TW200927365A - Switchable rotation drive device - Google Patents

Description

200927365 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可在將輸出軸直接連結於馬達的高速旋 轉模式和經由減速機構的低速旋轉模式之間進行切換的切 換式旋轉驅動裝置。 【先前技術】 ^ 爲了將輸出軸的旋轉減速以增加轉矩可使用減速機， 又在要讓輸出軸高速旋轉以將驅動對象物快速進給的情況 等，是使用切換機構，而將馬達的旋轉直接傳遞至輸出軸 。就具備切換機構的旋轉驅動裝置而言，已知有專利文獻 1所揭示的工作機械用主軸驅動裝置。 在專利文獻1揭示的工作機械用主軸驅動裝置，是讓 含有減速用行星齒輪機構的傳動機構單元沿主軸的中心軸 線方向滑動，以進行主軸之高速旋轉模式和低速旋轉模式 φ 的切換。亦即，在從主軸馬達的中空轉子後端向後突出的 主軸的外周，以可滑動的方式配置傳動機構單元。若將傳 動機構單元滑動到前方的位置，主軸會直接連結於中空轉 子而成爲高速旋轉狀態。若將傳動機構單元滑動到後方的 位置，該傳動機構單元的行星齒輪會嚙合於和中空轉子一 體旋轉的太陽齒輪’且該傳動機構單元的行星齒輪會連結 於從中空轉子的後端向後突出的主軸的後端部，藉此將主 軸切換成經由行星齒輪機構進行低速旋轉的狀態。 [專利文獻1]曰本特許第3963 5 1 7號公報 200927365 然而，在專利文獻1揭示的切換機構，必須讓含有行 星齒輪機構之傳動機構單元沿著主軸進行前後移動。由於 傳動機構單元整體進行前後移動，爲了確保其移動空間會 造成裝置尺寸增加。 特別是，在從中空轉子的後端突出的主軸的後端部分 的外周，配置可前後滑動的傳動機構單元，又在從該傳動 機構單元的後端向後突出之主軸的後端部分，配置用來連 ❾ 結該主軸和傳動機構單元的行星托架的連結部分。如此般 ，由於傳動機構單元及連結部分是沿軸線方向排列，而造 成軸的長度變長。 再者，由於必須讓含有行星齒輪機構的傳動機構單元 整體進行滑動，滑動用的機構也會變得大型化。 【發明內容】 本發明的課題，是有鑑於上述問題點，而提供一種小 Ο 型且構造緊緻的切換式旋轉驅動裝置。 爲了解決上述課題，本發明的切換式旋轉驅動裝置， 其特徵在於：係具有： 具備中空轉子的馬達、 以旋轉自如的狀態且呈同軸狀貫穿前述中空轉子的中 空部之輸出軸、 用來將前述中空轉子的旋轉減速後傳遞至前述輸出軸 之行星齒輪減速機構、以及 沿著前述輸出軸的外周面可在其中心軸線方向的高速 -5- 200927365 模式位置和低速模式位置之間進行滑動的切換機構； 前述切換機構係具備：在外周面形成前述行星齒輪減 速機構的太陽齒輪之第1連結用套筒 '以及透過軸承以旋 轉自如的狀態且呈同軸狀安裝於該第1連結用套筒之第2 連結用套筒； 在前述高速模式位置，是透過前述第1連結用套筒而 使前述輸出軸及前述中空轉子成爲一體旋轉的直接連結狀 ❹ 態； 在前述低速模式位置，使前述第1連結用套筒及前述 輸出軸的連結被解除，使該第1連結用套筒連結於前述行 星齒輪減速機構的行星齒輪，使前述第2連結用套筒連結 於前述行星齒輪減速機構的減速旋轉輸出要素的行星托架 ，而使前述中空轉子的旋轉透過前述行星齒輪減速機構減 速後傳遞至前述輸出軸。 在本發明’是僅讓構成切換機構的第1連結用套筒和 〇 第2連結用套筒（透過軸承來安裝於第1連結用套筒）滑 動，藉此來將輸出軸在高速旋轉和低速旋轉之間進行切換 。