとを結
ぶ線分Ｐを境とし、図中右半分の固定子コイル19を励磁
することにより、磁束が発生してドライブリング20は図
中右側の固定子鉄心17に磁気吸引される。この時、噛み
合い中心点Ｇの出力歯車21には接線力Ｆが作用して出力
軸２が図中右回り方向に微少回転する。固定子コイル19
の励磁位置を、第７図（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すよ
うに、図中左回りにずらすことにより磁束が発生する位
置が周方向にずれ、ドライブリング20が順次固定子鉄心
17に吸引されドライブリング20は回転することなく出力
軸12の周りを振れ動く。これにより、出力軸12は低速で
駆動回転し、回転動力が取出される。

尚、本実施例では固定子コイル19の半分の領域を常に励
磁するようにしたが、第７図に示す作動原理に従って出
力軸12が駆動回転しさえすれば、固定子コイル19に対す
る励磁条件は適宜変更可能である。

こうして、係る低速高トルクモータは、ドライブリング
20に対する電磁吸引力がそのまま出力軸12の出力トルク
として作用し、特殊な減速機を組込むことなく出力軸12
を低速高トルクで駆動できる。この際ドライブリング20
の偏心運動は、前述したようなローラピン27及びこれら
ローラピン27が遊嵌される転がり軸受28等の極めて低摩
擦且つ堅固な構造によって支持されるので、従来のオル
ダムカップリングにて支持するよりも高負荷高速の偏心
運動に耐えることができると共に、出力軸方向の大きさ
を縮小することができる。

つまり、ドライブリング20の振れ動きに伴い、ローラピ
ン27は転がり軸受28の内輪内周面に沿って転動し、極め
て小さな摩擦抵抗にて支持されるのである。

以下に一連の他の実施例を示すが、既述した実施例と同
一の部材には同一の符号を付して表すこととし、また重
複する説明は省略して記述する。

第３図には、係るドライブリング20の支持構造の他の一
実施例を示した。同図に示したように、ここでは第１図
中の実施例とは、ローラピンの形状のみが異なる。即ち
本実施例中のローラピン30は、その中間部にリング状の
突起部31が、該ローラピン30と同心状且つ一体的に形成
されている。そして、この突起部31と転がり軸受28との
間のローラピン30にリングブッシュ29が挿嵌されてい
る。

また他の一実施例を第４図に示したように、第１図にお
いて既述したリム25の円形溝26の夫々には転がり軸受32
が嵌着されている。転がり軸受32にはローラピン33の一
端部が嵌着されていると共に、ローラピン33の他端部は
略球面形状に鏡面仕上げされている。そして該ローラピ
ン33の他端部は、端板13の内側に設けられた凹部34内に
挿入されている。該凹部34は、出力軸12に垂直なケーシ
ング13の内側平坦面35に、リング状突起部36を突設する
ことにより形成されるものである。リング状突起部36の
内径とローラピン33の外径との差は、ドライブリング20
の偏心運動の大きさに応じて設定する。

従って、ローラピン33は、ドライブリング20の偏心運動
に伴い、該ローラピン33の先端を前記内側平坦面35に点
接させ且つローラピン33の外周をリング状突起部36の内
周面に摺接させた状態で動く。

さらに他の一実施例を第５図に示したように、この実施
例では第１図を用いて既述した実施例とローラピンの支
持関係が逆になっている。つまり、端板13に設けられた
転がり軸受37にローラピン38の一端側が嵌着されてい
る。そして該ローラピン38の他端部は、リム25に形成さ
れた円形溝39内に挿入されている。円形溝39の内径は、
ローラピン38の外径より大きく形成され、これら内径と
外径との差はドライブリング20の偏心運動の大きさに応
じて設定される。またローラピン38の他端部側は略球面
状に鏡面仕上げされると共に、リム25と転がり軸受37と
の間のローラピン38には、止め輪40が突設され転がり軸
受37に当接している。

従って、ローラピン38は、ドライブリング20の偏心運動
に伴い、該ローラピン38の先端をリム25の円形溝39の底
面に点接させ且つローラピン38の外周を円形溝39の内周
面に摺接させた状態で動く。

H.考案の効果 本考案の低速高トルクモータ用継手によれば、周方向に
順次ずれて励磁される固定子コイルにより偏心運動する
ドライブリングを、該ドライブリングの端面部またはこ
れに対向するケーシングの内側に形成される凹部とこれ
ら凹部に遊嵌されるローラピン等を介して、ケーシング
に支持したことにより、従来のオルダムカップリングの
支持構造に比して大幅な小型化が計れると共に、極めて
小さな摩擦状態にて高速高負荷の偏心運動に耐えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を表す概略構成断面図、第
２図は第１図中のII-II矢視断面図、第３図〜第５図は
夫々他の一実施例を表す概略構成断面図、第６図は磁束
分布を表す磁場概念図、第７図は作動原理図である。 図面中、12は出力軸、14,28,32,37は転がり軸受、16は
ケーシング、17は固定子鉄心、19は固定子コイル、20は
ドライブリング、21は出力歯車、23は内歯歯車、25はリ
ム、26,39は円形溝、27,30,33,38はローラピン、29はリ
ングブッシュ、34は凹部である。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングに回転自在に支持される出力軸
   と、該出力軸と同軸一体に形成される出力歯車と、該出
   力歯車を取り囲んで前記出力軸と同心状に前記ケーシン
   グに固定される環状の固定子鉄心と、該固定子鉄心の内
   周面の周方向に一定間隔で取付けられて順次周方向に励
   磁されることにより磁束の発生箇所を順次周方向にずら
   す固定子コイルと、前記出力歯車よりも歯数の多い内歯
   歯車を有し該出力歯車と前記固定子鉄心の間の隙間に遊
   嵌されて前記内歯歯車が前記出力歯車と噛み合った状態
   で前記隙間内を振れ動くドライブリングとを備えた低速
   高トルクモータにおいて、前記ドライブリングの端面か
   ら突出して該端面部に回転自在に設けられる複数のロー
   ラピンと、前記ケーシングに設けられ且つ前記ローラピ
   ンの夫々が遊嵌支持される円筒状の凹部とを備えたこと
   を特徴とする低速高トルクモータ用継手。
2. 【請求項２】請求項第１項に記載した低速高トルクモー
   タにおいて、前記ドライブリングの端面から突出して該
   端面部に回転自在に設けられる複数のローラピンと、前
   記ケーシングに嵌着され且つ前記ローラピンの夫々が遊
   嵌支持される転がり軸受と、前記ドライブリングの端面
   と前記転がり軸受との間の前記ローラピンに嵌挿される
   リングブッシュとを備えたことを特徴とする低速高トル
   クモータ用継手。
3. 【請求項３】請求項第１項に記載した低速高トルクモー
   タにおいて、前記ドライブリングの端面部に複数形成さ
   れる円筒状の凹部と、これら凹部の夫々に一端側が遊嵌
   支持されると共に他端側が前記ケーシングに回転自在に
   支持されるローラピンとを備えたことを特徴とする低速
   高トルクモータ用継手。