WO2017150206A1 - ギヤドモータ - Google Patents

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WO2017150206A1
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flange
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geared motor
motor
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力 横塚
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日本電産コパル株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/48—Special means compensating for misalignment of axes, e.g. for equalising distribution of load on the face width of the teeth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/029—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by means for sealing the gearboxes, e.g. to improve airtightness
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a geared motor that outputs rotation of a motor through a gear transmission mechanism.
  • a geared motor that decelerates and outputs the rotational output of a motor by a gear transmission mechanism is used as an electric mechanism of various devices (or devices).
  • a geared motor is composed of a motor body and a gear mechanism, but it is possible to save space and achieve a high reduction ratio.
  • the output shaft is coaxial with the rotating shaft of the motor body, and the gear mechanism is multistage.
  • a planetary gear mechanism is known (see Patent Document 1 below).
  • the conventional geared motor described above has a problem of generating operation noise.
  • a large operating noise abnormal noise
  • the operation noise becomes loud even when there is a mechanical contact of gears.
  • the present invention has been proposed to deal with such problems. That is, it is an object of the present invention to provide a geared motor that can not only prevent dust and waterproof, but also prevent the occurrence of per-gear contact, and can effectively suppress the generation of operating noise with a simple structure. To do.
  • the geared motor according to the present invention has the following configuration.
  • a flange that penetrates is fixed, and the gear mechanism portion has an outer periphery of the flange fixed to an opening on one end side, the output shaft protrudes from the other end side, and a fixed internal tooth of the planetary gear transmission mechanism is provided on an inner surface.
  • An elastic ring housing portion is provided on an outer peripheral portion of the flange, and the elastic ring housing portion is inclined at a predetermined angle with respect to the rotation shaft, and is provided on an end surface of the motor body and an inner surface of the gear case.
  • a geared motor having an elastic ring pressure contact surface facing each other.
  • the geared motor 1 includes a motor main body 10 and a gear mechanism portion 20.
  • the motor body 10 is obtained by housing various motors having a rotating shaft 11 in a motor case having an end surface 12 from which the rotating shaft 11 protrudes.
  • a DC motor such as a cored motor can be used.
  • a driving gear (input gear) 13 is fixed to the rotating shaft 11.
  • a flange 14 is fixed to an end surface (end surface of the motor case) 12 on the gear mechanism 20 side of the motor body 10.
  • the flange 14 is an intermediate member for fixing the gear case 21 of the gear mechanism 20 to the motor body 10.
  • the flange 14 has an opening 14 ⁇ / b> A in the center, and a convex portion 12 ⁇ / b> A provided on the end surface 12 of the motor body 10 is fitted into the opening 14 ⁇ / b> A, and positioning (axis alignment) with the motor body 10 is performed.
  • the rotating shaft 11 is disposed through the opening 14A.
  • the flange 14 is fixed to the end surface 12 by screw connection or welding.
  • the gear mechanism unit 20 includes a planetary gear transmission mechanism in a gear case 21 and includes an output shaft 20A coaxial with the rotating shaft 11 of the motor body 10.
  • the planetary gear transmission mechanism can employ various types of mechanisms, but in the illustrated example, fixed internal teeth 21G provided on the inner surface of the gear case 21 and planetary gears 22, 23, 24 meshed with the fixed internal teeth 21G, 25, 26, 27, 28, 29, 30 and carriers (first carrier 31, second carrier 32, third carrier 33) arranged in three stages to support planetary gears 22 to 30, and a carrier shaft ( It is comprised by the sun gears 34 and 35 fixed to the rotating shaft of the carrier.
  • the carrier axes of the first carrier 31, the second carrier 32, and the third carrier 33 are coaxial with the rotation axis 11.
  • the drive gear 13 fixed to the rotating shaft 11 of the motor body 10 is used as a sun gear, and the planetary gears 22, 23, and 24 are engaged with each other. Is transmitted to the first carrier 31 that pivotally supports the planetary gears 22, 23, 24.
  • a sun gear 34 is fixed to the carrier shaft 31A of the first carrier 31, and the planetary gears 25, 26, and 27 are engaged with the sun gear 34, and the planetary gears 25, 26, and 27 are rotated by the rotation of the sun gear 34.
  • the gears 25, 26, and 27 are transmitted to the second carrier 32 that pivotally supports them.