相較於讓行星齒輪減速機構整體滑動的習知的切換機構 ，滑動的部位變小，且滑動所需的空間變少。因此有利於 裝置的小型化、緊緻化。 在此較佳爲，將前述第1連結用套筒以可於前述中心 軸線方向滑動的狀態且呈一體旋轉的方式連結於前述中空 轉子，在前述第1連結用套筒的圓形內周面形成第1花鍵 槽，在前述輸出軸的外周面形成第1花鍵，在前述高速模 -6- 200927365 式位置，使前述第1花鍵槽和前述第1花鍵連結，在前述 低速模式位置，使前述第1花鍵槽和前述第1花鍵的連結 被解除。 又較佳爲，將前述第2連結用套筒以可於前述中心軸 線方向滑動的狀態且呈一體旋轉的方式連結於前述行星托 ' 架，在前述第2連結用套筒的圓形內周面形成第2花鍵槽 ，在前述輸出軸的外周面形成第2花鍵，在前述高速模式 Q 位置，使前述第2花鍵槽和前述第2花鍵的連結被解除， 在前述低速模式位置，使前述第2花鍵槽和前述第2花鍵 連結。 又較佳爲，在使第1花鍵和第1花鍵槽的連結被解除 的同時，進行第2花鍵和第2花鍵槽的連結，如此般，在 切換機構滑動時（切換時），輸出軸未連結在中空轉子側 及行星齒輪減速機構的任一側的狀態就幾乎不會發生。 此外較佳爲，讓前述輸出軸從前述中空轉子的後端向 〇 後突出’在與該後端的後側鄰接的位置，以圍繞前述輸出 軸的狀態配置前述行星齒輪減速機構的前述行星齒輪，在 前述高速模式位置，使前述第1連結用套筒的前述太陽齒 輪藏在前述中空轉子的內部，在前述低速模式位置，使前 述太陽齒輪從前述中空轉子的後端向後露出而嚙合於前述 行星齒輪。藉此’由於切換機構的滑動範圍的一部分可利 用中空轉子的中空部，故能縮短裝置的軸長度。 【實施方式】 200927365 以下參照圖式來說明本發明的切換式旋轉驅動裝置的 實施形態。 第1圖係本發明的實施形態的切換式旋轉驅動裝置以 切換機構的部分爲中心之槪略構造圖。圖中，上半部顯示 切換機構位於高速模式位置的狀態，下半部顯示切換機構 ' 位於低速模式位置的狀態。 切換式旋轉驅動裝置1係包含：具備組裝於筒狀的裝 φ 置殼體2內的中空轉子3之馬達（未圖示）、以旋轉自如 且呈同軸狀態貫穿中空轉子3的中空部而延伸之輸出軸4 、配置於輸出軸4之從中空轉子3的後端3a向後突出的 部分之行星齒輪減速機構5、用來將輸出軸4在高速旋轉 狀態和低速旋轉狀態間進行切換之切換機構6。 例如，將實施形態的切換式旋轉驅動裝置1應用於工 作機械的主軸驅動裝置的情況，是包含：具備組裝於主軸 殼體（2)內的中空轉子（3)之主軸馬達（未圖示）、以 〇 旋轉自如且呈同軸狀態貫穿中空轉子（3)的中空部而延 伸之主軸（4)、配置於主軸（4)之從中空轉子（3)的 後端（3a)向後突出的部分之行星齒輪減速機構（5)、 用來將主軸（4 )在高速旋轉狀態和低速旋轉狀態間進行 切換之切換機構（6)。 切換式旋轉驅動裝置1的切換機構6，可沿輸出軸4 的中心軸線1 a的方向，在前側的高速模式位置6A (第1 圖的上半部所示的狀態）和後側的低速模式位置6B (第1 圖的下半部所示的狀態）之間進行滑動。在高速模式位置 200927365 6A，輸出軸4是透過切換機構6來直接連結於中空轉子3 而進行高速旋轉。在低速模式位置6B，輸出軸4是藉由 切換機構6而透過行星齒輪減速機構5連結於中空轉子3 ，以進行低速旋轉。 切換機構6係具備：第1連結用套筒61、以及透過 軸承63而以旋轉自如的狀態呈同軸狀安裝於該第1連結 用套筒61的後端部之第2連結用套筒62。在第1連結用 U 套筒61的外周面形成行星齒輪減速機構5的太陽齒輪51 。