  • a sun gear 35 is fixed to the carrier shaft 32A of the second carrier 32, and the planetary gears 28, 29, 30 are engaged with the sun gear 35, and the planetary gears 28, 29, 30 revolve due to the rotation of the sun gear 35.
  • the power is transmitted to the third carrier 33 that supports the gears 28, 29, and 30.
  • the output shaft 20 ⁇ / b> A is fixed to the third carrier 33.
  • the gear case 21 has an opening 21A on one end side and a shaft hole 21B on the other end side.
  • the output shaft 20A is pivotally supported by the bearing 40, protrudes from the shaft hole 21B via the O-ring 41, and the E-ring 43 is engaged via the washer 42 outside the shaft hole 21B.
  • the retaining is made.
  • the outer periphery of the flange 14 is fixed to the opening 21A of the gear case 21.
  • the outer peripheral surface of the flange 14 is fixed to the inner surface of the gear case 21 by screwing or welding in the vicinity of the opening 21A.
  • An elastic ring accommodating portion 50 is provided on the outer peripheral portion of the flange 14.
  • the elastic ring housing portion 50 is surrounded by the side surface of the flange 14 having a corner portion cut out and the inner surface of the gear case 21 in the vicinity of the opening 21A.
  • the elastic ring 2 for obtaining dustproof and waterproofing in the gear case 21 is press-fitted into the elastic ring housing portion 50.
  • an O ring, a square ring, an X ring, a T ring, a D ring, or the like can be used as the elastic ring 2, an O ring, a square ring, an X ring, a T ring, a D ring, or the like can be used.
  • the assembly process of the geared motor 1 will be described.
  • the O-ring 41 and the bearing 40 are sequentially assembled from the opening 21A into the gear case 21, and further, the third carrier 33 to which the output shaft 20A is fixed is assembled.
  • the planetary gears 28, 29, 30 and the sun gear 35 are fixed to the carrier shaft 32A, the second carrier 32, the planetary gears 25, 26, and 27, the sun gear 34 is fixed to the carrier shaft 31A, the first carrier 31 and the planetary gears.
  • the gears 22, 23 and 24 are assembled in this order.
  • the drive gear 13 is fixed to the rotating shaft 11
  • the flange 14 is fixed to the end surface 12
  • the elastic ring 2 is inserted into the elastic ring housing portion 50 in the outer peripheral portion of the flange 14.
  • the drive gear 13 and the flange 14 are inserted into the opening 21A of the gear case 21, and the gear case 21 near the opening 21A is fixed to the outer peripheral surface of the flange 14 by welding or the like.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the elastic ring housing portion 50.
  • the elastic ring housing portion 50 has an elastic ring pressure contact surface 51 that is inclined at a constant angle with respect to the rotating shaft 11 and faces the end surface 12 of the motor body 10.
  • the elastic ring pressure contact surface 51 is provided symmetrically around the rotation shaft 11.
  • the planetary gear transmission mechanism can be rotationally driven with less per piece, and can suppress the generation of operation noise.
  • the elastic ring 2 is interposed between the flange 14 and the gear case 21, so that the dust-proof and waterproofing in the gear case 21 is possible, and the operation sound is reduced. External factors that become large can be eliminated.
  • the elastic ring accommodating part 50 which accommodates the elastic ring 2, it inclines at a fixed angle with respect to the rotating shaft 11, and provides the elastic ring press-contact surface 51 which faces the end surface 12 of the motor main body 10, The elastic ring 2
  • FIG. 4 shows an application example of the geared motor 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the geared motor 1 can be incorporated into a drive unit (such as a camera unit or an opening / closing cover unit) of a portable information terminal 100 such as a smartphone, and as shown in FIG. It can be incorporated in a joint drive unit of the robot 200 or the like.
  • the portable information terminal 100 or the robot 200 including the geared motor 1 according to the embodiment of the present invention realizes a quiet operation of the drive unit with little operation noise even when used in an environment where fine dust and moisture exist. can do.
  • the elastic ring pressure contact surface 51 is provided on the flange 14 side.
  • the elastic ring pressure contact surface 51 is inclined at a certain angle with respect to the rotation shaft 11 on the inner surface side of the gear case 21 and faces the end surface of the motor body 10.
  • An elastic ring pressure contact surface may be provided.