在高速模式位置6A，輸出軸4是透過第1連結用套筒 61而以一體旋轉的狀態直接連結於中空轉子3。在低速模 式位置6B，第1連結用套筒61和輸出軸4的連結被解除 ，而將第1連結用套筒61的太陽齒輪51嚙合於行星齒輪 減速機構5的行星齒輪52’將第2連結用套筒62連結於 行星齒輪減速機構5的減速旋轉輸出要素之行星托架53 ，藉此使中空轉子3的旋轉經由行星齒輪減速機構5減速 φ 後傳遞至輸出軸4。 第1連結用套筒61，是以可沿中心軸線la的方向滑 動的狀態且呈一體旋轉的方式連結於中空轉子3的後端部 內周面部分。在本例，在第1連結用套筒61的外周面之 軸線方向的前半部分，形成太陽齒輪51。在中空轉子3 的後端部內周面部分，形成以可滑動的狀態嚙合於該太陽 齒輪51之連結用內齒31。又在第1連結用套筒61的圓 形內周面形成第1花鍵槽64 a，在輸出軸4之與中空轉子 3的後端部內周面部分相對向的外周面部分形成第1花鍵 -9- 200927365 64b。在高速模式位置6A’第1花鍵槽64a和第1 64b嚙合而形成可一體旋轉的連結狀態。在低速模式 6B，第1花鍵槽64a滑動至離開第1花鍵64b的後方 置，藉此將其等的連結予以解除。 第2連結用套筒62，是以可沿中心軸線1 &的方 動的狀態且呈一體旋轉的方式連結於行星托架53。 例，行星托架5 3，係具備從圓盤狀的後側突緣5 3 a φ 突出的圓筒部5 3 b，該後側突緣5 3 a，係用來支承將 齒輪52支承成可旋轉自如的行星齒輪軸52a。又在 筒部53b的內周面部分形成花鍵53c。在第2連結用 62的外周面形成花鍵槽62a。花鍵53c是以可滑動的 嚙合於花鍵槽62a。 此外，在第2連結用套筒62的圓形內周面形成 花鍵槽65 a，又在輸出軸4的外周面部分形成第2 65b。在前側的高速模式位置6A，第2花鍵槽65a是 〇 第2花鍵65b而位於其前方，藉此使其等的連結解除 低速模式位置6B，第2花鍵槽65a嚙合於第2花鍵 而使其等成爲連結狀態。 在此，行星齒輪減速機構5的行星齒輪52’是 中空轉子3的後端3 a的後側鄰接的位置’以輸出軸 中心隔著等角度間隔來配置。行星齒輪5 2 ’是和形 裝置殼體2的後端部內周面部分的內齒54嚙合。在 機構6位於高速模式位置6A的狀態’第1連結用套ί 的太陽齒輪51實質上被中空轉子3的後端3a藏在其 花鍵 位置 側位 向滑 在本 向後 行星 該圓 套筒 狀態 第2 花鍵 離開 。在 65b 在與 4爲 成於 切換 ί 61 內部 -10- 200927365 ，並離開行星齒輪52而位於其前方。若切換機構6切換 成低速模式位置6B，太陽齒輪會從中空轉子3的後端 3a向後露出而形成嚙合於行星齒輪52的狀態。 如以上所說明’在本實施形態的切換式旋轉驅動裝置 1，切換機構6，係將始終和馬達的中空轉子3進行—體 旋轉的第1連結用套筒61、與始終和行星齒輪減速機構5 的行星托架53進行一體旋轉的第2連結用套筒62兩者， φ 透過軸承63而連結成能相對旋轉自如，又在第1連結用 套筒61形成太陽齒輪51。此外，藉由讓該切換機構6進 行滑動’能將輸出軸4在高速旋轉和低速旋轉之間進行切 換。 因此’相較於讓行星齒輪減速機構5整體滑動而在高 速旋轉和低速旋轉之間進行切換的情況，應滑動的部位變 小，且滑動所需的空間變少。因此有利於裝置的小型化、 緊緻化。 ❹ 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明的實施形態的切換式旋轉驅動裝 置之槪略構造圖；上半部顯示切換機構位於高速模式位置 的狀態，下半部顯示切換機構位於低速模式位置的狀態。 