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Abstract

簡単な防塵・防水構造で動作音の抑制を図る。ギヤドモータ１は、モータ本体１０とギヤ機構部２０とを備え、モータ本体１０の端面１２には、回転軸１１を貫通するフランジ１４が固定され、ギヤ機構部２０は、一端側の開口２１Ａにフランジ１４の外周が固定され、他端側から出力軸２０Ａを突出させ、内面に遊星歯車伝動機構の固定内歯２１Ｇを有するギヤケース２１を備え、フランジ１４の外周部には弾性リング収容部５０が設けられ、弾性リング収容部５０は、回転軸１１に対して一定角度で傾斜して、モータ本体１０の端面１２に対面する弾性リング圧接面５１を有する。

Description

ギヤドモータ
　本発明は、モータの回転を歯車伝動機構を介して出力するギヤドモータに関するものである。
　各種装置（或いは機器）の電動機構には、モータの回転出力を歯車伝動機構により減速して出力するギヤドモータが用いられている。ギヤドモータは、モータ本体とギヤ機構部によって構成されるが、省スペース化が可能で、高い減速比が得られるものとして、出力軸をモータ本体の回転軸と同軸にして、ギヤ機構部を複数段の遊星歯車機構としたものが知られている（下記特許得文献１参照）。
特開２０１６－１５７９４号公報
　前述した従来のギヤドモータは、動作音の発生が問題となっている。特に、細かい塵や水分がギヤ機構部に侵入し易い環境で使用する場合には、ギヤ接触面の腐食や異物付着などの外的要因により、大きな動作音（異音）が発生し易くなる。また、機構的にギヤの片当たりが存在する場合などにも、動作音が大きくなる問題が生じる。
　本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、防塵・防水を行うことができるだけでなく、ギヤの片当たりの発生を防ぐことができ、簡単な構造で、効果的に動作音の発生を抑えることができるギヤドモータを提供することを課題とする。
　このような課題を解決するために、本発明によるギヤドモータは、以下の構成を具備するものである。
　モータ本体と、該モータ本体の回転軸の回転を当該回転軸と同軸の出力軸に遊星歯車伝動機構を介して伝動するギヤ機構部とを備え、前記モータ本体の端面には、前記回転軸を貫通するフランジが固定され、前記ギヤ機構部は、一端側の開口に前記フランジの外周が固定され、他端側から前記出力軸を突出させ、内面に前記遊星歯車伝動機構の固定内歯を有するギヤケースを備え、前記フランジの外周部には弾性リング収容部が設けられ、前記弾性リング収容部は、前記回転軸に対して一定角度で傾斜して、前記モータ本体の端面と前記ギヤケースの内面に対面する弾性リング圧接面を有することを特徴とするギヤドモータ。
本発明の実施形態に係るギヤドモータの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るギヤドモータの断面図である。 本発明の実施形態に係るギヤドモータの弾性リング収容部を示す断面図である。 本発明の実施形態の適用例を示した説明図である（（ａ）が携帯情報端末に適用した例、（ｂ）がロボット関節に適用した例）。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係るギヤドモータ１は、モータ本体１０とギヤ機構部２０とを備えている。
　モータ本体１０は、回転軸１１を備える各種のモータが、回転軸１１が突出される端面１２を有するモータケースに収容されたものである。モータとしては、例えば、コアードモータなどのＤＣモータを用いることができる。回転軸１１には、駆動ギヤ（入力ギヤ）１３が固定されている。
　モータ本体１０のギヤ機構部２０側の端面（モータケースの端面）１２には、フランジ１４が固定されている。フランジ１４は、モータ本体１０にギヤ機構部２０のギヤケース２１を固定するための中間部材である。フランジ１４は、中央に開口１４Ａを有しており、この開口１４Ａにモータ本体１０の端面１２に設けられた凸部１２Ａが嵌合して、モータ本体１０との位置決め（軸合わせ）がなされており、その開口１４Ａ内を貫通して回転軸１１が配置されている。フランジ１４は、ねじ結合又は溶接によって端面１２に固定される。
　ギヤ機構部２０は、ギヤケース２１内に遊星歯車伝動機構を内蔵したものであり、モータ本体１０の回転軸１１と同軸の出力軸２０Ａを備えている。遊星歯車伝動機構は、各種の機構形態を採用することができるが、図示の例では、ギヤケース２１の内面に設けた固定内歯２１Ｇ、固定内歯２１Ｇに噛合する遊星ギヤ２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０、遊星ギヤ２２～３０を軸支する３段に重ねて配置されたキャリヤ（第１キャリア３１，第２キャリア３２，第３キャリヤ３３）、キャリア軸（キャリアの回転軸）に固定されたサンギヤ３４，３５によって構成されている。第１キャリア３１と第２キャリア３２と第３キャリア３３のキャリア軸は回転軸１１と同軸になっている。
　図示の遊星歯車伝動機構を更に詳細に説明すると、先ず、モータ本体１０の回転軸１１に固定された駆動ギヤ１３をサンギヤとして、これに遊星ギヤ２２，２３，２４が噛み合い、駆動ギヤ１３の回転による遊星ギヤ２２，２３，２４の公転を、遊星ギヤ２２，２３，２４を軸支する第１キャリア３１に伝動している。第１キャリア３１のキャリア軸３１Ａには、サンギヤ３４が固定されており、このサンギヤ３４に遊星ギヤ２５，２６，２７が噛み合い、サンギヤ３４の回転による遊星ギヤ２５，２６，２７の公転を、遊星ギヤ２５，２６，２７を軸支する第２キャリア３２に伝動している。第２キャリア３２のキャリア軸３２Ａには、サンギヤ３５が固定されており、このサンギヤ３５に遊星ギヤ２８，２９，３０が噛み合い、サンギヤ３５の回転による遊星ギヤ２８，２９，３０の公転を、遊星ギヤ２８，２９，３０を軸支する第３キャリア３３に伝動している。そして、第３キャリア３３には、出力軸２０Ａが固定されている。
　ギヤケース２１は、一端側に開口２１Ａを有し、他端側に軸孔２１Ｂを有している。出力軸２０Ａは、軸受４０に軸支され、Ｏリング４１を介して、軸孔２１Ｂから突出しており、軸孔２１Ｂの外側では、ワッシャ４２を介してＥリング４３が係合されることで、抜け止めがなされている。
　ギヤケース２１の開口２１Ａには、フランジ１４の外周が固定される。フランジ１４の外周面は、開口２１Ａ付近で、ギヤケース２１の内面にネジ止め或いは溶接などで固定される。
　フランジ１４の外周部には、弾性リング収容部５０が設けられている。弾性リング収容部５０は、角部を切り欠き状にしたフランジ１４の側面とギヤケース２１の開口２１Ａ付近の内面によって囲まれている。この弾性リング収容部５０に、ギヤケース２１内の防塵・防水を得るための弾性リング２が圧入されている。弾性リング２としては、Ｏリング、角リング、Ｘリング、Ｔリング、Ｄリングなどを用いることができる。
　ギヤドモータ１の組み付け工程を説明すると、ギヤ機構部２０側は、開口２１Ａからギヤケース２１内に、Ｏリング４１と軸受４０を順に組み込み、更に、出力軸２０Ａが固定された第３キャリア３３を組み込み、その後は、遊星ギヤ２８，２９，３０、サンギヤ３５がキャリア軸３２Ａに固定された第２キャリア３２、遊星ギヤ２５，２６，２７、サンギヤ３４がキャリア軸３１Ａに固定された第１キャリア３１、遊星ギヤ２２，２３，２４の順に組み込んでいく。
　これに対して、モータ本体１０側は、回転軸１１に駆動ギヤ１３を固定して、端面１２にフランジ１４を固定し、フランジ１４の外周部における弾性リング収容部５０に弾性リング２を挿入する。その後、ギヤケース２１の開口２１Ａに駆動ギヤ１３とフランジ１４を挿入して、開口２１Ａ付近のギヤケース２１をフランジ１４の外周面に溶接などで固定する。
　図３は、弾性リング収容部５０の断面図を示している。弾性リング収容部５０は、回転軸１１に対して一定角度で傾斜して、モータ本体１０の端面１２に対面する弾性リング圧接面５１を有している。弾性リング圧接面５１は、回転軸１１の周りに軸対称に設けられており、弾性リング収容部５０内に弾性リング２を押し込むと、弾性リング２は、押し潰された状態になり、弾性リング２の弾性反発力で弾性リング圧接面５１を押圧する。