【主要元件符號說明】 1:切換式旋轉驅動裝置 1 a :中心軸線 -11 - 200927365 2 :裝置殼體 3 :中空轉子 3 a :中空轉子的後端 4 :輸出軸 5:行星齒輪減速機構 6 :切換機構 6A :高速模式位置 φ 6B :低速模式位置 31 :連結用內齒 5 1 :太陽齒輪 52 :行星齒輪 52a:行星齒輪軸 5 3 :行星托架 5 3 a :後側突緣 5 3 b :圓筒部 ❿ 53c :花鍵 54 :內齒 61 :第1連結用套筒 62 :第2連結用套筒 62a :花鍵槽 63 :軸承 64a :第1花鍵槽 64b :第1花鍵 65a :第2花鍵槽 -12 200927365 65b :第2花鍵

-13

Claims (1)

1. 200927365 十、申請專利範圍 1. 一種切換式旋轉驅動裝置，其特徵在於：係具有 具備中空轉子的馬達、 以旋轉自如的狀態且呈同軸狀貫穿前述中空轉子的中 " 空部之輸出軸、 用來將前述中空轉子的旋轉減速後傳遞至前述輸出軸 Φ 之行星齒輪減速機構、以及 沿著前述輸出軸的外周面可在其中心軸線方向的高速 模式位置和低速模式位置之間進行滑動的切換機構； 前述切換機構係具備第1連結用套筒及第2連結用套 筒，此等第1連結用套筒和第2連結用套筒是透過軸承以 相對旋轉自如的狀態且呈同軸狀態來連結’在前述第1連 結用套筒的外周面形成有前述行星齒輪減速機構的太陽齒 輪； Q 當在前述高速模式位置，是透過前述第1連結用套筒 而使前述輸出軸及前述中空轉子成爲一體旋轉的直接連結 狀態； 當在前述低速模式位置’是使前述第1連結用套筒及 前述輸出軸的連結被解除’使該第1連結用套筒的前述太 陽齒輪連結於前述行星齒輪減速機構的行星齒輪’使前述 第2連結用套筒連結於作爲前述行星齒輪減速機構的減$ 旋轉輸出要素的行星托架’而使前述中空轉子的旋轉透過 前述行星齒輪減速機構被減速後傳遞至前述輸出軸。 -14 - 200927365 2. 如申請專利範圍第1項記載之切換式旋轉驅動裝 置，其中，前述第1連結用套筒，其相對於前述中空轉子 ，是在能夠滑動於前述中心軸線方向的狀態以一體旋轉的 方式連結於前述中空轉子； 在前述第1連結用套筒的圓形內周面形成有第1花鍵 槽， 在前述輸出軸的外周面形成有第1花鍵； ^ 當在前述高速模式位置，係使前述第1花鍵槽和前述 Φ 第1花鍵連結，當在前述低速模式位置，係使前述第1花 鍵槽和前述第1花鍵的連結被解除。 3. 如申請專利範圍第2項記載之切換式旋轉驅動裝 置，其中，前述第2連結用套筒，其相對於前述行星托架 ，是在能夠滑動於前述中心軸線方向的狀態以一體旋轉的 方式連結於前述行星托架； 在前述第2連結用套筒的圓形內周面形成有第2花鍵 φ 槽， 在前述輸出軸的外周面形成有第2花鍵； 當在前述高速模式位置，係使前述第2花鍵槽和前述 ' 第2花鍵的連結被解除，當在前述低速模式位置，係使前 述第2花鍵槽和前述第2花鍵連結。 4 ·如申請專利範圍第3項記載之切換式旋轉驅動裝 置，其中，前述輸出軸是從前述中空轉子的後端向後突出 » 在與該後端的後側鄰接的位置，以圍繞前述輸出軸的 -15- 200927365 狀態配置前述行星齒輪減速機構的 當在前述高速模式位置，係使 前述太陽齒輪藏在前述中空轉子的 式位置，係使前述太陽齒輪從前述 出而嚙合於前述行星齒輪。 前述行星齒輪； 前述第1連結用套筒的 內部，當在前述低速模 中空轉子的後端向後露

   -16-