　フランジ１４とギヤケース２１とを固定する前に、図３に示すように弾性リング収容部５０内に弾性リング２を押し込むと、回転軸１１に対して傾斜した弾性リング圧接面５１の反力で、弾性リング２を介してギヤケース２１がモータ本体１０側に引き寄せられることになり、回転軸１１に対してギヤケース２１の姿勢が適正に規制されて、ギヤケース２１の中心軸と回転軸１１の軸合わせがなされることになる。弾性リング２として、Ｏリングを用いることで、モータ本体１０とギヤケース２１に対して均一に圧力を掛けることができる。この状態で、ギヤケース２１をフランジ１４に固定すると、ギヤケース２１内面の固定内歯２１Ｂと回転軸１１に固定されている駆動ギヤ１３の軸合わせが適正になされることになるので、ギヤケース２１内の遊星歯車伝動機構は、片当たりの少ない回転駆動が可能になり、動作音の発生を抑制することができる。
　以上説明したように、本発明の実施形態に係るギヤドモータ１は、フランジ１４とギヤケース２１との間に弾性リング２を介在させることで、ギヤケース２１内の防塵・防水が可能になり、動作音が大きくなる外的な要因を排除することができる。そして、弾性リング２を収容する弾性リング収容部５０において、回転軸１１に対して一定角度で傾斜して、モータ本体１０の端面１２に対面する弾性リング圧接面５１を設けることで、弾性リング２による防塵・防水効果に加えて、ギヤケース２１と駆動ギヤ１３の適正な軸合わせによる動作音低減効果を得ることができる。これによって、動作音が大きくなる機構的な要因も合わせて排除することが可能になる。
　図４は、本発明の実施形態に係るギヤドモータ１の適用例を示している。ギヤドモータ１は、図４（ａ）に示すように、スマートフォンなどの携帯情報端末１００の駆動部（カメラユニットや開閉カバーユニットなど）に組み込むことができ、また、図４（ｂ）に示すように、ロボット２００の関節駆動部などに組み込むことができる。本発明の実施形態に係るギヤドモータ１を備える携帯情報端末１００やロボット２００は、細かい塵や水分が存在する環境下で使用する場合であっても、動作音の少ない静穏な駆動部の動作を実現することができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。なお、前述した例では、弾性リング圧接面５１をフランジ１４側に設けているが、ギヤケース２１の内面側に、回転軸１１に対して一定角度で傾斜して、モータ本体１０の端面に対面する弾性リング圧接面を設けてもよい。
１：ギヤドモータ，２：弾性リング（一例として、Ｏリング），
１０：モータ本体，１１：回転軸，１２：端面，１２Ａ：凸部，
１３：駆動ギヤ，
１４：フランジ，１４Ａ：開口，２０：ギヤ機構部，２０Ａ：出力軸，
２１：ギヤケース，２１Ａ：開口，２１Ｂ：軸孔，２１Ｇ：固定内歯，
２２～３０：遊星ギヤ，
３１：第１キャリア，３１Ａ：キャリア軸，
３２：第２キャリア，３２Ａ：キャリア軸，
３３：第３キャリア，３４，３５：サンギヤ，
４０：軸受，４１：Ｏリング，４２：ワッシャ，４３：Ｃリング，
５０：弾性リング収容部，５１：弾性リング圧接面，
１００：携帯情報端末，２００：ロボット

Claims (4)

  1. 　モータ本体と、該モータ本体の回転軸の回転を当該回転軸と同軸の出力軸に遊星歯車伝動機構を介して伝動するギヤ機構部とを備え、
    　前記モータ本体の端面には、前記回転軸を貫通するフランジが固定され、
    　前記ギヤ機構部は、一端側の開口に前記フランジの外周が固定され、他端側から前記出力軸を突出させ、内面に前記遊星歯車伝動機構の固定内歯を有するギヤケースを備え、
    　前記フランジの外周部には弾性リング収容部が設けられ、
    　前記弾性リング収容部は、前記回転軸に対して一定角度で傾斜して、前記モータ本体の端面に対面する弾性リング圧接面を有することを特徴とするギヤドモータ。
  2. 　前記遊星歯車伝動機構は、前記回転軸と同軸のキャリア軸を備えることを特徴とする請求項１記載のギヤドモータ。
  3. 　請求項１又は２に記載されたギヤドモータを備えた携帯情報端末。
  4. 　請求項１又は２に記載されたギヤドモータを備えたロボット。
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